电学综合应用计算压轴题精练.docx

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电学综合应用计算压轴题精练

电学综合应用计算

1．半导体材判的导电能力介于导体和绝缘体之间．其电阻受温度影响较大．如图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图像．根据这种半导体材料电阻的特性，小星和他的同学设计了一个电路（如图乙）．可以测定某一空间的温度使用的器材如下：

半导体电阻、电源、电流表（0~0．6A）．开关，定值电阻R0（10Ω）、导线若干．

（1）定值电阻R0的作用是什么？

______________

（2）当环境温度为20℃时．电流表的读数为0．2A，求电源的电压．

（3）电流表的读数为0．4A时，当时环境温度是多少？

半导体电阻的电功率是多少？

2．如图是啸宇家新买的一台快速电水壶，这台电水壶的铭牌如下表．为了测量该电水壶烧水时的实际功率，啸宇用所学知识和爸爸合作进行了如下实验：

关掉家里所有用电器，将该电水壶装满水，接入家庭电路中，测得壶中水从25℃上升到35℃所用的时间是50s,同时观察到家中“220V10A（40A）3200imp/（kw.h）”的电子式电能表耗电指示灯闪烁了80imp．请根据相关信息解答下列问题．〔C水=4.2×103J/（kg.℃）〕

（1）电水壶中水的质量；

（2）电水壶烧水时的实际功率；

（3）电水壶加热的效率；

（4）通过比较实际功率与额定功率大小关系，简要回答造成这种关系的一种可能原因．

3．小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a）所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，线圈电阻R=1．5Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数I=0．8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b）所示，摩擦不计，求：

（1）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q．

（2）电动机输出的机械功率P．

（3）电动机能量转换效率η．

4．小明用图甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R'，的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R'两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R'的关系图线，如图乙．

（1）记录第一组数据时，电阻箱R'的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少?

（2）小明在实验过程中．控制电阻箱R'两端的电压是多大?

（3）记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4A，此时电阻箱消耗的功率是多少?

滑动变阻器接入电路中的电阻是多大?

（4）记录第四组数据时，电阻箱和滑动变阻器消耗的功率之比是多少?

5．在学校举行的物理创新大赛上，小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，如图甲、乙所示．两装置中所用的器材与规格完全相同，压力表是由电压表改装而成，R1为定值电阻，阻值为10Ω，R2为滑动变阻器，规格为“10ΩlA"．金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计．M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比．当托盘所受压力为零时，P恰好位于R2的最上端；当托盘所受压力为50N时，P恰好位于R2的最下端，此时弹簧的形变仍在弹性限度内．

（1）甲装置中，当P位于R2的最下端时，电压表的示数为3V，则电源电压是多少?

（2）甲装置中，压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上?

（3）在甲、乙两种装置中，两压力表的刻度特点有何不同?

试说明理由．

6．研究表明，有些金属电阻的阻值会随温度的变化而变化，物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计，它可以用来测量很高的温度，其原理如图所示．图中电流表量程为0～15mA（不计其电阻），电源的电压恒为3V，R′为滑动变阻器，金属电阻作为温度计的测温探头，在t≥0℃时其阻值Rt随温度t的变化关系为Rt=100+0.5t（单位为Ω）．

（1）若要把Rt放入温度为0℃处进行测量，使电流表恰好达到满量程电流15mA，则这时滑动变阻器R′接入电路的阻值为多大？

（2）保持

（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当把测温探头Rt放到某待测温度处，电流表的示数恰为10mA，则此时Rt的阻值为多大？

对应的温度为多高？

（3）保持

（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当被测温度为600℃时，电路消耗的电功率为多大？

（4）若把电流表的电流刻度盘换为对应的温度刻度盘，则温度刻度的特点是什么？

7．如图（甲）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．其中S为一激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接一“示波器”（示波器的接入不影响电路）．光敏电阻两端的电压随时间变化的图象，可由示波器显示出来．水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住．若运送边长为0.1m，质量为0.6kg的均匀正方体产品时，示波器显示的电压随时间变化的图象如图（乙）所示．请回答下列问题：

（1）此产品的密度为多大？

（2）产品对传送带的压强为多大？

（g取10N/kg）

（3）已知计数器电路的电源电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为40Ω，求光敏电阻在两种状态下的阻值分别为多大？

光敏电阻1h消耗的电能为多少？

8．有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示．控制电路由电压为U1=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R0和热敏电阻R1组成；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=44Ω的电热丝组成．其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图乙所示．

（1）求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量．

（2）如果恒温箱的温度设定为50℃，求电阻箱R0应接入电路的阻值．

（3）若要提高恒温箱的设定温度，电阻箱R0接入电路的阻值应调大还是调小？

简要说明理由．

9．在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0．6A”，电压表的规格为“0～15V”，灯泡上标有“6V6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：

（1）灯泡正常发光时的电流．

（2）当电流表示数为0．4A时，电压表的示数．

（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接人电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率．

