初级中学物理电学大题.doc

/* 电学大题 1．如图20，电路中电源两端电压保持不变，滑动变阻器的最大阻值为R３。将滑动变阻器的滑片P置于A端，只闭合开关S1时，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2；将滑动变阻器的滑片P置于B端，仍只闭合开关S1时，电压表V1的示数为U1′，电压表V2的示数为U2′，R1消耗的电功率为0.21W。已知U1﹕U1′= 7﹕8 ，U2﹕U2′= 3﹕2，R2=9W 。 （1）求R1的阻值； （2）当滑动变阻器的滑片P置于B端时，闭合开关S1、S2、S3，求电流表的示数。 R1 A B P S1 S2 S3 V2 V1 图20 R3 I2 R1 R2 U R1 R3 U R2 U1 U2 U1′ U2′ I R3 R1 U R2 P1 I1 1．解： 1分 （1） 1分 1分 1分 （2） 1分 1分 图24 R3 S1 S R1 V1 V2 A 1 P R2 A B 2．如图24所示的电路中，电源两端的电压保持不变。闭合开关S、S1，当滑片P移至滑动变阻器R2的A端时，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，电流表A的示数为I1，滑动变阻器R2消耗的电功率P2为3W。当只闭合开关S，将滑片P移至滑动变阻器R2的中点时，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，电流表A的示数为I2。闭合开关S、S1，当滑片P移至滑动变阻器R2的B端时，电流表A的示数为I3，电阻R3的电功率为P3。 已知U1＝U1，U2＝4U2。求： （1）电流I1与I2的比值。 （2）电功率P3的大小。 （3）通过断开、闭合开关及移动滑动变阻器滑片P，电路所消耗的最小电功率Pmin 。（结果保留1位小数） 36题答（图2） I2 R1 R2/2 R3 U2’ U U1’ 36题答（图3） P3 R3 U I3 U1 U2 R2 R3 U I1 P2 36题答（图1） 2．解：当P在A端，闭合S、S1时,等效电路如图1；当P在中点，闭合S、断开S1时,等效电路如图2；当P在B端，闭合S、S1时,等效电路如图3。 …………………………………① ………………………………（1分） ………………………………………………② …………………………………………………③ …………………………………………④ 解①②③④可得：2R1=9R2…………………………………⑤ ………………………………（1分） 电源电压不变，有： …………………………………………⑥ ……………………………………⑦ 由①⑤⑥⑦可得：R2=3R3 …………………………………………（1分）……………⑧ ……………⑨ ………………………⑩ 联立⑧⑨⑩解得：……………………………………………………………（1分） 36题答（图4） I R1 R2 R3 U ………………（1分） 3．如图18所示的电路中，电源电压稳定不变（忽略温度对电阻的影响）。当开关S、S1闭合，S2断开，滑动变阻器滑片P位于某点A时，电压表V1和V2的示数之比U1:U2=2：3，电流表示数为0.6A；当滑动变阻器滑片P位于右端时，电压表V1、V2示数分别为U1’、U2’；当开关S、S2闭合、S1断开时，电压表V1、V2示数为分别U1’’、U2’’。U1’：U1’’=2：3， U2’：U2’’=4：3.滑动变阻器的最大阻值为20Ω。求 （1）定值电阻R2的阻值 （2）电源电压 （3）通过开关闭合与断开，调节滑动变阻器的滑片P的位置，电路消耗的最小功率。 - + 3 0.6 － A S L － － + 电源 - + 3 15 － V1 S1 S2 - + 3 15 － V2 R3 R2 图18 3．