关于电路状态变化的习题

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关于电路状态变化的习题

在初中物理的电学习题中，经常会遇到这样一类问题：电源电压不变，由于可变电阻阻值变化，或者说某个开关闭合或断开引起阻值变化，然后让你判断电路的电流、各电阻两端的电压以及电功率怎样变化。学生对这样的问题感到非常棘手，其实这是有规律可循的。

首先“三清”：第一、弄清电路的串并联关系；第二、弄清各表测谁；第三、弄清滑动变阻器的有效阻值是哪部分。然后根据电压、电阻、电流间的变化关系，在寻找变量的同时，要注意哪些是不变的物理量，便可以顺利解决问题。因为电阻、电流和电压是彼此关联的（欧姆定律）。要想处理好这类问题，主要解决好以下几个环节：局部电阻的变化→整个电路的电阻的变化→总电流的变化→局部定值电阻电压的变化→局部电流的变化。最常见的分析思路是，由部分电路电阻的变化推断电路总电阻的变化，再由欧姆定律

析，对变化的电阻常用

讨论总电流的变化。而讨论电压时：对于定值电阻常用

（U总常为电源电压，

R局??全局 分

为定值电阻）来分析。

?U端??局部 I分

动态分析问题的思路程序可表示为：

简单表示为：

局部 R的变化

?R总???I总???U分

?I

总、 U 端的变化?

I分、U分的变化 串联电路中的动态变化分析方法：

1、先判断电流表、电压表所测的对象；

2、根据滑动变阻器的滑片移动情况及串联电路电阻特点 R总=R1+R2，判断总电阻变化情况；

3、根据I总=U总/R总，判断电流的变化情况；

4、先根据U1=I1R1判断定值电阻（小灯泡）两端电压的变化情况；

5、最后根据串联电路电压特点U总=U1+U2，判断滑动变阻器两端的电压变化情况。 并联电路中的动态变化分析方法：

在并联电路中分析电表示数变化时，由于并联电路各支路两端的电压和电源电压相等，所以应先考虑电压表的示数不变。又因为并联电路各支路相互独立，互不影响，可根据欧姆定律分别判断各支路中电流的变化，再根据I总=I1+I2分析得出干路中电流的变化，关键之处要分清电表所测的对象。

记忆方法：动态电路判断前，先看电路串并联，电流表来似导线，电压表来似断电； 串联电阻在上升，电流示数减小中，定值电压也减小，滑动电压在上升； 并联电阻在增大，电压示数不变化，滑动电流在减小，干路电流跟着跑，

定值电流不变化，反向思考靠大家。

一、用开关改变电路状态的问题

这类问题也可以使电路中的电流、电阻和电压及电功率发生变化，分析此类问题同样应注意哪

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些是不变的物理量，然后根据串并联关系，依据不变量推导变量的变化规律。

例1、在如图9所示的电路中，R1、R2是定值电阻，电源电压U保持不变。当开关S1由断开变为闭合时，电压表、电流表的示数如何变化？

例2、如图7所示电路中，电源电压恒定．断开S1、S3，闭合S2，两电表均有示数；再断开S2，闭合S1、S3，此时两电表的示数与前者相比（ ） A．两表示数均变大 B．两表示数均变小

C．电流表示数变大，电压表示数变小

D．电流表示数变小，电压表示数变大 例3、电饭锅工作时有两种状态：一种是加热状态，另一种是保温状态。如图所示为电饭锅的电路图，R1、R2为电热丝，S为温控开关，A、B两点接在家庭电路上（A、B两点的电压一定）。（1）S闭合时电饭锅处于保温状态还是加热状态？（2）若R2在加热状态的功率是它在保温状态功率的100倍，R1和R2的比值是多大？

解：（1）当S闭合时，R1被短路，电路如图①所示 当S断开时，R1和R2串联，如图②所示

S B

A R1 R2

A u B ①

P2 R2

A u R1 P2? R2

②

?2u2u2? 在图①中P2?，在图②中P2?

R2R2 由于图2中R1和R2串联，?u2??u ? P2?P2?

