人教版九年級(jí)物理期末復(fù)習(xí)電學(xué)綜合計(jì)算題專練(含答案)

人教版九年級(jí)物理電學(xué)綜合計(jì)算題專練1、如圖所示，電源電壓保持不變，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～15V，R1＝20Ω，滑動(dòng)變阻器R2的規(guī)格為“100Ω1A”。（1）閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2、S3，電流表示數(shù)為0.4A，求電源電壓。（2）閉合開關(guān)S3，斷開開關(guān)S1、S2，滑動(dòng)變阻器滑片置于中點(diǎn)位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為4V，求R3的阻值。（3）閉合開關(guān)S1、S2和S3，在不損壞電流表、電壓表的情況下，求滑動(dòng)變阻器R2的阻值取值范圍。解：（1）閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2、S3，為R1的簡(jiǎn)單電路，電流表示數(shù)為0.4A，根據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)可得，電源電壓U＝I1R1＝0.4A×20Ω＝8V。（2）閉合開關(guān)S3，斷開開關(guān)S1、S2，則R2、R3串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器滑片置于中點(diǎn)位置時(shí)，電壓表（測(cè)變阻器接入電阻的電壓）的示數(shù)為4V，則電路中的電流I2＝eq\f(U2,\f(1,2)R滑)＝eq\f(4V,50Ω)＝0.08A，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律和歐姆定律I＝eq\f(U,R)可得，R3的阻值R3＝eq\f(U－U2,I2)＝eq\f(8V－4V,0.08A)＝50Ω。（3）閉合開關(guān)S1、S2和S3，R1、R2并聯(lián)，R3被短路，電壓表測(cè)電源電壓，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路各支路互不影響，通過R1的電流為0.4A不變，電流表的量程為0～0.6A，則干路電流最大為0.6A，由并聯(lián)電路的電流規(guī)律，通過變阻器的最大電流I變大＝I總大－I1＝0.6A－0.4A＝0.2A，由歐姆定律可得，變阻器連入電路的最小電阻R滑?。絜q\f(U,I變大)＝eq\f(8V,0.2A)＝40Ω；當(dāng)變阻器滑片移動(dòng)到最左端時(shí)，變阻器接入阻值最大，總電流最小，沒有超出電流表的量程，則變阻器的最大電阻為100Ω。因此在不損壞電流表、電壓表的情況下，滑動(dòng)變阻器R2的阻值取值范圍為40～100Ω。2、如圖所示電路中，電壓恒定不變，燈泡L的規(guī)格為“9V9W”（忽略溫度對(duì)其電阻的影響），R1為定值電阻，滑動(dòng)變阻器R2的規(guī)格為“3A12Ω”。當(dāng)開關(guān)S、S1閉合，開關(guān)S2斷開，將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到a端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.75A；將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到ab中點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.5A。求：（1）燈泡的電阻。（2）電源電壓和R1的阻值。（3）當(dāng)開關(guān)S、S1、S2閉合，將滑片P調(diào)到a端，電路的總功率。解：（1）由P＝eq\f(U2,R)可得，燈的電阻RL＝eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(額)),P額)＝eq\f(（9V）2,9W)＝9Ω。