初中物理电学难题及解析.docx
- 文档编号:30440365
- 上传时间:2023-08-15
- 格式:DOCX
- 页数:7
- 大小:20.16KB
初中物理电学难题及解析.docx
《初中物理电学难题及解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《初中物理电学难题及解析.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
初中物理电学难题及解析
初中物理电学难题及解析
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S
1、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10W,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:
(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S
1、S2都断开,变阻器的滑片在C点时,等效电路如图丙所示。
∵∴∴3R1+3RC=2R3+2R12R3=R1+3RC…………………………①电源两端电压一定,在甲、乙电路中,根据U=IRI1(R3+RB)=I2(R3+R1)3RB=2R3+5R1…………………………②电路消耗功率最大应为开关S
1、S2都闭合,只有R3接入。
消耗功率最小应为R
3、R
1、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……………………、……③根据①②③式,可得:
R3=2RC在丙电路中,电流一定,P=2PC=210W=20W1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。
2、如图19所示电路电源两端电压恒定,定值电阻R1=15W,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I1=0、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U1∶U2=7∶10,I∶I2=2∶1。
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………1分又∵=∴=……②则得:
=;则=;R2=6Ω…………1分将R2=6Ω代入①式得:
RL=9Ω…………2分由图乙:
U=I(R1+R2+RL)=0、4A(15W+6W+9W)=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1
93、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R3。
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4W。
已知,,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。
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S
1、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:
∵=∴=--------------------1分∵=∴=--------------------1分U一定:
==R3=2R2-3R1∴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V
1、V2示数之比为2:
1,此时RL消耗的电功率为0、24W;当开关S
1、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。
38I1图①(甲)R2解:
S1闭合,电路如图①,I2图②(甲)S2闭合,电路如图②,S
1、S2断开,电路如图③,I3R1PL=0、24WRL图③(甲)U2U1R2I4RL图④(甲)R1R2S
1、S2闭合,电路如图④,
(1)由图①、②、③,有∴
(2)由图③④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“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0-0、6A,电压表的量程为0-3V,滑动变阻器标有“20Ω1A”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。
解:
(1)由P额=U额2/R0得R0=U额2/P额=(6V)2/
1、8W=20Ω
(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0~3V,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′①U=
1、85+0、25R0′②联立①、②解得R0′=19Ω,U=
6、6V、因为20Ω-19Ω=1Ω<
1、5Ω,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。
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0、6A或03A的量程R2最小时,总电阻最小,电流表示数最大,最大为3
A、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、6
A、电流表示数为3A时,=I-I1=3A-0、6A=
2、4A,所以===5即R2取值范围为5~60,电流表的示数范围为0、8A~3A或3A~0、8
A、说明:
本题第三问也有其它解法。
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24Ω,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180Ω,RT的实际功率为多少?
解:
(1)电热水壶刚开始工作时,RT为24Ω,RT与R0串联,由P=U2/R得电路总电阻R总=U2/P=(220V)2/1100W=44ΩR0的阻值:
R0=R总-RT=44Ω-24Ω=20Ω
(2)
当RT的温度为100℃时,RT电阻边为180Ω电路总电阻R总′=RT+R0=180Ω+20Ω=200Ω电路中的总电流I=U/R总′=220V/200Ω=
1、1ART的实际功率:
P=UTI=I2RT=(
1、1A)2180Ω=2
17、8W
16、如图18所示电路,电源电压为6V且保持不变,电阻R1=30Ω,电流表A仅有一个0~0、6A的量程。
(1)求通过电阻R1的电流;ASR2R1P图18
(2)滑动变阻器R2的滑片P在最右端时,R2消耗的功率为0、72W,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?
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/30Ω=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=50Ω(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、2
A、通过滑动变阻器R2的最大电流:
I2m=I总m-I1=0、6A-0、2A=0、4AR2连入电路的最小阻值:
R2min=U2/I2m=6V/0、4A=15Ω
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UAB<3V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=20Ω,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(x-b)2+c,则顶点y=c)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=100Ω,电路中的总电流:
I=U总/(R+R0)=12V/(100Ω+20Ω)A=0、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-U0)I=(12-IR0)I =(12-20I)I=-20(I-0、3)2+
1、8∴当I=0、3A时,P最大=
1、8W此时压敏电阻两端电压:
U=P最大/I=
1、8W/0、3A=6V压敏电阻的阻值:
R=U/I=6V/0、3A=20Ω由图像可知R=20Ω时,F=5NG=F=5Nm=G/g=5N/(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。
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?
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+R0>R,所以P1>P2,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===44Ω;保温状态下的电路总电阻为R串===1210Ω,电阻R的阻值为R=R串﹣R0=1210Ω-44Ω=1166Ω;(3)水吸收的热量为Q=cm△t=
4、2103J/(kg•℃)2kg(90℃-20℃)=
5、88105J,∵P=W/t=Q/t∴电热壶的加热时间为t===588s、
19、如图21所示,电源电压保持不变,定值电阻R=20Ω,滑动变阻器的最大阻值是12Ω,灯泡的额定电功率为2W。
(1)当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P位于最左端a时,电流表的读数为0、3A,求:
电源电压U;
(2)保持滑动变阻器滑片位置不变,再闭合开关S2,灯泡恰好正常发光,求:
灯泡的电阻RL;(3)当断开S1,闭合S2,将滑片P移至最右端b,求:
此时灯泡所消耗的电功率PL。
解:
(1)当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P位于最左端a时,电路只有R工作、电源电压:
U=IR=0、3A20Ω=6V
(2)
保持滑动变阻器滑片位置不变,再闭合开关S2,R与L并联、此时灯泡恰好正常发光,所以有U额=U=6V根据P额=U额2/RL,可得灯泡的电阻:
RL=U额2/P额=(6V)2/2W=18Ω、(3)
当断开S1,闭合S2,将滑片P移至最右端b,灯L与变阻器的最大阻值串联、电路中的电流:
I=U/(RL+Rm)=6V/(18Ω+12Ω)=0、2A此时灯泡所消耗的电功率:
PL=I2RL=(0、2A)218Ω=0、72W
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 初中 物理 电学 难题 解析