1 [2026首都师大附中月考]现有两个定值电阻$R_1$和$R_2$($R_1 < R_2$),按照如图所示的四种方式,分别接到电压恒为$U$的电源两端工作相同的时间。则四个电路中电流做功大小关系正确的是
(

A.$W_乙 > W_丁 > W_丙 > W_甲$
B.$W_乙 > W_丙 > W_丁 > W_甲$
C.$W_甲 > W_丙 > W_丁 > W_乙$
D.$W_丙 > W_丁 > W_乙 > W_甲$
(
B
)A.$W_乙 > W_丁 > W_丙 > W_甲$
B.$W_乙 > W_丙 > W_丁 > W_甲$
C.$W_甲 > W_丙 > W_丁 > W_乙$
D.$W_丙 > W_丁 > W_乙 > W_甲$
答案
因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中总电阻小于任何一个分电阻,且$R_1 < R_2$,所以四个电路中的总电阻关系为$R_\mathrm{甲} > R_\mathrm{丁} > R_\mathrm{丙} > R_\mathrm{乙}$;因电源的电压恒为$U$,且工作时间相等,由$W=\frac{U^2}{R}t$可知,四个电路中电流做功大小关系为$W_\mathrm{乙} > W_\mathrm{丙} > W_\mathrm{丁} > W_\mathrm{甲}$。
解析
【分析】要比较四个电路的电流做功大小,已知电源电压U恒定、工作时间t相同,根据电功公式$W=\frac{U^2}{R}t$,可知W与电路总电阻R成反比,因此需先确定四个电路的总电阻大小关系。结合串并联电路的电阻规律:串联总电阻等于各电阻之和(大于任何分电阻),并联总电阻小于任何分电阻,再结合$R_1<R_2$的条件,即可比较总电阻,进而得到W的关系。
【解析】1. 计算各电路总电阻:
甲图:$R_1$与$R_2$串联,总电阻$R_甲 = R_1 + R_2$;
乙图:$R_1$与$R_2$并联,总电阻$R_乙=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$,由并联电阻规律得$R_乙<R_1<R_2$;
丙图:仅$R_1$接入,总电阻$R_丙 = R_1$;
丁图:仅$R_2$接入,总电阻$R_丁 = R_2$;
已知$R_1<R_2$,因此总电阻大小关系为:$R_甲>R_丁>R_丙>R_乙$。
2. 电功推导:因电源电压U恒定,工作时间t相同,由$W=\frac{U^2}{R}t$可知,W与R成反比,总电阻越小,电流做功越大,故$W_乙>W_丙>W_丁>W_甲$,对应选项B。
【答案】B
【知识点】电功计算、串联电阻规律、并联电阻规律
【点评】本题考查电功公式的应用及串并联电阻的特点,核心是利用“电压恒定、时间相同时,电功与总电阻成反比”的关系,结合串并联电阻规律比较总电阻,属于基础应用题型,需熟练掌握相关公式。
【难度系数】0.5
【解析】1. 计算各电路总电阻:
甲图:$R_1$与$R_2$串联,总电阻$R_甲 = R_1 + R_2$;
乙图:$R_1$与$R_2$并联,总电阻$R_乙=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$,由并联电阻规律得$R_乙<R_1<R_2$;
丙图:仅$R_1$接入,总电阻$R_丙 = R_1$;
丁图:仅$R_2$接入,总电阻$R_丁 = R_2$;
已知$R_1<R_2$,因此总电阻大小关系为:$R_甲>R_丁>R_丙>R_乙$。
2. 电功推导:因电源电压U恒定,工作时间t相同,由$W=\frac{U^2}{R}t$可知,W与R成反比,总电阻越小,电流做功越大,故$W_乙>W_丙>W_丁>W_甲$,对应选项B。
【答案】B
【知识点】电功计算、串联电阻规律、并联电阻规律
【点评】本题考查电功公式的应用及串并联电阻的特点,核心是利用“电压恒定、时间相同时,电功与总电阻成反比”的关系,结合串并联电阻规律比较总电阻,属于基础应用题型,需熟练掌握相关公式。
【难度系数】0.5
2 [2025西安八十五中月考]在“探究电功与哪些因素有关”的实验中,小华连接了如图所示的电路,以下说法正确的是(

A.该实验要选用两个规格相同的灯泡
B.此电路探究的是电功与电压的关系
C.实验中,通过电压表的示数反映电功的大小
D.移动滑动变阻器的滑片从而改变电流,可以进一步探究电功与电流的关系
B
)A.该实验要选用两个规格相同的灯泡
B.此电路探究的是电功与电压的关系
C.实验中,通过电压表的示数反映电功的大小
