电学专题02 “公式型”电学计算专题2019届中考物理专项复习(23页)
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1、 “公式型”电学计算专题考点分析此种题型属于电学的基本题型,主要考察:电学的基本计算,合理运用电学基本公式求解常见的电学物理量;应注意在解答此类题型时要能正确识别电路的串、并联情况并熟记电学的常用公式,即可顺利解答此类题型。考点突破电流的计算公式IQ/t (Q 指电荷量) ,根据欧姆定律还可得出:I=U/R,如果给出了用电器的额定功率或实际功率,可以根据 I 额 =P 额 /U 额 或 I=P 实 /U 实 即可求出用电器原额定或实际电流。电压 U 的计算公式根据欧姆定律可得:U=IR,根据 P=U2./R 也可得出用电器的 U 额 或 U 实 ,还可以根据 P=UI 可得出 U=P/I电阻
2、R 的计算公式利用欧姆定律可得出:R=U/I,根据 P=U2/R 可得 R=U2/P;串联电路中 R 总 =R1+R2,并联电路中 R 总 =R1R2、R 1+R2.电功率的计算公式1:P=UI=I 2R=U2/R=W/t,若求用电器的额定功率必须代入额定电压或代入额定电流。2:在串联电路中计算用电器消耗的电功率,通常用 P=I2R,在并联电路中计算用电器消耗的电功率通常用 P=U2/R,而无论串联还是并联,在计算电路消耗的总功率时,通常用的公式是:P=U 总 I,其中 U 总 指电源总电压,而 I 指电路的总电流。电功(电能)的计算公式电流通过导体消耗的电能:W=UIt=I 2Rt=U2/R
3、t=Pt=UQ(Q 指电荷量) ,上述公式只适用于计算纯电阻电路(不考虑导线的分压 )中用电器的功率,对于线圈型电动机在计算电机消耗的电能时,应考虑线圈上产生的热量,此时 WQ,计算电动机消耗的电能只用代入 W=UIt。电热的计算公式电流通过导体产生的热量:Q=I 2Rt= UIt=I2Rt=U2/Rt=Pt;上述公式也只适用于纯电阻电路,当计算线圈型电动机,电流通过线圈产生的热量时,只能代入公式 Q=I2Rt.串联电路并联电路1:串联电路中各用电器分压不分流,即:I=I 1=I2,U 总 =U1+U2,串联各支路用电器分压公式 U1/U2=R1/R2,;即串联电路中,电流处处相等,而电压的分
4、配与电阻成正比。2:并联各支路用电器分流不分压即:U 总 =U1=U2,I 干 =I1+I2,并联各支路用电器电的分流公式是:I 1/I2=R2/R1;即并联电路中各支路用电器两端的电压等于电源总电压,而各支路用电器,电流的分配与电阻成反比。考点典例例 1:(2018 四川达州中考)如图所示的电路中,当 S1 和 S2 均闭合时,R 1 的电功率为 25W,当把 S2 断开时,R 1 的功率为 4W,则此时 R2 的电功率为 W【答案】6【解析】设电源电源为 U,当 S1、S 2 均闭合时,只有 R1 连入电路,则此时 R1 的功率为:P 1=U2/R1=25W,当把S2 断开时,R 1 和
5、R2 串联,此时 R1 的电压为 U1,R 1 的功率为 P1=U12/R1=4W,;联立上面两个式了可得:U2/U12=25/4,可得出 U1=0.4U,此时 R2 的电压 U2=UU 1=0.6U,R 1、R 2 串联,它们的电流相等,电功率与电压成正比,即有:P 1:P 2=U1:U 2=0.4U:0.6U =2:3,因为 P1=4W,所以 P2=6W。【名师点睛】此题是一道中等难度的电功率的计算题,解答此题的关键是正确选择功率的计算公式,根据题意两次利用 P=U2/R 列出两个方程,联立两个方程可得出两种情况下两个电阻的电压关系,再根据 P=UI和题中已知条件可求解 R2 的电功率;应
6、注意在题中若给出某个用电器的电功率或求解某个用电器的电功率时,如只有一个电阻连入电路或者电路是并联电路,在列出电功率的方程时,通常利用 P=U2/R例 2: (2018攀枝花)如图是 R1、R 2 两电阻的电压与电流关系图象,由图可知,电阻 R1 的阻值为 ,若将两电阻并联后接在 3V 电源两端,干路电流为 A。【解答】10;0.9。【解析】(1)由图象可知,当 I=0.3A 时,R 1 的电压 U1=3V,则由 I= 可得 R1 的阻值:R 1= = =10;(2)将两电阻并联后接在 3V 电源两端,则 U1=U2=U=3V,由图象可知,此时 I1=0.3A,I 2=0.6A,由并联电路的电
