鄂尔多斯专版2020中考物理复习方案专题06电学综合计算试题.docx

专题(六)电学综合计算|真题回顾|1.2011鄂尔多斯为了在相对稳定的温度环境下培养菌种,某兴趣学习小组设计了如图ZT6-1所示的恒温箱。他们将一段电热丝R接入电源电压为36 V的电路中,测得其实际功率为27 W(电热丝阻值不随温度变化)。请你解答下列问题:(1)电热丝是利用电流的效应来工作的。(2)通过电热丝R的电流是多大?(3)电热丝R通电5 min产生多少热量?(4)为保证菌种的培养,恒温箱内发热功率应为12 W,在不改变电源电压和原电热丝的情况下,需在恒温箱内串联一段多大阻值的电热丝(用R表示)?图ZT6-12.2013鄂尔多斯某同学设计了一个测量海水深度的装置,其内部电路如图ZT6-2甲所示,其中R1=5 是一个定值电阻,R2是一个压敏电阻,它的阻值随所受压力F的变化关系如图乙所示,电源电压保持6 V不变。将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质“”形绝缘盒中,将其放入海水中保持受力面水平,且只有一个面积为0.02 m2的面承受海水压力。(设海水的密度海水取1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)(1)当R2的阻值为15 时,求电流表的示数。(2)当电流表的示数为0.5 A时,求R1消耗的电功率。(3)若将装有此压敏电阻的绝缘盒放入水下200 m深处,根据图乙计算此时压敏电阻的阻值。图ZT6-23.2019鄂尔多斯甜甜要制作一个电动航模,需要电动机作为动力源,她找来了电吹风(如图ZT6-3甲所示),研究了电吹风的工作原理。如图乙所示,电吹风工作时,可以分别吹出热风和冷风,为了防止温度过高,用一个PTC电阻R0与电阻为50 的电热丝R串联,R0的阻值随温度的变化关系如图丙所示。请回答下列问题:(1)PTC电阻是由材料制成的;电动机的工作原理是 。(2)电吹风吹热风时,求电热丝的最大发热功率。(3)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流为1 A,工作20 s,电动机的机械效率为90%,求电动机线圈电阻。(不计机械摩擦损耗的能量)图ZT6-34.2016鄂尔多斯小明的爸爸购买了一款新型电烤箱(如图ZT6-4甲所示),其原理是利用热空气流加热食物。工作电路如图乙所示,工作时,当烤箱内温度高于预设温度时,温控开关自动断开,电热管停止加热;当烤箱内温度低于预设温度时,温控开关自动闭合,电热管重新开始加热;循环工作保障箱内温度维持为预设温度。已知电风扇的功率为50 W,电热管的电阻R0为44 。(1)求正常工作时电热管的功率P0。(2)用这个电烤箱在一次烤鸡翅的过程中,定时开关设定为15 min,电热管正常循环工作时,P-t图像如图丙所示,则本次烤鸡翅共消耗多少电能?图ZT6-4|基础过关|1.2019眉山如图ZT6-5甲所示,灯泡L标有“20 V8 W”的字样,把它与滑动变阻器R串联接入电路,电源电压恒为25 V,灯泡L的IL-UL图像如图乙所示。(1)当灯泡L正常发光时,求整个电路1 min内消耗的电能。(2)移动滑动变阻器的滑片P,使灯泡L消耗的实际功率为3 W,求滑动变阻器连入电路的阻值及其消耗的电功率。图ZT6-52.2019临沂图ZT6-6甲是小明家安装的即热式热水器,其具有高、低温两挡加热功能,低温挡功率为5500 W,内部等效电路如图乙所示,R1和R2是两个电热丝。某次小明用高温挡淋浴时,水的初温是20 ,淋浴头的出水温度为40 ,淋浴20 min共用水100 L。假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收,c水=4.2103 J/(kg)。求:(1)电热丝R1的阻值。(2)该热水器高温挡功率。图ZT6-63.2018临沂小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆(如图ZT6-7所示),内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220 V,额定功率为605 W。水的比热容c水=4.2103 J/(kg)(1)小明帮奶奶泡脚时,向足浴盆中加入6 kg初温为20 的水,加热系统的加热电阻正常工作15 min将水加热到40 ,此加热过程中水吸收的热量是多少?