题型08 大单元综合复习——电学综合分析与计算（原卷版）

重难题型突破 题型08 大单元综合复习——电学综合分析与计算 电学综合分析与计算主要以多开关电路计算、多档位电热器计算、滑动变阻器图像类计算和敏感电路 综合计算、范围、极值的综合计算，常常结合图像进行综合分析，一般考题难度较大，综合性强，多以压 轴题的位置出现。 ►考向一 极值问题综合分析与计算 1．（2023·西藏）如图所示，电源两端电压恒为 ，定值电阻 的阻值为 ，滑动变阻器 的 最大阻值为 ，开关 闭合后，滑动变阻器的滑片 从最右端滑至中点的过程中，下列选项正确的是（ ） ．电流表的示数变小 B．电流表示数的最大值与最小值之比是 ．电路中的最大功率是 D．通电 ，电阻 消耗的电能是 2．（2023·巴中）在如图所示的电路中，已知电源电压45V 且保持不变，电压表的量程为0~3V， 电流表的量程为0~06，定值电阻R1标有“25V 5Ω”字样，滑动变阻器R2标有“10Ω 1”字样。在保证 电路安全的前提下，下列判断正确的是（ ） ．电路中允许通过的最大电流为 B．滑动变阻器允许调节的最小阻值为 ．电压表的变化范围为15~3V D．滑动变阻器的最大电功率为 3．（2023·达州）如图所示，电源电压恒定，R1、R2是定值电阻，、B 是滑动变阻器R 的两个端点， 当S、S1、S2都闭合，滑片P 位于端时，电路消耗的总功率为3；只闭合S、S1，滑片P 位于B 的中点时， 电压表示数为4V，电流表示数为1，滑动变阻器消耗的功率为P1；只闭合S、S2，滑片P 位于B 端时， 电压表示数为2V，电流表示数为2，滑动变阻器消耗的功率为P2，已知P1：P2=1：2（各元器件均在安 全工作范围），下列计算结果正确的是（ ） ．电流表示数1、2之比为2︰1 B．电路消耗的最小功率为05 ．定值电阻R2的阻值为36Ω D．滑动变阻器R 的最大阻值为18Ω 4．（2023·岳阳）如图，电源电压为18V，小灯泡规格为“10V，10”且不考虑灯丝电阻随温度变 化，R1为定值电阻。R2为滑动变阻器，最大阻值为60Ω。甲乙是同种电表，可供选择的电表为双量程电 压表（量程分别为0~3V，0~15V）和电流表（量程分别为0~06；0~3）。闭合开关，在保证电路安 全的情况下，调节滑动变阻器R₂，两表示数均有变化且小灯泡亮度发生改变。当小灯泡正常发光时，甲、 乙两表示数之比为8:13。下列表述均正确且无遗漏的一组是：（ ） ①甲、乙同为电流表 ②R₁ 阻值为5Ω ③调节R₂，通过R₂ 最小的电流为024 ④调节R₂，小灯泡的最小功率为36 ．①③ B．②④ ．①④ D．②③ 5．（2023·眉山）如图所示电路中，电源电压恒定不变，小灯泡 标有“ ”字样（不考虑 湿度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器 标有“ ”字样， 是定值电阻，电压表量程为 ， 电流表量程为 。闭合开关 ，断开开关 ，小灯泡 恰好正常发光。将 的滑片 移至最右 端，闭合开关 ，断开开关 ，此时电压表示数为 ， 消耗的功率为 ；向左移动滑片 至某点， 此时电压表示数为 ， 消耗的功率为 。已知 ， 。下列说法中正确的是（ ） ．电源电压为 B．定值电阻 的阻值是 ．保障电路元件安全的前提下，电路最小电功率为 D．保障电路元件安全的前提下，当滑动变阻器 连入电路的阻值为 时，电路的总功率最大 6．（2023·临沂）图甲所示电路的电源电压保持不变，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由最右端 向最左端移动的过程中，两电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示，则（ ） ．是灯泡的U-图线 B．灯泡电阻的最小值为 ．R 的最大阻值为 D．电路的最大功率为12 7．（2023·威海）（多选）如图所示，电源电压为45V，R1阻值为6Ω，滑动变阻器 规格为“ ”，电压表量程为“ ”，电流表量程为“ ”，在保证电路安全的前提下，闭合开关， 调节滑动变阻器，下列说法正确的是（ ） ．滑片向右滑动时，电压表示数变大 B．滑片向左滑动时，电流表示数变大 ． 连入电路的最小阻值是 D．电路最大总功率为 8．（2023·阜新）（多选）如图甲所示，电源电压恒为6V。灯泡L 的规格为“6V 36”，且电阻不 随温度变化。闭合开关后，灯泡正常发光，当移动滑动变阻器的滑片P 时，电流表的示数发生变化，若其 最小值如图乙所示，最大值为满刻度。下列说法正确的是（ ） ．图乙中电流表的示数为02 B．滑动变阻器连入电路的最小阻值为15Ω ．滑动变阻器连入电路的阻值变化量为125Ω D．此电路的最大功率为18 9．（2023·锦州）（多选）如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S、S1，断开S2，滑动 变阻器R1的滑片从最右端向左滑动到某点时，小灯泡正常发光；保持滑动变阻器R1的滑片位置不变，闭 合开关S、S2，断开S1，再将滑动变阻器R1的滑片继续向左滑动到最左端；两次电流表示数与电压表示 数关系图像如图乙所示：下列说法中正确的是（ ） ．