2024海南中考物理二轮重点专题研究 微专题 电路改装类计算（课件）

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1. 如图所示是某用电器的电路简图，额定电压为220 V，R是发热电阻丝，其功率为1 100 W(电阻丝R的阻值不随温度而变化).
(1)若欲使该用电器的功率降为880 W，则应该给电阻丝R___(选填“串”或“并”)联一个阻值为___Ω的电阻R0，改装后电阻R0消耗的功率是____W.
(2)若欲使该用电器的功率增大到1 210 W，则应该给电阻丝R___(选填“串”或“并”)联一个阻值为____Ω的电阻R′，改装后电阻R′ 消耗的功率是____W.
类型1　用电器类2. 小翔随爸爸在商店选中一款速热式电热水器，它的工作电路图和铭牌如图所示(图中R是加热电阻，其电阻不随温度而变化)，则：
(1)电热水器正常工作时，电路中电流是多大？(结果保留一位小数)(2)电热水器正常工作15 min，加热电阻R消耗的电能是多少kW·h?
(3)根据题中电路图，再给你一个加热电阻R0和两个开关S1、S2，请你对该电热水器进行电路改装．设计要求：不同季节电热水器的额定功率不同，夏天额定功率是2 000 W，春、秋两季额定功率是4 000 W，冬季额定功率是 6 000 W，请画出改装后的电路图，并计算R0.(4)从安全用电考虑，如果该电热水器直接安装到家庭电路中，可能会造成什么后果及影响？(写一种)
解：(1)电热水器正常工作时，电路中的电流I＝ ＝ ≈18.2 A(2)电热水器消耗的功率P＝4 000 W＝4 kW，时间 t＝15 min＝0.25 h消耗的电能W＝Pt＝4 kW×0.25 h＝1 kW·h
(3)由题意可知，两加热电阻并联，分别由一个开关控制，设计电路图如答图所示：
夏天：断开S1，闭合S、S2时，R0接入电路，功率P0＝2 000 W电阻R0的阻值R0＝ ＝ ＝24.2 Ω(4)①电路总电流过大；②烧坏电路；③保险丝熔断；④空气开关跳闸；⑤电能表工作不正常、损坏等．(合理即可)
类型2　生活实际应用类3. 如图甲是某班科技小组设计的风力测定装置示意图，图乙是其电路图．电阻R′ 随风力变化关系如图丙所示．已知电源电压恒为9 V，定值电阻R0＝2 Ω，电压表量程为0～3 V，使用该装置测定风力，则
(1)电阻R′的阻值随风力的增大怎样变化？(2)求无风时电压表的示数．
解：(1)由图丙可知，电阻R′的阻值随风力的增大而减小．(2)从R′－F图像中可以看出，压力为0时，R′最大＝16 Ω此时电路中的电流I′＝ ＝ ＝0.5 A电压表测R0两端的电压，则电压表的示数U′＝I′R0＝0.5 A×2 Ω＝1 V
(3)如果保持电压表量程不变，且只能在电路中增加一个电阻R，使该装置能测量的最大风力增加到900 N，计算电阻R的阻值，并说明其连接方式．(4)计算改装后该装置电路总功率的变化范围．(计算结果保留一位小数)
(3)保持电压表量程不变，该装置能测量的最大风力增加到900 N时，由图丙知，R′最小＝1 Ω(要保证R0两端电压不会超过3 V)如果只增加一个电阻，其他都不变，只能在电路中串联阻值为R的电阻电路中的电流I＝R0两端的电压UR0＝ ＝3 V即： ＝3 V解得R＝3 Ω
(4)电路改装后最大功率P最大＝UI最大＝ ＝ ＝13.5 W电路改装后最小功率P最小＝UI最小＝ ＝ ≈3.9 W所以电路总功率的变化范围为3.9～13.5 W
电热器改装基本原则 U不变，P增大→电阻减小→换小阻值电阻或给原电路并联一个电阻U不变，P减小→电阻增大→换大阻值电阻或给原电路串联一个电阻
例1　如图为王老师家新购的一个电烤炉的内部简化电路图，通过调节开关，可以实现高温、中温、低温三个挡位的转换，R1和R2均为电热丝．查阅说明书可知，R1＝88 Ω，正常工作时高温挡功率为中温挡功率的5倍.(1)当开关S1闭合，S2接__时为中温挡；中温挡的功率是多少？(2)高温挡正常工作5 min电热丝产生的热量是多少？(3)王老师提出：为了节约电能，若只保持中温挡功率不变，将高温挡功率变为原来的0.6倍，通过计算说明具体做法，并计算出改变后的低温挡功率．(计算结果保留一位小数)
解：当开关S1闭合，S2接b时，R2被短路，只有R1接入电路，为中温挡；根据P＝UI和I＝ 得，中温挡的功率P中＝ ＝ ＝550 W(2)正常工作时高温挡功率为中温挡功率的5倍，高温挡的功率P高＝5P中＝5×550 W＝2 750 W根据P＝ 可知，高温挡正常工作5 min电热丝产生的热量Q＝W＝P高t＝2 750 W×5×60 s＝8.25×105 J
(3)当R1和R2并联，总电阻最小，为高温挡；当R1和R2串联，总电阻最大，为低温挡；保持中温挡功率不变，要改变高温挡功率，即只能改变R2的功率，做法是更换一个阻值合适的R2′改变电路后高温挡功率P高′＝0.6P高＝0.6×2 750 W＝1 650 W改变电路后R2′的功率P2′＝P高′－P中＝1 650 W－550 W＝1 100 W则改变后R2′的阻值R2′＝ ＝ ＝44 Ω改变电路后，低温挡时电路的总电阻R总＝R1＋R2′＝88 Ω＋44 Ω＝132 Ω此时的低温挡功率P低′＝ ＝ ≈366.7 W
例2　如图甲所示是某型号电子秤的结构原理图，R0是阻值为50 Ω的定值电阻，R是压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示．已知踏板的质量为5 kg，电源电压保持9 V不变，电压表的量程为0～3 V(改写表盘数值后可直接读出所称量物体的质量)．(g取10 N/kg)(1)R的阻值随着压力的增大而_____(选填“增大”或“减小”)；(2)空载时R的阻值；
解：(2)踏板的质量为5 kg，对压敏电阻的压力为F压＝G踏板＝m踏板g＝5 kg×10 N/kg＝50 N由图乙得空载时电阻R的阻值为240 Ω
(3)该电子秤能够称量的最大质量；(4)如果保持电子秤结构和电压表量程不变，再提供一个电阻R′，使电子秤的量程变为100 kg，计算说明应将电路进行怎样改装，电阻R′的阻值为多少？
解：(3)当电压表示数为3 V时，电子秤的称量最大此时电路中的电流为I＝ ＝ ＝0.06 AR的阻值为R1＝ ＝ ＝100 Ω由图乙知此时的压力为750 N，物体与踏板的总质量为m总＝ ＝ ＝75 kg电子秤能够称量的最大质量为m称量＝m总－m踏板＝75 kg－5 kg＝70 kg