知識專題07電學(xué)綜合計算專題

知識專題(七)電學(xué)綜合計算專題1.[2011·鄂爾多斯]為了在相對穩(wěn)定的溫度環(huán)境下培養(yǎng)菌種,某興趣學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖ZT7-1所示的恒溫箱。他們將一段電熱絲R接入電源電壓為36V的電路中,測得其實(shí)際功率為27W(電熱絲阻值不隨溫度變化)。請你解答下列問題:(1)電熱絲是利用電流的效應(yīng)來工作的。

(2)通過電熱絲R的電流是多大?(3)電熱絲R通電5min產(chǎn)生多少熱量?(4)為保證菌種的培養(yǎng),恒溫箱內(nèi)發(fā)熱功率應(yīng)為12W,在不改變電源電壓和原電熱絲的情況下,需在恒溫箱內(nèi)串聯(lián)一段多大阻值的電熱絲(用R'表示)?圖ZT7-12.[2016·鄂爾多斯]小明的爸爸購買了一款新型電烤箱(如圖ZT7-2甲所示),其原理是利用熱空氣流加熱食物。工作電路如圖乙所示,工作時,當(dāng)烤箱內(nèi)溫度高于預(yù)設(shè)溫度時,溫控開關(guān)自動斷開,電熱管停止加熱;當(dāng)烤箱內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)溫度時,溫控開關(guān)自動閉合,電熱管重新開始加熱;循環(huán)工作保障箱內(nèi)溫度維持為預(yù)設(shè)溫度。已知電風(fēng)扇的功率為50W,電熱管的電阻R0為44Ω。(1)求正常工作時電熱管的功率P0。(2)用這個電烤箱在一次烤雞翅的過程中,定時開關(guān)設(shè)定為15min,電熱管正常循環(huán)工作時,P-t圖像如圖丙所示,則本次烤雞翅共消耗多少電能?圖ZT7-23.[2013·鄂爾多斯]某同學(xué)設(shè)計了一個測量海水深度的裝置,其內(nèi)部電路如圖ZT7-3甲所示,其中R1=5Ω是一個定值電阻;R2是一個壓敏電阻,它的阻值隨所受壓力F的變化關(guān)系如圖乙所示;電源電壓保持6V不變。將此壓敏電阻用絕緣薄膜包好后放在一個硬質(zhì)“”形絕緣盒中,將其放入海水中保持受力面水平,且只有一個面積為0.02m2的面承受海水壓力。(設(shè)海水的密度ρ海水取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)當(dāng)R2的阻值為15Ω時,求電流表的示數(shù)。(2)當(dāng)電流表的示數(shù)為0.5A時,求R1消耗的電功率。(3)若將裝有此壓敏電阻的絕緣盒放入水下200m深處,根據(jù)圖乙計算此時壓敏電阻R2的阻值。圖ZT7-34.[2017·鄂爾多斯]圖ZT7-4甲所示是某型號的浴室防霧鏡,其背面粘貼有等大的電熱膜,使用時鏡面受熱,水蒸氣無法凝結(jié)其上,便于成像。該防霧鏡的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。(1)求防霧鏡正常工作時的電流。(2)經(jīng)測試,在-5℃環(huán)境下工作500s使平面鏡的平均溫度升高了44℃,求電熱膜給平面鏡的加熱效率。[玻璃的比熱容為0.75×103J/(kg·℃)](3)如圖乙所示,小明給防霧鏡電路連接了一個滑動變阻器R,能使電熱膜的功率在原功率的25%~100%之間變化,以滿足不同季節(jié)使用的需要。請求出R的最大阻值。鏡子質(zhì)量1.2kg額定電壓220V額定功率88W圖ZT7-41.[2018·臨沂]小明媽媽為奶奶買了一個電熱足浴盆(如圖ZT7-5所示),內(nèi)部由加熱系統(tǒng)和按摩系統(tǒng)兩部分組成。加熱系統(tǒng)的加熱電阻額定電壓為220V,額定功率為605W。[水的比熱容c水=4.2×103J/(kg·℃)](1)小明幫奶奶泡腳時,向足浴盆中加入6kg初溫為20℃的水,加熱系統(tǒng)的加熱電阻正常工作15min將水加熱到40℃,此加熱過程中水吸收的熱量是多少?消耗的電能是多少?