2022年初中物理电学难题与解析 2.pdf

1如图 25 所示电路，电源两端电压保持不变。当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P移到A端时，R3的电功率为P3，电流表的示数为I1；当开关S1断开、S2闭合时，R3的电功率为P3，电流表的示数为I2。已知P3:P3 = 9:25 ，（1）求电流表的示数I1与I2的比值。（2）当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P在中间某位置C时，变阻器接入电路的电阻为Rc，电压表 V1的示数为U1，电压表 V2的示数为U2，已知U1:U2=3:2 ，Rc的电功率为10，这时R3的电功率为P。通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片，会形成不同的电路，电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3:1 。求R3的电功率P。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解: (1) 当开关S1闭合、S2断开，变阻器的滑片移到B端时，等效电路如图甲所示；当开关S1断开、S2闭合时，等 效电路如图乙 所示。25932232133RIRIPP5321II（2）当开关S1、S2都断开，变阻器的滑片在C点时，等效电路如图丙所示。2321UU23113CRRRR3R1+3 RC = 2R+2R12R= R1+3 RC电源两端电压一定，在甲、乙电路中，根据U=IRI1（R+RB）= I2（R+R1）3RB= 2R+5R1电路消耗功率最大应为开关S1、S2都闭合，只有R3接入。消耗功率最小应为R3、R1、滑动变阻器RB全部串联接入电路。电路总电压U一定最小最大PPBRRRURU1323213313RRRRB2R3 = R1+RB. 根据式，可得：R32RC在丙电路中，电流一定，123CCRRPPP= 2PC = 2 10 = 20 1 分1 分1 分1 分1 分1 分 1分用其它方法解题，过程结论正确给分。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 39 页 - - - - - - - - - 2. 如图 19 所示电路电源两端电压恒定，定值电阻R115，忽略灯丝电阻值RL随温度的变化。只断开开关S3时，电流表的示数为I；只闭合开关S2时，电压表示数为U1，电流表的示数为I10.4A ；只断开开关S1，并把电阻箱R2接入电路的电阻值调整为原来的一半时，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2。若U1U2710，II221。求：（ 1）灯泡L的电阻；（2）在上面的三个电路状态中，电路消耗的最大电功率。图 19 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：只断开关S3，电流表的示数为I，等效电路如图7 甲所示；只闭合开关S2，电流表的示数为I1，等效电路如图7 乙所示；只断开开关S1，电阻箱接入电路的电阻为原来的一半，等效电路如图7 丙所示甲乙丙21UU=107即UU1=107图乙中UUL=103；LRRR21=37 1分 又2II=12LRRR2121=12则得：212121RRRR=67；则22211515RR=67；R2=6 1 分将 R2=6代入式得：RL=9 2 分由图乙： UI ( R1R2RL)0.4A (1569)12V 1 分（2）根据 P=RU2电路中总电压不变，当电路中电阻最小时，电功率最大由甲、乙、两三图分析，图甲电功率最大P=RU2=9122V）（=16W 2 分UR1R2UIU1R1R2UI2 RLI1 RL名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 39 页 - - - - - - - - - 注：三个电路全对给1 分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 39 页 - - - - - - - - - R1R2S1S2P 图 19 3 某校的同学们在研究电路消耗的电功率与电阻的关系时设计了如图19 所示的电路，滑动变阻器的最大阻值为R。当滑动变阻器的滑片P 置于最左端时，只闭合开关S1，滑动变阻器的功率为P3，电压表的示数为 U1，电路中的电流为 I1；当滑动变阻器的滑片P 置于最左端时，只闭合开关 S2时，滑动变阻器的功率为 P3，电压表的示数为U2，电路中的电流为 I2，此时电路的总电功率为4 W。