呼伦贝尔兴安盟专版中考物理复习练习题型训练五.docx
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呼伦贝尔兴安盟专版中考物理复习练习题型训练五
[题型训练(五) 电学综合计算题]
类型1 电路综合计算题
|强化训练|
1.【2016·安顺】如图T5-2所示电路,电源电压恒为12V,电阻R1的阻值为5Ω,滑动变阻器R2上标有“10Ω 3A”的字样,小灯泡L上标有“12V 6W”的字样,电流表的量程为0~3A。
(1)当开关S1、S2、S都闭合时,求小灯泡L在5min内产生的热量。
(滑动变阻器R2连入电路的电阻不为0)
(2)当开关S1、S2、S都闭合,电流表的示数为2A时,求R2消耗的电功率。
(3)当开关S1、S2都断开,S闭合时,要求电流表示数不小于其量程的,求滑动变阻器R2接入电路的最大阻值。
图T5-2
2.【2016·威海】如图T5-3所示是某型号电动轮椅工作原理示意图,开关S1和S2由绝缘操纵杆控制,能同时接“1”或接“2”,向前推操纵杆时轮椅前进且能调速,向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。
已知蓄电池的电压为24V且保持不变,R2的阻值为10Ω,电动机的额定功率为100W,额定电压为24V,请解答下列问题:
(1)当开关S1和S2同时接________时,电动轮椅前进;电动轮椅既能前进又能后退,是因为电动机线圈中电流的________能够改变。
(2)当电动轮椅后退时,电流表示数为1A,此时电动机的实际功率是多少?
(3)当电动机以额定功率工作时,电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s,若此时电动机消耗的电能有75%转化为电动轮椅前进的机械能,此时电动轮椅受到的阻力是多大?
图T5-3
3.【2016·青岛】如图T5-4甲所示的电路,电源电压保持不变。
小灯泡L上标有“4V 1.6W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,定值电阻R2=20Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。
请画出该题的各个等效电路图,求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻是多少。
(2)只闭合开关S、S2和S3,移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时,R2消耗的电功率为1.25W,此时滑动变阻器R1接入电路中的阻值是多少。
(3)只闭合开关S和S1,移动滑动变阻器R1的滑片P,小灯泡L的I-U图像如图乙所示,在保证各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是多少。
图T5-4
4.【2016·宜宾】如图T5-5是某电器设备的部分电路,电源电压U=4.5V保持不变,灯泡L标有“6V 6W”字样。
已知闭合开关S1和S3时,电路消耗的功率为2.025W,不计灯丝电阻随温度的变化。
(1)求定值电阻R1的阻值。
(2)三个开关S1、S2、S3都闭合时,求通过电流表的电流大小。
(3)电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器R2的阻值在0~20Ω内可调,只闭合开关S2,在保证电表安全的情况下,求灯泡L消耗的电功率的变化范围。
图T5-5
5.【2016·南宁】某校科技小组设计了如图T5-6甲所示的汽车转向灯电路模型原理图,接通相应指示灯后,该指示灯会亮(正常发光)、暗(微弱发光)交替闪烁。
电路中电源电压12V不变,指示灯的规格均为“12V 6W”,R0为定值电阻,左转或右转指示灯单独闪烁时,R0两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示。
设指示灯的电阻不变,电磁铁线圈及衔铁的电阻值不计。
求:
(1)指示灯的电阻。
(2)转向开关S与触点“3”和“4”接通时,指示灯正常发光状态下通过衔铁的电流。
(3)转向开关S与触点“2”和“3”接通时,指示灯微弱发光状态下的实际电功率。
(4)转向开关S与触点“4”和“5”接通时,指示灯交替闪烁工作1min消耗的电能。
图T5-6
6.【2016·无锡】如图T5-7所示是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路。
L为“220V
22W”的照明灯,天暗时自动发光,天亮时自动熄灭,控制电路中,电源由两节干电池串联而成,电压为2.8V。
R1为阻值10Ω的定值电阻。
R2为光敏电阻,其阻值会随着光强的变化而变化。
(1)①灯L正常工作时,通过它的电流是多少?
