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动态电路的分析与计算
考点一 动态电路分析
1．如图所示电路，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动一小段距离的过程中(　　)
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ74.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ74.TIF" \* MERGEFORMAT
A．电流表示数变小 B．电压表示数变小
C．灯泡的功率变大 D．电路总功率变大
2．如图是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ128.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ128.TIF" \* MERGEFORMAT
A．电磁铁的右端为N极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮
3．如图所示，电源电压不变，闭合开关，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列判断正确的是( 　　)
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ369.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ369.TIF" \* MERGEFORMAT
A．电流表A示数变大，电压表V1示数变小，电压表V2示数不变
B．电流表A示数变大，电压表V1示数变小，电压表V2示数变大
C．电流表A示数变小，电压表V1示数变大，电压表V2示数变小
D．电流表A示数变小，电压表V1示数变小，电压表V2示数变大
4．(多选)如图是一个简易身高测量仪工作电路示意图。电源电压6 V保持不变，电压表的量程为“0～3 V”，R1＝20 Ω，R2是一个长为80 cm的均匀电阻丝(规格为0.5 Ω/cm，A、B为R2的两个端点)。滑片P可在竖直放置的R2上滑动，被测者身高不同，电压表的示数也会不同，在电压表的刻度上标注相应的身高值，改装完成后，便可测量身高，下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE"22ZZWLZT506.TIF" INCLUDEPICTURE "22ZZWLZT506.TIF" \* MERGEFORMAT
A．正常工作时，被测者的身高越矮，电路中的电流越小
B．正常工作时，被测者的身高越高，电压表的示数越大
C．为保证电压表不超量程，滑片P与B端之间的距离最大为70 cm
D．如果用量程为“0～0.6 A”的电流表替代电压表，身高的测量范围会变大
5．如图所示，电源电压恒定不变，开关闭合后，当滑动变阻器的滑片P由最右端向中点滑动时，下列说法正确的是( 　　)
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ390.tif" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ390.tif" \* MERGEFORMAT
A．电流表A1示数不变，电压表V示数不变
B．电流表A1示数变大，灯泡L的亮度增大
C．电流表A2示数变大，电压表V示数不变
D．电压表V示数与电流表A1的示数之比变大
6．如图所示，电路的电源电压恒为6 V，灯泡L标有“2.5 V　0.5 W”的字样，滑动变阻器标有“30 Ω　1 A”字样，下列说法正确的是( 　　)
INCLUDEPICTURE"22ZZWLZT67.TIF" INCLUDEPICTURE "22ZZWLZT67.TIF" \* MERGEFORMAT
A．同时闭合S1、S2、S3，将会造成电源短路，烧坏电流表
B．同时闭合S2、S3，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表示数变小
C．只闭合S3，移动滑动变阻器的滑片，可使灯泡正常发光
D．只闭合S3，向右移动滑动变阻器的滑片，电压表示数会变大
7．(多选)我市装有多座过街天桥，极大方便了行人的出行。阴雨天时，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒OF绕O点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中(图中未画出)，闭合开关S，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿度变化关系的图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ341位图.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ341位图.TIF" \* MERGEFORMAT
A．应选R1作为该电路的湿敏电阻
B．在M、N、Q三处位置中，湿敏电阻应安装在M处
C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮
D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁
8．如图所示，电源电压保持不变，闭合开关，当滑动变阻器滑片向右滑动时，电流表的示数________(选填“变大”“不变”或“变小”)，小灯泡的亮度________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
INCLUDEPICTURE"2054WLJ-105.TIF" INCLUDEPICTURE "2054WLJ-105.TIF" \* MERGEFORMAT
考点二 动态电路的相关计算
9．如图所示，电源电压保持6 V 不变，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，定值电阻R1的规格为“10 Ω　1 A”，滑动变阻器R2的规格为“50 Ω　1 A”。闭合开关，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是( 　　)
INCLUDEPICTURE"23全国WLY-696.TIF" INCLUDEPICTURE "23全国WLY-696.TIF" \* MERGEFORMAT
A．电流表示数最大可达到0.6 A
B．滑动变阻器R2允许接入电路的最小阻值为10 Ω
C．电阻R1消耗的电功率最大可达到1.8 W
D．滑动变阻器滑片滑到最右端时电压表的示数为2 V
10．如图所示，电源电压保持不变，R1是电阻箱，最大阻值为R，R2是定值电阻。闭合开关S，当电阻箱阻值调为R时，电压表示数为3 V，电阻箱的功率为0.9 W；当电阻箱阻值调为0.5R时，电压表的示数变化了1.5V。则下列说法中正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"23全国WLY-694.TIF" INCLUDEPICTURE "23全国WLY-694.TIF" \* MERGEFORMAT
A．电源电压为3 V
B．电阻箱R1的最大阻值为40 Ω
C．前后两次电路总功率变化了0.45 W
D．为保证电路安全，电流表量程不能选0～0.6 A
11．如图所示，电源电压恒为12 V，R0＝60 Ω，滑动变阻器的规格为“50 Ω 2 A”， 电流表的量程为“0～0.6 A”，小灯泡上标有“6 V　3 W”字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响。当开关S闭合，S1、S2 断开，小灯泡正常发光，则通电1 min电流通过滑动变阻器产生的热量为________J；当S、S1、 S2都闭合时，为了保证电路中各元件的安全，滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为________Ω。