已知8321UU，4933PP，电路中电源两端电压保持不变。（6 分）（1）求 I1与 I2之比（2）请你计算出电阻R1与电阻 R2的比值。（3）请你回答：如何通过开关的断开与闭合以及滑动变阻器滑片位置的改变，使整个电路消耗的总电功率最大；并请你计算出这个总电功率。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（1）滑动变阻器的滑片P 置于最左端时，只闭合开关S1；等效电路如图（甲）所示（2）滑动变阻器的滑片P 置于最左端时，只闭合开关S2；等效电路如图（乙）所示（3）滑动变阻器的滑片P 置于最右端时，开关S1、S2都闭合；等效电路如图（丙） 所示，电路消耗的电功率达到最大值P。-（三个电路图正确1 分）由图甲、图乙得：323233RIRIPP=49II=23 -1分2121RIIRUU=8321RR=41 -1分U 一定：II=23=3132RRRRR=2 R23 R1 R=5R1 -1 分由图（乙）（丙） U 一定：P=P1+P2=总总PRRR232132PRRR=总总P499P=45W-2 分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 39 页 - - - - - - - - - 图 25 R1R2S1L S2VV1V2V4如图 25所示电路，设电源电压不变，灯丝电阻不随温度变化。当只闭合开关 S1时，电流表的示数是I1。当只闭合开关S2时，电流表的示数是I2。当断开 S1、S2时，电流表的示数是I3，电压表 V1、V2示数之比为 2: 1，此时 RL消耗的电功率为 0. 24W；当开关 S1、S2闭合时，灯 L 正常发光，电流表的示数为I4。已知 I1: I2=2: 1，求：(1) 电阻 R1与 R2之比；(2) 电流 I3与 I4之比；(3) 灯 L 的额定功率。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 39 页 - - - - - - - - - 38 解：S1闭合，电路如图，S2闭合，电路如图，S1、S2断开，电路如图，S1、S2闭合，电路如图，（1）由图、，有12221RRIIL1212121RRRRUUL1321RR（2）由图得：111611/62243RRRRII串并（3）31L串RRUUL9122UUppLL额Wpp16.29L额说明：其它方法正确给分。I1 图 R2I2 图 I3 R1R图 R2I4 图 R1R2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 39 页 - - - - - - - - - 5、现有一阻值不变的纯电阻元件R0，标有“ 6V 1.8W ”字样，由于电路元件 R0的实际电阻值与其标准值之间可能存在差异，所以导致所标的额定功率值有可 能不准。如果电路元件实际电阻值与其标准电阻值之间的差异超过 1.5 欧，则该电路元件将不能使用，检测人员为检测该电路元件是否合乎标准，设计了如图所示的检测电路，已知电路中电流表的量程为00.6A ，电压表的量程为03V，滑动变阻器标有“20 1A”的字样；（1）请根据电路元件上所标的额定电压和额定功率，算出电路元件的标准电阻值；（2）若电路元件的额定功率刚好是1.8W，则电路中允许通过的最大电流是多大？电源电压不能超过多少伏？（3）某次元件检测时， 检测人员闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.22A 时， 电压表的示数为2.42V； 当电流表的示数为0.25A时，电压表的示数为1.85V，请通过计算判断所检测的电路元件是否可以使用？实际检测时，滑动变阻器的滑片是否能滑至最左端？说出理由。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（ 1）由 P额=U额2/R0得 R0=U额2/P额=(6V)2/1.8W=20(2)电路元件的额定电流： I额=P额/U额=1.8W/6V=0.3A 与电流表允许通过的最大电流相比较，可确定电路中允许通过的最大电流是 0.3A 为保证定值电阻不被损坏，其两端电压最大为其额定电压（即U0m=6V) 滑动变阻器两端电压最大为3V(电压表的量程为03V,即URm=3V) 电源电压的最大值： Um=U0m+URm=6V+3V=9V (3)在实际检测时电源电压不变，由串联电路的电压特点和题意，可列出方程组：U=2.42+0.22R0U=1.85+0.25R0联立、解得 R0 =19，U=6.6V. 因为 20 19=11.5 ，所以检测的电路元件可以使用。