电学综合题带答

1 1 如图所示电路 电源电压不变 R1 30 开关 S1 S2都断开或都闭合所形成的两个电路状态中 电压表示数之比为 3 8 R2消耗的最大功率和最 小功率之比为 4 1 R3的最小功率为 0 9W 求 电阻 R2的值 电流表的最大示数 2 如图所示电路 设电源电压不变 灯丝电阻不随温度变化 当开关 S1 S2断开时 电压表 V1 V2示数之比为 2 1 R3消 耗电功率为 0 24W 当开关 S1 S2闭合时 灯正常发光 R3 消耗电功率为 24W 电流表的示数为 2 9A 求 电阻 R2 R3之比 电源电压 3 科技小组的同学们设计了一 个多档位的电热器模型 电路实物连 接示意图如图 20 所示 电路中电源 两端电压保持不变 滑动变阻器的最 大阻值为 R 将滑动变阻器的滑片 P 置于中点 且只闭合开关 S1时 电压表 V1的示数为 U 电流表的示 数 I1为 0 8A 将滑动变阻器的滑片 P 置于 B 端 断开开关 S1 闭合开关 S2时 电压表 V1的示数为U 电 4 3 流表的示数为 I R2消耗的电功率 P2 2 7W 1 求电流表的示数 I 2 将滑动变阻器的滑片 P 置于 A 端 闭合开关 S1和开关 S2 电压表 V2的示数为 3U 求此时 R1消耗的电功率 P1 3 解解 滑片滑片 P 置于变阻器的中点 且只闭合开关置于变阻器的中点 且只闭合开关 S1时 等效电路如图时 等效电路如图 1 所示 所示 将滑片将滑片 P 置于变阻器的置于变阻器的 B 端 且只闭合开关端 且只闭合开关 S2时 等效电路如图时 等效电路如图 2 所示 所示 将滑片将滑片 P 置于变阻器的置于变阻器的 A 端 且开关端 且开关 S1 S2都闭合时 等效电路如图都闭合时 等效电路如图 3 所示 所示 1 分 1 由图甲 图乙得 图 20 AB CD R1 R2 V1 V2 S1 S2 M P 答图 5 甲 乙丙 U1U U 总 I1 R1R3 2 U2U3 3U 4 U 总 I2 R2R3 U总 3U I3 R1 R2 2 2 1 I I 3 2 1 R U U R 4 3 3 3 8 由 I1 0 8A 得 I2 0 3A 1 分 2 由图乙得 P I 2 R R 30 1 分 2 2 2 I P 2 A3 0 W7 2 由图乙 图丙得 U2 3U U U 4 3 4 9 由 得 R R 10 1 3 4 3 4 9 3 2 U U R R 3 1 U总 I R R 0 3A 30 10 12 U总 3U 12 U 4 由图甲得 U1 U总 U U U 2U 8 R 10 1 分 A8 0 V8 1 1 I U P1 14 4W 1 分 1 2 R U总 10 V12 2 4 如图所示电路总电压不变 只闭合开关 S3 滑动变阻器 的滑片 P 在最左端时 电路消耗总功率为 10W 电流 表的示数为 I1 只断开开关 S1 滑片 P 移至最右端时 电流表的示数为 I2 电压表的示数为 U1 只闭合开关 S1 滑片 P 仍在最右端时 电压表示数为 U2 若 I1 I2 5 3 U1 U2 2 3 求 上述三个状态中 电路消耗总功率的最小值 4 解 只闭合开关解 只闭合开关 S3 滑动变阻器的滑片 滑动变阻器的滑片 P 在最左端时 只有在最左端时 只有 R1接入电路 接入电路 只断开开关只断开开关 S1 滑片 滑片 P 移至最右端时 移至最右端时 R1和和 R2串联接入电路 串联接入电路 只闭合开关只闭合开关 S1 滑片 滑片 P 仍在最右端时 仍在最右端时 R1 R2和和 R3串联接入电路 串联接入电路 三个电路状态如图所示 三个电路状态如图所示 电源电压不变 R2 R1 1 21 2 1 R RR I I 3 5 2 1 R R 2 3 3 2 2 21 2 1 3 2 R RR U U I I 3 5 2 5 3 2 3 电源电压不变 21 321 3 2 RR RRR I I 3 5 R3 R1 R2 R1 R1 R1 3 2 3 2 3 2 9 10 电压一定 功率跟电阻成反比 所以 第三状态电路总功率最小 321 1 1 3 RRR R P P 111 1 9 10 3 2 RRR R 25 9 P3 P1 10W 3 6W 25 9 25 9 5 在图 17 所示电路中 电源电压一定 电阻 R1 20 当开关 S 闭合 滑动变阻器的滑 片 P 在中点 C 时 电压表 V1示数为 U1 当开关 S 断开 再将滑片 P 调至 B 端 电压 表 V1示数为 U1 电压表 V2示数为 U2 电流表示数为 0 3A 若 U1 U1 4 9 U1 U2 2 3 求 滑动变阻器 R2的最大阻值和电源电压 要求画 简化电路图 5 解 电路两状态如图所示解 电路两状态如图所示 1 分 U1 U1 U1 U2 所以 U1 U2 1 分 9 4 3 2 9 4 3 2 1 2 U U 3 2 RB R3串联 R3 2RB 4RC 1 分 