專題12復(fù)雜電學(xué)計(jì)算1．(2020?玉林)為探究平衡木受力的特點(diǎn)，重為400N的小紅設(shè)計(jì)了圖甲所示的平衡木模型，整個(gè)裝置放在水平地面上，AB可繞支點(diǎn)O無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)。AB始終處于水平平衡狀態(tài)，C處固定一豎直硬桿，硬桿重300N，硬桿的底部安裝有壓力傳感器R，R所在的電路裝置如圖乙所示，R的阻值隨著硬桿對它的壓力F的變化關(guān)系如圖丙所示。其中，電源電壓為4.5V，保護(hù)電阻R0＝5Ω，電流表的量程為0～0.6A，且AB＝4m，OA＝BC＝1m，整個(gè)裝置除硬桿外，其他部分的重力均不計(jì)，g取10N/kg。求：(1)小紅的質(zhì)量；(2)小紅站在A點(diǎn)時(shí)，C處受到硬桿對它的拉力；(3)小紅站在C點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)；(4)在電路安全的情況下，小紅在平衡木上緩慢走動(dòng)的過程中，當(dāng)電路消耗的電功率達(dá)到最小值和最大值時(shí)，壓力傳感器R消耗的電功率之比。2．(2020?北海)如圖甲所示電路，電源電壓恒為4.5V，閉合開關(guān)S后，滑片P由右向左滑動(dòng)，因變阻器某處發(fā)生斷路，滑片P向左移動(dòng)一段距離后電流表才有讀數(shù)，當(dāng)電流表開始有讀數(shù)時(shí)，才閉合開關(guān)S1，此時(shí)電壓表的示數(shù)為2.5V。電流表讀數(shù)I與滑片P滑動(dòng)距離s的關(guān)系如圖乙所示。求：

(1)當(dāng)電流表開始有讀數(shù)時(shí)，R1接入電路的阻值；(2)當(dāng)滑片P移到s＝2cm處時(shí)，電阻R0在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量；(3)當(dāng)滑片P移到s＝6cm處時(shí)，R1消耗的電功率；(4)電壓表的量程為“0﹣3V”，電流表的量程為“0﹣0.6A”。若R1未斷路，為保護(hù)電路安全，R0的電功率變化范圍。3．(2020?黃石)一個(gè)標(biāo)有“3V3W”小燈泡L(燈絲電阻不隨溫度變化)，滑動(dòng)變阻器(0～6Ω)，電流表A連接成如圖所示的電路，滑片P正處在滑動(dòng)變阻器正中間O點(diǎn)位置，電源電壓恒定。(1)閉合S1、S2、S3，斷開S4，電流表的讀數(shù)為2.0A，求此時(shí)燈泡實(shí)際消耗的電功率；(2)閉合S1，斷開S2、S3、S4，求此時(shí)電流表A的讀數(shù)；(3)閉合S1、S3、S4，斷開S2，將滑片P由O滑到a點(diǎn)過程中，電流表A的讀數(shù)最大值為2.25A，求滑動(dòng)變阻器Oa之間的電阻值，并求出電流表讀數(shù)為2.25A時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的總功率。4．(2020?連云港)連云港興起的“廁所革命”極大地提升了市民的生活品質(zhì)。為解決冬天如廁時(shí)馬桶座冰冷的問題，某興趣小組為一公廁設(shè)計(jì)了簡易電熱馬桶座，其電路如圖所示，定值電阻R1和R2為兩電熱絲，單刀雙擲開關(guān)S2可接a或b。已知電阻R2＝550Ω，所加電源電壓為220V．當(dāng)S1閉合，S2接a時(shí)，電路發(fā)熱的功率為22W。(1)求R1的阻值；(2)分別求出①S1斷開、S2接a；②S1閉合、S2接b兩種情況下電路的發(fā)熱功率。(3)小明同學(xué)對此電路設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)該電路一直處于工作狀態(tài)，不利于節(jié)能環(huán)保，建議在電路中增加定時(shí)開關(guān)。老師認(rèn)為該電路設(shè)計(jì)還有不足，請你指出所存在的不足。5．(2020?衡陽)初(17001)班教室里有一款飲水機(jī)，其工作電路可簡化為如圖甲所示的電路。S是溫度控制開關(guān)，根據(jù)飲水機(jī)內(nèi)水杯中水溫的變化自動(dòng)切換加熱和保溫兩種工作狀態(tài)，R1、R2是加熱管的電阻(不考慮阻值受溫度變化影響)，它的部分技術(shù)參數(shù)如表所示、試回答下列問題：額定電壓220V加熱功率900W保溫功率20W水杯容量0.6kg(1)S閉合時(shí)，飲水機(jī)處于工作狀態(tài)。R2的阻值是Ω。(2)水杯中裝滿20℃水時(shí)，飲水機(jī)正常工作，加熱多長時(shí)間可將水燒開？[水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)，當(dāng)時(shí)氣壓設(shè)定為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，不考慮熱損失](3)最近一次使用時(shí)，加熱管R1損壞了，物理興趣小組的同學(xué)們利用電位器(相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器，以下稱為變阻器)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路來控制加熱管R2的發(fā)熱功率，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，將滑片從變阻器的一端滑到另一端的過程中，同學(xué)們通過實(shí)驗(yàn)測量，得出變阻器消耗的電功率P隨電流I關(guān)系的圖象如圖丙所示，則：①求R2的發(fā)熱功率范圍。