人教版九年级物理期末复习电学综合计算题专练(含答案)

人教版九年级物理电学综合计算题专练1、如图所示，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，R1＝20Ω，滑动变阻器R2的规格为“100Ω1A”。（1）闭合开关S1，断开开关S2、S3，电流表示数为0.4A，求电源电压。（2）闭合开关S3，断开开关S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点位置时，电压表的示数为4V，求R3的阻值。（3）闭合开关S1、S2和S3，在不损坏电流表、电压表的情况下，求滑动变阻器R2的阻值取值范围。解：（1）闭合开关S1，断开开关S2、S3，为R1的简单电路，电流表示数为0.4A，根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)可得，电源电压U＝I1R1＝0.4A×20Ω＝8V。（2）闭合开关S3，断开开关S1、S2，则R2、R3串联，滑动变阻器滑片置于中点位置时，电压表（测变阻器接入电阻的电压）的示数为4V，则电路中的电流I2＝eq\f(U2,\f(1,2)R滑)＝eq\f(4V,50Ω)＝0.08A，根据串联电路的分压规律和欧姆定律I＝eq\f(U,R)可得，R3的阻值R3＝eq\f(U－U2,I2)＝eq\f(8V－4V,0.08A)＝50Ω。（3）闭合开关S1、S2和S3，R1、R2并联，R3被短路，电压表测电源电压，电流表测干路电流，根据并联电路各支路互不影响，通过R1的电流为0.4A不变，电流表的量程为0～0.6A，则干路电流最大为0.6A，由并联电路的电流规律，通过变阻器的最大电流I变大＝I总大－I1＝0.6A－0.4A＝0.2A，由欧姆定律可得，变阻器连入电路的最小电阻R滑小＝eq\f(U,I变大)＝eq\f(8V,0.2A)＝40Ω；当变阻器滑片移动到最左端时，变阻器接入阻值最大，总电流最小，没有超出电流表的量程，则变阻器的最大电阻为100Ω。因此在不损坏电流表、电压表的情况下，滑动变阻器R2的阻值取值范围为40～100Ω。2、如图所示电路中，电压恒定不变，灯泡L的规格为“9V9W”（忽略温度对其电阻的影响），R1为定值电阻，滑动变阻器R2的规格为“3A12Ω”。当开关S、S1闭合，开关S2断开，将滑动变阻器的滑片P滑到a端时，电流表的示数为0.75A；将滑动变阻器的滑片P滑到ab中点时，电流表的示数为0.5A。求：（1）灯泡的电阻。（2）电源电压和R1的阻值。（3）当开关S、S1、S2闭合，将滑片P调到a端，电路的总功率。解：（1）由P＝eq\f(U2,R)可得，灯的电阻RL＝eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(额)),P额)＝eq\f(（9V）2,9W)＝9Ω。（2）开关S、S1闭合，开关S2断开，将滑动变阻器的滑片P滑到a端时，滑动变动器被短路，电路中只有R1接入电路，则有：U＝I1R1＝0.75A×R1①；再将滑动变阻器的滑片P滑到ab中点时，R1与滑动变阻器串联，则有：U＝I2R1＋I2×eq\f(1,2)R2＝0.5A×R1＋0.5A×eq\f(1,2)×12Ω＝0.5A×R1＋3V②，联立①②解得U＝9V，R1＝12Ω。（3）当开关S、S1、S2闭合，将滑片P调到a端时，滑动变阻器被短路，R1与灯泡L并联，则并联后的总电阻R总＝eq\f(R1RL,R1＋RL)＝eq\f(12Ω×9Ω,12Ω＋9Ω)＝eq\f(36,7)Ω，由P＝eq\f(U2,R)可得，电路消耗的总功率P总＝eq\f(U2,R总)＝eq\f(（9V）2,\f(36,7)Ω)＝15.75W。3、如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R最大阻值为10Ω，小灯泡L标有“6V3W”字样。闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片P移至最左端时，小灯泡L恰好正常发光；闭合开关S、S1，断开开关S2，电压表的示数为3.6V。忽略小灯泡电阻随温度的变化，求：（1）电源的电压及小灯泡L的电阻。（2）R1的阻值。（3）闭合开关S、S2，断开开关S1，滑动变阻器消耗的电功率为0.72W时，求电流表的示数。