电学计算题3 2023-2024学年人教版九年级物理寒假 培优作业
一、计算题
1.现如今人们的生活越来越便捷,美食外卖成了时尚生活的标签。如图是一个外卖小哥骑着一辆摩托车,正在送外卖的情景。摩托车牵引力的功率为25kW。他要把外卖从新玛特送到3km远的某住宅区,若整个行程以18km/h速度匀速行驶。求:
(1)他送外卖的过程需要多少分钟?
(2)在这个过程中摩托车的牵引力做了多少焦耳的功?
(3)若这个过程中摩托车消耗1kg汽油,则摩托车发动机的效率为多少?(q汽油=4.5×107J/kg,结果保留整数)
2.小丽在用2000W的电热水壶烧水,壶里装有质量1kg、初温20℃的水,通电3min将水烧开。已知当地气压为1标准大气压,水的比热容为。求:
(1)壶中水吸收的热量;
(2)电热水壶消耗的电能。
3.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。如下表是某电压力锅的部分参数,请根据图表部分信息计算:
型号 电压力锅
额定 功率 煮饭 1100W
保温 110W
额定电压 220V
容量 4L
(1)电压力锅正常煮饭时,电路工作电阻是多少?
(2)电压力锅正常保温时,通过它的电流是多少?
(3)在用电高峰期,断开家里其他用电器,单独用电压力锅煮饭12分钟,观察到图中电能表表盘转了500转,则电压力锅实际功率是多少?
4.如图所示电路,电源电压恒为12V,定值电阻R为12Ω.灯泡L标有“12V 0.5A”字样。假设灯丝电阻不随温度的变化而变化,求:
(1)灯泡L的额定功率;
(2)当断开开关S2、闭合S1和S3时,电路在1min内消耗的总电能;
(3)开关S1、S2、S3分别处于什么状态时,整个电路消耗的总功率最小?此时的总功率为多少?
5.如图所示电路,电源电压恒定为3V,R2=10Ω,当S1闭合,S2、S3断开,电流表示数为0.6A。
求:
(1)R1阻值为多少?
(2)当S2闭合,S1、S3断开时,电压表示数为多少?
(3)当S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为多少?
6.如图所示,已知电源电压保持不变,灯泡L标有“6V 6W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)。当断开S1,闭合S2、S3,此时灯泡刚好正常发光,电流表示数为2.5A.求:
(1)电源电压;
(2)电阻R1的阻值;
(3)只闭合开关S1,灯泡L的电功率。
7.如图甲所示,是某种具有高、低温两挡的电烘箱内部的简化电路图,它的加热电阻是R1和R2,额定电压是220V,R2的电阻为180Ω,当闭合S1、断开S2时,为低温挡,电烘箱低温挡的额定功率为220W。求:
(1)低温挡正常工作时,电路中的电流;
(2)加热电阻R1的阻值;
(3)有一次,晶晶同学发现,电烘箱内温度比正常工作时低,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致。于是,她关闭家里所有用电器,只让电烘箱以高温挡工作,发现在1分钟内电能表的转盘转了10转。电能表的铭牌如图乙所示,请通过计算判断,晶晶同学的猜想是否正确。(不考虑电阻值随温度的变化)
8.新型五菱宏光miniev是一款小电动车,由于它小巧可爱,停车方便,使用成本极低,所以受到了广大群众的认可,揪起了购买热潮。以下是该车其中一款的一些参数:
充电时间(慢充) 6.5小时
电池容量 9.2千瓦时
最大扭矩 85牛·米
百公里耗电量 8.8千瓦时/100千米
额定功率 20千瓦
最高车速 100千米/小时
理想情况下续航里程 120千米
(1)已知家庭用电的电费是0.6元/千瓦时,相比汽油车,电动车的用车成本大大降低。如果汽油车的耗油量为7升/100千米,油价为7.5元/升。则每行驶100千米,电动车比汽油车可节约的费用是多少?
(2)“慢充”指该电动车用家庭220V电压充电,将电池容量慢慢充满。不计充电时的能量损耗,充电时电流多大?
(3)在电动车实际使用时,电池一般会预留20%电量,即当电量达到20%时就需要充电了。当该电动车以100千米/小时最大速度匀速行驶,电量从100%到20%时能行驶多少千米?
9. PTC是一种半导体陶瓷材料,它的发热效率较高。PTC有一个人为设定的温度叫“居里点温度”,当它的温度低于“居里点温度”度时,其电阻值会随温度升高而变小;当它的温度高于“居里点温度”时,其电阻值随它的温度升高而变大。如图甲所示的陶瓷电热水壶就使用了这种材料。它的工作电路如图乙所示,R0是定值电阻,其阻值不受温度的影响。RT是PTC电阻,它的电阻值与温度的关系如图丙所示。该电热水壶在“居里点温度”状态工作时,电路消耗的总功率为1100W。
求:(1)由图丙知该PTC材料的“居里点温度”是 ℃;
(2)R0的阻值为多少
(3)当RT的温度为130℃时,电路中RT的实际功率为多少
10.如图所示,电源电压为12V,且保持不变,已知滑动变阻器的最大值为18Ω,定值电阻RO为24Ω,小灯泡上标有“6V 3W”字样。求
(1)灯泡的电阻和正常工作时的电流各是多少?
(2)S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡正常发光,滑动变阻器接入电路中的阻值为多大?
(3)S、S1、S2都闭合时,调节滑动变阻器滑片到何处时,整个电路消耗的总功率最小?这个最小功率是多少?
