PAGEPAGE1題型專題(五)電學(xué)計(jì)算題|類型一簡(jiǎn)單電路計(jì)算|1.[2019·徐州]定值電阻R1兩端加4.5V電壓時(shí),通過(guò)的電流為0.45A。如圖T5-1所示電路,電源電壓不變,R1和定值電阻R0并聯(lián),電流表示數(shù)為0.50A;用阻值為30Ω的電阻R2替換R1,電流表示數(shù)變?yōu)?.30A.求:(1)R1的阻值。(2)電源電壓。圖T5-12.如圖T5-2所示電路,電源電壓為3V。閉合開關(guān),電阻R兩端的電壓為1V,電路中的電流為0.2A。求:(1)電阻R的阻值。(2)燈泡L的電功率。圖T5-23.[2015·徐州]如圖T5-3所示的電路中,電源電壓不變,燈L標(biāo)有“6V3W”字樣。開關(guān)S閉合時(shí),燈L正常發(fā)光,電流表的示數(shù)為1.2A。求:(1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻。(2)在10s內(nèi),電流通過(guò)電阻R所做的功。圖T5-34.在如圖T5-4所示的電路中,電源電壓為6V,電阻R1的阻值為5Ω,滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“20Ω1A”字樣。閉合開關(guān)S后,電路中的電流為0.3A。(1)求此時(shí)電阻R1兩端的電壓U1。(2)在電路元件不被損壞的情況下,求滑動(dòng)變阻器R2接入電路的最小阻值。圖T5-45.如圖T5-5所示的電路中,電源為可調(diào)壓直流學(xué)生電源,定值電阻R0=10Ω,小燈泡上標(biāo)有“6V3W”字樣,閉合開關(guān)S,小燈泡正常發(fā)光,設(shè)燈絲電阻不變,求:(1)小燈泡的電阻。(2)電流表的示數(shù)。(3)若電源電壓調(diào)至3V,電路消耗的總功率。圖T5-5|類型二列方程計(jì)算|1.[2016·徐州]如圖T5-6所示電路,電源電壓保持不變。(1)滑動(dòng)變阻器的銘牌上標(biāo)有“10Ω2A”字樣,求滑動(dòng)變阻器兩端允許加的最大電壓。(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值分別為2Ω和8Ω時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率相同,求電阻R0的阻值。圖T5-62.[2019·攀枝花]某科技小組探究如圖T5-7甲所示電路中的滑動(dòng)變阻器R的電功率P與電流表的示數(shù)I之間的變化關(guān)系,得到P與I之間的關(guān)系如圖乙所示。圖甲中R0為定值電阻,電源電壓不變。(1)求滑動(dòng)變阻器R消耗的最大功率為多少。(2)求滑動(dòng)變阻器R的阻值為多大時(shí),滑動(dòng)變阻器R消耗的功率最大。(3)求出滑動(dòng)變阻器R兩端電壓UR與電流表示數(shù)I的關(guān)系式。圖T5-7|類型三電路圖結(jié)合圖像計(jì)算|1.[2019·成都]在如圖T5-8甲所示的電路中,電源電壓恒定不變,R1、R2為定值電阻,已知燈泡L的伏安特性曲線(即電流隨兩端電壓的變化圖像)如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)S1、S3閉合,S2斷開時(shí),電流表的示數(shù)為0.26A;當(dāng)開關(guān)S2、S3閉合,S1斷開時(shí),電流表的示數(shù)為1.25A;當(dāng)開關(guān)S3閉合,S1、S2斷開時(shí),電流表的示數(shù)為0.2A。(1)當(dāng)開關(guān)S1、S3閉合,S2斷開時(shí),5min內(nèi)電路消耗的電能是多少?(2)當(dāng)開關(guān)S3閉合,S1、S2斷開時(shí),R2消耗的電功率是多大?圖T5-82.[2019·深圳]“道路千萬(wàn)條,安全第一條;行車不規(guī)范,親人兩行淚?！本坪蟛婚_車是每個(gè)司機(jī)必須遵守的交通法規(guī)。圖T5-9甲是酒精測(cè)試儀工作電路原理圖,電源電壓U=6V;R1為氣敏電阻,它的阻值隨氣體中酒精含量的變化而變化,如圖乙所示。氣體中酒精含量大于0且小于80mg/100mL為酒駕,達(dá)到或者超過(guò)80mg/100mL為醉駕。使用前通過(guò)調(diào)零旋鈕(即滑動(dòng)變阻器R2的滑片)對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)零,此時(shí)電壓表示數(shù)為U1=5V,調(diào)零后R2的滑片位置保持不變。(1)當(dāng)電壓表示數(shù)為U1=5V時(shí),求R1消耗的電功率。(2)當(dāng)電壓表示數(shù)為U1=5V時(shí),求R2接入電路中的阻值。