电学计算题的基本解题步骤资料.docx
《电学计算题的基本解题步骤资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电学计算题的基本解题步骤资料.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电学计算题的基本解题步骤资料
电学计算题的基本解题步骤
一是审题：
审题是我们解答习题的基础，审题过程中首先要熟悉题目的背景，要审出题意中的已知条件，要审出题意中的变量与恒量，找出变量与已知条件、恒量之间的联系。
二是画出等效电路图：
画等效电路图时要注意电路元件的连接方式，将复杂电路简单化，分辨出电流表、电压表所测量的物理量，对于由开关、滑动变阻器引起的动态电路，要画出不同情况下的等效电路图，这样能够使问题更直观、更具体。
三是物理规律的运用：
初中阶段我们只学习了简单的串联、并联电路，且大部分电路是纯电阻电路，因此在掌握了电学基本规律的基础上，还必须掌握串联、并联电路中各物理量之间关系的特点。
四是熟练运用数学手段解答物理习题：
电学计算题对于数学运算要求较高，解题过程中，熟练运用数学中的二元一次方程组、一元二次方程、比例等，可以简化解题步骤，加快解题速度。
五充分了解电路习题中的约定内容：
1、导线的电阻只要不提线损都认为是零；2、开关是通断电路的特殊导线，电阻为零；3、电流表的电阻为零；4、电压表的电阻无限大，它所串联在的电路认为是断路。
（探究题除外）
三、实验探究
（一）电能表测功率
（二）伏安法测功率
1．电路设计（电路图、实验步骤等）；
2．实物图（连接、改错等）；
3．仪器的选择（待测电阻、电源、滑变、电流表和电压表量程的选择等）；
4．电路故障；
5．收集数据（表格、图象等）；
6．读数与计算；
7．分析与评估。
（三）焦耳定律
中考物理专题辅导——电功、电功率
一、电功率复习提纲（梳理知识）
（一）电功：
1、定义：
电流通过某段电路所做的功叫电功。
2、实质：
电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。
电流做功的形式：
电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
例：
电流→用电器
3、规定：
电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。
4、计算公式：
W=UIt=Pt（适用于所有电路）
对于纯电阻电路可推导出：
W=I2Rt=U2t/R
①串联电路中常用公式：
W=I2RtW1:
W2:
W3:
…Wn=R1:
R2:
R3:
…:
Rn
②并联电路中常用公式：
W=U2t/RW1:
W2=R2:
R1
③无论用电器串联或并联。
计算在一定时间所做的总功常用公式W=W1+W2+…Wn
5、单位：
国际单位是焦耳（J）常用单位：
度（kwh）1度=1千瓦时=1kwh=3.6×106J
6、电功测量—电能表：
⑴电能表：
是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。
⑵重要参数的意义：
电能表上“220V”、“5A（20A）”、“3000R/kwh”等字样，分别表示：
“220V”表示：
电能表额定电压220V；“5A（20A）”表示：
电能表的额定电流为5A，在短时间内允许通过的最大电流是20A；“3000R/kwh”表示：
每消耗一度电电能表转盘转3000转。
（闪烁imp）
⑶读数：
电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
3
2
4
6
8
3
2
6
5
4
例：
电能表月初读数月底读数是
这个月用电度合J
（二）电功率：
1、定义：
电流在单位时间内所做的功。
2、物理意义：
表示电流做功快慢的物理量。
3、电功率计算公式：
P=W/t=UI（适用于所有电路）
对于纯电阻电路可推导出：
P=I2R=U2/R
①串联电路中常用公式：
P=I2RP1:
P2:
P3:
…Pn=R1:
R2:
R3:
…:
Rn
②并联电路中常用公式：
P=U2/RP1:
P2=R2:
R1
③无论用电器串联或并联。
计算总功率常用公式P=P1+P2+…Pn
4、单位：
国际单位：
瓦特（W）常用单位：
千瓦（kw）
5、额定功率和实际功率：
⑴额定电压：
用电器正常工作时的电压。
额定功率：
用电器在额定电压下的功率。
注：
用电器上标有“220V10A”字样，表示用电器正常工作时的电压和当用电器两端加上额定电压时通过它的电流。
