資源簡介

TYPE5專題5　電學專題
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　　命題重點:電學內容是中考命題的一個重要內容,具體重難點一般落在這些知識點上:串、并聯電路的識別,串、并聯電路的設計,電路故障的分析與判斷,滑動變阻器的使用,電壓表和電流表的使用,電路的簡單計算等。
　　方法要點:①對于電路的設計,用電器的連接不外乎兩種情形——串聯或并聯,需要特別注意的是開關的作用。②電路故障的分析不外乎兩種情形——短路或斷路。③動態電路的分析可以動中取靜,采用“極端法”。④電路安全問題主要在于抓住電路中電表的量程、用電器的規格對電路的限定,并將各個限定綜合歸納成幾個限定,從而解決問題。
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類型一　電路的設計
/1 [2016·溫州] 空調扇因同時具有“送風、加濕和降溫”等功能而成為人們夏季消暑納涼的常用電器。圖T5-1為某品牌空調扇結構示意圖,其內部電路中有送風電動機和加濕電動機。
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圖T5-1
(1)空調扇底座安裝四個方向輪,這種設計可以通過　　　　　　　　的方法來減小摩擦,便于移動空調扇。?
(2)該空調扇工作時,若只閉合送風開關,送風電動機工作;若同時閉合送風開關和加濕開關,兩個電動機都工作;若只閉合加濕開關,加濕電動機不工作。下列電路設計符合上述要求的是　。?
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圖T5-2
(3)當送風電動機和加濕電動機同時工作時,水箱中的水進入水冷網簾后不斷　　　　(填物態變化名稱),從而吸收熱量來降低空氣溫度,使空調扇吹出涼風。?
【解法指導】 分析設計要求,“只閉合送風開關,送風電動機工作”說明送風電動機與加濕電動機的工作互不干擾,所以是并聯連接。接下來需要仔細判斷送風開關和加濕開關所處的位置,這取決于它們所起的作用。經分析可知送風開關在干路上,加濕開關只控制加濕電動機。
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1.[2016·衢州改編] 科技節上開展電路設計活動,要求同時滿足兩個條件:①電路包含電源、開關、導線、兩個電阻;②通過兩個電阻的電流相等。小柯設計的如圖T5-3所示的電路中,符合要求的是 (　　)
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圖T5-3
A.只有甲符合
B.只有乙符合
C.甲、乙都符合
D.甲、乙都不符合
2.[2017·溫州] 某電熱水壺正常狀態下,閉合開關,指示燈L亮,同時電熱絲R工作;斷開開關,指示燈L熄滅,電熱絲R不工作。小明用該電熱水壺燒水時,發現電熱絲R斷了,指示燈L仍然亮。四位同學設計了該電熱水壺的模擬電路(如圖T5-4所示),其中可能正確的是(　　)
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圖T5-4
3.家庭廚房安裝的油煙機都有照明燈和換氣扇(電動機M)。使用時,有時需要它們各自獨立工作,有時又需要它們同時工作。下列電路圖中,符合上述要求的是 (　　)
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圖T5-5
4.[2017·德州] 小強把臺燈的插頭插在如圖T5-6所示的插座上,插座上有一個開關S1和一個指示燈L1(相當于電阻很大的燈泡)。臺燈開關和燈泡用S2、L2表示。當只閉合S2時,臺燈不發光;當閉合S1時,指示燈發光,再閉合S2時,臺燈發光;如果指示燈損壞,S1和S2都閉合時,臺燈也能發光,則圖T5-7中設計的電路符合要求的是 (　　)
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圖T5-6
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圖T5-7
類型二　電路故障的判斷
/2 如圖T5-8所示,閉合開關后,無論如何移動滑片P,小燈泡始終不亮,已知導線及各處連接完好。為查找故障,開關閉合后,用電壓表測得三次兩接線柱間電壓如下表所示,則 (　　)
/　　　圖T5-8　
兩接線柱
電壓表示數
A和B
3 V
A和D
3 V
A和F
0 V
A.只可能是小燈泡發生短路故障
