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专题14 多状态电路计算综合问题-备战2021年中考物理典型专题各个击破(电学专题)(解析版).pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..备战2021年中考物理电学典型专题各个击破专题14多状态电路计算综合问题********************************************************************?命题角度1滑动变阻器型【解法技巧】(1)根据滑动变阻器滑片位置的不同分别画出各状态下的等效直观电路图(不含电表及开关),明确电路的连接形式。(2)在每个图上标出已知量、待求量,(3)利用欧姆定律结合串并联电路特点(或者方程思想)分别列等式求解注意:①两个不变:没有特别说明,通常电源电压不变,定值电阻(或灯丝的电阻不随温度改变)的阻值不变。②对于因含电表较多导致电路连接方式不直观时,可采用“去表法”判断连接方式。③若通过任一状态不能求出待求量,此时必须通过列二元一次方程求解,通常利用不变量(电源电压或定值电阻)、,电源电压保持不变,定值电阻R0=4Ω,R为滑动变阻器。滑片P位于滑动变阻器的中点时,R0的电功率为16W,当滑片P向右端移动一段距离后,R0的电功率为9W;滑片P向左端移动相同距离后,R0的电功率为()【解析】解:第1次操作:定值电阻与变阻器串联,定值电阻R0=4Ω,滑片P位于滑动变阻器的中点时,R0的电功率为16W,根据P=可得,定值电阻的电压为:U1===8V;第2次操作:当滑片从中点向右端移动一段距离后,R0的电功率为9W,同理,定值电阻的电压为:U2===6V;由欧姆定律,电路的电流为:I2===,由I=,在R不变时,电流与电压成正比,两种情况下,对定值电阻来说,电流之比:==;设变阻器的最大电阻为R,滑片从中点向右端移动一段距离后增大电阻为R′,由电阻的串联,两种情况下的滑动变阻器连入电路的电阻之比为::..,由欧姆定律,电压不变时,电流与电阻成反比,第1、2次操作中,对应的电流之比:=,故R′=,第3次操作:根据串联电阻的规律,滑片从中点向左端移动相同距离后,此时电路的总电阻:R3=4Ω+﹣=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,总第2次操作中,滑片从中点向右端移动距离后变阻器的电压为:R2=+R′=+,滑根据串联电阻的规律,此时电路的总电阻:R2=R2+4Ω=++4Ω=﹣﹣﹣﹣﹣①;总滑①÷②得:=,由欧姆定律,电压不变时,电流与电阻成反比,故根据串联电阻的规律,滑片从中点向右端移动一段距离后的电流与滑片从中点向左端移动相同距离后的电流之比为:=,I3=2I2=2×=3A,根据P=I2R,在电阻不变时,电功率与电流的平方成正比,故在第2、3次操作中,=()2=,滑片从中点向a端移动距离L后,R0的电功率为:P3=4P2=4×9W=36W。故选:B。,定值电阻R0与滑动变阻器R1串联。图乙是该滑动变阻器的功率与电流关系的图像(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)。下列判断错误的是(),【解析】解:由电路图可知,闭合开关后,定值电阻R0与滑动变阻器R1串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。:..,电路中的电流最小,由图像可知,电路中的最小电流I=,此时R1的电功率P1=2W,由P=I2R可得,滑动变阻器的最大阻值:R===50Ω,故A正确;,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源的电压:U=IR=I(R1+R0)=×(50Ω+R0)﹣﹣﹣﹣①总由图像可知,电路中的电流I′=,R1的电功率P1′=,此时滑动变阻器两端的电压:U1===8V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压:U=U1+I′R0=8V+×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②可得:R0=10Ω,U=12V,故C正确;当电压表示数为8V时,10s内R消耗的电能:W=UI′t=(I′)2Rt=()2×10Ω×10s=16J,0000故B正确;,电路为R0的简单电路,此时R0的功率最大,则P0===,故D错误。大故选:D。,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“10Ω1A”,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光。在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像。下列说法中正确的是(),小灯泡与滑动变阻器的功率之比为1:1【解析】解:由电路图可知,变阻器R与灯泡L串联,电压表V1测R两端的电压,电压表V2测L两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)当滑片位于最右端时,接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,由图乙可知,电路中的最小电流I=,此时灯泡和滑动变阻器两端的电压相等,即:UL=UR,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,由I=可得电源的电压:U=UL+UR=2UR=2IR=2××10Ω=6V,故A错误;此时电路的总功率最小,则:P=UI=6V×=,故C正确;小(2)当滑片从最右端向左滑动到a点时,接入电路中的电阻变小,电路中的电流变大,由串联电路的分压特点可知,R两端的电压变小,灯泡两端的电压变大,:..