定值电阻R2的阻值是10Ω B．电源电压是6V ．小灯泡的额定功率是3 D．滑动变阻器R1最大阻值是25Ω 10．（2023·通辽）如图所示，电源电压不变，定值电阻 ，小灯泡标有“6V 3”字样（灯丝 电阻不变），电流表量程为0~3。当只闭合开关S，滑动变阻器的滑片P 从阻值最大处移动到某一位置时， 滑动变阻器连入电路中的阻值减小了12 ，电流表示数变化了0 1，此时小灯泡恰好正常发光。在保证电 路安全的情况下，下列说法正确的是（ ） ．滑动电阻器的最大阻值为48 B．电源电压为12V ．所有开关闭合后，滑动变阻器的最大功率为33 6 D．电路消耗的最小功率为9 6 11．（2023·德州）如图甲所示，电源电压U 保持不变，当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片从最 右端滑向中点过程中得到电压表与电流表示数的变化图像如图乙所示。闭合开关S1、S3，断开S2，滑动 变阻器的滑片在最左端时，电路的总功率为15。已知R2=2R1，求： （1）定值电阻R1的阻值； （2）R0的最大阻值和电源电压U； （3）定值电阻R3的阻值及整个电路的最大功率。 12．（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像如图乙所 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。 13．（2023·达州）如图所示，电源电压不变，只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R3在 10s 内消耗电能80；只闭合S、S1，滑动变阻器滑片位于最右端时，电流表1读数为1；只闭合S、S2， 滑动变阻器滑片位于最左端时，电流表2读数为3。已知滑动变阻器的最大阻值是R3的4 倍，求： （1）只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R3的电功率； （2）定值电阻R1与R3的比值； （3）电路消耗的最小电功率。 ►考向二 范围问题综合分析与计算 14．（2023·德州）如图甲所示，电源电压保持不变。电流表的量程为 ，电压表 、 的 量程均为 ，滑动变阻器 的规格为“ ”，小灯泡的额定电压为 。滑动变阻器的滑片P 在某点时，小灯泡正常发光，此时电压表 的示数为 。在保证电路各元件安全的最大范围内调节滑片 P，其中一只电压表与电流表示数的变化图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ） ．电源电压为 B．电压表 的示数变化范围为 ．滑动变阻器的取值范围是 D．小灯泡的功率范围为 15．（2023·达州）如图所示，灯泡规格为“5V 25”（灯丝电阻不随温度变化），滑动变阻器规格 为“50Ω 1”，电流表所选量程为“0~06”，电压表所选量程为“0~3V”，电源电压恒为9V，闭合开关， 在保证电路中各元件安全的情况下，下列表述正确的是（ ） ．该电路消耗的最大功率为45 B．滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为8Ω~50Ω ．通过移动滑动变阻器的滑片可以使小灯泡正常发光 D．滑动变阻器两端的电压变化范围为6V~75V 16．（2023·遂宁）如图甲所示电路，电源电压恒定，R1为定值电阻，滑动变阻器R2铭牌上标有 “120Ω 08”的字样，电流表量程0~06，电压表量程0~15V。在保证电路安全的前提下，移动滑动变 阻器滑片，经测量分析，得出R2的电功率P 与其两端电压U 的关系如图乙。则下列说法正确的是（ ） ．电源电压为16V B．R1的阻值为25Ω ．电路总功率的最大变化量为108 D．滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10Ω~100Ω 17．（2023·抚顺）（多选）如图所示电路，定值电阻 为 ，滑动变阻器允许通过的最大电流 为04，当滑动变阻器的滑片P 在最右端时，先闭合开关S，电流表示数为01，再闭合开关 ，电流表示 数为02，在保证电路元件安全的条件下，将滑动变阻器的滑片向左最大范围移动。下列说法正确的是（ ） ．电源电压为8V B．滑动变阻器连入电路的阻值范围是 ~ ．定值电阻 的功率为08 D．通电1m，整个电路消耗的电能最多为120 18．（2023·本溪）（多选）如图所示电路，灯泡L1为“12V 12”、灯泡L2为“12V 6”，滑动变 阻器的最大阻值为48Ω，电压表的量程为“0~15V”。只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片从最右端向左 移动，当电压表示数为6V 时，灯泡L1正常发光。只闭合开关S2，保证所有元件安全的情况下，最大范围 内调节滑动变阻器的滑片。忽略温度对灯丝电阻的影响，下列有关该电路说法正确的是（ ） ．电源电压为18V B．