11.如用所示,R1、R2为定值电阻,其中R1 =10Ω,开关S断开时,电流表的示数为0.6A,开关S闭合时,电流表的示数为0.8A,若电源电压不变。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值;
12.图甲是某电吹风的工作原理图。电吹风工作时,可分别吹出热风和凉风。为了防止温度过高,用一个PTC电阻R0与电热丝R串联,电热丝阻值恒为50Ω,R0的阻值随温度的变化如图乙所示,电动机正常工作时的功率为80W,求:
(1)当开关S位于2位置时,电吹风吹出的是 (选填“热风”或“凉风”),此时连续工作5min消耗 电能
(2)吹热风时电热丝的最大发热功率是多少
13.如图所示的电路中,电源电压恒定不变,当S闭合,S1断开时,电压表的示数为3V,电流表的示数为0.4A;当;求:
(1)电源电压是多少?
(2)R2的大小为多少?
(3)若R1的大小为5Ω,当S、S1都闭合,电流表的示数为多少?
14.如图甲所示是一款超市用的透明玻璃门冷饮展示冰柜,该冰柜的玻璃门采用的是防雾玻璃,玻璃夹层中有电热丝用来加热玻璃,可以有效防止水蒸气凝结在玻璃上,电热丝与冰柜中的电动压缩机连接的简化电路如图乙所示,其相关参数如表所示.求:
冰柜总质量 160kg 额定电压 220V
电动压缩机的额定功率 110W 防雾电热丝的额定功率 100W
(1)冰柜的电动压缩机正常工作时的电流为多少?
(2)冰柜正常工作时防雾电热丝的电阻为多少?
(3)该冰柜的玻璃门的质量是5kg,若不计热量损失,电热丝正常工作使门玻璃升高20℃需要多长时间?[玻璃的比热容为0.84×103J/(kg ℃)]
15.如图所示的电路,R1=30Ω,R2=20Ω,开关S闭合后,电流表的示数为0.2A,求:
(1)电源电压;
(2)通过R2的电流;
(3)开关S闭合时电路的总功率。
16.下表为某热水器铭牌的部分参数,其内部简化电路如图所示,R1和R2均为加热电阻。当S闭合,S1断开时,热水器处于保温状态,当S、S1同时闭合时,热水器处于加热状态。求:
(1)水的密度为1.0×103kg/m3,热水器装满水后,水的质量是多少?
(2)热水器保温状态下正常工作时的电流是多少?
(3)R1的阻值是多少?
17.如图甲所示电路,电源电压可调,R为标有“1A”字样的滑动变阻器,电流表量程为0~3A,灯泡L1、L2是额定电压均为6V的小灯泡,其电流与电压的关系如图乙所示。求:
(1)闭合S1、S2,断开S3,两灯正常发光时,电流表的示数;
(2)只闭合开关S1,电源电压调节为10V,滑动变阻器滑片P滑至中点时小灯泡L2正常发光,滑动变阻器的最大阻值;
(3)若各开关可以任意闭合一个或多个,滑动变阻器滑片P的移动范围为2Ω至最大,同时可调节电源电压,使电路中两个小灯泡均发光且至少有一个小灯泡正常发光,电路中各元件均安全,电路总功率的变化范围。
18.为减少碳排放,国家鼓励发展电动车。综合续航里程是电动车性能的重要指标,我国目前测试综合续航里程的标准是:电动车充满电后,重复以下一套循环,将电能耗尽后实际行驶的里程就是综合续航里程。一套循环:由4个市区工况与1个市郊工况组成。市区工况是模拟在市区速度较低的情况,每1个市区工况平均时速18km/h,行驶时间200s;市郊工况是模拟交通畅通的情况,每1个市郊工况平均时速64.8km/h,行驶时间400s。
国产某型号的电动汽车有四个相同的轮胎,空载整车质量2400kg,在水平地面上时每个轮胎与地面的接触面积是0.06m2,使用的液冷恒温电池包充满电后蓄电池电能是70kW h。
某次测试,在市区工况行驶过程中,电动汽车平均牵引力大小是480N,在市郊工况行驶过程中,电动汽车平均牵引力大小是600N,测得的综合续航里程是336km。g取10N/kg。求:
(1)空载时轮胎对地面的压强。
(2)本次测试中,完成1个市区工况,电动汽车牵引力做的功。
(3)本次测试中,完成一套循环,电动汽车平均消耗多少kW h的电能。
19.如图甲所示的电路中,电源电压不变,定值电阻R0=10Ω,滑动变阻器R最大阻值为10Ω,灯泡标有“6V 4.8W”,灯泡的“I﹣U”图像如图乙,当只闭合开关S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,通过灯泡L的电流为0.6A。求:(画出等效电路图)
(1)电源电压是多少?
(2)灯泡正常工作时,滑动变阻器接入电路中的阻值;
(3)只闭合开关S、S2,电路消耗的最小电功率。
20.如图所示,R1=20 Ω,R2=40 Ω,电源电压保持不变.
(1)当开关S1、S2都闭合时,电流表A1的示数是0.3 A,电源电压是多少?
(2)当开关S1、S2都断开时,电流表A2的示数是0.1 A,此时灯的电阻是多少?
