电学计算：与实际生活结合

1、电学计算：与生活实际结合1小芳家里的某品牌电烤箱铭牌及其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。求：若某种食物需要用该电烤箱高温档烘烤1000s，则此过程中电烤箱产生的热量是多少？电路中R2的阻值是多少？该电烤箱在低温档正常工作时，R1的功率是多少？2甲图为升降机电路的部分原理图，电源电压恒定为6V，R0为定值电阻，电压表量程为03V，压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示：（1）压敏电阻不受压力时，电压表示数为2V，定值电阻R0的电功率为多少？（2）在电路正常工作时，此压敏电阻能承受的最大压力为多少？（3）在不改变电表的条件下，要增大压敏电阻的承压范围，应如何调整？（写出一条）

2、（4）若在升降机底板上放置一个物块，静置时电压表示数为U0，当升降机匀速下降使，电压表示数 （选填“大于”、“等于”或“小于”）U03LED（发光二极管简称LED）是人类继爱迪生发明白炽灯之后最伟大的发明之一，它是一种新型节能、环保的光源产品。如图甲是一种常见的LED手电筒，发光元件由5个发光二极管并联组成，每个发光二极管的额定电流为30mA，它的能量是由可反复充电使用的电池提供，且LED 灯发光的颜色会随电压的变化而变化，如图丙表格所示。请回答下列问题：（1）这种LED手电筒正常工作时的总电流为多少?（2）图乙是一个LED与50的定值电阻R串联，已知电源电压为4.2V保持不变，闭合开关S，毫

3、安表（为读数更精确的电流表）的读数为20mA，通过计算说明此时LED灯发出什么颜色的光？（3）若图乙中，闭合开关S，R的实际功率为0.08W，求此时LED灯通电10min消耗的电能是多少焦耳?4有一种测量人的体重和身高的电子秤，其测体重部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO，压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示体重大小的仪表A（实质是电流表）其中AO：BO=5：1，压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端

4、的电压恒为4.68V，取g=10N/kg请回答：（1）该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处？（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，这个人的体重是多少？（3）若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2，则该秤的最大称量值是多少？5光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小如图1所示是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，光源射出的远红外激光束穿过通道照射到光敏电阻RT上，当有人通过时，人体将阻挡激光光线的射入电源电压恒定为12V，RT为光敏电阻，定值电阻R0=10，若在012s的时间内有两人分别经过通道，每次通过时间为1s，电压表的示数变化规律如图U

5、t求：（1）当有人通过（光敏电阻在无激光照射）时，光敏电阻的阻值RT0；（2）当无人通过时，光敏电阻的功率；（3）在012s的时间内电路消耗的电能6电压力锅是一种新型家用电器，集高压锅与电饭锅优点于一体，具有省时、省电、安全、环保的优点，是厨房电器的升级产品图是某型号电压力锅工作电路简图，下表是其部分参数其中R1是主加热器，R2是保压加热器接通电路后，开关s自动与触点a、b接通，开始加热当锅内温度达到105时，开关S自动与a断开，并与触点c接通，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾现将3.3L初温为25的水加入压力锅中，接通电路使其正常工作30min已知消耗的电能有90%被有效利用，水的比热容

6、为4.2×103J/（kg）求：额定电压（V）220主加热器额定功率（W）880保压加热器额定功率（W）220保压温度（）105最大容积（L）5（1）电压力锅保温时R2的阻值是多大？（2）电压力锅在加热状态时的总电流为多大？（3）电压力锅多少秒后开始保压？7如下图甲、乙分别是某品牌家用电熨斗的实物图和电路原理图。R0是定值电阻，R是可变电阻（调温开关）。该电熨斗额定电压为220 V，温度最低时的耗电功率为121 W，温度最高时的耗电功率为484 W。（1）求R0的阻值；（2）用电熨斗汽烫时需要采用最大功率先预热，使质量为1 kg的金属底板的温度从20升高到220，若金属底板利用电热的

7、效率为80%，求金属底板吸收的热量和预热时间（，计算结果保留整数）；（3）假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差t关系如图丙所示，现在温度为20的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？8科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20），由工作电路和控制电路组成工作电路中的电热器上标有“220V 2000W”的字样；控制电路中热敏电阻Rt作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3

