初中物理欧姆定律计算题

人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如图乙所示）。闭合总开关 $S$，当足浴盆有水注人到一定量时压控开关 $S_1$， $S_2$就会自动闭合，此时 $R_1$、 $R_2$会同时工作，加热至 ${40}^{°}\text{C}$时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。

（1）图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是　　。压控开关 $S_1$的作用是防止　　，达到保护电路的目的。

（2）控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏， $R_x$为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则 $R_x$阻值随温度变化的曲线为图丙中的　　。

（3）求 $R_2$的阻值

（4）在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？

温州地区常受台风侵袭，为测量风速，小明设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片 $P$的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 $\mathit{MN}$上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米 ${}^2$，均匀电阻丝 $\mathit{AB}$长为20厘米，阻值为10欧，电源电压 $U_0$恒为6伏，保护电阻 $R_0$为14欧，电压表量程 $0~3$伏。弹簧弹力 $F$与弹簧长度改变量 $x$的关系如图乙所示。无风时，滑片 $P$在 $A$处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。

风级	一级	二级	三级	四级	五级	六级
风速 $v$（米 $/$秒）	$0.3~1.5$	$1.6~3.3$	$3.4~5.4$	$5.5~7.9$	$8.0~10.7$	$10.8~13.8$
风压 $p$（帕 $)$	$0.055~1.4$	$1.6~6.8$	$7.2~18$	$18.9~39$	$40~72$	$72.9~119$

表中风压 $p$是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力（即单位面积受到的风力）。测量时保证风垂直吹在挡风板上，不计一切摩擦阻力。

（1）在滑片 $P$左移的过程中，电路的总电阻　　。（选填“变大”、“不变”或“变小” $)$

（2）当电压表示数 $U$为2伏时，风速仪所测的风为几级？（写出计算过程）

（3）小明想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。经计算，他画出了风速 $v$与电压表示数 $U$的关系曲线，如图丙所示。后因保护电阻 $R_0$损坏，他将其换成了阻值为5欧的电阻，请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速 $v$与电压表示数 $U$的关系曲线，并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点 $Q$。

电冰箱是通过温度控制器控制压缩机的开或停来控制温度的。某冰箱的温控制冷和照明电路，如图甲。冰箱内温度控制器工作原理如图乙，硬杆 $\mathit{OAB}$可绕固定点 $O$转动，感温包内充有感温剂气体，膜盒会因感温包内气体压强的变化而改变对 $A$点的推力大小。

（1）请将答题纸图甲中的 $a$、 $b$、 $c$三个接线头连入家庭电路。

（2）温度控制器接通电路的工作过程是：当感温剂气体温度上升时，　　，动触点和固定触点接通，压缩机开始工作。

（3）某同学模拟冰箱温控制冷电路，制作了一个恒温箱，如图丙。恒温箱中温度控制器的轻质硬杆 $\mathit{OA}$长为5厘米， $\mathit{OB}$长为12厘米，注射器的最大刻度为30毫升，刻度部分长为10厘米。

$m/g$	80	160	240
$L/\mathit{cm}$	12.8	13.6	14.4

查阅资料得知，在弹性限度内，弹簧的长度 $l$与所挂钩码质量 $m$的关系遵循函数 $l=\mathit{km}+b(k$和 $b$为常数）。为了确定该弹簧 $k$和 $b$的值，在弹簧上挂钩码测得三组数据如上表。

当设定的温度为 ${40}^{°}\text{C}$时，弹簧长14厘米，触点 $C$和 $D$恰好接通。请计算此时注射器内气体的压强。（已知当时大气压为 $1\times {10}^5$帕）

（4）丙图中，温度控制器硬杆上的连结点 $O$、 $B$、 $E$、 $F$均固定，调温旋钮转轴及触点 $D$也固定，调温旋钮已调到最低温度，在不更换元件的情况下，如何将恒温箱设定温度调节得更低？　　

如图所示电路，电源电压 $U$不变，灯 $L_1$、 $L_2$上都标有“ $3V$”字样，且灯丝阻值不变， $R_1$是定值电阻。闭合开关 $S_1$后，依次进行如下操作：①开关 $S_2$接1、2，移动滑片 $P$，使电压表 $V_1$示数为 $3V$，此时电流表示数为 $0.3A$；②开关 $S_2$接2、3，电流表示数为 $0.4A$；③开关 $S_2$接4、5，电流表示数仍为 $0.4A$，电压表 $V_2$示数为 $2V$。

