内容正文:
24版·物理课件
题型三 计算题
专项三 动态电路
第二部分 题型突破
1.如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片的过程中,电流表示数IR与电压表示数UR的关系图象如图乙所示.求:
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类型1 电路基本量运算
(1)当电路中电流最小时,滑动变阻器接入电路中的阻值;
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答:当电路中电流最小时,滑动变阻器接入电路中的阻值是20 Ω;
解:由图乙可知,当电路电流为0.6 A时,滑动变阻器接入电路中的阻值最小为0,则电源电压U=0.6 A×R0
当电路电流为0.2 A时,电源电压U=0.2 A×R0+4.0 V
由电源电压恒定可得0.6 A×R0=0.2 A×R0+4.0 V
解得R0=10 Ω
则电源电压U=0.6 A×R0=0.6 A×10 Ω=6 V
答:定值电阻R0的阻值是10 Ω,电源电压是6 V;
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(2)定值电阻R0的阻值及电源电压;
解:当滑动变阻器两端的电压为3 V时,定值电阻R0两端的电压
U0=U-UR′=6 V-3 V=3 V
定值电阻R0消耗的电功率P0=U0I′=3 V×0.3 A=0.9 W
答:当滑动变阻器两端的电压为3 V时,定值电阻R0消耗的电功率是0.9 W;
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(3)当滑动变阻器两端的电压为3 V时,定值电阻R0消耗的电功率;
解:小灯泡的额定电压即正常发光时的电压为4 V,由图丙可知,此时通过小灯泡的电流IL=0.5 A
根据串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压
UR″=U-UL=6 V-4 V=2 V
滑动变阻器工作1 min产生的热量
Q=W=UR″ILt=2 V×0.5 A×60 s=60 J
答:移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时滑动变阻器工作1 min产生的热量是60 J.
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(4)将图甲中的定值电阻R0换成一个额定电压为4 V的小灯泡接入电路中,其他元件不变,图丙为通过小灯泡的电流I随其两端电压U变化的图象.
①移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时滑动变阻器工作1 min产生的热量;
解:由图丙可知,小灯泡两端的电压UL′=2.5 V时,通过小灯泡的电流IL′=0.4 A,小灯泡的实际功率为1 W
此时滑动变阻器两端的电压
UR=U-UL′=6 V-2.5 V=3.5 V
由欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路中的阻值
答:移动滑动变阻器的滑片使得小灯泡的实际功率为1 W时,滑动变阻器接入电路中的阻值是8.75 Ω.
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②移动滑动变阻器的滑片使得小灯泡的实际功率为1 W时,滑动变阻器接入电路中的阻值.
2.小虎家的电饭锅有加热和保温功能.如图所示为其内部电路原理图,S为单刀双掷开关.已知电饭锅的加热功率是1 000 W,R2=435.6 Ω,c水=4.2×103 J/(kg·℃).求:
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类型2 串联多挡位
(1)R1的阻值和电饭锅的保温功率;
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答:R₁的阻值为48.4 Ω,电饭锅的保温功率为100 W;
(2)不计热量损失,用此电饭锅把2 kg的水从20 ℃加热到80 ℃需要的时间.
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答:不计热量损失,用此电饭锅把2 kg的水从20 ℃加热到80 ℃需要0.14 h.
3.某型号家用电饭锅有高温烧煮和保温焖饭两个挡位,其内部电路如图所示,R1和R2为两个加热电阻.已知电阻R2=44 Ω,保温焖饭时电饭锅的电功率P′=22 W.求:
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(1)高温烧煮时电饭锅的电功率P;
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答:高温烧煮时电饭锅的电功率为1 100 W;
(2)保温焖饭时电路中的电流I和R2两端的电压U2;
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答:保温焖饭时电路中的电流为0.1 A,R2两端的电压为4.4 V;
(3)某次做晚饭时,用该电饭锅高温烧煮15 min,保温焖饭30 min,则此过程中,电饭锅消耗的电能.
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答:此过程中,电饭锅消耗的电能为0.286 kW·h.
4.如图甲所示是一款多功能一体养生壶.养生壶有高温、中温、低温三个挡位,其额定电压为220 V,低温挡、高温挡的额定功率分别为55 W和550 W.养生壶内部工作电路的简图如图乙所示,开关S1可接a、b或c,定值电阻R1、R2和R3表示加热电阻,其中定值电阻R2的阻值为132 Ω.求:
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(1)低温挡加热时电路中的电流;
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答:低温挡加热时电路中的电流为0.25 A;
(2)中温挡加热时的电功率;
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解:根据串联电路的电阻特点可知,当开关S闭合、S1接a时,R1、R2、R3串联,电路中的总电阻最大,由P= 可知,电路中的总功率最小,养生壶处于低温挡;当开关S闭合、S1接c时,电路中只有R3工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,养生壶处于高温挡;当开关S闭合、S1接b时,R2、R3串联,养生壶处于中温挡
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答:中温挡加热时的电功率