只闭合开关S1，当灯泡L1正常发光时，滑动变阻器连入电路的阻值为6Ω ．只闭合开关S2，电压表示数的最大值为15V D．只闭合开关S2，电路总功率的变化范围为45～9 19．（2023·龙东）（多选）如图所示的电路中，电源电压恒定为6V，变阻器R1标有“20Ω，05” 字样，定值电阻R2标有“10Ω，1”字样若电流表的量程为“0~06”，电压表的量程为“0~3V”，滑片移 动时，在保证电路安全的情况下，下列说法正确的是（ ） ．电流表变化范围03~05 B．电压表变化范围15V~3V ．滑动变阻器阻值范围2Ω~10Ω D．电路总功率最大值27 20．（2023·齐齐哈尔）（多选）如图所示电路，电源电压为 且恒定。电流表的量程为 ，电压表的量程为 ，小灯泡规格为“ ”（灯丝阻值不变），滑动变阻器规格为 “ ”。保证电路中各元件都不损坏，下列说法正确的是（ ） ．电流表示数变化范围 B．电压表示数变化范围 ．滑动变阻器阻值变化范围 D．小灯泡实际功率变化范围 21．（2023·成都）如图所示电路中，电源电压恒为6V，灯泡 标有“6V”字样，额定功率字迹不 清，灯泡 标有“4V 16”字样，滑动变阻器的最大阻值为 ，电流表量程为0~06。闭合开关S、 、 ，滑动变阻器滑片位于最右端时，电流表示数为042，不考虑灯泡电阻变化。 （1）求灯泡 的额定功率。 （2）只闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，在确保电路安全的前提下，求电流表示数变化范围。 22．（2023·滨州）某科研小组用如图甲所示的电路，对由多种半导体材料混合制成的一种新材料 电阻 （标有25V 字样）进行了测量。电源电压恒定不变，电流表的量程为0～06，电压表的量程为 0~3V。当闭合S 和S1、断开S2，将滑动变阻器 的滑片P 从一端移至另一端，测得电流表示数随电压 表示数变化情况如图乙中的图象所示。当把电压表并联在 两端，闭合S 和S2、断开S1，移动滑动变阻 器 的滑片P，测得新材料电阻 电流随电压变化情况如图乙中的图象B 所示。求： （1）新材料电阻 正常工作时的电功率。 （2）滑动变阻器 的最大阻值。 （3）电源电压。 （4）在图甲电路中，电压表并联在 两端，当闭合S 和S2、断开S1时，为保证电路安全滑动变阻 器 连入电路的阻值范围。 23．（2023·济宁）在如图所示的电路中，小灯泡L 上标有“6V 3”字样，电流表量程为0～06， 电压表量程为0～15V，定值电阻 ，滑动变阻器R 的最大电阻为100Ω。只闭合 ，滑动滑片 P，使变阻器电阻 ，此时电压表示数为10V。若电源电压不变，不计灯丝电阻随温度的变化，求： （1）小灯泡的电阻； （2）电源电压； （3）只闭合 ，在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定值的情况下，电路消耗的总 功率范围。 ►考向三 电热器档位问题分析与计算 24．（2023·眉山）如图所示，图甲为某家用电水壶的简化电路图，图乙为铭牌的部分参数，R1、 R2为发热丝，其中R2=40Ω。求： 型号 SDS -15X05 容量 1 L 额定 电压 220 V 额定 频率 5 0z 加热 功率 ？ 保温 功率 4 0 （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。 25．（2023·十堰）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、保温三个档位 调节，只闭合S3时，为煲汤档，额定功率为440。求： （1）电饭锅在煲汤档正常工作时，电路中的电流； （2）某天用电高峰，小明关闭其它用电器，只让电饭锅在煮饭档工作，发现电能表（如图乙）指示 灯30s 内闪烁11 次，电饭锅煮饭档的实际功率； （3）若电阻R1在保温档和煮饭档时，消耗的功率之比是1 9 ∶，电阻R1的阻值。 26．（2023·淄博）如图甲为一款养生壶，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220V， R1、R2均是发热电阻，其中R2=506 。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5； 开关置于“2”为保温挡。求： （1）当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率； （2）当开关置于“2”时，养生壶1m 消耗的电能； （3）将壶内500g 的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。[ ] 27．（2023·巴中）图甲是某种具有加热、保温两档的电饭煲内部的简化电路图，它的电阻是R1和 R2，已知R2的阻值为400Ω，电饭煲正常工作时电压为220V，保温档的额定功率为110。 （1）求电饭煲处于保温档时的额定电流； （2）求电饭煲加热档的额定功率； （3）有一次，悦悦同学发现，相同条件下煲饭时间更长，她猜想可能是因为其工作时实际电功率偏 低。