专题16 电功与电路计算决胜中考物理压轴题全揭秘原卷版文档格式.docx
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170
200
230
260
300
（1）当外加磁场增强时，电路中的电流________（填“变大”、“变小”或“不变”）；
为了使电压表的示数保持不变，滑动变阻器R′的滑片P应向________（填“a”或“b”）端移动；
（2）RB所在处无外加磁场时，RB＝150Ω；
此时闭合开关，滑片P在a端和b端之间移动时，电压表示数的变化范围是多少?
（3）当电路置于某磁场处，滑动变阻器R′滑片P位于b端时，电压表的示数为6V，则该处磁场的磁感应强度为________T。
【例1-2】.如图所示，电源电压恒定，小灯泡上标有“2V0.5A”的字样（2V为小灯泡正常发光时它的两端电压，超此电压，小灯泡将绕坏；
0.5A是小灯泡正常发光时的电流），滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电流表量程0﹣3A，求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）断开开关S1，闭合开关S、S2、S3，将滑片P移到距a端的长度总长为ab的五分之二位置时，小灯泡L恰好正常发光，电源电压是多少？
（3）断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，将滑片P移到a端时，电流表示数为2A，此时电压表示数是多少？
定值电阻R1的阻值是多少？
（4）假设各元件完好，若断开开关S1、S3，闭合开关S、S2，为不损坏元件，滑动变阻器接入电路的阻值范围是多少？
【变式1-3】.如图，电流表的量程是0～0.6A、电压表的量程是0～15V，R1的电阻是20Ω，电源电压18V，变阻器R3的阻值范围是0～200Ω，灯泡电阻不变。
（1）只闭合开关S3时，电流表示数为0.3A，则R2的电阻为多大？
（2）只闭合S1、S3和S4时，在不损坏电流表的情况下，滑动变阻器接入的阻值不得小于多少？
（3）若只闭合S2、S4，在不损坏电,表的情况下，滑动变阻器接入阻值的变化范围。
【考点2】电磁继电器计算
【例2-1】如图甲是小明制作的防盗报警装置示意图，其中工作电路电源电压U1＝6伏，指示灯L的额定电压UL＝2.5伏，定值电阻R0＝350欧；
控制电路电源电压U2＝1.5伏，磁敏电阻Rx的阻值随其所处位置磁场强度的变化关系如图乙所示，当窗户分别处在轨道A、B、C处时，磁敏电阻Rx所处位置的磁场强度分别为a、b、c。
闭合开关S1和S2后，当窗户关闭时，指示灯亮，蜂鸣器不工作；
当窗户打开一定程度时，指示灯熄灭，蜂鸣器发出警报声
。
（1）将窗户移到A点时，窗户关闭。
闭合开关S1，指示灯L正常发光，求此时指示灯L的电流。
（写出计算过程）
（2）已知电磁铁线圈中的电流达到3毫安时，电磁铁的衔铁刚好被吸下，指示灯L熄灭，蜂鸣器开始报警。
现移动滑动变阻器RP的滑片，使其接入电路的阻值为其最大阻值的2/3，当窗户移至轨道B点位置时，蜂鸣器恰好开始报警。
若要求窗户移至轨道C点位置时才开始报警，此时能否通过调节滑动变阻器的阻值来实现？
请通过计算加以说明。
（写出计算过程，电磁铁线圈电阻忽略不计）
【变式2-1】图甲为热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路。
继电器线圈的电阻为150欧。
当线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合。
为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）从图甲中可得50℃时热敏电阻的阻值为________欧。
（2）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？
（3）若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？
（4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
【变式2-2】.如图所示为某兴趣小组的同学为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示
温度t/℃
5
10
15
20
25
30
35
40
电阻R/欧
600
550
500
450
420
390
360
330
已知继电器的线圈电阻R0为10欧，左边电源电压U1为6伏恒定不变。
当继电器线圈中的电流大于或等于15毫安时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路开始工作。
（1）请说明该自动控制装置的工作原理。
（2）计算该空调的启动温度
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一个方便可行的调节方案。
【考点3】电热计算
【例3-1】图甲是内胆为铝质材料的电饭锅，内部电路如图乙所示，R1是加热电阻，阻值为48.4Ω；
R2是限流电阻，阻值为484Ω。
煮饭时，接通电源（220V
50Hz），闭合手动开关S1，电饭锅处在加热状态。
当锅内食物温度达到103℃时，开关S1会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合，S2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合。
