中考科学电学培优专题13：挡位类、实际应用类电路计算

专题13：挡位类、实际应用类电路计算一、填空题1.某反恐小组的拆弹专家在拆除恐怖分子设置在飞机上的定时爆炸装置．如图所示，为使爆炸装置停止工作，应剪断线________（选填“a”或“b”）．拆除前起爆器上________（选填“有”或“没有”）电流通过，原因是导线________（选填“a”或“b”）将起爆器短路了．2.小明将家里一个电热水器单独连接在电路中，发现电能表（如图所示）上的铝盘2min内转了120转，电热水器消耗了________kW•h的电能，实际功率是________W．电热水器使用的是三孔插座，这样做是为了让金属外壳与________相连。3.如图分别是电冰箱和电风扇的铭牌，当它们均正常工作12h时，电冰箱消耗的电能为________kW•h，电风扇消耗电能为________kW•h。二、计算题4.把质量为4kg的冷水和质量为3kg、温度为80°C的热水相混合的温度为40°C，若不计热量损失，求冷水的温度是多少？（4.2×105.先阅读下面材料，然后回答问题：地热资源是目前全球倡导的绿色安全资源，它不受昼夜和季节变化的限制．不仅可为人们生活供热，还可以用于旅游、温泉保健、养殖热带鱼等．（1）李强同学家每天用的热水若全部按50℃的热水计算，若将50kg的水从10℃加热到50℃需要吸收多少热量?已知水的比热容是4.2x103J／(kg·℃)．（2）若李强家用额定功率为1500W的电热水器烧水，在正常工作状态下烧热(1)问中的这些水需要多长时间?（3）若用效率为50％的煤气炉烧水，烧热(1)问中的这些水需要多少m3煤气?(煤气的热值是3.9x107J／m3)6.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给100kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg．求：（1）煤完全燃烧产生的热量；

（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；（3）煤炉烧水时的热效率。7.如图所示的电路中，电源电压不变，R2的阻值为8Ω，闭合开关之后，电压表的示数为（1）R1（2）求R2（3）这个电路工作10s8.小明家中的电热饮水机，其铭牌上的部分参数如表所示。已知电热饮水机的主要元件是发热电阻R。型号YSJ—66保温功率44W额定电压220V水箱容积5L加热功率1100W频率50Hz（1）当加热状态时电路中的电阻大小，此时流过电路的电流大小？（2）将质量为0.4kg、初温为25°C的水在一标准大气压下加热至沸腾，水吸收的热量是多少？（（3）若饮水机正常工作的加热效率为90%，将水加热至沸腾需要多长时间？（结果保留整数）9.如图甲是一种恒温调奶器，可以自动调试好加水的奶粉，然后加热到最适合宝宝饮用的温度，还可以自动保温，特别适合夜间使用。调奶器的参数表，图乙是电路简图（R1、R2为电热丝，S为双触点自动开关）。求：（1）调奶器处于保温状态时的工作电流。（2）该调奶器加热5min把水烧开并保温6h，电路中消耗的总电能。10.如图甲是一种电热加湿器，其内部简化电路如图乙所示，仅有电热丝R1为加热电阻，置于装有水的加热仓中，R1将水加热到沸后变成“白气”喷出，R2为分压电阻，通过旋转开关S可以实现高、低档加热功率之间的转换，部分铭牌信息如表所示，现利用高档功率将加热仓中质量为30g、温度为20℃的水加热到100℃，求：额定电压220V高档功率40W低档功率12.1W（1）水吸收的热量；（2）若加热效率为84%，加热时间为多少秒；（3）R2的阻值大小。【已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）】11.如图甲所示电路，电源为电压可调的直流学生电源，小灯泡L标有“8V4W”的字样，定值电阻R1=4Ω，滑动变阻器R标有“50Ω1A”的字样；如图乙所示为小灯泡L的I﹣U图象。（1）小灯泡L正常工作时的电阻是多少？（2）只闭合开关S，滑动变阻器的滑片P置于a端，调节电源电压使电压表示数为8V，此时电源电压U是多大？（3）同时闭合开关S、S1，调节电源电压为12V，滑动变阻器的滑片P移动到某一位置时，小灯泡L消耗的电功率为2W，此时滑动变阻器消耗的电功率是多少？12.张强妈妈买了一个新的电饭煲，张强从说明书中，得知下表中的信息，工作电路图如图甲所示，S1为温控开关，加热电阻R1和R2的阻值不随温度变化。求：额定电压220V额定蒸煮功率1210W额定保温功率88W频率50Hz容积5L（1）电饭煲在“保温”状态下正常工作时，通过电饭煲的电流；（2）电阻R2的阻值；（3）某周末的晚饭时，张强想利用自家电能表（如图乙）测量家庭电路的实际电压。于是他关闭了家中其它所有用电器，只让电饭煲在“蒸煮”状态下工作，观察到电能表的转盘在1min内转了50转。求家庭电路的实际电压。13.如图所示，电源电压保持不变，灯丝电阻不受温度影响，滑动变阻器的最大电阻为12Ω．当S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，电压表示数为6V；当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电流表的示数为2A．①当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数是多少？②电源电压是多少？③S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L在10min内消耗的电能是多少？三、实验探究题14.归纳式探究﹣﹣研究电磁感应现象中的感应电流：磁场的强弱用磁感应强度描述，用符号B表示，单位是特斯拉，符号是T．强弱和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场．如图甲所示，电阻R1与圆形金属线圈R2连接成闭合回路，R1和R2的阻值均为R0，导线的电阻不计，在线圈中的半径为r的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示，图线与横、纵坐标的截距分别为t0和B0，则0至t1时间内通过R1的电流I与阻值R0、匀强磁场的半径r、磁感应强度B0与时间t0的关系数据如下表：次数R0/Ωr/mB/Tt0/sI/A1100.11.00.15π×10﹣22200.11.00.12.5π×10﹣23200.21.00.110π×10﹣24100.10.30.11.5π×10﹣25200.10.10.050.5π×10﹣2（1）I=k________

