2024年湖南省长沙中考物理二轮复习+专题三+压轴题——冲刺满分之电学 (含答案)

这是一份2024年湖南省长沙中考物理二轮复习+专题三+压轴题——冲刺满分之电学 (含答案)，共13页。试卷主要包含了5 A，求R1的阻值；等内容，欢迎下载使用。
类型1 动态电路计算（含比值、极值、范围）(10年4考)
考向1 滑片移动类
1. 某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压U恒为15 V，定值电阻R0＝10 Ω，R1为一竖直固定光滑金属棒，总长40 cm，阻值为20 Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比．弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计．圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80 N，高60 cm，底面积为100 cm2.当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中，此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面．已知弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙所示，闭合开关S.(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
第1题图
(1)当水位下降时，电压表示数________(选填“增大”或“减小”)；
(2)当水位处于位置A时，电路中的电流为______A；
(3)水位在位置A时电压表示数为UA，水位降至B时电压表示数为UB，则UA∶UB＝________．
2. 在图b所示电路中，电源电压为6 V且保持不变，滑动变阻器R2允许通过的最大电流为3 A．电流表、的表盘均如图a所示．变阻器滑片P位于最大阻值处，闭合开关S，电流表示数为0.3 A，两电流表指针偏离零刻度线的角度相同．
第2题图
(1)求电阻R1的阻值．
(2)求此时经过变阻器R2的电流I2.
(3)移动滑动变阻器滑片P，在电路安全工作的前提下，求变阻器R2消耗的最小电功率与最大电功率之比P2min∶P2max.
3. 在如图所示的电路中，电源电压U＝4 V，电阻R1＝20 Ω.闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P移至某处时，电流表的示数为0.4 A．求：
第3题图
(1)通过电阻R1的电流；
(2)滑动变阻器R2接入电路的阻值；
(3)电路消耗的最大电功率．
4. 如图甲所示的电路，电源两端电压U不变，R0是定值电阻，R是滑动变阻器．将滑动变阻器的滑片滑到a端，闭合开关时滑动变阻器R消耗的功率P1为1.8 W．断开开关时电流表的示数改变了0.3 A；当开关S断开后，滑动变阻器的滑片在滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值R与电流表示数的倒数eq \f(1,I)的关系如图乙所示．求：
第4题图
(1)电源两端的电压U和滑动变阻器最大的阻值Rm；
(2)定值电阻的阻值R0；
(3)电路消耗的最小功率P2.
考向2 多开关类
5. 如图所示电路，电源电压不变，当只闭合S1时，通过R1的电流为I1；当只闭合S2时，通过R2的电流为I2，此时R2消耗的功率为10 W，I1∶I2＝2∶1.当只闭合S3时，R3消耗的功率为5 W.
第5题图
(1)R1∶R2＝________；
(2)只闭合S1时，R1消耗的功率为________W；
(3)S1、S2、S3均闭合时，电路消耗的总功率为________ W.
