第十八章 电功率计算题2讲解.docx

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第十八章电功率计算题2讲解

1(09绵阳)现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控,测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度。

如图甲所示的电路,将热敏电阻Ro置于细菌培养箱内,其余都置于箱外。

这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度,又可以通过电压表的示数来表示箱内温度。

已知该电路中电源电压是l2V,定值电阻R的阻值是200Ω。

热敏电阻Ro的阻值随温度变化的关系如图乙所示。

求:

(1)当培养箱内的温度降低时,电流表的示数如何变化?

(2)当培养箱.内的温度为40℃时,电压表的示数是多大?

(3)已知电流表的量程是0~30mA,电压表的量程是0~8V,则此电路能够测量的最高温度是多大?

此时热敏电阻Ro消耗的电功率是多大?

 

2(09河北)小明学了家庭电路知识后,利用电能表和秒表测量家中电热水器的实际功率。

他的做法是:

打开标有“220V1210W”的热水器,关掉家里的其他用电器,测得电能表(标有“1800r/Kw·h”)的铝盘转过200转所用的时间是400s。

(热水器电热丝的阻值不变)

求:

(1)热水器的实际功率。

(2)通过热水器的电流。

(3)图19是小明家的供电线路。

已知此时供电站输出的电压是220V,则供电站距他家多远?

(已知每千米导线的电阻为5Ω)

 

5(09雅安)小刚同学家有一台电热水器,铭牌如下表所示。

根据铭牌所提供的信息,求:

(1)该电热水器电热丝正常工作时的电阻是多大?

(2)(2分)电热水器正常工作持续45min产生的电热是多少焦?

(3)若夏天用电高峰时家庭电路的实际电压只有198V,不考虑电热丝电阻随温度的变化,则电热水器在用电高峰时的实际功率为多少?

(2分)

 

3(09福州)(8分)如图15所示是小明家的电热水壶及铭牌,他用该电热水壶将1.5kg的水从20℃加热到100℃。

(1)水吸收的热量是多少?

〔c水=4.2×103J/(kg·℃)〕

(2)若电热水壶正常工作,且产生的热量全部被水吸收,需要加热多少时间?

(3)若电热水壶实际加热时间大于上述计算的加热时间,可能的原因有那些?

(写出两种)

答案:

25.解:

(1)Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-20℃)=5.04×105J

(2)∵电热水壶正常工作∴P=P额=1500W  又∵W=Q放=Q吸=5.04×105J ∴t===336s

(2)原因可能是:

①电热水壶产生的热量没有全部被水吸收 ②电热水壶实际工作电压小于额定电压

 

6(09威海)(8分)电磁炉是一种新型灶具,炉子的内部有一个金属线圈,当电流通过线圈时会产生磁场,这个变化的磁场又会引起电磁炉上面的铁质锅底产生感应电流(即涡流),涡流使锅体及食物的温度升高,所以电磁炉煮食的热源来自于锅具本身。

小明在探究“家用电器”的综合实践活动中,以家里的电磁炉为观察研究对象,在表中记录了有关数据。

观察对象

有关记录和相关活动

观察电磁炉铭牌

U额=220V  P额=2KW

观察电能表铭牌

220V10(40)A50Hz2000r/(kw·h)

用电磁炉加热m=1kg、初温t=25℃的水

关闭家里其它用电器,只将电磁炉接入电路中工作,观察电能表,表盘在2.5min内转了150r,此时用温度计测得的水温为85℃

请你解答下列问题:

(1)加热2.5min水所吸收的热量是多少?

[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]

(2)电磁炉工作2.5min消耗的电能是多少?

比较

(1)

(2)两问的结果,说明了什么问题?

(3)电磁炉的实际功率是多少?

请你将求解结果与表中的额定功率进行比较,发现了什么问题?

并解释原因。

答案:

(1)水吸收的热量2.52×105J

(2)消耗的电能2.75×105J 电磁炉消耗的电能大于水吸收的热量,说明电磁炉产生的热量有一部分被锅体吸收(水吸收的热量小于电磁炉消耗的电能,有电能消耗在锅体上)(3)电磁炉的实际功率1800W。

P实

 

 

 

9(09安顺)(10分)某中学为解决同学们的饮水问题,新购置了一批台式饮水机,其铭牌如下表所示.图12是饮水机的电路图,S是用感温材料制造的温控开关,R1是电阻,R2是供加热的电阻丝.分析电路图可知,当S接通时,饮水机处于加热状态,当S断开时处于保温状态。

(1)在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大?

