初中物理常考习题考法与解法：专题八 初中电学综合计算题考法与解法研究

这是一份初中物理常考习题考法与解法：专题八 初中电学综合计算题考法与解法研究，共10页。试卷主要包含了突出滑动变阻器，突出焦耳定律的综合计算题，突出等效思想的综合计算题，电学综合计算训练题等内容，欢迎下载使用。
专题八 初中电学综合计算题考法与解法研究电学综合计算题主要是利用串并联电路的特点，结合欧姆定律、电功率公式、焦耳定律的应用，求解电学量。有的综合计算题还需结合图象，根据在图像上收集到的信息，用到解答问题之中。以下就针对几种类型的电学综合题的考法与解法给出具体指导。一、突出滑动变阻器、结合图像的综合计算题 首先观察两个电阻时串联还是并联，确定出涉及两个电阻的电流和总电流的关系、两个电阻两端电压和总电压的关系。对每个电阻都可以使用欧姆定律。有时可以根据滑动变阻器滑片移动情况判断其接入电路的电阻。根据图像可以判断出导体两端电压和电流情况。【例题1】如图1所示的电路中，定值电阻R1为10Ω，R2为滑动变阻器，电源电压保持不变．闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图2所示．求：（1）电源电压；（2）滑动变阻器的最大阻值．分析:（1）由图1可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大，根据U=IR求出电源电压；（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小、电压表的示数最大，由图象读出电流和电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值．解析：（1）由图1可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图2可知I1=0.6A，由I=可得，电源的电压：U=I1R1=0.6A×10Ω=6V；（2）由欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值：R2===20Ω．故答案为：（1）6V（2）20Ω．点评：本题考查串联电路特点、欧姆定律、在图像上获取信息能力。本题只要思路正确就不难解决。二、突出电功率公式应以及图像应用的综合计算题 要利用串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式，结合图像获取信息进行解决此类问题。关注隐含条件和名牌上数据的意义。 【例题2】已知A灯标着“6V 3W”，B灯标着“6V 6W”，滑动变阻器R规格“50Ω 2A”．A灯和B灯中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示．将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端，如图乙所示．调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，求滑动变阻器的功率． 分析：将A与一个滑动变阻器串联接在12V电源两端时，通过它们的电流相等，根据P=UI可知R与A灯的电阻关系，根据串联电路的电压特点表示出电源的电压即可求出A灯和滑动变阻器两端的电压，根据图象读出电路中的电流，利用P=UI求出滑动变阻器的功率．解析：串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍，由P=UI可知，U滑=2UA′，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压：U=U滑+UA′=2UA′+UA′=3UA′=12V，解得：UA′=4V，U滑=2UA′=2×4V=8V，由图象可知，此时电路中的电流I=0.4A，则滑动变阻器的功率：P滑=U滑I=8V×0.4A=3.2W．故答案为：（1）1.62×104J （2）4Ω （3）3.2W．点评：本题考查的知识点比较多，对电路元件的规格或者名牌上数据的物理意义要熟练掌握。会根据图像获取有用的信息是关键。三、突出焦耳定律的综合计算题 利用串并联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律进行对相关问题的求解。针对某一个导体产生的热量，要集中精力找准这个导体的电流、电阻、通电时间，根据Q=I2Rt就可以解决问题。【例题3】如图所示的电路中，定值电阻R1=150Ω、R2=300Ω．闭合开关S后，电流表A2的示数为5mA．求：电路工作5min，R1产生的焦耳热是多少．分析：电路工作5min，根据Q=I2Rt求出R1产生的焦耳热．