2022年广东地区初三试卷物理一轮复习 专题11 压强、浮力的判断物理一轮复习 题型04 电学计算题

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题型(四)　电学计算题　　　　　　　　　|类型一　电路图+曲线类|能力点1:灯泡正常发光和正常工作的计算1.如图T4-1甲所示的电路,在滑动变阻器R2的滑片P从B端向A端滑动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示,求:(1)滑动变阻器的最大阻值是多少。(2)开关闭合时,该电路的最小功率是多少。图T4-1 2.有两只灯泡,灯泡A“6 V　6 W”、灯泡B“6 V　3 W”,A和B两端电压与通过的电流的关系图像如图T4-2甲所示。(1)将灯泡A、B并联后接在6 V电源两端,求干路上的电流。(2)将灯泡A、B串联后接在某电源两端,使灯泡B恰好正常发光,求此时灯泡A的电阻。(3)将灯泡A与一个滑动变阻器R(20 Ω　2 A)串联后接在6 V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为灯泡A功率的两倍时,求滑动变阻器的功率。   3.如图T4-3甲所示,电源电压保持不变,L是标有“6 V　3.6 W”的小灯泡,通过它的电流和它两端的电压关系如图乙所示,R0为定值电阻。当开关S、S1、S2都闭合且滑动变阻器的滑片位于a端时,小灯泡恰好正常发光,此时R0消耗的功率为P1;当S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器的滑片滑到中点时,电流表的示数为0.5 A;当S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片滑到b端时,R0消耗的功率为P2,且P1∶P2=9∶4,求:图T4-3 (1)小灯泡正常发光时的电阻。(2)滑动变阻器的最大阻值。(3)定值电阻R0的阻值。                 |类型二　家电类|能力点1:多挡位问题的理解根据公式P=判断用电器所处的状态(加热、保温)。【总结:总电阻最大,低温挡;总电阻居中,中温挡;总电阻最小,高温挡】家庭电路电压220 V,用电高峰,电压降低。能力点2:电学相关计算(1)根据P=计算电阻,注意区分P是哪种状态下的电功率;(2)实际电压或实际功率的计算:由于加热电阻的阻值不变,可用=计算实际电压或实际功率。能力点3:电路识别与分析看准不同时刻下的电路连接情况,画出简化电路,知道不同时刻各物理量之间的联系纽带是电源电压不变,定值电阻的阻值不变。5.如图T4-5甲所示为小红家具有加热和保温功能的电热饮水机,其电路图如图乙所示,S1为温控开关,额定电压为220 V,加热功率为500 W,保温功率是60 W,R1、R2均为加热电阻丝(假设电阻不变),请解答下列问题:(1)电阻丝R1阻值是多少?(2)某一次小红家中只让饮水机工作,在加热状态下她观察到电能表上的指示灯在5 min内闪烁了54次,她家电能表上标有“1600 imp/(kW·h)”的字样,此时,饮水机的实际功率和实际电压是多少?图T4-5        |类型三　有关欧姆定律、电功、电功率的极值计算问题|极值问题指的是两个点下的I、U、R、P的计算问题:(1)电流最大时,需要考虑:电流表量程、电压表量程、灯的额定电流、滑动变阻器允许通过的最大电流。(2)电流最小,即电阻最大时,若电压表测滑动变阻器两端的电压,注意电压表不能超量程。结合欧姆定律和电功、电功率的公式求解物理量。(3)滑动变阻器与定值电阻串联,滑动变阻器消耗的功率最大时,R滑=R定。6.如图T4-6所示,电源电压恒为5 V,电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A,滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”,灯泡标有“3 V　1.8 W”字样,闭合开关,在电路安全的情况下(不考虑灯丝电阻的变化),求滑动变阻器的阻值允许调节的范围。图T4-6                 7.图T4-7甲所示为一个超声波加湿器,图乙为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12 V,定值电阻R0的阻值为30 Ω,电流表的量程为0~200 mA,电压表的量程为0~9 V。湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示,其阻值最大为120 Ω(图中未画出)。(1)在电路安全工作的前提下,R0的最小功率是多少?(2)此电路能检测的最大湿度是多少?图T4-7       8.如图T4-8所示,灯泡L上标有“6 V　2.4 W”字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V,滑动变阻器R的最大电阻为160 Ω。只闭合开关S1,滑片置于某点a时,滑动变阻器接入电路中的电阻Ra=40 Ω,电压表示数Ua=12 V,电流表示数为Ia;只闭合S2,滑片置于某点b时,滑动变阻器接入电路中的电阻为Rb,电流表示数为Ib。