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专题3 电路计算汇编 基础
考点一、串联电路的计算
典例1:(2022·浙江宁波·八年级期中)在某校举行的科技节中,小金设计了一款模拟网红产品“可调节加热桌垫”的电路图,如图所示,电源电压为3V,电阻R2的阻值为5Ω,滑动变阻器R1的铭牌是“25Ω 1A”。 求:
(1)电压表的读数为1V时,电流表的示数是多少?
(2)当滑动变阻器的阻值调到最大时,电压表的示数是多少?
【答案】(1);(2)
【解析】解:(1)由电路图知道,定值电阻R2与变阻器R1串联,电压表测R2的电压,电流表测总电流,电压表的读数为1V时,由欧姆定律知道,电流表的示数是
(2)当滑动变阻器的阻值调到最大时,电路的总电阻是
此时电路的电流
电压表的示数是
变式1:如图甲所示,当开关S从2转接到1时,根据电流表和电压表对应的示数,在U-I坐标中描绘了相对应的点,如图乙所示,下列判断中正确的是( )
A.电源电压为8 V B.R2的阻值为10 Ω
C.R1的阻值为20 Ω D.S接2时通过R2的电流为0.2 A
【答案】D
【解析】(1)(3)由电路图可知,当S接1时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,由图乙可知对应的电压和电流,根据欧姆定律求出R1的阻值;
(2)(4)当S接2时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电流表测串联电路的电流;由图乙得出对应的电流和电压,根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压,根据欧姆定律求出R2的阻值。【解答】(1)由电路图可知,当S接1时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流。由图乙可知,I=0.6A时,U=6V,则电源电压为6V,故A错误;
则R1的阻值:,故C错误;
(2)当S接2时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电流表测串联电路的电流;
由图乙可知,U1=2V,电路中的电流I′=0.2A,故D正确;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以R2两端的电压:U2=U-U1=6V-2V=4V,
则电阻R2的阻值:,故B错误。
变式2:如图所示,电源电压保持不变,R1、R2为阻值未知的定值电阻。 在闭合开关S的情况下,断开S1时,电压表的示数U1=4 V,电流表的示数I=0.1 A;闭合S1时,电压表的示数U1'=6 V。求:
(1)电源电压。
(2)定值电阻R1、R2的阻值。
【答案】(1)解:在闭合开关S的情况下,闭合S1时,R2短路,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压, 则电源电压U=U1'=6 V
(2)解:在闭合开关S的情况下,断开S1时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流, 因串联电路中总电压等于各个分电阻两端的电压之和,所以R2两端的电压为 U2=U-U1=6 V-4 V=2 V,
由I=可得,两电阻的阻值分别为R1===40 Ω,
R2===20 Ω。
【解析】(1)在闭合开关S的情况下,再闭合S1时,R2被短路,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压, 据此计算电源电压;
(2)在闭合开关S的情况下,断开S1时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。首先根据 U2=U-U1 计算R2两端的电压,再根据 计算出R2的阻值,根据 计算出R1的阻值。
变式3:(2022八上·临海期末)如图甲是某电子秤的原理图,已知定值电阻R0=30Ω,电源电压9V恒定不变,压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示,改写电压表(量程为0~3V)的表盘数值后可直接读出所称物体的质量,托盘质量忽略不计。
(1)当托盘内物体的质量是50kg时,通过电路的电流是多少?
(2)该电子秤的最大称量值是多少千克?
(3)保持电子秤结构和电压表量程不变,若想增大其称量范围,可采取的改进方法是 。
【答案】(1)解:F=G=mg=50kg×10N/kg=500N(1分)由乙图可知R=150Ω
由于R3和R串联,R总=R+R3=150Ω+30Ω=180Ω
I= =0.05A
(2)解:因为电压表的量程为0~3V,所以当R0两端的电压为3V时,
电路中的电流为I0= =0.1A
电路的总电阻为R总'= =90Ω
压力传感器的电阻R=R总'-R=90Ω-30Ω=60Ω
由乙图可知,当R=60Ω时,F=950N
则电子称的最大称量为m= =95kg
(3)减小电源电压
【解析】(1)首先根据F=G=mg计算压力传感器受到的压力,然后根据乙图确定压力传感器的电阻,接下来根据串联电路的电阻规律 R总=R+R3 计算此时的总电阻,根据 计算通过电路的电流。
(2)根据电压表的量程确定R0两端的最大电压,接下来根据 计算电路中的电流,再根据 计算此时的总电阻,利用 R=R总'-R 计算压力传感器的电阻,接下来根据图乙确定压力传感器受到的压力,根据计算电子秤的最大称量。
(3)增大称量范围,即增大压力传感器受到的压力,那么压敏电阻的阻值会减小。而定值电阻两端的电压保持不变,根据“串联电路电压与电阻成正比”可知,压力传感器两端的电压减小。根据U总=U0+U可知,此时电源电压变小,据此分析解答。