⑵实际功率：
是用电器在非额定电压下实际消耗的功率。
由公式P=UI可知，实际功率的大小随用电器两端电压的变化而变化。
（3）实际功率与额定功率的关系：
当U实=U额时，P实=P额用电器正常工作；
当U实＜U额时，P实＜P额用电器不能正常工作；
当U实>U额时，P实>P额可能会损坏用电器。
（实验过程除外）
注：
当用电器电阻一定时，电压为原来的“n”倍，用电器消耗的实际功率为原来的“n2”倍。
例：
加在用电器两端的实际电压为额定电压的一半，则用电器消耗的实际功率为额定功率的1/4。
应特别注意电阻是连接额定与实际的“桥梁”。
6、测量：
Ⅰ、伏安法测灯泡的额定功率：
1原理：
P=UI
②电路图：
③选择和连接实物时须注意：
电源：
其电压高于灯泡的额定电压
滑动变阻器：
接入电路时要变阻，且调到最大值。
根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。
电压表：
并联在灯泡的两端“+”接线柱流入，“－”接线柱流出。
根据额定电压选择电压表量程。
电流表：
串联在电路里““+”接线柱流入，“－”接线柱流出。
根据I额=P额/U额或I额=U额/R选择量程。
Ⅱ测量家用电器的电功率：
器材：
电能表秒表原理：
P=W/t
（三）电热
1、实验：
研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？
2、焦耳定律：
电流通过导体产生的热量：
跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
3、计算公式：
Q=I2Rt（适用于所有电路）
对于纯电阻电路可推导出：
Q=W=UIt=U2t/R=Pt
①串联电路中常用公式：
Q=I2Rt。
Q1:
Q2:
Q3:
…Qn=R1:
R2:
R3:
…:
Rn
并联电路中常用公式：
Q=U2t/RQ1:
Q2=R2:
R1
②无论用电器串联或并联。
计算在一定时间所产生的总热量常用公式Q=Q1+Q2+…Qn
③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：
Q=U2t/R=Pt
4、应用——电热器：
①定义：
利用电流的热效应而制成的发热设备。
②原理：
焦耳定律
③组成：
电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
④优点：
清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
考点分析：
有关电功率的习题是中考命题的热点，中考部分压轴题都在此出现。
对此部分知识的考查所涉及的内容有：
电功、电功率、电热等概念的意义及与其它电学物理量（电路）之间的相互关系，每个概念在各电路中的应用及延伸（如由电功率延伸到额定功率和实际功率，由电热延伸到热学中热量、温度等的数量关系），特别是由电表、用电器铭牌引出相关计算等问题；测量灯泡的功率具有开放性，对学生的实验操作技能和思维能力的考查提出了更高的要求。
二、例题精析：
由浅入深、分门别类、有机综合。
（一）电路类：
是基础
（1）单一用电器
例一、有一标有“6V 12W”的小灯光，当小灯炮正常发光时，电流通过小灯泡1min做的功是_____J．若接在电压为1.5V的电源上，通过小灯泡的电流为0.5A，此时小灯泡的功率是________W．
（2）两个用电器的串联或并联
例二、把标有“12伏 12瓦”的灯L1和“12伏 6瓦”的灯L2串联起来接在电源电压为12伏的电路中，正确的说法是 （ ）
A．L1、L2两灯均能正常发光
B．L1、L2两灯均不能正常发光，但L2为较亮
C．L1、L2两端均不能正常发光，但L1灯较亮
D．把电源电压提高到24伏，L1、L2两灯都能正常发光
例三、如图所示，电源电压是6伏，灯泡L的电阻是12欧（其阻值不随温度变化），滑动变阻器的最大阻值是12欧．当滑片P移到最左端时，灯泡L正常发光，则灯泡L的额定功率是______瓦．若滑片P移到最右端时，通过灯泡的电流是______安．
例四、L1、L2两盏电灯的额定电压相同，均为U，额定功率P额1>P额2，把它们接入电源电压为U 的电路中，下列说法中正确的是 （ ）
A．两灯串联使用时，实际工率P1＜P2
B．两灯并联使用时，实际工率Pl′＜P2，
C．串联时两灯消耗的总功率P总＜P额2
D．并联时两灯消耗的总功率P总′＜P额1
（3）动态电路
例五、如图，电源电压为6V，且保持不变，灯L1上标有“8V，8W”字样，滑动变阻器的最大阻值为20Ω.
