2019年浙江省中考科学总复习专题练习：5 电学专题

TYPE5专题5　电学专题
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　　命题重点:电学内容是中考命题的一个重要内容,具体重难点一般落在这些知识点上:串、并联电路的识别,串、并联电路的设计,电路故障的分析与判断,滑动变阻器的使用,电压表和电流表的使用,电路的简单计算等。
　　方法要点:①对于电路的设计,用电器的连接不外乎两种情形——串联或并联,需要特别注意的是开关的作用。②电路故障的分析不外乎两种情形——短路或断路。③动态电路的分析可以动中取静,采用“极端法”。④电路安全问题主要在于抓住电路中电表的量程、用电器的规格对电路的限定,并将各个限定综合归纳成几个限定,从而解决问题。
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类型一　电路的设计
/1 [2016·温州] 空调扇因同时具有“送风、加湿和降温”等功能而成为人们夏季消暑纳凉的常用电器。图T5-1为某品牌空调扇结构示意图,其内部电路中有送风电动机和加湿电动机。
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图T5-1
(1)空调扇底座安装四个方向轮,这种设计可以通过　　　　　　　　的方法来减小摩擦,便于移动空调扇。?
(2)该空调扇工作时,若只闭合送风开关,送风电动机工作;若同时闭合送风开关和加湿开关,两个电动机都工作;若只闭合加湿开关,加湿电动机不工作。下列电路设计符合上述要求的是　。?
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图T5-2
(3)当送风电动机和加湿电动机同时工作时,水箱中的水进入水冷网帘后不断　　　　(填物态变化名称),从而吸收热量来降低空气温度,使空调扇吹出凉风。?
【解法指导】 分析设计要求,“只闭合送风开关,送风电动机工作”说明送风电动机与加湿电动机的工作互不干扰,所以是并联连接。接下来需要仔细判断送风开关和加湿开关所处的位置,这取决于它们所起的作用。经分析可知送风开关在干路上,加湿开关只控制加湿电动机。
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1.[2016·衢州改编] 科技节上开展电路设计活动,要求同时满足两个条件:①电路包含电源、开关、导线、两个电阻;②通过两个电阻的电流相等。小柯设计的如图T5-3所示的电路中,符合要求的是 (　　)
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图T5-3
A.只有甲符合
B.只有乙符合
C.甲、乙都符合
D.甲、乙都不符合
2.[2017·温州] 某电热水壶正常状态下,闭合开关,指示灯L亮,同时电热丝R工作;断开开关,指示灯L熄灭,电热丝R不工作。小明用该电热水壶烧水时,发现电热丝R断了,指示灯L仍然亮。四位同学设计了该电热水壶的模拟电路(如图T5-4所示),其中可能正确的是(　　)
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图T5-4
3.家庭厨房安装的油烟机都有照明灯和换气扇(电动机M)。使用时,有时需要它们各自独立工作,有时又需要它们同时工作。下列电路图中,符合上述要求的是 (　　)
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图T5-5
4.[2017·德州] 小强把台灯的插头插在如图T5-6所示的插座上,插座上有一个开关S1和一个指示灯L1(相当于电阻很大的灯泡)。台灯开关和灯泡用S2、L2表示。当只闭合S2时,台灯不发光;当闭合S1时,指示灯发光,再闭合S2时,台灯发光;如果指示灯损坏,S1和S2都闭合时,台灯也能发光,则图T5-7中设计的电路符合要求的是 (　　)
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图T5-6
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图T5-7
类型二　电路故障的判断
/2 如图T5-8所示,闭合开关后,无论如何移动滑片P,小灯泡始终不亮,已知导线及各处连接完好。为查找故障,开关闭合后,用电压表测得三次两接线柱间电压如下表所示,则 (　　)
/　　　图T5-8　
两接线柱
电压表示数
A和B
3 V
A和D
3 V
A和F
0 V
A.只可能是小灯泡发生短路故障
B.只可能是小灯泡发生断路故障
C.还需测得H、G间电压,才能判定滑动变阻器是否发生断路故障
D.还需测得G、B间电压,才能判定滑动变阻器是否发生断路故障
【解法指导】 电路的故障不外乎两种情况——短路和断路。具体在分析问题时可以采用正向思维和逆向思维的方法。采用正向思维时,我们可以将故障时出现的现象所对应的故障原因一一列举,最后综合可能原因得出结论;采用逆向思维时,可以将题目所提出的可能故障一一代入原题看是否会出现相应的现象。
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1.如图T5-9所示电路图,当开关闭合后,两灯均正常发光。使用中发现两灯突然熄灭,电流表无示数,电压表示数增大,则故障可能是 (　　)
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图T5-9
A.灯L1被短接 B.灯L2被短接
C.灯L1断路 D.灯L2断路
2.[2018·昆明] 如图T5-10所示电路,开关闭合后,两灯都不亮,用一根导线连接 a、b 两点后,两灯仍不亮,再用这根导线连接 b、c 两点后,两灯还是不亮,仍然用这根导线连接 b、d 两点后,灯L1亮而灯L2不亮,假设故障是下列中的一个,那么故障可
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图T5-10
能是 (　　)
A.灯L1断路
B.灯L1短路
C.灯L2断路
D.开关的接线柱处断开
3.如图T5-11所示,两只电表及导线完好。闭合开关,两只电表示数均为零。现用一个完好的电阻替换R2,再闭合开关:
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图T5-11
(1)若只有电压表示数不为零,则原来的故障是　　　　　　　　　　。?
