(2020精校)中考物理总复习小专题十动态电路的计算习题及答案

小专题(十) 动态电路的计算
类型1滑动变阻器类
1．(2018·德阳)如图所示，灯泡L标有“8 V 4 W”的字样，当开关S闭合，滑片P在中点时，电压表的示数为4 V，灯泡正常发光(假定灯泡电阻不随温度变化而变化)．求：
(1)灯泡的电阻；
(2)该电路的电电压；
(3)此电路工作时的最小功率．
2．(2018·乐山)如图所示电路中，灯泡L标有“6 V 3 W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)，当开关S1闭合，滑动变阻器的滑片P在最左端时，灯泡L正常发光；当开关S1闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片P在中点时，电流表的示数是 0.2 A．求：
(1)电电压；
(2)滑动变阻器R的最大阻值；
(3)整个电路的最小功率和最大功率．
3．(2017·南宁)如图甲所示的电路，电电压保持不变，R0为定值电阻．当滑动变阻器的滑片移动时，滑动变阻器的电功率P1随其接入电路的阻值R的变化图象如图乙所示，求：
(1)当电压表的示数为4 V，电流表的示数为2 A时，滑动变阻器接入电路的阻值和它在1 min内消耗的电能；
(2)当滑动变阻器的电功率P1最大时，电流表和电压表的示数；
(3)R0的阻值．
类型2敏感电阻类
4．(2018·孝感)某兴趣小组在阅读了半导体材料相关信息后，为了探究定值电阻R1的电流与其两端电压的关系，特设计了如图甲所示的电路：其中R2为多种半导体材料混合制成的电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示．现将R2置于可调温装置中(不影响电路的连接)，当R2的温度从最低25 ℃调至最高75 ℃的过程中，由电路中电流表与电压表对应的示数变化关系，得到此过程中R1的完整I －U图象，如图丙所示．求：
(1)由乙图可知，R2的阻值随温度的升高而________；在R2的温度由最低25 ℃升高的过程中，电路中的电流________．(填“变大”“不变”或“变小”)
(2)定值电阻R1的阻值为多少．
(3)当R2的温度为28 ℃时，电阻R2的电功率为多少．
类型3开关类
5．(2018·安顺)在图甲所示的电路中，已知电为电压可调的直流学生电，灯泡L1的额定电压为8 V，灯泡L2的额定电压为6 V，图乙是灯泡L2的U－I图象．
(1)当开关S接a时，电压表的示数为1.2 V，电流表的示数为0.3 A，求定值电阻R0的阻值；
(2)开关S接a时，调节电电压，使灯泡L1正常发光，此时R0消耗的功率为1 W，求灯泡L1的额定功率；
(3)开关S接b时，通过调节电电压可使电路允许达到的最大总功率是多少？
6．(2018·南充)如图，电电压一定，已知灯泡L标有“6 V7.2 W”字样(灯丝电阻不受温度影响)，R1＝10 Ω.当S、S1闭合，且滑片P在a端时，灯正常发光；当S、S2闭合，且P在滑动变阻器中点处时，电流表示数为0.2 A．求：
(1)灯泡L的电阻；
(2)滑动变阻器R x的最大阻值；
(3)通过对S、S1、S2的控制和调节滑动变阻器，可使电路所消耗的总功率最小，请求出电路总功率的最小值．
答案
1．(1)由P ＝U 2R 得灯泡的电阻为：R L ＝U 2额P 额＝（8 V ）24 W ＝16 Ω (2)当滑片P 在中点时，变阻器R 与灯泡L 串联，电压表测变阻器两端的电压，因为灯泡正常发光，所以U L ＝U 额＝8 V ，因为串联电路的电压等于各分电压之和，所以电电压：U ＝U R ＋U L ＝4 V ＋8 V ＝12 V (3)由P ＝UI 可得，灯泡正常发光
时的电流为：I 额＝P 额U 额＝4 W 8 V
＝0.5 A 由串联电路的特点可知，滑片在中点时，通过滑动变阻器的电流为I ＝I 额＝0.5 A
由I ＝U R 可得，此时滑动变阻器接入电路的电阻为：R 半＝U R I ＝4 V 0.5 A
＝8 Ω 则滑动变阻器最大阻值为：R 最大＝2R 半＝2×8 Ω＝16 Ω 当滑片位于最大阻值处时，电路的总电阻最大：R 串＝R L ＋R 最大＝16