【解答】(3)保持电子秤结构和电压表量程不变,若想增大其称量范围,可采取的改进方法是:减小电源电压。
考点二、并联电路的计算
典例1:(2022·浙江宁波·八年级期中)在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为0.3A,电流表A的示数为0.5A。
求:(1)通过电阻R2的电流。
(2)电源电压U。
(3)电阻R2的阻值。
【答案】(1)0.2A;(2)3V;(3)15Ω
【解析】(1)根据欧姆定律可知I2 = I-I1=0.5A-0.3A=0.2A
通过电阻R2的电流。
(2)根据并联电路电压的特点,电阻R1和R2两端的电压均等于电源两端电压,由欧姆定律得
U=U2=U1=I1R=10Ω×0.3A=3V,因此电源电压U为3V。
(3)根据欧姆定律可知,电阻R2的阻值为
变式1:(2023八上·椒江期末)如图电路中,R1为10欧,电源电压恒定。只闭合S1时,电流表示数为0.3安;S1、S2均闭合时,电流表示数为0.5安。下列说法不正确的是( )
A.电源电压为3伏
B.R2的阻值为15欧
C.S1、S2均闭合时,电路总电阻为25欧
D.S1、S2均闭合时,流过R1的电流仍为0.3安
【答案】C
【解析】(1)当开关S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;
(2)(3)(4)当开关S1、S2均闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,根据并联电路的电流特点求出R2中的电流,利用欧姆定律求出电阻R2的电阻与电路的总电阻。
【解答】当开关S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,
由可得,电源的电压:U=I1R1=0.3A×10Ω=3V,故A正确不合题意;
当开关S1、S2均闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流。由于并联不相互影响,通过R1的电流不变,仍为0.3A,故D正确不合题意;
根据并联电路的电流特点可得,R2中的电流:I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A,
电阻R2的电阻:,故B正确不合题意;
电路的总电阻,故C错误符合题意。故选C。
变式2:(2023八上·南浔期末)如图所示的电路中,电源电压恒为10V,电阻R1为5Ω。同时闭合开关S1、S2时,电流表的示数为2.5A。求:
(1)通过电阻R1的电流。
(2)电阻R2的阻值。
【答案】(1)解:通过电阻R1的电流:I1= =10v/5Ω=2A。
(2)解:通过电阻R2的电流:I2=I-I1=2.5 A-2 A=0.5 A
电阻R2的阻值:R2= =10v/0.5A=20 Ω
【解析】并联电路各支路互不影响。
并联电路电压特点:各支路电压等于电源电压。
并联电路电流特点:干路电流等于各支路电流之和,通过R2的电流等于干路电流减去R1支路的电流,再利用欧姆定律公式进行简单计算。
【解答】
(1)并联电路各支路电压相等,利用R1的电压和电阻,应用公式进行简单计算。
(2)并联电路干路电流等于各支路电流之和。
变式3:如图甲所示,已知定值电阻R1的阻值为30 Ω,闭合开关时整个电路正常工作,两电流表的指针都指在同一位置,示数如图乙所示。求:(设电源电压保持不变)
(1)电源电压。
(2)通过定值电阻R2的电流。
(3)现用一个未知阻值的定值电阻Rx替换电阻R1或R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,请判断Rx替换的是电阻R1还是R2。
(4)替换后电流表的示数减小了0.3 A,则未知电阻Rx的阻值是多少。
【答案】(1)解:由图可知,电流表A选用的量程为0~3 A,示数为1.5 A,电流表A1选用的量程为0~0.6 A,示数为0.3 A,R1两端电压为U1=I1R1=0.3 A×30 Ω=9 V,
并联电路电源电压等于各支路两端电压,故电源电压为U=U1=9 V
(2)解:通过R2的电流:I2=I-I1=1.5 A-0.3 A=1.2 A
(3)解:若A1的示数发生变化,则A的示数也一定变化,这显然不符合题意,可见,示数发生变化的一定是电流表A,而电流表A1的示数不变,由此推断未知电阻Rx替换的是电阻R2
(4)解:替换后电路的干路电流:I'=I-ΔI=1.5 A-0.3 A=1.2 A,
通过Rx的电流:Ix=I'-I1=1.2 A-0.3 A=0.9 A,
Rx的阻值:Rx===10 Ω
【解析】(1)根据图甲可知,两个电阻并联,电流表A测总电流,电流表A1测通过R1的电流。根据并联电路的电流规律I总=I1+I2可知,电流表A的示数肯定大于A1的示数。据此结合电流表的两个量程分别读出两个电流表的示数,并根据 U1=I1R1 计算出R1两端的电压,最后根据并联电路的电压规律 U=U1 =U2计算出电源电压即可。
(2)根据并联电路的电流规律I总=I1+I2计算出通过R2的电流;
(3)根据两个电流表数值之间的关系推测哪个电流表的示数发生改变,哪个电流表的示数保持不变,进而确定哪个电阻被替换。
(4)首先根据 I'=I-ΔI 计算出此时的干路电流,再根据 Ix=I'-I1 计算出通过Rx的电流,最后根据 计算出Rx的阻值。
1.如图所示,电源电压恒定,R1为20 Ω,闭合开关S,断开开关S1时电流表示数为0.3 A;若闭合S1电流表示数为0.5 A,通过R2的电流为______A,则电源电压是_______V,R2电阻阻值为_______Ω。
【答案】 0.2;6;30
【解析】根据电路图,分析电路的串并联关系和电表所测的物理量,然后利用欧姆定律和串并联电路的特点进行计算即可。
