重庆2013-2022十年中考物理分类汇编计算题专题6 动态电路计算

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考点6   动态电路计算 1.（重庆2014中考a卷19）在科技创新活动中，小黎同学设计如图18所示的电路来检测某传感器R(该传感器可看作定值电阻)。电源电压恒定不变，滑动变阻器R上标有“20 Ω  1 A”字样，传感器R上标有“0.9 W"字样，定值电阻R=20 Ω。若只闭合S、S，调节滑片p，当传感器R正常工作时，电压表示数为3 V。若只闭合开关S、S，调节滑片P至中点时，电压表示数为2 V。求：(1)传感器R的电阻是多少Ω?(2)电源电压是多少V?(3)闭合所有开关，调节滑片p至最右端，10 min内整个电路消耗的电能为多少J?【答案】(1)10Ω；(2)3V；(3)810J【详解】(1)传感器的电阻： (2)当闭合开关S、S2,断开S₁时，调节滑片至中点时，电路中R0、R₂串联；滑片至中点时，R0=10 Ω；U=I(R₀+R₂)=0.1 A×(10Ω+20Ω)=3V(3)   解法一：当闭合开关S、S₂、S1时，调节滑动变阻器至最右端时,电路中R1、R₂并联则t=10 min=600 s;解法二：当闭合开关S、S₂、S1,时，调节滑动变阻器至最右端时，电路中R1、R₂并联；则t=10 min=600 s；答：(1)传感器R1的电阻是10Ω；(2)电源电压是3V；(3)闭合所有开关，调节滑片p至最右端，10 min内整个电路消耗的电能为810J。 2．（重庆2014中考b卷19）如图所示的电路中，电源电压U＝6V，电阻R1＝6，电阻R2＝4，求：(1)只闭合S1，通过R1的电流是多大？(2)只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是多少？(3)当三个开关处于何种状态时，整个电路消耗的电功率最大？并求出此时的最大电功率。【答案】(1)1A；(2)14.4J；(3)15W【详解】(1)只闭合S1时，仅R1接入电路，则通过的电流为(2)只闭合S2时，R1、R2串联接入电路，通过电路中的电流通电t=10s的时间内电流通过R2产生的电热为Q=I2R2t=(0.6A）2×4Ω×10s=14.4J(3)要使整个电路消耗的功率最大，则电路中总电阻应最小即R1、R2并联时，故应闭合S1、S3，断开S2；电路中的总电阻为；消耗的最大功率为 3．（重庆2015中考a卷20）如图所示，是小勇设计的某电器设备的部分电路．电源电压9V保持不变，灯泡L标有“8V 4W”字样，电流表的量程为0~3A，电压表的量程为0~15V，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω。闭合开关S和S1时，电路消耗的功率为4.05W。（不计灯丝电阻随温度的变化）求：（1）小灯泡L的电阻；（2）开关S、S1、S2都闭合时，通过电流表的最小电流；（3）在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下，只闭合开关S2时滑动变阻器R2的电功率变化范围。【答案】（1）16Ω；（2）0.9A；（3）0.5～1.27W【详解】解：（1）因为灯的额定电压为UL=8V，额定功率为PL=4W，则由可得灯的电阻为（2）闭合开关S和S1时，灯泡短路，R1单独接入电路，此时其两端电压为U=9V，又知电路消耗的功率为P1=4.05W。由可得R1的电阻为开关S、S1、S2都闭合时，两电阻并联，灯泡被短路，当R2全部接入电路时，电路中电阻最大，电流最小，由欧姆定律可知此时，通过R1的电流为；通过R2的电流为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，故I最小=I1+I2=0.45A+0.45A=0.9A（3）当只闭合S2时，R2和L串联，灯泡正常发光时，通过它的电流为额定电流，大小为故电路中最大电流为I大=0.5A。当滑动变阻器接入电路阻值最大时，电路中的最小电流此时各元件是安全的。所以在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下，电路中电流的取值范围为0.25A~0.5A。滑动变阻器消耗的功率为当滑动变阻器电阻与灯泡电阻相等，即时，其电功率有最大值，为当电路中电流为最大电流0.5A时，灯正常发光，滑动变阻器两端电压为U′=U-UL=9V-8V=1V滑动变阻器消耗的电功率为P小1=U′IL=1V×0.5A=0.5W当电路中电流为最小电流0.25A时，滑动变阻器接入电路阻值最大，滑动变阻器消耗的电功率为所以滑动变阻器的最小功率为0.5W，综上可知，滑动变阻器R2的电功率变化范围为0.5~1.27W。