專題練習(xí)6 電學(xué)計(jì)算（原卷版）

專項(xiàng)六專題練習(xí)專題練習(xí)6電學(xué)計(jì)算1.（2021揚(yáng)州）如圖所示為模擬調(diào)光燈電路，電源電壓恒為6V，燈泡標(biāo)有“2.5V0.5A”字樣（燈阻值不變），滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω1A”字樣，（1）求燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率；（2）求燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值；（3）該電路設(shè)計(jì)是否有缺陷?如有，請(qǐng)給出解決辦法?！就黄泣c(diǎn)】解電學(xué)計(jì)算題，一般步驟是：先做出符合要求的電路圖，標(biāo)上已知、待求的量，然后結(jié)合計(jì)算公式進(jìn)行分析推導(dǎo)。這一過(guò)程一般在草稿紙上進(jìn)行，待分析清楚后，理清順序，規(guī)范書寫解題過(guò)程。要注意各用電器的量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，切忌“張冠李戴”。2.（2021內(nèi)蒙古）中國(guó)的廚藝最講究“火候”二字，圖甲所示的智能蛋糕機(jī)就是采用智能化技術(shù)控制制作過(guò)程不同時(shí)間段的溫度，制作出口感好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的蛋糕。該蛋糕機(jī)的部分參數(shù)如下表所示。蛋糕機(jī)部分參數(shù)表U額=220V額定功率/W中溫440高溫880（1）求該蛋糕機(jī)正常工作時(shí)中溫?fù)鹾透邷負(fù)醯碾娏髦?；?）求該蛋糕機(jī)正常工作處于中溫檔時(shí)電路的總電阻；（3）小明課下查得其實(shí)際工作的簡(jiǎn)化電路圖如圖乙所示，S1為單刀開關(guān)，S2為單刀多擲開關(guān)，R1、R2為電加熱絲。請(qǐng)判斷蛋糕機(jī)處于高溫、中溫、低溫?fù)鯐r(shí)開關(guān)S1、S2所處的狀態(tài)；并計(jì)算該蛋糕機(jī)低溫?fù)醯念~定功率。【突破點(diǎn)】1.串聯(lián)式加熱模型：如上圖所示，對(duì)于兩個(gè)電阻串聯(lián)后組成的加熱裝置，都可以等效為這種模型。當(dāng)S閉合時(shí)，R1被短路，只有R2工作，這時(shí)處于加熱狀態(tài)，R2為一個(gè)阻值較小的電阻。當(dāng)S斷開后，R1、R2串聯(lián)，電路處于“保溫”狀態(tài)，R1是一個(gè)阻值較大的電阻。對(duì)這類問(wèn)題涉及的主要計(jì)算公式為：（1）R2=U2/P加熱；（2）R=R1+R2=U2/P保溫；（3）P=PR1+PR2；（4）W=Pt。2.并聯(lián)式加熱模型：如上圖所示，對(duì)于將電阻并聯(lián)后的加熱裝置原理，都可以等效為這個(gè)模式。當(dāng)S閉合時(shí)，只有R2工作，處于低溫檔（或保溫檔），當(dāng)S、S0同時(shí)閉合時(shí)，處于加熱狀態(tài)，或者“高溫檔”。這里R2的阻值一般比R1大，用作保溫加熱。計(jì)算該類題目的常見公式：（1）P保溫=U2/R2；（2）R=；（3）P=PR1+PR2。3.（2021青海）酒駕、醉駕會(huì)給交通安全帶來(lái)巨大隱患，便攜式酒精測(cè)試儀給交警執(zhí)法帶來(lái)了極大的便利。如圖1所示，是便攜式酒精測(cè)試儀的原理圖，電源電壓恒為3V，Rp是酒精氣體傳感器，其阻值隨酒精氣體濃度變化的規(guī)律如圖2所示，R0是報(bào)警器，其電阻值恒定為50Ω。問(wèn)：（1）當(dāng)氣體中酒精濃度為0時(shí)，電路中的電流是多少？通電10s電流產(chǎn)生的熱量是多少？（2）我國(guó)法律規(guī)定，當(dāng)每100ml的氣體中酒精濃度大于或等于20mg小于80mg為酒駕，大于或等于80mg為醉駕。在對(duì)某司機(jī)的檢測(cè)中，電壓表的示數(shù)為2V，通過(guò)計(jì)算分析該司機(jī)屬于酒駕還是醉駕?！