2022年中考物理总复习专题系列电源电压取值范围类

这是一份2022年中考物理总复习专题系列电源电压取值范围类，共21页。试卷主要包含了计算题等内容，欢迎下载使用。

一、计算题
1．小灯泡L1和L2额定电压分别为3V和6V，将它们连接到如图甲所示的电源电压可调的电路中，其中通过L2的电流与电压的关系如图乙所示。当闭合开关 S1、S2，断开S3，将滑片P置于最左端时，一只小灯泡正常发光，电源输出电流为1.4A；当闭合S3，断开S1、S2，将滑片P置于最右端时，也有一只小灯泡正常发光，且L2的电阻与变阻器连入电路中的电阻之比为R2∶R=1∶3
（1）L2正常工作时的额定功率；
（2）L1正常工作时的电流；
（3）当 L1与 L2串联时，在一只小灯泡正常发光的条件下，求出电源电压的调节范围。
2．如图甲所示的电路中，电源电压可调，滑动变阻器R上标有“1A”字样，电压表的量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A。将电源电压调为某一定值时，滑片移动程中电压表与电流表示数的变化如图乙所示，求：
（1）定值电阻的阻值；
（2）将电源电压调为6V，电压表改接0～3V量程，为保证电路安全，求电路消耗的功率范围；
（3）若使滑动变阻器可任意调节，且使电流表指针示数不低于满刻度的六分之一（电压表接0～3V量程），则电源电压的可变范围是多少?
3．如图所示，灯L上标有“12V 40Ω”，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2上标有“50Ω 1A”。
（1）闭合S1、S2，灯L正常发光。电流表、电压表的量程分别为0～3A，0～15V，求：
①灯正常发光时的电功率；
②滑动变阻器允许连入的阻值范围。
（2）断开S1、S2，用一个新的电源去替代原来的电源，电流表、电压表的量程分别为0～0.6A，0～3V，移动滑动变阻器的滑片过程中，要求两个电表均能达到满刻度，且电路正常工作。求允许替换电源的范围。
4．在如图所示的电路中若电源电压恒为18V，电阻R1=40Ω，滑动变阻器R2规格为“20Ω，1A”电流表量程为“0~0.6A”“0~3A”，电压表量程为“0~3V”“0~15V”，
(1)求电路总功率的最小值；
(2)若电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~15V，在确保电表安全的情况下，求滑动变阻器的最小阻值；
(3)利用图探究电流与电压关系时，若电流表和电压表的量程可任选，且电源电压可调，要求变阻器滑片从一端调至另一端的过程中电流表和电压表指针的偏转角度，始终既不小于满偏的三分之一又不能超过量程，求电源电压的取值范围？
5．如图所示电路中，电源电压可调，小灯泡标有“6V6W”字样，定值电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2上标有“15Ω2A”的字样。（不考虑灯丝电阻随温度的变化）
(1)求灯丝的电阻。
(2)只闭合S1，调节电源电压，当灯泡正常发光时，电路消耗的功率。
(3)若只闭合S2，调节电源电压，移动变阻器滑片P，电压表示数在1~3V之间变化，求电源电压的调节范围。
6．如图所示，电源电压可调，小灯泡L上标有“6V 3W”的字样（灯丝电阻不变），电流表量程0~3A，电压表量程0~15V，滑动变阻器的规格为“100Ω lA”，求：
(1)当电源电压调至6V时，闭合，断开，电流表的示数为1.2A时，的阻值；
(2)当电源电压调至18V，闭合，断开，则在电路安全情况下，电路的功率范围；
