中考物理復(fù)習(xí)：微專題五　歐姆定律、電功率及電熱的綜合計(jì)算

微專題五歐姆定律、電功率及電熱的綜合計(jì)算1．(2021·重慶)如圖所示的電路中，電源電壓恒為3V，電阻R2的阻值為30Ω。當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，電流表示數(shù)為0.3A，求：(1)電阻R1的阻值；(2)當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，通電10s電阻R2產(chǎn)生的熱量。解：(1)當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，電路為R1的簡單電路，電流表測(cè)電路中的電流，電阻R1的阻值：R1＝eq\f(U,I1)＝eq\f(3V,0.3A)＝10Ω；(2)當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，R1和R2并聯(lián)，有U2＝U＝3V，通過R2的電流：I2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(3V,30Ω)＝0.1A，所以通電10s電阻R2產(chǎn)生的熱量：Q＝I22R2t＝(0.1A)2×30Ω×10s＝3J。2．(2021·臨沂)某品牌電熱水瓶具有加熱和電動(dòng)出水兩種功能，其簡化電路如圖所示。其中R1是額定功率為2000W的電熱絲，R2是阻值為130Ω的分壓電阻，電磁泵的額定電壓為12V。在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將初溫為20℃、質(zhì)量為2.5kg的水裝入電熱水瓶，正常加熱8min20s將水燒開，已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，求該電熱水瓶：(1)此次加熱水的效率；(2)電磁泵的額定功率。解：只閉合開關(guān)S1時(shí)，電路為R1的簡單電路，此時(shí)電熱水瓶處于加熱狀態(tài)；只閉合S2時(shí)，電路為R2和電磁泵串聯(lián)的電路，此時(shí)電熱水瓶處于電動(dòng)出水狀態(tài)。(1)水吸收的熱量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(100℃－20℃)＝8.4×105J，加熱時(shí)間t＝8min20s＝500s，加熱功率等于R1的額定功率為2000W，故消耗的電能：W＝P加熱t(yī)＝2000W×500s＝106J，此次加熱水的效率：η＝eq\f(Q吸,W)＝eq\f(8.4×105J,106J)＝84%；(2)電磁泵的額定電壓為12V，則電磁泵正常工作時(shí)R2兩端的電壓：U2＝220V－12V＝208V，此時(shí)電路中的電流：I＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(208V,130Ω)＝1.6A，電磁泵的額定功率：P電磁泵＝U電磁泵I＝12V×1.6A＝19.2W。3．(2021·盤錦)圖甲是一款熨燙衣服的便攜式掛燙機(jī)，它有兩個(gè)加熱擋位，正常工作電壓為220V，高溫?fù)豕β蕿?200W。其內(nèi)部電路如圖乙所示，電熱絲R1＝60.5Ω。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]請(qǐng)計(jì)算：(1)將水箱中0.2kg的水從10℃加熱到100℃，需要吸收的熱量；(2)R2的阻值；(3)若用高溫?fù)跫訜徇@些水，所需時(shí)間為1min10s，掛燙機(jī)的加熱效率。解：(1)將水箱中0.2kg的水從10℃加熱到100℃，需要吸收的熱量：Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(100℃－10℃)＝75600J；(2)當(dāng)開關(guān)旋至2位置時(shí)只有R1連進(jìn)電路，處于低溫?fù)?，可求得此時(shí)的功率：P1＝eq\f(U2,R1)＝eq\f(（220V）2,60.5Ω)＝800W，當(dāng)開關(guān)旋至3位置時(shí)，R1和R2并聯(lián)，處于高溫?fù)?，則R2單獨(dú)的功率：P2＝P－P1＝1200W－800W＝400W，根據(jù)公式P＝eq\f(U2,R)可求得R2的阻值：R2＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(（220V）2,400W)＝121Ω；(3)高溫?fù)跫訜崴璧目傠娔埽篧＝Pt＝1200W×70s＝84000J，掛燙機(jī)的加熱效率：η＝eq\f(Q,W)×100%＝eq\f(75600J,84000J)×100%＝90%。4．(2021·貴陽模擬)如圖所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S1、S2，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端時(shí)，燈泡正常發(fā)光，電壓表V的示數(shù)為6V，電流表A2的示數(shù)為0.4A。只閉合開關(guān)S1，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端時(shí)，電流表A1的示數(shù)為0.2A，燈泡的實(shí)際功率為0.4W(不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響)。求：(1)電阻R1的阻值；(2)燈泡L的額定功率；(3)滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值。