8、N吸引力的作用下才能被吸下闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）（1）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20升高到25，求电热器的加热效率？（2）调节滑动变阻器，使R1=280，为了把温度控制在25左右，设定在水温低于25时自动加热，在水温达到25时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？（3）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25的恒温调节到30的恒温，应 （填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值9在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的家用电热水器。图甲是他设计的电热水器的工作电路图，图中R1和R2是两根电热丝。他设计的换档开关如图乙所示

9、，换档开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘共有10个金属触点（在图乙中用“”表示，“”中标有1、2、3、4编号，编号相同的触点已用导线连接）；旋钮可以绕中心轴O转动，两端各有一个金属滑片，转动旋钮可以将相邻的两个触点连通。例如，图乙中，旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，箭头一端的金属滑片将1、2两触点连通，同时另一端的金属滑片也将3、4两触点连通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示：加热档位1234加热功率/W1100440（计算结果若除不尽，均保留一位小数）（1）如果要实现旋钮沿某个方向转动时，加热功率依次递减或递增，请写出旋钮上的

10、箭头分别指向A、B、C、D四个位置时，各对应加热功率的哪一个档位？并画出对应的等效电路图。（2）电热丝R1和R2的阻值各是多少？（3）当旋钮在加热档位2和4时，对应的加热功率各是多大？10如图甲所示，冰冻是造成高山地区冬季输配电线路倒塔（杆）断线的重要原因。为了避免这类事故的发生，一方面电力工人要及时对输电线路进行除冰作业，另一方面要加强输电线的抗拉能力。一般高压输电线每一根都是由一股位于中间的钢质线芯和六股相同粗细的铝质线芯绞在一起组成的，其横截面如图乙所示。这种输电线通常被称为钢芯铝绞线（代号LGJ）。已知该钢芯铝绞线所能承受的最大安全拉力为其正常工作情况下拉力的5倍。下表是该种钢芯铝绞线

11、的相关技术数据。1该电力线路采用钢芯铝绞线而不采用与之同样结构尺寸的铝绞线，其主要目的是什么?2输电线路结冰后，输电线（连同上面的冰）变粗、变重。为了保证输电线路的安全，防止输电线被拉断，在冰冻的钢芯铝绞线（连同上面的冰，其横截面可以看作圆）的直径D增大到一定值时就必须进行除冰作业，试估算需要进行除冰作业时冰冻的钢芯铝绞线的直径D。（铝2.7×103kgm3，钢7.9×103kgm3，冰0.9×103kgm3，取10.7）3有一种输电线路除冰作业的方法叫“短路熔冰”。所谓“短路熔冰”，就是在短时间内，输电线不经过用电器而直接接通，输电线中通过比平时大许多的电流，利

12、用导线本身发热熔冰以完成除冰作业的方法。短路熔冰时，若一根这种钢芯铝绞线每米的发热功率为200W，则短路熔冰时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是多大?（取3.2）试卷第9页，总10页参考答案1（1）1.65×106 J；（2）44；（3）176W【解析】试题分析：（1）由表格数据可知，P高温 =1100W，该电烤箱高温档烘烤1500s消耗的电能：W=P高温 t=1100W×1500s=1.65×106 J；（2）由电路图可知，开关S1 、S2 闭合时，电路为R1 的简单电路，电路中的总电阻最小，电烤箱处于高温档，由P=U2/R可得，电路中R1 的阻值：R1 =U2/P

13、高温=(220V)2/1100W=44；（3）开关S1 闭合、S2 断开时，两电阻串联，电路中的总电阻最大，电烤箱处于保温状态；由表格数据可知，P低温 =440W，由P=UI可得，电路中的电流：I=P低温U=440W220V=2A，R1 的功率：P=I 2R1 =（2A）2 ×44=176W考点：电功率的计算；电功的计算2（1）0.04W；（2）2500N；（3）可以适当减小定值电阻阻值；（4）等于【解析】试题分析：（1） 由图乙所示图象可知，压力为零时，压敏电阻阻值：R1=200，压敏电阻两端电压：U1=UU0=6V2V=4V，电路电流：I=U1/R1=4V/200=0.02A，定

