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文档简介
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尺3。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的示数为口,电压表V2的示数为。2;将滑动变阻器的滑片P置于8端,仍只闭合
开关Si时,电压表Vi的示数为电压表V2的示数为5',R消耗的电功率为0.21W。已知-:U/=7:8,
:〃2'=3:2,&=9Q。
(1)求&的阻值;
(2)当滑动变阻器的滑片P置于8端时,闭合开关Si、S2、S3,求电流表的示数。
图20
1.解:
1分
u_I,R
(1)22
3
i=1分
22
U[=/内
u[,2(K+&)
Z=3X_L
82R]+7?2
AZ
=1分
45
/1R]+/?2+R3
R]+i?2
3_A+9Q+V
2-K+9Q
R,=21Q1分
(2)&=*凡=-5X21Q=15Q
77
片=厅A
2
0.21W=/2X21Q
I2=0.1A
U=A(&+7?2+/?3)=0.lAx(21Q+9Q+15Q)=4.5V1分
0.8A1分
R2R39Q15Q
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、Si,当滑片P移至滑动变阻器&的A端时,
电压表Vi的示数为5,电压表V2的示数为U2,电流表A的示
数为71,滑动变阻器当消耗的电功率尸2为3W。当只闭合开关
S,将滑片尸移至滑动变阻器&的中点时,电压表Vi的示数
为电压表匕的示数为5',电流表A的示数为“。闭合开
关S、Si,当滑片P移至滑动变阻器R2的8端时,电流表A的示
数为K,电阻&的电功率为尸3。
4
已知。2=4。2'。求:
(1)电流71与“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
的最小电功率加。(结果保留1位小数)
图24
2.解:当尸在A端,闭合S、Si时,等效电路如图1;当尸在中点,闭合S、断开Si时,等效电路如图2;当P在8
端,闭合S、S1时,等效电路如图3。
36题答(图1)36题答(图2)36题答(图3)
4
①(1分)
叫
4
(2必丁;.....................................②
U[=.......................................③
D
°;=呜+4)..........................④
解①②③④可得:2Ri=9R?.........................⑤(1分)
电源电压不变,有:
0=1](&+&)...........................⑥
=/(^3;)
u2++&.............................•⑦
由①⑤⑥⑦可得:&=3%...........................(1分)
当P在A端,都S、S2闭合时:&⑧
当P在B端,都S、S2闭合时:鸟=。&..........⑨
。=/1(凡+&)=/3%•••,=;
⑩
联立⑧⑨⑩解得:鸟=^E=16W.......................
(1分)
⑶当电路消耗的电功率最小时,电路中的总电阻最大,即:
P在A端,S闭合、S]断开,如图4为等效电路图则:
&Ri
36题答(图4)
U2U22U2
Alin=-^=—R=0.9W(1分)
354353
(R1+R2+R3)(jx37?3+3R3+R3)
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、Si闭合,S2断开,滑动变阻
器滑片P位于某点A时,电压表Vi和V2的示数之比U「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Vi、V2示数分别为U;、U2';当开关S、S2闭合、Si断开时,电压表Vi、V2示数为分别Uj、U2"o
Ui':U「=2:3,U2':叱”=4:3.滑动变阻器的最大阻值为20Q。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.解:画出各状态等效电路如下:
开关S、Si闭合,S2断开,P位于某点A,如图(1)
开关S、Si闭合,S2断开,P位于右端时,如图(2)
当开关S、S2闭合,Si断开,如图(3)
开关S、闭合,Si、S2断开,如图(4)
5
―Ui'—U2A
图(2)
L
R2
图(3)图(4)
,、IT.U'RL2
(1)——=」x==—
hRLU、3
RiU'h432
—X--=一X—
足
IlU223T
R、=—Ri=—x20Q=10Q
222
(2)(7?L+7?3)=I3(7?I+7?2)
2(见+20Q)=3(R+10Q)
&=10。
RL_UI_2
R3A~Ui~3
一33
R3A=—RL=—xlOQ=15Q
22
U总=II(RL+R3A)=0.6A(10Q+15Q)=15V
(3)Pmin=——=----------------=5.625W
RL+R2+R310Q+10Q+20Q
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Ri=25Q。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J_,R,消耗的功率为0.5W;改变三个开关的状态,
16
在保证R工作的条件下,若当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)
图27
4..解:
(1)只闭合开关Si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3图4
P实灯1
由题意可知=;2■=77-所以/额=4/........①...1分
P额/额D火灯16
同时对于图1、2所示的两电路状态有
/额R灯=/(R1+R2+R灯)..........................②••••••1分
保证以处于工作状态,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Si、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所示的状态时此消耗的功率最小,记为修小;处于图3、图4所示
