【文章內(nèi)容簡介】 W 有用W總W 總 ＝ W 有用η ＝ 600J75% ＝ 800JF ＝ W 總s ＝ 800J2m ＝ 400NP ＝ W 總t ＝ 800J20s ＝ 40Wp ＝ F 壓S ＝ 100N0 . 0 4 m 2 ＝ 2 . 5 10 3 Pa10． [2022邯鄲一模 ]如圖所示是某種升降電梯工作原理圖 ， 它由轎箱 、 配重塊 、 纜繩 、 滑輪和電動機等部件組成 ， 連接轎箱的兩根纜繩非?？拷?， 轎廂空載時的重量是 3100N， 配重的重量是 3000N， 某次電梯載貨物的重量是 1000N， 當(dāng)電梯勻速上升15m， 所用的時間為 10s， 不計纜繩重力和一切摩擦阻力 ， 在此運動過程中 ， 求： (1)電梯工作時使用到定滑輪 ， 定滑輪的優(yōu)點是： . (2)配重重力對配重做的功． (3)電動機的功率至少是多大． 改變力的方向 解： (2)配重重力對配重做的功 W＝ Gh＝ 3000N 15m＝ 104J (3)轎廂運動的速度 當(dāng)轎廂勻速上升時 ， 轎廂豎直向下受到自身重和載貨重 ， 豎直向上受到配重拉力和電機的拉力 ， 滿足 G空 ＋ G貨 ＝ F配 ＋ F電 ， 所以 ， F電 ＝ G空 ＋ G貨 － F配 ＝ 3100N＋ 1000N－ 3000N＝ 1100N 所以 ， 電動機的至少功率 v ＝ st＝ 15m10s ＝ 1 . 5 m /sP ＝ W 電t ＝ F 電 st ＝ F 電 v ＝ 1100N 1 . 5 m /s ＝ 1650W類型 二 電學(xué)綜合計算 【例 2】 [2022河北中考 ]如圖 1所示 ， 電源電壓恒定 ， 滑動變阻器的規(guī)格為 “ 30Ω 1A”， 在 AB間接入規(guī)格為 “ 12V 12W”的燈泡 ， 閉合開關(guān) ， 當(dāng)變阻器的五分之一阻值連入電路時 ， 燈泡正常發(fā)光． (1)求燈泡正常工作時通過的電流和電源電壓． (2)R0是如圖 2所示的 Ra和 Rb之間任意取值的電阻 ， 當(dāng)在 AB間接入電阻 R0后 ， 閉合開關(guān) ， 在保證電路安全的情況下 ， 將滑片 P從最右端向左滑動的過程中 ， 電流表示數(shù)均出現(xiàn)過(電流表選擇 0～ )， 求 R0的取值范圍及電壓表示數(shù)的最大值和最小值． 解： (1)在 AB之間接入燈泡 ， 當(dāng)燈泡 L與 R串聯(lián)時 ， 燈泡正常發(fā)光 ， 因串聯(lián)電路中電流處處相等 ， 所以 ， 通過燈泡的電流即電路中的電流 ， 由 P＝ UI可得 由 可得 ， 滑動變阻器兩端的電壓 因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和 ， 所以 ， 電源電壓 U＝ UL＋ UR＝ 12V＋ 6V＝ 18V (2)由圖 2可知 ， 當(dāng) Ia＝ Ib＝ 2A時 ， Ua＝ 20V， Ub＝ 50V， 則兩電阻的阻值分別為 當(dāng)電流表的示數(shù)為 ， 電路中的總電阻 15I ＝ I L ＝ P LUL＝ 12W12V ＝ 1AI＝ UR U R ＝ I 15 R ＝ 1A 15 30 Ω ＝ 6VR a ＝ U aIa＝ 20V2A ＝ 10 Ω ， R b ＝ U bIb＝ 50V2A ＝ 25 ΩR 總 ＝ UI ′ ＝ 18V0 . 