中考物理总复习第8讲电学综合教师版.docx

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中考物理总复习第8讲电学综合教师版

电学综合

例1、如图1所示，小灯泡L标有“6V1.5W”字样，R2为阻值未知的定值电阻器，电源电压为12V保持不变.

（1）若开关S1闭合，S2断开，滑动变阻器R1的滑片在它的中点时，小灯泡恰能正常发光.求：

滑动变阻器R1的最大阻值.

（2）若开关S1闭合，S2断开，滑动变阻器R1的滑片P移到最左端时，求：

小灯泡这时的实际功率.（小灯泡灯丝的电阻视为不变）

（3）若保持滑动变阻器R1的滑片P在左端不动，将开关S1、S2均闭合，

此时电流表的示数为1.25A，求：

R2的阻值.

解析：

（1）当S1闭合、S2断开，P在R1中点时，灯L与R1串联接在电源上，灯正常工作时

I=

=

=0.25A，RL=

=

=24Ω,R总=

=

=48Ω,

R1=R总–RL=48Ω-24Ω=24Ω，所以，R1=24Ω×2=48Ω.（3分）

（2）S1闭合、S2断开，P在R1最左端时，R1与L串联接在电源上，

则R总=R1+RL=48Ω+24Ω=72Ω，

此时该支路上的电流I=

=

=

A，

L的实际功率为PL’=I2RL=（

A）2×24Ω=0.67W.（3分）

（3）P在R1最左端，S1、S2均闭合时，L被短路，只有R1、R2并联接在电源上，电流表的示数为干路上的电流.

则I1=

=0.25A，I2=I–I1=1.25A–0.25A=1A，

所以，R2=

=12Ω.（4分）

例2、小红学了电路知识之后，对电路很有兴趣。

看到家里的电吹风，便把它拆开来研究，并画出了如下电路图（为电吹风中带动风扇的电动机）。

她认为当只闭合开关S1时，电吹风吹冷风；当S1和S2都闭合时，电吹风吹热风。

小芬看了她画的电路图觉得有问题：

如果仅闭合S2，会出现电热丝R工作而电动机不工作的现象，从而使电吹风的塑料外壳过热造成损坏。

小芬认为只要把其中一个开关移到干路上，就能做到电热丝R工作时，电动机就一定在工作，从而保证塑料外壳不会因操作失误而损坏。

请分析回答下列问题：

额定电压220V

频率50Hz

吹热风时功率460W

吹冷风时功率20W

⑴你认为小芬应该把开关移到干路上，才能符合安全要求。

⑵请根据电吹风铭牌上提供的有关数据，计算当电吹风正常工作并且吹热风时，1分钟消耗多少电能？

电热丝R的电功率为多大？

通过电热丝R的电流为多大？

解析：

⑴S1（2分）

⑵解：

W=Pt……………………………………………………………………1分

=460瓦×60秒=27600焦耳…………………………………………1分

电热丝R的电功率为PR=460瓦-20瓦=440瓦……………………………1分

IR=PR/U………………………………………………………………………1分

=440瓦÷220伏=2安………………………………………………………1分

答：

电吹风吹热风时，一分钟消耗27600焦耳的电能。

电热丝R的电功率为440瓦。

通过电热丝R的电流为2安。

例3、在图3所示的电路中，R1是定值电阻，R2为滑动变阻器，已知R1＝16Ω，电源电压为12V。

闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数恰为8V时，电流表的示数为多大？

此时滑动变阻器R2消耗的电功率多大？

若在R1两端并联一个定值电阻R3后，再调节滑动变阻器R2，使电压表的示数为4V时，电流表的示数为0.75A，则R3的阻值为多大？

解析：

电流表示数

………………………（1分）

U2=U－U1=12V－8V=4V

滑动变阻器R2消耗的电功率

P=U2I=4V×0.5A=2W……………………………………………

………………………………………（1分）

I3′=I′－I1′=0.75A－0.25A=0.5A………………………（1分）

根据欧姆定律，得R3的阻值

……………………………………………（1分）

例4、我们知道：

“电流通过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比．”这就是焦耳定律，用公式可表达为：

Q=I2Rt。

爱动脑筋的小明在探究这个问题时，设计了图示的实验，只连接一次电路就完成了实验探究．他的方法是用电阻丝（其中R甲≠R乙）给烧瓶中的煤油（煤油质量相同）加热，然后观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度，就可以对比电阻丝放热的多少．请你仔细观察小明设计的实验电路，并应用所学知识分析回答下列问题：