的状态时,&消耗的功率等大,均为最大功率,记为修大。所以依题意有
U2
=-------&-------=-,解得R2+R*T=25Q……③……1分
《小(----------------)2R]1
联立上述三式,可解得:R灯=12.5Q,7?2=12.5QO1分
(2)对图2所示电路状态有
2
P2=/^2=0.5W,解得Z=0.2Ao
需此电路状态根据欧姆定律有
U=/(R1+R2+R灯)=0.2AX(25Q+12.5Q+12.5Q)=10Vo1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&,当滑动变阻器的滑片尸位于4点时,电压表
弘的示数。为10V,电压表%的示数G为8V,电路中的电流为小电阻尺与此时滑动变阻器消耗的电功率
P为4W;当滑动变阻器的滑片P位于8点时,电压表坏的示数UJ,电压表%的示数为,电流表示数
为/2,电阻R与此时滑动变阻器消耗的电功率Pz为2.5W,且电压G:UJ=2:1求:
(1)电流人与心的比值;
(2)电源两端的电压U;
(3)当开关£、&都闭合,滑动变阻器的滑片尸位于最左端时,电路的电功率尸3。
(6分)
图19
5.解:
当只闭合开关Si时,滑动变阻器的滑片尸位于4点时,等效电路如图19甲所示;
当只闭合开关Si时,滑动变阻器的滑片尸位于6点时,等效电路如图19乙所示;
当开关S、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
Zj\O...................................(1分)
Ui=10v,G'
R?RBRT
]-I1-0oqh
UR2U黄vU1-
尸i=4WP2=2.5WU
u-u-
丙
甲乙
图
由图19甲、乙得:19
2
q(1分)
2U;1
R4W
=
1\-------=0.5A/2=0.25A
U28V
R2.5W
u2--=---------=10V(1分)
I20.25A
u-u2
C7-8V2
,=-解得:U=12V(1分)
’2U—U,J/-10V1
R_UR2_U-
1\2---------------更*=8。
4I]0.5A
U「UR210V-4V
Ri=———-=12Q(1分)
0.5A
由图19丙得:
12W(1分)
12Q
(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Si时,电压表V的示数为Ui,电阻Ri消耗的功率Pi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I1和I2;所有开关都闭合时,电流
表A2的示数比12增加了0.9A。己知U1:U2=l:3,11:12=4:1,求电源电压及开关都闭合时电阻R3消耗的电
功率。。
图21
6.
解:只闭合开关Si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
闭合开关Si、S2、S2时,等效电路如图丙所示
R_-/_3
得:22
R3~i2T
l-j_l______1______
R[+7?2+&Uz3
得:&=2
4
UU.1
由」一=L8W」2=0.9A_L=—
&&U23
得,口:U,=1.8WX9X—R、L=1.8WX9X---1-=18V
一U,0.9A
U2(3UYU2
R3的功率P3=,一~LL=18X」一=18X1.8W=32.4W
21
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尸置于。端时,
闭合开关S,电压表的示数为Ui,电流表的示数为小电阻以消耗的电功率Pi=4W,电阻&消耗的电功率为
2;当滑动变阻器的滑片P置于距。端2/3时,电压表的示数为5,电流表的示数为G电阻&消耗的电功
率为尸2‘。已知尸2:尸2'=4:9,。1:5=4:3。求:(1)A与一的比值;
R\JH
(2)滑动变阻器滑片尸在。端时,&消耗的功率;点*c
(3)滑动变阻器滑片尸在b端时,&消耗的功率。一
lllll/.Q./ll
7.解:(1)当滑动变阻器的滑片尸置于a端时,电路如图甲所示;
当滑动变阻器的滑片尸置于距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。
(2)由图甲和图乙:一定:,k=国=E=2..................1分
I21P;V93
••■_4.人(&+招)_2(国+招)一4
,——•,--------------——x------------——
43/2国+;4)3(兄+;%)3
..................①.............................1分
63
又,:U一定
./]_,+夫2+§招R]+2&_2
I2N+R2+&&+4R?3
R21
由①②式得名=2
R33
由图甲:二=【;R=及=2
A1沃与3
3^=3X4W=6W.............................1分
322
(3)由图甲和图丙:'+&_=L
[3R]+1?2+尺32
2
..4=MxA=mx2=i
p2I/3JR2UJ12
...g=26=2x4W=8W.............................1分
8.如图22所示,电源两端电压不变,电阻&的阻值为4。。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于左端时,电
流表的示数为小电压表Vi的示数为口,变阻器的功率为尸&的电功率为1W。当滑动变阻器的滑片尸位
于中点时,电流表的示数为心,电压表V2的示数为心,变阻器的功率为尸2。已知:U[=U2,Pi:2=8:9o求:
(1)电流表的两次示数之比A:A;
(2)电阻&的阻值;
(3)移动滑动变阻器的滑片,电路所消耗的最大电功率尸最大。
图22
8.解.•闭合开关S,当滑片尸位于左端、中点和右端时,等效电路分别如
图甲、乙、丙所示;
P最大
图甲图乙图丙
(1)由图甲、乙:二=小&解得:4=2
P/1(&/2)9
2123
⑵由图甲、乙”"定胃7c………①
又:5=U2/.乙=―+(&/2)=2....
I]Ri+&3
由①、②式联立,将&=4。代入解得:&=6。,7?3=20Q
(3)当滑片尸在右端时,电路的总功率最大.
