1、题型题型 18 电热综合计算题电热综合计算题 类型一 变阻器引起的动态电路计算类 纯电路类 1 ( (6 分) )如图所示的电路中， 电源电压恒定不变， 电压表的量程为 015V， 电流表的量程为 0 0.6A，灯 L 上标有“6V 3W”字样(不考虑灯丝电阻随温度的变化)，定值电阻 R230当只闭合开 关 S1、S2，调节滑片 P 至距 B 端一处时，灯 L 正常工作；当只闭合开关 S1、S3，调节滑片 P 至中点 处时，电流表示数为 0.3A，求： (1)灯泡的电阻； (2)电源电压； (3)在保证电路各元件安全的情况下，只闭合开关 S1、S2时，灯 L 消耗的电功率范围。 解：(1)由
2、PUI可得，灯泡的电阻：RL12； (2)当只闭合开关 S1、S2，调节滑片 P 至距 B 端一处时，R1与 L 串联， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由 PUI 可得，电路中的电流：I1IL0.5A， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，由 I可得，电源的电压：UI1(RL+R1)0.5A(12+R1) 当只闭合开关 S1、S3，调节滑片 P 至中点处时，R2与R1串联，电流表测电路中的电流， 则电源的电压：UI2(R2+R1)0.3A(30+R1) 由可得：U18V，R160； (3)只闭合开关 S1、S2时，R1与 L 串联，电压表测 R1两端的电压，电流表测电路中的电流，
3、 此时灯泡可以正常发光，其最大功率为 3W， 当电压表的示数 U115V 时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡的 功率最小， 此时灯泡两端的电压：ULUU118V15V3V， 灯 L 消耗的最小电功率：PL0.75W， 所以，灯 L 消耗的电功率范围为 0.75W3W。 2. (8 分)如图所示，一灯泡 L 标有“12 V 6 W”字样，接入电路中，电源电压保持不变，灯泡 灯丝电阻不随温度而改变，闭合开关 S，当滑动变阻器滑片 P 移到 b 端时，电压表示数为 5 V；当滑 动变阻器滑片 P 移到 ab 的中点时，电压表示数为 3 V，求： (1)灯丝电阻值是多少？ (2
4、)灯泡 L 正常发光时，在 10 min 内消耗的电能是多少 kW h? (3)电源电压是多少？ (4)滑动变阻器的最大阻值是多少？ 解：(1)灯泡灯丝的电阻 RLU 2 额 p额 （12 V）2 6 W 24 (2)灯泡正常发光 10 min 内消耗的电能 WPt6 W600 s3 600 J110 3 kWh (3)、(4)：设电源电压为 U，滑动变阻器最大阻值为 R，灯与滑动变阻器串联，电流处处相等， P 在 b 端时，电压表示数为 5 V，则：U5 V 24 5 V R 当 P 在 ab 中点时，电压表示数为 3 V，则：U3 V 24 3 V 0.5 R 由、联立，解得：U15 V
5、R12 3. (12 分)如图甲所示的电路中，电阻 R1的阻值为 20 ，R2为滑动变阻器，其规格能够满足电 路要求电流表、的表盘如图乙所示，电源电压为 12 V，且保持不变闭合开关 S，在保持电 路元件正常使用的情况下，求： (1)电流表的示数； (2)电路中的最大电功率 P最大为多少？此时通过 R2的电流 I2是多少？ (3)若 R2为一个规格为“30 2 A”的滑动变阻器， 电流表的示数变化的最大值 I 是多少？ (4)联系家庭电路，并结合以上计算结果，类比说一说对合理使用家用电器的启示 解：(1)电流表的示数：I1U R1 12 V 20 0.6 A (2)根据并联电路的电流规律可知，
6、干路的电流等于各支路电流之和，因此的示数应该大于 的示数，因此量程为大量程，为了电路元件的正常工作，干路的电流不能大于 3 A，也就是干路 的最大电流为 3 A，电路的最大功率为： P最大UI12 V3 A36 W 此时通过 R2的电流为：I2II13 A0.6 A2.4 A (3)根据滑动变阻器的规格可知，通过滑动变阻器的最大电流为 2 A，因此干路的电流最大为：I 最大I1I20.6 A2 A2.6 A 当滑动变阻器滑动到最大阻值时，通过滑动变阻器的电流最小，此时通过滑动变阻器的电流为： I2U R2 12 V 30 0.4 A 通过干路的最小电流为：I最小I1I20.6 A0.4 A1