【解答】闭合开关S,断开开关S1时,只有电阻R1工作,此时电流表测通过R1的电流。
则通过R1的电流为0.3A;
若闭合S1 , 此时电阻R1与R2并联,电流表测干路电流;
则通过电阻R2的电流为:I2=I总-I1=0.5A-0.3A=0.2A;
电源电压U总=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V;
那么电阻R2的阻值:。
2.如图10所示,当S1闭合、S2断开时,电压表示数为2.5 V;当S1断开、S2闭合时,电压表示数为6 V。灯L1两端的电压为________V,灯L2两端的电压为________V,电源电压为________V。
【答案】2.5;3.5;6
【解析】电压表与哪个用电器并联,它就测哪个用电器的电压,然后结合串联电路的电压规律进行计算即可。
当S1闭合、S2断开时,灯泡L1与L2串联,电压表测L1的电压。
因为此时电压表的示数为2.5V,所以灯泡L1两端的电压为2.5V;
当S1断开、S2闭合时,灯泡L1与L2串联,电压表测电源电压;
因为此时电压表的示数为6V,所以电源电压为6V;那么此时灯泡L2的电压:U2=U总-U1=6V-2.5V=3.5V。
3.(2023八下·鄞州期中)如图所示的电路,电阻R1=R2=4Ω,电源电压保持不变,当S、S1都闭合时,电流表的示数为0.75A,此时电路是 联电路,电路的总电阻是 Ω;当S闭合、S1断开时,电路的总电阻是 Ω,电流表的示数是 A。
【答案】并;2;4;0.75
【解析】(1)用电器首尾相连为串联,并排连接在电路两点之间为并联;
(2)根据串并联电路的总电阻的计算方法解答;
(3)当S闭合、S1断开时,此时只有电阻R1,据此计算总电阻和电流表的示数。
【解答】(1)根据图片可知,电流从正极流回负极有两条通路,一条只经过R1,另一条只经过R2,因此二者为并联;
(2)此时的总电阻:;
(3)当S闭合、S1断开时,此时只有电阻R1,则总电阻为4Ω,此时电流表的示数与原来相同,还是0.75A。
4.(2022八上·仙居期末)某同学按图甲所示的电路图连接实验电路,测量灯泡L的电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 伏,灯泡L的电阻为 欧。
【答案】 2;5
【解析】根据乙图确定电压表的量程和分度值,然后根据指针的位置读出示数;根据丙图确定电压表的量程和分度值,然后根据指针的位置读出示数,然后根据计算灯泡的电阻。
【解答】根据乙图可知,电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,那么示数为2V;
根据丙图可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,那么示数为0.4A;
则灯泡的电阻为:。
5.(2023八上·拱墅期末)电阻R1和R2的I-U关系图线如图所示。则R1的阻值为 Ω;若两个电阻串联后,通过电阻R1的电流为0.3A时,电源电压是 V;若这两个电阻并联后接在3伏电源上,干路中的电流为 A。
【答案】5;4;1.2
【解析】根据串联电路的电压特点:电源的电压等于各用电器的电压之和;并联电路的电流特点:干路的电流等于各支路的电流之和。欧姆定律计算公式:。
【解答】 (1)由图像可知,通过R1的电流与其两端电压成正比,故R1为定值电阻。从图像中读出:当R1两端的电压为U1=3V时,对应的电流值:I1=0.6A,根据欧姆定律可知,R1的电阻值:
(2)R1、R2串联后接入电路,通过它们的电流为0.3A时,根据图像可知,电阻R1、R2两端的电压分别为U1=1.5V, U2=2.5V,根据串联电路的电压特点可得,电源的电压:U=U1+U2=1.5V+2.5V=4V;
(3)R1、R2并联,各支路两端的电压U=3V时,根据图像可知,通过R1、R2的电流分别为:I1=0.6A,12=0.6A,根据并联电路的电流特点可得,干路的电流:I=l1+I2=0.6A+0.6A=1.2A。
6.(2023八上·青田期末)如图所示,硬质弹簧右端固定,左端和金属滑片P固定在一起(P与R1间的摩擦不计)。当拉环不受拉力时,滑片P处于R1的右端。闭合开关,拉力F增大时,会使金属滑片P向左移动。
(1)拉力F增大时,电路的总电阻 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)若将电路中的某一电表改装成一个可以显示拉力大小的测力计,应该选用 (选填“电流表”或“电压表”)。
【答案】(1)不变 (2)电压表
【解析】(1)根据图片分析电器元件的串并联关系,然后根据串联电路的电阻特点分析即可;
(2)根据图片分析电流表和电压表随拉力增大时的变化规律即可。
【解答】(1)根据图可知,电压表的内阻很大,相当于断路,则定值电阻R0始终与R1串联,且R1始终全部接入电路。当拉力F增大时,虽然滑片向左一定,但是电路的总电阻保持不变。
(2)当拉力增大时,滑片向左移动,则电压表并联部分的阻值增大。由于总电阻保持不变,因此总电流保持不变,即电流表的示数不变。根据U=IR可知,电压表的示数增大,那么:若将电路中的某一电表改装成一个可以显示拉力大小的测力计,应该选用电压表。
7.(2022·浙江省余姚市实验学校八年级期中)如图甲所示,已知电源电压为10V,将滑动变阻器滑片P移到最左端,闭合开关S,灯泡发光,电流表示数为0.35A,电压表示数(如图乙所示)为_______V,则此时滑动变阻器滑片P向右移动的过程中灯泡亮度_______(选填“变亮”“不变”或“变暗”)。
【答案】7 不变
【解析】(1)[1]根据图乙可知,电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,则此时电压表的示数为7V。