由图甲、丙:一定.•./=〃+&
136+与+。3
将Ri、&、&值代入解得:
A3
4Q+6Q
-P」1区+%)----------xlW=15W
6Q
9.如图24所示电路,电源两端的电压保持不变。&是定值电阻,其阻值是6Q,R2是滑动变阻器,小灯泡L的铭
牌上标有“6V3W”。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Pi=L5W;调节滑片P的位置使其位于b点时,灯泡的实际功率是PJ,定值电阻的功率是P/,滑动变阻器
的功率是居;再调节滑片P的位置使其位于c点时,灯泡的实际功率是P/,定值电阻的功率是2〃,滑动变阻器
的功率是Pc=
已知Pi:P":Pi=16:4:25,尸/:PL=8:1,Pb:Pc=
13:17o
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4、4、4;
⑵滑动变阻器滑片P在b点和c点时,接入电路的电阻阻
值心、氏;
⑶灯泡的实际功率Pj和丘〃各是多少。(6分)
图24
9.解:
⑴当滑动变阻器的滑片P位于a端时,小灯泡L与定值电阻总串联,其等效电路如图所示
灯泡正常发光,其两端电压优=6V,功率A=3WLRi
根据P=U•I,IFPI/Ik=3W/6V=0.5A
心两端电压U\=P\/L=1.5W/0.5A=3V
根据欧姆定律,I=U/R,
此时灯丝的电阻几=〃L//a=6V/0.5A=12Q1分
电源两端的电压〃==6V+3V=9V1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心串联,其等效电路分别如图所示
<----------------U-------------><----------------U
根据尸=7•7?,
Pi:P":Pi=(Zb2•7?i):(小RC:(//•而)=//://:/(=16:4:25
Zb=4乙/5=4X0.5A/5=0.4A
Zc=2乙/5=2X0.5A/5=0.2A1分
⑵根据P=f-R,Pj:PL"=(1/•兄/):(//•兄”)=8:1
[(0.4A)2•后]:[(0.2A产•几〃]=8:1
得到:启=2几〃①
由Pb:Pc=(*•日):(Zc2•兄)=13:17,
[(0.4A)2•兆]:[(0.2A)2•儿]=13:1
得到:曲=13几/68②
根据欧姆定律和串联电路特点,入=--------——%=一T匕一
R^+Ri+RbRL+品+&
Rj+6Q+Rb=9V/(0.4A)=22.5Q,&,+Rb=16.5Q③
&〃+6Q+&=9V/(0.2A)=45Q,R^+Rc=39Q④
由①②③④四式联立,解出
凡=6.5Q,4=34Q,1分
&'=10。,&"=5Q1分
⑶
Pj=/b2-J?L=(0.4A)2X10Q=1.6W
PL"=•兄〃=(O.2A)ZX5Q=0.2W1分
10.如图24所示电路,电源两端的电压保持不变,定值电阻&=2以。当只闭合开关,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&,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Vi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&与定值电阻J的阻值之比;
(2)当开关Si和S2都闭合时,电阻Ri所消耗的电功率;
(3)当开关Si和S2都闭合时,若电流表示数为1A,则定值电阻心的阻值为多大。
图24
10廨:
(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图2图3
由图2可知,因电压表Vi、V2的示数之比为1:2,所以以两端的电压为电源两端电压的一半,因此有
Ri=
2
又因为R产2R3,所以&:&=2:I-
(2)因为&=2%,R2:R3=2:1,所以&=&,因此在图1中,Ri消耗的功率Pi=B=7.2W。
2
又根据串联电路分压关系可知,在图1中电阻以两端的电压5=
2
当开关Si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,电阻尺两端的电压=-U.
设此时Ri消耗的电功率为Pi',则有
里=£,解得尸「=20Wo
4-u
(5J
(3)若在图3所示电路中电流/=1A,根据尸J=为?1可解得/Z2=20W/(1A)2=20Q。
又因&=2&,所以&=10。。
11.如图24所示,电源电压为12V保持不变。当闭合开关So和Si时,电流表Ai的示数为0.8A;调整开关S。、S
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尸1,电流表A2的示数为3.6A,当消耗的功率为P2;
当电路消耗的最小功率为尸3时,必和&消耗的总功率为尸4;已知修:「3=11:1,求:
(1)&的阻值;
(2)当So闭合,Si、S2都断开时,电压表的示数;Az
(3)22和P4的比值。
----------\MMQI
图24
11.解:(1)当闭合开关So和Si时,等效电路如图4甲所示;可得
(2)当开关So、Si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Pi,干路电流为
Z=3.6A+0.8A=4.4A;当开关S。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2,
电路中电流为厂。
&==1解得:Z=0,4A(1分)
P.UII1
,
U3=I7?3=0.4AX15Q=6V(1分)
(3)&、&的电压之和为U',解得
P,UIUI.0.8AX12V4一八、
—-=----=----------=------------------=—(1分)
P4UT(U-UJI'(12V-6V)xO.4A1
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3时,电阻&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。1:5=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5
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