B.只可能是小燈泡發生斷路故障
C.還需測得H、G間電壓,才能判定滑動變阻器是否發生斷路故障
D.還需測得G、B間電壓,才能判定滑動變阻器是否發生斷路故障
【解法指導】 電路的故障不外乎兩種情況——短路和斷路。具體在分析問題時可以采用正向思維和逆向思維的方法。采用正向思維時,我們可以將故障時出現的現象所對應的故障原因一一列舉,最后綜合可能原因得出結論;采用逆向思維時,可以將題目所提出的可能故障一一代入原題看是否會出現相應的現象。
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1.如圖T5-9所示電路圖,當開關閉合后,兩燈均正常發光。使用中發現兩燈突然熄滅,電流表無示數,電壓表示數增大,則故障可能是 (　　)
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圖T5-9
A.燈L1被短接 B.燈L2被短接
C.燈L1斷路 D.燈L2斷路
2.[2018·昆明] 如圖T5-10所示電路,開關閉合后,兩燈都不亮,用一根導線連接 a、b 兩點后,兩燈仍不亮,再用這根導線連接 b、c 兩點后,兩燈還是不亮,仍然用這根導線連接 b、d 兩點后,燈L1亮而燈L2不亮,假設故障是下列中的一個,那么故障可
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圖T5-10
能是 (　　)
A.燈L1斷路
B.燈L1短路
C.燈L2斷路
D.開關的接線柱處斷開
3.如圖T5-11所示,兩只電表及導線完好。閉合開關,兩只電表示數均為零。現用一個完好的電阻替換R2,再閉合開關:
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圖T5-11
(1)若只有電壓表示數不為零,則原來的故障是　　　　　　　　　　。?
(2)若只有電流表示數不為零,則原來的故障是　　　　　　　　　　。?
類型三　動態電路的分析與計算
考向一　由可變電阻引起的動態電路問題
/3 [2016·寧波] 如圖T5-12所示,干路上的電流I恒為1 A不變,滑動變阻器規格為“15 Ω　1 A”,小燈泡L上標有“6 V　3 W”字樣。忽略溫度對小燈泡阻值的影響,則 (　　)
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圖T5-12
A.小燈泡L正常發光時,滑動變阻器接入電路的電阻為6 Ω
B.當滑片P移到最左端時,通過小燈泡的電流為1 A
C.在滑片P向左移動過程中,并聯電路兩端電壓會減小
D.在滑片P向左移動過程中,并聯電路消耗的總功率會增大
【解法指導】 此題是由于滑動變阻器引起電學量的變化,是動態電路習題中的最常見題型。解答時首先分析電路,掌握電路連接方式,接著緊緊抓住滑動變阻器,可以分析滑片位于最左端或最右端或中點時電路中各量的變化情況,從而得出結論。此題還有一個關鍵點是“干路上的電流I恒為1 A不變”,而一般的題型都是并聯電路兩端的電壓保持不變,解題時要特別注意這一點。
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1.如圖T5-13所示電路,電源電壓保持不變,閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P從a端向b端滑動時 (　　)
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圖T5-13
A.電壓表V2示數與電流表A示數比值變大
B.電壓表V1示數與電流表A示數比值變小
C.電流表A示數變大,電壓表V1示數變大
D.電流表A示數變大,電壓表V2示數變大
2.[2017·寧波] 如圖T5-14所示的電路,電源電壓不變,R0為定值電阻,R為滑動變阻器。閉合開關S,在滑片P從a點滑到b點過程中,電流表的示數從Ia變為Ib。圖T5-15中,能表示這一過程中電壓表示數U與電流表示數I之間關系的是 (　　)
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圖T5-14
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圖T5-15
3.[2017·紹興] 如圖T5-16所示的電路中,電源電壓保持不變。閉合開關S,當滑片移到滑動變阻器的b端時,電壓表的示數為8 V,10 s內定值電阻R1做功為20 J;當滑片P移到滑動變阻器的中點時,電壓表的示數為6 V。下列結果正確的是(　　)
