题目
如图所示的电路中，电源两端电压不变，灯的电阻不变．当开关S1闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，R1的电功率为P1，电流表示数为I1；当开关S1断开，S2闭合时，R1的电功率为 P1′，电流表示数为I2，此时灯L正常发光．已知P1：P1′=9：25．当开关S1、S2 都断开，滑动变阻器的滑片P在C点时，变阻器接入电路的电阻为RC，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，已知U1：U2=3：2，RC的电功率为9W，电路消耗的总功率为P总．此电路通过断开、闭合开关以及移动滑动变阻器的滑片P，形成的不同电路所消耗的最大电功率与最小电功率之比为3：1．求：
（1）电流表I1与I2的比值；
（2）灯的电阻与滑动变阻器最大阻值之比；
（3）总功率为P总；
（4）灯L的额定功率PL0．
（请画出相关电路状态的等效电路图） |
所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
相关电路状态的等效电路图如所示：
（1）由题可知，P1=I12R1，P1′=I22R1，因为，P1：P1′=9：25，所以，I1：I2=3：5；
（2）当开关S1闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，灯泡短路，R1和滑动变阻器串联，如图1所示，
当开关S1断开，S2闭合时，滑动变阻器短路，R1和灯泡串联．如图2所示，由I1：I2=3：5，
可得，=…①；
当开关S1、S2 都断开，滑动变阻器的滑片P在B点时，R1、RL、R3串联，如图4所示，电路中电阻最大，功率最小；
P最小=，
当开关S1、S2 都闭合时，滑动变阻器和灯泡短路，电路中电阻是R1电阻最小，如图5所示，功率最大．
P最大=，因为，最大电功率与最小电功率之比为3：1，
所以，=…②，
由①②得，=，R1=2RL．
（3）当开关S1、S2 都断开，滑动变阻器的滑片P在C点时，如图3所示，U1：U2=3：2，
所以，得=…③将R1=2RL代入③式，可得RL=RC，
又PC=()2×RC=9W．
P总=，将=，R1=2RL，RL=RC代入两式整理得，P总=36W．
（4）当开关S1断开，S2闭合时，滑动变阻器短路，R1和灯泡串联．如图2所示，灯泡正常发光，
PL=()2×RL，
又PC=()2×RC=9W．将R1=2RL，RL=RC代入以上两式整理得，PL=16W．
答：（1）电流表I1与I2的比值是3：5；
（2）灯的电阻与滑动变阻器最大阻值之比是1：3；
（3）总功率为P总是36W；
（4）灯L的额定功率是16W． |
考点梳理
初中三年级物理试题“如图所示的电路中，电源两端电压不变，灯的电阻不变．当开关S1闭合”旨在考查同学们对
电功率的计算、
等效电路、
创新电路的设计、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
此练习题为精华试题，现在没时间做？添加到收藏夹，以后再看。
根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。
考点名称：电功率的计算
电功率的计算：
电灯电器有标志，额定电压(U0)额功率(P0)。
正常发光用电流，I等P0除U0.I=P0/U0.
电压改变功率变，其中电阻是不变。
遇见电器求电阻，R等U2除以P，R=U2/P.