解：画出各状态等效电路如下： 开关S、S1闭合，S2断开，P位于某点A，如图（1） 开关S、S1闭合，S2断开，P位于右端时，如图（2） 当开关S、S2闭合，S1断开，如图（3） 开关S、闭合，S1、S2断开，如图（4） U2 图（1） L I1=0.6A R3A U1 U2’ 图（2） L I2 R3=20Ω U1’ U2’’ 图（3） L I3 R2 U1’’‘ I4 R3 R2 L 图（4） （1） （2） （3） 图27 4．如图27所示电路中，电源两端的电压和灯丝的电阻均保持不变，定值电阻R1=25W。只闭合开关S1时，灯L正常发光；只闭合开关S3时，灯L的实际功率为其额定功率的，R2消耗的功率为0.5W；改变三个开关的状态，在保证R1工作的条件下，若R1消耗的最大功率和最小功率之比为4∶1。求： （1）灯丝的电阻R灯； （2）电源两端的电压U； （请画出相关的等效电路图） 4．.解： （1）只闭合开关S1时，电路结构如图1所示。 只闭合开关S3时，电路结构如图2所示。 …… 1分 图1 P额 R灯 U I额 图2 P实 R灯 U I R1 R2 图4 R1 U L R2 A 图3 R1 U A 由题意可知 ，所以I额=4I…………① …… 1分 同时对于图1、2所示的两电路状态有 I额R灯=I（R1+ R2+ R灯）…………………………………② ……1分 保证R1处于工作状态，有如下三种电路情况： 第一，开关S3闭合，如图2所示； 第二，开关S2、S3闭合，如图3所示； 第三，开关S1、S2、S3均闭合，如图4所示。 对图2、图3、和图4分析可知，处于图2所示的状态时R1消耗的功率最小，记为P1小；处于图3、图4所示的状态时，R1消耗的功率等大，均为最大功率，记为P1大。所以依题意有 ，解得R2+R灯=25W……③ …… 1分 联立上述三式，可解得：R灯=12.5W， R2=12.5W。 …… 1分 （2）对图2所示电路状态有 P2=I2R2=0.5W，解得I=0.2A。 对此电路状态根据欧姆定律有 U=I（R1+ R2+ R灯）=0.2A（25W+12.5W+12.5W）=10V。 …… 1分 5．如图19所示的电路中，电源两端电压保持不变。只闭合开关S1，当滑动变阻器的滑片P位于A点时，电压表Vl的示数U1为10V，电压表V2的示数U2为8V，电路中的电流为I1，电阻R1与此时滑动变阻器消耗的电功率P1为4W；当滑动变阻器的滑片P位于B点时，电压表Vl的示数U1’，电压表V2的示数为U2’，电流表示数为I2，电阻R1与此时滑动变阻器消耗的电功率P2为2.5W，且电压U1 ：U1’＝ 2：1求： (1)电流I1与I2的比值； (2)电源两端的电压U； (3) 当开关S1 、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P位于最左端时，电路的电功率P3。 （6分） S2 S1 P R2 R1 2 1 图19 5． 解： 当只闭合开关S1时，滑动变阻器的滑片P位于A点时，等效电路如图19甲所示； 当只闭合开关S1时，滑动变阻器的滑片P位于B点时，等效电路如图19乙所示； 当开关S1 、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P位于最左端时，等效电路如图19丙乙所示。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……………………（1分） UR2 甲 P1=4W R1 R2 RA U U2=8v U1=10v I1 R1 R2 RB U U2’ U1’ I2 P2=2.5W 乙 I3 R1 U 丙 U’R2 图19　 由图19甲、乙得： ==　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……………………（1分） I1===0.5A 　　　∴ I2=0.25A U2’===10V　　　　　　　　　　　　　　　　……………………（1分） === 解得：U=12V　　　　　　　……………………（1分） R2=== R1===　　　　　　　　　……………………（1分） 由图19丙得： P2=W　　　　　　　　　　　　　　　……………………（1分） （其他解法正确的，均可相应得分） 6．