(2)正常工作时该饮水机将热水罐中0.6kg,l8℃的水加热到93℃,用时6min。

用这些数据及题目中的信息,计算热水罐中的水吸收的热量和该饮水机加热状态时的效率。

[C水=4.2×103J/(kg·℃)](4分)

(3)如果要使饮水机在保温状态时的功率是加热状态时的一半,则R1与R2的比值应是多少?

 

 

 

12 (09安溪)电视机可以用遥控器关机而不用断开电源,这种功能叫做待机功能。

这一功能虽给人们带来了方便,但电视机在待机状态下仍然要消耗电能却鲜为人知。

例如,小明家的一台彩色电视机的待机功率大约是l0W。

假如他家每天平均看4h电视,看完电视后总是用遥控器关机而不断开电源。

试计算:

(1)小明家因这台电视机待机一年(按365天计)浪费的电能是多少?

(2)如果这些电能全部用来烧水,可以将多少l5℃的水加热到40℃?

如果小明同学洗一次澡需要50kg、40℃的水,这些水可供他洗多少次澡?

(3)请你就电视机待机功能的正确使用方法提出建议。

 

 

14(09河南)在“家电下乡”活动中,小刚家买了一台微渡炉。

(1)他观察电源线插头的三个脚,如图18所示,知道其中稍长些的脚E是把微渡炉的外壳与地线相连接,而且脚E稍长一些可保证在插入插座和拔出插座时更安全.原因是插人插座时外壳先接地线,拔出插座时外壳后脱离地线.

(2)微波炉说明书中的铭牌如下表所示,在使用最大加热功率加热时,家庭电路中干路电流增加多少呢?

请你帮小刚计算。

(3)小刚对铭牌中加热效率大于92%有点怀疑,他动手进行了测量。

他用容积是250mL的废矿泉水瓶装满20%的自来水,倒入专用塑料杯中,放入微波炉中用最大加热功率加热lmin,取出后测得温度为78"C。

请你计算这台微渡炉的加热效率。

[C水=4.2x103J/(kg·℃)]

(4)我国出台了一系列有关“家电下乡”的政策,其中对购买高能效、低能耗的家电产品实行政府财政补贴,就国家这一政策对能源与社会发展带来的影响,发表你的看法。

我国的能源消耗以化石能源为主,鼓励使用高效家电产品,可有效提高能源利用率,实现节能减排,保护环境,促进社会可持续发展。

 

 

2(09江苏)下表为一台电烤箱的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝.

求:

(1)电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能;

(2)电路中R1的阻值;

(3)电烤箱在低温挡正常工作时,电路中的电流和R1的功率.

答案

 

3(09襄樊)李佳同学家里的电热饮水机有加热和保温两种状态,这两种状态轮流工作,完全由温控开关S0自动控制:

当胆内水的温度被加热到90℃时,加热状态就停止而进入保温状态;当胆内水的温度降到60℃时,加热状态就启动。

图12是该饮水机的电路原理图。

李佳同学通过观察还发现:

当胆内装有1千克水时,饮水机的加热状态每次只启动5分钟就停止。

问:

(1)温控开关S0在何种状态(断开或闭合)时,饮水机处在保温状态?

这时饮水机的电功率是多少?

(2)在加热状态中,饮水机把电能转化为水的内能的效率是多少?

[已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]

 

4(09朝阳)某种型号的电烤箱有高、中、低三个档位的发热功率。

图12是其内部简化电路图,开关S1可分别与触点a、b接触。

已知:

R1=60Ω,R2=120Ω,电源电压为220V。

(1)当S1与a接触、S2闭合时,通过电热丝的总电流是多少?

此种接法属电烤箱的什么档位?

(2)求电烤箱处于另两个档位时发热功率的比值是多少?

  

 

2(09湛江)电吹风是现代家庭的常用电器.如图17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,湛江三角牌某型号电吹风的主要技术参数如图17乙所示:

(1)当只闭合S1时,电吹风正常工作,通过电动机的电流为多大?