(2)當(dāng)小明家的實(shí)際電壓是200V時,加熱電阻工作的實(shí)際功率是多少?(3)足浴盆按摩系統(tǒng)中的電動機(jī)工作電壓是12V(按摩系統(tǒng)將交流電壓轉(zhuǎn)換為12V),工作電流為4A,其電阻為0.5Ω,電動機(jī)工作中因發(fā)熱損失的功率是多少?圖ZT7-52.某同學(xué)利用熱敏電阻為家中燈暖型“浴霸”(用電燈取暖的用電器)設(shè)計了一個溫度可自動控制的裝置,如圖ZT7-6甲所示?！翱刂齐娐贰敝械臒崦綦娮鑂1的阻值隨溫度變化的曲線如圖乙所示,電磁鐵線圈可看成阻值為20Ω的純電阻R0?！霸“浴惫舶惭b有2盞標(biāo)有“220V440W”的燈泡,當(dāng)電磁鐵線圈中電流大于或等于50mA時,電磁繼電器的銜鐵被吸合,使“浴霸”電路斷開;當(dāng)線圈中的電流小于或等于40mA時,電磁繼電器的銜鐵被釋放,使“浴霸”電路閉合。(1)“工作電路”正常工作時,每盞燈泡在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少?(2)若浴室中的溫度不得超過40℃,則“控制電路”的電源電壓U1最小值是多少?(3)若電源U1電壓恒定為12V,則將此裝置放在浴室內(nèi),浴室內(nèi)溫度可控制在多大范圍內(nèi)?圖ZT7-63.某種智能型電飯鍋,如圖ZT7-7甲所示,有加熱、保溫、斷電的功能。內(nèi)部簡化的電路如圖乙所示,開關(guān)S可根據(jù)設(shè)定在“1”“2”“3”擋之間自動轉(zhuǎn)換。某次煮飯時電功率與時間的關(guān)系圖像如圖丙所示。(1)求電阻R1的阻值。(2)此次煮飯產(chǎn)生的總熱量如果用來燒水,其中80%的熱量被水吸收,則能將初溫是20℃、多少千克的水燒開?[在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的比熱容c水=4.2×103J/(kg·℃),計算結(jié)果保留2位小數(shù)]圖ZT7-74.[2018·陜西]如圖ZT7-8甲為一款陶瓷電煎藥壺,工作電路簡化為如圖乙所示,它在工作時,有高火加熱、文火萃取和小功率保溫三個過程。已知正常工作時,高火加熱功率為500W,文火萃取功率為100W。若壺中藥液的總質(zhì)量為1kg,且在額定電壓下煎藥時,藥液的溫度與工作時間的關(guān)系圖像如圖丙所示。(1)觀察圖丙中高火加熱過程可知:電煎藥壺在前半段比后半段時間的加熱效率。上述高火加熱過程中,1kg藥液所吸收的熱量是多少?[c藥液=4.2×103J/(kg·℃)]

(2)分析圖乙所示的電路可知:當(dāng)S1接2,同時時,電路處于文火萃取階段,電路中的電阻在工作。

(3)已知電阻R2=484Ω,求R1的阻值是多少,電煎藥壺的小功率保溫功率是多少。圖ZT7-8參考答案真題回顧1.解:(1)熱(2)通過電熱絲R的電流I=PU=27W36V=0(3)電熱絲R通電5min產(chǎn)生的熱量Q=W=Pt=27W×5×60s=8100J。(4)電熱絲的電阻R絲=UI=36V0箱內(nèi)發(fā)熱功率為12W時,由P=U2R可得電路中的總電阻R總=U2P串聯(lián)的電熱絲R'阻值R'=R總-R絲=108Ω-48Ω=60Ω。2.解:(1)由P=U2R可得,電熱管正常工作時的功率P0=U2R(2)由題圖丙可知,電風(fēng)扇工作時間為15min=900s,電熱管工作時間為10min=600s。電風(fēng)扇消耗的電能為W1=P1t1=50W×900s=4.5×104J,電熱管消耗的電能為W2=P0t2=1100W×600s=6.6×105J。共消耗的電能為W=W1+W2=4.5×104J+6.6×105J=7.05×105J。3.解:(1)由題圖甲知,定值電阻R1與壓敏電阻R2串聯(lián),電流表測電路中電流,根據(jù)歐姆定律可得,當(dāng)R2的阻值為15Ω時電流表的示數(shù)I=UR1+R2=(2)當(dāng)電流表的示數(shù)為0.5A時,R1消耗的電功率P1=I'2R1=(0.5A)2×5Ω=1.25W。