搜索
第二板块专题训练专题三计算题六、动态电路计算专项基础知识：欧姆定律(公式):I＝。当电路中的总电阻增大时，电源电压不变(选填“变大”“不变”或“变小”)，根据欧姆定律I＝U/R，可知电路中的总电流变小。I＝UR不变变小类型一：开关通、断型动态问题分析：①简化电路：确定开关断开或闭合时的简化电路图。②确定简化电路的串、并联。③确定不变量：电源电压不变，定值电阻不变。④欧姆定律计算。1．(2018·福建)如图的电路中，电源电压恒定，灯泡L标有“3V1.5W”。开关S1闭合、S2断开时，灯泡L正常发光；开关S1、S2均闭合时，电流表的示数为1.5A。求：(1)灯泡L正常发光时的电流；解：由P＝UI可得，灯泡L正常发光时的电流：IL＝P额U额＝1.5W3V＝0.5A；答：灯泡L正常发光时的电流为0.5A；(2)电阻R的阻值；解：开关S1闭合、S2断开时，只有灯泡L工作，且正常发光，则电源电压等于其额定电压，即U＝3V；开关S1、S2均闭合时，灯泡和电阻并联，电流表测量干路电流，根据并联电路的电流特点可得，通过电阻R的电流：IR＝I－IL＝1.5A－0.5A＝1A，根据欧姆定律可得，电阻R的阻值：R＝UIR＝3V1A＝3Ω；答：电阻R的阻值为3Ω；(3)开关S1、S2均闭合时电路的总功率。解：开关S1、S2均闭合时电路的总功率：P＝UI＝3V×1.5A＝4.5W。答：开关S1、S2均闭合时电路的总功率为4.5W。2．(2019·广安)小蕊同学在学习了电学知识后，观察到生活中的许多电热器都有多个挡位，于是他利用电压恒为10V的电源和两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器的多挡位问题。已知R1＝20Ω、R2＝30Ω，请计算：(1)S2闭合，S1、S3断开时，电路中的电流；解：当S2闭合，S1、S3断开时，两电阻串联，则总电阻：R串＝R1＋R2＝20Ω＋30Ω＝50Ω；所以，电路中的电流：I＝UR串＝10V50Ω＝0.2A；答：S2闭合，S1、S3断开时，电路中的电流为0.2A；(2)S3断开，S1、S2闭合时，通电5min电路消耗的电能；解：S3断开，S1、S2闭合时，电阻R1短路，只有R2连入电路，则通电5min电路消耗的电能：W2＝U2R2t＝（10V）230Ω×5×60s＝1000J；答：S3断开，S1、S2闭合时，通电5min电路消耗的电能为1000J；(3)该电路的最大功率和最小功率之比。解：当S2闭合，S1、S3断开时，两电阻串联，此时电路的总电阻最大，根据P＝U2R可知此时总功率最小，所以，P最小＝U2R串＝（10V）250Ω＝2W，当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，此时电路中的总电阻最小，根据P＝U2R可知此时总功率最大，总功率等于两电阻功率之和，P1＝U2R1＝（10V）220Ω＝5W，P2＝U2R2＝（10V）230Ω＝103WP最大＝P1＋P2＝5W＋10/3W＝25/3W，则：P最大P最小＝253W2W＝256。答：该电路的最大功率和最小功率之比为25∶6。3．(2018·荆州)如图所示电路，已知电源电压为24V，R2上标有“100Ω3A”的字样，灯泡L上标有“12V3W”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A的量程为0～3A。(1)求灯泡正常工作时的电阻；解：灯泡的额定电压为12V，额定功率为3W，由P＝UI得IL＝P额U额＝3W12V＝0.25A，灯泡正常工作时的电阻：RL＝U额IL＝12V0.25A＝48Ω；答：灯泡正常工作时的电阻为48Ω；(2)当闭合S，断开S1、S2时，灯泡正常工作，求R1的电阻；解：由电路图知，当闭合S，断开S1、S2时，L与R1串联，灯泡正常工作，由串联电路特点可知，I1＝IL＝0.25A，R1两端的电压：U1＝U－U额＝24V－12V＝12V，由欧姆定律可得R1的电阻：R1＝U1I1＝12V0.25A＝48Ω；答：R1的电阻为48Ω；(3)当S、S1、S2都闭合时，调节滑动变阻器的滑片，求R2的电功率变化范围。