已知C水=4.2×
103J/（kg·
℃）；
查表可知铝的熔点为660℃。
请解答下列问题：
（1）如果接通电源后没有放入食物就闭合开关S1，电饭锅的内胆是否会熔化？
为什么？
（2）在保温和加热两种情况下，电饭锅消耗的电功率之比是多少？
（3）若在一个标准大气压下将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开需要16分40秒，求电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少？
【变式3-1】电热桌垫在冬天很受欢迎（如图甲）。
某校综合实践活动小组的同学探究了它的原理，查看说明书后发现：
该电热桌垫由8伏电源供电，发热部分由R1和R2组成，调温档有关、低温、高温三档，已知两图中R1均为6欧，R2均为2欧。
（1）按如图乙的电路，当S1闭合、S2断开时电热桌垫处于________档（选填“关”、“低温”或“高温”）。
（2）图乙中该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？
（3）若该电热桌垫实际电路如图丙，现电热桌垫处于高温档，开关S1________，S2________（选填“断开”或“闭合”）。
（4）图丙中当电热桌垫处于低温档时，求10分钟内产生的热量是多少焦？
（不考虑温度的变化对电阻的影响）
【例3-2】如图甲所示的电路，电源电压保持不变．小灯泡L标有“4V，1.6W”字样，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，定值电阻R2＝20Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V．请画出该题的各个等效电路图．求：
（1）小灯泡正工作时的电阻是多少？
（2）只闭合开关S、S2和S3，移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时，R2消耗的电功率为1.25W．此时滑动变阻器R1接入电路中的阻值是多少？
（3）只闭合开关S和S1，移动滑动变阻器R1的滑片P，小灯泡L的I-U图象如图乙所示，在保证各元件安全工作的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是多少？
【变式3-2】如图所示，灯L标有“6V
3W”字样，电源电压恒为6V，定值电阻R=6Ω，设灯L的阻值不随温度变化而变化．求
（1）灯L正常发光时的电阻是多少？
（2）只闭合S1、S3时，电阻R在60s内产生的热量是多少？
（3）要使整个电路消耗的电功率最小（且电路电流不为0），各开关的合闭情况应如何？
此时的最小电功率为多少？
【考点4】电动机计算
【例4-1】用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示。
当把滑片移到最左端时，闭合开关S，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图（乙）所示。
当电流稳定时，电动机正常工作。
已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。
（1）电动机是利用________原理制成的。
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率。
（3）求电动机正常工作时的机械效率。
【变式4-1】2019年4月15日起，我国正式实施电动自行车新国家标准，小黄买了一辆按新国标生产的电动自行车，右图是该车的简化电路图，调速电阻最大阻值为10欧，部分参数如下表所示。
求：
整车质量（含电池）/kg
电池电压/V
60
电池容量/A·
h
最大行驶速度/km·
h-1
电动机最大功率/W
（1）该电动车充满电后蓄电池储存的电能。
（2）不考虑能量损失，充满电后该电动车以最大功率、最大速度匀速行驶，可行驶的路程。
（3）当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，电流表示数为1A，此时电动机的电功率。
【变式4-2】.如图所示是一直流电动机提升重物的装置.已知重物质量m=50kg，电源电压U=110V保持不变，电动机线圈的电阻R=4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=5A（g=10N/kg）。
（1）电动机线圈电阻R的发热功率；
（2）电动机的输出功率；
（3）重物上升的速度大小。
1.为锻炼身体，小明利用物理知识设计了一个电子拉力计，图甲是原理图。
硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计）。
定值电阻R0＝5Ω，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，电阻R1最大阻值为25Ω，电源电压U＝3V，电流表的量程为0～0.6A。
则：
（1）小明在电路中连入R0的目的是________。
（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，求此时闭合开关后电流表的示数。
（3）已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。
闭合开关后，若电流表指针在0.3A处，求作用在拉环上水平向右的拉力大小。
2.温州地区常受台风侵袭。
为测量风速，小明设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。
