关于电路状态变化的习题.docx
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关于电路状态变化的习题
关于电路状态变化的习题
在初中物理的电学习题中，经常会遇到这样一类问题：
电源电压不变，由于可变电阻阻值变化，或者说某个开关闭合或断开引起阻值变化，然后让你判断电路的电流、各电阻两端的电压以及电功率怎样变化。
学生对这样的问题感到非常棘手，其实这是有规律可循的。
首先“三清”：
第一、弄清电路的串并联关系；第二、弄清各表测谁；第三、弄清滑动变阻器的有效阻值是哪部分。
然后根据电压、电阻、电流间的变化关系，在寻找变量的同时，要注意哪些是不变的物理量，便可以顺利解决问题。
因为电阻、电流和电压是彼此关联的（欧姆定律）。
要想处理好这类问题，主要解决好以下几个环节：
局部电阻的变化→整个电路的电阻的变化→总电流的变化→局部定值电阻电压的变化→局部电流的变化。
最常见的分析思路是，由部分电路电阻的变化推断电路总电阻的变化，再由欧姆定律
讨论总电流的变化。
而讨论电压时：
对于定值电阻常用
分析，对变化的电阻常用
（U总常为电源电压，
为定值电阻）来分析。
动态分析问题的思路程序可表示为：
简单表示为：
串联电路中的动态变化分析方法：
1、先判断电流表、电压表所测的对象；
2、根据滑动变阻器的滑片移动情况及串联电路电阻特点
R总=R1+R2，判断总电阻变化情况；
3、根据I总=U总/R总，判断电流的变化情况；
4、先根据U1=I1R1判断定值电阻（小灯泡）两端电压的变化情况；
5、最后根据串联电路电压特点U总=U1+U2，判断滑动变阻器两端的电压变化情况。
并联电路中的动态变化分析方法：
在并联电路中分析电表示数变化时，由于并联电路各支路两端的电压和电源电压相等，所以应先考虑电压表的示数不变。
又因为并联电路各支路相互独立，互不影响，可根据欧姆定律分别判断各支路中电流的变化，再根据I总=I1+I2分析得出干路中电流的变化，关键之处要分清电表所测的对象。
记忆方法：
动态电路判断前，先看电路串并联，电流表来似导线，电压表来似断电；
串联电阻在上升，电流示数减小中，定值电压也减小，滑动电压在上升；
并联电阻在增大，电压示数不变化，滑动电流在减小，干路电流跟着跑，定值电流不变化，反向思考靠大家。
一、用开关改变电路状态的问题
这类问题也可以使电路中的电流、电阻和电压及电功率发生变化，分析此类问题同样应注意哪些是不变的物理量，然后根据串并联关系，依据不变量推导变量的变化规律。
例1、在如图9所示的电路中，R1、R2是定值电阻，电源电压U保持不变。
当开关S1由断开变为闭合时，电压表、电流表的示数如何变化？
例2、如图7所示电路中，电源电压恒定．断开S1、S3，闭合S2，两电表均有示数；再断开S2，闭合S1、S3，此时两电表的示数与前者相比（）
A．两表示数均变大
B．两表示数均变小
C．电流表示数变大，电压表示数变小
D．电流表示数变小，电压表示数变大
例3、电饭锅工作时有两种状态：
一种是加热状态，另一种是保温状态。
如图所示为电饭锅的电路图，R1、R2为电热丝，S为温控开关，A、B两点接在家庭电路上（A、B两点的电压一定）。
（1）S闭合时电饭锅处于保温状态还是加热状态？
（2）若R2在加热状态的功率是它在保温状态功率的100倍，R1和R2的比值是多大？
解：
（1）当S闭合时，R1被短路，电路如图①所示
当S断开时，R1和R2串联，如图②所示
在图①中
，在图②中
由于图2中R1和R2串联，u2uP2P2
因此，当S闭合时，如图①是加热状态
（2）
由于图②中R1、R2串联，
练习：
1、如图所示，是一个电热毯示意电路图，R0是电热毯中的电阻丝，R是与电热毯电阻丝串联的电阻，电热毯上标有“220V，100W”字样，S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关。
