电功率计算综合题剖析.docx
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电功率计算综合题剖析
电学综合题
1、热熔胶在室温下为固体，加热到一定程度时变为较强粘性的液体，冷却后，将物体牢牢地粘在一起。
如图甲是热熔胶枪的外形，其内部有2只相同的PTC加热元件，电路如图乙。
单只PTC元件的电阻与温度的变化如图丙所示。
扣动扳机能使固体胶条向前挤压，联动开关S同时倒向A、B，枪口冒出胶液，松开扳机S同时倒向B、C。
（1）松开扳机时为预热状态，当温度为80℃时，电路中的电流是多少?
（2）当温度为180℃时，胶液有最佳粘性，已知一根胶条的质量为40g，若熔化lkg胶需要吸收6.0×105J热量，试计算在正常情况下使用完一根胶条至少要多长时间?
（3）试根据PTC特性定性分析该装置能使温度稳定在180℃附近的道理。
2.根据国际泳联规定，泳池的水温应控制在25℃到27℃.北京奥运会中“水立方”彰显“科技奥运”理念，引进科技手段，将水温精确地控制在人体最适宜的26.5℃到26.9℃之间。
如图甲是泳池水温自动控制电路，其中热敏电阻作为感应器探测水温，其阻值与温度之间满足关系：
R＝－5t＋500（0℃＜t＜50℃）,定值电阻R0的阻值为4Ω，R为加热水温的发热电阻，衔铁只有在不小于5N吸引力的作用下才能动作。
电磁铁产生的吸引力与电磁铁中电流的关系如图乙所示。
（1）在给池水加热的过程中，发热电阻在2分钟内给池水提供了1.2×1010J的热量，则工作电路中发热电阻R的功率应为多少？
（2）为了把温度控制在26.5℃到26.9℃之间，设定在水温低于26.8℃时自动加热，在水温达到26.8℃时停止加热，则控制电路中电源电压U0应为多少？
（电磁铁电阻不计）
（3）为了便于工作人员观察发热电阻是否在加热，请你在图中画出改进电路，并说明发热电阻是否在加热的判断方法。
3．有一种太阳能路灯（电路如图），光控开关S1白天与触点a接触，太阳能电池板
为蓄电池充电，晚上，与触点b接触，给路灯供电。
时控开关S2晚上12点前与触点c接触，主灯发光，12点后与触点d接触，副灯发光。
主灯为“24V15W”的节能灯，副灯为“24V10W”的节能灯，平均每天各工作6小时。
（1）路灯正常工作一天消耗的电能是多少干瓦时？
（2）已知太阳能电池板的面积为0.5m2，每平方米平均收集功率为1.5KW，若太阳光照射10小时能使路灯正常工作5天，求太阳能电池板光电转化效率。
（3）请举出这种太阳能路灯的两个优点。
4．某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图甲所示．迎风板与一压敏电阻R2连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向．压敏电阻的阻值随风力的变化而变化．已知电源电压恒为4.5V，定值电阻R＝1.0Ω压敏电阻Rx与迎风板承受风力F的关系如图乙所示.
（1）若在电路中接入一电压表，使电压表示数随风力的增大而增大，请在图中适当位置画出电压表.
（2）无风时，求电压表的示数和定值电阻消耗的电功率；
（3）如果电压表的量程为0～3V，求该装置所能测量的最大风力.