(3)絕緣盒放到水下200m深時,壓敏電阻R2受到的壓強(qiáng)p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa,壓敏電阻受到的壓力F=pS=2×106Pa×0.02m2=4×104N,由圖乙可知此時R2'=20Ω。4.解:(1)由P=UI可得,防霧鏡正常工作時的電流I額=P額U額=88W220V(2)由題意,平面鏡吸收的熱量Q吸=cmΔt=0.75×103J/(kg·℃)×1.2kg×44℃=3.96×104J,電熱膜消耗的電能W=P額t=88W×500s=4.4×104J,則加熱效率η=Q吸W=3(3)由題圖乙可知,兩電阻串聯(lián)。當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值為0時,電熱膜的功率為原功率的100%;當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值最大時,電熱膜功率變?yōu)樵瓉淼?5%,此時P'=25%×P額=0.25×88W=22W。由P=U2R可得,電熱膜的阻值R熱=U額2當(dāng)電熱膜的功率為原功率的25%時電路中電流I'=P'R熱=22W550Ω則滑動變阻器的最大阻值R=R總-R熱=UI'-R熱=220V0.強(qiáng)化訓(xùn)練1.解:(1)由題意,電熱足浴盆注水量為6kg,當(dāng)溫度達(dá)到顯示溫度40℃時,完成加熱,所以水吸收的熱量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×6kg×(40℃-20℃)=5.04×105J。加熱時間t=15min=900s,電熱足浴盆加熱的功率為605W,則電熱足浴盆消耗電能W=P額t=605W×900s=5.445×105J。(2)加熱電阻R=U額2P額則P實(shí)=U實(shí)2R=(3)電動機(jī)工作中因發(fā)熱損失的功率P=I2r=(4A)2×0.5Ω=8W。2.解:(1)每盞燈泡正常工作時的功率P=440W,在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=W=Pt=440W×60s=2.64×104J。(2)當(dāng)熱敏電阻R1溫度為40℃時,其阻值R1=170Ω;因為R1和R0串聯(lián),所以R總=R1+R0=170Ω+20Ω=190Ω,此時若要使電路中電流達(dá)到I1=50mA=0.05A而使銜鐵被吸合而斷開“工作電路”,則“控制電路”電源的最小電壓應(yīng)為U小=I1R總=0.05A×190Ω=9.5V。(3)當(dāng)“控制電路”電流為I=I1=50mA=0.05A時,因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,由I=UR可得電路中總電阻R總'=R1'+R0=U1I=則R1'=R總'-R0=240Ω-20Ω=220Ω,由圖可得對應(yīng)的溫度為32℃;當(dāng)電流為I'=40mA=0.04A時“控制電路”中總電阻R總″=R1″+R0=U1'I'則R1″=R總″-R0=300Ω-20Ω=280Ω,由圖可得對應(yīng)的溫度為24℃。所以,室內(nèi)溫度可控制在24~32℃范圍內(nèi)。3.解:(1)由圖乙可知,當(dāng)開關(guān)接“1”時,電路為R1的簡單電路,電路中的總電阻最小,由P=U2由圖丙可知,P加熱=0.8kW=800W,P保溫=0.1kW=100W,電阻R1的阻值R1=U2P加熱=(220V(2)由圖丙可知,加熱時間和保溫時間都是10min,則加熱時產(chǎn)生的熱量Q1=P加熱t(yī)=800W×10×60s=4.8×105J;保溫時產(chǎn)生的熱量Q2=P保溫t=100W×10×60s=6×104J;此次煮飯產(chǎn)生的總熱量Q總=4.8×105J+6×104J=5.4×105J,水吸收的熱量Q吸=ηQ總=80%×5.4×105J=4.32×105J,水的質(zhì)量m=Q吸c(diǎn)水(t4.解:(1)低1