于是，她关闭家里所有用电器，只让电饭煲以加热档工作，发现在1 分钟内电能表的转盘转了50 转。 电能表的铭牌如图乙所示，请通过计算判断，悦悦同学的猜想是否正确（不考虑电阻值随温度的变化）。 28．（2023·威海）小明家的电热水器，铭牌参数如表所示，速热挡位功率模糊不清。工作电路如 图甲所示，其内部有两个电热丝 （ 阻值不变），通过控制开关，可以实现速热、加热、保温 三个功能（速热功率大于加热功率）。 （1）计算 的阻值。 （2）在用电高峰期，小明关闭其他用电器，只让电热水器处于速热挡位工作，观察如图乙所示电能 表，发现15 分钟内脉冲灯闪烁了80 次，请计算此时小明家的实际电压。 （3）小明调查发现，小区居民用电是由附近的配电室提供。为研究家庭电路电压偏低的原因，小明 设计如图丙所示的电路进行模拟实验：用学生电源模拟配电室：用小灯泡L（ ）模拟家庭用电器： 由于配电室距离居民楼较远，故选用约 长的细导线模拟配电室到用户间的输电线。连接电路闭合开关， 调节学生电源输出电压为 ，此时电压表示数为 。要使小灯泡L 正常工作，应将学生电源的输出电 压调到多少？请根据以上实验，分析解决家庭电路实际电压偏低的方法。（忽略温度对导线和灯丝电阻的 影响） 表 额定 电压 2 20V 速热 加热 1 100 保温 1 00 容积 6 0L 29．（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， 、 是发热电阻， 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 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？ 30．（2023·大庆）图甲为某品牌饮水机及其铭牌，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和 保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度 达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知水=42×103/（kg·℃）。求： （1）电热丝R1的阻值； （2）热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量； （3）饮水机处于保温挡工作22s 时间内电热丝R1产生的热量。 31．（2023·抚顺）作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示为一款 电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控开关S1自动控制，文火时 的电功率为220。R1和R2均为发热电阻，且R2的阻值为1232Ω。【中药取40×103/(kg·℃)】求： （1）中药壶在文火状态下的电流； （2）将3kg 中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量； （3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间。 32．（2023·本溪）如图为某款水暖电热毯的简化电路图，其中R、 、 均为加热电阻。该电热 毯具有“调温”和“恒温”两挡，开关接1 为“调温”挡，功率变化范围为50~100，开关接2 为“恒 温”挡，功率为33。电热毯内装有1kg 水。[ ]求： （1）电热毯在恒温挡时的电流； （2）可变电阻R 的最大阻值； （3）若用最大功率加热，不计热损失，电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间。 33．（2023·潍坊）恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工作原理 图。S 为电源开关，通过控制温控开关 可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压 ， 、 是电热丝， ，“加热”时恒温箱的电功率 。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关 S， 置于“加热”挡位，箱内温度从 升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率 。恒温箱的容积 ，箱内空气密度 ，箱内空气的比热容 。 求： （1）“保温”时恒温箱的电功率； （2）电热丝 的阻值； （3）恒温箱的恒温温度。 34．（2023·齐齐哈尔）如图甲所示是一款小型电火锅，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功 能。图乙是它的简化电路图，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R1的阻值为176Ω，电 火锅的部分参数如下表所示。求： 额定 电压 2 20V 低温 挡功率 中