(4)原因可能有:
A水位水量不准确(比真实值偏大),B、当时的实际电压比额定电压220V高,C、电热壶上的标称值比实际值偏小,D、小林记录的时间比实际的时间少。
说明:
本题在实际解答时,宜用定位法。
先定位到哪个公式,然后再来求解公式中所要求的量,如此即可求出问题的答案。
在解决后面的(3)(4)两问时,我们首先应对自己前面两问的解答充分查证,如自己的作法如果无误,则实际的原因就应该多动脑筋想,最后总是能找到答案的。
例5.某兴趣小组的同学进行电学实验过程中发现了一个有趣的元件,由于A、B两部分被封闭在一个透明的玻璃壳内,a、b是其两个外露的接线柱(如图27-甲)。
他们了解到B是一个定值电阻,其电压与电流关系如表所示:
A是一种由特殊金属丝制成的导体,它的额定电压是6V。
为进一步了解A的某些特征,他们将元件的ab两端接在图27-乙的a′b′两点,测得了多组元件的电压与电流值,并绘制成如图27-丙的曲线。
请根据上述信息回答:
(1)计算电阻B的阻值。
(2)计算导体A的额定功率。
(3)调节滑动变阻器,使电压表示数为4V,计算10s内导体A产生的热量和导体B的实际功率。
电压U(V)
2.0
4.0
6.0
电流I(A)
0.10
0.20
0.30
图27
分析:
本题是电学部分计算题中比较典型的一种题,由于本题所涉及到的都是一些电学中最为基础的一些计算,难度不大,做本题用前面所讲的综合法比较好。
当然,首先定位,第一问:
求电阻用欧姆定律,通过表中的数据,代入欧姆定律公式,则这个问题不难解决。
第二问,求导体A的额定功率,用公式P=UI即可,只是要注意,公式中的UI都是指它们的额定电压与额定电流,这个数据要从坐标图上找出,额定电压为6V,对应的电流值即可利用公式求解。
第三问在知道了电压的基础上,由于两个用电器是并联的,电压都为4V,对于A的电流通过查表可知,B的实际功率用P=U2/R来求。
答案:
(1)根据表中的数据由欧姆定律可得R=U/I=2.0V/0.1A=20Ω
R=U/I=4.0V/0.2A=20Ω R=U/I=6.0V/0.30A=20Ω。
即B的电阻为20Ω
(2)由图像可以看出当电压为6V时,对应的电流为0.46A,故A的额定功率为P=UI
=6V×0.46A=2.76W
(3)当电压为4V时,由图像中的数据可知,电流为0.38A
则A的实际功率为P=UI=4V×0.38A=1.44W
B的功率为P=U2/R=1.6W。
说明:
在这个问题中我们先用定位法,定位本题所属的知识体系,然后用分析法,将要求的物理量所涉及到的公式表示出来,其中的未知量从题目中所提供的一些信息来解决
例6.如图28是一种测量小汽车油箱内油量装置的原理图。
压力传感器R的电阻会随所受压力的大小发生变化,油量表(由电流表改装而成)指针能指示出油箱里的油的多少.已知:
压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示.(g取10N/kg)
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
…
电阻R/Ω
500
380
310
245
200
170
150
…
若压力传感器R的上表面面积为5cm2,汽油热值为4.2×107J/kg,汽油密度为0.71×
103㎏/m3,电源电压为6V。
请回答:
图28
(1)当油与箱总重为600N时,压力传感器R受到的压强是多大?
(2)若油箱内油为10㎏时,汽油完全燃烧能放出的热量是多少?
(3)如果空油箱的质量为5.8㎏,油量表指针指向2×10-2m3时,电路中电流是多少?
分析:
这是一个集力学、热学、电学的计算于一体的题目,综合性比较强,所涉及的知识点比较多,但是这个题目并不难。
第一问用公式:
P=F/S,找出压力即油与箱的总重,受力面积即为传感器的上表面的面积;
第二问油箱中的油质量已知,求其燃烧所放出的热量,用公式Q=qm,可解;
第三问求电路中的电流,电源电压已知,只要设法求出电路中的电阻即可,而要电阻,而电阻的大小又与电路中的压力有关,当油箱中的油量为2×10-2m3时,我们可以算出油箱中油的质量,从而求出油的重力计算出此时的压力查表求出电阻值,从而计算出电流。
答案:
(1)根据P=F/S得P=
=1.2×106Pa
(2)根据Q=qm得Q=qm=4.2×107J/kg×10kg=4.2×108J
(3)根据
得:
m=ρv=0.71×103㎏/m3×2×10-2m3
=14.2kg
G总=mg=(14.2kg+5.8kg)×10N/kg=200N
查表知:
电阻为200Ω电源电压为6V故由欧姆定律得:
I=U/R=6V/200Ω=0.03A
说明:
这个题目可以用分析法来求解,在求最后一问时,综合性比较强,要利用分析法来求解.
【试题及答案】
4.有一个每边长为0.1米的正方体金属块,质量为10千克,放于面积为1米2的水平桌面中央,金属块对桌面的压强是多大?