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ358+2.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ358+2.TIF" \* MERGEFORMAT
12．如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关，将滑动变阻器的滑片由最右端向左移动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，则定值电阻R1的阻值为_______Ω；电路消耗的最小功率为_______W。
INCLUDEPICTURE"CQWL191.TIF" INCLUDEPICTURE "CQWL191.TIF" \* MERGEFORMAT
13．如图是一款自动炖煮机的简化电路图，R1、R2是两个完全相同的电热丝，S为电源开关，通过控制开关S1、S2实现“低温”“中温”“高温”三个挡位间的切换。从该炖煮机铭牌信息中获知，其额定电压220 V，加热效率为75%，但功率信息模糊不清。为研究该炖煮机的工作情况及有关信息，在炖煮机中装入5 kg的水，闭合开关S，通过观察其电子显示屏(消耗电能忽略不计)，记录有关信息如表格所示。水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，求：
(1)0～14 min水吸收的热量；
(2)炖煮机高温挡时的功率；
(3)炖煮机24～29 min消耗的电能。
eq \a\vs4\al(INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ347.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ347.TIF" \* MERGEFORMAT )
指示灯状态 工作时间 水温变化
高温灯亮 0～14 min 34 ℃升至100 ℃
中温灯亮 14～24 min 100 ℃保持不变
低温灯亮 24～29 min 100 ℃保持不变
14．某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关S1，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动。R1、R2均为电热丝，阻值不受温度影响，R1＝88 Ω，电热扇部分参数如表所示。
eq \a\vs4\al(INCLUDEPICTURE"22ZZWLZT516.TIF" INCLUDEPICTURE "22ZZWLZT516.TIF" \* MERGEFORMAT )
额定电压 220 V
高温挡加热功率 1 650 W
电动机功率 44 W
电动机线圈电阻 6 Ω
(1)请画出电热扇处于低温挡且不转动时的等效电路图，并计算此时电路正常工作消耗的总功率。
(2)求R2的阻值。
(3)若电动机正常工作10 min，内部线圈产生的热量为多少？
15．为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器(电磁铁线圈电阻不计)制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3 V，定值电阻R0＝50 Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U2＝220 V，R1＝836 Ω，R2＝44 Ω。已知恒温调奶器容量为2 kg，水温达到80 ℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
INCLUDEPICTURE"CQWL192.TIF" INCLUDEPICTURE "CQWL192.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理。
(2)求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。
(3)求工作电路在保温状态下的电功率。
(4)当调奶器加满温度为25 ℃的水，加热元件工作500 s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。
参考答案
1．D　2.D　3.C　4.BD　5.C　6.C　7.BD
8．变小　不变　9.B　10.B　11.180　30　12.10　1.3
13．解：(1)0～14 min水吸收的热量：
Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃－34 ℃)＝1.386×106 J。
(2)加热效率为75%，则该炖煮机高温挡消耗的电能：W＝＝＝1.848×106 J，
高温挡工作时间t＝14 min＝840 s，则该炖煮机高温挡的功率：
P高＝＝＝2 200 W。
(3)分析电路图可知，当闭合开关S，开关S1往右闭合，断开开关S2时，电热丝R1与R2串联，此时为低温挡；当闭合开关S和S2，开关S1往左闭合时，电热丝R1与R2并联，此时为高温挡。
高温挡时电路的总电阻：R高＝＝＝22 Ω，
因为R1、R2完全相同，则R1＝R2＝2R高＝2×22 Ω＝44 Ω，
低温挡时电路的总电阻：R低＝R1＋R2＝44 Ω＋44 Ω＝88 Ω，
则低温挡功率：P低＝＝＝550 W，
该炖煮机24～29 min消耗的电能：
W′＝P低t′＝550 W×5×60 s＝1.65×105 J。
14．解：(1)电热扇处于低温挡且不转动时，只有电热丝R1连入电路，等效电路图如图所示，
INCLUDEPICTURE"22ZZWLZT538.TIF" INCLUDEPICTURE "22ZZWLZT538.TIF" \* MERGEFORMAT
此时电路正常工作消耗的总功率：
P1＝＝＝550 W。
(2)开关S1与触点3、4接触时，两电热丝并联，此时电热扇为高温挡，则电热丝R2的功率：
P2＝P高－P1＝1 650 W－550 W＝1 100 W，
R2的阻值：R2＝＝＝44 Ω。
(3)电动机正常工作时的电流：
I＝＝＝0.2 A，
电动机正常工作10 min，内部线圈产生的热量：
Q＝I2R′t＝(0.2 A)2×6 Ω×10×60 s＝144 J。
15．解：(1)由图乙可知，热敏电阻R阻值随温度的升高而增大。当温度低于80℃时，热敏电阻R阻值较小，控制电路中的电流较大，电磁铁磁性较强，吸引衔铁，动触点接触触点b，工作电路中只有R2连入电路，电功率较大，恒温调奶器开始加热；随温度升高，热敏电阻R阻值增大，控制电路中的电流减小，电磁铁磁性减弱，当温度升高到80 ℃时，衔铁在弹簧的作用下，与触点b断开，与触点a接触，工作电路中R1、R2串联接入电路，电功率较小，恒温调奶器处于保温状态，由此实现恒温。
(2)衔铁刚跳起时，水温达到80 ℃，由图乙可知，此时热敏电阻R的阻值为100Ω，则通过电磁铁线圈的电流：I＝＝＝0.02 A。
(3)工作电路在保温状态时，R1、R2串联，保温时的电功率：P＝＝＝55 W。
(4)加热过程中水吸收的热量：
Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(80 ℃－25 ℃)
＝4.62×105 J，
加热时的功率：
P热＝＝＝1 100 W，
加热时消耗的电能：
W＝P热t＝1 100 W×500 s＝5.5×105 J，
恒温调奶器的加热效率：
η＝＝×100%＝84%。

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