7、流特点可得,干路电流:I=I 1+I2=0.3A+0.6A=0.9A。【名师点评】本题考查了并联电路的特点以及欧姆定律的应用,关键是根据图象读出电流和电压的对应值。(1)由图象读出电阻 R1 的任意一组电压和电流值,根据欧姆定律求出电阻 R1 的阻值;(2)两电阻并联时两端的电压相等,根据图象读出对应的电压,再根据并联电路的电流特点求出干路电流。例 3:(2018 扬州中考)如图所示的电路中,电源电源为 6V,当 S1 和 S2 闭合,S 3 断开,电流表示数为0.5A,则 R1 的电阻值为 ;当 S1、S 3 断开,S 2 闭合时,电压表示数为 3V,则通过 R1 的电流为 A,电路的总功率
8、是 W,通电 5minR2 产生的热量是 J。【答案】12,0.25 1.5 225【解析】当开关 S1、S 2 闭合 S3 断开时,只有 R1 接入电路,R 1 的阻值 R1=U/I=6V/0.5A=12;当 S1、S 3 断开,S 2 闭合时,电阻 R1 与 R2 串联,电压表测 R2 两端电压,由于其电压表为 3V,故电阻 R1 两端的电压为6V3V=3V, 由串联电路分压规律可知,R 2=R1=12,通过 R1 的电流 I=U/R1=3V/12=0.25A,电路总功率P=UI=6V0.25A=1.5W;通电 5minR2 产生的热量 Q=I2R2t=(0.25A)212560S=225
9、J.【名师点睛】此题主要考查,串、并联电路的识别及电学基本公式的运用;此题应注意当开关 S1、S 2 闭合S3 断开时,电流通过 R1 后直接通过 S1 形成回路,所以只 R1 连入电路;以下各步只要正确运用电学基本公式即可正确求出答案。例 4:(2018 襄阳中考)如图 4 所示,电源电压不变,当开关 S1、S 2 闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数之比 U 甲 :U 乙 =4:1;当开关 S1 闭合,S 2 断开,甲、乙两表均为电流表时,两表的示数之比为( )A:4:3 B:3:2 C:3:4 D:3:1【答案】C【解析】当开关 S1 和 S2 闭合,甲、乙为电压表时,电路为两电阻的串联
10、电路,电压表甲测量电源电压,电压表乙测量电阻 R2 两端电压,根据串联电路电压的分配原理,有 U1:U 2=R1:R 2,因为 U:U 2=U 甲 :U 乙 =4:1,因此 R1:R 2=3:1;当开关 S1 闭合,S 2 断开,甲、乙为电流表时,电路为两电阻的并联电路,电流表甲测量通过电阻 R2 中的电流,电流乙测量干路电流,根据并联电路电流分配原理,有I1:I 2=R2:R 1=1:3,因此 I 甲 :I 乙 =3:4【名师点睛】解答此题的关键,应知道电压表连入电路中相当于断路,电流表则相当于导线,当两个表均为电压或均为电流表时,在不同的开关断开与闭合的情况下,应弄清两个电阻的连接情况,然
11、后根据串联分压及并联分流的特点,即可解决此题。例 5:(2017 泸州中考)电能表是量度 的仪表,如图所示的电能表,所连接的用电器工作时总功率不能超过 W,只有一个用电器工作时,6min 内转盘正好转过 100 圈,该用电器的电功率为 W。【答案】电功 11000 1000.【解析】家庭电路中的电能表是测量电功或消耗电能多少的仪表;由电能表的参数可知,工作的电压为220V,允许通过的最大工作电流 I=50A,所连接的用电器工作时总功率不能超过 P =UI=220V50A=11000W;转盘转过 100 圈,消耗的电能: W=n/N=(100r/1000r )kW.h=0.1kw.h,用电器的电
12、功率:=W/t=0.1kw.h/0.1h=1000W.【名师点睛】 (1)电能表是测量电功的仪表 (2)由电能表的参数可以知道工作的电压和允许通过的最大工作电流,根据 P=UI 求出所连的用电器工作时的总功率。 (3)1000R/kw.h 表示的是电路中每消耗 1kw.h的电能转盘转过 1000 圈,据此求出转盘转过 100 圈消耗的电能,即用转盘转过的实际圈数除以总圈即可,再根据 P=W/t 即可求出用电器消耗的电功率。例 6:(2018 孝感中考) (多选)为测量小灯泡的电功率,某实验小组选用了如图所示的电路图进行了实验,其中小灯泡上标有“2.5V、0.5W”的字样(灯丝的电阻随温度的升高