如图21所示，电源电压保持不变。只闭合开关S1时，电压表V的示数为U1，电阻R1消耗的功率P1为1.8W；只闭合开关S2、S3时，电压表V的示数为U2，电流表A1和A2的示数分别为I 1和I 2；所有开关都闭合时，电流表A 2的示数比I2增加了0.9A。已知U1∶U2＝1∶3，I 1∶I 2＝4∶1，求电源电压及开关都闭合时电阻R3消耗的电功率。 6． 解: 只闭合开关S1时，等效电路如图甲所示 只闭合开关S2、S2时，等效电路如图乙所示 R1 R2 U I2＋0.9A R3 R1 R2 U U1 R3 R3 U＝U2 I1 I2 R2 甲 乙 丙 闭合开关S1、S2、S2时，等效电路如图丙所示 由＝ 得：＝＝ 由＝＝ 得：＝2 由＝1.8W ＝0.9A ＝ 得：U2＝1.8W9 ＝1.8W 9 ＝ 18V R3的功率P3＝＝＝18＝181.8W＝32.4W 7. 图19所示的电路中，电源两端电压U保持不变。当滑动变阻器的滑片P置于a端时， 图19 R2 S R1 S1 P R3 a b 闭合开关S，电压表的示数为U1，电流表的示数为I1，电阻R1消耗的电功率P1=4W，电阻R2消耗的电功率为P2；当滑动变阻器的滑片P置于距a端2/3时，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2，电阻R2消耗的电功率为P2′。已知P2 :P2′=4:9，U1:U2=4:3。求：（1）I1与 I2的比值； （2）滑动变阻器滑片P在a端时，R3消耗的功率； （3）滑动变阻器滑片P在b端时，R2消耗的功率。 7.解：（1）当滑动变阻器的滑片P置于a端时，电路如图甲所示； 当滑动变阻器的滑片P置于距a端2/3时，电路如图乙所示；滑动变阻器 滑片P在b时，电路如图丙所示。 图甲 P1=4W R1 R2 R3 I1 P2 U1 U 图乙 R1 R2 R3/3 I2 P2’ U2 U 图丙 R1 R2 I3 P2’ ’ U ……………………1分 （2）由图甲和图乙：∵R2一定 ∴ …………… 1分 ∵∴ ∴ ……………① …………………… 1分 又∵U一定 ∴ ∴ ……………② …………………… 1分 由①②式得 由图甲： …………………… 1分 （3）由图甲和图丙： ∴ ∴ …………………… 1分 8．如图22所示，电源两端电压不变，电阻R1的阻值为4Ω。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P位于左端时，电流表的示数为I1，电压表V1的示数为U1，变阻器的功率为P1，R2的电功率为1W。当滑动变阻器的滑片P位于中点时，电流表的示数为I2，电压表V2的示数为U2，变阻器的功率为P2。已知：U1=U2，P1：P2=8：9。求： （1）电流表的两次示数之比I1：I2； （2）电阻R2的阻值； 图22 S R1 V1 R2 V2 P R3 （3）移动滑动变阻器的滑片，电路所消耗的最大电功率P最大。 8.解：闭合开关S，当滑片P位于左端、中点和右端时，等效电路分别如 图甲、乙、丙所示； P2甲=1W 图甲 U1 R1＝4Ω R3 R2 U I1 P1 图乙 R1＝4Ω R2 U2 U I2 R3/2 P2 图丙 R1＝4Ω R2 U I3 P最大 （1）由图甲、乙： 解得： （2）由图甲、乙：∵U一定∴ ………① 又∵U1= U2 ∴ …………② 由①、②式联立，将R1=4Ω代入解得：R2=6Ω，R3=20Ω （3）当滑片P在右端时，电路的总功率最大. 由图甲、丙：∵U一定 ∴ 将R1、R2、R3值代入解得： ∴ 图24 S R1 S1 R2 a bbb cb L 9.如图24所示电路，电源两端的电压保持不变。R1是定值电阻，其阻值是6Ω，R2是滑动变阻器，小灯泡L的铭牌上标有“6V 3W”。当闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯泡恰好正常发光，此时定值电阻的功率是P1＝1.5W；调节滑片P的位置使其位于b点时，灯泡的实际功率是PL/，定值电阻的功率是P1/，滑动变阻器的功率是Pb；再调节滑片P的位置使其位于c点时，灯泡的实际功率是PL//，定值电阻的功率是P1//，滑动变阻器的功率是Pc。 已知 P1/∶P1//∶P1＝16∶4∶25，PL/∶PL// =8∶1，Pb∶Pc＝13∶17。 求：⑴电源两端的电压，滑动变阻器分别在a端、b点、c点时电路中的电流Ia、Ib、Ic； ⑵滑动变阻器滑片P在b点和c点时，接入电路的电阻阻值Rb、Rc； ⑶灯泡的实际功率PL/和PL//各是多少。（6分） 9.解： ⑴当滑动变阻器的滑片P位于a端时，小灯泡L与定值电阻R 1串联，其等效电路如图所示 U R1 L Ia 灯泡正常发光，其两端电压UL =6V，功率PL =3W 根据P =UI，I a=PL /UL =3W/6V =0.5A R 1两端电压U 1 =P1 /Ia =1.5W/0.5A =3V 根据欧姆定律, I =U /R , 此时灯丝的电阻R L= U L/I a =6V/0.5A=12Ω 1分 电源两端的电压U = U L＋U 1 =6V＋3V =9V 1分 当滑动变阻器的滑片P位于b点、c点时，小灯泡L、滑动变阻器与定值电阻R 1串联，其等效电路分别如图所示 U R1 L Ic Rc U R1 L Ib Rb 根据P =I2R ， P1/∶P1//∶P1＝（I b2R1）∶（I c2R1）∶（I a2R1 ）= I b2∶I c2∶I a2 =16∶4∶25 I b= 4 I a/5 =40.5A/5 =0.4A I c= 2 I a/5 =20.5A/5 =0.2A 1分 ⑵根据P =I2R, PL/∶PL// =（ I b2RL/）∶（I c2RL// ）= 8∶1 [(0.4A)2RL/]∶[(0.2A)2R L// ]=8∶1 得到: RL/ =2 RL// ① 由Pb∶Pc＝（I b2Rb）∶（I c2Rc ）= 13∶17, [(0.4A)2Rb]∶[(0.2A)2R c ]=13∶1 U RL//＋R1＋Rc U RL/＋R1＋Rb 得到: Rb=13 R c/68 ② 根据欧姆定律和串联电路特点, I b= I c= RL/＋6Ω＋Rb =9V/(0.4A) =22.5Ω , RL/＋Rb = 16.5Ω ③ RL//＋6Ω＋Rc =9V/(0.2A) =45Ω , RL//＋Rc = 39Ω ④ 由①②③④四式联立,解出 Rb = 6.5Ω, Rc = 34Ω , 1分 RL/ = 10Ω , RL// = 5Ω 1分 ⑶ PL/= I b2RL/ =(0.4A)210Ω =1.6W PL//= I c2RL// =(0.2A)25Ω =0.2W 1分 10．如图24所示电路，电源两端的电压保持不变，定值电阻R1=2R3。当只闭合开关S1时，移动滑动变阻器的滑片使其接入电路中的电阻达到最大阻值R2，此时滑动变阻器消耗的功率为7.2W；再将滑动变阻器的滑片移至中点，此时电压表V1的示数与电压表V2的示数之比为1:2。求： （1）滑动变阻器的最大电阻R2与定值电阻R3的阻值之比； （2）当开关S1和S2都闭合时，电阻R1所消耗的电功率； （3）当开关S1和S2都闭合时，若电流表示数为1A，则定值电阻R3的阻值为多大。 图24 R1 R2 R3 V1 V2 A S1 S2 10.解： （1）设电源两端的电压为U，当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片在阻值最大端时，电路如图1所示；当滑动变阻器的滑片在中点时，电路如图2所示。 图1 R1 R2 U R3 P2=7.2W 图2 U/2 R1 R2/2 U R3 图3 R1 U R3 由图2可知，因电压表V1、V2的示数之比为1：2，所以R1两端的电压为电源两端电压的一半，因此有 R1= +R3。 