21.如图所示电路,电源电压为U且恒定不变, 的电阻为5Ω。当开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器 的滑片从A移至B处时,电压表先后的示数之比为4:3,电流表先后的示数之比为2:3。保持滑片在B处,断开S1,闭合S2,电路总功率为0.9W;再将滑片移至A处,电路总功率为0.6W,求:
(1)滑动变阻器在A、B两处的电阻之比 ;
(2)电源电压U;
(3)当S1闭合,S2断开, 的滑片在A处时, 的功率。
22.某物理兴趣小组设计了一台电子秤,利用电压表示数显示物体质量大小(不计托盘的质量),其电路如图甲所示。电源电压为6V保持不变,电压表量程为0~3V,压敏电阻其阻值R与所受压力F的关系如表所示。闭合开关,当压敏电阻上未放物体时,电压表示数为1V。求:
压力 F/N 0 1 2 3 4 … 7 8 9
压敏电 阻R/Ω 50 45 40 35 30 … 15 10 5
(1)R0的电阻值;
(2)该电子秤能测量的最大质量;
(3)该电子秤还可以显示水面高度变化。如图乙所示,长方体A、B通过细绳与杠杆MON连接,O为支点,MO:NO=2:1。长方体A的密度为1.2g/cm3,底面积为50cm2,高30cm;且底部刚好与水面接触;长方体B重10N,底部与电子秤接触。不计绳重、杠杆重、杠杆与支点的摩擦,杠杆始终在水平位置静止。为保证电子秤安全,水面上升的最大高度为多少cm?
23.如图甲所示的电路图,电源电压为9V且保持不变,小灯泡L标有“6V 6W”的字样,闭合开关S后,将滑动变阻器划片P从某点A移到另一点B的过程中(图中未标出),电流表与电压表表示数的变化曲线如图乙所示.求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)小灯泡正常发光60s消耗的电能;
(3)小灯泡电功率为2.1W的电阻;
(4)滑片P在A、B位置时,滑动变阻器消耗的电功率之差.
24.如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为20Ω。当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.50A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3时,电流表的示数为0.90A。求:
(1)电阻R2的阻值。
(2)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,加在电R1两端的电压。
(3)电源电压
25.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:
(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。
26.图甲为雯雯家新买的电煲锅,它有加热和保温两种功能,图乙是其简化电路图,当S接a时,电煲锅加热;当S接b时,电煲锅保温,已知:电源电压为220V,R1=55Ω,加热时总功率与保温时总功率的关系为:P加热=5P保温。【c米饭=4×103J/(kg ℃)】求:
(1)若电煲锅内装有1kg米饭,从12℃加热到100℃,米饭吸收多少热量
(2)电阻R2的阻值为多少
(3)若电煲锅的热效率为80%,加热这些米饭需要多长时间
27.如图甲所示的是某品牌空气炸锅,其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1=50 , R2=200 ,当开关S1闭合,单刀双掷开关S接b端时为高温挡;开关S1断开,开关S接a时为低温挡。求:
(1)低温挡正常工作时,求流过电阻R2的电流;
(2)高温挡正常工作时,求电阻R1、R2消耗的总功率;
(3)若用此空气炸锅把质量为200g,初温为20 的薯条,炸熟至170 ,求薯条吸收的热量;(c薯条=3.63 J/(kg/· ))
(4)若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,空气炸锅电能转化为热能效率为75%,求烹制一次薯条需要的时间。
28.如图甲所示的电路,电源电压5V保持不变。小灯泡L标有“4V,1.6W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,定值电阻R2=20Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V.求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻是多少?
(2)只闭合开关S、S2和S3,移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时,此时滑动变阻器R1消耗的电功率是多少?
(3)只闭合开关S和S1,移动滑动变阻器R1的滑片P,小灯泡L的I﹣U图象如图乙所示,在保证各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是多少?
29.如图所示电路,电源电压不变,R1=12Ω,小灯泡标有“6V,12W“(电阻不变)
(1)若只闭合S1,电流表示数为0.8A,则电源电压为多大?
(2)当S1、S2、S3都闭合时;将滑片P移动到b端,电流表的示数为1.2A,则滑动变阻器的最大值是多少?
(3)只闭合S2时,移动滑片P,滑动变阻器的功率随阻值的变化图象如图,若使滑动变
阻器所消耗的功率为它最大功率的3/4,则此时电流表的示数是多少?
30.如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡额定电压6V.闭合开关S后,当滑片P从最右端滑到最左端的过程中,小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示。
求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,小灯泡的实际功率。
31.如图所示,图甲是根据欧姆定律制成的可以直接测量电阻的仪器——欧姆表,图乙是其内部简化电路图,E是内置电源(内阻忽略不计),恒定电压为1.5V,G是电流表,是最大阻值为的滑动变阻器。
(1)当把两表笔直接相接(即外接电阻值为)且把滑动变阻器调到最大阻值端时,表头上的电流表为满偏(指针位于最大位置),其大小为5mA,则欧姆表内显示示数的电流表G的内阻为多少?
(2)若在两表笔间接一个待测电阻且将滑动变阻器调到最大阻值端,此时指针正好偏在满刻度的一半处,则待测电阻的阻值为多少?