5．你见过戴着面罩或墨镜的工人进行电焊作业吗？
电焊是利用电流的热效应产生高温，将焊条熔化，从而使两金属部件焊接在一起。
电焊机工作时有很大电流，但不会连续工作，所以导线中会产生迅速变化、时断时续的电流。
导线规格
导线横截面积S/mm2
2．5
4
6
10
安全载流量I/A
28
37
47
68
（1）电焊机输出电压40V、输出功率2000W，某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表，从安全角度考虑，计算说明应选择哪种导线作为电焊机的输出导线？
（2）焊条熔点为1100℃，比热容为0.4×103J／（kg·℃）。
假设电流放出的热量全部被焊条吸收并使焊条升温，电焊机工作4s，可使一根质量为20g的焊条全部熔化吗？
（3）电焊机工作时会对周围的居民或行人的生活造成一定的影响，请指出其中的两点。
6．如图甲所示的是养鸡场的一种电热孵卵器，杨洁同学为该场设计安装了调节温度的旋钮式多档开关，其内部电路简图如图甲所示，两电阻丝阻值Rl=R2=242Ω，旋转多档开关的旋钮可以改变a、b、c、d四个接线之间的连接情况，从而使家用电器达到所需温度。
图乙给出了其中的五种连接方式。
几种长lm，横截面积lmm2的金属导线在20℃时的电阻值
则：
（l）图乙中电路连接不正确的是哪一个？
（用英文字母表示）并请你说明原因。
导线
电阻R/Ω
导线
电阻R/Ω
铜
0.017
钨
0.052
铝
0.027
锰铜合金
0.44
铁
0.096
镍铬合金
1.1
（2）计算该家用电器正常使用时的最小功率。
（3）如果请你选用上表中的材料做电阻线，你将选用何种材料，若电阻线的横截面积为1mm2，至少要多长的电阻线？
为了缩小电阻线的体积，你打算对材料作何种处理？
7．如图是一种测电阻的实验电路，R1是电阻箱，电源电压保持9V不变。
（1）当开关掷向1时，电压表示数为3V，此时电阻箱的电阻为6Ω，求R2上电流在1min内产生的热量是多少？
（2）当开关掷向2时，灯泡恰好正常发光，电压表读数为原来的2倍，求灯泡的额定电压和额定功率。
8．如图是小明自制电子秤的原理示意图。
托盘、轻弹簧上端和金属滑片
固定一起（弹簧的电阻不计）.
（1）电路设计：
要使电子秤能正常工作。
下列电路连接正确的是：
A.点“1”与点“2”连接
B．点“1”与点“3”连接
C．点“2”与点“3”连接
（2）故障排除：
小明在正确完成电路连接后闭合开关S，改变托盘中物体的质量，发现电压表有示数，但始终不变，发生故障的原因可能是。
A.RO断路B.R1短路C.电压表短路D．金属滑片P处断路
（3）刻度调试：
①调零。
在托盘中无物体时使金属滑片P处于Rl最上端．此时电压表的示数为零．②标度。
每次向托盘中增加100g的砝码在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值。
当将1kg的物体放在托盘中。
金屑滑片P刚好指在距R1上端1/3处（如图）,请计算回答“1kg”应标在电压表多少伏的价置上？
（电阻R0=5Ω，电阻Rl=15Ω，电源电压U=3V，电压表的量程为3V）
（4）继续改进：
小明在标示电子秤刻度时，发现电子秤的刻度与电压表的刻度有不同特点。
请说出不同之处。
。
10．图甲是周小平同学为学校办公楼空调设计的自动控制装置。
R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表格所示。
已知继电器的线圈电阻R0为10Ω，左边电源电压为6V恒定不变。
电流表0~30mA量程接入电路，图乙是电流表表盘。
当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边空调电路则正常工作。
（1）该同学将电流表改成了温度表，通过计算并标出表盘上25℃的位置。
（2）为了节省电能，使温度达到30℃时空调才能启动制冷，电路中要串联多大电阻？
温度t/℃
0
5
10
15
20
25
30
35
40
电阻R/Ω
600
550
500
450
420
390
360
330
300
（3）为了给空调设定不同的启动温度，请你提出一种可行的、调节方便的措施。
（改变电阻除外）
11．冬天，伍珍同学使用电热毯时，发现电热毯有高温和低温档，她决定探究电热毯内部电路．图甲、乙分别为他和裘实设计的电热毯的模拟电路图（电炉丝相当于电热毯内部发热电阻）．
（1）图甲中定值电阻R1=10Ω（置于电热毯外部），电炉丝R2＝20Ω，请计算低温档时发热电功率；
（2）图乙中两根电炉丝R2=20Ω、R3＝10Ω，请计算高温档时发热电功率；
（3）请对两个同学设计的模拟的电路进行评估（请指出你认为好的设计电路，并说明优点和缺点）。
12、如图是某种家用电器的电路图，R是“220V11OOW”的电热丝，L是指示灯，R是0—500Ω的变阻器，s是双联转换开关，电源电压不变，（不计温度对电阻的影响）
（1）当s放置1、2位置时，R正常工作，若L电阻为1210Ω，求整个电路消耗的电功率。
（2）当s放置3、4位置时，调节R，使整个电路消耗功率为11OW，求此时R阻值．
13.如图所示，电源电压不变，Rl的阻值不变，R2为滑动变阻器，当滑片P在a端时，R1消耗的电功率为8.1W；当滑片P在b端时，电流表示数为O.3A，且滑片P在a端时电压表示数U1与滑片P在b端时电压表示数U2之比U1:
U2=3:
1,求R1的阻值及电源电压。
15.市场上有一种双能源太阳能热水器，晴天享用太阳能，阴天可用电加热.如图是该热水器电路图.电热管R标有“220V100W”字样，R0与构R成保温电路.当K连到2时，电热管正常工作，给水箱里的水加热；当K连到3时，热水器处于保温状态，保温功率为100W.
