通用版科学中考冲刺之电学计算专题突破(含解析)

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名称 通用版科学中考冲刺之电学计算专题突破(含解析)
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科目 科学
更新时间 2023-05-29 14:43:13

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中考冲刺之电学计算专题突破
1. (2022 阳信县)酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。图甲是酒精测试仪工作电路原理图,电源电压U=6V,R1为气敏电阻,它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化,如图乙所示。气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL为酒驾,达到或者超过80mg/100mL为醉驾。使用前(即气体中酒精含量等于0)调节滑动变阻器R2的滑片,此时电流表示数为I0=0.1A,使用中R2的滑片位置保持不变。
(1)求R2接入电路中的阻值。
(2)求酒驾和醉驾的电流临界值。
2. 小科家有一台额定电压为220V的加湿器,说明书上的电路图为图甲。R1、R2为发热电阻,且R2=3R1,S为旋转型开关。1、2、3、4为触点,通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”、“高挡”之间的转换(低挡为小功率加热,高挡为大功率加热),其高挡功率为440W。
(1)求高挡工作时,电路中的电流;
(2)求加湿器处于低挡时的电功率;
(3)加湿器的P﹣t关系如图乙所示,加湿器工作30分钟消耗的电能为多少?
3. (2022 长宁区一模)如图(a)所示的电路,电源电压为10伏且不变,电阻R1的阻值为20欧,滑动变阻器R2标有“20欧 2A”字样,电流表的表盘如图(b)所示。闭合开关S,电流表的示数为1.5安。求:
①通过电阻R1的电流I1;
②滑动变阻器的阻值R2;
③移动滑动变阻器滑片P的过程中,电流表示数的最大值Imax和最小值Imin。
4. (2022 泉州)图甲为某款空气炸锅,图乙为其简化电路图。空气炸锅的工作原理是利用加热管加热空气,通过电风扇让热空气流在气旋加热仓高速旋转加热煮熟食物。电风扇标有“220V 40W”的字样,R1为35Ω的发热电阻,R2为热敏电阻,R2阻值随温度的变化关系如图丙。
(1)求电风扇正常工作时的电流;
(2)求加热管的最大功率;
(3)若空气炸锅以最高温度持续工作1min,消耗的总电能为3.87×104J,不计能量损耗,求此时热敏电阻R2的阻值。
5.(2021 河西区)近年冬天,越来越多的人们在使用电热桌垫,如图1,好奇的小东同学很想知道它的发热原理,查看说明书后发现:该电热桌垫由12V电源供电,发热部分由两根电热丝R1、R2组成,设计低温、高温两挡,内部简化电路图如图2所示,旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱,已知R1的阻值为6Ω,R2的阻值为4Ω。求:
(1)低温挡加热的电流;
(2)高温挡加热的功率。
6. 如图是小科同学设计的一台浮力电子秤,其结构由浮力秤和电路两部分组成,原理如图所示,小简底面积为10cm2,高20cm,大桶底面积为60cm2,装有适量水。P为金属滑片固定在托盘下面(滑片质量和滑片受到的摩擦力均忽略不计),并随托盘-起可自由滑动,定值电阻R0=6欧,AB是一根长为10cm均匀电阻丝,其阻值为10欧,电源电压为6V,电流表量程0~0.6A。当托盘不放物体时,P位于R最上端,小简浸入水中5cm 深(称量过程中大桶水未溢出)。求:
(1)托盘和小筒的总质量;
(2)若要保证电路安全,则滑片P距A端的最大距离是多少 此时液面上升的高度为多少
(3)在保证电路安全的前提下,则浮力秤的最大称量为多少g
7. 某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图甲所示。迎风板与一压敏电阻Rx连接,工作时迎风板总是正对风吹来的方向,压敏电阻的阻值随风力的变化而变化。已知电源电压恒为9V,定值电阻R=2Ω,电压表量程为0~3V,压敏电阻Rx与迎风板承受风力F的关系如图乙所示。
(1)无风时,电路的总电阻;
(2)无风时,电压表的示数;
(3)求该装置所能测量的最大风力。
8. 如图所示电路,电源电压一定,R1为定值电阻,R为滑动变阻器,其铭牌上标有“2A ?Ω”字样,其最大阻值已无法看清。电压表接入电路的量程为0~15V,电流表接入电路的量程为0~0.6A。当只闭合开关S1时,电压表示数为12V,电流表A的示数为0.6A,当只闭合开关S2时,将R的滑片移到中点,电流表A的示数变为0.3A,求:
(1)定值电阻R1的阻值是多少?.
(2)滑动变阻器的最大阻值是多少?
(3)只闭合开关S2时,滑片移到阻值最大处时,电压表示数是多少?