(3)通过上面的计算,请你判断该欧姆表表盘上较大的电阻值是标在刻度盘的左边还是右边。
32.某兴趣小组设计模拟高速公路超载检测仪:压敏电阻所在电路如图甲所示,电源电压不变,R1、R2均为定值电阻,圆柱形烧杯的质量忽略不计,底面积为2×10-3 m2,放在电子秤上,当电流表示数超过0.6 A时表示超载。通过装入不同深度的水,得到电路中两个电压表示数与电流表示数之间的关系,如图乙所示。求:
压敏电阻所受压力F/N 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
压敏电阻的阻值R敏/Ω 45 28 15 9 5 2
(1)某次圆柱形烧杯装水的深度为0.1 m时,电子秤显示的示数为多少kg;
(2)电源电压;
(3)若压敏电阻的阻值与所受压力的关系如下表所示,求烧杯中装水质量允许的最大值。
33.在如图甲所示的电路中,电源电压6V保持不变,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,闭合开关S后,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A。求:
(1)定值电阻R1的阻值。
(2)100s内通过滑动变阻器R2的电流所做的功。
(3)将R1和R2按图乙所示的电路连接,电源电压不变并闭合开关S,求图甲电路消耗的最小功率与图乙电路消耗的最大功率的比值。
34.如图,电路中电源电压可调,小灯泡L标有“6V 3W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R2的铭牌上标有“100Ω 0.6A”字件:电流表量程0~3A,电压表量程0~15V。将电源电压调至18V,闭合开关S1、S3,断开S2,调节滑动变阻器滑片使小灯泡正常发光。
(1)求小灯泡正常发光时的电流和此时滑动变阻器进入电路的阻值;
(2)开关状态不变,电源电压仍为18V。在保证电路安全的情况下,求电路消耗的最小功率;
(3)现调节电源电压,闭合开关S1、S2,断开S3,将滑动变阻器滑片移至a点时,滑动变阻器连入电路的阻值为Ra,电流表示数为Ia,电压表示数为6V;将滑动变阻器的滑片移至b点时,滑动变阻器连入电路的阻值为Rb,电流表示数为Ib,Ia∶Ib=2∶3,Ra=2Rb,求此时电源电压。
35.图甲是办公室和教室常用的立式饮水机,图乙为饮水机的铭牌参数,图丙为饮水机内部简化电路图。S是温控开关,R1是调节电阻,其阻值为198Ω,R2是供热电阻:
(1)当开关 (选填“断开”或“闭合”)时,饮水机处于加热状态;
(2)现将装满水箱的水烧开,水吸收的热量是多少?[水的初温为20℃,在1个标准大气压下,c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3]
(3)当饮水机处于保温状态时,供热电阻的功率是多少?
答案解析部分
1.【答案】(1)解:由题意可知,整个行程的距离大小
整个行程的速度大小
由速度的推导公式可知,他送外卖的过程需要时间
他送外卖的过程需要时间为10min。
答:他送外卖的过程需要时间为10min
(2)解:由题意可知,摩托车牵引力的功率为25kW=25000W,整个行程以18km/h=5m/s速度匀速行驶,根据可知,在这个过程中摩托车的牵引力大小
在牵引力的作用下,移动的距离为3000m,在这个过程中摩托车的牵引力做的功为
在这个过程中摩托车的牵引力做的功为。
答:在这个过程中摩托车的牵引力做的功为;
(3)解:由题意可知,这个过程中摩托车消耗1kg汽油,q汽油=4.5×107J/kg,则这个过程放出的能量
这个过程放出的能量为;由(2)解析可知道,在这个过程中摩托车的牵引力做的功为,则摩托车发动机的效率
摩托车发动机的效率约为33%。
答:若这个过程中摩托车消耗1kg汽油,则摩托车发动机的效率约为33%。
2.【答案】(1)解:1标准大气压水的沸点是,则壶中水吸收的热量
答:壶中水吸收的热量是;
(2)解:电热水壶消耗的电能
答:电热水壶消耗的电能是。
3.【答案】(1)解:由表中信息可知,电压力锅正常煮饭时的功率为P高=1100W,故由 可得,电压力锅正常煮饭时,电路工作电阻为
答:电压力锅正常煮饭时,电路工作电阻为44Ω;
(2)解:由表中信息可知,电压力锅正常保温时的功率为P低=110W,故由P=UI可得,电压力锅正常保温时,通过它的电流为
答:电压力锅正常保温时,通过它的电流为0.5A;
(3)解:由电能表表盘上的信息可知,电能表表盘转了500转消耗的电能为
故电压力锅的实际功率为
答:电压力锅实际功率为1000W。
4.【答案】(1)解:灯泡L的额定功率P额= U额I额=12V×0.5A=6W
答:灯泡L的额定功率为6W;
(2)解:当断开开关S2、闭合S1和S3时,灯泡和R并联,流过R的电流
电路的总电流I总=I+I额=1A+0.5A=1.5A
电路在1min内消耗的总电能W=UI总t=12V×1.5A×60s=1080 J
答:电路在1min内消耗的总电能为1080J;
(3)解:由题意知,电路的总电压不变,当电路总电阻最大时,总功率最小,则开关S2闭合、S1和S3断开,此时灯泡和R串联,电路的总电阻最大。而灯泡的电阻
电路的总电阻R总=RL+R=24Ω+12Ω=36Ω
此时电路的最小总功率
答:当开关S2闭合、S1和S3断开时,整个电路消耗的总功率最小。最小总功率为4W。
