初中物理电学难题及解析

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1、-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。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*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,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。解:

2、(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。 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。 3R1+3 RC =2R+2R12R = R1+3 RC电源两端电压一定,在甲、乙电路中,根据U=IRI1R+RB= I2R+R13RB=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2R3 =R1+RB.根据式,可得:R32RC在丙电路中,电流一定,P= 2PC = 210 = 201分1分1分1分1分

3、1分 1分用其它方法解题,过程结论正确给分。2. 如图19所示电路电源两端电压恒定,定值电阻R115W,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。假设U1U2710,II221。图19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。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

4、阻为原来的一半,等效电路如图7丙所示UR1R2UIU1R1R2UI2RLI1RL甲乙 丙= 即=图乙中=; = 1分 又=则得:=; 则=; R2=61分将R2=6代入式得:RL=92分由图乙:UI ( R1R2RL)0.4A(15W6W9W)12V 1分2根据P= 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=16W 2分注:三个电路全对给1分R1R2S1S2P图193*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

5、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。,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请你答复: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。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

6、丙所示,电路消耗的电功率到达最大值P。-三个电路图正确1分由图甲、图乙得:= -1分= -1分U一定:=R=2R23R1 R=5R1 -1分由图乙丙U一定:P=P1+P2=45W-2分4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,电流图25R1R2S1LS2VV1V2V 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。I1:I2=2:1, 求:(1) 电阻R1与R2之比; (2) 电

7、流I3与I4之比;(3) 灯L的额定功率。38I1图甲R2解:S1闭合,电路如图, I2图甲 S2闭合,电路如图, S1、S2断开,电路如图, I3R1PL=0.24WRL图甲U2 U1 R2I4RL图甲R1R2 S1、S2闭合,电路如图,1由图、,有 2由图得: 3说明:其它方法正确给分。5、现有一阻值不变的纯电阻元件R0,标有“6V1.8W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符合标准,设计了如下图的检测电路,电路中电流

8、表的量程为00.6A,电压表的量程为03V,滑动变阻器标有“201A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假设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*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。解:1由P额=U额2/R0得R0=U额2/P额=(6V)2/1.8W=20(2) 电路

9、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拟,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+0.22R0 U=1.85+0.25R0联立、解得R0 =19 ,U=6.6V.因为2019=11.5,所以检测的电路元件可以使用。假设滑动变阻器的滑片滑至最左端,元件R0两端电压等于电源

10、电压6.6V,超过其额定电压,会损坏电路元件,故不能。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,其内部有两只一样的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,假设此时接通电源,胶枪就进入预热状态,约60s后热熔胶熔化成的胶液温度到达正常工作温度(170210)。此后,假设扣动扳机,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170210的胶液。在近似计

11、算时,可以认为胶液的温度与PTC加热元件的温度一样。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=R

12、1/2=800使用200s,胶枪消耗的电能W=U2t/R=(220V)2200s/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=0.2A7、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

13、泡上标有“l2V 60W54W的字样,通过计算答复: (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。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=得:近光灯丝正常发光时的电阻 R近=(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=得:这段时间内一个照明大灯消耗的电能W=Pt=114W300s=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

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