解：当S、S1、S2均闭合时，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以通过R1的电流：I′1＝UR1＝24V48Ω＝0.5A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以当干路电流最大为I＝3A时，通过R2的电流：I2＝I－I′1＝3A－0.5A＝2.5A，R2能达到的最大电功率：P2大＝UI2＝24V×2.5A＝60W；R2两端的电压一定，由P＝U2R可知R2接入电路的阻值最大时，其功率最小，则R2消耗的最小功率：P2小＝U2R2＝（24V）2100Ω＝5.76W。所以R2的电功率变化范围为：5.76W～60W。答：当S、S1、S2都闭合时，R2的电功率变化范围为5.76W～60W。类型二：滑片滑动型动态问题分析：①确定串、并联电路。②确定不变量：电源电压不变，定值电阻不变。③欧姆定律计算。4．(2018·昆明)如图所示电路，电阻R′的阻值为50Ω，滑动变阻器R的最大阻值为100Ω，电源电压为10V保持不变，闭合开关，求：(1)当P移至a端时，电阻R′消耗的功率；解：当P移至a端时，电阻R′与滑动变阻器R并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，则电阻R′消耗的功率：P′＝U2R′＝（10V）250Ω＝2W；答：当P移至a端时，电阻R′消耗的功率为2W；(2)当P移至b端时，电路中的电流大小和通电2min产生的热量。解：当P移至b端时，电阻R′被短路，是滑动变阻器R的简单电路，且接入阻值最大为100Ω，则电路中的电流：I＝UR＝10V100Ω＝0.1A，通电2min产生的热量：Q＝I2Rt＝(0.1A)2×100Ω×2×60s＝120J。答：当P移至b端时，电路中的电流大小为0.1A和通电2min产生的热量为120J。5．(2019·乐山)如图所示，L为标有“2.5V0.625W”的小灯泡，滑动变阻器R2的最大电阻为15Ω，电源电压保持恒定。闭合开关S1、S2，且R2的阻值为0时，灯泡L正常发光，电流表读数I＝0.75A。求：(1)电源电压U；解：∵S1、S2闭合，R2＝0时，L与R1并联，L正常发光∴电源电压U＝UL＝2.5V答：电源电压2.5V；(2)电阻R1的阻值；解：∵IL＝PLUL＝0.625W2.5V＝0.25A，I1＝I－IL＝0.75A－0.25A＝0.5A∴R1＝UI1＝2.5V0.5A＝5Ω答：电阻R1的阻值是5Ω；(3)电路接通时的最小功率。解：RL＝ULIL＝2.5V0.25A＝10Ω，RLR1，当R2＝15Ω且与L串联时，电路中电阻最大，电功率最小P小＝U2RL＋R2＝（2.5V）210Ω＋15Ω＝0.25W答：电路接通时的最小功率是0.25W。6．(2018·淄博)如图甲所示电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象如图乙所示。求：(1)滑动变阻器的最大阻值；解：当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，R的最大阻值和R0串联，电流表测电路中的电流，由图乙可知，电路中的最小电流I最小＝0.2A，滑动变阻器的功率P1＝1.2W，由P＝I2R可得，滑动变阻器的最大阻值：R最大＝P1I2最小＝1.2W（0.2A）2＝30Ω；答：滑动变阻器的最大阻值为30Ω；(2)R0的阻值和电源电压。解：因串联电路中总电阻等于各部分电阻之和，所以，由I＝UR可得，电源的电压：U＝I最小(R最大＋R0)＝0.2A×(30Ω＋R0)，由图乙可知，当电路中的电流I′＝0.4A时，滑动变阻器的功率P′1＝1.6W，则滑动变阻器接入电路中的电阻：R′＝P′1I′2＝1.6W（0.4A）2＝10Ω，电源的电压：U＝I′(R′＋R0)＝0.4A×(10Ω＋R0)，因电源电压不变，所以，0.2A×(30Ω＋R0)＝0.4A×(10Ω＋R0)，解得：R0＝10Ω，电源的电压：U＝I最小(R＋R0)＝0.2A×(30Ω＋10Ω)＝8V。答：R0的阻值为10Ω；电源电压为8V。类型三：敏电阻变化型问题7．(2019·深圳)“道路千万条，安全第一条；行车不规范，亲人两行泪。”酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。