2022年通用物理中考微专题-电功率-17-8 电路改装计算（含答案）

微专题17-8  电路改装计算

典例·解读

例1、小翔随爸爸在商店选中一款速热式电热水器，它的工作电路图和铭牌如图所示(图中R是加热电阻，其电阻不随温度而变化)，则：

(1)电热水器正常工作时，电路中电流是多大？(结果保留一位小数)

(2)电热水器正常工作15 min，加热电阻R消耗的电能是多少kW·h?

(3)根据题中电路图，再给你一个加热电阻R0和两个开关S1、S2，请你对该电热水器进行电路改装．设计要求：不同季节电热水器的额定功率不同，夏天额定功率是2 000 W，春、秋两季额定功率是4 000 W，冬季额定功率是6 000 W，请画出改装后的电路图，并计算R0.

 (4)从安全用电考虑，如果该电热水器直接安装到家庭电路中，可能会造成什么后果及影响？(写一种)

例2、下表是某品牌电热水壶的主要技术参数．(设电阻不随温度而变化)

(1)求电热水壶正常工作时的电流．

 (2)该电热水壶只有一个发热电阻R，请你利用一个定值电阻R0、一个开关S对该电热水壶进行改装，使它还具备保温功能．画出改装后的电路图．

(3)要使电热水壶保温时发热电阻R的功率为额定功率的，R0的阻值应为多大？

(4)在改装后的电路中再接入一个电阻R1，使电路消耗的功率最大，请算出R1＝160 Ω时电路的最大功率．

培优·训练

一、选择题

1、把“220 V　800 W”的电炉丝改装后接在110 V的电路上，欲使改装后的实际功率仍为800 W，下列改装方案中，有效的做法是(　　)

A、截取原电热丝长度的二分之一接入电路       B、将两根相同规格的电热丝串联接入电路

C、将两根相同规格的电热丝并联接入电路       D、将原电热丝对折后，并联接入电路

2、高速公路收费站对过往的超载货车实施计重收费，某同学结合所学物理知识设计了如图所示的计重秤原理图，且希望车辆越重，仪表示数越大．已知弹簧整体每受104 N压力时，被压缩1 cm；不受压力时，指针在R的最上端．电源电压为4.5 V，电压表量程为0～15 V，电流表量程为0～0.6 A，R为长10 cm，标有“50 Ω　0.3 A”字样的均匀电阻丝，R1＝10 Ω.以下说法正确的是(　　)

A. 为满足题意，称重表应由电路中的电压表来改装，且改装后的称重表表盘刻度是均匀的

B. 符合题意改装后，称重表的零刻度线和电表的零刻度线重合

C. 符合题意改装后，该电路能达到的最小功率为2.025 W

D. 符合题意改装后，能允许通过的车最大称重为9×104 N

3、如图是实验室中常用的由电炉丝盘绕的加热电炉，实验老师在改装电炉时，为了使电功率减小为原来的一半，下列措施中可行的是（  ）

A、截去一半电炉丝

B、串联上一条与原来相同的电炉丝

C、并联上一条与原来相同的电炉丝

D、把连接电炉和电源的导线长度增加一倍

4、由一个标有“220V或110V，500W”的电炉，它对应的电炉丝连线图如图所示，其中B为电热丝AC的中点抽头，下列说法正确的是（  ）

A、将AB端与220伏特电源相连功率为250瓦特

B、将AC端与220伏特电源相连功率为500瓦特

C、将AC连在一起作为一个接线端，再将它和B端与110伏特电源相连功率为1000瓦特

D、将AC端与110伏特电源相连功率为250瓦特

二、填空题

1、如图所示的电路中电源电压是220 V，R1、R2是两个电热丝，其中R1标有“220 V　1 100 W”字样，闭合开关S1，电路消耗的总功率是22 W，则电热丝R2的电阻为________Ω. 若在图中的电路上再加一个开关S2，使电路能以两种功率工作，且以大功率状态工作时消耗的功率远大于原电路的总功率，则改装后电路在大功率状态下，工作42 min所产生的热量，可将初温为20 ℃的________kg的水烧开．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，气压为一标准大气压]

三、计算题

1、如图甲为某型号电子秤，其原理结构如图乙所示，R0为定值电阻；R是压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示，改写电压表(量程为3 V)的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量．设踏板的质量为5 kg，电源电压保持9 V不变，求：(g取10 N/kg)

(1)空载时，电压表的示数为1 V，求R0的阻值；

(2)该电子秤的量程是多大？

(3)如果保持电子秤结构和电压表量程不变，只在电路中增加一个电阻，使电子秤的量程变为110 kg，计算说明应使用多大的电阻？如何连接？

微专题17-8  电路改装计算

例1、【答案】（1）；（2）1 kW·h；（3）改装图见解析；；（4）①烧坏电路；②保险丝熔断；

③空气开关跳闸；④电能表工作不正常或烧坏电能表．.

