26重难专项八 动态电路的定量计算-【智乐星中考·学考传奇】2025年山东省中考物理讲练本（五四制）

1 2 3 类型1简单动态电路计算 考法❶　开关通断类相关计算 例1 (2023·烟台)如图甲所示，电源电压恒定不变，R1的阻值为10 Ω， 图乙是小灯泡L的电流与电压关系的图像。当只闭合S1、S2时，电压表 示数为2 V，通过小灯泡的电流为 A，电源电压为____V；当只闭合 S2、S3时，电压表示数为4 V，电路在1 min 内消耗的电能为______J。  0.6 8 384 4 练1 (2024·淄博)如图所示电路，灯L标有“3 V　0.9 W”字样(忽略温度对灯 丝电阻的影响)。当开关S1断开，S2、S3闭合时，电流表的示数为0.6 A， 灯L正常发光，灯L的电阻为 _____Ω，电压表的示数为 ____V；当开关 S2、S3断开，S1闭合时，灯L与电阻R的连接方式为 _______，电流表的 示数为 ______A。  10 3 串联 0.2 5 考法❷　滑片移动类相关计算 例2 (2024·枣庄)如图所示，电源电压保持不变，R2=2R1，滑动变阻器标 有“20 Ω　1 A”字样，闭合S1，断开S2，滑动变阻器的滑片P位于最右端 时，电压表的示数为3 V，电路的总功率为P1；当闭合S2，断开S1，滑动 变阻器的滑片P移至中点时，电压表示数为1.2 V，电路的总功率为P2； 调节电路，使电路消耗的最大总功率为P3。下列说法正确的是(　 )　　　　　　　　　　　　 A.P1∶P2=4∶5 B.电源电压为12 V C.R1阻值为40 Ω D.P3=2.7 W D 6 练2 (2021·淄博)在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电 源电压恒为4 V，小灯泡标有“2.5 V”字样，滑动变阻器规格为“50 Ω　 1 A”，实验得到小灯泡的I-U图像如图乙所示。求： (1)小灯泡的额定功率； (2)小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入 电路的阻值； (3)当小灯泡消耗的功率为0.2 W时，通电 1 min，滑动变阻器R产生的热量。 7 解：(1)由图乙可知，小灯泡两端电压为2.5 V时，通过小灯泡的额定电流 是0.3 A，则小灯泡的额定功率： P额=U额I额=2.5 V×0.3 A=0.75 W。 (2)小灯泡正常发光时，滑动变阻器R两端的电压：UR=U-U额=4 V-2.5 V= 1.5 V， 滑动变阻器R接入电路的阻值： R===5 Ω。 8 (3)由图乙可知，小灯泡消耗的功率为0.2 W时，电路中的电流为I1=0.2 A，小灯泡两端的电压为1 V，此时滑动变阻器两端的电压： UR'=U-UL=4 V-1 V=3 V， 通电1 min，滑动变阻器R产生的热量： Q=W=UR'I1t=3 V×0.2 A×60 s=36 J。 9 类型2比值类动态电路计算 例3 (2023·广元)如图甲所示的电路，电源电压不变，R1是定值电阻，通 过R2的电流与R2两端的电压关系如图乙所示。当M、N都是电流表，且 S1闭合、S2断开时，M的示数为0.4 A，电路的总电阻为R'；当M、N都是 电压表，且S1、S2都闭合时，N的示数为2 V，电路的总电阻为R″。下列 说法正确的是(　 ) A.电阻R1的阻值为15 Ω B.R'∶R″=6∶25 C.当M、N都是电压表，S1、S2都闭合时，R1与R2的功率之比为1∶3 D.当M、N都是电流表，只闭合S1时、M、N两表示数之比为3∶5 D 10 【解题关键】 串联电路：P1∶P2=I2R1∶I2R2=R1∶R2，并联电路：P1∶P2=∶=R2∶R1。 11 练3 (2020·济宁)如图所示的电路中，L1、L2为两个阻值恒定的灯泡，甲、 乙是连接实验室常用电流表或电压表的位置。在甲、乙位置分别接入量 程不同的某种电表，只闭合开关S1，两灯泡均发光，两电表指针偏转角 度相同。断开开关S1，在甲、乙位置分别接另一种电表，闭合开关S1和 S2，两灯泡均发光，则此时两电表示数之比为________，灯泡L1与L2的 电功率之比为________。  4∶5 4∶1 12 类型3极值、范围类动态电路计算 考法❶　纯电路类相关计算 例4 【类题整合】 如图所示，电源电压恒为4.5 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V，滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”，小灯泡上标有“2.5 V　1.25 W”字样。闭合开关，在保证电路元件安全的情况下(不考虑灯丝电阻变化)，移动滑动变阻器滑片P，求： 13 (1)电流表示数的变化范围； (2)电压表示数的变化范围； (3)滑动变阻器的阻值的变化范围； (4)小灯泡消耗电功率的变化范围； (5)电路消耗的总功率的变化范围； (6)滑动变阻器消耗电功率的变化范围。 