初中物理中考复习 专题24 电学综合（解析版）

专题25  电学综合

一、选择题

1.（2020·四川省雅安市）在如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2上标有“20Ω 0.5A"，当滑片P由c点移到a端的过程中，电压表示数U随滑动变阻器R2接入电路的阻值变化情况如图乙所示，R1的最小功率是0.4 W。在保证电路元件安全的条件下，下列说法正确的是（　　）

A. 电源电压为5 V B. R1的阻值为20Ω

C. R2接入电路的最小阻值为2Ω D. R2的最小功率是0.8 W

【答案】C

【解析】

【分析】

由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1两端电压；

(1)根据P=I2R可知：电路中电流最小时R1的功率最小，所以当R1的功率最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大，即在a点，由图乙可知，R2为20Ω时，电压表的示数为2V，根据P=UI求出此时电路的电流，然后根据欧姆定律求出两端的电压，根据串联电路的电压特点即可求出电源电压；

(2)根据欧姆定律求出R1的阻值；

(3)由于滑动变阻器R2上标有“20Ω0.5A”，则电路中的最大电流为0.5A，根据欧姆定律求出电路中最小电阻，利用电阻的串联特点即可求出R2接入电路的最小阻值；

(4)根据电路中的电流变化范围，利用P=UI求出滑动变阻器的功率变化范围，据此得出R2的最小功率。

【详解】由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1两端电压；

A．由于R1是定值电阻，根据P=I2R可知，电路中电流最小时R1的功率最小，当电流最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大，则由图乙知，滑动变阻器连入电路的电阻为20Ω，此时电压表的示数为2V，根据P=UI可得，此时电路的电流

根据和串联电路的电压特点可得电源电压

故A错误；

B．根据可得R1的阻值

故B错误；

C．由于滑动变阻器R2上标有“20Ω0.5A”，则电路中的最大电流为0.5A，根据可得最小总电阻

则此时滑动变阻器的最小阻值为

故C正确；

D．由前面解答可知，电路中电流的取值范围为0.2A∼0.5A，滑动变阻器消耗的功率

所以当时，即I=0.3A时，R2的功率最大P最大=0.9W；根据前面推出的变阻器消耗功率与电流的二次函数表达式作出P−I图像，如图所示：

根据图像可知，当电流最大为0.5A时，滑动变阻器消耗的电功率最小，滑动变阻器消耗的最小电功率

故D错误。

故选C。

2.（2020·四川省成都市）如图所示电路，电源电压U恒定。当A、B间接入标有“3V、1.5W”字样的灯泡L(忽略灯丝电阻变化)，闭合S、S1、S2，断开S3，滑片P移到某一位置时电流表示数为I，再向上移动一段距离，R的阻值变化了5Ω，电流表示数变化了0.1A，L恰好正常发光；当A、B间换接为R3，闭合S、S3断开S1、S2，电压表示数为U2，R1的功率为P1，R2的功率为P2，P1≠P2，电路的总功率为5W。R1、R2、R3均为定值电阻，每个电阻的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω这四种可能。下列结论正确的是（　　）

A. I=0.4A B. U=12V

C. U2可能是2.5V D. P1可能是2.25W

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．当A、B间接入标有“3V、1.5W”字样的灯泡L(忽略灯丝电阻变化)，闭合S、S1、S2，断开S3，灯泡和变阻器串联，电压表测量变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流，灯泡的电阻

RL==6Ω

灯泡正常发光的电流

IL==0.5A

向上移动一段距离，变阻器连入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，由欧姆定律可知通过电路的电流变大，由题意可知

R′=R-5Ω①

IL-I=0.1A

0.5A-I=0.1A

I=0.4A

②

③

由①②③得到

R=19Ω，U=10V

故A正确，B错误；

CD．当A、B间换接为R3，闭合S、S3断开S1、S2，电阻R1、变阻器R2和电阻R3串联，电压表测量变阻器两端电压，电流表测量电路中的电流，电路的总功率为5W，电路中的电流

