第21单元电路极值与电功率综合课件PPT+单元+真题(原卷+解析)

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第二十一单元 电路极值与电功率综合
2022年中考物理二轮单元复习
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2
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一、 电路极值问题
一、电路极值问题电学极值问题，是电学计算题类题目中常见的一种类型，也是难度较大的计算题类型，在近几年中考试题中出现的频率很高，同时也给考生带来恐惧和压力。现就电学极值问题概述如下：1.地位：电学最值考题一般属于电学计算题，经常出现在压轴题中，分值较高，难度属于中等偏上。2.常见类型：电学最值问题基本上分为最大值问题、最小值问题和变化范围问题三个类型。
知识清单
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一、 电路极值问题
二、解题思路1.解题思路：无论是哪种极值问题，都离不开所学理论知识和计算方法。拿到考题考生首先要看清题目给出的条件和问题，分析属于哪种最值问题，然后再插手计算。2.最小值问题：常见的是求电路电流最小值、最小功率和最小电热等问题。解此类问题，一定要分清在什么情况下出现最小值，电路出现最小值时具有什么特点，从哪个角度入手进行计算。例如：变阻器划片移动到最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路电流最小，电源的输出电功率最小。
知识清单
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一、 电路极值问题
二、解题思路3.最大值问题：常见的类型是求电路最大电流、最大功率和滑动变阻器最大值等。解此类问题，一定要分清在什么情况下出现最大值，电路出现最大值时具有什么特点，从哪个角度入手进行计算。但有一点，无论是哪类最大值问题，电路的计算都离不开欧姆定律、电功和电功率、焦耳定律等知识，计算方法也相同。
知识清单
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一、 电路极值问题
二、解题思路4.物理量取值范围问题：此类考题也经常出现，主要特点是求电流、电功率或变阻器的阻值在哪个范围内变化，常见题型有选择题和计算题，以计算题居多。实际上，取值范围问题就是最小值问题和最大值问题的结合，只要能求出最小值和最大值，那要求的物理量取值范围也就得以解决。例如：变阻器划片从一端移动到另一端时，接入电路中的电阻会从最大变为最小（或从最小变为最大），电路中的电流也会从最小变为最大（或从最大变为最小），进而引起其他物理量在一定范围内发生变化。
知识清单
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一、 电路极值问题
典例一：（2021·甘肃兰州·中考真题）如图所示，电源电压恒为6V，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω、0.5A”。闭合开关S，在确保电路安全的前提下，移动滑动变阻器的滑片P，下列说法中正确的是（　　）。A．电路消耗的最大总功率为3W；B．电流表示数的变化范围为0.2A~0.5A；C．滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为2Ω；D．电阻R1消耗的最大功率为0.9W
考向一
电路极值问题
D
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一、 电路极值问题
典例二：（2021·贵州黔东南·中考真题）如图所示，电源电压恒为4.5V，电流表的量程为“0~0.6A”，电压表的量程为“0~3V”，灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样（设灯丝电阻不变），滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。闭合开关，在保证电路安全的情况下，移动滑片P的过程中，下列正确的是（　　）。A．电流表的示数最大为0.6A；B．滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω；C．灯泡消耗的最小电功率为0.12W；D．电路消耗的最大功率为2.7W
考向一
电路极值问题
B
3
一、 电路极值问题
