【中考考点基础练】模块4 电学综合计算 2025年中考物理总复习 （河北）（含答案）

模块4 电学综合计算
【基础作业】
1.(2024·江西)如图所示,电源两端电压为24 V,电阻R为20 Ω。
(1)只闭合开关S,求通过电阻R的电流。
(2)同时闭合开关S、S1,若通过干路的电流为1.6 A,求通过电阻R1的电流和电阻R1的阻值。
(好题·真实情境)图甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如表所示。
额定U 220 V
额定功率 加热挡 80 W
保温挡 22 W
(1)孵化器在保温挡正常工作,通过R2的电流是多少
(2)R2的阻值是多少
(3)孵化器在加热挡正常工作5 min消耗的电能是多少 芳芳同学算出水在这段时间吸收热量2.16×104 J,则孵化器对水加热的效率是多少
【素养作业】
3.如图所示的电路中,R1=5 Ω,滑动变阻器的规格为“1 A　20 Ω”,电源电压为4.5 V并保持不变。电流表量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V。为保护电表,则滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为多少
4.(2024·唐山二模)如图所示,电源电压保持不变,电流表量程为0~3 A,电压表量程为0~15 V,定值电阻R1阻值为10 Ω,滑动变阻器R2的规格是“20 Ω　 1 A”,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P位于某位置时,电流表示数为0.5 A。
(1)求R1两端的电压。
(2)求定值电阻R1消耗的电功率。
(3)若用定值电阻R0替换电阻R1,闭合开关S时,观察到电流表示数为0.4 A,电压表示数为4 V,接着在保证电路正常工作的情况下向某一方向移动滑片,发现电压表示数最大变化量为3 V。求R0的阻值及电源电压。
参考答案
1.解:(1)当只闭合开关S,只有电阻R串联在电路中,UR=U=24 V,R=20 Ω,由欧姆定律求得通过电阻R的电流IR===1.2 A。
(2)同时闭合开关S、S1,R和R1并联,若通过干路的电流I=1.6 A,根据并联电路电压和电流规律可得R1两端的电压U1=U=24 V,通过R1的电流I1=I-IR=1.6 A-1.2 A=0.4 A;由欧姆定律知R1的阻值R1===60 Ω。
2.解:(1)由图乙可知,当R2单独工作时,电路处于保温挡,保温挡功率为22 W,通过R2的电流:
I2===0.1 A。
(2)R2===2 200 Ω。
(3)加热挡功率为80 W,加热挡正常工作5 min消耗的电能W=Pt=80 W×5×60 s=2.4×104 J
加热过程中,电能转化为内能被水吸收,吸收热量2.16×104 J,孵化器对水加热的效率:
η==×100%=90%。
3.解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。因串联电路中各处的电流相等,且变阻器允许通过的最大电流为1 A、电流表量程为0~0.6 A,
所以,电路中的最大电流I大=0.6 A,此时变阻器接入电路中的电阻最小,
由欧姆定律可知电路中的总电阻:R===7.5 Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器阻值取得最小值:
R2小=R-R1=7.5 Ω-5 Ω=2.5 Ω
当电压表的示数U2=3 V时,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R1两端的电压:
U1=U-U2=4.5 V-3 V=1.5 V
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的最小电流为I小==,即=,
解得:R2大=10 Ω
所以,滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为2.5 Ω~10 Ω。
4.解:(1)由图可知,R1与R2串联,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P位于某位置时,电流表示数为0.5 A,
由I=得,U1=IR1=0.5 A×10 Ω=5 V。
(2)定值电阻R1消耗的电功率P=I2R1=(0.5 A)2×10 Ω=2.5 W。
(3)定值电阻R1阻值为10 Ω,滑动变阻器R2的规格是“20 Ω　1 A”,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P位于某位置时,电流表示数为0.5 A。如果此时滑动变阻器的滑片在阻值最大端,电源电压U=(R1+R2)I=(10 Ω+20 Ω)×0.5 A=15 V,所以,该电路电源电压最大可能为15 V。
若用定值电阻R0替换电阻R1,闭合开关S时,观察到电流表示数I'=0.4 A,电压表示数为4 V,即R0与R2串联,R2'===10 Ω,滑片在中点;
接着在保证电路正常工作的情况下向某一方向移动滑片,发现电压表示数最大变化量为3 V,滑片可能向左,也可能向右滑动。
假设一:滑片左滑,当电流表示数Imax=1 A时,电压表示数变化量最大为3 V,变阻器两端电压减小3 V,就是R0两端电压增大ΔU0=3 V,列出方程:
ΔU0=ImaxR0-I'R0,R0===5 Ω
R0替换电阻R1,电流表示数I'=0.4 A,电压表示数为4 V,此时R2'=10 Ω,所以,电源电压U=I'(R0+R2')=0.4 A×(5 Ω+10 Ω)=6 V
假设二:滑片右滑,当滑片移到最右端时,电压表示数变化量最大为3 V,变阻器两端电压增大3 V,此时变阻器两端电压U2=7 V,R2=20 Ω,
此时电流I''===0.35 A,
滑片右滑,当滑片移到最右端时,变阻器两端电压增大3 V,R0两端电压就减小ΔU0=3 V,列出方程:
I'R0-I''R0=ΔU0,R0===60 Ω
此时电源电压U=I''(R0+R2)=0.35 A×(60 Ω+20 Ω)=28 V,
该电路电源电压最大只能为15 V,所以,电源电压不可能是28 V,所以滑片右滑的假设不符合题意。
R0的阻值只能是5 Ω,电源电压是6 V。