若滑动变阻器的滑片滑至最左端， 元件 R0两端电压等于电源电压6.6V，超过其额定电压，会损坏电路元件，故不能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 39 页 - - - - - - - - - 6、热熔胶是生产中常用的粘合剂，它在常温下是固体，熔化后再冷却就能将物体牢牢地粘合在起。图 21 甲是热熔胶枪 (简称“ 胶枪 ”)的外形，其内部有两只相同的PTC 加热元件，电路如图21 乙所示，单只PTC 加热元件的电阻与温度的变化关系如图21 丙所示。胶枪扳机松开时，开关Sl断开，开关 S2的触片与 b 触点接通，若此时接通电源，胶枪就进入预热状态，约60s 后热熔胶熔化成的胶液温度达到正常工作温度(170210)。此后，若扣动扳机， 胶枪就进入正常工作状态：固体胶条向前挤压，开关 S1闭合，开关 S2的触片与 a触点接通， 枪口冒出温度为170 210的胶液。 在近似计算时，可以认为胶液的温度与PTC 加热元件的温度相同。接通电源120 s 后，问：（1）胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大? （2）假设胶枪在温度为170的条件下工作200s，它产生热量的80被胶条吸收，在这过程中胶条吸收了多少热量? （3）胶枪正常工作时的最小电流是多少? 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（1）胶枪预热时， R1和 R2串联，当电阻最小时（即R1=R2=1000），胶枪消耗的功率最大，此时电路的总电阻R=R1+R2=1000+ 1000= 2000.最大功率P=UI=U2/R=(220V)2/2000=24.2W(2)胶枪正常工作时，R1和 R2并联，由图丙可知，当温度为170，R1=R2=1600，此时电路的总电阻R=R1R2/（R1+R2）=R1/2=800使用 200s，胶枪消耗的电能W=U2t/R=(220V)2 200s/800=12100J胶条吸收的热量Q=W=12100J80%=9680J(3)胶枪正常工作时，R1和 R2并联，当电阻最大时（即R1=R2=2200），电流最小，此时电路的总电阻R=R1/2=1100最小电流I=U/R=220V/1100=0.2A名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 39 页 - - - - - - - - - 7、小明发现自己家汽车照明大灯的灯泡内有两根灯丝，一根是功率较小的近光灯丝 (主要用于照亮前方较近的路面)，另一根是功率稍大的远光灯丝(主要用于照亮前方较远的路面)。当控制手柄拨到“ 近光 ” 位置时，近光灯丝正常发光；当控制手柄拔到“ 远光 ” 位置时，近光灯丝和远光灯丝同时正常发光。该灯泡上标有“l2V 60W54W ”的字样，通过计算回答：(1)当控制手柄拨到“ 近光 ” 位置时，通过近光灯丝的电流多大? (2)近光灯丝正常发光时的电阻多大? (3)小明爸爸驾车在郊区道路上行驶，将控制手柄拨到并保持在“ 远光 ”位置 5 分钟，这段时间内一个照明大灯消耗的电能是多少焦? (4)说明这种灯泡内两根灯丝在电路中的连接方式，并简述理由。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：(1)当控制手柄拨到 “ 近光” 位置时，只有近光灯丝工作，且P近=54W 由公式 P=UI 得：通过近光灯丝的电流(2)由公式得 I=RU得：近光灯丝正常发光时的电阻R近=7. 2A5. 4V12近IU(3)当控制手柄拔到 “ 远光” 位置时，近光灯丝和远光灯丝同时正常发光 . 总功率： P=P远+P近=60W+54W=114W ；t=5min=300s. 由公式 P=错误!未找到引用源。 得：这段时间内一个照明大灯消耗的电能W=Pt=114W 300s=34200J (4)这种灯泡内两根灯丝是并联的。因为近光灯丝既可以单独正常发光，也可以和远光灯丝同时正常发光，所以它们是并联的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 39 页 - - - - - - - - - 8、如图甲是一种“闯红灯违法证据模拟记录器”的工作原理图，当光控开关接收到红光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化 ( 变化规律如图乙所示) 引起电流大于或等于0.06A 时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作拍摄违规车辆。