知识专题07电学综合计算专题

知识专题(七)电学综合计算专题1.[2011·鄂尔多斯]为了在相对稳定的温度环境下培养菌种,某兴趣学习小组设计了如图ZT7-1所示的恒温箱。他们将一段电热丝R接入电源电压为36V的电路中,测得其实际功率为27W(电热丝阻值不随温度变化)。请你解答下列问题:(1)电热丝是利用电流的效应来工作的。

(2)通过电热丝R的电流是多大?(3)电热丝R通电5min产生多少热量?(4)为保证菌种的培养,恒温箱内发热功率应为12W,在不改变电源电压和原电热丝的情况下,需在恒温箱内串联一段多大阻值的电热丝(用R'表示)?图ZT7-12.[2016·鄂尔多斯]小明的爸爸购买了一款新型电烤箱(如图ZT7-2甲所示),其原理是利用热空气流加热食物。工作电路如图乙所示,工作时,当烤箱内温度高于预设温度时,温控开关自动断开,电热管停止加热;当烤箱内温度低于预设温度时,温控开关自动闭合,电热管重新开始加热;循环工作保障箱内温度维持为预设温度。已知电风扇的功率为50W,电热管的电阻R0为44Ω。(1)求正常工作时电热管的功率P0。(2)用这个电烤箱在一次烤鸡翅的过程中,定时开关设定为15min,电热管正常循环工作时,P-t图像如图丙所示,则本次烤鸡翅共消耗多少电能?图ZT7-23.[2013·鄂尔多斯]某同学设计了一个测量海水深度的装置,其内部电路如图ZT7-3甲所示,其中R1=5Ω是一个定值电阻;R2是一个压敏电阻,它的阻值随所受压力F的变化关系如图乙所示;电源电压保持6V不变。将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质“”形绝缘盒中,将其放入海水中保持受力面水平,且只有一个面积为0.02m2的面承受海水压力。(设海水的密度ρ海水取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)当R2的阻值为15Ω时,求电流表的示数。(2)当电流表的示数为0.5A时,求R1消耗的电功率。(3)若将装有此压敏电阻的绝缘盒放入水下200m深处,根据图乙计算此时压敏电阻R2的阻值。图ZT7-34.[2017·鄂尔多斯]图ZT7-4甲所示是某型号的浴室防雾镜,其背面粘贴有等大的电热膜,使用时镜面受热,水蒸气无法凝结其上,便于成像。该防雾镜的相关数据如下表所示。(1)求防雾镜正常工作时的电流。(2)经测试,在-5℃环境下工作500s使平面镜的平均温度升高了44℃,求电热膜给平面镜的加热效率。[玻璃的比热容为0.75×103J/(kg·℃)](3)如图乙所示,小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器R,能使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化,以满足不同季节使用的需要。请求出R的最大阻值。镜子质量1.2kg额定电压220V额定功率88W图ZT7-41.[2018·临沂]小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆(如图ZT7-5所示),内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V,额定功率为605W。[水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)](1)小明帮奶奶泡脚时,向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水,加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃,此加热过程中水吸收的热量是多少?消耗的电能是多少?(2)当小明家的实际电压是200V时,加热电阻工作的实际功率是多少?(3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V(按摩系统将交流电压转换为12V),工作电流为4A,其电阻为0.5Ω,电动机工作中因发热损失的功率是多少?图ZT7-52.某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图ZT7-6甲所示。“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示,电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0。“浴霸”共安装有2盏标有“220V440W”的灯泡,当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时,电磁继电器的衔铁被吸合,使“浴霸”电路断开;当线圈中的电流小于或等于40mA时,电磁继电器的衔铁被释放,使“浴霸”电路闭合。(1)“工作电路”正常工作时,每盏灯泡在1min内产生的热量是多少?(2)若浴室中的温度不得超过40℃,则“控制电路”的电源电压U1最小值是多少?(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制在多大范围内?图ZT7-63.某种智能型电饭锅,如图ZT7-7甲所示,有加热、保温、断电的功能。内部简化的电路如图乙所示,开关S可根据设定在“1”“2”“3”挡之间自动转换。某次煮饭时电功率与时间的关系图像如图丙所示。(1)求电阻R1的阻值。(2)此次煮饭产生的总热量如果用来烧水,其中80%的热量被水吸收,则能将初温是20℃、多少千克的水烧开?[在标准大气压下,水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃),计算结果保留2位小数]图ZT7-74.[2018·陕西]如图ZT7-8甲为一款陶瓷电煎药壶,工作电路简化为如图乙所示,它在工作时,有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程。已知正常工作时,高火加热功率为500W,文火萃取功率为100W。若壶中药液的总质量为1kg,且在额定电压下煎药时,药液的温度与工作时间的关系图像如图丙所示。(1)观察图丙中高火加热过程可知:电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率。上述高火加热过程中,1kg药液所吸收的热量是多少?[c药液=4.2×103J/(kg·℃)]