(2)[2]根据图甲可知,变阻器R与灯泡串联,电压表测量滑片右边变阻器分担的电压。由于电压表的内阻很大,因此变阻器的阻值始终全部接入电路。当变阻器的滑片向右移动时,通过灯泡的电流不变,因此灯泡亮度不变。
8.如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图像如图所示,根据图像的信息可知______(选填“甲”或“乙”)是电压表V1示数变化的图像,电源电压为_____V,电阻R1的阻值为_____Ω。
【答案】甲 6 20
【解析】[1]由a电路图可知,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器R2连入电阻变大,电路中电流变小,R1两端的电压同时变小,电源电压保持不变,R2两端的电压就要变大;结合图b可知,甲是电压表V1示数变化的图像。
[2]由图像可知,当
时,I=0.15A, 串联电路中总电压等于各分电压之和,电源电压
[3]电阻R1的阻值为
9.(2022·浙江台州·八年级期末)如图甲所示,电源电压为3V。当开关S闭合时,灯泡L1、L2正常发光,电流表A1、A2的示数分别如图乙、丙所示,求:
(1)灯L1的电流多少?
(2)灯L2的电阻多少?
(3)若灯L1的灯丝烧断,电流表A1、A2的示数分别是多少?
【答案】(1)1.02A;(2)6.25Ω;(3)0.48A,0.48A
【解析】解:(1)由图甲可知,两电灯并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测电灯L2所在支路电流;由图乙所示电流表A1量程是0~3A,分度值是0.1A,电流表示数是1.5A。图丙中,电流表A2的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表读数是0.48A;即灯泡L2的电流I2=IA2=0.48A
灯泡L1的电流
(2)两电灯并联,已知电源电压为3V,则灯泡L1、L2两端的电压都等于电源电压,为3V,灯L2的电阻
(3)L1灯丝突然烧断,此时电路为L2的基本电路,电流表A1和A2都测量电路中的电流,因此两表示数相等,电流表A2的示数不变,还是0.48A,电流表A1的示数
10.(2022·浙江杭州·八年级期末)如图所示的电路中,电阻R1的阻值为20Ω,电源电压不变。当S1、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.3A;当S1断开,S2、S3闭合时,电流表的示数为0.9A.求:
(1)电源电压为多少?
(2)R2的阻值为多少?
(3)当S2、S3断开,S1闭合时,电阻R1两端的电压为多少?
【答案】(1)6V;(2)10Ω;(3)4V。
【解析】解:(1)当S1、S2断开,S3闭合时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,电源的电压U=I1R1=0.3A×20Ω=6V
(2)当S1断开,S2、S3闭合时,两电阻并联,电流表测干路的电流,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过R1的电流不变,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R2的电流I2=I-I1=0.9A-0.3A=0.6A
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,R2的阻值
(3)当S1闭合,S2、S3断开时,两电阻串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,电路中的电流
电阻R1两端的电压U1=I′R1=0.2A×20Ω=4V
11.(2022·浙江杭州·八年级期末)如图所示的电路测量未知电阻R1的阻值,其中R2=5Ω,闭合S,A1示数为0.2A,A2示数为0.6A,求:
(1)通过R2的电流:
(2)R1两端电压;
(3)电阻R1的阻值。
【答案】(1)0.4A:(2)2V;(3)10Ω
【解析】解:(1)由电路图可知,两电阻并联,电流表A2测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。并联电路中干路电流等于各支路电流之和,通过R2的电流I2=I-I1=0.6A-0.2A=0.4A
(2)R2两端的电压U2=I2R2=0.4A×5Ω=2V
并联电路中各个支路的电压相等,R1两端电压U1=U2=2V
(3)电阻R1的阻值
12.(2022·浙江杭州·八年级期末)在如图所示的电路中,L1和L2为两只灯泡,当开关闭合后电流表A1的示数为1A,A2的示数为0.4A,电压表V的示数为6V,求:
(1)电源电压;
(2)通过灯泡L1的电流;
(3)L2的电阻。
【答案】(1)6V;(2)0.6A;(3)15Ω
【解析】解:(1)由图可知,两个灯泡并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测L2支路的电流,电压表测L1两端的电压,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,电源的电压U=UV=6V
(2)因并联电路中干路电路等于各支路电流之和,所以通过灯L1的电流I1=I-I2=1A-0.4A=0.6A
(3)由并联电路电压的规律可知L2两端的电压U2=U=6V
L2的电阻
13.(2022·浙江嘉兴·八年级期末)图甲是小灯泡L和电阻R的I-U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示电路中,当只闭合S1时,电流表稳定时示数为0.5A.请回答:
(1)由甲图可知,当只闭合S1时,小灯泡L两端的电压是___________。
(2)当S1、S2都闭合时,计算电流表的示数为多少?