5.【答案】(1)解:由电路图知,当S1闭合,S2、S5断开时,只有R1连入电路中,电流表测通过R1的电流,R1两端电压为电源电压,由欧姆定律可得R1阻值为
答:R1阻值为5Ω;
(2)解:由电路图知,当S2闭合,S1、S3断开时,R1与R2串联,电压表V测R2两端的电压,电流表测量电路的电流,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电路总电阻
电路中电流为
电压表测R2两端电压,此时电压表实数U2为
答:当S2闭合,S1、S3断开时,电压表示数为2V;
(3)解:当S1、S3闭合,S2断开时,R1与R2并联,电流表测通过R1的电流,并联电路各支路两端电压相等,等于电源电压,根据欧姆定律可得通过R1的电流
答:当S1、S3闭合,S2断开时, 电流表示数为0.6A;
6.【答案】(1)解:根据题意知道,当断开S1,闭合S2、S3,灯泡L与R1并联,此时小灯泡刚好正常发光,由并联电路的特点知道,电源电压是U=UL额=6V;
答:电源电压为6V;
(2)解:小灯泡正常发光时,此时通过灯泡的电流是
因为并联电路的干路电流等于各支路电流之和,所以通过R1的电流是I1=I–IL=2.5A–1A=1.5A
所以,R1的阻值是
答:电阻R1的阻值为4Ω;
(3)解:小灯泡正常发光时,由 知小灯泡的电阻是
只闭合开关S1,小灯泡L与R1串联R总=R1+RL=4Ω+6Ω=10Ω
所以通过小灯泡L的电流是
由 得
答:灯泡L的电功率为2.16。
7.【答案】(1)解:当闭合S1、断开S2时,为低温挡,此时R1、R2串联,电烘箱低温挡的额定功率为220W,根据P=UI可知,低温挡正常工作时,电路中的电流为
(2)解:当闭合S1、断开S2时,为低温挡,此时R1、R2串联,电路中电流为1A,则电路中的总电阻为
由题意可知,R2的电阻为180Ω,根据串联电路电阻规律可知,电阻R1的阻值为R1=R总-R2=220Ω-180Ω=40Ω
(3)解:由电路图可知,当S1、S2都闭合时,R2被短路,电路是关于R1的简单电路,此时电阻较小,为高温挡。只让电烘箱以高温挡工作,在1分钟内电能表的转盘转了10转,消耗的电能为
高温挡工作时的实际功率为
实际电压为
由于220V<220V,所以晶晶同学的猜想是正确的。
8.【答案】(1)解:由表格可知每行驶100千米,电动车耗电量为3.86kW·h,所需电费8.8kW·h×0.6元/(kW·h)=5.28元
汽油车的耗油量为7升/100千米,每行驶100千米所需油费7L×7.5元/L=52.5元
电动车比汽油车可节约费用52.5元﹣5.28元=47.22元
答:每行驶100千米,电动车比汽油车可节约的费用是47.22元;
(2)解:由表格可知电池容量为9.2kW·h,充电时间为6.5h,充电功率
充电时的电流
答:“慢充”指该电动车用家庭220V电压充电,将电池容量慢慢充满。不计充电时的能量损耗,充电时电流是6.4A;
(3)解:电动车耗电量W′=(1-20%)W=0.8×9.2kW·h=7.36kW·h
电动车行驶的距离
答:当该电动车以100千米/小时最大速度匀速行驶,电量从100%到20%时能行驶190.67km。
9.【答案】解:(1)由题意和图丙可知该PTC材料的“居里点温度”是100℃
(2)R0、RT串联,由图知当t=100℃时RT=34Ω
R0=R总-RT=U2/p- RT =(220V)2/1100W-34Ω=10Ω
(3)由图知当t'=130℃时RT'=45Ω
电路中的电流:I'= U/(R0+ RT)=220V/(10Ω+45Ω)=4A
RT的实际功率: PT'= I'2 RT'=(4A)2×45Ω=720W
10.【答案】解:(1)R灯=Ue2/Pe=(6V)2/3W=12Ω
Ie= Pe/ Ue=3W/6V=0.5A
因为当S闭合,S1、S2都断开时,滑动变阻器与灯泡串联接入电路。当灯泡正常发光时,滑动变阻器分担的电压与灯泡分担的电压相等,所以滑动变阻器接入电路的电阻也为12Ω.(本问若通过计算也可。)
当S、S1、S2都闭合,R0和滑动变阻器并联接入电路。所以当滑动变阻器的滑片移到最右端时阻值最大,整个电路消耗的总功率最小。
R=R0R滑/(R0+R滑)=24Ω×18Ω/(24Ω+18Ω)=72/7Ω
P=U2/R=(12V)2/72/7Ω=14W
11.【答案】(1)U=U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V
(2)I2=I-I1=0.8A-0.6A=0.2A,R2= =30Ω
开关S闭合时,通电1min,电阻R2产生的热量。
Q2=I22R2t=(0.2A)2×30Ω×60s=72J
12.【答案】(1)凉风;2.4 x 104J
(2)R0与R串联,R0阻值最小时,电路中电流最大,R的功率最大,
此时R0=5s, I = =4A,
P最大=I2R=(4A)2×50Ω=800W。
答:吹热风时电热丝的最大发热功率是800W。
13.【答案】(1)3V
(2)7.5Ω
(3)1A
14.【答案】(1)解: 由P=UI可得,冰柜的电动压缩机正常工作时的电流:;
(2)解: 由可得,冰柜正常工作时防雾电热丝的电阻:;
(3)解: 门玻璃升高20℃吸收的热量,Q吸=cm△t=0.84×103J/(kg ℃)×5kg×20℃=8.4×104J;
不计热量损失,则W=Q吸=8.4×104J,
由$P=\frac{W}{t}$可得,电热丝正常工作使门玻璃升高20℃需要的时间:t===840s.