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圖T5-16
A.電源電壓為14 V
B.滑動變阻器R的最大阻值為8 Ω
C.滑片在b端時,電流表示數為0.75 A
D.電路先后兩次消耗的總電功率之比為2∶3
4.[2018·撫順] 如圖T5-17所示的電路,電源電壓一定,閉合開關,滑動變阻器的滑片P從最左端向右移動的過程中(保證各元件均安全),下列分析正確的是 (　　)
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圖T5-17
A.電壓表V示數變小,燈泡亮度變亮
B.電流表A1示數變大,電流表A2示數不變
C.電壓表V示數與電流表A2示數的比值變小
D.電流表A1示數與電流表A2示數的差值變大
5.公共場所嚴禁吸煙。小明設計了一種簡易煙霧報警控制器,如圖T5-18所示。電路中R0為定值電阻,R為光敏電阻,其阻值隨光照強度的增大而減小,煙霧增大到一定程度使電壓表的指針偏轉到某區域時觸發報警系統。以下做法能使控制器在煙霧較淡時就觸發報警的是 (　　)
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圖T5-18
A.電壓表改接大量程 B.增大激光強度
C.減小R0阻值 D.減小電源電壓
考向二　由開關的通斷引起的動態電路問題
/4 [2016·金華] 圖T5-19是探究并聯電路電流特點的實物圖。電源電壓保持不變,先同時閉合開關S和S1,兩燈均發光,觀察并記錄電流表的示數后,斷開開關S1,此時 (　　)
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圖T5-19
A.甲表示數不變,乙表示數變大
B.甲表示數變小,乙表示數變大
C.甲表示數變大,乙表示數不變
D.甲表示數變小,乙表示數不變
【解法指導】 這是動態電路問題中一種常見的形式,開關的斷開或閉合,使得電路的連接方式也發生相應的變化。在這類問題的解決中,最關鍵的就是要分析清楚開關通斷之后,電路中各元件的連接情況,然后再運用串、并聯電路特點以及歐姆定律對電表的讀數進行分析。
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1.[2017·嘉興] 小明在探究并聯電路電流特點時,根據如圖T5-20所示電路圖連接好電路,并閉合開關S和S1。當他再閉合開關S2時,電流表示數變化正確的是(電源電壓不變) (　　)
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圖T5-20
A.A1示數變大 B.A1示數變小
C.A示數變大 D.A示數變小
2.[2018·齊齊哈爾] 如圖T5-21所示,電源電壓不變,先閉合S1再閉合S2,下列說法正確的是 (　　)
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圖T5-21
A.電壓表、電流表示數均變小
B.電壓表示數變大,電路總功率變大
C.電壓表示數不變,總電阻變小,電流表示數變大
D.電壓表與電流表示數的比值變大
3.[2017·麗水] 如圖T5-22所示電路中,R1的阻值為4 Ω,當開關S1和S2都閉合時,電流表示數為3 A;當只閉合S2時,電流表示數為2 A。下列說法正確的是 (　　)
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圖T5-22
A.電源電壓為6 V
B.R2的阻值為1 Ω
C.S1和S2都閉合時,R2消耗的功率為18 W
D.只閉合S2時,電路消耗的總功率為24 W
類型四　電路安全問題
/5 [2017·金華] 某同學為探究電流和電壓關系,設計了如圖T5-23所示的電路。圖中電流表量程為0~0.6 A,電壓表量程為0~3 V,定值電阻規格為“10 Ω　0.5 A”,滑動變阻器規格為“20 Ω　1 A”,電源電壓恒為4.5 V。請回答:
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圖T5-23
(1)閉合開關發現電流表有示數,電壓表無示數,經檢測發現電路中只有一處故障。該故障可能是　　　　　　　　　　　。?
(2)故障排除后,閉合開關重新進行實驗。在保證電路安全的前提下,移動滑動變阻器的滑片P改變電阻R兩端電壓。則滑動變阻器允許接入電路的最小阻值是　　　　。?