，其中k=________

（填上数值和单位）．（2）上述装置中，改变R0的大小，其他条件保持不变，则0至t1的时间内通过R1的电流I与R0关系可以用图丙中的图线________

表示．四、综合题15.灯L1上标有“12V9.6W”的字样，灯L2上只能看清12V的字样，测得两灯的电流与电压的关系如图所示，求：（1）L1正常发光时的电阻是多少？（2）则L1、L2串联接在电源的两极时，通过L1的电流为0.3A，电源的电压是多少？（3）电路中只有L1、L2两灯串联，使L2正常工作时，电路消耗的总功率是多少？16.如图所示电路，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为10Ω，R2的阻值为9Ω．（1）当开关S、S1闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片移动到中点时，电阻R1上的电功率为10W，试求R1两端的电压多大？（2）当开关S、S2闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片移动到b端时，电阻R2上的电功率为4W，试求R2两端的电压多大？（3）试求：电源电压是多大？17.无内胆饮水机的原理如图所示，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态（“断开”或“闭合”），可以选择出温水或开水．已知该饮水机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1100W．（已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），取g=10N/kg）．问：（1）当饮水机出温水的时候“温、开水选择开关”的状态是什么样的？饮水机电热丝R0的电阻是多少？（2）现在需要100℃的开水600g，已知水的初温是20℃，如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多少时间？（3）和传统的有内胆的饮水机相比，这种无内胆饮水机的优点是什么？（写出一条）18.如图是我们家长常用的电水壶，它的额定电压为220V，如果把它单独接入家庭电路中，正常工作10min，电能表的示数增加0.3kW•h．求：（1）该电水壶的电功率；（2）这只电水壶的电阻．