（2）開關(guān)S、S1閉合，開關(guān)S2斷開，將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到a端時(shí)，滑動(dòng)變動(dòng)器被短路，電路中只有R1接入電路，則有：U＝I1R1＝0.75A×R1①；再將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到ab中點(diǎn)時(shí)，R1與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，則有：U＝I2R1＋I(xiàn)2×eq\f(1,2)R2＝0.5A×R1＋0.5A×eq\f(1,2)×12Ω＝0.5A×R1＋3V②，聯(lián)立①②解得U＝9V，R1＝12Ω。（3）當(dāng)開關(guān)S、S1、S2閉合，將滑片P調(diào)到a端時(shí)，滑動(dòng)變阻器被短路，R1與燈泡L并聯(lián)，則并聯(lián)后的總電阻R總＝eq\f(R1RL,R1＋RL)＝eq\f(12Ω×9Ω,12Ω＋9Ω)＝eq\f(36,7)Ω，由P＝eq\f(U2,R)可得，電路消耗的總功率P總＝eq\f(U2,R總)＝eq\f(（9V）2,\f(36,7)Ω)＝15.75W。3、如圖所示，電源電壓保持不變，滑動(dòng)變阻器R最大阻值為10Ω，小燈泡L標(biāo)有“6V3W”字樣。閉合開關(guān)S、S1、S2，滑動(dòng)變阻器滑片P移至最左端時(shí)，小燈泡L恰好正常發(fā)光；閉合開關(guān)S、S1，斷開開關(guān)S2，電壓表的示數(shù)為3.6V。忽略小燈泡電阻隨溫度的變化，求：（1）電源的電壓及小燈泡L的電阻。（2）R1的阻值。（3）閉合開關(guān)S、S2，斷開開關(guān)S1，滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為0.72W時(shí)，求電流表的示數(shù)。解：（1）由圖可知，閉合開關(guān)S、S1、S2，滑動(dòng)變阻器滑片P移至最左端時(shí)，變阻器接入電路的阻值為0，此時(shí)R1被短路，電路為小燈泡的基本電路，因燈L恰好正常發(fā)光，則電源電壓U＝UL＝6V，小燈泡L的電阻RL＝eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(額)),P額)＝eq\f(（6V）2,3W)＝12Ω。（2）閉合開關(guān)S、S1，斷開開關(guān)S2，小燈泡與電阻R1串聯(lián)，電壓表測(cè)小燈泡的電壓，且示數(shù)為3.6V，則R1兩端電壓U1＝U－UL＝6V－3.6V＝2.4V，忽略小燈泡電阻隨溫度的變化，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可得eq\f(UL,RL)＝eq\f(U1,R1)，代入數(shù)據(jù)，即eq\f(3.6V,12Ω)＝eq\f(2.4V,R1)，解得R1＝8Ω。（3）閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的電功率為0.72W時(shí)，設(shè)此時(shí)變阻器接入電路的阻值為R′，電流表的示數(shù)為I，則I＝eq\f(U,RL＋R′)＝eq\f(6V,12Ω＋R′)①，此時(shí)變阻器的功率P＝I2R′＝0.72W②，聯(lián)立①②解得I＝0.2A或0.3A，當(dāng)變阻器接入阻值最大為10Ω時(shí)，電路中電流最小，I最?。絜q\f(U,RL＋R)＝eq\f(6V,12Ω＋10Ω)≈0.27A，所以I＝0.2A舍去，即此時(shí)電流表示數(shù)為0.3A。4、如圖甲所示電路中，電源電壓為9V不變，R1是定值電阻，R2由三段材料不同、橫截面積相同的均勻?qū)wEF、FG、GH制作而成，其中一段是銅絲，其電阻可忽略不計(jì)，另兩段是電阻絲，其阻值與自身長(zhǎng)度成正比，P是與R2良好接觸并能移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭。閉合開關(guān)S1、斷開S2，將P從H端移到E端時(shí)，電流表示數(shù)I與P向左移動(dòng)的距離x之間的關(guān)系如圖乙所示。問：（1）電阻R1的阻值是多少？電阻R2的總電阻是多少？（2）當(dāng)x的值為30cm時(shí)，電流表的示數(shù)是多少？（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)為4V時(shí)，在20s內(nèi)電流通過R2產(chǎn)生的熱量是多少？（4）當(dāng)P移動(dòng)到最左端E處時(shí)，閉合開關(guān)S1和S2，電阻R2消耗的電功率與電路消耗的總電功率之比是多少？