已知Ia∶Ib=3∶4,Rb∶R0=3∶2(灯丝电阻不随温度变化),滑片移动过程中,灯泡两端电压不超过额定值,电表示数不超过量程。求:(1)小灯泡正常发光时的电阻。(2)定值电阻R0和电源电压U。(3)只闭合S1时,电路消耗的最小功率。  【参考答案】1.解:(1)由题图甲可知,电阻R1与滑动变阻器R2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最大时,电路中的电流最小,由图乙可知,I小=0.2A,此时滑动变阻器两端电压U大=14V,由I=可知滑动变阻器的最大阻值R2===70Ω。(2)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,由图乙可知I大=0.9A,由I=可知电源电压U=I大R1=0.9A×R1①,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压U=I小R1+U大=0.2A×R1+14V②,①②联立解得:R1=20Ω,U=18V,由P=UI可知,当电路中电流最小时,电路消耗电功率最小,则最小功率P最小=UI小=18V×0.2A=3.6W。2.解:(1)当灯泡A、B并联时,U=UA=UB=6V,由题图甲可知,此时IA=1.0A,IB=0.5A,则干路上的电流I=IA+IB=1.0A+0.5A=1.5A。(2)由题图甲可知,当灯泡A、B串联,灯泡B正常发光时,电路中电流I'=0.5A,此时灯泡A两端电压UA'=2V,则RA===4Ω。(3)当灯泡A与滑动变阻器R串联,且PR=2PA时,有URI串=2UA串I串,则UR=2①,因为UR+=6V②,①②联立解得此时灯泡A两端电压UA串=2V,由题图甲可知,通过灯泡A的电流I串=0.5A,则此时灯泡A的功率PA=UA串I串=2V×0.5A=1W,　滑动变阻器的功率PR=2PA=2×1W=2W。3.解:(1)由P=得,小灯泡正常发光时的电阻RL===10Ω。(2)当开关都闭合,滑片位于a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,灯泡与R0并联,根据灯泡正常发光,可知电源电压为U=U额=6V;当S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片滑到中点时,滑动变阻器一半阻值与灯泡串联,电路中的电流为0.5A,由图像知,此时灯泡两端的电压为UL=4V,所以滑动变阻器两端的电压U滑=U-UL=6V-4V=2V,由I=得,滑动变阻器此时的阻值R滑===4Ω,所以滑动变阻器的最大阻值R大=2R滑=2×4Ω=8Ω。(3)当S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片滑到b端时,滑动变阻器最大阻值与R0串联,此时R0消耗的电功率P2=R0=·R0=·R0①,　P1==②,由题知,P1∶P2=9∶4③,联立①②③解得:R0=16Ω。4.解:(1)由图乙电路图可知,只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,由I=可得,通过R1的电流I1===2A。(2)由图乙电路图可知,闭合S1、S2时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,根据P=UI=可知,此时电熨斗消耗的功率最大,此时电路的最大总电流I===3A,通过R1的电流I1=2A不变,则通过R2的电流I2=I-I1=3A-2A=1A,则只闭合S2时,R2在60s内产生的热量Q2=W2=UI2t=220V×1A×60s=1.32×104J。(3)由I1>I2可知,只闭合S2时,图乙电路中的电流最小,电熨斗的电功率最小,处于低温工作状态,则R2的阻值R2===220Ω,图丙中,控制电熨斗处于原低温工作状态不变时,应只闭合S2,电路为R2与滑动变阻器串联,当发热体的功率为原功率的25%时,滑动变阻器完全接入电路中,由P=UI=I2R=可得,电路的电流I2'====0.5I2=0.5×1A=0.5A,此时电路的总电阻R===440Ω,则滑动变阻器最大阻值至少为R滑=R-R2=440Ω-220Ω=220Ω。5.解:(1)由题意及电路图可知,开关S1断开时,饮水机为保温状态,电路为R2的简单电路,开关S1闭合时,饮水机为加热状态,R1与R2并联,所以,加热状态时电阻丝R1的电功率P1=P加热-P保温=500W-60W=440W,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由P=可得,电阻R1的阻值R1===110Ω。(2)饮水机5min内消耗的电能W==3.375×10-2kW·h=1.215×105J,加热状态下的实际功率P实际===405W,加热状态下的总电阻R总===Ω,由P=可得,实际电压U实际===198V。6.解:由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。