装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。
挡风板的挡风面积为0.2米2，均匀电阻丝AB长为20厘米，阻值为10欧，电源电压U0恒为6伏，保护电阻R0为14欧，电压表量程0~3伏。
弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示。
无风时，滑片P在A处。
有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。
风级
一级
二级
三级
四级
五级
六级
风速v（米/秒）
0.3~1.5
1.6~3.33
3.4~5.4
5.5~7.9
8.0~10.7
10.8~13.8
风压p（帕）
0.055~1.4
1.6~6.8
7.2~18
18.9~39
40~72
72.9~119
表中风压p是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力（即单位面积受到的风力）。
测量时保证风垂直吹在挡风板上，不计一切摩擦阻力。
（1）在滑片P左移的过程中，电路的总电阻________
（选填“变大”、“不变”或“变小”）
（2）当电压表示数U为2伏时，风速仪所测的风为几级？
（3）小明想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。
经计算，他画出了风速v与电压表示数U的关系曲线，如图丙所示。
后因保护电阻R。
损坏，他将其换成了阻值为5欧的电阻，请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速v与电压表示数U的关系曲线，并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点Q。
3.汽车尾气中含有的一氧化碳是导致空气污染的重要原因。
某社团的同学们设计了一个可以检测一氧化碳浓度的装置，电路图如图所示。
已知电源电压恒为4.5V，定值电阻R的阻值为100Ω，R0是一氧化碳气敏电阻，其阻值与其所接触空气中一氧化碳旅度变化规律如图，报警装置（可看成电压表）采集AB间输出的电压，搬警器设定AB间电压等于或大于3V时报警，此时空气中一氧化碳浓度刚好是触发报警装置报警的最小浓度。
浓度/ppm
100
400
电阻/Ω
50
250
350
（1）当AB间电压刚好达到报警电压时，R两端的电压是多少？
通过R0的电流为多少？
（2）当空气中一氧化碳浓度为400ppm时，通过计算说明报警器是否报警。
（3）请提出一种提高发动机效率的方法。
4.传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接表现力的大小。
测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中M、N均为绝缘材料，M、N间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压恒为12V，已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。
闭合开关S，压力F0=0时，滑片P在最上端；
压力F1=1N时，电流表示数为1A，电压示数为3V，当滑片P滑至最下端时，电压表示数为7.5V。
（1）定值电阻R1的大小；
压力F1与R2阻值之比k；
（2）当滑片P滑至最下端时，压力F2的大小；
（3）压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。
5.如图是水果自动筛选装置，原理如下：
传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R的阻值发生变化，AB间的电压也随之发生改变，当R0两端电压小于一定值时，机械装置启动，将质量较小的水果推出传送带，实现自动筛选功能。
已知：
电源电压为12伏，R0=20欧姆，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如下表所示。
压力（牛）
1
2
3
4
R的大小（欧）
43
22
（1）根据压敏电阻R的阻值随压力变化关系，当0.3千克的水果经过检测点时压敏电阻的阻值是________。
（2）当检测点上没有水果时，电路的电流是多大？
（3）筛选不同等级的水果，质量标准是不同的。
当质量小于0.3千克水果经过压力监测点时，R0两端电压小于3伏，此时机械装置启动，将0.3千克以下的水果推出传送带，实现自动筛选。
请你分析上述电路是否符合要求________？
若符合要求，请写出判断的结果；
若不符合要求，你认为对电路可进行如何改进________？
6.如图甲为恒温箱的简化电路，R0、R1设置在恒温箱内，R0为加热电阻，阻值为40Ω。
R1为热敏电阻，其电阻值随温度的变化关系如图乙。
控制电路中，U=6V，R2为滑动变阻器。
当恒温箱内的温度达到一定值时，加热电路会自动断开，当箱内温度略低时，加热电路自动闭合进行加热。
（1）根据据恒温箱的工作过程判断，P应与________（填“m”或“n”）连接。
（2）当加热电阻R0正常工作时，加热电路中的电流及功率分别是多少?
（3）不计电磁铁线圈电阻，当线圈中的电流达到20mA时，电磁继电器的衔铁会被吸下。
若恒温箱内的温度设定为100℃，则滑动变阻器R2应接入电路的电阻值为多少?
（4）在原电路中，只将R2适当向右移一小段距离，保持其它条件不变，试分析这样的调整对恒温箱的温度会产生什么影响?
