7.2串并聯(lián)電路電功和電熱

1、1 1丄=丄+R R1 7.2串并聯(lián)電路電功和電熱【考點(diǎn)透視】內(nèi)容要求說明1.電阻的串聯(lián)與并聯(lián)I2.電功、電功率與和焦耳定律I【知識網(wǎng)絡(luò)】1 串、并聯(lián)電路(1 )串聯(lián)電路的特征如下: 1=1 1=l2=l3= U = U i+ U2+U 3+ R=Ri+R2+ R3+ U1 = U = U3= .= U：RiR2R3R P = P2 = P3 = = P=|RlR2 R3R(2) 并聯(lián)電路的確良特征如下: I =l 1+12+13+ U = U 1=U2=U3=.11+ +R2R3 l1R1=l2R2=l3R3= - =IR=U P1R1 = P2R2=P3R3=PR=U2(3) 混聯(lián)電路一些

2、較復(fù)雜的混聯(lián)電路，可簡化為串、并聯(lián)關(guān)系明確的等效電路。方法有：分支法、等勢法。在 畫等效電路時(shí)，理想電流表可視為短路，理想伏特 表和電容可視為斷路，等勢點(diǎn)間的電阻可以去掉或 視為短路，等勢點(diǎn)之間的導(dǎo)線可以任意變形。(4) 用電器正常工作及電路故障用電器在額定電壓下，必然通過是額定電流， 這時(shí)用電器以額定功率正常工作，滿足Po=loU ;電路若不能正常工作，就是發(fā)生了故障，其原因可能 是由于電路中某處發(fā)生了斷路、短路等現(xiàn)象。(5) 電路中有關(guān)電容器的計(jì)算電容器充放電時(shí)形成電流，穩(wěn)定時(shí)視為斷路， 解題的關(guān)鍵是確定電容器兩極間的電勢差。2 .電功與電熱電功：電流所做的功，計(jì)算公式為 W=qU=Ult

3、. (適用于一切電路)，考慮到純電阻電路中有 U=IR , 所以還有 W=l2Rt=U2t/R(適用于純電阻電路)。電熱：電流通過導(dǎo)體時(shí)， 導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量。 計(jì)算公式為 Q=l2Rt(適用于一切電路)，考慮到純電 阻電路中有U=IR,所以也有Q=Ult=U2t/R(適用于 純電阻電路)。電功與電熱的關(guān)系 純電阻電路：電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，所以電功等于電熱Q=W 非純電阻電路：電流做功將電能轉(zhuǎn)化為熱 能和其它能(如機(jī)械能、化學(xué)能等)所以電功大于 電熱，由能量守恒可知 W = Q E其它2或Ult = I Rt E其它3. 電功率與熱功率(1) 電功率：單位時(shí)間內(nèi)電流做的功。計(jì)算公式 P

4、=W/t=UI(適用于一切電路)，對于純電阻電路 p=i2r=u2/r。用電器的額定功率是指電器在額定電 壓下工作時(shí)的功率；而用電器的實(shí)際功率是指用電 器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的功率。(2) 熱功率：單位間內(nèi)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的 熱量。計(jì)算公式P=Q/t=l2R(適用于一切電路),對于 純電阻電路還有 P=UI= U2/R。(3) 電功率與熱功率的關(guān)系純電阻電路中，電功率等于熱功率，非純電阻 電路中，電功率大于熱功率?！镜湫屠}】例1如圖所示，把兩相同的電燈分別拉成甲、 乙兩種電路，甲電路所加的電壓為8V，乙電路所加的電壓為14V .調(diào)節(jié)變阻器 R1和R2使兩燈都正 常發(fā)光，此時(shí)變阻器消耗的電功率

5、分別為P甲和P乙,下列關(guān)系中正確的是A.P甲P乙B. P甲v P乙C.P甲=p乙D .無法確定H8HL?JRiK28V !i4r 14V 一例2如圖所示，阻值較大的電阻 R1和R2串聯(lián) 后，接入電壓U恒定的電路。現(xiàn)用同一電壓表依次 測量R1與R2的電壓U1與U2,已知電壓表內(nèi)阻與R1、R2相差不大。則：A. 5+U2=UB. U1+U2UC. U1/U2=R1/R2D . U1/U2M R1/R2例3 一臺電風(fēng)扇，內(nèi)阻為 20Q，接上220伏的 電壓后，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)它消耗的電功率是 66W，求：(1) 通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少？2(2) 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能的功率各是多少？電 機(jī)的效率多大？(3)