(3)当S1、S2都闭合时,计算电路的总电阻R总为多大?
【答案】(1)2V;(2)0.7A;(3)2.86Ω
【解析】解:(1)只闭合开关S1时,电路为灯泡L的简单电路,由图象可知,当IL=0.5A
小灯泡L两端的电压是UL=2V
(2)由(1)知电源电压为U电源=2V
当闭合S1、S2时,小灯泡L和电阻R并联,即U电源= UR=UL=2V
根据甲图可知IR=0.2A IL=0.5A
所以电流表示数I总=0.5A+0.2A=0.7A
(3)电路的总电阻R总为
14.如图所示的电路,电源电压保持不变,电阻R1=10 Ω,R2=5 Ω。当开关S1、S2都断开时,电流表的示数为0.2 A;当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.4 A。求:
(1)电源电压。
(2)R3的阻值。
(3)只闭合S2时,电流表的示数为多少。
【答案】(1)解:当开关S1、S2都断开时,R1、R2串联,电源电压:U=IR=I(R1+R2)=0.2A×(10Ω+5Ω)=3V
(2)解:当开关S1、S2都闭合时,R2短路,R1与R3并联,通过电阻R1的电流:I1===0.3A,
通过R3的电流:I3=I'-I1=0.4A-0.3A=0.1A,
电阻R3的阻值:R3===30Ω
(3)解:只闭合S2时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,示数为I1'===0.3A。
【解析】(1)当开关S1、S2都断开时,R1、R2串联,首先根据R总=R1+R2计算出总电阻,再根据 U总=I总R总 计算出电源电压即可。
(2)当开关S1、S2都闭合时,R2短路,R1与R3并联,此时电流表测总电流。首先根据 计算出通过R1的电流,再根据I3=I'-I1计算通过R3的电流,最后根据 计算电阻R3的阻值。
(3)只闭合S2时,电阻R2被短路,此时电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,根据 计算电流表的示数即可。
15.(2023八上·上虞期末)如图所示电路中,电源电压12V,R1=6Ω,R2=4Ω。试问:
(1)当开关S1、S2都断开时,求电流表、电压表示数。
(2)当开关S1、S2都闭合时,电流表示数为4A,求R3的阻值和电压表示数。
【答案】(1)解:当开关S1、S2都断开时, R1、R2串联。
电流表示数:I=U/R=12V/10Ω=1.2A
电压表: U=I R1=1.2A×6 Ω=7.2V
(2)解:当开关S1、S2都闭合时R1、R3并联。
I总=I2 +I3=4A-12V/4Ω=1A
R3=U/I3=12V/1A=12Ω
R1短路,电压表示数为0
【解析】(1)当开关S1、S2都断开时, R1、R2串联,电流表测总电流,电压表测R1的电压。首先根据R总=R1+R2计算出总电阻,再根据计算出总电流,最后根据 U1=I1R1 计算电压表的示数。
(2)当开关S1、S2都闭合时,R1、R3并联,电流表测总电流。首先根据计算通过R2的电流,再根据 I总=I2 +I3 计算通过R3的电流,最后根据计算R3的阻值。而电压表测电阻R1的电压,但是R1被短路,据此确定电压表的示数。
16.(2023八上·杭州期末)为了防止酒驾事故的出现,酒精测试仪已被广泛应用。图甲是某款酒精测试仪工作原理电路图,电源电压为6V并保持不变;R1为气敏电阻,它的阻值随呼出气体中酒精含量变化的情况如图乙所示。
(1)测试前通过调节滑动变阻器R2,使电压表示数为5V,电流表的示数为多少安?