答案解析部分一、填空题1.a；没有；b解答：解：从图中可知，a部分是电流的必经之路，一旦断开，整个电路将不能接通，因此，为使其停止工作应剪断线a；由于b部分将起爆器短路，拆除前起爆器上没有电流通过，起爆器不会爆炸；若剪断b，则电流通过起爆器，会引起起爆器爆炸．故答案为：a；没有；b．分析：根据电流的路径，判断a、b两段导线在电路变化中的连接情况，就可确定其在电路中发挥的作用．2.0.04；1200；地线解答：电能表的转盘转120转，则电热水器消耗的电能：W＝120r工作时间t＝2min＝130电热水器的实际功率：P＝Wt为了安全用电，电热水器应使用三孔插座，将电热水器的金属外壳与地线相连，这样若金属外壳万一带电，电流会通过地线导入大地，防止触电事故的发生。分析：通过电能表的表盘可以看出，每消耗一度电转盘转动3000圈，结合题目给出的转盘转动的圈数求解消耗的电能，再结合千瓦时和焦耳之间的换算关系再进行单位转化。3.0.4；0.72解答：解：（1）电冰箱正常工作12h时消耗的电能：W1＝0.8kW•h/24h×12h＝0.8kW•h；（2）电风扇正常工作时的电功率：P2＝P额2＝60W＝0.06kW，正常工作12h时消耗的电能W2＝P2t＝0.06kW×12h＝0.72kW•h。故答案为：0.4；0.72。分析：结合用电器的铭牌，利用W=Pt进行计算即可.二、计算题4.解：热水放出的热量Q放不计热量损失，则Q吸由Q吸=cmΔt得冷水的初温答：冷水原来的温度是10°C。分析：结合热水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水放出的热量，热水放出的热量为冷水吸收的热量，结合比热容公式求解水的初温。5.（1）解：Q=cm(t-t0)=4.2×103×50×(50-10)J=8.4×106J（2）解：t=WP=8.4×106（3）解：Q=qV×50％所以：V=Qq×50%=分析：（1）根据水的质量、比热容和温度差可以计算水吸热的多少；（2）利用消耗的电能和电功率的比值可以计算用电器工作的时间；（3）利用水的吸热和热效率可以计算燃料的放热，利用燃料放热和燃料的热值的比值计算消耗燃料的体积。6.（1）解：2kg煤完全燃烧产生的热量：Q总=mq=2kg×3×107J/kg=6×107J（2）解：经过6min时间加热，水升高△t=80℃-20℃=60℃，吸收的热量Q有=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）∙100kg∙60℃=2.52×107J（3）解：煤炉烧水时的热效率η=Q有/Q总=2.52×107J/6×107J=42%分析：（1）用Q=mq可求得煤完全燃烧产生的热量；（2）结合图像，利用吸热公式Q吸=cm（t-t0）求水吸收的热量；（3）烧水时的热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比.7.（1）解：由图可知，开关闭合后R1与R2串联，电压表则R1两端电压，电流表测电路中电流。则R1的电阻为R1=U1答：R1的阻值为20Ω；（2）解：R2的电功率为P2=I2R2=(0.3A)2×8Ω=0.72W答：R2的电功率为0.72W；（3）解：电路工作10s消耗的电能为W=UIt=IR总It=I2(R1+R2)t=(0.3A)2×(20Ω+8Ω)×10s=25.2J答：电路工作10s消耗的电能为25.2J。分析：（1）结合定值电阻R2的电流和电压，利用欧姆定律求解灯泡的电阻即可；（2）结合定值电阻R2的电流和用电器的电阻，利用功率公式P=I2R求解功率；（3）求解电流做功，利用公式W=UIt求解即可，U是用电器两端的电压，I是流过用电器的电流，t是用电器工作的时间。8.（1）解：加热时的电阻R=U此时通过电路的电流I=P答：当加热状态时电路中的电阻为44Ω，此时流过电路的电流为5A。（2）解：水吸收热量Q吸=c答：将质量为0.4kg、初温为25°C的水在一标准大气压下加热至沸腾，水吸收的热量是1.26×10（3）解：根据Q吸烧开水的时间t=Q答：若饮水机正常工作的加热效率为90%，将水加热至沸腾需要127s。分析：（1）结合用电器的额定功率和额定电压，利用功率的变形公式R=U2/P求解用电器的电阻；利用功率的变形公式I=P/U求解用电器的电流即可；（2）结合水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水吸收的热量即可；（3）利用水吸收的热量除以加热效率即为加热器释放的热量，除以加热器的功率即为加热时间。9.（1）解：由P＝UI可得，调奶器处于保温状态时的工作电流：I＝p保温（2）解：由P＝Wt