1 2 U U 3B 3 RR R 3 2 1 分 I I 2 1 U U C 3 R R 3 2 C C 4 R R 3 8 电源电压不变 I I C1 3B1 RR RRR 3 8 C1 CC1 42 RR RRR C1 C1 6 RR RR 4 A S3 L R2 R1 S1 S2 a b P 所以 R1 2RC RB RB R1 20 1 分 电源电压 U I R1 RB R3 I 4R1 0 3A 4 20 24V 1 分 6 如图所示电路中 R1 R2为两个定值电阻 且 R1 2R2 小灯泡上标有 6V 3W 字样 当开关 S1 S3闭合 S2断开时 电流表示数为 I 当 S2 S3闭合 S1断开时 小灯泡正常发光 电流 表示数为 I 已知 I I 3 4 设电源电压保持 不变 灯丝电阻不随温度变化 求 1 灯 L 的电阻 2 电源电压 3 当开关 S2闭合 S1 S3都断开时 测得滑片 P 在 a b 两点时变 阻器消耗的电功率均为 1W 求滑片 P 在 b 点时变阻器的阻值 6 当开关当开关 S1 S3闭合 闭合 S2断开时 断开时 等效电路如图等效电路如图 A 当当 S2 S3闭合 闭合 S1断开时 断开时 等效电路如图等效电路如图B 当开关当开关 S2闭合 闭合 S1 S3都断开时 都断开时 等效电路如图等效电路如图 C 解题过程如下解题过程如下 12 W3 V6 1 22 L L L P U R 且电源电压不变 4 3 2 I I 4 3 212 12 2 2 1 2 R R RR RR L L 12 6 12 RR 解得 0 5A 6V 3W L L U P I V36A5 0 22 RIU V9V3V6 2 UUU L w w L w U P RR UU 2 C 3 可知根据图 w w U UUW1 612 V36V ww UU或解得V3 w UaP点时 变阻器两端电压在当滑片 V6 w UbP点时 变阻器两端电压在当滑片36 1W 6V 22 W w b P U R a b R2 U U 图 C R2 U I UL U2 图 B R1 U I 图 A 5 7 如图 30 所示电路电源两端电压保持不变 灯 L 标有 6V 6W 字样 只断开开关 S1时 电压表的示数为 U 只闭合 S1时 电流表的示数为 I 开关全断开时 电压表的示数为 U 电流表的示数为 I 灯 L 的实际 功率为 1 5W 已知 U U 7 5 I I 2 1 不 考虑灯丝电阻 RL的变化 求 定值电阻 R2的电阻值 和电路消耗的最大功率 7 只断开只断开 S1 只闭合 只闭合 S1和开关都断开时电路连接分别如下和开关都断开时电路连接分别如下 甲 甲 乙 和 丙 图所示 乙 和 丙 图所示 1 分 灯丝电阻不变 RL 6 L L P U 2 W6 V6V6 在 乙 丙 两图中 电源电压不变 I I 2 21 RR RRR L L 1 2 R1 RL R2 1 分 在丙图中 U U L L RR RRR 1 21 L L RR RR 2 22 2 2 5 7 R2 RL 6 8 1 分 3 4 3 4 所以 R1 RL R2 6 8 14 I 0 5A L L R P 6 W5 1 U I R1 RL R2 0 5A 14 6 8 14V 1 分 只断开开关 S2时 电阻 R2单独接入电路时 电路消耗电功率最大 P2 24 5W 1 分 2 2 R U 8 V14V14 8 如图 30 所示电路电源两端电压恒定 定 值电阻 R1 15 忽略灯丝电阻值 RL随 温度的变化 只断开开关 S3时 灯泡 L 正常发光 此时电流表的示数为 I 只闭 合开关 S2时 电压表示数为 U1 电流表 的示数为 I 0 4A 只断开开关 S1 并 把电阻箱 R2接入电路的电阻值调整为原 6 来的一半时 电压表的示数为 U2 电流表的示数为 I 若 U1 U2 7 10 I I 2 1 求 灯泡 L 的额定功率 PL和上述只断开开关 S1时电阻箱 R2两端的电压 U 2 只断开 S3时 只闭合 S2时和只断开 S1时 电路连接如图所示 1 分 从图丙知 U2 U 所以在图乙中 7RL 3R1 3R2 1 分 U U1 2 1 U U L21 21 RRR RR 10 7 电源两端电压不变 2RL R1 R2 1 分 I I L 21 2 1 R RR 1 2 2 1 由 两式可得 RL R1 15 9 R2 4RL 2R1 4 9 2 15 6 5 3 5 3 在乙图中 电源电压 U I R1 R2 RL 0 4A 15 6 9 12V 在甲图中 PL 16W 1 分 L R U 2 9 12V12V 在丙图中 U2 2V 1 分 U U2 21 2 RR R 21 2 2RR UR 6152 V126 9 如图 25 所示 电源两端电压保持不变 滑动变 阻器 R 上标有 20 2A 灯 L1上标有 12V 9W 字样 灯 L2标识不清 只能看到它的额定电压 为 