（1）用学过的公式推理说明开关S断开时，电热毯是处于加热状态还是保温状态？
（2）若要求在保温时电流通过电阻丝R0每分钟有60焦的电能转化为内能，电阻R的阻值是多大？
解：
（1）
2、电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而即使暂时不用也要将它接在电源上，但这样既费电，又会造成烙铁头氧化而不易沾锡。
所以有时采用如图所示电路，在暂不需要焊接时，断开电键S，就能使电烙铁处于保温状态；闭合开关S就能很快使电烙铁头达到焊接温度。
现给一个“220V、25W”的电烙铁预热，若灯丝的电阻为800欧。
（1）则在预热状态下电烙铁消耗的功率为多少瓦？
（2）整个电路消耗的功率为多少瓦？
（3）整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时消耗功
率的百分之几？
（设电烙铁及灯丝的电阻不随温度变化）
3、一只标有“220V、100W”的电烙铁，为了使电烙铁工作时能正常消耗100瓦的电功率，而在不工作时只消耗25瓦的电功率，使之不至于完全冷却，又节约电能。
现有额定电压是220伏，额定功率分别为15瓦，25瓦，40瓦，60瓦和100瓦的灯泡、单刀双掷开关及足够的导线可供使用。
要求：
（1）设计并画出一个能满足上述要求的电路图
（2）你所选用的灯泡的规格
（3）对你设计的电路工作原理做简要的说明
（4）电烙铁工作和不工作时比较，1秒钟可节约多少电能？
4、家中楼道里的电灯常常彻夜通明，因而极易损坏，常采用的解决办法是给灯串联一个电阻后，再接到家庭电路里，虽然灯的亮度有所降低，寿命却可大大延长，如图所示，把标有“PZ220V——100W”字样的灯泡跟一个电阻R串联使用时，电灯消耗的功率约是它的额定功率的64%，求：
（1）通过电灯的电流？
（2）电阻的阻值？
（3）电阻消耗的功率？
（4）电路消耗的总功率？
二、关于用滑动变阻器改变电路状态的计算题：
例1、如图3所示电路，当滑片向左滑动时，各电表的示数如何变化？
例2、 如图4所示电路，当滑片向右滑动时，各表的示数如何变化？
例3 如图5所示，当滑片向右滑动时（不包括最右端）。
各表示数变化情况？
例4、目前仍有一些简易剧场用变阻器作为舞台调光器，电路如图所示，造成了电能的浪费。
L是“220V900W”的灯泡，移动滑片P，使舞台灯光变暗，灯泡实际功率为400瓦时，变阻器消耗的电功率为多少瓦？
（不考虑温度对灯丝电阻的影响）
练习：
1、如图7所示，当变阻器的滑片P置于某位置时，R1、R2两端的电压分别为U1和U2，当滑片P置于另一位置时，R1，R2两端的电压分别为U1′和U2′，若
，
，则（）
A、
B、
C、
D、无法判断哪个大
2、如图所示，电源电压不变，闭合开关
后，当滑动变阻器的滑片
向左移动时，电流表
的示数 ，电压表
的示数 ，电压表
的示数 。
3、如右上图所示，电源电压不变，闭合开关
后，当滑动变阻器的滑片
向左移动时，下列判断正确的（ ）
A．三只电表的示数都变大B．
、
示数变小，
的示数不
C．三只电表的示数都变小D．
表的示数变小，
、
表示数不变
4、一个用电器与一个阻值为24欧的电阻串联后接在电源两端。
通电后用电器的实际功率是它额定功率的1/9，电路上的电流为1安。
若去掉电阻将用电器直接接到原来的电源两端，这时用电器的实际功率恰好等于它的额定功率，求这个用电器的额定电压和额定功率是多少？
5、如图所示，电路两端电压U一定，当滑动变阻器的滑片P置于中点时，电压表的示数为6伏；当滑片置于左端时，电阻R在30秒内产生100焦的热量，电压表示数为10伏，则电阻R的阻值是多少欧？
6、如图所示，滑片P在a端时，E正常发光，要使P在a端与P在b端时，电压表先后示数之比为3：
2，下列说法正确的是：
（）
A、灯的电阻与变阻器最大阻值之比为2：
1
B、P在a与P在b时，灯L电功率之比为9：
4
C、P在a与P在b时，灯L电功率之比为2：
3