9. (2022 大东区一模)小明查阅资料,了解到出于安全考虑,电梯都设置超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成:在工作电路中,当电梯没有超载时,触点K与触点A接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,触点K与触点B接触,电铃发出报警铃声,闭合开关S,电动机不工作。在控制电路中,已知电源电压U=6V,保护电阻R1=100Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示,电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
(1)在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,从而使电磁铁的磁性  (填“增强”、“减弱”或“不变”)。
(2)若电磁铁线圈电流达到20mA时,衔铁刚好被吸住,电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,试通过计算说明电梯是否超载?(g取10N/kg)
中考冲刺之电学计算专题突破(参考答案)
一、计算题
1. (1)R2接入电路中的阻值为10Ω;
(2)酒驾和醉驾的电流临界值为0.3A。
欧姆定律的应用.
根据电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,电压表测量定值电阻两端电压;
(1)检测前对检测仪进行“调零”,即调节滑动变阻器使电流表的示数为0.1A,调零后变阻器滑片位置保持不变;由乙图可知此时酒精浓度为0,由图像读出R1的阻值,根据欧姆定律求出串联电路的总电阻,再由串联电阻的特点求出变阻器R2接入电路的阻值;
(2)由图乙知酒驾和醉驾电阻的临界值,由串联电路电阻和欧姆定律I=算出电路的电流。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,电压表测量定值电阻两端电压;
(1)检测前对检测仪进行“调零”,即调节滑动变阻器使电流表的示数为0.1A,调零后变阻器滑片位置保持不变;
由乙图可知此时酒精浓度为0,R1的阻值为50Ω,
由I=可得,串联电路的总电阻:
R===60Ω;
因串联电路的总电阻等于各分电阻阻值之和,所以此时变阻器R2接入电路的阻值:
R2=R﹣R1=60Ω﹣50Ω=10Ω;
(2)由图乙知酒驾和醉驾电阻的临界值为R临界=10Ω,
由串联电路电阻和欧姆定律知电路的电流为:
I===0.3A。
答:(1)R2接入电路中的阻值为10Ω;
(2)酒驾和醉驾的电流临界值为0.3A。
2. (1)2A (2)110W (3)3.96×105J
(1)已知加湿器的高挡功率为440W, 由P=UI可知,高挡工作时,电路中的电流 ;
(2)由电路图可知,当旋转开关接3、4触点时,电路为R1的简单电路,
此时电路的总电阻最小,由 可知,电源的电压一定时,电路的总功率最大,加湿器处于高挡。 R1的阻值: , 因R2=3R1,所以R2的阻值:R2=3R1=3×110Ω=330Ω, 旋转开关接2、3触点时,R1与R2串联,此时电路的总电阻最大,由 可知,可知,电源的电压一定时,电路的总功率最小,加湿器处于低挡,此时电路的总电阻:R=R1+R2=110Ω+330Ω=440Ω,则加湿器处于低挡时的电功率: ;
(3)由图乙可知,加湿器工作30min内,高挡工作的时间为10min,低挡工作的时间为20min, 加湿器工作30分钟消耗的电能:W=P高t高+P低t低=440W×10×60s+110W×20×60s=3.96×105J。
3. ①通过电阻R1的电流为0.5A;
②滑动变阻器的阻值R2为10Ω;
③移动变阻器滑片P过程中,电流表示数的最大值Imax和最小值Imin分别为2.5A和1A。
欧姆定律的应用.
由电路图可知,闭合开关,R1与R2并联,电流表A测干路电流。
①根据并联电路电压特点和欧姆定律计算通过R1的电流;
②根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流,由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的阻值;
③根据并联电路的特点和欧姆定律求出电流表的最小示数,根据电流表示数判断出干路上电流表的量程,进一步确定电流表的最大值。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关,R1与R2并联,电流表A测干路电流。
①因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过R1的电流:I1===0.5A;
②由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则通过R2的电流为:I2=I﹣I1=1.5A﹣0.5A=1A,
由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的阻值:R2===10Ω;
③并联电路干路电流等于各支路电流之和,
当滑动变阻器的电阻全部连入电路,通过滑动变阻器的电流最小,则干路电流最小,
所以干路电流:Imin=I2最小+I1=+I1=+0.5A=1A,
由题意可知电流表接入电路的量程为0~3A,且滑动变阻允许通过的最大电流为2A,所以电流表示数的最大值Imax=2A+0.5A=2.5A。
答:①通过电阻R1的电流为0.5A;
②滑动变阻器的阻值R2为10Ω;
③移动变阻器滑片P过程中,电流表示数的最大值Imax和最小值Imin分别为2.5A和1A。
4. (1)电风扇正常工作时的电流为0.18A;
(2)加热管的最大功率为1210W;
(3)此时热敏电阻R2的阻值为45Ω。
电功率的计算;欧姆定律的应用.