（1）当滑片P移至b端，开关S1闭合，S2断开时，电流表的示数为0.2A，求电压表的示数和L2的电阻.
（2）当滑片P移至a端，开关S1、S2均闭合时求灯L1消耗的实际功率和电流表的示数.
解答此类题的关键是要画出不同状态下的电路图，考查学生分析电路的能力。
变化为多挡位电热器：
例六、小明设计了一个电加热器，有加热状态和保温状态，如图5，发热体AB是一根阻值500Ω的电阻丝，C、D是电阻丝AB上的两点，S′是一个温度控制控制开关．当开关S′闭合，开关S接通C点时，电阻丝每分钟放出的热量是Q1；当S′闭合，S接通D点时，电阻丝每分钟放出的热量是Q2；当S′断开时，电阻丝每分钟放出的热量是Q3，此时测得C、D两点间的电压是33V。
（1）按大小排列出Q1、Q2和Q3的顺序是:
________＞________＞________．
（2）将上述热量由大到小的顺序排列，其比值是20∶10∶3，求电源电压U和电热器处于保温状态时，每分钟放出的热量．
（4）输电线路
例七、下图是供电设备向居民楼用户输电的示意图，为保证居民楼内的用户所有用电器都能正常工作，居民楼的输入导线间的电压必须保证为220V，当居民楼内消耗的功率为44kW时。
（1）通过输电线的电流为多少安?
（2）若输电线的总电阻为0.1Ω，供电设备的输出电压是多少伏？
（3）居民楼内由于家用电器的增加，将向供电部分申请“增容”，即增加用电功率．当居民的用电器的额定功率由44kW增加到88kW，所有用电器均在正常工作时，输电线路损失的功率比“增容”前增加了多少?
（4）若要求减小输电线损失的功率，用学过的公式及知识说明应采取的措施。
解答此类题的关键是：
1.将实际问题转化为电路图．2.（4）与高压输电的区别。
（二）电表类
（1）电能表
例八、某家用电能表上标有“220V 5A 3000R/kWh”的字样，当家中用电器全部工作时，电能表1分钟转了45转．由此可估算出该家所有用电器的总功率为_______瓦；若该家全部用电器工作时的总电流不超过电能表的额定电流，还可以再增加________瓦以下的用电器．
例九、小宇从商场买回一个铭牌上规格为“220V1000W”的电炉。
由于目前市场上某些商品存在的质量问题，小宇在家中对这个电炉进行检验，看看它是否能达到额定功率。
请你帮他想一个简便的方法，尽快地作出判断。
给你提供的器材是小宇家中的电能表（见右图）、电源插座（电压220V）和计时器。
（2）电流表、电压表
例十、如图，R1=10Ω的电阻和变阻器R2串联，AB接到6V的电路中，将滑片P移到a点，变阻器左侧电阻Ra，Ra=
R2，将量程为0.6A的电流表或量程为3V的电压表接到电路中C处，电表的指针恰好指示满量程.
（1）接在C处的是___________表.
（2）保持原电路不变，如果将C处的电表换成另一块电表，那么此刻电表示数是多少？
（3）换成另一块电表后，若移动滑片P到某一点，使变阻器消耗的电动率为0.8W，通过R1的电流可能是多少？
此类题考查的重点是电流表和电压表量程问题
（三）信息（表格、图象等）类
（1）表格类
LG微波炉
MG——5021MN
额定电压：
220V
输出功率：
700W
微波输入功率：
1050W
烧烤输入功率：
900W
内腔容积：
20L
振荡频率：
2450MHZ
例11、右表是LG微波炉的部分技术参数请根据表中信息完成下列问题（计算结果保留两位小数）
（1）求该微波炉在使用微波档工作时的额定电流。
（2）若使用微波档工作时，做一道菜需用15min，则消耗的电能是多少kW•h?