【解法指導】 “電路安全”問題,即用電器和電表的安全使用問題,許多同學在解答此類問題時往往顧此失彼,錯誤率較高。我們只有綜合運用串并聯電路特點以及歐姆定律,將所有的限定數值綜合成一兩個數值(即既考慮電表的安全,又考慮用電器的安全),這樣才能正確解答。
本題中綜合考慮電流表的量程0~0.6 A、定值電阻的限定電流0.5 A、變阻器的限定電流1 A,得電路的限定電流值為0.5 A。另一個限定數值為電壓表量程0~3 V,這樣本題就可以轉變成這樣一個常規題型:即當電流為0.5 A或UR=3 V時,求變阻器的允許接入電路的最小值。
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1.[2018·金華] 用如圖T5-24所示的電路圖探究“電流與電阻的關系”。電流表量程為“0~0.6 A”,電壓表量程為“0~3 V”,滑動變阻器的規格為“50 Ω　1 A”,電源電壓3 V恒定不變。在AB間分別接入阻值不同的電阻R,移動滑動變阻器的滑片,使電壓表示數保持2 V不變,讀出電流表示數并記錄。
實驗組次
1
2
3
電阻R/Ω
5
10
20
電流I/A
0.4
0.2
0.1
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圖T5-24
(1)分析表中數據,可得出的實驗結論是?　 。?
(2)為了使實驗結論更可靠,控制AB間電壓2 V不變,再多測幾組數據,AB間允許接入電阻R的取值范圍是　　　　　Ω。?
2.[2018·荊州] 如圖T5-25所示的電路,電源電壓U=12 V保持不變,滑動變阻器R0標有“100 Ω　1 A”字樣,燈泡L標有“6 V　6 W”字樣(燈絲電阻不隨溫度而變化),電流表量程為0~0.6 A,電壓表量程為0~15 V。為了確保測量準確,要求電表的示數不小于其最大測量值的
1
3
,要使測量準確并確保電路安全,下列判斷正確的是(　　)
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圖T5-25
A.燈泡L消耗的最小功率是0.24 W
B.正常發光時燈絲的電阻是12 Ω
C.電路中電流的變化范圍是0.11~0.6 A
D.滑動變阻器阻值的變化范圍是14~48 Ω
3.[2018·泰安] 如圖T5-26所示,電源電壓保持6 V不變,電流表量程為0~0.6 A,電壓表量程為0~3 V,定值電阻R1的規格為“10 Ω　 0.5 A”,滑動變阻器R2的規格為“20 Ω　1 A”。閉合開關,為了保證電路安全,在變阻器滑片移動的過程中,下列說法正確的是 (　　)
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圖T5-26
①電阻R1消耗的電功率允許的變化范圍為0.4~0.9 W
②電流表示數允許的變化范圍為0.2~0.5 A
③滑動變阻器R2允許接入電路阻值的變化范圍為10~20 Ω
④電路消耗總電功率允許的變化范圍為1.8~3 W
A.只有①和③ B.只有①和④
C.只有②和③ D.只有②和④
4.[2018·杭州模擬] 高速公路收費站對過往的超載貨車實施計重收費,某同學結合物理知識設計了如圖T5-27所示的計重秤原理圖,且希望車輛越重,儀表示數越大。已知彈簧整體每受104 N的壓力時,被壓縮1 cm,且不受壓力時,指針在R的最上端。電源電壓為4.5 V,電壓表量程為(0~15 V),電流表量程(0~0.6 A),R為長10 cm、標有“50 Ω　0.3 A”字樣的均勻電阻絲。R1=10 Ω。以下說法正確的是 (　　)
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圖T5-27
A.為滿足題意,稱重表應選電壓表來改裝,且改裝后的稱重表表盤刻度是均勻的