4 A ＝ 45 Ω當(dāng)滑動變阻器的滑片位于最右端時 ， R0的阻值最小 ， 因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和 ， 所以 ， R0的最小阻值 R0小 ＝ R總 － R＝ 45Ω－ 30Ω＝ 15Ω 又因 R0是 Ra和 Rb之間任意取值的電阻 ， 所以 ， R0的最大阻值 R0大＝ Rb＝ 25Ω 所以 ， R0的取值范圍為 15Ω～ 25Ω； 當(dāng) R0＝ 15Ω， 滑動變阻器的滑片位于最右端時 (變阻器接入阻值最大 )， 電壓表的示數(shù)最大 ， 則電壓表的最大示數(shù) UR大 ＝ I ′ R＝ 30Ω＝ 12V 當(dāng) R0＝ 25Ω， 電路中的電流最大為 ， R0兩端的電壓最大 ，電壓表的示數(shù)最小 ， 此時 R0兩端的最大電壓 U0大 ＝ I大 R0＝ 25Ω＝ 15V 則電壓表的最小示數(shù) UR小 ＝ U－ U0大 ＝ 18V－ 15V＝ 3V 解決電學(xué)計算題應(yīng)從以下方面進行： ① 分清電路在每個狀態(tài)下的結(jié)構(gòu) ， 即電路的連接方式 ， 滑動變阻器使用的阻值范圍 ，電壓表 、 電流表所測定的物理量． ② 針對每種狀態(tài)畫出相應(yīng)的等效電路圖 ， 在圖中標(biāo)出這種狀態(tài)下所對應(yīng)的已知量 、 不變量 、待求量． ③ 以 “ 不變量 ” 為中心列出電路方程．當(dāng)電路狀態(tài)發(fā)生改變時 ， 電路的電源電壓和定值電阻阻值－般不隨電路狀態(tài)的改變而改變．抓住以上 “ 不變量 ” ， 利用歐姆定律 、 串并聯(lián)電路特點 、 電功及電功率的計算公式 ， 可列出電路方程． ④ 以電路中的等量關(guān)系 、 比值關(guān)系引出方程或以此作為聯(lián)系方程中的物理量間的紐帶 ， 代換求解． 【 備考指導(dǎo) 】 1． [2022河北中考 ]如圖甲所示 ， 電源電壓可調(diào) ， 燈泡 L規(guī)格為 “ 15V 45W”， 且燈絲電阻不隨溫度變化．電流表量程為 “ 0～ ”和 “ 0～ 3A”， 滑動變阻器的規(guī)格分別為 “ 25Ω 2A”和 “ 10Ω 3A”． 【 押題訓(xùn)練 】 (1)將電源電壓調(diào)到 18V， 閉合開關(guān) ， 移動 P， 使燈泡正常發(fā)光．求燈泡的電阻和燈泡消耗的最小功率． (2)將電源電壓調(diào)到 15V， 用定值電阻 R0替換燈泡 ， P置于中點A， 閉合開關(guān) ， 電流表指針指到滿偏刻度的三分之二位置 (可能重新選擇了電表量程和變阻器 R)． 然后將 P從 A移到最左端 B，兩表示數(shù)的 I－ U關(guān)系如圖乙所示．通過計算判斷所用變阻器的規(guī)格． 解： 由電路圖可知 ， 滑動變阻器 R 與燈泡 L 串聯(lián) ， 電壓表測燈泡 L 兩端的電壓 ， 電流表測電路中的電流．( 1) 由 P ＝U2R得 ， 燈絲電阻 R L ＝U2LP L＝? 15V ?245W＝ 5 Ω燈泡正常發(fā)光時 ， 通過的電流 I L ＝U LR L＝15V5 Ω＝ 3A因串聯(lián)電路中電流處處相等 ， 且燈泡能正常發(fā)光 ， 所以 R 為 “ 10 Ω 3A ” 的變阻器；又由于 L 與 R 串聯(lián) ， 電路中的電阻最大時 ， 電流最小 ，所以燈泡消耗的最小功率 P L最小＝ I2R L ＝ (URL＋ R)2R L ＝ (18V5 Ω ＋ 10 Ω)2 5 Ω ＝ 7. 