(3)当断开，闭合时，移动滑动变阻器的滑片过程中，要求电路中能出现小灯泡L正发光和电压表能达到满量程并且电路安全。求电源电压的调节范围。
7．如图所示的电路，小灯泡标有“10V X”字样，小灯泡的U-I图像如图乙所示，定值电阻R1(1)求小灯泡正常发光时的电功率；
(2)求电阻R0、R1阻值；
(3)改变电压表所用量程，用一个标有“10 、1A”的滑动变阻器替换灯L，闭合开关S、S1，在保证电路安全的前提下任意调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数始终不低于满偏刻度的，求学生电源的电压调节范围。
8．如图甲所示的电路中电源电压保持不变，L1的额定电压为4V，L2的额定电压为3V，两个灯泡的电流与电压的变化图像如图乙所示，只闭合开关S、S2，滑动变阻器置于最大阻值处，此时电流表示数为0.2A，保持滑片P不动，只闭合开关S、S1，此时电流表示数为0.3A，求
(1)L1正常发光时的电功率；
(2)滑动变阻器的最大电阻；
(3)通过开关和调节滑动变阻器的阻值使L1和L2均能单独正常发光，求电源电压变化范围？
9．一盏便携式探照灯的电路原理图如图所示。已知电源申压保持不变，灯泡L标有“4V，1W”字样（灯丝电阻保持不变），定值电阻R0标有“6V，2.4W”字样。当只闭合S和S2，且滑动变阻器P在距离最左端1/3的位置时，电流表的示数为0.25A；当只闭合S、S1，且滑动变阻器位置不变时，电压表的示数为3.9V。如果L和R0在某可调电源电压范围下，通过闭合S、S1或者S、S2都能使其各自正常工作。求：
（1）灯泡L正常发光100s时电流产生的热量；
（2）滑动变阻器的最大阻值；
（3）可调电源电压的变化范围。
10．如图所示，电路中电源电压保持不变，小灯泡 L 的规格为“12V 24W”（不考虑灯丝电阻受温度的影响），滑动变阻器的最大阻值为 R2．将滑动变阻器的滑片 P 置于 A 端，只闭合开关 S1 时，电压表V1 的示数为 U1，电路中的总电流为 I1，电压表 V2 的示数为 U2；将滑动变阻器的滑片 P 置于 B 端，仍只闭合开关 S1，电压表 V1 的示数为 U1'，电路中的总电流为 I2．电压表 V2 的示数为 U2'，R1 消耗的电功率为 0.48W．已知 U1：U1′＝3：4，U2：U2'＝3：1，求：
(1)小灯泡 L 的电阻；
(2)I1 和 I2 的比值；
(3)电源电压；
(4)若电源电压可调，闭合开关 S1S2 和 S3，电流表量程为。滑动变阻器的阻值变化范围为，要求电流表最大值和最小值的差值不小于电流表指针偏转的，求可调电源电压的范围？
参考答案
1．（1）6W；（2）0.6A；（3）5~11V
【详解】
解：（1）L2正常工作时的电压U2额=6V，由图乙可知通过灯泡的电流I2额=1A，L2正常工作时的额定功率
P2= U2额I2额=6V×1A=6W
（2）闭合开关S1、S2，断开S3，滑片P置于最左端时，L1和L2并联，因并联电路中各支路两端的电压相同，且U1额＜U2额，所以，L1正常发光，此时电源的电压U=3V，由图乙可知，此时通过L2的电流I2=0.8A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，L1正常工作时的电流
I1=I-I2=1.4A-0.8A=0.6A
（3）若考虑L1和L2串联，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡L2的额定电流大于灯泡L1的额定电流，所以，正常发光灯泡是L1，电路的电流I′=0.6A，当滑片P置于最左端时，电源的电压最小，由图可知，此时灯泡L2两端的电压U2=2V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的最小电压
