初中电学专题复习1、相同导体在同一电路中:例1、如图1,电源电压不变,R1=3R2,S由断开到闭合时,电流表 A 的示数变化了0.4A,求S断开与闭合时,电流表的示数应分别是()。
A、0.8A和1.2AB、1.2A和0.8AC、1.2A和1.6AD、0.4A和0.8A分析:根据题意画出电路图如下,S断开时,只有R2被接入电路,如图2中的(1),当S闭合时,R1与R2并联接入电路,如图(2)。
在图(1)和图(2)中,电阻R2是相同导体,R2两端电压相同(都是电源电压U),相同导体R2分别接入同一段电路中,所以,在图(1)、(2)中,通过R2的电流不变,I2=U/R2。
图(2)中R1与R2并联,根据并联电路特点:I2=3I1=3×0.4A=1.2A干路电流I=I1+I2=0.4A+1.2A=1.6A当S断开时,电流表示数I2=1.2A,当S闭合时,电流表示数I=1.6A。
答案:正确的选项是C。
说明:(1)相同导体在同一电路中时,导体的电阻,导体两端电压,通过这个导体的电流都相同,如本题中S断开与S闭合两个过程中,电阻R2,两端电压U和通过R2的电流I2都没变,只是S闭合后,干路电流发生了变化。
(2)本题的另一种解法是:S断开,I2=U/R2①S闭合,U=I1R1②将②代入① I2= =1.2AI1=I1+I2=0.4A+1.2A=1.6A2、不同导体在同一电路中。
例2、标有“10V,5W”和“10V,10W”的两个小灯泡甲灯和乙灯。
求:(1)甲、乙两灯串联在电压为U的电路中时,哪盏灯亮?(2)将甲、乙两灯并联在同一电路中时,哪盏灯更亮?分析:根据题意画出电路图,两灯串联时,如图3(甲),两灯并联时,如图3(乙):灯的亮暗取决于实际功率,两灯串联时,实际功率与灯的电阻成正比,两灯并联时,实际功率与灯的电阻成反比,甲、乙两灯的额定电压,额定功率已知,由公式P= 可得R=U2/P,求出两灯的电阻后,再利用串联电路的特点求实际功率。
= =20Ω= =10Ω(甲)图中与串联,功率与电阻成正比,∵> ,∴甲灯亮(乙)图中与并联,功率与电阻成反比,∵P甲< ,∴乙灯亮,答:串联时,甲灯亮,并联时,乙灯亮。
说明:(1)不同导体在同一电路中,有串联、并联两种情况,当两个不同导体串联在同一电路时,各部分导体上的电压、电功、电功率、电热,都与导体的电阻成正比。
当两个不同导体并联在同一电路中时,各导体上的电流、电功、电功率,电热都与导体的电阻成反比。
(2)解不同导体在同一电路中的问题时,一般先求出各导体的电阻或弄清电阻之比,再根据串、并联电路的比例关系求解。
(3)灯的亮度是由灯的实际功率决定,而不取决于灯的额定功率大小。
3、同一导体在不同电路中,例3、如图4,电源电压不变,灯的电阻R不随温度改变。
当S闭合时,R1/R L=1/5,此时灯正常发光,当S断开时,灯的实际功率是其额定功率的1/4。
求:(1)R2与R L之比。
(2)S断开时,R1两端电压与R2两端电压之比。
分析与解:根据题意画出电路图,当S闭合时,R2被短路,灯R L与R1串联,如图5(甲),当S断开时,R L与R1、R2串联,如图5(乙):S闭合,灯正常发光 S断开(甲)、(乙)两图中灯的电阻R L是同一导体,是不变量,由公式P=I2R可得,R L不变时,电功率与电流的平方成正比,即P'L/P L=I'2/I2=1/4得I'/I=1/2,∵电源电压U不变,∴(甲)、(乙)两图中的电流与电阻成反比,I'/I=R L+R1/R L+R2+R1=1/2得R2=6R1(甲)图中R1/R L=1/5 得R L=5R1∴R2/R L=6R1/5R1=6/5(乙)图中S断开时,U'1/U2=R1/R2=1/6答案:(1)R2与R L之比为6:5。
