电学计算题分类例析专题

1电学计算题分类例析专题题型一：简单串并联问题例1、如图所示，小灯泡标有“2.5V”字样，闭合开关S后，灯泡L正常发光，电流表、电压表的示数分别为0.14A和6V.试求（1）电阻R的阻值是多少？（2）灯泡L消耗的电功率是多少？解题方法：解决串、并联电路的问题，首先要判断电路的连接方式，搞清串并联电路中电流、电压、电阻的关系，结合欧姆定律和其它电学规律加以解决。练习：1、把R1和R2串联后接到电压为12伏的电路中，通过R1的电流为0.2安，加在R2两端的电压是4伏．试求：（1）R1和R2的电阻各是多少?（2）如果把R1和R2并联后接入同一电路（电源电压不变），通过干路的电流是多少?2、如图所示,电源电压不变.闭合开关S，小灯泡L恰好正常发光。已知R1=12，电流表A1的示数为0.5A，电流表A的示数为1.5A。求：（1）电源电压；（2）灯L的电阻；（3）灯L的额定功率。题型二：额定功率、实际功率的计算例1、把一个标有“220V40W”灯泡接在电压为110V电源上使用，该灯泡的额定状态下的电阻、额定电流、额定功率、实际状态下的电阻、电流、实际功率分别是多少？例2、标有“6V,6W”和“3V,6W”的两只灯泡串联接在电源上，有一只灯泡正常发光，而另一只较暗，分析：（1）电源电压（2）两灯泡消耗的实际功率分别是多少？（3）两灯泡哪只较亮？练习：21、有一只标有“PZ220—40”的灯泡，接在220V家庭电路中，求：〈1〉灯泡正常发光时的电阻？2〉灯泡正常发光时通过它的电流？〈3〉1KW·h电可供此灯泡正常工作长时间？〈4〉若实际电压为200V，则灯泡的实际功率为多大？灯泡的发光情况如何？解题方法：找准题中的不变量、变量，选择合适的公式计算题型三：电热计算例1、两电阻串联在电路中，其R1=4Ω，R2=6Ω，电源电压10V，那么在1min时间内电流通过各电阻产生的热量是多少？总共产生了多少热量？例2、一台电动机线圈电阻0.3Ω，接在12V的电路上时，通过电动机的电流为0.5A，在5min内电流做功及电流产生的热量分别多大？例3、两根相同的电阻丝，电阻为R，将它们串联后接到电源上，20min可以烧开一壶水；如果将它们并联后，接到同一电源上（设电源电压不变），烧开这壶水需要多长时间。练习：1、一台接在220V电压的电路中正常工作的电风扇，通过风扇电动机的电流为0.455A，测得风扇电动机线圈电阻为5Ω，试求（1）电风扇的输入功率多大？（2）电风扇每分钟消耗电能多少？（3）风扇的电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？2、热水器中有两根电热丝，其中一根通电时，热水器中的水经15min沸腾，另一根单独通电时，热水器中的水经30min沸腾。如把两根电热丝分别串联和并联，问通电后各需多少时间才能沸腾？（设电热丝电阻不变）。3题型四：生活用电问题例1、小欣家的电冰箱功率是0.2kW。双休日全家外出的两整天里，只有电冰箱在自动间歇工作。这两天前后，电能表示数如图4所示。则这两天时间内，电冰箱消耗的电能是多少？实际工作时间是多长？例2、小王家电能表上标有“220V10A”字样，他家原有电器的总功率是1500W。最近新买了一个电热水器，铭牌上部分数据如下表所示。(计算结果保留小数点后两位小数)试求：(1)电热水器的额定电流是多少安培？(2)电热水器正常工作时的电阻是多少欧姆？(3)将电热水器接入家庭电路后，通过计算回答他家的用电器能否同时使用？练习：饮水机是一种常见的家用电器，其工作原理可简化为如图17所示的电路，其中S是一个温控开关，1R为发热板，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，开关S自动切换到另一档，饮水机便处于保温状态。（1）试确定温控开关S接a或b时，饮水机分别对应的工作状态。（2）若饮水机加热时发热板的功率为550W，而保温时发热板的功率为88W，求电阻2R的阻值（不考虑温度对阻值的影响）。