挑战22 计算题（电学综合38题）（原卷版）

2023 年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（原卷版） 挑战22 计算题（电学综合38 题） 【题型1 欧姆定律的应用】.....................................................................................................................................1 【题型2 电功与电能的计算】.................................................................................................................................8 【题型3 电能表相关计算】...................................................................................................................................11 【题型4 电功率的计算】.......................................................................................................................................13 【题型1 欧姆定律的应用】 1．（2023• “ ” 内蒙古）坐位体前屈是学生体质健康测试项目之一。图甲是某女生测试示意 图。图乙是学习小组设计的测试仪电路原理图，电源电压恒为45V，电压表量程为0～ 3V，定值电阻R0＝10Ω，滑动变阻器R1由长为30m、粗细均匀的电阻棒改装而成，规 格为1Ω/m，允许通过的最大电流为03。为保护电路安全，滑片P 的起始位置点设定在 离电阻棒最左端点5m 处。测试时，通过推动塑料挡板带动滑片P 从起始位置向右移 动，并通过电压表的示数反映学生的测试结果。下表是初三女生测试等级与滑片P 移动 距离L 的关系。 初三女生测试等级标准 不合格 合格 良好 优秀 滑片移动距离L/m ＜37 37≤L＜167 167≤L＜201 ≥201 （1）滑片P 在起始位置点时，闭合开关S，通过R0的电流为03，请计算此时R0两端电 压大小。 （2）请推导出电压表示数U 测与滑片移动距离L 之间的关系式；为保护电路安全，说 明滑片移动的范围。 （3）该测试仪不能测出表中所有的等级，在保证电路各元件安全的情况下，通过替换 R0来实现最大程度增加测试范围，请计算替换电阻R2的最小值。 2．（2023•西藏）如图甲所示，电源电压保持不变，滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左 端的过程中，电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示。求： （1）电源电压； （2）滑动变阻器的最大阻值； （3 “ ）把定值电阻换成标有25V 0625”的小灯泡，当滑动变阻器的滑片P 在中间位置 时，计算小灯泡的实际功率（忽略温度对小灯泡电阻的影响）。 3．（2023•呼和浩特）在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变。R1为定值电阻。闭合 开关S，将滑动变阻器R2的滑片P 从最左端滑到最右端，两电压表示数随电流表示数变 化的完整图象如图乙所示。求： （1）电源电压和定值电阻R1的阻值； （2）滑动变阻器R2的最大值和它消耗的最大功率。 4．（2023•兰州）如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R “ 上标有20Ω 1”的 字样，电压表的量程为0～3V，灯泡L1 和L2 “ 上分别标有2V 08” “ 和25V 125”的字样， 忽略温度对灯丝电阻的影响。闭合开关S、S1，调节滑动变阻器R 的滑片P，当电压表 的示数为2V 时，灯泡L2恰好正常发光。 （1）请根据实物图画出开关S、S1断开状态下的电路图； （2）求电源电压； （3）当开关S、S1 闭合时，在确保电路安全的情况下，求滑动变阻器R 接入电路的阻 值范围； （4）只闭合开关S 时，计算电路在1m 内最多消耗的电能。 5．（2023•新疆）如图所示，电路中电源电压为3V，闭合开关S 后，电流表的示数为＝ 090，电流表1的示数为1＝060。求： （1）通过电阻R2的电流； （2）电阻R1、R2的阻值； （3）整个电路在1m 内产生的热量。 6．（2023•雅安）随着我国经济的发展，人民生活水平日益提高，我国出现了越来越多的 潜水爱好者。为了保障安全，潜水员潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表。