7、A 电流表的示数变化量为：II最大I最小2.6 A1 A1.6 A. (4)在并联电路中，支路电流的变化将直接影响干路的电流，进而影响电路的总功率类比家庭 电路，在购买和使用较大功率的家用电器时，要考虑家庭电路的承受能力，避免因为家用电器功率 过大，超出电路的功率适用范围，进而影响整个电路的正常使用和安全 4. (8 分)如图所示的电路中， 电源电压保持不变， 当开关 S 闭合， 滑片 P 置于滑动变阻器 b 端时， 电压表示数为 12 V，电流表示数为 0.4 A；当滑片 P 移至滑动变阻器中点时，电压表的示数 恰好等于示数的一半(滑片 P 处于任何位置灯泡均可发光，灯丝电阻不随温度而改变)
8、，求： (1)滑动变阻器的最大阻值为多少？ (2)滑片 P 由滑动变阻器 b 端移至中点过程中，灯泡 L 消耗的电功率变化了多少？ (3)当开关 S 闭合，在任意移动滑片 P 的过程中，电路消耗的最大功率为多少？ 解：(1)当开关 S 闭合，滑片 P 置于滑动变阻器的 b 端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联， 测得是电源电压，测得是小灯泡电压，电源的电压 U12 V，电路中的电流 I0.4 A，因为串 联电路中的总电阻等于各分电阻之和，所以根据欧姆定律可得：R灯RU I 12 V 0.4 A30 当滑片 P 移至滑动变阻器的中点时，灯泡与滑动变阻器阻值的一半串联，因为电压表的示数 恰等于示数
9、的一半，所以 U灯1 2U 1 212 V6 V 因为串联电路的总电压等于各分电压之和，所以 URUU灯12 V6 V6 V 因为串联电路中各处的电流相等，所以 R灯1 2R 把式代入式可得：R灯10 R20 ； (2)滑片 P 置于滑动变阻器的 b 端时灯泡消耗的电能：P灯I2R灯(0.4 A)210 1.6 W，当 滑片 P 移至滑动变阻器的中点时消耗的电功率： P灯U 2 灯 R灯 （6 V）2 10 3.6 W，滑片 P 由变阻器的 b 端移至中点过程中，灯泡消耗的电功率变 化：PP灯P灯3.6 W1.6 W2 W. (3)因为电源电压不变，由公式 PU 2 R 可知，要使电路消耗的功
10、率最大，只需要连入电路的电阻 最小，结合电路图可知，滑片移动到最左端时，电阻最小，此电路消耗的电功率最大当滑片在最 左端时，滑动变阻器短路，只有灯泡连入电路，所以此时电路的电阻 RR灯，电路消耗最大电功率 P U 2 R （12 V） 2 10 14.4 W 5. (8 分)如图所示，设电源电压 U 恒定不变，R 为定值电阻，R为滑动变阻器闭合开关，移 动滑片改变变阻器阻值，记录多组电压表和电流表的示数分别为 U1和 I1，然后输入计算机绘制出 U1I1图像如下，结合电路和 U1I1图像求： (1)电源电压 U 和定值电阻 R 的阻值 (2)调节滑动变阻器 R，当 R的阻值多大时，变阻器 R消
11、耗的功率最大，最大值是多少 解： (1)由题图知， 当滑动变阻器接入电路的阻值为零时， 电压表示数为 0 V， 电流表示数为 1 A； 电流表示数为 0.5 A 时，电压表示数为 3 V设电源电压为 U， 则有滑动变阻器阻值为零时电源电压为 UIR1 AR 当电压表示数为 3 V 时，电流表示数为 0.5 A，此时电源电压为 UURU滑 0.5 AR3 V 由、解得 R6 ，U6 V. (2)干路电流 I U R1R 滑动变阻器消耗的功率 PUI(UIR)IUII2R U2 RR U2 （RR）2R U2（RR）U2R （RR）2 U2R （RR）2 U2R （RR）24RR U2 （RR）2
12、 R 4R 由此可知，当滑动变阻器电阻 RR6 时，P 最大，最大值为 P最大U 2 4R （6 V）2 46 1.5 W. 6. (10 分)如图甲所示，额定功率为 3.6 W 的小灯泡(灯泡电阻不变)与滑动变阻器串联在电路中， 电源电压恒定，当滑片 P 滑至 A 端时，小灯泡恰好正常发光滑动变阻器滑片 P 从 A 端移到 B 端的 过程中，小灯泡两端电压 U 与滑动变阻器接入电路电阻 R 的关系如图乙所示求： (1)电源电压； (2)小灯泡的电阻； (3)当滑片 P 滑至 B 端时，小灯泡消耗的实际功率 解：(1)当滑片滑至 A 端时，变阻器接入电路中的电阻是 0，只有灯泡接入电路中，灯泡