题型五、变化电路问题例1、如图10-13所示，已知电阻R1=10Ω，R2=20Ω，电源电压U=6V．试根据下列要求进行求解：（1）当开关S1、S2都断开，S3闭合时，求电流表的示数和R1的电压；（2）当S1、S2都闭合，S3断开时，求电流表示数；（3）开关处于何种情况下，电流表会烧坏？4例2．如图所示电路，电源电压U保持不变，电源电压为12伏特，定值电阻R1的阻值为4欧姆，滑动变阻器的最大阻值为8欧姆，当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动的过程中，电流表、电压表示数的变化范围？解题方法：由于开关的通断、滑动变阻器滑片的移动改变了电路的结构，电路中的电流、电压值会发生变化，称之为变化电路问题。解决变化电路问题的关键是把动态电路变成静态电路，即画出每次变化后的等效电路图，标明已知量和未知量，再根据有关的公式和规律去解题。练习：1、如图140所示，Ｒ1＝20欧，Ｒ2＝40欧，电源电压保持不变．（1）当开关S1、S2都闭合时，电流表Ａ１的示数是0.6安，小灯泡Ｌ恰好正常发光，求电源电压和小灯泡的额定电压；（2）当开关S1、S2都断开时，电流表A2的示数是0.2安，求小灯泡的实际功率；（3）小灯泡的额定功率是多少?2、如图15所示的电路中，电源电压U=6V，保持不变，电阻R1为5欧。（1）闭合开关S1，断开S2，并将滑动变阻器的滑片P滑至b端时，测得R1两端的电压U1=1.2V，求滑动变阻器的最大阻值。（2）当开关S1、S2都闭合，并将滑动变阻器的滑片Pa滑至a端时，若已知R2为7.5欧，求此时干路中的电流为多少？题型六：电路保护问题例1、在伏安法测电阻的实验中，电压表的示数为4.8V，电流表的示数为0.5A。如果改变电源电压后，电压表的示数为12V，前后两次都用量程为0～0.6A的电流表行不行？如果不行，应该怎么办？例2、如图11所示，电路的电源电压和灯泡电阻不变，R1=5，灯L标有“8V6.4W”字样，电流表量程为0～3A，滑动变阻器标有“2A”字样。（1）只闭合S1时，电流表的示数为0.6A，求电源电压。图1405（2）闭合S1、S2、S3，滑片移到b端时，电流表的示数为I总=2A，求变阻器的最大阻值。（3）若电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～3A，只闭合S2时，在保证电路安全的情况下，求变阻器连入电路的阻值范围。解题方法：电学计算题中常常遇到一些电路保护问题，这类问题往往涉及到电流表、电压表、滑动变阻器、灯泡等的保护。碰到这类问题时，充分运用电学规律和数学中的不等式，一般会使问题得到解决。练习：1、如图25所示，电源电压保持不变．闭合开关S后，滑动变阻器R0的滑片P在移运过程中，电压表的示数变化范围为0～4伏，电流表的示数变化范围为0.5～1安，求：（1）R的阻值；（2）R0的最大阻值；（3）电源电压．2、如图所示，电源电压是4.5V，电阻R1＝5欧，变阻器R2的最大阻值是20欧姆，电流表的量程是0～0.6安，典押表的量程0～3伏，为保护电表不损害，变阻器接入电路的阻值范围是多少？1、家庭中常用电热水壶烧水，它具有方便、环保的优点．下表是小红同学收集到的烧开一壶水的有关数据，请按要求作答．(设电阻值不变、计算结果保留小数点后面两位)(1)烧开这壶水至少需吸收多少热量?(2)用所学知识计算出与本题相关的三个电学方面的物理量．要求写出简要的文字说明、计算过程和结果．(3)小红同学通过计算、分析发现，烧开一壶水实际加热时间大于理论计算时间．你认为产生这种现象的原因是什么?请简要分析．6水的质量m／kg0．5电热水壶铭牌额定电压U／V220水的初温t0/℃20额定功率P／W440水的比热容c／[J／(kg·℃)]4．