12V 1 当 S1 S2 S3都闭合时 灯 L1恰能正常发 光 电流表的示数为 1 5A 则滑动变阻器 R 接入 电路的阻值是多大 2 将滑动变阻器的滑片调节到另一点并保持 位置不动 只闭合开关 S1时 灯 L2消耗的电功率 为 P1 只闭合开关 S2时 灯 L2消耗的电功率为 P2 滑动变阻器消耗的电功率为 P3 当 S1 S2 S3 都闭合时 滑动变阻器消耗的电功率为 P3 已知 100P1 81P2 9P3 P3 不计温度对灯丝 电阻的影响 求灯 L2的额定功率 解 1 当 S1 S2 S3都 闭合时电路如图甲所示 L1 S1 S3 S2 L2 R 图 25 7 因为灯 L1恰能正常发光 所以电源两端电压 U 12V 通过灯 L1的电流 A U P I75 0 1 额 额 通过滑动变阻器的电流 I2 I总 I1 0 75A 所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为 16 2 I U R 2 只闭合开关 S1时电路如图乙所示 只闭合开关 S2时 电路如图丙所示 再次闭合 S1 S2 S3时电路如图丁所示 设灯 L1 灯 L2 滑动变阻器的滑片在 另一点时的电阻分别为 R1 R2和 R 灯 L1的电阻 16 2 1 额 额 P U R 由 可得 9 1 2 2 3 3 R U R U P P 3 1 U U 即 因此有 3 1 2 RR R U U 2 1 2 R R 又因 可得 100 81 2 2 2 2 2 2 2 1 I I RI RI P P 10 9 I I 因此有 所以 R2 24 10 9 2 1 21 22 21 2 RR RR RR RR I I 可解得 W6 2 2 R U P 额 额 10 在图 20 所示的电路中 电源两端的电压保持 不变 只闭合开关 S 将滑片 P 移至滑动变阻 器 R2的中点时 电压表 V1的示数为 U1 电压 表 V2的示数为 U2 电流表 A 的示数为 I1 电 阻 R1消耗的电功率为 P1 闭合开关 S S1 当 R3 S1 S1 P R2 S R1V2 V1 A AB 8 滑片 P 移至滑动变阻器 R2的 A 端时 电压表 V1的示数为 U1 电压表 V2的示数为 U2 电流表 A 的示数为 I2 滑动变阻器 R2消耗的电功率 P2为 1 6W 闭合开关 S S1 当滑片 P 移至滑动变阻器 R2的 B 端时 电流表 A 的示数为 I3 电阻 R3的电功 率为 P3 已知 U1 U1 U2 U2 求 2 3 2 1 1 电流 I1与 I2的比值 2 电功率 P1的大小 3 电功率 P3的大小 10 解 只闭合开关 S 且滑片 P 置于变阻器的中点时 等效电路如图 6 甲所示 闭合开关 S S1 且滑片 P 置于变阻器的 A 端时 等效电路如图 6 乙所示 闭合开关 S S1 且滑片 P 置于变阻器的 B 端时 等效电路如图 6 丙所示 1 分 1 由图甲 图乙得 1 分 2 1 I I 3 2 R U 2 3 U R 2 2 U U 2 1 2 由图甲 图乙得 1 1 U U 22 211 2 1 RI RRI 2 3 解得 R1 R2 2 5 电源两端电压不变 I1 R1 R2 R3 I2 R2 R3 2 1 解得 R2 R3 1 分 P1 R1 P2 R2 2 1 I 2 2 I P1 P2 W 1W 1 分 2 2 2 1 2 1 RI RI 6 1 2 5 2 1 2 3 在乙图中 R2 R3 U1 U2 U 2 1 P2 1 6 W 在丙图中 P3 4P2 4 1 6 W 6 4W 1 分 2 2 2 1 R U 3 2 4R U 3 2 R U 图 6 乙丙 U 总 I3 R3 U2 U1 U 总 I2 R3R2 U2 U总 I1 R3 R1 U1 甲 2 2 R 9 电学总复习测试 二 电学总复习测试 二 一 选择一 选择 1 在国际单位制中 电功的单位是 A 库仑 B 安培 C 焦耳 D 伏特 2 根据图所示的两盏白炽灯的铭牌 可以知道 A 甲灯一定比乙灯亮 B 正常发光时 甲灯的电阻大于乙灯的电阻 C 正常发光时 甲灯的电功率是乙灯电功率的 4 倍 D 正常发光时 甲灯消耗的电能是乙灯消耗电能的 4 倍 3 将一个标有 20V 10W 的灯泡与一个最大阻值为 40 的滑动变阻器串联 接在 20V 的电源上 闭合开关移动滑片的过程中 灯泡功率的变化范围是 A 0W 10W B 2 5W 10W C 5W 10W 10 D 10W 20W 4 两个定值电阻 R1和 R2 阻值分别为 10 30 允许通过的电流分别为 1A 0 5A 串 联在电路中 下列说法正确的是 A 加在它们两端的电压最大值为 25V B 它们的总电阻为 75 C 通过电路的电流不允许大于 1A D 它们的总功率最大值为 10W 5 小亮用电能表测出某用电器在 15min 内消耗电能 0 25kw h 这个用电器可能是 A 