2021年中考科学电学培优专题10：动态电路的简单计算

这是一份2021年中考科学电学培优专题10：动态电路的简单计算，共14页。试卷主要包含了填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，要使两灯串联，应闭合开关________；要使两灯并联，应闭合开关________；当只闭合S1S2时，灯________（填“L1”、“L2”或“L1 L2”）发光；为避免电源被短路，不能同时闭合开关________。
2.街边的路灯总是同时亮，同时灭，它们是________ 的。如图所示是一款学校常用的应急照明灯，当外部电路有电时，应急灯不亮，停电时应急灯发光，小李将应急灯中的任意一个灯泡断开，另一个灯泡仍然发光，则应急灯的两个灯泡是________ 的（均选填“串联”或“并联”）。
3.如图电路中L1和L2都标着“3V，0.24A”字样，电源由两节新干电池串联。若闭合S后电路将会发生________，要想使两灯泡都正常发光，只需将导线M由B接线柱拆下改接到________接线柱上即可。
二、计算题
4.如图所示，电阻 R2 的阻值为5Ω．闭合开关S，电阻 R1 两端的电压为10V，电阻 R2 两端的电压为5 V．求：
（1）电源两端的电压；
（2）通过电阻 R2 的电流．
5.“创新”小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车 后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给 后视镜除雾、除霜的加热电路。如图是加热电路原 理图，电源电压 100V，加热电阻 R1 与 R2 阻值均为100Ω，电路低温挡除雾，高温挡除霜。求：
（1）除霜模式下，电路中的电流；
（2）除雾模式下，电路的电功率。
6.如图，电源电压9V保持不变，R1和R2为定值电阻。闭合开关S后，电流表和电压表的示数分列为0.3A和3V。现用一个定值电阻R0替换R1 ， 电流表示数变为0.2A。求：
（1）R2的阻值；
（2）定值电阻R0阻值。
7.如图所示，把10Ω的电阻R1和15Ω的电阻R2并联起来．闭合开关S后，电流表的示数为0.2A．求：
（1）电源电压；
（2）通过电阻R1的电流．
8.如图所示，电阻R1＝15Ω，电源电压保持不变，闭合开关S，电流表A1示数为0.6A，电流表A的示数为1.8A，求：
（1）R1两端的电压；
（2）R2的阻值。
9.如图所示电路中，电阻R1的阻值是20Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A，求：
（1）电源电压；
（2）电阻R2的电功率．
10.如图所示电路中，电源电压保持不变，灯L标有“6V 0.5A”字样，定值电阻R的阻值为6Ω．闭合开关S时，灯泡L恰好正常发光．求：
（1）小灯泡正常发光时灯丝的阻值；
（2）此时电路消耗的总功率．
11.如图所示，电源电压保持不变，电阻R1=20Ω，闭合开关S后，电流表A的示数为0.6A，电流表A1的示数为0.2A。求：
（1）电源电压；
（2）R2的阻值。
12.如图所示，这两只灯泡的连接方式是________。我们看到，在此电路中，电流路径有________条，其中一只灯的灯丝断开了或接触不良，则另一只灯________（选填“会”或“不会”）发光。
13.如图所示，电路中定值电阻R1=20Ω，R2为滑动变阻器，电源电压保持不为，当滑片在a端时，电流表示数为0.3A，滑片在b端时电压表示数为4V．求：
①电源电压；
②滑动变阻器R2的最大阻值；
③R1的电小电功率．
14.某课外活动小组需要对两只定值电阻R1、R2和一只滑动变阻器R3的电阻进行测量，将这些元件连成如图所示的电路。闭合Sl ， 断开S2 ， 将滑动变阻器的阻值调到最大时，电流表的示数为0.2 A，电压表的示数为2 V；若将Sl、S2都闭合，将滑动变阻器的阻值调到0时，电压表的示数为6 V，电流表的示数为0.9 A。求：
（1）R1的阻值是多少？