就黄泣c(diǎn)】設(shè)計(jì)電學(xué)的圖像分析常見的主要是伏安曲線。對(duì)于伏安曲線一定要注意橫縱坐標(biāo)所表示的量。其次是各類可變電阻對(duì)應(yīng)的圖像，比如壓力-電阻；酒精濃度-電阻；光照強(qiáng)度-電阻等，分析時(shí)要注意電阻隨這些量的變化趨勢(shì)。4.（2021長(zhǎng)沙）下圖是小偉做課外實(shí)驗(yàn)的實(shí)物圖，他閉合開關(guān)后，把滑動(dòng)變阻器的滑片從一個(gè)端點(diǎn)A移到另一個(gè)端點(diǎn)B時(shí)，在下表中記錄下滑片在這兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)電壓表V1、V2的信息，滑片在A、B兩點(diǎn)時(shí)，R1和R2的功率之和相差0.35W。已知燈泡上標(biāo)有“2.5V0.5A”的字樣，燈的電阻隨溫度的變化忽略不計(jì)，電源電壓恒定不變。求：滑動(dòng)變阻器的滑片位置電壓表V1的示數(shù)U1/V電壓表V2的示數(shù)U2/VA9U09U0B6U010U0（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；（2）燈泡正常發(fā)光100s消耗的電能；（3）閉合開關(guān)，滑片從端點(diǎn)A移到端點(diǎn)B的過(guò)程中電路總功率的最小值?！就黄泣c(diǎn)】求電路的最?。ㄗ畲螅╇姽β实乃伎挤椒ㄓ蒔=U2/R可知：當(dāng)電壓一定時(shí)（一般此時(shí)是求電路的總功率），電路的電阻最小時(shí)，電功率最大；電路的電阻最大時(shí)，電功率最小。所以此時(shí)需要分析清楚什么時(shí)候電路的電阻取得最大或最小值。由P=UI可知：對(duì)于電阻一定時(shí)，電壓最高時(shí)，電功率最大；電壓最低時(shí)，電功率最小。5．（2021溫州）常用的密度計(jì)使用時(shí)需要較多待測(cè)液體（如圖甲）。小明設(shè)計(jì)了一臺(tái)只需少量待測(cè)液體就能直接測(cè)量其密度大小的簡(jiǎn)易密度儀（如圖乙）。其工作原理為:桶中無(wú)液體時(shí)，滑片P指向A處；測(cè)量時(shí)，將待測(cè)液體加滿小桶，裝有滑輪和滑片P的滑塊向下移動(dòng)x，彈簧彈力增加F，待滑塊穩(wěn)定后閉合開關(guān)S，就能從已標(biāo)注相應(yīng)密度值的電流表刻度盤上讀出待測(cè)液體密度。電源電壓U0恒為6伏，定值電阻R0的阻值為12歐，電流表量程為0～0.6安，小桶的容積為10厘米3，粗細(xì)均勻的電阻絲AB總長(zhǎng)為20厘米，其阻值隨長(zhǎng)度變化如表。F與x的關(guān)系如圖丙所示。（不計(jì)摩擦，桶距底座高度足夠）。電阻絲的長(zhǎng)度（厘米）05101520電阻絲的阻值（歐姆）010203040（1）閉合開關(guān)S，滑片P在A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)分別為Ia、Ib，則Ia、Ib的大小關(guān)系是______。（2）某次測(cè)量時(shí)，電流表示數(shù)為0.2安，則所測(cè)液體密度為多少克/厘米3?（3）為了方便在電流表的表盤上標(biāo)注對(duì)應(yīng)的密度值，根據(jù)上述信息，分析密度與電流的關(guān)系并確定量程。①寫出密度ρ與電流I的關(guān)系式ρ=______。②該密度儀能測(cè)量的最大密度為______克/厘米3。6.（2021泰安）物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式水深測(cè)量?jī)x，如圖甲所示，它主要是由探頭A和控制盒B構(gòu)成，A、B之間用有絕緣皮的細(xì)導(dǎo)線相連。探頭A是一個(gè)裝配有壓敏電阻RX的圓柱體，壓敏電阻RX所受壓力等于圓柱體底部所受壓力。圓柱體底面積為、高、重3N，工作時(shí)底部始終與水平面相平。A、B之間的電路連接如圖乙所示，電源電壓恒為12V，當(dāng)壓敏電阻RX受到的壓力達(dá)到最大值時(shí)，電路中的電流為10mA，報(bào)警器（電阻不計(jì)）開始報(bào)警。正常工作時(shí)，壓敏電阻RX阻值隨壓力的變化規(guī)律如圖丙所示。