6.如图甲所示，是小乔同学从废弃的电热器上拆下的加热部件，该部件由阻值不变的两根电阻丝R1、R2构成，小乔设计了图乙的电路对该部件进行检测，其中R0＝22 Ω，M、N为接线柱．
第6题图
(1)用导线把M和N连接，只闭合开关S1，电流表示数为1 A，求电源电压；
(2)把M接A, N接B，只闭合开关S1，电流表示数为0.5 A，求R1的阻值；
(3)用导线把B和C连接，然后将M接A, N接B，闭合开关S1和S2，电流表示数为1.5 A；检测结束后，小乔利用该部件重新组装一个加热器，求新加热器接入220 V电路中能达到的最大电功率．
7. 如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R1∶R2＝1∶2，只闭合开关S1时，电流表的示数是0.4 A，此时小灯泡L正常发光，R1消耗的功率为P1；只闭合S2，R2消耗的功率为P2，且P1∶P2＝8∶9，通过小灯泡L的电流与电压关系图像如图乙所示：
第7题图
(1)求小灯泡L的额定功率；
(2)求电源电压；
(3)若电压表选用0～15 V量程，电流表选用0～0.6 A量程，用一个“60 Ω 0.5 A”的滑动变阻器替换小灯泡L，在只闭合S2时，通过调节滑动变阻器滑片，电路的最大功率和最小功率分别是多少？
考向3 多开关＋滑动变阻器类(2015.39，2013.39)
8. 如图甲所示，电源电压保持不变，R1是定值电阻，小灯泡L的额定电压是6 V且灯丝电阻不随温度变化．当闭合开关S1、S3，断开开关S2，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数从1 V变为3 V的过程中，电路总功率变化了3.6 W，其中电压表示数为3 V时，电流表示数为0.3 A；滑动变阻器R2的电功率P2与电压表示数U1的关系如图乙所示，滑动变阻器R2的滑片在a点、b点时，对应电压表示数为Ua、Ub，且Ub＝8Ua，则电源电压为______V；滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点过程中，R2接入电路的阻值范围是__________．当闭合开关S1、S2，断开开关S3，滑动变阻器R2的滑片在中点时，小灯泡L恰好正常发光，其电功率为PL；当滑动变阻器的滑片在阻值最大处时，小灯泡L的电功率为PL′.则PL与PL′之比是________．
第8题图
9. 如图，电路中电源电压恒定，小灯泡L的额定电压为6 V，滑动变阻器R1标有“200 Ω 1 A”，电压表量程为0～5 V．只闭合开关S2，当R1的滑片P移至最左端时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数为0.5 A；再闭合S1，电流表的示数变为0.8 A．求：
第9题图
(1)灯泡的额定功率；
(2)电阻R2的阻值；
(3)只闭合S1，滑动变阻器R1允许接入电路的阻值范围．
10. 如图所示电路中，电源为电压可调的学生电源，灯泡L标有“5 V 2.5 W”字样且阻值不变，滑动变阻器的最大阻值为120 Ω，两电压表量程均为“0～15 V”，电流表量程为“0～0.6 A”．闭合开关S、S1，将学生电源调至12 V，移动滑片，使滑动变阻器接入的电阻为RA时，灯泡L恰好正常发光．求：
第10题图
(1)灯泡L正常发光时，通过灯泡的电流；
(2)滑动变阻器接入电阻RA的阻值；
(3)将学生电源调至另一挡位，并断开开关S1.移动滑片，滑动变阻器接入阻值为RM时，它的电功率为PM；滑动变阻器接入阻值为RN时，它的电功率为PN，且RM∶RN＝1∶2，PM∶PN＝9∶8，且滑动变阻器接入电路的阻值由RM变为RN的过程中，电压表的示数变化了2 V，电压表的示数变化了3 V．继续移动滑动变阻器滑片，在滑动过程中，保证元件安全的条件下，该电路总功率的范围．
类型2 分类讨论类
11. 有一盒被混在一起的定值电阻，共有四种阻值，分别是5 Ω、10 Ω、15 Ω和20 Ω若干，现在从中随机取出三个：R1、R2和R3，连成如图所示电路，S、S1、S2都闭合时电压表的示数是20 V．闭合开关S，在闭合S1、S2与断开S1、S2两种状态下，电流表的示数之比为10∶1.闭合S后，电路消耗的电功率有四种不同的情况，其中消耗电功率的最大值为80 W. 求：
第11题图
(1)电源电压．
(2)R2的阻值．
(3)在开关S闭合，S1、S2断开的状态下，电压表示数可能的值是多少？
