[配套K12]2017-2018学年高考物理 精做27 电路中的相关计算大题精做 新人教版

配套K12内容资料 配套K12内容资料 精做27 电路中的相关计算

1．如图所示的电路，电源电动势E=10 V，内阻r=0.5 Ω。闭合开关后，标有“8 V，16 W”字样的灯泡L恰好能正常发光，小型电动机M的线圈电阻R0=1 Ω，求：

（1）通过电源的电流I； （2）电动机的发热功率P1； （3）电动机的输出功率P2。 【答案】（1）4 A （2）4 W （3）12 W 【解析】（1）由题意知，路端电压为8 V 所以电源内电压为U内=E–U外=2 V

由欧姆定律得：4AUIr内

2．如图所示，已知电源电动势E=10 V，内阻r=l Ω，电路中定值电阻R=4 Ω，当闭合电键S电路稳定时，电路中标有“3 V，3 W”的灯泡L和线圈电阻RD=0.2 Ω的小型直流电动机D都恰能正常工作。求： 配套K12内容资料 配套K12内容资料 （1）电路中的电流大小； （2）电动机的额定电压； （3）电动机的输出功率。 【答案】（1）1 A （2）2 V （3）1.8 W

【名师点睛】在计算电功率的公式中，总功率用PIU来计算，发热的功率用2PIR来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不一样的。 3．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车总质量3310kgm，当它在水平路面上以10m/sv的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流55AI，电压300VU，在此状态下行驶。 （1）求驱动电机的输入功率P电； （2）若驱动电机能够将输入功率的80%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车匀速运动过程中所受阻力为多大？阻力与车重的比值为多少？（210m/sg） 【答案】（1）41.6510W （2）1320NfF 0.044fFmg 【解析】（1）驱动电机的输入功率为：455300W1.6510WPIU电 （2）地面对环保汽车的支持力NFmg，摩擦力fNFF，机械功率为：80%PP电机，汽车匀速行配套K12内容资料 配套K12内容资料 驶时，牵引力等于阻力，则有fPFvFv机，代入数据解得1320NfF，因此 0.044fFmg 【名师点睛】解决本题的关键掌握功率的公式PUI，以及机械功率的公式PFv的应用；要注意分析能量的转化与守恒关系。 4．如图甲所示，电动机通过绕过光滑定滑轮的细绳与放在倾角为30°的光滑斜面上的物体相连，启动电动机后物体沿斜面上升；在0~3 s时间内物体运动的v–t图象如图乙所示，其中除1~2 s时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线，1 s后电动机的输出功率保持不变；已知物体的质量为2 kg，重力加速度g=10 m/s2。求

（1）1 s后电动机的输出功率P； （2）物体运动的最大速度vm； （3）在0~3 s内电动机所做的功； 【答案】（1）100 W （2）10 m/s （3）250 J

（2）当物体达到最大速度vm后，设细绳的拉力大小F2，由牛顿第二定律和功率的公式可得：2sin300Fmg

2mPFv 联立解得：vm=10 m/s （3）在时间t1=1 s内，物体的位移为x，电动机做的功为W1，则由运动公式及动能定理：2112xat 配套K12内容资料 配套K12内容资料 211

1sin302Wmgxmv

设在时间t=3 s内电动机做的功为W，则： 11()WWPtt 联立解得：W=250 J 【名师点睛】本题是动能定理及牛顿定律的应用问题；关键分析清楚小车各段的运动规律以及力的变化情况，结合牛顿第二定律和功能关系求解，不难。 5．如图所示，电源的电动势E=6 V，电阻R1=8 Ω，电动机绕组的电阻R0=2 Ω。电键S1始终闭合，当电键S2断开时，流过电阻R1的电流是0.6 A；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是2 W，求：

（1）电源的内阻； （2）当电键S2闭合时流过电源的电流； （3）当电键S2闭合时电动机的输出功率。 【答案】（1）2r （2）I=1 A （3）=1.5WP出

【解析】（1）设电键S1闭合，S2断开时，流过R1的电流I1，则11EIrR 解得：2r （2）电键S2闭合后，流过电源的电流为I，R1两端的电压为U1，功率为P1，则2111UPR 1EUIr