一只白炽灯 B 一台电冰箱 C 一台电吹风 D 一台电脑 6 某同学把开关断开的台灯插入插座时 原来室内亮着的灯全部熄灭 经检查 发现家中 保险丝熔断 造成这一现象的原因可能是 A 台灯的插头短路 B 台灯的灯座短路 C 该插座原来已经短路 D 台灯的功率太大 7 如图所示电路 R3 0 当开关断开时 电压表的示数为 6V 已知 R1 10 R2 20 电源电压保持不变 当开关 S 闭合时 电压表的示数可能是 11 A 8V B 9V C 10V D 11V 8 以下实例中 不属于电热利用的是 A 用电饭锅煮饭 B 用电熨斗熨衣服 C 用电烙铁焊热 D 在电视机外壳上开散热窗 9 电炉通电后 电炉热得发红 而与电炉丝和电源插座相连接的输电导线却不热 这是因 为 A 通过电炉丝的电流比通过输电导线的电流大 B 电炉丝的电阻比输电导线的电阻大得多 C 电炉丝金属的比热与输电导线的比热不同 D 以上三种说法都有道理 10 如图所示 电源电压不变 定值电阻 R 的阻值为 18 有四只白炽灯 L1 L2 L3 L4 它们的规格分别为 3V 2W 6V 2W 12V 2W 24V 2W 当把 它们分别接在电路中的 M N 两端时 实际功率最大的是 12 A L1 B L2 C L3 D L4 11 如图所示电路 电源电压保持不变 当闭合 S 断开 S1时 电流表的示数为 0 2A 电 阻 R2消耗的电功率为 1 2W 当闭合 S S1时 电压表的示数为 10V 则 A 闭合开关 S1后 电流表示数将变小 B 电源电压为 10V C 电阻 R1的阻值为 20 D 电阻 R2的阻值为 30 12 把两个灯泡串联后接到电源上 闭合开关后 发现灯 L1比灯 L2亮 下列说法中正确的 是 A 通过 L1电流大 B 通过 L2的电流大 C L1两端的电压比 L2两端电压大 D L1的电阻比 L2的电阻大 13 某同学做电学实验时 电路如图所示 已知他所用电流表量程为 0 0 6A 电压表 量程为 0 3V 电源电压 6V 保持不变 滑动变阻器的最大阻值为 50 定值电阻 R0为 10 S 闭合后 在实验操作无误的情况下 正确的说法是 13 A 电流表的最大示数为 0 6A B 滑动变阻器消耗的最小功率为 0W C 电压表的最小示数为 1V D 电阻 R0消耗的最大功率为 1 8W 14 标有 6V 3W 和 12V 12W 的两盏灯串联在电路中 为使其中的一盏灯能正常发 光 电源电压只能是 A 18V B 12V C 9V D 24V 15 如图所示的电路中 不计温度对灯丝电阻的影响 电源电压保持不变 当 ab 间接入 6V 6W 的灯泡时 闭合开关 灯 L 恰能正常发光 断开开关 在 ab 间接入一个 6V 4W 的灯光后 再闭合开关 下列说法错误的是 A 灯 L 将变亮 B 灯 L 将变暗 C 换接的灯可能烧坏 D 电路总功率要变小 14 16 生活中 我们会看到家里的白炽灯往往在开灯时亮一下即被烧毁 对过一现象最合理 的解释是 A 开灯时 家里的电压较高而烧毁 B 开灯时家里的电压很低而烧毁 C 开灯时 灯泡的电阻较大 通过白炽灯的电流较小而烧毁 D 开灯时 灯泡的电阻较小 通过白炽灯的电流较大而烧毁 17 晚上 小华正在做作业 突然家里亮着的 7 盏灯全部熄灭了 她发现保险丝没有烧断 用试电笔检查室内各处电路 氖管都发光 故障原因可能是 A 电灯光全部烧坏了 B 进户零线断路了 C 室内某处电线短路了 D 进户火线断路了 18 关于家庭电路中的电能表 下列说法正确的是 A 电能表的作用是测量用电器电功率的大小 B 电能表的作用是测量用电器消耗电能的多少 C 电能表转盘转速越快 用电器消耗电能越多 D 电能表的测量值以 KW 为单位 19 安装家庭电路时 为检测电路安装是否正确 在连通电源前将火线上的保险丝取下 换成一个额定电压为 220V 的白炽灯泡 同时断开所有用电器的开关 接通电源后发现灯光正常 发光 由此可以判断 A 电路安装正确 B 电路安装不正确 某处有断路 15 C 电路安装不正确 某处有短路 D 条件不足 无法判断 二 填空二 填空 20 某同学家里的电能表上标有 220V 10A 和 3000R kwh 的字样 表明这个电能表 最多能够接入总功率为 W 的用电器 某一天该同学家中的全部用电器 总功率 600W 工作 4h 则电能表表盘转动 转 21 把标有 6V 3W 和 6V 6W 的两盏电灯串联后接入电路中 如果让其中一盏灯正 常发光 另一盏灯的实际功率不超过额定功率 则该电路两端的电压应为 V 两灯消耗的 实际总功率为 W 22 如图已知电源电压保持 4 5V 不变 电压表的量程为 0 3V 滑动变阻器 R 的最大阻值 是 20 小灯泡上标有 2 5V 1 25W 的字样 闭合开关后 当小灯泡正常发光时 它的阻 值为 滑动变阻器接入电路的阻值为 23 如图所示电路中 电源电压为 12V 并保持不变 灯丝电阻不随温度变化 当开关 