答：（1）小灯泡L的电阻为16Ω；（2）开关S、S1、S2都闭合时，通过电流表的最小电流是0.9A；（3）在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下，只闭合开关S2时滑动变阻器R2的电功率变化范围为0.5～1.27W。 4．（重庆2015中考b卷20）如图所示，电源电压恒为18V，小灯泡L标有“6V 3W”字样，滑动变阻器R标有“100Ω 1A”字样，电压表使用的量程为0~15V，电流表使用的量程为0~0.6A，R0为一定值电阻；当闭合开关S、S1，断开S2时，灯泡L恰好正常发光；不计温度对灯丝电阻的影响。求：（1）小灯泡L的电阻；（2）闭合开关S、S1，断开S2时，通电1min，电流通过定值电阻R0所做的功；（3）当闭合开关S、S2，断开S1时，在保证电表不超量程、灯泡L两端的电压不超额定电压的情况下，滑动变阻器R功率的变化范围。【答案】（1）12Ω；（2）360J；（3）3.75W～6W【详解】解：（1）根据公式可求灯泡的电阻为（2）当闭合开关S、S1，断开S2时，R0与灯泡串联，由于灯泡正常发光，所以电路中的电流等于小灯泡的额定电流由欧姆定律得，此时电路中的总电阻为根据串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和的特点，可求定值电阻为所以，通电1min，电流通过定值电阻R0所做的功（3）闭合开关S、S2，断开S1时，滑动变阻器与灯泡串联。①当滑片向右移动时，滑动变阻器的阻值减小，则电压表的示数减小，电流表的示数增大，小灯泡变亮，为了保护小灯泡，电流不能超过0.5A，为了保护电流表，电流不能超过0.6A，所以电路中的最大电流为0.5A。由（2）可知，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器的阻值应为，则它消耗的电功率为②当滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值增大，则电压表的示数增大，电流表的示数减小，小灯泡变暗，为了保护电压表，其示数最大为15V，此时灯泡两端电压为根据串联电路的分压公式得解得此时滑动变阻器接入电路部分的电阻阻值为滑动变阻器消耗的电功率为消耗功率变化范围3.75W～6W。答：（1）小灯泡L的电阻为12Ω；（2）闭合开关S、S1，断开S2时，通电1min，电流通过定值电阻R0所做的功为360J；（3）当闭合开关S、S2，断开S1时，在保证电表不超量程、灯泡L两端的电压不超额定电压的情况下，滑动变阻器R功率的变化范围3.75W～6W。 5．（重庆2016中考a卷20）小杜家有一台浮管式水力发电机，它可以利用流水资源实现24小时全天候发电．图甲是发电机在流水中的工作示意图，在水深1m、水面宽1m、横截面为矩形的沟渠中发电机的输出功率和水流速度的关系如图乙所示．求：(1)当水流速度为1.5m/s时，24h可以发电多少千瓦时？(2)发电机对家里“220V 800W”的电饭锅供电，实测家中电压约为额定电压的0.9倍，电饭锅煮饭时的实际功率约为多少瓦？(3)水力发电利用了大量流水资源，当水流速度为1.5m/s时，1h通过沟渠横截面的水是多少吨？ 【答案】12kW•h     720W；     5.4×103t；【详解】试题分析：（1）由图乙得 v=1.5m/s时，P=500W=0.5kW；W=Pt=0.5kW×24h=12kW·h（2）（3）水1h通过的距离：s=vt=1.5m/s×3600s=5400m水的体积V=hls=1m×1m×5400m=5400m31 h通过沟渠横截面的水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×5400m3=5.4×106kg=5.4×103t答：（1）当水流速度为1.5 m/s时，24 h可以发电12kW·h．（2）电饭锅煮饭时的实际功率为648W．（3）1 h通过沟渠横截面的水是5.4×103t． 6．（重庆2018中考a卷20）为探究平衡木受力特点，喜爱体操的小微设计了一个平衡木模型。整个装置如图甲所示AB可绕支点O无摩擦转动，C处固定一竖直硬杆，硬杆的底部安装了压敏电阻片R，R所在的电路放在了硬杆内（整个装置除硬杆以外，其它部分的重力均不计），且AB=5m，OA= BC=1m，电源电压恒为3V，硬杆底部R阻值随地面对它的支持力F变化的关系如图乙所示，整个装置放在水平地面上，AB始终处于水平平衡状态，当重360N的小薇站在A点时，电流表的示数为0.1A，求：（1）小薇在A点时，C处受到硬杆的拉力；（2）小薇在A点时，地面对硬杆底部R的支持力；（3）当电流表的示数为0.3A时，小薇距A点多少米？   