13、两端的 电压最大，为电源电压，故由图可得：U6 V (2)当灯泡两端电压为电源电压时灯泡正常发光，该电压同时为其额定电压所以灯泡的额定电 压也是 6 V. 灯泡的电阻是：RLUL 额2 PL额 （6 V） 2 3.6 W 10 (3)由图可得：当滑片滑到 B 端时，灯泡两端的电压是 2 V，滑动变阻器接入电路中的阻值是其 最大阻值 20 滑动变阻器两端的电压是：UPUUL6 V2 V4 V 串联电路的电流是：IIPUP RP 4 V 20 0.2 A 小灯泡的实际功率是：PLULI2 V0.2 A0.4 W. 或：PLUL 2 RL （2 V） 2 10 0.4 W 或：PL(UL U额) 2
14、P 额(2 V 6 V) 23.6 W0.4 W 变阻器应用类 7( (8 分) )车辆超载是造成公路桥梁损坏的重要原因，因此限制车辆超载有着重要意义。某物理 兴趣小组设计了一个模拟超载报警装置，如图 1 所示。为了增大检测重量，他们使用了一个水平杠 杆 OAB，O 为支点，OB 长 120cm，AB：AO5：1，模拟车辆放置在托盘内。已知电源电压恒定不变， 报警器的阻值 R0恒为 10，压敏电阻 R 固定放置，压敏电阻 R 的阻值与所受到的压力 F 变化的关系 如图 2 所示。闭合开关 S，托盘空载时，电流表的示数为 0.2A；当模拟车辆重量逐渐增大，电流表 示数达到 0.5A 时，报警器开
15、始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量及压杆的大小均忽略不计。 求： (1)由图 2 可知，压敏电阻 R 的阻值随着所受到的压力 F 增大而 ；检测时，杠杆 A 点受 到的压力与杠杆 B 端受到的支持力大小之比为 ； (2)托盘空载时压敏电阻的阻值为 ，电源电压为 V； (3)报警器刚好开始报警时，压敏电阻的阻值为 ，设定的托盘限载重量为 N， 电路消耗的总功率为 W。 (4)若换用 15V 的电源，为保证报警器仍在原设定的托盘限载重量时报警，应在杠杆上水平调节 托盘底部触点 A 的位置。试计算说明触点 A 应调节至距 O 点多少 cm 处？ 解：(1)由图 2 可知，压敏电阻 R 的阻值随着
16、所受到的压力 F 增大而减小； 根据杠杆的平衡条件：FAOAFBOB，所以， 因为 AB：AO5：1， 所以 OB：OA6：1，所以； (2)由 2 图数据可知，当踏板空载时(F0N)，压力传感器的电阻为 R40，已知 R010， 电源电压为：UI(R+R0)0.2A(40+10)10V； (3)电流表示数达到 0.5A 时，报警器开始发出报警信号， 根据欧姆定律 I知， 总电阻为：R总20， 此时压力传感器的电阻为：RR总R0201010； 由图象 2 知所受到的压力 F 为 30N； 由题知，ABO 为一水平杠杆，O 为支点，AB：AO5：1，则 OAOB120cm20cm， 根据杠杆平衡
17、条件可得：F压OBF踏OA，即 30N6F踏1， 解得 F踏180N，即踏板设定的最大压力值为 180N； 电路消耗的总功率为：PUI10V0.5A5W； (4)若电源电压变为 15V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，电路中的电流仍 为 0.5A， 此时的总电阻为：R总30， 此时压力传感器的电阻为：R R 总R0301020； 由图象可知，当传感器的阻值为 20时，对应的压力为 F压12N， 根据杠杆平衡条件可得：F踏OAF压OB，即 180NOA12N1.2m，来源:学科网 解得 OA0.08m8cm。 8. (10 分)如图甲所示，是一种自动测量油箱内油量的装置，油量表(由
18、电流表改装而成)的指针能 指示油箱内油的多少当油箱加满油时，浮标通过杠杆使滑片恰好移至变阻器的最下端；当油箱油 量减少到 5 L 时，油量表会发出警告油的体积 V 和变阻器接入电路的电阻 R 的关系如图乙所示， 电源电压恒为 6 V，定值电阻 R0的阻值为 100 .闭合开关 S，求： (1)当油箱加满油时电路中的电流； (2)油箱内油量剩余一半时变阻器 R 两端的电压； (3)油量表刚报警时 R0的功率 解：(1)当油箱加满油时，变阻器 R 的电阻等于零，此时电路中的电流 I1U R0 6 V 100 0.06 A (2)当油量剩余一半时，由图乙可知此时变阻器 R 的电阻为 500 I2 U
