题目
课外活动小组的同学设计制作了一个电热孵卵器，他们用两根额定电压和额定功率都相同的电热丝作热源，再连入一个电阻R0，使这台孵卵器即使断了一根电热丝，单丝工作产生热量的效果仍然与双丝工作时产生的热量效果完全相同．若电源两端的电压为U，两丝的额定电压均为UL、额定功率均为PL．
（1）画出孵卵器的电路图．
（2）R0的阻值是多大？
（3）R0在单丝工作与双丝工作状态下消耗功率之比是多少？ |
题型：计算题难度：中档来源：专项题
所属题型：计算题
试题难度系数：中档
答案
解：
（1）两根电热丝并联，再与R0电阻串联；如图1所示：
（2）电热丝正常工作时如图1，设每一根的电阻为R，电路中的电流为：则
I= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当其中任何一根电热丝烧断时如图2，电路中的电流为：
I′= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
∵单热丝热效果跟双丝热效果相同，即两种情况下的实际功率相同P=P′
∴由电功率P=I2R以及①②可得：
（ ）2× R0=（ ）2R0
解得：R0= R﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
电热丝的电阻为R= ，所以R0= ．
（3）由P=I2R和①②两式可知，R0在单丝工作于双丝工作状态下消耗功率之比：
P：P′=（ ）2：（ ）2
把③式代入得：
P：P′=1：2 |
考点梳理
初中三年级物理试题“课外活动小组的同学设计制作了一个电热孵卵器，他们用两根额定电”旨在考查同学们对
创新电路的设计、
欧姆定律及其应用、
电功率的计算、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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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：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。
考点名称：欧姆定律及其应用
欧姆定律
欧姆定律是电学中的基本定律和核心内容，是贯穿整个电学的主线。在同一电路中，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律，基本公式是I=U/R，U表示导体两端的电压，单位是V;R表示导体的电阻，单位是Ω;I表示通过导体的电流，单位是A。
欧姆定律学习的重难点
1、要理解欧姆定律的内容
(1)欧姆定律中的关于成正比、成反比的结论是有条件的。如果说导体中的电流与导体两端的电压成正比，条件就是对于同一个电阻，也就是说在电阻不变的情况下;如果说导体中的电流与导体的电阻成反比，条件就是导体两端的电压不变。
(2)注意顺序，不能反过来说，电阻一定时，电压跟电流成正比。这里存在一个逻辑关系，电压是原因，电流是结果。是因为导体两端加了电压，导体中才有电流，不是因为导体中通了电流才有了电压，因果关系不能颠倒。同样也不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。我们知道，电阻是导体本身的一种性质，即使导体中不通电流，它的电阻也不会改变，更不会因为导体中电流的增大或减小而使它的电阻发生改变。
2、要知道欧姆定律的公式和单位 欧姆定律的表达式I=U/R，可变形为U=IR和R=U/I，但这三个式子是有区别的。
(1)I=U/R，是欧姆定律的表达式，它反映了通过导体的电流的大小跟导体两端所加的电压这个外部原因和导体本身的电阻这个内部原因之间的因果关系。
(2)U=IR，当电流一定时，导体两端的电压跟它的电阻成正比。不能说成导体的电阻一定时导体两端的电压与通过的电流成正比，因为电压是形成电流的原因。电压的大小由电源决定，跟I、R无关，此式在计算比值时成立，不存在任何物理意义。
(3)R=U/I，此公式也是一个量变式，不存在任何物理意义。不能误认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比。公式中的I、U、R都要用国际单位，即电流的单位为安培，符号A;电压的单位为伏特，符号V;电阻的单位为欧姆，符号Ω。
3.要明白定律的适用范围
(1)定律只适用于金属导电和液体导电，对于气体、半导体导电一般不适用。
(2)定律只适用于纯电阻电路。如：电路中只接有电阻器、电热器、白炽灯等用电器的电路。对于非纯电阻电路，如：电动机电路、日光灯电路等，则不能直接应用。
4.要理解欧姆定律的注意事项
(1)物理量的同一性。叙述欧姆定律时，在两个 “跟”字后面都强调了“这段导体”四个字，它是指对电路中同一导体或同一电路而言。所以在运用欧姆定律I=U/R等进行计算时，必须注意同一性，即I、R、U必须是 同一导体或同一段电路中的物理量。在表示I、U、R 时，注意脚标的一一对应。
(2)物理量的同时性。由于电路的连接方式发生改变，开关的断开或闭合，或滑动变阻器滑片的左右移动都可能使电路中总电阻发生变化，从而可能引起电路中电流和各部分电阻两端的电压发生变化。因此，必须注意在同一时刻、同一过程中的电压、电阻与电流的相互对应，不可将前后过程的I、R、U随意混用。
欧姆定律知识框架：
欧姆定律解题技巧
根据串、并联电路的特点和欧姆定律的公式可进行有关计算。
解题的方法是：
(1)根据题意画出电路图，看清电路的组成(串联还是并联);
(2)明确题目给出的已知条件与未知条件，并在电路图上标明;
(3)针对电路特点依据欧姆定律进行分析;
(4)列式解答。
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.....