D.移动滑动变阻器的滑片从而改变电流,可以进一步探究电功与电流的关系
答案
由题图可知,两灯泡与滑动变阻器串联,两电压表分别测两灯泡两端的电压。两灯泡串联,因此通过两灯泡的电流相等,如果两灯泡的规格相同,那么两灯泡两端的电压相等,所用时间相同,这对研究的问题无意义。因串联电路中各处的电流和通电时间相等,所以根据$W=UIt$可知,题图是要探究电功与电压的关系,则必须使两灯泡两端的电压不同,应选用不同规格的灯泡进行实验,故A错误,B正确。实验中,电压发生变化时,电路中的电流也会发生变化,电压表示数不能反映电功的大小,故C错误。实验时,移动滑动变阻器滑片从而改变通过灯泡的电流,同一个灯泡电流改变时,电压也会改变,不能控制电压相同,故不能探究电功与电流的关系,故D错误。
解析
【分析】
首先观察电路连接:两灯泡与滑动变阻器串联,两电压表分别测量两灯泡两端的电压,因此通过两灯泡的电流和通电时间均相等。根据电功公式$W=UIt$,当电流$I$和通电时间$t$一定时,电功$W$与电压$U$有关,据此分析各选项:
选项A:探究电功与电压的关系,需两灯泡两端电压不同,应选用规格不同的灯泡,若规格相同则电压相等,无法完成探究;
选项B:串联电路中电流和通电时间相同,通过电压表可比较两灯泡电压,符合探究电功与电压关系的条件;
选项C:实验中电功大小通过灯泡亮度反映,电压表示数仅用于比较电压,不能直接反映电功大小;
选项D:移动滑片改变电流时,灯泡两端电压也会改变,无法控制电压相同,不能探究电功与电流的关系。
【解析】
由题图可知,两灯泡与滑动变阻器串联,两电压表分别测两灯泡两端的电压,因此通过两灯泡的电流和通电时间均相等。根据电功公式$W=UIt$,当$I$和$t$一定时,电功$W$与电压$U$有关,据此分析:
1. 选项A:探究电功与电压的关系,需两灯泡两端电压不同,应选用不同规格的灯泡,若规格相同,两灯泡电压相等,无法完成探究,故A错误;
2. 选项B:电路中两灯泡串联,电流和通电时间相同,通过电压表测量两灯泡电压,改变灯泡规格可改变电压,因此该电路探究的是电功与电压的关系,故B正确;
3. 选项C:实验中,电功的大小通过灯泡的亮度反映,电压表示数用于比较两灯泡电压大小,不能直接反映电功大小,故C错误;
4. 选项D:移动滑动变阻器滑片改变电流时,灯泡两端电压也会改变,无法控制电压相同,因此不能探究电功与电流的关系,故D错误。
【答案】
B
【知识点】
电功的影响因素、串联电路特点、控制变量法
【点评】
本题考查探究电功影响因素的实验,核心是掌握控制变量法的应用,结合串联电路特点分析实验设计,需明确实验中控制和改变的变量,是电学实验的基础题型。
【难度系数】
0.5
首先观察电路连接:两灯泡与滑动变阻器串联,两电压表分别测量两灯泡两端的电压,因此通过两灯泡的电流和通电时间均相等。根据电功公式$W=UIt$,当电流$I$和通电时间$t$一定时,电功$W$与电压$U$有关,据此分析各选项:
选项A:探究电功与电压的关系,需两灯泡两端电压不同,应选用规格不同的灯泡,若规格相同则电压相等,无法完成探究;
选项B:串联电路中电流和通电时间相同,通过电压表可比较两灯泡电压,符合探究电功与电压关系的条件;
选项C:实验中电功大小通过灯泡亮度反映,电压表示数仅用于比较电压,不能直接反映电功大小;
选项D:移动滑片改变电流时,灯泡两端电压也会改变,无法控制电压相同,不能探究电功与电流的关系。
【解析】
由题图可知,两灯泡与滑动变阻器串联,两电压表分别测两灯泡两端的电压,因此通过两灯泡的电流和通电时间均相等。根据电功公式$W=UIt$,当$I$和$t$一定时,电功$W$与电压$U$有关,据此分析:
1. 选项A:探究电功与电压的关系,需两灯泡两端电压不同,应选用不同规格的灯泡,若规格相同,两灯泡电压相等,无法完成探究,故A错误;
2. 选项B:电路中两灯泡串联,电流和通电时间相同,通过电压表测量两灯泡电压,改变灯泡规格可改变电压,因此该电路探究的是电功与电压的关系,故B正确;
3. 选项C:实验中,电功的大小通过灯泡的亮度反映,电压表示数用于比较两灯泡电压大小,不能直接反映电功大小,故C错误;
4. 选项D:移动滑动变阻器滑片改变电流时,灯泡两端电压也会改变,无法控制电压相同,因此不能探究电功与电流的关系,故D错误。
【答案】
B
【知识点】
电功的影响因素、串联电路特点、控制变量法
【点评】
本题考查探究电功影响因素的实验,核心是掌握控制变量法的应用,结合串联电路特点分析实验设计,需明确实验中控制和改变的变量,是电学实验的基础题型。