请解答下列问题：

（1）灯 $L_1$、 $L_2$的额定功率分别是多少？

（2）小科根据上述实验数据，计算 $R_1$的阻值，分析如下：

操作①中， $L_1$与 $R_0$串联， $L_1$两端电压为 $3V$，通过 $L_1$的电流大小为 $0.3A$。

操作②中， $L_1$与 $R_1$并联后（可看作一个阻值变小的电阻）与 $R_0$串联，通过 $L_1$与 $R_1$的总电流大小 $I$为 $0.4A$．假设此时 $L_1$两端电压为 $U_1$，通过的电流为 $I_{L1}$。

可求得 $R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{U_1}{I-I_{L1}}=\frac{3V}{0.4A-0.3A}=30\Omega$

老师指出：求解 $R_1$时，代入的“ $3V$”” $0.4A$”“ $0.3A$”三个数据中有错误。请你指出错误的数据：　，并正确求解 $R_1$。

（3）当开关 $S_2$接4、5时，滑片 $P$怎样移动才能使 $L_2$正常工作？（要求说明移动方向和变化的阻值大小）

如图所示电路，电源电压为 $5V$不变，定值电阻 $R_0$阻值为 $5\Omega$，滑动变阻器 $R$上标有“ $20\Omega 1A$”字样，灯 $L$标有“ $3V1.2W$”，电压表量程为 $0~3V$．（不考虑灯丝电阻的变化，且保证各元件均安全）求：

（1）当 $S_1$闭合、 $S_2$接 $b$，灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？

（2）保持滑动变阻器滑片位置不动，当 $S_1$闭合、 $S_2$接 $a$时， $R_0$的电功率是多少？

（3）当 $S_1$闭合、 $S_2$接 $a$时， $R_0$的最小电功率是多少？

小李家新买的电热水瓶，有保温和加热两种功能，其简化电路图如图所示， $R_1$、 $R_2$为电热丝，通过开关的调节实现保温和加热两种功能的切换。加热功率为 $1100W$，保温功率是 $200W$．求： $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$

（1） $R_2$的阻值是多少？

（2）该电热水瓶给水加热时，瓶中 $1\mathit{kg}$的水从 ${23}^{°}\text{C}$升高到 ${100}^{°}\text{C}$，需要吸收多少热量？

（3）不计热量损失，该电热水瓶在上述加热过程中，需要工作多长时间？

如图所示的电路中， $a$和 $b$是两个接线柱，电源电压恒为 $6V$．若只闭合 $S_1$，电流表的示数为 $0.6A$：若 $\mathit{ab}$间接入小灯泡 $L$，且只闭合 $S_1$、 $S_3$，此时小灯泡 $L$恰好正常发光，电流表示数为 $1A$；若 $\mathit{ab}$间接入定值电阻 $R_2$，且只闭合 $S_2$，电流表示数为 $0.2A$．求：

（1）小灯泡 $L$的额定功率是多少？

（2）只闭合 $S_2$时， $\mathit{ab}$间接入的定值电阻 $R_2$通电 $1\mathit{min}$所消耗的电能是多少？

如图所示， $R_1$阻值是 $20\Omega$．当滑片 $P$移到 $a$端，开关都闭合时，电流表示数是 $0.9A$，灯 $L$正常发光。再断开开关 $S_1$，电流表示数变化了 $0.4A$．接着调节滑片 $P$到 $b$端，灯 $L$的功率与额定功率之比是 $1:4$．求：（电源电压与灯丝电阻均保持不变）

（1）电源电压。

（2）灯 $L$的额定功率。

（3）滑动变阻器的最大阻值。

图甲是两档空气炸锅，图乙是其内部简化电路， $R_1$、 $R_2$均为发热体，将开关 $S$分别置于1、2两位置时，空气炸锅处于不同的挡位。已知两档空气炸锅的高温挡功率为 $900W$， $R_2$阻值为 $96.8\Omega$．求：

（1）发热体 $R_1$的阻值是多少？

（2）空气炸锅一次性可装入200克牛柳，若将这些牛柳从 ${40}^{°}\text{C}$加热到 ${190}^{°}\text{C}$，牛柳需要吸收多少热量？【 c 牛柳 = 3 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C 】