(2)若只有电流表示数不为零,则原来的故障是　　　　　　　　　　。?
类型三　动态电路的分析与计算
考向一　由可变电阻引起的动态电路问题
/3 [2016·宁波] 如图T5-12所示,干路上的电流I恒为1 A不变,滑动变阻器规格为“15 Ω　1 A”,小灯泡L上标有“6 V　3 W”字样。忽略温度对小灯泡阻值的影响,则 (　　)
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图T5-12
A.小灯泡L正常发光时,滑动变阻器接入电路的电阻为6 Ω
B.当滑片P移到最左端时,通过小灯泡的电流为1 A
C.在滑片P向左移动过程中,并联电路两端电压会减小
D.在滑片P向左移动过程中,并联电路消耗的总功率会增大
【解法指导】 此题是由于滑动变阻器引起电学量的变化,是动态电路习题中的最常见题型。解答时首先分析电路,掌握电路连接方式,接着紧紧抓住滑动变阻器,可以分析滑片位于最左端或最右端或中点时电路中各量的变化情况,从而得出结论。此题还有一个关键点是“干路上的电流I恒为1 A不变”,而一般的题型都是并联电路两端的电压保持不变,解题时要特别注意这一点。
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1.如图T5-13所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时 (　　)
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图T5-13
A.电压表V2示数与电流表A示数比值变大
B.电压表V1示数与电流表A示数比值变小
C.电流表A示数变大,电压表V1示数变大
D.电流表A示数变大,电压表V2示数变大
2.[2017·宁波] 如图T5-14所示的电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,在滑片P从a点滑到b点过程中,电流表的示数从Ia变为Ib。图T5-15中,能表示这一过程中电压表示数U与电流表示数I之间关系的是 (　　)
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图T5-14
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图T5-15
3.[2017·绍兴] 如图T5-16所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑片移到滑动变阻器的b端时,电压表的示数为8 V,10 s内定值电阻R1做功为20 J;当滑片P移到滑动变阻器的中点时,电压表的示数为6 V。下列结果正确的是(　　)
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图T5-16
A.电源电压为14 V
B.滑动变阻器R的最大阻值为8 Ω
C.滑片在b端时,电流表示数为0.75 A
D.电路先后两次消耗的总电功率之比为2∶3
4.[2018·抚顺] 如图T5-17所示的电路,电源电压一定,闭合开关,滑动变阻器的滑片P从最左端向右移动的过程中(保证各元件均安全),下列分析正确的是 (　　)
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图T5-17
A.电压表V示数变小,灯泡亮度变亮
B.电流表A1示数变大,电流表A2示数不变
C.电压表V示数与电流表A2示数的比值变小
D.电流表A1示数与电流表A2示数的差值变大
5.公共场所严禁吸烟。小明设计了一种简易烟雾报警控制器,如图T5-18所示。电路中R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,烟雾增大到一定程度使电压表的指针偏转到某区域时触发报警系统。以下做法能使控制器在烟雾较淡时就触发报警的是 (　　)
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图T5-18
A.电压表改接大量程 B.增大激光强度
C.减小R0阻值 D.减小电源电压
考向二　由开关的通断引起的动态电路问题
/4 [2016·金华] 图T5-19是探究并联电路电流特点的实物图。电源电压保持不变,先同时闭合开关S和S1,两灯均发光,观察并记录电流表的示数后,断开开关S1,此时 (　　)
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图T5-19