19、 RR0 6V 500 100 0.01 A 变阻器 R 两端的电压 URI2R0.01 A500 5 V (3)当油量降低到 5 L，由图乙可知时变阻器 R 的电阻为 900 I3 U RR0 6 V 900 100 0.006 A 此时 R0的功率 PR0I32R0(0.006 A)2100 0.0036 W 9.( (6 分) )某型号汽车的油量显示电路如图甲所示，其中定值电阻R0=10，R为压敏电阻(厚度不 计)，位于油箱底部，A 表是一量程为 00.6A 的电流表，作为油量指示表。压敏电阻的电阻值随汽 油产生的压强的变化而变化，其对应关系如图乙所示。已知加满汽油时油的深度为 0.4m
20、，A 表示数 为 0.6A，汽油密度油=0.710 3kg/m3，g 取 10N/kg。求： (1)加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强； (2)电源的电压； (3)汽油耗尽时电流表的示数。 解：(1)加满汽油时油的深度为 0.4m，所以加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强为： 333 0.7 10 kg/m10N/kg 0.4m2.8 10 Papgh 油 (2)加满汽油时油的深度为 0.4m，A 表示数为 0.6A，汽油产生的压强为 3 2.8 10 Pa ，由乙图可 知，此时压敏电阻的电阻值10R ，R0=10，根据串联电路的特点和 U I R 可得，电源电压为： 0 0.6A101012V
21、UI RR (3)汽油耗尽时，压敏电阻受压强为 0，由图象知此时压敏电阻连入电路的阻值 110R ，由 串联电路特点和欧姆定律可得此时电路中电流为： 0 12V 0.1A 10110 U I RR 10. (8 分)如图甲所示是某压力计的电路原理示意图图中电源电压为 6 V(保持不变)；定值电阻 R0的规格是“520 0.01 A”，起保护电路的作用；测力显示器是由电流表改装成的(电阻忽略不 计)；R 是一种新型电子元件，其阻值 R 随压力 F 大小变化的关系如图乙所示求： (1)R0允许消耗的最大功率是多少？ (2)通过分析图乙，请直接写出电子元件的阻值 R 随压力 F 变化的关系式 (3)
22、该测力计所能测量的最大压力是多少？ (4)若要增大该测力计所能测量的最大压力，请写出一种改进方法 解：(1)电阻 R0中允许通过的最大电流为 I00.01 A 则 R0两端的最大电压为： U0I0R00.01 A520 5.2 V R0消耗的最大电功率为： P0U0 I05.2 V0.01 A0.052 W (2)分析图像可知， 电子元件的阻值 R 随压力 F 变化的关系式是： R2000.4 F(或 R2002 5F) (3)电路中允许通过的最大电流是 0.01 A， 由题意可知电路最小总电阻是 R总U I0 6 V 0.01 A600 R 的最小电阻为 R最小R总R0600 520 80
23、此时 R 上的压力最大，根据 R 和 F 的关系可知(或由图乙可知)，F最大300 N (4)换 R0，增大 R0的阻值(或换电源，减小电源电压) 11( (4 分) )如图所示，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压保持不变，闭合开关 S 后，滑 片 P 从 a 端滑到 b 端，电流表示数 I 与电压表示数 U 的变化关系如图乙所示。求：电源电压。 解：定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路的电流，滑片 P 在 a 端时，只有定值电阻连入电路中，此时的电流最大，由图乙知：I10.6A，由欧姆定律，电源电压： UI1R10.6AR1， 当滑片在 b 端时，变阻器的最大
24、电阻与定值电阻串联，电路的电流最小，由图乙知，I20.2A， 电压表示数为：UV2V， 根据串联电路的规律及欧姆定律，电源电压：UI2R1+UV0.2AR1+2V， 由得：R15，代入得：电源电压：U3V。 12. (10 分)热熔胶是常用的粘合剂，它在常温下为固体图甲是热熔胶枪(简称“胶枪”)的外形， 其内部有两只相同的 PTC 加热元件， 电路如图乙所示， 单只 PTC 加热元件的电阻与温度的变化关系 如图丙所示胶枪扳机松开时，开关 S1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 60 s 后热熔胶熔化成的胶液温度达到正常工作温度(150 C180 C
