内容正文:
电学计算
知识点1.串并联电路特点
特点
串联电路
并联电路
电流(I)
I = I₁ = I₂ = ...(处处相等)
I = I₁ + I₂ + ...(干路等于各支路之和)
电压(U)
U = U₁ + U₂ + ...(总电压等于各部分之和)
U = U₁ = U₂ = ...(各支路两端电压相等)
电阻(R)
R = R₁ + R₂ + ...(总电阻等于各电阻之和)
1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + ...(总电阻的倒数等于各电阻倒数之和)
电阻规律补充
串联总电阻大于任何一个分电阻
并联总电阻小于任何一个分电阻
知识点2.欧姆定律
- 内容:导体中的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
- 公式:I = U / R
- 变形式:U = I × R,R = U / I
- 使用条件:适用于纯电阻电路,且电阻不变时
知识点3.纯电阻 vs. 非纯电阻电路(核心区分)
特征
纯电阻电路
非纯电阻电路
能量转化
电能 → 内能(热能)
电能 → 内能 + 其他形式能(如电动机:电能→机械能+内能)
元件举例
白炽灯、电炉、电热器、电阻
电动机、充电电池、日光灯(镇流器)
欧姆定律
适用 U = IR
不适用 U ≠ IR (U > IR)
电功与热量
W = Q (电功全部生热)
W > Q (电功 > 产生的热量)
计算关键
1. 可用所有公式(普适+专用)
2. 求热量用 Q=I²Rt 或专用公式
1. 求总功(耗能):只能用普适公式 W = UIt
2. 求产热:只能用 Q = I²Rt
3. 求转化其他能:W其他 = W - Q
知识点4.电功、电功率中的重要物理公式、单位及测量方法
物理量
电功
电功率
热量
符号
W
P
Q
物理意义
反映电流做功的大小
反映电流做功的快慢
反映电流通过导体产生热量的多少
概念
电流所做的功
电流在单位时间内所做的功
电流通过导体产生的热量
基本公式
导出公式
单位及换算
焦(J)
千瓦·时(kW·h)
1kW·h=3.6×106J
瓦(W)
千瓦(kW)
1kW=1000W
焦(J)
测量
①电能表:读出表盘上前后两次示数之差
②根据W =P t
①伏安法:P =UI,通过测量U、I间接测量出P
②根据 ,利用电能表测出一定时间t内的电功W
①根据 ,利用电流表测出一定时间t内通过导体的电流I,再利用电阻R求Q
②根据 ,利用电压表测出一定时间t内两端的电压U,再利用电阻R求Q
欧姆定律:
1.【答案】(1) (2)
【详解】(1)分析电路可知,开关S闭合后R1、R2并联,电流A测干路电流,A1测R1电流。根据并联电路的电流规律,R2电流为
则电源电压
(2)电阻R1的阻值为
2.【答案】
【详解】当滑片位于b端时,电路为R0的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,由图乙可知,此时电路中的电流最大为I0=0.6A
电源电压为U=12V
则R0的阻值为
当滑片位于a端时,滑动变阻器R阻值最大,R0与R串联,电流表测电路中的电流,电压表测R0两端的电压,此时电路中的电流最小,由图乙可知电路中的最小电流为I=0.2A
电压表示数为U0=4V
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压U滑=U-U0=12V-4V=8V
则滑动变阻器的最大阻值为
3.【答案】
【详解】两电阻串联,V1测R1两端电压,V2测电源电压,根据串联分压规律可得电压表示数比为
4.【答案】
【详解】(1)当开关S闭合,甲、乙量表为电压表时,两电阻串联,甲电压表测电源电压,乙电压表测R2电压,甲、乙两表读数之比为3:1,根据串联电路分压电压特点可知,R1与R2的电阻值比为
由于定值电阻R1=10Ω,则R2=R1=×10Ω=5Ω
(2)当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两电阻并联,乙电流表测干路电流,甲电流表测R2电流,由并联分流可知,此时通过R1和R2的电流值比为
由于并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,则两表的读数之比
电功:
1.【答案】(1) (2) (3)
【详解】(1)由表格可知水的体积为
由得水的质量为
(2)1个标准大气压下水的沸点为 100℃,则这壶水吸收的热量为
(3)由可得加热8min水壶消耗的电能为
电能表:传统家用电能表示意图,根据电能表转盘的转数,可计算一段时间内消耗的电能。这种方法的关键是要明确电能表转1转时消耗的电能值。电能表计数器上前后两次的示数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能: W=W后-W前