图乙 是某深度表的工作原理简化电路图，电源电压U＝6V 且恒定不变，定值电阻R0＝ 15Ω，电压表量程为0 3V ∼ ，Rp是阻值随水深度变化的电阻，其变化关系图象如图丙所 示，Rp允许通过的最大电流为024。求： （1）深度表在水面上时，电路中的电流（计算结果保留1 位小数）； （2）电压表示数为2V 时，潜水员下潜的深度； （3）在保证电路安全的情况下，该深度表能浸入水中的最大深度。 7．（2023•上海）在如图所示的电路中，电源电压为6 伏，滑动变阻器R1 “ 标有20Ω，2”字 样。现闭合开关S。 ①若变阻器R1连入电路的阻值为15Ω，求通过变阻器R1的电流。 ②若将一电流表1串联在R1支路，调节滑动变阻器使得两电流表示数如图所示，求定值 电阻R2阻值。 8．（2023•宜宾）如图所示的电路，电源电压可调，R “ 为标有15”字样的滑动变阻器，、 为其两端点，电流表量程为0～3，电压表量程为0～15V，灯L1 “ 标有6V 72”字样，灯 L2 “ 标有6V 48”字样，忽略温度变化对灯丝电阻的影响。试问： （1）L1正常发光时的电流和电阻； （2）闭合开关S，断开S1和S2，在不损坏电路的情况下，使其中一盏灯正常发光，电 压表示数是多少？ （3）闭合开关S 和S2，断开S1，将电源电压调至12V，当滑动变阻器滑片P 滑到b 点 时，小灯泡正常发光，此时Rb＝3Rb，则滑动变阻器的最大阻值是多少？ （4）闭合开关S 和S1，断开S2，将滑片P 由b 滑动到端的同时调节电源电压，使小灯 泡正常发光，其它各元件均安全，此过程中电路的总功率变化的范围。 9．（2023•广元）在如图所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡L “ 标有6V 42”字样。 当S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片滑到最左端时，小灯泡L 正常发光，电流表示数为 22。求： （1）小灯泡正常工作时的电流； （2）R0的阻值； （3）只闭合S1、滑动变阻器滑片滑到某一点时，电压表示数为U1，电路消耗的电功率 为P1；保持滑片位置不动，只闭合S2，小灯泡L 的电阻发生变化，此时电压表示数为 U2，电路消耗的电功率为P2；已知U1：U2＝3：4，P1：P2＝3：2，求只闭合S2时小灯 泡的实际功率。 10．（2023•绥化）如图，电路中电源电压可调，小灯泡L “ 标有6V 3”字样（忽略温度对灯 丝电阻的影响），滑动变阻器R2 “ 的铭牌上标有100Ω 06”字样，电流表量程0～3，电压 表量程0～15V。将电源电压调至18V，闭合开关S1、S3，断开S2，调节滑动变阻器滑 片使小灯泡正常发光。 （1）求小灯泡正常发光时的电流和此时滑动变阻器连入电路的阻值。 （2）开关状态不变，电源电压仍为18V。在保证电路安全的情况下，求电路消耗的最 小功率。 （3）现调节电源电压，闭合开关S1、S2，断开S3，将滑动变阻器滑片移至点时，滑动 变阻器连入电路的阻值为R，电流表示数为，电压表示数为6V；将滑动变阻器的滑片 移至b 点时，滑动变阻器连入电路的阻值为Rb，电流表示数为b。：b＝2：3，R＝2Rb。 求此时电源电压。 11．（2023•郴州）如图所示，电源电压恒为18V，滑动变阻器R “ 上标有30Ω 1”的字样， 定值电阻R1＝18Ω，小灯泡L “ 上标有6V 3”字样（设小灯泡的电阻不随温度变化），电 流表的量程为0～3，求： （1）闭合开关S、S1，断开S2，滑动变阻器的滑片P 移到最上端时，电流表的示数； （2）闭合开关S、S2，断开S1时，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡恰好正常发光， 此时滑动变阻器接入电路中的阻值； （3）闭合开关S、S1、S2，在保证电路安全的情况下，滑动变阻器的滑片P 从最上端向 b 端移动到某个位置时，电路的最小功率。 12．（2023• “ ” 仙桃）如图，小明设计的电子浮力秤由浮力秤和电路两部分构成。浮力秤中 托盘与圆柱形塑料浮筒M 通过硬质绝缘细杆固定连接，整体漂浮在装有足够深水的柱 形薄壁容器中，且只能竖直移动。托盘的质量40g，M 高20m，底面积为100m2，质量 为160g；容器的底面积为300m2。电路中R 是滑动变阻器的电阻片（阻值均匀），长 8m，最大阻值16Ω；电源电压恒为45V；电压表量程为0～3V。托盘通过滑杆带动滑片 P 上下移动。托盘中不放物体时，调节水量，使滑片P 正好位于R 最上端，闭合开关 S，电压表示数为09V（不计滑片、滑杆、细杆的质量，忽略摩擦阻力。工作中 水不溢出）。求： （1）浮筒M 的密度； （2）R0的阻值； （3）托盘中不放物体时，M 浸入水中的深度； （4 “ ” ）该电子浮力秤的称量。 【题型2 电功与电能的计算】 13．（2023•淮安）人工智能让我们的生活更加便捷，某酒店迎宾机器人将客人从酒店门口 带至前台。