（3）该微波炉在使用烧烤档工作时的效率是.
（4）使用微波档和烧烤档工作都可以用来加热食物，但他们加热的方式是不同的，前者采用微波加热，后者采用热传递的方式（红外线）加热。
请猜测“振荡频率”是针对微波炉哪种工作状态而言的？
如何提取有用信息
（2）图象类
例12、在某一温度下，两个电路元件A和B中的电流与两端电压的关系如图18所示．
（1）由图可知，元件________中的电流与它两端电压之间的关系遵循欧姆定律．
（2）将A和B并联后接在电压为2.0V的电源两端，求元件A的电功率及通过A和B的总电流．
充分熟练运用数学手段（函数图象、比例、二元一次方程组、不等式、一元二次方程等）
（四）生活综合类
（1）电学内综合
例13、图5—15是小雨家的用电器和电路布线图：
下面是小雨家几台家用电器的铭牌：
电风扇
规格（mm）
风量（m3/min）
电源（V/HZ）
噪音（dB）
功率（W）
400
60
220/50
67
66
XPB36-S洗衣机
容量（Kg）
功率（w）
电源（V/HZ）
外型（mm）
洗
脱
洗
脱
220/50
875×770×445
3.6
3
300
136
T297901电视机
显像管（cm）
电源（V/HZ）
功率（W）
尺寸（mm）
质量（Kg）
74
220/50
180
761×552×600
47
BCD-103C电冰箱
总容量（L）
冷冻室容积（L）
电源（V/HZ）
功率（W）
质量（Kg）
80
32
220/50
120
38
（1）小雨发现洗手间的灯不亮了，而灯泡没坏，于是他闭合开关，用试电笔分别测试a、b、c、d、e、f各点，发现测试a、b、c三点时试电笔发光，而测试d、e、f时不发光。
这说明两点间发生了。
（2）夏天的夜晚，小雨洗完衣服正在用洗衣机脱水，三只“220V60W”的灯和其它的用电器都正常工作，这时，通过保险丝的电流是A.
（3）这一天物业公司的工作人员来收电费了，他观察了现在的电能表盘（图5—16），然后从笔记本上查出上个月的示数是106.7度，若按每度0.6元计算，小雨家应该缴电费元。
图5—17是去年一年小雨家耗电情况的图像，可见月份用电最多。
图5—16图5—17
（4）在电阻一定时，电流越大，导体在相同时间内产生的热量.根据这一原理，小雨家的电路中加入了保险丝.保险丝是由电阻比较、熔点比较的铅锑合金制成。
当电流过大时，温度升高到一定程度，保险丝自动，可保护电路.
