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(共41张PPT)
小专题8　电学综合计算
欧姆定律及其应用
1.如图(甲)所示的电路中,电源电压恒定不变,R1的阻值为30 Ω,滑动变阻器R2上标有“20 Ω　3 A”字样。将滑动变阻器R2的滑片P移到某一位置后,闭合开关S,通过R1的电流为0.2 A,电流表A的示数如图(乙)所示。求:
(1)电源电压U。
(2)通过电阻R2的电流I2。
解析:(1)由题图知,R1、R2并联,则由欧姆定律可得
U=U1=I1R1=0.2 A×30 Ω=6 V。
(2)由题意可得,两电阻并联,由并联电路电流规律可得,电流表A用大量程,读数为 1 A,则有
I2=I总-I1=1 A-0.2 A=0.8 A。
答案:(1)6 V　(2)0.8 A
(3)继续移动滑动变阻器R2的滑片P,则电流表A2示数的最大变化量ΔI。
答案:(3)2.5 A
2.在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为 20 Ω,电源电压不变。当开关S1、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.45 A;开关S1断开,S2、S3闭合时,电流表的示数为0.75 A。求:
(1)R2的阻值为多少
答案:(1)30 Ω
(2)开关S2、S3断开,S1闭合时,加在电阻R1两端的电压为多少
答案:(2)3.6 V
3.如图(甲)所示,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I-U关系图象如图(乙)所
示。求:
(1)电源电压。
解析:(1)由图(甲)知,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,R1两端电压最大,R2两端的电压为零,由图(乙)知,A为滑动变阻器R2的I-U图象,B为定值电阻R1的I-U图象。由I-U图象可知,电路中的最小电流I=0.2 A,此时R2接入电路的阻值最大,此时R1两端的电压U1=4 V,R2两端的电压U2=14 V,
因为R1、R2串联,
所以U=U1+U2=4 V+14 V=18 V。
答案:(1)18 V
(2)R1的阻值。
(3)滑动变阻器R2的最大阻值。
答案:(2)20 Ω　(3)70 Ω
4.甲醛对人体的危害非常大,因此装修房屋时检测甲醛污染指数很重要。如图(甲)是一款甲醛检测仪的工作原理图。电源电压恒为3 V,R是阻值为10 Ω的定值电阻,R0为可以感知甲醛污染浓度的可变电阻,其阻值随甲醛污染指数的变化图象如图(乙)所示。当污染指数在50以下为轻度污染,50～100之间为中度污染,100以上为重度污染。问:
(1)当污染指数为50时,可变电阻R0的阻值为多少
(2)当污染指数为50时,电路中的电流为多大
解析:(1)由图(乙)可知,当污染指数为50时,可变电阻R0的阻值为50 Ω。
答案:(1)50 Ω　(2)0.05 A　
(3)通过计算说明:当电压表示数为1 V时,是否属于重度污染
答案:(3)属于重度污染
电能表的相关计算
5.小张用家中的电能表来测量家中电热水壶的实际功率,他关闭其他所有用电器,只打开电热水壶,观察如图所示的电能表转盘在3 min时间转动了110转,则电热水壶的实际功率是　 　W,电热水壶正常工作时电流是　 　A。
1 100
5
6.(2023·重庆A节选)寒假期间,小丽在外婆家发现一闲置的旧电炉[如图(甲)所示],铭牌上标有“220 V　484 W”字样,电炉只有一根电阻丝。为检测电炉能否工作,将其单独接入家庭电路中,观察到表盘如图 (乙)的电能表的指示灯在120 s内闪烁了16次,忽略温度对电阻的影响。
(1)求电炉电阻丝的阻值。
答案:(1)100 Ω　
(2)求检测时电炉的实际功率。
答案:(2)400 W
电路中电功、电功率的相关计算
7.(2023·江西)如图所示,电源电压恒定不变,灯L1标有“3 V　3 W”字样,灯L2标有“3 V　6 W”字样,闭合开关S,两灯均正常发光。求:
(1)灯L1的电阻。
答案:(1)3 Ω
(2)电流表的示数。
(3)电路消耗的总功率。
(3)电路消耗的总功率
P=P1+P2=3 W+6 W=9 W。
答案:(2)3 A　(3)9 W
8.(2023·成都)如图所示电路中,电源电压恒为 6 V,灯泡L1标有“6 V”字样,额定功率字迹不清,灯泡L2标有“4 V　1.6 W”字样,滑动变阻器的最大阻值为 50 Ω,电流表量程为0～0.6 A。闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表示数为0.42 A,不考虑灯泡电阻 变化。