D、P在a与P在b时，电路中电流之比为3：
2
7、如图所示，电源电压U恒定，R0是一个定值电阻。
当滑动变阻器的滑片P由阻值1/3处a点移到b端时，电压表的示数增大2伏，变阻器前后消耗功率之比为4：
3，求
（1）变阻器滑片P位置变化前后电压表示数比
（2）变阻器滑片P在b端时，电压表的示数
（3）电源电压是多大？
巩固练习：
1、在图13（a）所示的电路中，电源电压为6伏且保持不变，滑动变阻器R1标有“100Ω2A”字样。
闭合电键S后，电流表A1和A2的示数分别如图13（b）所示。
求：
（1）电阻R2的阻值。
（2）通电10秒钟，电流通过电阻R2所做的功W2。
（3）在移动变阻器R1的滑片P时，是否
存在使两个电流表指针偏离零刻度的角度恰好
相同的情况？
如果存在，请求出此时变阻器R1
消耗的功率P1；如果不存在，请说明理由。
2、如图14所示的电路，电源电压为3V保持不变，R2=3Ω，小灯泡L上标有“3V1.5W”的字样。
（1）当开关S1、S2都断开时，电源示数为0.3A，求R1的阻值和小灯泡消耗的实际
功率。
（2）当开关S1、S2都闭合时，求干路中的电流。
（不考虑灯丝电阻随温度的变化）
3、如图所示的电路中，电源电压恒定不变，R2=30Ω，通过R1的电流随它两端电压变化关系如图所示，求：
（1）R1的阻值大小；
（2）当S1、S2、S3均闭合时，电流表的示数为0.5A，电源电压；
（3）当S1闭合，S2、S3断开时，电流表的示数为0.15A，R3消耗的功率。
3、如下表及图所示，是某电热饮水机说明书的一些数据和电路原理图，该饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内的温控开关S0控制）．求：
（1）当开关S闭合，开关S0断开时，饮水机的功率为w．
（2）R2的阻值．
（3）若正常工作时，该电热器加热的效率为90％，将满热水箱的水从20℃加热到95℃需要多长时问?
（C水=4.2×103J／kg·℃）
4、图20所示的电路中，电源
两端的电压不变。
闭合开关S，当滑动变阻器接入电路中的电阻为RA时，电压表示数为6V，电流表示数为I1,电阻Rl与滑动变阻器消耗的电功率之和为Pl;当滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时，电压表示数为9V，电流表示数为I2，电阻R1与滑动变阻器消耗的电功率之和为P2。
已知：
Pl等于P2，电阻Rl与R2之比为1：
2。
求：
（1）电阻RA与RB的比值；
（2）电源两端的电压U。
5、太阳能电动车，它由太阳能电池提供动力，右图是它的电路简化图，光能转化为电能储存在太阳能电池中，提供电动机转动需要的动力，可通过改变调速电阻来调节电动机转速。
已知太阳能电池电压为600V。
请回答以下问题：
（1）当调速电阻的滑片P在最右端时，调速电阻接入电路的阻值为10Ω，闭合开关S，电压表示数为500V，此时电动机的电功率是多少？
（2）当调速电阻的滑片P滑到最左端时，电动机电功率达到18KW，此时电流表示数多大？
6、如图所示电路，电源电压保持不变，在甲图中，闭合开关S，电压表的示数为4V，电流表示数0.2A；乙图中，闭合开关S，电压表示数为6V。
求：
（1）R1、R2的电阻；
（2）乙图中裂变示数I乙
（3）甲、乙两电路的总功率之比P甲/P乙。
7、小明家新购置一个电饭锅，其铭牌如下表所示，表格中的额定功率均是指电路的总功率，电路原理简图如图10所示，图中的S1是电源开关，S2是加热、保温转换开关。
小明在一次煮饭的过程中，同时闭合开关S1和S2，通电15min后，开关S2弹起断开，电饭锅进入焖饭保温工作状态，再经过10min后，锅内米饭完全煮熟，开关S1断开。
试计算：
（1）在这次煮饭的全过程中，电饭锅消耗了多少电能？
（2）R1和R2的阻值分别是多大？
