2024广西中考物理二轮重点专题研究 微专题 图像、应用类动态电路计算 习题课件(共29张PPT)

(共29张PPT)
图像、应用类动态电路计算
微专题
广西近年真题及拓展
2
重难点突破
1
重难点突破
方法指导
(1)针对与图像结合的动态电路计算，理解图像是关键．可按以下步骤进行分析：
①明确图像纵、横坐标所表示的物理量；
②判断图像的表示对象，寻找纵轴与横轴物理量的关系；
③结合电路图，分析图像初末位置时的电路状态．
(2)针对实际应用类题目，题干较长，所涉及的信息较多，因此怎样读题、审题，从题干提取有用信息是关键，因此在练习此类题目时，可以按以下步骤：
①明确装置的工作原理；
②判断电路的连接方式(情况复杂的可先画出简化电路图)；
③根据所求问题梳理已知条件；
④灵活应用公式，代入数值作答．
例1　如图甲所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移动到b端的整个过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示．则电阻R1的阻值为________Ω；当变阻器滑片P处于a端时，电阻R1消耗的电功率为________W.
0.1
10
图像分析
①纵轴：电流表的示数，即通过________的电流；
②横轴：电压表的示数，即________两端的电压；
③表示R1两端电压与通过R1电流的关系，可计算出R1＝______Ω；
④R1两端的电压最______，通过电路的电流最______，此时滑动变阻器的滑片位于_____端，电路的连接方式是：________________，可知电源电压为_____V；
电路
R1
10
大
大
b
R1单独接入电路
3
⑤R1两端的电压最______，通过电路的电流最______，此时滑动变阻器的滑片位于______端，由P＝UI可计算出此时R1消耗的功率为______W.
0.1
小
小
a
例2　如图甲是某个实验小组设计的光照自动控制系统，已知控制电路的电源电压U1＝6 V，滑动变阻器R1的最大阻值为80 Ω，电磁铁线圈电阻忽略不计，当通过线圈的电流达到0.1 A时电磁铁恰好能吸合衔铁，R2是光敏电阻，它与光照强度E的关系如图乙所示(光照强度E的单位是：勒克斯，符号Lx；光越强，光照强度越大)；工作电路电源电压U2＝12 V，定值电阻R＝10 Ω，指示灯L上标有“12 V　6 W”字样．求：
(1)指示灯L正常工作时的电流；
甲
乙
解：指示灯L正常工作时的电流
思路点拨
图像分析：E增强→R2________，E与R2的关系式：________
工作原理：
L
减小
吸合
R
断开
(2)闭合开关S1，滑片P移到变阻器中点，电磁铁恰好吸合衔铁时的光照强度E0；
解：闭合开关S1时，R1、R2串联接入电路，滑片P移到变阻器中点，电磁铁恰好吸合衔铁，故电路中的电流I＝0.1 A，电路总电阻
R2＝R总－ R1max＝60 Ω－ ×80 Ω＝20 Ω
对照图乙可知，光照强度E0＝1.5 Lx
乙
(3)调节变阻器R1的电阻为50 Ω，闭合开关S1，若光照
强度保持4 Lx不变，求工作电路通电10 s消耗的电能．
解：根据图乙数据可知光照强度E与R2的
阻值的乘积是定值为30，则光照强度E＝4 Lx时，R2的阻值R2′＝7.5 Ω
此时控制电路电流 ≈0.104 A>0.1 A，衔铁吸合，只有R接入工作电路
工作电路消耗的电能
乙
命题点
1
基础小练
结合图像类(5年4考，除2020年外，其余年份均有考查)
1. 如图甲所示，电源电压一定，已知定值电阻R0＝10 Ω.闭合开关S，滑动变阻器滑片P从最左端滑至最右端的过程中，电流表示数I与滑动变阻器接入电路的阻值R之间的关系如图乙所示，则图乙坐标值I1＝______A；当电流表示数I＝0.2 A时，滑动变阻器
接入电路中的阻值为______Ω，整个电
路消耗的最大电功率为______W.
0.1
5
0.9
广西近年真题及拓展
2. 如图甲所示，铅笔芯与滑动变阻器串联在电源电压恒为6 V的电路中．
闭合开关，把滑动变阻器的滑片从A端向B端移动，电流表和电压表示数变化情况如图乙所示．由图像可知，当滑动变阻器两端电压为1 V时，滑动变阻器消耗的功率为______W，此时，铅笔芯两端的电压是______V，铅笔芯的电阻是______Ω.