（3）不计热量损失，用高温挡将 $200g$牛柳从 ${40}^{°}\text{C}$加热到 ${190}^{°}\text{C}$，需要多长时间？

为培养同学们的探究能力，某校组织科技社团的同学们对小灯泡的亮暗进行研究。现取“ $6V6W$”和“ $6V3W$”的小灯泡 $L_1$和 $L_2$各一个，标有“ $50\Omega 1A$”字样的滑动变阻器一个，量程为 $0~0.6A$的电流表和量程为 $0~3V$的电压表各一个，根据测得的数据绘制出了两灯中电流与其两端电压变化关系的图象，如图甲所示。求：

（1）小灯泡 $L_2$的额定电流。

（2）将两灯并联接在电压为 $6V$的电源两端， $10\mathit{min}$内电路消耗的电能。

（3）将小灯泡 $L_2$与滑动变阻器 $R$串联接在电压为 $12V$的电源两端，如图乙所示。闭合开关 $S$，调节滑动变阻器，为了保证电路元件安全，求滑动变阻器允许接入电路的最小阻值。

热敏电阻是一种新型的半导体材料，被广泛应用于电热设备中，该材料温度越高，电阻越大。小明买了一个应用了该材料的养生壶，已知该材料电阻 $R_T$不小于 $24\Omega$，温度为 ${50}^{°}\text{C}$时， $R_T=40.5\Omega$，壶内另一定值电且 $R_0=20\Omega$．养生壶加热过程中的平均功率等于 ${50}^{°}\text{C}$时电路的总功率。

（1）小明试着设计了养生壶的两种电路图，如图甲、乙所示，已知小明家的电路允许通过的最大电流为 $10A$，请你帮他选择出正确的电路图，是甲乙中的哪个？（不用书写验证过程）

（2）该养生壶烧水时的平均功率为多大？

（3）若该养生壶烧水时消耗电能的 $84\%$转化为水的内能， $5\mathit{min}$能将多少千克的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至 ${100}^{°}\text{C}$？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$

如图所示，小灯泡标有“ $6V3W$”字样（电阻不受温度影响）， $R_1$为定值电阻， $R_2$为滑动变阻器，其最大阻值为 $40\Omega$。

（1）当开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$都闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为 $0.6A$，电路工作 $50s$，求 $R_1$的阻值和电流通过 $R_1$产生的热量。

（2）当电路中有元件工作时，求电路消耗的最小功率。

如图所示是调温型电熨斗的简化电路图，它的工作电压为 $220V$． $R_1$和 $R_2$均为电熨斗底板中的加热元件， $R_2$的阻值为 $61.6\Omega$，只闭合 $S_1$时为低温挡，电功率为 $440W$．同时闭合 $S_1$和 $S_2$时为高温挡，试求：

（1）低温挡工作时，电路中的电流是多少？

（2）电阻 $R_1$的阻值是多少？

（3）高温挡的电功率是多少？

养生壶的原理如图所示，它有加热和保温两档。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡。（养生壶的部分参数如表所示）

（1）当开关 $S_1$闭合， $S_2$　     　（填“闭合”或“断开”）时，养生壶处于加热状态。

（2）在保温挡正常工作时，求电路中的电流是多少？

（3）求 $R_1$、 $R_2$的阻值。

（4）如果养生壶的效率为 $70\%$，那么在标准大气压下要将满壶的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至沸腾，请问需要多少分钟？

壶的容积	$1.5L$
额定电压	$220V$
加热功率	$1000W$
保温功率	$44W$

如图甲所示电路，电源电压不变，小灯泡 $L$ 上标有" $3.6V0.3A$ "字样，其 $I-U$ 图象如图乙所示。当闭合 $S_1$ 、断开 $S_2$ ，滑片移到某点 $a$ 时， $R_0$ 两端电压为 $10V$ ，电流表示数为 $I_a$ ，变阻器消耗的功率为 $P_a$ ；当闭合 $S_2$ 、断开 $S_1$ ，滑片移到某点 $b$ 时，小灯泡正常发光，电流表示数为 $I_b$ ．变阻器消耗的功率为 $P_b$ ．已知 $P_a:P_b=25:27$ ， $I_a:I_b=5:3$ ．求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻是多少？

（2）当闭合 $S_2$ 、断开 $S_1$ ，移动滑片使电流表示数为 $0.1A$ ，通电 $1\mathit{min}$ 电流通过小灯泡所做的功是多少？

（3）电源电压是多少？