专题14 电学综合计算（原卷版）

专题14 电学综合计算 模型构建｜真题试炼｜模拟演练｜题组通关 高频模型 中考题型分布 分值占比 模型01 一般电学综合计算（高频考点） 选择题、填空题 2~7 分 模型02 电热综合（高频考点） 选择题、填空题 2~7 分 模型03 传感器类综合（高频考点） 选择题、填空题 6~8 分 中考·模型解读 识 总结·模型构建 善 模型01 一般电学综合问题 真题·思维剖析 解 （北京）股份有限公司 【变式1-1】（2024·四川成都·一模）如图所示，电源电压恒为45V，小灯泡L 标有“25V 125”字样且灯 丝电阻保持不变，电流表的量程为0~06，电压表V 的量程为0~3V，滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω。 （1）闭合开关S1、S2、S3，断开S4，并将滑动变阻器的滑片置于最右端，当电流表示数为03，求定值电阻 R1的阻值； （2）闭合开关S2、S4，断开S1、S3时，在保证电路安全情况下，求电路总功率的范围。 【变式1-2】（2024·安徽滁州·一模）如图甲所示的是某种触摸式台灯，它有三个挡位，其工作原理电路 图如图乙所示。将单刀三掷开关S 掷于触点1 时，灯泡L 不发光；将开关S 掷于触点2 时，灯泡L 发出的光 较暗；将开关S 掷于触点3 时，灯泡L 正常发光。已知灯泡L 发出的光较暗时，其功率为额定功率的 ，灯 泡L 上标有“24V 15”字样。忽略温度对灯丝电阻的影响。求： （1）灯泡L 正常发光时的电阻； （2）开关S 接触点2 时， 两端的电压； 变式演练 （北京）股份有限公司 （3） 的值。 【变式1-3】（2024·广西南宁·一模）在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路， 电源电压恒定， 为定值电阻。闭合开关S 后，将滑动变阻器 的滑片P 由最右端向左移动，直至灯泡L 正常发光。此过程中，电流表的示数随两电压表 、 （电压表 未画出），示数变化关系图像如图乙 所示。求： （1）灯泡正常发光时候的电阻； （2）求电源电压； （3）滑动变阻器的滑片由最右端向左移动至灯泡L 正常发光的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变化范 围。 （北京）股份有限公司 『模型解读』 1 电热的计算 (1)公式: (2)导出式： (仅适用于纯电阻电路) 注意:凡是要计算电热，都应首选 ，可求任何电路中电流通过电阻R 时所产生的热量 2 电功和电热的比较 对任何电路，电流做的功恒为 ；电流产生的热量恒为 (1)在纯电阳电路中，由于 ，因此 ，即电流做的功全部转化为电热 (2)在非纯电阳电路(如含有电动机、电解槽的电路)中，电流做的功只有很少一部分转化为电热，绝大 部分转化成其他形式的能(机械能或化学能等)。因此，>Q，即 ，根据能量转化和能量守恒定 律知，在非纯电阻电路中满足:电功=电热+其他形式的能 3 电功率和热功率的比较 (1)对纯电阻电路， 。电功率和热功率可用 计算。 (2)对非纯电阻电路， 。电功率用 计算，热功率只能用 计算 真题·思维剖析 解 /) 模型02 电热综合 （北京）股份有限公司 【例2】（2023·四川乐山·中考真题）如图所示，图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图 丙为电饭锅铭牌的主要参数，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关。该电饭锅可以通 过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V 的电路中， 求： 额定电压：220V 加热功率：880 保温功率：80 （1）电饭锅在处于加热挡时的电流； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10m，产生的热量是多少焦； （3）R1和R2的阻值。 【变式2-1】（2024·辽宁大连·一模）随着生活水平不断提高，各种家用电器进入了人们的生活，小明家 新买了一个多档位电火锅，有高温、中温和低温三个挡位，其内部简化电路如图甲所示，R1和R2均为阻值 一定的电热丝，其中R1=44Ω，并且R1＜R2。（忽略温度对电阻的影响） （1）分析说明当电火锅处于低温挡时，各开关处于怎样的状态？ （2）只有S2断开时，该电火锅是中温档，则此时的功率是多少？ （3）若小明关闭其他用电器，只让电火锅在低温挡单独工作1m，他发现家里图乙所示的电能表转动了 5r，则此时电火锅低温档的功率是多少？ 变式演练 （北京）股份有限公司 （4）小明发现：高温档正常工作100s，可使锅内2kg 的水升高10℃，则该电火锅的加热效率是多少？（ ， ）。 【变式2-2】（2024·陕西宝鸡·一模）如图所示的简化电路图，R2＝1760Ω，电热毯处于高温加热状态时， 电功率为110，电热毯处于保温状态，电路中的电流为01。通过计算回答： （1）电热毯处于高温加热时，S1闭合，S2 （选填 闭合 或 断开 ），电路中的电流多大？ “ ” “ ” （2）R1的电阻值多大？ （3）保温5m，R2产生了多少热量？ 【变式2-3】（2024·河南周口·一模）为保证师生就餐安全，学校食堂配备了为餐具消毒、烘干的保洁消 毒柜，如图甲所示。图乙是其内部简化电路图， 为温控开关， 为门控开关， 为阻值不变的加热管。 