(1)电风扇标有“220V 40W”的字样,根据P=UI可知电风扇正常工作时的电流;
(2)闭合开关,电风扇和加热管并联,且R1、R2串联。从图丙可知,R2的最小电阻值,根据P=可知加热管的最大功率;
(3)根据W=Pt得出电风扇工作1min消耗的电能W1;根据W2=W﹣W1得出则加热管消耗的电能,根据W=t可知此时加热管的总电阻,根据电阻串联的特点得出此时热敏电阻的阻值。
【解答】解:(1)电风扇标有“220V 40W”的字样,根据P=UI可知电风扇正常工作时的电流I===A≈0.18A;
(2)闭合开关,电风扇和加热管并联,且R1、R2串联。
从图丙可知,R2的最小电阻值为5Ω,根据P=可知加热管的最大功率P===1210W;
(3)电风扇工作1min消耗的电能W1=PMt=40W×1×60s=2400J;
则加热管消耗的电能W2=W﹣W1=3.87×104J﹣2400J=36300J,
根据W=t可知此时加热管的总电阻R串′=t=×1×60s=80Ω,
根据电阻串联的特点可知此时热敏电阻的阻值R2′=R串′﹣R1=80Ω﹣35Ω=45Ω。
答:(1)电风扇正常工作时的电流为0.18A;
(2)加热管的最大功率为1210W;
(3)此时热敏电阻R2的阻值为45Ω。
5. (1)低温挡加热的电流为2A;
(2)高温挡加热的功率为60W。
电功率的计算;欧姆定律的应用.
(1)旋钮开关S可置于“2和3”接线柱时,电路为R1的简单电路,总电阻较大,电源电压不变,根据P=可知,总功率较小,该电热桌垫处于低温挡,根据欧姆定律可知低温挡加热的电流;
(2)旋钮开关S可置于“3和4”接线柱时,R1、R2并联,总电阻较小,电源电压不变,根据P=可知,总功率较大,该电热桌垫处于高温挡,根据P=可知高温挡加热的功率。
【解答】解:(1)旋钮开关S可置于“2和3”接线柱时,电路为R1的简单电路,总电阻较大,电源电压不变,根据P=可知,总功率较小,该电热桌垫处于低温挡,
根据欧姆定律可知低温挡加热的电流I===2A;
(2)旋钮开关S可置于“3和4”接线柱时,R1、R2并联,总电阻较小,电源电压不变,根据P=可知,总功率较大,该电热桌垫处于高温挡,
根据P=可知高温挡加热的功率P=+=+=60W。
答:(1)低温挡加热的电流为2A;
(2)高温挡加热的功率为60W。
6. (1)0.05kg或50g (2)6cm 1.2cm (3)72g
(1)解:当托盘不放物体时,P位于R最上端,小简浸入水中5cm深,
V排=S小筒h浸= 10cm2× 5cm= 50cm3=5×10-5m3,
F浮=ρ水gV排= 1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-5m3= 0.5N,
由F浮=G=mg可得,秤盘和小简的总质量:m0= =0.05kg= 50g
(2)解:当秤盘上放的物体越重时,滑片下移得越多,变阻器接入电路的阻值越小,电路的总电阻越小,电流越大,R总= =10Ω, R’=R总-R0=10Ω-6Ω=4Ω,
则滑片下移的距离:d0=10cm-4cm=6cm,
化简可得水面上升的高度:△h= =1.2cm
(3)解:小简排开水的体积变化量:△V排=S大△h=60cm2×1.2cm=72cm3,
所以G=△F浮=ρ水g△V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×72×10-6m3=0.72N,
由G=mg可得浮力秤的最大称量:m= =0.072kg=72g
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;欧姆定律及其应用
(1)当托盘不放物体时,P位于R最上端,小筒浸入水中5cm深,首先根据 V排=S小筒h浸 计算出小筒排开水的体积,再根据公式 F浮=ρ水gV排 计算出它受到的浮力,接下来根据F浮=G计算出秤盘和小筒的总重力,最后根据计算出二者的总质量;
(2)①当秤盘上放的物体越重时,滑片下移得越多,变阻器接入电路的阻值越小,电路的总电阻越小,电流越大。根据电流表的量程0~0.6A确定最大电流,根据公式 计算总电阻,再根据 R’=R总-R0 计算出变阻器接入的阻值。电阻丝电阻为10Ω,长度为10cm,则1cm的电阻为1Ω,据此计算出此时接入的电阻丝长度,并用总长度减去这个长度得到滑片下移的距离。
②水面升高的高度等于小筒排开液体的体积与容器底面积和小筒底面积之差的比值,即 ,据此计算。
(3)根据公式 △V排=S大△h 计算出小筒排开水的最大体积变化量,然后根据公式 G=△F浮=ρ水g△V排 计算出此时的物体重力,最后根据计算出浮力秤的最大称量。
7. 答:(1)当无风时,电路的总电阻为18Ω;
(2)无风时,电压表示数为1V;
(3)该装置所能测量的最大风力为720N。
(1)由甲电路图可知,R与Rx串联,由图乙可知无风时Rx的阻值,根据电阻的串联即可求出总电阻;
(2)无风时,利用欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;
(3)当所测风力最大时,Rx的阻值最小,电路中电流最大,则电压表的示数最大,根据欧姆定律求出电压表示数最大时电路中的电流,再根据欧姆定律求出压敏电阻的阻值,根据图乙可知该装置所能测量的最大风力。
【解答】解:(1)由甲电路图可知,R与Rx串联,电压表测R两端的电压,