（1）探究电热的多少与电流的关系，应该对比两个烧瓶中煤油柱上升的高度，而这两个烧瓶中电阻丝阻值应该．

（2）探究电热的多少与电阻的关系，应该对比两个烧瓶中煤油柱上升的高度．

（3）有许多家用电器的工作原理即为焦耳定律，请举两个例子．

解析：

（1）甲丙或乙丙（2分）；相等（2分）

（2）甲乙（2分）

（3）电饭锅；电热毯；电暖炉等等（1分）

例5、小明家有一电热毯，铭牌上标有“220V，**W”的字样，其中额定功率值不清，40W～60W之间。

现在实验室有下列实验器材：

一个蓄电池（电压为6V），一个开关，导线若干。

另外，还有可供选择的以下器材：

A．电流表A（量程：

0～0.6A，0～3A）。

B．电压表V1（量程：

0～3V，0～15V）。

C．电压表V2（量程：

0～3V，0～15V）。

D．定值电阻R1（阻值：

20Ω）。

E．定值电阻R2（阻值：

500Ω）。

F．滑动变阻器（阻值：

0～10Ω）。

G．滑动变阻器（阻值：

0～1kΩ）。

请你帮助小明测量出电热毯的额定功率值。

（1）根据你学过的物理知识，只要测量出电热毯的一个物理量，即可计算出它的额定功率值。

（2）为进行较准确的测量，选择的实验器材是（填写器材前面字母序号）。

（3）在右边空白处画出实验电路图。

（4）根据实验电路，写出测量这个物理量的公式。

（5）设计出实验纪录表格。

解析：

（1）R（1分）；

（2）BCEG（答对得2分，答不全得1分）；

（3）设计正确得3分，只用R0，不用滑动变阻器得1分；

（4）Rx＝U1R0／U2（1分）；

（5）表格设计合理得2分

例6、2007年3月欧盟峰会通过了一项协议：

在2009年之前，欧洲各国将彻底终结“白炽灯时代”，推广使用节能灯。

如图16所示，一只“220V11W”的节能灯与一只“220V60W”的白炽灯发光效果相当。

（1）兰兰的台灯用的是“220V60W”的白炽灯，它正常发光时的电流是多少?

（2）兰兰用一只11W的节能灯取代了台灯上的白炽灯，一年中台灯工作的时间2000h算，可节约多少度电?

（3）兰兰了解到白炽灯的发光效率大约只有8%，图17表示了它工作时的能量转化情况，请计算这尽60W的白炽灯一年工作2000h，会白白浪费掉多少电能?

解析：

（1）由P=UI，得到通过白炽灯的电流，I=P/U=60W÷220V≈0.27A…3分

（2）白炽灯一年消耗的电能为：

W1=Plt=0.06kW×2000h=120kW·h………l分

节能灯一年消耗的电能为：

W2=P2t=0.011kW×2000h=22kw·h………l分

则节约的电能为：

W=W1-W2=98kW·h，合98度。

………………………1分

（3）设白炽灯的发光效率为η

由

（2）中可知白炽灯一年消耗的电能职=120kW·h，

则白炽灯一年中浪费的电能为：

W/=W1（1—η）=120kW·h×（1—8％）=110.4kW·h（或3.97×108J）……2分

例7、在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时，灯泡上标有“3.4V”字样。

小红设计了实验电路图，如图甲所示，并连接了部分实验电路，如图乙所示。

（1）请帮助小红完成实验电路的连接。

（2）连接完实验电路后，小红闭合开关，发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数且接近于电源电压，请帮助小红分析电路出现故障的原因：

___________________________。

（3）排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，读数为_________A，则小灯泡的额定功率为_____________W。

（4）假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为如何操作________________________________________。

解析：

（1）如图所示

（2）灯丝断了、灯泡或灯泡接线柱接触不良

（3）0.31.02

（4）将电压表改测滑动变阻器两端的电压

例8、要测量一个额定电压是3.8V的小灯泡的额定功率，估计小灯泡工作时的电阻约为10Ω．现有电流表、电压表、开关各一个，三个规格分别为“10Ω1A”、“50Ω0.5A”和“1kΩ0.1A”的滑动变阻器，导线若干，电源（8V）一个．

（1）小星设计了如图甲所示的电路图，通过分析你认为小星应选用规格为________的滑动变阻器．

（2）请你根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的器材连成实验电路（要求减小误差，导线不要交叉）．

（3）小星正确选择了滑动变阻器，按图连接好电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零）．具体原因是________