这一过程中机器人做匀速直线运动，通过的路程为20m，所受阻力为自身重 力的005 倍，机器人相关参数如下表所示，g 取10/kg。 整机质量：36kg 行进速度：1m/s 工作电压：24V 工作电流：1 轮子与地面接触总面积：18×10 3 ﹣m2 （1）求机器人对地面的压强。 （2）求牵引力所做的功。 （3）求机器人全程运动的时间及消耗的电能。 （4）求电能转化为机械能的效率。 14．（2023•大连）如图是某品牌家用电炒锅的简化电路，电源电压为220V，R1、R2是发 热电阻，R2的阻值为88Ω。开关S 接时为高温挡，高温挡功率为2200；开关S 接b 时为 低温挡。试求： （1）电阻R1的阻值是多少？ （2）低温挡工作时电路中的电流是多少？ （3）低温挡工作5m 电流做的功是多少？ 15．（2023• “ ” 遂宁）学校组织学生到射洪市三五三六厂参加国防育活动。同学们被展厅自 动大门所吸引，他们发现当人靠近大门时，大门自动打开，如图甲所示。回校后，科技 小组利用电磁继电器、人体红外传感器，电动机等元件制作了模拟电路，部分电路如图 “ 乙所示。其中电动机铭牌上标有220V 40”的字样，控制电路的电源电压U 为24V，R1 为定值电阻，人体红外传感器的阻值R 随人体到大门距离L 的变化关系如图丙所示；当 电磁铁线圈中的电流为100m 时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开。（不 计电磁铁线圈的电阻） （1）开门一次用时3s，请计算开门一次电动机消耗电能多少焦耳？ （2）经测试L＝3m 时刚好触发电动机工作，则R1的阻值为多少？ （3）善于思考的小明同学想通过电表示数直观反映人与大门间的距离，于是他将一只 电压表并联在R 两端。已知R1为第（2）问所求值，请你推导出L 在0～6m 内，电压表 示数UR随L 的变化关系式。 16．（2023•重庆）如图所示的电路中，电源电压恒为2V，R1的阻值为10Ω，R2的阻值为 20Ω，闭合开关S。求： （1）通过R1的电流； （2）通电50s，R2消耗的电能。 17．（2023•重庆）如图所示的电路中，电源电压恒为6V，R1为20Ω，R2为30Ω。求： （1）只闭合开关S1时，电流表的示数； （2）闭合开关S1、S2，R2在1m 内消耗的电能。 18．（2023•泰安）2023 年3 月27 日是第28 个全国中小学生安全育日，某校开展了安全创 意设计比赛活动，物理兴趣小组利用磁性开关S2设计了烟雾报警与自动喷淋联动模拟系 统，当烟雾达到一定浓度时触发自动报警喷淋，防范火灾发生。图甲为该模拟系统示意 图，R 为气敏电阻。控制电路中的电流控≥002 时，磁性开关动触片被电磁铁吸引与触点 接触，安全指示灯L 熄灭，报警喷淋系统同时工作；控制电路中的电流小于002 时，动 触片被释放，与触点b 接触，安全指示灯亮，报警喷淋系统停止工作。已知控制电路电 源电压U 控大小可调节，电磁铁线圈电阻不计，气敏电阻R 的阻值与烟雾浓度的关系如 图乙所示，R0为定值电阻。工作电路电源电压U＝36V “ ，报警电铃标有36V 18”字样。 （1）安全指示灯L “ 标有09 10Ω”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），要使灯L 正常 工作，则保护电阻的阻值为多大？ （2）报警电铃响时电流表示数为25，喷淋系统工作20s 消耗的电能是多少？ （3）通过调节U 控大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调至U 控1时，触发报警 喷淋的最低烟雾浓度1＝8%，电阻R0的功率为0012，控制电路消耗的总功率为P 控1； 将电压增大调至U 控2，触发报警喷淋时的最低烟雾浓度为2，控制电路消耗的总功率为 P 控2，P 控1：P 控2＝25：31，求U 控1、U 控2和2的大小。 【题型3 电能表相关计算】 19．（2023• “ 通辽）小华家有一个标有220V 2200”的即热式水龙头，在使用时发现不能满 足家人对冬夏两季水温的需求，于是他增加了两个相同的发热电阻R 和两个指示灯（指 示灯电阻不计），设计了如图甲所示的电路进行改进，其中R0 为改进前水龙头的发热 电阻，开关S1可以同时与、b 相连或只与相连，使其具有两挡工作状态（忽略发热电阻 阻值的变化）。 （1）请求出R0的阻值； （2）改进前，小华关闭家中其他用电器，只让该水龙头工作，发现家中电能表（如图 乙所示）1m 转20r，请求出此时该水龙头的实际功率； （3）改进后，水龙头正常工作时两挡电功率之比为4：1，请求出正常工作时高温挡的 电功率。 20．（2023•湖北）小明家的电饭锅，额定电压220V，简化电路如图甲。发热电阻R1、R2 阻值不随温度变化，操作开关S1、S2、S3 的通断（S1、S2 不会同时闭合），可实现煮 饭、煲汤、保温三个挡位调节，只闭合S3时，为煲汤挡，额定功率为440。