12. 如图甲所示，电源电压保持不变，定值电阻R1＝10 Ω，R2＝5 Ω，滑动变阻器R的规格为“30 Ω 2.5 A”，电流表选用0～3 A的量程，电压表选用0～15 V的量程．闭合全部开关，电流表的示数为1 A．求：
第12题图
(1)电源电压．
(2)若将表盘如图乙所示的电流表接入电路，闭合全部开关，改变滑片位置，的指针恰好指在满偏的三分之二处，变阻器接入电路的可能值．
(3)用一个新的电源替代原来的电源，只闭合S，在保证电路安全的情况下，电源电压的最大值．
类型3 黑盒子类
13. 为了比较方便地测量出未知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”：将一个电源(电压不变)、一个阻值为R0的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，如图甲所示．未使用时，盒内开关断开，电流表无示数．使用时，将盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的示数I2.经计算得知Rx的阻值．
第13题图
请你解答如下问题：
(1)在图乙的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图；
(2)在你所设计的电路中任选一种，推导出待测电阻Rx的数学表达式．(请注明所选择的电路，Rx表达式用已知量和测量量表示)
14. 如图甲是一个密封盒，盒内是由两个电阻和一些导线组成的电路，电路与盒外的a、b、c、d四个接线柱相连，而接线柱b、c在盒内已用导线相连．某活动小组欲探究盒内两电阻的阻值和电路结构，他们使用的器材是：能输出稳定电压的电池组、量程是0～0.6 A的电流表、阻值为10 Ω的定值电阻R以及若干条导线，并组成图乙虚线框内所示的探测电路，图乙中m、n是从探测电路引出的两根导线．探测时，他们首先将m与n直接连接，观察到电流表的示数为0.6 A，接下去的操作程序、方法和所得数据，记录在下表中：
第14题图
根据以上操作和数据，求：
(1)所使用的电源电压为多大？
(2)通过计算(要求写出计算过程)，在甲盒子内画出盒内的电路图并标出电阻的阻值．
(3)若电源电压保持不变，在连接好的甲图中，当把探测电路的m、n分别与a、b两接线柱相连时，电路消耗的总功率为多大？
参考答案
1. (1)减小 (2)0.5 (3)2∶1 2. (1)20 Ω (2)1.2 A (3)4∶9
3. 解：(1)由题意可得，电阻R1和滑动变阻器R2并联，则通过电阻R1的电流I1＝eq \f(U,R1)＝eq \f(4 V,20 Ω)＝0.2 A
(2)由题意可得，电流表测量的是干路电流，通过滑动变阻器R2的电流
I2＝I－I1＝0.4 A－0.2 A＝0.2 A
滑动变阻器R2接入电路的阻值R2＝eq \f(U,I2)＝eq \f(4 V,0.2 A)＝20 Ω
(3)由题意可得，电流表的量程0～0.6 A，所以干路通过的最大电流为0.6 A，则电路消耗的最大电功率Pmax＝UImax＝4 V×0.6 A＝2.4 W
4. 解：(1)当滑片滑至a端，闭合开关时，R与R0并联，R接入的阻值最大，滑动变阻器R消耗的功率P1＝1.8 W，通过滑动变阻器的电流为I1，断开开关时，R所在的支路电路断开，变化的电流为I1＝0.3 A，即为通过滑动变阻器的电流，电源两端的电压U＝U1＝eq \f(P1,I1)＝eq \f(1.8 W,0.3 A)＝6 V
滑动变阻器接入电路的最大阻值Rm＝eq \f(U1,I1)＝eq \f(6 V,0.3 A)＝20 Ω
(2)当开关S断开后，滑动电阻器与定值电阻R0串联，根据图像可知，当R＝2 Ω时，eq \f(1,I)＝2 A－1，即I＝0.5 A
根据串联电路电压的规律，电源的电压为U＝I(R0＋R)，即6 V＝0.5 A×(R0＋2 Ω)
定值电阻的阻值为R0＝10 Ω
(3)当开关S断开，滑片滑到b端时，滑动变阻器接入电路的最大阻值R与定值电阻R0串联，电路消耗的电功率最小，根据串联电路电阻的规律
R总＝Rm＋R0＝20 Ω＋10 Ω＝30 Ω
电路消耗的最小功率 P2＝eq \f(U2,R总)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(6 V))\s\up12(2),30 Ω)＝1.2 W
5. (1)1∶1 (2)40 (3)40