2.【答案】C
【来源】四川省绵阳市平武县2024-2025学年九年级上学期期末考试物理试题
【详解】A.电能表显示数字中最后一位是小数,单位,该电能表此时示数为,这段时间消耗的电能是
他家应交电费为,故A错误。
B.“10(40)A”,表示电能表的标定电流为10A,平时工作允许通过的最大电流为40A,故B错误;
C.电能表上标有220V字样,说明电能表应接在220V的电路中使用,故C正确;
D.该家用电器这段时间消耗的电能是,故D错误。
故选C。
3.【答案】 5546.7 0.02 400
【详解】[1]电能表最后一位数字的单位为0.1kW·h,故此时电能表示数为5546.7kW·h。
[2]根据公式可知,消耗的电能为
[3]根据公式可知,
4.【答案】 1.5 3∶5 3∶5
【详解】[1]图甲电路中,电源电压为4V不变。闭合开关S后,两灯串联,电压表测量L1两端电压,根据串联电路的电压规律,电压表示数小于电源电压4V,故乙图中电压表所选用的是小量程,分度值为0.1V,示数为1.5V。
[2]根据串联电路的电压规律,灯L2两端的电压为
根据串联分压规律有
[3]由于两灯串联,通过的电流相等,且通电时间相等为1min。则在1min内电流通过L1、L2做的功之比为
5.【答案】(1)6V (2)20Ω (3)800J
【详解】(1)由图可知,当S1、S2都闭合时,R1与灯泡并联,R2被短路,电流表测干路电流,干路电流为,这时小灯泡L正常发光,由灯泡规格“6V、0.5A”可知,灯泡两端的电压为6V,由并联电路各支路两端的电压相等,都等于电源电压可知,电源电压为。
(2)通过R1的电流为
由欧姆定律可知,电阻R1的阻值为
(3)当S1、S2都断开时,R2与灯泡串联,灯泡的阻值为
此时通过灯泡的电流为
小灯泡L通电10min,电流对灯泡L做的功为。
6.【答案】(1)6V
(2)10Ω
(3)27J
【详解】(1)分析电路图可知,两个电阻串联,电流表测量串联电路中电流;闭合开关S,电流表的示数为0.3A,则通过的电流为0.3A,根据,可得两端电压
(2)因为串联电路中总电压等于各分电压之和,电流处处相等,所以两端的电压
则R1的阻值为
(3)工作10s电路中的电流所做的功
电功率:
1.【答案】(1)5A (2) (3)
【详解】(1)电热水壶正常工作时的电流
(2)满壶水的质量为
则水吸收的热量
(3)消耗的电能为
则加热时间为
2.【答案】(1) (2)
【详解】(1)水吸收的热量
(2)加热水消耗的电能
电热淋浴器加热时的热效率
3.【答案】(1) (2)220W (3)
【详解】(1)由图得,高温挡是R3的简单电路,由得,R3的阻值为
(2)低温挡时R1与R3串联,其总电阻为
电火锅在低温挡工作时的功率
(3)某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将水从加热到沸腾,用时,水吸收的热量
由得,中温挡消耗的电能为 W = P中 t = 440 W × 15 min = 440 W × 900 s = 3.96×105 J
电火锅中温挡工作时的效率
4.【答案】(1)1.5A
(2)9W
(3)12Ω
【详解】(1)当S1、S2都闭合时,R1与R2并联,此时电路中的总电阻最小,根据可知电功率最大,为高温挡,根据并联电路电压特点U=U1=U2=6V
,通过R1的电流为
(2)只闭合开关S1时,只有R1接入电路,此时电路中的总电阻最大,根据可知电功率最小,为低温挡,低温挡的功率
(3)高温挡和低温挡的功率之比为4:3,则,即
解得。电阻丝的阻值
焦耳定律:
1.【答案】(1)2160J (2)4V
【详解】(1)已知通过电阻电流为,工作时间为,根据焦耳定律产生的热量
(2)当闭合、断开时,与串联,已知电路总电流,由欧姆定律可知两端电压
汽车电源电压恒为,根据串联电路电压规律可知两端电压
2.【答案】(1)540J (2)
【详解】(1)两开关都闭合时,两电阻并联,此时总电阻最小,由可知此时总功率最大,热熔枪处于高温挡,则只闭时,此时电路为只有的简单电路,此时总电阻最大,由可知此时总功率最小,热熔枪处于低温挡,则低温挡的功率为
此时电阻在内产生的热量为
(2)因为高温挡和低温挡的功率比为4∶3,所以
、都闭合时为高温挡,此时、并联,因前后电压不变,电阻不变,所以功率不变,故的功率为
则的电阻值为
3.【答案】(1)30Ω (2)9V (3)18J
【详解】(1)闭合开关S,R1、R2串联,电压表测R2的电压,电流表测电路中的电流
R2的电阻值
(2)R1两端的电压的电阻值
电源电压
(3)通电10s整个电路产生的热量
4.【答案】(1)3V; (2)20Ω; (3)27J
【详解】(1)由图可知,闭合开关S,电阻R1与R2并联,电流表测干路电流
