备战2019中考物理热点考点08电学压轴题“变化范围型计算题”专题突破(含解析).pdf
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1、滴滴答答的等等 还是个帅哥但是 热点考点 08电学压轴题“变化范围型”计算题专题突破 考点分析 此类题型是近几年风靡全国的电学压轴题,难度较大,对分析及思维能力要求较高;此类题主要是对 电流表、电压表的量程进行合理的选择,并选择合适的电源电压,及合适的滑动变阻器,并根据要求,计 算变阻器的调节范围或电源的调节范围,也还可能是要求在某个限定条件下,求出某个用电器或电阻的功 率变化范围或总功率的变化范围。 考点突破 解答此类题应注意一下几个问题: (1)必须保证电路安全,即无论如何调节电源电压,或调节变阻器的阻值,不能损坏电流表或电压表,也 不能使灯泡两端电压超过灯泡标注的额定电压。 (2)在满足
2、某个要求的同时,必须考虑题中的其它隐藏条件,如在保证电流表不超过量程的前提下,电流 是否超过了灯泡的额定电流,在电流表与灯泡安全的前提下,电压表的示数是否超过了所选择的量程。 (3)在求变阻器的变化范围时,通常从最大允许电流入手去求变阻器的最小电阻,从最小电流或与之并联 的电压表的量程入手去求变阻器的最大阻值;当电路均保证安全的前提下,变阻器标注的最大阻值即为变 阻器的最大允许阻值。 (4) 在题目中对电流或电压或电源有一定要求时,必须先满足此要求, 如要求电流表示数达到满刻度的2/3, 或电流表示数不小于其满刻度的1 /3 等,在满足此前提条件的同时,还必须先考虑电表所选择的量程是否 是合适
3、的,不要顾此失彼。 考点典例 例 1: (2018 河北中考命题组原创试题)在如图1 所示的电路,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为20, 电压表的量程为015V,闭合开关S后,电压表示数为12V,电路电流为0.3A ,( 1)求电源电压?(2) 求滑动变阻器R2的电功率? (3)现将R1替换为阻值为15 的定值电阻, 有标有“ 30、1A”和 100、0.6A” 的滑动变阻器,请从滑动变阻器中选出一个替换电路图中的R2,要求:电路接通时,在电压表的示数不为 零且保证安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片P使定值电阻两端电压的变化量最大,求定值电阻两端电 压的变化量? 滴滴答答的等等 还是个帅哥但
4、是 【答案】( 1)18V (2)3.6W (3)9V 【解析】 (1)电源电压U=IR1+U2=0.3A 20+12V=18V。 (2)滑动变阻器功率P2=U2I=12V0.3A=3.6W。 (3)根据 U=IR 可知,若使R1两端的电压变化量最大,需使通过的电流变化量最大,当滑动变阻器接入电 路的阻值为0 时,电路中电流I 大=18V/15=1.2A ;当选择“ 301A”的滑动变阻器时,电路中最大电流I 大=1A,当滑动变阻器全部连入电路时,电流I1=U/R1+R变=18V/15+30=0.4A, 此时电压表示数为0.4A 30 =12V15V故最小电流为I 小=0.4A, I1=I大I
5、小=1A0.4A=0.6A ;当选择“ 100、0.6A”的滑动变阻 器时,电路中电流I2=U/R1+R2 大=18V /15 +1000.16A ,此时电压表示数为0.16A100=16V 15V,故 最小电流为I小 2=18V15V/15=0.2A , 则 I2=0.6A 0.2A=0.4A I1,所以应选择标有“30、 1A”的 滑动变阻器,此时定值电阻两端电压的变化量最大为U= I1R1=0.6A15=9V。 【名师点睛】 (1)定值电阻和滑动变阻器串联,由串联电路电流和电压的规律即可求出电源电压。(2)题中通过滑动 变阻器的电流和其两端电压已知,根据电功率P=UI即可求出电功率。(3