解：（1）由图可知，闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片P移至最左端时，变阻器接入电路的阻值为0，此时R1被短路，电路为小灯泡的基本电路，因灯L恰好正常发光，则电源电压U＝UL＝6V，小灯泡L的电阻RL＝eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(额)),P额)＝eq\f(（6V）2,3W)＝12Ω。（2）闭合开关S、S1，断开开关S2，小灯泡与电阻R1串联，电压表测小灯泡的电压，且示数为3.6V，则R1两端电压U1＝U－UL＝6V－3.6V＝2.4V，忽略小灯泡电阻随温度的变化，根据串联分压规律可得eq\f(UL,RL)＝eq\f(U1,R1)，代入数据，即eq\f(3.6V,12Ω)＝eq\f(2.4V,R1)，解得R1＝8Ω。（3）闭合开关S、S2，断开S1，滑动变阻器与灯泡串联，滑动变阻器的电功率为0.72W时，设此时变阻器接入电路的阻值为R′，电流表的示数为I，则I＝eq\f(U,RL＋R′)＝eq\f(6V,12Ω＋R′)①，此时变阻器的功率P＝I2R′＝0.72W②，联立①②解得I＝0.2A或0.3A，当变阻器接入阻值最大为10Ω时，电路中电流最小，I最小＝eq\f(U,RL＋R)＝eq\f(6V,12Ω＋10Ω)≈0.27A，所以I＝0.2A舍去，即此时电流表示数为0.3A。4、如图甲所示电路中，电源电压为9V不变，R1是定值电阻，R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀导体EF、FG、GH制作而成，其中一段是铜丝，其电阻可忽略不计，另两段是电阻丝，其阻值与自身长度成正比，P是与R2良好接触并能移动的滑动触头。闭合开关S1、断开S2，将P从H端移到E端时，电流表示数I与P向左移动的距离x之间的关系如图乙所示。问：（1）电阻R1的阻值是多少？电阻R2的总电阻是多少？（2）当x的值为30cm时，电流表的示数是多少？（3）当电压表的示数为4V时，在20s内电流通过R2产生的热量是多少？（4）当P移动到最左端E处时，闭合开关S1和S2，电阻R2消耗的电功率与电路消耗的总电功率之比是多少？解：（1）闭合开关S1、断开S2，当P移到E端时，只有电阻R1接入电路，电路总电阻最小，电流最大，由图乙可知，此时电路中电流为0.9A，则电阻R1的阻值R1＝eq\f(U,I大)＝eq\f(9V,0.9A)＝10Ω；当P移到H端时，导体全部接入电路，电路总电阻最大，电流最小，由图乙可知，此时电路中电流为0.3A，则R1两端电压U1＝I小R1＝0.3A×10Ω＝3V，根据串联电路的分压规律，R2两端电压U2＝U－U1＝9V－3V＝6V，则R2的阻值R2＝eq\f(U2,I小)＝eq\f(6V,0.3A)＝20Ω。（2）由于滑片P从H端向E端移动，由图像的拐点可知，GH＝15cm，FG＝25cm－15cm＝10cm，EF＝35cm－25cm＝10cm，中间一段电流无变化，故FG是铜丝，由图像可知，当滑片P位于G点时，电路中电流I＝0.6A，此时电路的总电阻R总＝eq\f(U,I)＝eq\f(9V,0.6A)＝15Ω，由（1）可知，滑片P位于H点时的总电阻R′总＝R1＋R2＝10Ω＋20Ω＝30Ω，则GH段的总电阻RGH＝R′总－R总＝30Ω－15Ω＝15Ω，EF段的总电阻REF＝R总－R1＝15Ω－10Ω＝5Ω，因两段导体的阻值与自身长度成正比，所以EF导体每1cm的电阻为eq\f(5Ω,10cm)＝0.5Ω/cm，当P位于x＝30cm时，滑动变阻器接入电路中的电阻R′2＝（35cm－30cm）×0.5Ω/cm＝2.5Ω，此时电流表的示数I′＝eq\f(U,R1＋R′2)＝eq\f(9V,10Ω＋2.5Ω)＝0.72A。（3）电压表的示数为4V，即R1两端电压为4V，则R2两端电压U′2＝U－U′1＝9V－4V＝5V，根据串联电路的电流规律，I2＝I1＝eq\f(U′1,R1)＝eq\f(4V,10Ω)＝0.4A，则在20s内电流通过R2产生的热量Q＝W＝U′2I2t＝5V×0.4A×20s＝40J。（4）闭合S1、S2，当P移动到最左端E处时，R1和R2并联，则P1＝eq\f(U2,R1)＝eq\f(（9V）2,10Ω)＝8.1W，P2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(（9V）2,20Ω)＝4.05W，则电阻R2消耗的电功率与电路消耗的总电功率之比eq\f(P2,P总)＝eq\f(P2,P1＋P2)＝eq\f(4.05W,8.1W＋4.05W)＝eq\f(1,3)。