6. 解：(1)由图乙可知，用导线把M、N连接起来，只闭合S1，电流表的示数为1 A，只有R0接入电路，则电源电压为U＝I1R0＝1 A×22 Ω＝22 V
(2)M接A，N接B，只闭合S1，R1与R0串联，电流表测电路中电流，其示数为0.5 A
根据I＝eq \f(U,R)可得，电路中的总电阻为R总＝eq \f(U,I2)＝eq \f(22 V,0.5 A)＝44 Ω
根据串联电路的电阻特点可得，R1的阻值为：R1＝R总－R0＝44 Ω－22 Ω＝22 Ω
(3)用导线把B和C连接，M接A，N接B时，闭合S1、S2，R0被短路，R1、R2并联，电流表测干路的电流
由I＝eq \f(U,R)可得，此时电路中的总电阻R总′＝eq \f(U,I3)＝eq \f(22 V,1.5 A)＝eq \f(44,3) Ω
当R1和R2并联时电路电功率最大，根据P＝UI、I＝eq \f(U,R)可得，最大电功率P＝eq \f(U2,R总′)＝eq \f(（220 V）2,\f(44,3) Ω)＝3 300 W
7. 解：(1)只闭合S1时，R1与L串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1两端的电压，此时电路中的电流I1＝0.4 A
由图乙可知，灯泡两端的电压UL＝10 V
小灯泡正常发光，所以，小灯泡的额定功率
PL＝ULI1＝10 V×0.4 A＝4 W
(2)只闭合S1时，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＝UL＋I1R1＝10 V＋0.4 A×R1
只闭合S2时，R2与L串联，电流表测电路中的电流，电压表测R2两端的电压
由P＝I2R可得：eq \f(P1,P2)＝eq \f(Ieq \\al(2,1)R1,Ieq \\al(2,2)R2)＝(eq \f(I1,I2))2×eq \f(1,2)＝eq \f(8,9)
解得：eq \f(I1,I2)＝eq \f(4,3)
则I2＝eq \f(3,4)I1＝eq \f(3,4)×0.4 A＝0.3 A
由图乙可知，灯泡两端的电压UL′＝6 V
电源的电压U＝UL′＋I2R2＝6 V＋0.3 A×2R1
电源的电压不变，所以10 V＋0.4 A×R1＝6 V＋0.3 A×2R1
解得：R1＝20 Ω
R2＝2R1＝2×20 Ω＝40 Ω
电源的电压U＝UL＋I1R1＝10 V＋0.4 A×20 Ω＝18 V
(3)当电压表的示数最大U2大＝15 V时，电路中的电流I＝eq \f(U2大,R2)＝eq \f(15 V,40 Ω)＝0.375 A
电流表的量程为0～0.6 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A
所以，电路中的最大电流I大＝0.375 A，此时电路的功率最大，则P大＝UI大＝18 V×0.375 A＝6.75 W
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路的最小功率：P小＝eq \f(U2,R2＋R滑 )＝eq \f(（18 V）2,40 Ω＋60 Ω)＝3.24 W
8. 18 1.25 Ω～80 Ω 25∶9
9. 解：(1)只闭合开关S2，当R1的滑片P移至最左端时，则电路为小灯泡的简单电路；此时，小灯泡恰好正常发光，则电源电压等于小灯泡的额定电压6 V．小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝6 V×0.5 A＝3 W
(2)电阻R2两端电压为U＝U电＝U额＝6 V
通过电阻R2的电流I＝I总－I额＝0.8 A－0.5 A＝0.3 A
电阻R2的阻值R2＝eq \f(U,I)＝eq \f(6 V,0.3 A)＝20 Ω
(3)只闭合S1，则R1、R2串联．当电压表示数为5 V时，R1接入电路的阻值最大，此时R2两端电压为U2＝U电－Umax＝6 V－5 V＝1 V
电路中电流为Imin＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(1 V,20 Ω)＝0.05 A
滑动变阻器R1接入电路的最大阻值为R1＝eq \f(Umax,Imin)＝eq \f(5 V,0.05 A)＝100 Ω
当滑动变阻器R1接入电路的阻值为0时，此时电路的最大电流Imax＝eq \f(U,R2)＝eq \f(6 V,20 Ω)＝0.3 A