17电学计算综合答案1.docx
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17电学计算综合答案1
1、在研究性学习活动中，几名同学对家用微波炉的实际功率和加热效率进行了研究．如表所示为记录的相关内容．
主要器材
微波炉
电能表
相关资料
额定电压220V 频率50Hz
220V 10（20）A50Hz 600 revs／（kW·h）
活动记录
①取质量为250g的水，测得水的初温为20℃
②关闭家中其他用电器，只将该微波炉接入电路中，让其单独工作
③用微波炉给水加热1min
④测得电能表的转盘在这1min内转了12转
⑤加热1min后，水的温度达到60℃
在用微波炉给水加热的1min内，
求：
（1）水吸收的热量；[水的比热容为4.2×103J／（kg·℃）]
（2）微波炉实际消耗的电能；
（3）微波炉的实际功率；（4）微波炉给水加热的效率．（精确到1％）
2、如图是模拟调光灯的电路图．电源电压恒为6V，小灯泡L的额定功率是6W，滑动变阻器R的最大电阻是20Ω．灯丝的电阻随温度的变化而变化．闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P位于a端时，小灯泡正常发光．试求：
（1）小灯泡正常发光时的电流是多少？
（2）当滑动变阻器连入电路中的电阻是5Ω时，电路中的电流是0.6A，此时小灯泡的电阻是多少？
（3）当滑动变阻器的滑片P位于b端时，电压表的示数是1V，通电1min，电流通过滑动变阻器所做的功是多少？
3、如图甲是顺顺家的电饼铛，它的上下盘可以分别加热，图乙为其内部电路图，R上、R下分别为上盘和下盘的加热电阻．当上、下盘同时加热时电饼铛正常工作的总功率为2200W，且上，下盘的加热功率相等．
（1）当上、下盘同时加热时，电饼铛的工作总电流是多少？
（2）下盘加热电阻是多少欧？
（3）用这个电饼铛上、下盘同时加热牛肉．若将0.5kg、20℃的牛肉加热至100℃，需要加热多长时间？
[不计热量损失，c牛肉＝3.3×103J／（kg·℃）]
4、“吃火锅”是人们喜爱的一种饮食方法．火锅里装有2L、60℃的水，要把这些水加热到100℃，求：
（1）水吸收了多少焦的热量？
[c水＝4.2×103J／（kg·℃）]
（2）若由阻值为24.2Ω的电热丝接入家庭电路来加热，使锅内的水由60℃加热到100℃，且电热丝产生热量的80％被水吸收，则电热丝需正常工作多长时间？
5、如图所示，电源电压不变，R2＝12Ω，小灯泡L标有“6V 3W”字样（不考虑灯丝电阻变化）．当S1、S2、S3都闭合时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数为0.6A，求：
（1）电源电压和定值电阻R1的值各为多大？
（2）当S1闭合，S2、S3断开时，小灯泡消耗的实际功率是多大？
6、如图是某学校食堂电水壶的铭牌和电路图，R为加热器．温控开关S处于闭合状态，加热器加热，当水沸腾后，会自动断开进入保温状态．假设气压为1标准大气压，加热器电阻值不变．[c水＝4.2×103J／（kg·℃）]则：
（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？
（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间？
（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，电阻R0的电功率是多少？
额定电压
220V
额定功率
4400W
可装水质量
10kg
频率
50Hz
7、）电热水壶是一种使用频率较高的家用电器，如图所示的是某型号电热水壶，铭牌上标注额定功率是1760W，额定电压是220V，现壶中装有1.5L温度为20℃的水．求：
（1）将该电热水壶接入220V的家庭电路中工作时，通过电热水壶的电流是多大？
（2）若加热时间是6min，加热过程中消耗的电能是多少？
（3）在1标准大气压下将水烧开，水吸收的热量是多少？
[c水＝4.2×103J／（kg·℃）]
8、
如图所示，灯L标有“2.5V 1.25W”字样，R1＝15Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω，当开关S1闭合，S2、S3断开，滑片P滑至左端时，灯L恰好正常发光．试求：