2W( 2) 由題意和圖甲可知 ， P 在 B 點時 ， 滑動變阻器的電阻為 0 ， U B 等于電源電壓 ， 為 15V ；由圖乙知 ，U AU B＝46， 即 P 在中點 A 時 ， U A ＝ 10V ， 電流可能為 2A 或 0. 4A .① 當(dāng) I A 1 ＝ 2A 時 ， 變阻器 R 1 max ＝ 2 U ′ － U AI A 1＝ 2 15V － 10V2A＝ 5 Ω② 當(dāng) I A 2 ＝ 0. 4A 時 ， 變阻器 R 2 max ＝ 2 U ′ － U AI A 2＝ 2 15V － 10V0. 4A＝ 25 Ω由題意可知 ， 所用變阻器的規(guī)格為 “ 25 Ω 2A ” ．2． [2022石家莊橋西區(qū)模擬 ]如圖所示 ， 燈 L上標(biāo)有 “ 12V ”， 定值電阻 R1的阻值為 10Ω， 滑動變阻器 R2上標(biāo)有“ 50Ω 1A”．閉合 S S2， 燈 L正常發(fā)光．電流表 、 電壓表的量程分別為 0～ 3A,0～ 15V， 求： (1)燈正常發(fā)光時的電阻． (2)滑動變阻器允許連入的阻值范圍． (3)斷開 S S2， 用一個新的電源去替代 原來的電源 ， 電流表 、 電壓表的量程分 別為 0～ ,0～ ， 要求兩個電表先后均能達到滿刻度且電路正常工作．求允許替換電源的范圍． 解： ( 1) 由 P ＝U2R可得燈泡電阻 R L ＝U2LP L＝? 12V ?23. 6W＝ 40 Ω( 2) 閉合 S 1 、 S 2 ， 燈 L 與滑動變阻器 R 2 并聯(lián) ， 電流表測量干路中的電流 ，由于燈 L 正常發(fā)光 ， 則電源電壓 U ＝ U L額＝ 12V燈正常發(fā)光時的電流 I L ＝U LR L＝12V40 Ω＝ 0. 3A所以 ， 當(dāng)滑動變阻器達到允許通過的最大電流 1A 時 ， 干路電流為 1A ＋ 0. 3A ＝ 1. 3A ＜3A ， 電流表是安全的．所以滑動變阻器允許連入最小值 R 2最?。経I2 最大＝12V1A＝ 12 Ω則滑動變阻器的變阻范圍為 12 Ω ≤ R滑≤ 50 Ω( 3) 斷開 S 1 、 S 2 ， R 1 、 R 2 串聯(lián)．當(dāng)電流表示數(shù)最大時 ， I最大＝ 0. 6A ， U最?。?I最大R總最?。?0. 6A 10 Ω ＝ 6V當(dāng)電壓表示數(shù)最大時 ， U 2 ＝ 3V ， U ＝ U 1 ＋ U 2 ＝ 10 Ω 3V50 Ω＋ 3V ＝ 3. 6V此時電流表不可能達到最大 ， 所以 3. 6V 舍去．當(dāng) I最大＝ 0. 6A 且 U 2最大＝ 3V 時 ，U最大′ ＝ U 1 ＋ U 2 ＝ 0. 6A 10 Ω ＋ 3V ＝ 9V因題中要求兩個電表先后均能達到滿刻度 ， 所以最大電壓為 9V .所以 6V ≤ U ≤ 9V .3． [2022石家莊裕華區(qū)一模 ]如圖所示 ， 電源電壓可調(diào) ， 定值電阻 R1的阻值為 20Ω， 滑動變阻器 R2的規(guī)格為 “ 5Ω 3A”， 燈泡L規(guī)格為 “ 4V 1W”， 且燈絲