15.【答案】(1)解:如图所示,开关闭合后R1与R2并联,电源电压为
答:电源电为6V;
(2)解:根据欧姆定律可知通过R2的电流为
答:通过R2的电流为0.3A;
(3)解:电路的总电流为
开关S闭合时电路的总功率为
答:开关S闭合时电路的总功率为3W。
16.【答案】(1)解:热水器的容量为2L=2dm3,则装满水后,水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m=2kg
答:水的质量是2kg
(2)解:热水器处于保温状态时,电路中的电流
答:热水器保温状态下正常工作时的电流是0.2A
(3)解:当S、S1同时闭合时,热水器处于加热状态,电路是电阻R2单独工作的简单电路,那么
当S闭合、S1断开时,热水器处于保温状态,两电阻串联在电路中,那么此时电路的总电阻
则R1=R-R2=1100Ω-48.4Ω=1051.6Ω
答:R1的阻值是1051.6Ω。
17.【答案】(1)解:闭合S1、S2,断开S3,两灯并联后与滑动变阻器串联,电流表测干路中的电流。由乙图可知,两灯正常发光时,通过L1的电流I额1=1.2A,通过L2的电流I额2=0.8A,则电流表示数I总=I额1+I额2=1.2A+0.8A=2A
答:电流表的示数为2A;
(2)解:只闭合开关S1,灯L2与滑动变阻器串联,动变阻器滑片P滑至中点时小灯泡L2正常发光,则滑动变阻器两端电压UR中=U-U额2=10V-6V=4V
滑动变阻器接入电路的阻值
变阻器的最大阻值R=2R中=2×5Ω=10Ω
答:滑动变阻器的最大阻值为10Ω;
(3)解:当只闭合S3,两灯串联后再与变阻器串联,且L2正常发光时,电路的总功率最小。由乙图知,当串联电路中的电流为0.8A时,L1两端电压为2V,变阻器接入电路电阻为2Ω时,其两端电压为UR小=I1R小=0.8A×2Ω=1.6V
电路最小总功率P小=U小I1=(2V+6V+1.6V)×0.8A=7.68W
不管电路怎么连接,电路中电流都会通过滑动变阻器,由题意知滑动变阻器允许通过的最大电流为1A;闭合S1、S2,断开S3,两灯正常发光时,干路电流为2A,超过滑动变阻器允许通过的最大电流值,则两灯串联,只能L2正常发光,变阻器接入电路阻值最大时,电源电压最高,此时滑动变阻器电压为UR大=I1R=0.8A×10Ω=8V
电路最大总功率P大=U大I1=(2V+6V+8V)×0.8A=12.8W
故电路总功率的变化范围为7.68~12.8W。
答:电路总功率的变化范围为7.68~12.8W。
18.【答案】(1)解:空载时整车的重力:G=mg=2400kg×10N/kg=2.4×104N;
空载时轮胎对地面的压强:
答:空载时轮胎对地面的压强为105Pa。
(2)解:根据v= 知,
每1个市区工况的距离:s市区=v市区t市区= m/s×200s=1000m,
电动汽车牵引力做的功:W市区=F市区s市区=480N×1000m=4.8×105J
答:本次测试中,完成1个市区工况,电动汽车牵引力做的功4.8×105J。
(3)解:每1个市郊工况的距离: ,
电动车完成一套循环行驶的路程为s,综合续航里程为s0,将电能耗尽完成一套循环的个数为n,则
s=4s市区+s市郊=4×1000m+7200m=11200m=11.2km,
,电动车完成一套循环平均消耗的电能为E,电池包蓄能为E总,则
答:本次测试中,完成一套循环,电动汽车平均消耗2.3kW h的电能。
19.【答案】(1)解: 当只闭开关S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,L与R串联;
如图:
由图像知,当通过灯泡的电流为0.6A时,灯泡两端电压UL=2V,
由串联电路特点和欧姆定律可得,电源电压:U=UL+UR=UL+IR=2V+0.6A×10Ω=8V;
答:电源电压是8V;
(2)解:灯泡正常发光时,灯泡的额定电流: ,
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端电压:U滑=U﹣U额=8V﹣6V=2V,
因串联电路处处电流相等,所以由 可知,滑动变阻器接入电路中的阻值: ;
答:灯泡正常工作时,滑动变阻器接入电路中的阻值为2.5Ω;
(3)解:当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路电流最小,则电路最小电流: ,
电路消耗的最小功率:P=UImin=8V×0.4A=3.2W。
答:只闭合开关S、S2,电路消耗的最小电功率为3.2W。
20.【答案】(1)解:当开关S1、S2都闭合时,R1与L并联,电流表A1测R1支路的电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由 可得,电源的电压:U=I1R1=0.3A×20Ω=6V 答:电源电压是6V
(2)解:当开关S1、S2都断开时,L与R2串联,电流表A2测电路中的电流,电路中的总电阻:R= =60Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,灯泡的电阻: RL=R R2=60Ω 40Ω=20Ω 答:灯的电阻是20Ω
21.【答案】(1)解:由电路图知,S1闭合、S2断开时,电阻R1与滑动变阻器R0串联在电路中,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
滑片从A移到B时,据 知
答:滑动变阻器在A、B两处的电阻之比为2:1;
(2)解:S1断开、S2闭合时,电阻R2与变阻器R0串联在电路中,电压表测变阻器两端的电压,据 得
而R2=5Ω,RA=2RB
所以RA=10Ω,RB=5Ω
电源电压U=3V
答:电源电压U为3V;
(3)解:S1闭合、S2断开时,由题意有
即
解得R1=5Ω
滑片在A处时,电路的电流