因此，当S闭合时，如图①是加热状态 （2）P2?100

P2?1u2R2100u2100u10 ?2??2???

??1u21u?1u22R22

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由于图②中R、R串联，?R1练习：

R2?9 ?1、如图所示，是一个电热毯示意电路图，R0是电热毯中的电阻丝，R是与电热毯电阻丝串联的电阻，电热毯上标有“220V ，100W”字样，S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关。 （1）用学过的公式推理说明开关S断开时，电热毯是处于加热状态还是保温状态？

（2）若要求在保温时电流通过电阻丝R0每分钟有60焦的电能转化为内能，电阻R的阻值是多大？ 解：（1）

保温 R u?220V R0

u?220V R0

加热

①

当S断开时 ② 当S闭合时

2、电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而即使暂时不用也要将它接在电源上，但这样既费电，又会造成烙铁头氧化而不易沾锡。所以有时采用如图所示电路，在暂不需要焊接时，断开电键S，就能使电烙铁处于保温状态；闭合开关S就能很快使电烙铁头达到焊接温度。现给一个“220V、25W”的电烙铁预热，若灯丝的电阻为800欧。

（1）则在预热状态下电烙铁消耗的功率为多少瓦？ （2）整个电路消耗的功率为多少瓦？

（3）整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时消耗功

L

S U=220伏

电烙铁

率的百分之几？（设电烙铁及灯丝的电阻不随温度变化）

3、一只标有“220V、100W”的电烙铁，为了使电烙铁工作时能正常消耗100瓦的电功率，而在不工作时只消耗25瓦的电功率，使之不至于完全冷却，又节约电能。现有额定电压是220伏，额定功率分别为15瓦，25瓦，40瓦，60瓦和100瓦的灯泡、单刀双掷开关及足够的导线可供使用。要求：

（1）设计并画出一个能满足上述要求的电路图 （2）你所选用的灯泡的规格

（3）对你设计的电路工作原理做简要的说明

（4）电烙铁工作和不工作时比较，1秒钟可节约多少电能？

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4、家中楼道里的电灯常常彻夜通明，因而极易损坏，常采用的解决办法是给灯串联一个电阻后，再接到家庭电路里，虽然灯的亮度有所降低，寿命却可大大延长，如图所示，把标有“PZ220V——100W”字样的灯泡跟一个电阻R串联使用时，电灯消耗的功率约是它的额定功率的64%，求： （1）通过电灯的电流？

R L （2）电阻的阻值？ （3）电阻消耗的功率？ （4）电路消耗的总功率？

二、关于用滑动变阻器改变电路状态的计算题：

例1、如图3所示电路，当滑片向左滑动时，各电表的示数如何变化？

例2、 如图4所示电路，当滑片向右滑动时，各表的示数如何变化？

例3 如图5所示，当滑片向右滑动时（不包括最右端）。各表示数变化情况？

例4、目前仍有一些简易剧场用变阻器作为舞台调光器，电路如图所示，造成了电能的浪费。L是“220V 900W”的灯泡，移动滑片P，使舞台灯光变暗，灯泡实际功率为400瓦时，变阻器消耗的电功率为多少瓦？（不考虑温度对灯丝电阻的影响）

练习：

U=220伏 L P a R b 4

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，

，则（ ）

1、如图7所示，当变阻器的滑片P置于某位置时，R1、R2两端的电压分别为U1和U2，当滑片P置于另一位置时，R1，R2两端的电压分别为U1′和U2′，若

A、 B、

C、 D、无法判断哪个大

2、如图所示，电源电压不变，闭合开关数 ，电压表

后，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表的示

的示数 ，电压表

的示数 。

3、如右上图所示，电源电压不变，闭合开关正确的（ ）

A．三只电表的示数都变大 B．C．三只电表的示数都变小 D．

4、一个用电器与一个阻值为24欧的电阻串联后接在电源两端。通电后用电器的实际功率是它额定功率的1/9，电路上的电流为1安。若去掉电阻将用电器直接接到原来的电源两端，这时用电器的实际功率恰好等于它的额定功率，求这个用电器的额定电压和额定功率是多少？