消耗的电能是多少?(2)当小明家的实际电压是200 V时,加热电阻工作的实际功率是多少?(3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12 V(按摩系统将交流电压转换为12 V),工作电流为4 A,其电阻为0.5 ,电动机工作中因发热损失的功率是多少?图ZT6-74.某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图ZT6-8甲所示。“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示,电磁铁线圈可看成阻值为20 的纯电阻R0。“浴霸”共安装有2盏标有“220 V440 W”的灯泡,当电磁铁线圈中电流大于或等于50 mA时,电磁继电器的衔铁被吸合,使“浴霸”电路断开;当线圈中的电流小于或等于40 mA时,电磁继电器的衔铁被释放,使“浴霸”电路闭合。(1)“工作电路”正常工作时,每盏灯泡在1 min内产生的热量是多少?(2)若浴室中的温度不得超过40 ,则“控制电路”的电源电压的最小值是多少?(3)若电源U1电压恒定为12 V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制在多大范围内?图ZT6-85.某种智能型电饭锅,如图ZT6-9甲所示,有加热、保温、断电的功能。内部简化的电路如图乙所示,开关S可根据设定在“1”“2”“3”挡之间自动转换。某次煮饭时电功率与时间的关系图像如图丙所示。(1)求电阻R1的阻值。(2)此次煮饭产生的总热量如果用来烧水,其中80%的热量被水吸收,则能将初温是20 的多少千克的水烧开?在标准大气压下,水的比热容c水=4.2103 J/(kg),计算结果保留两位小数图ZT6-9|拓展延伸|6.2019聊城如图ZT6-10所示,电源电压恒为12 V,小灯泡上标有“6 V3.6 W”字样且灯丝电阻保持不变,当只闭合开关S、S1时,小灯泡正常发光;当所有开关都闭合,滑动变阻器的滑片滑到最右端时,电流表A的示数是1.8 A。求:(1)定值电阻R1的阻值。(2)滑动变阻器R2的最大阻值。(3)小灯泡通电时消耗的最小电功率。图ZT6-107.2019黔东南州某同学设计了一个如图ZT6-11甲所示的电路来测量海水的深度,其中R1=2 是一个定值电阻,R2是一个压敏电阻,它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图乙所示,电源电压保持6 V不变,将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中,放入海水中保持受力面水平,且只有一个面积为0.02 m2的面承受海水压力。(设海水的密度海水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)(1)当电流表示数为0.2 A时,求压敏电阻R2的阻值。(2)如图乙所示,当压敏电阻R2的阻值为20 时,求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强。(3)若电流表的最大测量值为0.6 A,则使用此方法能测出海水的最大深度是多少?图ZT6-118.2018陕西图ZT6-12甲为一款陶瓷电煎药壶,工作电路简化为如图乙所示,它在工作时,有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程。已知正常工作时,高火加热功率为500 W,文火萃取功率为100 W。若壶中药液的总质量为1 kg,且在额定电压下煎药时,药液的温度与工作时间的关系图像如图丙所示。(1)观察图丙中高火加热过程可知:电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率。上述高火加热过程中,1 kg药液所吸收的热量是多少?c药液=4.2103 J/(kg)(2)分析图乙所示的电路可知:当S1接2,同时时,电路处于文火萃取阶段,电路中的电阻在工作。(3)已知电阻R2=484 ,求R1的阻值以及电煎药壶的小功率保温功率。图ZT6-12【参考答案】真题回顾 1.解:(1)热(2)通过电热丝R的电流I=PU=27W36V=0.75 A。(3)电热丝R通电5 min产生的热量Q=W=Pt=27 W560 s=8100 J。