由图象可知,当无风时,电阻Rx阻值为:R0=16Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,总电阻R总0=R0+R=16Ω+2Ω=18Ω;
(2)电路中的电流:
I0===0.5A,
则电压表示数为U′=I0R=0.5A×2Ω=1V;
(3)当所测风力最大时,Rx的阻值最小,电路中电流最大,则电压表的示数U″=3V最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,Rx两端的电压:
Ux=U﹣U″=9V﹣3V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I最大===1.5A,
则由I=可得压敏电阻的阻值:
Rx最小===4Ω,
由图象可知,该装置所能测量的最大风力为720N。
答:(1)当无风时,电路的总电阻为18Ω;
(2)无风时,电压表示数为1V;
(3)该装置所能测量的最大风力为720N。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是根据图象获取有用的信息,有一定的难度。
8. (1)定值电阻R1的阻值是20Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值是40Ω;
(3)只闭合开关S2时,滑片移到阻值最大处时,电压表示数是4V。
欧姆定律的应用.
(1)由图可知,只闭合S1时,该电路为只含有R1的简单电路,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压(即电源电压);已知此时电压表的示数,即电源电压;已知此时电流表的示数,即电路中的电流;利用I=可求出电阻R1的阻值;
(2)当只闭合开关S2时,该电路为滑动变阻器和R1的串联电路,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压;已知此时电流表的示数,即电路中的电流;利用I=可求出电路的总电阻,串联电路的总电阻等于各个用电器的电阻之和,据此可求出此时滑动变阻器接入电路的阻值,进而可得出滑动变阻器的最大阻值;
(3)只闭合开关S2时,滑片移到阻值最大处时,由串联电路的电阻特点得出电路的总电阻,由欧姆定律求出此时电路中的电流,最后根据I=可求出R1两端的电压,即电压表的示数。
【解答】解:(1)由图可知,只闭合S1时,该电路为只含有R1的简单电路,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压(即电源电压);
已知此时电压表的示数为12V,即电源电压为U=12V,
已知此时电流表的示数为0.6A,即电路中的电流为I=0.6A,
由I=可知电阻R1的阻值为:R1===20Ω;
(2)当只闭合开关S2时,该电路为滑动变阻器和R1的串联电路,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压;
已知此时电流表的示数为0.3A,即电路中的电流为I′=0.3A,
由I=可知电路的总电阻为:R===40Ω,
由串联电路的电阻特点可知滑动变阻器接入电路的阻值为:R中=R﹣R1=40Ω﹣20Ω=20Ω,
则滑动变阻器的最大阻值为:RP=2R中=2×20Ω=40Ω;
(3)只闭合开关S2时,滑片移到阻值最大处时,
电路的总电阻为:R′=RP+R1=40Ω+20Ω=60Ω,
由欧姆定律可知此时电路中的电流为:I″===0.2A,
则R1两端的电压为:U1=I″R1=0.2A×20Ω=4V,即电压表示数为4V。
答:(1)定值电阻R1的阻值是20Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值是40Ω;
(3)只闭合开关S2时,滑片移到阻值最大处时,电压表示数是4V。
9. (1)增强;(2)据上面的计算可知,此时电梯超载。
电磁继电器的组成、原理和特点;
(1)在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,再根据电磁铁中电流增大时磁性增强判断此时电磁铁的磁性的变化;
(2)根据G=mg求出乘客的重力,也就是对电梯的压力,找出图象中压力对应的R2电阻值,根据欧姆定律的知识计算出此时电路中的电流,将这个电流和20mA比较得出结论。
【解答】解:(1)在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电流增大时电磁铁的磁性增强;
(2)电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,电梯受到的压力等于乘客的重力,即
F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N,
由图乙,当压力F=10000N,对应的压敏电阻阻值R2=100Ω
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以控制电路中的电流:
I===0.03A=30mA,
因为30mA>20mA,所以此时电梯超载。
故答案为:(1)增强;(2)据上面的计算可知,此时电梯超载。
【点评】本题考查了欧姆定律的灵活应用,明白电梯超载自动报警系统的工作原理是电磁铁和知道电磁铁磁性的强弱与电流的关系是解决本题的关键。
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