②受控电路中导线a端应连接照明电路的火线还是零线?
(2)当电压表示数为2.1V时,光敏电阻的阻值为多大?
(电磁铁A的线圈电阻忽略不计)
(3)如果控制电路的电源换成两节新的干电池,照明灯L有没有可能在白天就发光?
请说明理由。
图T5-7
类型2 电热综合计算题
|强化训练|
1.如图T5-9所示,是某种电热饮水机的简化电路图。
它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),阅读该饮水机说明书可知:
热水箱容积2L,额定电压220V,加热时的功率为400W,保温时的功率为40W。
求:
(1)饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态。
(2)R1和R2的电阻值各是多大。
(3)在用电高峰期,该饮水机的实际工作电压只有200V,加热效率为80%,若将装满水箱的水从20℃加热至100℃,需要多长时间。
[c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1×103kg/m3,忽略温度对电阻的影响]
图T5-9
2.如图T5-10所示,是某鱼缸水温调节器的原理图,其中R1为阻值可调的电热丝,开关S2为单刀双掷开关。
开关S1闭合、S2接b时,电路处于加热状态;当开关S1断开、S2接a时,电路处于保温状态,已知U=220V,R2=880Ω,R1不会短路。
水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)。
求:
(1)当电路处于加热状态时,通过电阻R2的电流为多少。
(2)当电路处于保温状态时,若电路消耗的功率P=48.4W,则电热丝R1连入电路的阻值应为多少。
(3)当电路处于加热状态时,要将缸中m=48.4kg的水温升高Δt=2℃,现调节电热丝R1使其阻值为R1=200Ω,则加热需多长时间。
(假设电热全部被水吸收,且无热量散失,小数点后保留一位小数)
图T5-10
3.小滨对家中的豆浆机非常感兴趣,于是,他收集了如下信息:
如图T5-11甲所示是豆浆机的工作原理图,其中电动机是用来带动刀头将原料进行粉碎打浆的,额定功率P1=200W;R是加热电阻,额定功率P2=1100W。
图乙是此豆浆机做一次豆浆时的工作信息。
请你根据信息求解以下问题:
(1)豆浆机正常工作,打浆时的工作电流。
(小数后保留两位小数)
(2)豆浆机加热电阻的阻值。
(3)豆浆机正常工作做一次豆浆,总共消耗的电能。
(4)一次妈妈做豆浆时,小滨对豆浆机的实际加热电功率产生了怀疑。
他用所学知识和妈妈合作进行了如下实验:
关掉家里的所有用电器,只让豆浆机单独工作,豆浆机在加热过程中,他观察到家中的电子式电能表[“220V 10(40)A 1800imp/(kW·h)”]的耗电指示灯1min闪烁了30imp(imp表示闪烁次数)。
请帮助小滨计算豆浆机的实际加热电功率,并分析产生这种情况的可能原因。
图T5-11
4.图T5-12甲是小明同学家购买的微电脑控制电茶壶,具有自动抽水、煮水、显示水温、控温等功能,使用十分方便。
据查,该产品额定电压为220V,额定总功率为1210W,煮水时功率为1200W,茶壶容量为1.0L,水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)。
(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)将550mL的纯净水从桶中提升0.6m,求电动机对水所做的功。
(2)利用“煮水挡”将550mL的水加热4min的实验数据如下表,请计算0~3min的能量损失。
时间/min
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
温度/℃
20
21
33
49
66
82
95
95
95
(3)根据表中数据在图乙中作出水被加热的温度-时间图像,并分析0~0.5min温度上升缓慢的主要原因。
图T5-12
5.某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图T5-13甲所示。
