电学综合计算专题

电学综合计算专题
【例题1】如图所示是简化的智能灯电路原理图。

灯L标有“12V3W”字样，当滑动变阻器的滑片P在最左端a时，灯L正常发光。

若电源电压不变，不考虑温度对灯丝电阻的影响，求：
（1）电源电压U；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻是12Ω时，灯L消耗的实际功率；
（3）当滑片P位于中点b和最右端c时，灯L两端电压之比为3：2，则滑动变阻器的最大阻值是多少？
【过关练习1】如图所示电路，电源电压恒为8V，小灯泡标有“6V 3W“字样。

若不考虑温度对灯泡电阻的影响，闭合开关S，求：
（1）小灯泡的额定电流；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值。

（3）移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为3V时，小灯泡的实际功率。

【例题2】如图所示，闭合开关后，标有“6V 3W”的小灯泡正常发光，电流表的示数为0.8A。

求：（1）通电1min，电灯消耗的电能；
（2）电阻R的阻值。

【过关练习2】．如图所示，R1＝25Ω，小灯泡L的规格为“2.5V 0.3A”，电源电压保持不变。

（1）S1、S2都断开时，小灯泡L正常发光，求电源电压；
（2）S1、S2都闭合时，电流表示数变为0.6A，求R2的功率。

【例题3】．如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电压不变。

闭合开关S后，调节滑片P从a端移动到b端过程中，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。

求：（1）电路中电流最小时，30s内电流通过电阻R做的功；
（2）电源电压和定值电阻R0；
（3）电路中电流最大时，电阻R0消耗的功率。

【过关练习3】．如图甲所示的电路，电源两端电压保持不变，R0为定值电阻，R p为滑动变阻器。

闭合开关S，将滑动变阻器滑片由一端移到另一端的过程中，电路中电流表和电压表示数的变化关系如图乙所示。

求：
（1）电源电压；
（2）R的阻值大小；
（3）当滑片P置于最右端时整个电路消耗的电功率大小。

【例题4】在综合实践活动中，小峰设计了一种煮饭电路，如图甲所示，图中R1和R2均为电阻丝，S1是自动控制开关，煮饭时，将该电路接入220V电源，在30min内，电路总功率随时间变化的图象如图乙所示，求：
（1）0～5min内通过R1的电流；
（2）30min内电路消耗的电能；
（3）10～15min内R1的电功率。

【过关练习4】．图甲是小灯泡L中的电流随它两端电压变化的图象。

将小灯泡L接入图乙所示的电路中，电源两端电压为4V且不变，电阻R的阻值为40Ω．求：
（1）只闭合开关S，小灯泡L实际消耗的电功率P。

（2）闭合开关S和S1，电流表的示数I。

【例题5】“道路千万条，安全第一条；行车不规范，亲人两行泪。

”酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。

甲图是酒精测试仪工作电路原理图，电源电压U＝6V；R1为气敏电阻，它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化，如乙图所示。

气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL为酒驾，达到或者超过80mg/100mL为醉驾。

使用前通过调零旋钮（即滑动变阻器R2的滑片）对测试仪进行调零，此时电压表示数为U1＝5V，调零后R2的滑片位置保持不变。

（1）当电压表示数为U1＝5V时，求R1消耗的电功
率；
（2）当电压表示数为U1＝5V时，求R2接入电路中的
阻值；
（3）某次检测中，电流表示数I1′＝0.2A，请通过计
算，判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾。

【过关练习5】．如图甲所示是某兴趣小组设计的家庭燃气报警器电路示意图，其中电源电压保持恒定，R1是由气敏材料制成的传感器，其阻值与燃气（主要成分为甲烷）的浓度的关系如下表：R2为滑动变阻器通过移动滑片P的位置来设定燃气报警值：两个小灯泡的额定功率均为6W均能正常工作，该报警器初始设置在3%的燃气浓度报警，此时电流表的读数为0.3A，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下（电磁铁线圈阻值忽略不计）
R1阻值与天然气的关系
（1）报警器报警时，灯亮。