（2）滑动变阻器的最大阻值R3是多少？
（3）R2的阻值是多少？
15.某种规格的白炽灯泡的铭牌上印着“220V 40W”，其灯丝电流随电压变化图象如图所示。
（1）这种白炽灯正常工作时，灯丝的电阻是多少？
（2）取两只该规格的白炽灯串联起来，接到220V的电源上，两灯总的实际电功率是多少？两灯工作2h共消耗多少度电？
（3）取一只该规格的白炽灯接到12V学生电源上，电路连接及灯泡均完好，闭合开关后白炽灯并不发光，请你判断此时白炽灯是否消耗电能？如果消耗，说明能量转化的情况；如果不消耗，说明理由。
16.如图电路中，电源电压恒为6V，灯泡上标有“6V 3.6W”的字样（不计温度对灯丝电阻的影响），求：
（1）灯丝电阻为多少欧；
（2）电压表示数为2V时，灯泡的实际功率是多少瓦？
17.某创新科技研究小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。图是加热电路原理图，电源电压100 V，加热电阻R1与R2阻值均为100 Ω，电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，开启除霜模式加热后视镜1 min，用温度传感器测得其温度升高了6 ℃。
（1）问除霜模式下两开关的开闭状态，并求此时电路中的电流。
（2）除霜模式下，电路的加热效率。
[查资料得：后视镜玻璃质量0.5 kg，玻璃的比热容0.8×103 J/(kg·℃)]
18.电学实验室有一种恒流电源，将电源接入电路工作时，该电源输出恒定的电流，而电源两端的电压会随着外电路的电阻变化而变化。小浩在一次实验时， 将恒流电源接入如图所示的电路中，其中 R1 、 R2 均为定值电阻。只闭合开关S1时，电压表示数 U1=6V ，此时电阻 R1 消耗的电功率 P=3.6W 。
（1）求该恒流电源输出的恒定电流；
（2）若同时闭合开关S1、S2时，电压表示数变为 U2=4V ，求定值电阻 R2 的阻值；
（3）若同时闭合开关S1、S2 ， 通电1min，求电阻 R2 产生的热能。
19.如图所示的电路中，电源电压恒定不变，已知 R1=10Ω ，当S闭合、S1和S2断开时，电流表的示数为0.2A；当S2断开、S和S1闭合时，电流表的示数为0.8A。求：
（1）S闭合、S1和S2断开时，电压表的示数。
（2）定值电阻 R2 的阻值。
（3）当S1断开、S和S2闭合时，电路的总功率。
20.如图所示，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为3.8V，额定电流为0.2A，求：
（1）小灯泡的额定功率。
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的阻值。
答案解析部分
一、填空题
1. S2；S1、S3；L1；S2、S3
解答：由电路图知道，要使两灯串联，应闭合开关S2 ， 使电流从正极流出，经过S2、L2、L1 ， 回到电源负极；若要使两灯并联，应闭合开关S1、S3 ， 使电流从正极流出，经过S1 ， 分成两支，一支经过L1、一支经过L2和S3 ， 汇合回到电源负极；当只闭合S1、S2时，L2短路，只有灯L1发光；为避免电源被短路，不能同时闭合开关S2、S3。
​故答案为：S2；S1、S3；L1；S2、S3。
分析：当电路顺次连接组成串联电路，各用电器并联连接是并联电路。
2. 并联；并联
解答：串联和并联是电路连接的两种基本方式，串联电路中用电器顺次连接，电流只有一条路径，一个用电器断开，所有用电器都不能工作。并联电路中电流有多条路径，一条支路断开，其余支路不受影响。本题中路灯虽同时亮，同时灭，但如果一盏路灯损坏，但其它路灯仍不受影响，所以路灯间仍是并联的，控制路灯的开关在干路上。同样，应急灯的两盏灯间也是并联的。
分析：电路连接方式的判断
3. 短路；A
解答：闭合S后，电流将不经过用电器而直接由电源正极流回电源负极，是短路；要想使两灯炮都正常发光，只要把从M到B接线柱的导线拆开后，改接到A接线柱上即可。
故答案为：短路；A.
