初中物理电学计算题解答

1.如图的电路中,电源电压为12V,且保持不变,当电键S闭合时,电流表A的示数为0.2A,电压表V的示数为8V,求: (1)电阻R2的阻值 （2）电流表A的最大示数 （3）电阻R2消耗的最大功率  

解:(1)电压表测的是R两端的电压,R与R2串联,所以R2两端的电压为:U2=U源-U=12V-8V=4V                R2=U2/I=4V/0.2A=20Ω       (2)当滑动变阻器的阻值为0时,电流表示数最大,所以.I最=U源/R2 =12V/20Ω=0.6A   (3)当滑动变阻器的阻值为0时,R2分得的电压最大,即等于电源电压,这时功率也最大:       P=(U源)*(I最 )=12V*0.6A =7.2W

2.如图所示,电源电压不变,R为0-20Ω的滑动变阻器，R0为防止短路的定值电阻，当变阻器的接入电阻为10Ω时，电流表的示数为0.4A，在改变R的接入电阻的过程中，记录到电流表的示数分别为0.38A，0.48A，0.50A，0.52A。在上述数据中，只有哪一个有可能是变阻器接入电阻为8Ω时的电流值?  

解(1)由于电路中的总电阻变小,电路中的电流必然增大,所以可先淘汰0.38A(因为它小于0.4A)             

(2) 因为串联电路中电压的分配与电阻成正比,因而当滑动变阻器的阻值由10Ω降为8Ω时,它两端的电压必然会减小,我们分别用   0.48A，0.50A，0.52A与8Ω相乘可得滑动变阻器分得的电压分别为    3.84V,    4V,   4.16V,而其中只有3.84V小于4V,所以只有0.48A是正确的

3.三个同样的电阻，两个并联后再于第三个串联，已知他们的额定功率均为10瓦，求这个电路允许消耗的最大功率？

解:2个电阻并联后的总电阻为:R/2(由1/R总=1/R+1/R得出)   ,   由于串联电路有中电压的分配与电阻成正比,所以并联部分分得的电压是第三只串联电阻所分电压的1/2;故当串联的电阻两端电压达到额定电压时，电路消耗的功率为最大(并联的两只电阻两端电压不能达到它的额定电压,因为这时串联的那只电阻就承受不了了),此时串联连接的第3个电阻消耗的功率正好等于它的额定功率为10W，并联连接的电阻每只消耗的功率为2.5W(因为并联部分分得的电压为第三只的1/2)。所以电路允许消耗的最大功率为10W+2.5W+2.5W=15W。

4."220V 100W"的灯泡正常工作时的电阻是多少?若把这只灯泡接到110V的电源上,灯泡的实际电功率为多少?工作10分钟消耗电能多少?1度电能让它工作多少小时?

解:(1)灯泡电阻为:R=U^2/P=(220V)^2/100W=484欧
(2)实际功率:P1=U1^2/R=(110V)^2/484欧=25W。
(3)10分钟消耗的电能:W=Pt=25W*600s=15000J。                                                                                  
   (4)在110V下:t=W/P=1KW.h/25W=1KW.h/0.025KW=40h  

5.   已知电阻R为20欧。断开电键K时，电流表A的示数为0.2安；闭合电键K时，电流表A的示数为0.6安。求:(1）电源电压U   （2）灯L的阻值。（3）电键K断开时，通电10秒，电流通过L所做的功 

解:(1)由于电键闭合与断开时通过灯泡的电流是个定值,所以电键闭合时通过R的电流为:0.6A-0.2A=0.4A       则可以求出电源电压U=IR=0.4A*20Ω=8V
     (2)R灯=U/I灯=8V/0.2A=40Ω
   （3）W=I^2*R*t=(0.2A)^2*40Ω*10S=16J

6.一个额定功率为1W的玩具电动机，正常工作时在2秒内将150克的钩码匀速提高1米，求此装置的效率（g取10N每千克）

解:电功:W=UIt=Pt=1W*2s=2J
有用功:W有=Gh=150g*10N/kg *1m=1.5J
效率:1.5J/2J=75%

7.把"6v 3w"与"6v 1w"的电灯串联接入某一电路中,如果让其中一个灯泡正常发光,电路两端的电压应是多少.(灯丝电阻不随温度改变)
解:初学者最易犯的错误是: 6v+6v=12V,这是因为在串联电路中电压的分配与电阻成正比,两只灯泡的电阻不同,它们两端的电压必然不同,让两只灯泡同时正常发光是不可能满足的,也就是说两个6v既然无法同时出现,则将它们相加来求电路两端的电压是没有意义的.

正确的解法是:第一只灯泡的电阻为:R=U^2/P=(6v)^2/3w"=12Ω

第二只灯泡的电阻为:R=U^2/P=(6v)^2/1w"=36Ω

根据串联电路中电压的分配与电阻成正比可知:当两只灯泡串联时,第二只灯泡两端电压应是第一只的3倍,若要让第一只灯泡正常发光,则第二只灯泡就要被烧坏了,我们只能让第二只灯泡正常发光,这时它两端电压为6V,而第一只灯泡两端电压只有2V(第二只无法正常发光,但保证了两只灯泡都没有被损坏),因而电路两端的电压应是: 6V+2V=8V

8.若把两定值电阻R1,R2以某种形式连接起来与电源接通,R1消耗的电功率是9W;若把此二电阻换成另一种连接后,仍与该电源接通,则R1消耗的电功率为16W且通过R2的电流为4A.那么电源电压和R1,R2的阻值各是多大?(电源电压保持不变)
解:若R1消耗的功率较小，一定是串联分压，使它两端的电压减小，功率减小的
两灯串联时，R1的功率为9W，则：
[U/(R1+R2)]^2*R1=9 -------(1)
两灯并联时，R1的功率为16W
U^2/R1=16 ---------------(2)
U/R2=4 ----------------(3)
联立三式，可解得：R1=9欧，R2=3欧，电源电压U=12V

9.某个电路里的电阻值为R1,已知R1的额定功率为P1,为了使这个电路允许通过的电流扩为原来正常值的20倍,而不至于烧坏电阻R1.
1)应该如何改进这个电路?(答案可用分式,画出电路图,并加以说明)
2)改进后的电路里的总电阻的额定功率p是原来P1的多少倍?

解:.(1)可用并联分流的方法
P1=I1^2*R1,则I1=√(P1/R1)
则I2=I-I1=20I1-I1=19I1
R2=U/I2=U/(19I1)=1/19R1
(2)改进后的电路中的总电阻为：
R总=R1R2/(R1+R2)=1/19R1^2/(20/19R1)=1/20R1
则总的额定功率为：P=U^2/R总＝U^2/(1/20R1)=20U^2/R1=20P1
 

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