5、如图所示，是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中R1、R2为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式，该电热水壶加热有高温、中温、低温三挡，中温挡的额定功率为500W。求：（1）电热水壶调至中温挡正常加热，将2kg、温度为30℃的水烧开（标准大气压下）需要20min，水所吸收的热量及电热水壶的效率。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]（2）电热水壶高温挡的额定功率。（3）若某次电热水壶用高温挡加热0.1h，耗电0.09kW·h，通过计算判断此时电热水壶是否正常工作。解：（1）标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（100℃－30℃）＝5.88×105J，由P＝eq\f(W,t)可得，消耗的电能W＝P中t′＝500W×20×60s＝6×105J，则电热水壶的效率η＝eq\f(Q吸,W)＝eq\f(5.88×105J,6×105J)＝98%。（2）由题知，R1、R2为阻值相同的电热丝，设R1＝R2＝R，则图甲为断路，P甲＝0；图乙中两电阻串联，R乙＝2R，P乙＝eq\f(U2,R乙)＝eq\f(U2,2R)；图丙中只有电阻R1工作，R丙＝R，P丙＝eq\f(U2,R丙)＝eq\f(U2,R)；图丁中两电阻并联，R丁＝eq\f(1,2)R，P丁＝eq\f(U2,R丁)＝eq\f(U2,\f(1,2)R)＝eq\f(2U2,R)，由上可知，图乙为低温挡，图丙为中温挡，图丁为高温挡，则电热水壶高温挡的额定功率P高＝2P中＝2×500W＝1000W。（3）电热水壶的实际功率P实＝eq\f(W′,t″)＝eq\f(0.09kW·h,0.1h)＝0.9kW＝900W＜1000W，则此时电热水壶不是正常工作。6、某家用电热水壶有加热和保温两挡，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图像如图乙所示。求：（1）该电热水壶加热和保温时的电流之比。（2）电阻R2的阻值。（3）给1.2kg的水加热，使水温从20℃升至80℃，热水壶的工作效率为90%，需要多长加热时间。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]解：（1）由图乙知，加热功率P1＝1600W，保温功率P2＝400W，根据P＝UI，在电压不变时，功率与电流成正比，则该电热水壶加热和保温时的电流之比为1600W∶400W＝4∶1。（2）当开关S接1时为R1的简单电路，当开关S接2时两电阻串联，由P＝eq\f(U2,R)可知，S接1时为加热挡，S接2时为保温挡，加热状态时电路中的电阻R1＝eq\f(U2,P1)＝eq\f(（220V）2,1600W)＝30.25Ω，保温状态时电路的总电阻R串＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(（220V）2,400W)＝121Ω，由串联电阻的规律可得，R2的阻值R2＝R串－R1＝121Ω－30.25Ω＝90.75Ω。（3）水温从20℃升至80℃需要吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×1.2kg×（80℃－20℃）＝3.024×105J，加热时热水壶的工作效率为90%，由η＝eq\f(Q,W)＝eq\f(Q,P1t)，所以需要的加热时间t＝eq\f(Q吸,P1η)＝eq\f(3.024×105J,1600W×90%)＝210s。7、小明家用电火锅烹饪烤肉，肉烤熟后立即将电火锅调至低温挡，一段时间后锅内热油仍向外飞溅，容易烫伤家人。小明断开电源，看到电火锅铭牌的主要参数如图甲所示；打开底盖，发现其工作电路原理如图乙所示，R1、R2为阻值未知的电热丝。为了对烤熟的食物保温，同时避免锅内热油向外飞溅，小明对电火锅的工作电路进行了改进，可以分别实现高温挡、低温挡或保温挡功能，改进后的电路原理如图丙所示。求：额定电压220V高温挡1100W低温挡880W甲（1）电火锅使用高温挡正常工作时电路中的电流。