25、)此后，若 扣动扳机，胶枪就进入正常工作状态：开关 S1闭合，开关 S2的触片与 a 触点接通，固体胶条向前挤 压枪口冒出温度为 150 C180 C 的胶液在近似计算时，可以认为胶液的温度与 PTC 加热元件 的温度相同问： (1)单只 PTC 加热元件在预热过程中的最小电阻为多少？ (2)胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大？ (3)接通电源 60 s 后，假设胶枪在恒温为 150 C 的条件下正常工作 100 s，它产生热量的 60%被 胶条吸收，在这过程中胶条吸收了多少热量？ 解： (1)由题图丙可知，单只 PTC 在预热过程中的最小电阻为 500 ； (2)当开关 S1断开，S2与
26、b 接触时，两电阻串联，其总电阻 R串R1R2，由 PU 2 R 知，当 R 最 小时 P 最大，故当 R1R2500 时，P 最大R串2500 1 000 . 此过程中消耗的最大功率为 PU 2 R串 （220 V）2 1 000 48.4 W； (3)当开关 S1闭合，S2与 a 接触时，两电阻并联，此时，胶枪正常工作 由图丙可知，在 150 时单只 PTC 的电阻为 1 200 ，则 R并 R1R2 R1R2 R1 2 1 200 2 600 ， 则胶枪产生的热量为 QI2R并tU 2 R并t （220 V）2 600 100 s8 066.7 J， 胶条吸收的热量为 Q胶条Q8 066
27、.7 J60%4 840 J. 类型二 多开关引起的动态电路计算类 13.( (6 分) )如图所示，灯泡 L 标有“6V 3W”字样(不考虑灯丝电阻变化)，定值电阻R1=28， 当开关 S1、S2、S3全部闭合时，灯泡正常发光，电流表示数为 0.75A。求： (1)电源电压U； (2)定值电阻R0的大小； (3)当 S1闭合，S2、S3断开时，电路消耗的功率。 解：(1)当开关 S1、S2、S3均闭合时，R2短路，灯 L 与R0并联，因为灯 L 正常发光，则有 U源=UL=U0=6V (2)通过小灯泡电流： L L L 3W 0.5A 6V P I U 通过R0电流： 0L 0.75A0.5
28、A0.25AIII 由 U I R 可得，定值电阻R0的阻值： 0 0 0 6V 24 0.25A U R I (3)当开关 S1闭合，S2和 S3断开时，灯 L 与R1串联，由 U I R 可得小灯泡电阻： 2 2 L L L 6V 12 3W U R P 电路总电阻： L1 122840RRR 总 电路消耗的功率： 2 2 6V 0.9W 40 U P R 总 。 答：(1)电源电压为 6V；(2)定值电阻R0的值为 24；(3)当 S1闭合，S2、S3断开时，电路消耗 的功率是 0.9W。 14. (11 分)如图所示的电路中只闭合 S1时，通过 R2的电流是 1.5 A，R130 ，R
29、220 .求： (1)电源电压是多大？ (2)只闭合 S2时，通电 20 s 电流通过 R1产生的电热是多少？ (3)开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率 P 和最大电功率 P之比是多少？ 解：(1)当只闭合开关 S1时，只有 R2接入电路， 电源的电压 UIR21.5 A20 30 V (2)当只闭合 S2时，R1与 R2串联 RR1R230 20 50 I1U R 30 V 50 0.6 A QI21Rt(0.6 A)230 20 s216 J (3)当 S1、S3闭合，S2断开时，R1与 R2并联，此时电路中的功率最大 I1U R1 30 V 30 1 A I2U R2 30
30、V 20 1.5 A I大I1I21 A1.5 A2.5 A PUI大30 V2.5 A75 W 当只闭合 S2时，R1与 R2串联，则此时电路中功率最小： PUI小30 V0.6 A18 W P P 18 W 75 W 6 25 (其他方法正确可给分) 15.( (6 分) )如图，电源电压为 12V， 灯泡 L 的规格为“6V 3W” ，滑动变阻器R1上标有“20 1A” ， 2 10R ，电流表量程为03A。将开关 S 闭合，S1S2断开，调节变阻器使灯泡正常发光 (1)求灯泡正常发光时的电阻； (2)求滑动变阻器 10s 内消耗的电能； (3)将开关 S、S1、S2都闭合，移动滑片 P
