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微專題6　電學的綜合計算
解題思路：①根據開關狀態、滑片位置，分析電路元件的串、并聯情況；②根據串、并聯電路電流和電壓規律、歐姆定律進行計算。
類型一　沒有安全條件要求的電學綜合計算
【解題關鍵】　(1)電源電壓一般不變；(2)定值電阻阻值不變、小燈泡電阻一般規定不變；若小燈泡電阻變化，題目一般給出小燈泡的I-U圖象。
【典例1】　如圖甲所示，是通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關系圖象。將小燈泡連接到如圖乙所示的電路中，已知電源電壓保持3 V不變，小燈泡的額定電流是0.3 A，R1＝20 Ω，R2標有“30 Ω　2 A”字樣。
(1)求小燈泡正常發光時的電阻；
(2)同時閉合開關S、S2，斷開S1，調節滑動變阻器的滑片使電壓表的示數為1 V，求此時滑動變阻器R2的電阻；
(3)同時閉合開關S、S1和S2，當滑動變阻器的滑片調至最左端時，求此時整個電路工作1 min消耗的電能；
(4)在電路通電的情況下，調整開關S1、S2的開閉狀態，并移動滑動變阻器的滑片，求整個電路消耗的最小電功率。
答案：(1)10 Ω　(2)4 Ω　(3)81 J　(4)0.18 W
【變式1】　如圖所示，電源電壓恒為12 V，小燈泡上標有“6 V　3.6 W”字樣且燈絲電阻保持不變，當只閉合S、S1時，小燈泡正常發光；當所有開關都閉合，滑動變阻器的滑片滑到最右端時，電流表A的示數是1.8 A。求：
(1)定值電阻R1的阻值；
(2)滑動變阻器R2的最大阻值；
(3)小燈泡通電時消耗的最小電功率。
答案：(1)10 Ω　(2)20 Ω　(3)1.6 W
【變式2】　小明利用電學知識為家中的熱帶魚設計了一個“加熱照明燈”，電路如圖所示，電源電壓U＝6 V 保持不變，燈泡L標有“6 V　1.2 W”字樣，電阻R1＝10 Ω。不計導線電阻，不計燈絲電阻隨溫度的變化。
(1)當閉合開關S1和S3時，求工作10 min電路
產生的熱量；
(2)當三個開關S1、S2、S3都閉合時，求電流表的示數；
(3)已知滑動變阻器R2的阻值在0～20 Ω內可調，只閉合開關S2，斷開開關S1、S3，求燈泡L在工作時消耗的最小電功率。
(1)2 160 J　(2)0.8 A　(3)0.432 W
類型二　有安全條件要求的電學綜合計算
【解題關鍵】　(1)有電流要求的元件包括小燈泡、電流表、滑動變阻器；(2)有電壓要求的元件主要是電壓表；(3)在分析題目時，一般把元件對電壓的要求轉化為對電流的要求。
【典例2】　如圖所示，電源電壓恒為4.5 V，燈泡L上標有“3 V　1.5 W”字樣，滑動變阻器R2上標有“15 Ω　1 A”字樣，定值電阻R1阻值為10 Ω，電流表量程為0～3 A，電壓表量程為0～3 V，不計溫度對燈絲電阻的影響。求：
(1)燈泡正常工作時的電流大小；
(2)當開關S、S1、S2閉合，S3斷開時，通過R1的
電流和R1通電10 min消耗的電能；
(3)當開關S、S3閉合，S1、S2斷開時，在確保電路元件安全的情況下，滑動變阻器R2的取值范圍。
答案：(1)0.5 A　(2)0.45 A　1 215 J　(3)3～12 Ω
【變式3】　如圖甲所示的電路，電源電壓為 4.5 V 保持不變，小燈泡L標有“2.5 V　0.25 A”字樣，滑動變阻器R1的最大阻值為30 Ω，R2為定值電阻，電流表量程為0～0.6 A，電壓表量程為0～3 V。只閉合S、S2和S3，將滑動變阻器R1的滑片P調到中點時，電流表示數為0.45 A；只閉合S和S1，移動滑動變阻器的滑片P，小燈泡L的I-U圖象如圖乙所示。求：
(1)定值電阻R2的阻值；
(2)只閉合S、S2和S3時，電路的最大功率；
(3)只閉合S和S1，在各元件安全的情況下，滑動變阻器R1的取值范圍。
(1)30 Ω　(2)2.7 W　(3)8～15 Ω
【變式4】　某同學選用規格為“12 V　6 W”的燈L、定值電阻R1(12 Ω)及規格為“24 Ω　2 A”的滑動變阻器R0等元件設計了如圖所示的電路。當閉合開關S、S2，且滑動變阻器的滑片P移至a端時，燈L正常發光。電源電壓不變，不考慮燈絲電阻的變化。求：
(1)電源電壓；
(2)當三個開關都閉合，滑動變阻器的滑片
P移至a端時，電路消耗的功率；
(3)在保證電路各元件安全的前提下，該電
路在1 min內消耗的最小電能。
答案：(1)12 V　(2)18 W　(3)180 J

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