光控开关未受到红光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光。已知控制电路电压为6V。(g 取 10N kg) 求：(1) 一辆质量为400kg 的车闯红灯时，控制电路中的电流恰好是006A被拍照。此时压敏电阻的阻值是多大? (2) 电磁继电器线圈电阻是多少? (3) 一辆质量是1.2t的汽车违规闯红灯时压敏电阻消耗的电功率是多少? (4) 图丙是一种“超速违法证据模拟记录器”的示意图。如果某一路段要求时速不超过60kmh，当汽车先后通过两个感应线圈上方的时间间隔小于0.5s 时，拍摄系统才会被激活而拍下超速汽车的照片。则两个线圈之间的距离应设计为多少? 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：(1)400kg 的车对压敏电阻的压力：F1=G1=m1g=400kg l0Nkg=4000N 由图像可知，此时压敏电阻的阻值是：R1=90(2) I=RU此时控制电路中的总电阻：R=IU=AV06.06=100继电器线圈的电阻： R线圈=R-R1=100-90=10(3)1.2t 的车对压敏电阻的压力：F2=G2=m2g=1200kg l0Nkg=12000N 由图像可知，此时压敏电阻的阻值是：R2=30此时控制电路中的电流：I =线圈RRU2=1030V6=0.15A U2=I2R2 =I R2=0.15A 30=4.5V 此时压敏电阻消耗的电功率：P2=U2I2=4.5V 0.15A=0675W (4)v=60kmh=16.7ms 两个感应线圈之间的距离：S=vt=16.7ms 0.5s=8.35m 说明：第四问结果为8.33m 也对。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 39 页 - - - - - - - - - 9、 小伊妈妈为了改善早餐的营养，买了一台全自动豆浆机，如图 A 所示图B 是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆； 外部是一个金属圆环状的电热管，负责对液体加热煮沸图C 是这个豆浆机的主要技术参数图 D 是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“ Pt” 图象（1）豆浆机正常工作时，通过电热管的电流是多大？（2）若实际电压为200V 时电热管的实际功率是多少？（3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少度？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（1）P=UI 电热管正常工作的电流为I=5.5A；（2）I=U/R 电热管的电阻为 R=40电热管的实际功率为P实=1000W；（3）由“ Pt” 图象可知，豆浆机正常工作做一次豆浆，加热时间是12min，电机打浆时间是 2min，P=W/t，豆浆机正常工作做一次豆浆消耗的电能：W=P1t1+P2t2=1210W 720s+120W 120s=885600J=0.246kW ?h答：（ 1）豆浆机正常工作时，通过电热管的电流是5.5A；（2）若实际电压为 200V 时电热管的实际功率是1000W；（3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能为0.246kW?h名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 39 页 - - - - - - - - - 10、某物理兴趣小组探究电子磅秤的工作原理，设计图l5 甲所示的电路，主要部件是电流表A 和压力传感器R1(相当于电阻值随受到的压力大小而变化的可变电阻)，压力传感器R1与受到的压力F 的关系如图l5 乙所示，秤盘与压杠质量均忽略不计。电源电压U=12V ，R2=18 。求：(1) 秤盘上不放重物时压力传感器的电阻 R1=30，此时电流表示数是多少A? R2消耗的功率是多少W? (2) 电流表示数为0.5A 时，秤盘上物体重为多少N? 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：(1)由甲图可知， R1和 R2串联，电路总电阻：R=R1+R2=30+18=48 R2消耗的功率：P2=I2R2 =(0.25A)2l8 =1.125W（或 1.13W）(2)电流表示数为 0.5A 时，电路的总电阻：R=IU=AV5. 012=24R1=R-R2=2418=6由图乙可知， G=F=40N.