典例解析　決勝中考

2023年廣東省初中學(xué)業(yè)水平考試物理試卷中的第27題是一道計算題，綜合考查了電路識別，歐姆定律，并聯(lián)電路電流、電壓規(guī)律及電功率，以及對所學(xué)知識的運(yùn)用、遷移、計算等能力。同學(xué)們需要認(rèn)真閱讀題干，綜合運(yùn)用相關(guān)物理公式進(jìn)行分析計算。

原題再現(xiàn)

例 如圖1，圖甲是用某款3D打印筆進(jìn)行立體繪畫時的場景，打印筆通電后，筆內(nèi)電阻絲發(fā)熱使筆內(nèi)繪畫材料熔化；加熱電路簡化后如圖乙所示，電源電壓恒為6 V，R1和R2為發(fā)熱電阻絲，只閉合S1時低溫?fù)豕ぷ鳎琒1、S2都閉合時高溫?fù)豕ぷ鳎邷負(fù)鹾偷蜏負(fù)醯墓β时葹?∶3，R1 = 4 Ω，忽略電阻絲阻值隨溫度的變化，求：

（1）低溫?fù)豕ぷ鲿r，通過R1的電流；

（2）低溫?fù)醯墓β剩?/p>

（3）R2的電阻值。

破解策略

解：

（2）只閉合S1時低溫?fù)豕ぷ鳎妷簽? V，

并聯(lián)電路中，總功率等于各支路功率之和，即[P高=P低+PR2]，

則R2的電功率為[PR2=P高-P低=12 W-9 W=3 W]，

總結(jié)提升

這類多擋位加熱的問題，解題策略分四步：析電路、畫簡圖、定擋位、標(biāo)已知。

析電路：分析電路在不同狀態(tài)下電阻的連接形式。例如本題，只閉合S1時，R1單連；S1、S2都閉合時，R1與R2并聯(lián)。

畫簡圖：根據(jù)分析的電路畫簡圖。例如本題，只閉合S1時，R1單連，簡圖如圖2；S1、S2都閉合時，R1與R2并聯(lián)，簡圖如圖3。

標(biāo)已知：根據(jù)題意在簡圖上標(biāo)出已知量，如圖4。

解題前做到這四步，再聯(lián)系歐姆定律、電功、電功率對應(yīng)的公式、規(guī)律，問題也就解決了。

拓展訓(xùn)練

1.隨著生活水平的提高，煎餅已由果腹的家庭主食變?yōu)橐坏烂牢缎〕浴Ｈ鐖D5，圖甲是具有兩擋加熱功率的煎餅鍋，圖乙是其內(nèi)部簡化電路圖。當(dāng)開關(guān)[S1]和[S2]均閉合時，煎餅鍋的加熱功率為968 W；僅閉合開關(guān)[S1]時，煎餅鍋的工作電流為1 A。求：

（1）當(dāng)開關(guān)[S1]和[S2]均閉合時，煎餅鍋的工作電流和電阻[R1]的阻值。

（2）電阻[R2]的阻值。

解：析電路：當(dāng)開關(guān)[S1]和[S2]均閉合時，R1單連；僅閉合開關(guān)[S1]時，R1與R2串聯(lián)。

畫簡圖、定擋位、標(biāo)已知（如圖6）。

電阻[R2]的阻值為R2 = R總 - R1 = 220 Ω - 50 Ω = 170 Ω。

2.如圖7，軒軒設(shè)計了一款有高、中、低三個擋位的迷你多功能電鍋，其部分設(shè)計參數(shù)如圖甲所示，簡化電路如圖乙所示，[R0]、[R1]、[R2]為電熱絲，其中[R1=15 Ω]。電鍋在高溫?fù)酢⒅袦負(fù)豕ぷ鲿r，開關(guān)[S2]均處于閉合狀態(tài)；電鍋在低溫?fù)豕ぷ鲿r，開關(guān)[S1]、[S2]均處于斷開狀態(tài)。閉合開關(guān)[S]，移動滑片，可調(diào)節(jié)低溫?fù)醯墓β省?/p>

（1）求電鍋在高溫?fù)跽９ぷ鲿r的電流；

（2）求電鍋中溫?fù)豕β剩?/p>

（3）[R0]現(xiàn)有“[30 Ω] [3 A]”“[40 Ω] [2 A]”“[50 Ω ] [1.5 A]”三種規(guī)格，為了達(dá)到軒軒設(shè)計的低溫?fù)豕β史秶埻ㄟ^計算說明他選擇的是哪一種。

解：析電路：電鍋在低溫?fù)豕ぷ鲿r，開關(guān)S1、S2處于斷開狀態(tài)，閉合開關(guān)S后，R0與R2串聯(lián)。

開關(guān)S2處于閉合狀態(tài)時，R0被短路，此時，當(dāng)只閉合開關(guān)S時，R2單連，當(dāng)開關(guān)S和S1均閉合時，R1與R2并聯(lián)。

畫簡圖、定擋位、標(biāo)已知，如圖8。

（1）電鍋在高溫?fù)鯐r的功率P高 = 150 W，

通過R2的電流為[I2=I-I1=5 A-2 A=3 A]，

電鍋中溫?fù)豕β蕿閇P中=UI2=30 V×3 A=90 W]。

則此時滑動變阻器的阻值為[R0大=R大-R2=45 Ω-10 Ω=35 Ω]，

則此時滑動變阻器的阻值為[R0小=R小-R2=18 Ω-10 Ω=8 Ω]，

則滑動變阻器需要的電阻范圍是[8 ～ 35 Ω]，

所以R0的規(guī)格為“40 Ω 2 A”。