（不考慮大氣壓強(qiáng)的影響，細(xì)導(dǎo)線重力與體積均不計(jì)湖水的密度為1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。（1）探頭A的密度是多少？（2）為保證壓敏電阻RX受到的壓力達(dá)到最大值時(shí)報(bào)警器能正常報(bào)警，接入電路的定值電阻R0阻值為多大？（3）小組同學(xué)將該裝置帶到湖面進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)探頭A在細(xì)導(dǎo)線的牽引下，下沉到湖中某深度處時(shí)，電壓表示數(shù)是8V，求此處的深度和此時(shí)細(xì)導(dǎo)線對(duì)探頭A的拉力。7.（2021·云南中考真題）交通安全要求廣大司機(jī)“開車不喝酒，喝酒不開車”，酒后駕駛存在許多安全隱患。某科技興趣小組設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易的酒精檢測(cè)儀，其電路原理如圖甲所示。電源電壓為12V，R1是氣敏電阻，其阻值隨呼氣酒精濃度K的變化關(guān)系如圖乙所示，R2為滑動(dòng)變阻器。檢測(cè)前對(duì)檢測(cè)儀進(jìn)行“調(diào)零”，即調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表的示數(shù)為0.1A，調(diào)零后變阻器滑片位置保持不變。查閱到相關(guān)資料如下：（1）求“調(diào)零”后變阻器R2接入電路的阻值；（2）檢測(cè)前R2工作10s消耗的電能；（3）對(duì)某司機(jī)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，電流表示數(shù)為0.16A，依據(jù)信息窗資料，通過(guò)計(jì)算判斷該司機(jī)屬于非酒駕、酒駕還是醉駕。8.（2021連云港）一位設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了一種“重力燈”。無(wú)論你在地球哪一個(gè)角落，無(wú)論當(dāng)?shù)氐奶鞖馊绾?，它都可以?shí)現(xiàn)照明。如圖甲是這種“重力燈”的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖，當(dāng)重物下落時(shí)拉動(dòng)繩子，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小燈泡就可以發(fā)光。重復(fù)以上操作，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間照明?，F(xiàn)掛上一個(gè)質(zhì)量為25kg的重物，該重物恰好可以緩慢勻速下落。在重物下落高度為2.4m的過(guò)程中，就可以供一個(gè)標(biāo)有“3.6V1W”字樣的LED燈持續(xù)正常發(fā)光4min。（g取10N/kg）（1）甲圖虛線框內(nèi)一定有___________，它的工作原理是___________；（2）求重物下落時(shí)，重力做功的功率；（3）求重物在一次下落過(guò)程中，甲圖裝置能量轉(zhuǎn)化的效率；（4）取下燈泡，將甲圖裝置的兩個(gè)輸出端接入乙圖中的a、b兩個(gè)接線柱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（設(shè)該裝置在短時(shí)間實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以穩(wěn)定輸出3.6V電壓）；R0為標(biāo)有“5Ω0.3A”的定值電阻，滑動(dòng)變阻器R1標(biāo)有“50Ω1A”，電流表選擇量程為0~0.6A，電壓表選擇量程為0~3V；為了保證電路安全，求滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變化范圍?！就黄泣c(diǎn)】對(duì)應(yīng)電路安全問(wèn)題，關(guān)鍵是分析出電路的最大電流值和用電器可承受的最高電壓值。一般是分析串聯(lián)電路，電流表的最大量程、電路中某個(gè)用