S1 S2都闭合时 灯 L 正常发光 R1消耗的电功率为 36W 当开关 S1 S2都断开时 灯 L 消耗 的电功率为其额定功率的 R2消耗的电功率为 2W 已知 R1 R2 灯 L 的额定功率是 W 16 三 计算题三 计算题 24 如图所示的电路中 灯泡 L 标有 8V 4W 字样 滑动变阻器最大的阻值为 R1 R2的 阻值为 8 电源电压保持不变 当 S1 S2 S3都闭合时 灯泡 L 正常发光 当 S1 S2断开 S3闭合时 改变滑片 P 的位置 使滑动变阻器连入电路的阻值分别为 R1和 在这两种情 况下 滑动变阻器消耗的功率相等 求 1 电源电压 2 灯泡 L 正常发光时 电流表的示数 3 滑动变阻器的最大阻值 测试题答案测试题答案 1 C 2 C 3 B 4 D 5 C 6 A 7 A 8 D 9 B 17 10 B 11 BCD 12 CD 13 C 14 B 15 A 16 D 17 B 18 B 19 C 20 2200 7200 21 9 4 5 22 5 4 23 24W 24 解 1 当 S1 S2 S3都闭合时灯与 R2并联 R1被短路 且灯泡正常发光 所以电源电压 U U2 8V 2 测的是总电流 总电流 I I1 I2 0 5A 1A 1 5A 3 当 S1 S2断开 S3闭合时 灯与滑动变阻器串联 灯的电阻为 滑动变阻器接入阻值为 R1和 时 滑动变阻器消耗的功率为 18 北名师辅导北名师辅导 物理篇物理篇 第六讲 电功率 生活用电 这部分我们分四部分进行复习 电功 1 电功率 2 焦耳定律 3 生活用电 这部分中我们首先复习电功部分 1 电功的概念 电流所做的功叫电功 电流做功的过程实质上是电能转化为其它形式能的过程 电流做 多少功就有多少电能转化为其它形式的能 2 电功的计算公式 W UIt 在纯电阻电路中我们可以结合欧姆定律表达式 I U R 推导出 W I2Rt W U2t R 3 单位及换算 电功单位是焦耳用符号 J 常用单位千瓦时 1kWh 3 6 106J 第二部分我们复习电功率部分 1 电功率的概念 电流在单位时间内做的功叫做电功率 电功率是表示电流做功的快慢程度的物理量 2 电功率计算公式 P W t UI 纯电阻电路中 P I2R P U2 R 3 电功率的单位是瓦特 用符号 W 来表示 常用单位 1KW 1000W 4 额定电压 用电器正常工作时的电压叫做额定电压 额定功率 用电器在额定电压下的功率叫做额定功率 19 在这一点中同学们一是要注意区别额定与实际 二是要注意根据用电器的额定电压和额定功率挖掘出隐 含条件 如正常工作电流 用电器的电阻等 第三部分我们复习焦耳定律 1 焦耳定律的内容是 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比 跟导体的电阻成正比 跟通电 时间成正比 焦耳定律反映了电能转化为内能的规律 2 计算公式 Q I2Rt 当 W Q 电路中消耗的电能全部转化为内能 时 我们可以结合欧姆定律表达式 I U R 推导出 Q UIt Q U2t R 最后一部分我们复习生活用电 生活用电中我们应知道以下知识点 1 知道家庭电路的组成 知道安全用电 2 知道保险丝和空气开关的作用 3 理解电路中的总电流随用电器功率的增大而增大 同学们请看例题 例 家庭电路中电流过大的原因是什么 解析 根据所学知识可知 家庭电路中电压为 220V 如果干路中电流过大 由欧姆定律可知是由于家庭 电路中电阻太小 而电阻太小的原因 一是将导线直接连接在电路中造成短路 二是由于家庭电路中各用 电器是并联的 用电器并联的越多 总电阻越小 总功率越大 因此造成家庭电路中电流过大的原因 一 是发生短路现象 二是家庭电路中用电器的总功率过大 下面我们通过几个方面说一下 电路的综合分析与计算 初中物理电学基本规律 首先我们复习一下初中物理中所学过的电学基本公式 第一个是电流的计算公式 I 公式中的 Q 表示电荷其单位是库仑 用 C 表示 第二个是欧姆定律表达式 I 第三个是电功计算公式 W UIt 第四个是电功率计算公式 P UI 第五个是焦耳定律表达式 Q I2Rt 用电器消耗的功率有如下特点 一是纯电阻电路中用电器消耗的功率与用电器电阻的关系 在串联电路中各用电器的功率与功率与用电器的电阻成正比即 20 串联 在并联电路中各用电器消耗的功率与各用电器的电阻成反比即 并联 二是串 并联电路消耗的总功率与电路中各用电器消耗功率的关系 各用电器消耗的实际功率等于各用电 器消耗的实际功率之和 P P1 P2 下面我们学习一下电学计算题的基本解题步骤 一是审题 审题是我们解答习题的基础 同学们审题过程中要审出题意中的已知条件和隐含条件 要审出 题意中的变量与恒量 找出变量与已知条件 隐含条件和恒量之间的联系 二是画出等效电路图 画等效电路图时要注意电路元件的连接方式 将复杂电路简单化 分辨出电流表 电压表所测量的物理量 对于由开关 滑动变阻器引起的动态电路 