名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 39 页 - - - - - - - - - 11、现有四个电学元件：电流表A、电压表 V、阻值为4的电阻 R1和阻值为 6的电阻 R2某物理兴趣小组要设计四个不同的电路，如图甲、乙、丙、丁所示，要求每个电路必须用到上述四个元件中的任意三个，每个电路消耗的总功率分别为P甲、P乙、P丙、P丁，且 P甲P乙P丙P丁电源电压恒为6V，各元件无故障且电路都能正常工作（1）甲电路如图所示，闭合开关，问：该电路中电流表示数I甲及电路消耗的总功率P甲分别是多大？（2）请你按要求完成另外三个电路的设计（将元件符号填入图中即可）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（ 1）由欧姆定律得： I1=4V61RU= 1.5A ，I2=6V62RU=1A I甲=I1+I2= 1.5A+1A = 2.5A P甲=U I甲=6V2.5A = 15W 说明：也可算出总电阻，再算出总电流，最后计算总功率。（2）根据 P=U2/R 可知，电压一定时，总功率与总电阻成反比；已知 P甲P乙P丙P丁， 则总电阻的关系是R甲R乙R丙R丁（即甲并联，乙单独接R1，丙单独接 R2，丁图 R1与 R2串联），再考虑元件的连接无故障并使电路正常工作。设计的电路如图所示乙丙丁名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 39 页 - - - - - - - - - 12、把一个规格为“ 6V 3W ” 的小灯泡与一定值电阻R 串联，如图甲所示，电源电压为9V 不变，此时小灯泡恰好正常发光，不考虑小灯泡电阻受温度的影响求（1）小灯泡正常发光时的电阻；（2）定值电阻R 的阻值；（3）若将它们并联在另一电压为U 的电源两端，如图乙所示，此时小灯泡的实际功率恰好是其额定功率的 1/4，则通电 5min，定值电阻 R 产生的热量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（ 1）灯泡正常发光时的电压为6V，功率为 3W，根据 P额=U额2/RL，可得灯泡正常发光时的电阻：RL=U额2/P额=(6V)2/3W=12 . (2)因为此时小灯泡恰好正常发光，电路中的电流恰好等于其额定电流，I=I额=P额/U额=3W/6V=0.5A 根据串联电路的电压特点，可计算定值电阻两端电压：UR=UUL=9V6V=3V 定值电阻 R 的阻值： R=UR/I=3V/0.5A=6 (3) 乙图灯泡 L 与定值电阻 R 并联已知此时小灯泡的实际功率恰好是其额定功率的1/4，即 P实=P额/4=3W/4=0.75W 根据 P实=U实2/RL可得， 0.75W=U实2/12 ，解得 U实=3V. 并联电路中各支路两端的电压相等，通电 5min，定值电阻 R 产生的热量：QR=WR=t=t= 5 60s=450J 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 39 页 - - - - - - - - - 13、如图甲所示是某生产流水线的产品输送计数装置示意图其中S 为激光源； R2为保护电阻； R1为光敏电阻，每当产品从传送带上通过S 与 R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住，R1阻值变大，现让水平传送带匀速前进，输送边长为0.1m、质量为0.6kg 的正方体产品，光敏电阻两端的电压随时间变化的图象如图乙所示（1）求此产品对传送带的压强（g 取 10N/kg ）；（2）从图中读出每一产品受到激光照射的时间，并求出产品的运动速度；（3）已知电源电压恒为6V，保护电阻 R2的阻值为 40，求传送带输送产品过程中光敏电阻1h 消耗的电能名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（ 1）产品对传送带的压力F=G=mg=0.6kg 10N/kg=6N，产品对传送带的压强P= =600Pa；（2）已知射向光敏电阻的光线被产品挡住时，R1阻值变大，其两端电压将变大 . 由图象可知，无光照射的时间t=0.2s，产品受到激光照射的时间为 0.4s. 