2025年福建中考物理一轮复习课件-第14讲 电流做功与电功率 专项突破6 动态电路计算

第14讲 电流做功与电功率 专项突破6 动态电路计算 福建中考真题精选 类型 1 动态电路简单计算(2022.32，2019.32) 1. (2019福建32题)空气质量指数是环境监测的重要指标，下表的空气质量等级是按照空气质量指数A划分的.某兴趣小组自制的空气质量监测仪，用电压表显示空气质量指数，工作原理电路图如图.已知电源电压U＝18 V，电压表量程为0～15 V，定值电阻R0的阻值为100 Ω，气敏电阻阻值R与A的关系为R＝ ×103 Ω. 空气质量指数A 0～50 51～100 101～150 151～200 201～300 ＞300 空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 (1)通过计算，判断电压表示数为10 V时对应的空气质量等级. 解：(1)电压表示数为10 V时，电路电流 I＝ ＝ ＝0.1 A 气敏电阻两端的电压UR＝U－UR0＝18 V－10 V＝8 V 根据欧姆定律得气敏电阻阻值R＝ ＝ ＝80 Ω 由R＝ ×103 Ω得A＝ ＝75，根据图表可知对应的空气质量等级为良 空气质量指数A 0～50 51～100 101～150 151～200 201～300 ＞300 空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 下表的空气质量等级是按照空气质量指数A划分的.某兴趣小组自制的空气质量监测仪，用电压表显示空气质量指数，工作原理电路图如图.已知电源电压U＝18 V，电压表量程为0～15 V，定值电阻R0的阻值为100 Ω，气敏电阻阻值R与A的关系为R＝ ×103 Ω. (2)更换定值电阻R0可改变监测仪的测量范围，若要使电压表满偏时对应的空气质量指数A＝400，则更换后的定值电阻R0'的阻值应为多大？ 空气质量指数A 0～50 51～100 101～150 151～200 201～300 ＞300 空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 (2)当A＝400 时，由R＝ ×103 Ω得气敏电阻阻值R′＝ ＝15 Ω，电压表满偏时UR0′＝15 V，气敏电阻两端的电压UR′＝U－UR0′＝18 V－ 15 V＝3 V，根据I＝ 得通过的电流I′＝ ＝ ＝0.2 A 根据I＝ 得更换的定徝电阻R0′的阻值 R0′＝ ＝ ＝75 Ω 空气质量指数A 0～50 51～100 101～150 151～200 201～300 ＞300 空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 2. (2022福建32题)如图是某晾衣机的工作电路图，电源电压U＝220 V，其中R是发热电阻.当开关S1闭合、S2断开时，晾衣机开启风干功能，其额定功率P1＝44 W；当开关S1、S2均闭合时，晾衣机开启烘干功能，通过R的电流I2＝1 A.求： (1)使用风干功能时通过电动机的电流. 解：(1)使用风干功能时，电路中只有电动机工作， 根据P＝UI得，通过电动机的电流 I1＝ ＝ ＝0.2 A 如图是某晾衣机的工作电路图，电源电压U＝220 V，其中R是发热电阻.当开关S1闭合、S2断开时，晾衣机开启风干功能，其额定功率P1＝44 W；当开关S1、S2均闭合时，晾衣机开启烘干功能，通过R的电流I2＝1 A.求： (2)使用烘干功能时电阻R在1 min内产生的热量. (2)使用烘干功能时，电路中电动机和发热电阻R并联，U相同 Q＝W2＝UI2t1＝220 V×1 A×60 s＝1.32×104 J (3)使用烘干功能 1 h消耗的电能. (3)电阻R的功率P2＝UI2＝220 V×1 A＝220 W 电路消耗的总功率P＝P1＋P2＝44 W＋220 W＝264 W 电路消耗的总电能W＝Pt2＝264×10－3 kW×1 h＝0.264 kW·h 拓展训练 3. (2024福州5月质检)如图所示电路，电源电压保持3 V不变.只闭合开关S1，电流表示数为0.3 A.闭合开关S1、S2，电流表示数为0.5 A，求： (1)通过R2的电流. 解：只闭合开关S1，只有电阻R1连入电路，电流表测 通过R1的电流I1＝0.3 A 闭合开关S1、S2，R1与R2并联，电流表测干路电流I＝0.5 A (1)I2＝I－I1＝0.5 A－0.3 A＝0.2 A 如图所示电路，电源电压保持3 V不变.只闭合开关S1，电流表示数为0.3 A.闭合开关S1、S2，电流表示数为0.5 A，求： (2)R1的阻值. (2)R1＝ ＝ ＝10 Ω (3)通电10 s，电流通过R1产生的热量. (3)解法1：Q＝I12R1t＝(0.3 A)2×10 Ω×10 s＝9 J 解法2：Q＝W＝UI1t＝3 V×0.3 A×10 s＝9 J 类型 2 极值、范围类[2021.16，2020.33(1)] 方法指导 (1)判断电路中的最大电流 (2)判断电路中的最小电流 基础小练 4. 如图所示，电源电压为12 V，小灯泡上标有“6 V　3.6 W”字样(忽略灯丝电阻变化)，滑动变阻器上标有“20 Ω　1.5 A”字样.闭合开关S后，移动滑动变阻器的滑片，在电路各元件安全情况下.求： (1)电路中通过的最大电流和最小电流. 