电学计算

电学计算1、如图所示，电源电压保持12V不变，电阻R1=50，只闭合开关S3，将滑动变阻器滑片P移到中点时．电流表示数为0．2A，小灯泡L的实际功率为1．8W；电流表的量程为0～0．6A，电压表的量程为0～3V。(不考虑温度对灯丝电阻的影响)求：(1)当开关S1、S2、S3都闭合时，通过R1的电流是多少?(2)小灯泡的电阻是多少?只闭合开关S3，滑片P在中点时，电压表的示数是多少?(3)在保证电路安全的条件下，电路消耗的最小功率是多少?2、在如图所示电路中，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，电阻R2的阻值为20Ω，灯泡R1的阻值和同一电源的电压均保持不变。请画出该题的各个等效电路图。(1)只闭合开关S2、S3时，电流表示数为0.2A，求电源电压是多少？(2)只闭合开关S1、S2、S3时，R1正常发光，电路总功率为2.4W，求R1的阻值是多少？(3)只闭合开关S1，滑动变阻器R3的滑片调至最右端，R3两端的电压为U3；再将电源更换，保持滑片位置不变，R3两端的电压变为U3'，电流表示数为0.15A。已知U3∶U3'=2∶3。求更换电源后，只闭合开关S1、S4时，在不损坏电流表、电压表和灯泡的情况下，R3的阻值变化范围是多少？3、如图所示的电路中，定值电阻R1=150Ω、R2=300Ω．闭合开关S后，电流表A2的示数为5mA．求：（1）电阻R1两端的电压为多少（2）电流表A1的示数为多少（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热是多少．4、如图所示，电源电压U保持不变，定值电阻R1的阻值是30Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，当S、S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.2A，当S、S2闭合，S1断开，且滑片P在b端时，电流表示数为0.1A．（不考虑温度对灯泡电阻的影响），求：（1）电源电压U；（2）灯泡的阻值；（3）电路中消耗的最大总功率与最小总功率之比．5、如图甲所示的电路中，电源电压不变，小灯泡L的额定电压为6V，R1为某特殊电阻元件，通过它的电流与其两端的电压的关系如图乙所示．当闭合开关S1、S3，断开S2，滑片P置于b端时，灯泡L正常发光，电流表的示数为0.9A．求：（1）灯泡L的额定功率；（2）当闭合开关S2、S3，断开S1，滑片P置于a端时，电流表的示数为0.4A，R2的最大阻值；（3）当只闭合开关S2，滑片P置于a端时，电路消耗的总功率为1.2W，此时灯泡1min内消耗的电能．6、如图甲所示的电路中，电源电压不变，小灯泡L的额定电压为6V，R1为某特殊电阻元件，通过它的电流与其两端的电压的关系如图乙所示．当闭合开关S1、S3，断开S2，滑片P置于b端时，灯泡L正常发光，电流表的示数为0.9A．求：（1）灯泡L的额定功率；（2）当闭合开关S2、S3，断开S1，滑片P置于a端时，电流表的示数为0.4A，R2的最大阻值；（3）当只闭合开关S2，滑片P置于a端时，电路消耗的总功率为1.2W，此时灯泡1min内消耗的电能．7、在如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为40Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A．求：（1）电源电压U；（2）通过R2的电流，R2的电阻；（3）电阻R2消耗的功率．8、如图是某电器设备内的一部分电路，电源电压恒为12V，R1为定值电阻，R2为标有“100Ω0.5A”字样的滑动变阻器．R3为标有“3V0.9W”字样的定值电阻．（1）当闭合S、S1、S2时，电流表的示数为0.3A，求R1的阻值及这种情况下整个电路可能消耗的最小功率．（2）当闭合S，断开S1、S2时，为保证整个电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围．9、小梦家新买了一个电饭锅，如图甲所示．通过查看说明书，发现电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态．图乙是电饭锅的电路图，R1是电阻，R2是加热用的电热丝．（1）自动开关S接通或断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由．（2）要使R2在保温状态下的功率是加热状态下的，R1与R2应满足什么关系？（3）冬天到了，小红想为妈妈准备泡脚水．由于水温较低，小梦先从盛有5kg水的桶中取出2kg水倒入电饭锅中加热4min后，将水倒回水桶中，搅拌均匀后，经过测量桶中水温升高了20℃（整个过程不计能量损失），请计算R2的阻值．10、如图所示为电吹风的电路原理图．电动机M上标有“220V100W”字样，电热丝的电阻R=88Ω．求：（1）电动机正常工作时，通过它的电流多大？（2）求当闭合S1，S2，电路正常工作时，电阻R消耗的电功率．（3）闭合S1，断开S2，电动机正常工作8min，电动机消耗的电能．11、如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1的阻值为5Ω，小灯泡上标有“12V6W”字样，闭合开关S．（1）当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P移到最右端时，电流表的读数为1.7A，小灯泡恰能正常发光，求滑动变阻器的最大阻值．（2）当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P在最右端，求电流表的读数和滑动变阻器消耗的电功率．12、如图，电源电压恒为6V，定值电阻R为6Ω，灯泡L标有“6V，3W”字样，灯丝电阻不变，求：（1）灯泡L正常发光的电阻是多少？（2）开关S1、S2、S3分别在什么状态时，整个电路中消耗的总功率最小？最小功率是多少？（3）开关S1、S2、S3分别在什么状态时，整个电路中消耗的总功率最大？最大功率是多少？参考答案一、计算题1、（1）开关S1、S2、S3都闭合时，通过R1的电流是0.24A；（2）小灯泡的电阻是45Ω；只闭合开关S3，滑片P在中点时，电压表的示数是3V；（3）在保证电路安全的条件下，电路消耗的最小功率是10.8W．【解析】滑动变阻器的最大阻值R滑=2R=2×15Ω=30Ω；（3）电源电压不变，电路中的总电阻最大时，电路中的电流最小，电路消耗的功率最小，即只闭合开关S1时，R1和R2串联，电阻最大，电路中的电流最小，此时电路消耗的功率最小；（3）在保证电路安全的条件下，电路消耗的最小功率是10.8W．2、（1）电源电压是4V；（2）R1的阻值是10Ω；（3）更换电源后，只闭合开关S1、S4时，在不损坏电流表、电压表和灯泡的情况下，R3的阻值变化范围是10～30Ω．