解析：R1与R2并联，由I=可得，电阻R1两端的电压：U1=U2=I2R2=5×10﹣3A×300Ω=1.5V；通过R1的电流：I1===0.01A=10mA，电流表A1的示数：I=I1+I2=10mA+5mA=15mA；电路工作5min，R1产生的焦耳热：Q1=I12R1t=（0.01A）2×150Ω×5×60s=4.5J．故答案为：（1）1.5V（2）15mA（3）4.5J．点评：本题考查的知识点有并联电路特点、欧姆定律、焦耳定律。属于中等难度的电学计算题，解题时注意书写规范，在理解的基础上，正确应用电学规律就可以圆满解决问题。四、突出等效思想的综合计算题 利用串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式，结合等效思想解决电学问题。在涉及多个电阻组成的电路时，解答每个步骤的问题前，要把等效电路图画出来，简化为两个电阻的串联或者并联。 【例题4】在如图所示电路中，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0〜3V，电阻R2的阻值为20Ω，灯泡R1的阻值和同一电源的电压均保持不变．请画出该题的各个等效电路图．（1）只闭合开关S2、S3时，电流表示数为0.2A，求电源电压是多少？（2）只闭合开关S1、S2、S3时，R1正常发光，电路总功率为2.4W，求R1的阻值是多少？分析：（1）只闭合开关S2、S3时，电路为R2的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电源的电压；（2）只闭合开关S1、S2、S3时，R1与R2并联，根据P=UI=求出电路的总电阻，根据电阻的并联求出R1的阻值；解析：解题时等效电路图如下。       甲                      乙（1）只闭合开关S2、S3时，等效电路图如甲图所示。由I=可得，电源的电压：U=IR2=0.2A×20Ω=4V；（2）只闭合开关S1、S2、S3时，等效电路图如乙图所示。由P=UI=可得，电路的总电阻：R===Ω，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，=+，即=+ 解得：R1=10Ω；故答案为：（1）4V（2）10Ω点评：本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，分清电路的连接方式和画出等效电路图是关键． 五、电学综合计算训练题1.如图所示，电源电压保持不变，只闭合开关S时，电流表的示数为0.2A，若再闭合开关S1，发现电流表的示数为0.5A，此时通过R1的电流为I1，通过R2的电流为I2，则（    ）A．I1∶I2=2∶5           B．I1∶I2=3∶5C．R1∶R2=3∶2          D．R1∶R2=2∶3答案：D2.如图所示的电路中，电源电压、灯丝电阻都保持不变，灯L标有“6V 3W”字样。当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P在a、b两点间移动时，电压表示数的变化范围是5～8V，且滑片P位于b点时灯L的功率是滑片位于a点时灯L功率的16倍．              则（    ）A.灯泡的电阻是12Ω；B.电源电压是18V；C.滑动变阻器的滑片P在a点时，其接入电路的电阻为Ra=96Ω；D. 滑动变阻器的滑片P在b点时，其接入电路的电阻为Rb=15Ω。答案：ACD 3.如图所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b为其两端点）．当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1A，R2消耗的功率为1W；当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3A，R2消耗的功率为1.8W.则当滑片P从a移到b的过程中（   ）A．电流表示数变化了0.6A                B．电压表示数变化了4VC．R1消耗的电功率变化了5W             D．电路消耗的总功率变化了6W答案：D4．如图甲所示电路，开关闭合后两电流表的指针指在同一位置，两表的示数如图乙所示，则下列结论正确的是 （   ）A．L1灯的电流为2AB．L2灯的电流为2．5AC．两灯电阻之比为 R1：R2=1：4D．两灯电阻之比为 R1：R2=4：1答案：AC 5．如图所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V，闭合开关S后，滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示，下列说法中正确的是（　　）A．电源电压为12VB．滑动变阻器的最大阻值为9ΩC．该电路总功率变化范围为12W～24WD．