专项分类训练：动态电路的分析和计算
1.如图所示为某小组设计的多挡位电热器电路，U不变，R1、R2为电阻丝且R1＞R2，电热器功率最大时开关状态为（ ）
A．S1闭合，S2接a B．S1闭合，S2接b
C．S1断开，S2接a D．S1断开，S2接b
2.如图所示，电源电压6V保持不变，，，，以下说法正确的是（ ）
A. 电路中的最大功率为3W
B. 只闭合，与两端电压之比为
C. 同时闭合和，电路中的电流为0.15A
D. 同时闭合、、，与的电流之比为
3.如图所示，电源电压保持不变，电流表量程为0~0.6A，定值电阻R1=5Ω，灯泡L标有“4V 0.4A”字样。当开关S3断开S1和S2闭合时，灯泡L恰好正常发光；当开关S2断开S1和S3闭合时，电流表示数为0.3A。不考虑温度对所有仪器电阻的景响。下列说法中正确的是（ ）
A. 电源电压是4V
B. R2的阻值是10Ω
C. 灯泡L的电阻值是R2的2倍
D. 当开关S2断开S1和S3闭合时，电阻R2消耗的电功率是1.35W
4.如图甲是通过小灯泡的电流随它两端电压变化的图像。将此灯泡接入如图乙所示电路图中，闭合开关S后，小灯泡实际功率为1W；再闭合开关S1后，电流表示数变化了0.1A，则电阻R的阻值是 Ω，此时电路消耗的总功率是 W。
5.如图所示，已知电源电压保持不变，灯泡L标有“6V 6W”字样（不计温度对灯丝电阻的影响）。当断开S1，闭合S2、S3，此时灯泡刚好正常发光，电流表示数为2.5A．求：
(1)电源电压；
(2)电阻R1的阻值；
(3)只闭合开关S1，灯泡L的电功率。
6.图甲是某款电热饭盒，部分参数如下表，其简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻（阻值不随温度变化），求：
额定电压 220V
额定功率 低温挡 48.4W
高温挡 400W
（1）开关S接触1时，电热饭盒处于高温挡还是低温挡？
（2）电热饭盒正常工作时，利用高温挡将质量为1kg，初温为20℃的汤加热至50℃，需要多少时间？（c汤取4.0×103J/（kg·℃），不考虑热损耗）
（3）R2的阻值。
7.在右图所示的电路中，电源电压保持不变，当开关S闭合，滑动变阻器滑片P向右移动时，电流表和电压表示数的变化分别为（ ）
A. 电流表的示数变小，电压表的示数变大
B. 电流表的示数变大，电压表的示数变小
C. 电流表的示数变小，电压表的示数不变
D. 电流表的示数变小，电压表的示数变小
8.如图的电路中，电源电压保持不变，L为阻值不变的灯泡。开关S闭合后，滑动变阻器R的滑片P向左滑动时，下列判断正确的是（ ）
A．灯泡L变暗 B．电压表示数变大
C．电路的总功率变大 D．电压表示数与电流表示数的比值变大
9.如图所示，电源电压保持6V不变，电流表量程为0-0.6A，电压表量程为0-3V，定值电阻R1的规格为“10 1A”，滑动变阻器R2的规格为“50 1A”。闭合开关，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数最大可达到0.6A
B．滑动变阻器R2允许接入电路的最小阻值为10
C．电阻R1消耗的电功率最大可达到1.8W
D．滑动变阻器滑片滑到最右端时电压表的示数为2V
10.如图所示的电路中，电源电压恒为18V，纯电阻用电器R1标有“10V 4W”字样，滑动变阻器R2的规格为“200Ω 1A”，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V。在保证各电路元件安全使用的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数的最小值为0.08A
B．电压表的示数变化范围为0~15V
C．滑动变阻器的阻值变化范围为20~125Ω
D．整个电路总功率的最大值为10.8W
11.如图所示电路中，电源电压恒为4.5V，灯L标有“3V 0.9W”，滑动变阻器R上标有“30Ω 1A”的字样，电压表量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，则灯泡正常工作时的电流为__________A，此时通电1min滑动变阻器产生的热量为__________J。为了保证电路中各元件安全工作，滑动变阻器连入电路的阻值范围是__________Ω（灯丝电阻保持不变）。
12.如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R标有“10Ω”字样，滑动变阻器标有“20Ω2A”字样，电压表量程为“0﹣3V”，电流表量程为“0﹣0.6A”，在保证电路安全的情况下将滑动变阻器的滑片从右向左滑动的过程中，电压表与电流表示数之比 （选填“变大”、“变小”或“不变”），该电路的最大功率为 W，滑动变阻器的最大功率为 W。
13.如图所示，电源电压为12V且保持不变，R1=40Ω，小灯泡L标有“6V，3W”字样，灯丝电阻保持不变，电流表量程为0～0.6A。求：
（1）小灯泡正常工作时的电阻；
（2）闭合S、S1、S2，滑动变阻器调到阻值最大处，电流表示数满偏，此时R2的阻值；
（3）闭合S，断开S1、S2，在保证安全使用的前提下，整个电路在1min内消耗的最大电能。
14.如图甲所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“5V 2.5W”字样，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由b端滑到中点的过程中，灯泡L的电功率与电流的P－I关系图像如图乙所示，忽略温度对灯丝电阻的影响。求：
（1）灯泡L正常发光时的电阻；
（2）滑片P在b端时，lmin内灯泡L消耗的电能；
（3）电源电压；
（4）在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值。
