关于电路状态变化的习题Word格式文档下载.docx
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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?
(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)
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 。
3、如右上图所示,电源电压不变,闭合开关
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。
(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。
(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。
(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
,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
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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?
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。
(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
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?