当小灯泡恰好正常发光时,电路中的电流最大,由图乙可知,灯泡正常发光时的电流I′=,变阻器两端的电压UR′=1V,此时小灯泡两端的电压:UL′=U﹣UR′=6V﹣1V=5V,小灯泡的额定功率:PL=UL′I′=5V×=2W,故B错误;滑片在a点时,小灯泡与滑动变阻器的功率之比:PL:PR=UL′I′:UR′I′=UL′:UR′=5V:1V=5:1,故D错误。故选:C。?命题角度2开关通断型【解法技巧】(1)首先根据开关的通断分析有无断路和短路部分,若有都去掉:然后分别画出各状态下的直观等效电路图(不含电表及开关);(2)在每个图上标出已知量、待求量;(3)利用欧姆定律结合串并联电路特点分别列等式求解。注意:①两个不变:没有特别说明,通常电源电压不变,定值电阻(或灯丝的电阻)的阻值不变;②对于因含电表较多导致电路连接方式不直观时,可采用“去表法”判断连接方式。,电源电压不变,R1=6Ω,R2=18Ω,灯泡L标有“6V3W”字样,电源电压为6V,不考虑灯丝电阻的变化,下列说法正确的是()、S2、S3同时闭合,【解析】解:A、灯泡L标有“6V3W”字样,灯泡的电阻为:RL===12Ω,故A错误;B、如果开关S2、S3同时闭合,灯泡和R1并联接入电路,并联电路总电阻小于任何一个分电阻,由I=可知此时通过电路的电流最大,由P=UI可知此时电路消耗的电功率最大,并联电路总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和,所以该电路总电阻为:R0===4Ω,电路消耗的电功率最大为:P===9W,故B错误;C、如果开关S1、S2、S3同时闭合,R2短路,灯泡和R1并联接入电路,故C错误;D、只闭合S1,灯泡和R2串联接入电路,串联电路总电阻等于各分电阻之和,此时电路总电阻最大,根据P=可知该电路消耗的电功率最小,此电路消耗的最小电功率为:P′===,故D正确。故选:D。,定值电阻R0=10Ω,滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,灯泡L上标有“”的字样,:..忽略灯丝电阻的变化。只闭合开关S、S1,并把R的滑片移到最右端,,下列说法不正确的是()【解析】解:(1)只闭合开关S、S1,R的滑片移到最右端,R0与滑动变阻器串联,R的滑片移到最右端连入电路的电阻为20Ω,则总电阻:R=R0+R=10Ω+20Ω=30Ω,滑由I=可得,电源的电压:U=IR=×30Ω=3V;故A正确;(2)若三个开关都闭合,R的滑片移到最左端连入电路的电阻为0Ω,所以灯泡与R0并联,此时电路中的电流最大;则:P0===,灯泡两端的电压UL=U=3V,与额定电压3V相等,则灯泡正常发光;由P=UI可得通过灯泡的最大电流为:IL===,故D正确;PL=P=,额所以最大总功率P=P0+PL=+=;故C正确;最大(3)由于RL===15Ω>R0=10Ω;根据电阻的串并联特点可知:当灯泡与滑动变阻器R的最大值串联时电路中的总电阻最大,电流最小,则总功率最小;为:P===,故B错误。最小故选:B。,电源电压保持不变。灯L标有“4V2W”字样,电流表的量程为0~,电压表的量程为0~3V,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,只闭合开关S、S1,调节滑动变阻器滑片P,电流表的示数与电压表的示数变化关系图象如图乙所示。求::..(1)灯L正常工作时的电阻;(2)电源电压及定值电阻R2的阻值;(3)只闭合开关S和S2,移动滑动变阻器的滑片P,灯L的I﹣U图象如图丙所示,在保证各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围。【解析】(1)由P=得,小灯泡正常工作时的电阻为:RL===8Ω;(2)只闭合开关S、S1,定值电阻R2和滑动变阻器R1串联,电压表测量滑动变阻器R1两端的电压,电流表测电路中的电流。由串联电路的电压特点和欧姆定律可得,电源电压:U=U1+IR2,在图(b)中取两组数据代入公式,可得:U=+×R2﹣﹣﹣﹣①U=+×R2﹣﹣﹣﹣﹣②联立①②解得:U=5V,R2=10Ω;(3)只闭合开关S和S2,灯泡L串联和滑动变阻器R1串联,电压表测量滑动变阻器R1两端的电压,电流表测电路中的电流,由串联电路的分压规律可知,当电压表示数最大为3V时,R1接入电路的电阻最大,此时小灯泡两端电压为:UL=U﹣U1=5V﹣3V=2V,大由图丙可知电路中最小电流:I=,最小则R1接入电路的最大电阻:R1===;大灯泡L正常工作时电流:I=<(电流表安全),灯泡L正常工作时的电压为4V,最大此时滑动变阻器两端的电压:U1=U﹣UL=5V﹣4V=1V,小额由欧姆定律得,R1接入电路的最小电阻:R1===2Ω,小所以,R1允许的取值范围是2Ω~。答:(1)小灯泡的电阻为8Ω;(2)电源电压为5V,定值电阻R2的阻值为10Ω;(3)只闭合开关S和S2,滑动变阻器R1允许的取值范围为2Ω~。,电源电压恒定,R1=30Ω,R2=60Ω,当开关S3闭合,S1、S2都断开时,,求:(1)当开关S3断开,S1、S2都闭合时,电流表的示数。(2)当开关都闭合时,电路处于何种状态,对电路有什么影响,简要说明你的理由。:..