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專題訓練(八)　電學綜合計算 ?類型一　串、并聯(lián)電路的基本計算 1．R1、R2連接成如圖ZT8－1所示的甲、乙兩種電路，R1＝2R2，電源電壓均為U，圖甲中R1、R2在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q甲1、Q甲2，則Q甲1∶Q甲2＝________；圖乙中R1、R2在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量分別為Q乙1、Q乙2，則Q乙1∶Q乙2＝________。 圖ZT8－1 2．如圖ZT8－2所示，定值電阻R1和R2并聯(lián)在電壓為6 V的電源上，當開關S閉合時，電流表A1的示數(shù)為0.6 A，電流表A2的示數(shù)為0.2 A，求： (1)定值電阻R1的大小。 (2)R2在40 s的時間內(nèi)消耗的電能。 圖ZT8－2 3．如圖ZT8－3所示，電源電壓保持不變，已知R2＝40 Ω。 (1)當閉合開關S、S1時，電壓表示數(shù)為6 V，求電源電壓。 (2)當閉合開關S，斷開S1時，電壓表示數(shù)為2 V，求通過R1的電流和R1消耗的電功率。 圖ZT8－3 ?類型二　多擋位用電器的相關計算 4．xx濰坊某型號電飯鍋具有保溫與加熱兩種功能，其簡化電路如圖ZT8－4所示，R1、R2均為電熱絲。下列說法正確的是(　　) 圖ZT8－4 A．S1、S2閉合時，電飯鍋處于加熱狀態(tài) B．S1、S2閉合時，電飯鍋處于保溫狀態(tài) C．S1閉合、S2斷開時，電飯鍋處于加熱狀態(tài) D．S1斷開、S2閉合時，電飯鍋處于保溫狀態(tài) 5．xx荊門如圖ZT8－5甲所示是用于焊接塑料水管的熱熔器，其電路如圖乙所示。加熱電阻R1＝66 Ω、R2＝176 Ω，S1是手動控制開關，S2是可隨溫度自動跳轉(zhuǎn)的溫控開關。R0是特殊限流電阻，熱熔器加熱時R0的電阻較大，LED指示燈發(fā)紅光；保溫時R0的電阻較小，LED指示燈發(fā)綠光。已知LED燈發(fā)光時兩端電壓保持不變。 圖ZT8－5 (1)開關S1和S2都閉合時，熱熔器處于________(選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài)。 (2)開關S1閉合，S2斷開時，R1的功率________(選填“大于”“等于”或“小于”)R2的功率。 (3)發(fā)紅光時LED燈的電流________(選填“大于”“等于”或“小于”)發(fā)綠光時LED燈的電流。 (4)保溫狀態(tài)時電路的電功率為________W。 6．xx陜西如圖ZT8－6甲所示為某型號室內(nèi)電加熱器，有高溫和低溫兩個擋位，額定電壓為220 V，高溫擋和低溫擋功率分別為2200 W和1000 W，簡化電路如圖乙所示。 (1)使用電加熱器時，要將插頭插入三孔插座，是為了將金屬外殼與________相連，當開關S1閉合、S2斷開時，電加熱器處于________溫擋。 (2)請計算電阻絲R1的阻值和通過電阻絲R2的電流(結(jié)果保留一位小數(shù))。 (3)在額定電壓下，使用高溫擋工作3 h，電加熱器產(chǎn)生的熱量是多少焦？ 圖ZT8－6 ?類型三　與圖像有關的電學計算 7．xx常州如圖ZT8－7甲所示的電路中，電源電壓可調(diào)，燈L1、L2的額定電壓均為6 V，L1、L2的I—U圖像如圖乙所示，閉合開關S，逐步調(diào)大電源電壓至電路允許的最大值，此時(　　) 圖ZT8－7 A．L1正常發(fā)光 B．電源電壓為12 V C．電路總電阻為30 Ω D．電路總功率為2.4 W 8．xx海南如圖ZT8－8所示，圖甲是小謙同學研究調(diào)光燈的實驗電路圖，小燈泡規(guī)格是“6 V　3 W”。閉合開關S，當滑動變阻器滑片P在A點時，滑動變阻器連入電路的電阻為R1，電壓表的示數(shù)為4 V。當滑動變阻器滑片P在B點時，滑動變阻器連入電路的電阻為R2，電壓表的示數(shù)為2 V，且R2＝2R1。測繪出小燈泡的I－U圖像如圖乙所示，電源電壓保持不變。 (1)根據(jù)小燈泡的I－U圖像判斷，小燈泡的阻值是否恒定________(選填“恒定”或“不恒定”)，用物理知識解釋其原因是__________________。 (2)小燈泡正常發(fā)光時的電流是多少？ (3)小燈泡兩端電壓為2 V時的實際功率是多少？ (4)電源電壓是多少？ 圖ZT8－8 ?類型四　電學中的范圍問題 9．如圖ZT8－9所示電路中，電源電壓不變，R1為滑動變阻器，R2為定值電阻。開關S閉合后，當滑片P在變阻器的兩端A、B之間滑動的過程中，電壓表的最大示數(shù)為4 V，電流表的示數(shù)變化范圍是0.4～1.2 A。則下列結(jié)論正確的是(　　) A．R2＝10 Ω B．R1的最大電阻為5 Ω C．電源電壓為6 V D．電阻R2的電功率變化范圍是1.6～4.8 W 圖ZT8－9 10．