（電功率）17-11 電學(xué)綜合計(jì)算-2021屆九年級(jí)物理中考復(fù)習(xí)專題講義

微專題17-11電學(xué)綜合計(jì)算例1、在如圖甲所示的電路中，電源電壓恒定不變．R1、R2為定值電阻，已知電燈L的伏安特性曲線(即電流隨兩端電壓的變化圖像)如圖乙所示．當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S3閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.26A；當(dāng)開(kāi)關(guān)S2、S3閉合，S1斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為1.25A；當(dāng)開(kāi)關(guān)S3閉合，S1、S2斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.2A．求：(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S3閉合，S2斷開(kāi)，5min內(nèi)電路消耗的電能是多少？(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S3閉合，S1、S2斷開(kāi)，R2消耗的電功率是多大？甲乙【【答案】(1)390J；(2)0.24W.【解析】(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S3閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，電路中只有L工作，已知IL＝0.26A，由圖像可知：UL＝5V，則電源電壓U＝UL＝5V，W＝UILt＝5V×0.26A×300s＝390J；(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S2、S3閉合，S1斷開(kāi)時(shí)，電路中只有R1工作，R1＝eq\f(U,I1)＝eq\f(5V,1.25A)＝4Ω.當(dāng)開(kāi)關(guān)S3閉合，S1、S2斷開(kāi)時(shí)，R1、R2和L三者串聯(lián)，已知I＝0.2A，由圖像可知：UL′＝3V，U1＝IR1＝0.2A×4Ω＝0.8V，U2＝U－U1－UL′＝5V－0.8V－3V＝1.2V，P2＝U2I＝1.2V×0.2A＝0.24W．例2、如圖所示，電源電壓保持不變，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～15V，R1＝20Ω，滑動(dòng)變阻器R2的規(guī)格為“100Ω1A”．(1)閉合開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、S3，電流表示數(shù)為0.4A，求電源電壓．(2)閉合開(kāi)關(guān)S3，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、S2，滑動(dòng)變阻器滑片置于中點(diǎn)位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為4V，求R3的阻值．(3)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2和S3，在不損壞電流表、電壓表的情況下，求滑動(dòng)變阻器R2的阻值取值范圍．【【答案】(1)8V；(2)50Ω；(3)40～100Ω.【解析】(1)閉合開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、S3，為R1的簡(jiǎn)單電路，電流表示數(shù)為0.4A，根據(jù)歐姆定律可得，電源電壓：U＝I1R1＝0.4A×20Ω＝8V.(2)閉合開(kāi)關(guān)S3，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、S2，R2、R3串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器滑片置于中點(diǎn)位置時(shí)，電壓表(測(cè)滑動(dòng)變阻器的電壓)的示數(shù)為4V．則電路中的電流：I2＝eq\f(U2,0.5R滑)＝eq\f(4V,50Ω)＝0.08A，根根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律可得，R3的阻值：R3＝eq\f(U－U2,I2)＝eq\f(8V－4V,0.08A)＝50Ω.