如果再用12牛顿的力沿竖直方向压金属块,这时金属块对桌面的压强是多大?
5.如图所示,边长为20厘米的正方体箱子的顶部固定有一截面积为4厘米的管子,现从管子上方往箱内灌水,使管中的水面高出箱子顶部30厘米,
求:
(1)箱子和管子里水的总重;
(2)水对箱底的压力;(3)水对箱顶的压力。
6.将某物体挂在弹簧秤上,当物体全部浸没在水中时,弹簧秤的示数为9.8牛顿;如果此物体露出水面的体积为其总体积的4/5时,弹簧秤示数为19.6牛顿。
求该物体的体积和密度。
7.一个体积为0.001米3的物块放在水中漂浮在水面时,露出水面的体积为物块全部体积的2/5,若将它放入某种液体中,当给它施加向下为39.2牛顿的压力时,物块将全部浸入某种液体中,求物块的密度及此种液体的密度各是多少?
8.用扁担挑重物,扁担长1.8米,两端分别挂250牛顿和200牛顿的水桶。
问要使扁担挑平,肩的位置应在哪里?
(计算时不考虑扁担的重力)
9.功率为4.9千瓦的抽水机,1分钟能把多少体积的水抽到10米高的水池里?
10.用一根绳把如图所示的两个定滑轮组成一最省力的滑轮组。
若每个定滑轮的重为100牛顿,绳的最大承受能力为200牛顿。
(不计摩擦)
(1)画出滑轮组的绕线图;
(2)求此滑轮组能最多提起多重的物体?
(3)若在1秒钟内将500牛的重物竖直提起0.1米,求拉力的功率是多少?
(4)求提起500牛重物时,滑轮组的机械效率是多少?
11.有一只刻度不准确的温度计,放在冰水混合物中的温度为5℃,放在1标准大气压下的沸水中的温度为95℃,那么用这个温度计测得气温为23℃时,实际的气温应为多少?
12.将一体积为40厘米3的铝块,放入盛有0.1千克水的烧杯中,并浸没水中,然后用酒精灯对它加热。
加热停止后,用温度计测得水的温度是80℃。
求:
(1)水和铝块吸收了多少热量?
(2)加热过程中燃烧酒精放出的热量有20%被水和铝块吸收,求烧掉了多少酒精?
(铝的比热是0.88×103焦/(千克℃)、密度是2.7×103千克/米3,酒精的燃烧值是3.02×107焦/千克)
13.把200克90℃的热水跟400克冷水混合,混合后的温度是30℃,求冷水原来的温度?
(混合过程中无热量向外散失)
14.一个电炉,接在电压为220伏的电源上,电炉的电阻是22欧姆,它在10分钟内能把质量为多少的水从20℃烧到100℃?
(电阻丝产生的热量有70%被水吸收)
15.某灯泡的额定电压是4伏,正常发光时的电流强度是0.5安培,现接在电压为6伏的电源上,问:
(1)这个灯泡正常发光时的电阻是多大?
(2)应串联一个多大的电阻,该灯泡才能正常发光?
(3)1度电能使这个灯泡正常发光多少小时?
16.标有“220V 800W”的用电器串联一个变阻器,让用电器在220伏和200伏的电压间工作。
电路的电源电压为220伏,求:
(设用电器的电阻是不变的)
(1)用电器的电阻多大?
(2)应选变阻范围为多大的滑动变阻器?
17.把电阻R1和R2串联后接到电压为12伏的电路上时,通过R1的电流为0.3安,R2上两端的电压为4.5伏。
若将R1和R2并联后接到同一电路上,求:
(1)并联后电路的总电阻为多少?
(2)通过R1、R2的电流强度各是多少?
18.一灯泡和变阻器串联,接在54伏的电源上,而灯泡两端所需的电压为36伏,灯泡的电阻r=10欧。
欲使灯泡上电压恰好是36伏,串联的变阻器接入电路的电阻丝电阻为多少?
19.某电灯正常工作时,灯的两端的电压为24伏,电灯中通过的电流为0.5安。
若把它接在36伏的电源上,要使灯正常工作,需要串联一个多大的电阻?
20.灯泡L1上标有“80Ω0.1A”,灯泡L2上标有“20Ω0.2A”。
将它们并联接在某电源两端,在不损坏灯泡的情况下,恰使其中的一只小灯泡正常发光。
求:
(1)电源电压是多大?
(2)此时干路电流是多大?
21.如图13所示电路,已知电源电压为6V,R1的阻值为2Ω,R2的阻值为3Ω,R3的阻值为6Ω。
求
(1)S1、S2都闭合时电流表的示数;
(2)S1、S2都断开时电路的总功率。
图13
22.一灯泡和变阻器串联,接在54伏的电源上,而灯泡两端所需的电压为36伏,灯泡的电阻r=10欧。
欲使灯泡上电压恰好是36伏,串联的变阻器接入电路的电阻丝电阻为多少?