(3)某次檢測(cè)中,電流表示數(shù)I1'=0.2A,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算,判斷此駕駛員屬于酒駕還是醉駕。圖T5-93.[2019·德州]如圖T5-10(a)所示電路,電源電壓保持不變。小燈泡L標(biāo)有“4V0.5A”字樣,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V,滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值為20Ω。只閉合開關(guān)S、S1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P,得到電流表與電壓表示數(shù)關(guān)系如圖(b)所示。(1)求小燈泡的額定功率。(2)求電源電壓及定值電阻R2的阻值。(3)只閉合開關(guān)S和S2,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,通過(guò)小燈泡L的電流與其兩端電壓的關(guān)系圖像如圖(c)所示,在保證各元件安全工作的情況下,求滑動(dòng)變阻器R1允許接入電路的取值范圍。圖T5-10|類型四家用電器類計(jì)算|1.[2019·淮安]如圖T5-11所示是一款家庭常用的電熱水壺,經(jīng)測(cè)量該電熱水壺的質(zhì)量為0.6kg,它與桌面的接觸面積為0.02m2。該電熱水壺的額定電壓為220V,額定功率為1000W。[g取10N/kg,c水=4.2?103J/(kg·℃)](1)求電熱水壺的額定電流。(結(jié)果保留一位小數(shù))(2)求電熱水壺靜止放在水平桌面上對(duì)桌面的壓強(qiáng)。(3)用此電熱水壺將質(zhì)量為1kg、初溫為20℃的水加熱到100℃,水至少需要吸收多少熱量?(4)當(dāng)電熱水壺正常工作時(shí),若不考慮熱量損失,將壺中質(zhì)量為1kg、初溫為20℃的水加熱到100℃需要多少時(shí)間?圖T5-112.[2019·蘇州]某款電熱水壺的相關(guān)信息如表所示?，F(xiàn)在該電熱水壺內(nèi)裝入質(zhì)量為1kg、初溫為20℃的水,放置在水平桌面上,接通電源使其正常工作,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將水燒開。求:[不計(jì)熱量損失,c水=4.2×103J/(kg·℃),g取10N/kg]額定功率1000W自重5N與桌面接觸面積200cm2(1)裝入水后水壺對(duì)桌面的壓強(qiáng)。(2)水吸收的熱量。(3)將水燒開所需時(shí)間。3.[2019·鹽城]新型電飯鍋在煮飯時(shí)采用“高溫”和“低溫”兩種方式交替加熱,其內(nèi)部電路如圖T5-12所示,R1和R2均為電熱絲,S1是溫度自動(dòng)控制開關(guān),高、低溫?fù)醯念~定功率見(jiàn)下表,煮飯時(shí),閉合開關(guān)S,電飯鍋正常工作30min消耗的電能為0.44kW·h,求:(1)煮飯時(shí)通過(guò)R1的電流。(2)電熱絲R2的電阻。(3)30min內(nèi)R2消耗的電能。

額定電壓220V額定功率低溫檔440W高溫檔1100W

圖T5-124.[2019·宿遷]某電器廠設(shè)計(jì)了一種具有高、中、低溫三擋的家用電火鍋,該火鍋產(chǎn)品銘牌如下表所示,電路圖如圖T5-13所示。(1)當(dāng)開關(guān)S1斷開,S2接a時(shí),該電火鍋選用(選填“高溫”“中溫”或“低溫”)擋工作。

(2)當(dāng)電火鍋使用中溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí),電路中電流是多大?接入電路的電熱絲的阻值是多少?(3)用電火鍋高溫?fù)踉陬~定電壓下燒水7min,電流做了多少功?若電熱絲產(chǎn)生的熱量全部被水吸收,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,能使1kg、初溫為20℃的水溫度升高多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)]額定電壓220V額定功率高溫?fù)踔袦負(fù)醯蜏負(fù)?80W440W220W圖T5-135.[2019·連云港]中國(guó)天才科學(xué)家曹原,在2018年3月5日,成功實(shí)現(xiàn)了石墨烯的“超導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)”,破解了困擾全球物理學(xué)界107年的難題,為超導(dǎo)研究打開了一扇新的大門,可能成為常溫超導(dǎo)體研究的里程碑,超導(dǎo)應(yīng)用即將走進(jìn)我們的生活?，F(xiàn)有一個(gè)小型水電站,如圖T5-14所示,發(fā)電機(jī)提供的電壓U=250V,保持恒定,通過(guò)輸電線向較遠(yuǎn)處用戶輸電,輸電線的總電阻R0=0.15Ω。