【答案】(1) 120N；(2) 60N；(3) 2m【分析】本题考查欧姆定律、杠杠的平衡条件，根据欧姆定律和杠杆平衡条件分析求解。【详解】(1)整个装置除硬杆以外，其它部分的重力均不计，根据杠杆的平衡条件可得C处受到硬杆的拉力为(2)小薇站在A点时，电流表的示数为0.1A，此时电路中的电阻由乙图可知地面对硬杆底部R的支持力为60N。 (3)以硬杆为研究对象，小薇站在A点时，硬杆受到自身向下的重力作用，AB对硬杆向上拉力作用，以及地面对硬杆的支持力。AB始终处于水平平衡状态，即硬杆处于水平平衡状态，则三个力满足如下关系AB对硬杆拉力与C处受到硬杆的拉力为一对相互作用力，故AB对硬杆拉力为120N，则，硬杆的重力为当电流表的示数为0.3A时，即电路中电流＝0.3A时，由欧姆定律可知此时压敏电阻的阻值为由乙图知此时地面对它的支持力此时地面对它的支持力300N大于硬杆的重力180N则硬杆受到AB的压力作用，三个力满足如下关系硬杆受到AB的压力为；则硬杆对C端的支持力此时人在O点的左边，根据杠杆的平衡条件得；所以小薇距A点答：(1)小薇在A点时，C处受到硬杆的拉力为120N；(2)小薇在A点时，地面对硬杆底部R的支持力60N；(3) 当电流表的示数为0.3A时，小薇距A点2m。 7．（重庆2019中考a卷20）图甲的储水容器底有质量0.5 kg，底面积100 cm2的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连，距容器底0.4 m处的侧壁有排水双控阀门．控制电路如图乙所示，其电源电压U=12 V，R=10Ω，当电流表示数为0.6 A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水．力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示（弹簧均在弹性限度内）．求：  （1）浮桶的重力是多少牛?（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是多少安?（3）当容器内的水深达到多少来时，双控阀门才打开排水?【答案】（1）5N（2）0.1A（3）0.6m【详解】（1）由于浮桶的质量是0.5 kg，所以浮桶的重力是：G=mg=0.5kg×10N/kg=5N；（2）由表格数据结合电路图知道，力敏电阻所受压力为2N时，力敏电阻的阻值为110Ω，所以，电路的总电阻是：R总=R0 +R=10Ω+110Ω=120Ω，电流表的示数是：；（3）当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，此时电路中的总电阻是： =20Ω，此时力敏电阻的阻值是：R′=R总′-R0 =20Ω-10Ω=10Ω；由表格数据知道，此时力敏电阻所受压力为15N，根据物体间力的作用是相互的，所以弹簧给浮桶向下的压力也是15N，浮桶受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力，这三个力平衡，故此时浮桶受到的浮力是：F浮=G+F=5N+15N=20N，所以，浮桶排开水的体积是： =2×10-3 m3 =2000cm3，则浮桶浸入水中的深度为： =20cm=0.2m，当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，所以，此时容器内水的深度是：h=h1 +h2 =0.2m+0.4m=0.6m． 8．（重庆2021中考a卷20）如图甲所示，小勇同学设计了一个汽车落水安全装置并进行了试验，在汽车的四个门板外侧分别安装一个气囊，气囊的触发由图乙所示电路中a、b间的电压来控制，压敏电阻R1水平安装在汽车底部A处，R1的阻值随其表面水的压力的变化如图丙所示。某次试验时：汽车入水前把R2的滑片调到合适位置不动，闭合开关S，电压表的示数为3V，再把汽车吊入足够高的长方体水池中缓慢下沉，直到a、b间的电压等于或大于3V时，气囊就充气打开，使汽车漂浮在水中，试验装置相关参数如表二所示。（1）求汽车入水前电路中的电流；（2）当汽车漂浮时，测得水池的水位比汽车入水前上升了8cm（水未进入车内），求汽车受到的重力；（3）求气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度。【答案】（1）0.075A；（2）1.6×104 N；（3）1m【详解】解：（1）汽车入水前，R1的阻值为，它两端的电压为电路中的电流.