（4）小星排除故障后，继续实验．当电压表的示数为3．8V时，电流表的示数如图丙所示，则通过小灯泡的电流为________A，该灯泡的额定功率是________W．

解析：

例9、某学校运动场离学校电控室有一段距离，运动场内原来没有安装照明灯，不利于师生早上的锻炼，后来学校为了师生安全，在运动场安装了一盏规格为“220V、1KW”的碘钨灯。

己知电控室的输出电压恒为220V，电控室到碘钨灯之间的电线长为100m，所用电线为某个品牌的铜芯橡皮绝缘线。

下表所列是该品牌的不同横截面积的铜芯橡皮绝缘线在常温下的安全载流量（即长时间通电时的最大安全电流）。

①要求所选铜线符合适用和经济的原则，请你通过计算说明，所用电线选用的是哪一种铜芯导线？

②若所使用的铜芯导线每米长电阻为1.7×10-2Ω，求使用碘钨灯时，输电线路上损失的电功率为多大？

③照明1小时，碘钨灯所消耗的电能是多少？

解析：

例10、如图所示，电源电压恒为２４ｖ，小灯泡标有“６ｖ、３Ｗ”字样，定值电阻Ｒ２的阻值为２４Ω，当Ｓ闭合，Ｓ１、Ｓ２都断开且滑片Ｐ移到滑动变阻器的中点时，灯Ｌ正常发光。

（１）灯泡Ｌ的电阻是多少？

（２）滑动变阻器的最大阻值是多少？

（３）当Ｓ１、Ｓ２都闭合时，调节滑动变阻器，使整个电路消耗的总功率最小，这个最小值是多少？

解析：

（１）Ｒ＝Ｕ额２／Ｐ额＝（６Ｖ）２／３Ｗ＝１２Ω

（２）当Ｓ闭合，Ｓ１、Ｓ２都断开，Ｌ与Ｒ１串联，Ｐ位于中点Ｌ正常发光时

Ｕ１＝Ｕ－ＵＬ＝２４Ｖ－６Ｖ＝１８Ｖ

Ｉ＝ＰＬ／ＵＬ＝３Ｗ／６Ｖ＝０.５Ａ

Ｒ１中＝Ｕ１／Ｉ＝１８Ｖ／０.５Ａ＝３６Ω

Ｒ１最大＝２Ｒ１中＝２×３６Ω＝７２Ω

（３）当Ｓ、Ｓ１、Ｓ２都闭合，Ｒ１、Ｒ２并联且滑片置于最右端时，电路消耗功率最小

Ｒ总＝Ｒ１Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝２４Ω×７２Ω／（２４Ω＋７２Ω）＝１８Ω

Ｐ最小＝Ｕ２／Ｒ总＝（２４Ｖ）２／１８Ω＝３２Ｗ

例11、某工厂装配车间有一个纯电阻元件，其上标有“1*V，6W”字样，其中额定电压值不清，估计在10V～19V之间，若要正确使用这个元件，需找出它的额定电压值。

现在实验室中有以下实验器材：

一个蓄电池（电压约6V），一只电流表（量程：

0～0．6A，0～3A），两个开关，导线若干．另外，还有可供选择的定值电阻Ro，分别为：

A．1ΩB．30ΩC．500ΩD．1kΩ请你利用上述器材，通过实验测量，找出此元件的额定电压值。

（1）根据学过的电功率公式，只要测量出元件的某一物理量_____，即可计算出它的额定电压值；

（2）为较准确地测量，电流表的量程应选：

___________，选用的定阻电阻Ro（要求从四个电阻中任选一个）为__________________；

（3）在右方框中画出实验电路图．

（4）按照你设计的电路图，补全下列实验步骤，并写出

实验中要测量的物理量（用字母表示）．

a．连接电路．

b．.

c..