(4)原电热丝的电阻R=UI=36V0.75A=48 ,箱内发热功率为12 W时,由P=U2R可得电路中的总电阻R总=U2P=(36V)212W=108 ,串联的电热丝R阻值R=R总-R=108 -48 =60 。2.解:(1)由题图甲知,定值电阻R1与压敏电阻R2串联,电流表测电路中电流,根据欧姆定律可得,当R2的阻值为15 时,电流表的示数I=UR1+R2=6V5+15=0.3 A。(2)当电流表的示数为0.5 A时,R1消耗的电功率P1=I2R1=(0.5 A)25 =1.25 W。(3)绝缘盒放到水下200 m深时,压敏电阻受到的压强p=海水gh=1.0103 kg/m310 N/kg200 m=2106 Pa,压敏电阻受到的压力F=pS=2106 Pa0.02 m2=4104 N,由图乙可知此时R2=20 。3.解:(1)半导体通电导体在磁场中受到力的作用(2)由图丙知,当温度为30 时,R0电阻最小,为5 ,此时R0与R支路中总电阻最小,为R总小=R0小+R=5 +50 =55 ,该支路电流I=UR总小=220V55=4 A,此时该电热丝的发热功率最大,为P热=I2R=(4 A)250 =800 W。(3)当电吹风吹冷风时,只有电动机接入电路,电路消耗的总电能W=UIt,电动机线圈消耗的电能W热=Q=I2Rt,则电动机的机械能W机=W-W热=UIt-I2Rt,电动机的机械效率=W机W=UIt-I2RtUIt=220V1A20s-(1A)2R20s220V1A20s=90%,解得电动机线圈电阻R=22 。4.解:(1)由P=U2R可得,电热管正常工作时的功率P0=U2R0=(220V)244=1100 W。(2)由题图丙可知,电风扇工作时间为15 min=900 s,电热管工作时间为10 min=600 s。电风扇消耗的电能为W1=P1t1=50 W900 s=4.5104 J,电热管消耗的电能为W2=P0t2=1100 W600 s=6.6105 J。共消耗的电能为W=W1+W2=4.5104 J+6.6105 J=7.05105 J。基础过关 1.解:(1)由题图甲可知,灯泡与滑动变阻器R串联,已知灯泡的额定电压为20 V,由图乙知,当灯泡两端的电压为U额=20 V时,通过的电流I额=0.4 A,由于串联电路电流处处相等,所以电路中的电流为I=I额=0.4 A,此时整个电路1 min内消耗的电能W=UIt=25 V0.4 A160 s=600 J。(2)由图乙知,当灯泡实际功率P实=3 W时,灯泡两端的实际电压U实=10 V,电路中电流I实=0.3 A,则滑动变阻器两端的电压U=U-U实=25 V-10 V=15 V,此时通过的电流为I=I实=0.3 A,由I=UR可得,滑动变阻器连入电路的电阻值R=UI=15V0.3A=50 。滑动变阻器消耗的电功率P=UI=15 V0.3 A=4.5 W。2.解:(1)当S1闭合、S2断开时仅电阻R1工作,为低温挡,由P=U2R可得电热丝R1的阻值R1=U2P低=(220V)25500W=8.8 。 (2)加热水的体积V水=100 L=0.1 m3,水的质量m=水 V水=1103 kg/m30.1 m3=100 kg, 100 L水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)100 kg(40 -20 )=8.4106 J,由于电热丝产生的热量全部被水吸收,则消耗的电能W=Q吸=8.4106 J, 可得高温挡功率P高=Wt时=8.4106J2060s=7103 W。3.解:(1)由题意,电热足浴盆注水量为6 kg,当温度达到40 时,水吸收的热量Q吸=c水mt=4.2103 J/(kg)6 kg(40 -20 )=5.04105 J。加热时间t时=15 min=900 s,电热足浴盆加热的功率为605 W,则电热足浴盆消耗电能W=P额t时=605 W900 s=5.445105 J。(2)加热电阻R=U额2P额=(220V)2605W=80 ,则P实=U实2R=(200V)280=500 W。(3)电动机工作中因发热损失的功率P=I2r=(4 A)20.5 =8 W。4.解:(1)每盏灯泡正常工作时的功率P=440 W,在1 min内产生的热量Q=W=Pt=440 W60 s=2.64104 J。(2)当温度为40 时,热敏电阻的阻值R1=170 ;因为R1和R0串联,所以R总=R1+R0=170 +20 =190 ,此时若要使电路中电流达到I1=50 mA=0.05A而使衔铁被吸合而断开“工作电路”,则“控制电路”电源的最小电压应为U1小=I1R总=0.05 A190 =9.5 V。