（1）求R、R0的值.
（2）保温时R的实际功率是多少？
17．如图是我国西部某地区风力发电的外景。
该地区空气密度为1.3㎏/m3，一台风车的轮叶转动时可以形成面积为100m2的圆面。
下表给出了在不同风速下一台风车获得的能量。
平均风速（m/s）
5
10
15
20
25
30
1s内获得的能量（×104J）
4
8
12
16
20
24
（1）若某时间内风速为10m/s，一台风车工作1小时所产生的电能供10只“220V100W”灯泡正常工作8h，求这台风车发电的效率。
（2）若此地年平均风速为15m/s，100台这样的风车一年（工作时间按4000h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少千克煤？
（煤的热值为3×107J/㎏）
（3）若风速为10m/s，则1min内有多少千克的空气流冲击风车轮叶转动形成的圆面？
18．医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒，不同的器械所要求的温度、压强不同．如图为自动测量锅内温度、气压的电路原理图（虚线框内为锅内部分电路）．电源电压恒为4.5V．
（1）若对总质量为5kg、初温为15℃的钢制器械进行消毒，消毒温度须达到115℃时，器械共吸收多少热量?
[c钢=0.46×103J／（kg·℃）]
（2）压强传感器R1（阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻）置入锅内，其受压面积为2cm2，如果R1表面能承受的最大压力为70N，则锅内允许的最高气压是多少?
（3）A1为显示锅内气压大小的仪表（实质是电流表），当锅内气压不高于1标准大气压时，A1显示气压值都为0，此时R1阻值为200Ω，求：
气压表零刻度线应标在电流表Al刻度盘多少毫安处?
（4）热敏传感器R2（阻值随温度发生变化的可变电阻）置于锅内，A2为显示温度的仪表（实质是电流表）；R2的电阻与温度的关系如下表所示：
温度t／℃
80
85
90
95
100
105
110
115
……
电阻R2／Ω
120
110
100
90
80
70
60
50
……
当电流表A2示数为60mA时，锅内的温度为多少?
19．太阳能是人类能源的宝库，人类早期除了间接利用存贮在化石燃料中的能源外，还设法直接利用太阳能。
如图所示，太阳能集热器就是直接利用太阳能把水加热的装置。
太阳能热水系统主要元件包括集热板、储存装置及循环管路三部分。
（1）储存装置比集热板的位置要高，请你猜想为什么要这样设计？
（2）假设家用太阳能热水器的效率在夏天可达50％；从太阳能手册中查到，在地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103J／m2·s。
如果储水箱内的水大约有40kg，集热板接收阳光垂直照射的面积始终是1.5m2，请计算，要使水温上升30℃需要多长时间？
（C水＝4.2×103J/（kg.℃））
20.如图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.
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4.6×107J/㎏，汽油密度为0.7×103㎏/m3,电源电压为6V.请回答：
（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？
21、如图甲、乙、丙是HG牌家用豆浆机的结构、铭牌和简化电路图。
某次使用时，将浸泡好的适量黄豆放入滤网内，加入清水1000ml，制作豆浆，启动自动控制键，豆浆机按下表程序正常工作。
工作程序
预粉碎→
混合预热→
粉碎→
煮沸→
停止
工作时间
与状态
3min
无豆浆溢出
5min
30℃升至80℃
2min溢出
lOOg浆汁
2min8O℃
升至100℃
（1）若盛水容器是底面积为200cm的圆柱体，则水对容器底部的压强多大?
（2）两次加热过程中水和豆浆汁共吸收多少热量?
（视豆浆汁与水比热容相同）
（3）全过程消耗电能为多少?
型号
额定电压
额定电流
最大载重
最大时速
自重
X2004HGx
36V
5A
55kg
20km／h
20kg
22.目前市场上卖的一种电动自动车，是用一个电瓶（即蓄电池）来驱动的，已知一电动自动车的规格如下：
（1）当某人满载匀速行驶1小时，克服摩擦做的功是多少?
（已知他所受的阻力是车自重的O.04倍）
（2）1小时内此车所消耗的电能是多少?
（3）此电动车的效率是多少?
（4）如果用汽油机驱动它，效率为40％，需要多少汽油?