此时,R0的功率P=IA2RA=(0.2A)2×10Ω=0.4W
答:当S1闭合,S2断开,R0的滑片在A处时,R0的功率为0.4W。
22.【答案】(1)解:根据图甲可知,R0、R1串联,电压表测量R0两端电压;已知电源电压U=6V,R0的电压U1=1V,根据串联电路的电压规律可知压敏电阻两端电压U2=U﹣U1=6V﹣1V=5V,
因为当压力为零时,压敏电阻的阻值R=50Ω,
根据欧姆定律,电路中的电流I===0.1A,
则R0的电阻值R0===10Ω
答:R0的电阻值为10Ω;
(2)解:已知电压表量程为0~3V,即电压表最大示数U3=3V,
则电路中的最大电流I1===0.3A;
根据串联电路的电压规律可知压敏电阻两端电压U4=U﹣U3=6V﹣3V=3V,
则压敏电阻阻值R1===10Ω,
由表中的数据可知,当电阻为10Ω时,压力F=8N,电子秤受到的压力等于物体的重力即G=F=8N,
所以该电子秤能测量的最大质量m===0.8kg
答:该电子秤能测量的最大质量为0.8kg;
(3)解:随着水面的上升,A受到的浮力越来越大,对电子秤的压力也就越来越大,当电子秤受到的压力F=8N时,水面上升到最大高度;
因为已知GB=10N,则绳子对B的拉力大小F1=GB﹣F=10N﹣8N=2N,
则绳子对杠杆的拉力大小FM=F1=2N,
已知MO:NO=2:1,根据杠杆平衡条件:FM MO=FN NO,
则绳子对N的拉力大小FN= FM=×2N=4N;
已知长方体A的底面积S=50cm2,高h=30cm,
则A的体积VA=Sh=50cm2×30cm=1500cm3,
又已知A的密度ρA=1.2g/cm3,则A的质量mA=ρAV=1.2g/cm3×1500cm3=1800g=1.8kg,
根据G=mg求得A受到的重力GA=mAg=1.8kg×10N/kg=18N,
则A受到的浮力F浮=G﹣FN=18N﹣4N=14N,
根据浮力公式F浮=ρ液gV排,
则V排===1.4×10﹣3m3=1400cm3,
A浸入在水中的深度H===28cm,
即水面上升的最大高度为28cm
答:为保证电子秤安全,水面上升的最大高度为28cm。
23.【答案】(1)解:小灯泡L标有“6V 6W”,可知灯泡的额定电流I=P/U=6W/6V=1A,
灯泡的电阻R="U/I=6V/1A=6"
(2)解:t=60s,消耗电能W=Pt=6W×60s=360J
(3)解:从图像知灯泡电压为3V时,通过电流为0.7A,功率P=UI=3V×0.7A=2.1W,
则此时灯泡的电阻R="U/I=3V/0.7A=4.3"
(4)解:由图像知,在A位置时,小灯泡的两端电压为2V,则滑动变阻器的电压为U滑=9V-2V=7V,
功率P1=UAIA=7V×0.5A=3.5W,
在B位置时,小灯泡的两端电压为6V,则滑动变阻器两端电压U滑B=9V-6V=3V,
功率P2=U滑BIB=3V×1A=3W,
滑动变阻器的功率之差为:3.5W-3W="0.5W"
24.【答案】(1)解:当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律可得,电源电压为:U=I1R1=0.50A×20Ω=10V
(2)解:当断开开关S2,闭合开关S1、S3时,电阻R1和R2并联,电流表测量的是干路中的总电流,∵并联电路中各支路独立工作、互不影响,∴此时通过R1的电流仍为0.50A,∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,∴通过电阻R2的电流为:I2=I-I1=0.90A-0.50A=0.40A,∵并联电路中各支路两端的电压相等,∴
=25
(3)解:断开开关S1和S3,闭合开关S2时,电阻R1和R2串联,∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,∴电路中的电流:I' =UR1+R2=10V20Ω+25Ω=29A,电阻R1两端的电压为:U1=I'R1=29A×20Ω≈4.4V
25.【答案】(1)解:由电路图知,只闭合S2时两电阻串联,电路中电阻较大,根据 知功率较小,为保温状态;由表中数据可知,保温功率为88W,由 可得,在“保温”状态下正常工作时的电流:
;
由 可得两电阻串联的总电阻:
(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 可得,R1的电阻:
所以电阻R2的阻值:
(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:
电饭煲在“蒸煮”状态下的实际功率为:
;
根据电饭煲电阻不变,结合 可得:
解得实际电压为:
26.【答案】(1)解:米饭吸收的热量为
答:若电煲锅内装有1kg米饭,从12℃加热到100℃,米饭吸收3.52×105J的热量
(2)解:加热时的功率为
保温时的功率为
保温时的总电阻为
所以可知电阻R2=R总-R1=275Ω-55Ω=220Ω
答:电阻R2的阻值为220Ω
(3)解:加热米饭需消耗的电能为
所以需要的时间为
答:若电煲锅的热效率为80%,加热这些米饭需要550s。
27.【答案】(1)解:因并联电路两端电压相等,串联电路的总电阻等于各分电阻之和,所以低温档正常工作时,通过电阻R2的电流I= = =0.88A
答:流过电阻R2的电流为0.88A
(2)解:高温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接b端,R1、R2并联,则P1= = =968W
P2= = =242W
总功率为:P=P1+P2=968W+242W=1210W
答:电阻R1、R2消耗的总功率为1210W;
(3)解:薯条质量为m=200g=0.2kg
薯条吸收的热量为Q吸=c薯条m(t- )=3.63 J/(kg· ) 0.2kg (170 )=1.089 J
答:薯条吸收的热量为1.089 J;