解：（1）閉合開關(guān)S1、斷開S2，當(dāng)P移到E端時(shí)，只有電阻R1接入電路，電路總電阻最小，電流最大，由圖乙可知，此時(shí)電路中電流為0.9A，則電阻R1的阻值R1＝eq\f(U,I大)＝eq\f(9V,0.9A)＝10Ω；當(dāng)P移到H端時(shí)，導(dǎo)體全部接入電路，電路總電阻最大，電流最小，由圖乙可知，此時(shí)電路中電流為0.3A，則R1兩端電壓U1＝I小R1＝0.3A×10Ω＝3V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律，R2兩端電壓U2＝U－U1＝9V－3V＝6V，則R2的阻值R2＝eq\f(U2,I小)＝eq\f(6V,0.3A)＝20Ω。（2）由于滑片P從H端向E端移動(dòng)，由圖像的拐點(diǎn)可知，GH＝15cm，F(xiàn)G＝25cm－15cm＝10cm，EF＝35cm－25cm＝10cm，中間一段電流無變化，故FG是銅絲，由圖像可知，當(dāng)滑片P位于G點(diǎn)時(shí)，電路中電流I＝0.6A，此時(shí)電路的總電阻R總＝eq\f(U,I)＝eq\f(9V,0.6A)＝15Ω，由（1）可知，滑片P位于H點(diǎn)時(shí)的總電阻R′總＝R1＋R2＝10Ω＋20Ω＝30Ω，則GH段的總電阻RGH＝R′總－R總＝30Ω－15Ω＝15Ω，EF段的總電阻REF＝R總－R1＝15Ω－10Ω＝5Ω，因兩段導(dǎo)體的阻值與自身長(zhǎng)度成正比，所以EF導(dǎo)體每1cm的電阻為eq\f(5Ω,10cm)＝0.5Ω/cm，當(dāng)P位于x＝30cm時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻R′2＝（35cm－30cm）×0.5Ω/cm＝2.5Ω，此時(shí)電流表的示數(shù)I′＝eq\f(U,R1＋R′2)＝eq\f(9V,10Ω＋2.5Ω)＝0.72A。（3）電壓表的示數(shù)為4V，即R1兩端電壓為4V，則R2兩端電壓U′2＝U－U′1＝9V－4V＝5V，根據(jù)串聯(lián)電路的電流規(guī)律，I2＝I1＝eq\f(U′1,R1)＝eq\f(4V,10Ω)＝0.4A，則在20s內(nèi)電流通過R2產(chǎn)生的熱量Q＝W＝U′2I2t＝5V×0.4A×20s＝40J。（4）閉合S1、S2，當(dāng)P移動(dòng)到最左端E處時(shí)，R1和R2并聯(lián)，則P1＝eq\f(U2,R1)＝eq\f(（9V）2,10Ω)＝8.1W，P2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(（9V）2,20Ω)＝4.05W，則電阻R2消耗的電功率與電路消耗的總電功率之比eq\f(P2,P總)＝eq\f(P2,P1＋P2)＝eq\f(4.05W,8.1W＋4.05W)＝eq\f(1,3)。5、如圖所示，是某家用電熱水壺內(nèi)部的電路簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖，其中R1、R2為阻值相同的電熱絲，有甲、乙、丙、丁四種不同的連接方式，該電熱水壺加熱有高溫、中溫、低溫三擋，中溫?fù)醯念~定功率為500W。求：（1）電熱水壺調(diào)至中溫?fù)跽＜訜?，?kg、溫度為30℃的水燒開（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）需要20min，水所吸收的熱量及電熱水壺的效率。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]（2）電熱水壺高溫?fù)醯念~定功率。（3）若某次電熱水壺用高溫?fù)跫訜?.1h，耗電0.09kW·h，通過計(jì)算判斷此時(shí)電熱水壺是否正常工作。解：（1）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，則水吸收的熱量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（100℃－30℃）＝5.88×105J，由P＝eq\f(W,t)可得，消耗的電能W＝P中t′＝500W×20×60s＝6×105J，則電熱水壺的效率η＝eq\f(Q吸,W)＝eq\f(5.88×105J,6×105J)＝98%。（2）由題知，R1、R2為阻值相同的電熱絲，設(shè)R1＝R2＝R，則圖甲為斷路，P甲＝0；圖乙中兩電阻串聯(lián)，R乙＝2R，P乙＝eq\f(U2,R乙)＝eq\f(U2,2R)；圖丙中只有電阻R1工作，R丙＝R，P丙＝eq\f(U2,R丙)＝eq\f(U2,R)；圖丁中兩電阻并聯(lián)，R?。