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1、第一题第一题王老师向同学们展示了一只具有高、王老师向同学们展示了一只具有高、低温两挡调节功能的自制电加热器低温两挡调节功能的自制电加热器,其内部电路由电阻丝其内部电路由电阻丝R1、R2和开关和开关S1三个元件组成三个元件组成,如图甲所示如图甲所示,两根电阻丝允许通过的最大电流均为两根电阻丝允许通过的最大电流均为1A,1A,只闭合只闭合S2,电流表的示数为电流表的示数为 0.24A;0.24A;再闭合再闭合S1,电流表的示数变为电流表的示数变为 0.84A,0.84A,所用电源电压恒为所用电源电压恒为 6V,6V,求求:(1)(1)电阻丝电阻丝R1的阻值为多少的阻值为多少?(2)(2)若电源电压
2、可调若电源电压可调,闭合闭合S1和和S2后后,为保证电路安全为保证电路安全,求此电加热器允许消耗的最大电功率是多少求此电加热器允许消耗的最大电功率是多少?(3)(3)王老师指导小军仅利用原有元件对该电加热器的内部电路进行改装王老师指导小军仅利用原有元件对该电加热器的内部电路进行改装,要求改装后的电加热器须同时满足下列两个条件要求改装后的电加热器须同时满足下列两个条件:具备高、低温两挡调节功能具备高、低温两挡调节功能;在在 6V6V 电源电压下电源电压下,用高温档给用高温档给 0.1Kg 0.1Kg 的水加热的水加热 14min,14min,可使水温升高可使水温升高7.27.2,设电加热器消耗的
3、电能全部转化为水的内能设电加热器消耗的电能全部转化为水的内能.请在图乙虚线框中画出请在图乙虚线框中画出内部改装电路图内部改装电路图,并通过计算说明并通过计算说明.答案答案解解:(1):(1)由图甲可以知道由图甲可以知道,通过通过R1的电流的电流I1 I并-I2 0.84A0.24A 0.6A,并联电路中总电压等于各支路两端电压并联电路中总电压等于各支路两端电压,可得可得R1U6V10;I10.6A(2)(2)闭合闭合S1和和S2后后,两电阻并联两电阻并联,两电阻两端允许所加的最大电压两电阻两端允许所加的最大电压:U1 I1R11A10 10V,U2 I2R21A25 25V因并联电路中各支路两
4、端的电压相等因并联电路中各支路两端的电压相等,所以所以,电源的最大电压电源的最大电压U最大10V,R1R250此电加热器允许消耗的最大电功率此电加热器允许消耗的最大电功率:R总R1 R27(3)(3)水吸收的热量水吸收的热量:Q吸,P最大U2最大10214W50R总7 cmt 4.2103J(kg C)0.1kg7.2C 3024J1因电加热器消耗的电能全部转化为水的内能因电加热器消耗的电能全部转化为水的内能,U2U2U262t可得可得,高温档时的电阻高温档时的电阻:R 所以所以,由由W t t 1460s 10RWQ吸3024即高温档时电路中的总电阻为即高温档时电路中的总电阻为 1010,低
5、温档时电路中的总电阻大于低温档时电路中的总电阻大于 1010,改装电路可设计为两电阻串联改装电路可设计为两电阻串联,开关开关答答:(1):(1)电阻丝电阻丝R1的阻值为的阻值为 1010;与与并联并联,如图所示如图所示:(2)(2)电加热器允许消耗的最大电功率为电加热器允许消耗的最大电功率为14W;14W;(3)(3)电路图如上图所示电路图如上图所示.解析解析(1)(1)根据题意可以知道根据题意可以知道,再闭合再闭合S1后后,电流表的示数变大电流表的示数变大,说明原电路要么两电阻并联说明原电路要么两电阻并联,要么开关要么开关S1与其中一个电阻并联与其中一个电阻并联;若开关若开关S1与其中一个电