【难度系数】
0.5
3 [2025 淄博八中月考]在如图甲所示电路中,在闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图乙所示,通过$R_1$和$R_2$的电流之比是
1:1
, $R_1$和$R_2$的电阻之比是4:1
。相同时间内, $R_1$和$R_2$消耗电能之比是4:1
。答案
由题中电路图可知,$R_1$与$R_2$串联,电压表$\mathrm{V}_1$测的是电源电压,电压表$\mathrm{V}_2$测的是$R_2$两端的电压。因为串联电路电流处处相等,所以通过$R_1$和$R_2$的电流之比是1:1,两表指针位置相同,因为串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和,所以电压表$\mathrm{V}_1$选的量程是0~15 V,其分度值是0.5 V,示数为9 V,即电源电压$U=9\ \mathrm{V}$,电压表$\mathrm{V}_2$选的量程是0~3 V,其分度值是0.1 V,示数为1.8 V,即$R_2$两端的电压$U_2=1.8\ \mathrm{V}$,所以$R_1$两端的电压$U_1=U-U_2=9\ \mathrm{V}-1.8\ \mathrm{V}=7.2\ \mathrm{V}$,由$I=\frac{U}{R}$可得,$R_1$和$R_2$的阻值之比$\frac{R_1}{R_2}=\frac{\frac{U_1}{I}}{\frac{U_2}{I}}=\frac{U_1}{U_2}=\frac{7.2\ \mathrm{V}}{1.8\ \mathrm{V}}=\frac{4}{1}$。由$W=UIt$可得,在相同时间内,$R_1$和$R_2$消耗电能之比$\frac{W_1}{W_2}=\frac{U_1It}{U_2It}=\frac{U_1}{U_2}=\frac{7.2\ \mathrm{V}}{1.8\ \mathrm{V}}=\frac{4}{1}$。
解析
【分析】首先分析电路连接:R₁与R₂串联,根据串联电路电流特点可直接得到两电阻的电流关系;再判断电压表测量对象,V₁测电源电压,V₂测R₂两端电压,因串联总电压大于分电压,两表指针偏转相同说明量程不同,读取两表示数后,利用串联电压规律算出R₁两端电压,结合欧姆定律求电阻比,最后根据电功公式求相同时间内的电能比。
【解析】1. 电流之比:由图甲可知,R₁与R₂串联,根据串联电路电流处处相等的特点,通过R₁和R₂的电流之比I₁:I₂=1:1。
2. 电压与量程分析:串联电路总电压等于各部分电压之和,因此V₁的示数(电源电压U)大于V₂的示数(R₂两端电压U₂),两表指针偏转相同,说明V₁选用0~15V量程,分度值0.5V,示数U=9V;V₂选用0~3V量程,分度值0.1V,示数U₂=1.8V。则R₁两端电压U₁=U-U₂=9V-1.8V=7.2V。
3. 电阻之比:根据欧姆定律I=U/R,变形得R=U/I,因电流I相同,故R₁/R₂=(U₁/I)/(U₂/I)=U₁/U₂=7.2V/1.8V=4/1。
4. 电能之比:根据电功公式W=UIt,相同时间t内,电流I相同,故W₁/W₂=(U₁It)/(U₂It)=U₁/U₂=4/1。
【答案】1:1;4:1;4:1
【知识点】串联电路特点、欧姆定律、电功计算
【点评】本题考查串联电路的电流、电压规律,电压表读数,欧姆定律及电功公式的应用,关键是正确判断电压表量程和测量对象,属于基础综合题。
【难度系数】0.6
【解析】1. 电流之比:由图甲可知,R₁与R₂串联,根据串联电路电流处处相等的特点,通过R₁和R₂的电流之比I₁:I₂=1:1。
2. 电压与量程分析:串联电路总电压等于各部分电压之和,因此V₁的示数(电源电压U)大于V₂的示数(R₂两端电压U₂),两表指针偏转相同,说明V₁选用0~15V量程,分度值0.5V,示数U=9V;V₂选用0~3V量程,分度值0.1V,示数U₂=1.8V。则R₁两端电压U₁=U-U₂=9V-1.8V=7.2V。
3. 电阻之比:根据欧姆定律I=U/R,变形得R=U/I,因电流I相同,故R₁/R₂=(U₁/I)/(U₂/I)=U₁/U₂=7.2V/1.8V=4/1。
4. 电能之比:根据电功公式W=UIt,相同时间t内,电流I相同,故W₁/W₂=(U₁It)/(U₂It)=U₁/U₂=4/1。
【答案】1:1;4:1;4:1
【知识点】串联电路特点、欧姆定律、电功计算