②變阻器的最大功率多大？③簡述：這種設(shè)計(jì)方案有什么不妥之處(指出一種合理的不妥情況即可)。6．(2019?荊州)如圖，電源電壓恒為4.5V，燈泡L上標(biāo)有“3V1.5W”字樣，滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“15Ω1A”字樣，定值電阻R1阻值為10Ω，電流表量程為0～3A，電壓表量程為0～3V，不計(jì)溫度對燈絲電阻的影響。求：(1)燈泡正常工作時(shí)電阻為多大；(2)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2閉合，S3斷開時(shí)，電路最小總功率為多大；(3)當(dāng)開關(guān)S、S3閉合，S1、S2斷開時(shí)，在確保電路元件安全的情況下，滑動(dòng)變阻器R2的取值范圍。7．(2019?柳州)如圖甲所示的電路中，電源電壓為24V，電阻R2＝20Ω，電壓表的量程為0～15V．閉合S后，調(diào)節(jié)滑片P使電壓表示數(shù)為8V。(1)電路中的電流為多少？(2)R1消耗的電功率為多少？(3)撤去圖甲中的R1、R2，現(xiàn)有定值電阻R3＝10Ω，兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R4、R5(最大阻值分別為20Ω和50Ω)，請將R4、R5其中之一和R3填入圖乙所示的虛線框內(nèi)。要求：①閉合S，自由移動(dòng)滑片P時(shí)電壓表安全工作且示數(shù)不為零，R3兩端電壓有最大的變化范圍。②按要求完成圖乙的電路圖。②求R3兩端電壓的變化范圍。8．(2019?寧波)如圖所示電路，電源電壓U不變，燈L1、L2上都標(biāo)有“3V”字樣，且燈絲阻值不變，R1是定值電阻。閉合開關(guān)S1后，依次進(jìn)行如下操作：①開關(guān)S2接1、2，移動(dòng)滑片P，使電壓表V1示數(shù)為3V，此時(shí)電流表示數(shù)為0.3A；②開關(guān)S2接2、3，電流表示數(shù)為0.4A；③開關(guān)S2接4、5，電流表示數(shù)仍為0.4A，電壓表V2示數(shù)為2V。請解答下列問題：(1)燈L1、L2的額定功率分別是多少？(2)小科根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算R1的阻值，分析如下：操作①中，L1與R0串聯(lián)，L1兩端電壓為3V，通過L1的電流大小為0.3A。操作②中，L1與R1并聯(lián)后(可看作一個(gè)阻值變小的電阻)與R0串聯(lián)，通過L1與R1的總電流大小I為0.4A．假設(shè)此時(shí)L1兩端電壓為U1，通過的電流為IL1?？汕蟮肦1＝＝＝＝30Ω老師指出：求解R1時(shí)，代入的“3V””0.4A”“0.3A”三個(gè)數(shù)據(jù)中有錯(cuò)誤。請你指出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)：，并正確求解R1。(3)當(dāng)開關(guān)S2接4、5時(shí)，滑片P怎樣移動(dòng)才能使L2正常工作？(要求說明移動(dòng)方向和變化的阻值大小)9．(2019?長沙)在某次科技活動(dòng)中，劉老師給同學(xué)們展示一個(gè)如圖甲所示的黑盒子，絕緣外殼上有A、B、C三個(gè)接線柱。劉老師告訴同學(xué)們，盒內(nèi)電路由兩個(gè)定值電阻連接而成。小海同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路來研究盒內(nèi)電阻的連接情況及其電功率。已知電源電壓恒定不變，R0是阻值為3Ω的定值電阻，R1是滑動(dòng)變阻器。小海進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作：(I)把BC兩個(gè)接線柱接到MN之間，只閉合開關(guān)S，將R1的滑片移至最左端時(shí)，電壓表示數(shù)為1.8V，電流表示數(shù)為0.6A；(Ⅱ)用導(dǎo)線把AC連接起來，再將AB接線柱接入MN之間，閉合開關(guān)S和S1，此時(shí)電流表的示數(shù)為1.8A；(Ⅲ)把AC兩個(gè)接線柱接到MN之間，只閉合開關(guān)S，小海發(fā)現(xiàn)將R1的滑片從某位置移至最左端或最右端時(shí)，電壓表的示數(shù)均變化了0.45V，電路的總功率均變化了0.18W。(1)請根據(jù)操作(I)求出黑盒子BC間的電阻；(2)在操作(Ⅱ)中，求黑盒子工作100s消耗的電能；(3)①請畫出黑盒子內(nèi)的電路圖，并標(biāo)明各電阻的阻值；②小海接下來繼續(xù)進(jìn)行研究，他將AB兩個(gè)接線柱接到MN之間，只閉合開關(guān)S．移動(dòng)R1的滑片，黑盒子的電功率會(huì)隨之變化，求此過程中黑盒子的最大電功率與最小電功率之比。10．(2019?宜賓)如圖所示電路中，已知電源電壓保持不變，小燈泡L的規(guī)格為“6V3W”，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為30Ω，R0為定值電阻。(1)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電流為多少？(2)只閉合開