根据P=UI可得,灯的额定电流:IL额===0.6A,由I=得,灯泡的电阻RL===5Ω,由于电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,则灯泡两端的最大电压为3V,此时通过灯泡的最大电流I最大=IL额=0.6A;由I=得,电路中的最小总电阻R最小==≈8.3Ω,由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知,滑动变阻器接入电路中的最小阻值R滑最小=R最小-RL=8.3Ω-5Ω=3.3Ω, 因为滑动变阻器的规格为“20Ω　1A”,所以滑动变阻器的阻值允许调节的范围为3.3~20Ω。7.解:(1)由图乙可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测量湿敏电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流。根据串联电路的分压原理可知,湿敏电阻R的阻值越大,其两端的电压也越大,由于电压表量程为0~9V,则湿敏电阻R两端的电压最大为9V时,湿敏电阻R的阻值最大,电路中的电流最小,则根据串联电路总电压等于各电阻两端的电压之和可知,R0两端的最小电压U0最小=U-UR最大=12V-9V=3V,则R0的最小功率P0最小===0.3W。(2)湿敏电阻R两端的电压最大为9V,则电路中的最小电流:I最小===0.1A,根据欧姆定律可知,R的最大电阻为R最大===90Ω,由图丙可知能检测的最大湿度为80%。8.解:(1)已知灯泡额定电压U额=6V,额定功率P额=2.4W,根据P=UI=得,灯泡正常发光时的电阻RL===15Ω。(2)只闭合S1,滑片置于某点a时,滑动变阻器Ra和定值电阻R0串联,电压表示数Ua=12V,已知电阻Ra=40Ω,所以根据欧姆定律得,此时电路中电流,即电流表示数Ia===0.3A,　则根据串联电路的电压特点和欧姆定律得:电源电压U=Ua+IaR0=12V+0.3A×R0①,只闭合S2,滑片置于某点b时,滑动变阻器接入电路中的电阻为Rb,小灯泡L与Rb串联,电流表示数为Ib,由题意知:Ia∶Ib=3∶4,则Ib=Ia=×0.3A=0.4A,则根据串联电路的电压特点和欧姆定律得:电源电压U=IbRb+IbRL=Ib(Rb+RL)=0.4A×(Rb+15Ω)②,已知:Rb∶R0=3∶2③,联立①②③解得:R0=20Ω,U=18V。(3)只闭合S1时,滑动变阻器和定值电阻R0串联,要使电路消耗的功率最小,则滑动变阻器连入电路的阻值最大,即此时滑动变阻器两端的电压可以达到电压表的最大量程15V,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得=,即=,解得R最大=100Ω,而滑动变阻器R的最大电阻为160Ω,即滑动变阻器连入电路的阻值最大可以达到100Ω;则电路中的最小电流I最小===0.15A,电路消耗的最小功率P最小=UI最小=18V×0.15A=2.7W。9.解:(1)在AB之间接入灯泡,灯泡L与R串联时,灯泡正常发光,因串联电路中各处的电流相等,灯泡正常工作时通过的电流I===1A,由I=可得,滑动变阻器两端的电压UR=I×R=1A××30Ω=6V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压U=UL+UR=12V+6V=18V。(2)由图乙可知,当Ia=Ib=2A时,Ua=20V,Ub=50V,则两电阻的阻值分别为Ra===10Ω,Rb===25Ω,当电流表的示数为0.4A时,电路的总电阻R总===45Ω,当滑动变阻器的滑片位于最右端时,R0的阻值最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R0的最小阻值R0小=R总-R=45Ω-30Ω=15Ω,又因R0是Ra和Rb之间的任意取值的电阻,所以,R0的最大阻值R0大=Rb=25Ω,所以,R0的取值范围为15~25Ω,当R0=15Ω,滑动变阻器的滑片位于最右端时,滑动变阻器接入阻值最大,电压表的示数最大,则电压表的最大示数UR大=I'R=0.4A×30Ω=12V,当R0=25Ω,电路中的电流最大为0.6A时,R0两端的电压最大,电压表的示数最小,此时R0两端的最大电压=I大R0=0.6A×25Ω=15V,则电压表的最小示数UR小=U-U0大=18V-15V=3V。10.解:(1)由电路图可知,滑动变阻器R与灯泡L串联,电压表测灯泡L两端的电压,电流表测电路中的电流。由P=得:RL===5Ω,由P=UI可得,灯泡的额定电流IL额===3A,因串联电路中各处的电流相等,且灯泡能正常发光,所以使用的滑动变阻器是“10Ω　3A”,则当滑动变阻器连入电路的电阻最大为10Ω时,电路中电流最小,电流I===1.2A,灯泡消耗的最小功率P小=I2RL=(1.2A)2×5Ω=7.2W。(2)将电源电压调到15V,用定值电阻R0替换灯泡,当滑动变阻器滑片P置于中点A时,根据电阻的串联和欧姆定律可得:IA=;当滑动变阻器滑片P置于最左端B时,滑动变阻器连入电路的电阻为0,则根据电阻的串联和欧姆定律可得:IB=,由图乙可知:IA=IB,即:=×,解得:R=R0,由于滑片P置于中点A时,电流表指针指到满偏刻度的位置,即IA的可能值为0.4A或2A,根据IA=IB可知:IB的可能值为0.6A或3A;所以,由I=得:R0可能值为R01===25Ω,R02===5Ω,由R=R0可知,R的可能值为5Ω、25Ω,根据题干可知,滑动变阻器的规格为“25Ω　2A”。