5、如图所示，电路两端电压U一定，当滑动变阻器的滑片P置于中点时，电压表的示数为6伏；当滑片置于左端时，电阻R在30秒内产生100焦的热量，电压表示数为10伏，则电阻R的阻值是多少欧？

V P U R 后，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列判断

、示数变小，的示数不 、

表示数不变

表的示数变小，

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18、小华家买了一个家用电吹风，如图20甲所示。其简化电路如图20乙所示，主要技术参数如右表。

型号 热风温度 插头

SHZ2010－624 50℃~75℃ 热风时：1000W 冷风时：120W 220V 0.5kg 额定功率 乙

甲

图20

额定电压 质量 请解答如下问题：

（1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是多少？

（2）当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功率最大？此时电路中的总电流是多大？ （3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？ （计算结果保留一位小数）

19、如图19是太阳能热水器的装置图。它主要由太阳能吸热板和补水箱等组成，它利用水的对流与

循环把水加热。补水箱内装40kg水，如果每分钟吸收太阳辐射的能量为8.4?104J，其中60%被水吸收。求：

(1) 请说出太阳能热水器的工作原理。 (2) 将补水箱里20℃的水经吸热板加热1小时水温为多少度？（C水=4.2×103J／(kg.℃) (3) 若改用电热器加热，需耗电多少度？（不计热量损失）

20、如图20所示，是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R是滑动变

R′ 阻器，它的金属片是杠杆的一端，R?是阻值为12?的定值电阻，电

流表量程为0—0.6A，电源电压为6V，由油量表（用电流表改装）的指针指示的刻度就可知油箱内油的多少。求： R (1) 定值电阻R?的主要作用。 浮标 (2) 当油量表的指针指在刻度盘中央时，滑动变阻器消耗的功率。 (3) 能否将电压表接入这个电路？为什么？

图20

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21、如图所示，电源电压为12V，且保持不变，已知滑动变阻器R3的最大阻值为20Ω，定值电阻

R1=10Ω，R2=15Ω，电流表的量程为0.6A。

（1）S、S1闭合，S2断开时，要使电流表的示数最小，则滑动变阻

器的滑片P应滑到何处?此时电压表的示数为多少?10min内电流通过R1产生的热量是多少?

（2）S、S2闭合，S1断开时，求电路允许消耗的最大功率。

22、小明家的电热饮水机，有加热和保温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到92℃时开关S1

自动断开，处于保温状态；当水温降至一定温度t时，S1又闭合重新加热．饮水机的铭牌数据与电路原理图如下：

220V 热水箱水量 额定电压 加热时功率 保温时功率 S R1 2kg 220V 440W 40W R2

S1 ⑴求电阻R1的阻值；

⑵求正常加热时通过饮水机的电流；

⑶在无人取水情况下，饮水机重新加热一次的时间为5min．加热一次消耗的电能是多少？重新加热前的水温t是多少？(不计能量损失，c水=4.2×103J/(kg·℃))

23、如图甲电路所示，电源电压为9V且保持不变，小灯炮标有 “6V 6W”的字样，小灯泡的电流随电压的变化曲线如图乙．求： （1）小灯炮正常发光时电阻为多少欧?

（2）当电流表的示数为0.7A时，小灯泡的电功率为多少瓦?

（3）当电压表的示数为2V时，整个电路10s内消耗的电能是多少焦？

甲 乙

24、某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机（右图为示意图），悬于风力足够大且较稳定的300米高空，中心处大的风扇随风转动，带动发电机，产生的电流通过系着的电线到地面。假如气球体积3．0×10 5米3，最大发电功率为3000千瓦；（设300米高空的空气密为1.2千克／米3）问：

(l)气球在高空受到的浮力为多少？

(2)若该风力发电机每年工作6000小时，则它的最大年发电量是多少千瓦时？ (3)根据发电机的工作原理推测其内部必备的组成部件是什么？

（4）A、B、C、D表示四个不同地区300米高空一年内的平均风速，哪个地区最适合风力发电？

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