产品的速度 v= =0.5m/s；（3）R1与 R2串联，有激光照 R1时，由图象可得 U1=2V，U2=UU1=6V2V=4V，I=0.1A，R1无激光照时，由图象可得U1=4V ，U2=UU1=6V4V=2V ，I =0.05A，由图象可知：每经过0.6s，就有一个产品通过计数装置，其中 0.4s有光照射，电阻 R1消耗的电能W1=U1It1=2V0.1A 0.4s=0.08J ；其中 0.2s无光照射，电阻 R1消耗的电能W1=U1I t2=4V0.05A 0.2s=0.04J；因此每经过 0.6s，电阻 R1消耗的电能为W=W1+W1=0.08J+0.04J=0.12J1h=3600s，则光敏电阻 R1在 1h内消耗的电能为W总=0.12J =720J名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 39 页 - - - - - - - - - 14、（ 2013 山东聊城市）如图所示电路中，电源电压不变，R1=20，滑动变阻器R2的最大阻值为60，小灯泡 L 的额定电压为5V，电流表的量程(00.6A 或 03A)。只闭合 S2时，电流表的示数为0.4A；只闭合S3，且变阻器的滑片P在正中点时，电流表的示数为0 .3A 。(不考虑温度对灯丝电阻的影响) (1)电源电压和灯丝电阻。(2)只闭合 S3时，要使小灯泡L 正常发光，变阻器R2连入电路的阻值。(3)闭合 S1、S2、S3，为保证不损坏电流表，变阻器R2的阻值可调范围和电流表的变化范围。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：(1)设电源电压为 U，灯丝的电阻为 RL，只闭合 S2时， R1与 L 串联， U=I1(Rl+RL)=0.4A (20+RL) 只闭合 S3时， R2与 L 串联，U=I2(22R+RL)=0.3A (30+RL) 联立、解 得 U=12V ，RL=l0. (2)只闭合 S3时，若 L 正常发光， IL=LLRU=105V=0.5A 所以 R2=LLIUU=AVV5.0512=14(3)当闭合 S1、S2、S3时，R2与 R1并联，电流表测总电流 . R2最大时，总电阻最大，电流表示数最小. Imin=I1+I2=1RU+2RU=2012V+6012V=0.8A 所以电流表接 03A 的量程R2最小时，总电阻最小，电流表示数最大，最大为3A. 由于 R1的电阻不变且电压也不变， 所以通过的电流 I1也不变，恒为 0.6A. 电 流 表 示 数 为3A时 ，2I=I-I1=3A-0.6A=2.4A ， 所 以2R=2IU=AV4. 212=5即 R2取值范围为 560，电流表的示数范围为0.8 A3 A或 3 A0.8 A. 说明：本题第三问也有其它解法。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 29 页，共 39 页 - - - - - - - - - 15、PTC 是一种新型的半导体陶瓷材料，它的发热效率较高，PTC 材料的电阻随温度变化而变化。如图甲所示的陶瓷电热水壶就使用了这种材料，它的工作电路如图乙所示，电源电压为220V，R0是定值电阻，其阻值不受温度变化的影响，RT是 PTC 的电阻。电热水壶在刚开始工作时，RT为24， 电路消耗的总功率1100W。 求：（1）R0的阻值为多少 ? （2）当 RT的温度为100时， RT电阻边为180， RT的实际功率为多少 ? 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 30 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（ 1）电热水壶刚开始工作时，RT为 24 ，RT与 R0串联，由 P=U2/R 得电路总电阻 R总=U2/P=(220V)2/1100W=44R0的阻值： R0=R总RT =44 24=20(2)当 RT的温度为 100时，RT电阻边为 180电路总电阻 R总=RT +R0=180+20=200电路中的总电流I=U/R总=220V/200=1.1ART的实际功率 :P=UTI=I2RT=(1.1A)2 180=217.8W名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 31 页，共 39 页 - - - - - - - - - 16、如图 18 所示电路，电源电压为6 V 且保持不变，电阻R1=30 ，电流表 A 仅有一个00.6 A 的量程。（1）求通过电阻R1的电流；（2）滑动变阻器R2的滑片P 在最右端时，R2消耗的功率为0.72 W ，求 R2的最大阻值；（3）在保证电流表安全工作的情况下，R2连入电路的最小阻值是多少？