2×103实际电压U／V200大气压值一个标准大气压实际加热时间t／min9答案：题型一：例1、（1）并联电路电流关系21III，则通过电阻R2的电流AAAIII2.03.05.012（2）并联电路各支路电压相等，则电源电压VARIUUU3103.01112（3）由欧姆定律RUI得IUR，则152.03222AVIUR例2、根据题意，闭合开关S后，电压表的示数6V，电流表示数为0.14A，则：电源电压U=6V电路中的电流IR=I=0.14A电阻R两端电压UR=U-UL=6V-2.5V=3.5V由欧姆定律RUI得：2514.05.3AVIURRR（2）小灯泡的电功率：练习：1、40Ω20Ω0.9A2、6V6Ω6W题型二：例1、1210Ω0.18A40W1210Ω0.36A10W例2、（1）7.5V（2）6W1.5W（3）“3V6W”较亮练习、1210Ω0.18A25h33.05W变暗题型三：例1、解析：R1=4Ω，R2=6Ω，U=10V，t=1min=60s电路中电流电流在R1上产生热量：Q1=I2R1t=(1A)2×Ω×60s=240J电流在R2上产生热量：Q2=I2R2t=(1A)2×6Ω×60s=360J总热量：Q总=Q1+Q2=240J+360J=600J例2、解析：R=0.3Ω，U=12V，I=0.5A，t=5min=300s电流做功：W=UIt=12V×0.5A×300s=1800J产生的热量：Q=I2Rt=(0.5)2×0.3Ω×300s=22.5J7例3、串联时产生的热量为并联时产生的热量为因为Q1=Q2，所以练习：1、（1）电风扇的输入功率等于它两端的电压及流过风扇电动机的电流的乘积，即P=IU=0.455A×200=91W．（2）电风扇每分钟消耗的电能，可以用电流通过扇所做的功来量度。电流通过风扇每分钟做功为W=IUt=0.455×220×60J=6000J．（3）风扇每分钟产生的电热为Q=I2Rt=0.4552×5×60=62.1J．由能量守恒可知，电风扇每分钟产生的机械能为E=6000J-62.1J=5937.9J．由以上分析可以看出，风扇工作时消耗的电能中仅有很少一部分转化为电热，其余大部分转化为机械能。2、解得并联时烧开一壶水的时间为。根据题意可知，不论电热丝怎样连接，都接在同一电源上，所以工作电压不变，又都把水烧沸腾，所以放热量Q相同。由焦耳定律Q=U2t/R可得，工作时间与电阻成正比。设两条电阻丝阻值分别为R1和R2，各自单独工作所需的时间为t1和t2。两电阻串联时，所需时间为t3，两电阻并联时，所需时间为t4。Q=U2t1/R1=U2t2/R2=U2t3/(R1+R2)则R2/R1=t2/t1=30min/15min=2所以R2=2R1t3=(R1+R2)·t1/R1=3R1·t1/R1=3t1=3×15min=45min两电阻并联时：R=R1R2/(R1+R2)=2R1·R1/(R1+2R1)=2R1/3.因为Q=U2t1/R1=U2t4/R所以t4=Rt1/R1=(2R1/3)t1/R1=2t1/3=2×15min/3=10min题型四例1、电冰箱消耗的电能2.3kWhkWh1645.8-kWh1648.1W电冰箱实际工作时间hkWkWhPWt5.112.03.2例2、（1）根据P=UI求得热水器得额定电流：AVWUPI45.5220120011（2）由RUI得IUR热水器正常工作得电阻37.4045.5220AVR（3）原有用电器同时工作时电路中得电流AAWUPI82.6220150022假如原来用电器同时工作，再接入电热水器，通过电能表的总电流AAAIII27.1282.645.521因为：I=12.27A10A，所以他家的用电器不能同时使用。练习1、（1）电路的总功率：总电路的总电流：AVWUPI102202200总8（2）kWWP2.22200总一个月用电：kWhhkWtPW1983032.2总解：（1）S接a为保温状态，S接b为加热状态（2）加热时：1R工作，2R断开，则：88550)220(221WVPUR保温时：1R与2R串联AWRPI18888'1∴2201220AVI