14 解：(1)由P=UI可得，小灯泡的额定电流：I===0.5 A， 因为电流表的量程为0～0.6 A，滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”，所以电路中的最大电流Imax=0.5 A， 当电压表示数最大Umax=3 V时，电路中的电流最小，此时小灯泡两端的电压：UL=U-Umax=4.5 V-3 V=1.5 V， 小灯泡的阻值：RL===5 Ω， 电路中的最小电流：Imin===0.3 A， 故电流表示数的变化范围为0.3～0.5 A。 15 (2)当小灯泡正常发光时，电压表的示数最小： Umin=U-U额=4.5 V-2.5 V=2 V， 故电压表示数的变化范围为2～3 V。 (3)当电压表示数最大Umax=3 V时，滑动变阻器连入电路中的阻值最大：Rmax===10 Ω， 当小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路中的阻值最小：Rmin===4 Ω， 故滑动变阻器的阻值的变化范围为4～10 Ω。 16 (4)当小灯泡正常发光时，小灯泡消耗的电功率最大：PLmax=P额=1.25 W， 当电压表示数最大Umax=3 V时，小灯泡消耗的电功率最小：PLmin=ULImin=1.5 V×0.3 A=0.45 W， 故小灯泡消耗电功率的变化范围为0.45～1.25 W。 (5)当小灯泡正常发光时，电路消耗的总功率最大： Pmax=UImax=4.5 V×0.5 A=2.25 W， 当电压表示数最大Umax=3 V时，电路消耗的总功率最小：Pmin=UImin= 4.5 V×0.3 A=1.35 W，故电路消耗的总功率的变化范围为1.35～2.25 W。 17 (6)方法一：直接求解 滑动变阻器消耗的电功率：P=I2R=()2R==， 当R=RL=5 Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大： ===1.012 5 W， 当R=10 Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最小： =()2R=()2×10 Ω=0.9 W， 故滑动变阻器消耗电功率的变化范围为0.9～1.012 5 W。 18 方法二：间接求解 滑动变阻器消耗的电功率：P=P总-PL=UI-I2RL=-RL(I-)2+， 当I===0.45 A时，滑动变阻器消耗的电功率最大： ===1.012 5 W， 当I=0.3 A时，滑动变阻器消耗的电功率最小： =UI-I2RL=4.5 V×0.3 A-(0.3 A)2×5 Ω=0.9 W， 故滑动变阻器消耗电功率的变化范围为0.9～1.012 5 W。 19 练4 (2024·烟台蓬莱二模)(多选)某同学连接了如图所示电路，电源电压恒 为18 V，电压表量程为“0～15 V”，电流表量程为“0～0.6 A”，滑动变阻器 规格为“100 Ω　1 A”，小灯泡标有“6 V　3 W”字样。不考虑灯丝电阻的变 化，在确保电路安全的情况下，下列说法正确的是( ) A.电路允许通过的最大电流是0.5 A B.电压表示数的变化范围是 3～6 V C.小灯泡消耗电功率的最小值是0.75 W D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是24～100 Ω AC 20 考法❷　图像类相关计算 例5 (2024·淄博张店二模)如图甲所示，灯泡L2上标有“2 V”字样，电流表量程为0～3 A，灯泡L1和L2的I-U图像如图乙所示，当只闭合开关S1时，L2正常发光，当开关S1、S2、S3都闭合，且滑动变阻器滑片P滑到最右端时，灯泡L1正常发光，电流表示数为0.72 A，则下列说法正确的是( ) A.电源电压为4 V B.滑动变阻器的最大阻值为35 Ω C.只闭合开关S3时，为保证电路安全，电路 中最大功率为18 W D.当开关S1、S2、S3都闭合时，为保证元件 安全，滑动变阻器可接入电路的最小阻值为2.5 Ω D 21 练5 (2024·滨州)为研究调光灯的工作原理，某小组设计了如图甲所示的模拟电路进行探究。已知灯泡L标有“12 V　12 W”字样，电源电压恒定不变。在保证电路安全的情况下，通过调节滑动变阻器，分别记录三个电表的示数，并将电表示数绘制成如图乙所示的关系图像，求： (1)灯泡L正常发光时的电流。 (2)灯泡L正常发光10 s消耗的电能。 (3)电源电压。 (4)滑动变阻器阻值的变化范围。 22 解：由图甲可知，闭合开关，灯泡L和滑动变阻器R串联，电流表测量电路中的电流，电压表V1测量R两端的电压，电压表V2测量灯泡两端的电压。 (1)灯泡L标有“12 V　12 W”字样，灯泡L正常发光时的电流：IL===1 A。 (2)灯泡L正常发光10 s消耗的电能： W=PLt=12 W×10 s=120 J。 