分析：电流不经过用电器只过导线是短路。
二、计算题
4. （1）解：由图知，两电阻是串联的，根据串联电路电压特点可得电源电压为： U=U1+U2=10V+5V=15V
答：电源两端的电压是15V．
（2）解：流过 R2 的电流为： I2=U2R2=5V5Ω=1A
答：流过 R2 的电流为1A．
分析：（1）串联电路中，各用电器电压和等于电源电压；（2）根据电压和电阻的比值计算电流。
5. （1）由题图知，只闭合开关S时，两电阻串联；当开关S、S1都闭合时， R2 被短路，只有 R1 工作，此时电阻最小，根据 P=U2R 可知此时电路的功率最大，处于高温除霜模式；由欧姆定律可知，除霜模式下，电路中的电流： I=UR1=100V100Ω=1A ；
答：除霜模式下，电路中的电流是1A；
（2）由题图知，只闭合开关S时，两电阻串联；此时处于除雾模式，总电阻是： R总=R1+R2=100Ω+100Ω=200Ω ；除雾模式下，电路的电功率是： P=U2R总=(100V )2200Ω=50W 。
答： 除雾模式下，电路的电功率是50W。
分析：（1）结合用电器的电阻和电压，利用欧姆定律用电器两端的电流即可；
（2）电路中的电阻越大，功率越大，除雾模式功率比较小，意味着将两个电阻同时接入电路中，结合用电器两端的电压和用电器的电阻，利用功率公式P=U2R求解功率即可。
6. （1）解：闭合开关S后，两个电阻串联，电压表测量R2的两端电压，R2的阻值为 R2=U2I=3V0.3A=10Ω
答：R2的阻值为10Ω；
（2）解：现用一个定值电阻R0替换R1 ， 则电路中的总电阻为 R总=UI=9V0.2A=45Ω
则定值电阻R0阻值为 R0=R总-R2=45Ω-10Ω=35Ω
答：定值电阻R0阻值为35Ω。
分析：（1）利用电压和电流的比值计算电阻；（2）根据总电压和电流的比值计算总电阻，结合串联电路电阻规律计算一部分电阻。
7. （1）解：由图示可知，两电阻并联，电流表测通过电阻R2的电流，所以电源电压为U=I2R2=0.2A×15Ω=3V
（2）解：由于并联电路中各支路电压相等，所以通过电阻R1的电流为I1=U/R1=3V/10Ω=0.3A
分析：根据电流和电阻，利用欧姆定律计算电压，利用电压和电阻计算电流的大小.
8. （1）解：由题可知，R1与R2并联，A1测通过R1的电流，A测干路电流，由 I=UR 可得，R1两端的电压： U1=I1R1=0.6A×15Ω=9V
答：R1两端的电压为9V
（2）解：根据并联电路的电压特点可知，R2两端的电压： U2=U=U1=9V ，
根据并联电路的电流特点，流过R2的电流： I2=I-I1=1.8A-0.6A=1.2A ，
则电阻R2的阻值： R2=U2I2=9V1.2A=7.5Ω
答：R2的阻值为7.5Ω。
分析：（1）根据电流和电阻的乘积计算电压；（2）根据并联电路电流规律，计算支路电流，电压和电流的比值计算电阻。
9. （1）解：由 I=UR 可得，电源电压： U=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V
答：电源电压是6V．
（2）解：因为并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：通过电阻R2的电流： I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A ；电阻R2的功率： P2=U2I2=6V×0.2A=1.2W
答：电阻R2的功率是1.2W．
分析：（1）两个电阻并联，利用欧姆定律求解其中一电阻的电压即为电源电压；
（2）结合干路电流和支路电流求解流过电阻R2的电流，再利用功率公式P=UI求解功率。
10. （1）小灯泡正常发光时灯丝的阻值 R=UI=6v0.5A=12Ω
（2）灯泡正常发光时定值电阻两端的电压是U­定=0.5A×6Ω=3V此时电路消耗的总功率P=UI=0.5A×（3V+6V）=4.5W
分析：（1）利用电压和电流的比值计算电阻；（2）利用电压和电流的乘积计算电功率。
11. （1）解：由 I=UR 可得，电阻R1两端的电压 U1=I1R1=0.2A×20Ω=4V
由于R1与R2并联，所以电源电压 U=U2=U1=4V
答：电源电压为4V。
（2）解：并联电路中干路电流等于各支路电流之和，通过R2的电流 I2=I-I1=0.6A-0.2A=0.4A
R2的阻值 R2=UI2=4V0.4A=10Ω
答：R2的阻值为10Ω。