6、阻与其中一个电阻串联串联,根据欧姆定律求出根据欧姆定律求出S1闭合、断开时电路中总电阻闭合、断开时电路中总电阻,根据电阻的串联求出另一电阻的阻值根据电阻的串联求出另一电阻的阻值,然后判断此种情况不可能然后判断此种情况不可能;若两电阻并联若两电阻并联,根据并联电路根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电路的总电阻的电压特点和欧姆定律求出电路的总电阻,利用电阻的并联求出另一电阻的阻值利用电阻的并联求出另一电阻的阻值,然后得出答案然后得出答案;(2)(2)闭合闭合S1和和S2后后,两电阻并联两电阻并联,根据欧姆定律求出两电阻两端允许所加的最大电压根据欧姆定律求出两电阻两端允许所加的最大电压,根据并联电
7、路的电压特点求出电源的电压根据并联电路的电压特点求出电源的电压,又知道电路的总电阻又知道电路的总电阻,U2利用利用P R求出此电加热器允许消耗的最大电功率求出此电加热器允许消耗的最大电功率;U2t求出高温求出高温(3)(3)知道水的质量和温度的变化量以及比热容知道水的质量和温度的变化量以及比热容,根据根据Q吸 cmt求出水吸收的热量即为消耗的电能求出水吸收的热量即为消耗的电能,又知道工作时间又知道工作时间,根据根据W R档时的电阻档时的电阻.2第二题第二题某校科技活动小组设计了一个多功能电吹风某校科技活动小组设计了一个多功能电吹风,其工作电路如图所示其工作电路如图所示.电动机电动机 M M 的
8、额定功率为的额定功率为110W,110W,电阻丝电阻丝R1的电阻为的电阻为100,电源电压为电源电压为 220V.220V.问问:(1)(1)要电吹风吹冷风要电吹风吹冷风,应闭合哪一个开关应闭合哪一个开关?(2)?(2)当只闭合开关当只闭合开关S1时时,流过电动机的电流为多大流过电动机的电流为多大?(3)(3)当只闭合开关当只闭合开关S1和和S2时时,电吹风消耗的总功率是多大电吹风消耗的总功率是多大?(4)?(4)将三个开关都闭合时将三个开关都闭合时,电吹风消耗的总功率为电吹风消耗的总功率为 1034W,1034W,电阻丝电阻丝R2的阻值是多大的阻值是多大?答案答案解解:(1):(1)要电吹风
9、吹冷风要电吹风吹冷风,只要电动机工作即可只要电动机工作即可,由电路图可以知道需只闭合开关由电路图可以知道需只闭合开关S1;(2)(2)当只闭合开关当只闭合开关S1时时,只有电动机工作只有电动机工作,根据根据P UI可得可得,流过电动机的电流流过电动机的电流:I PM110W 0.5AU220V(3)(3)当只闭合开关当只闭合开关S1和和S2时时,电动机与电阻电动机与电阻R1并联并联,并联电路中各支路两端的电压相等并联电路中各支路两端的电压相等,U2(220V)2R1消耗的电功率消耗的电功率:P 484W1R1100电吹风消耗的电功率电吹风消耗的电功率:P PM P1110W 484W 594W
10、(4)(4)将三个开关都闭合时将三个开关都闭合时,电动机与两电阻并联电动机与两电阻并联,U2(220V)2R2的电功率的电功率:P2 P总 P 1034W-594W 440W,电阻丝电阻丝R2的阻值的阻值:R1110P4401解析解析(1)(1)要电吹风吹冷风要电吹风吹冷风,只要电动机工作即可只要电动机工作即可,由电路图可以知道判断需要闭合的开关由电路图可以知道判断需要闭合的开关;(2)(2)当只闭合开关当只闭合开关S1时时,只有电动机工作只有电动机工作,根据根据P UI求出流过电动机的电流求出流过电动机的电流;U2(3)(3)当只闭合开关当只闭合开关S1和和S2时时,电动机与电阻电动机与电阻
11、R1并联并联,根据并联电路的电压特点和根据并联电路的电压特点和R1求出求出R1消耗的电功率消耗的电功率,然后加上电动机消耗的电功率然后加上电动机消耗的电功率P1即为电吹风消耗的总功率即为电吹风消耗的总功率;(4);(4)将三个开关都闭合时将三个开关都闭合时,电动机与两电阻并联电动机与两电阻并联,总功率减去电动机与电阻总功率减去电动机与电阻R1消耗的电功率即为消耗的电功率即为R2的电功率的电功率,根据根据U2P R求出电阻丝求出电阻丝R2的阻值的阻值.3第三题第三题如图所示电路，如图所示电路，电源两端电压电源两端电压 U U 保持不变，保持不变，闭合开关闭合开关 S S。当开关当开关S1闭合时，