“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0,“浴霸”共安装有2盏标有“220V 440W”的灯泡,当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时,电磁继电器的衔铁被吸合,使“浴霸”电路断开;当线圈中的电流小于或等于40mA时,电磁继电器的衔铁被释放,使“浴霸”电路闭合。
求:
(1)工作电路正常工作时,每盏灯泡在1min内产生的热量是多少。
(2)若浴室中的温度不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值是多少。
(3)若电源电压U1恒定为12V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制在多大范围内。
图T5-13
6.当前城镇化建设进程中,在一些场馆和楼房建设工地上,常见一种“塔吊”的起重设备,其主要组成为电动机和机械两部分,如图T5-14所示。
假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有:
额定电压380V,额定功率38kW,线圈电阻0.5Ω。
在一次起吊中,该“塔吊”电动机正常工作25s,把质量为3t的重物吊起22m。
求:
(g取10N/kg)
(1)电动机吊起重物的过程中消耗的电能。
(2)电动机吊起重物的过程中线圈产生的热量。
(3)该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率。
图T5-14
类型3 传感器电路计算题
|强化训练|
【2017·泰安】小明同学设计了如图T5-16甲所示的汽车转向指示灯电路模型,接通相应指示灯后,指示灯会亮、暗(微弱发光)交替闪烁发光,电路中电源电压恒为6V,R0为定值电阻,指示灯规格为“6V 3W”,电磁铁线圈和衔铁的电阻忽略不计。
指示灯的电压与电流的变化规律如下表所示:
电压/V
…
0.5
1.2
2.0
3.0
4.0
5.0
5.5
…
电流/A
…
0.08
0.12
0.18
0.26
0.34
0.42
0.46
…
(1)若让左、右转指示灯同时工作,转向开关应与触点________(选填“1和2”“2和3”“3和4”或“4和5”)接通。
(2)当转向开关与触点“2和3”接通时,右转指示灯两端实际电压U灯随时间t变化规律如图乙所示,已知当右转指示灯微弱发光时,右转指示灯的功率与定值电阻R0的功率之比是1∶4,求定值电阻R0的阻值。
(3)右转指示灯交替闪烁工作15s时,求指示灯和R0消耗的电能分别是多少。
图T5-16
参考答案
类型1 电路综合计算题
|强化训练|
1.解:
(1)当开关S1、S2、S都闭合时,L与R2并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,且等于小灯泡的额定电压,所以,小灯泡L在5min内产生的热量
QL=WL=PLt=6W×5×60s=1800J。
(2)当开关S1、S2、S都闭合时,电流表测干路电流,通过L的电流IL===0.5A,
通过R2的电流
I2=I-IL=2A-0.5A=1.5A,
则R2消耗的电功率
P2=UI2=12V×1.5A=18W。
(3)当开关S1、S2都断开,S闭合时,R1与R2串联,因电流表示数不小于其量程的,且电流表的量程为0~3A,所以,电路中的最小电流
I小=×3A=1A,
电路中的最大总电阻R大===12Ω,
滑动变阻器R2接入电路的最大阻值
R2大=R大-R1=12Ω-5Ω=7Ω。
2.解:
(1)1 方向
(2)由题意,当电动轮椅后退时两开关均接“2”,R2与电动机串联。
方法一:
电阻R2两端的电压:
U2=IR2=1A×10Ω=10V,
电动机的实际电压:
U0=U-U2=24V-10V=14V,
电动机的实际功率:
P0实=U0I=14V×1A=14W。
方法二:
电路消耗的总功率:
P总=UI=24V×1A=24W,
R2的功率:
P2=I2R2=(1A)2×10Ω=10W,
电动机的实际功率:
P0实=P总-P2=24W-10W=14W。
(3)方法一:
电动机的机械功率P机=P0η=100W×75%=75W。
牵引力F===37.5N,
因为匀速前进,所以阻力f=F=37.5N。
方法二:
电流:
I′===A,
因为效率η===75%,
所以牵引力F===37.5N,
因为匀速前进,所以阻力f=F=37.5N。
3.解:
(1)小灯泡正常工作时的电阻:
RL===10Ω。
