2015电学综合试题.doc

朝阳44．如图18所示是一电热毯电路的示意图，R0是电热毯发热电阻丝，R是串联在电路中的定值电阻，S是温控开关，开关上标有“高（温）、低（温）、关”的字样。已知电热毯高温档的功率为110W。（忽略温度对电阻的影响，电源两端电压不变）
（1）要使电热毯处于高温档，则开关S的动触片应置于a、b、c哪个触点？
（2）若电热毯处于高温档，每天正常工作5h，则一个月（按30天算）消耗多少千瓦时的电能？
（3）若R的阻值为660Ω，当电热毯处于低温加热状态时，R0的实际功率是多少？
图18

朝阳45．图22是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控电路。“控制电路”由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U1等组成，当线圈中的电流大于或等于20mA时，磁控开关的磁性弹片相互吸合。“工作电路”由工作电源U2、发热电阻R1和R2组成。已知：U2 = 20V，R1=5，R2 =15，光敏电阻R的阻值随照射在光敏电阻的光强E（表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号是cd）之间的变化关系如图23所示。求：
（1）画出当“控制电路”中的电流小于20mA时，“工作电路”的等效电路图；
（2）当“控制电路”中的电流小于20mA时，“工作电路”消耗的功率；
（3）当“控制电路”中的电流等于30mA时，“工作电路”中R1在5min内产生的热量；
（4）如果“控制电路”中的线圈阻值RL= 1、R0= 140、U1=3V，那么照射在光敏电阻上的光强在什么范围内时， 磁控开关的磁性弹片相互吸合？

图23
图22
图24

东城46．（4分）在学习了电动机的相关知识后，课外活动小组的同学们在淘宝上购买了几个小电动机，拆开了其中一个小电动机，认认真真地观察和研究它的内部构造，并测得该电动机的电阻为1Ω，给这种小电动机加3V电压，电动机正常工作，通过它的电流为0.3A 。求：
（1）小电动机正常工作时的产热功率 ；  
（2）小电动机正常工作时1s内消耗的电能W＝UIt ＝3V ×0.3 A×1s＝0.9J ，则1s内有多少电能转化为机械能。 

大兴48.有一种电烤箱又名“空气炸锅”如图29甲所示，其原理是利用热空气流加热食物，其优点是可以用很少油或者不用油，工作电路图如图29乙。工作时，当电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，当电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55W，电热管的电阻R为40Ω。求：
（1）正常工作时电热管的功率；
（2）使用该空气炸锅在一次焙烤玉米的过程中，定时开关设定为20分钟，电热管正常循环工作图像如图29丙，求本次焙烤玉米共消耗的电能。

房山46. 某同学家浴室装修时安装了浴霸如图23甲所示。此浴霸有四盏取暖灯、一盏照明灯、一个换气扇。它们既可以同时工作又可以单独工作,控制此浴霸的开关面板如图23乙所示。说明书中关于该浴霸的部分数据，如下表所示。
求：（1）照明灯和换气扇同时工作，取暖灯不工作时，干路中的电流I；（结果请保留两位小数）
（2）为了节约电能,该同学家采取了两项措施:1.将40W的照明灯换成5W的节能灯；2.每次洗浴时由开四盏取暖灯改为只开两盏取暖灯。就这两项节能措施，如果三口之家,每人每次洗浴时间为20 min，隔天洗浴一次；照明灯平均每天开两小时,那么采取节电措施后他家每月(按30天计算)可以节约多少度电。
电压/频率
220V/50Hz
取暖灯功率
275W×4
照明功率
40W
换气功率
40W
图23
甲
乙

丰台43．如图20是家庭、宾馆常用的电热水壶，下表中列出了这只电热水壶部分技术参数。假设电热水壶电阻丝电阻不变。求：
（1）电热水壶正常工作的电流；
（2）电热水壶正常工作6min烧开一壶水所消耗的电能；
（3）用电高峰时，家庭电路的实际电压为198V，电热水壶的实际功率。