分析：由电路图可知，R1 与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A测干路电流。
12. 并联；两；会
解答：解：根据电路图可知，电流从电源正极流出经过开关后开始分支，分别经过两个灯泡，然后共同回到电源负极，因此两灯泡并联，并且电路中有两条电流路径；
因为两灯泡并联连接，因此当一只灯泡灯丝断开后，另一只灯泡正常工作，仍会发光。
故答案为：并联；两；会
分析：灯泡并列连接在电源两端是并联电路，并联电路中各用电器互不影响。
13. ①当滑片在a端时，滑动变阻器短路，只有R1工作，
由I= UR 得电源电压：
U=I1R1=0.3A×20Ω=6V；
②滑片在b端时，滑动变阻器达到最大阻值，和R1串联，根据串联电路的分压特点可得：
U2U-U2 = R2R1 ，
4V6V-4V = R220Ω ，
解得：滑动变阻器R2的最大阻值R2=40Ω；
③当滑动变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，R1消耗的电功率最小，此时R1两端的电压U1=U﹣U2=6V﹣4V=2V，
R1消耗的最小电功率P1= U12R = (2V)220Ω =0.2W．
答：①电源电压6V；②滑动变阻器R2的最大阻值40Ω；③R1消耗的最小电功率0.2W．
分析：①当滑片在a端时，滑动变阻器短路，只有R1工作，根据I= UR 求出电源电压；②滑片在b端时，滑动变阻器达到最大阻值，和R1串联，根据串联电路的分压特点求出最大阻值；③当滑动变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，R1消耗的电功率最小，根据P= U2R 求出最小功率．
14. （1）解：当闭合开关S1 ，断开S2 ，等效电路图如图1所示，此时电压表测的是电阻R1 两端的电压，电流表测的是通过电阻R1 的电流；根据I=U/R可知，
R1 =U1/I=2V/0.2A=10Ω；
（2）解：当将开关S1 、S2
都闭合，等效电路图如图2示，由图可知电源的电U=6V，由图1可知滑动变阻器最大阻值两端的电压：
U3=U-U1
=6V-2V=4V，
根据I=U/R可知，滑动变阻器最大阻值：
R3 =U3/I=4V/0.2A=20Ω；
（3）解：根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知：在图2中当通过R1
的电流
I1 =U/R1=6V/10Ω=0.6A
时；通过R2 的电流为
I2 =I-I1
=0.9A-0.6A=0.3A；
根据I=U/R可知：R2的阻值是：
R2 =U/I2=6V/0.3A=20Ω

分析：（1） 闭合开关S1 ，断开S2 ， 分析电路结构，定值电阻和滑动变阻器是串联关系，利用欧姆定律求解定值电阻点电流；
（2） 开关S1 、S2 都闭合， 分析电路结构，两个定值电阻是并联关系，明确电流表和电压表的测量对象，利用欧姆定律求解定值电阻的阻值；
（3）两个定值电阻是并联关系，利用并联电路的电流规律求解电流，再利用欧姆定理求解定值电阻的阻值即可。
15. （1）解：由P＝UI＝ U2R 可得，白炽灯正常工作时灯丝的电阻：
RL＝ UL2PL ＝ (220V)240W ＝1210Ω
答：这种白炽灯正常工作时，灯丝的电阻是1210Ω
（2）解：取两只该规格的白炽灯串联起来接到220V的电源上时，它们分得的电压相等，
即UL′＝ U2 ＝ 220V2 ＝110V，
由图象可知，电路中的电流I＝0.14A，
则两灯总的实际电功率P＝UI＝220V×0.14A＝30.8W＝0.0308kW，
由P＝ Wt 可得，两灯工作2h共消耗的电能：
W＝Pt＝0.0308kW×2h＝0.0616kW•h＝0.0616度
答：取两只该规格的白炽灯串联起来，接到220V的电源上，两灯总的实际电功率是30.8W，两灯工作2h共消耗0.0616度电
（3）解：白炽灯接到12V学生电源上时，电路是通路，根据W＝UIt可知，白炽灯消耗电能，消耗的电能转化为内能
答：白炽灯接到12V学生电源上时，白炽灯消耗电能，消耗的电能转化为内能
分析：（1） 由P＝UI＝ U2R 可得白炽灯正常工作时灯丝的电阻 .
（2）利用串联分压的原理求得它们分得的电压，根据图象读出通过灯泡的电流，根据P=UI求出两灯总的实际电功率，根据W=Pt求出两灯工作2h共消耗的电能.
（3）白炽灯接到12V学生电源上时，电路是通路，根据W=UIt判断是否消耗的电能，用电器工作时把电能转化为其它形式的能.