（1）灯L正常发光时的电阻．
（2）电源电压．
（3）S1、S2、S3都闭合，且滑动变阻器的滑片P滑到中点时，电流表的示数和此时电路消耗的总功率．
（1）小灯泡正常发光时的电流IL==
=0.5A，
小灯泡正常发光时的电阻RL==
=5Ω；
（2）当开关S1闭合，S2、S3断开，滑片P滑至左端，R2、L串联，灯L正常发光，
电路电流I=IL=0.5A
电源电压U电=I（R2+RL）=0.5A×（10Ω+5Ω）=7.5V；
（2）（3）当S1、S2、S3都闭合时，且滑片滑到中点时，R1与R2′并联R1中电流I1=
=
=0.5A；
R2中电流I2=
=
=1.5A
电流表的示数I干=I1+I2=0.5A+1.5A=2.0A，
电路消耗的总功率P=UI=7.5V×2A=15W．
9、如图甲是一种恒温调奶器，可以自动调试好加水的奶粉，然后加热到最适合宝宝饮用的温度40℃，还可以自动保温，特别适合夜间使用．图乙是机器的参数表及电路简图（R1、R2为电热丝，S为双触点自动开关，按“1”时不工作，接“2”时保温，接“3”时加热）．
求：
（1）调奶器处于保温状态时的工作电流．（结果保留两位小数）
（2）电阻R2的阻值．
（3）若把200g调好的奶粉从20℃加热到40℃所用时间为32s，则调好的奶粉的比热容是多少？
（不计热量损失）
答案：
（1）0.07A
（2）100Ω （3）4000J/（kg·℃）
车载额定电压
12V
家用额定电压
220V
车载额定功率
120W
家用额定功率
220W
自身质量
1.6kg
10、如图所示是车载和家用两种加热模式的电热杯．它可以用车载12V电源加热，或接在家庭电路进行加热．它的主要参数如下表，问：
（1）电热杯与水平面的接触面积为100cm2，装入1kg水时电热杯对水平面的压强为多大？
（g取10N／kg）
（2）如果在家庭电路中使用，电热杯正常工作时的电流和电阻各为多少？
（3）在标准大气压下，用车载模式烧开0.5kg初温为20℃的水，需要多长时间（不计能量损失）？
[c水＝4.2×103J／（kg·℃）]
11、有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝．R1＝88Ω，R2＝22Ω．
（1）如何控制S1和S2，使热水器处于高温档；
（2）求中温档正常工作时热水器的功率；
（3）低温档正常工作10min内电热丝产生的热量．
（1）S1闭合，S2接a点时，热水器处于高温档
（2）中温档：
只闭合S1，电路中只有R1工作。
中温档正常工作时热水器的功率为：
（3）（3）低温档：
S1断开，S2接b点，R1、R2串联，R串=R1+R2=88Ω+22Ω=110Ω，，
电热丝产生的热量为：
12、如图是某电热烘干箱的简化电路图，S是温探开关，电源电压为220V，R1是发热电阻丝，R2是阻值为110Ω的电阻．开关S接“2”时是高温挡，R1的电功率是110W；开关S接“1”时是低温挡．试求：
（1）R1的阻值是多大？
（2）低温挡时，电路中的电流是多大？
（3）高温挡时，通电10min，R1消耗的电能是多少？
（1）S1闭合，S2接a点时，热水器处于高温档
（2）中温档：
只闭合S1，电路中只有R1工作。
中温档正常工作时热水器的功率为：
（3）（3）低温档：
S1断开，S2接b点，R1、R2串联，R串=R1+R2=88Ω+22Ω=110Ω，
，电热丝产生的热量为：
13、小明买了一辆电动自行车，该车电动机的工作电压为32V，电能转化为机械能的效率为75％，车轮与地面接触的总面积为40cm2．小明骑电动自行车在水平公路上以6m／s的速度匀速直线行驶了10min，牵引力为20N，人和车的总质量为100kg，在此过程中：
（1）电动自行车对水平地面的压强是多少？
（2）电动自行车通过的路程是多少？
牵引力做功为多少？
（3）电动自行车匀速行驶时，电动机的工作电流为多少？
试题分析：
（1）电动车对水平面的压力等于电动车的重力即
（2）匀速行驶
（3）
14、
如图是一款有煮洗功能的洗衣机的简化电路图及相关参数．此款洗衣机有两个档位，当开关置于位置1时为加热状态，当开关置于位置2时为保温洗涤状态．其中电阻R1的阻值为22Ω[C水＝4.2×103J／kg•℃]，求：
加热功率（kW）