求： （1）电饭锅在煲汤挡正常工作时，电路中的电流； （2）某天用电高峰，小明关闭其它用电器，只让电饭锅在煮饭挡工作，发现电能表 （如图乙）指示灯30s 内闪烁11 次，电饭锅煮饭挡的实际功率； （3）若电阻R1在保温挡和煮饭挡时，消耗的功率之比是1：9，电阻R1的阻值。 【题型4 电功率的计算】 21．（2023•枣庄）体重超标已影响了部分中学生的身心健康，为了动态监测学生的体重情 况，班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所 示。已知电源电压恒定，定值电阻R0＝5Ω，R 为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关 系如图乙所示，电流表量程为0～06，踏板重力不计，求： （1）闭合开关S，当体重计空载时，电路中的电流为012，电源电压为多少； （2）当体重计示数为600 时，R0消耗的电功率为多少； （3）此体重计所能测量的最大体重为多少。 22．（2023•临沂）随着生活水平的提高，煎饼已由果腹的家庭主食变为临沂的一道美食。 图甲是具有两挡加热功率的煎饼锅，图乙是其内部简化电路图。当开关S1和S2均闭合 时，煎饼锅的加热功率为968；仅闭合开关S1时，煎饼锅的工作电流为1。求： （1）当开关S1和S2均闭合时，煎饼锅的工作电流和电阻R1的阻值。 （2）电阻R2的阻值。 23．（2023•丹东）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L “ 标有6V，3”字样，定值电阻 R1 阻值为20Ω，滑动变阻器R2 最大阻值为18Ω。（不考虑温度对灯丝电阻的影响） 求： （1）小灯泡L 的电阻； （2）当开关S、S1 都闭合，滑动变阻器R2 的滑片P 移到端时，小灯泡L 恰好正常发 光，求电流表的示数； （3）当开关S1 断开，S 闭合，滑动变阻器R2 的滑片P 移到b 端时，小灯泡L 的电功 率。 24．（2023•江西）如图所示，电源电压恒定不变，灯L1 “ 标有3V，3”字样，灯L2 标 “ 有3V，6”字样，闭合开关S，两灯均正常发光。求： （1）灯L1的电阻； （2）电流表的示数； （3）电路消耗的总功率。 25．（2023•盐城）图甲是小明同学为学校草坪设计的一款自动注水、喷淋系统的电路图。 控制电路的电源电压U1＝12V，RF为压敏电阻，放置在注水系统水箱底部，其阻值随压 力的增大而减小。图乙是受控电路中电流随时间变化的关系图像。当通过电磁铁线圈的 电流为01 时，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，电磁铁线圈的电阻忽略不计。 （1）当衔铁恰好被吸下时，求电阻RF的阻值。 （2）求喷淋系统的电功率。 （3）求500s 内注水系统消耗的电能。 26．（2023•襄阳）L1、L2 是额定电压均为6V 的小灯泡，其电流与电压的关系如图甲所 示。图乙中R “ 是30Ω 1”的滑动变阻器。 （1）L1正常发光时的电阻值； （2）求把L1、L2并联在6V 电源下，电路中消耗的总电功率； （3）按图乙所示把L1、L2连接在另一恒定电源上，在不损坏电路元件的情况下进行如 下操作：当滑片P 移至某一位置时，使其中一盏灯正常发光，此时滑动变阻器消耗的功 率为P1；当滑片P 移至另一点时，电压表示数变化了4V，此时滑动变阻器消耗的功率 为P2，且P1：P2＝8：9。求变阻器阻值变化范围。 27．（2023•眉山）如图所示，如图为某家用电水壶的简化电路图，如表为铭牌的部分参 数，R1、R2为发热丝，其中R2＝40Ω。求： （1）电水壶的加热功率； （2）电水壶处于保温挡时，正常工作5m 消耗的电能； （3）R1的阻值。 型号 SDS 15X05 ﹣ 容量 1L 额定电压 220V 额定频率 50z 加热功率 ？ 保温功率 40 28．（2023•聊城）如图所示，电源电压和小灯泡的灯丝电阻均保持不变。小灯泡L 标 “ 有6V 12”字样，R0 为10Ω 的定值电阻，滑动变阻器R “■ 铭牌上标有 Ω 1”字样（电阻 值已模糊不清），电压表使用的量程为0～3V，电流表使用的量程为0～06。闭合所有 开关，小灯泡正常发光，此时滑动变阻器的滑片在最右端，滑动变阻器的电功率为 072。求： （1）滑动变阻器R 铭牌上标注的电阻值； （2）当开关S1、S3闭合，S2、S4断开时，小灯泡的实际功率； （3）当开关S2、S4闭合，S1、S3断开时，在不损坏各电路元件的情况下，电路中允许 通过的最大电流。 29．（2023•益阳）如图所示，电源电压U＝24V，定值电阻R0＝4Ω，滑动变阻器的规格 “ 为20Ω 2”，电压表量程为0～15V。 （1）求当电压表示数U0＝6V 时，通过定值电阻R0的电流； （2）求电路消耗的最小电功率； （3）请分析说明，为保障电路安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值。 30．