31、 且电路安全，求R1与R2功率之比的最大值。 解：(1)由灯泡的铭牌可知灯泡正常发光时的电阻： 2 2 L (6V) 12 3W U R P 额 额 (2)将开关 S 闭合，S1S2断开时，滑动变阻器R1和灯泡 L 串联，此时灯泡正常发光；滑动变阻 器R1中的电流和灯泡 L 的电流相等： 1 RL 3W 0.5A 6V P II U 额 额 滑动变阻器R1的两端电压： 1 R 12V6V6VUUU 总额 滑动变阻器 10s 内消耗的电能： 11 RR 6V0.5A 10s30JWU I t (3)当开关 S、S1、S2都闭合时，灯泡 L 被短路，此时为定值电阻R2和滑动变阻器R1并联；R2的
32、电流和电压不会发生变化， 所以R2的功率为定值； 滑动变阻器R1的电压为定值， 当R1的电流最大时， R1的功率达到最大值，此时R1与R2功率之比最大。R2的电流： 2 2 2 12V 1.2A 10 U I R 电流表测量的是干路电流，由电流表的量程可知滑动变阻器R1的最大电流： 12 3A1.2A1.8AIII 大大 总 R1与R2功率之比的最大值： 11 111 22222 1.8A3 1.2A2 PU IU II PU IU II 大大大大 总 总 16. (7 分)如图所示电路，电源电压 U 和小灯泡 L 电阻不变，R1、R2是定值电阻当开关 S 闭合， S1、S2断开时，电压表的示
33、数为 3 V，电流表的示数为 0.1 A；当开关 S、S2闭合，S1断开时，电流 表的示数为 0.6 A，电阻 R2的电功率为 3.6 W求： (1)电阻 R1的电阻值为_，电源电压为_V； (2)当开关 S、S1闭合，S2断开时，电流 10 s 内通过电阻 R1所产生的热量； (3)当开关 S、S1、S2都闭合时，小灯泡正常发光，小灯泡 L 的额定电功率 解：(1)当开关 S 闭合，S1，S2断开时，UR13 VI0.1 A，则 R1UR1 I 3 V 0.1 A30 .当开关 S、S2闭合，S1 断开时，只有 R2接入电路 UPR2 I 3.6 V 0.6 A6 V. (2)当开关 S、S
34、1闭合，S2断开时，只有 R1接入电路，R1产生的热量为 QU 2 R1t （6 V）2 30 10 s 12 J (或当开关 S、S1闭合，S2断开时，只有 R1接入电路， IU R1 6 V 30 0.2 A QI2R1t(0.2 A)230 10 s12 J 或 QUIt6 V0.2 A10 s12 J (3)当开关 S、S2闭合，S1断开时，只有 R2接入电路 R2U I2 6 V 0.6 A10 当开关 S 闭合，S1、S2断开时，灯泡和 R1、R2串联 R总U I2 6 V 0.1 A60 灯泡电阻 RLR总R1R260 30 10 20 当开关 S、S1、S2都闭合时，灯泡与 R
35、1、R2并联， 灯泡正常发光 灯泡的额定功率为 PU 2 RL （6 V） 20 1.8 W 17( (6 分) )如图所示电路中，电源电压不变，小灯泡 L 标有“3V 1.2W”的字样，R1、R2为定值 电阻，R115，R230当开关 S 闭合，S1、S2都断开时小灯泡 L 正常发光(不考虑温度对灯丝电 阻的影响)。求： (1)电压表的示数； (2)当开关 S，S1闭合，S2断开时，电流表的示数； (3)当开关 S，S1、S2都闭合时，整个电路消耗的电功率。 解：(1)当开关 S 闭合，S1、S2都断开时，灯泡 L 与电阻 R1串联，电压表测 R1两端的电压， 因串联电路中各处的电流相等，且
36、小灯泡 L 正常发光， 所以，由 PUI 可得，电路中的电流 I0.4A， 由 I可得，电压表的示数 U1IR10.4A156V； (2)因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，电源的电压 UUL+U13V+6V9V， 当开关 S，S1闭合，S2断开时，电路为 R1的简单电路，电流表测电路中电流， 则电流表的示数 I10.6A； (3)当开关 S，S1、S2都闭合时，R1与 R2并联， 因并联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路的总电阻 R10， 整个电路消耗的电功率 P8.1W。 18. (8 分)如图所示电源恒定不变，滑动变阻器 R1的最大阻值为 20 ，定值电阻 R230 ，灯
