中考物理二轮复习:电学综合应用题
本课时在中考中考查的要求是:知道什么是欧姆定律、电功和电功率,会正确使用电流表、电压表、滑动变阻器,能根据安培定则判断通电螺线管的极性或电流方向,知道电荷间的相互作用规律,知道安全用电的知识,知道磁极间的相互作用规律、电磁铁和电磁继电器的工作原理,知道电磁感应现象、直流电动机的工作原理以及工作时能量的转化情况。往往以选择题和填空题的形式考查电学的基础知识,以实验探究题的形式考查伏安法测电阻,以计算题的形式与电功率知识联合,考察读图能力、计算能力、电路设计及连线能力。达到实现中考的选拔功能。本课时在中考中占分的比例是比较大的,一般在35%左右。
解题指导
例1 南通市中考题 在学习了电学知识后,同学们尝试“设计电路和编制习题”,老师提供了以下器材:电源、两个“12V 18W”的电阻和若干开关、导线.
(1)小虎第一个完成设计,他设计的电路如图1所示.他编制的试题是:“在图1所示的电路中,闭合开关S1,通电5min产生多少热量?
请你解答此题:
(2)小华思考一会儿,设计了能提供两种功率工作的电路.编制的试题是:“在小虎设计的电路上再加一个开关,使电路能以两种功率工作,其大、小功率之比是___________.
请你在图1中完成小华的设计,并将电路大小功率之比填入空格中.
(3)小明经过认真思考后,用了三个开关,设计了能提供三种功率工作的电路.请你在图2的方框内,画出小明所设计的电路图.
思路探究 利用开关的断开和闭合能够改变电路的类型。这类题目属于电路设计类的题目。此题有两个电阻,因此增加一个开关使电路能以两种功率工作,就必须要能想出将其中一个电阻短路,这样就构成了两个不同的电路,一个是两电阻串联,另外一个是只有一个电阻在工作;如果用三个开关,设计能提供三种功率工作的电路,就应该想到将这两个相同的电阻并联起来,自然就有了三个不同的电路了。画出草图,对照设计要求进行验证、修改,就一定会符合题目的要求了。
反思 电路变化问题主要有两种类型:一类是由于变阻器滑片的移动,引起电路中各个物理量的变化;另一类就是由于开关的断开和闭合,引起电路中个物理量的变化。解答电路变化问题的思路是:(1)根据设计的要求确定用电器的连接方式;(2)画出草图,对照设计要求进行验证、修改;(3)验证符合要求后再画出规范电路图。
变式题 宿迁市中考题 如图3是一条电热毯电路的示意图,R0是发热电阻丝,R是串联在电路中的电阻,S是控温开关。电热毯标牌上标有“220V 40W”字样。问(不考虑温度对电阻值的影响):
(1)要使电热毯处于低温挡时,开关S应处于什么状态?
(2)发热电阻丝R0的阻值是多大?
(3)当电热毯处于低温挡时,电路中的电流为0.1A,则在10s内电阻丝R0产生的热量是多少?
思路探究 开关S处于闭合状态时,R被短路,就成了只有R0接入电路;开关S处于断开状态时,R0和R就组成了串联电路。当电路两端的电压一定时,电路中的总电阻增大,功率就自然减小了,发热时温度就应该低一些。根据R0 = 是很容易计算出R0的电阻值的,这里将公式变形就很重要了,关于电热的计算我们可以根据焦耳定律来进行。
例2 梅州市中考题 如图4所示电路中,小灯泡L标有“6V 6W”字样,R2=3Ω,当S1、S2都闭合时,电流表示数为1.2A,这时小灯泡L正常发光,求:
(1)电源电压U
(2)电阻R1的阻值
(3)当S1、S2都断开时,小灯泡L消耗的功率
思路探究 当S1、S2都闭合时,电阻R2就被开关S2短路了,此时的电路实质就是小灯泡L和电阻R1组成的并联电路。这时小灯泡L正常发光,就说明电源电压和小灯泡两端的电压相等。根据I=可以计算出小灯泡中的电流,根据并联电路的总电流等于各支路电流之和就可以计算出R1中的电流,R1的电阻值可根据欧姆定律算出。当S1、S2都断开时,其实就是R2和小灯泡构成的串联电路。
误区警示 不要以为当S1、S2都闭合时,小灯泡L和R1以及R2都接入了电路。
反思 电路变化问题的题目在考试中是经常出现的,解题的关键是正确的分析电路的变化。做题时可以按照题意画出电路变化后的草图,以帮助加深对题意的理解。
变式题 徐州市中考题 如图5所示电路,已知电源电压为6V,R1的阻值为2Ω,R2的阻值为3Ω,R3的阻值为6Ω。
求:(1)S1、S2都闭合时电流表的示数;
(2)S1、S2都断开时电路的总功率。
思路探究 当S1、S2都闭合时,电阻R1就被开关S1短路了,此时的电路实质就是电阻R2和电阻R3组成的并联电路。电流表的示数应该是并联电路的总电流;当S1、S2都断开时,电阻R3没有接入电路,此时的电路实质就是电阻R1和电阻R2组成的串联电路。电流表是在测量串联电路的电流。
例3 北京市中考题 小静同学用电池组(两端电压为3v )、电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材,测定标有“2.5V”小灯泡的额定功率。
(1)如图6所示,小静连接的电路还没有完成,如果要求滑动变阻器的滑片P 向右移动时,电流表的示数变大,导线M应与滑动变阻器的接线柱 连接。(填“A ”、“B”或“D”)
(2)小静把滑动变阻器正确连人电路后,闭合开关S,发现灯L 不发光,电流表无示数。但电压表有示数。电压表的示数如图7甲所示,为 V 。请你判断电路中出现的故障可能是 。
(3)小静排除故障后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图7乙所示,灯L 的额定功率为 W 。
思路探究 滑动变阻器的正确接线方法有四种,但是每种方法都必须“一上一下”,并且当滑片向“下接线柱”靠近时,连入电路的电阻就变小。电流表无示数说明电路出现开路,电压表有示数说明电压表通过滑动变阻器、电流表、开关与电源连接是完好的,因此开路出现在灯L处。根据电功率的计算公式P=IU可以很方便的算出灯L 的额定功率。
反思 在电路分析中,电流表的电阻很小,可以把电流表看成短路,用一根导线来代替;电压表的电阻很大,可以把电路中电压表看成断路。电压表可以与电源的两极直接相连(在不超过量程的情况下)。
变式题 安徽市中考题 实验中常用电压表和电流表测量小灯泡的电功率,某同学按照如图8所示的电路图,将实物连接成如图9所示的实验电路。
⑴请指出图9中的连线错误,并将错误之处写在下面的横线上。
① ② ③
⑵排除了故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为2V时,电流表示数如图10所示,此时通过小灯泡的电流为 A,小灯泡的实际功率为 W。
思路探究 电压表和电流表都是比较精密的电学仪表,在使用的时候一定要注意按照规则来进行。电流表和电压表的“+”“-”接线柱是不能接反的,使用时还要选择合适的量程,这样测量的值比较精确,可以采用试触的办法确定量程的选择,电流表只能串联在电路中,电压表则必须与被测的电路两端并联起来。
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