(2)闭合开关S、S2和S3时,等效电路图如图所示:
电源电压U===5V,
此时电路中的总电阻R===10Ω,
=+,即=+,
解得:
R1=20Ω。
(3)只闭合开关S和S1时,等效电路图如图所示:
灯泡正常发光时的电流IL===0.4A,电流表的量程为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流I大=0.4A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
此时电路中的总电阻R′===12.5Ω,
滑动变阻器接入电路中的最小阻值为
R1小=R′-RL=12.5Ω-10Ω=2.5Ω。
当电压表的示数U1大=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
灯泡两端的电压:
UL′=U-U1大=5V-3V=2V,
由题图乙可知,此时通过灯泡的电流即电路中的电流I小=0.25A,
则滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
R1大===12Ω,
则滑动变阻器R1允许的取值范围是2.5~12Ω。
4.解:
(1)闭合开关S1和S3时,电路为R1的简单电路,
定值电阻R1的阻值R1===10Ω。
(2)三个开关S1、S2、S3都闭合时,R1与L并联,电流表测干路电流,
灯泡的电阻RL===6Ω,
电路中的总电阻
R===3.75Ω,
通过电流表的电流大小I===1.2A。
(3)只闭合开关S2时,灯泡L与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压,灯泡的额定电流IL===1A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流I大=0.6A,
则灯泡消耗的最大功率PL大=I大2RL=(0.6A)2×6Ω=2.16W。
当电压表的示数最大U2=3V时,电路中的电流最小,灯泡消耗的电功率最小,
灯泡两端的电压
UL′=U-U2=4.5V-3V=1.5V,
灯泡L消耗的最小功率PL小===0.375W。
所以,灯泡L消耗的电功率的变化范围为0.375~2.16W。
5.解:
(1)指示灯的电阻
RL===24Ω。
(2)由题图可知,转向开关接“3”和“4”时,左转、右转指示灯同时工作;
指示灯处于正常发光时通过电流
IL===0.5A;
两灯正常发光时,R0部分被短路,
则通过衔铁的电流I=2IL=2×0.5A=1A。
(3)转向开关S与触点“2”和“3”接触时,由题图乙可知当指示灯微弱发光时R0两端的电压为
U0=9.6V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以指示灯两端的电压
UL实=U-U0=12V-9.6V=2.4V,
则指示灯的实际功率
PL实===0.24W。
(4)转向开关S与触点“4”和“5”接触时,由题图乙可知,交替工作的周期为0.3s,一个周期内正常发光时间为0.2s,微弱发光时间为0.1s;
则指示灯交替闪烁工作1min,
正常发光的时间t1=×0.2s=40s,微弱发光的时间t2=t-t1=60s-40s=20s;
正常发光消耗的电能
W1=PLt1=6W×40s=240J,
微弱发光时消耗的电能
W2=PL实t2=0.24W×20s=4.8J;
共消耗电能
W=W1+W2=240J+4.8J=244.8J。
6.解:
(1)①灯L正常工作时通过它的电流
IL===0.1A。
②开关控制灯泡时,开关接在火线上,所以受控电路中导线a端应连接照明电路的火线。
(2)当电压表示数为2.1V时,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R1两端的电压
U1=U-U2=2.8V-2.1V=0.7V,
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流I==,即=,
解得R2=30Ω。
(3)如果控制电路的电源换成两节新的干电池,则电源的电压增大,由欧姆定律可知,控制电路中的电流增大,在天暗时,控制电路的电流还没达到使电磁铁磁性减弱到能够松开衔铁的电流,照明灯L不发光,所以,照明灯L没有可能在白天就发光。
类型2 电热综合计算题
|强化训练|
1.