37、 L 上标有“6 V 3.6 W”字样且电阻不变当滑动变阻器滑片滑到最左端，只闭合 S1时，灯 L 刚好正 常发光求： (1)灯泡工作时的电阻 (2)S1断开，S2闭合时，将滑动变阻器的滑片滑到最右端，R2在 5 min 内做的电功是多少？ (3)该电路工作时能消耗的最大功率是多少 解：(1)小灯泡正常工作时的电阻 RU 2 额 P额 （6 V）2 3.6 W 10 (2)当滑动变阻器滑到最左端时，只闭合 S1，小灯泡正常发光，所以电源电压 UU额6 V S1断开，S2闭合时，将滑动变阻器的滑片滑到最右端，则定值电阻 R2与滑动变阻器 R1的最大 阻值串联，电路中的电流为 I U R1R2 6
38、 V 20 30 0.12 A (R2在 5 min 内做的电功为 WI2Rt(0.12 A)230 560 s129.6 J) (3)当 S1、S2闭合时，滑动变阻器的滑片 P 位于最左端时，即滑动变阻器接入电路的电阻为 0， 此时电路中的电流最大，电路消耗的功率最大 通过电阻 R2的电流 I2U R2 6 V 30 0.2 A 通过灯泡 L 的电流 ILP 额 U额 3.6 W 6 V 0.6 A 电路中的总电流 I总I2IL0.2 A0.6 A0.8 A 电路工作时消耗的最大功率为 PUI总6 V0.8 A4.8 W 19.( (6 分) )如图，电源电压恒定不变，灯泡 L 上标有“6V
39、 3.6W”的字样(灯泡电阻受温度的影 响忽略不计)。R1=30，滑动变阻器R2的最大阻值为 50，当 SS1闭合，S2断开且滑片 P 在b端时， 电流表的示数为 0.2A。求： (1)灯泡正常工作时的电阻； (2)电源电压； (3)断开 S1，闭合 SS2，调节滑动变阻器的滑片，电阻R1消耗的电功率变化范围。 解：(1)根据电功率公式 2 U P R 可知，灯泡正常工作时的电阻： 2 2 L L L 6V 10 3.6W U R P 灯泡正常工作时的电阻是10。 (2)当 SS1闭合，S2断开且滑片 P 在b端时，灯泡和滑动变阻器是串联在电路中，滑动变阻器 R2接入电路的阻值是 50，电流表
40、的示数为 0.2A，根据欧姆定律的变换式可知电源电压 L2 0.2A105012VUI RR 电源电压是 12V。 (3)断开 S1，闭合 SS2，只有电阻R1和R2串联接在电路中，调节滑动变阻器的滑片，当滑片 P 在b端时，变阻器接入电路的电阻最大，电路的总电阻最大，电流最小，电阻R1消耗的电功率最小， 电流大小： min 12 12V 0.15A 3050 U I RR 电阻R1消耗的最小电功率： 2 2 minmin1 0.15A300.675WPIR 当滑片 P 在a端时，变阻器接入电路的电阻最小，电路的总电阻最小，电流最大，电阻R1消耗 的电功率最大，电流大小： max 1 12V
41、0.4A 30 U I R 电阻R1消耗的最大电功率： 2 2 maxmax1 0.4A304.8WPIR 电阻R1消耗的电功率变化范围0.675W4.8W。 答：(1)灯泡正常工作时的电阻是10；(2)电源电压是 12V；(3)断开 S1，闭合 SS2，调节滑动 变阻器的滑片，电阻R1消耗的电功率变化范围是0.675W4.8W。 20. (8 分)如图甲所示电路，电源电压为 3 V，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，当开关 S1、S2 都闭合后，电流表的示数为 0.6 A. (1)求电阻 R1的阻值； (2)当 S1闭合，S2断开时，将滑片 P 移到中点，电流表的示数如图乙所示，求电阻 R2
42、的最大阻 值； (3)当 S1闭合，S2断开时，将滑片 P 从 a 端移至 b 端，求电路消耗的总功率的变化量 解：(1)当 S1、S2都闭合时，滑动变阻器被短路，电路中只有 R1， R1两端的电压：U1U3 V R1的电阻：R1U1 I 3 V 0.6 A5 (2)当 S1闭合，S2断开时，滑动变阻器与 R1串联在电路中， 电路中的总电阻：R总U I总 3 V 0.2 A15 滑动变阻器连入电路中的阻值：R2R总R115 5 10 滑动变阻器的最大阻值 R22R2210 20 (3)当滑片 P 在 a 端时电路中只有 R1， 电路消耗的总功率 PU 2 R1 （3 V）2 5 1.8 W 当