已知电阻R2的阻值为10Ω,通过电阻R2的电流为I2=0.3A
并联电路各支路两端的电压相等,且等于电源电压
结合I可得,电源电压U=U1=U2=I2R2=0.3A×10Ω=3V
(2)已知电流表的示数,即干路电流为I=0.45A
根据并联电路的电流可得,通过R1的电流I1=I﹣I2=0.45A﹣0.3A=0.15A
根据I可得,电阻R1的阻值
(3)电阻R1在1min内产生的热量
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沪科版初中物理九年级电学计算题专项训练
知识点1.串并联电路特点
特点
串联电路
并联电路
电流(I)
I = I₁ = I₂ = ...(处处相等)
I = I₁ + I₂ + ...(干路等于各支路之和)
电压(U)
U = U₁ + U₂ + ...(总电压等于各部分之和)
U = U₁ = U₂ = ...(各支路两端电压相等)
电阻(R)
R = R₁ + R₂ + ...(总电阻等于各电阻之和)
1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + ...(总电阻的倒数等于各电阻倒数之和)
电阻规律补充
串联总电阻大于任何一个分电阻
并联总电阻小于任何一个分电阻
知识点2.欧姆定律
- 内容:导体中的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
- 公式:I = U / R
- 变形式:U = I × R,R = U / I
- 使用条件:适用于纯电阻电路,且电阻不变时
知识点3.纯电阻 vs. 非纯电阻电路(核心区分)
特征
纯电阻电路
非纯电阻电路
能量转化
电能 → 内能(热能)
电能 → 内能 + 其他形式能(如电动机:电能→机械能+内能)
元件举例
白炽灯、电炉、电热器、电阻
电动机、充电电池、日光灯(镇流器)
欧姆定律
适用 U = IR
不适用 U ≠ IR (U > IR)
电功与热量
W = Q (电功全部生热)
W > Q (电功 > 产生的热量)
计算关键
1. 可用所有公式(普适+专用)
2. 求热量用 Q=I²Rt 或专用公式
1. 求总功(耗能):只能用普适公式 W = UIt
2. 求产热:只能用 Q = I²Rt
3. 求转化其他能:W其他 = W - Q
知识点4.电功、电功率中的重要物理公式、单位及测量方法
物理量
电功
电功率
热量
符号
W
P
Q
物理意义
反映电流做功的大小
反映电流做功的快慢
反映电流通过导体产生热量的多少
概念
电流所做的功
电流在单位时间内所做的功
电流通过导体产生的热量
基本公式
导出公式
单位及换算
焦(J)
千瓦·时(kW·h)
1kW·h=3.6×106J
瓦(W)
千瓦(kW)
1kW=1000W
焦(J)
测量
①电能表:读出表盘上前后两次示数之差
②根据W =P t
①伏安法:P =UI,通过测量U、I间接测量出P
②根据 ,利用电能表测出一定时间t内的电功W
①根据 ,利用电流表测出一定时间t内通过导体的电流I,再利用电阻R求Q
②根据 ,利用电压表测出一定时间t内两端的电压U,再利用电阻R求Q
欧姆定律:
1.如图所示,R2的阻值为5Ω,开关S闭合后电流表A的示数为2.1A,电流表A1的示数为1.5A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R1的阻值。
2.如图甲所示,电源电压保持不变,R0为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I间的关系图像如图乙所示。则电源电压为 V,R0的电阻为 Ω,滑动变阻器最大阻值为 Ω。
3.如甲图所示电路,,,闭合开关,电压表测 的电压,电压表与的示数之比是 。
4.如图所示的电路中电源电压恒定,定值电阻R1=10Ω,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表读数之比为3∶1,则R2= Ω;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两表的读数之比为 。
电功:
1.小强家买了一个电热水壶,其铭牌如表。小强按容量装满水,加热8min后把水烧开,水壶自动断电。已知大气压为1个标准大气压,电热水壶正常工作且电阻不变,已知水的初温为10℃。求:
(1)水的质量;
(2)烧开过程水吸收的热量(保留1位小数);
(3)水壶消耗的电能。
电能表:传统家用电能表示意图,根据电能表转盘的转数,可计算一段时间内消耗的电能。这种方法的关键是要明确电能表转1转时消耗的电能值。电能表计数器上前后两次的示数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能: W=W后-W前