电功率的四个表达式：（1）定义式：P=W/t。（2）反映电学特点的普适式P=UI。与欧姆定律结合后得到的(3)式P=I2R。（4）式P=U2/R。
电功率计算同类试题：
同类试题1：
某灯泡甲上标有“PZ220-40”的字样，“PZ”表示普通白炽灯，正常发光时工作电流是____0.18A．若将它与“220V 60W”的灯泡乙串联接入照明电路，两灯工作时，较亮的是____甲灯 （填“甲”或“乙”）．
解：灯泡甲正常发光时工作电流为I=PU=40W220V≈0.18A；根据R=U2P可知，额定电压相同时，甲灯泡的额定功率小，电阻大；当两灯泡串联时，通过的电流相等，由P=I2R可知，甲灯泡电阻大，实际功率就大，故灯泡较亮．故答案为：0.18；甲．
同类试题2：
在一个标有“PZ220-60”的白炽灯的两端加上220V电压，灯泡消耗的实际功率为____60W；而如果电压换成110V，灯泡消耗的实际功率又为____15W．
解：（1）白炽灯的两端加上220V电压，因U实=U额，则灯泡正常发光时，所以，P实=P额=60W；（2）解：已知灯泡的额定电压是220V，额定功率是60W，灯泡的电阻值： R=U2额P额=(220V)260W=807Ω；灯泡的实际功率：P=U2实际R=(110V)2807Ω=15W．故答案为：60；15．
1.将一灯泡直接接到电源上，灯泡的功率为100W；将此灯泡与一个电阻串联后接到同一电源上，灯泡的功率为36W，则电阻上的功率是2424.....
2.如图所示电路，电阻R1=60Ω，灯L上标有“10V 2W”字样，且灯丝电阻不随温度变化．开关S闭合时，灯L恰能正常发光，.....
3.如图所示为电饭锅的原理图，当控制开关闭合时电饭锅处于加热煮饭状态，此时功率为1000W，饭熟后，控制开关自动断开，电饭锅处于保温状.....
4.一个标有“220V、300W”的电烫斗，如果电源电压在10%的范围内波动，则实际功率在243243～363363瓦特内变动．..
5.小明家有一只电暖器，上面标有“220V 110W”字样．当电暖器正常工作时，通过电热丝的电流是0.50.5A．若这只电暖.....
6.照明电路中甲、乙两盏白炽灯均正常发光，甲灯比乙灯亮一些，则灯丝电阻较大的是乙灯乙灯；若将这两盏灯串联在照明电路中，它们中较亮的是乙.....
7.小红家新购买了一台标有“220V 1000W”字样的电热器，他想借助家中的电能表测一测该电热器的实际功率，他.....
8.在家庭电路中，只让一个用电器正常工作1h，能使标有3000r/kW?h的电能表表盘转动1500r，则此用电器所消耗的电能为0.50.....
考点名称：等效电路
等效电路
等效电路的定义并非指的是不同电路有相同的效果，而是指同一个电路的不同的表示方法，元件的种类和位置都相同，但是在画电路时有不同的画线方法，就是等效电路，比如电源可以表示为一个理想电源和一个电阻串联，几个并联串联的电阻可以等效看成一个电阻。
因此，等效电路表征固态电子器件电特性的电路模型。常用的固态电子器件有晶体二极管、晶体三极管和场效应晶体管等。它们与其他电子元件组合，构成功能不同的各类电路。
等效电路的作用和原理
1、先根据实物图中元件的直接位置画出等效电路图，然后再根据这个电路图画出另一个更规范的电路图。如果还看不出来，就再画，最后就会规范出一个标准的电路图。
2、对于不规范的电路图，可利用“移点”或“移线”的方法变为规范的电路图。
注：移点或移线时，只能沿着导线移动，不能“越位”移动(即不能跨越电路元件移动)。
等效思路图的画法
1、元件的等效处理，理想电压表--开路、理想电流表--短路;
2、电流流向分析法：从电源一极出法，依次画出电流的分合情况。注意：有分的情况，要画完一路再开始第二路，不要遗漏，一般先画干路，再画支路。
3、等势点分析法：先分析电路中各点电势的高低关系，再依各点电势高低关系依次排列，等电势的点画在一起，再将各元件依次接入相应各点，就能看出电路结构了。
4、弄清结构后，再分析各电表测量的是什么元件的电流或电压。说明：2、3两点往往是结合起来用的。