(3)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2和S3，R1、R2并聯(lián)，電壓表測(cè)電源電壓，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路各支路互不影響，通過(guò)R1的電流為0.4A；電流表的量程為0～0.6A，則干路電流最大為0.6A，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的最大電流：I最大＝I總大－I1＝0.6A－0.4A＝0.2A，由歐姆定律可得，滑動(dòng)變阻器連入電路的最小電阻：R滑小＝eq\f(U,I最大)＝eq\f(8V,0.2A)＝40Ω；當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)最左端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入阻值最大，總電流最小，沒(méi)有超過(guò)電流表量程，故滑動(dòng)變阻器的最大電阻為100Ω，在不損壞電流表、電壓表的情況下，滑動(dòng)變阻器R2的阻值取值范圍為40～100Ω.例3、如圖，電源電壓一定，已知燈泡L標(biāo)有“6V7.2W”字樣(燈絲電阻不受溫度影響)，R1＝10Ω.當(dāng)S、S1，閉合，且滑片P在a端時(shí)，燈泡L正常發(fā)光；當(dāng)S、S2閉合，且P在滑動(dòng)變阻器中點(diǎn)處時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A.(1)求燈泡L的電阻阻值．(2)求滑動(dòng)變阻器Rx的最大值．(3)通過(guò)對(duì)S、S1、S2的控制和調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可使電路所消耗的總功率最小，請(qǐng)求出電路總功率的最小值．【【答案】(1)5Ω；(2)40Ω；(3)0.72W.【解析】(1)因?yàn)闊襞軱標(biāo)有“6V7.2W”字樣，所以由P＝eq\f(U2,R)知道，燈泡L的電阻阻值是：RL＝eq\f(Ueq\o\al(2,額),P額)＝eq\f(（6V）2,7.2W)＝5Ω.(2)由電路圖可知，當(dāng)S、S1閉合，且滑片P在a端時(shí)，電路為燈泡L的簡(jiǎn)單電路，且燈正常發(fā)光，所以電源電壓是：U＝U額＝6V；當(dāng)S、S2閉合時(shí)，R1與Rx串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，當(dāng)P在滑動(dòng)變阻器中點(diǎn)處時(shí)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律知道總電阻是：R1＋eq\f(Rx,2)＝eq\f(U,I)，即：10Ω＋eq\f(Rx,2)＝eq\f(6V,0.2A)，所以滑動(dòng)變阻器Rx的最大值是：Rx＝40Ω.(3)因?yàn)镽L＜R1，所以當(dāng)閉合S、S2，并且滑片在b端時(shí)，R1與Rx的最大阻值串聯(lián)，電路的總電阻最大，總功率最小，且電路總功率的最小值是：P最小＝eq\f(U2,R1＋Rx)＝eq\f(（6V）2,10Ω＋40Ω)＝0.72W．培優(yōu)·訓(xùn)練1、如圖甲所示，電源電壓保持不變，定值電阻R1＝10Ω，R2＝5Ω.滑動(dòng)變阻器R的規(guī)格為“30Ω2.5A”．電流表A2選用0～3A的量程，電壓表選用0～15V的量程．閉合全部開(kāi)關(guān)，電流表A1的示數(shù)為1A．求：(1)電源電壓．(2)若將表盤(pán)如圖乙所示的電流表A3接入電路，閉合全部開(kāi)關(guān)，改變滑片位置，A3的指針恰好指在滿偏的三分之二處，滑動(dòng)變阻器接入電路的可能值．(3)用一個(gè)新的電源替代原來(lái)的電源，只閉合S，在保證電路安全的情況下，電源電壓的最大值．甲乙2、如圖所示的電路中，小燈泡上標(biāo)有“6V3.6W”字樣，滑動(dòng)變阻器R1的最大電阻為40Ω.當(dāng)只閉合S、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；當(dāng)所有開(kāi)關(guān)都閉合，滑片滑到A端時(shí)，A1、A2的示數(shù)之比是3∶1(燈的電阻保持不變)．求：(1)電源電壓．(2)當(dāng)只閉合S、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P在A端時(shí)，小燈泡兩端的實(shí)際電壓．(3)小燈泡消耗的最小電功率(不能為0)．3、如圖所示的電路中，電源的電壓為U保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于某一位置A時(shí)，電壓表的示數(shù)為4V；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于另一位置B時(shí)，電流表的示數(shù)增大了0.2A，電阻R的功率增大了2W，求：(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于位置A時(shí)，流過(guò)定值電阻R的電流為多大？(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于位置B時(shí)，定值電阻R的功率為多大？(3)該定值電阻R的阻值為多少？4、如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡上標(biāo)有“8V”字樣，電流表的量程為0～1.2A，如圖乙是小燈泡的電流隨電壓變化的圖像．滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值為20Ω，定值電阻R2的阻值為9Ω，當(dāng)閉合S和S2、斷開(kāi)S1、滑動(dòng)變阻器的滑片移到中點(diǎn)時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光．求：(1)電源電壓是多少？(2)閉合S和S1、斷開(kāi)S2，為保證電流表的安全，滑動(dòng)變阻器的取值范圍為多少？(3)閉合S和S2、斷開(kāi)S1，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到17.5Ω時(shí)，這時(shí)小燈泡的功率為3.2W，此時(shí)電流表的讀數(shù)為多少？甲乙5、家用電飯鍋中自動(dòng)開(kāi)關(guān)一般由感溫鐵氧體組成，將電飯鍋的自動(dòng)開(kāi)關(guān)S按下，電飯鍋處于加熱狀態(tài)，當(dāng)感溫鐵氧體溫度達(dá)到103℃時(shí)失去磁性，被吸鐵塊由彈簧彈開(kāi)，使電飯鍋進(jìn)入保溫狀態(tài)．某家用電飯鍋內(nèi)部電路簡(jiǎn)化示意圖如圖甲，某次使用該電飯鍋在220V的電壓下煮飯過(guò)程中，通過(guò)的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙．(1)當(dāng)鍋內(nèi)溫度為100℃時(shí)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)S與____(選填“1”或“2”)連接，此時(shí)電飯鍋處于________(選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài)．(2)該電飯鍋此次工作30min消耗的電能為多少？(3)電阻R1與R2的阻值之比為多少？(4)若要使該電飯鍋的加熱功率提高到1100W，可以給電阻R1并聯(lián)一個(gè)阻值為多大的電阻R3?甲乙6、如圖是一個(gè)溫度可調(diào)的育苗箱電路，電源電壓為36V，且保持不變．發(fā)熱電阻R1的阻值為40Ω，R2為滑動(dòng)變阻器，其阻值變化范圍為0～50Ω，允許通過(guò)的電流足夠大．試求：(1)R1的最大功率是多少？(2)將滑片P移到某一位置，R2兩端電壓為6V時(shí)，通電5min，電流對(duì)整個(gè)電路做的功是多少？(3)在調(diào)節(jié)滑片P的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器R2能達(dá)到的最大功率是多少？微專題17-11電學(xué)綜合計(jì)算例1、【答案】(1)390J；(2)0.24W.【解析】(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S3閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，電路中只有L工作，已知IL＝0.26A，由圖像可知：UL＝5V，則電源電壓U＝UL＝5V，W＝UILt＝5V×0.26A×300s＝390J；(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S2、S3閉合，S1斷開(kāi)時(shí)，電路中只有R1工作，R1＝eq\f(U,I1)＝eq\f(5V,1.25A)＝4Ω.當(dāng)開(kāi)關(guān)S3閉合，S1、S2斷開(kāi)時(shí)，R1、R2和L三者串聯(lián)，已知I＝0.2A，由圖像可知：UL′＝3V，U1＝IR1＝0.2A×4Ω＝0.8V，U2＝U－U1－UL′＝5V－0.8V－3V＝1.2V，P2＝U2I＝1.2V×0.2A＝0.24W．例2、【答案】(1)8V；(2)50Ω；(3)40～100Ω.【解析】(1)閉合開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、S3，為R1的簡(jiǎn)單電路，電流表示數(shù)為0.4A，根據(jù)歐姆定律可得，電源電壓：U＝I1R1＝0.4A×20Ω＝8V.(2)閉合開(kāi)關(guān)S3，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、S2，R2、R3串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器滑片置于中點(diǎn)位置時(shí)，電壓表(測(cè)滑動(dòng)變阻器的電壓)的示數(shù)為4V．則電路中的電流：I2＝eq\f(U2,0.5R滑)＝eq\f(4V,50Ω)＝0.08A，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律可得，R3的阻值：R3＝eq\f(U－U2,I2)＝eq\f(8V－4V,0.08A)＝50Ω.