2.小明家4月底电能表示数如图所示,5月底电能表的示数为,当地电价为,小明使某家用电器单独工作3min,电能表转盘转了160r。下列说法中合理的是( )
A.5月份他家应交电费1035元 B.这个电能表允许通过的最大电流是10A
C.这个电能表应接在220V的电路中使用 D.该家用电器这段时间消耗的电能是
3.如图所示是电子式电能表的表盘,该表盘上显示已用电 kW·h。若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min,电能表指示灯闪烁32次,该用电器在上述时间内消耗电能为 kW·h,该用电器的实际功率为 W。
4.如图甲所示电路中,电源电压恒为4V,使用适当的电表量程后,闭合开关S,电压表的示数如图乙所示,则电压表的示数为 V,灯泡L1、L2的电阻分别为R1、R2,则R1:R2= ;若将灯泡L1、L2改接成并联电路,则在1min内电流通过L1、L2做的功分别为W1、W2,则W1:W2= 。(假设灯丝电阻不变)
5.如图所示电路中,小灯泡L标有“6V、0.5A”字样,R2=6Ω,当S1、S2都闭合时,电流表示数为0.8A,这时小灯泡L正常发光,不考虑温度对灯丝电阻的影响,求:
(1)电源电压U;
(2)电阻R1的阻值;
(3)当S1、S2都断开时,小灯泡L通电10min,电流对灯泡L做的功是多少J?
6.如图所示电路,电源电压U=9V,R2 = 20Ω。闭合开关S,电流表的示数为0.3A,求:
(1)R2两端电压;
(2)R1的阻值;
(3)工作10s电路中的电流所做的功。
电功率:
1.某电热水壶铭牌如下,求:
(1)电热水壶正常工作时的电流;
(2)将满壶水从20℃加热至100℃,水吸收的热量;[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(3)若加热效率为80%,需加热多长时间?
2.某电热淋浴器铭牌中的主要参数如下表所示,在正常工作时,将装满的一桶水从20℃加热到70℃需要80min,求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)我们把水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率,求该淋浴器的热效率是多少?
3.一款小型电火锅如图甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能,图乙是它的简化电路图,电火锅的部分参数如下表所示。已知均为加热电阻且阻值不变,的阻值为。某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将水从加热到沸腾,用时,不计热量损失,,求:
(1)R3的阻值;
(2)电火锅在低温挡工作时的功率;
(3)电火锅中温挡工作时的效率(保留至小数点后1位)。
4.图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后,笔内电阻丝发热使笔内的绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示,电源电压恒为6V,和为发热电阻丝。只闭合开关时低温挡工作,、都闭合时高温挡工作,高温挡和低温挡的功率之比为4:3,,忽略电阻丝阻值随温度的变化。求:
(1)通过电阻丝的电流;
(2)低温挡的功率;
(3)电阻丝的阻值。
焦耳定律:
1.有一款车载电热水杯,将其插头插在汽车电源上就可以使用,保证了驾车出行时随时随地喝到热水。该水杯有高温、低温两个挡位,如图为其简化电路图,汽车电源电压恒为12V,电阻的阻值为。求:
(1)开关、闭合时,电路中电流为3A,工作,电流通过电阻产生的热量;
(2)开关闭合、断开时,电路中电流为2A,电阻两端的电压。
2.如图所示是热熔枪内部加热电路简化图,和为发热电阻丝,高温挡和低温挡的功率之比为4∶3,电源电压恒为6V,,电阻丝阻值不随温度变化。求:
(1)只闭合开关时,电阻在内产生的热量;
(2)的电阻值。
3.如图所示,R1=15Ω,开关闭合后电流表的示数是0.2A,电压表的示数是6V,求:
(1)R2的电阻值;
(2)电源电压;
(3)通电10s整个电路产生的热量。
4.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2的阻值为10Ω。闭合开关S后,电流表的示数为0.45A,通过电阻R2的电流为0.3A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R1的阻值;
(3)电阻R1在1min内产生的热量。
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