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电学是初中物理的一个重要知识点,也是物理中考的必考题,本文详细讲解物理电学的相关知识点及电学题的解题思路,希望在中考复习的最后阶段能给大家带来帮助。
例题
小刚设计了一种小鸡孵化器的电路模型,如图所示,在一般情况下,只需灯光照明,温度较低时,则需要加热.电源电压为72V,R1为定值电阻,R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器,其上标有“200Ω 3A”的字样,电流表A1的量程为0~0.6A,电流表A2的量程为0~3A,灯泡上标有“12V 3W”的字样.(1)灯泡正常工作时的电流是多大?(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,求R1的阻值.(3)S、S1、S2均闭合时,求R2上消耗电功率的最小值和最大值.
知识点梳理
1、分析电路的方法
从电源的正极出发,在遇到实心节点之前都是串联电路。遇到电压表,则此路可视作断路;遇到电流表,则把电流表视作一根导线;遇到开关,则闭合时视作一根导线,断开时视作断路。
遇到实心节点,则是并联电路的开始,每个分支都是一条支路,支路的分析参照串联电路的方法,遇到下一个实心节点,则是并联电路的结束。
2、串并联电路的特点及重要公式
串联电路的特点:电路中的总电流与各电器元件中的电流相等,电路中的总电阻为各电器元件的电阻之和,电路中的总电压为各电器元件的电压之和。
并联电路的特点:干路中的电流为各支路电流之和,各支路两端的电压相等。
利用串并联电路的特点,可以在各电器元件的电压、电流之间建立关系,互相求解。
利用公式:R=U/I,P=UI=U/R=IR,可以在同一电器元件R、U、I、P之间进行互相求解。
3、分析电路的细节问题
分析电路时,必须注意灯泡的额定电流或正常工作电流,灯泡所在支路的最大电流不能超过这个电流值。
分析电路时,必须注意电流表、电压表的量程,电流表所在支路的最大电流不能超过量程的最大值,电压表所测量电路两端的电压不能超过量程的最大值。
具体解题过程
1、计算灯泡的电阻和正常工作电流
由电功率的计算公式:P=UI,根据题目中的条件:灯泡上标有“12V 3W”的字样,则灯泡正常工作电流I额=P额/U额=3/12=0.25A。
根据欧姆定律:R=U/I,则灯泡的电阻R=U额/I额=12/0.25=48Ω。
2、计算R1的阻值
当S闭合,S1、S2 断开时,此时的电路为R1和灯泡串联的电路。
根据题目中的条件:灯泡正常工作,则电路中的电流与灯泡的额定电流相等,即I=I额=0.25A。
根据串联电路的特点:串联电路中的电流处处相等,则干路电流I=I额=0.25A。
根据欧姆定律:R=U/I,则串联电路的总电阻R总=U总/I=72/0.25=288Ω。
根据串联电路的特点:串联电路的总电阻为各部分电阻之和,则R总=R1+R,即R1=R总-R=288-48=240Ω。
3、计算滑动变阻器消耗功率的最大、最小值
当S、S1、S2均闭合时,此时的电路为R1与R2并联的电路,灯泡被开关S1短路。
根据并联电路的特点:并联电路各支路两端的电压相等,则电阻R1、R2两端的电压U1’、U2’与电源电压U总相等。
根据欧姆定律:R=U/I,可得I=U/R,则此时电阻R1中的电流I1’=U1’/R1=72/240=0.3A。
根据电功率的计算公式:P=UI,在电阻R2两端的电压不变的情况下,R2中消耗的功率与支路中电流成正比,当电流取到最大值,则功率最大,当电流取到最小值,则功率最小。
根据题目中的条件:电流表A2的量程为0~3A,则干路电流I’的最大值为3A。
根据并联电路的特点:并联电路中干路电流为各支路电流之和,则R2中的电流最大值I2’=I’- I1’=3-0.3=2.7A。
根据题目中的条件:滑动变阻器上标有“200Ω 3A”,则滑动变阻器的最大阻值为200Ω。
根据欧姆定律:R=U/I,可得I=U/R,在电阻R2两端的电压不变的情况下,支路中的电流与电阻R2的阻值成反比,当R2达到最大值200Ω时,电流最小,则R2中电流的最小值I2”=U2’/R2”=72/200=0.36A。
根据电功率的计算公式:P=UI,则电阻R2消耗电功率的最大值P2=U2’I2’=72×2.7=194.4W,电阻R2消耗电功率的最小值P2’=U2’I2”=72×0.36=25.92W。
总之,电学题在物理中考中占据较大的分数比例,只有理解并灵活运用各个知识点、计算公式对相关题型进行解题,才能在这类题型上减少失分,为物理中考取得高分助力加油!
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