23 (3)当电流最小为0.3 A时，灯泡L和滑动变阻器两端的电压分别为3 V和 15 V，故电源电压：U=UL'+UR=3 V+15 V=18 V。 (4)当电路中电流最小时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，最大阻值：R===50 Ω， 当电流最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最小，滑动变阻器两端的电压：U'=U-UL=18 V-12 V=6 V， 滑动变阻器的最小阻值：R'===6 Ω， 故滑动变阻器阻值的变化范围是6～50 Ω。 24 类型4 实际应用类动态电路计算 例6 (2024·淄博高青二模)科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所示。已知电源电压恒为6 V，定值电阻R0=5 Ω，R为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示，电流表量程为0～0.6 A，踏板重力不计，求： 25 (1)闭合开关，当体重计空载时，电路消耗的总功率； (2)电流表上0.3 A刻度处应该标多大的压力值； (3)小组成员认为，也可以用电压表改装成体重计，现要求随着体重的增加，电压表示数增大，试分析电压表应该安装在什么位置。若电压表量程为0～3 V，电压表改装的体重计能够称量的最大压力是多少？ 26 解：(1)由图乙可知，体重计空载时压敏电阻的阻值为45 Ω，根据电阻的串联规律和欧姆定律可知，电路中的电流： I===0.12 A， 电路消耗的总功率： P=UI=6 V×0.12 A=0.72 W。 (2)当电流表示数为0.3 A时，压敏电阻的阻值：R'= -R0=-5 Ω=15 Ω， 由图乙可知，压力大小为600 N，即此处应标记600 N。 27 (3)由于压敏电阻R的阻值随着所受到的压力增大而减小，且要求随着体重的增加，电压表示数增大，所以当压力越大时，压敏电阻的阻值越小，电路总电阻越小，则电路电流越大，由U=IR可知，定值电阻两端电压越大，因此电压表需与R0并联。 根据电压表量程可知，电压表的最大示数为3 V，即R0两端的最大电压为3 V，则此时通过R0的最大电流：I大===0.6 A， 根据串联电路的特点可知，通过压敏电阻R的电流I″=I大=0.6 A，压敏电阻R两端的电压： UR=U-U0大=6 V-3 V=3 V， 28 根据欧姆定律可知，此时压敏电阻的阻值： R″===5 Ω， 由图乙可知，此时压敏电阻受到的压力为1 200 N，即电压表改装的体重计能够称量的最大压力是1 200 N。 29 练6 (2024·淄博张店一模)如图乙是“探物”小组设计的简易坐位体前屈测试仪的简化原理图。测试的同学向前推动测试仪的滑块实际上是移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数用来反映被测试者的成绩。电源电压为6 V，电压表量程为0～3 V，电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻器R1上标有“15 Ω　1 A”，滑片P每移动1 cm，R1的电阻变化0.5 Ω，定值电阻R2=10 Ω。如表是初四女生测试等级与滑片P移动距离L的关系。则： 30 (1)如图乙所示，当滑片P距离最左端为20 cm时，闭合开关，通过R2的电 流为多少？ (2)某同学测试时，从最左端推动滑片P向右移动到某一位置，电压表的示 数为2 V，她的测试等级是什么？ (3)在保证电路各元件安全的情况下，定值电阻R2消耗的最小功率是多少？ 初四女生测试等级 不合格 合格 良好 优秀 滑片移动距离L/cm <3.7 3.7≤L <16.7 16.7≤L <20.1 ≥20.1 31 解：由图乙可知，定值电阻R2与滑动变阻器R1串联，电压表测量滑动变阻器两端电压，电流表测量电路电流。 (1)由滑片P每移动1 cm，R1的电阻变化0.5 Ω可知，当滑片P距离最左端为20 cm时滑动变阻器接入电路的电阻： R1=20 cm×0.5 Ω/cm=10 Ω， 通过R2的电流： I===0.3 A。 32 (2)当电压表的示数为2 V时，定值电阻R2两端的电压： U2=U-U1=6 V-2 V=4 V， 电路中的电流：I'===0.4 A， 滑动变阻器接入电路的电阻： R1'===5 Ω， 滑片P距离最左端的长度： L==10 cm， 由表可知，此时她的测试等级是合格。 33 (3)由串联电路的分压规律知，当电压表示数最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中的电流最小，因为电压表量程为0～3 V，所以滑动变阻器两端的最大电压为3 V，此时定值电阻R2两端的电压： U2'=U-UV=6 V-3 V=3 V， 此时电路的最小电流：I小===0.3 A， 定值电阻R2消耗的最小功率： P2=R2=(0.3 A)2×10 Ω=0.9 W。 34 $$