(2)S断开时,R1两端电压与R2两端电压之比为1:6。
说明:(1)同一导体在不同电路中,电阻R两端电压,通过导体的电流及导体上消耗的电功率都不相同,但因为电阻R不变(或相同)有导体两端电压与通过导体的电流成正比,即。
导体上消耗的电功率与电流平方或电压平方成正比,即P/P'=I2/I'2或P/P'=U2/U'2。
(2)利用电源电压和定值电阻不变是电路计算中常用的方法。
4、不同导体在不同电路中,例4、如图6所示,电源电压不变,滑片P在某一位置时,电压表示数为10V,变阻器R W上消耗的功率为1W,P在另一位置时,电压表示数为4V,变阻器R W'上消耗的功率为0.8W,求:定值电阻R的值分析与解:根据题意画出电路图7在(甲)、(乙)两图中R0是定值电阻,∵R0一定,∴I/I'=U0/U0'=10V/4V=5/2∵P W/P W'=I2R W/I'2R W' ∴1W/0.8W=(5)2R W/(2)2R W',得R W'=5R W又∵电源电压U不变,∴I/I'=R0+R W'/R0+R W5/2=R0+5R W/R0+R W得R0/R W=5/3(甲)图中U0/U W=R0/R W10V/U W=5/3得U W=6VI=P W/U W=1W/6V=1/6AR0=U0/I=10V/(1/6A)=60Ω说明:(1)不同导体R W与R W'在不同电路中时,通过它们的电流分别为I和I',不同电阻上消耗的电功率分别为P W与P W',由公式P=I2R得P W/P W'=I2R W/I'2R W',已知功率之比,求出电流之比,即可得出两个不同电阻R W与R W'之比。
(2)本题中:先利用(甲)(乙)两图中的相同电阻R0不变,由U0/U0'=I/I',先求出电流比,代入上式求出电阻R W与R W'之比,再利用电源电压U不变求出R0与R W之比,根据串联电路的特点,求出U W,由I=P W/U W求出电流I,最后用R0=U0/I求出定值电阻R0。
5、电热综合型例5、将一个阻值为4Ω的电热器放入质量是0.5kg的冷水中,当通过它的电流是5A 时,7min内能使水温升高多少℃?水的比热为4.2×103J/(kg·℃)[设电热器产生的热量全部被水吸收]分析与解:电热器产生的热量Q电=I2Rt冷水吸收的热量Q吸=c水m水Δt水∵(根据题意)∴说明:(1)电热综合型题的一般解法是利用热平衡列方程求未知量。
(2)注意在公式中物理量的单位统一用国际单位制。
6、力、电综合型例6、用电动机将质量是1kg的砝码匀速提升,在7s内将砝码升高0.3m,已知加到电动机两端的电压是6V,如果电流做的有用功有80%来提升砝码,求通过电动机的电流是多少mA?分析与解:电流通过电动机做功W电=UIt提升砝码做的功W=Gh=mgh∵W=0.8W电(根据题意)∴mgh=0.8UItI=mgh/0.8Ut=1kg×9.8N/kg×0.3m/0.8×6V×7S=0.0875A=87.5mA说明:(1)力电综合型题往往是利用机械功。
功率与电功,电功率的等量关系列方程求未知量。
(2)解题过程中要注意统一单位。
练习:1.如图所示,闭合开关S,滑动变阻器取四个不同阻值时,可以得出电流表和电压表的四组对应的值.这四组对应的值在图乙的U-I坐标中分别用a、b、c、d四个点表示(坐标原点表示的电压值和电流值均为零).由这四个点做出的U-I图象为一条直线,延长直线交纵轴(U轴)于E点,交横轴(I轴)于F点,若电源电压为U0,定值电阻的阻值为R0.据此分析:(1)E点表示的电流表,电压表的示数各为多少?此时电路处于什么状态?(2)F点表示的电压表,电流表的示数各为多少?此时电路处于什么状态?2.