【分析】(1)当开关S3闭合,S1、S2都断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;
(2)当开关S3断开,S1、S2都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过两电阻的电流,根据并联电路的电流特点求出干路电流,根据W=UIt求出通电1min电流对R1所做的功。
【解答】解:(1)当开关S3闭合,S1、S2都断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,由I=可得,电源的电压:
U=I(R1+R2)=0.1A×(30Ω+60Ω)=9V;
(2)当开关S3断开,S1、S2都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流, 因并联电路中各支路两端的电压相等, 所以,通过两电阻的电流分别为: I1=
=
=0.3A,I2=
=
=0.15A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和, 所以,干路电流:
I=I1+I2=0.3A+0.15A=0.45A, 通电1min电流对R1所做的功: W1=UI1t=9V×0.3A×60s=162J。 答:(1)求电源电压为9V;
(2)电流表的示数为0.45A,通电1min电流对R1所做的功为162J。
10.如图所示的电路,电源电压保持不变,R1=30Ω,R2=10Ω.当闭合开关S1、S,断开S2
时,电流表的示数为0.4A。 (1)求电源电压;
(2)当闭合开关S2、S,断开S1时,求电流表的示数;
(3)当闭合开关S1、S2、S时,通电100s,求整个电路消耗的电能。
【分析】(1)当闭合开关S1、S,断开S2时,电路为R1的简单电路,电流表测通过的电流,根据欧姆定律求出电源电压;
(2)当闭合开关S2、S,断开S1时,电路为R2的简单电路,电流表测通过的电流,根据欧姆定律求出电流表的示数;
(3)当闭合开关S1、S2、S时,R1与R2并联,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R1、R2的电流不变,根据并联电路的电流特点求出干路电流,利用W=UIt求出通电100s整个电路消耗的电能。
【解答】解:(1)当闭合开关S1、S,断开S2时,电路为R1的简单电路,电流表测通过的电流,
由I=可得,电源电压: U=I1R1=0.4A×30Ω=12V;
(2)当闭合开关S2、S,断开S1时,电路为R2的简单电路,电流表测通过的电流, 则电流表的示数: I2=
=
=1.2A;
(3)当闭合开关S1、S2、S时,R1与R2并联, 因并联电路中各支路独立工作、互不影响, 所以,通过R1、R2的电流不变,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和, 所以,干路电流:
I=I1+I2=0.4A+1.2A=1.6A, 通电100s整个电路消耗的电能: W=UIt=12V×1.6A×100s=1920J。 答:(1)电源电压为12V;
(2)当闭合开关S2、S,断开S1时,电流表的示数为1.2A;
(3)当闭合开关S1、S2、S时,通电100s,整个电路消耗的电能为1920J。
11.如图所示的电路中,只闭合S1时,通过R2的电流是1.5A,R1=30Ω,R2=20Ω.求: (1)电源电压是多大?
(2)只闭合S2时,通电20s电流通过R1产生的电热是多少?
(3)开关通断情况发生变化,整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少?
【分析】(1)当只闭合开关S1时,只有R2接入电路,根据欧姆定律可以求出电源电压。 (2)当只闭合S2时,R1与R2串联,根据串联电路的特点和欧姆定律可以求出电路中的电流,然后由焦耳定律可以求出电阻R1产生的热量。 (3)电源电压一定,根据P=
可知,总电阻最大时,总功率最小;总电阻最小时,总
功率最大;结合串并联电路的电阻特点分别求出最小电功率P和最大电功率P′,然后求出其比值。
【解答】解:(1)当只闭合开关S1时,只有R2接入电路, 根据欧姆定律可得,电源电压:U=U2=IR2=1.5A×20Ω=30V; (2)当只闭合S2时,R1与R2串联, 电路的总电阻:R=R1+R2=30Ω+20Ω=50Ω; 此时电路中的电流:I1==
=0.6A;
通电20s电流通过R1产生的电热:Q=I12R1t=(0.6A)2×30Ω×20s=216J;
(3)当只闭合S2时,R1与R2串联,总电阻最大,电路中电流最小,整个电路消耗的功率最小,
由2小题可知,电流中的最小电流I小=0.6A,
则整个电路消耗的最小电功率:P=UI小=30V×0.6A=18W; 当S1、S3闭合,S2断开时,R1与R2并联,总电阻最小,由P=功率最大,R1与R2并联的总电阻:R并=
=
可知,此时电路消耗的
=12Ω,则整个电路消耗的
最大电功率:P′=
==75W;
所以,整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比:答:(1)电源电压是30V;
(2)只闭合S2时,通电20s电流通过R1产生的电热是216J;
==。
(3)开关通断情况发生变化,整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是6:25。 12.如图所示的电路中,电源电压保持不变,灯L标有“12V 12W”的字样,R2=12Ω,当S1、S2都闭合时。电流表示数为1.2A.这时灯L正常发光(忽略温度对灯丝电阻的影响),求: (1)电源电压; (2)电阻R1的阻值;
(3)若将开关S1、S2都断开。此时灯L实际消耗的功率是多少?
【分析】(1)当S1、S2都闭合时,L与R1并联,电流表测干路电流,根据并联电路中各支路两端的电压相等和额定电压下灯泡正常发光可知电源的电压;
(2)当S1、S2都闭合时,根据P=UI求出通过灯泡的电流,根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流,根据欧姆定律求出R1的阻值;
(3)根据欧姆定律求出灯泡的电阻,将开关S1、S2都断开时,L与R2串联,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,根据P=I2R求出此时灯L实际消耗的功率。 【解答】解:(1)当S1、S2都闭合时,L与R1并联,电流表测干路电流, 因并联电路中各支路两端的电压相等,且灯泡正常发光, 所以,电源的电压U=UL=12V;
(2)当S1、S2都闭合时,由P=UI可得,通过灯泡的电流: IL=
=
=1A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和, 所以,通过R1的电流: I1=I﹣IL=1.2A﹣1A=0.2A, 由I=可得,R1的阻值: R1=
=
=60Ω;
(3)灯泡的电阻: RL=
=
=12Ω,
将开关S1、S2都断开时,L与R2串联, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,电路中的电流: I′=
=
=0.5A,
则灯L实际消耗的功率:
PL=(I')2RL=(0.5A)2×12Ω=3W。 答:(1)电源电压为12V; (2)电阻R1的阻值为60Ω;
(3)若将开关S1、S2都断开。此时灯L实际消耗的功率是3W。
命题点三 滑片移动、开关通断共同引起的相关计算
13.如图所示,R0是阻值为80Ω的定值电阻,R为滑动变阻器,其上标有“100Ω 3A”字样,电流表A1的量程为0~0.6A,电流表A2的量程为0~3A,灯泡上标有“8V 1.6W”字样。 求:
(1)灯泡的额定电流;
(2)闭合开关S,断开开关S1、S2时,灯泡正常发光,求电源电压的大小;
(3)开关S、S1、S2都闭合时,在不损坏电流表的前提下,求R消耗电功率的最小值和最大值。
【分析】(1)根据灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率,可利用公式I=计算出灯泡L额定电流。
(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡L与电阻R0串联,而此时灯泡正常工作,从而可以判断出灯泡两端的电压和电路中的电流,利用U=IR求出R0两端的电压,进而关口、根据串
初中物理讲义:动态电路相关计算
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