（已知汽油的热值是q=4.6×107J/kg）
（5）说说电动自行车的优点：
23.如果你家要买一个GBEP系列的电饭煲,家长不知应该选购下表所列的哪种型号.
型号
GBEF-10
GBEF-30
GBEF-50
GBEF-120
电源
220V-50Hz
220V-50Hz
220V-50Hz
220V-50Hz
额定功率（W）
300
500
700
2000
煮米量（kg）
0.1-0.3
0.4-1.4
0.8-2.4
2.0-8.0
煮饭方式
直接加热
直接加热
直接加热
直接加热
容积（L）
1.0
3.0
5.0
12.0
重量（kg）
2.38
2.62
3.03
4.65
附件
饭勺,蒸笼,量杯,电源线
（1）请根据你家的具体情况,向家长提出应购型号的合理建议.
（2）GBEP系列电饭煲的简化路如图10所示.现有熔断电流分别为0.5A,1.5A,2.5A,3.5A,6.0A,10A的保险丝,请从中为你所购电饭煲选择最合适的一种保险丝备用.
（3）若要粗略测量所购电饭煲的煮饭效率习（将消耗的电能用于加热锅内被煮物质的效率）,可将该电饭煲内锅装满水（水位位于电煲内锅壁的最高刻度处）,接入220V家庭电路,将水煮沸.用这种方法粗略测量所购电饭煲的煮饭效率η,除已知的物理量外,还需要测量的物理量有哪两个需要用到的公式有哪些请写出用已的物理量和待测量表达的η的计算式.
24·纳米技术不仅应用于高科技，在生产、生活中也得到广泛应用，如纳米洗衣机、纳米冰箱、纳米服装等，某中学纳米课题研究小组的同学对其应用进行了调查，下面是他们了解到的某一生产厂家的新产品一一纳米电热水器的部分技术参数表。
如图10是它的电路原理图，设R1、R2、R3的电阻值不受温度影响，S为档位开关，使用时接人家庭电路中。
（1）S接与一档（"l"、"2"或"3"）时为低温档，并说明理由。
（2）根据表中所结的数据计算出电路中R2的电阻值。
（3）从表中任选两个型号的电热水器，分别在高温拦通电lmin（不计热损耗），求两水箱中水的温度升百之比。
25.下面是HG2003家用蒸汽电熨斗示意图和名牌.使用时水箱中的水滴入被加热的底板气室迅速汽化产生向下的蒸汽.
额定电压
220V
功能
汽烫、平烫
额定频率
50Hz
蒸汽方式
滴下式
额定功率
1000W
质量
1.3㎏
底板面积
160㎝2
放置方式
自立式
（1）某师傅在用熨斗干烫衣服时，用了19N向下的力压熨斗，在此过程中，衣服受到的压强是多少？
（2）用熨斗汽烫时先预热，使金属底板的温度从20℃升到220℃，温控开关自动断开.已知底板的质量为1㎏，铁的比热为0.44×103J/（㎏·℃）.问蒸汽电熨斗预热时底板吸收多少热量？
（3）汽烫时，水滴入汽室，由于水升温汽化带走热量.当底板温度降到190℃时，温控开关自动闭合，当加热到220℃时又断开，如此反复.若蒸汽电熨斗大体按下图所示程序工作，10min烫一件衣服共消耗多少电能？
加热停加热停加热停
15s5s15s5s15s5s
1．家用电器在日常生活中随处可见，其制造与使用均体现着科学知识的运用。
（1）某饮水机的电路如下图所示，水沸腾前，红灯亮、绿灯灭、加热管正常工作；水沸腾后，绿灯亮，红灯灭，加热管不工作；且每种工作状态连入该电路的用电器最多只有两个。
试分析在水沸腾前的通断情况是：
温控开关1_______和温控开关2_____。
在水沸腾后的通断情况是：
温控开关1_______和温控开关2_____。
以及红、绿指示灯电阻R红、R绿应满足的条件是______________
锅内的温度值/℃
25
37.5
50
62.5
75
87.5
100
112.5
125
Rx对应的电阻值/Ω
150
80
50
30
20
15
10
7
（2）上图是某型号高温高压蒸汽消毒锅（如图甲），图乙为自动测定锅内温度的电路原理图。
其中R0为定值电阻，阻值为5Ω，A为温度指示表（实质是一只量程为“0～0.6”A的电流表），Rx（测温探头）为热敏电阻（其电阻值随锅内温度的变化而变化）。
热敏电阻的阻值与温度的对应关系如表所示：
①若锅内温度为75℃时电流表的示数为0.24A，电源的电压U=。
②若锅内温度为125℃时电流表的示数为0.6A，此时热敏电阻Rx的阻值=及其功率=。