消毒柜加热管的电功率为2200 ，臭氧发生器的电功率为200 。 （1）消毒柜是常见的家用电器，它是根据电流的 效应工作的；从安全角度考虑，它应使用三孔插座， 这样做是为了让它的 与地线相连，防止触电。 （北京）股份有限公司 （2）正常工作时，通过加热管的电流和臭氧发生器的阻值分别是多少？ （3）若餐后完成一次工作流程，加热管需工作30 m，臭氧发生器需工作15 m，则它们所消耗的电能是多 少？ 『模型解读』 传感器问题就是将其他非电学物理量，比如压力、温度、光照强度等按照一定的规律转化为电学物理量 或者转化为电路的通断，也就是说传感器是将被测信号的变化转化成电信号的变化。 (1)做题的时候首先要理解题意，明确电路的连接状态以及电路中的仪器如何工作； (2)找出被测信号转化为电信号的规律，正确判断对应的电学物理量的变化情况，再根据物理量的变化情 况进行分析与计算。 『核心提示』 【例3】（2023·海南·中考真题）如图甲为某商场安装的扶梯自动计数器简化电路图。已知电源电压 为光敏电阻， 。当有光照射时 ；当扶梯上有顾客经过，挡住射向 的光 线时， 的阻值增大，计数器就计数一次。图乙为某段时间内 两端的电压 随时间t 变化的图像。 模型03 传感器综合 真题·思维剖析 解 （北京）股份有限公司 （1）当有光照射时，电路中的电流为多大？ （2）当扶梯上有顾客经过时， 的阻值为多大？ （3）这段时间内电路消耗的电能是多少？ 【变式3-1】（23-24 九年级下·陕西·开学考试）图甲是某电热水壶内部简化电路，由控制电路和加热电 路组成。电流鉴别器相当于电流表；加热电路中电源电压为220V，电热丝R1的阻值为242Ω；控制电路电 源电压为8V，滑动变阻器R2（调温电阻）的最大阻值为130Ω；热敏电阻RT置于热水器内部，其阻值随温 度t 变化的关系如乙图所示。当电流鉴别器的电流达到50m 时，开关S2断开，加热电路停止加热。 （1）当开关S2闭合时，求加热电路的电功率；( ) 变式演练 （北京）股份有限公司 （2）当最高控温设置在80℃时，滑动变阻器R2接入电路中的阻值应为多少？( ) （3）若不计能量损失，求电热水壶把2kg 水从30℃加热200s 时水的末温；( ) [ ]（结果保留1 位小数） （4）将滑动变阻器R2的滑片向右移，最高控温会 （选填 升高 或 降低 ）。 “ ” “ ” 【变式3-2】（2024·陕西西安·三模）某科技小组设计的电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图 1 所示。R 为热敏电阻，其阻值R 随温度变化的规律图像如图2 所示，电源电压 为6V，保护电阻 的阻 值为 ，热敏电阻R 和工作电路中的三只加热电阻丝 、 、 均置于储水箱中， ， ，加热和保温时的功率分别为2200 和110 （1）电磁铁上端为 极，电热水器处于加热工作状态时，不工作的电阻丝是 。 （2）当电磁铁线圈中的电流 时，继电器上方与触点接触，保温电路接通，热水器刚开始保温时水 的温度是多大？（电磁铁线圈电阻不计） （3）电阻丝 的阻值是多大？ （4）工作时，若要降低电热水器的保温温度，能否通过换用阻值更大的定值电阻替换 来实现？ 请 简要说明理由。 【变式3-3】（2024·陕西商洛·一模）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不 计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，电压 ，定值电阻 ，热敏电 （北京）股份有限公司 阻R 阻值随温度变化的图像如图-2 所示；工作电路中 。已知恒温调奶器 容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会弹起。[已知水的比热容为 ，煤气的热值 ] （1）当衔铁被电磁铁吸下时，电路处于 （选填 加热 或 保温 ）状态； “ ” “ ” （2）求衔铁刚弹起时，通过电磁铁线圈的电流； （3）当调奶器加满温度为20℃的水，加热元件工作570s 后衔铁弹起，求此过程中水吸收的热量及恒温调 奶器的加热效率； 求若由煤气完全燃烧加热水至80℃需要消耗的体积。（煤气燃烧的热量完全被水吸 收，结果保留2 位小数） 1．（2023·内蒙古包头·中考真题）某电热水器内部简化电路如图甲所示，由控制电路和加热电路组成。 控制电路中电源电压恒为12V， 为定值电阻， 为热敏电阻，其阻值随水温的变化关系如图乙所示，电 流鉴别器相当于电流表；加热电路中电源电压为220V，加热电阻 阻值为484Ω。当热水器中水温降到 40℃时，鉴别器中电流减小到30m，开关S2闭合，加热电路开始加热；当水温升至某温度时，鉴别器中电 流增大到40m，开关S2断开，加热电路停止加热。 好题·题组通关 练 （北京）股份有限公司 （1）开关S2闭合，求加热电路的电功率； （2）求定值电阻R0的阻值； （3）求加热电路停止加热时水的温度。 2．（2023·辽宁抚顺·中考真题）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。 （北京）股份有限公司 3．（2023·辽宁丹东·中考真题）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。 4．（2023·黑龙江大庆·中考真题）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。 （北京）股份有限公司 5．（2023·四川巴中·中考真题）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）。 6．（2023·四川攀枝花·中考真题）某品牌电煎锅的简化电路如图所示，它分为高、中、低三挡，最大 功率为990。S 为旋钮开关，转动S 可将开关分别调至0、1、2、3 挡位置，与该挡的两个触点同时接通。 R1、R2、R3为发热电阻，且阻值恒定。将电煎锅接入220V 的家庭电路中，当开关S 旋至1 挡时，电路的工 （北京）股份有限公司 作电流为1；当开关S 旋至2 挡时，电路的功率为550。某次用2 挡烹饪中，用时1m 将质量为50g、比热 容为 的某种食物从20℃加热至119℃。求： （1）电阻R1、R2、R3的阻值； （2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率。 7．（2023·西藏·中考真题）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“ 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）。 （北京）股份有限公司 8．（2023·山东淄博·中考真题）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。[ ] 9．（2023·湖北十堰·中考真题）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 （北京）股份有限公司 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。 10．（2023·江苏盐城·中考真题）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 ， 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 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。 （北京）股份有限公司 11．（2023·辽宁鞍山·中考真题）中医药是中华文化的瑰宝，在疾病治疗方面具有不可替代的作用。 图甲为小明同学家的小型电中药锅，其电路简图如图乙所示，通过开关 和 的不同接法组合，可以实现 三档加热功能，其中定值电阻 、 都是发热电阻，其部分参数如下表所示。已知 ， 求： 额定电压 220 额定功率 高温挡880 中温挡440 低温挡 ___________ （1）锅中的 药液从 加热到 ，中药液吸收的热量； （2）低温挡的功率； （3）若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热 ，实际消耗的电能为 ，则此时电路 的实际电压是多少？ （北京）股份有限公司 12．（2023·辽宁朝阳·中考真题）彤彤家里有一台电热锅，它的一些参数如表中所示，加热功率有高、 低两个挡位，其内部简化电路如图甲所示。 额定电压 加热电阻 加热电阻 （1）电热锅在高挡位工作时的额定功率是多大？ （2）若将锅中 的水从 加热到 ，水吸收多少热量？ （3）上述加热水的过程中，不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作多长时间？ （4）爱动脑的彤彤把原电热锅内部简化电路设计成如图乙所示，也有高、低两个挡位。已知该电热锅允 许通过的最大电流为 ，请判断乙图电路是否合理，并通过计算说明原因。 （北京）股份有限公司 13．（2023·湖南常德·中考真题）在图甲所示电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为30Ω，闭 合开关S，两电流表的指针均指在表盘正中位置如图乙所示。 （1）求电源电压U； （2）求电阻R2的功率； （3）现用电阻R 替换原来的两个电阻中的一个，发现替换前后只有一个电流表的示数发生了变化，且电 路的总功率变化了12。求电阻R 的阻值（结果保留1 位小数）。 14．（2023·四川甘孜·中考真题）某兴趣小组在制作多档位电热器的过程中，利用图所示的电路进行 模拟调试。已知电源电压恒定不变，电流表所选量程为0~3，电压表所选量程为0~15V，滑动变阻器 规 格为“50Ω 1”， 。若闭合开关S、 ，断开开关 ，电压表的示数为12V；若闭合开关S、 ， （北京）股份有限公司 断开开关 ，电流表的示数为12。 （1）电热器是利用电流热效应来工作的，请例举3~5 个利用了电流热效应工作的常用电器。 （2） 的阻值是多少？ （3）在确保电路安全的前提下，电路能消耗的最大电功率是多少？ 15．（2023·山东聊城·中考真题）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， 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 、 闭合， 、 断开时，小灯泡的实际功率； （3）当开关 、 闭合， 、 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。 （北京）股份有限公司 16．（2023·湖北襄阳·中考真题）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