43、滑片 P 在 b 端时，R2最大为 20 ， 电路消耗的总功率 P U2 （R1R2） （3V）2 （5 20 ）0.36 W 总功率的变化量 P PP1.8 W0.36 W1.44 W 21.( (8 分) )某物理兴趣小组的同学们设计了如甲图所示的电路，其中电源电压不变，灯泡 L 标有 “12V 6W” ，滑动变阻器R的规格为“20 1A” 。如图乙是定值电阻R0和灯泡 L 的电压与电流的关 系图象。当断开开关 S1、闭合开关 S 和 S2，并将滑动变阻器的滑片 P 位于R最右端时，灯泡 L 的实 际功率为 1.6W。 求：(1)R0的阻值； (2)灯泡正常发光 10min，电流通过灯泡所
44、做的功； (3)电源电压； (4)电路消耗的最大电功率。 解：(1)由图乙，根据 U I R 可得定值电阻R0的阻值 0 0 0 6V 20 0.3A U R I (2)灯泡正常发光 10min，电流通过灯泡所做的功 6W 10 60s3600JWPt (3)当断开开关 S1、闭合开关 S 和 S2，并将滑动变阻器的滑片 P 位于R最右端时，灯泡 L 与滑动 变阻器R的最大阻值串联，灯泡 L 的实际功率为 1.6W，由图乙的此时电路电流、灯泡 L 两端电压分 别为 LL 4V0.4AUI， 由 U I R 可得滑动变阻器R两端电压 RL 0.4A 208VUI R 根据串联分压可知电源电压为
45、LR 4V8V12VUUU (4)当开关 S、S1、S2都闭合且滑片位于左端时，定值电阻R0与灯泡 L 并联，电路的总电阻最小， 电路的总功率最大；因并联等压分流，且灯泡在额定电压下正常发光，所以电路消耗的最大功率 2 2 maxL 0 12V +8W15.2W 20 U PP R 22. (7 分)如图所示电路，电源电压恒为 12 V，电阻 R1的阻值为 5 ，滑动变阻器 R2上标有“10 3 A”的字样，小灯泡 L 上标有“12 V 6 W”的字样，电流表的量程为 03 A. (1)当开关 S1、S2、S 都闭合时，求小灯泡 L 在 5 min 内产生的热量；(滑动变阻器 R2连入电路的
46、电阻不为 0) (2)当开关 S1、S2、S 都闭合时，电流表的示数为 2 A 时，求 R2消耗的电功率； (3)当开关 S1、S2都断开，S 闭合时，要求电流表示数不小于其量程的1 3，求滑动变阻器 R2接入 电路的最大阻值 解： (1)当开关 S1、 S2、 S 都闭合时， 灯 L 与 R2并联， UULU212 V， 此时灯 L 正常发光 5 min 内灯 L 产生的热量QLPt6 W560 s1 800 J (2)由 PUI 得， 流过灯 L 的电流 ILPL UL 6 W 12 V0.5 A 由并联电路的电流特点，得 I2IIL2 A0.5 A1.5 A R2消耗的电功率 P2U2I
47、212 V1.5 A18 W (3)题中要求的电流值至少达到：Imin1 3I 量程1 33 A1 A 则电路中最小电流 Imin1 A 电路中的最大总电阻 R U Imin 12 V 1 A 12 滑动变阻器的最大值 R2RR112 5 7 . 23.( (6 分) )图甲所示的电路中，电源电压不变，定值电阻 0 10R ，滑动变阻器R最大阻值为 10，灯泡标有“6V 4.8W” ，灯泡的信息图像如图乙所示。当只闭合开关S、 1 S，滑动变阻器 滑片位于最右端时，灯泡 L 的实际功率为1.2W。求： (1)电源电压是多少？ (2)只闭合开关 2 SS、，电路消耗的最小电功率是多少？ 解：(1
48、)当只闭合开关S、 1 S，滑片位于最右端时，灯泡 L 与R最大值串联，灯泡 L 的实际功率 为1.2W，根据图乙可得，此时灯泡两端电压为 L 2VU ，通过灯泡的电流为 L 0.6AI ，则电阻R 两端电压为： RL 0.6A 106VUIRI R 电源电压为： LR 2V6V8VUUU (2)当只闭合开关 S、 2 S， 0 R与R串联，当滑片在最右端时，此时电路中电流最小，电路消耗 电功率最小，则此时电路中总电阻为： 0 10 1020RRR 总 电路消耗的最小电功率为： 22 (8V) 3.2W 20 U P R 最小 总 答：(1)电源电压为8V；(2)当只闭合开关 S、 2 S 时，电路消耗的最小电功率为3.2W。 24. (8 分)如图所示电路，电源电压保持不变，灯上标有“6 V 3 W”字样，当开关 S1闭合、S2 断开、滑动变阻器滑片 P 移到 a 端时，电压表