(2)分析图乙所示的电路可知:当S1接2,同时时,电路处于文火萃取阶段,电路中的电阻在工作。

(3)已知电阻R2=484Ω,求R1的阻值是多少,电煎药壶的小功率保温功率是多少。图ZT7-8参考答案真题回顾1.解:(1)热(2)通过电热丝R的电流I=PU=27W36V=0(3)电热丝R通电5min产生的热量Q=W=Pt=27W×5×60s=8100J。(4)电热丝的电阻R丝=UI=36V0箱内发热功率为12W时,由P=U2R可得电路中的总电阻R总=U2P串联的电热丝R'阻值R'=R总-R丝=108Ω-48Ω=60Ω。2.解:(1)由P=U2R可得,电热管正常工作时的功率P0=U2R(2)由题图丙可知,电风扇工作时间为15min=900s,电热管工作时间为10min=600s。电风扇消耗的电能为W1=P1t1=50W×900s=4.5×104J,电热管消耗的电能为W2=P0t2=1100W×600s=6.6×105J。共消耗的电能为W=W1+W2=4.5×104J+6.6×105J=7.05×105J。3.解:(1)由题图甲知,定值电阻R1与压敏电阻R2串联,电流表测电路中电流,根据欧姆定律可得,当R2的阻值为15Ω时电流表的示数I=UR1+R2=(2)当电流表的示数为0.5A时,R1消耗的电功率P1=I'2R1=(0.5A)2×5Ω=1.25W。(3)绝缘盒放到水下200m深时,压敏电阻R2受到的压强p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa,压敏电阻受到的压力F=pS=2×106Pa×0.02m2=4×104N,由图乙可知此时R2'=20Ω。4.解:(1)由P=UI可得,防雾镜正常工作时的电流I额=P额U额=88W220V(2)由题意,平面镜吸收的热量Q吸=cmΔt=0.75×103J/(kg·℃)×1.2kg×44℃=3.96×104J,电热膜消耗的电能W=P额t=88W×500s=4.4×104J,则加热效率η=Q吸W=3(3)由题图乙可知,两电阻串联。当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电热膜的功率为原功率的100%;当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电热膜功率变为原来的25%,此时P'=25%×P额=0.25×88W=22W。由P=U2R可得,电热膜的阻值R热=U额2当电热膜的功率为原功率的25%时电路中电流I'=P'R热=22W550Ω则滑动变阻器的最大阻值R=R总-R热=UI'-R热=220V0.强化训练1.解:(1)由题意,电热足浴盆注水量为6kg,当温度达到显示温度40℃时,完成加热,所以水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×6kg×(40℃-20℃)=5.04×105J。加热时间t=15min=900s,电热足浴盆加热的功率为605W,则电热足浴盆消耗电能W=P额t=605W×900s=5.445×105J。(2)加热电阻R=U额2P额则P实=U实2R=(3)电动机工作中因发热损失的功率P=I2r=(4A)2×0.5Ω=8W。2.解:(1)每盏灯泡正常工作时的功率P=440W,在1min内产生的热量Q=W=Pt=440W×60s=2.64×104J。(2)当热敏电阻R1温度为40℃时,其阻值R1=170Ω;因为R1和R0串联,所以R总=R1+R0=170Ω+20Ω=190Ω,此时若要使电路中电流达到I1=50mA=0.05A而使衔铁被吸合而断开“工作电路”,则“控制电路”电源的最小电压应为U小=I1R总=0.05A×190Ω=9.5V。(3)当“控制电路”电流为I=I1=50mA=0.05A时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=UR可得电路中总电阻R总'=R1'+R0=U1I=则R1'=R总'-R0=240Ω-20Ω=220Ω,由图可得对应的温度为32℃;当电流为I'=40mA=0.04A时“控制电路”中总电阻R总″=R1″+R0=U1'I'则R1″=R总″-R0=300Ω-20Ω=280Ω,由图可得对应的温度为24℃。所以,室内温度可控制在24~32℃范围内。3.解:(1)由图乙可知,当开关接“1”时,电路为R1的简单电路,电路中的总电阻最小,由P=U2由图丙可知,P加热=0.8kW=800W,P保温=0.1kW=100W,电阻R1的阻值R1=U2P加热=(220V(2)由图丙可知,加热时间和保温时间都是10min,则加热时产生的热量Q1=P加热t=800W×10×60s=4.8×105J;保温时产生的热量Q2=P保温t=100W×10×60s=6×104J;此次煮饭产生的总热量Q总=4.8×105J+6×104J=5.4×105J,水吸收的热量Q吸=ηQ总=80%×5.4×105J=4.32×105J,水的质量m=Q吸c水(t4.解:(1)低1