絜q\f(1,2)R，P?。絜q\f(U2,R丁)＝eq\f(U2,\f(1,2)R)＝eq\f(2U2,R)，由上可知，圖乙為低溫?fù)酰瑘D丙為中溫?fù)?，圖丁為高溫?fù)?，則電熱水壺高溫?fù)醯念~定功率P高＝2P中＝2×500W＝1000W。（3）電熱水壺的實(shí)際功率P實(shí)＝eq\f(W′,t″)＝eq\f(0.09kW·h,0.1h)＝0.9kW＝900W＜1000W，則此時(shí)電熱水壺不是正常工作。6、某家用電熱水壺有加熱和保溫兩擋，內(nèi)部電路簡(jiǎn)化示意圖如圖甲所示，其中R1和R2均為阻值不變的發(fā)熱電阻。某次使用該電熱水壺?zé)^程中，消耗的電功率隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。求：（1）該電熱水壺加熱和保溫時(shí)的電流之比。（2）電阻R2的阻值。（3）給1.2kg的水加熱，使水溫從20℃升至80℃，熱水壺的工作效率為90%，需要多長(zhǎng)加熱時(shí)間。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]解：（1）由圖乙知，加熱功率P1＝1600W，保溫功率P2＝400W，根據(jù)P＝UI，在電壓不變時(shí)，功率與電流成正比，則該電熱水壺加熱和保溫時(shí)的電流之比為1600W∶400W＝4∶1。（2）當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)為R1的簡(jiǎn)單電路，當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)兩電阻串聯(lián)，由P＝eq\f(U2,R)可知，S接1時(shí)為加熱擋，S接2時(shí)為保溫?fù)?，加熱狀態(tài)時(shí)電路中的電阻R1＝eq\f(U2,P1)＝eq\f(（220V）2,1600W)＝30.25Ω，保溫狀態(tài)時(shí)電路的總電阻R串＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(（220V）2,400W)＝121Ω，由串聯(lián)電阻的規(guī)律可得，R2的阻值R2＝R串－R1＝121Ω－30.25Ω＝90.75Ω。（3）水溫從20℃升至80℃需要吸收的熱量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×1.2kg×（80℃－20℃）＝3.024×105J，加熱時(shí)熱水壺的工作效率為90%，由η＝eq\f(Q,W)＝eq\f(Q,P1t)，所以需要的加熱時(shí)間t＝eq\f(Q吸,P1η)＝eq\f(3.024×105J,1600W×90%)＝210s。7、小明家用電火鍋烹飪烤肉，肉烤熟后立即將電火鍋調(diào)至低溫?fù)酰欢螘r(shí)間后鍋內(nèi)熱油仍向外飛濺，容易燙傷家人。小明斷開電源，看到電火鍋銘牌的主要參數(shù)如圖甲所示；打開底蓋，發(fā)現(xiàn)其工作電路原理如圖乙所示，R1、R2為阻值未知的電熱絲。為了對(duì)烤熟的食物保溫，同時(shí)避免鍋內(nèi)熱油向外飛濺，小明對(duì)電火鍋的工作電路進(jìn)行了改進(jìn)，可以分別實(shí)現(xiàn)高溫?fù)酢⒌蜏負(fù)趸虮負(fù)豕δ?，改進(jìn)后的電路原理如圖丙所示。求：額定電壓220V高溫?fù)?100W低溫?fù)?80W甲（1）電火鍋使用高溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)電路中的電流。（2）在圖丙中，當(dāng)S閉合、S1斷開、S2接b，電火鍋處于保溫?fù)?，該狀態(tài)下電火鍋正常工作時(shí)消耗的電功率。（3）用電高峰時(shí)電路的實(shí)際電壓降為198V，向鍋內(nèi)裝2kg、溫度為25℃的水，用高溫?fù)踹B續(xù)工作100s，水溫升高到35℃，這時(shí)電火鍋的加熱效率η是多少？[已知水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg·℃），電熱絲的電阻不隨溫度變化，水吸收的熱量跟電火鍋消耗的電能的比值叫做加熱效率，結(jié)果精確到0.1%]解：（1）由P＝UI可得，電火鍋使用高溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)的電流I高＝eq\f(P高,U)＝eq\f(1100W,220V)＝5A。