7.电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。
已知控制电路的电源电压U＝6伏，保护电阻R1＝100欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化的情况如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强。
电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点________接触，电铃发出警报声。
（2）已知电磁铁线圈中电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。
若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客，试计算说明电梯是否超载。
8.某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景、它的工作原理是：
光控开关未受到该种光照射时，自动断开，衔铁不被吸引，指示灯发光、当接收到某种颜色的光时，光控开关自动闭合，若同时压敏电阻受到车的压力，阻值变化而引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁被吸下，电控照相机工作，拍摄违规车辆。
（1）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到________光（选填“红”、“绿”、“黄”）时自动闭合；
（2）由图乙可知，压敏电阻R的阻值随着受到压力的增大而________。
（3）图乙为压敏电阻阻值与所受压力的关系图线。
已知控制电路电源电压为6V，继电器电阻为10Ω，当控制电路中电流大于60mA时，衔铁会被吸引。
因此，只有质量超过多少kg的车辆违规时才会被记录。
（g=10N/Kg）
9.如图a是某同学为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表格所示．已知继电器的线圈电阻R0为10Ω，左边电源电压为6V恒定不变．电流表0～30mA量程接入电路，图b是电流表表盘．当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边空调电路正常工作。
（1）该同学将电流表改成了温度表，通过计算并在图中标出表盘上25℃的位置。
（2）为了节省电能，使温度达到30℃时空调才能启动制冷，电路中要串联多大电阻？
（3）为了给空调设定不同的启动温度，请你提出一种可行的、调节方便的措施。
（改变电阻除外）
10.小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。
将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；
当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。
图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω。
当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。
图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
（1）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱________相连（均选填“A”或“B”）。
（2）图甲中线圈下端P的磁极是________极（选填“N”或“S”）。
（3）请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警。
11.下图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。
将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。
（1）0～30min，电饭煲产生的总热量；
（2）S和S1均闭合，电路中的总电流；
（3）在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第1次自动断开产生的热量相同。
用电高峰期，当实际电压为198V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第1次自动断开需要多长时间。
12.小晨以某种PTC电阻作为发热部件，制作了一个恒温孵化箱。
图甲是恒温孵化箱的电路图，R1、R2是两个相同的PTC电阻，电源电压220伏。
图乙为单个这种PTC电阻与温度变化的关系图。
（1）当温度为40℃时，电路中的电流为多少安？
（2）恒温孵化箱的最大发热功率是多少瓦？
（3）当温度保持40℃不变时，恒温孵化箱的产热和散热达到了________关系。
如果仅仅从产热方面分析，当温度超过40℃时，恒温孵化箱是怎样自动实现温度下降的________？
13.
某同学由实验测得“36V25W”灯泡的电流和电压关系曲线如图甲所示，请回答:
（1）“36V25W”的灯泡正常发光时的电阻是多少？
（2）若将此规格灯泡串联若干个接入220V电路中使用，则至少要串联多少个？
（3）当11个这样的灯泡串联接入220V的电路时，请结合图线计算每个灯泡的实际功率是多少？
（4）另有一只灯泡只能看淸铭牌上的额定电压为36V，将其接入如图乙所示电路中．当闭合开关S，滑动变阻器滑片位于中点C时灯泡正常发光，此时灯泡的电功率为P，当滑片位于最右端b时，灯泡实际电功率为P′，已知P：
P′=16：
9，求所接电源电压U为多少伏？
（灯泡电阻始终不变）
14.
电源电压为25V且保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，其上标有“50Ω2A”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，灯泡L标有“5V1W”的字样
（1）灯泡L正常工作时的电流是多大？
（2）闭合S，断开S1、S2，灯泡恰好正常工作，求R1的阻值
（3）S、S1、S2均闭合，求滑动变阻器R2连入电路的阻值为多大时电路功率最大？
并求出此种情况下电路1min消耗的电能
15.如图甲所示是一款超市用的透明玻璃门冷饮展示冰柜，该冰柜的玻璃门采用的是防雾玻璃，玻璃夹层中有电热丝用来加热玻璃，可以有效防止在玻璃上出现水雾，电热丝与冰柜中的电动制冷压缩机连接的简化电路如图乙所示，其相关参数如表所示。
超市内温度一般调节在26℃左右。
额定电压
220V
电动制冷压缩机额定功率
220W
防雾电热丝的额定功率
110W
（1）在玻璃上出现水雾是水蒸气________造成的（填物态变化名称）。
（2）其中防雾电热丝的电阻为多少？
（3）冰柜的电动制冷压缩机和防雾电热丝同时正常工作时干路上的电流为多少？
（4）冰柜的电热丝与电动制冷压缩机同时正常工作10分钟，消耗多少电能？
16.为探究某电冰箱的工作原理，小金设计了一个模型，如图所示是它的电路图，电源电压为36V，闭合开关后，测得灯泡L的电阻为2
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