2、电压力锅集高压锅和电饭锅的优点于一体，既安全又节能，某型号电压力锅的额定电压为220V，右图是其工作原理图，R1、R2分别是主加热器和保压加热器，R1的额定功率为800W；L是用来指示电压力锅工作状态的变色发光二极管，当通过它的电流小于40mA时，发红光，达到40mA时，开始发绿光，只要有电流通过L其两端电压就恒为2V;R0是特殊电阻，其阻值随锅内温度变化而改变；接通电路．开关S自动与触点a、b闭合，开始加热，当锅内水温达到105℃时，S自动与a、b断开，并与触点c接通．开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾．
（1）电压力锅正常工作时，若指示灯L发绿光，求R0的最大阻值．
（2）在保压状态下，加热器正常工作1h耗电0.2kWh，求R2的阻值．
（3）用该压力锅对5L、20℃的水加热，正常工作35min后，求水温升高到多少摄氏度？
已知消耗的电能有90%被有效利用，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）．
3、某兴趣小组的同学在实验室发现一个有趣的元件（如图甲所示）：
透明玻璃壳内有一个标有“6V3.6W”字样的小灯泡L（阻值不变）和一个由一种特殊金属丝制成的导体R0，A、B、C是其外露的三个接线柱．为进一步了解导体R0的某些特征，他们使用了如图乙所示电源电压恒为6伏的实验装置：
把导线M，N分别与A、C接线柱相连，闭合开关岛移动滑动变阻器的滑片P，测得了一组电流表和电压表的读数，并绘制成图丙所示曲线．
（1）小灯泡的电阻值为_______
，当它正常工作时，通过的电流悬_______A．
（2）在原来连线的基础上，再用导线连接A、B两个接线柱，闭合开关S，把滑片P移到a端，此时电流表的示数是________A．
（3）若把导线M、N分别接到A、B接线柱上，闭合开关S，把滑片P移到a端，小灯泡消耗的电功率_______W．
4、图4甲所示的热熔胶枪是一种装修工具，用于材料涂胶。
它的内部有2只相同的PTC（正温度系数）加热元件，其工作电路如图4乙所示，扣动扳机能使固体胶条向前挤压，联动开关S同时掷向A、B，枪口冒出胶液，松开扳机，联动开关S同时掷向B、C。
单只PTC元件的电阻随温度的变化如图4丙所示。
关于PTC元件的工作情况，下列说法正确的是（）
A．扣动扳机，两只PTC元件串联在电路中
B．松开扳机，当温度为80℃时，电路消耗的电功率为55W
C．松开扳机，只有一只PTC元件接入电路
D．扣动扳机，当温度为180℃时，1min电路消耗的电能为4800J
5、如图所示的新型小艇，由铺满船面的光伏太阳能电池板提供工作能源，依赖太阳能进行环球旅行．小艇上太阳能光伏板面积约为500m2，在阳光的照射下，通过太阳能板可以获得100kW的功率．这种小艇有两个相同的引擎，仅需20kW的牵引功率就能驱动单引擎，使小艇以18km／h的速度匀速行驶．用40kW的牵引功率驱动双引擎，能使小艇匀速行驶的速度高达30km／h．这种小艇采用密度较小，硬度大的新型材料制造，自重仅为9×104N，满载的排水量为60t．
（1）太阳能光伏板工作时，是__________能转化为___________能．
（2）这种小艇满载漂浮在海面上时，受到的浮力是________N．空载漂浮在海面上，排开海水的体积是________m3．（海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（3）如果每天阳光照射太阳能电池板的时间为10h，获得的电能约为_________J．这些电能相当于完全燃烧_________kg的焦炭释放的能量．（焦炭的热值取3.0×107J/kg）
（5）若引擎的电能转化为机械能的效率为80％．试求用20kW的电量驱动单引擎时，小艇受到的阻力=N
（5）20kW的牵引功率驱动单引擎，小艇以l8km／h的
速度行驶．40kW的牵引功率驱动双引擎，小艇以30km／h的速度行驶，而不是以36km／h的速度行驶．这是为什么呢?
请你提出一种合理的猜想．
温度档位
高温
中温2
中温1
低温
加热功率/W
1100
660
440
264
6.在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的电热水器。
图甲所示是他设计的电热水器的工作电路图，R1和R2是两根电热丝。
他设计的旋转开关如图乙所示，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在图乙中用“○”表示，“○”中标有
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