A.甲表示数不变,乙表示数变大
B.甲表示数变小,乙表示数变大
C.甲表示数变大,乙表示数不变
D.甲表示数变小,乙表示数不变
【解法指导】 这是动态电路问题中一种常见的形式,开关的断开或闭合,使得电路的连接方式也发生相应的变化。在这类问题的解决中,最关键的就是要分析清楚开关通断之后,电路中各元件的连接情况,然后再运用串、并联电路特点以及欧姆定律对电表的读数进行分析。
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1.[2017·嘉兴] 小明在探究并联电路电流特点时,根据如图T5-20所示电路图连接好电路,并闭合开关S和S1。当他再闭合开关S2时,电流表示数变化正确的是(电源电压不变) (　　)
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图T5-20
A.A1示数变大 B.A1示数变小
C.A示数变大 D.A示数变小
2.[2018·齐齐哈尔] 如图T5-21所示,电源电压不变,先闭合S1再闭合S2,下列说法正确的是 (　　)
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图T5-21
A.电压表、电流表示数均变小
B.电压表示数变大,电路总功率变大
C.电压表示数不变,总电阻变小,电流表示数变大
D.电压表与电流表示数的比值变大
3.[2017·丽水] 如图T5-22所示电路中,R1的阻值为4 Ω,当开关S1和S2都闭合时,电流表示数为3 A;当只闭合S2时,电流表示数为2 A。下列说法正确的是 (　　)
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图T5-22
A.电源电压为6 V
B.R2的阻值为1 Ω
C.S1和S2都闭合时,R2消耗的功率为18 W
D.只闭合S2时,电路消耗的总功率为24 W
类型四　电路安全问题
/5 [2017·金华] 某同学为探究电流和电压关系,设计了如图T5-23所示的电路。图中电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,定值电阻规格为“10 Ω　0.5 A”,滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”,电源电压恒为4.5 V。请回答:
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图T5-23
(1)闭合开关发现电流表有示数,电压表无示数,经检测发现电路中只有一处故障。该故障可能是　　　　　　　　　　　。?
(2)故障排除后,闭合开关重新进行实验。在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片P改变电阻R两端电压。则滑动变阻器允许接入电路的最小阻值是　　　　。?
【解法指导】 “电路安全”问题,即用电器和电表的安全使用问题,许多同学在解答此类问题时往往顾此失彼,错误率较高。我们只有综合运用串并联电路特点以及欧姆定律,将所有的限定数值综合成一两个数值(即既考虑电表的安全,又考虑用电器的安全),这样才能正确解答。
本题中综合考虑电流表的量程0~0.6 A、定值电阻的限定电流0.5 A、变阻器的限定电流1 A,得电路的限定电流值为0.5 A。另一个限定数值为电压表量程0~3 V,这样本题就可以转变成这样一个常规题型:即当电流为0.5 A或UR=3 V时,求变阻器的允许接入电路的最小值。
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1.[2018·金华] 用如图T5-24所示的电路图探究“电流与电阻的关系”。电流表量程为“0~0.6 A”,电压表量程为“0~3 V”,滑动变阻器的规格为“50 Ω　1 A”,电源电压3 V恒定不变。在AB间分别接入阻值不同的电阻R,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持2 V不变,读出电流表示数并记录。
实验组次
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.4
0.2
0.1
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图T5-24
(1)分析表中数据,可得出的实验结论是?　 。?
(2)为了使实验结论更可靠,控制AB间电压2 V不变,再多测几组数据,AB间允许接入电阻R的取值范围是　　　　　Ω。?
