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(共20张PPT)
第二部分　专题综合强化
专题三计算论述题
二、电学综合计算
　　　　　　　 简单电路类
1．如图所示电路，电源电压保持不变，R1＝5 Ω，
R2＝20 Ω。闭合开关S后，电压表的示数为2 V。求：
(1)电流表的示数。
类型1
(2)整个电路在20 s内产生的热量。
解：整个电路在20 s内产生的热量
Q＝I2(R1＋R2)t＝(0.4 A)2×(5 Ω＋20 Ω)×20 s＝80 J。
2．(2024·湖南改编)小明给爷爷房间设计了一个夜灯工作的电路，如图所示。电源电压恒为6 V，地灯L1标有“6 V　3 W”字样，床灯L2标有“6 V　6 W”字样。
(1)求L2正常工作时的电阻R2。
解：L2的额定电压为6 V、额定功率为6 W，
(2)闭合开关S1、S2，求整个电路工作1 min消耗的电能。
解：闭合开关S1、S2，L1、L2并联，灯L1、L2两端的电压等于电源电压，等于其额定电压6 V，实际功率等于其额定功率，
则L1的实际功率P1＝P额1＝3 W，
L2的实际功率P2＝P额2＝6 W，
整个电路工作1 min消耗的电能
W＝W1＋W2＝P1t＋P2t＝3 W×60 s＋6 W×60 s＝540 J。
　　　　　　　 家用电器类(含多挡位)
3. 实践小组调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。他们设计了加热电路给后视镜除雾、除霜，如图所示，电源电压为100 V，加热电阻R1与R2阻值均为100 Ω，电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，开启除霜、除雾模式加热后视镜。已知后视镜玻璃质量约为0.5 kg，玻璃的比热容为0.8×103 J/(kg·℃)。
类型2
(1)求除霜模式下电路中的电功率。
解：由题图可知，当开关S闭合、S1断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝ 可知，总功率最小，电路处于低温挡除雾模式；当开关S、S1都闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电路处于高温挡除霜模式；除霜模式下，电路中的电功率
(2)除霜模式下，加热后视镜40 s，测得其温度升高了3 ℃，求电路的加热效率。
解：由题意可得，后视镜玻璃温度升高3 ℃所吸收的热量
Q吸＝cmΔt＝0.8×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×3 ℃＝1.2×103 J，
除霜模式下，加热后视镜40 s所消耗的电能
W＝P霜t＝100 W×40 s＝4 000 J，
则电路的加热效率
(3)若将该加热电路进行改造，只将除雾模式下的功率改为25 W，请判断改变哪个加热电阻的阻值，改变后的阻值应为多少？
解：根据题意只改变除雾模式下的功率，所以不能改变R1的阻值，只能改变R2的阻值，
4．彤彤家里有一台电热锅，它的一些参数如表所示，加热功率有高温、低温两个挡位，其内部简化电路如图甲所示。[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
额定电压 220 V
加热电阻R1 55 Ω
加热电阻R2 44 Ω
(1)电热锅在高温挡工作时的额定功率是多大？
解：由题图甲可知，当双触点开关置于0、1时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝ 可知，电路中的总功率最小，电热锅处于低温挡；当双触点开关置于1、2时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电热锅处于高温挡。电热锅在高温挡工作时的额定功率
(2)若用高温挡将锅中0.5 L的水从23 ℃加热到100 ℃，不计热量损失，电热锅需正常工作多长时间？
解：电热锅中水的体积V＝0.5 L＝0.5 dm3＝0.5×10－3 m3，
由ρ＝ 可得，水的质量m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×0.5×10－3 m3＝0.5 kg，
水吸收的热量
Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(100 ℃－23 ℃)＝1.617×105 J，
不计热量损失，电热锅消耗的电能W＝Q吸＝1.617×105 J，
(3)爱动脑的彤彤把原电热锅内部简化电路设计成如图
乙所示，也有高温、低温两个挡位。已知该电热锅允许
通过的最大电流为8 A，请判断图乙电路是否合理，
并通过计算说明原因。
5．(2024·重庆实验外国语学校二模)如图甲所示的电取暖器有“高温”“中温”“低温”三挡，铭牌如表所示(“高温”挡铭牌因磨损已看不清)，其电路原理如图乙所示，S是自我保护开关，当电取暖器倾倒时S自动断开，切断电源保证安全。电阻R1＞R2，当S、S2闭合，S1断开时，电取暖器为“中温”挡。在用电高峰期，家庭电路中电压会低于220 V，小萃想知道高峰期的电压，她让电取暖器处于“高温”挡单独工作，预付费电表表盘示数使用前、后如图丙所示[已知居民用电单价为0.52元/(kW·h)]。求：
××牌电取暖器
额定电压 220 V
额定功率 低温挡 880 W
中温挡 1 540 W
高温挡 －
(1)R1的阻值。
(2)“高温”挡正常工作10 s，电流产生的热量。
解：电取暖器在“高温”挡时的电功率
P高＝P低＋P中＝880 W＋1 540 W＝2 420 W，
“高温”挡正常工作10 s电流产生的热量
Q＝W＝Pt＝2 420 W×10 s＝2.42×104 J。
(3)高峰期的实际电压。
　　　　　　　 动态电路类
6．如图甲所示电路，电源电压恒定。闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片P，当滑片P在最左端时，小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示。求：
(1)定值电阻R0的阻值。
类型3
解：由题图甲可知，闭合开关S后，小灯泡与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，电压表V1测R0两端的电压，电压表V2测小灯泡与R0两端的总电压，即电压表V2的示数总是大于电压表V1的示数，所以题图乙中直线a为电流表与电压表V1示数的关系图像，曲线b为电流表与电压表V2示数的关系图像。
当滑动变阻器的滑片P位于最左端时，滑动变阻器接入电路中的阻值为零，此时电路中的电流最大，两电压表的示数最大，此时电压表V2测电源两端的电压，由题图乙可知，电路中的最大电流Imax＝0.6 A，电压表V1的示数U0＝12 V，电压表V2的示数为18 V，即电源电压U＝18 V，定值电阻R0的阻值
(2)小灯泡的额定功率。
解：由题图甲可知，闭合开关S后，小灯泡与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，电压表V1测R0两端的电压，电压表V2测小灯泡与R0两端的总电压，即电压表V2的示数总是大于电压表V1的示数，所以题图乙中直线a为电流表与电压表V1示数的关系图像，曲线b为电流表与电压表V2示数的关系图像。
滑动变阻器的滑片P滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，此时小灯泡两端的电压
UL＝U－U0＝18 V－12 V＝6 V，
小灯泡的额定功率PL＝ULImax＝6 V×0.6 A＝3.6 W。
(3)滑动变阻器的最大阻值。
解：由题图甲可知，闭合开关S后，小灯泡与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，电压表V1测R0两端的电压，电压表V2测小灯泡与R0两端的总电压，即电压表V2的示数总是大于电压表V1的示数，所以题图乙中直线a为电流表与电压表V1示数的关系图像，曲线b为电流表与电压表V2示数的关系图像。
当滑动变阻器的滑片P位于最右端时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，此时电路中的电流最小，电路的总功率最小，由题图乙可知，电路中的最小电流Imin＝0.3 A，电压表V2的示数U V2＝7.5 V，
此时滑动变阻器两端的电压UR＝U－U V2＝18 V－7.5 V＝10.5 V，

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