【解析】(1)当开关S3闭合,S1、S2都断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=可得,电源的电压:U=I1(R1+R2)=×(30Ω+60Ω)=9V;当开关S3断开,S1、S2都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的总电阻:R===20Ω,所以,干路电流表的示数:I2===;(2)当开关都闭合时,电流从电源的正极出发依次经电流表、S2、S3、S1回到电源的负极,会造成电源短路,由欧姆定律可知,电路中会产生很大的电流,烧坏电流表和电源。答:(1)当开关S3断开,S1、S2都闭合时,;(2)当开关都闭合时,电路处于短路状态,会烧坏电源和电流表;理由当开关都闭合时,电流从电源的正极出发依次经电流表、S2、S3、S1回到电源的负极,会造成电源短路,由欧姆定律可知,电路中会产生很大的电流,烧坏电流表和电源。?命题角度3“I-U”图象和滑动变阻器结合型【解法技巧】-U图象所描述的对象是关于定值电阻的还是滑动变阻器的;-U图象中的电流变化趋势,明确每个坐标点上滑片的位置、已知量和未知量。、并联电路特点(或者方程思想)求解。,当滑片P由b移到a的过程中,电压表示数U及滑动变阻器接入电路的电阻R2的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是(),,,【解析】(1)当滑片P移到b端时,电路为R1的简单电路,电压表的示数为电源的电压,此时滑动变阻器接入电路中的电阻为0,两端的电压为0,故B不正确;由图象可知,电压表的示数为6V即电源的电压U=6V;(2)滑片P移到a端时,R1与滑动变阻器的最大阻值串联,:..由图象可知,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,电压表的示数U1=2V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压:U2=U﹣U1=6V﹣2V=4V,故B不正确;因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流即R1通过的电流:I===,故C不正确;则电阻R1的阻值:R1===10Ω,故A不正确;(3)由图象可知,当滑片P移到中点即R2′=10Ω时,U1′=3V,通过R1的电流:I′===,故D正确。故选:D。,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示。则下列判断正确的是()﹣【解析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,R1两端的电压最大,R2两端的电压为0,由图象可知,A为滑动变阻器R2的U﹣I关系图象,B为电阻R1的U﹣I图象,故A错误;(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,由U﹣I图象可知,电路中的最小电流I=,R1两端的电压U1=4V,R2两端的电压U2=14V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压:U=U1+U2=14V+4V=18V,故B正确;由I=可得,定值电阻R1的阻值和滑动变阻器的最大阻值:R1===20Ω,R2===70Ω,故CD错误。故选:B。,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片从a端向左滑动的过程中,电流表:..示数与电压表示数的关系如图乙所示,定值电阻R1的阻值为10Ω,电源电压为3V。当滑片P位于中点时,(结果保留两位小数)。【解析】解:由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压。(1)当滑片位于a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电压表的示数最大,电流表的示数最小,由图像可知,电压表示数最大为2V,电路中的最小电流I=,小则滑动变阻器的最大阻值:R2===20Ω,串联电路总电压等于各部分电压之和,此时电阻R1两端的电压为:U1=U﹣U=U﹣2V,由I=可大得电阻R1的阻值可表示为:R1==﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,由图像可知,电压表示数为1V,,同理可得电阻R1的阻值可表示为:R1==﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,两式联立可得:U=3V,R1=10Ω;当滑片P位于中点时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路总电阻为:R=R1=10=20Ω,此时通过电路的电流:I===,R在5s内消耗的电能为:W=I2Rt=()2×10Ω×5s≈。11故答案为:10;3;。。如图甲是某测温电路,已知电源电压保持不变,R0为定值电阻,Rt为热敏电阻(体温计探头),其阻值随温度变化的规律如图乙,闭合开关S,将热敏电阻Rt置于42℃的温度中,电压表示数为3V;将热敏电阻Rt置于32℃的温度中,,求:(1)体温每变化1℃,热敏电阻Rt变化的阻值。(2)电源电压和R0的阻值。:..)疫情期间,将体温计置于某位同学的腋窝中(),,试通过计算此时Rt的阻值,结合图象判断出这位同学能复学吗?