典例三：（2021·辽宁辽宁·中考真题）如图电路电源电压不变，滑动变阻器为“20Ω 0.5A”，小灯泡的额定电压为6V，电流表的量程为“0-0.6A”。只闭合开关S2时小灯泡正常发光，将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，再闭合开关S1，电流表的示数为0.5A。闭合开关S1、S2，在电路安全情况下，下列说法正确的是（　　）。A．小灯泡的额定功率为12W；B．电路功率最小时工作10s所消耗的电能为18J；C．电路的最大功率为3.6W；D．滑动变阻器连入的阻值范围是20Ω-15Ω
考向二
取值范围问题
CD
3
一、 电路极值问题
典例四：（2021·甘肃中考真题）如图所示的电路，电源电压恒定不变，灯泡L上标有“12V，6W”的字样，只闭合开关S1，将滑动变阻器R2的滑片P从最右端向左移动一段距离，此过程中电流表示数变化了0.2A，电压表示数变化了2V；再闭合开关S2和S3，电流表示数又变化了1.1A，此时灯泡L恰好正常发光。下列说法中错误的是（　　）。A．滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω；B．电源电压为12V；C．定值电阻R1的阻值为10Ω；D．只闭合开关S1，电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W
考向二
取值范围问题
A
3
1.大型计算题大型计算题俗称压轴题，是中考试卷主要题型，也是必考题型，同时也是产生差距，判断考生综合应用能力、题型难度属于中等偏上的题型。大型计算题在中考试卷中占有很大比例，一般情况下所占比例在25%左右。大型计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主，它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平，同时又能体现学生在综合应用所学知识分析和解决问题过程中的情感、态度与价值观。解答计算题应该首先明确它的特点，避免盲目和无从下手的尴尬，同时明确题目涉及的物理现象和物理知识，明确要解决的问题是什么，找准关系，有的放矢的按要求进行合理的计算。
知识清单
二、电功率综合计算
3
2.特点大型计算题要求有计算过程和步骤，每一步骤都有相应分值。大型计算题的特点是：(1)结果合理性：这类题能反映学生对自然界或生产、生活中若干事物的观察和关心程度．它要求学生用生活实践，社会活动的基本经验对题目的计算结果进行判断，留取合理的，舍弃不合理的。(2)知识综合性：这类题往往是把几个或几种物理过程及物理现象放在一起，利用各个过程或各种现象之间的相切点，解答要解决的问题。它反映学生学习知识的综合能力和分析解决问题的能力。(3)应用性：这类题是把物理知识浸透到社会实际操作和应用到生活体验中，它能够反映学生对所学物理知识的理解和情感，同时也能反映学生对自己生活中的一些实际操作的认识水平。
知识清单
二、电功率综合计算
3
3.电学大型计算题主要内容电学大型计算主要涉及到欧姆定律及应用、电功与电功率、电热相关计算等。大型计算题很少是单一知识点或考点的计算，常见的是多个考点的综合计算，但其计算内容不变。
知识清单
二、电功率综合计算
3
4.大型计算题解题步骤第一步：认真审题。明确现象和过程，确定给出的条件或题目中隐含的条件。第二步：找关系。也就是针对题目内容分析、综合，确定解决问题的方向，选择适合的规律和公式，找准相关物理量之间的关系。第三步：列出表达式。这一步是在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系，根据公式或规律列出相应的表达式，并推导出待求物理量的计算式。第四步：代入数据求解。这一步是把所用到的已知物理量的单位统一后，把已知量的数据代人计算式中，通过正确运算，得出答案。同时对答案进行合理化验证，最后确定正确答案。
知识清单
二、电功率综合计算
3
解答方法：(1)简化法：这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理，找出题目中的相关环节或相关点，使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。这样使复杂得到简化，可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱，把要解答的问题解决。(2)隐含条件法：这种方法是通过审题，从题目中所叙述的物理现象或给出的物理情境及元件设备等各个环节中，挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件，这种挖掘隐含条件能使计算环节减少，而且所得到的答案误差也小。(3)探索法：这种方法是在题目所给的实际问题或情境中抽象出来的。判断出所涉及或应用的物理模型，然后运用相对应的物理概念、物理规律和物理公式，通过计算得出要求解的正确答案。
知识清单
二、电功率综合计算