如图所示,R2=2Ω,某同学在实验中记录了三只电表的示数,但没有记录单位,记下的一组数据是3、2.5和1.5,请根据电路图和记录的数据,确定实验中所用的电源电压是 V,电阻R1的阻值是Ω.3.如图所示的电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,电阻R1=5Ω,变阻器R2的最大阻值为20Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是()A.2.5Ω~10ΩB.0Ω~20ΩC.2.5Ω~20ΩD.0Ω~10Ω4.如图所示,滑动变阻器的最大阻值R为定值电阻R0的3倍.当将滑动变阻器的滑片由最大值位置调到中点位置时(设电源电压不变)A.R0中的电流为原来的8/5B.R0中的电流为原来的8/3C.变阻器两端的电压为原来的5/4D.变阻器两端的电压为原来的8/95.如图所示的电路中,电源电压为3V,L1上标有“6V,3W”,L2上标有“3V,3W”,滑动变阻器上标有“10Ω,1.5A”.要使L2正常发光,则应使S1、S2分别处于 ,同时将滑动变阻器的滑片调到端,此时电路消耗的总功率是 W;当S1断开、S2接b时,为使电路消耗的总功率不超过0.5W,滑动变阻器的阻值变化范围是 ,电压表的示数变化范围是 .6.(昌平)如图6所示电路,电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”字样,当S1、S2都断开,滑片P从b端滑到某一位置C时,滑动变阻器R的电阻减小6Ω,电流表示数变化了0.1A,灯泡恰好正常发光;保持滑片P的位置不变,闭合S1、S2,电流表示数又变化了1.5A,则下列说法正确的是()A.电源电压12VB.灯泡的电阻10Ω图6C.滑动变阻器的最大电阻12ΩD.当S1、S2都闭合时,调节滑片P,电路消耗总功率的最小植为20W7.如图所示,四个相同的容器中装有质量和初温都相同的水,每个容器中放入同种材料绕制的电热丝一根,其电阻关系为Ra=Rc,Rb=Rd,且Ra<Rb,接在电压相同的电源上,若同时通电,经过一段时间后,这四个容器中水温从高到低的排列顺序为()A.a,b,c,d B.d,c,b,a C.b,a,c,d D.c,d,b,a8.一家用电热煮水器有甲、乙两根电阻丝,甲通电6min或乙通电4min都可将同一壶水烧开,在不考虑热损失的情况下,将甲、乙分别串联起来接在同一电源上,烧开同一壶水所需的时间为 min,甲、乙并联起来使用,烧开同一壶水所需的时间是 min.9.在如图所示电路中,R2=120Ω,小灯泡L标有“6V 3W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为80Ω.(1)当开关S1、S2都断开时,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,这时滑动变阻器连入电路的阻值为16Ω.求:①小灯泡的电阻②电压表的示数(2)当开关S1、S2都闭合时,说明电路连接情况,并求电路消耗的最小电功率10.某灯泡上所标“3V ”清晰可见,其他数据不清,某同学利用如下器材测该小灯泡的额定功率:电源、电压表、电流表,滑动变阻器,开关各一个、导线若干,该同学连好电路闭合开关后,发现电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A,之后该同学移动滑动变阻器的滑片使该灯泡正常发光,此时滑片正好处于滑动变阻器的正中央,求:(1)滑动变阻器的最大阻值(2)灯泡的额定功率(3)电源电压(电源电压不变)11.(朝阳)定值电阻R 1、R 2和滑动变阻器R 3接入如图21电路中,电源电压不变。