小灯泡的额定功率为12W答案：ABC．6.如图．电源电压18V保持不变．电流表量程0﹣0.6A，电压表量程0～15v，小灯泡上标有6v3w字样，要求开关闭合后两个电表的示数均不超过所选量程，且灯泡两端电压不允超过额定电压（灯丝电阻不变）．则下列说法正确的是（  ）A．滑动变阻器的滑片向左移动时．电流表和电压表示数变大；B．当电流表示数为0.4A时．电压表示数为12V；C．该电路的最大功率为10.8W；D．滑动变阻器允许调节的范围是24～60Ω。答案：D7.如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则电源电压为＿＿＿＿＿V，R1的阻值为＿＿＿＿＿。答案：6   58.如图甲所示是电阻R和灯泡L的U－I图像，由图可知电阻R的阻值是＿＿Ω；若将电阻R和小灯泡L串联在电路中（如图乙），电流表示数为0.4A，则电源的电压是＿＿＿V。答案：5   39.如图所示电路．电源电压保持不变，R1=10Ω．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U1∶U1＇=1∶6，P2∶P2＇=1∶9．则开关S1闭合，S2、S3断开时，电流表A2的示数为__________A；开关S1、S2、S3都闭合时，R2和R3消耗的总功率为_________W．答案：0.1   310.阻值为100Ω的电炉接在电压为220V的电路中，则通过电炉丝的电流是_________A，电炉丝通电10s内产生的热量是__________J．答案：2.2   484011.如图是电饭锅内部简化电路图，已知R0=55Ω，R1=1045Ω，当S接“1”时，电饭锅正常工作电路中电流是__________A；当S接“2”时，通电1min产生的热量是_________J．答案：0.2   5.28×104 12.在如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R2上标有“50Ω2A”字样。闭合电键S，电流表A的示数为1A，电压表V1的示数为4V，电压表V2的示数为8V。已知电压表有“0～3伏、0～15伏”两个量程，电流表有“0～0.6安、0～3安”两个量程。求：（1）电源电压U   （2）电阻R1的阻值（3）移动滑片P至某位置时，两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同，此时滑动变阻器R2连入电路的阻值。答案：求：（1）电源电压为12V；（2）电阻R1的阻值为4Ω（3）滑动变阻器R2连入电路的阻值为4Ω或者20Ω13.如图甲是一电热饮水机，通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路原理图如图乙所示。电源电压恒为额定电压220V，当开关S接a时电路中的电流为5A；当开关S接b时，电路消耗的电功率为66W。求：（1）开关S接b时，电路中电流；（2）该饮水机在保温状态工作100s，R2产生的热量。      答案：（1）0.3A （2）6204J14.如图所示，R1是0~20Ω的滑动变阻器，闭合开关S后，电压表示数为6V，电流表A1的示数是1.5A，电流表A2的示数是0.5A，求：（1）R2的阻值和变阻器R1接入电路的电阻?（2）电流表A1的量程是0~3A，电流表A2的量程是0~0.6A，为使电表不损坏，滑动变阻器接入电路的电阻值至少要多大？答案：（１）R2=12Ω  R1=6Ω（２）滑动变阻器连入电路的阻值至少要2.4Ω15.如图所示的电路，电源电压为6V且保持不变，滑动变阻器R1标有“50Ω 2A”字样。（1）将滑片P移到最右端，闭合S1，断开S2，求电流表的示数I1。（2）保持滑片P在最右端，闭合S1、S2，电流表示数I=5I1，求R2的阻值。（3）将滑片P移至某一位置，闭合S1、S2，电流表示数为0.68A，求此时滑动变阻器接入电路的阻值。答案：（1）0.12A（2）R2=12.5Ω（3）R1=30Ω16.如图所示电路中，电源电压不变，R1=20Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω，小灯泡L的额定电压为5V，电流表的量程（0～0.6A或0～3A）。只闭合S2时，电流表的示数为0.4A；只闭合S3，且变阻器的滑片P在正中点时，电流表的示数为0.3A。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）求：（1）电源电压和灯丝电阻。（2）只闭合S3时，要使小灯泡L正常发光，变阻器R2连入电路的阻值。（3）闭合S1、S2、S3，为保证不损坏电流表，变阻器R2的阻值可调范围和电流表的变化范围。答案：（1）U=12V RL=10Ω（2）R2=23.3Ω（3）R2的阻值可调范围是：5～60；电流表的变化范围是：0.6～3A