3
(4)极值法：这种方法也叫端点法。它对不定值问题和变化范围问题的解答有重要的实用价值。用这种方法解答问题时，应改弄清要研究的是哪个变化的物理量的值或者是哪个物理量的变化范围，然后确定变化的规律或方向，最后用相对应的物理规律或物理概念，一个对应点一个对应点地计算取值。（5）应用类分析法：运用数学工具解决物理问题，是物理解题的重要手段。许多设计、推理的应用题，都是建立在计算的基础上。主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。例如有两个未知物理量，我们可以根据题目的数据建立两个方程，然后求解未知量。
知识清单
二、电功率综合计算
3
典例一：（2021·湖北十堰市·中考真题）如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中，电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示。求：（1）小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值；（2）滑动变阻器的最大阻值；（3）电路总功率的最大值和最小值。
考向一
二、动态电路分析
电路综合计算问题
1.6W
10Ω
25Ω
3.2W-1.6W
3
典例二：（2021·黑龙江绥化市·中考真题）如图所示，电源电压不变，定值电阻R0=20Ω，电流表量程为0~3A，小灯泡L标有“8V 4W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了16Ω，电流表示数变化了0.2A，此时小灯泡恰好正常发光。求：（1）小灯泡正常工作一分钟消耗多少电能?（2）电源电压是多少伏?（3）当开关S、S1、S2都闭合时，调节滑片P，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的最大功率是多少?
考向一
二、动态电路分析
电路综合计算问题
240J
12V
28.8W
3
典例三：（2021·湖南张家界·中考真题）百善孝为先，我们可以从点点滴滴的小事做起。佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为4Ω，加热电阻正常工作时电功率为1kW，电源电压220V稳定不变。（1）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩20min，电动机线圈产生的热量是多少？（2）加热电阻正常工作时的电阻是多少？（3）在足浴盆中加入体积为4L、初温为20℃的水升高至40℃，水吸收的热量为多少？若加热时间为420s，它的电加热效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
考向二
二、动态电路分析
家用电器计算问题
48J
48.4Ω
3.36×105J
80%
3
典例四：（2021·辽宁辽宁·中考真题）如图所示是一款电火锅的简化电路图，额定电压为220V，当开关S0闭合后，锅内温控开关S自动控制小火和大火两种加热状态，已知R2的电阻为48.4Ω，小火加热功率为100W。求∶（1）电火锅大火加热的功率。（2）用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃吸收的热量。[c汤=4×103J/（kg·℃）]（3）若忽略热量损失，用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要的时间。
考向二
二、动态电路分析
家用电器计算问题
2000W
6.4×105J
320s
4
1.如图1所示，电压表V1、V2的量程均为0﹣3V，电流表A的量程为0﹣0.6A，滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”，电源电压保持不变。滑动变阻器的滑片P在某一位置时，电压表V1、V2的示数分别为1V和3V，在保证电路各元件安全的最大范围内调节滑片P，其中一只电压表与电流表示数的变化图象如图2所示。可知：该电路中电源电压为　 　V，整个电路安全工作消耗的最小功率为　 　W，电流表指针偏转到满刻度的一半并稳定时小灯泡的实际功率与其额定功率的比值为　 　。
4
0.4
12:25
4
2.在如图所示的电路中，电压表的量程为0～20V，电源电压和灯丝的电阻保持不变，滑动变阻器的最大阻值为120Ω。闭合开关，滑动变阻器的滑片从A点移到B点时，电压表的示数从12V变为18V，当滑片在A、B两点时，灯泡的功率分别为PA和PB，PA＝12W，PB＝3W，则滑片分别在A、B两点时电路中电流之比是　 　；在保证电路安全的前提下，电路消耗的总功率的最小值是　 　W。
2:1
8
4
