电学的综合计算例析与练习.docx

电学的综合计算专题概述一：动态电路电功率的计算技巧电功率的计算一般涉及电路变化问题,解答此类题时，应先根据开关的通、断和滑动变阻器的移动情况，确定各时刻的电路结构，最好画出等效电路图；然后根据电阻的变化情况以及“灯泡正常发光”“串联”等关键字眼。对电路而言，如果电源电压、用电器电阻均已确定不变，则通过各用电器的电流以及电压、电功率等物理量也随之确定，并且可以根据电学有关定律结合电路自身的特点计算出来；一旦电路中电阻发生变化，就会引起电路中电流以及用电器的电压、电功率等发生变化，再灵活选择合适的公式进行求解。专题示例1.如图所示的电路中，电源电压不变，移动滑动变阻器R1的滑片P，当电流表的示数变化范围为1A1.3A时，电压表的示数变化了3V，则该定值电阻R2所消耗功率的变化范围是（ ） A. 3W3.9W B. 3W5.07W C. 3.9W10W D. 10W16.9W 解析：根据欧姆定律可得：当电路中的电流I1=1A时，电压表的示数U1=I1R2=1AR2，当电路中的电流I2=1.3A时，电压表的示数U2=I2R2=1.3AR2，又电流表的示数变化范围为1A1.3A时，电压表的示数变化了3V，则有U2-U1=1.3AR2-1AR2=3V，解得：R2=10，定值电阻R2所消耗的最小功率：P2min=I12R2=（1A）210=10W，定值电阻R2所消耗的最大功率：P2max=I22R2=（1.3A）210=16.9W，故可得：该定值电阻R2所消耗功率的变化范围是10W16.9W；故选D 答案：D 归纳总结：本类型题考查串联电路中电压、电流以及功率、滑动变阻器接入电路电阻的计算，注意求阻值范围时，根据电流表和电压表的最大值进行计算，电路中电流应满足各用电器的最小电流，并且会灵活运用欧姆定律专题概述二： 巧用不变量妙解电功率利用不变量选择公式的常见方法：1.电流不变：在串联电路中，首选PI2R。串联电路中电流处处相等，电功率与电阻成正比，采用PI2R计算更简单。2.电压不变：在并联电路中，首选P。并联电路中各支路两端的电压相等，电功率与电阻成反比，采用P计算更简单。3.电阻不变：计算同一用电器在不同电压下的电功率时，首先利用导出公式算出电阻后再求解其他量。专题示例2： 如图所示，将灯L1、L2按甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中。L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4W和9W，设两灯丝的电阻不变。下列说法中不正确的是（ ） A. L1、L2两灯灯丝电阻之比为2:1 B. 甲图中灯L1、L2的功率之比为1:2 C. 甲、乙两图中灯L1两端的电压之比为2:3 D. 甲、乙两图中电路消耗的总功率之比为2:9 解析： L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4W和9W，因两灯丝的电阻不变，由公式可得L1在甲、乙两个电路中的电压之比为2:3，C正确；说明L1、L2两灯在甲图中的分压之比为2:1，即灯丝电阻之比为2:1，功率之比为2:1，A正确、B错误；根据串并联电路的特点，可知L2在甲图中的功率为2W，L2在乙图中的功率为18W；则甲、乙两图中电路消耗的总功率之比为:（4W+2W):(9W+18W)=2：9，D正确。 答案：B. 归纳总结：本类型题考查对欧姆定律、串并联特点、电功率的掌握和运用，要求灵活选用恰当的公式，若涉及到求比值问题，更应细心防止因颠倒而出错专题概述三： 电功率综合拓展运用 分析清楚电路结构是正确解题的前提与关键，分析清楚电路结构、根据电路结构应用串、并联电路特点、欧姆定律、电功率公式即可正确解题一般采用下列方法之一： 方法一：综合法（从已知到未知）解题的一般步骤：(1)认真审题，确定电路的连接方式(2)列出已知条件，根据已知条件选择相应的公式或物理规律 （3)将已知条件和公式或规律联系起来，逐步计算中间物理量（4）得出结论方法二：分析法（围绕结论寻找已知）解题的一般步骤： (1)认真审题，确定电路的连接方式（2)列出结论，写出相应的物理规律或计算公式 (3)针对规律和公式寻找已知量（4)再由已知量反推至结论，写出求解过程 专题示例3 如图所示，电源电压恒定不变，R2的阻值为8，小灯泡L上标有“6V 3W”字样，小灯泡电阻不随温度改变若闭合S1、S2，断开S3，小灯泡刚好正常发光，此时电压表的示数为3V，那么：（1）小灯泡L的电阻为多大？（2）电源电压为多少？（3）R1电阻为多大？（4）若闭合S1、S3，断开S2，并移动滑动变阻器R的滑片，滑动变阻器接入电路的电阻为多大时，电路的总功率最大，这个最大的功率等于多少？ 