閉合開關(guān)S,若發(fā)電機(jī)提供給電路的總功率P=50kW。(1)求通過(guò)輸電線的電流I和輸電線上損耗的熱功率P0。(2)求用戶得到的功率P1和輸電效率η。(3)若將輸電線改為超導(dǎo)輸電線,在保證用戶得到以上功率不變的情況下(此時(shí)可在用電器前端加一調(diào)壓裝置,以保證用電器能正常工作),與原來(lái)相比,每天節(jié)省的電能可供一個(gè)額定功率P2=1kW的電飯煲正常工作多少天?(假設(shè)電飯煲每天工作2小時(shí))圖T5-146.[2019·宜昌]我國(guó)“華為”公司是當(dāng)今世界通信領(lǐng)域的龍頭企業(yè),在手機(jī)及其他通信設(shè)備的設(shè)計(jì)制造方面掌握了諸多高新科技成果。以手機(jī)為例,華為“Mate20Pro”不僅采用4200mA·h超大容量電池,并且采用“超級(jí)快充”技術(shù),不到半小時(shí)就可把電池充達(dá)一半以上,極大地方便了人們的使用。已知該電池的部分參數(shù)如下表所示。(1)表格中的電池“容量”,是哪幾個(gè)物理量進(jìn)行了怎樣運(yùn)算的結(jié)果?(2)如圖T5-15所示的兩個(gè)充電器,一個(gè)標(biāo)注“輸出5V600mA”,另一個(gè)標(biāo)注“輸出5V4A”,其中有一個(gè)是快速充電器。假設(shè)充電效率為90%,選用快速充電器將電池從零充滿需要多長(zhǎng)時(shí)間?(3)有人發(fā)現(xiàn),超級(jí)快充的充電線比普通手機(jī)充電線要粗一些,請(qǐng)你從線路安全的角度來(lái)分析為什么有這樣的區(qū)別。電池名稱鋰離子電池電壓3.7V容量4200mA·h

圖T5-157.[2019·南京]在綜合實(shí)踐活動(dòng)中,科技小組設(shè)計(jì)了一個(gè)由壓敏電阻控制的報(bào)警電路。如圖T5-16所示,電源電壓恒為18V,電阻箱最大阻值為999.9Ω。報(bào)警器(電阻不計(jì))通過(guò)的電流達(dá)到或超過(guò)10mA會(huì)報(bào)警,超過(guò)20mA會(huì)損壞。壓敏電阻Rx在壓力不超過(guò)800N的前提下,其阻值隨壓力F的變化規(guī)律如下表所示。壓力F/N050100150200250300…電阻Rx/Ω580560540520500480460…(1)為不損壞元件,報(bào)警電路允許消耗的最大功率是多少?(2)在壓敏電阻Rx所受壓力不超過(guò)800N的前提下,報(bào)警電路所選滑動(dòng)變阻器的最大阻值不得小于多少?(3)現(xiàn)要求壓敏電阻受到的壓力達(dá)到或超過(guò)200N時(shí),電路報(bào)警。按照下列步驟調(diào)試此報(bào)警電路:①電路接通前,滑動(dòng)變阻器滑片P置于b端;根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,應(yīng)將電阻箱調(diào)到一定的阻值,這一阻值為Ω;

②將開關(guān)向(填數(shù)字)端閉合,調(diào)節(jié),直至;

③保持,將開關(guān)向另一端閉合,報(bào)警電路即可正常使用。

(4)對(duì)(3)中已調(diào)試好的報(bào)警電路,現(xiàn)要求壓敏電阻受到的壓力達(dá)到或超過(guò)700N時(shí),電路報(bào)警,若電源電壓可調(diào),其他條件不變,則將電源電壓調(diào)為V即可。

圖T5-16【參考答案】類型一1.解:(1)根據(jù)I=UR可得:R1R1=UI=4.5V(2)由電路圖可知,電阻R1與R0并聯(lián),電流表測(cè)干路電流。并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,即I=I1+I0,即I=UR0+代入數(shù)據(jù)得UR0+U10Ω當(dāng)用30Ω的電阻R2替換R1,電流表的示數(shù)變?yōu)镮=0.30A,即I=UR0+代入數(shù)據(jù)得UR0+U30Ω聯(lián)立①②解得U=3V。2.解:(1)由歐姆定律可得,電阻R的阻值R=URI=(2)電阻R與燈泡L串聯(lián),由串聯(lián)電路電壓規(guī)律可得,燈泡兩端電壓UL=U-UR=3V-1V=2V,燈泡L的電功率PL=ULI=2V×0.2A=0.4W。3.解:(1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻RL=UL2P(2)由題知,燈泡正常發(fā)光,則燈泡中電流IL=PLULR中電流IR=I-IL=1.2A-0.5A=0.7A,10s內(nèi)電流通過(guò)R所做的功W=UIt=6V×0.7A×10s=42J。4.