图20

海淀46．如图32甲所示为某实验室的自动恒温箱，该恒温箱工作环境的温度为15℃左右，恒温箱内部的电路由控制电路和加热电路两部分组成，简化后的电路图如图32乙所示。控制电路中的电源两端电压为12V，定值电阻R1的阻值为5kΩ，R2为装在恒温箱内的热敏电阻，如图32丙所示为R2阻值随温度变化的图像。电压鉴别器接在控制电路的A、B两点间。当热敏电阻R2的阻值发生变化时，A、B间的电压UAB随之发生变化。电压鉴别器可通过内部的电磁继电器控制加热电路中开关S的通断。当UAB小于2V时，鉴别器将使加热电路中开关S闭合，使加热电路的电热丝通电而发热，从而使箱内温度升高；当UAB大于3V时，鉴别器将使开关S断开，停止加热。在分析电路时，可将电压鉴别器内部视为断路。
求：
（1）恒温箱内部的温度为20℃时，通过热敏电阻R2的电流；
（2）该恒温箱内的温度将保持在怎样的范围；
（3）若想使此恒温箱内的最高温度升高到45℃，在电源电压、鉴别器功能和热敏电阻不变的条件下，通过计算说明可采取怎样的措施？
甲
R2/kΩ

0
丙
10
20
30
40
50
t/℃

60
10
20
30
40
50
60
图32
乙
R1
R2
电压鉴别器
A
B
控制电路
12V
220V
电热丝
S
控制开关S的通断
加热电路

密云46.某地下通道的照明电路原理图如图29所示，L为一个标有“220V 100W”的白炽灯，为了节省电能和延长L的使用寿命，在电路中接入两个定值电阻R1和R2。从晚上17:00点到24:00点，开关S1自动闭合，开关S2自动断开，电灯L的实际功率为64W； 从凌晨0:00点到早上7:00点，行人稀少，开关S1自动断开， S2自动闭合，电灯L的实际功率为25W。已知电源电压为220V，不考虑温度对灯丝电阻的影响。求：定值电阻R1和R2的阻值。
S1

S2
R2
R1
L
220V
图29

通州44. 在物理小组课外活动中，慧龙小组同学利用两段阻值不同的电热丝R1和R2，设计成高、中、低三个档位的电热器，电路如图22所示，其中R1=2R2。在正常工作情况下，用三个档位分别给同一容器中质量相同的水加热，加热过程中水均未沸腾。求：
（1）R1的阻值。
（2）中温档的额定功率。
（3）利用高温档加热时，电热器内的水温度每升高1℃消耗的电能。
R1

S1
图22
S2
220V
R2

电热器档位
额定电压/V
额定功率/W
水升高的温度/℃
加热时间/min
高温
220

10
6
中温

8
8
低温
100
4
9

图24
R2
R1
S

b

a

c

220V
顺义47．电压力锅集高压锅和电饭锅的优点于一体，既安全又节能。图24为某型号电压力锅的工作原理图，R1、R2分别是主加热器和保压加热器，额定电压均为220V，R1的额定功率为880W。接通电路，开关S自动与触点a、b闭合，开始加热，当锅内水温达到105℃时，S自动与a、b断开，并与触点c接通，接通保压加热器，此时锅内水温不变，且未沸腾。求：
（1）在加热状态下，电压力锅正常工作时，通过R1
的电流；
（2）在保压状态下，加热器正常工作1h耗电0.2kW·h，
求R2的阻值。
（3）某次使用这种型号的电压力锅做饭共用时27min，
其中加热15min，求共消耗电能多少千瓦时。

燕山45．为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自助餐厅的餐桌设计了 “光盘仪”。其原理图如图27所示：餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值，人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音。电源电压3 V不变，提示器的电阻R0恒为50Ω，传感器 R1 的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示：
（1）当载盘台所载质量是100 g时，求电路中的电流。
（2）当电路中的电流达到0.03 A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100 g，求出此时盘内剩余食物的质量。
（3）求在就餐过程中此电路所能消耗的最大功率。