2.4
加水量（kg）
15
洗涤衣物容量（kg）
3
额定电压（V）
220
产品质量（kg）
44
产品尺寸（mm）
450×540×768
（1）在洗衣机内按“加水量”加入20℃的冷水加热到90℃时水吸收的热量；
（2）R2的阻值；
（3）洗衣机在保温洗涤状态下工作时，电动机的功率为200W，则此时通过电动机的电流为多少？
15、家用电磁炉以其高效、节能成为新一代智能灶具，小明在家中关闭其他所有用电器，在只有电磁炉正常工作的情况下．请你回答下列有关问题：
（1）1标准大气压下，锅内装有4.5L温度为20℃的水，给电磁炉通电把水加热到沸腾，水至少吸收多少热量？
[水的密度为1.0×103kg／m3，水的比热容为4.2×103J／（kg•℃）]
（2）把上述水烧开用了20min．家中安装的标有“3000r／（kW•h）”的电能表转了1400圈，求该电磁炉的额定功率？
（3）此电磁炉烧水时的效率是多少？
（1）水的质量为：
水吸收的热量为：
；
（2）把水烧开消耗的电能为：
，
电磁炉的额定功率为：
；
（3）
，电磁炉的效率为：
16、如图甲所示是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路（R1、R2都是加热电阻）．当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置，电开水器处于保温状态，电开水器额定电压为220V，容量为50L，加热功率为5.5kW．[C水＝4.2×103J／（kg·℃）]，求：
（1）R1的电阻；
（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下），水吸收的热量；
（3）加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6×104J，为保持水温不变，计算电阻R2的阻值．
【解析】
（1）S接1时，电路为1的简单电路，电路中的总电阻最小，电功率最大，饮水机处于加热状态；
由
可得，
=8.8Ω。
（2）水的体积：
V=50L=50dm3=0.05m3，由ρ=m/V可得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0
）=4.2×103J/（kg?
℃）×50kg×（100℃﹣20℃）=1.68×107J。
（3）若无人接水，水每分钟放出的热量为6×104J，则根据W=
t得：
R=
t=
×60s=48.4Ω，
当S接2时，两电阻串联，饮水机处于保温状态；R2=R﹣R1=48.4Ω﹣8.8Ω=39.6Ω．
1、电吹风是现代家庭的常用电器。
如图甲所示是电吹风的电路原理图，R是电热丝，M是带动风扇转动的电动机，某电吹风的主要技术参数如图乙所示：
（1）当只闭合S1时，电吹风正常工作1min消耗的电能是多少J?
（2）当同时闭合S1、S2时，电吹风正常工作，通过R的电流为多大?
（3）当电吹风正常工作并且吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是多少J?
解析：
（1）只闭合S1时，电路中只接入M，所以此时吹的是冷风，功率为80W，正常工作1min消耗的电能W=Pt=80W×1min=4800J。
（2）当同时闭合S1、S2时，电热丝R与M并联，此时吹热风，电吹风正常工作时功率是880W，则R消耗的功率PR=880W-80W=800W，通过R的电流I=P/U=800W/220V=3.64A。
（3）当电吹风正常工作并且吹热风时，1min内电流通过R产生的热量Q=Pt=800W×1min=48000J。
点评：
当同时闭合S1、S2时，电热丝R与M并联，M两端的电压仍然是220V，故M消耗的电功率仍然是80W;由总功率等于各用电器的功率之和，知R的功率PR=880W-80W=800W。
2、某电吹风的简化电路图如图所示，R1、R2是发热电阻丝，M是电动机。
开关S1闭合后，S2接1、2时吹冷风，通过电动机的电流为O.1A;S2接2、3时吹温风，R1的阻值为110Ω。
S2接3、4时吹热风，电吹风的总功率为1100W。
电源电压为220V。
试求：
（1）吹冷风时，电动机的功率是多少?
（2）吹温风时，通过R1的电流是多少?
（3）吹热风时，R2的电阻是多少?