0.5
5
10
3. 如图甲所示电路，电源电压恒为4.5 V，闭合开关S后，滑片P由右向左滑动，因变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后电流表才有读数， 当电流表开始有读数时，才闭合开关S1，此时电压表的示数为2.5 V．电流表读数I与滑片P滑动距离s的关系如图乙所示．求：
(1)当电流表开始有读数时，R1接入电路的阻值；
解：由图乙可知，当s＝2 cm时，电流表开始有读数
此时电路中的电流I1＝0.2 A，电压表示数为2.5 V
由 得，R1接入电路的阻值
(2)当滑片P移到s＝2 cm处时，电阻R0在10 s内产生的热量；
解：R0的阻值
当s＝2 cm时，电阻R0在10 s内产生的热量
Q＝I12R0t＝(0.2 A)2×10 Ω×10 s＝4 J
(3)当滑片P移到s＝6 cm处时，R1消耗的电功率；
解：由图乙可知，当s＝6 cm时，I2＝0.4 A
此时R1两端的电压
U1′＝U总－U0′＝U总－I2R0＝4.5 V－0.4 A×10 Ω＝0.5 V
R1消耗的电功率P1＝U1′I2＝0.5 V×0.4 A＝0.2 W
(4)电压表的量程为“0～3 V”，电流表的量程为“0～0.6 A”．若R1未断路，为保护电路安全，R0电功率的变化范围．
解：根据 可知，当电压表示数U＝3 V时，R0的电功率最小
根据P＝I2R可知，当R1＝0 Ω时
此时电路中电流最大，小于电流表最大测量值0.6 A，R0的电功率最大
Pmax＝Imax2R0＝(0.45 A)2×10 Ω＝2.025 W
则R0电功率的变化范围是0.225～2.025 W
命题点
2
基础小练
实际应用类
4．如图为一种握力计和它的工作原理示意图．电源电压恒定不变，握力显示表由电流表改装而成，定值电阻R2起保护电路的作用，其阻值为5 Ω，弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端时不施加力，移动到最下端时施加的力最大(弹簧的电阻不计)．该握力计测量范围为0～300 N，电路中电流变化范围为0.1～0.6 A. 则握力计工作电路的
电源电压为_____V，R1连入电路阻值变化
范围为________Ω，电路消耗的最大功率
为______W.
3
0～25
1.8
5．如图甲是一个油箱自动报警系统工作原理图．电源电压为24 V保持不变，R1为定值电阻，R2为压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示， 为油量表(实质上是量程为0～0.6 A的电流表)，油箱最大装油量为28 kg.当通过油量表的电流等于或小于0.15 A时，该系统自动报警，油量表警示灯亮起，提示需要添加汽油．
R1的电阻为_____Ω，该系统报警时油箱
内的油量最多为______kg，电路消耗的
最小电功率是_____W．(不计油箱重力，
g取10 N/kg)
20
4
2.4
6.学校利用过氧乙酸对教室内的空气进行熏蒸消毒．某学习小组为了测量教室空气中过氧乙酸气体的浓度，设计了如图甲所示的检测仪．已知电源电压为6 V，定值电阻R0标有“2.5 Ω　0.4 A”字样，过氧乙酸气体传感器Rt的阻值随过氧乙酸气体浓度ρ的变化关系如图乙所示．电压表的量程为0～3 V，电压表不同的示数对应不同的过氧乙酸气体浓度，请通过计算说明：
(1)按要求，ρ>0.1 g/m3才能达到消毒要求．当电压表的示数为0.75 V时， 教室内过氧乙酸气体的浓度是否达到消毒要求；
解：由图甲可知，定值电阻R0与过氧乙酸气体传感器Rt串联，电压表测定值电阻两端的电压，当电压表的示数为0.75 V时，传感器两端的电压
Ut＝U－U0＝6 V－0.75 V＝5.25 V
电路中的电流
此时传感器的阻值
由图乙可知，过氧乙酸气体的浓度明显大于0.1 g/m3，故教室内过氧乙酸气体的浓度达到了消毒的要求
