专题电学综合计算课件

(1)小灯泡 L 正常发光时的电流和电阻。 (2)在原来连线的基础上，再用导线连线 A、C，闭合开关 S，当把 滑片 P 移到最左端时，电流表的示数是多少？ (3)拆除上述在 A、B、C、M、O、N 间所有连接导线，把 M、O、 N 分别与 A、B、C 相连，闭合开关 S，电流表示数为 0.35 A，此 时滑动变阻器连入电路的电阻为 2 Ω，小灯泡消耗的实际功率为 多少？
(1)电烤箱在高温挡正常工作 15 min 所消耗的电能。 (2)电烤箱在低温挡正常工作时，R2 的阻值是多少？ (3)假设在用电高峰时，家庭电路的实际电压为 200 V，电 烤箱在高温挡的实际功率是多少(实际功率计算结果保留 到小数点后 1 位)?
[答案] (1)9.9×105 J (2)66 Ω (3)909.1 W
[答案] (1)1000 W (2)5 A (3)400 m
类型三 多挡功率问题
1．解释多挡： 电热器工作 时将电能转化为内能，根据实际 需要往往要设计不同挡位。电热 器的高低挡指的是“功率”不同， 电功率大的为高挡位，电功率小 的为低挡位。在电源电压不变的 情况下，通过改变电路的总电阻 从而改变用电器的总功率，实现 高、中、低挡之间的转换。
2．常见电路
3．思路点拨： 根据 P＝UR2可知，当总电压不变时：①总 电阻最大时总功率最小，用电器处于低温挡；②总电阻最小时 总功率最大，用电器处于高温挡。即电路变化时总电阻大小的 关系为 R 串＞R 单＞R 并，电路总功率的关系为 P 串＜P 单＜P 并。
例 3 小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个挡位的 发热功率。图 Z9－6 是其内部简化电路图，开关 S1 可分别与 触点 a、b 接触。已知：R1＝48.4 Ω，R2＝96.8 Ω，电源电压 保持不变。请分析和解答以下问题：
例题1：在如图甲所示的电路中，已知电源为电压可调 的直流学生电源，灯泡L1的额定电压为8 V，图乙是灯泡L2 的U－I图象。
(1)当开关 S 接 a 时，电压表的示数为 1.2 V，电流表的示 数为 0.3 A，求定值电阻 R0 的阻值。
(2)当开关 S 接 a 时，调节电源电压，使灯泡 L1 正常发光， 此时 R0 消耗的功率为 1 W，求灯泡 L1 的额定电功率。
[答案] (1)0.4 A 7.5 Ω (2)54 J (3)5 Ω
3．[2013·榆林] 如图 Z9－10 甲所 示电路，电源电压为 6 V 不变， 滑动变阻器的滑片 P 从 a 端移 动到 b 端，定值电阻 R1 两端的 电压随滑动变阻器 R2 阻值变化 的图象如图乙所示。问： (1)当 R2 为 10 Ω时，电压表的 示数是多少？ (2)当电压表示数为 2 V 时，R1 的阻值是多少？ (3)滑动变阻器的滑片 P 在 b 端时，电阻 R1 的功率是多少？
4．根据串、并联电路特点，欧姆定律，电功率的计算 公式列方程求解。
类型聚焦
典例分析 类型一 图象问题
解题思路：先观察 U－I 关系图象，确定电阻是否变化，再从 图象中寻找满足不同状态下的电流、电压值，求解相关问题。
例 1 在如图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的直流 学生电源，灯泡 L1 的额定电压为 8 V，图乙是灯泡 L2 的 U－I 图 象。
[解析] (2)开关 S1 置于 b 端、S2 闭合时，R2 被短路，只有 R1 接 入电路，此时为中挡位。
电烤箱消耗的电功率：P＝UR12＝4282.04 VΩ2＝103 W。
(3)当 S1 置于 a 端、S2 闭合时，电烤箱处在高挡位，电 阻 R1 与 R2 并联，电烤箱消耗的总功率：
P 总＝P1＋P2＝UR12＋UR22＝4282.04 VΩ2＋9262.08 VΩ2＝1.5×103 W。
[答案] (1)0.5 A 12 Ω (2)0.95 A (3)0.98 W
类型二 电能表问题
电能表测电功率：电能表是测电路在一段时间内消耗电能多 少的仪表，也常用电能表的实际转数(或指示灯闪烁的次数)和参 数以及时间来测量家庭电路的实际功率。
电子式电能表替代转盘式的电能表，指示灯闪烁消耗的电能 比转盘转动消耗的电能要少，减少了电能表本身的电能损耗。