15.为了研究热敏电阻对电路的影响，小李设计了如图所示的电路。电源电压保持不变，R为定值电阻，R1为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。闭合开关后，小李在热敏电阻R1上擦了一些酒精，用扇子对着它扇风时，下列说法正确的是（ ）
A.电流表示数变小 B.电压表示数变大
C.电压表与电流表示数之比变小 D.电路的总功率变小
16.图是某款电子测温仪及它内部的原理图，电源电压保持不变，显示仪由电压表改装而成，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为定值电阻。下列说法正确的是（ ）
A．被测者体温越高，电路中的电流越小
B．被测者体温越高，定值电阻R0两端电压越大
C．被测者体温越低，整个电路消耗的功率越大
D．将R0换为阻值更大的电阻，测相同温度时，显示仪示数变小
17.2020年我市空气质量优良天数达293天，监测大气污染物浓度的电路如图甲所示，R为气敏电阻，其材料一般为______（填“半导体”或“超导体”），气敏电阻阻值R随污染物浓度变化曲线如图乙所示，污染物浓度增大时，监测仪表读数变大，该表应为图甲中______表，此过程中电路总功率______（填“变大”“变小”或“不变”）。
18.如图甲所示，是一个检测空气质量指数的检测电路。其中 R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示，已知电源电压6V保持不变， R0=2.5Ω，当闭合开关S后，电压表示数为2V时，求：
（1）通过R0的电流；
（1）1min内 R0消耗的电能；
（2）此时的空气质量指数。
19.交通安全要求广大司机“开车不喝酒，喝酒不开车”，酒后驾驶存在许多安全隐患。某科技兴趣小组设计了一种简易的酒精检测仪，其电路原理如图2甲所示。电源电压为12V，R1是气敏电阻，其阻值随呼气酒精浓度K的变化关系如图2乙所示，R2为滑动变阻器。检测前对检测仪进行“调零”，即调节滑动变阻器使电流表的示数为0.1A，调零后变阻器滑片位置保持不变。查阅到相关资料如图1。
（1）求“调零”后变阻器R2接入电路的阻值；
（2）检测前R2工作10s消耗的电能；
（3）对某司机进行检测时，电流表示数为0.16A，依据信息窗资料，通过计算判断该司机属于非酒驾、酒驾还是醉驾。
参考答案：
1.A
2.A
3.D
4.20；1.2
5.(1)6V (2)4Ω (3)2.16W
6.（1）解：当开关S接1时，R1与R2串联，此时电路的总电阻最大，又因为总电压不变，根据公式可知，此时电路总功率最小，为低温档。
答：开关S接触1时，电热饭盒处于低温挡；
（2）解：汤由20℃加热至50℃吸收的热量Q吸=cm（t-t0）=4.0×103J/（kg·℃）×1kg×（50℃-20℃）=1.2×105J
不计热量损失，消耗的电能W=Q吸=1.2×105J
根据公式，可得
答：电热饭盒正常工作时，利用高温挡将质量为1kg，初温为20℃的汤加热至50℃，需要300s；
（3）解：S接2时，R1单独工作，为高温档，R1的阻值为
S接2时，R1和R2串联，为低温档，串联后的总电阻为
那么，R2的阻值为R2=R总-R1=1000Ω-121Ω=879Ω
答：R2的阻值为879Ω。
7.C
8.C
9.B
10.C
11.0.3；27 ； 5~20
12.不变；1.8；0.9
13.（1）12Ω；（2）40Ω；（3）360J
14.解：（1）灯泡的型号规格为“5V，2.5W”，即灯泡的额定功率
P额=2.5W
U额=5V
根据公式P=UI变形得
（2）当滑动变阻器完全接入电路时，即滑片P位于b端，此时电路中接入的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡两端的电压最小，消耗的电功率最小，由乙图可知，P位于b端时，此时灯泡消耗的电功率为
P灯=0.9W
根据电能公式W=Pt得，滑片P在b端时，lmin内灯泡L消耗的电能
W灯= P灯t=0.9W×1×60s=54J
电源电压为
①
（3）当滑动变阻器的滑片P滑到中点时，电路中的电流为0.4A，此时电源电压为
③
由①③式得
代入①式得
（4）灯泡电流最大为
最大电流小于电流表的量程，所以电路中最大电流只能为0.5A，且滑动变阻器必须接入，根据串联电路中电压的规律可知，当电路中的电流最大为0.5A时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，此时灯泡两端电压为5V，滑动变阻器两端电压为1V，且不超过电压表量程的最大值，所以此时接入电路的阻值为最小值
答：（1）灯泡L正常发光时的电阻为10Ω；
（2）滑片P在b端时，lmin内灯泡L消耗的电能为54J；
（3）电源电压为6V；
（4）在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为2Ω。
15.A
16.B
17.半导体；电流表；变大
18.(1)0.8A；(2) 96J；(3) 50
19.解：（1）由题意可知：U＝12V，I＝0.1A，R1＝100Ω
串联总电阻：R总＝＝＝120Ω，
变阻器R2的阻值：R2＝R总﹣R1＝120Ω﹣100Ω＝20Ω；
（2）检测前R2在10s消耗的电能：W＝I2R2t＝（0.1A）2×20Ω×10s＝2J；
（3）当I＝0.16A，R2＝20Ω时
串联总电阻：R′总＝＝＝75Ω；
R′1的阻值为：R′1＝R′总﹣R2＝75Ω﹣20Ω＝55Ω；
对应乙图此时K＝12.5×10﹣3/100mL，此时酒精浓度为：
M＝12.5×10﹣3/100mL×2200＝27.5mg/100mL，该司机属于酒驾。
答：（1）“调零”后变阻器R2接入电路的阻值20Ω；
（2）检测前R2工作10s消耗的电能2J；
（3）该司机属于酒驾