如圖ZT8－10所示的電路中，電源電壓恒為4.5 V，電壓表的量程為0～3 V，電流表的量程為0～0.6 A，滑動變阻器的規(guī)格為“20 Ω　1 A”，燈泡標有“2.5 V　1.25 W”字樣。若閉合開關，兩電表的示數(shù)均不超過所選量程，燈泡兩端電壓不允許超過額定值，不考慮燈絲電阻的變化，則滑動變阻器的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍是______________Ω，該電路的最大電功率是________W。 圖ZT8－10 詳解詳析 1．2∶1　1∶2　[解析] 由圖甲可知，兩電阻R1、R2串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點，以及Q＝I2Rt可得：在相同時間內(nèi)R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為＝＝＝＝。 由圖乙可知，電阻R1、R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點，以及Q＝W＝t可得：在相同時間內(nèi)R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為＝＝＝＝。 2．(1)定值電阻R1的阻值：R1＝＝＝10 Ω。 (2)R2在40 s的時間內(nèi)消耗的電能： W＝UI2t＝6 V0.2 A40 s＝48 J。 3．(1)當S、S1閉合時，電路為R1的簡單電路，電壓表測電源電壓，則電源電壓為6 V。 (2)當閉合S，斷開S1時，兩電阻串聯(lián)，電壓表測量R1兩端的電壓，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以R2兩端的電壓：U2＝U－U1＝6 V－2 V＝4 V；串聯(lián)電路中各處電流都相等，所以通過R1的電流：I1＝I2＝＝＝0.1 A，R1消耗的電功率：P1＝U1I1＝2 V0.1 A＝0.2 W。 4．A　[解析] 由P＝可知，電源電壓一定時，電阻越大，電功率越??；電阻越小，電功率越大。S1、S2閉合時，R1被短路，電路中只有R2，電阻較小，電功率較大，為加熱狀態(tài)。S1閉合、S2斷開時，兩電阻串聯(lián)，總電阻較大，電功率較小，為保溫狀態(tài)。S1斷開、S2閉合時，電路為開路。 5．(1)加熱　(2)小于　(3)小于　(4)200 [解析] 由P＝可知，電源電壓一定時，電阻越大，電功率越??；電阻越小，電功率越大。(1)S1和S2都閉合時，R2被短路，電路中只有R1，電阻較小，電功率較大，為加熱狀態(tài)。(2)S1閉合，S2斷開時，R1與R2串聯(lián)，電流相等，由P＝I2R可知，R1＜R2，P1＜P2。(3)發(fā)紅光時R0阻值較大，電流較小。發(fā)綠光時，電阻較小，電流較大。(4)P＝＝＝200 W。 6．(1)大地(或地線)　低 (2)低溫擋只有R1工作，R1＝＝＝48.4 Ω。S1、S2均閉合時，兩電阻并聯(lián)，電加熱器處于高溫擋，P2＝P高－P低＝2200 W－1000 W＝1200 W，通過R2的電流：I2＝＝＝5.5 A。 (3)Q＝W＝P高t＝2200 W33600 s＝2.376107 J。 7．D　[解析] 由圖乙可知，兩燈正常發(fā)光時，電流分別為0.6 A、0.3 A，串聯(lián)時電流相等，最大為0.3 A，即L2正常發(fā)光，A錯誤。電源電壓U＝U1＋U2＝2 V＋6 V＝8 V，B錯誤。總電阻R＝＝≈26.7 Ω，C錯誤?？偣β剩篜＝UI＝8 V0.3 A＝2.4 W，D正確。 8．(1)不恒定　燈絲電阻隨溫度改變而改變(2)小燈泡正常發(fā)光的電流：IL＝＝＝0.5 A。 (3)由圖像可知，小燈泡兩端的電壓為2 V時，電流為0.25 A，小燈泡的實際功率為P燈＝U燈I燈＝2 V0.25 A＝0.5 W。 (4)P在A點時，UA＝4 V，IA＝0.4 A，U＝4 V＋0.4 AR1；P在B點時，UB＝2 V，IB＝0.25 A，U＝2 V＋0.25 A2R1；解可得：R1＝20 Ω，U＝12 V。 9．C 10．4～10　2.25　[解析] 燈泡的電阻：R燈＝＝＝5 Ω。 電流表測量通過燈泡的電流，燈泡兩端電壓不允許超過額定值，也就是電路中的電流最大為燈泡的額定電流，即電流最大值I最大＝I燈＝＝＝0.5 A。 電路中電流最大時，滑動變阻器接入電路的電阻最小，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點，滑動變阻器允許接入的最小阻值為R最小＝－R燈＝－5 Ω＝4 Ω。 當電壓表示數(shù)等于3 V時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，則此時電路中的電流：I′＝＝＝0.3 A，滑動變阻器接入電路的電阻：R最大＝＝10 Ω，所以滑動變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍是4～10 Ω。 電路中的電流最大時，電路的總功率最大，等于總電壓和電流的乘積，即P最大＝UI最大＝4.5 V0.5 A＝2.25 W。