要画出不同情况下的等效电路图 这 样能够使问题更直观 更具体 三是物理规律的运用 初中阶段我们只学习了简单的串联 并联电路 且大部分电路是纯电阻电路 因此 同学们在掌握了电学基本规律的基础上 还必须掌握串联 并联电路中各物理量之间关系的特点 有关 规律前面已总结 这里就不举例说明了 四是熟练运用数学手段解答物理习题 电学计算题对于数学运算要求较高 同学们解题过程中 熟练运用 数学中的二元一次方程组 一元二次方程 不等式等 可以简化解题步骤 加快解题速度 五是充分了解电路习题中的约定内容 1 电源电压保持不变 2 导体的电阻只要不提温度因素都认为不变 3 导线的电阻只要不提线路电压 损失都认为是零 4 开关是通断电路的特殊导线 电阻为零 5 电流表的电阻为零 6 电压表的电阻 无限大 它所串联在的电路认为是断路 以上约定仅限于初中阶段 一般命题是以这些约定为基础的 例 1 如图所示 电源电压 U 12V 且保持不变 R1 6 滑动变阻器 R2 的最大阻值是 20 小灯泡 L 上 标有 12V 6W 字样 灯丝电阻不随温度改变 求 1 当灯泡 L 正常发光时 电流表 A1 的示数为 0 5A 此时开关 S1 S2 分别处于什么状态 2 当 S1 S2 都断开时 电流表 A2 的示数是多大 3 闭合开关 S1 S2 调节滑片 P 使电流表 A1 的示数最小 其示数为多少 解 一审题 该题是由开关和滑动变阻器共同来改变电路结构的动态电路题 已知条件有 电源电压解 一审题 该题是由开关和滑动变阻器共同来改变电路结构的动态电路题 已知条件有 电源电压 U 12VU 12V R1 6 R1 6 滑动变阻器 滑动变阻器 R2R2 的最大阻值是的最大阻值是 20 20 和灯泡的额定电压和灯泡的额定电压 UL 12VUL 12V 额定功率 额定功率 PL 6WPL 6W 变量是 变量是 电路中的电流 电路中的电流 21 二画等效电路图 当开关 S1 S2 都断开时 R1 与小灯泡 L 串联 电路图如下图一 当开关 S1 S2 都闭 合时 且 A1 示数最小时 滑片 P 应移动到最右端 R2 与 L 并联 电路图如下图二 解 1 当灯泡 L 正常发光时 L 两端电压为 12V 通过 L 的电流是 I PL UL 6W 12V 0 5A 由于电源电 压为 12V 所以开关 S1 应闭合 又因为此时电流表 A1 示数为 0 5A 所以 S2 应断开 2 当 S1 S2 都断开时 R1 与 L 串联 已知 R1 6 RL UL2 PL 12V 2 6W 24 则电流表 A2 的示数是 I2 U R1 RL 12V 6 24 0 4A 3 闭合开关 S1 S2 R2 与 L 并联 且使电流表 A1 的示数最小 滑片 P 应移动到最右端 此时滑动变阻 器连入电路中的电阻最大为 R2 20 则 A1 的示数为 I1 U RL U R2 12V 24 12V 20 1 1A 例 2 若把两定值电阻 R1 R2 以某各形式连接起来与电源接通 R1 水源消耗的电功率为 9W 若把此两电阻 换成另一种形式连接后 仍与该电源接通 则 R1 消耗的电功率为 16W 且通过 R2 的电流为 4A 那么电 源电压 U 和 R1 R2 的阻值各是多大 设电源电压保持不变 分析 解答此类问题的关键是根据题目中给出所给出的书籍条件 R1 在两种连接方式中消耗的功率不同 挖掘出隐含条件 也就是两种连接方式哪种是串联的 哪种是并联的 由于电路中只有两个用电器 且 R1 消耗的功率在第一种连接方法中小于第二种连接方法同 根据公式 P U2 R 和串联电路分压的道理 可以得出第一种连接方式为串联 第二种连接方式为并联 下面我们看一下解题过程 解 当 R1 与 R2 串联时 P1 I12R1 U R1 R2 2 R1 9W 1 式 当 R1 与 R2 并联时 P U2 R1 16W 2 式 由题意可知中 U1 I2R2 4A R2 3 式 解 1 2 3 式方程组可得 U 12V R1 9 R2 3 具体的方程组的过程同学们可以在草稿纸上去完成 由于电路习题具有复杂性 变化性 逻辑性 综合性的特点 因此学生要注重一些解题方法 铺路 搭 桥 的方法就是通过题目中已给出的已知条件 借助物理公式并结合数学方法 推出所求物理量需要的直 接条件 从而达到解题的目的 同学们请看例题 例题 3 如图所示电路中 电源电压不变 灯的电阻不随温度变化 当开关 S1 和 S2 都闭合时 灯 L 正常 发光 R1 消耗的功率为 36W 当开关 S1 和 S2 都断开时 灯 L 的功率为其额定功率的 1 4 R2 消耗的功率 22 为 2W 已知 R1 大于 R2 求灯泡 L 的额定功率是多少瓦 下面我们看一下解析过程 分析 先找出已知条件中的不变量 电源电压 U 不变 灯丝电阻 RL 不变 当 S1 S2 闭合时 灯 L 及 R1 和 R2 组成并联电路 灯 L 正常发光 说明其两端的电压为额定电压 且等 于电源电压即 