（结果保留小数点后两位）
解析：
（1）吹冷风时，电动机的功率P=UI=220V×0.1A=22W;
（2）吹温风时，通过R1的电流I1=U/R=220V/110Ω=2A;
（3）吹热风时，总电流I=P/U=1100W/220V=5A，
那么通过R2的电流I2=5A-0.1A-2A=2.9A，R2=U2/I2=75.86Ω。
点评：
第3问还可以这样做，吹温风时，R1的功率P1=UI1=220V×2A=440W;吹热风时，R2的功率P2=1100W-440W-22W=638W，则R2=U2/P2=75.86Ω。
3、电动自行车越来越受到人们的青睐，不少人用电动自行车替代了摩托车。
电动自行车使用前要先对车上的蓄电池充电，骑车时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力，下表是某品牌电动自行车的一些主要技术参数：
若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶，受到的阻力是人与车总重的0．02倍，取g=10N/kg，求：
最高车速
≤30km/h
一次充电连续行驶里程
50km
蓄电池工作电压
36V
充电时间
8h
一次充电耗电量
0．6kwh
电动机效率
75%
质量
40kg
最大骑行噪声
≤62dB
⑴行驶10min，电动机对自行车做的功；
⑵通过电动机线圈的电流。
⑶若摩托车百公里耗油2．5L，每升汽油4．65元，照明用电每度0．52元，试比较说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。
⑴电动自行车匀速行驶时：
F=f=0．02G=0．02×（m车+m人）g=0．02×（40kg+60kg）×10N/kg=20N
10min自行车行驶的路程：
s=vt=6m/s×10×60s=3600m
电动机对自行车做的功：
W有=Fs=20N×3600m=7．2×104J
⑵行驶10min电动自行车消耗的电能：
通过电动机线圈的电流：
⑶电动自行车百公里耗电的费用为：
2×0．6kwh×0．52元/度=0．624元
摩托车百公里耗油的费用为：
2．5元×4．65元/L=11．625元
比较可知百公里行程，电动自行车比摩托车的费用低得多，所以使用电动自行车更经济。
4．电动摩托车实用、环保、污染少，很受人们的喜爱．现有某型号的电动摩托车的一些性能参数如表所示：
整车净重
80kg
最高车速
45km/h
蓄电池的电压
48V
轮胎能承受的最大压强
2×105Pa
蓄电池类型
高能免维护铅酸型
车轮直径
40cm
一次充电储存的电能
3．5×106J
行驶噪声
62dB
（1）若该电动摩托车在行驶过程中轮胎与地面接触的总面积为1．5×10-2m2，那么其载重量最大不能超过多少kg？
（取g=10N／kg）
（2）若该车以10m／s的速度匀速行驶时，受到的阻力为50N，电能转化为机械能的效率为80％，求该车充一次电后，以所述情况行驶时，最多能行驶多远？
此过程中摩托车的工作电流是多大？
（1）轮胎对地面的最大压力为：
F=pS=2×105Pa×1．5×10-2m2=3000N
车最大载重时总的质量为：
所以车的最大载重量为：
m载=m总-m车=300kg-80kg=220kg
（2）依题意，电能转化为机械能为W机=80％W电
所以，充一次电最多能行驶的距离为：
此过程所用时间为
所以，摩托车的工作电流为
或
所以工作电流为
5、 有一种电能辅助式太阳能热水器，晴天时它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为1.2m2，能将接收的太阳能的40％转化为水的内能；阴雨天时用电加热，电热管上标有“220V1500W”。
⑴晴天时，用太阳能加热，每年6、7月份某地区向着阳光的地方平均1m2的面积在1h内得到4.2×106J的太阳能，如果每天接收太阳能的时间以10h计算，可以将100kg、初温为20℃的水加热到多少摄氏度?
[水的比热容c=4.2×103J／（kg·℃）]
⑵阴雨天时需用电加热，如果所消耗的电能全部转化为水的内能，热水器在额定电压下工作时，将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需多长时间?