13、而变大)电源电压为 4.5V,则( )A:当小灯泡正常发光时,电路中的电流为 0.2A B:当小灯泡正常发光时,滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为 4:5 C:当小灯泡正常发光时,10min 内电路消耗的总电能为 300JD:当小灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时,其实际功率大于 0.125W。【答案】A、B、D【解析】当小灯泡正常发光时,电路中的电流为 I 额 =P 额 /U 额 =0.5W/2.5V=0.2A,A 选项正确;当小灯泡正常发光时,滑动变阻器与小灯泡两端电压之比为:(4.5V 2.5V ):2.5V=4:5, 所以 B 选项正确;当小灯泡正常发光时,电路工作 10min 消耗
14、的电能为 W=UI 额 t=4.5V0.2A1060s=540J,所以 C 选项错误;由 P=U2/R可知,若灯丝电阻不变,当灯泡两端的实际电压变为额定电压的 1/2 时,实际功率是额定功率的 1/4,但当小灯泡两端电压降低到额定电压的 1/2 时,灯丝温度降低,灯丝电阻随温度的降低而变小,所以灯泡的实际功率会大于其额定功率的 1/4,即大于 0.125W,所以 D 选项正确。【名师点睛】此题考查了电学的基本公式的运用,只要知道灯泡正常发光时,其实际电压即为额定电压,实际功率即为额定功率即可运用公式求解 A、B、C 选项,但应注意题中给出灯丝的电阻是变化的这一特殊条件,再根据 P=U2/R 可
15、求解 D 选项的正误。例 7:(2018 贵州铜仁中考)有两个电阻:R 1= ,R 2=,若将它们串联在电路中,则在相同时间内消耗的电能之比 W1 :W 2 = ;若将它们并联在电路中,它们在相同时间内产生的热量之比 Q1 :Q 2 = 。【 答 案 】 3:4 4:3【 分 析 】 串 联 电 路 各 处 电 流 相 同 , 已 知 两 只 电 阻 阻 值 , 利 用 公 式 W=I2Rt 比 较 相 同 时 间 消 耗的 电 能 ; 并 联 电 路 各 支 路 两 端 电 压 相 同 , 已 知 两 只 电 阻 阻 值 ,【 解 答 】 解 : 将 它 们 串 联 在 电 路 中 , 因
16、串 联 电 路 各 处 电 流 相 同 , 所 以 在 相 同 时 间 内 消 耗 的 电 能 之 比 :W1: W2=I2R1t: I2R2t=R1: R2=6: 8=3: 4; 若 将 它 们 并 联 在 电 路 中 , 因 并 联 电 路 各 支 路 两 端 电 压 相 同 , 所 以 它 们 在 相 同 时 间 内 产 生 的 热 量之 比 :【 名 师 点 睛 】 此 题 考 查 了 串 联 电 路 电 路 的 特 点 和 电 能 、 电 热 公 式 的 应 用 。 解 答 环 节 不 复 杂 , 难 度不 大 。例 8:(2018 沧州市统考试题) 如图所示的电路中,电源电压恒为
17、9V,滑动变阻器 R 的规格为“20 1A”,灯泡 L 上标有“6V 3W”的字样,假设灯在丝的电阻不变。闭合开关 S,在不损坏电路元件的情况下,下列说法正确的是( )A在滑片 P 向左移动的过程中,灯泡的亮度变暗B灯泡的电阻为 2C滑动变阻器允许的调节范围是 620D滑动变阻器允许的调节范围是 1020【答案】C【解析】由电路图可知,滑动变阻器 R 与灯泡 L 串联,电压表测灯泡 L 两端的电压,电流表测电路中的电流;A、在滑片 P 向左移动的过程中,滑动变阻器的电阻减小,电路的总电阻减小,根据 I= 可知,电路中的电流变大,根据 P=I2R 可知灯泡的实际功率变大,灯泡变亮,故 A 错误;