Umin=U1+U2=3V+2V=5V
当滑片P置于最右端时，电源的电压最大，由图可知，此时灯泡L2两端的电压U2=2V，由U=IR和R2：R=1：3可得，L2两端的电压与变阻器两端的电压之比
则滑动变阻器两端的电压
UR=3U2=3×2V=6V
则电源的最大电压
Umax=U1+U2+UR=3V+2V+6V=11V
所以，电源电压调节范围为5~11V。
答：（1）L2正常工作时的额定功率6W；
（2）L1正常工作时的电流0.6A；
（3）电源电压调节范围为5~11V。
2．（1）8Ω；（2）2.25 W～3.6 W；（3）2.8 V～4.2 V
【详解】
解：（1）由图像知滑片移动过程中定值电阻两端电压变化量为
电流变化量为
所以
（2）由图像知当电压表示数为5 V，电流表示数为0.25 A时，此时滑动变阻器接入电路阻值最大，即滑动变阻器的最大阻值为
调节电源电压后，当电压表示数为3 V时，变阻器的阻值最大，此时电路电流最小，消耗的功率最小。此时定值电阻两端电压为3 V，电路电流为
滑动变阻器接入电路的阻值为
电路消耗的最小功率
改变电路后电路中允许的最大电流为0.6 A，所以电路消耗的最大功率
故电路消耗的功率范围为2.25 W～3.6 W
（3）由于电流表的0～0.6 A量程，刻度盘的六分之一处为0.1 A，所以电路中的电流范围是0.1 A～0.6 A。当滑动变阻器连入电路的阻值最大时，最小电流为0.1 A，此时的电源电压最小
当滑动变阻器连入电路的阻值最小时，有最大电流为0.6 A，此时的电源电压为
电压表0～3 V量程，滑动变阻器两端的电压不能超过3 V，所以有
即
解得
故电源电压的范围为2.8 V～4.2 V
答：（1）定值电阻的阻值为8Ω；
（2）电路消耗的功率范围为2.25 W～3.6 W；
（3）电源电压的可变范围是2.8 V～4.2 V。
3．（1）①3.6W；②12Ω≤R滑≤50Ω；（2）6V≤U＜9V
【详解】
解：（1）①由灯泡铭牌字样知道，其正常发光时的电阻为RL=40Ω，闭合S1、S2，灯L与滑动变阻器R2并联，电流表测量干路中的电流；由于灯L正常发光，则说明电源电压
U=UL额=12V
故灯正常发光时的电流
由知道，灯正常发光时的电功率
②根据题意知道，当滑动变阻器达到允许通过的最大电流1A时，干路电流为
1A+0.3A=1.3A＜3A
电流表是安全的。滑动变阻器允许连入最小值为
故滑动变阻器的变阻范围为
12Ω≤R滑≤50Ω
（2）由图知道，断开S1、S2，R1、R2串联，当电流表示数最大时，I最大=0.6A，则
U最小=I最大R总最小=0.6A×10Ω=6V
当电压表示数最大时，U2=3V，则

此时电流表不可能达到最大，所以3.6V舍去。当I最大=0.6A且U2最大=3V时
U′最大=U1+U2=0.6A×10Ω+3V=9V
由于题中要求两个电表先后均能达到满刻度，即最大电压应小于9V，所以允许替换电源的范围6V≤U＜9V。
答：（1）①灯正常发光时的电功率3.6W；
②滑动变阻器允许连入的阻值范围为12Ω≤R滑≤50Ω；
（2）允许替换电源的范围6V≤U＜9V。
4．(1)5.4V；(2)8Ω；(3)12V~15V
【详解】
解：(1)变阻器阻值最大时总功率最小，电路总功率的最小值
(2)当电压表示数达到最大值15V时，电路中电流为
此时R2阻值最小，阻值为
(3)①若电流表选取的量程为0~3A，电流表满偏的三分之一为1A，此时R1两端的电压为
U2=I1R1=1A×40Ω=40V＞15V
所以电流表选取0~3A量程的情况舍去。