可得，加热过程消耗的电能：W1＝P加热t1＝500W×5×60s＝1.5×105J；保温过程中消耗的电能：W2＝P保温t2＝22W×6×3600s＝4.752×105J；电路中消耗的总电能：W＝W1+W2＝1.5×105J+4.752×105J＝6.252×105J分析：（1）知道保温功率和电压，可求出调奶器处于保温状态时的工作电流；（2）该调奶器加热5min把水烧开并保温6h，电路中消耗的总电能包括加热过程消耗的电能和保温过程中消耗的电能之和。10.（1）解：水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×30×10﹣3kg×（100℃﹣20℃）＝1.008×104J，答：水吸收的热量为1.008×104J；（2）解：由η＝Q吸W＝Q吸η＝1.008×10由P＝Wtt＝WP高温＝答：若加热效率为84%，加热时间为300秒；（3）解：开关S放在3、4之间时，只有电阻R1工作，根据P＝U2根据P＝U2R知，RR1＝U2P高温开关S放在2、3之间时，电阻R1和R2串联，根据P＝U2由题知，仅有电热丝R1为加热电阻，置于装有水的加热仓中，所以此时R1的功率为12.1W，根据P＝I2R知，此时电路的电流为：I＝P低R＝R1两端的电压为：U1＝IR1＝0.1A×1210Ω＝121V，R2两端的电压为：U2＝U﹣U1＝220V﹣121V＝99V，则R2的阻值为：R2＝U2I＝答：R2的阻值大小为990Ω。分析：（1）利用Q吸＝cm（t﹣t0）求得水吸收的热量.（2）由η＝