6、)根据U=IR可知,若使R1两端电 压的变化量最大,需使通过的电流变化量最大,分别将两滑动变阻器替代R2后的电流变化量均求出来并比 较,经比较应选择“30、1A”的滑动变阻器;通过U=IR1可求出R1两端电压的变化量。 例 2:( 2017 河北中考试题)如图24 所示电源电压恒定,滑动变阻器的规格为“30、 1A”,在 AB间介 于规格为“ 12V,12W ”的灯泡,闭合开关,当变阻器的1/5 阻值连入电路时,灯泡正常发光,(1)求灯泡 正常工作时通过的电流和电源电压?(1A,18V)( 2)R0是图 25 所示的 Ra和 Rb之间的任意取值的电阻, 当在 AB之间接入R0后,闭合开关,在保
7、证电路安全的的情况下,将滑片P从最右端向左端移动的过程中, 电流表示数均出现过0.4A (电流表选择了00.6A 量程)求 R0的取值范围和电压表示数的最大值及最小值? 【答案】( 1 )( 1A,18V)( 2)( 15-25 ,12V,3V) 【解析】 (1)当灯正常发光时,此时电路中的电流根据I=P/U=1A,可得灯泡的电阻RL=U 2 /P=12 , 则此时电源电压 U=IA(12+6) =18V。 (2)由乙图可知,R0的最小值及最大值根据R=U/I 可得 R小=10,R大=25;当 P 滴滴答答的等等 还是个帅哥但是 在中点A 时,当电路中电流为0.4A 时,电路中总电阻R总=U/
8、I=18V/0.4A=45 , 当滑动变阻器的滑片位于 最右端时, R0的阻值最小,由串联电路中总电阻等于各分电阻之和得R0 小=15,又因为 R0是 Ra与 Rb之间的 任意取值,所以R0的最大阻值R b=25,所以 R0的变化范围为15-25 ;滑动变阻器滑片位于最右端时, 电压表示数最大,则电压表的最大示数U大=0.4A30=12V,当 R0=25,电路中的电流最大为0.6A 时, R0两端的电压最大,电压表示数最小,此时R0两端最大电压U大=0.6 25=15V,则电压表的最小示数U小 =18V-15V=3V。 例 3:(2018 盐山实验中学第二次模拟试题)小明在实验室中连接了如图所
9、示的电路,灯L标有“ 9W ”字样, 定值电阻R2的阻值是 12,滑动变阻器R标有“ 50、2.5A ”字样,电压表V1接入 015V 量程,闭合S3, 断开S1、S2,灯L恰好正常发光,电流表的示数达到满偏的1/2, 且电路安全工作,求: (1)灯L的额定电 压?( 2)重新调整电路,整个电路总功率的变化范围?(3)闭合S2、S3断开S1,若用电压表V2(量程 0 15V)替换定值电阻R2,标有“ 1A”的定值电阻R0替换灯L,移动滑片,使两电压表先后均能达到满刻度, 且电路安全工作,求满足所有条件时,定值电阻R0允许的替换范围范围是多少?(灯丝的电阻不受温度影 响) 【答案】(1)6V (
10、2)10.7W72W (3)1530 【解析】 (1)当电压表V1接入 0 15V 量程,闭合S3,断开S1、S2时,灯L与R2串联,电压表V1测灯L两端电压, 若电流表选择00.6A 量程,当电流表的示数达到满偏的1/2, 时,此时电流为0.3A ,此时灯L正常发光, 由此时灯两端电压UL=P额/I=9W/0.3A=30V15V,即此时 30V 不符合题意,若电流表选择03A 量程,此时电 流为 1.5A,同理可解得此时灯两端电压UL=6V0.6A ,因此当电流表示数为0.6A 时,电路消耗的功率最大,最大功率P最大=UI最大 =15V0.6A=9W ;因为电源电压为15V,因此电压表示数不
11、会为15V,故当滑动变阻器接入电路的阻值最大 时,电路中的电流最小即最小电流I=U/R0+R=15V/30=0.5A;最小功率P=UI最小=15V0.5A=7.5W。所以电 路消耗的总功率的范围为7.5W9W 。 8: 【答案】电源电压为12V 滑片 P在 M点时电流表A的示数为0.8A 滑片 P移动过程中,滑动变阻器R2的取值范围为:1220 【解析】 由图知, S断开时,只有R1接入电路由I=U/R可 得 : U=U1=I1R1=0.4A30 =12V; 由图知, 闭合电键S,R1和 R2并联, 并联电路中支路间互不影响,所以 R1的电流保持不变,P向 M点左移, R2连入阻值变小,电流表