8、如图18所示，电源电压保持4.5V不变，滑动变阻器R的最大阻值为6Ω，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P滑至中点时，电流表的读数为0.4A。
求：
（1）小灯泡L两端的实际电压。
（2）小灯泡L消耗的实际功率。
（3）假如小灯泡L是额定电压为“2.2V”、“2.5V”、“3.8V”中的一个，估计小灯泡L的额定功率在1.2W以内，闭合开关S后，移动滑片P到适当位置时，小灯泡正常发光。
此时电流表的示数如图19所示。
试判断小灯泡的额定电流，并说明理由。
9、如图所示电路，电源电压和定值电阻
都未知，
是调节范围足够大的电阻箱，
和
的电阻值分别是
和
，闭合开关S后，当电阻箱电阻值调节为
时电流表读数为
，当电阻箱
电阻值再调节为
时电流表读数为3
/4
求：
⑴计算电阻箱电阻值调节为
时
的电功率；
⑵电源电压和定值电阻
的阻值；
⑶如果在电路中A、B两点间接入一个电压表，不断改变电阻箱的阻值，将会得到一系列电压表和电流表的读数，请在乙图的坐标系U—I中定性地画出电压表和电流表的读数所反映的图线。
10、物理兴趣小组的同学们设计了一个饮水机模型，其电路实物连接示意图如图所示。
电路中电源电压为12V，且保持不变，R1是供加热的电阻丝，R2是一个定值电阻。
当开关S1、S2都闭合时，电流表示数为0.8A；当开关S1闭合、S2断开时，电压表示数为7.5V。
求：
（1）电阻丝R1的阻值。
（2）开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数及R2的阻值。
（3）开关S1、S2都闭合时，这个模型处于加热状态还是保温状态？
请计算出此状态下它的功率。
11、现有两个电路元件定值电阻R1和热敏电阻R2（电阻随温度改变而改变，且对温度很敏感），它们各自的电流与两端电压的关系如图甲所示。
将这两个电路元件接入图乙所示的电路中，电源电压为6V。
当电流表读数为70mA时，求：
（1）定值电阻R1的阻值；
（2）通过热敏电阻R2的电流；（3）R2的电阻；（4）电源的总功率。
12、如图18所示，灯泡L标有“6V，3W”字样，滑动变阻器的最大值为12Ω，当开关S1、S2闭合，滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，小灯泡恰好正常发光。
求：
（1）灯泡的电阻
（2）电源电压
（3）当开关S1闭合、S2断开时，滑片移到变阻器的最左端，求灯泡的功率
13、某电熨斗内有R1、R2两段发热丝，其简化电路如图24，它在220V或110V电
压下都能正常工作：
110V时将S打至1挡，220V时将S打至2挡，这两种情况下熨斗的电功率均为1100W．求
（1）电熨斗正常工作5分钟消耗多少电能？
（2）电熨斗在220V电压下正常工作的电流是多大？
（3）两发热丝的电阻之比
多大？
14、小明的奶奶住在徐闻农村，她家的楼道灯泡在深夜时很容易烧坏．为解决这一问题，小明设计了如图12所示的电路，L1和L2都是“220V40W”．请回答下列问题：
（设灯泡的电阻不变化，电源电压变化忽略不计）
（1）乙灯泡的电阻是多少?
闭合开关S和S1，L1正常发光，工作5h消耗的电能是多少?
（2）断开S1，闭合S，让两灯泡都发光，深夜灯泡就不容易烧掉了，请计算此时L1两端的电压．
（3）请计算两盏灯泡都亮时电路消耗的总功率是多少?
15、如图11所示是小明家电饭煲铭牌，有额定功率高、中、低三档，但中、低档已模糊不清。
从说明书中的电路图可知，内部有两根电阻丝，每根电阻丝的阻值均为110Ω（设电阻丝阻值恒定不变），中档是一根电阻丝接入电路，低档是两根电阻丝串联接入电路。
把电饭煲接在正常的家庭电路中使用。
求：
（1）当电饭煲使用中档时，通过它的电流是多少?
（2）当电饭煲使用低档时，它消耗的电功率多大?
（3）若使用高档，电饭煲正常工作20min，消耗的电能是多少?
如图12所示是小明家的电能表，在这过程中若小明家只使用电饭煲，则电能表转盘旋转多少圈?