(2)保持R2的滑片位置不变,对某位驾驶员进行检测时,电流表示数为0.4A,请通过计算,判断此时该驾驶员属于酒驾还是醉驾?(气体中酒精含量在20~80mg/100mL为酒驾,达到或者超过80mg/100mL为醉驾。)
【答案】(1) =0.1A
(2) =10Ω =15Ω
R1=R总-R2=15Ω-10Ω=5Ω
当R1电阻等于5Ω<10Ω时,酒精含量大于80mg/mL,所以为醉驾。
【解析】(1)根据图片可知,气敏电阻R1与变阻器R2串联,电压表测R1的电压,电流表测总电流。首先根据图像确定酒精含量为0时气敏电阻的阻值,再根据 计算电流表的示数。
(2)在测试前,根据U2=U总-U1计算出变阻器两端的电压,再根据 计算此时变阻器接入的阻值。当电流表的示数为0.4A时,根据 计算出此时的总电阻,再根据 R1'=R总'-R2 计算出此时气敏电阻的阻值,最后根据图像确定此时酒精含量的范围即可。
17.(2023八上·拱墅期末)小乐设计了如图甲所示的模拟智能测温报警电路,电源电压为9V,报警器(电阻不计)通过的电流超过10mA时就会报警,热敏电阻R1阻值随温度t变化的关系如图乙所示。要求:当所测温度达到或超过37.3℃时,系统报警。
(1)定值电阻R0的阻值为多少?
(2) 36℃时电流为多少?
【答案】(1)(1)由图甲可知:R0与热敏电阻Rt串联,电路中的总电阻: ,从图乙可知37.3℃时热敏电阻Rt的阻值为400,R0的阻值: R0=R总-Rt =900-400=500;
(2)(2)从图乙可知36℃时热敏电阻Rt其阻值为700,R0为定值电阻,阻值不变。电流中的电流:
【解析】(1)图甲中Ro与热敏电阻Rt串联,先用计算出电路中的总电阻,再利用串联电路的电阻特点求出Ro;
(2)从图乙可知36℃时热敏电阻Rt的阻值,再用欧姆定律计算出电路中的电流;
18.(2023八上·婺城期末)如图甲是一个保温箱温度显示器的电路图,其原理是利用电压表的示数表示保温箱内的温度,温度越高电压表的示数越大。已知电源电压恒定为4V,R0为定值电阻,R1是热敏电阻,图乙是它的阻值—温度的关系图像。电压表的量程为0~3V,当保温箱内温度为60℃时,电压表的示数是2.5V。请分析计算:
(1)60℃时,电路中的电流为多大?
(2)定值电阻R0的阻值为多大?
(3)若将R0换用阻值更小的电阻,则保温箱内能显示的最高温度将 (填“升高”、“降低”或“不变”)。
【答案】(1)由图像可知,60℃时,R1=150Ω
U1=U-U0=4V-2.5V=1.5V
I=U1/R1=0.01A
(2)R=U/I=4V/0.01A=400Ω
R0=R-R1=400Ω-150Ω=250Ω
(3)升高
【解析】(1)根据图乙确定60℃时R1的阻值,再根据串联电路电压特点 U1=U-U0 计算出R1两端电压,最后根据计算电路中的电流。
(2)首先根据计算出总电阻,再根据 串联电路电阻特点R0=R-R1 计算R0的阻值;
(3)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,据此分析热敏电阻R1的阻值变化,进而分析最高温度的变化即可。
【解答】(3)当电压表的示数最大时,保温箱内的温度最高。根据U总=U0+U1可知,此时R1两端的电压也是不变的,即二者电压的比值不变。根据可知,当R0的阻值减小时,R1的阻值也会减小,根据图乙可知,此时保温箱内的最高温度升高了。
19.(2022八上·临海期末)如图甲是某电子秤的原理图,已知定值电阻R0=30Ω,电源电压9V恒定不变,压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示,改写电压表(量程为0~3V)的表盘数值后可直接读出所称物体的质量,托盘质量忽略不计。
(1)当托盘内物体的质量是50kg时,通过电路的电流是多少?
(2)该电子秤的最大称量值是多少千克?
(3)保持电子秤结构和电压表量程不变,若想增大其称量范围,可采取的改进方法是 。
【答案】(1)解:F=G=mg=50kg×10N/kg=500N(1分)由乙图可知R=150Ω
由于R3和R串联,R总=R+R3=150Ω+30Ω=180Ω
I= =0.05A
(2)解:因为电压表的量程为0~3V,所以当R0两端的电压为3V时,
电路中的电流为I0= =0.1A
电路的总电阻为R总'= =90Ω
压力传感器的电阻R=R总'-R=90Ω-30Ω=60Ω
由乙图可知,当R=60Ω时,F=950N
则电子称的最大称量为m= =95kg
(3)减小电源电压
【解析】(1)首先根据F=G=mg计算压力传感器受到的压力,然后根据乙图确定压力传感器的电阻,接下来根据串联电路的电阻规律 R总=R+R3 计算此时的总电阻,根据 计算通过电路的电流。
(2)根据电压表的量程确定R0两端的最大电压,接下来根据 计算电路中的电流,再根据 计算此时的总电阻,利用 R=R总'-R 计算压力传感器的电阻,接下来根据图乙确定压力传感器受到的压力,根据计算电子秤的最大称量。
(3)增大称量范围,即增大压力传感器受到的压力,那么压敏电阻的阻值会减小。而定值电阻两端的电压保持不变,根据“串联电路电压与电阻成正比”可知,压力传感器两端的电压减小。根据U总=U0+U可知,此时电源电压变小,据此分析解答。
【解答】(3)保持电子秤结构和电压表量程不变,若想增大其称量范围,可采取的改进方法是:减小电源电压。
典例分析
举一反三
典例分析
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专题3 电路计算汇编 基础
考点一、串联电路的计算
典例1:(2022·浙江宁波·八年级期中)在某校举行的科技节中,小金设计了一款模拟网红产品“可调节加热桌垫”的电路图,如图所示,电源电压为3V,电阻R2的阻值为5Ω,滑动变阻器R1的铭牌是“25Ω 1A”。 求:
(1)电压表的读数为1V时,电流表的示数是多少?