怀柔43.下表为一台电烤箱铭牌，其内部简化电路如图19所示，R1和R2均为电热丝，求
（1）电烤箱在高温档正常工作10min所消耗的电能是多少焦耳？
图19

S2
S1
220V
R2
R1
（2）电路中R1的阻值是多少？
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定
功率
高温档
1100W
低温档
440W
电源频率
50Hz

图19
座垫
R1
R2
c
S2
R3
b
a
脚踏

220V
S1

图27
石景山44. 一种学生设计的电热座椅主要由座垫和脚踏组成，其电路示意图如图19
所示。座垫内的电热丝R1=260Ω、R2=150Ω，脚踏内的电热丝R3= 400Ω。
闭合开关S1，调节开关S2，可以使脚踏分别处于“低温档”、“中温档”、
“高温档”（忽略温度变化对电阻的影响），求：
（1）该电热座椅消耗的最大功率；
（2）当脚踏处于中温档时，电热座椅在通电5min所消耗的电能。

朝阳44（1）C点（2）、16.5KWH （3）17.6
R1 R2
U2

朝阳45．（1）当控制电路的电流小于20mA，工作电路的等效电路图 （1分）

（2） （1分）
（3）产生的热量 （1分）
（4）由题意可知，要使磁控开关的磁性弹片相互吸合，则控制电路的电流要大于或等于20mA。

可知控制电路的总电阻要小于或等于150Ω。
此时光敏电阻R= R总－R0－RL=150Ω－140Ω－1Ω=9Ω
由图23可知，对应的光照强度为2cd。因此，当光照强度大于或等于2cd时，磁控开关的磁性弹片相互吸合。 (其它答案正确同样给分) （1分）

东城46．（4分）解：
(1)P热＝I2R＝（0.3 A）2 × 1Ω ＝0.09W    
(2)Q＝P热t ＝0.09W ×1s＝0.09  J
由能量守恒定律得：W＝E机+Q
则：E机＝W-Q＝0.9J-0.09J＝0.81J  
大兴48． (1) （1分）
(2)当焙烤玉米时，电风扇与电热管是并联关系：
电风扇在20分钟内一直工作：
（1分）
从丙图可知电热管在20分钟内，只工作了16min，所以有
（1分）
（1分）
房山46．解：
（1）I＝＝＝0.36A
………………1分
（2） W灯＝P灯t
＝0.035kW×2×30h
＝2.1 kW·h
＝2.1 (度) ………………1分
W暖＝P暖t
＝0.55kW×1×15h
＝8.25 kW·h
＝8.25 (度) ………………1分
丰台43．⑴ ----------------------------------------------------------------1分
⑵------------------------------------------------1分
⑶
-------------------------------------------------------------2分
海淀

密云46. 121； 484
顺义47．解：（1）加热状态下、正常工作，通过R1的电流为I1
--------------------------------------------------1分
（2）加热器工作1h耗电0.2kW∙h，即其功率为P2=200W
因此，R2的阻值为 ----------------1分
（3）由题可知，加热状态下，R1和R2同时工作15min，
保压状态下R2工作12min，因此，电压力锅工作27min，共耗电
W总= W1+ W2=0.88kW×0.25h+0.2kW×0.45h=0.31 kW∙h------- 2分
燕山解： （1）
（2）
剩余食物的质量为m＝150g－100g＝50g
（3）由表格可知传感器的最小电阻为零，所以电路中电阻最小为50Ω，电路最大功率

怀柔43．解：
（1）W= Pt= 1100W × 600 S= 6.6×105 J（2分）
（2）P低=U2/R1
R1 = U2/ P高= 220×220V2/ 1100w=44Ω
石景山44解：三个状态的电路图如下图所示

R3
U
高温档
中温档
R3
R2
U
低温档
R3
R1
U

（1）
（1）（2）
=198W= P中t=88W×300s=26400J
（其他方法正确均可得分）
7