(小数点后保留两位)

(2)当同时闭合S1、S2时,电吹风正常工作,5min内电流通过R产生的热量是多少?

(3)小明家的电能表如图17丙所示,当小明家只有电吹风正常工作并且吹热风时,半小时电能表的转盘旋转多少圈?

(4)小明家的电压很不稳定,当电吹风接入实际电压为198V的电路,吹热风时电热丝R的实际功率为多少?

 1(09莆田)使用太阳能汽车是开发新能源的途径之一。

有一款太阳能汽车,太阳光照射到该车电池板上的总功率为8×103W时,电池产生的电压是120V,该电压对车上电动机提供的电流是10A。

问:

(1)此时电动机每分钟消耗的电能是多少焦耳?

(2)电动机线圈的电阻为4Ω,这种情况下,太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能的效率多大?

(机械摩擦忽略不计)

(3)使用太阳能有许多优点,但也有不足之处。

请你写出使用太阳能的优点和不足之处各一点。

答案

(1)W电=7.2×104J 

(2)P电=1200W   P热=400W P机械=800W    η=10% 

(3)优点:

清洁无污染;取之不尽,用之不竭;不受地域限制等。

缺点:

能量密度小;装置占用面积大;成本高;效率低;获取能量受四季、昼夜、阴晴条件限制等。

  (答出一点即可得分)

5、使用电烙铁焊接元件,有时为了省电和避免烙铁头太热而不宜沽锡,通过控制开关使电路具有以下特点:

在暂不焊接时,电烙铁处于保温状态,需焊接时,能很快达到焊接温度。

已知电源电压是220V,电烙铁的内部电路如图所示。

开关S接在a点时,电烙铁的电功率P1为100W。

开关接b点时,电烙铁的电功率为P2。

问:

(1)电烙铁处于保温状态时,开关S接在哪点?

(2)若P1=4P2,电阻丝R1、R2的电阻各是多大?

 

8、(2007泰州市)每个家庭都有需要照明灯泡,目前市场上既有白炽灯,又有电子节能灯,究竟选择哪一种好呢?

某中学“STS”研究小组的同学进行了调查,了解到在正常工作时,60W的白炽灯与11W的电子节能灯的发光效果相当,他们收集了有关数据如下表:

额定电压

(V)

额定功率

(W)

寿命

(h)

售价

(元/只)

电费

(元/度)

白炽灯

220

60

1000

1.5

0.5

电子节能灯

220

11

5000

18

0.5

 

(1)已知"220V60W”的白炽灯,在常温下灯丝的电阻约80Ω。

请计算该白炽灯刚开始工作时的电功率。

根据计算的数据分析,说说白炽灯不宜频繁开闭的原因是什么?

(2)根据表中数据,若以节能灯使用到寿终正寝时间计算,60W白炽灯和11W节能灯的成本加电费分别是多少?

从“经济”角度考虑,你会选择哪种灯泡?

(3)白炽灯工作时的能量转换如图所示,请你设计一个实验来比较白炽灯与节能灯的效率。

(从实验器材、操作步骤、现象与结论三方面简述你的设计方案)

 

9、(2007山东省)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?

 

10、(2007泰州市)饮水机是一种常用的家用电器,其加热水槽部分工作原理电路图如图23所示,其中S是一个温控开关,R1为电加热管,当饮水机处于加热状态时,水被迅速加热,达到预定温度时,S自动切换到另一处于保温状态。

请回答下列问题:

(1)A、B是两种不同颜色的指示灯。

如果用红色表示正在对水加热,黄色表示保温,

请标明指示灯的颜色,应该是A为色,B为色。

(2)若饮水机加热时加热管的功率为550W,而保温时加热管的功率为88W,求电阻R2

的阻值(不考虑温度对阻值的影响,且不计指示灯的阻值)。

(3)若加热水槽储水1.0kg,将其从初温20℃加热到100℃,加热管的热效率为90%,

试计算出加热需要多少时间?

 

10.(08山东临沂)张宇同学家的浴室新安装了一台可供冬季取暖和照明的电器,俗称“浴霸”,如图甲所示。

它的简化电路图如图乙所示,其中L为标有“220V40W”照明灯,L1、L2、L3、L4均为标有“220V300W”的红外线取暖灯。

问:

(1)照明灯正常工作时通过灯丝的电流是多少?