6、如接上電源后，扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這 時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流為多大？電動(dòng)機(jī)消耗的電功 率和發(fā)熱功率又各是多少？A . ab間電路通，cd間電路不通B. ab間電路不通，be間電路通C. ab間電路通，be間電路不通D . be間電路不通，ed間電路通43 如圖所示，所有電阻均為R,則A、B兩點(diǎn)間的總電阻為 (中間兩導(dǎo)線交叉處不連接)。4 一平行板電容器 C極板水平放置，它和三個(gè) 可變電阻Ri、R2、R3及電源連接，如圖所示，今有 一質(zhì)量為m的帶電油滴懸浮在兩極板之間靜止不 動(dòng)，要使油滴上升，可采用的方法是例4如圖所示，三只電流表的內(nèi)阻都可忽略,A .增大RiB .增大R3C.增大R2D .減小Ri

7、已知這二只表的示數(shù)之比是 11 :吃：13=3 : 5 : 7,5 .一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下表的技IJ規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁轂電機(jī)車型26電動(dòng)自行車額定輸出功率120W整車質(zhì)量30kg額定電壓40V最大載重120kg額定電流3.5A【自我檢測】1 如圖所示是演示位移傳 感器的工作原理，物體 M在導(dǎo) 軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器 的金屬滑桿 P,通過電壓表顯 示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的 大小x假設(shè)電壓表是理想的， 則下列說法正確的是質(zhì)量為M=70kg的人騎此電動(dòng)自行車沿平直公 路行駛，所受阻力f恒為車和人總重的k=0.02倍.取 g=10m/s2,求：(1) 此車的永磁轂電機(jī)在額定電壓下正

8、常工作 的效率；(2) 僅在永磁轂電機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情 況下，人騎車行駛的最大速度.T 11E_b、d兩點(diǎn)間以及a、A物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化 B .物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化 C 物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D .物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)2 .如圖所示為一電路板的 示意圖，a、b、c、d為接線 柱，a、b與220V的交流電源 連接，ab間、bc間、cd間分 別連接一個(gè)電阻.現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路 中沒有電流，為檢查電路故 障，用一交流電壓表分別測得c兩點(diǎn)間的電壓均為 220V .由此可知:【課后練習(xí)】A .等于9iWB .小于9iW 7.2串并聯(lián)電路電功和電熱1 在圖中電

9、源電動(dòng)勢為 E,內(nèi)電阻不計(jì)，當(dāng)滑 動(dòng)變阻器的滑片由a向b滑動(dòng)過程中，下列說法中 正確的是A. 電阻R兩端的電壓增大B. 電容器C兩端電壓減小|/C. 電路消耗的功率增大e sD. 電容器C上所帶的電量增加2 如圖甲所示電路中， 電流表Ai與A2內(nèi)阻相 同，A2與Ri串聯(lián).當(dāng)電路兩端接在電壓恒定的電源上時(shí)，Ai的示數(shù)為3A , A2的示數(shù)為2A;現(xiàn)將A2改為與R2串聯(lián)，如圖乙所示，再接在原來的電源上，那么億)A . Ai示數(shù)必增大，A2示數(shù)必增大B . Ai示數(shù)必增大，A2示數(shù)必減小C . .Ai示數(shù)必減小，A2示數(shù)必增大D . Ai示數(shù)必減小，A2示數(shù)必減小3 如圖所示，D為一插頭，可接入電壓

