期末复习专题8 电学综合计算-【木牍中考•课时A计划】2025-2026学年九年级下册物理配套课件(沪科版)
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教辅
内容正文:
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物 理
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期末复习专题八 电学综合计算
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类型1 欧姆定律的综合计算
1.如图所示,定值电阻R1=25 Ω,小灯泡L的规格为“2.5 V 0.5 A”,电源电压保持不变。
(1)求小灯泡L正常发光时的电阻;
(2)开关S1、S2都断开时,小灯泡L正常发光,求电源电压;
(3)开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.9 A,求定值电阻R2的阻值。
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解:(1)小灯泡L正常发光时的电阻RL==5 Ω
(2)开关S1、S2都断开时,定值电阻R1和小灯泡L串联,小灯泡L正常发光,电路中的电流I=IL=0.5 A
电源电压U=IR总=I(R1+RL)=0.5 A×(25 Ω+5 Ω)=15 V
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(3)开关S1、S2都闭合时,定值电阻R1和R2并联,并联电路中各支路两端电压等于电源电压,即U1=U2=U=15 V,电流表测量干路中的电流,即干路中的电流I'=0.9 A
通过定值电阻R1的电流I1==0.6 A
通过定值电阻R2的电流I2=I'-I1=0.9 A-0.6 A=0.3 A
定值电阻R2==50 Ω
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2.[跨学科·体育]如图甲、乙是某物理兴趣小组设计的简易坐位体前屈测试仪的测试示意图、简化原理图。在测试中,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。电源电压恒为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=20 Ω。
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(1)当滑片P位于最左端时,求电流表的示数;
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20 cm,求此时电压表的示数;
(3)若既能保证电路各元件的安全,又能使滑片P移动到最右端,则选取R2时,其阻值不能小于多少?
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解:(1)当滑片P位于最左端时,电路为定值电阻R2的简单电路,此时通过电路的电流I==0.3 A,即电流表示数为0.3 A
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(2)由题意可得,从最左端推动滑片P向右移动20 cm,此时滑动变阻器接入电路的电阻R1=0.5 Ω/cm×20 cm=10 Ω
此时通过电路的电流
I'==0.2 A
此时滑动变阻器两端的电压U1=I'R1=0.2 A×10 Ω=2 V,即电压表示数为2 V
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(3)当电压表示数为3 V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路中电流最小
电路中最小电流I小==0.2 A
此时定值电阻R2两端的电压U2=U-UV=6 V-3 V=3 V
定值电阻的最小阻值R'2==15 Ω
由电流表量程0~0.6 A和滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A可知,电路中的最大电流为0.6 A,当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电路中电流最大,此时通过电路的电流I大==0.4 A<0.6 A
所以既能保证电路各元件的安全,又能使滑片P移动到最右端,选取R2时,其阻值不能小于15 Ω。
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类型2 电功率的综合计算
3.[2024·乐山中考]如图所示的电路中,电阻R1=10 Ω。闭合开关S,电流表 示数为1 A。
(1)求电源电压;
(2)当滑片P位于滑动变阻器RP中点时,电流表 示数为1.2 A,求此时滑动变阻器RP接入电路的阻值;
(3)当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时,求整个电路的电功率。
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解:(1)由题图可知,R1与RP并联,闭合开关S,电流表 示数为1 A,即通过R1的电流I1=1 A,由并联电路的电压规律可得,电源电压U=UP=U1=I1R1=1 A×10 Ω=10 V
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(2)电流表 示数为1.2 A,即干路电流I=1.2 A,并联电路各支路互不影响,则通过RP的电流IP=I-I1=1.2 A-1 A=0.2 A
此时滑动变阻器接入电路的阻值RP==50 Ω
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(3)当滑片P位于滑动变阻器最右端时,滑动变阻器全部接入电路,由(2)可得,此时滑动变阻器接入电路的阻值为100 Ω,通过滑动变阻器的电流I'P==0.1 A
干路电流I'=I1+I'P=1 A+0.1 A=1.1 A
整个电路的电功率P=UI'=10 V×1.1 A =11 W
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4.[2025·达州中考]如图所示,电源电压恒定不变,定值电阻R1=28 Ω,灯泡L标有“6 V 3 W”字样(不考虑灯丝电阻变化)。只闭合S1、S2,灯泡L正常发光;再闭合S3,电流表示数变化了0.25 A。求:
(1)灯泡L正常发光时的电流;
(2)电阻R0的阻值;
(3)通过控制开关通断,整个电路消耗的最小电功率。
解:(1)灯泡L正常发光时的电流IL==0.5 A
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(2)只闭合S1、S2,只有灯泡L接入电路,电流表测电路电流。灯泡L正常发光,则电源电压U=UL=6 V
再闭合S3,灯泡L和电阻R0并联接入电路,电流表测干路电流。电流表示数变化了0.25 A ,根据并联电路的电流规律可知,通过电阻R0的电流I0=0.25 A
根据并联电路的电压规律可知,电阻R0两端电压U0=U=6 V,R0==24 Ω
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(3)灯泡L正常发光时的电阻RL==12 Ω
只闭合S1,灯泡L和电阻R1串联接入电路,此时电路总电阻最大,根据P==0.9 W
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类型3 电热的综合计算
5.[2025·合肥高新区二模]图甲是某兴趣小组在科学实践活动中设计的一款节能水暖电热毯,主要特点是A、B两区既可以单独使用,也可以同时使用,从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示,电源电压U=220 V,A、B两区的电热丝RA、RB的阻值均为484 Ω。已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),某次单独使用A区将电热毯中质量为0.5 kg的水从20 ℃加热到50 ℃,用时15 min。求:
(1)此过程中水吸收的热量Q吸;
(2)此过程中的加热效率η;
(3)如果同时使用A区和B区,电路中的总功率P。
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解:(1)此过程中水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(50 ℃-20 ℃)=6.3×104 J
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(2)A区单独工作,其功率PA ==100 W
消耗的电能WA =PAt=100 W×15×60 s=9.0×104 J
此过程中的加热效率η=×100%=70%
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(3)同时使用A区和B区时,RA、RB并联,根据并联电路中的电压规律,又RA=RB,由P=可知,PB=PA=100 W
电路中的总功率P=PA+PB=100 W+100 W=200 W
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6.如图为一款韩式电火锅的内部简化电路,开关S闭合后,通过挡位开关可以实现高、中、低三挡加热的转换。已知电阻R1=60.5 Ω,高温挡功率为2400 W,高温挡加热效率为80%。
(1)中温挡加热的功率是多少?
(2)如果电火锅内装有4 kg初温为20 ℃的水,在高温挡下烧开这些水(1个标准大气压下)所需要的时间是多少?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)如果低温挡功率为440 W,则电阻R3的阻值是多少?
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解:(1)由题图可知,电火锅处于高温挡时,R1、R2并联。
R1的电功率P1==800 W
根据并联电路的特点可知,R2的电功率P2=P高-P1=2400 W-800 W=1600 W
由题图可知,电火锅处于中温挡时,只有R2工作,且与高温挡相比,R2两端的电压不变,R2的阻值不变,所以中温挡加热的功率P中=P2=1600 W
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(2)1个标准大气压下,水的沸点是100 ℃,水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.344×106 J
已知高温挡加热效率为80%,由η==1.68×106 J
由P==700 s
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(3)由P==30.25 Ω
低温挡时电路中的总电阻R==110 Ω
由题图可知,电火锅处于低温挡时,R2、R3串联,根据串联电路的电阻特点可知,R3=R-R2=110 Ω-30.25 Ω=79.75 Ω
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