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中考临近,物理电学比值问题的真题解析,老师分享解题思路及方法

2021-05-03 19:27:57  来源:来源网络,若有侵权请联系站长QQ:3525669808
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  中考临近,物理电学比值问题的真题解析,老师分享解题思路及方法

 

 

电学是初中物理的重要知识点,比值问题是物理电学的难点,也是物理中考的难点,本文就例题详细解析这类题型的解题思路,在复习迎考的较后阶段,希望能给考生们带来帮助。

例题

如图所示电路,电源两端电压保持不变。当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P移到A端时,R3的电功率为P3,电流表的示数为I1;当开关S1断开、S2闭合时,R3的电功率为P3’,电流表的示数为I2。已知P3:P3’ = 9:25,

(1)求电流表的示数I1与I2的比值。

(2)当开关S1、S2都断开,滑动变阻器的滑片P在中间某位置C时,变阻器接入电路的电阻为Rc,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,已知U1:U2=3:2,Rc的电功率为10W,这时R3的电功率为P。通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片,会形成不同的电路,电路消耗的较大功率与电路消耗的较小功率之比为3:1。求R3的电功率P3。

1、求I1与I2的比值

根据实物图画出电路图的思路分析:从电源的正极出发,到滑动变阻器的入接线柱兵分两路,一路通过电压表V2,并联在滑动变阻器与R1两端;一路通过滑动变阻器R2与开关S2的并联电路,并联以后出线兵分两路,一路通过电压表V1,并联在R1与R3两端,一路通过R1与开关S1的并联电路,并联以后出线通过R3、电流表A,较后回到电源负极。所以电路图如下:

当开关S1闭合、S2断开时,R3与滑动变阻器构成串联电路,电压表V1测的是R3两端的电压,电压表V2测的是滑动变阻器两端的电压。

根据串联电路的特点:串联电路中电流处处相等,则R3中的电流I3=I1。

根据电功率的公式、题目中的条件和结论:P3=I3R3,I3=I1,则P3=I1R3。

当开关S1断开、S2闭合时,R3与R1构成串联电路,电压表V1测的是电源电压,电压表V2测的是R1两端的电压。

参照上面的解题思路可解得:I3=I2,P3’=I2R3。

根据题目中的条件和结论:P3=I1R3,P3’=I2R3,P3:P3’ = 9:25,则I1:I2=3:5。

根据欧姆定律和结论:I1=U/(R3+R2),I2= U/(R3+R1),I1:I2=3:5,则(R3+R1)/ (R3+R2)=3/5,即2R3=3R2-5R1。

2、R3的电功率P3

当开关S1、S2都断开时,R1、R3、滑动变阻器构成串联电路,电压表V1测的是R1、R2两端的电压,电压表V2测的是R1、滑动变阻器两端的电压。

设串联电路中的总电流为I

根据欧姆定律和题目中的条件:U1=I(R1+R3),U2= I(R1+R2),U1:U2=3:2,则(R1+R3)/ (R1+Rc)=3/2,即2R1=R2-Rc。

根据题目中的条件:电路消耗的功率P=U/R,当R达到较大值时,P较小。所以当S1、S2都断开,且滑动变阻器在A端时,电路中的总电阻较大,电路消耗的功率达到较小值P较小=U/(R1+R2+R3);当S1、S2都闭合,电路中的总电阻较小,电路消耗的功率达到较大值P较大=U/R3。

根据题目中的条件和结论:P较大:P较小=3:1,P较大=U/R3,P较小=U/(R1+R2+R3),则(R1+R2+R3)/ R3=3,即2R3=R1+R2。

根据结论:2R3=3R2-5R1,2R3=R1+R2,则R1:R2:R3=1:3:2。

根据结论:2R1=R2-Rc,R1:R2:R3=1:3:2,则R1:R2:R3:Rc=1:3:2:1。

根据题目中的条件和结论:Rc的电功率Pc=IRc,Pc=10W,R3的电功率P3=IR3,R1:R2:R3:Rc=1:3:2:1,则P3: Pc= R3: Rc=2:1。

根据P3: Pc=2:1,Pc=10W,则R3的电功率P3=20W。

结语

电学的比值问题的解题思路是:

如果是实物图,需要根据电流的走向画出电路图,正确的电路图是解决物理电学问题的前提。

根据题目中的条件,判定各个开关通断情况下的电路构成,包括各个电器元件的串并联情况,电压表、电流表测定的是哪部分电路的电压、电流值。

根据串并联电路的特点,利用欧姆定律及电功率的公式,表示出各个物理量之间的关系。

根据题目中各物理量之间的比值,结合公式表示出的关系,利用等量替换的方法,得到题目需要求解的物理量的值。

 

 

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