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2013年中考物理试题电学压轴题之传感器答案


2013 年中考物理试题电学压轴题之传感器、变阻器等问题答案
1、 (1)因为 I ?

U 2 ?6 V? U ? 12 ? P ? UI ,则小灯泡的电阻: RL ? 额 ? P额 3W R
2

(2) 只闭合 S2, R 与 R0 串联, 滑片 P 置于 b 点时, Ub = 8 V, 由图可知电阻 Rb =16

Ω, 则电流 I b ?
Ub 8 V ? ? 0.5 A Rb 16 ?

电源电压:U = Ib (Rb+ R0) = 0.5 A× (16 Ω+ R0)



只闭合 S1,R 与 L 串联,当滑片 P 置于 a 点,由于 Ia∶Ib = 3∶5,则 Ia = 0.3 A 电源电压:U = Ia (Ra+ RL) = 0.3 A× (Ra+ 12 Ω) ②

已知 Ra∶R0 = 12∶5,再由①②式,可得: R0 = 20 Ω,U = 18 V (3)只闭合 S1,电流表的量程大于灯的额定电流,则电路中最大电流等于灯的额 定电流 0.5 A。
I? U 18 V ? ? 0.5 A R最小 ? RL R最小 ? 12 ?

得变阻器接入电路的最小电阻 R 最小= 24 Ω 只闭合 S2,变阻器两端电压为 15 V 时,连入电路中的电阻最大 由于
U ? U 最大 R0 ,则变阻器接入电路的最大电阻 R 最大= 100 Ω ? R最大 U 最大

电路消耗的最小功率: P最小

?18 V ? U2 ? ? ? 2.7 W R0 ? R最大 20 ? ? 100 ?
2

2、(1)当只闭合 S3 时,R1 和 R2 串联在电路中 R 串=R1+R2=10Ω +30Ω =40Ω

I?

U 6V = =0.15A R串 40?

(2)当只断开 S1 时,只有 R2 接入电路中

?6V ? ? 300s ? 360J U2 W= t? R2 30?
2

(3)当 R1 和 R2 并联在电路中时,电路的总功率最大

R并=

R1 R2 10? ? 30? 30? = = R1 ? R2 10? ? 30? 4
U2 R并

P max ?

当 R1 和 R2 串联在电路中时,电路的总功率最小

Pmin ?

U2 R串

Pmax U 2 R串 40? ? 4 16 ? ? = = Pmin R 并 U 2 30? 3
3、解: (1)电流表○ A1 测 R2 的电流,R1 与 R2 并联,R2=U/I2=6V/0.5A=12Ω (2)滑片 P 在最右端时,通过滑动变阻器的电流 I1=U/R1=6V/10Ω=0.6A 电流表○ A 的示数 I=I1+I2=0.6A+0.5A=1.1A (3)要电路安全工作, 通过滑动变阻器的电流不能超过 2A,这时既不损坏滑动变阻 器也不会损坏电流表。故 I 最大=0.5A+2A=2.5A,P 最大=UI 最大=6V× 2.5A=15W。 当滑片滑到最右端时,总电阻最大,总电流最小。 I 最小=I2+U/R1=0.5A+6V/10Ω=1.1A , P 最小=UI 最小=6V×1.1A=6.6W ∴ 电路消耗的总功率范围为 6.6W 到 15W
4、解: (1)小灯泡正常发光的电流

I1 ?

P 1 ? 0.5A U
I 2 ? I ? I1 ? 1.2A

当开关 S1、S2 都闭合,滑动变阻器的滑片 P 移到最右端时,L 和 R2 并联,滑动变阻器中的 电流:

因灯泡恰能正常发光,即电源电压 U=UL 额=12V, 滑动变阻器的最大阻值

R2 ?

U I2

? 10?

(2)当开关 S1、S2 都断开时,且 P 在最右端,R1 和 R2 串联,接入电路中的总电阻

R ? R1 ? R2 ? 15?
电流表的读数

I2 ?

U ? 0.8A R
2

此时滑动变阻器消耗的电功率

P2 ? I 2 ? R2 ? 6.4W
5、解:(1)由 P=UI 可计算两灯的额定电流 I 红=P 红/U 红=6W/12V=0.5A I 绿=P 绿/U 绿=12W/12V=1A 当闭合开关 S、S1、S2,且滑动变阻器的滑片 P 移至 b 端时,红灯和绿灯并联且正常发光

?I= I 红+I 绿=1.5A , 电源电压 U=U 额=12V (2)由 P=U2/R R 最小时功率最大 两灯泡并联且滑片 P 在 b 端时电路的总电阻最小,此时两灯正常发光 Pmax= P 红+P 绿=12W+6W=18W R 最大时功率最小 电阻较大的灯泡与滑动变阻器全值串联电阻最大,由 R= U2/P 知红灯电阻较大 R 红=U 红 2/P 红=122V2/6W=24Ω 当闭合开关 S、S1、S2,且滑动变阻器的滑片 P 移至 b 端时 当闭合开关 S、S1、S2,且滑动变阻器的滑片 P 移至 b 端时 Rmax=R 红+R1=48Ω Pmin=U /Rmax=122V2/48Ω=3W 6、 (1)错误!未找到引用源。 I L =
2

PL UL

=

3W = 0.25A 12V

(2)闭合 S,断开 S1、S2,此时 R1 与 L 串联 由灯泡正常工作和串联电路中电流处处相等知 UL=12V,I=IL=0.25A 根据欧姆定律得 错误!未找到引用源。 R1=(U-U1)/I=(72V-12V)/0.25A=240 Ω (3)S、S1、S2 均闭合时,R1 与 R2 并联 当滑动变阻器 R2 的阻值最大时,R2 上消耗电功率的最小
Pm i n = U2 R2 m a x
2 (72V ) = 25.92W 200W

错误!未找到引用源。 =
I1 = U 72V = = 0.3A R1 240W

因电流表 A2 允许通过的最大电流为 3A,则允许通过滑动变阻器的最大电流 I2max=3A-0.3A=2.7A,且 2.7A<3A Pmax=UI2max=72V ×2.7A=194.4W 评析:本题滑动变阻器的最大电流受电流表 A2 量程的制约。
7、答案: (1) RL ?

?U L ?2 ? ?6V ? 2 ? 12?
PL 3W

(2)闭合 S1、S2,断开 S3,灯 L 和 R1 串联,此时灯正常发光

?电源电压U ? U L ? U1 ? 6V ? 3V ? 9V
(3)灯 L 和 R1 串联,灯正常发光

? I ? IL ?

PL 3W ? ? 0.5 A U L 6V

R1 ?

U1 3V ? ? 6? I1 0.5 A

(4)闭合 S1、S3,断开 S2,灯 L、R2 和滑动变阻器 R 串联

P总 ?

U2 RL ? R2 ? R

当 R=0Ω 时,总电阻最小,总功率最大,但要考虑此时的最大电流是否超过 IL 额 当 R=0Ω 时,电路的总电流 I/=U/(RL+R2)=9V/(12?+8?)=0.45A,0.45A<IL 额, ? R=0Ω 时,电路的总功率最大,是成立的。

P总 ?

?9V ? ? 4.05W U2 ? RL ? R2 12? ? 8?
2


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