（2）只闭合开关S1、S2、S3时，等效电路图如下图所示：由可得，电路的总电阻：，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，，即，解得：R1=10Ω；则，图1中电路中的总电阻：，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R3的最大阻值：R3=R总-R1=40Ω-10Ω=30Ω，图2中，电源的电压：U′=I2（R1+R3）=0.15A×（10Ω+30Ω）=6V，更换电源后，只闭合开关S1、S4时，等效电路图如图3所示：当滑动变阻器R3的滑片调至最右端，R3的阻值最大，此时R3=30Ω．此时电路中的总电流，此时R1两端的电压是U1=IR1=0.15A×10Ω=1.5V．电流与电压均符合规定量程．综上所述：R3的阻值变化范围是10～30Ω．答：（1）电源电压是4V；（2）R1的阻值是10Ω；（3）更换电源后，只闭合开关S1、S4时，在不损坏电流表、电压表和灯泡的情况下，R3的阻值变化范围是10～30Ω．3、由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流．（1）根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电阻R1两端的电压；（2）根据欧姆定律求出通过R1的电流，再根据并联电路的电流特点求出电流表A1的示数；（3）电路工作5min，根据Q=I2Rt求出R1产生的焦耳热．【解答】解：由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流．（1）因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I=可得，电阻R1两端的电压：U1=U2=I2R2=5×10﹣3A×300Ω=1.5V；（2）通过R1的电流：I1===0.01A=10mA，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表A1的示数：I=I1+I2=10mA+5mA=15mA；（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热：Q1=I12R1t=（0.01A）2×150Ω×5×60s=4.5J．答：（1）电阻R1两端的电压为1.5V；（2）电流表A1的示数为15mA；（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热是4.5J．4、（1）6V；（2）10Ω；（3）8：1【解析】试题分析：（1）当S、S1闭合，S2断开时，此电路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律可得，电源电压：U=IR1=0.2A×30Ω=6V；（2）当S、S2闭合，S1断开，且滑片P在b端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，根据欧姆定律可得，电路总电阻：R===60Ω，灯泡的阻值：R灯=R﹣R2=60Ω﹣50Ω=10Ω；（3）当S、S2闭合，S1断开，且滑片P在b端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，此时电路总电阻最大，电路消耗总功率最小，P小=UI′=6V×0.1A=0.6W；当3个开关都闭合，且滑片在a端时，灯泡与R1并联，电路中的总电阻最小，电路消耗的总功率最大，此时电路的总电流：I总=I1+I灯=+=+=0.8A，则电路消耗的最大总功率：P大=UI大=6V×0.8A=4.8W；所以电路中消耗的最大总功率与最小总功率之比：==。5、（1）1.8W；（2）10Ω；（3）36J6、解：（1）当闭合开关S1、S3，断开S2，滑片P置于b端时，R1与L并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，所以，电源的电压U=UL=6V，由图乙可知，通过R1的电流I1=0.6A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过L的电流：IL=I﹣I1=0.9A﹣0.6A=0.3A，则灯泡的额定功率：PL=ULIL=6V×0.3A=1.8W；（2）当闭合开关S2、S3，断开S3，滑片P置于a端时，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，由图乙可知，R1两端的电压U1=2V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压：U2=U﹣U1=6V﹣2V=4V，由I=可知，R2的最大阻值：R2===10Ω；（3）当只闭合开关S2，滑片P置于a端时，L、R1、R2串联，由P=UI可得，电路消耗的总功率为1.2W时电路中的电流：I″===0.2A，此时R2两端的电压：U2′=I″R2=0.2A×10Ω=2V，由图象可知，R1两端的电压U1′=1V，则灯泡两端的电压：UL′=U﹣U1′﹣U2′=6V﹣1V﹣2V=3V，此时灯泡1min内消耗的电能：WL=UL′I″t=3V×0.2A×60s=36J．答：（1）灯泡L的额定功率为1.8W；（2）R2的最大阻值为10Ω；（3）当只闭合开关S2，滑片P置于a端时，电路消耗的总功率为1.2W，此时灯泡1min内消耗的电能为36J．7、【考点】欧姆定律的应用；电功率的计算．【分析】由电路图可知，两电阻并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A测干路电流．（1）根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压；（2）根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流，再根据欧姆定律求出电阻R2的阻值；（3）根据P=UI求出R2的电功率．【解答】解：由电路图可知，两电阻并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A测干路电流．（1）因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I=可得，电源的电压：U=U2=U1=I1R1=0.3A×40Ω=12V；（2）因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R2的电流：I2=I﹣I1=0.5A﹣0.3A=0.2A，R2的电阻：R2===60Ω；（3）电阻R2消耗的功率：P2=U2I2=12V×0.2A=2.4W．答：（1）电源电压为12V；（2）通过R2的电流为0.2A，R2的电阻为60Ω；（3）电阻R2消耗的功率为2.4W．8、【考点】电功率的计算；并联电路的电流规律；欧姆定律的应用；电阻的串联．【分析】（1）当闭合S、S1、S2时，R1、R2并联，根据欧姆定律求出R