注意事项：
1、在电路图中导线电阻看作零,其长度可任意伸长和缩短,形状可任意改变。
2、伏特表和安培表看作是理想电表(RV=∞,RA=0).画等效电路时,用导线将安培表短接,将伏特表摘除。
3、有电流流过电阻,就有电势降落;没有电流流过电阻,这两点视为等势点。
考点名称：创新电路的设计
电路设计：是指通过一定规则和方法设计出符合使用要求的电路。主要是设计一些生活上比较新颖的电路：例如：探究抢答器电路、病房呼叫电路的设计、简易交通灯电路的设计等。
电路设计中常见的方法：
1、用若干个开关控制同一个用电器：要求不管哪个开关闭合，用电器都能工作，那么这若干个开关一定是并联的，并且用电器在它们的干路上。
2、开关的短路用法：要求当开关闭合时，一灯发光，开关断开时两灯都发光，就要把这两盏灯串联，把开关与其中一灯并联，在开关闭合时造成这盏灯短路，从而达到只有一盏灯发光的目的。
3、单刀双掷开关的应用：
(1)改变电路的连接方式，使用电器由并联变为串联，或由串联变为并联。
(2)方便控制一盏灯。把开关安置在两个不同的位置，随意拨动任何一个开关，都能使灯由亮变灭，由灭变亮。
4、简单的混联：每个支路上的用电器工作时，总有一个特殊的用电器与它们一起工作，这个特殊的用电器就要安装在它们的干路上。
电路设计的基本步骤：
1、 明确设计任务要求：
充分了解设计任务的具体要求如性能指标、内容及要求，明确设计任务。
2、 方案选择：
根据掌握的知识和资料，针对设计提出的任务、要求和条件，设计合理、可靠、经济、可行的设计框架，对其优缺点进行分析，做到心中有数。
3、 根据设计框架进行电路单元设计、参数计算和器件选择：
具体设计时可以模仿成熟的电路进行改进和创新，注意信号之间的关系和限制;接着根据电路工作原理和分析方法，进行参数的估计与计算;器件选择时，元器件的工作、电压、频率和功耗等参数应满足电路指标要求，元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般应大于额定值的1.5倍，电阻和电容的参数应选择计算值附近的标称值。
4、 电路原理图的绘制：
电路原理图是组装、焊接、调试和检修的依据，绘制电路图时布局必须合理、排列均匀、清晰、便于看图、有利于读图;信号的流向一般从输入端或信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出务单元电路，反馈通路的信号流向则与此相反;图形符号和标准，并加适当的标注;连线应为直线，并且交叉和折弯应最少，互相连通的交叉处用圆点表示，地线用接地符号表示。
电子电路故障检查的一般方法
对于新设计组装的电路来说，常见的故障原因有：
(1)实验电路与设计的原理图不符;元件使用不当或损坏;
(2)设计的电路本身就存在某些严重缺点，不能满足技术要求，连线发生短路和开路;
(3)焊点虚焊，接插件接触不良，可变电阻器等接触不良;
(4)电源电压不合要求，性能差;
(5)仪器作用不当;
(6)接地处理不当;
(7)相互干扰引起的故障等。
检查故障的一般方法有：直接观察法、静态检查法、信号寻迹法、对比法、部件替换法旁路法、短路法、断路法、暴露法等，下面主要介绍以下几种：
1. 直接观察法和信号检查法：与前面介绍的调试前的直观检查和静态检查相似，只是更有目标针对性。
2. 信号寻迹法：在输入端直接输入一定幅值、频率的信号，用示波器由前级到后级逐级观察波形及幅值，如哪一级异常，则故障就在该级;对于各种复杂的电路，也可将各单元电路前后级断开，分别在各单元输入端加入适当信号，检查输出端的输出是否满足设计要求。
3. 对比法：将存在问题的电路参数与工作状态和相同的正常电路中的参数(或理论分析和仿真分析的电流、电压、波形等参数)进行比对，判断故障点，找出原因。
4. 部件替换法：用同型号的好器件替换可能存在故障的部件。
5. 加速暴露法：有时故障不明显，或时有时无，或要较长时间才能出现，可采用加速暴露法，如敲击元件或电路板检查接触不良、虚焊等，用加热的方法检查热稳定性差等等。