12、示数变大,变化量最大0.2A,且滑动变阻器允许通过最大电流1A,所以 P在 M点 的电流为: I2=1A-0.2A=0.8A ,所以此时电流表示数为:I=I1+I2=0.4A+0.8A=1.2A ; 由并联电路电压特点知,U=U1=U2=12V,P从 M点左移后,通过R2的最大电流为1A,此时 R2连入阻值最小, 所以: R2 最小= U/I2=12V/1A=12 ,P 从 M 点右移后, R2的连入阻值变大,电流变小,电流表变化量最大 0.2A ,所通过 R2的最小电流为0.8A-0.2A=0.6A ,此时 R2连入阻值最大, 所以:R2最大= U/I2=12V/0.6A=20 即: P在
13、M点向左和右移动后R2的取值范围为:12 20 9: 【答案】 (1)2.5V (2)6.5,20 . 滴滴答答的等等 还是个帅哥但是 【解析】 (1)由于不知道电流表的量程和分度值,所以可分为两种情况:若I=0.2A ,U1=I1R1=0.2A 2.5 =0.5V, R2=U2/I2=U总U1/I1=18V0.5V=0.2A=87.5 20,不符合实际情况,电流只能为1A,则电阻R1两端的电 压 U1=I1R1=1A2.5 =2.5V。 (2)当电流最大为2A 时,滑动变阻器接入电路的阻值最小,当电流最大I2=2A 时,电阻R1两端的电压 U2=I2R1=2A2.5 =5V;R最小=U2/I
14、 2=18V-5V/2A=6.5 ,R2的最大阻值为20,所以 R2的阻值变化范围为5 20。 10: 【答案】 (1) 0.48A; (2) 12.5(3) 25,3V. 【解析】 由图可看出R1与 R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流; (1)电阻 R1两端的电压U1=U-U2=18V-6V=12V;I1= U1/R=12V/25=0.48A; (2)变阻器R2连入电路的阻值R2= U2/I2=6V/0.48A=12.5 (3)变阻器R2连入电路的阻值R2= U2/I 2=0.5V/0.02A=25 由题意电流表选择了0-0.6A ,当电流表达到满刻度时,此时电流为0.6A
15、,当电流表示数I=0.6A时,此 时 UR1=IR1=0.6A25=15V,所以此时电压表示数为3V 11: 【答案】 (1) 10 (2) 2.6W(3)24,1-6 【解析】 (1)由题意可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测干路电流,电压表测R2两端电压,所以滑动 变阻器接入电路中电阻R2=U/I=2V/0.2A=10 . (2) 滑动变阻器两端的电压为2V,则由串联电路的电压规律可得,R1两端的电压U1=152V=13V ,通过 R1的 电流为 0.2A,则 R1消耗的电功率P1=U1I=13V0.2A=2.6W (3)题中要求电压表能达到最大值,若选015V 量程,因电压表
16、并联在R2两端,总电压为15V,则无论 选择哪一电阻都不能使电压值达到15V,故电压表量程只能为03V,电流表也要能达到最大电流,若接15 . 电阻,电路中的最大电流I 1=U/R=15V/15=1A,若接 24,电路中的电流I 2=U/R2=15V/24=0.625A, 即电路中能达到最大值只能为0.6A ,故电流表量程只能选00.6A ,若取 15. 电阻代替R1,则达到最大电 流时, 电路中的总电阻R总=U/I 大=15V/0.6A=25 ,则滑动变阻器应接入电阻R2=10,则滑动变阻器两端的 电压值 U2=I大R2=0.6A10=6V3V故超过了3V的最大电压,故只能选24的电阻来代替
17、R1. 电流表的最大电流I大=0.6A ,则可得电路中的最小电阻R最小=U/I大=15V/0.6A=25 ,则滑动变阻器接入电 阻 R2=25 -24=1,电压表最大电压为3V,则此时电路中的电流I2=U2/R=12V/24 =0.5A ,滑动变阻器接 入电路 R3=U最大/I2=3V/0.5A=6 ,故滑动变阻器的接入范围为16。 滴滴答答的等等 还是个帅哥但是 12: 【答案】( 1)滑动变阻器R2连入电路的阻值为5; (2)电阻 R1消耗的电功率为2.5W; (3)变阻器R2连入电路的阻值范围为2.5 6.67 【解析】 (1) R1、R2串联 R1两端的电压U1=U-U2=7.5V-2
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