专题17 电学计算压轴培优专题训练- 2022-2023 九年级全一册物理《压轴挑战》培优专题训练（人教版）

 专题17  电学计算压轴培优专题训练（原卷版）

1．如图所示，R1＝25Ω，小灯泡L的规格为“2.5V0.3A”，电源电压保持不变。（小灯泡的电阻不变）求：

（1）小灯泡的电阻。

（2）S1、S2都断开时，小灯泡L正常发光，求电源电压。

（3）S1、S2都闭合时，电流表示数变为0.6A，求R2的阻值。

2．如图所示电路，电源电压保持不变，电阻R1＝10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω，灯泡电阻不随温度变化。闭合开关S，当开关S1S2都断开，滑动变阻器的滑片P滑动到中点时，电流表的读数为0.4A；当开关S1S2都闭合，滑动变阻器的滑片P滑动到最右端时，电流表的示数为0.9A，求：

（1）电源电压为多少？

（2）小灯泡的电阻是多少？

3．有一种测量人的体重和身高的电子秤，其测体重部分的原理如图中的虚线框所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO，压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示体重大小的仪表A（实质是电流表）．其中AO：BO＝5：1，压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。

设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V．请回答：

（1）踏板空载时，电流表读数是多少mA？

（2）若压杆与压力传感器之间的接触面积是2×10﹣4m2，则该秤的最大称量值是多少？

（3）为了把电流表A的表盘改装成电子秤表盘，我们需要确定踏板上人的体重G与电流表的示数I的关系。请你写出这个关系式。

4．如图所示的电路，R2的阻值为20Ω，滑动变阻器R1上标有“2A”字样，两电流表量程均为0～3A。闭合开关S，电流表A1、A的示数分别为0.8A、1.2A。

（1）求R2两端电压U2。

（2）更换电源，用10Ω和30Ω的定值电阻先后替换R2，闭合开关S，在电路安全工作的情况下，移动滑片P，某个电流表示数的最大变化量分别为0.8A和1.6A，其中一次变阻器的电流达不到2A。

①试分析变阻器的电流达不到2A的原因。

②求变阻器的最大阻值R1max。

5．朝天门广场视野开阔，市民经常在此放风筝。为了测量风速，翼骏同学设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2m2，均匀电阻丝AB长为24cm，阻值为12Ω，电源电压U0恒为6V，保护电阻R0为8Ω，电压表量程0～3V。弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示。无风时，滑片P在A处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。

（1）滑片P位于A点时，经过R0的电流；

（2）当电压表示数U为1.5V时，风速仪所测的风为几级？（写出计算过程）

（3）在探究问题时，可以通过找出物理量之间的函数关系式，进而研究函数而得到结果。翼骏想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风压与风速的平方成正比，即p＝kv2（k为常数）。结合题目，请写出风速（v）与电压表示数（UAP）的关系式。（写出推导过程，用v、k等表示）。

6．如图甲所示，重3N、底面积为150cm2的圆柱形容器置于水平升降台中央，容器中原来装有16cm深的水。一圆柱体A悬挂在轻质细杆下保持静止。已知圆柱体A与容器高度相同。质量为1.6kg。轻杆与圆柱体衔接处为力传感器，电源电压为18V，原理如图甲所示，可通过电流表示数测得轻杆对物体的弹力大小，如表格所示。在向上调节升降台直至圆柱体A与容器底部刚好接触的过程中，记录下电流表示数I与升降台移动的距离h的关系，如图乙所示。求：

（1）未调节升降台时，甲图中力传感器R的阻值大小；

（2）圆柱体A的密度；

（3）当电流表示数为2A时，缓慢撤走细杆和力传感器后，待物体A静止，容器对升降台的压强为多大？

7．如图甲所示的电路中，电源电压为12V，滑动变阻器R2的铭牌上标有“100Ω 0.5A”字样，图乙为定值电阻R1的I﹣U图象。求：

（1）电阻R1的阻值；

（2）当电路中的电流为0.2A时，滑动变阻器R2接入电路中的阻值；

（3）为了不损坏滑动变阻器，R2接入电路中的最小阻值。

8．为锻炼身体，小阳利用所学物理知识设计了一个电子拉力计（通过仪表读数显示拉力的大小），甲图是原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计）．定值电阻R0＝15Ω，ab是一根长为6cm的均匀电阻丝，阻值R1＝45Ω，电源电压U＝9V，电流表的量程为0～0.6A．

（1）小明在电路中连入R0的目的是　                            　。当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关后电流表的示数为多少？

（2）已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示。开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处，作用在拉环上水平向右的拉力为多少N？

9．如图所示是一个调光台灯实验电路，现将两种规格的小灯泡L1“3.8V 1A”、L2“2.5V 0.5A”分别接入电路图中的a、b两点间，电流表量程为“0﹣0.6A”，电压表量程为“0﹣3V”。电源电压恒为4.5V，灯丝电阻不变，在保障电路安全的情况下。求：

