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電學是初中物理的一個重要知識點,也是物理中考的必考題,本文詳細講解物理電學的相關知識點及電學題的解題思路,希望在中考複習的最後階段能給大家帶來幫助。
例題
小剛設計了一種小雞孵化器的電路模型,如圖所示,在一般情況下,只需燈光照明,溫度較低時,則需要加熱.電源電壓為72V,R1為定值電阻,R2為發熱電阻絲改成的滑動變阻器,其上標有「200Ω 3A」的字樣,電流表A1的量程為0~0.6A,電流表A2的量程為0~3A,燈泡上標有「12V 3W」的字樣.(1)燈泡正常工作時的電流是多大?(2)閉合S,斷開S1、S2,燈泡正常工作,求R1的阻值.(3)S、S1、S2均閉合時,求R2上消耗電功率的最小值和最大值.
知識點梳理
1、分析電路的方法
從電源的正極出發,在遇到實心節點之前都是串聯電路。遇到電壓表,則此路可視作斷路;遇到電流表,則把電流表視作一根導線;遇到開關,則閉合時視作一根導線,斷開時視作斷路。
遇到實心節點,則是並聯電路的開始,每個分支都是一條支路,支路的分析參照串聯電路的方法,遇到下一個實心節點,則是並聯電路的結束。
2、串並聯電路的特點及重要公式
串聯電路的特點:電路中的總電流與各電器元件中的電流相等,電路中的總電阻為各電器元件的電阻之和,電路中的總電壓為各電器元件的電壓之和。
並聯電路的特點:幹路中的電流為各支路電流之和,各支路兩端的電壓相等。
利用串並聯電路的特點,可以在各電器元件的電壓、電流之間建立關係,互相求解。
利用公式:R=U/I,P=UI=U/R=IR,可以在同一電器元件R、U、I、P之間進行互相求解。
3、分析電路的細節問題
分析電路時,必須注意燈泡的額定電流或正常工作電流,燈泡所在支路的最大電流不能超過這個電流值。
分析電路時,必須注意電流表、電壓表的量程,電流表所在支路的最大電流不能超過量程的最大值,電壓表所測量電路兩端的電壓不能超過量程的最大值。
具體解題過程
1、計算燈泡的電阻和正常工作電流
由電功率的計算公式:P=UI,根據題目中的條件:燈泡上標有「12V 3W」的字樣,則燈泡正常工作電流I額=P額/U額=3/12=0.25A。
根據歐姆定律:R=U/I,則燈泡的電阻R=U額/I額=12/0.25=48Ω。
2、計算R1的阻值
當S閉合,S1、S2 斷開時,此時的電路為R1和燈泡串聯的電路。
根據題目中的條件:燈泡正常工作,則電路中的電流與燈泡的額定電流相等,即I=I額=0.25A。
根據串聯電路的特點:串聯電路中的電流處處相等,則幹路電流I=I額=0.25A。
根據歐姆定律:R=U/I,則串聯電路的總電阻R總=U總/I=72/0.25=288Ω。
根據串聯電路的特點:串聯電路的總電阻為各部分電阻之和,則R總=R1+R,即R1=R總-R=288-48=240Ω。
3、計算滑動變阻器消耗功率的最大、最小值
當S、S1、S2均閉合時,此時的電路為R1與R2並聯的電路,燈泡被開關S1短路。
根據並聯電路的特點:並聯電路各支路兩端的電壓相等,則電阻R1、R2兩端的電壓U1』、U2』與電源電壓U總相等。
根據歐姆定律:R=U/I,可得I=U/R,則此時電阻R1中的電流I1』=U1』/R1=72/240=0.3A。
根據電功率的計算公式:P=UI,在電阻R2兩端的電壓不變的情況下,R2中消耗的功率與支路中電流成正比,當電流取到最大值,則功率最大,當電流取到最小值,則功率最小。
根據題目中的條件:電流表A2的量程為0~3A,則幹路電流I』的最大值為3A。
根據並聯電路的特點:並聯電路中幹路電流為各支路電流之和,則R2中的電流最大值I2』=I』- I1』=3-0.3=2.7A。
根據題目中的條件:滑動變阻器上標有「200Ω 3A」,則滑動變阻器的最大阻值為200Ω。
根據歐姆定律:R=U/I,可得I=U/R,在電阻R2兩端的電壓不變的情況下,支路中的電流與電阻R2的阻值成反比,當R2達到最大值200Ω時,電流最小,則R2中電流的最小值I2」=U2』/R2」=72/200=0.36A。
根據電功率的計算公式:P=UI,則電阻R2消耗電功率的最大值P2=U2』I2』=72×2.7=194.4W,電阻R2消耗電功率的最小值P2』=U2』I2」=72×0.36=25.92W。
總之,電學題在物理中考中佔據較大的分數比例,只有理解並靈活運用各個知識點、計算公式對相關題型進行解題,才能在這類題型上減少失分,為物理中考取得高分助力加油!