又因为R1=2R3，所以R2：R3=2：1。 （2）因为R1=2R3， R2：R3=2：1，所以R1=R2，因此在图1中，R1消耗的功率P1=P2=7.2W。 又根据串联电路分压关系可知，在图1中电阻R1两端的电压U1=U。 当开关S1和S2都闭合时，电路如图3所示。根据串联电路的分压关系可知，电阻R1两端的电压U1′=U。 设此时R1消耗的电功率为P1′，则有 ，解得P1′=20W。 （3）若在图3所示电路中电流I=1A，根据P1′=I2R1可解得R1=P1′/I2=20W/（1A）2=20Ω。 又因R1=2R3，所以R3=10Ω。 11. 如图24所示，电源电压为12V保持不变。当闭合开关S0和S1时，电流表A1的示数为0.8A；调整开关S0、S1和S2的开闭状态，发现某一状态时，电路消耗的电功率最大为P1，电流表A2的示数为3.6A，R3消耗的功率为P2；当电路消耗的最小功率为P3时，R1和R2消耗的总功率为P4；已知P1：P3=11：1，求： 图24 R3 A1 A2 R2 R1 S1 S0 图4 S2 （1）R3的阻值； （2）当S0闭合，S1、S2都断开时，电压表的示数； （3）P2和P4的比值。 11．解：（1）当闭合开关S0和S1时，等效电路如图4甲所示；可得 R3===15Ω （2分） （2）当开关S0、S1和S2都闭合时，等效电路如图4乙所示，此时电路消耗的功率最大为P1，干路电流为I=3.6A+0.8A=4.4A；当开关S0闭合，S1和S2都断开时，等效电路如图4丙所示，此时电路消耗的功率最小为P3，电路中电流为I。 === 解得：I=0.4A （1分） U3=IR3=0.4A15Ω=6V （1分） （3）R1、R2的电压之和为U，解得 ==== （1分） 注：正确画出等效电路图 （1分） （其他解法正确的，均可相应得分） 12. 如图21所示电路，电源电压保持不变，当开关S断开，滑动变阻器接入电路的电阻为RA时，电阻R2和滑动变阻器消耗的功率之和为8W，电压表V1、V2的示数之比U1:U2=5：4；当开关S闭合，滑动变阻器接入电路的电阻为RB时，滑动变阻器消耗的功率为5W，电压表V2的示数为U2‘，且U2‘：U2=5：4，求：（1）开关S闭合前后，电流表示数之比；（2）开关S断开，滑动变阻器接入电路的电阻为RA时，变阻器消耗的电功率。 12．解：S1断开时等效电路图如图甲，此时电路中的电流为I1、R2的功率为P2、RA的功率为PA； S1闭合时等效电路图如图乙，此时电路中的电流为I2、RB的功率为PB。 甲 V2 图21 R3 P S1 A V1 R1 S R2 A1 U R1 R2 R3 A2 乙 I1 A1 甲 R3 U 丙 U R1 R2 R3 R2 U I1 R1 R2 RA 乙 U I2 R1 RB （1分） ⑴ （1分） ⑵ （1分） （1分） 得 （1分） （1分 13．如图18所示，电源两端电压保持不变，当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，变阻器连入电路电阻为RB，此时电流表的示数为I1，电阻R2的电功率为P2，电阻RB的电功率为PB；当开关S1断开、S2闭合时，电流表的示数为I2，电阻R2的电功率为P2’。已知P2:P2’ =49:144 。求： （1）I1:I2； S1 R1 R2 P S2 A B V2 V1 图18 （2）当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P在C点时，变阻器接入电路的电阻为Rc，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，电流表的示数为I3，此时电阻RC的电功率为PC。已知U1:U2＝3:8，I2:I3=9:7。试计算第一种状态和第三种状态中连入电路中的变阻器消耗的电功率之比PB:PC。 (请画出相关电路状态的等效电路图) 答案（7/12；27/16）