I总=

总电阻

R总==20Ω

R1的功率为P1，R2的功率为P2，P1≠P2，串联电路中各处的电流相等，由P=I2R可知R1和R2的阻值不相等，每个电阻的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω这四种可能，由串联电路电阻的规律可知要得到

R总=R1+R2+R3=20Ω

可知

R1=2Ω或R1=9Ω

R2=9Ω或R2=2Ω

R3=9Ω

电压表示数为U2的示数

U2=I总R2=0.5A×9Ω=4.5V

或

U2=I总R2=0.5A×2Ω=1V

R1的功率为

P1=I总2R1=(0.5A)2×2Ω=0.5W

或

P1=I总2R1=(0.5A)2×9Ω=2.55W

故C错误，D正确。

故选AD。

3.（2020·四川省成都市）图是R1、R2两电阻的U-I图像。将R1、R2并联后接入电路，结合图中信息可知（　　）

A. R1的阻值比R2的阻值小

B. 通过R1、R2的电流相等

C. R1的电压比R2的电压小

D. R1的功率比R2的功率小

【答案】D

【解析】

【详解】A．图中R1的斜率更大，所以R1的阻值更大，故A错误；

B．两电阻并联，而两电阻阻值不同，所以通过R1、R2的电流不同，故B错误；

C．两电阻并联，所以两电阻两端电压相同，故C错误；

D．根据可得，R1的功率比R2的功率小，故D正确。

故选D。

4.（2020·山东省泰安市）如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，下列说法中（　　）

①电流表A的示数变小

②电压表V的示数变大

③电压表V与电流表A1的比值变小

④滑动变阻器R2消耗的电功率变小

A. 只有①④正确 B. 只有②③正确 C. 只有①③正确 D. 只有②④正确

【答案】A

【解析】

【详解】①由图可知，电阻R1和变阻器R2并联，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A测量干路中的电流，电压表测量电源电压，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，滑动变阻器R2连入电路的电阻变大，由I=可知通过变阻器的电流变小，由并联电路的特点可知通过电阻R1的电流不变，即电流表A1的示数不变，由并联电路电流的规律可知干路中的电流变小，即电流表A的示数变小；故①的说法正确；

②电压表测量电源电压，电压表V的示数不变，故②的说法错误；

③电压表V的示数不变，电流表A1的示数不变，电压表V与电流表A1的比值不变，故③的说法错误；

④变阻器两端的电压等于电源电压，所以变阻器两端的电压不变，通过变阻器的电流变小，由P=UI可知滑动变阻器R2消耗的电功率变小，故④的说法正确。

故选A。

5.（2020·山东省济宁市）如图是已连接的部分电路，表中的结果符合 ab间、ac间、bc间的连接情况的是（  ）

A. A B. B C. C D. D

【答案】D

【解析】

【详解】A．在ab间连接2V的电源，ac、bc间不连接，此时电路为R1的简单电路，可算出电流表示数

A不符合题意；

B．ab间不连接，ac间连接一根导线，bc间连接2V电源，此时电路为R1的简单电路，可算出电路总功率为

B不符合题意；

C．ab间连接一根导线，ac间连接2V电源，bc间不连接，此时电路为R2的简单电路，此时电路的总电阻为20Ω，C不符合题意；

D．ab间连接2V电源，ac间连接电压表，bc间连接一根导线，此时电路为R1、R2并联的电路，电流表测总电流，可算出并联后的电阻为

电流表示数为

D符合题意。

故选D。

二、填空题

6.（2020·山东省济宁市）如图所示的电路中，L1、L2为两个阻值恒定的灯泡，甲、乙是连接实验室常用电流表或电压表的位置。在甲、乙位置分别接入量程不同的某种电表，只闭合开关S1，两灯均发光，两电表指针偏转角度相同。断开开关S1，在甲、乙位置分别接另一种电表，闭合开关S1和S2，两灯均发光，则此时两电表示数之比为______，灯泡L1与L2的电功率之比为______。

【答案】    (1).     (2).