（1）由题意可知：
Q吸＝4.2×106J／（m2·h） ×1.2m2×10h×40％=2.016×107J
由公式Q吸＝cm（t－t0）得将100kg、初温为20℃的水加热到得温度
（2） W=Q吸＝2.016×107J
由公式
得将这些水加热到同样的温度需要的时间
6、太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息
求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．
答：
（1）水吸收的热量（有用能量）：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×50℃=2.1×107J；
（2）由题知，Q放=vq=Q吸=2.1×107J，
需要天然气的体积：
v=
=
=0.25m3
（3）10h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：
Q总=1.68×106J×2.5×10=4.2×107J，
η=
×100%=
×100%=50%．
7、某款家用蒸汽挂烫机（图甲）的工作电路原理如图乙所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S2为旋转开关，实现关、低档、高档的转换，其高档时的额定功率为1000W．使用时，水箱中一部分水通过进水阀门进入电热杯受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽软管从蒸汽喷头喷出，从而熨烫衣服．请解答：
（1）用来制作蒸汽软管的材料应具有什么样的物理特点或性质？
请写出一点：
________．
（2）发热电阻R1的阻值．
（3）将电热杯内0.2kg、20℃的水加热到100℃需要的最短时间是多少？
[设无热损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）]
8、养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料（金属化合物）喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热．小明家买了一把养生壶（图甲），其铭牌如下表所示．
小明关闭了家中的其它所有用电器，并在壶中加入初温为25℃的水，6min将水烧开（标准大气压下），求：
（1）在加热过程中家用电能表（图乙）的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能是多少？
（2）如果养生壶的热效率是87.5％，此过程中水吸收的热量是多少？
（3）壶中水的质量是多少？
（4）养生壶两端的实际电压是多少？
（不考虑温度对电阻的影响）
型号
HX－201504
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
1210W
1、（2015·宿迁）在图甲所示电路中，电源电压恒为9V，灯泡L的额定电压为6V，通过灯泡L的电流与灯泡两端的电压U的关系如图乙所示，求：
（1）灯泡的额定功率；
（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值；
（3）当电压表示数是5V时，灯泡L的实际功率。
解：
⑴ P额 =U额I额 =6V×0.5A=3W
⑵ UR=U－U额=9V－6V=3V R=
=
=6Ω
（3）UL =U－UR ′=9V－5V=4V PL=ULIL =4V×0.4A=1.6W
2、（盐城）创建生态文明城市需要我们共同关注环境，我市某兴趣小组为了检测空气质量的指数，设计了如图甲所示的检测电路．R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示，已知电源电压12V保持不变，R0＝5Ω，当电压表示数为4V时，求：
（1）通过R0的电流；
（2）2min内R0消耗的电能；（3）此时空气质量指数．
最大允许总质量
18000kg
额定载客人数
57
电动机额定功率
90kW
电动机额定电压
600V
电池容量
600A·h
3、（淮安）为提倡环保，促进节能减排，鼓励使用新能源，2015年5月18日，国家税务总局等部门出台相关免征车船税优惠政策，纯电动车也在免税之列．一辆纯电动客车铭牌上部分参数如表格所示．某次搭载乘客时车与人的总质量为15000kg，假如车在额定功率下以20m／s的速度沿水平路面匀速行驶20min，所受阻力为车与人总重力的0.02倍，g取10N／kg．求：
（1）电动机的额定电流；
（2）该过程客车消耗的电能；
（3）该过程客车所受阻力的大小；（4）该过程客车牵引力所做的功．
4、（浙江嘉兴）2015年3月，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图所示）开始首次环球航行，途经我国重庆和南京两个城市，此行的重要目的是传播新能源理念．
（1）该机白天飞行时，利用高效太阳能电池板将电磁能（太阳能）转化成________能；夜间飞行时，将其超轻薄锂离子电池中储备的________能转化成电能，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油．
（2）该机从重庆飞往南京的航程约为1260千米．用时17.5小时，则它飞行的平均速度为多少千米／时？
（3）为降低飞行时的能量消耗，该机选用新型轻质材料．取一块面积为1平方米、厚度为1毫米的新型材料，测得其质量为250克，则该材料的密度为多少？
（4）该机计划从南京起飞后直飞美国夏威夷，是此次环球航行中最具挑战性的一段航程，飞行时间长达120小时．飞行过程中依靠平均功率为10千瓦的电动机提供动力，其消耗的能量全部由电池板吸收的太阳能提供，则此段航行中至少需要消耗多少太阳能？
（太阳能电池板的转化效率约为30％）
解：
（1）电池板白天将太阳能转化为电能，同时对蓄电池充电，进而将电能转化为化学能；
（2）飞行速度v=st=1260km17.5h=72km/h，
（3）材料的体积V=Sh=1m2×0.001m=1×10-3m3，m=250g=0.25kg，
该材料的密度ρ=mV=0.25kg1×10-3m3=0.25×103kg/m3．段航行中至少需要吸收1.44×1010J太阳能
产品名称
暖手宝
产品货号
QB32
额定功率
440W
额定电压
220V
通电储热
5～8min
电源线长
约80cm
暖手宝直径
约200mm
5、（宜宾）寒冷的冬天，孝顺的小茜用自己平时积攒的零花钱给住在偏远农村的奶奶买了一个“暖手宝”，铭牌如表中所示，请回答下列问题：
（1）该“暖手宝”正常工作时的电流和电阻各是多少？
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