【点评】本题考查串联电路的电流、电压规律,电压表读数,欧姆定律及电功公式的应用,关键是正确判断电压表量程和测量对象,属于基础综合题。
【难度系数】0.6
4 [2026 兰州红古区期末] 如图所示是甲、乙两个电学元件的$I-U$关系图像。当这两个元件并联接在3.5 V电源上时,电流在10 s内通过电学元件乙所做的功为
24.5
J;当这两个元件串联在某一电源上时,电路中电流为0.3 A,则此电源电压为4
V。答案
第一空:由并联电路电压特点知,甲、乙两个元件两端的电压都为3.5 V,由题图知,电学元件乙两端电压为3.5 V时,$I_\mathrm{乙}=0.7\ \mathrm{A}$,则电流在10 s内通过电学元件乙所做的功$W_\mathrm{乙}=U_\mathrm{乙}I_\mathrm{乙}t=3.5\ \mathrm{V}×0.7\ \mathrm{A}×10\ \mathrm{s}=24.5\ \mathrm{J}$;
第二空:两个元件串联在某一电源上,电路中电流为0.3 A,由题图知,甲、乙两元件对应的电压分别为$U'_\mathrm{甲}=2.5\ \mathrm{V}$,$U'_\mathrm{乙}=1.5\ \mathrm{V}$。根据串联电路电压特点知,电源电压$U=U'_\mathrm{甲}+U'_\mathrm{乙}=2.5\ \mathrm{V}+1.5\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
第二空:两个元件串联在某一电源上,电路中电流为0.3 A,由题图知,甲、乙两元件对应的电压分别为$U'_\mathrm{甲}=2.5\ \mathrm{V}$,$U'_\mathrm{乙}=1.5\ \mathrm{V}$。根据串联电路电压特点知,电源电压$U=U'_\mathrm{甲}+U'_\mathrm{乙}=2.5\ \mathrm{V}+1.5\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
解析
【分析】
要解决本题,需结合串并联电路的特点和I-U图像的信息:①并联电路中各支路电压相等,等于电源电压,先确定元件乙的电压,再从图像中找到对应电流,利用电功公式计算;②串联电路中电流处处相等,先确定电路电流,再从图像找到甲、乙对应的电压,串联总电压等于各部分电压之和,相加得到电源电压。
【解析】
1. 计算电流通过元件乙所做的功:
甲、乙并联在3.5V电源上,根据并联电路电压特点,元件乙两端电压$ U_乙 = 3.5\ \mathrm{V} $。
由I-U图像可知,当$ U_乙 = 3.5\ \mathrm{V} $时,元件乙的电流$ I_乙 = 0.7\ \mathrm{A} $。
根据电功公式$ W = UIt $,电流通过乙做的功:
$ W_乙 = U_乙I_乙t = 3.5\ \mathrm{V} × 0.7\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{s} = 24.5\ \mathrm{J} $。
2. 计算串联时的电源电压:
甲、乙串联时,电路电流$ I = 0.3\ \mathrm{A} $,根据串联电路电流特点,通过甲、乙的电流均为0.3A。
由I-U图像可知,当电流$ I = 0.3\ \mathrm{A} $时,元件甲对应的电压$ U_甲' = 2.5\ \mathrm{V} $,元件乙对应的电压$ U_乙' = 1.5\ \mathrm{V} $。
根据串联电路电压特点,电源电压:
$ U = U_甲' + U_乙' = 2.5\ \mathrm{V} + 1.5\ \mathrm{V} = 4\ \mathrm{V} $。
【答案】
24.5;4
【知识点】
电功计算、串并联电路特点、I-U图像应用
【点评】
本题结合I-U图像考查串并联电路规律及电功计算,属于基础应用题,关键是从图像中准确提取对应电压和电流值,难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决本题,需结合串并联电路的特点和I-U图像的信息:①并联电路中各支路电压相等,等于电源电压,先确定元件乙的电压,再从图像中找到对应电流,利用电功公式计算;②串联电路中电流处处相等,先确定电路电流,再从图像找到甲、乙对应的电压,串联总电压等于各部分电压之和,相加得到电源电压。
【解析】
1. 计算电流通过元件乙所做的功:
甲、乙并联在3.5V电源上,根据并联电路电压特点,元件乙两端电压$ U_乙 = 3.5\ \mathrm{V} $。