U 额 U 灯 L 消耗的功率即为额定功率 P 额 P 额 U2 额 RL U2 RL 灯的额定电流 I 额 U 额 RL U RL 又因 P1 36W P1 U2 R1 U2 36R1 P 额 U2 RL 36R1 RL 也就是说只要 R1 与 RL 的比例关系确定下来 灯 L 的额定功率也就迎刃而解了 当 S1 S2 断开时 灯 L R1 和 R2 组成串联电路且灯 L 的实际功率 P 实 P 额 4 下面就利用 P 实 P 额 4 及上述的已知条件 去 铺路 搭桥 逐渐推导出 RL 与 R1 R2 的关系 由于 P 实 P 额 4 P 额 U2 RL 得出 U 实 U 额 2 P 实 U2 实 RL 又由于 RL 不变 U 不变 U 实 I 实 RL U 额 I 额 RL 得出 U 实 I 额 2 U 实 U 额 2 由 I 实 U 实 RL U RL R1 R2 I 额 U RL 得出 RL R1 R2 I 实 I 额 2 又因为 P2 I2 实 R2 2W 由 P2 U RL R1 R2 2R2 RL R1 R2 得出 R1 2R2 根据题意要求 R1 大于 R2 所以舍去另一解 U2 36R1 则 RL R1 R2 3R2 所以 R1 RL 2 3 所以 P 额 U2 RL 36R1 RL 24W 请看例题 4 例 4 如图所示是一个电热毯电路示意图 R0 是电热毯中 的电阻丝 R 是与电热毯电阻串联的电阻 电热毯上标 有 220V 100W 字样 S 是控制电热毯处于加热状态 23 或保温状态的开关 求 1 用学过的公式推理说明开关 S 断开时 电热毯 是处于加热状态还是处于保温状态 2 要求在保温时电流通过电阻丝 R0 每分钟有 60 焦的电能转化为内能 则电阻 R 的阻值是多大 下面我们看一下解题过程 解 1 当 S 闭合时 R0 消耗的电功率为 P0 U2 R0 当 S 断开时 R0 消耗的电功率为 P0 U02 R0 因为 U0 U 所以 P0 P0 则 S 断开时 电热毯处于保温状态 2 已知 S 断开时电热毯处于保温状态 P0 0 t 60J 60s 1W 由于 S 闭合时电热毯消耗功率为 P0 100W 在两种状态下 R0 不变 根据 P U2 R 则 U02 U2 P0 P0 所以 U0 U 1 10 又因为 R 与 R0 串联 则 UR U0 9 1 R R0 UR U0 9 1 所以 R 9R0 9U 额 2 P 额 9 4356 例 小明同学利用如图所示的电路计算电阻 R2 消耗的功率 已知电源电压不变 R1 的阻值为 R0 开关 S 闭合后电流表 A1 的示数为 I0 由于缺少条件 他不能算出 R2 消耗的功率 请你补充一个条件 帮助他 算出 R2 消耗的功率 解答 这是一道探究性计算题 题目中只给出了已知条件 R0 和 I0 隐含条件中给出了电源电压 U I0 R0 由于 R1 与 R2 并联 我们就知道 0 了 R2 两端的电压等于电源电压 要计算出 R2 消耗的功率还必须知 道 R2 的阻值或通过 R2 的电流 根据功率计算公式 P UI I2R U2 R 可知即可算出 R2 消耗的功率 目前有很多习题是与日常生活紧密联系的 这种习题有一个特点 信息量很大 它所给出的条件在计算本 题时 有很多物理量在解题过程中是用不上的 同学们要特别注意 下面同学们请看一道例题 例 下表是我国市场上某种双桶洗衣机所用电动机的工作参数 名称 额定电压 V 频率 Hz 额定电流 A 电阻 转速 转 min 洗涤电动机 220500 5201370 脱水电动机 220500 8181370 24 该洗衣机在额定电压下工作时 求 1 洗涤电动机和脱水电动机同时转动时 通过洗衣机电源线的电流是多大 2 分别求出洗涤电动机和脱水电动机工作时的电功率 3 某次洗衣服时 洗涤时间是 11min 脱水时间是 2min 在洗涤时间内 洗涤电动机按下图所示的程序 进行工作 求本次洗衣共消耗了多少电能 30s 5s 30s 5s 30s 5s 正转 停 反转 停 正转 停 解 1 由于洗涤电动机和脱水电动机并联 则电源电线的电流通过查表可得 I 线 I 洗 I 脱 0 5A 0 8A 1 3A 2 洗涤电动机的功率 P 洗 U 洗 I 洗 220V 0 5A 110W 脱水电动机的功率 P 脱 U 脱 I 脱 220V 0 8A 176W 4 洗涤总时间为 11min 660s 洗涤电动机完成一个工作循环是 正转 30S 停 5S 反转 30S 停 5S 所 用时间为 70s 其中只有 60s 工作 用总时间 660s 除以 70s 可得 9 次循环 剩余 30s 正好为洗涤电动 机工作的一个正转 则洗衣机的洗涤工作总时间为 t 60s 9 30s 570s 脱水时间为 2 分钟 洗涤电动机消耗的电能为 W 洗 P 洗 t 洗 110W 570s 6 27 104J 脱水电动机消耗的电能为 W 脱 P 脱 t 脱 176W 120s 