参考答案

1．

（1）保护电路作用

（2）12V（3）40℃3.2W2．

（1）1.8kg

（2）1800W（3）84%（4）可能是实际电压小于额定电压3．

（1）144J57.6

（2）1.44W（3）60%4．

（1）0.5A

（2）2V（3）0.8W10Ω（4）1∶25．

（1）6V

（2）2V（3）甲装置中压力表的刻度是不均匀的，乙装置中压力表的刻度是均匀的．甲装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻发生变化，电路中的电流发生变化，压力表的刻度不均匀．乙装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻不发生变化，电路中的电流不变，压力表的刻度是均匀的．6．

（1）100Ω

（2）200Ω200℃（3）0.018W（4）电流刻度值越小对应的温度刻度值越大（其他合理也可）7．

（1）0.6×103kg/m3

（2）600Pa（3）有光照射时20Ω光被挡住时80Ω光敏电阻1h消耗的电能720J8．

（1）6.6×105J

（2）50Ω（3）调大若恒温箱设定温度提高，热敏电阻的阻值R1将减小．衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需60mA，即要求控制电路中的总电阻不变，所以R0的阻值必须调大．9．

（1）1A

（2）8V（3）11.67Ω5.4W

多档位功率计算问题

1．下图是一种煲汤用的电热锅工作原理图，其中温控器的作用是每当水沸腾后能自动断电一段时间。

电热锅的部分参数如下表所示。

容积

4.5L

额定电压

220V

保温功率

80W

加热功率

500W

⑴三脚插头上标着E的导线和相连，插座上相应的导线和相连。

⑵调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“”时为保温档。

小明发现，当电热锅处于保温档正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因可能是。

⑶该电热锅处于高温档正常工作时，使4.5L的水温度升高54℃需要42min，那么电热锅的效率为多少？

[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]

2、武汉市某小学的学生发明的电热课椅获得了国家专利。

有一种电热课椅主要由坐垫和脚踏组成，它的电路示意图如下。

坐垫内的电热丝R1、R2的阻值分别为260Ω、150Ω，脚踏内的电热丝R3的阻值为400Ω.闭合开关S1，调节开关S2，可以使脚踏分别处于“低温档”、“中温档”、“高温档”（不考虑温度的变化对电阻的影响）

（1）该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦？

（2）当脚踏处于中温档时，电热课椅在10秒内产生的热量是多少焦？

3．小明家买了一个电热水壶，其铭牌如下表所示。

额定电压

220V

额定频率

50Hz

加热功率

1000W

保温功率

40W

最大容量

2L

环境湿度

≤90%

（1）铭牌中“50Hz”的含义是。

（2）小明和小华想测量电热水壶的实际功率。

当只有电热水壶工作时，小明发现在3min

内脉冲式电能表的指示灯闪了90次（脉冲式电能表表盘上标有“2000imp/kW·h”字样，表示指示灯每闪2000次，电路中耗电1 kW·h），电热水壶的实际功率是多少?

（3）在进行上述测试时，小华在热水壶中装了2L温度为20℃的水，测得在3min内壶中的水温升高到了35℃。

试求这次测试时电热水壶的效率。

[c水＝4.2×l03J/（kg·℃）]

4．图甲是一种常见的用电器——电吹风，它既可以吹热风，又可以吹冷风。

（1）图乙是电吹风的电路示意图，图中开关所在的位置（阴影部分）表示触点O与触点1、2同时接通。

请你分别在方框a、b中填入合适的元件名称“电热丝”或“电动机”。

（2）电吹风的部分参数如下表所示，当电吹风正常吹热风时，通过电热丝的电流及其1min内产生的热量分别为多少？

额定电压

220V

冷风功率

120W

热风功率

1000W

电源频率

50Hz

5、甲图是一种即开即可以用的电热水龙头，乙图是它的电路原理图。

旋转水龙头的手柄可带动切换开关在1、2、3之间接通对应的电路，从而实现冷水、温水之间的切换。

电热水龙头的部分参数如丙图所示。

（1）开关处于位置1时，放出的水温最高，试求电热丝R1的阻值。

（2）当开关处于位置1、进水口的水温接近25℃时，超温保护器就切断了电路。

试估算水龙头每分钟可以放出多少千克的热水？

6、下图是某种家用电吹风的原理图，它有“热风”、“温热风”、“冷风”及“停”四档，R1与R2是电热丝（R1>R2）。

图中S为“双刀四掷”开关，“双刀”在拨动时一起转向图中“1”、“2”、“3”或“4”中的某一位置，从而实现各档位间的转换。

电吹风的部分参数如下表所示。

（1）开关的“双刀”拨动到什么位置时，电吹风处于“热风”档?

接在“热风”档上的电热丝的阻值是多少Ω?

（2）标有“吹温热风功率（W）”后面的数值被磨损，某同学为测量它的具体数值，先断开其它家用电器，并将电吹风的开关调至“温热风”档后接入220V的家庭电路中，发现他们家用的电子式电能表（3000imp／（kw·h））在2min内指示灯恰好闪了46次。

试计算该电吹风吹温热风功率的大小。

“3000imp／（kw·h）”指的是接在这个电能表上的用电器每消耗1kw·h的电能，电表上的指示灯闪烁3000次。

7、下图是一种调温型电热毯的电路示意图，R1和