(1)由题图可知,开关S0断开时两电阻串联,电路电阻较大,开关S0闭合时,只有电阻R1接入电路,电阻R2被短路,此时电路电阻较小,电源电压U一定,由P=可知,电阻越大,饮水机功率越小,电阻越小,饮水机功率越大,因此当开关S0断开时,电路阻值较大,电功率较小,饮水机处于保温状态。
(2)电阻R1===121Ω;
电阻R总===1210Ω,
电阻R2=R总-R1=1210Ω-121Ω=1089Ω。
(3)设加热时间为t,
P′加×t×80%=Q吸,
×t×80%=c水m水Δt水=c水ρ水V水Δt水,
t==
=2541s。
2.解:
(1)当电路处于加热状态时,等效电路图如图所示
通过电阻R2的电流I2===0.25A。
(2)当电路处于保温状态时,等效电路图如图所示
电路的总电阻R===1000Ω,
则R1′=R-R2=1000Ω-880Ω=120Ω。
(3)当电路处于加热状态时,等效电路图如图所示
水需要吸收的热量
Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×48.4kg×2℃=406560J,
此时电路中的总电阻
R总===Ω,
此时电路的总功率
P加热′===297W,
加热时间
t===≈1368.9s。
3.解:
(1)豆浆机正常工作,打浆时的工作电流
I==≈0.91A。
(2)加热电阻的阻值
R===44Ω。
(3)豆浆机正常工作做一次豆浆,
总打浆的时间t1=2min=120s,
总加热的时间t2=11min=660s,
总共消耗的电能W总=P1t1+P2t2=200W×120s+1100W×660s=7.5×105J。
(4)豆浆机在1min内消耗的电能
W实==kW·h=6×104J,
豆浆机的实际加热功率
P实===1000W,
实际功率小于额定功率的原因可能是实际电压小于额定电压。
4.解:
(1)水的质量m=ρ水V=1.0×103kg/m3×5.5×10-4m3=0.55kg,
水的重力G=mg=0.55kg×10N/kg=5.5N,
电动机对水所做的功W=Gh=5.5N×0.6m=3.3J。
(2)水吸收的热量Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.55kg×(95℃-20℃)=1.7325×105J,
电热水壶消耗的电能
W=Pt=1200W×3×60s=2.16×105J,
0~3min的能量损失为W损=W-Q=2.16×105J-1.7325×105J=4.275×104J。
(3)如图所示
0~0.5min温度上升缓慢的主要原因:
刚开始加热的时候,电茶壶本身需要吸收一部分热量。
5.解:
(1)每盏灯泡正常工作时的功率P=440W,在1min内产生的热量Q=W=Pt=440W×60s=2.64×104J。
(2)R1和R0串联,由题图乙得,40℃时R1阻值为R1=180Ω,
所以R总=R1+R0=180Ω+20Ω=200Ω;
因此,控制电路的最小电压为
U1小=IR总1=50×10-3A×200Ω=10V。
(3)取临界情况,当控制电路中的电流为I=50mA=0.05A时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以R′1+R0===240Ω,
则R1′=240Ω-R0=240Ω-20Ω=220Ω,由图乙可得热敏电阻对应的室内温度为30℃;
当电流为I′=40mA=0.04A时,
因R1″+R0===300Ω,
则R1″=300Ω-R0=300Ω-20Ω=280Ω,由图乙可得此时热敏电阻对应的室内温度为22℃。
所以,室内温度可控制在22~30℃范围内。
6.解:
(1)由于电动机正常工作,消耗的功率等于额定功率,即P=38kW=3.8×104W,工作时间t=25s,
电动机消耗的电能
W=Pt=3.8×104W×25s=9.5×105J。
(2)电动机正常工作时的电流
I===100A,
线圈产生的热量
Q=I2Rt=(100A)2×0.5Ω×25s=1.25×105J。
(3)“塔吊”电能转化为机械能的总量,即机械部分所做的总功
W机=W-Q=9.5×105J-1.25×105J=8.25×105J,
该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率
η=====80%。
类型3 传感器电路计算题
|强化训练|
解:
(1)3和4
(2)由题意得==,U总=U1+U0=6V,
故U1=1.2V,U0=4.8V;
由题表信息可知,当U1=1.2V时,右转指示灯的电流是I=0.12A,
则R0===40Ω。
(3)由题图乙可知:
右转指示灯交替闪烁15s内,亮、暗发光时间分别是t1=5s、t2=10s,消耗的电能分别是W1=Pt1=3W×5s=15J,
W2=U1It2=1.2V×0.12A×10s=1.44J,
指示灯消耗的电能W=W1+W2=15J+1.44J=16.44J,
15s内R0的通电时间是t2=10s,
R0消耗的电能W0=U0It2=4.8V×0.12A×10s=5.76J。