(2)当滑动变阻器的阻值调到最大时,电压表的示数是多少?
变式1:如图甲所示,当开关S从2转接到1时,根据电流表和电压表对应的示数,在U-I坐标中描绘了相对应的点,如图乙所示,下列判断中正确的是( )
A.电源电压为8 V B.R2的阻值为10 Ω
C.R1的阻值为20 Ω D.S接2时通过R2的电流为0.2 A
变式2:如图所示,电源电压保持不变,R1、R2为阻值未知的定值电阻。 在闭合开关S的情况下,断开S1时,电压表的示数U1=4 V,电流表的示数I=0.1 A;闭合S1时,电压表的示数U1'=6 V。求:
(1)电源电压。
(2)定值电阻R1、R2的阻值。
变式3:(2022八上·临海期末)如图甲是某电子秤的原理图,已知定值电阻R0=30Ω,电源电压9V恒定不变,压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示,改写电压表(量程为0~3V)的表盘数值后可直接读出所称物体的质量,托盘质量忽略不计。
(1)当托盘内物体的质量是50kg时,通过电路的电流是多少?
(2)该电子秤的最大称量值是多少千克?
(3)保持电子秤结构和电压表量程不变,若想增大其称量范围,可采取的改进方法是 。
考点二、并联电路的计算
典例1:(2022·浙江宁波·八年级期中)在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为0.3A,电流表A的示数为0.5A。
求:(1)通过电阻R2的电流。
(2)电源电压U。
(3)电阻R2的阻值。
变式1:(2023八上·椒江期末)如图电路中,R1为10欧,电源电压恒定。只闭合S1时,电流表示数为0.3安;S1、S2均闭合时,电流表示数为0.5安。下列说法不正确的是( )
A.电源电压为3伏
B.R2的阻值为15欧
C.S1、S2均闭合时,电路总电阻为25欧
D.S1、S2均闭合时,流过R1的电流仍为0.3安
变式2:(2023八上·南浔期末)如图所示的电路中,电源电压恒为10V,电阻R1为5Ω。同时闭合开关S1、S2时,电流表的示数为2.5A。求:
(1)通过电阻R1的电流。
(2)电阻R2的阻值。
变式3:如图甲所示,已知定值电阻R1的阻值为30 Ω,闭合开关时整个电路正常工作,两电流表的指针都指在同一位置,示数如图乙所示。求:(设电源电压保持不变)
(1)电源电压。
(2)通过定值电阻R2的电流。
(3)现用一个未知阻值的定值电阻Rx替换电阻R1或R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,请判断Rx替换的是电阻R1还是R2。
(4)替换后电流表的示数减小了0.3 A,则未知电阻Rx的阻值是多少。
1.如图所示,电源电压恒定,R1为20 Ω,闭合开关S,断开开关S1时电流表示数为0.3 A;若闭合S1电流表示数为0.5 A,通过R2的电流为______A,则电源电压是_______V,R2电阻阻值为_______Ω。
2.如图10所示,当S1闭合、S2断开时,电压表示数为2.5 V;当S1断开、S2闭合时,电压表示数为6 V。灯L1两端的电压为________V,灯L2两端的电压为________V,电源电压为________V。
3.(2023八下·鄞州期中)如图所示的电路,电阻R1=R2=4Ω,电源电压保持不变,当S、S1都闭合时,电流表的示数为0.75A,此时电路是 联电路,电路的总电阻是 Ω;当S闭合、S1断开时,电路的总电阻是 Ω,电流表的示数是 A。
4.(2022八上·仙居期末)某同学按图甲所示的电路图连接实验电路,测量灯泡L的电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 伏,灯泡L的电阻为 欧。
5.(2023八上·拱墅期末)电阻R1和R2的I-U关系图线如图所示。则R1的阻值为 Ω;若两个电阻串联后,通过电阻R1的电流为0.3A时,电源电压是 V;若这两个电阻并联后接在3伏电源上,干路中的电流为 A。
6.(2023八上·青田期末)如图所示,硬质弹簧右端固定,左端和金属滑片P固定在一起(P与R1间的摩擦不计)。当拉环不受拉力时,滑片P处于R1的右端。闭合开关,拉力F增大时,会使金属滑片P向左移动。
(1)拉力F增大时,电路的总电阻 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)若将电路中的某一电表改装成一个可以显示拉力大小的测力计,应该选用 (选填“电流表”或“电压表”)。
7.(2022·浙江省余姚市实验学校八年级期中)如图甲所示,已知电源电压为10V,将滑动变阻器滑片P移到最左端,闭合开关S,灯泡发光,电流表示数为0.35A,电压表示数(如图乙所示)为_______V,则此时滑动变阻器滑片P向右移动的过程中灯泡亮度_______(选填“变亮”“不变”或“变暗”)。
8.如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图像如图所示,根据图像的信息可知______(选填“甲”或“乙”)是电压表V1示数变化的图像,电源电压为_____V,电阻R1的阻值为_____Ω。
9.(2022·浙江台州·八年级期末)如图甲所示,电源电压为3V。当开关S闭合时,灯泡L1、L2正常发光,电流表A1、A2的示数分别如图乙、丙所示,求:
(1)灯L1的电流多少?