由I-U图像可知,当$ U_乙 = 3.5\ \mathrm{V} $时,元件乙的电流$ I_乙 = 0.7\ \mathrm{A} $。
根据电功公式$ W = UIt $,电流通过乙做的功:
$ W_乙 = U_乙I_乙t = 3.5\ \mathrm{V} × 0.7\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{s} = 24.5\ \mathrm{J} $。
2. 计算串联时的电源电压:
甲、乙串联时,电路电流$ I = 0.3\ \mathrm{A} $,根据串联电路电流特点,通过甲、乙的电流均为0.3A。
由I-U图像可知,当电流$ I = 0.3\ \mathrm{A} $时,元件甲对应的电压$ U_甲' = 2.5\ \mathrm{V} $,元件乙对应的电压$ U_乙' = 1.5\ \mathrm{V} $。
根据串联电路电压特点,电源电压:
$ U = U_甲' + U_乙' = 2.5\ \mathrm{V} + 1.5\ \mathrm{V} = 4\ \mathrm{V} $。
【答案】
24.5;4
【知识点】
电功计算、串并联电路特点、I-U图像应用
【点评】
本题结合I-U图像考查串并联电路规律及电功计算,属于基础应用题,关键是从图像中准确提取对应电压和电流值,难度适中。
【难度系数】
0.6
5 [2026深圳期末] 如图甲所示是某款智能语音爬楼“神器”,可以帮助老年人上下楼。该装置充满电时,电池储存的能量是

$1. 296 × 10^6$
J。若将该设备接入电路从电量为零充至满电,电能表(主要参数如图乙所示)上的指示灯脉冲闪烁1 080
次。答案
第一空:该装置充满电时,电池储存的能量 $W = UIt = 24\ \mathrm{V} × 15\ \mathrm{A} × 3\ 600\ \mathrm{s} = 1.296 × 10^6\ \mathrm{J}$。
第二空:将该设备从电量为零充至满电需要的电能 $W = 1.296 × 10^6\ \mathrm{J} = 0.36\ \mathrm{kW·h}$,电能表上的指示灯脉冲闪烁的次数 $N = 3\ 000\ \mathrm{imp}/(\mathrm{kW·h}) × 0.36\ \mathrm{kW·h} = 1\ 080\ \mathrm{imp}$。
第二空:将该设备从电量为零充至满电需要的电能 $W = 1.296 × 10^6\ \mathrm{J} = 0.36\ \mathrm{kW·h}$,电能表上的指示灯脉冲闪烁的次数 $N = 3\ 000\ \mathrm{imp}/(\mathrm{kW·h}) × 0.36\ \mathrm{kW·h} = 1\ 080\ \mathrm{imp}$。
解析
【分析】
本题需要解决两个问题:一是计算电池充满电时储存的能量,二是计算充电时电能表指示灯的闪烁次数。解题思路:1. 电池储存的能量可通过电功公式$W=UIt$计算,结合电池规格“24 V 15 A·h”,将时间单位换算为秒后代入公式;2. 先将电池储存的能量单位换算为$kW·h$,再根据电能表参数“3000 imp/(kW·h)”计算指示灯闪烁次数。
【解析】
1. 计算电池储存的能量:
已知电池规格为“24 V 15 A·h”,即电压$U=24\ \mathrm{V}$,电流$I=15\ \mathrm{A}$,放电时间$t=1\ \mathrm{h}=3600\ \mathrm{s}$。
根据电功公式$W=UIt$,可得电池储存的能量:
$W=24\ \mathrm{V}×15\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=1.296×10^6\ \mathrm{J}$。
2. 计算电能表指示灯闪烁次数:
先将能量单位换算为$\mathrm{kW·h}$,因为$1\ \mathrm{kW·h}=3.6×10^6\ \mathrm{J}$,所以:
$W=1.296×10^6\ \mathrm{J}=\frac{1.296×10^6}{3.6×10^6}\ \mathrm{kW·h}=0.36\ \mathrm{kW·h}$。
电能表参数为“3000 imp/(kW·h)”,表示每消耗$1\ \mathrm{kW·h}$电能,指示灯闪烁3000次,因此闪烁次数:
$N=3000\ \mathrm{imp/(kW·h)}×0.36\ \mathrm{kW·h}=1080\ \mathrm{imp}$。
【答案】
$1.296×10^6$;$1080$
【知识点】
电功计算、电能表参数应用
【点评】
本题考查电功的计算和电能表的实际应用,核心是掌握电功公式及电能单位的换算,属于基础题型,只要理清单位换算和公式应用即可正确解答。
【难度系数】
0.3
本题需要解决两个问题:一是计算电池充满电时储存的能量,二是计算充电时电能表指示灯的闪烁次数。解题思路:1. 电池储存的能量可通过电功公式$W=UIt$计算,结合电池规格“24 V 15 A·h”,将时间单位换算为秒后代入公式;2. 先将电池储存的能量单位换算为$kW·h$,再根据电能表参数“3000 imp/(kW·h)”计算指示灯闪烁次数。
【解析】
1. 计算电池储存的能量:
已知电池规格为“24 V 15 A·h”,即电压$U=24\ \mathrm{V}$,电流$I=15\ \mathrm{A}$,放电时间$t=1\ \mathrm{h}=3600\ \mathrm{s}$。
根据电功公式$W=UIt$,可得电池储存的能量:
$W=24\ \mathrm{V}×15\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=1.296×10^6\ \mathrm{J}$。
2. 计算电能表指示灯闪烁次数:
先将能量单位换算为$\mathrm{kW·h}$,因为$1\ \mathrm{kW·h}=3.6×10^6\ \mathrm{J}$,所以:
$W=1.296×10^6\ \mathrm{J}=\frac{1.296×10^6}{3.6×10^6}\ \mathrm{kW·h}=0.36\ \mathrm{kW·h}$。
电能表参数为“3000 imp/(kW·h)”,表示每消耗$1\ \mathrm{kW·h}$电能,指示灯闪烁3000次,因此闪烁次数:
$N=3000\ \mathrm{imp/(kW·h)}×0.36\ \mathrm{kW·h}=1080\ \mathrm{imp}$。
【答案】
$1.296×10^6$;$1080$
【知识点】
电功计算、电能表参数应用
【点评】
本题考查电功的计算和电能表的实际应用,核心是掌握电功公式及电能单位的换算,属于基础题型,只要理清单位换算和公式应用即可正确解答。
【难度系数】
0.3
6 如图所示的电路中,$R_1 = 6\ \Omega, R_2 = 10\ \Omega, R_3 = 4\ \Omega$,电源电压为6 V并保持不变。
(1)当开关$S_1$、$S_2$均断开时,求电流在1 min内通过$R_1$所做的功。
(2)当开关$S_1$、$S_2$均闭合时,求电流在1 min内通过$R_1$所做的功。

(1)当开关$S_1$、$S_2$均断开时,求电流在1 min内通过$R_1$所做的功。
(2)当开关$S_1$、$S_2$均闭合时,求电流在1 min内通过$R_1$所做的功。
答案
解:(1)开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$均断开时,$R_1$、$R_3$串联,电路中的电流$I = \frac{U}{R_1 + R_3} = \frac{6\ \mathrm{V}}{6\ \Omega + 4\ \Omega} = 0.6\ \mathrm{A}$,
电流在1 min内通过$R_1$所做的功$W = I^2R_1t = (0.6\ \mathrm{A})^2 × 6\ \Omega × 60\ \mathrm{s} = 129.6\ \mathrm{J}$。
(2)开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$均闭合时,$R_3$被短路,$R_1$与$R_2$并联,$U_{R1}=U_{R2}=U=6\ \mathrm{V}$,电流在1 min内通过$R_1$所做的功$W_1 = \frac{U^2t}{R_1} = \frac{(6\ \mathrm{V})^2 × 60\ \mathrm{s}}{6\ \Omega} = 360\ \mathrm{J}$。
电流在1 min内通过$R_1$所做的功$W = I^2R_1t = (0.6\ \mathrm{A})^2 × 6\ \Omega × 60\ \mathrm{s} = 129.6\ \mathrm{J}$。