(2)若该检测仪处在所能测量的最大ρ值状态下工作了500 s，电路消耗的电功率及R0消耗的电能；
解：定值电阻R0标有“2.5 Ω 0.4 A”字样，则电路能通过的最大电流为0.4 A
由图乙可知，当过氧乙酸气体浓度升高时，Rt的阻值减小，电路总电阻减小，电路电流增大，则当电路电流为Imax＝0.4 A时，对应的过氧乙酸气体浓度为电路能测量的最大浓度．此时电路消耗的电功率
P＝UImax＝6 V×0.4 A＝2.4 W
R0工作500 s消耗的电能
W＝Q＝Imax2R0t＝(0.4 A)2×2.5 Ω×500 s＝200 J
(3)若检测仪所能测量的最大ρ值调整为0.45 g/m3，
此时电压表指针刚好偏转到最大刻度，则需重新
选用哪种规格的定值电阻．
解：若检测仪能测量的最大ρ值调整为0.45 g/m3，由图乙可知，此时传感器的阻值Rt′＝5 Ω，电压表指针刚到了最大刻度处，则R0两端的电压
U0′＝3 V 由欧姆定律及串联电路的电流规律可得
代入相关数值有 解得R0′＝5 Ω
通过R0′的电流
故需要重新选用“5 Ω　0.6 A”的定值电阻
拓展训练
7. 如图甲所示，是某研究小组设计的一套测量物体重力的模拟装置，OAB为水平杠杆，OB长1 m，O为支点，OA∶AB＝1∶4，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6 A，定值电阻R0的阻值为10 Ω，压力传感器R固定放置，R的阻值随其所
受压力F变化的关系如图乙所示．当平
板空载时，闭合开关S，电流表的示数
为0.2 A．(平板、压杆和杠杆的质量均
忽略不计)求：
(1)电源电压；
解：由图甲可知，压力传感器R与R0串联，
电流表测电路中的电流，由图乙可知，当
平板空载时，压力传感器的阻值R1＝50 Ω，
此时电路中的总电阻
R总1＝R1＋R0＝50 Ω＋10 Ω＝60 Ω
由 可得，电源电压U＝I1R总1＝0.2 A×60 Ω＝12 V
(2)当电流表示数为0.4 A时，物体的重力大小；
解：当电流表的示数为0.4 A时，由 可得，
电路中的总电阻
此时压力传感器的阻值R2＝R总2－R0＝30 Ω－10 Ω＝20 Ω
由图乙可知，压力传感器受到的压力FB＝30 N，根据杠杆平衡条件，FB×OB＝G×OA，所以平板上物体的重力
G＝FB× ＝FB× ＝FB×5＝30 N×5＝150 N
(3)在电路安全的情况下，缓慢增加平板上的物体的重力过程中，当电路消耗功率分别达最大值和最小值时，压力传感器R消耗功率的比值；
解：在电路安全的情况下，由P＝UI可知，当电路电流最大为Imax＝0.6 A时，电路消耗的功率最大，压力传感器两端的电压
UR＝U－U0＝U－ImaxR0＝12 V－0.6 A×10 Ω＝6 V，
此时压力传感器消耗的功率P1＝URImax＝6 V×0.6 A＝3.6 W
当空载时，电路中的电流为I1＝0.2 A，电路消耗的功率最小，压力传感器两端的电压UR′＝U－U0′＝U－IminR0＝12 V－0.2 A×10 Ω＝10 V
此时压力传感器消耗的功率P2＝UR′Imin＝10 V×0.2 A＝2 W
所以压力传感器消耗的功率之比
(4)当平板上物体重为250 N，此时电路不安全，若可移动A点使电路安全，则A点移动的方向和A点移动的最小距离．
解：当电路电流最大为Imax＝0.6 A时，平板上物体的重
力最大，此时压力传感器的阻值
由图乙可知，压力传感器受到的压力FB′＝40 N，
根据杠杆平衡条件，FB′×OB＝G′×OA，OA∶AB＝1∶4，
所以G′＝200 N＜250 N 为了电路安全，设动力臂长为L，根据杠杆平衡条件，有FB′×OB＝G′×L，40 N×1 m＝250 N×L，
解得L＝0.16 m＝16 cm 因OA∶AB＝1∶4，OB＝1 m，
所以OA＝20 cm，A应向右移动ΔL＝OA－L＝20 cm－16 cm＝4 cm