（选填“L1”或”L2”）
（2）该报警器初始设置在3%的燃气浓度报警，测试时，报警器传感器始终处于3%的燃气中，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从一端移到另一端，测得电压表示数U与电流表示数的关系如图乙所示，则该报警器在待机时（燃气浓度为0%）消耗的总电功率为多少？
（3）若想让上述报警器在燃气浓度达到2%时就报警，那么该如何调节滑动变阻器，并请简述其中的科学原理。

【例题6】．在物理综合实践活动中，小明和小亮合作测量电磁灶的加热效率。

他们关闭家中的其他用电器，只让电磁灶接入电路中烧水，水的质量为2kg。

小明负责观察电能表（如图），小亮负责用温度计测量水的温度。

5min电能表上的转盘转了200r，水的温度恰好升高了
50℃．求解下列问题：
（1）水吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（2）电磁灶的实际功率是多少
（3）电磁灶烧水的效率是多少？
【过关练习6】．张强妈妈买了一个新的电饭煲，张强从说明书中，得知下表中的信息，工作电路图如图甲所示，S1为温控开关，加热电阻R1和R2的阻值不随温度变化。

求：
（1）电饭煲在“保温”状态下正常工作时，通过电饭煲的电流；
（2）电阻R2的阻值；
（3）某周末的晚饭时，张强想利用自家电能表（如图乙）测量家庭电路的实际电压。

于是他关闭了家中其它所有用电器，只让电饭煲在“蒸煮”状态下工作，观察到电能表的转盘在1min内转了50转。

求家庭电路的实际电压。

额定电压220V
额定蒸煮功率1210W
额定保温功率88W
频率50Hz
容积5L
【例题7】．某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。

其简化等效电路如图所示，此时处于空档位置。

闭合开关S，旋钮绕P转动，实现档位转换，旋至1档时R1、R2同时工作，洗衣机处于加热状态；旋至2档时R2和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态。

R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1＝22Ω，主要参数如下表。

（c水＝4.2×103J/（kg •℃））
**牌智能滚筒洗衣机
额定电压220V
加热功率2400W
设定温度范围30℃～90℃
电动机功率240W
防电墙电阻1×106Ω（1）洗衣机内注入10kg的水，在额定电压下连续加热1050秒，水温由20℃上升到50℃，此过程中的加热效率是多少？
（2）R2阻值是多少？
（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路电流是多少？
（4）防电墙技术的应用是洗衣机未来发展的趋势。

防电墙通过在洗衣
机内部形成永久性电阻保证人的安全。

异常漏电情况下，电流依次经防
电墙和人体流入大地，若人体的最大电阻为1×105Ω，人体的安全电压
不高于36V，通过计算判断防电墙技术能否保证人的安全。

【家庭练习1】．如图，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V 3W”字样，定值电阻R2的阻值为10Ω，R1为滑动变阻器，开关S1、S2都闭合时，L恰好正常发光，电流表示数为1.1A．求：（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）S1、S2都闭合时，R1在10min内消耗的电能；
（3）S1、S2都断开，调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍时，R2的电功率。

【家庭练习2】如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为6V，闭合开关S后，当滑片P从R 的一端滑到另一端的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示。

（1）灯泡的额定功率；
（2）电路中最小总功率；
（3）求滑动变阻器的最大阻值。

【家庭练习3】如图是一台电热水壶铭牌上的部分信息，请根据铭牌所提供的信息[水的比热容c＝4.2×103J（kg•℃）]，求：
（1）电热水壶正常工作时的电流；
（2）电热水壶装满水时水的质量；
（3）若给该电热水壶装满水进行加热，使水的温度从28℃升高到72℃，则水吸收的热量是多少？
（4）若电热水壶正常工作时，所产生的热量有80%被水吸收，则在第（3）小问中给水加热的时间是多少秒？
【家庭练习4】．图甲是一款紫砂电饭锅，图乙是其简化电路图，部分参数如表所示，R1、R2是电热丝，已知R1的阻值为55Ω．求：
（1）将锅内1L的水从20℃加热到70℃，水吸收的热量。

【c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3】
（2）电热丝R2的阻值。

（3）若不计热量损失，将2.2kg的粥用高温档加热5min，粥升高的温度。

【取c粥＝4.0×103J/（kg •℃）】
额定电压220V
电功率高温档1320W
中温档880W
低温档440W。