(2)开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$均闭合时,$R_3$被短路,$R_1$与$R_2$并联,$U_{R1}=U_{R2}=U=6\ \mathrm{V}$,电流在1 min内通过$R_1$所做的功$W_1 = \frac{U^2t}{R_1} = \frac{(6\ \mathrm{V})^2 × 60\ \mathrm{s}}{6\ \Omega} = 360\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
要解决本题,需先明确不同开关状态下的电路连接方式:
1. 当开关S₁、S₂均断开时,R₂所在支路断路,R₁与R₃串联,先计算串联总电阻,再求出电路电流,最后利用电功公式计算R₁的电功;
2. 当开关S₁、S₂均闭合时,R₃被S₁短路,R₁与R₂并联,R₁两端电压等于电源电压,直接利用并联电路特点和电功公式计算R₁的电功。
【解析】
解:(1) 当开关S₁、S₂均断开时,R₁与R₃串联,
电路总电阻:$R_{串}=R_1+R_3=6\ \Omega+4\ \Omega=10\ \Omega$,
电路中的电流:$I=\frac{U}{R_{串}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$,
电流在1 min内通过R₁所做的功:
$W=I^2R_1t=(0.6\ \mathrm{A})^2×6\ \Omega×60\ \mathrm{s}=129.6\ \mathrm{J}$。
(2) 当开关S₁、S₂均闭合时,R₃被短路,R₁与R₂并联,
R₁两端电压等于电源电压,即$U_{R1}=U=6\ \mathrm{V}$,
电流在1 min内通过R₁所做的功:
$W_1=\frac{U^2t}{R_1}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2×60\ \mathrm{s}}{6\ \Omega}=360\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1) 129.6 J;(2) 360 J
【知识点】
电功计算、串联电路、并联电路
【点评】
本题考查串并联电路的识别及电功的计算,解题关键是正确判断开关不同状态下的电路结构,选择合适的电功公式进行计算,属于基础电学应用题,难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决本题,需先明确不同开关状态下的电路连接方式:
1. 当开关S₁、S₂均断开时,R₂所在支路断路,R₁与R₃串联,先计算串联总电阻,再求出电路电流,最后利用电功公式计算R₁的电功;
2. 当开关S₁、S₂均闭合时,R₃被S₁短路,R₁与R₂并联,R₁两端电压等于电源电压,直接利用并联电路特点和电功公式计算R₁的电功。
【解析】
解:(1) 当开关S₁、S₂均断开时,R₁与R₃串联,
电路总电阻:$R_{串}=R_1+R_3=6\ \Omega+4\ \Omega=10\ \Omega$,
电路中的电流:$I=\frac{U}{R_{串}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$,
电流在1 min内通过R₁所做的功:
$W=I^2R_1t=(0.6\ \mathrm{A})^2×6\ \Omega×60\ \mathrm{s}=129.6\ \mathrm{J}$。
(2) 当开关S₁、S₂均闭合时,R₃被短路,R₁与R₂并联,
R₁两端电压等于电源电压,即$U_{R1}=U=6\ \mathrm{V}$,
电流在1 min内通过R₁所做的功:
$W_1=\frac{U^2t}{R_1}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2×60\ \mathrm{s}}{6\ \Omega}=360\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1) 129.6 J;(2) 360 J
【知识点】
电功计算、串联电路、并联电路
【点评】
本题考查串并联电路的识别及电功的计算,解题关键是正确判断开关不同状态下的电路结构,选择合适的电功公式进行计算,属于基础电学应用题,难度适中。
【难度系数】
0.7
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