A S R2 R1 P图 18 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 32 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（ 1）由图可知， R1与 R2并联，R1两端的电压 :U1=U2=U=6V 通过电阻 R1的电流 :I1=U1/R1=6V/30 =0.2A(2)滑动变阻器R2的滑片 P 在最右端时，R2接入电路的阻值最大，由 P2=U22/R2得 R2=U22/P2=(6V)2/0.72W=50(3)为保证电流表安全工作，电流表示数最大0.6A(即 I总m=0.6A) 因为 R1两端的电压不变，其阻值也不变，所以通过R1的电流 I1恒为 0.2A. 通过滑动变阻器R2的最大电流 :I2m=I总mI1=0.6A0.2A=0.4A R2连入电路的最小阻值 :R2min= U2/I2m=6V/0.4A=15 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 33 页，共 39 页 - - - - - - - - - 17、某水果自动筛选装置（如图所示），它能将质量小于一定标准的水果自动剔除。其原理如下：传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R 的阻值发生变化。AB 间的电压也随之发生改变。当UAB3V 时，机械装置启动，将质量不达标的小水果推出传送带，实现自动筛选功能。已知：电源电压为12V，R0=20，压敏电阻 R 的阻值随压力变化关系如图所示。求：（1）当检测点上没有水果时，电路中的电流是多大？（2）不同等级的水果筛选的质量标准是不同的。请你对电路进行改进，使该装置能够方便筛选不同水果。（3）当压力改变时，压敏电阻R 的最大功率是多少？此时在检测点上的水果质量是多少？（提示：y=a(xb)+c，则顶点 yc）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 34 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解： (1)由电路图可知， R 与 R0串联. 无水果时， F=0N，由图像可得 R=100 ，电路中的总电流：=U总/(R+R0)12V/(100 20 ）A0.1A (2)在电路中串一个滑动变阻器。（其它改进有理也可）(3)压敏电阻 R 的功率：P=UI=（U总U）I（12IR0）I （1220I）I=20(I0.3)+1.8 当 I=0.3时， P最大1.8W 此时压敏电阻两端电压：U=P最大/I1.8W/0.3A6V 压敏电阻的阻值： R=U/I =6V/0.3A 20由图像可知 R=20 时，F=5N G=F=5N mG/g5N/(10N/kg)0.5kg 说明：第三问还有其它解法，都要用二次函数求最值。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 35 页，共 39 页 - - - - - - - - - 18、如图（甲）所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶，它的铭牌如下面表格现将它接在220V 的电压下工作额定电压220V 频率50Hz 容积6L 加热功率1000W 保温功率40W （1）如图（乙）所示为电水壶的电路图，其中R0是电热水壶中的电热管，R 是与电热水壶的电热管串联的电阻，S 是一个自动切换的温控开关，此热水壶是在热胆中储水，由电热管加热工作的，请根据电路图判断：当温控开关闭合还是断开时，电水壶处于加热状态（2）按铭牌上所标电水壶的加热功率、保温功率，计算R0和 R 的阻值分别是多少？（3）当它处于加热状态时，如果消耗的电能全部用来加热水，使热胆中2kg、20的水温度升高到90至少需要多少时间？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 36 页，共 39 页 - - - - - - - - - 解：（ 1）由电路图知：当温控开关闭合时，电阻R 短路， R0接在电源两端，此时消耗的功率为P1=；当温控开关断开时，电阻R 和 R0串联在电源两端，此时消耗的功率为 P2=因为 U 一定，R+R0R，所以 P1P2，即温控开关闭合时，电水壶处于加热状态（2）P=电阻 R0的阻值为 R0= =44 ；保温状态下的电路总电阻为R串= =1210 ，电阻 R 的阻值为 R=R串R0=1210 44 =1166 ；（3）水吸收的热量为Q=cmt=4.2 103J/（kg?） 2kg （9020）=5.88 105J，P=W/t=Q/t 电热壶的加热时间为t=588s名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 37 页，共 39 页 - - - - - - - - - 19、如图 21 所示，电源电压保持不变，定值电阻