（2）汽车排开水的体积为汽车受到的浮力因为汽车漂浮于水面，所以汽车受到的重力为（3）气囊充气打开时，R1两端电压为3V，此时R2两端电压为由（1）可知R2接入电路的阻值为电路中电流为此时，R1的阻值为由图可知，R1受到的压力为15N，它受到的压强为气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度答：（1）汽车入水前电路中的电流为0.075A；（2）汽车受到的重力为1.6×104 N；（3）求气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度为1m。 9．（重庆2021中考b卷20）中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻R1为发热体，它的额定电功率为22W且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温；L为电功率忽略不计的电源指示灯。求：（1）发热体正常工作时的电流；（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能；（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小杨对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少？（电能利用率）【答案】（1）0.1A；（2）1782J；（3）50%～100%【详解】解：（1）电阻R1为发热体，它的额定电功率为22W，闭合开关，发热体两端的电压是220V，根据可知，发热体正常工作时的电流（2）电阻R1的额定电功率为22W，发热体两端的电压是220V，则根据可知电阻R1的阻值大小当实际电压为198V时，发热体工作100s，电阻R1阻值不变，那么根据可知消耗的电能（3）从图丙可以看到，R1和R2串联，再和灯泡L并联，移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，则这个最低电功率的大小电阻R1的阻值大小是2200Ω，则根据可知，这情况下流过电阻R1的电流大小R1和R2串联，这时流过R2的电流是0.05A；根据可知，这情况下电阻R1的电压大小那么R2的电压那么这情况下变阻器R2的电功率这种情况下，由于L为电功率忽略不计的电源指示灯，那么电路消耗的总电能发热体R1消耗的电能这种情况下该电路电能利用率当滑片P滑到最右端b端时，电阻R1的电压最大，是220V，这时它的电功率是额定功率22W，滑动变阻器接入电路的电阻为零，由于L为电功率忽略不计的电源指示灯，则这情况下该电路电能利用率综上所述，该电路电能利用率的范围是50%～100%。答：（1）发热体正常工作时的电流是0.1A；（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能是1782J；（3）若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是50%～100%。 10．（重庆2022中考b卷19）如图所示，是小钧为宠物小屋设计的既可发热供暖、也可照明的电路，电源电压恒定。R1为电热丝，白炽灯泡L标有“12V 18W”字样（R1和L电阻均恒定不变），滑动变阻器R的最大阻值为40Ω。当只闭合开关S和S2，将滑片P移到最右端时，灯泡正常发光。当所有开关都闭合，P位于最右端时，电路中的总电流为2.1A。求：（1）电源电压；（2）当只闭合开关S和S2，滑片P位于最左端时，通过灯泡的电流；（3）当只闭合开关S和S1，移动滑片P，电热丝R1工作1min产生的最大热量。【答案】（1）12V；（2）0.25A；（3）432J【详解】解：（1）当只闭合开关S和S2，将滑片P移到最右端时，只有灯泡的简单电路，灯泡正常发光，此时灯泡两端的电压是12V，电源电压是12V。（2）灯泡的电阻 当只闭合开关S和S2，滑片P位于最左端时，变阻器连入电路的电阻最大，变阻器和灯泡串联，通过灯泡的电流 （3）当所有开关都闭合，P位于最右端时，灯泡和电阻R1并联，此时通过灯泡的电流 由并联电路电流的规律可知通过电阻R1的电流电阻R1的阻值 当只闭合开关S和S1，电阻R1和变阻器R串联，要使电阻丝R1在1min产生的热量最大，则应使电路中的电流最大，即将P滑至最右端，此时整个电路只有R1。故电阻丝R1在1min产生的热量最大为 答：（1）电源电压是12V；（2）当只闭合开关S和S2，滑片P位于最左端时，通过灯泡的电流是0.25A；（3）当只闭合开关S和S1，移动滑片P，电热丝R1工作1min产生的最大热量是432J。