10、恒定 的照明電路中，a、b、c為三只相同且功率較大的 電爐，a靠近電源，b、c離電源較遠(yuǎn)，而離用戶電 燈L很近，輸電線有電阻關(guān)于電爐接入電路后對 電燈的影響，下列說法中正確的是A .使用電爐a時(shí)對電燈的影響最大B .使用電爐 b時(shí)對電燈的影響比使用電爐a時(shí)大C.使用電爐c時(shí)對電燈幾乎沒有影響D .使用電爐b或c時(shí)對電燈影響幾乎一樣4.如圖所示，將規(guī)格為“iiOV 60W”和“iiOV40W”的A燈和B燈接到電路中去，既要使燈正常發(fā) 光，又要使電路消耗的功率最小，如圖所示四種電 路中接法最合理的是5.盞電燈直接接在恒壓的電源上，其功率為 i00W,若將這盞燈先接上一段很長的導(dǎo)線后，再接在同一電源

11、上，在導(dǎo)線上損失的電功率是 9W,那么 此時(shí)電燈實(shí)際消耗的電功率C.大于9iWD.條件不足，無法確定6.如圖所示，電路中開關(guān) Ki接i, K2斷開時(shí)，A燈最亮，B、D最暗且亮度相同.現(xiàn)在將 匕接2，并將k2閉合，則A . A燈最亮，B燈最暗B. C燈最亮，B燈最暗C . A燈最暗，C燈最亮D . A燈最亮，D燈最暗7.如圖所示,Ri、R2、R3、R4均為可變電阻,Ci、C2均為電容器，電源的電動(dòng)勢為改變4個(gè)電阻中的i個(gè)阻值時(shí)E,內(nèi)阻不計(jì).當(dāng)A.減小Ri , Ci、C2所帶電量都增加 B .增大R?, Ci、C2所帶電量都增加 C .增大R3 , C2所帶電量增加D .減小R4, Ci、C2所帶

12、電量都增加8.電阻R和電動(dòng)機(jī) M相串聯(lián)接到電壓恒定的 電路中，如圖所示，電阻R與電動(dòng)機(jī)的阻值相等，電路接通后，電動(dòng)機(jī)正常工作，設(shè)電阻R和電動(dòng)機(jī)兩端的電壓分別為 Ui和U2 ,經(jīng)過時(shí)間t,電流通 過電阻R做功Wi,產(chǎn)生的電熱 Qi；電流通過電動(dòng) 機(jī)M做的功W2,產(chǎn)生的電熱Q2，則有A . Ui U2 Qi= Q211wB. Wi= W2 Qi= Q2尺H. U C. Wi W2 Qi Q2D. Wi R2、R3的阻值均為i0Q, S為單刀三擲電鍵，求下列各種情況下電壓表的讀數(shù):(1) 電鍵S接B(2) 電鍵S接A(3) 電鍵S接C6L11.用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如圖所示，其中重物質(zhì)量m=50

13、kg，電源電壓U=11OV且保持其中重物質(zhì)量m=50kg，電源電壓U=11OV且保持 不變，電阻R=1Q，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以V=0.9m/s的恒定速 度向上提升重物時(shí)，電路中的電流 I=5A .求電動(dòng)機(jī)線圈電阻 口和電動(dòng)機(jī)的效率.若電動(dòng)機(jī)不慎被卡住而靜止，電動(dòng)機(jī)的功率又為多大？ (g取10m/s2)不變，電阻R=1Q，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以V=0.9m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流l=5A .求電動(dòng)機(jī)線圈電阻 口和電動(dòng)機(jī)的效率.若電動(dòng)機(jī)不慎被卡住而靜止,電動(dòng)機(jī)的功率又為多大?(g 取 10m/s2)10.如圖所示的電路中，U=12V，滑動(dòng)變阻器AB的總電阻為42 Q,現(xiàn)要使標(biāo)著 “6 1.8W”的燈

14、泡L正常發(fā)光，那么 A、P間的電阻應(yīng)為多少？此 時(shí)滑動(dòng)變阻器上消耗的功率多大？12 如圖所示是電飯煲的電路圖，Si是一個(gè)限溫開關(guān)，手動(dòng)閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103C )時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開；S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開關(guān)， 當(dāng)溫度低于60 C時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，溫度高于80C時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開，紅燈 是加熱狀態(tài)時(shí)的指示燈，它在保溫狀態(tài)下是不亮 的，黃燈是保溫狀態(tài)下的指示燈.限流電阻 R1=R2=500 Q,加熱電阻絲 R3=50 Q,兩燈的電阻不 計(jì).(1) 根據(jù)電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過程 (包括加熱和保溫的過程).(2 )簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1,電飯煲能將飯煮熟嗎？(3) 計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下