16. （1）解：由P＝UI＝ U2R 可得，灯丝的电阻：
RL＝ UL2PL ＝ (6V)23.6W ＝10Ω；
答：灯丝电阻为10Ω；
（2）解：由图知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，
当电压表示数为2V时，灯泡的电压为：U′L＝U﹣U滑＝6V﹣2V＝4V；
灯泡的实际功率：P′L＝ U'L2R ＝ (4V)210Ω ＝1.6W。
答：电压表示数为2V时，灯泡的实际功率是1.6瓦。
分析：（1）结合功率公式的变形公式求解小灯泡的电阻；
（2）灯泡和滑动变阻器串联，利用串联电路电压规律求解灯泡的电阻，再利用功率公式求解灯泡的实际功率。
17. （1）解：当开关S、S1闭合，电阻R2被短接，此时电路处于高温除霜状态通过电路中的电流I＝ UR1 ＝ 100V100Ω ＝1 A
（2）解：高温除霜时电路工作1 min消耗的电能W＝UIt＝100 V×1 A×60 s＝6×103 J
玻璃吸收的热量Q吸＝cmΔt＝0.8×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×6 ℃＝2.4×103 J
除霜时电路的加热效率η＝ Q吸W ＝ 2.4×103J6×103J ＝40%
分析：（1）电路中串联的电阻越少，功率越大，利用电压和电阻的比值计算电流；（2）利用电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能，利用比热容、质量和温度差计算吸收的热量，根据吸收的热量和消耗的电能的比值计算热效率。
18. （1）解：设恒流电源的恒定电流为I，当只闭合S1时，电路中只有 R1 接入电路，由 P=UI 功率公式可得 I=PU1=3.6W6V=0.6A
答：该恒流电源输出的恒定电流为0.6A
（2）解：只闭合S1时，由欧姆定律可得 R1 的阻值 R1=U1I=6V0.6A=10Ω
同时闭合两个开关，电阻 R1 、 R2 并联，则通过 R1 的电流为 I1=U2R1=4V10Ω=0.4A
根据并联电路分流的特点知 R2R1=I1I2=I1I-I1=:1
则 R2 的阻值为 R2=2R1=2×10Ω=20Ω
答：定值电阻 R2 的阻值为20Ω
（3）解：由焦耳定律可得电阻 R2 产生的热能 Q=I22R2t=(I-I1)2R2t=(0.6A-0.4A)2×20Ω×60s=48J
答：电阻 R2 产生的热能为48J。
分析：（1）利用电功率和电压计算电流；（2）根据电压和电流计算电阻的大小；在并联电路中结合电流比计算电阻大小；（3）根据电流、电阻和时间，计算电流产生的热量。
19. （1）解：当S闭合、S1和S2断开时，电路为 R2 的简单电路，电压表测电源两端的电压，电流表测通过 R2 的电流，即 I2=0.2A
当S2断开、S和S1闭合时， R1 与 R2 并联，电流表测干路电流，即 I=0.8A
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过 R2 的电流不变；因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过 R1 的电流 I1=I-I2=0.8A-0.2A=0.6A
由并联电路的电压规律和 I=UR 可得，电源的电压 U=U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V
则S闭合、S1和S2断开时，电压表的示数为 6V ；
答：S闭合、S1和S2断开时，电压表的示数为 6V
（2）解：因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，定值电阻 R2 的阻值 R2=UI2=6V0.2A=30Ω
答：定值电阻 R2 的阻值为 30Ω
（3）解：当S1断开、S和S2闭合时， R1 与 R2 并联，此时干路中的电流仍然为 0.8A ，则电路的总功率 P=UI=6V×0.8A=4.8W
答：当S1断开、S和S2闭合时，电路的总功率为 4.8W 。
分析：（1）结合用电器的电流和电阻，利用欧姆定律用电器两端的电压即可；
（2）结合用电器两端的电压和流过用电器的电流，利用欧姆定律求解用电器的电阻即可；
（3）结合用电器的额定电流和额定电压，利用功率的公式P=UI求解用电器的功率即可。
20. （1）由题意可知，小灯泡的额定功率是 PL=ULIL=3.8V×0.2A=0.76W
答：小灯泡的额定功率是 0.76W ；
（2）从图中可以看到，这是一个串联电路，小灯泡正常发光时，流过变阻器的电流是0.2A，滑动变阻器接入电路中的电阻两端电压是 U滑=U-UL=4.5V-3.8V=0.7V
滑动变阻器接入电路中的阻值是 R滑=U滑I滑=Ω
答：小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的阻值是 3.5Ω 。
分析：（1）利用电压和电流的乘积计算电功率；（2）结合串联电路电压规律计算分压，利用电压和电流的比值计算电阻。