12、闭合时，电路消耗的电功率为电路消耗的电功率为 P P，电压表电压表V1、V2的示数分别为的示数分别为U1和和U2；V2的示数分别为的示数分别为U1和和U2，开关开关S1断开时，断开时，电路消耗的电功率为电路消耗的电功率为 P P，电压表电压表V1、电阻电阻R3消耗的电功率为消耗的电功率为 6W6W。已知电阻。已知电阻R1 2，U1：U1 3:2，U2：U215:16。则下列判断正确的是。则下列判断正确的是（）。）。A:A:R3 6,R1:R21:5B:B:R210,R2:R3 3:5C:U=18V.PC:U=18V.P=18W=18WD:P=27W,D:P=27W,P:P3:1答案：答案：AC
13、AC 正确率正确率:18%,:18%,易错项易错项:B:B解析解析:本题考查欧姆定律及串联电路。本题考查欧姆定律及串联电路。当开关当开关S1闭合时，闭合时，R3被短路，被短路，U1和和U2分别为分别为R1和和R2两端的电压，设此时电路中电流为两端的电压，设此时电路中电流为 I I，则，则P I2(R1 R2)，U1 I1R1,U2 I2R2。当开关。当开关S1断开时，断开时，U1为为R1端的电压，端的电压，U2为为R2与与R3串串2联后的两端电压，设此时电路中电流为联后的两端电压，设此时电路中电流为 I I，则，则P I(R1 R2 R3)，U1 I1R1,U2 I2(R2 R3)，得，得U1
14、：U1IR2R5IR15:16,2。又。又 3:2，U2：U2I(R2 R3)R33IR，得得U1U2 I1R1 I2R2U1U2 I1R1 I2(R2 R3)I(R1 R2)I(R1 R2 R3)R11，又又R1 2，得得R210，R3 6。R25再由再由IR3 6W，可得，可得 I I=1A=1A，故，故 I=1.5AI=1.5A，从而可求出，从而可求出 U=18WU=18W，P=27WP=27W，P P=18W=18W，故，故 A A、C C 正确。正确。故本题答案为故本题答案为 A A、C C。4第四题第四题如图所示电路如图所示电路,电源电压不变电源电压不变,R1的阻值为的阻值为10,
15、闭合开关闭合开关 S,S,滑动变阻器的滑动变阻器的滑片滑到滑片滑到 b b 点点,电压表电压表V1和和V2的示数之比为的示数之比为 5:7,5:7,R2与与 R R 消耗的功率之和是消耗的功率之和是R1消耗功率的消耗功率的 4 4 倍倍,求：求：(1)(1)通过通过R1与与R2的电流之比的电流之比.(2)(2)滑动变阻器的最大阻值滑动变阻器的最大阻值 Rab.Rab.(3)(3)滑动变阻器滑片滑动变阻器滑片 P P 在在 a a、b b 两点时两点时,R1消耗的功率之比消耗的功率之比.答案答案解解:(1):(1)闭合开关闭合开关 S,S,滑动变阻器的滑片滑到滑动变阻器的滑片滑到 b b 点时点
16、时,等效电路图如图所示等效电路图如图所示:R1与与R2串联串联,通过通过R1、R2的电流相等的电流相等,即即(2)(2)V1:V2 5:7,且且 U=IR,U=IR,I111I21U1U2R R210 R251,U1UabR1 Rab10 Rab7即即207R2 5RabR2与与 R R 消耗的功率之和是消耗的功率之和是R1消耗功率的消耗功率的 4 4 倍倍,且且P I2R,P2 PabRab R2Rab R2 4PR1101即即R2 Rab 40可得可得:R215Rab 255(3)(3)当滑片移动到当滑片移动到 b b 点时点时,R1消耗的功率消耗的功率,P1 I1R1(2U)2R1R1