Ω＋16 Ω＝32 Ω 则电路消耗的最小功率为：P 最小＝U 2R 串＝（12 V ）2
32 Ω
＝4.5 W 2.(1)当滑动变阻器的滑片P 在最左端时，L 两端电压等于电电压，由题意可知，电电压U ＝U 额＝6 V (2)当S 1闭合，S 2断开，滑动变阻器的滑片P 在中点时，滑动变阻器与L 串联，设滑动变阻器接入电路的电阻为R 1灯泡电
阻R L ＝U 2额P 额＝（6 V ）23 W ＝12 Ω 由欧姆定律得：I ＝U R 1＋R L R 1＝U I －R L ＝6 V 0.2 A
－12 Ω＝18 Ω 则滑动变阻器的最大阻值R ＝2R 1＝36 Ω (3)当小灯泡L 与滑动变阻器最大阻值R 串联时，电路的电功率最小：
P 小＝U 2额R ＋R L ＝（6 V ）236 Ω＋12 Ω＝0.75 W 当小灯泡L 与滑动变阻器R 并联时，电路的电功率最大：P 大＝U 2R ＋U 2R L ＝（6 V ）236 Ω＋（6 V ）212 Ω
＝4 W 3.由图甲可知，滑动变阻器R 和定值电阻R 0串联接在电路中，电压表测量的是R 两端的电压，电流表测量电路中的电流：(1)当U 1＝4 V ，I 1＝2 A 时，根据欧姆定律，此
时滑动变阻器接入电路中的电阻：R 1＝U 1I 1＝4 V 2 A
＝2 Ω 在t ＝1 min ＝60 s 内消耗的电能：W 1＝U 1I 1t ＝4 V×2 A×60 s＝480 J (2)由图乙可知，滑动变阻器的功率最大为9 W 时，其接入电路中的电阻：
R 2＝4 Ω，根据P ＝UI ＝U 2
R
可得U ＝PR ，即电压表示数：U 2＝P 1R 2＝9 W×4 V＝6 V 电流表的示数：I 2＝U 2R 2＝6 V 4 Ω
＝1.5 A (3)设电路中的电电压为U ，则对于整个电路有U ＝I (R 0＋R )，当I 1＝2 A 时，R 1＝2 Ω，电电压：U ＝2 A×(R 0＋2 Ω)……① 当I 2＝1.5 A 时，R 2＝4 Ω，电电压：U ＝1.5 A×(R 0＋4 Ω)……② 联合以上两式，解得R 0＝4 Ω 4.(1)变小 变大 (2)由R 1的完整I －U 图象可知，当R 1两端的电压为：U 1＝1.0 V 时，电路中的电流：I 1＝0.2 A 根据欧姆定律，定值电阻R 1的阻值：
R 1＝U 1I 1＝1.0 V 0.2 A
＝5 Ω (3)由图乙、丙及题意知，当R 2取最大值为R 2＝17.5 Ω时，电路中有最小电流，I 1＝0.2 A ，电电压：U ＝U 1＋U 2＝1.0 V ＋0.2 A×17.5 Ω＝4.5 V 当R 2的温度为28 ℃时，R 2′＝10 Ω
电路中电流：I ′＝U R 2′＋R 1＝ 4.5 V 10 Ω＋5 Ω
＝0.3 A 电阻R 2的电功率为：P 2＝I ′2R 2＝(0.3 A)2×10 Ω＝0.9 W 5.(1)R 0＝U 0I 0＝1.2 V 0.3 A ＝4 Ω (2)因为P ＝I 2R ，所以I 0＝P 0R 0＝ 1 W 4 Ω
＝0.5 A 因为L 1与R 0串联，所以I 电额＝I 0＝0.5 A 故：P 额＝U 额I 额＝8 V×0.5 A＝4 W (3)当开关S 接b 时，灯泡L 1与L 2串联，L 1的额定电流是0.5 A ．由图象可知：L 2的额定电流是0.6 A 所以串联电路中允许通过的最大电流是0.5 A ，此时，L 1正常发光，U 1额＝8 V ．由图象可知：当I 2＝0.5 A 时，U 2＝4 V ，所以电电压U
总＝U 1额＋U 2＝8 V ＋4 V ＝12 V 电路允许的最大功率P ＝U 总I 2＝12 V×0.5 A＝6 W 6.(1)R ＝U 2
额P 额
＝（6 V ）2
7.2 W ＝5 Ω (2)当S 、S 1闭合，且P 在a 端时，灯正常发光∴电电压U 总＝U 额＝6 V 当S 、S 2闭合，
且P 在中点时，R 1与12R x 串联，电路中电流I ＝0.2 A 即：I ＝U 总R 1＋R x 2＝ 6 V 10 Ω＋R x 2
＝0.2 A 解得R x 的阻值：R x ＝40 Ω (3)当S 、S 2闭合，P 在b 处时，R x 的最大阻值与R 1串联，电路中总电阻最大，电路的总功
率最小P 最小＝U 2总R 1＋R x ＝（6 V ）210 Ω＋40 Ω
＝0.72 W。