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类型3 电学综合计算
2023四川物理
◆简单电路类基本计算
1.如图所示,电源电压恒为3 V,R为阻值未知的定值电阻,小灯泡L的规格为“6 V 3 W”,闭合开关S后,电流表示数为1.25 A。(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)求:
(1)小灯泡的电阻;
解:(1)由电路图可知,灯泡L与定值电阻R并联,电流表测干路电流,
小灯泡的电阻:RL==12 Ω;
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(2)小灯泡的实际功率;
解:(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,小灯泡的实际功率:PL实==0.75 W;
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(3)通电1 mIn,电阻R产生的热量。
解:(3)电路的总功率:P=UI=3 V×1.25 A=3.75 W,
电阻R的电功率:PR=P-PL实=3.75 W-0.75 W=3 W,
通电1 mIn,电阻R产生的热量:QR=WR=PRt=3 W×60 s=180 J。
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2.如图所示,电源电压恒为9 V,灯泡L标有“6 V 1.2 W”字样。当滑动变阻器的滑片P移到中点时,灯泡L恰好正常发光。(不考虑温度对灯丝电阻的影响)求:
(1)此时电流表的示数;
解:(1)由电路图可知,L和R串联,电流表测电路电流,
电路中的电流:I=IL==0.2 A,
即此时电流表的示数为0.2 A;
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(2)此时滑动变阻器接入电路的阻值;
解:(2)因灯泡正常发光,所以滑动变阻器两端的电压:UR=U-UL=9 V-6 V=3 V,
滑动变阻器接入电路的阻值:R'==15 Ω;
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(3)当滑片P在b端时,电路的总功率。
解:(3)灯泡的电阻:RL==30 Ω,
当滑片P在b端时,滑动变阻器的电阻全部接入电路,其最大阻值:R=2R'=2×15 Ω=30 Ω,
电路总电阻:R总=R+RL=30 Ω+30 Ω=60 Ω,
则电路的总功率:P==1.35 W。
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◆图象分析类综合计算
3.如图甲所示,电源电压恒定不变,滑动变阻器R1的最大阻值为40 Ω,小灯泡的额定电压为6 V,它的电流随电压变化的图象如图乙所示。
甲
乙
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(1)当只闭合开关S1时,将滑动变阻器R1的滑片调到中点,此时小灯泡恰好正常发光,求电源电压和小灯泡的额定功率;
解:(1)当只闭合开关S1时,将滑动变阻器R1的滑片调到中点,小灯泡与滑动变阻器R1串联,
因串联电路中各处的电流相等,且此时小灯泡恰好正常发光,
所以,由图乙可知,小灯泡正常发光时电路中的电流:I=IL=0.5 A,
R1两端的电压:U1=I×R1=0.5 A××40 Ω=10 V,
则电源电压:U=UL+U1=6 V+10 V=16 V,
小灯泡的额定功率:PL=ULIL=6 V×0.5 A=3 W;
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(2)当只闭合开关S2时,此时电流表的示数为0.4 A,求电阻R2的阻值和小灯泡的实际功率;
解:(2)当只闭合开关S2时,小灯泡与R2串联,电流表测电路中的电流,即I'=0.4 A,
由图乙可知,此时小灯泡两端的电压U'L=4 V,
此时R2两端的电压:U2=U-U'L=16 V-4 V=12 V,
电阻R2的阻值:R2==30 Ω,
小灯泡的实际功率:P'L=U'LI'=4 V×0.4 A=1.6 W;
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(3)当只闭合开关S2时,通电1 mIn,求电流通过电阻R2产生的热量。
解:(3)当只闭合开关S2时,通电1 mIn电流通过电阻R2产生的热量:Q2=I'2R2t=(0.4 A)2×30 Ω×60 s=288 J。
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4.如图甲所示是湿度表的简化工作原理图,电源电压恒为6 V,定值电阻R0=5 Ω,R为湿敏电阻,其阻值R随环境湿度RH的变化如图乙所示,电压表量程为“0~3 V”,电流表量程为“0~0.6 A”。闭合开关S,在保证两表安全的情况下:
甲
乙
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(1)环境湿度增加,电流表的示数 变大 。
(2)当电路中电流表的示数为400 mA时,电阻R的阻值为多少?
解:(2)当电路中电流表的示数为400 mA时,电路的总电阻:R总==15 Ω,
则电阻R的阻值:R=R总-R0=15 Ω-5 Ω=10 Ω;
变大
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