(2)通常在洗浴前10min只闭合开关S1、S2开启红外线取暖灯给浴室预热,问在这10min内“浴霸”消耗的电能是多少?

11.(08山东聊城)小明的新家想安装一台无水箱式电热水器,这种电热水器当有冷水流过它时,就能达到要求的温度而立即从喷头流出供淋浴。

已知冷水温度为15℃,淋浴所需热水温度为40℃,电热水器一分钟流出热水的质量约为4Kg,水的比热容为4.2×103J/(Kg·℃).

(1)将质量为4Kg温度为15℃的冷水,加热到淋浴所需要的温度,水吸收的热量是多少?

(2)如果不考虑热损失,无箱式热水器的电功率至少多大才能满足淋浴的要求?

12.(08山东聊城)一传感器(可以看作一纯电阻)上标有”3V,0.9W“字样,为了检测它的电学性能,设计了如图所示的电路,将它与滑动变阻器串联,滑动变阻器上标有”10Ω,1A“字样。

(1)为确保电路安全,请计算在a、b间所加电压的最大值。

(2)如果a、b间加4.5V的电压,要使传感器正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻多大?

整个电路消耗的功率多大?

13.(08山东省)电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关Se自动控制),从说明书上收集到如下数据及图12所示的电路原理图

 

(1)请分析说明温控开关Se断开时,饮水机处于哪种工作状态?

(2)求电R的阻值。

⑶求电热饮水机在加热状态下的工作电流。

15.(08四川攀枝花)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lmin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?

17.(08云南省)电动自行车既环保又节能,深受城市居民喜爱。

下表是小王同学的电动自行车的有关数据。

电动自行车

自重m/㎏

电能转化为机械能

的效率η

工作电

压U/V

行驶速度

v/(km·h-1)

骑车人质量为50㎏

时的平均阻力f/N

40

75%

36

≤36

20

小王质量为50kg,从学校匀速回到家用时20min,距离为5.4km。

根据相关信息求小明回家过程中:

(1)电动自行车速度大小;

(2)电动自行车牵引力所做的功;

(3)电动自行车消耗的电能。

 

18.(08云南省)有一种“压力测量仪”,其测量部分的原理如图8甲所示,由压敏电阻R(电阻值随所受压力变化而变化)、数字式仪表P(电阻可忽略不计)、滑动变阻器、电池等组成电路。

压敏电阻R在一定范围内的电阻与所受压力的关系如下表所示,R0为滑动变阻器用作仪表P的调零。

台板部分的质量忽略不计,电源电压为12V。

压力F/N

0

250

500

750

1000

压敏电阻值R/Ω

300

270

240

210

180

压力F/N

0

250

500

750

1000

压敏电阻值R/Ω

300

270

240

210

180

压力F/N

0

250

500

750

1000

压敏电阻值R/Ω

300

270

240

210

180

压力F/N

0

250

500

750

1000

压敏电阻值R/Ω

300

270

240

210

180

压力F/N

0

250

500

750

1000

压敏电阻值R/Ω

300

270

240

210

180

(1)在图8乙坐标中作出压敏电阻的电阻值与压力的关系图线。

(2)由图线求压敏电阻为200Ω时,所受的压力是多大?

(3)台板上无物体,仪表P示数为零时R0为100Ω,电路中的电流是多大?

由于某种测量需要,在台板上放置一块重250N的垫板,调整R0使仪表P示数为零,求此时调零电阻R0消耗的功率。

压力F/N

0

250

500

750

1000

压敏电阻值R/Ω

300

270

240

210

180

 

20.(08湖北荆州)冬天,李霞同学使用电热毯时,发现电热毯有高温档和低温档,她找来说明书,发现电热毯的电路图如下图所示,电热毯工作时电路要么处于A状态:

S1闭合,S2断开,S3接1;要么处于B状态:

S1闭合,S2闭合,S3接2。

⑴判断A、B状态分别对应电热毯哪个档,并说明理由;

⑵已知电热毯在220V电压下工作时,低温档工作时消耗的功率是48.4W,高温档工作时电路的总电阻是160Ω,试求R1、R2分别为多少?

(已知R1>R2)?

 

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