解：(1)閉合開關(guān)S1、S2，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端時(shí)，燈泡L與定值電阻R1并聯(lián)，由I＝eq\f(U,R)可得，電阻R1的阻值：R1＝eq\f(U,I1)＝eq\f(6V,0.4A)＝15Ω；(2)只閉合開關(guān)S1，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端時(shí)，R2的最大阻值和燈泡L串聯(lián)，燈泡兩端的電壓：UL＝eq\f(PL,I)＝eq\f(0.4W,0.2A)＝2V，燈泡的電阻：RL＝eq\f(UL,I)＝eq\f(2V,0.2A)＝10Ω，燈泡正常發(fā)光時(shí)燈泡L的額定功率：PL額＝eq\f(UL額2,RL)＝eq\f(U2,RL)＝eq\f(（6V）2,10Ω)＝3.6W；(3)只閉合開關(guān)S1，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端時(shí)，R2的最大阻值和燈泡L串聯(lián)，R2兩端的電壓：U2＝U－UL＝6V－2V＝4V，則滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值：R2＝eq\f(U2,I)＝eq\f(4V,0.2A)＝20Ω。5．(2021·銅仁)圖甲是小明家的電飯鍋及電路原理圖，該電飯鍋有高溫和保溫兩擋。由開關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié)。已知R0與R為電熱絲，現(xiàn)將電飯鍋接在220V的電源上，使用高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)，電飯鍋功率為1000W；使用保溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)，電飯鍋功率為440W。根據(jù)相關(guān)知識(shí)，回答下列問題：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)](1)飯煮熟后，開關(guān)S將__斷開__(選填“閉合”或“斷開”)；(2)電熱絲R的阻值為多少？(3)用此電飯鍋高溫?fù)鯇①|(zhì)量為1kg、溫度為25℃的水加熱，使鍋中水溫升高60℃，需用時(shí)5min，求此加熱過程中電飯鍋的加熱效率；(4)如圖乙所示，電能表上有一參數(shù)模糊不清，小明把家中其他用電器斷開僅使用電飯鍋，調(diào)至高溫?fù)鯚?min，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了250轉(zhuǎn)，則電能表上模糊的參數(shù)應(yīng)該是多少？解：(1)由公式P＝UI＝eq\f(U2,R)知，電壓一定時(shí)，P與R成反比，開關(guān)S閉合時(shí)，電阻R被短路，電路中的電阻最小，電路的電功率最大，電飯鍋處于高溫?fù)?；開關(guān)S斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路中的電阻最大，電路的電功率最小，電飯鍋處于保溫?fù)酰燥堉笫旌?，電飯鍋處于保溫狀態(tài)，開關(guān)S將斷開；(2)由公式P＝UI＝eq\f(U2,R)知電熱絲R0的阻值：R0＝eq\f(U2,P高溫)＝eq\f(（220V）2,1000W)＝48.4Ω，保溫時(shí)的總電阻：R總＝eq\f(U2,P保溫)＝eq\f(（220V）2,440W)＝110Ω，電熱絲R的阻值：R＝R總－R0＝110Ω－48.4Ω＝61.6Ω；(3)水吸收的熱量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×60℃＝2.52×105J，由P＝eq\f(W,t)可得消耗的電能：W＝P高溫t＝1000W×5×60s＝3×105J，電飯鍋高溫?fù)醯募訜嵝剩害牵絜q\f(Q吸,W)×100%＝eq\f(2.52×105J,3×105J)×100%＝84%；(4)電熱水器消耗的電能：W′＝P高溫t＝1000×10－3kW×eq\f(5,60)h＝eq\f(1,12)kW·h，則電能表的參數(shù)：N＝eq\f(250r,\f(1,12)kW·h)＝3000r/(kW·h)。6．(2021·包頭)圖甲是可自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度臺(tái)燈的電路圖。燈泡標(biāo)有“24V12W”字樣，R1為光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的變化如圖乙所示，滑動(dòng)變阻器R2最大阻值為30Ω。當(dāng)光照強(qiáng)度為E1，R2連入電路的阻值為12Ω時(shí)，燈泡正常發(fā)光(不計(jì)溫度對(duì)燈絲電阻的影響)。求：(1)燈泡的電阻和燈泡正常發(fā)光5min消耗的電能；(2)電源電壓；(3)光照強(qiáng)度在E1～E2之間，通過調(diào)節(jié)R2，燈泡實(shí)際功率的變化范圍。(燈泡兩端的電壓不能超過額定電壓)解：(1)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：I＝eq\f(P,U)＝eq\f(12W,24V)＝0.5A，燈泡的電阻：RL＝eq\f(U,I)＝eq\f(24V,0.5A)＝48Ω；燈泡消耗的電能：W＝Pt＝12W×5×60s＝3600J；(2)分析電路圖可知，光敏電阻R1、燈泡L、滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)接入電路，由圖乙可知，當(dāng)光照強(qiáng)度為E1時(shí)，R1＝12Ω，R2＝12Ω，燈泡正常發(fā)光，電路中總電阻：R總＝12Ω＋48Ω＋12Ω＝72Ω，此時(shí)電路中的電流I＝0.5A，電源電壓：U＝IR總＝0.5A×72Ω＝36V；(3)當(dāng)光照度為E2且R2全部阻值接入電路時(shí)，整個(gè)電路的電流最小，此時(shí)