【解析】解：(1)根据P＝UI可得，电热水器正常工作时电路中的电流：

(2)P＝4 000 W＝4 kW，t＝15 min＝0.25 h，

则正常工作15 min加热电阻R消耗的电能：

W＝Pt＝4 kW×0.25 h＝1 kW·h

(3)由题意可知，两加热电阻应采取并联，分别用一个开关控制，如答图甲所示：

功率P0=2000W，由得，

R0的阻值为

(4)答：如果该电热水器直接安装到家庭电路中，由于总功率很大，根据

       可知电路总电流过大，则可能会造成：①烧坏电路；②保险丝熔断；③空气开关跳闸；

④电能表工作不正常或烧坏电能表．

例2、【答案】（1）5.5A；（2）见解析；（3）80Ω；（4）1 512.5 W.

【解析】（1）电热水壶正常工作时的电流为：=5.5A.

(2)要想增加一个保温功能，保温时消耗的功率要比加热时小，应该增加一个电阻和一个开关，改装后的电路图如答图所示：当开关断开时为保温状态，当开关闭合时为加热状态．

(3)由电功率P＝UI＝得电热水壶的电阻为

当实际功率为额定功率的1/9时，实际功率P’=U’I’=

=,

解得：R0=80Ω

(4)在电压一定的情况下，电路消耗的功率  ，电阻越小，电路消耗的功率越大，再接入一个电阻R1，使电路消耗的功率最大，R1只能并联在R的两端．当开关S闭合、R1与R并联时电路消耗的功率最大  

Pmax＝P额＋P1＝1 210 W＋302.5 W＝1 512.5 W.

培优·训练

一、选择题

1、D　

【解析】截取原电热丝长度的二分之一接在110 V电路中时，电阻阻值变为原来的，由P＝可知，电炉的功率变为原来的，故A不符合题意；将两根相同规格电热丝串联接入110 V电路中时，电阻阻值变为原来的2倍，由P＝可知，电炉的功率变为原来的，故B不符合题意； 将两根相同规格电热丝并联接入电路中时，电阻阻值变为原来的，由P＝可知，电炉的功率变为原来的，故C不符合题意；将电炉丝对折起来接在110 V电路中时，电阻变为原来的，由P＝可知，能保持电功率不变，故D符合题意．故选D.

2、D　

【解析】根据电路图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流；当车辆越重时，滑动变阻器接入电路的阻值越小，根据串联分压的特点可知，车辆越重，电压表示数越小，与题意不符，故A错误；当车辆越重时，根据欧姆定律可知，电路中的电流不为零，故B错误；当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时，电路中的电流：I＝＝＝0.075 A；电路中的功率为最小功率：P＝UI＝4.5 V×0.075 A＝0.337 5 W，故C错误；根据电流表量程和滑动变阻器允许通过的最大电流可知，电路中的最大电流为0.3 A，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R′＝＝＝5 Ω，故该称重秤允许通过车的最大重量：G＝(50 Ω－5 Ω)××104 N/cm＝9×104 N，故D正确．故选D.

3、B

4、B

二、填空题

1、2 156　8.25　

【解析】 因为P＝，所以电阻R1＝＝＝44 Ω，由电路图可知，闭合开关S1，两电阻串联，R总＝R1＋R2＝＝＝2 200 Ω，电热丝R2的电阻R2＝R总－R1＝2 200 Ω－44 Ω＝2 156 Ω；由题意知，开关S2闭合时，只有电热丝R1接入电路，电路如解图所示，电路的功率为1 100 W，工作42 min所产生的热量：Q＝W＝P1t＝1 100 W×42×60 s＝2.772×106 J，在1标准大气压下，水的沸点是100 ℃，因为Q＝cm(t－t0)，所以m＝＝＝8.25 kg.

三、计算题

1、解：(1)空载时，踏板的重力为：

G＝mg＝5 kg×10 N/kg＝50 N，

由丙图知，此时压敏电阻的阻值R＝240 Ω，

串联电路中总电压等于各分电压之和，所以压敏电阻两端的电压：

UR＝U－U0＝9 V－1 V＝8 V，

因为串联电路中各处的电流相等，所以根据欧姆定律可得电路中的电流：

I1＝＝＝ A，

R0的阻值：R0＝＝＝30 Ω

(2)电子秤的质量最大时对应的电压表示数最大，此时定值电阻两端的电压为3 V，

则电路中的电流：

I2＝＝＝0.1 A，

压敏电阻两端分得的电压：

UR′＝U－U0′＝9 V－3 V＝6 V，

压敏电阻的阻值：

R′＝＝＝60 Ω，

由丙图可以知道，此时压敏电阻受到的压力为950 N，

该电子秤的最大称量质量：

mmax＝＝＝90 kg

故该电子秤的量程为0～90 kg

(3)当电子秤的量程变为110 kg时，

G′＝m′g＝110 kg×10 N/kg＝1 100 N，

压敏电阻受到的压力为1 100 N＋50 N＝1 150 N，由图丙可以知道压敏电阻R″＝20 Ω，

此时电路中的总电阻：

R总＝＝＝90 Ω，

因为串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，

所以R加＝R总－R0－R″＝90 Ω－30 Ω－20 Ω＝40 Ω，

要使电子秤的量程变为110 kg，应串联一个40 Ω的电阻．