Q吸W

可得消耗的电能

，再由P＝

（3）结合电路图，理清开关处不同位置时元件的连接方式，根据P＝

U2R

知对应的状态，进一步利用P＝

U2R求得R1的阻值

，再根据P＝I11.（1）解：小灯泡L标有“8V4W”的字样，表示灯的额定电压为8V，额定功率为4W，由图乙知小灯泡正常发光的电流为IL=0.5A，由欧姆定律，灯正常发光的电阻R=U答：L正常工作时的电阻是16Ω（2）解：只闭合开关S，滑动变阻器的滑片P置于a端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω，R1与L串联，电压表测小灯泡两端电压，此时UL=8V，故灯正常发光，则通过电路的电流I=I由欧姆定律，则R1两端电压U1根据串联电路电压的规律，此时电源电压U=U答：电源电压是10V；（3）解：同时闭合开关S、S1时，R1被短路，R与L串联，由图乙可知，当PL＇=2W时，UL＇=5V，IL＇=0.4A，据串联电路电压的规律，此时滑动变阻器两端的电压U滑此时滑动变阻器消耗的电功率P=I答：变阻器消耗的电功率是2.8W。分析：（1）根据电压和电流的比值计算电阻大小；（2）利用电流和电阻的乘积计算电压，根据串联电路电压规律计算总电压；（3）利用电功率分压电压和电流大小，根据串联电路电压规律，计算滑动变阻器分压，根据电压和电流的乘积计算电功率大小。12.（1）解：由表中数据可知，保温功率为88W，由P＝UI可得，在“保温”状态下正常工作时的电流：I＝P保温U＝由电路图知，只闭合S2时两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态，由I＝URR＝UI＝220V答：电饭煲在“保温”状态下正常工作时，通过电饭煲的电流为0.4A（2）解：由电路图知，当两开关都闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为蒸煮状态，由表中数据知，蒸煮状态时功率为1210W，由P＝U2R可得，R1的电阻：R1＝U2所以电阻R2的阻值：R2＝R﹣R1＝550Ω﹣40Ω＝510Ω答：电阻R2的阻值为510Ω（3）解：“3000revs/kW•h”表示每消耗1kW•h电能，电能表转盘转3000圈，只让电饭煲在“蒸煮”状态下工作，转盘在1min内转了50转，消耗的电能为：W＝503000kW•h＝503000×3.6×106J＝6×10电饭煲在“蒸煮”状态下的实际功率为：P实＝Wt＝6×由P＝U2U实＝P实R1答：家庭电路的实际电压为200V分析：（1）结合电饭煲的电功率和工作电压，利用功率公式P=UI的变形公式求解电流；（2）结合功率公式的变形公式求解电饭锅的电阻；（3）通过电能表的表盘可以看出，每消耗一度电转盘转动3000圈，结合题目给出的转盘转动的圈数求解消耗的电能，结合功率公式的变形公式求解实际电压即可。13.①当S、S1闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电压表测量电流表两端的电压，因为电流表的内阻很小，所以电压表的时数为零（几乎为零）．②当S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路电流；电路中的电流：I=IR=UaR=设灯L的电阻为RL，电源电压为U；由串联电路电压规律和欧姆定律可得：Ua+IRL=U，即6V+0.5A×RL=U﹣﹣﹣﹣﹣﹣①当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电流表测量干路电流；由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则I=IL+I滑，即URL+联立①②解得：U=12V，RL=12Ω；③当S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，此时电路电流为0.5A；则灯L在10min内消耗的电能：WL=I2RLt=（0.5A）2×12Ω×10×60s=1800J．答：①当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数是0；②电源电压是12V；③S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L在10min内消耗的电能是1800J．分析：①当S、S1闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电压表测量电流表两端的电压，电压表测量电流表两端电压，根据电流表相当于导线判断电压表的示数；②当S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路电流；根据串联电路电压规律表示出电源电压；S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电流表测量干路电流；根据并联电路电流规律表示出电流关系；联立关系式即可求出电源电压和灯泡的阻值；③S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，直接根据W=I2Rt即可求出灯L在10min内消耗的电能．三、实验探究题14.（1）B0r2（2）c解答：解：（1）由1、2数据知，r、B、t0相同，R0增大为原来的2倍，电流会减小为原来的二分之一，可知其它条件相同，感应电流与R0成反比；由2、3数据知，R0、B、t0相同，r增大为原来的2倍，电流会增大为原来的4倍，可知其它条件相同，感应电流与r的平方成正比；由1、4数据知，R0、r、t0相同，B增大为原来的0.3倍，电流会增大为原来的0.3倍，可知其它条件相同，感应电流与B成正比；则感应电流的表达式可表示为I=kB0将第一组数据代入，5π×10﹣2A=k×1.0T×解得：k=5πA•Ω•s/（T•m2）；（2）由公式可知，在其他条件不变时，电流I与R0成反比例关系，所以c符合题意．故答案为：（1）B0r2分析：（1）根据控制变量法分析感应电流与各个量之间的关系，得出关系式，代入数据求出k的值；（2）根据感应电流与R0的关系判断图线．四、综合题15.（1）解答：解：由P=U2R可知，灯泡L2正常发光时的电阻：R1==12V（2）由图示图象可知，电流I=0.3A时，灯泡两端电压：U1=2V，U2=4V，两灯泡串联，电源电压：U=U1+U2=2V+4V=6V；（3）灯L2正常发光时的电压为12V，由图示图象可知，此时通过L2的电流为0.5A，灯L1两端电压为4V，两灯泡串联，电源总电压：U=4V+12V=16V，电流消耗的总功率：P=UI=16V×0.5A=8W.分析：（1）已知灯泡的额定功率与额定电压，应用电功率公式可以求出灯泡正常发光时的电阻．（2）由图示图象求出电流对应的电压，然后应用串联电路特点求出电源电压．（3）由图示图象求出灯泡L2正常发光时对应的电流，然后求出灯泡L1两端电压，最后应用串联电路特点求出电路电压，由P=UI求出电路消耗的总功率．16.（1）解：当开关S、S1闭合，S2断开，滑片移动到中点时，R1和变阻器的一半阻值串联，已知电阻R1上的电功率为10W，由P=U2R可得RU1=P1R1此时电路中的电流：I=I1=U1R1（2）解：当开关S、S2闭合，S1断开，滑片移动到b端时，R2和变阻器的最大阻值串联，已知电阻R2上的电功率为4W，由P=U2R可得RU2=P2R2此时电路中的电流：I′=I2=U2R2