B.符合題意改裝后,稱重表的零刻度線和電表的零刻度線重合
C.符合題意改裝后,該電路能達到的最小功率為2.025 W
D.符合題意改裝后,能允許通過的車最重為9×104 N
參考答案
◆分類突破
例1　(1)用滾動代替滑動　(2)B　(3)汽化
針對訓練
1.C　2.B　3.B　4.B
例2　D
針對訓練
1.D
2.D　[解析] 開關閉合后,兩燈都不亮;若燈L1斷路,則用導線連接a、b兩點后,燈L2可發光,故A錯誤;若L1短路,則L2可發光,故B錯誤;若L2斷路,則用導線連接b、c兩點后,L1可發光,故C錯誤;若開關的接線柱處斷開,則整個電路斷路,兩燈均不亮,用導線連接b、d兩點后,L1發光,故D正確。
3.(1)R1、R2都斷路　(2)R1短路、R2斷路
例3　C
針對訓練
1.C　2.B　3.D　
4.C　[解析] 由圖可知,閉合開關后,燈泡與滑動變阻器并聯,電流表A1測量干路電流,A2測量通過滑動變阻器的電流,電壓表測量電源電壓,電壓表示數不變,故A錯誤。滑片P向右移動,滑動變阻器接入電路的阻值減小,兩電流表示數均變大,故B錯誤。電壓表V示數與電流表A2示數的比值等于滑動變阻器接入電路的阻值,是變小的,故C正確。兩電流表示數的差值等于通過燈泡的電流,是不變的,故D錯誤。
5.C
[解析] 要使控制器在煙霧較淡時就觸發報警,意味著R阻止較小時,電壓表也能獲得較大的示數。此題中兩電阻串聯,電壓表測R兩端的電壓。根據串聯電路特點可知,要增大電壓表示數,方法有增加電源電壓、減小R0阻值、增大R阻值(減弱激光強度)等。
例4　D　
針對訓練
1.C　2.B　3.D
例5　(1)定值電阻R短路(或電壓表斷路)　(2)5 Ω
針對訓練
1.(1)導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比　(2)3.33~100
[解析] AB間允許接入的電阻取值范圍是由電流表量程0.6 A、滑動變阻器允許通過的最大電流1 A以及電壓表示數2 V來共同決定的。根據電路安全問題的分析方法,此題就轉化成當電流小于等于0.6 A且UR=2 V時,定值電阻的阻值是分別是多少的問題。當I=0.6 A時,R=
??
??
=
2 V
0.6A
≈3.33 Ω;當電流小于0.6 A時,變阻器的滑片移到阻值最大處,此時UR=2 V,U滑=1 V,R滑=50 Ω,算出定值電阻R=100 Ω。
2.A　
3.A　[解析] 電壓表示數為3 V時,電路電流為I1=
??
1
??
1
=
3 V
10 Ω
=0.3 A;而電流表選擇的是0~0.6 A量程,所以電路最大電流為I=0.3 A。此時R1消耗的功率為P1最大=U1I1=3 V×0.3 A=0.9 W;當滑動變阻器全部串聯在電路中時,R=R1+R2=10 Ω+20 Ω=30 Ω,此時電路中電流為I'=
??
??
=
6 V
30 Ω
=0.2 A,此時R1消耗的功率為P1最小=I'2R1=(0.2 A)2×10 Ω=0.4 W。所以電阻R1消耗的電功率允許的變化范圍為0.4~0.9 W,①正確。
由上知,電流表示數允許的變化范圍為0.2~0.3 A,②錯誤。
當電路中電流最大為I=0.3 A時,電路總電阻為R最小=
??
??
=
6 V
0.3 A
=20 Ω,滑動變阻器接入電路電阻為R2最小=R-R1=20 Ω-10 Ω=10 Ω。所以R2接入電路阻值的變化范圍為10~20 Ω,③正確。
整個電路消耗的最小功率為P總小=UI'=6 V×0.2 A=1.2 W;最大功率為P總大=UI=6 V×0.3 A=1.8 W。所以,電路消耗總功率允許的變化范圍為1.2~1.8 W,④錯誤。
4.D

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