（2）由圖乙可知，當(dāng)開關(guān)S和S1閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)，此時(shí)電路的總電阻較小，由P＝eq\f(U2,R)可知，此時(shí)為高溫?fù)酰划?dāng)只閉合開關(guān)S時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電路的總電阻較大，由P＝eq\f(U2,R)可知，此時(shí)為低溫?fù)酰ぷ鳡顟B(tài)為低溫?fù)鯐r(shí)，R1＝eq\f(U2,P低)＝eq\f(（220V）2,880W)＝55Ω，工作狀態(tài)為高溫?fù)鯐r(shí)，R總＝eq\f(U2,P高)＝eq\f(（220V）2,1100W)＝44Ω，由eq\f(1,R總)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)得，eq\f(1,44Ω)＝eq\f(1,55Ω)＋eq\f(1,R2)，解得R2＝220Ω，在圖丙中，當(dāng)S閉合、S1斷開、S2接b時(shí)，兩電阻串聯(lián)，此時(shí)電路的總電阻R′總＝R1＋R2＝55Ω＋220Ω＝275Ω，該狀態(tài)下電火鍋正常工作時(shí)消耗的電功率P保溫＝eq\f(U2,R′總)＝eq\f(（220V）2,275Ω)＝176W。（3）電火鍋的實(shí)際電壓為198V時(shí)，實(shí)際功率P實(shí)＝eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(實(shí))),R總)＝eq\f(（198V）2,44Ω)＝891W，由P＝eq\f(W,t)可得，消耗的電能W＝P實(shí)t＝891W×100s＝89100J，水吸收的熱量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（35℃－25℃）＝84000J，則此時(shí)電火鍋的加熱效率η＝eq\f(Q吸,W)＝eq\f(84000J,89100J)≈94.3%。8、在一次課外活動(dòng)中，小明同學(xué)對(duì)家用電器進(jìn)行了相關(guān)的觀察和研究，他以一個(gè)兩用（晴天用太陽能、陰天用電加熱）電熱水器為觀察研究對(duì)象，記錄了有關(guān)數(shù)據(jù)。關(guān)閉家里的其他用電器，只將電熱水器接入電路中燒水，用電熱水器加熱一滿壺初溫t0＝30℃的水，觀察電能表，電能表標(biāo)有“220V10A600r/（kW·h）”字樣，表盤在15min內(nèi)轉(zhuǎn)了240轉(zhuǎn)，此時(shí)用溫度計(jì)測(cè)得水溫為45℃。求：電熱水器的銘牌型號(hào)×××兩用電熱水器額定電壓220V額定功率1800W容積20L額定最高溫度75℃（1）加熱15min，水所吸收的熱量。（2）電熱水器工作15min消耗的電能和電功率。（3）晴天用太陽能加熱，如果每分鐘吸收太陽輻射的能量為8.4×104J，其中30%被水吸收，把上述質(zhì)量、初溫相同的水加熱到相同的溫度需要多長(zhǎng)時(shí)間？[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]解：（1）一滿壺水的體積V＝20L＝20dm3＝0.02m3，由ρ＝eq\f(m,V)可得，水的質(zhì)量m＝ρV＝1×103kg/m3×0.02m3＝20kg，則水所吸收的熱量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（45℃－30℃）＝1.26×106J。（2）電熱水器工作15min消耗的電能W＝eq\f(240r,600r/（kW·h）)＝0.4kW·h＝1.44×106J，則電熱水器的電功率P＝eq\f(W,t′)＝eq\f(1.44×106J,15×60s)＝1600W。（3）由η＝eq\f(Q,W)可得，電熱水器接收到的太陽能W′＝eq\f(Q吸,η)＝eq\f(1.26×106J,30%)＝4.2×106J，因?yàn)槊糠昼娢仗栞椛涞哪芰繛?.4×104J，所以加熱需要的時(shí)間t″＝eq\f(4.2×106J,8.4×104J/min)＝50min。9、室內(nèi)空氣干燥時(shí)，可用加濕器給空氣加濕，如圖甲所示是某型號(hào)電熱加濕器，