8A版初中物理电学难题及解析Word格式文档下载.docx
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∴
∴3R1+3RC=2R3+2R1
2R3=R1+3RC…………………………①
电源两端电压一定,在甲、乙电路中,根据U=IR
I1(R3+RB)=I2(R3+R1)
3RB=2R3+5R1…………………………②
电路消耗功率最大应为开关S1、S2都闭合,只有R3接入。
消耗功率最小应为R3、R1、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=2×
10W=20W
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=15,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。
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
甲乙丙
=
即
∴图乙中
;
……①………1分又∵
……②
则
得:
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×
(15+6+9)=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
3.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。
(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S1、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
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
表的示数是I3,电压表V1、V2示数之比为2:
1,此时RL消耗的电功率为0.24W;
当开
关S1、S2闭合时,灯L正常发光,
电流表的示数为I4。
已知I1:
I2=2:
1,
(1)电阻R1与R2之比;
(2)电流I3与I4之比;
(3)灯L的额定功率。
38
S1闭合,电路如图①,
S2闭合,电路如图②,
S1、S2断开,电路如图③,
S1、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“6V1.8W”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。
(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—起。
图21甲是热熔胶枪(简称“胶枪”)的外形,其内部有两只相同的PTC加热元件,电路如图21乙所示,单只PTC加热元件的电阻与温度的变化关系如图21丙所示。
胶枪扳机松开时,开关Sl断开,开关S2的触片与b触点接通,若此时接通电源,胶枪就进入预热状态,约60s后热熔胶熔化成的胶液温度达到正常工作温度(170℃~210℃)。
此后,若扣动扳机,胶枪就进入正常工作状态:
固体胶条向前挤压,开关S1闭合,开关S2的触片与a触点接通,枪口冒出温度为170℃~210℃的胶液。
在近似计算时,可以认为胶液的温度与PTC加热元件的温度相同。
接通电源120s后,问:
(1)胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大?
(2)假设胶枪在温度为170℃的条件下工作200s,它产生热量的80%被胶条吸收,在这过程中胶条吸收了多少热量?
(3)胶枪正常工作时的最小电流是多少?
(1)胶枪预热时,R1和R2串联,当电阻最小时(即R1=R2=1000Ω),
胶枪消耗的功率最大,此时电路的总电阻R=R1+R2=1000Ω+1000Ω=20XXΩ.
最大功率P=UI=U2/R=(220V)2/20XXΩ=24.2W
(2)胶枪正常工作时,R1和R2并联,由图丙可知,当温度为170℃,
R1=R2=1600Ω,此时电路的总电阻R′=R1R2/(R1+R2)=R1/2=800Ω
使用200s,胶枪消耗的电能W=U2t/R′=(220V)2×
200s/800Ω=12100J
胶条吸收的热量Q=Wη=12100J×
80%=9680J
(3)胶枪正常工作时,R1和R2并联,当电阻最大时(即R1=R2=2200Ω),
电流最小,此时电路的总电阻R′′=R1/2=1100Ω
最小电流I=U/R′′=220V/1100Ω=0.2A
7、小明发现自己家汽车照明大灯的灯泡内有两根灯丝,一根是功率较小的近光灯丝(主要用于照亮前方较近的路面),另一根是功率稍大的远光灯丝(主要用于照亮前方较远的路面)。
当控制手柄拨到“近光”位置时,近光灯丝正常发光;
当控制手柄拔到“远光”位置时,近光灯丝和远光灯丝同时正常发光。
该灯泡上标有“l2V60W/54W”的字样,通过计算回答:
(1)当控制手柄拨到“近光”位置时,通过近光灯丝的电流多大?
(2)近光灯丝正常发光时的电阻多大?
(3)小明爸爸驾车在郊区道路上行驶,将控制手柄拨到并保持在“远光”位置5分钟,这段时间内一个照明大灯消耗的电能是多少焦?
(4)说明这种灯泡内两根灯丝在电路中的连接方式,并简述理由。
(1)当控制手柄拨到“近光”位置时,只有近光灯丝工作,且P近=54W
由公式P=UI得:
通过近光灯丝的电流
(2)由公式得I=
近光灯丝正常发光时的电阻
R近=
(3)当控制手柄拔到“远光”位置时,近光灯丝和远光灯丝同时正常发光.
总功率:
P=P远+P近=60W+54W=114W;
t=5min=300s.
由公式P=
这段时间内一个照明大灯消耗的电能
W=Pt=114W×
300s=34200J
(4)这种灯泡内两根灯丝是并联的。
因为近光灯丝既可以单独正常发光,也可以和远光灯丝同时正常发光,所以它们是并联的。
8、如图甲是一种“闯红灯违法证据模拟记录器”的工作原理图,当光控开关接收到红光时,开关自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力,它的阻值变化(变化规律如图乙所示)引起电流大于或等于0.06A时,继电器的衔铁就被吸下,工作电路中的电控照相机工作拍摄违规车辆。
光控开关未受到红光照射自动断开,衔铁没有被吸引,工作电路中的指示灯发光。
已知控制电路电压为6V。
(g取10N/kg)求:
(1)一辆质量为400kg的车闯红灯时,控制电路中的电流恰好是0.06A被拍照。
此时压敏电阻的阻值是多大?
(2)电磁继电器线圈电阻是多少?
(3)一辆质量是1.2t的汽车违规闯红灯时压敏电阻消耗的电功率是多少?
(4)