(1)求灯泡L1的额定功率。
答案:(1)1.8 W　
(2)只闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,在确保电路安全的前提下,求电流表示数变化范围。
答案:(2)0.1～0.4 A
9.如图所示,电源电压16 V且恒定不变,小灯泡L额定电压为6 V,图
(乙)是小灯泡L的 I-U 图象,电流表量程0～0.6 A,电压表量程0～
15 V;R1为定值电阻,滑动变阻器R2的铭牌标注“100 Ω　1 A”。
(1)求小灯泡L的额定功率。
解析:(1)因为小灯泡的额定电压为U额=6 V,由图(乙)可知,小灯泡的额定电流为I额=0.5 A,则小灯泡L的额定功率为
P额=U额I额=6 V×0.5 A=3 W。
答案:(1)3 W
(2)闭合开关S和S1,调节滑动变阻器滑片到中点时,电流表读数为
0.2 A,求R1的阻值。
答案:(2)30 Ω　
(3)闭合开关S和S2,保证各电器元件安全的前提下,求滑动变阻器R2的调节范围。
答案:(3)20～75 Ω
用电器挡位问题
10.(2023·临沂)随着生活水平的提高,煎饼已由果腹的家庭主食变为临沂的一道美食。图(甲)是具有两挡加热功率的煎饼锅,图(乙)是其内部简化电路图。当开关S1和S2均闭合时,煎饼锅的加热功率为 968 W;仅闭合开关S1时,煎饼锅的工作电流为 1 A。求:
(1)当开关S1和S2均闭合时,煎饼锅的工作电流和电阻R1的阻值。
答案:(1)4.4 A　50 Ω
(2)电阻R2的阻值。
答案:(2)170 Ω
11.(2023·凉山)某电吹风的简化电路图如图所示,R1、R2是电热丝,M是电动机,开关S闭合,S1、S2断开时吹冷风,通过电动机的电流为0.5A; S、S1闭合,S2断开时吹温风,R1的阻值为110 Ω;S、S1、S2均闭合时吹热风,电吹风的总功率为1 100 W。求:
(1)吹冷风时电动机的功率。
解析:(1)根据电路图可知,开关S闭合、S1、S2断开时,只有电动机M接入电路,此时吹冷风,通过电动机的电流I=0.5 A,则吹冷风时电动机的功率P=UI=220 V×0.5 A=110 W。
答案:(1)110 W
(2)吹温风时电路中的总电流。
答案:(2)2.5 A
(3)R2的阻值。
答案:(3)88 Ω
12.(2023·甘肃节选)如图(甲)所示为小艺同学家的电中药壶,有“猛火”和“文火”两个挡位,工作电路简化为图(乙)所示,其中S′为挡位开关,R1、R2为发热电阻(假定工作时电阻不变),A、B为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于猛火挡时,红灯亮;处于文火挡时,绿灯亮。已知电中药壶额定电压为220 V,猛火挡的额定功率为 2 420 W,R2的阻值为180 Ω。
(1)判断A灯是　　 　　(选填“红灯”或“绿灯”),你的判断依据是什么
答案:(1)红灯　指示灯的阻值忽略,当开头S闭合,S′打至触点N时,电路为R1和指示灯A的串联电路,电路总电阻较小,总功率较大,药壶处于猛火挡　
(2)求电中药壶“文火”挡的额定功率
答案:(2)242 W　
实际问题中的计算
13.发泡聚丙烯(EPP)是一种性能卓越的高结晶型发泡材料,现用如图
(甲)所示电路对该材料能承受的撞击力进行测试。该电路的电源电压为12 V,定值电阻R0为10 Ω,压力传感器的电阻R随压力F变化的图象如图(乙)所示。将不计质量的材料样品平放在压力传感器上,闭合开关 后,让一个重物从样品正上方由静止释放,重物撞击样品材料后静止在样品上,这一过程中,电流表的示数随时间变化的图象如图(丙)所示,g取10 N/kg,求:
(1)样品材料未受到撞击力时定值电阻R0两端的电压。
解析:(1)由图(甲)可知,压力传感器和电阻R0串联,电流表测量电路中的电流,样品材料未受到撞击力时,压力传感器受到的压力最小,总电阻最大,电路中的电流最小,由图(丙)可知,此时的电流I=0.1 A,定值电阻R0两端的电压
U0=IR0=0.1 A×10 Ω=1 V。
答案:(1)1 V　
(2)重物撞击过程中,样品材料受到的最大撞击力。
答案:(2)400 N
(3)重物最终静止时压力传感器消耗的电功率。
解析:(3)当重物在样品上静止时,重物对样品的压力大小等于重物的重力大小;由图(丙)可知,此时的电流为I1=0.2 A,定值电阻R0两端的电压
U0′=I1R0=0.2 A×10 Ω=2 V,
压力传感器两端的电压
U传感=U-U0′=12 V-2 V=10 V,
压力传感器消耗的电功率
P传感=U传感I1=10 V×0.2 A=2 W。
答案:(3)2 W
拼 搏 奋 斗 励 志 笃 行
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