（5）小雨在卧室安装一个照明电灯和一个红色电源指示灯。
要求：
只要有电，红色电源指示灯一直亮着，照明电灯由开关控制。
请你在图5—15中卧室的位置帮他画好电路图。
（6）小雨作了一个可以调节亮度的迷你型夜灯，
已知小灯泡铭牌是“6V3.6W”，电池电压为9V，
变阻器的变阻范围是0~20Ω，灯泡的发光效率为30%，如图5—18
变阻器的电阻调至多大时，小灯泡实际功率是2.5W（如图5—18），此时小灯泡的发光功率为多大？
此类题能够较全面地考查电学知识，在时间紧的情况下，通过对此类题的精心讲评，可使学生较全面的掌握电学知识。
（2）电热综合
例14、小明家的新房子想装一台电热水器，小明发现市场上的电热水器分为储水式和无水箱式两种。
储水式电热水器要用较长时间把水箱中的水加热，待水温达到要求后用水箱中的热水淋浴。
无水箱式电热水器使冷水流过电热器就达到要求的温度而立即从喷头流出供淋浴。
已知：
冷水温度为15℃；淋浴所需热水温度为40℃，电热水器一分钟流出热水的质量约为4kg；水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg·℃），求：
（1）将质量为4kg、温度为15℃的冷水；加热到淋浴所需要的温度，水吸收的热量是多少？
（2）如果不考虑热量的损失，无水箱式电热水器的电功率至少应该是多大才能满足淋浴的要求？
（3）小明家新房子的电路允许通过的最大电流约为20A，问他家能不能使用无水箱式电热水器？
（3）灯泡
例15、如图4（a）所示电路中，灯L1的电阻R2的
（不考虑灯丝随温度的变化）．电源电压为10V，并保持不变．S1、S2为开关．当闭合S1，断开S2时，灯L1正常发光，电阻R3消耗的电功率为2W，电压表示数U1；当闭合S2，断开S1时，电阻R4消耗的电功率为
W，电压表示数为
U1．
求
（1）灯L1的额定功率；
（2）电阻R4的阻值．
（a）（b）（c）
图4
例16、
右图电路中，电源电压不变，灯L上标有“18V 18W”的字样，电压表所选量程为0～15V，电流表所选量程为0～3A。
当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P移到a端时，灯L正常发光，电流表示数为2.5A。
当开关S断开、滑动变阻器的滑片P移到距a端3/4ab长度时，电压表示数为15V。
则在保证电路各元件安全的情况下，断开开关S，移动滑片P的过程中，灯L的最小功率为（）
A．0.5W B．3.75W C．5W D．6.48W
（五）习题讲评
例1、图7所示电路，电源电压不变，灯泡L标有“6V3W”字样。
当S闭合，S1、S2断开，滑片P从b端滑到中点时，电流表的示数变化了0.1A，此时电压表的示数为6V；保持滑片P的位置不变，闭合S1、S2，电流表的示数又变化了2A。
则电源电压和定值电阻R0的阻值分别为
A．8V16ΩB．8V4Ω
C．10V16ΩD．10V8Ω
此题主要考查了电压表、电流表及滑动变阻器的使用，串、并联电路的特点、欧姆定律、电功率及通过开关的通断来改变电路连接的动态电路等。
是一道综合性非常强的电学题，难度较大。
本题的特点：
一是：
由开关的通断改变电路的连接方式，串联转化为并联从而要求学生熟练掌握串并联电路的特点。
二是：
滑动变阻器的滑片移动时电压表、电流表示数如何变化确定不同状态对应的电流大小关系，对“电流变化了0.1A”的含义就有了明确的认识。
然后由电压表示数为6V，确定小灯泡正常发光从而得出不同状态的电流值，三是：
由开关的闭合造成电路局部短路。
短路是老师教学中的难点，也是学生分不清电路连接方式的主要原因。
所有这些，都要求学生要具备较高的思辨能力，灵活运用物理规律分析问题和解决问题的能力。
建议教师在电学的教学中要注重培养学生对电路的认识，尤其是电路中不仅有开关的通断还有变阻器滑片的移动引起的电路变化；培养学生从题目中获取有用信息及数据处理问题的能力。
例2、某电热毯只有一个挡位，使用不方便。
小明想用一电阻丝作发热体与其串联，将它改造成有两个挡位的电热毯。