（1）小灯泡L1的额定功率：

（2）小灯泡L2接入电路中的最小功率：

（3）为了使两灯泡均能安全发光，滑动变阻器R连入电路的阻值范围。

10．在如图甲所示的电路中，电源电压U＝6V保持不变，小灯泡L标有“6V 0.5A”字样，灯泡的电流与电压的关系如图乙所示。当闭合开关S1、S2，断开S3，将R2的滑片置于距左端处。移动R1的滑片，当R1的滑片在最右端时，电压表V1的示数为2V；当闭合开关S3，断开S1、S2，在电路安全的前提下移动R2的滑片，当R2的滑片在距左端处时，电压表V2的示数为3V。电流表的量程为0～3A，电压表V1的量程为0～15V，电压表V2的量程为0～3V。

（1）求小灯泡正常工作时的电阻；

（2）只闭合S3，为保证安全求滑动变阻器的取值范围；

（3）所有开关可以任意闭合或断开，在保证电路安全且电路中有电流的情况下，求电路消耗的总功率的最大值和最小值。

11．如图所示，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变，小灯泡L标有“4V 1.6W”字样，R1＝20Ω，滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，只闭合开关S2时，电压表的示数为2V，则：

（1）小灯泡的阻值为多大？

（2）R1消耗的电功率是多少？

（3）在不损坏各电路元件的情况下，若闭合所有开关，滑动变阻器R2消耗的最大功率和最小功率之比为3：1，若只闭合开关S3，小灯泡L消耗的电功率变化范围是多少？

12．如图甲是电阻R1和灯泡L的电流随电压变化图象，灯泡上标有“12V9.6W”的字样。将它们按图乙所示的电路连接，滑动变阻器上标有“20Ω1.5A”，电流表使用的量程是0～3A，电源电压不变。

（1）求灯泡L正常发光时的电阻RL

（2）当只闭合开关S、S2，滑片P位于a端时，灯泡L的实际功率为1W，求电源电压

（3）开关和滑片分别置于什么位置时，电路消耗的电功率最大？最大功率是多少？

13．如图甲。柱体A与B经细线绕过定滑轮（不计绳重及摩擦）相连，A置于力敏电阻Rx上，力敏电阻其电阻值Rx随压力F的变化关系如表，电源电压恒为6V．逐渐向容器中注水至满，得到了电流表的示数与注水体积之间的关系，如图乙。已知GA＝30N，GB＝10N，柱形容器底面积为500cm2，高10cm。求：

（1）水深5cm时，水对容器底部的压强；

（2）定值电阻R0的阻值；

（3）若电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，在注水过程中，为确保电路安全，求电路消耗的功率范围。

14．如图1所示，L上标有“6V 3W”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，变阻器R的最大电阻为100Ω．只闭合S1，滑片置于a点时，变阻器连入电路中的电阻为Ra，电流表示数为Ia．只闭合S2，移动滑片，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图2所示；当滑片置于b点时，电压表示数Ub＝8V，电流表示数为Ib．已知Ra：R0＝12：5，Ia：Ib＝3：5．（灯丝电阻不随温度变化）

求：

（1）小灯泡的电阻；

（2）定值电阻R0和电源电压；

（3）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，只闭合S1时，计算电路消耗的总功率范围？

15．如图甲所示电路，小灯泡上标有“2.5V 1.25W”字样，变阻器R1上标有“10Ω 1A”字样，移动滑片调到灯正常发光，电压表示数为2V，求：

（1）此时电路的总功率。

（2）若电流表采用0～0.6A量程，电压表采用0～3V量程，为保证灯两端电压不超过额定电压以及电路各元件安全的情况下，滑动变阻器在此电路中允许的调节范围（假定灯丝电阻保持不变）。

（3）用另一个定值电阻R2替换小灯泡，并更换电源，移动滑片到某一个位置，电流表和电压表指针位置如图乙所示（可能与之前相比更换了量程但在后续操作中量程不变），当向某个方向移动变阻器的滑片到某位置时，其中一个表指针达到满偏，另一个表指针在刻度盘处。求定值电阻R2的可能值是多少。

16．如图甲是某品牌电压力锅，图乙所示是它的简化电路图。R1、R2是定值电阻，闭合开关S1，开关S2与触点b接通，电压力锅处于加热状态，此时电压力锅的功率P1＝1100W，通过R1的电流为I1，当锅内的气压达到设定值时，S2自动与触点b断开并与触电a接通，S1仍闭合。电压力锅处于保压状态，此时电压力锅的功率为P2，通过R2的电流为I2．图丙是表示做好某次饭的过程中，电压力锅从加热到保压消耗的电功率与时间的关系。已知I1＝5I2．求：

（1）电压力锅处于加热状态时，通过电阻R1的电流。

（2）电压力锅处于保压状态时的功率P2。

（3）做好这次饭总共消耗的电能。

（4）用电高峰期，电路的实际电压为198V，电压力锅做好同样一次饭，处于加热过程实际需要的时间。（不考虑能量损失，结果保留整数）

17．为方便学生饮水，某学校在各个教室安装了饮水机。如图是饮水机的电路图，S是一个温控开关，R1为电加热管。当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热；达到100℃后，S自动切换到保温状态，A、B是两种不同颜色的指示灯。