(1)当开关 S1 置于 b 端、S2 断开时，电烤箱处于什么挡位？简 述理由。
(2)电烤箱在中挡位工作时，消耗的电功率是多少？ (3)电烤箱在高挡位工作时，对食物加热 6 min，消耗的电能为 多少？
[答案] (1)低挡位，理由是：当开关 S1 置于 b 端、S2 断开时，电 阻 R1 与 R2 串联，电路中的电阻最大，由 P＝UI＝UR2可知，此时电 功率最小，是低挡位。 (2)103 W (3)5.4×105 J
自主训练
1． [2012·广东] 某保温电热水壶的电路如图 Z9－8 所示，S 是 温控开关，R1 为加热电阻。当开关 S 接到 a 时，电热水壶 处于加热状态，此时通过电热水壶的电流是 5 A；当水烧开 时，开关 S 自动切换到 b，电热水壶处于保温状态，此时电 热水壶的电功率为 165 W。(不考虑温度对电阻阻值的影响) 求： (1)加热电阻 R1 的阻值是多大？ (2)在保温状态下，通过电阻 R2 的电流是多少？
U 总＝U1＋U2＝8 V＋4 V＝12 V， P 总＝U 总 I＝12 V×0.5 A＝6 W。
[针对训练]
1． 如图 Z9－2 甲所示，透明玻璃壳内有一个标有“6 V 3 W” 字样的小灯泡 L 和一个由某种金属材料制成的电阻 R，A、B、 C 是其外露的三个接线柱。图乙为电源电压恒为 6 V 的实验 装置，其中 M、O、N 为三个接线柱。用导线先把 M、N 分 别与 A、B 相连，再把 O 与 M 相连，闭合开关 S，移动滑动 变阻器的滑片 P，测得多组电压表和电流表的读数，并绘制 成如图丙所示的图线。求：
(3)开关 S 接 b 时，通过调节电源电压使灯泡 L1 正常发光， 求电路消耗的总功率。
[答案] (1)4 Ω (2)4 W (3)6 W
[解析] (1)根据 I＝UR得，R0＝UI0＝10..23 AV＝4 Ω。
(2)当开关 S 接 a 时，R0 与灯泡 L1 串联，灯泡正常发光，则灯
泡两端的电压为 8 V，
电路消耗的电能 W＝nn0×3.6×106 J。(n 为电能表实际转数， n0 为电能表参数)
用电器的功率利用公式 P＝Wt 计算即可。
例 2 某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如 图 Z9－3 所示。表盘上“1600 imp/(kW·h)”表示每用电 1 kW·h， 指示灯闪烁 1600 次。根据表盘上的信息，回答下列问题：
[答案] (1)3 V (2)10 Ω (3)0.1 W
4．如图 Z9－11 所示为某电热饮水机的电路原理图。饮水机 有加热和保温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到 92℃时，开关 S1 自动断开，处于保温状态；当水温降至一 定温度时，S1 又闭合重新加热。已知电源电压保持 220 V 不变，电阻 R1 的阻值为 1210 Ω，电阻 R2 的阻值为 121 Ω。 求： (1)饮水机处于保温状态时的电功率是多少？ (2)饮水机处于加热状态时电路的总电流是多少？
考向解读
电学计算是电学知识的重点和难点之一，同时 在中考中也扮演着“压轴题”的角色。在中考的 考查中，填空、选择、计算与推导都会涉及电学 的计算。电学计算在中考中的重要地位由此可见 一斑。但是中考的电学计算题往往是在基础知识 的前提下适当拔高，在复习过程中要注意夯实基 础，适当拔高，但不建议过度拔高！
由 P0＝I2R0，得 I＝ RP00＝
1 W＝0.5 A， 4Ω
则灯泡 L1 的额定电功率为 P 额＝U 额 I＝8 V×0.5 A＝4 W。
(3)开关 S 接 b 时，灯泡 L1 与灯泡 L2 串联，灯泡 L1 正 常发光，则根据(2)可知此时通过灯泡 L1 和
L2 的电流为 0.5 A；根据图象可知，L2 两端的电压为 4 V， 则
的电阻不变求出实际电压。计算过程为：用电器消耗的电能为：
W＝136200×3.6×106 J＝7.2×104 J，实际电功率为：P 实＝Wt ＝
7.2×104 180 s
J＝400
W，实际电压：U
实＝
P实R＝
400 W×100 Ω
＝200 V。
[针对训练]