解：(1)小灯泡的额定电流I额＝ ＝ ＝0.6 A 故电路中能通过的最大电流Imax＝I额＝0.6 A 小灯泡的电阻RL＝ ＝ ＝10 Ω 电路中的最小电流Imin＝ ＝ ＝0.4 A 如图所示，电源电压为12 V，小灯泡上标有“6 V　3.6 W”字样(忽略灯丝电阻变化)，滑动变阻器上标有“20 Ω　1.5 A”字样.闭合开关S后，移动滑动变阻器的滑片，在电路各元件安全情况下.求： (2)滑动变阻器允许接入电路的阻值范围. (2)当电路中电流最大时，滑动变阻器两端电压 U滑＝U－U额＝12 V－6 V＝6 V 滑动变阻器接入电路中的最小阻值 R滑min＝ ＝ ＝10 Ω 故滑动变阻器允许接入电路中的阻值范围为10～20 Ω 变式1 (增加电表)如图所示，电源电压为6 V，小灯泡上标有“2.5 V　1.25 W”字样，滑动变阻器上标有“10 Ω　1 A”字样，电流表接0～0.6 A量程，电压表接0～3 V量程.忽略灯丝电阻的变化，闭合开关S后，移动滑动变阻器的滑片，在电路各元件安全的情况下.求电路消耗的最小功率. 解：小灯泡的额定电流I额＝ ＝ ＝0.5 A 小灯泡的电阻RL＝ ＝ ＝5 Ω 电路中的最小电流Imin＝ ＝ ＝0.4 A 电路消耗的最小功率Pmin＝UImin＝6 V×0.4 A＝2.4 W 变式2 (改变电表位置)如图所示，电源电压为4.5 V，小灯泡上标有“2.5 V　1.25 W”字样(小灯泡阻值不随温度变化)，滑动变阻器上标有“20 Ω　1 A”字样，电流表接0～0.6 A量程，电压表接0～3 V量程.闭合开关S后，移动滑动变阻器的滑片，在电路各元件安全的情况下.求滑动变阻器接入电路的最大阻值. 解：由P＝UI＝ 可得，小灯泡的阻值 RL＝ ＝ ＝5 Ω 当电压表示数最大为3 V时，小灯泡两端电压 ULmin＝U－U滑max＝4.5 V－3 V＝1.5 V 电路中的最小电流Imin＝ ＝ ＝0.3 A 滑动变阻器接入电路中的最大阻值 R滑max＝ ＝ ＝10 Ω 5. (2021福建16题)如图所示电路，电源电压保持不变，滑动变阻器R标有“30 Ω　1 A”，定值电阻R0的阻值为10 Ω，小灯泡L标有“6 V　3.6 W” (电阻不随温度而变化)，电流表的量程为0～3 A.当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光.在保证电路安全的前提下，电路消耗总功率的最小值与最大值之比是(　　) A. 1∶4 B. 1∶8 C. 2∶7 D. 3∶20 D 类型 3 列方程计算(2020.33，2019.16) 方法指导 解答此类题的关键是“变动为静，列出等式”，可使用以下方法： (1)审题：找出变量和不变量，标出已知量和所求量； (2)读图：根据题干要求判断电路在不同状态下的连接方式； (3)根据变量、不变量及电路在不同的状态列等式，并联立进行求解.要根据不变量列等式，一般不变的是电源电压和定值电阻阻值. 6. (2019福建16题)如图所示电路，电源电压恒定，R1＝12 Ω，R2＝6 Ω，R3是定值电阻.闭合开关S1，单刀双掷开关S2接a时电流表的示数为0.6 A，接b时电流表的示数可能为(　　) A. 0.3 A B. 0.6 A C. 0.9 A D. 1.2 A C 7. (2020福建33题)如图甲电路中，电源电压保持不变.R0、R1均为定值电阻，R2为滑动变阻器.闭合开关S，改变R2的阻值，两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙，当滑片在b端时电流表示数为0.3 A. (1)求R2的最大阻值. 解：(1)当滑片在b端时，电压表 的示数 为3 V，此时电流表示数为0.3 A 则R2的最大阻值R2max＝ ＝ ＝10 Ω 如图甲电路中，电源电压保持不变.R0、R1均为定值电阻，R2为滑动变阻器.闭合开关S，改变R2的阻值，两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙，当滑片在b端时电流表示数为0.3 A. (2)若滑片置于变阻器的中点位置，R2消耗的电功率为0.8 W，求电源电压U和R0的阻值. (2)当滑片位于b端时，R1两端的电压U1＝U1总－U2＝5.4 V－3 V＝2.4 V 则R1的阻值R1＝ ＝ ＝8 Ω 电源电压U＝U1总＋IR0＝5.4 V＋0.3 A×R0 当滑片置于变阻器中点位置时，变阻器接入 电路中的阻值R2′＝ ×10 Ω＝5 Ω R2消耗的电功率为0.8 W，即P2＝I′2R2′＝I′2×5 Ω＝0.8 W 则此时电路中的电流I′＝0.4 A 电源电压U＝I′(R0＋R1＋R2′)＝0.4 A×(R0＋8 Ω＋5 Ω) 因电源电压不变，所以解得R0＝2 Ω、U＝6 V 如图甲电路中，电源电压保持不变.R0、R1均为定值电阻，R2为滑动变阻器.闭合开关S，改变R2的阻值，两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙，当滑片在b端时电流表示数为0.3 A. (3)若滑动变阻器滑片每移动1 cm，阻值改变1 Ω，设滑片从a端向b端滑动的距离为x cm，写出R2消耗的电功率P随x变化的关系式，并由此关系式求出R2消耗电功率的最大值. (3)滑片从a端向b端移动x cm时，滑动变阻器接入电路的阻值R2″＝x Ω，R2消耗电功率 P＝I″2R2″＝( )2R2″，代入数据 P＝ ＝ ＝ 由上式可知，当x＝10，即R2″＝10 Ω时，R2消耗的 电功率达到最大值，最大功率Pmax＝0.9 W 谢谢 $$