1、1专项综合全练（三） 电学综合计算非选择题1.)“吃火锅”是人们喜爱的一种饮食方法,火锅里装有 2 L、60 的水,要把这些水加热到 100 ,求:(1)水吸收了多少 J 的热量?c 水 =4.2103 J/(kg)(2)若由阻值为 24.2 的电热丝接入家庭电路来加热,使锅内的水由 60 加热到 100 ,且电热丝产生热量的 80%被水吸收,则电热丝需正常工作多长时间?答案 (1)3.3610 5 J (2)210 s解析 (1)锅中水的体积为 V=2 L=210-3 m3,水的质量为 m=V=1.010 3 kg/m3210-3 m3=2 kg,水吸收的热量为 Q 吸 =c 水 m(t-t
2、0)=4.2103 J/(kg)2 kg(100 -60 )=3.3610 5 J;(2)由 = 得,电热丝产生的热量为 Q 放 = = =4.2105 J,电热丝消耗的电能为 W 电 =Q 放 =4.2105 J,电热丝的功率为 P= = =2 000 W,由 P= 得,工作时间为 t= = =210 s。2.电热水壶是一种使用频率较高的家用电器,如图 18-6-1 所示的是某型号电热水壶,铭牌上标注额定功率是1 760 W,额定电压是 220 V,现壶中装有 1.5 L 温度为 20 的水。求:(1)将该电热水壶接入 220 V 的家庭电路中工作时,通过电热水壶的电流是多大?(2)若加热时
3、间是 6 min,加热过程中消耗的电能是多少?(3)在 1 标准大气压下将水烧开,水吸收的热量是多少?c 水 =4.2103 J/(kg)。图 18-6-1答案 (1)8 A (2)6.33610 5 J (3)5.0410 5 J解析 (1)由 P=UI 可得,通过电热水壶的电流为 I= = =8 A;(2)P= 可得,加热过程中消耗的电能为W=Pt=1 760 W660 s=6.336105 J;(3)水的体积 V=1.5 L=1.510-3 m3,水的质量为 m=V=1.010 3 kg/m31.510-3 m3=1.5 kg,Q 水吸 =c 水 m(t-t0)=4.2103 J/(kg
4、)1.5 kg(100 -20 )=5.0410 5 J。3.在一次课外探究中,王华观察了他家的某品牌双层电烤箱,看说明书后得知此电烤箱采用双控电路,电路如图 18-6-2 所示,S 为总开关,S 1和 S2为两个温控开关,R 1和 R2为上、下两层的加热电阻,上、下层同时加热时额定功率为 1 600 W,其中 R1=3R2。图 18-6-2(1)电烤箱上、下两层同时正常工作时,R 1消耗的电功率是多少瓦?2(2)只有 R1正常工作时,通过 R1的电流是多少?(计算结果保留一位小数)(3)王华妈妈总感觉做晚饭时烤熟同一种食物所用时间比在其他时段要长,王华决定用家中的电能表和手表测量做晚饭时烤箱
5、的实际功率,他观察家里电能表标有“220 V 20(40)A 50 Hz 3 200 r/kWh”的字样,于是,他关闭家中其他用电器,仅让电烤箱单独工作(上、下层同时加热)30 秒,电能表转盘转过了 32 转。电烤箱的实际功率是多大?做晚饭时电烤箱实际功率变小的原因是: 。 答案 (1)400 瓦 (2)1.8 A (3)1 200 W 用电高峰,实际电压小于额定电压,电烤箱实际功率小于额定功率解析 (1)由 P= 得, = = ,P1+P2=1 600 W,所以 P1=400 W;(2)由 P1=UI1,I1= = 1.8 A。(3)电烤箱消耗的电能为 W= =0.01 kWh,电烤箱的实际
6、功率为 P 实 = = =1 200 W;做晚饭时电烤箱实际功率变小的原因是:用电高峰,实际电压小于额定电压,电烤箱实际功率小于额定功率。4.创建生态文明城市需要我们共同关注环境,我市某兴趣小组为了检测空气质量指数,设计了如图 18-6-3 甲所示的检测电路,R 为气敏电阻,其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示,已知电源电压 12 V 保持不变,R 0=5 ,当电压表示数为 4 V 时。求:图 18-6-3(1)通过 R 的电流;(2)2 min 内 R0消耗的电能;(3)此时空气质量指数。答案 (1)0.8 A (2)384 J (3)25解析 (1)图中 R0和 R 串联,电压表测