甲图是酒精测试仪工作电路原理图，电源电压U＝6V；R1为气敏电阻，它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化，如乙图所示。气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL为酒驾，达到或者超过80mg/100mL为醉驾。使用前通过调零旋钮(即滑动变阻器R2的滑片)对测试仪进行调零，此时电压表示数为U1＝5V，调零后R2的滑片位置保持不变。(1)当电压表示数为U1＝5V时，求R1消耗的电功率；解：由电路图可知，气敏电阻R1与变阻器R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流；由图象可知，气体中酒精含量为0mg/100mL时，气敏电阻的阻值R1＝50Ω，R1消耗的电功率：P1＝U21R1＝（5V）250Ω＝0.5W答：R1消耗的电功率为0.5W；(2)当电压表示数为U1＝5V时，求R2接入电路中的阻值；解：此时R2两端的电压：U2＝U－U1＝6V－5V＝1V，根据串联电路的分压规律可得：U1U2＝R1R2即：R2＝U2U1R1＝1V5V×50Ω＝10Ω；答：R2接入电路的阻值为10Ω；(3)某次检测中，电流表示数I1′＝0.2A，请通过计算，判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾？解：某次检测中，电流表示数I1′＝0.2A，根据欧姆定律可得，此时电路的总电阻：R总＝UI′1＝6V0.2A＝30Ω由电阻的串联可得，此时气敏电阻R1的阻值：R1′＝R总－R2＝30Ω－10Ω＝20Ω，由图象可知，R1′＝20Ω时，气体中酒精含量大于0mg/100mL且小于80mg/100mL，则此驾驶员属于酒驾。答：此驾驶员为酒驾。8．(2018·海南)如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0＝220V的电源和阻值为R0＝88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱R1(可取值范围为0～120Ω)和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。(1)由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小(选填“增大”“不变”或“减小”)。减小(2)求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。解：工作电路中电热丝R0工作时的电流：I0＝U0R0＝220V88Ω＝2.5A。工作时间t＝5min＝300s，电热丝R0产生的热量：Q＝I2R0t＝(2.5A)2×88Ω×300s＝1.65×105J。答：工作电路中电热丝R0工作时的电流为2.5A；工作5min产生的热量为1.65×105J；(3)如果恒温箱的温度设定为60℃，则电阻箱R1应取多大阻值？解：由图象可知，当恒温箱的温度设定为60℃时，热敏电阻Rt的阻值Rt＝80Ω，此时控制电路的电流I＝50mA＝0.05A时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热，由I＝UR得，控制电路总电阻：R总＝U1I＝7.5V0.05A＝150Ω，根据串联电路电阻的特点可知，电阻箱R应取的阻值：R＝R总－Rt＝150Ω－80Ω＝70Ω。答：电阻箱R应取阻值为70Ω。(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少？解：由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R＝UI可知，电路总电阻不变，要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，即R1＝120Ω，由第(3)问可知，控制电路总电阻：R总＝150Ω，根据串联电路电阻的特点可知，热敏电阻Rt的阻值：R′t＝R总－R1＝150Ω－120Ω＝30Ω，由图乙可知，当热敏电阻Rt的阻值为30Ω，恒温箱可设定的最高温度是150℃。答：该恒温箱可设定的最高温度是150℃。9．(2019·玉林)某物理研究小组设计了一