（1）若红色表示加热，绿色表示保温，则灯B应为 　  　色。

（2）若饮水机正常工作，加热时电加热管的功率为1100W，保温时电加热管的功率为44W，则电阻R2的阻值为多少？（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）

（3）饮水机的最大容量为1L，装满初温为23℃的水后，发现过了7min后绿灯亮，则这台饮水机的热效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg：℃）]

18．如图所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），阅读该饮水机说明书可知：热水箱容积2L，额定电压220V，加热时的功率400W，保温时的功率40W．求：

（1）饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态？

（2）R1和R2的电阻值各是多大？

（3）加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（C水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，）

19．如图是家用电热壶及铭牌，假设电热壶电阻丝电阻不变，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3．求：

（1）电热壶电阻丝的电阻。

（2）不考虑热损失，电热壶正常工作时，把1L水从20℃加热到100℃所需要的时间。

（3）当电压为198V时，电热壶的实际功率。

20．人造太阳是指像太阳一样通过核聚变，源源不断地产生巨大的能量。2017年7月4日晚中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所宣布，如图1，我国的全超导托卡马克核聚变实验装置（俗称“人造太阳”）在全球首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录，为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。若人造太阳成为现实，某城市构想将来在高空设置一个人造太阳（近似认为是一个点，其能量以该点为中心向四周传播），在夜晚利用人造太阳为城市提供能量。在地面距人造太阳500m处一用户利用一面积为2m2的接收装置垂直获取能量，为家中某加热器供电，其内部简化电路如图2所示、其正常工作时的功率如表所示。

（1）求R2的阻值；

（2）在实际使用中，该用户接收装置获得能量并转化为电能，在使用高温挡时给某材料加热，材料温度升高4℃加热时间为40s。[设电热丝发热全部被材料吸收，材料的质量m＝500g，材料的比热容c＝0.66×103J/（kg•℃），已知半径为r的球其表面积为4πr2．不计传播过程中能量损耗，该接收装置能量转换为电能的效率为15%]

①该加热器的实际功率为多大？

②该人造太阳的功率至少为多少？

（3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近还是远离地球一些？

21．小明研究了家里的智能电热马桶盖（如图甲），设计出如图乙所示的便座加热电路，R1和R2是两个定值电阻（表示两个电热丝），单刀双掷开关S2可接a或b，该电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能（见表），求

（1）R1和R2的阻值；

（2）求出表中的“P3”；

（3）老年人在冬天坐上冰冷的马桶是很难受的，假设小洋想让马桶圈的温度升5℃，则用“中温挡”加热的方式需要多长时间？（设电热丝发热全部被马桶圈吸收，马桶圈的质量m＝300g，马桶圈材料的比热容c＝0.44×103J/（kg•℃）

22．如图所示是某型号电压力锅工作电路简图，下表是其部分参数。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，1挡加热器开始加热。当锅内混合物质温度达到102℃时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，2挡加热器工作，此时锅内混合物质温度不变，保持锅内压强不变，进入保压状态。现将质量为2.0kg，初温为36℃的混合物质放入压力锅中，接通电路使其正常工作18min。假设加热器产生的热量全部被混合物质吸收，混合物质的比热容为c＝4.0×103J/（kg•℃）。求：

（1）R1、R2的阻值；

（2）电压力锅加热多长时间后开始保压；

（3）电压力锅最后2min内消耗的电能。

23．浴室中的平面镜往往凝结大量的小水滴，导致成像模糊，而浴室防雾镜的背面粘贴有等大的电热膜，通电后镜面受热，水蒸气无法凝结其上，成像清晰。如图所示是某型号的浴室防雾镜，其相关数据如表：

（1）在某次洗浴中，浴室温度为30℃，正常工作2min使平面镜的平均温度升高到40℃，求电热膜对平面镜的加热效率。[玻璃的比热容为0.8×103J/（kg•℃）]

（2）如图乙所示，小夏给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器R，能使电热膜的功率在原功率的25%～100%之间变化，以满足不同季节使用的需要。求滑动变阻器R的最大阻值。

24．小明给爷爷网购了一台电热足浴器，其铭牌的部分参数如图甲，足浴器某次正常工作时，加热功率为控制面板上发光指示灯所对应的功率，控制面板显示如图乙，求：

（1）足浴器装入最大容量初温为25℃的水，将其加热到控制面板上显示的温度时，水所吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

（2）上述加热过程用时15min，该足浴器的热效率是多少？

（3）整个加热过程中，水温降至40℃时，足浴器自动加热至45℃，水温随时间变化的图像如图丙，当水温第一次加热至45℃时，小芳开始给爷爷足浴30min，求这次足浴给水加热消耗的电能是多少？

（4）小明想了解家里电路的实际电压，于是将家里其他用电器都关闭，他观察到该足浴器在高挡工作时，家里标有“2000r/（kW•h）”的电能表转盘在10min内转了216r，则他家电路的实际电压是多少？