2．小明学习了家庭电路知识后，利用电能表和停表测量家中 电热水器的实际功率。他的做法是：打开标有“220 V 1210 W”的热水器，关掉家里的其他用电器，测得电能表[标 有“1800 r/(kW·h)”]的转盘转过 200 r 所用的时间是 400 s。 (热水器电热丝的阻值不变)求： (1)热水器的实际功率。 (2)通过热水器的电流。 (3)图 Z9－4 是小明家的供电线 路。已知此时供电站输出的电压是 220 V，则供电站距他家 多远？(已知每千米导线的电阻为 5 Ω)
电烤箱消耗的电能： W＝P 总 t＝1.5×103 W×6×60 s＝5.4×105 J。
[针对训练]
3．下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图 Z9－7 所示，R1 和 R2 均为电热丝。求：
××牌电烤箱
额定电压
220 V
额定 高温挡 1100 W 功率 低温挡 440 W
电源频率
50 Hz
(1)该同学家上个月共用电多少千瓦时？ (2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少？ (3)若只让一个标有“220 V 484 W”的电热器工作 3 min， 观察到电能表的指示灯闪烁了 32 次，则该同学家的实际电压是多 大？(设电热器的电阻不变)
[答案] (1)95 kW·h (2)2200 W (3)200 V
[答案] (2)0.01 A (3)4.32×105 J
6．小明家电热吹风机的铭牌如下表所示，其工作原理如图 Z9－13 甲所示。由于使用了多年，吹风机中的电热丝明 显氧化导致其电阻发生了变化，电动机性能仍保持不变。 为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该吹 风机单独接入家庭电路并使其吹热风，发现电能表的转盘 6 min 内转过 132 圈，电能表规格如图乙所示。问：
[答案] (1)40 W (2)2 A
5. 甲同学发现家中接在电路中的电器不开机 也不待机却还在耗电。在家长指导下，甲、 乙、丙三位同学把一台家用电器插头插在 计量插座(如图 Z9－12 所示)上，使它处于 不开机也不待机的状态，接入家庭电路的 计量插座就能显示用电器在该状态下的实 际功率。测量数据如下表所示(单位：W)：
电源电压为 3 V 保持不变，灯泡 L 标有 “3 V 1.2 W”字样，R 为阻值未知的定值电阻。 (1)求灯泡正常发光时的电流和电阻。 (2)开关 S 闭合、S1 断开，电流表示数为 0.3 A，求 1 min 内 电路消耗的电能。 (3)开关 S、S1 均闭合，滑动变阻器的滑片 P 滑至最右端， 电流表的示数为 1 A，求 R 的阻值。
电视机 充电器 电脑 热水器 微波炉 空调
甲 0.6
0.5 0.9 1.1
0.5 2.4
乙 0.6
0.3 0.8 1.0
0.4 2.8
丙 0.7
0.4 0.7 0.0
0.4 2.2
请回答下列问题： (1)家庭电路的电压是 220 V，家庭电路中各用电器之间
的连接方式是_并___联____。
(2)在上述测量过程中，通过丙同学家空调的电流是多少 安？ (3)同学们由此得到启发，电器使用后要及时拔掉插头。 若一天按 20 h 计算，甲同学家(表中用电器各用一台) 每天至少可节约多少电能？
[解析] (1)电能表月初月末两次示数之差即为本月消耗的电 能，数据的最后一位是小数点的下一位。则该同学家上个月消
耗的电能为：W＝12614.6 kW·h－12519.6 kW·h＝95 kW·h。 (2)由 P＝UI 可知，家庭电路的电压一定时，电流达到最大，
则功率达到最大，即 P＝UI＝220 V×10 A＝2200 W。 (3)由指示灯闪烁的次数求用电器消耗的电能，根据用电器
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电路计算题的一般思路 1．“四个弄清”：①用电器的连接方式；②各电表的
测量对象；③滑动变阻器接入电路的部分；④题中的已知 条件和提供的物理过程。
2．画电路图：在图中标出已知量的符号、数据和未知 量的符号。
3．电路分析：寻找已知量与未知量的关系，抓住电路 中的不变量，例如，电源电压恒定，定值电阻阻值不变。