解:(1)此時(shí)電阻R1兩端的電壓U1=IR1=0.3A×5Ω=1.5V。(2)由題意可知,不損壞電路元件時(shí)的最大電流I大=1A,根據(jù)歐姆定律可知,電路最小總電阻R總=UI大=則滑動(dòng)變阻器R2接入電路的最小阻值R2min=R總-R1=6Ω-5Ω=1Ω。5.解:(1)由P=UI=U2R可得,小燈泡的電阻RL=UL(2)由電路圖可知,燈泡L與電阻R0并聯(lián),電流表測(cè)R0支路的電流,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,且燈泡正常發(fā)光,所以,此時(shí)電源電壓U=UL=6V,則電流表的示數(shù)I0=UR0=(3)因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和,所以,電路中的總電阻R=R0RLR0當(dāng)電源電壓調(diào)至3V時(shí),電路消耗的總功率P=U'2R類型二1.解:(1)滑動(dòng)變阻器參數(shù)“10Ω2A”的含義是滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω,允許通過(guò)的最大電流為2A,則由I=UR可得,滑動(dòng)變阻器兩端允許加的最大電壓U滑大=I大R滑大(2)由圖知,電阻R0與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得兩次電路中電流:I=UR0+R,I'兩次滑動(dòng)變阻器消耗的功率相同,即PR=PR',根據(jù)P=I2R可得:UR0+R(UR0+2Ω)2×2Ω=(U解得R0=4Ω。2.解:(1)由圖乙可知,滑動(dòng)變阻器R消耗的最大功率為4W。(2)由圖乙知,當(dāng)I1=1A時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的電功率最大,由P=I2R得,此時(shí)滑動(dòng)變阻器R的阻值R=P最大I2(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R接入的阻值為0時(shí),電路中的電流最大,為I2=2A,電源電壓U=I2R0=2A×R0①,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R接入的阻值為4Ω時(shí),此時(shí)電路中的電流為I1=1A,電源電壓U=I1(R0+R)=1A×(R0+4Ω)②,聯(lián)立①②解得:R0=4Ω,U=8V,由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律可得,滑動(dòng)變阻器R兩端電壓UR與電流表示數(shù)I的關(guān)系式為UR=U-IR0=8V-4Ω×I。類型三1.解:(1)由題意知,當(dāng)開關(guān)S1、S3閉合,S2斷開時(shí),R1和R2被短路,只有燈泡L和電流表接入電路,電路中電流I1=0.26A,由圖乙可知此時(shí)燈泡L兩端電壓為5V,即電源電壓U=5V。5min內(nèi)電路消耗的電能W=UIt=5V×0.26A×5×60s=390J。(2)當(dāng)開關(guān)S2、S3閉合,S1斷開時(shí),只有R1和電流表接入電路,由歐姆定律得R1=UI2=當(dāng)開關(guān)S3閉合,S1、S2斷開時(shí),R1、R2和燈泡L串聯(lián),電路中電流I3=0.2A,由圖乙可知,此時(shí)燈泡L兩端電壓UL=3V,R1兩端電壓U1=I3×R1=0.2A×4Ω=0.8V,由串聯(lián)分壓規(guī)律可知,R2兩端電壓U2=U-UL-U1=5V-3V-0.8V=1.2V,則此時(shí)R2消耗的電功率P2=U2I3=1.2V×0.2A=0.24W。2.解:(1)由圖甲可知,氣敏電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電壓表測(cè)R1兩端電壓。由圖乙可知,當(dāng)氣體中酒精含量為0時(shí),R1的阻值為50Ω,當(dāng)電壓表示數(shù)為5V時(shí),R1消耗的電功率P=U12R(2)當(dāng)電壓表示數(shù)為5V時(shí),通過(guò)R1的電流I1=U1R1因?yàn)镽2與R1串聯(lián),所以通過(guò)R2的電流為I2=I1=0.1A,R2兩端的電壓為U2=U總-U1=6V-5V=1V,R2接入電路中的阻值R2=U2I2(3)當(dāng)電流表示數(shù)I1'=0.2A時(shí),由U=I1'(R1'+R2)得,此時(shí)氣敏電阻阻值R1'=UI1'-R2由圖乙可知,R1的阻值隨氣體中酒精含量減小而增大,當(dāng)R1=10Ω時(shí),氣體中酒精含量為80mg/100mL,則當(dāng)R1'=20Ω時(shí),氣體中酒精含量大于0且小于80mg/100mL,故此駕駛員為酒駕。3.