7、R0两端的电压,通过 R 的电流为 IR=I0= = =0.8 A;(2)2 min 内 R0消耗的电能为 W0=U0I0t=4 V0.8 A120 s=384 J;(3)UR=U-U0=12 V-4 V=8 V,所以 R= = =10 ,所以 =0.1 -1,由图象乙可知,此时空气质量指数为 25。5.如图 18-6-4 甲所示的电路中,电源电压为 8 V,R2是阻值为 40 的定值电阻,压敏电阻 R1的阻值随压力的变化情况如图乙所示,当开关 S 闭合后,问:3图 18-6-4(1)当压敏电阻 R1受到的压力从 0 增加到 3 N 的过程中,电流表示数的变化是 (填“增大”或“减少”);(2
8、)当电流表示数为 0.4 A 时,压敏电阻受到的压力为多少?(3)当电路连续工作 10 min,电阻 R2产生的热量为多少?(4)若此热量的 84%给 20 g 的水加热,则水温升高多少?水的比热容为 4.2103 J(kg) -1答案 (1)增大 (2)2 N (3)960 J (4)9.6 解析 (1)由图甲所示电路图可知,两电阻并联接在电源两端,电流表测干路电流由图乙所示可知,压力 F 由 0增大到 3 N 时,R 1的阻值由 100 欧减小到 30 欧,则当 F=0 时,I=I 1+I2= + = + =0.28 A,当 F=3 N时,I=I 1+I2= + = + 0.47 A,所以
9、,电流表示数变大;(2)通过定值电阻的电流:I 2= = =0.2 A,电流表示数为 0.4 A 时,通过压敏电阻的电流:I 1=I-I 2=0.4 A-0.2 A=0.2 A,此时压敏电阻阻值:R 1= =40 ,由图乙所示可知,压敏电阻阻值为 40 时,F=2 N,则所受压力为 2 N;(3)电路连续工作 10 min,电阻 R2产生的电热:Q 2=W2=UI2t=8 V0.2 A1060 s=960 J;(4)由 Q 吸 =cmt,可得 t= =9.6 。6.如图 18-6-5 所示,电源电压恒定,定值电阻 R2=20 , 滑动变阻器 R0上标有“50 ,0.5 A”的字样,电流表 A
10、的量程为 00.6 A,电压表 V 的量程为 015 V。当开关 S 打到 1 位置且滑片 P 在 A 端时,电压表的示数为8 V;当开关 S 打到 2 位置且滑片 P 在中点时,滑动变阻器 R0的功率为 P0=4 W,求:(1)电源电压 U;(2)定值电阻 R1的阻值;(3)当电路接通时,在确保电路元件安全的前提下,试讨论何时电路的总功率最小,最小功率是多少;何时电路的总功率最大,最大功率又是多少?图 18-6-5答案 (1)18 V (2)40 (3)见解析解析 (1)(2)当 S 打到 1,滑片 P 在 A 端时,R 1与变阻器串联, 测量 R1两端电压,示数为 8 V4设电源电压为 U
11、,则有 = 当 S 打到 2,滑片 P 在中点时,R 2与变阻器串联电路中电流 I=则滑动变阻器的功率 P0= R0=4 W联立,将 R0=50 ,R 2=20 代入可得 U=18 V,R1=40 (3)根据 P= 可知,R 总 最大时,P 最小,故将开关打到 1 位置,滑动变阻器的阻值全部接入电路中时,电路的总功率最小,最小功率 Pmin= = =3.6 W当电路中电流最大时,总功率最大考虑到元件安全,可知最大电流 Imax=0.5 A则最小阻值 Rmin= = =36 因此开关 S 应打到 2 位置,此时 R0接入电路的阻值为 36 -20 =16 ,R 2两端电压 U2=ImaxR2=0.5 A20 =10 V,没有超出电压表的量程最大功率 Pmax=UImax=18 V0.5 A=9 W