2 112 104J 洗衣机消耗的总电能为 W W 洗 W 脱 6 27 104J 2 112 104J 8 382 104J 这道题的解答过程中同学们一定要注意用电器是电动机 计算其电功率只能用公式 P UI 而不能用 P I2R 或 P U2 R 最后我们复习电和磁 电和磁部分我们分成三点进行复习 1 简单的磁现象 2 电流的磁场 3 电磁感应 首先我们复习电和磁的第一部分简单的磁现象 1 知道磁体具有吸铁性和指向性 磁体具有吸引铁 钴 镍等物质的性质 小磁针静止时将指向南北方向 2 知道磁极间的相互作用 磁体中磁性最强的部分叫磁极 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 3 知道磁场及磁感线 25 磁体周围存在着磁场 磁体的相互作用就是通过磁场发生的 我们采用磁感线来描述磁体周围磁场的分布 情况 磁体周围的磁感线是从磁体的北极出发 回到磁体的南极 4 知道地磁场 一个在水平面上自由转动的小磁针 静止时要指向南北方向 就是由于地球是一个大磁体 它周围的空间 存在着磁场的缘故 请看例题 例 用钢棒的一端靠近磁针 磁针一端自动转向钢棒 你能否判定钢棒是否具有磁性 解析 假设钢棒具有磁性 根据异名磁极相互吸引的原理 小磁针上与钢棒一端相反的磁极一端将转向钢 棒 假设钢棒不具有磁性 钢棒放入磁针周围的磁场中将被磁化 靠近磁针一极的钢棒一端与磁针极性相 反 由于异名磁极相互吸引 因而小磁针也将转向钢棒 所以无法判定钢棒是否具有磁性 例 判断图中小磁针的位置是否正确 若不正确请指明磁针 N 极偏转方向 解析 对于磁场和磁感线 应注重磁场中某一点 四向一致 的关系 四向是指 某点的磁场方向 放入 该点的小磁针静止时 N 极所指方向 该点的曲线 磁感线 方向 放入该点的磁体 N 极所受磁力的方向 对于磁场中某一点来说 以上四个方向是一致的 因此解答此题时 先画出磁体周围的磁感线 再利用 四向一致 进行判断 如图所示 水平放置的小磁针 N 极所指方向与该点的磁感线方向一致 所以放置 正确 磁体上方的小磁针 N 极所指方向与该点的磁感线方向不一致 所以放置不正确 应向右偏转 90o 第二部分我们复习电流的磁场 1 电流的磁效应 通电导线和通电螺线管周围存在着磁场 我们应知道 奥斯特是发现电和磁之间联系的第一人 2 通电螺线管 1 知道通电螺线管外部磁场与条形磁体周围的磁场一样 2 会用右手螺旋定则确定相应磁体的磁极和通电螺线管中的电流方向 3 电磁铁 1 知道电磁铁的特点 电磁铁有无磁性 可由电流的有无来控制 电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关 还与外形相同的螺线管 线圈的匝数有关 2 知道电磁铁的应用之一 电磁继电器 请看例题 例 一个完好的直流电源 由于磨损其极性模糊不清 请你用所学知识判断出电源的极性 解答 这是一道探究性开放型实验试题 我们可以采用将电压表或电流表连入电路中根据电表的正确连 接方法 可判断出电源的极性 我们可采用电流的磁效应进行判断 将一个小磁针放在通电螺线管周围 根据小磁针静止后 N 极的指向由安培定则即可判断出电源的极性 实验设计图如图 26 实验设计原理 将蓄电池 滑动变阻器 螺线管组成串联电路 然后将小磁针放在螺线管的一端 如图所 示 闭合开关 待小磁针静止后 小磁针 N S 极将指向一定方向 根据异名磁极相互吸引的原理 判定 出通电螺线管的 N S 极 再利用右手螺旋定则判定出通电螺线管中电流的方向 即可确定出蓄电池的正 负极 我们可采用电流的化学效应进行判断 如化学中所学的电解水 电解水的实验中 所产生的氧气体积小 于所产生的氢气的体积 与产生氧气电极相连接的是电源的正极 与产生氢气电极相连接的是电源的负极 最后一部分我们复习电磁感应 1 法拉弟电磁感应 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时 导体中产生电流的现象叫做 法拉弟电磁感应 产生的电流叫做感应电流 说明产生感应电流的条件 应用 发电机 1 知道交流发电机的工作原理 2 知道发电机工作时将机械能转化为电能 2 磁场对电流的作用 处在磁场中的通电导线 当导线中的电流方向与磁感线方向不在一条直线上时 通电导线会受到磁场力的作用 应用 电动机 1 知道直流电动机的工作原理 2 知道电动机工作时是将电能转化为机械能 例 下面四幅图中用来研究通电直导线在磁场中受到力的作用的实验装置是哪幅图 解析 A 图实验装置说明通电导体周围存在磁场 奥斯特实验 B 图实验装置说明通电直导线在磁场中受到力的作用 C 图实验装置说明法拉弟电磁感应现象 D 图实验装置是交流发电机原理图 因此选项 B 正确 最后我们再练习几道与实际情况相联系 综合能力较强的习题 例 5 7 空难发生后 黑匣子 的打捞工作始终是人们关注的焦点 为了尽快将它打捞出水 专家 们用声纳技术在失事海