②若电流表选取的量程为0~0.6A，电流表满偏的三分之一为0.2A，此时R1两端的电压为
U3=I2R1=0.2A×40Ω=8V＞3V
所以电压表选取0~3V量程的情况舍去，所以电流表量程只能为0~0.6A，电压表量程只能为0~15V。
③电流表满偏的三分之一为0.2A，此时R2阻值最大时，电源电压最小为
U最小=I（R1+R2)=0.2A×（40Ω+20Ω)=12V
当电流表示数为0.6A且R2=0时，电源电压为
U=IR1=0.6A×40Ω=24V>15V
所以，U最大=15V，电源电压范围为12V~15V。
答：(1)电路总功率的最小值5.4V；
(2)滑动变阻器的最小阻值8Ω；
(3)电源电压范围为12V~15V。
5．(1)6Ω；(2)16W；(3)1V~7.5V
【详解】
(1)灯泡电阻
(2)只闭合开关S1，时，由图可知，R1与L串联在电路中，灯泡正常发光，电路中的电流
电源电压
电路消耗的功率
P=UI=16V×1A=16W
(3)只闭合S2时，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，此时电路中的电流
电压表的示数
因移动滑动变阻器滑片，电压表示数在1V~3V之间变化，所以
即
当R2=0Ω时，电源的电压最小为1V，当R2=15Ω时，电源的电压最大为7.5V，则电源电压的最大调节范围为1V~7.5V。
答：(1)灯丝的电阻是6Ω；
(2)只闭合S1，调节电源电压，当灯泡正常发光时，电路消耗的功率为16W；
(3)若只闭合S2，调节电源电压，移动变阻器滑片P，电压表示数在1~3V之间变化，电源电压的调节范围是1V~7.5V。
6．(1)5Ω；(2)4.5W~9W；(3)16.8V~21V
【详解】
答：(1)闭合，断开，电路中只有R0工作，则R0的阻值为
(2)闭合，断开，电路中灯泡L和滑动变阻器串联，在电路安全情况下，通过小灯泡最大电流为额定电流，即
则电路中的最大功率为
灯丝电阻不变，则灯丝的阻值为
电压表测量滑动变阻器的电压，滑片向右滑动至电压表示数最大，即15V时，电路中的总功率最小，灯泡两端的电压为
则电路中的电流为
则电路的最小电功率为
所以电路的功率范围是4.5W~9W。
(3)当断开，闭合时，保证电路安全且通过调节滑动变阻器能使灯泡正常发光，电压表满量程，即电压表示数为15V，灯泡两端电压最大为6V时，电源电压最大为
灯泡电压最小为
即
所以灯泡最小电压为1.8V，则电源电压最小为
所以电源电压的调节范围是16.8V~21V。
答：(1)R0的阻值为5Ω；
(2)电路的功率范围是4.5W~9W；
(3)电源电压的调节范围是16.8V~21V。
7．(1)5W；(2)20Ω；15Ω (3)6~12V
【详解】
(1)从图像可以看出，当电压为额定电压10V时，此时的额定电流为0.5A，故此时的额定电功率为
(2) 当闭合开关S、S1，电阻R0与电灯泡串联，电源电压调至12V时，电压表的示数为5V，根据图像可知，此时的电流为0.35A，此时电阻R0两端的电压值为
电阻R0阻值为
然后断开S1闭合S2，电阻R1与电灯泡串联，R1根据图像可知，此时电灯泡两端的电压为6V，则定值电阻R1的电压为6V，故电阻R1阻值为
(3)根据电流表的示数始终不低于满偏刻度的，且用一个标有“10、1A”的滑动变阻器，可知，只能选择小量程，因为选择大量程时，最小电流为1A，此时会将滑动变阻器烧坏，故选择小量程，此时最小的电流为
闭合开关S、S1，此时电阻R0与滑动变阻器串联，当滑动变阻器全部接入时，电流最小，最小电流为0.2A，则此时的电源电压为
为了保护电流表的安全，最大的电流为0.6A，只有在滑动变阻器不接入时，电流最大，故此时的电压为
答：(1) 小灯泡正常发光时的电功率5W；