（2）在图丙中，当S闭合、S1断开、S2接b，电火锅处于保温挡，该状态下电火锅正常工作时消耗的电功率。（3）用电高峰时电路的实际电压降为198V，向锅内装2kg、温度为25℃的水，用高温挡连续工作100s，水温升高到35℃，这时电火锅的加热效率η是多少？[已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg·℃），电热丝的电阻不随温度变化，水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫做加热效率，结果精确到0.1%]解：（1）由P＝UI可得，电火锅使用高温挡正常工作时的电流I高＝eq\f(P高,U)＝eq\f(1100W,220V)＝5A。（2）由图乙可知，当开关S和S1闭合时，两电阻并联，此时电路的总电阻较小，由P＝eq\f(U2,R)可知，此时为高温挡；当只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻较大，由P＝eq\f(U2,R)可知，此时为低温挡，工作状态为低温挡时，R1＝eq\f(U2,P低)＝eq\f(（220V）2,880W)＝55Ω，工作状态为高温挡时，R总＝eq\f(U2,P高)＝eq\f(（220V）2,1100W)＝44Ω，由eq\f(1,R总)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)得，eq\f(1,44Ω)＝eq\f(1,55Ω)＋eq\f(1,R2)，解得R2＝220Ω，在图丙中，当S闭合、S1断开、S2接b时，两电阻串联，此时电路的总电阻R′总＝R1＋R2＝55Ω＋220Ω＝275Ω，该状态下电火锅正常工作时消耗的电功率P保温＝eq\f(U2,R′总)＝eq\f(（220V）2,275Ω)＝176W。（3）电火锅的实际电压为198V时，实际功率P实＝eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(实)),R总)＝eq\f(（198V）2,44Ω)＝891W，由P＝eq\f(W,t)可得，消耗的电能W＝P实t＝891W×100s＝89100J，水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（35℃－25℃）＝84000J，则此时电火锅的加热效率η＝eq\f(Q吸,W)＝eq\f(84000J,89100J)≈94.3%。8、在一次课外活动中，小明同学对家用电器进行了相关的观察和研究，他以一个两用（晴天用太阳能、阴天用电加热）电热水器为观察研究对象，记录了有关数据。关闭家里的其他用电器，只将电热水器接入电路中烧水，用电热水器加热一满壶初温t0＝30℃的水，观察电能表，电能表标有“220V10A600r/（kW·h）”字样，表盘在15min内转了240转，此时用温度计测得水温为45℃。求：电热水器的铭牌型号×××两用电热水器额定电压220V额定功率1800W容积20L额定最高温度75℃（1）加热15min，水所吸收的热量。（2）电热水器工作15min消耗的电能和电功率。（3）晴天用太阳能加热，如果每分钟吸收太阳辐射的能量为8.4×104J，其中30%被水吸收，把上述质量、初温相同的水加热到相同的温度需要多长时间？[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]解：（1）一满壶水的体积V＝20L＝20dm3＝0.02m3，由ρ＝eq\f(m,V)可得，水的质量m＝ρV＝1×103kg/m3×0.02m3＝20kg，则水所吸收的热量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（45℃－30℃）＝1.26×106J。（2）电热水器工作15min消耗的电能W＝eq\f(240r,600r/（kW·h）)＝0.4kW·h＝1.44×106J，则电热水器的电功率P＝eq\f(W,t′)＝eq\f(1.44×106J,15×60s)＝1600W。（3）由η＝eq\f(Q,W)可得，电热水器接收到的太阳能W′＝eq\f(Q吸,η)＝eq\f(1.26×106J,30%)＝4.2×106J，因为每分钟吸收太阳辐射的能量为8.4×104J，所以加热需要的时间t″＝eq\f(4.2×106J,8.4×104J/min)＝50min。9、室内空气干燥时，可用加湿器给空气加湿，如图甲所示是某型号电热加湿器，