(3)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2和S3，R1、R2并聯(lián)，電壓表測(cè)電源電壓，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路各支路互不影響，通過(guò)R1的電流為0.4A；電流表的量程為0～0.6A，則干路電流最大為0.6A，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的最大電流：I最大＝I總大－I1＝0.6A－0.4A＝0.2A，由歐姆定律可得，滑動(dòng)變阻器連入電路的最小電阻：R滑?。絜q\f(U,I最大)＝eq\f(8V,0.2A)＝40Ω；當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)最左端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入阻值最大，總電流最小，沒(méi)有超過(guò)電流表量程，故滑動(dòng)變阻器的最大電阻為100Ω，在不損壞電流表、電壓表的情況下，滑動(dòng)變阻器R2的阻值取值范圍為40～100Ω.例3、【答案】(1)5Ω；(2)40Ω；(3)0.72W.【解析】(1)因?yàn)闊襞軱標(biāo)有“6V7.2W”字樣，所以由P＝eq\f(U2,R)知道，燈泡L的電阻阻值是：RL＝eq\f(Ueq\o\al(2,額),P額)＝eq\f(（6V）2,7.2W)＝5Ω.(2)由電路圖可知，當(dāng)S、S1閉合，且滑片P在a端時(shí)，電路為燈泡L的簡(jiǎn)單電路，且燈正常發(fā)光，所以電源電壓是：U＝U額＝6V；當(dāng)S、S2閉合時(shí)，R1與Rx串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，當(dāng)P在滑動(dòng)變阻器中點(diǎn)處時(shí)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律知道總電阻是：R1＋eq\f(Rx,2)＝eq\f(U,I)，即：10Ω＋eq\f(Rx,2)＝eq\f(6V,0.2A)，所以滑動(dòng)變阻器Rx的最大值是：Rx＝40Ω.(3)因?yàn)镽L＜R1，所以當(dāng)閉合S、S2，并且滑片在b端時(shí)，R1與Rx的最大阻值串聯(lián)，電路的總電阻最大，總功率最小，且電路總功率的最小值是：P最小＝eq\f(U2,R1＋Rx)＝eq\f(（6V）2,10Ω＋40Ω)＝0.72W．培優(yōu)·訓(xùn)練1、解：(1)由電路圖可知，閉合全部開(kāi)關(guān)，R2被短路，滑動(dòng)變阻器R和定值電阻R1并聯(lián)，電流表A1測(cè)通過(guò)R1的電流，即I1＝1A，電壓表測(cè)電源電壓，由歐姆定律得，電源電壓：U＝I1R1＝1A×10Ω＝10V.(2)將A3接入電路，開(kāi)關(guān)全部閉合，由題意知，有兩種連接方法：①當(dāng)A3串聯(lián)在干路中時(shí)，由于I1＝1A，則A3選用0～3A的量程，由題意知，干路中的電流：I＝eq\f(2,3)×3A＝2A，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流：I滑1＝I－I1＝2A－1A＝1A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值：R滑1＝eq\f(U,I滑1)＝eq\f(10V,1A)＝10Ω.②當(dāng)A3與R串聯(lián)時(shí)，A3可選用0～3A和0～0.6A的量程，若A3選用0～3A，則有I滑2＝2A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值：R滑2＝eq\f(U,I滑2)＝eq\f(10V,2A)＝5Ω；若A3選用0～0.6A，則有I滑3＝0.4A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值：R滑3＝eq\f(U,I滑3)＝eq\f(10V,0.4A)＝25Ω，所以，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值可能為10Ω、5Ω、25Ω.(3)只閉合S時(shí)，R和R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表A2測(cè)電路中的電流，由題意知，電路中的最大電流：I最大＝2.5A，當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí)，即UV＝15V，新電源電壓最大，此時(shí)R2兩端的電壓：U2＝I最大R2＝2.5A×5Ω＝12.5V，則新電源電壓的最大值：U最大＝UV＋U2＝15V＋12.5V＝27.5V．2、解：(1)小燈泡上標(biāo)有“6V3.6W”字樣，表示小燈泡的額定電壓為6V，額定功率為3.6W，小燈泡的額定電流：I＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(3.6W,6V)＝0.6A，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：RL＝eq\f(UL,IL)＝eq\f(6V,0.6A)＝10Ω，當(dāng)只閉合S、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，小燈泡正常發(fā)光，故小燈泡的電壓為6V，電路中的電流為0.6A，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電源電壓：U＝UL＋U滑＝6V＋I(xiàn)×0.5R滑＝6V＋0.6A×20Ω＝18V.