联立两式解得：I=1 A （3）设流过R1电流为1I，流过电动机的电流为IM，功率为PM，输出功率为P出，则：111UIR

10.5AMIII 1MMPIU 配套K12内容资料 配套K12内容资料 20=MMPPIR

出

联立解得：=1.5WP出 【名师点睛】解决本题的关键是能灵活运用闭合电路的欧姆定律，以及知道电动机输入功率、输出功率和热功率的关系。 6．某台电动机的额定电压为220 V，线圈的电阻为0.4 Ω，正常工作的电流为10 A，求： （1）正常工作时消耗的电功率； （2）正常工作时电动机线圈电阻每分钟产生的热量。 【答案】（1）2 200 W （2）2 400 J 【解析】（1）由UIP得2200WP

（2）由RtIQ2得 2400JQ 【名师点睛】本题关键明确电动机正常工作时是非纯电阻电路，根据W=UIt求电功，根据Q=I2Rt求解电热，不难。 7．如图所示三相供电线路，接入三相电灯负载，线电压为380 V，每相负载电阻500 Ω，求：

（1）如果A相断开，其他两相电灯的电压和电流； （2）如A相短路而熔断器未熔断，其他两相电灯的电压和电流。 【答案】（1）190 V 0.38 A （2）380 V 0.76 A

8．下图中，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3。初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏220 V，60 W的电灯用电。求： 配套K12内容资料 配套K12内容资料 （l）空载时次级线圈的端电压和输出功率； （2）接通时次级线圈的端电压； （3）每盏灯的实际功率。 【答案】（1）220 V 0 （2）214.68 V （3）57.1 W 【解析】（1）将变压器视为理想变压器。设空载时次级线圈的端电压为U2

由2211nUnU得到：2211220VnUUn

因为空载，次级线圈的负载电阻R2→∞，次级线圈中的电流为零I2=0，P=I2U2=0 （2）次级线圈的端电压U′2=I2R外=214.68 V （3）每盏灯的实际功率22220214.6857.1W1008.27100IPU 9．如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V、2 W”。开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：

（1）当t=π2×10–3 s时，电容器的右极板带何种电荷； （2）当t=π×10–3 s时，LC回路中的电流。 【答案】（1）正电荷 （2） 0.5 A 配套K12内容资料

配套K12内容资料 10．某同学为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受

压面上）。请完成对该物体质量的测量。

（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且可使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完成的测量电路。 （2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体质量m。 （3）请设想实验中可能会出现的一个问题。 【答案】（1）如图所示 （2）见解析 （3）如果电源电压不够而使输出电压调不到零 【解析】（1）根据题目要求，作出测量电路如下图所示

（2）测量步骤和结果： ①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零； ②将砝码m0放在转换器上，记录输出电压U0； ③将待测物体放在转换器上，记录输出电压U。

由U0=km0g，得00Ukmg；同理U=kmg，得00UUmmkgU （3）可能出现的问题是：如果电源电压不够而使输出电压调不到零；或待测物体质量过大，超出转换器的量程 11．如图所示电路，已知电源的电动势为6 V，内阻忽略不计，R1=2 Ω，R2=3 Ω，R3=6 Ω，平行板电容器的电容为60 μF，求： 配套K12内容资料 配套K12内容资料 （1）开关闭合后，电容器的电荷量； （2）开关断开后，通过电阻R2的电荷量。 【答案】（1）41.810CQ （2）421.210CQ

【名师点晴】本题考查了含容电路问题，掌握含容电路的特点，通过闭合电路欧姆定律进行求解。 12．如图所示的电路中，电阻R1=R2=R3=10 Ω，电源内阻r=5 Ω，电压表可视为理想电表。当开关S1和S2

均闭合时，电压表的示数为10 V。求：

（1）电源的电动势； （2）当开关S1闭合而S2断开时，电压表的示数和此时电源的效率。 【答案】（1）20 V （2）16 V 80%