【解析】

【详解】[1]从图中可以看到，只闭合开关S1，假设甲是电压表，那么两灯都不会亮，假设乙是电压表，即使有电流流过甲，灯L1也不会亮，综上所述，甲乙都是电流表，甲测的是干路电流，乙测的是支路电流，甲的电流大于乙的电流，由于两电表指针偏转角度相同，而量程不同，可得到关系式

根据欧姆定律的变换式可得到

由上面三式可解得

断开开关S1，在甲、乙位置分别接另一种电表，即甲乙都是电压表，闭合开关S1和S2，两灯泡串联，甲电压表测的是灯L1的电压，乙电压表测的是电源电压，甲电压表大小是

则此时两电表示数之比为

[2]灯泡L1与L2的电功率之比

三、实验题

7.（2020·山东省泰安市）现有如下实验器材：待测电源（电压大约在16V～18V之间）、一个实验室用的量程为0～15V的电压表、一个开关、三个定值电阻（分别为R1=1kΩ、R2=10Ω、R3=20Ω）、导线若干。

请你利用实验器材，并从三个电阻中选择两个电阻，设计实验测量出电源电压值，根据要求完成下列问题。

(1)选择的两个电阻是______和______；

(2)在虚线框中画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。______

(3)测量步骤及所需测量的物理量（用字母表示）______；

(4)电源电压值的表达式（用已知物理量字母和测量物理量字母表示）U0=______。

【答案】    (1). R2    (2). R3    (3).     (4). 见解析
    (5). 或U1＋

【解析】

【详解】(1)[1][2]由于R1=1kΩ，阻值较大，分得的电压较大，所以选择电阻R2和R3。

(2)[3]将R2和R3串联，电压表测量R2两端的电压，如图所示：

(3)[4]闭合开关S，读出电压表的示数U1。

(4)[5]由串联电路电流的规律和欧姆定律可知通过电路的电流

I=I2=

电源电压

U=I(R2+R3) =(R2+R3)= U1＋

四、计算题

8.（2020·四川省雅安市）在图所示的电路中，电源电压为12V且不变，电阻R1的阻值为10Ω。

闭合开关S，求电流表的示数I。

(2)现有滑动变阻器R2，其规格为“20Ω，1.5A”、“50Ω， 1A"或“50Ω， 1.5A" 中的一个。将R1与R2分别以串联和并联的连接方式接入M、N接线柱，闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片，观察不同连接方式中电流表的两次示数分别是2.5A和0.2A。

（a）请通过计算判断所用滑动变阻器R2的规格；

（b）在电路元件安全工作的条件下，判断：哪种连接方式中滑动变阻器的最大电功率较大，求出该最大电功率P。

【答案】(1)1.2A；(2)（a）50Ω，1.5A；（b）并联 ，18W；

【解析】

【分析】

(1)根据欧姆定律算出电流表的示数I；

(2)（a）若变阻器R2与电阻R1并联在电路中，电路电流最大，根据表格数据和欧姆定律算出滑动变阻器的最大电流，大体判断出滑动变阻器的规格；

若变阻器R2与电阻R1串联在电路中，电路的电流最小，根据 欧姆定律算出电阻R1和R2的总电阻，由串联电路电阻的规律算出滑动变阻器的最大电阻；从而确定出滑动变阻器的规格；

（b）因为P=U2I2，要变阻器的功率最大，即U2、I2均最大，所以变阻器R2与电阻R1并联在电路中，根据P=U2I2算出滑动变阻器的最大功率。

【详解】(1)根据欧姆定律知，电流表的示数为

(2)（a）当R1与R2串联时，I串=0.2A，则总电阻

此时R2的电阻

当R1与R2关联时，I并=2.5A，则有

此时通过R2的电流

I2=I并-I=1.3A

由串联和并联时求出的R2和I2可知，所用R2的规格为“50Ω， 1.5A”。

（b）当R2与R1并联在电路中，且允许通过最大电流为1.5A时，R2的电功率最大，此时

P=UI=12V×1.5A=18W

答：(1)电流表的示数为1.2A；(2)（a）所用滑动变阻器R2的规格50Ω，1.5A；（b）并联时最大电功率18W。

9.（2020·四川省成都市）图所示的电路，电源电压U恒定为3V，电阻R1=10Ω、R2=6Ω，导体棒DE总电阻为RDE=15Ω，开关闭合前，滑片P与导体棒最左端接触。