解:(1)由題中數(shù)據(jù)知,小燈泡的額定功率P額=U額I額=4V×0.5A=2W。(2)只閉合開關(guān)S、S1時(shí),定值電阻R2和滑動(dòng)變阻器R1串聯(lián),電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器R1兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流。由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律可得,電源電壓U=U1+IR2,在圖(b)中取兩組數(shù)據(jù)代入公式,可得:U=3.0V+0.2A×R2①,U=1.0V+0.4A×R2②,聯(lián)立①②解得,電源電壓U=5V,定值電阻R2=10Ω。(3)只閉合開關(guān)S和S2,燈泡L和滑動(dòng)變阻器R1串聯(lián),電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器R1兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流。由串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知,當(dāng)電壓表示數(shù)最大,為3V時(shí),R1接入電路的電阻最大,此時(shí)小燈泡兩端電壓為UL=U-U1大=5V-3V=2V,由圖(c)可知此時(shí)電路中電流最小,為I最小=0.4A,則R1接入電路的最大電阻R1大=U1大I最小=3V0.4A=7.5Ω;燈泡L正常工作時(shí)的電流I額=0.5A<0.6A(電流表安全),則此時(shí)電路中電流最大,燈泡兩端的電壓為4V,此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U1小=U-U額=5V-4V=1V,則R1接入電路的最小電阻R類型四1.解:(1)電熱水壺的額定電流I=PU=1000(2)電熱水壺靜止放在水平桌面上對(duì)桌面的壓強(qiáng)p=FS=GS=mgS(3)水至少吸收熱量Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J。(4)需要的時(shí)間t=WP=QP=2.解:(1)裝入水后,水壺的總重力G總=G壺+G水=G壺+m水g=5N+1kg×10N/kg=15N;水平桌面上水壺對(duì)桌面的壓力等于其總重力,即F=G總=15N,由p=FS得,水壺對(duì)桌面的壓強(qiáng)p=FS=(2)將水燒開水所吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J。(3)因不計(jì)熱量損失,則根據(jù)W=Pt得,將水燒開所需時(shí)間t時(shí)=WP=Q吸P3.解:(1)由電路圖可知,閉合開關(guān)S、斷開S1時(shí),電路為R1的簡(jiǎn)單電路,此時(shí)電阻較大(大于并聯(lián)時(shí)的總電阻),由P=U2由P=UI可知,通過(guò)R1的電流:I1=P低溫U=(2)由電路圖可知,閉合開關(guān)S、S1時(shí),R1與R2并聯(lián),此時(shí)電阻較小,電飯鍋的功率較大,處于高溫?fù)?因電路中總功率等于各電熱絲電功率之和,則電熱絲R2的電功率P2=P高溫-P低溫=1100W-440W=660W,由P=U2R可得,電熱絲RR2=U2P=(3)由題知,該電飯鍋在煮飯時(shí)采用“高溫”和“低溫”兩種方式交替加熱,電飯鍋處于低溫?fù)鹾透邷負(fù)鯐r(shí)R1均工作,由P=Wt可得,R1W1=P低溫t=440×10-3kW×3060則該過(guò)程中R2消耗的電能W2=W總-W1=0.44kW·h-0.22kW·h=0.22kW·h。4.解:(1)低溫(2)由P=UI得,電路中電流I=P中U=電熱絲的阻值R=UI=220V(3)電流做的功W=P高t=880W×7×60s=3.696×105J。由Q=cmΔt得,Δt=Qc水m=Wc水由于在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的沸點(diǎn)為100℃,則能使水溫升高Δt'=100℃-20℃=80℃,80℃<88℃,則水溫能升高80℃。5.解:(1)通過(guò)輸電線的電流I=PU=50×1輸電線上損耗的熱功率P0=I2R0=(200A)2×0.15Ω=6×103W=6kW。(2)用戶得到的功率P1=P-P0=50kW-6kW=44kW。輸電效率η=P1P×100%=(3)根據(jù)能量關(guān)系得到W0=W2,即P0t1=P2t2N,代入數(shù)據(jù)得6000W×24×3600s=1000W×2×3600s×N,解得N=72天。6.解:(1)電流和時(shí)間的乘積。(2)由W=UIt結(jié)合題意可得,U1I1t1=U2I2t2η,代入