14、值电阻阻值：R0=U0/I=2V/0.02A=100，定值电阻R0的电功率：P0=U0I=2V×0.02A=0.04W；（2） 压敏电阻所受压力最大，其阻值最小，电路电流最大，定值电阻两端电压最大，电压表量程为3V，则定值电阻两端最大电压为3V，电路最大电流：I最大=U0最大/R0=3V/100=0.03A，此时压敏电阻阻值：R1=(6V-3V)/0.03A=100，由图乙所示图象可知，压敏电阻阻值为100时，其所受压力为2500N；（3） 由图乙所示图象可知，压敏电阻所受压力越大，压敏电阻阻值越小，电路总电阻越小，电源电压不变的情况下，电路总电流越大，定值电阻两端电压越大，要增大压

15、敏电阻的承压范围，而不改变电表的条件，可以适当减小定值电阻阻值，或通过减小电源电压和在电路中再串联一个分压电阻，来减小电流；（4）升降机匀速下降，重物处于平衡状态，重物对压敏电阻的压力等于其重力保持不变，压敏电阻阻值保持不变，电路总电阻保持不变，电路电流保持不变，定值电阻两端电压不变，电压表所示不变，仍等于U0。考点：传感器；动态电路3（1）0.15A；（2）蓝颜色的光；（3）52.8J【解析】试题分析：（1）因5个发光二极管并联，且并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，LED手电筒正常工作时的总电流：I总=30mA×5=150mA=0.15A；（2）一个LED与50的定值电阻

16、R串联，定值电阻R两端的电压：UR=IR=20×103A×50=1V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，LED灯两端的电压：ULED=UUR=4.2V1V=3.2V，由表格数据可知，此时LED灯发出蓝颜色的光；（3）当电阻R的电功率为0.08W时，由P=I2R可得，电路中的电流：I=0.04A，电阻R两端的电压：UR=IR=0.04A×50=2V，LED灯两端的电压：ULED=UUR=4.2V2V=2.2V，LED灯通电10min消耗的电能：W=ULEDIt=2.2V×0.04A×10×60s=52.8J。考点：电学综合计算4

17、（1）15.6mA处；（2）550N；（3）2000N【解析】解：（1）读表格可知，当压力为0时，压力传感器的电阻为300，则电路中的电流I1=0.0156A=15.6mA；（2）当电流为20mA时，压力传感器的电阻为R2=234，分析表中的数据可以看出，压力随电阻的变化是线性的，设此时的压力为F2列比例关系有=，解得，F2=110N设人的体重为G，根据杠杆的平衡条件得，F2AO=GBO解得，G=110N×=550N；（3）传感器能承受的最大压力F=pS=2×106Pa×2×104m2=400N，设踏板上能称量的最大重力为G，由杠杆的平衡条件得，FAO=

18、GBO，则G=400N×=2000N答：（1）该秤零起点的刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处；（2）这个人的体重是550N；（3）该秤的最大称量值是2000N【点评】理解这一装置的工作原理，是解决此题的前提，此题中主要考查了欧姆定律的应用、杠杆平衡条件的应用以及压强的计算等，具有一定的综合性，也对我们分析题意的能力提出了较高的要求5（1）当有人通过（光敏电阻在无激光照射）时，光敏电阻的阻值为3.3；（2）当无人通过时，光敏电阻的功率为3.6W；（3）在012s的时间内电路消耗的电能为79.2J【解析】解：（1）当有人通过（光敏电阻在无激光照射）时，光敏电阻的阻值RT0；根据图象

19、可知，当有人通过时，光敏电阻RT两端电压为3V，则电路中的电流：I=0.9A，又I=，并且串联电路处处电流相等光敏电阻的阻值：RT0=3.3；（2）根据图象可知，当无人通过时，UT1=6V，则UT1：U01=6V：（12V6V）=1：1；所以RT1=R0=10；光敏电阻的功率：PT=3.6W；（3）在012s内，无人通过时间t0=10s；有人通过时间t1=2sW总=W0+W1=t0+t1=×10s+×2s=79.2J答：（1）当有人通过（光敏电阻在无激光照射）时，光敏电阻的阻值为3.3；（2）当无人通过时，光敏电阻的功率为3.6W；（3）在012s的时间内电路消耗的电能为7