(2)當(dāng)只閉合S、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P在A端時(shí)，小燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大電阻串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)可得，R串聯(lián)＝RL＋R滑＝10Ω＋40Ω＝50Ω，由歐姆定律可得，小燈泡兩端的實(shí)際電壓：U實(shí)＝I實(shí)RL＝eq\f(U,R串聯(lián))RL＝eq\f(18V,50Ω)×10Ω＝3.6V.(3)所有開(kāi)關(guān)都閉合，滑片滑到A端時(shí)，R2與滑動(dòng)變阻器的最大電阻并聯(lián)，電流表A2測(cè)R2的電流，電流表A1測(cè)總電流，A1、A2的示數(shù)之比是3∶1，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流為R2的2倍，根據(jù)分流原理可得，R2＝2×40Ω＝80Ω；當(dāng)小燈泡的電流最小時(shí)，根據(jù)P＝I2R，小燈泡的實(shí)際功率最小，由圖知，當(dāng)R2與小燈泡串聯(lián)，即閉合S1、S3時(shí)，電路的總電阻最大，電路的電流最小，I?。絜q\f(U,UL＋R2)＝eq\f(18V,10Ω＋80Ω)＝0.2A，故小燈泡消耗的最小電功率：P＝Ieq\o\al(2,小)RL＝(0.2A)2×10Ω＝0.4W．3、解：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于位置A時(shí)，設(shè)通過(guò)R的電流為I1，功率為P1，則：由P＝UI得：P1＝4V·I1①，由P＝eq\f(U2,R)得：P1＝eq\f(（4V）2,R)②，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于位置B時(shí)，則有：I2＝0.2A＋I(xiàn)1，P2＝P1＋2W，由P＝I2R得：P1＋2W＝(0.2A＋I(xiàn)1)2R③，由①②③組成方程組，解得：I1＝0.4A，P1＝1.6W，R＝10Ω.4、解：(1)當(dāng)閉合S和S2、斷開(kāi)S1、滑動(dòng)變阻器的滑片移到中點(diǎn)時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光，由圖乙可知這時(shí)電路中的電流為1A，小燈泡的電阻為RL＝eq\f(UL,I)＝eq\f(8V,1A)＝8Ω，電源電壓U＝I(eq\f(R1,2)＋RL)＝1A×(10Ω＋8Ω)＝18V.(2)閉合S和S1、斷開(kāi)S2，R1、R2串聯(lián)，為保證電流表的安全，電路中的最大電流只能是1.2A；這時(shí)R1接入電路的阻值最小，設(shè)為R1′，由U＝IR有：18V＝1.2A(9Ω＋R1′)，所以R1′＝6Ω所以滑動(dòng)變阻器R1的取值范圍為6～12Ω.(3)閉合S和S2、斷開(kāi)S1，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到17.5Ω時(shí)，這時(shí)小燈泡的功率為3.2W，設(shè)這時(shí)電流表的讀數(shù)為I，則U＝U1＋U2，即U＝IR1＋eq\f(P2,I)，有18＝17.5I＋eq\f(3.2,I)，整理并解得I1＝0.8A，I2＝eq\f(8,35)A(若I2＝eq\f(8,35)A，則小燈泡兩端的電壓超過(guò)額定電壓，不合題意，故舍去)，所以電流表讀數(shù)I＝0.8A．5、（1）1；加熱；（2）7.92×105J；（3）eq\f(1,3)；（4）220Ω解：(1)根據(jù)題意可知，溫度為100℃時(shí)(低于103℃)，電飯鍋處于加熱狀態(tài)，開(kāi)關(guān)S與“1”連接，只有R1連入電路，電路中電阻較小，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)可知，此時(shí)的電功率較大，為加熱狀態(tài)．(2)電飯鍋此次工作30min消耗的電能：W＝W1＋W2＝UI1t1＋UI2t2＝220V×4A×10×60s＋220V×1A×20×60s＝7.92×105J.(3)開(kāi)關(guān)接1時(shí)，只有R1連入電路，為加熱狀態(tài)，此時(shí)的電流I1＝eq\f(U,R1)＝4A；開(kāi)關(guān)接2時(shí)，兩電阻串聯(lián)，為保溫狀態(tài)，此時(shí)的電流I2＝eq\f(U,R1＋R2)＝1A，則eq\f(I1,I2)＝eq\f(\f(U,R1),\f(U,R1＋R2))＝eq\f(R1＋R