(2) 电阻R0、R1阻值为20Ω、15Ω；
(3) 学生电源的电压调节范围6~12V。
8．(1)0.8W；(2)10Ω；(3)4V~6V
【详解】
(1)只闭合开关S、S2，滑动变阻器置于最大阻值处，此时，L1与变阻器串联，L2被短路，此时电流表示数为0.2A由图乙可知，此时L1对应的电压为4V恰好正常工作，即
P=UI=0.2W×4V=0.8W
(2)闭合S、S1和闭合S、S2时，R分别与L1和L2组成串联电路，滑动变阻器置于最大阻值处，根据题意由可得
解得
U=6V，R=10Ω
滑动变阻器的最大阻值为10Ω。
(3)当变阻器短路时，只闭合S、S2时，L1正常工作时UL1两端电压至少为4V，电源电压为U电源=4V为最小电压；当电源最小为4V时，闭合S、S1，此时L2与变阻器串联，L2的额定电压3V，当移动滑片
U变=U电源-UL2=1V
灯L2也可以正常发光；当变阻器连入全部阻值时，闭合S、S1，灯L1正常工作时，此时电源电压为最大值，即
U变1=I1R=0.2A×10Ω=2V
U最大=UL1+U变=4V+2V=6V
闭合S、S1，灯L2正常工作时有
U变2=I2R=0.3A×10Ω=3V
U最大=UL2+U变2=3V+3V=6V
所以通过开关和调节滑动变阻器的阻值使L1和L2均能单独正常发光，电源电压变化范围为4V~6V。
答：(1)L1正常发光时的电功率为0.8W；
(2)滑动变阻器的最大电阻为10Ω；
(3)使L1和L2均能单独正常发光，电源电压变化范围为4V~6V。
9．（1）1000J；（2）30；（3）
【详解】
解：（1）因为纯电阻电路，所以灯泡正常发光电流产生的热量：
（2）由得：灯泡的电阻
定值电阻的电阻
当只闭合、，在最左端时，与串联，
由得
①
当只闭合、时，与串联，测电压。
此时电流
②
联立①②：
解得
（3）解法一：
当只闭合、时，与串联，正常工作时，
则
此时电源电压范围是；
当只闭合、，与串联，正常工作时，
，
此时电源电压的范围是；
综上所述，电源电压的范围是。
解法二：
因为
所以为保证或都能正常工作，则最小的电源电压为
U总小=U0额=6V
当分别与或串联时，对应最大的电源电压
当电源电压等于时，会烧坏，则为了保护，则最大的电源电压为
综上所述，电源电压的范围是。
答：（1）灯泡L正常发光100s时电流产生的热量为100J；
（2）滑动变阻器的最大阻值为30 Ω ；
（3）可调电源电压的变化范围为6V~11.5V。
10．(1)；(2)3:1；(3)10.8V；(4)6V~9V。
【详解】
(1)小灯泡 L 的电阻：
；
(2) 将滑动变阻器的滑片P置于A端，只闭合开关S1时，等效电路图如图1所示；
将滑动变阻器的滑片P置于B端，仍只闭合开关S1时，等效电路图如图2所示：
因为：
所以有：
；
(3)因为电源电压不变，所以：
；
所以：
；
整理得：
；
；
整理得：
；
所以
；
所以，；
图2中，R1消耗的电功率为0.48W，由得：
；
电源电压：
；
(4) 闭合开关S1、S2和S3时，等效电路图如下图所示：
因滑动变阻器的阻值变化范围为，且电流表量程为0～3A，所以，当滑动变阻器接入电路中的电阻为时，电路中的电流不能超过3A，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻之和，所以，当时与变阻器的总电阻：
；
则电流表的示数：
；
解得；
又因电流表最大值和最小值的差值不小于电流表指针偏转的，所以：
；
解得；所以，可调电源电压的范围为。
答：(1)小灯泡 L 的电阻；
(2)I1 和 I2 的比值3：1；
(3)电源电压为10.8V；
(4)可调电源电压的范围为。