(3)当“控制电路”电流为I=I1=50 mA=0.05 A时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=UR可得电路中总电阻R总=R1+R0=U1I=12V0.05A=240 ,则R1=R总-R0=240 -20 =220 ,由图可得对应的温度为32 ;当电流为I=40 mA=0.04 A时“控制电路”中总电阻R总=R1+R0=U1I=12V0.04A=300 ,则R1=R总-R0=300 -20 =280 ,由图可得对应的温度为24 。所以,室内温度可控制在2432 范围内。5.解:(1)由图乙可知,当开关接“1”时,电路为R1的简单电路,电路中的总电阻最小,由P=U2R可知,总功率最大,此时为加热状态;当开关接“2”时,两电阻串联,电路中的总电阻最大,总功率最小,此时为保温状态。由图丙可知,P加热=0.8 kW=800 W,P保温=0.1 kW=100 W,电阻R1的阻值R1=U2P加热=(220V)2800W=60.5 。(2)由图丙可知,加热时间和保温时间都是10 min,则加热时产生的热量Q1=P加热t时=800 W1060 s=4.8105 J;保温时产生的热量Q2=P保温t时=100 W1060 s=6104 J;此次煮饭产生的总热量Q总=Q1+Q2=4.8105 J+6104 J=5.4105 J,水吸收的热量Q吸=Q总=80%5.4105 J=4.32105 J,水的质量m=Q吸c水(t2-t1)=4.32105J4.2103J/(kg)(100-20)1.29 kg。拓展延伸 6.解:(1)只闭合开关S、S1时,电阻R1与小灯泡串联,小灯泡正常发光,所以此时小灯泡两端的电压为UL=6 V,通过小灯泡的电流为IL=PLUL=3.6W6V=0.6 A,根据串联电路电流、电压规律可知,电阻R1两端电压为U1=U-UL=12 V-6 V=6 V,通过R1的电流为I1=IL=0.6 A,则定值电阻R1的阻值为R1=U1I1=6V0.6A=10 。(2)当所有开关都闭合,滑动变阻器的滑片滑到最右端时,电阻R1与滑动变阻器R2的最大阻值并联,电流表A测干路电流,通过电阻R1的电流I1=UR1=12V10=1.2 A,由并联电路电流规律可知,通过滑动变阻器R2的电流为I2=I-I1=1.8 A-1.2 A=0.6 A,所以滑动变阻器R2的最大阻值为R2=UI2=12V0.6A=20 。(3)只闭合开关S、S2,且滑动变阻器的滑片移至最右端时,通过小灯泡的电流最小,小灯泡消耗电功率最小,小灯泡的电阻RL=UL2PL=(6V)23.6W=10 ,电路中的电流I=URL+R2=12V10+20=0.4 A,小灯泡通电时消耗的最小电功率为P最小=I2RL=(0.4 A)210 =1.6 W。7.解:(1)电流表示数为0.2 A时,电阻R1两端的电压U1=IR1=0.2 A2 =0.4 V,电阻R2两端的电压U2=U-U1=6 V-0.4 V=5.6 V,电阻R2的阻值R2=U2I=5.6V0.2A=28 。(2)由图乙可知,当R2=20 时,所受压力F=4104 N,R2所在深度处的压强p=FS=4104N0.02m2=2106 Pa。(3)电路中的电流I1=0.6 A时,电路的总电阻R总=UI1=6V0.6A=10 ,此时压敏电阻R2的阻值R2=R总-R1=10 -2 =8 ,由图乙可知,当R2=8 时,压力F1=10104 N=1.0105 N,此时R2所在深度处的压强p1=F1S=1.0105N0.02m2=5106 Pa,由p=gh得,海水的最大深度为h=p1海水g=5106Pa1.0103kg/m310N/kg=500 m。8.解:(1)低1 kg药液吸收的热量Q药液=c药液m药液(t-t0)=4.2103 J/(kg)1 kg(98 -18 )=3.36105 J。(2)S2断开R2(3)当S1接2、S2闭合时,R1、R2并联工作,电煎药壶处于高火加热状态,高火加热状态的功率P高=P1+P文,R1的功率P1=P高-P文=500 W-100 W=400 W,R1的阻值R1=U2P1=(220V)2400W=121 。当S1接1、S2断开时,R1、R2串联工作,电煎药壶处于小功率保温状态,则此时功率P保=U2R1+R2=(220V)2121+484=80 W。14