d．断开电路，整理器材．

e．用测得的物理量和已知物理量表示计算元件额定电压的公式为：

U额＝___________________________

解析：

（1）电阻（1分）B（30Ω）（1分）

（2）0～0.6A（1分）

（3）如图

（4）b．闭合S1，断开S2，记下电流表示数I1（1分）

c．闭合S2，断开S1，记下电流表示数I2（1分）

e．

（1分）

例12、小明同学对某居民小区进行用电情况调查，该小区家用空调的总额定功率为7.26kw，其他用电器总额定功率为4.84kw，下图是该小区供电线路的示意图。

已知从供电电源到用户的两根输电线的总电阻为0.2Ω，假设用户得到的电压始终是220V。

试求：

（1）当居民小区的空调都不工作，而其他用电器都正常工作时，则其它用电器的总电阻是多少？

通过输电线的电流是多少？

输电线因发热损失的电功率是多少？

（2）若居民小区所有用电器都正常工作2h，则输电线上消耗的电能是多少？

解析：

例13、教室里投影仪的光源是强光灯泡，发光时温度很高，必须用风扇给予降温。

为使灯泡不宜过热被烧坏，要求：

带动风扇的电动机启动后，灯泡才能通电发光；风扇不转，灯泡不能发光。

则图3所设计的四个简化电路图中最符合要求的是（）

答案：

C

课后练习

1、晓丽发现妈妈经常忘记关掉厨房的窗户、水龙头、煤气开关、电磁炉开关。

为了消除安全隐患，她想设计如下电路：

在厨房门口安装红、

黄两只灯泡。

当煤气、电磁炉没有都关闭时红灯亮，都关闭时红灯灭；当窗户、水龙头没有都关闭时黄灯亮，都关闭时黄灯亮。

现在，给你红、黄两只灯泡，一个定值电阻，4个开关，电源和导线若干，请你帮他在右图中画出这个电路图（元件画在相应虚线框内）。

答案：

2．如图所示电路，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B端时，灯L的电功率为PL．电流表的示数为I1；当开关S1断开、S2闭合时，灯L的电功率为PL'，电流表的示数为I2，已知PL：

PL'＝9:

25。

（l）求电流表的示数I1与I2的比值；

（2）当开关S1，S2又都断开，滑动变阻器的滑片P在c点时，变阻器接人电路的电阻为Rc，电压表V1的示数为U1，电版表V2的示数为U2，已知U1：

U2＝3:

2,Rc的电功率为10W，这时灯L正常发光。

通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P，会形成不同的电路，在这些不同的电路中，电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3：

1。

求灯L的额定功率。

解析：

3．如图所示，电源电压为12V，并且保持不变，滑动变阻器的最大阻值为18Ω，小灯泡上标有“6V3W”字样。

求：

（1）灯泡的电阻和正常工作时的电流是多少？

（2）当S闭合，S1、S2都断开时，要使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路中的阻值为多大？

（3）保持滑动变阻器的位置不变，闭合S、S1、S2，此时电流表示数变化了1A，求R0的阻值是多少？

（4）闭合S、S1、S2，调节滑动变阻器，使整个电路消耗的总功率为最小，这个最小值是多少？

解析：

（1）R灯=U额2/P额=（6V）2/3W=12ΩI额=P额/U额=3W/6V=0.5A（1分）

（2）当S闭合，S1、S2都断开时，灯L和滑动变阻器串联

U滑=U-U额=12V-6V=6VR滑=U滑/I额=6V/0.5A=12Ω（1分）

（3）闭合S、S1、S2时，R0与滑动变阻器并联

I=I额+1A=0.5A+1A=1.5AI滑=U/R滑=12V/12Ω=1A（1分）

R0=U/（I-I滑）=12V/（1.5A-1A）=24Ω（1分）

（4）闭合S、S1、S2，滑动变阻器的滑片调到b端时，整个电路消耗的功率最小

I最小=I0+IR=12V/24Ω+12V/18Ω=7/6A（1分）

P最小=UI最小=12V×7/6A=14W（1分）

4.保温箱的简化电路如图所示，A为温度传感器，它的作用相当于开关，达到设定温度时自动断开电路；低于设定温度时，自动接通电路。

S是保温箱的温度设定开关，它有三个档，分别为60℃、50℃和40℃，加热功率分别为90W、72W和45W。

电源电压为36V，R1、R2、R3都是发热体。

（1）当S拨至位置1时，加热功率是多少？

R1的阻值是多少？

（2）当S拨至位置3时，电路中的电流是多少？

（3）当S拨至位置2时，R2的阻值是多少？

解析：

5．如图所示,电源电压恒为6V，R1、R2是定值电阻，滑动变阻器最大值为R，当断开S2、S3、闭合S1时，移动滑片P，电路消耗功率的最大值和最小值之比为4：

1；当断开S1和S3、闭合S2时，滑片P在a点（此时滑动变阻器连入电路中的电阻为1/4R）和在最右端电流表的示数之比2：

1；当S1、S2、S3都闭合时，电流表的示数为1.25A．求:

①R1和R的比值;②R2和R的比值;③R1、R2、R3的值。

解析：

①断开S2和S3、闭合S1时，R1与R串联，P在最左端时电路有最大功率P大═U2/R1；当P在最右端时，电路有最小功率P小═U2/（R1＋R）；

∴P大/P小═U2/R1×（R1＋R）/U2═4/1

∴R1═1/3×R

∴即R1/R═1/3

②当断开S1和S3、闭合S2时，P在a点时，R2和R串联，Ia═U/（R2＋1/4R），

P在最右端时I右═U/（R2＋R）

∴Ia/I右═U/（R2＋1/4R）×（R2＋R）/U═2/1

∴R2═1/2R即R2/R═1/2。

③当S1、S2、S3都闭合时，R被短路，R1、R2并联，有

R总═R1R2/（R1＋R2）═1/3R×1/2R÷（1/3R＋1/2R）═1/5R

I总═U/R总═6V÷1/5R═1.25A

∴R═24Ω

∴R1═1/3×R═8Ω,R2═1/2R═12Ω.

6．在学习了电学知识后，同学们尝试“设计电路和编制习题”，老师提供了以下器材：

电源、两个“12V18W”的电阻和若干开关、导线．

（1）小虎第一个完成设计，他设计的电路如图甲

所示．他编制的试题是：

“在图24所示的电路

中，闭合开关S1，通电5min产生多少热量?

”

请你解答此题：

（2）小华思考一会儿，设计了能提供两种功率工

作的电路．编制的试题是：

“在小虎设计的电第6题图甲

路上再加一个开关，使电路能以两种功率工

作，其大、小功率之比是___________．”

请你在图甲中完成小华的设计，并将电路大

小功率之比填入空格中．

（3）小明经过认真思考后，用了三个开关，设计了能提供三种功率工作的电路．请你在图乙的方框内，画出小明所设计的电路图．

解析：

（1）电阻的阻值：

R=U2／P=（12V）2／18W=8Ω（1分）

通过电阻的电流：

第6题图乙

I=U／R串=U／2R=12W（2×8Ω）=0.75A（1分）

电路通电5min产生的热量：

Q=IR串t=（0.75A）2×2×8Ω×60×5s=2.7×103J（1分）

（2）2∶1（1分）；见下图（1分）

（3）见下图（2分）

7．如图甲所示电路，滑动变阻器的最大阻值为R1=40Ω，电源电压及灯L的电阻保持不变。

当S1、S2均闭合且滑片滑到b端时，电流表A1、A2的示数分别为如图乙、丙所示；当S1、S2均断开且滑片P置于变阻器的中点时，电流表A1的示数为0.4A，求：

（1）电源的电压；

（2）R2的电阻；

（3）灯L的电阻；（4）整个电路消耗的最小电功率；

解析：

（1）IR1=I1－I2=0.9A-0.6A=0.3A

U=IR1R1=0.3A×40Ω=12V

（2）

（3）

（4）∵当电路中电阻最大时，消耗的电功率最小

∴当S1、S2断开，滑片P滑到b端时电路中电阻最大，最大值为：

R总=R1+RL=40Ω+10Ω=50Ω

最小功率值为：

.

2.88

8．如图所示的电路，电源电压保持不变。

当闭合开关S1、S3，断开S2时，电流表示数为1.5A；当闭合S1，断开S2、S3时，电流表示数变化了0.5A；当闭合S2，断开S1、S3时，R2消耗功率为2W。

求：

⑴电阻R2的阻值？

⑵电源电压是多少？

⑶在图中，如果将R2换成“50Ω2.5A”的滑动变阻器，电流表量程为“3A”，当闭合S1、S3，断开S2时，滑动变阻器连入电路中的电阻最小值为多少

解析：

9．如图所示，电源电压12V保持不变，小灯泡L的规格为“6V3W”，滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0-3A．

（1）当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为多大?

在10min内电流通过R1所产生的热量是多少?

．

（2）当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少?

R2的电功率的变化范围是多少?

解析：

（1）Sl、S2断开时，L与R串联，L正常发光

I=0．5ARL=12ΩR总=24ΩR1=12ΩQ=1．8×103J

（2）S1、S2闭合时，L被短路，R1与R2并联U1=12V

I1=lA为使电流表安全使用，必须有I总≤3A

I2大=6Ω即变阻器接入电路的阻值不得小于6Ω

P2大=24WP2小=12WR2的功率范围是：

12W到24W

10．如图所示，电源电压12V且保持不变，小灯泡标有"6V3W"字样。

（1）只闭合开关S1时，小灯泡恰好正常发光，求电流表的示数和R1的阻值；

（2）当开关S1、S2、S3都闭合时，电流表示数是3A，求R2的阻值；

（3）求通电10min,电流对R3所做的功。

解析：