2.[2018·荆州] 如图T5-25所示的电路,电源电压U=12 V保持不变,滑动变阻器R0标有“100 Ω　1 A”字样,灯泡L标有“6 V　6 W”字样(灯丝电阻不随温度而变化),电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V。为了确保测量准确,要求电表的示数不小于其最大测量值的
1
3
,要使测量准确并确保电路安全,下列判断正确的是(　　)
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图T5-25
A.灯泡L消耗的最小功率是0.24 W
B.正常发光时灯丝的电阻是12 Ω
C.电路中电流的变化范围是0.11~0.6 A
D.滑动变阻器阻值的变化范围是14~48 Ω
3.[2018·泰安] 如图T5-26所示,电源电压保持6 V不变,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,定值电阻R1的规格为“10 Ω　 0.5 A”,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω　1 A”。闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片移动的过程中,下列说法正确的是 (　　)
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图T5-26
①电阻R1消耗的电功率允许的变化范围为0.4~0.9 W
②电流表示数允许的变化范围为0.2~0.5 A
③滑动变阻器R2允许接入电路阻值的变化范围为10~20 Ω
④电路消耗总电功率允许的变化范围为1.8~3 W
A.只有①和③ B.只有①和④
C.只有②和③ D.只有②和④
4.[2018·杭州模拟] 高速公路收费站对过往的超载货车实施计重收费,某同学结合物理知识设计了如图T5-27所示的计重秤原理图,且希望车辆越重,仪表示数越大。已知弹簧整体每受104 N的压力时,被压缩1 cm,且不受压力时,指针在R的最上端。电源电压为4.5 V,电压表量程为(0~15 V),电流表量程(0~0.6 A),R为长10 cm、标有“50 Ω　0.3 A”字样的均匀电阻丝。R1=10 Ω。以下说法正确的是 (　　)
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图T5-27
A.为满足题意,称重表应选电压表来改装,且改装后的称重表表盘刻度是均匀的
B.符合题意改装后,称重表的零刻度线和电表的零刻度线重合
C.符合题意改装后,该电路能达到的最小功率为2.025 W
D.符合题意改装后,能允许通过的车最重为9×104 N
参考答案
◆分类突破
例1　(1)用滚动代替滑动　(2)B　(3)汽化
针对训练
1.C　2.B　3.B　4.B
例2　D
针对训练
1.D
2.D　[解析] 开关闭合后,两灯都不亮;若灯L1断路,则用导线连接a、b两点后,灯L2可发光,故A错误;若L1短路,则L2可发光,故B错误;若L2断路,则用导线连接b、c两点后,L1可发光,故C错误;若开关的接线柱处断开,则整个电路断路,两灯均不亮,用导线连接b、d两点后,L1发光,故D正确。
3.(1)R1、R2都断路　(2)R1短路、R2断路
例3　C
针对训练
1.C　2.B　3.D　
4.C　[解析] 由图可知,闭合开关后,灯泡与滑动变阻器并联,电流表A1测量干路电流,A2测量通过滑动变阻器的电流,电压表测量电源电压,电压表示数不变,故A错误。滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的阻值减小,两电流表示数均变大,故B错误。电压表V示数与电流表A2示数的比值等于滑动变阻器接入电路的阻值,是变小的,故C正确。两电流表示数的差值等于通过灯泡的电流,是不变的,故D错误。
5.C
[解析] 要使控制器在烟雾较淡时就触发报警,意味着R阻止较小时,电压表也能获得较大的示数。此题中两电阻串联,电压表测R两端的电压。根据串联电路特点可知,要增大电压表示数,方法有增加电源电压、减小R0阻值、增大R阻值(减弱激光强度)等。
例4　D　
针对训练
1.C　2.B　3.D
例5　(1)定值电阻R短路(或电压表断路)　(2)5 Ω
针对训练
1.(1)导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比　(2)3.33~100
[解析] AB间允许接入的电阻取值范围是由电流表量程0.6 A、滑动变阻器允许通过的最大电流1 A以及电压表示数2 V来共同决定的。根据电路安全问题的分析方法,此题就转化成当电流小于等于0.6 A且UR=2 V时,定值电阻的阻值是分别是多少的问题。当I=0.6 A时,R=
??
??
=
2 V
0.6A
≈3.33 Ω;当电流小于0.6 A时,变阻器的滑片移到阻值最大处,此时UR=2 V,U滑=1 V,R滑=50 Ω,算出定值电阻R=100 Ω。
2.A　
3.A　[解析] 电压表示数为3 V时,电路电流为I1=
??
1
??
1
=
3 V
10 Ω
=0.3 A;而电流表选择的是0~0.6 A量程,所以电路最大电流为I=0.3 A。此时R1消耗的功率为P1最大=U1I1=3 V×0.3 A=0.9 W;当滑动变阻器全部串联在电路中时,R=R1+R2=10 Ω+20 Ω=30 Ω,此时电路中电流为I'=
??
??
=
6 V
30 Ω
=0.2 A,此时R1消耗的功率为P1最小=I'2R1=(0.2 A)2×10 Ω=0.4 W。所以电阻R1消耗的电功率允许的变化范围为0.4~0.9 W,①正确。
由上知,电流表示数允许的变化范围为0.2~0.3 A,②错误。
当电路中电流最大为I=0.3 A时,电路总电阻为R最小=
??
??
=
6 V
0.3 A
=20 Ω,滑动变阻器接入电路电阻为R2最小=R-R1=20 Ω-10 Ω=10 Ω。所以R2接入电路阻值的变化范围为10~20 Ω,③正确。
整个电路消耗的最小功率为P总小=UI'=6 V×0.2 A=1.2 W;最大功率为P总大=UI=6 V×0.3 A=1.8 W。所以,电路消耗总功率允许的变化范围为1.2~1.8 W,④错误。
4.D