解析： （1）已知灯泡额定电压和额定功率，利用公式得到灯泡电阻；（2）若闭合S1、S2，断开S3，灯泡与定值电阻R1串联，灯泡正常发光，说明两端电压等于额定电压，电压表测量定值电阻两端电压，总电压等于两电压之和；（3）若闭合S1、S2，断开S3，灯泡与定值电阻R1串联，灯泡正常发光，说明两端电压等于额定电压，已知灯泡两端电压和电阻，利用欧姆定律得到电路电流；串联电路电流处处相等，已知电阻R1两端电压和通过的电流，利用公式R=得到其阻值；（4）若闭合S1、S3，断开S2，滑动变阻器、定值电阻R2和灯泡串联，要使电路总功率最大，也就是电路总电阻最小，功率大小用公式计算（1）由可得正常工作时的电阻为： ； （2）闭合S1、S2，断开S3，灯泡与定值电阻R1串联，灯泡正常发光，则有电源电压为：U=UL+U额=6V+3V=9V；（3）灯泡正常发光时，电路电流为，则R1的阻值为：；（4）闭合S1、S3，断开S2，滑动变阻器、定值电阻R2和灯泡串联，要使电路总功率最大，只有当电路总电阻最小，即滑动变阻器接入电路电阻为0时，电路中电功率为最大，即 答案：（1）灯泡电阻为12；（2）电源电压为9V；（3）R1的阻值为6；（4）滑动变阻器接入电路电阻为0时，电路的总功率最大；此时的电功率为4.05W 归纳总结：分析多元件、多开关、滑动变阻器滑片在不同位置等情况下的电学问题时，应该在掌握电路特点和与之有关公式的前提下，各个击破，切忌不分主次，漫无目的，无从下手若涉及到实际应用中的电路参量变化以及电路安全的问题，解题的关键是弄清不同要求下相关物理量的取值要求，并且会选择合适的公式进行求解。，专题概述四：电热器档位（高、低或加热、保温） 电热器一般都有多个挡位，挡位是以功率的大小来区别的，由公式知：电源电压一定时，电阻（串联或使用较大的电阻）越大，是功率就越小，反之电阻（并联或使用较小的电阻）越小，是功率就越大,即一般情况下高温（加热）挡的功率大，电阻小，而低温（保温）挡的功率小，电阻大。专题示例4 某型号的家用电饭煲有两档，其原理如图所示“1”档是保温焖饭，“2”档是高温烧煮若已知电阻R0=44，R=2156，求：（1）当开关S置于“1”档时，电路中的电流I1和R0两端的电压U0；（2）当开关S置于“2”档时，电饭煲高温烧煮的功率P解析:（1）开关置于1时，两电阻串联，电路电流为：，R0两端的电压U0=I1R0=0.1A44=4.4V；（2）开关置于2挡时，只有电阻R0接入电路，电饭煲高温烧煮的功率为：；答案：（1）当开关S置于“1”档时，电路中的电流I1为0.1A,R0两端的电压U0为4.4V；（2）当开关S置于“2”档时，电饭煲高温烧煮的功率为1100W 归纳总结：电热器一般都有多个挡位，挡位是以功率的大小来区别的，一般情况下高温挡的功率大，电阻小，而低温挡的功率小，电阻大。专题演练类型一 动态电路电功率的计算1.在如图所示的电路中，电源电压恒为9 V，电压表的量程为015 V，电流表的量程为00.6 A，定值电阻R1的规格为“30 0.5 A”，滑动变阻器R2的规格为“20 1 A”，灯泡L上标有“6 V3 W”的字样，假设灯丝的电阻不变。闭合开关，在不损坏电路元件的情况下，下列说法中正确的是( A )A整个电路消耗的总功率的变化范围是3.3754.5 WB电压表示数的变化范围是36 VC滑动变阻器允许的调节范围是520 D电流表示数的变化范围是0.10.5 A类型二电功率综合计算2.如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1=10。当开关S1闭合，S2、S3断开时，电压表的示数为U1.R2消耗的功率为P2；当开关S1、S2、S3都闭合时，电压表的示数为U1，R2消耗的功率为P2，且电流表A1的示数为0.9A。已知U1U1=16，P2P2=19，下列结论错误的是( ) A开关S1闭合，S2、S3断开时，电流表A2的示数为0.1A B开关S1闭合，S2、S3断开时，电路消耗的总功率为0.6W C开关S1、S2、S3都闭合时，电流表A2的示数为1.1A D开关S1、S2、S3都闭合时，R2和R3消耗的总功率为5.4W3.某元件（阻值不变）标有“6V 6W”字样，它正常工作的电流是多少A？它的电阻R是多少？。将该元件与灯L接入电路中，如图所示。通过灯L的电流随电压变化的图像如图所示，电流表量程为“00.6A”，电压表量程为“03V”，闭合开关，在保证电路各元件都安全的情况下，灯L消耗的最大电功率可达到多少W。4.如图所示，电源电压不变，R0=12当在接线柱A和B之间接入一个“6V 3W”的小灯泡，将滑动变阻器的滑片滑到最上端，闭合开关S时，小灯泡刚好正常发光；当在接线柱A和B之间接人一个电流表，将滑动变阻器的滑片滑到最下端，闭合开关S时，电流表的示数是0.5A（不考虑灯丝电阻的变化）求：（1）电源电压是多少？（2）小灯泡的电阻是多少？（3）滑动变阻器的最大阻值是多少？（4）当在接线柱A和B之间接入“6V 3W”的小灯泡，闭合开关S后，小灯泡的最小功率是多少W？类型三电热器档位5.如图是某电热器的原理简图，它有高温、低温两档，发热体由R1和R2两个电热丝构成，阻值分别为l10、220。(1)S1闭合、S2开时求电热器的功率；(2)S1、S2都闭合时，求电热器的工作电流；(3)S1，S2都闭合时，电热器是处于“高温挡”还是处于“低温挡”通过有关计算证明你的结论。（1）440W （2）3A（3）高温档6.如图所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制）