16、如图15所示电路，电源电压为12V保持不变，灯泡L标有“12V6W”字样，滑动变阻器的最大阻值R1=18Ω，R0为定值电阻。
（1）闭合开关S1、S2，将滑动变阻器的滑片移至b点，电流表示数为1.5A，求R0的阻值。
（2）闭合开关S1，断开S2，将滑动变阻器的滑片移至a点，求R0两端的电压。
17、如图
（1）所示是某品牌摩托车转向指示灯的电路图，转向指示灯的规格均为“6V9W”，仪表盘上另装有转向仪表灯L，规格为“6V1W”，电源电压为6V。
当转向灯开关拨至左边时，左转前、后指示灯以及左转仪表灯L发光，提醒行人和其他车辆：
摩托车将要往左转，L发光用来提示驾驶员——左转向灯亮了，把转向灯开关拨至右边时与上述的工作原理相类似。
求：
（1）转向指示灯和转向仪表灯L正常工作时的电阻；（2分）
（2）该摩托车左转弯时，转向指示灯电路工作10s，消耗的电能是多少？
（3分）
（3）如果摩托车转向电路设计成图
（2）所示的电路，电路存在哪些弊端？
（要求写出两点，2分）
18、小华家买了一个家用电吹风，如图20甲所示。
其简化电路如图20乙所示，主要技术参数如右表。
型号
SHZ2010－624
热风温度
50℃~75℃
额定功率
热风时：
1000W
冷风时：
120W
额定电压
220V
质量
0.5kg
请解答如下问题：
（1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是多少？
（2）当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功率最大？
此时电路中的总电流是多大？
（3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？
（计算结果保留一位小数）
19、如图19是太阳能热水器的装置图。
它主要由太阳能吸热板和补水箱等组成，它利用水的对流与循环把水加热。
补水箱内装40kg水，如果每分钟吸收太阳辐射的能量为8.4
104J，其中60%被水吸收。
求：
（1）请说出太阳能热水器的工作原理。
（2）将补水箱里20℃的水经吸热板加热1小时水温为多少度？
（C水=4.2×103J／（kg.℃）
（3）若改用电热器加热，需耗电多少度？
（不计热量损失）
20、如图20所示，是一种自动测定油箱内油面高度的装置。
是滑动变阻器，它的金属片是杠杆的一端，
是阻值为12
的定值电阻，电流表量程为0—0.6A，电源电压为6V，由油量表（用电流表改装）的指针指示的刻度就可知油箱内油的多少。
求：
（1）定值电阻
的主要作用。
（2）当油量表的指针指在刻度盘中央时，滑动变阻器消耗的功率。
（3）能否将电压表接入这个电路？
为什么？
21、如图所示，电源电压为12V，且保持不变，已知滑动变阻器R3的最大阻值为20Ω，定值电阻R1=10Ω，R2=15Ω，电流表的量程为0.6A。
（1）S、S1闭合，S2断开时，要使电流表的示数最小，则滑动变阻器的滑片P应滑到何处?
此时电压表的示数为多少?
10min内电流通过R1产生的热量是多少?
（2）S、S2闭合，S1断开时，求电路允许消耗的最大功率。
22、小明家的电热饮水机，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t时，S1又闭合重新加热．饮水机的铭牌数据与电路原理图如下：
热水箱水量
额定电压
加热时功率
保温时功率
2kg
220V
440W
40W
⑴求电阻R1的阻值；
⑵求正常加热时通过饮水机的电流；
⑶在无人取水情况下，饮水机重新加热一次的时间为5min．加热一次消耗的电能是多少？
重新加热前的水温t是多少？
（不计能量损失，c水=4.2×103J/（kg·℃））
23、如图甲电路所示，电源电压为9V且保持不变，小灯炮标有“6V6W”的字样，小灯泡的电流随电压的变化曲线如图乙．求：
（1）小灯炮正常发光时电阻为多少欧?
（2）当电流表的示数为0.7A时，小灯泡的电功率为多少瓦?
（3）当电压表的示数为2V时，整个电路10s内消耗的电能是多少焦？
甲乙
24、某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机（右图为示意图），悬于风力足够大且较稳定的300米高空，中心处大的风扇随风转动，带动发电机，产生的电流通过系着的电线到地面。
假如气球体积3．0×105米3，最大发电功率为3000千瓦；（设300米高空的空气密为1.2千克／米3）问：
（l）气球在高空受到的浮力为多少？
（2）若该风力发电机每年工作6000小时，则它的最大年发电量是多少千瓦时？
（3）根据发电机的工作原理推测其内部必备的组成部件是什么？
（4）A、B、C、D表示四个不同地区300米高空一年内的平均风速，哪个地区最适合风力发电？
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