【解析】(1)由图乙可知,热敏电阻Rt的阻值与温度t的关系为一次函数,设为Rt=kt+b,把t=42℃、Rt1=400和t=32℃、Rt2=600Ω代入可得:400Ω=k×42℃+b,600Ω=k×32℃+b,联立等式可得:k=﹣20Ω/℃,b=1240Ω,则Rt=(﹣20Ω/℃)×t+1240Ω,所以,体温每变化1℃时,热敏电阻Rt变化的阻值△Rt=20Ω;(2)由电路图可知,R0与Rt串联,电压表测R0两端的电压,将热敏电阻Rt置于42℃的温度中,电压表示数为3V,Rt1=400Ω,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流I1==,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压U=U01+I1Rt1=3V+×400Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①将热敏电阻Rt置于32℃的温度中,,Rt2=600Ω,此时电路中的电流I2==,电源的电压U=U02+I2Rt2=+×600Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②可得:R0=400Ω,U=6V;(3),电路中的电流I3===,此时Rt两端的电压Ut=U﹣U03=6V﹣=,此时Rt的阻值Rt3===Ω≈,代入Rt=(﹣20Ω/℃)×t+1240Ω可得:Ω=(﹣20Ω/℃)×t+1240Ω,解得:t≈℃>℃,所以,这位同学不能复学。答:(1)体温每变化1℃,热敏电阻Rt变化的阻值为20Ω;(2)电源电压为6V,R0的阻值为400Ω;(3)将体温计置于某位同学的腋窝中,,,这位同学不能复学。,电源电压保持不变,当闭合开关S,调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小,两个电阻的“U﹣I”关系图象如图2所示。求:(1)电源电压是多少?(2)滑动变阻器的阻值范围是多少?:..1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,滑动变阻器两端的电压为0V,由图象可知,甲为滑动变阻器的U﹣I图象,则乙为定值电阻的U﹣I图象;由图象可知,当电路中的电流I=,电阻R1的电压U1=2V,滑动变阻器两端的电压U2=4V,因串联电路总电压等于各支路电压之和,所以,电源的电压:U=U1+U2=2V+4V=6V,(2)滑动变阻器的最大阻值:R2===20,所以滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~20Ω。答:(1)电源电压是6V;(2)滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω。,电源两端电压U不变,灯泡L的电阻值一定,R是滑动变阻器。当开关S闭合后,改变滑动变阻器接入电路的电阻,其电流与电压的关系如图乙所示,求:(1)滑动变阻器R接入电路的最大阻值;(2)灯泡L的电阻值;电源两端电压。【解析】(1)当滑片位于最右端时,滑动变阻器的最大阻值R与灯泡串联,电压表测R两端的电压,此时电路中的电流最小;由乙图可知,U=6V,I=,最大最小滑动变阻器R接入电路的最大阻值:R===60Ω;最大(2)当滑片位于最右端时,根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得,电源的电压:U=IRL+U=×RL+6V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,最小最大当滑片位于最左端时,电路为灯泡的简单电路,此时电路中的电流最大,由乙图可知I=,最大由I=可得,电源的电压:U=IRL=×RL;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②最大电源的电压不变,×RL=×RL+6V,解得:RL=10Ω,U=7V;:..()滑动变阻器R接入电路的最大阻值为60;(2)灯泡L的电阻值为10Ω;电源两端电压为7V。,要求对该材料所承受的撞击力进行测试,测试电路如图甲所示。在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,从一定高度由静止自由释放20kg重物,经撞击后样品材料仍完好无损,最后重物静止在样品上。从重物开始下落到静止的过程中,电流表的示数I随时间t变化的关系如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的关系如图丙所示。电源的电压恒为24V,定值电阻R0为10Ω。求:(1)重物未下落时,压力传感器的电阻是多少?(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多少?(3)图乙中x的值。【解析】(1)由图可知,R与R0串联,由图乙可知,当重物未下落时,电路的电流I=,压此时传感器的电阻:R=R﹣R0=﹣10Ω=110Ω;压串(2)由图丙可知,撞击力最大时,电阻最小,电流最大,又由图乙可知,最大的电流为I=,大根据欧姆定律和串联电路电压规律可知,电源电压:U=I(R0+R),此时压力传感器的电阻:R=﹣R0=﹣10Ω=10Ω,由图丙可知,样品受到的最大撞击力:F=600N;(3)由图乙可知,x的值为20kg的物体静止在样品上时电流表的示数,质量为20kg重物的重力为:G=mg=20kg×10N/kg=200N,由图丙知,当样品受到的撞击力是200N时,压力传感器电阻为R=70Ω,传根据串联电阻的规律,总电阻R=R+R0=70Ω+10Ω=80Ω,总传此时电路中的电流即电流表的示数:I===。总答:(1)重物未下落时,压力传感器的电阻是110Ω;(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是600N;(3)。