已知原电热毯的额定电压为220V，为了测定它的额定功率，小明把它与一个标有“220V25W”灯泡串联在家庭电路中（如图22所示），电压表的示数为176V。
（电源电压恒为220V，不考虑温度对电阻阻值的影响）
求：
（1）原电热毯的额定功率多大？
（2）为了使改造后的电热毯（如图23所示）在低温挡位
时的总发热功率为原电热毯额定功率的五分之三，
小明需一个阻值多大的电阻丝？
（保留一位小数）
（3）改造后的电热毯，在低温挡位时工作10min，R0消
耗多少电能？
解答本题，要有正确的解题思路
（1）第一问：
根据灯泡的额定电压、额定功率算出灯泡的电阻再由串联电路的分压原理（这里的电压是实际电压）可求得电热毯的电阻，然后已知灯泡的额定电压根据P=U/R求出其额定功率。
这里有三个思维过程，对学生来说思维梯度较大，
①实际电压与额定电压分不清
②分压原理使用不习惯
③电热毯的实际电压已知（44v）而要求的是额定功率。
这就要求学生概念非常清楚，能灵活的把知识的联系起来。
（2）第二问学生会出现以下思维
①低温挡对应的是什么状态？
（两个电阻一块发热怎么会是低温挡？
）
②总发热功率怎么会比原电热毯额定功率还小？
（既然是总发热功率应该发热较多怎么反而少了）。
正是这两个疑问使学生思维一片混乱。
要正确完成此问学生需有较高的解决物理问题的能力
（3）第三问：
解题的关键是从图上观察R0对应的是哪一部分电阻丝，如果审题正确会顺利解答。
本题是一道综合性很强的试题，不仅涉及到电学中基础知识的综合运用（电路分析，串联电路的特点，电功率中的额定功率及实际功率的区别，分压作用等），更对考生的综合能力进行了较为全面的考察，如对问题的分析能力，推理能力，对试题所提供的信息的处理与整合能力，另外本题对运用数学工具解决物理问题的能力的要求有所提高、解答本题除了要熟悉公式的变换方法，还要具备熟练的数值运算能力。
例3：
在如图所示电路中，灯泡L1上标有“3V1.5W”字样，电源电压恒为18V，开关S1、S2、S3都闭合时，电路总电阻为4Ω；开关S1闭合，S2、S3断开，滑动变阻器R的滑片P位于变阻器的中点时，灯泡L1正常发光；开关S2闭合S1S3断开，滑动变阻器的片P位于右端时，灯泡L2消耗电功率正好是其额定功率的
，求灯泡L2的电阻及额定功率。
错解：
当开关S1、S2、S3都闭合时，灯L1与L2并联（图略）
R1=
则R2=6Ω
当开关S1闭合，S2、S3断开，滑动变阻器R的滑片P位于变阻器的中点时，
灯泡L1与
串联且L1正常发光（图略），
0.5A,UR=U-U1=15V
所以
，即R=60Ω
当开关S2闭合S1S3断开，滑动变阻器的片P位于右端时，灯L2与R串联，（图略）
R总=R2-R=72Ω
=0.25AP2实=I2R2=0.75WP2额=4P2实=3W
解析：
当开关S1、S2、S3都闭合时，灯L1与L2并联时（图略），
U1=U2=U=18V，此时U1>U1额，灯L1烧坏，连入电路的只有L2，同学们没有看到这一点造成了错误，实际上灯L2阻值这时就是总电阻4Ω。
在求的额定功率时思路正确。
正确答案是灯泡L2的电阻是4Ω，额定功率是1.26W.
由此题可以看出造成错误的主要原因是审题不仔细。
例2．一定值电阻R0和一滑动变阻器R连接，与R0和R组成的电路相接的还有量程均为0-15V的电压表V1和V2，设通过两电阻的电流I恒定不变，当移动滑片使滑动变阻器接入电路的电阻为其最大值的1/3时，电压表V1的示数U1=8V，V2的示数U2=10V。
再移动滑片使滑动变阻器接入电路的电阻增加10Ω时，电压表的示数U1ˊ=12V，V2的示数U2ˊ=14V.求该电路中两电阻总功率的最小值和最大值。
学生错解1.不能理解“电流恒定”的物理意义，以致不能正确判断两电阻的连接方式。
解析：
当通过两电阻的“电流恒定”时，电路中的两端总电压与总电阻成正比，在这样的条件的电路中，电路两端的总电压和总电阻都是同时要改变的变量。
此题中因改变滑动变阻器的电阻来改变电路的总电阻，所以同时要改变电路两端的总电压，则两电阻应串联。
学生错解2.因没有考虑电压表的量程，导致算错两电阻组成电路的最大功率。
正解：
解答此题第一要素：
分析两电阻的连接方式，由于
升级会员 