15、，電飯煲的消 耗功率之比.9例 2BC( U1Ri R/Ri&Ri R/RiR/U ,R2R2 RVR2 R/Pi=r2 / r3P=U 2尺十r2 / r3,聯(lián)立并代入 7.2串并聯(lián)電路電功和電熱參考答案【典型例題】例1 : A (設(shè)燈正常發(fā)光時(shí)的電壓 U、電流I，則 有 U 21尺=8 V、 2U IR2 =14 V , Pp = 4 I 1 ,RF乙=|2尺，可解得P甲P 乙)R2 R/U2 二RiR2 + &貝y Ui+U2U , Ui/U2=Ri/R2)例 3: ( i) I=P/U=0.3A(2) 線圈電阻發(fā)熱功率 Pq=|2=i.8w，機(jī)械功率 P機(jī)=P Pq=64.2W，效率為

16、機(jī)械功率與總功率之比 為 n =P 機(jī)/P=97.3 %(3) 當(dāng)葉片不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作純電阻，I=U/r=iiA ,P=UI=I 2r=2420w .例4 i ： 4 : 2 (畫出等效電路，弄清各電表示數(shù) 是通過哪些電阻的電流，再由并聯(lián)電路規(guī)律求解)【自我檢測】1. B (因?yàn)殡妷罕頌槔硐腚妷罕?，所以電路中電流I=-保持不變.設(shè)和電壓表并聯(lián)部分的滑動(dòng)變R阻器的阻值為 Rx,則電壓表的示數(shù) U/=|Rx,當(dāng)物 體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑桿 P運(yùn)動(dòng)，使 Rx的阻值發(fā)生變化，U/也發(fā)生了變化，即電壓表的 示數(shù)會(huì)發(fā)生變化；當(dāng)M不動(dòng)時(shí)，Rx的阻值不發(fā)生變化，電路中電流1=又保持不變，電壓表的示數(shù)RUv

17、=IRx保持不變)2. CD (由于用交流電壓表測得 b、d兩點(diǎn)間為 220V，這說明ab間電路是通的，bc間電路不通或 cd間電路不通；由于用交流電壓表測得 a、c兩點(diǎn) 間為220V，這說明cd間電路是通的，ab間電路不 通或bc間電路不通；綜合分析可知bc間電路不通， ab間電路通和cd間電路通.)3. R/44. B5. (1)由表可知，電機(jī)的額定電壓為 Uo=4OV, 額定電流為Io=3.5A電機(jī)正常工作時(shí)輸入功率P入=Ulo=14OW又電機(jī)的輸出功率為 P出=120W電機(jī)的效率為= -出匯100% =型冷00% 85.7%P 入140(2)行駛時(shí)所受阻力為f = k (M+m) g

18、,式中m 為車的質(zhì)量m=30kg當(dāng)達(dá)到最大速度Vm時(shí)，有P出=何皿得vm=P出二120m/s=60m/sk(M +m)g 0.02x(70+30)x10【課后練習(xí)】1 . CD2. B (RiR乙，再根據(jù)串、并聯(lián)電路的基本規(guī)律 分析得出答案)3. D4. C (使燈正常發(fā)光，C圖中電流最小，功率 也最小.)5. B6. C (開關(guān)K1接1, K2斷開時(shí)，四燈串聯(lián)， 由亮暗程度及 P=I2R知RaRcRb=Rd現(xiàn)在將K1接 2，并將K2閉合，則AB燈并聯(lián)后再與CD串聯(lián)， 再由功率的公式可得.)7. BCD8. AD9. (1) 7.5V(2) 0(3) 10V10 . 12Q , 4.2W11.由 IU 0 = mgv 12(R R)解得，R/=3 Q，二一=85.7% ;IU0 I R電動(dòng)機(jī)不慎被卡住而靜止，變?yōu)榧冸娮桦娐? 可求電動(dòng)機(jī)的功率為 2268.75W .12.