23.下图是广东顺德市伟士德电器燃具厂生产的电热开水瓶的铭牌。
经实践验证,当开水瓶内装有体积为2L、温度为20℃的水时,电热开水瓶正常工作25min可将水加热至沸腾(当时气压为标准大气压)。
求:
(1)电热开水瓶在烧水过程中消耗的电能是多少焦?
(2)如果在用电高峰时间使用,电源的实际电压只有198V,则此时该电热开水瓶的实际功率是多少瓦?
(设电热开水瓶的电阻不变)
电热开水瓶
型号
WSD880
电源
220V—50Hz
额定功率
700W
容量
5.5L
24.在图11所示电路中,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为6V时,电流表示数为0.5A;当电压表的示数为7.2V时,电流表示数为0.3A,则电阻R0为多少Ω,电源电压为多少V.
25.如图所示,电源电压不变,当S1闭合,S2断开时,电流表读数是0.4A,电压表读数是2V,当S1断开,S2闭合时,电流表读数为0.2A,电压表读数是4V。
求:
(1)R1、R2的阻值
(2)定值电阻R的阻值和电源电压。
26.各种家用电器进入了普通家庭后,楠楠同学统计出家里现有家用电器及其额定功率分别如下:
(额定电压均为220伏)
家用电器名称
照明灯具
厨房灯具
厨房用电
彩电
洗衣机
电冰箱
电熨斗
额定功率(瓦)
200
250
90
225
125
700
500
(1)楠楠同学家安装的电能表如图所示,问她家里的电路能承受的用电器的最大功率是多少?
简要写出计算过程。
(2)楠楠家想再买一个900瓦的电热水器,请你分析一下,新增加这个用电器后,可能会出现什么现象?
通过计算说明理由。
她家的用电器在使用过程中应注意什么?
27.如图所示,电源电压为18.5V,定值电阻R0=10Ω,当S1、S2都闭合且滑片P置于滑动变阻器的右端时,电流表的读数是2.22A,当S1、S2都断开且滑片P置于滑动变阻器的中点时,电流表读数为0.5A,灯泡正常发光.求:
(1)滑动变阻器的最大电阻值.
(2)灯泡的额定功率及其电阻值.
图11
28.饮水机是一种常见的家用电器,其工作原理可简化为如图所示的电路,其中S是一个温控开关,
为发热板,当饮水机处于加热状态时,水被迅速加热,达到预定温度时,开关S自动切换到另一档,饮水机便处于保温状态。
(1)试确定温控开关S接a或b时,饮水机分别对应的工作状态。
(2)若饮水机加热时发热板的功率为550W,而保温时发热板的功率为88W,求电阻
的阻值(不考虑温度对阻值的影响)。
29.如图所示,R1=20Ω,R2=40Ω,电源电压、灯丝电阻保持不变。
(1)当开关S1、S2都闭合时,电流表A1的示数是0.6A,小灯泡恰好正常发光,请求电源电压和小灯泡的额定电压各是多少?
(2)当开关S1、S2都断开时,电流表A2的示数是0.2A,求小灯泡的电阻和实际功率?
(3)小灯泡的额定功率是多少?
【试题答案】
4.9800帕、11000帕
5.79.6牛顿 、196帕、116.4帕
6.0.0025米3、1400千克/米3
7.600千克/米3、4600千克/米3
8.距250牛一端0.8米处
9.3米3
10.图略 900牛、60瓦、83.3%
11.20℃
12.30902.3焦耳、5.1克
13.0℃
14.2.75千克
15.8欧姆、4欧姆、500小时
16.U2=U1=I1R1=0.4×10=4(伏)
I2=U2/R2=4/20=0.2(安)
I=I1+I2=0.4+0.2=0.6(安)
17.
(1)9.4Ω
(2)0.44A0.6A
18.5欧
19.30Ω
20.
(1)4V
(2)0.25
21.解:
S1、S2都闭合时,R2、R3并联 总电流I=U/R2+U/R3=6/3+6/6A=3A
S1、S2都断开时,R1、R2串联 总功率P=U2/(R1+R2)=36/(2+3)W=7.2W
答:
电流表示数为3A,总功率为7.2W。
22.5欧
23.解:
(1)W=Pt=700W×25×60s=1.05×106J
(2)设额定功率为P=U2/R …………①
实际功率为P实=U实2/R…………②
①/②=P/P实=U2/U实2
解之得:
P实=PU实2/U2=700W×(198V)2/(220V)2=567W
24.6 9
25.
(1)5Ω20Ω
(2)10Ω,6V
26.
(1)P大=UI=220×10=2200(W)
(2)P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7=200+250+90+225+125+700+500=2090(W)
因为电能表允许的最大负荷P大=2200W,若增加一个900W的电热水器,所有用电器一起工作时,P总=2090+900=2990W比最大负荷大很多,令电能表过载,所以,可能会损坏电能表,甚至引起火灾。
她家里的用电器使用应注意不能同时使用,应分开使用,或者进行线路改造后再添置电热