17、R2 Rab当滑片移动到当滑片移动到 a a 点时点时,等效电路图如图所示等效电路图如图所示:2R1消耗的功率消耗的功率P1 I1 R1(U)2R1,R1 R2所以所以.R R2 Rab2P50(1)()2 4PR1 R225答答:(1):(1)通过通过R1与与R2的电流之比为的电流之比为 1:1.1:1.(2)(2)滑动变阻器的最大阻值为滑动变阻器的最大阻值为25.(3)(3)滑动变阻器滑片滑动变阻器滑片 P P 在在 a a、b b 两点时两点时,R1消耗的功率之比为消耗的功率之比为 4:1.4:1.解析解析:(1)(1)先画出闭合开关先画出闭合开关 S,S,滑动变阻器的滑片滑到滑动变阻器
18、的滑片滑到 b b 点时电路的等效电路图点时电路的等效电路图;根据串联电路的电流特点可以知道根据串联电路的电流特点可以知道通过通过R1与与R2的电流之比的电流之比.(2)(2)由等效电路图可以知道由等效电路图可以知道,R1、R2与与Rab串联串联,电压表电压表V1测测R1、R2的电压的电压,V2测测R1与与Rab的电压的电压;根据电根据电压表的示数和欧姆定律得出三电阻之间的关系压表的示数和欧姆定律得出三电阻之间的关系,根据根据P I R与与R2与与 R R 消耗的功率之和和消耗的功率之和和R1消耗的功率关消耗的功率关系再得出三电阻之间的关系系再得出三电阻之间的关系,联立等式求出联立等式求出R2
19、和和Rab的阻值的阻值.(3)(3)画出滑动变阻器滑片画出滑动变阻器滑片 P P 在在 a a、b b 两点时的等效电路图两点时的等效电路图,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中的根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流电流,根据根据P I R得出得出R1消耗的功率消耗的功率,进一步求出它们的比值进一步求出它们的比值.622第五题在如图所示的电路中，电源电压在如图所示的电路中，电源电压 U U 恒定不变，当恒定不变，当 S S 闭合时闭合时 R R1 1消耗的电功率为消耗的电功率为 9 9 W W，当，当 S S 断开时断开时 R R1 1消耗的消耗的电功率为电功率为 4 W4
20、W，求：，求：(1)(1)电阻电阻 R R1 1与与 R R2 2的比值是多大？的比值是多大？(2)S(2)S 断开时，电阻断开时，电阻 R R2 2消耗的电功率是多少？消耗的电功率是多少？(3)S(3)S 闭合与断开时，流过电阻闭合与断开时，流过电阻 R R1 1的电流之比是多少？的电流之比是多少？答案：答案：(1)2(1)2 1;(2)2 W;(3)31;(2)2 W;(3)3 2.2.解析解析:S:S 闭合时，只有闭合时，只有 R R1 1接入电路，接入电路，P=IP=I2 2R R1 1=(=()2 2R R1 1=9 W=9 WS S 断开时，断开时，R R1 1、R R2 2串联在
21、电路中，串联在电路中，P=IP=I2 2R R1 1=(=(所以所以(R(R1 1+R+R2 2)R R1 1=3=3 2 2，R R1 1 R R2 2=2=2 1 1)2 2R R1 1=4 W=4 W因为因为 P=IP=I2 2R R，所以串联电路中，所以串联电路中 P P 与与 R R 成正比，所以成正比，所以 S S 断开时断开时 R R2 2消耗的电功率消耗的电功率 P P2 2=P=P1 1/2=2 W/2=2 W又又 I=U/RI=U/R，所以，所以 S S 闭合与断开时流过闭合与断开时流过 R R1 1的电流与电阻成反比，为的电流与电阻成反比，为 3 3 2.2.在同一个电路中不同的电阻的比例：在同一个电路中不同的电阻的比例：U1:U2=R1:R2=P1:P2U1:U2=R1:R2=P1:P2同一个电阻在不同的电路中的比例：同一个电阻在不同的电路中的比例：U1:U2=U1:U2=7