(1)开关S1接M，S、S2闭合，求5min内电路消耗的电能；

(2)开关S1接N，S2断开，S闭合，移动滑片P的过程中，导体棒接入电路的电阻为Rx时，电压表V1示数为U1，电压表V2示数为U2，ΔU=U1-U2。请写出ΔU的字母表达式(用U、R1、R2、Rx表示)，并求出ΔU的最大值。

【答案】(1)450J；(2)；0.75V

【解析】

【详解】(1)开关S1接M，S、S2闭合，R1和导体棒DE并联，则R1在5min内电路消耗的电能为

W

导体棒DE在5 min内电路消耗的电能为

所以5min内电路消耗的电能

(2)开关S1接N，S2断开，S闭合，电路为串联电路，V1测R1和导体棒DE的电压，V2测R2和导体棒DE的电压，根据题可得

当电流最大时，ΔU最大，即当滑动变阻器阻值最小，电流最大为

则ΔU的字母表达式为

则

答：(1)开关S1接M，S、S2闭合，5min内电路消耗的电能为450J。

(2)开关S1接N，S2断开，S闭合，移动滑片P的过程中，导体棒接入电路的电阻为Rx时，电压表V1示数为U1，电压表V2示数为U2，ΔU=U1-U2。ΔU的字母表达式为，ΔU的最大值为0.75V。

10.（2020·山东省济宁市）额定电压为9V的小灯泡的I-U图像如图（a）所示。将小灯泡接入图 （b）所示的电路中，电源电压恒定。将滑动变阻器的滑片移至最右端，闭合开关S和S1，小灯泡正常发光，电流表示数为0.4A。求：

(1)小灯泡的额定功率；

(2)定值电阻R的阻值；

(3)只闭合开关S，将滑动变阻器的滑片由最右端逐渐向左移动，求滑动变阻器允许接入电路的最大阻值。

【答案】(1)；(2)；(3)。

【解析】

【详解】(1)滑动变阻器的滑片移至最右端，闭合开关S、S1，此时为电阻R与灯泡L并联的电路，电流表测总电流，由图a可知，当小灯泡电压为9V时，小灯泡电流为0.3A，则小灯泡的额定功率为

(2)当电压为9V时，总电流为0.4A，小灯泡电流0.3A，则定值电阻R的电流为

定值电阻R的阻值为

(3)只闭合开关S，此时为灯泡L与滑动变阻器串联的电路，电流表总电流，电压表测滑动变阻器电压，电压表最大量程为3V，因此小灯泡要分担6V电压，由图a可知，此时电流表示数为0.25A，故滑动变阻器可以接入的最大阻值为

11.（2020·江苏省连云港市）连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题，某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座，其电路如图所示，定值电阻R1和R2为两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2 =550Ω，所加电源电压为220V。当S1闭合，S2接a时，电路发热的功率为22W。

(1)求R1的阻值；

(2)分别求出①S1断开、S2接a；②S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。

(3)小明同学对此电路设计进行评估，发现该电路一直处于工作状态，不利于节能环保，建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足，请你指出所存在的不足。

【答案】(1)2200Ω；(2)17.6W，110W；(3)见解析

【解析】

【详解】(1)当S1闭合，S2接a时，只有R1接入电路，R1的阻值

R1==2200Ω

(2)①S1断开、S2接a时，两个电阻串联，电路的发热功率

②S闭合，S2接b时，两个电阻并联，R1的发热功率

R2的发热功率

电路的发热功率

P总=P1+P2=88W+22W=110W

(3)当S1断开、S2接a时，电路消耗的功率为17.6W，该挡位电路消耗的功率与另一挡位22W相差不大，没有实际意义。建议根据需要改变R1和R2的阻值，使三个挡位电路的功率适当拉开差距。