(2)灯L2的电阻多少?
(3)若灯L1的灯丝烧断,电流表A1、A2的示数分别是多少?
10.(2022·浙江杭州·八年级期末)如图所示的电路中,电阻R1的阻值为20Ω,电源电压不变。当S1、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.3A;当S1断开,S2、S3闭合时,电流表的示数为0.9A.求:
(1)电源电压为多少?
(2)R2的阻值为多少?
(3)当S2、S3断开,S1闭合时,电阻R1两端的电压为多少?
11.(2022·浙江杭州·八年级期末)如图所示的电路测量未知电阻R1的阻值,其中R2=5Ω,闭合S,A1示数为0.2A,A2示数为0.6A,求:
(1)通过R2的电流:
(2)R1两端电压;
(3)电阻R1的阻值。
12.(2022·浙江杭州·八年级期末)在如图所示的电路中,L1和L2为两只灯泡,当开关闭合后电流表A1的示数为1A,A2的示数为0.4A,电压表V的示数为6V,求:
(1)电源电压;
(2)通过灯泡L1的电流;
(3)L2的电阻。
13.(2022·浙江嘉兴·八年级期末)图甲是小灯泡L和电阻R的I-U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示电路中,当只闭合S1时,电流表稳定时示数为0.5A.请回答:
(1)由甲图可知,当只闭合S1时,小灯泡L两端的电压是___________。
(2)当S1、S2都闭合时,计算电流表的示数为多少?
(3)当S1、S2都闭合时,计算电路的总电阻R总为多大?
14.如图所示的电路,电源电压保持不变,电阻R1=10 Ω,R2=5 Ω。当开关S1、S2都断开时,电流表的示数为0.2 A;当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.4 A。求:
(1)电源电压。
(2)R3的阻值。
(3)只闭合S2时,电流表的示数为多少。
15.(2023八上·上虞期末)如图所示电路中,电源电压12V,R1=6Ω,R2=4Ω。试问:
(1)当开关S1、S2都断开时,求电流表、电压表示数。
(2)当开关S1、S2都闭合时,电流表示数为4A,求R3的阻值和电压表示数。
16.(2023八上·杭州期末)为了防止酒驾事故的出现,酒精测试仪已被广泛应用。图甲是某款酒精测试仪工作原理电路图,电源电压为6V并保持不变;R1为气敏电阻,它的阻值随呼出气体中酒精含量变化的情况如图乙所示。
(1)测试前通过调节滑动变阻器R2,使电压表示数为5V,电流表的示数为多少安?
(2)保持R2的滑片位置不变,对某位驾驶员进行检测时,电流表示数为0.4A,请通过计算,判断此时该驾驶员属于酒驾还是醉驾?(气体中酒精含量在20~80mg/100mL为酒驾,达到或者超过80mg/100mL为醉驾。)
17.(2023八上·拱墅期末)小乐设计了如图甲所示的模拟智能测温报警电路,电源电压为9V,报警器(电阻不计)通过的电流超过10mA时就会报警,热敏电阻R1阻值随温度t变化的关系如图乙所示。要求:当所测温度达到或超过37.3℃时,系统报警。
(1)定值电阻R0的阻值为多少?
(2) 36℃时电流为多少?
18.(2023八上·婺城期末)如图甲是一个保温箱温度显示器的电路图,其原理是利用电压表的示数表示保温箱内的温度,温度越高电压表的示数越大。已知电源电压恒定为4V,R0为定值电阻,R1是热敏电阻,图乙是它的阻值—温度的关系图像。电压表的量程为0~3V,当保温箱内温度为60℃时,电压表的示数是2.5V。请分析计算:
(1)60℃时,电路中的电流为多大?
(2)定值电阻R0的阻值为多大?
(3)若将R0换用阻值更小的电阻,则保温箱内能显示的最高温度将 (填“升高”、“降低”或“不变”)。
19.(2022八上·临海期末)如图甲是某电子秤的原理图,已知定值电阻R0=30Ω,电源电压9V恒定不变,压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示,改写电压表(量程为0~3V)的表盘数值后可直接读出所称物体的质量,托盘质量忽略不计。
(1)当托盘内物体的质量是50kg时,通过电路的电流是多少?
(2)该电子秤的最大称量值是多少千克?
(3)保持电子秤结构和电压表量程不变,若想增大其称量范围,可采取的改进方法是 。
典例分析
举一反三
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