20、9.2J考点：电路的动态分析专题：电能和电功率；电路变化分析综合题分析：（1）根据图象可知，当有人通过时，电压表示数为3V，根据欧姆定律和串联电路电流的特点求出电路中的电流，然后利用欧姆定律的变形公式求出光敏电阻的阻值；（2）根据P=求出光敏电阻的功率；（3）根据图象分别读出有人通过和无人通过时所用的时间，然后力W=t求在012s的时间内电路消耗的电能点评：本题关键在于根据题意和示波器显示的电压随时间变化的图象以及串联电路的分压关系，找出光敏电阻的分压值6（1）电压力锅保温时R2的阻值是220；（2）电压力锅在加热状态时的总电流为5A；（3）电压力锅907.2s后开始保压【解析】试题分析：（1

21、）根据保压加热器额定功率和额定电压可求得电压力锅保温时R2的阻值；（2）加热状态时的功率等于主加热器额定功率和保压加热器额定功率之和，根据P=UI求出电压力锅中的电流；（3）先根据密度公式求出水的质量，再根据Q吸=cm（tt0）求出水温度达到105时吸收的热量，利用效率公式求出消耗的电能，再根据W=Pt求出电压力锅多需要多少时间开始保压；解：（1）保温时，加热器R2工作，加热器电功率P2=220W，R2=220；（2）电压力锅在加热状态时的功率P主加热=880W，P保压加热=220W，根据P=UI可得，电压力锅中的电流：I=5A；（3）水的体积V=3.3L=3.3dm3=3.3×10

22、3m3，由=可得，水的质量m=V=1.0×103kg/m3×3.3×103m3=3.3kg，水吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2×103J/（kg）×3.3kg×（10525）=1.1088×106J，消耗的电能：90%W加热=Q吸=90%×1.1088×106J=9.9792×105，根据P=，电压力锅加热到开始保压的时间：t加热=907.2s；答：（1）电压力锅保温时R2的阻值是220；（2）电压力锅在加热状态时的总电流为5A；（3）电压力锅907.2s后开始保压点评：本题考查了电功与

23、热量的综合计算，涉及到密度公式、吸热公式、电功公式和效率公式的应用，关键是知道正常工作24min是指加热时间和保压时间的和7（1）100；（2）238s；（3）10【解析】试题分析：（1）当R阻值为0时，电熨斗耗电功率最大。定值电阻R0的阻值为；（2）电熨斗底板吸收的热量电熨斗产生的热量电熨斗预热需要的时间（3）电熨斗与环境温差是由图像可知电熨斗每秒散发的热量是电熨斗总电阻发热功率此时电熨斗总电阻滑动变阻器阻值考点：电学和热学的综合计算8（1）87.5%；（2）36V；（3）增大【解析】试题分析：（1）水吸收的热量是：Q吸=cmt=4.2×103J/（kg）×100kg&#

24、215;（2520）=2.1×106J；电热器消耗的电能W=Pt=2000W×20×60s=2.4×106J，电热器的加热效率=Q吸/W=2.1×106J/2.4×106J=87.5%；（2）当水温达到25时停止加热，由图乙可知，热敏电阻的阻值为：Rt=80，则根据串联电路的总阻值等于各电阻之和可知：电路中的总电阻是R总=Rt+R1=80+280=360，衔铁受到3N的吸引力，由图象丙可知，控制电路中电流为：I=100mA=0.1A，由欧姆定律得：电源电压U=IR总=0.1A×360=36V；（3）要将空调启动的温度调高，则热敏电阻的阻值将减小，由I=U/（Rt+R1）可知，当电源电压一定时，热敏电阻越小，则滑动变阻器接入电路的阻值应增大。【考点定位】电热综合题9（1）旋钮A对应4档， B对应3档，C对应2档，D对应1档。功率依次递增。（2），（3）P2=660W,P4=264W【解析】试题分析：（1）电热水器中有两个加热电阻R1和R2，根据 可知，在电压一定时，电功率与电阻成反比。根据电流的走向先画出等效电路图依次分别如下图中A、B、C、D所示：根据分析可知旋钮A对应4档， B对应3