3.如图甲所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，误将电压表并联在滑动变阻器的两端，他调节滑片P测得多组数据，并根据电流表、电压表示数作出如图乙所示的I﹣U图象。已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V，则小灯泡正常发光时的功率为　 　W。若小灯泡两端电压允许的最大值为3V，则滑动变阻器接入电路的最小值为　 　Ω，此时小灯泡的实际功率为　 　W。（结果为小数的保留两位小数）
0.5
6.82
0.66
4
4.如图所示为一种电子显示的握力计和它的工作原理示意图。电源电压不变，握力显示表是由电流表改装而成，定值电阻R2起保护电路作用，其电阻值为5Ω，不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端，移动到最下端时施加的力最大（弹簧的电阻不计）。电路中电流变化的范围为0.1～0.6A，则下列说法正确的是（　）。A．施加的力最大时电路中电流为0.6A； B．R1连入电路阻值变化范围是0～30Ω； C．电路消耗的总功率变化范围是0.3W～1.5W； D．R1消耗的最大功率为0.45W
D
4
5.如图所示，电源电压恒为24V，小灯泡的规格为“6V 3W”，滑动变阻器R1的规格为“60Ω 1A”，定值电阻R2的阻值为12Ω。电压表使用的量程为0～15V，电流表使用的量程为0～0.6A．要求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程，灯泡电压不超过正常工作电压（设灯丝电阻不变）。说法正确的是（　　）。A．若滑动变阻器的滑片在允许范围内向右移动，电流表和电压表的示数都变小； B．滑动变阻器接入电路的电阻允许调节的范围是 24Ω～60Ω； C．定值电阻 R2 消耗电功率的最大值为 4.32W； D．电路总功率的变化范围是 9W～12W
D
4
6.如图所示，电源电压恒为8V，电压表量程为0﹣3V，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，灯泡标有“6V　3W”字样。若闭合开关，两电表示数均不超过所选量程，灯泡两端的电压不超过额定值，不考虑灯丝电阻变化，则下列说法正确的是（　）。A．电流表的量程应选0～0.6A； B．电压表示数的变化范围0～3V； C．滑动变阻器的最大功率为1W； D．滑动变阻器的阻值变化范围4Ω～7.2Ω
AD
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7.如图是一种测定油箱内油量的装置，其中R为压敏电阻，其阻值与所受压力满足下列关系式：F＝﹣5R+1200（关系式中压力F的单位是牛顿，电阻R的单位是欧姆），R0为定值电阻，油量表由量程为0～180mA的电流表改装而成。已知油箱重80N，油的密度为0.8×103kg/m3。（g取10N/kg）（1）当压敏电阻R受到的压力为400N时，油箱中装有多少体积的油？（2）若油箱中油的质量为97kg，电路的总功率为1.35W；若油箱中油的质量为82kg，电路的总功率为0.9W。请问电路中的电源电压为多少？定值电阻R0的阻值为多少？（3）在保证电路安全工作的条件下，油箱可装油的质量的最大值是多少？
0.04m3
30Ω
102kg
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8.在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡上标有“12V6W”字样，小灯泡的电流跟其两端电压的关系如图乙所示。当S闭合、S1接到a位置且R0的滑片P在某一位置时，电路中的电流I为0.5A，电压表的示数为5V，R1的电功率为P1；当S闭合、S1接到b位置且R0的滑片P在最左端时，电路中的电流I'为0.4A，电压表的示数为12V，R2的电功率为P′1，P1：P′1＝75：32，求：（1）小灯泡正常发光时的电阻；（2）滑动变阻器的最大阻值；（3）当S闭合、S1接到c位置时，求电路中的最小电功率。
24Ω
30Ω
8 W
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9.学校初三教师办公室里有一台电热饮水机，它通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能，电路原理图如图所示。额定电压为220V，当开关S接a时，电路处于加热状态，电路中的电流为2A；当开关S接b时，电路处于保温状态，电路消耗的总功率为55W。求：（1）该饮水机正常保温时，电路中的电流；（2）该饮水机在正常加热5min内消耗的电能；（3）电阻R2的阻值。
0.25A
1.32×105J
770Ω