18、B、灯泡的电阻为:R= =12,故 B 错误;C、D 选项中,灯泡正常发光时的电流为:I= = =0.5A;此时滑动变阻器两端的电压为 U=UUL=9V6V=3V,电路中的最大电流为 0.5A,则滑动变阻器接入电路的最小电阻为;R= =6;滑动变阻器的电阻变大时,电路中的电流减小,根据 U=IR 可知,灯泡两端的电压减小,则电流表和电压表不会被损坏,所以滑动变阻器的调节范围为 620;故 C 正确,D 错误。故选:C。【名师点睛】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是根据灯泡的额定电压和额定功率确定电路中的最大电流。由电路图可知,滑动变阻器 R 与灯泡 L 串联,电压表测
19、灯泡 L 两端的电压,电流表测电路中的电流;(1)根据滑动变阻器电阻的变化判定电流的变化,根据公式 P=I2R 判定灯泡功率的变化;(2)中根据灯泡的额定功率和额定电压求出灯泡的电阻;(3)、(4)根据欧姆定律求出电路中的最大电流,根据欧姆定律、串联电路的电压关系求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值,然后得出滑动变阻器接入电路中的范围。例 9:(2019 河北中考预测题)已知一台直流电动机两端的电压为 6 V,通过电动机的电流为 2 A,线圈的电阻为 0.5 。则在 1 min 内电动机消耗的电能及产生的热量分别为( )A720 J,120J B720 J,720 JC720 J ,600 J
20、D600 J,120 J【答案】A【解析】1min 内电动机消耗的电能 W=UIt=6V2A60s=720J; 1min 通过线圈产生的热量:Q=I2Rt=4A0.560s=120J。故此题选 A。【名师点睛】本题是有关电功和电热的计算的题目,解决本题的关键是知道电功的公式和焦耳定律的公式;且还应知道:电动机正常工作时其电路是非纯电阻电路,用 W=UIt 计算电动机消耗的电能;根据焦耳定律的公式 Q=I2Rt 计算电动机产生的热量。例 10:(2018 山东威海中考)如图 8 所示,R 1 的阻值为 5,滑动变阻器 R2 的最大阻值为 40,电源电压保持 4.5V 不变,电流表量程为 “0-0
21、.6A”,电压表量程为“0-3V”.为保证电路安全,R 2 接入电路中的最小阻值为_,R 1 清耗的最小功率为 W.【答案】2.5 0.45【解析】如图所示的电路中,两个电阻串联,电压表测 R2 两端电压,电流表测量电路中电流,R 2 接入电路中的电阻越小时,电流越大,根据电流表的量程可知,电流为 0.6A 时,电阻最小,此时电路中的总电阻为:R=U/I=4.5V/0.6A=7.5,根据串联电路的电阻特点可得 R2=RR 1=7.55=2.5 ;R 2 接入电路中的电阻越大时,电流越小,R 1 的功率越小,根据电压表的量程可知,电压表的示数为 3V 时,电流最小,此时 R1 两端的电压为:U
22、1=UU 2=4.5V3V=1.5V,R 1 消耗的最小功率为:P 2 最小 =U12/R1=(1.5V)2/5=0.45W .【名师点睛】此题重点是考查欧姆定律和电功率的相关计算,应注意熟练应用串联、并联电路的电压和电流特点,都是电路的最基本规律,另外把电路图读懂是关键,要清楚电压表测量 R2 两端的电压。例 11:(2018 辽宁阜新中考)甲、乙两灯的额定电压均为 6V,测得两灯的电流与电压关系图像如图所示。甲灯正常工作时的电阻是_ ;当乙灯的实际功率是 2.4W 时,它两端的实际电压是_V ;当把甲、乙两灯串联接在 7V 的电源上时,电路消耗的总功率是_W.【 答 案 】 20; 4;
23、2.1【 解 答 】 解 : ( 1) 甲 灯 的 额 定 电 压 为 6V, 甲 灯 正 常 工 作 时 的 电 压 U 乙 =6V,由 图 可 知 , 通 过 甲 灯 泡 的 电 流 I 甲 =0.3A,( 2) 由 图 乙 知 , 当 灯 的 电 压 为 4V 时 , 通 过 的 电 流 为 0.6A, 乙 灯 的 实 际 功 率 :P=UI=4V0.6A=2.4V, 故 当 乙 灯 的 实 际 功 率 是 2.4W 时 , 它 两 端 的 实 际 电 压 是 4V;( 3) 当 把 两 灯 串 联 在 7V 电 源 上 时 , 因 串 联 电 路 的 电 流 相 等 , 由 图 知 ,
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