(4)解:根据 = 可得,需要消耗的电能为W= = =1.452 J
若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,由P= 可得,加热时间为t= = =120s
答:烹制一次薯条需要的时间为120s。
28.【答案】(1)解:灯泡L标有“4V,1.6W”字样表示灯的额定电压为4V,额定功率为1.6W,根据P=UI= ,灯的电阻:RL= = =10Ω;
答:小灯泡正常工作时的电阻是10Ω;
(2)解:只闭合开关S、S2和S3,移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时,变阻器和R2并联,电流表测总电流I=0.5A,
根据并联电路电压的规律和欧姆定律,通过R2的电流:I2= =0.25A,
由并联电路电流的规律,通过动变阻器R1的电流:I1=0.5A﹣0.25A=0.25A,
滑动变阻器R1消耗的电功率是:P=UI1=5V×0.25A=1.25W;
答:只闭合开关S、S2和S3,移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时,此时滑动变阻器R1消耗的电功率是1.25W;
(3)解:只闭合开关S和S1,灯与变阻器串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路中的电流,根据P=UI,灯正常工作时的电流:IL= =0.4A,
电流表量程为0﹣0.6A,根据串联电路电流的规律,电路中的最大电流为I大=0.4A,此时灯正常发光,由欧姆定律和电阻的串联规律,变阻器有最小阻值,由图乙知,灯泡的电压为4V,由串联电路电压的规律和欧姆定律,滑动变阻器R1的最小阻值:R滑小= ﹣RL= =12.5Ω﹣10Ω=2.5Ω;
因电压表的量程为0~3V,电压表的最大示数为U大=3V时,变阻器连入电路中的电阻最大,由串联电路电压的规律:灯的电压:UL′=5V﹣3V=2V,
由图象可知,此时通过灯的电流IL′=0.25A,由欧姆定律和串联电路电流的规律,变阻器连入电路中的最大电阻:R滑大= =12Ω,
故滑动变阻器R1允许的取值范围是2.5Ω﹣12Ω。
答:在保证各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是2.5Ω﹣12Ω。
29.【答案】(1)解:由P= 可得,灯泡的电阻:R= = =3Ω只闭合S1时,灯泡与R1串联,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源的电压:
U=I(R1+RL)=0.8A×(12Ω+3Ω)=12V
(2)解:当S1、S2、S3都闭合时,将滑片P移动到b端,滑动变阻器的最大阻值和R1并联,电流表测干路电流,因并联电路中,各支路两端的电压相等,所以,通过R1的电流:
I1= = =1A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过滑动变阻器的电流:
I滑=I′-I1=1.2A-1A=0.2A,滑动变阻器的最大阻值:R滑=
(3)解:只闭合S2时,灯L2与R2串联,由图可知,当R2=RL时,滑动变阻器的功率最大,此时滑动变阻器两端电压是6V,滑动变阻器的功率:P滑最大= = =12W当滑动变阻器所消耗的功率为它最大功率的 即9W时,因为P总=PL+P2,所以,UI=I2RL+9,代入数据: I=I2+9,即:I2-4I+3=0,
解得I1=3A,I2=1A,因为灯正常发光时的电流为2A,所以此时电流表示数为1A
30.【答案】(1)解:由电路图可知,当滑片滑到最左端时,电路为L的简单电路,电压表测电源的电压,电路中的电流最大,
由图乙可知,电源电压:U=UL=6V
答:电源电压为6V
(2)解:当滑片滑到最右端时,灯泡L与滑动变阻器的最大阻值R串联,电压表测灯泡的电压,此时电路中的电流最小,
由图乙可知,此时UL′=2V,电路中的电流I=0.2A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以滑动变阻器两端的电压:
U滑=U﹣UL′=6V﹣2V=4V,
根据欧姆定律可得,滑动变阻器的最大阻值:
R滑大= = =20Ω
答:滑动变阻器的最大阻值为20Ω
(3)解:当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,UL′=2V,I=0.2A,
则小灯泡的实际功率:
P实=UL′I=2V×0.2A=0.4W
答:当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,小灯泡的实际功率为0.4W
31.【答案】(1)解:两表笔直接相接,且把滑动变阻器调到最大阻值端时,I=5mA,此时电路中的总电阻,
电流表G的内阻为
答:欧姆表内显示示数的电流表G的内阻为10Ω
(2)解:在两表笔间接一个待测电阻且将滑动变阻器调到最大阻值端,此时电路中的电流,则电路中的总电阻为
待测电阻的阻值为
答:待测电阻的阻值为300Ω
(3)解:由图乙知,待测电阻与滑动变阻器、电流表G串联,根据串联电路特点,电路中电阻越大,电流越小,故该欧姆表表盘上较大的电阻值是标在刻度盘的左边。
答:左边
32.【答案】(1)解:烧杯装水的深度为0.1 m时,水的体积为V=Sh=2×10-3m2×0.1m=2×10-4m3
由 知道,水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-4m3=0.2kg
答:某次圆柱形烧杯装水的深度为0.1m时,电子秤显示的示数为0.2kg;
(2)解:由图知道,闭合开关,三个电阻串联接入电路,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测压敏电阻两端的电压,压敏电阻的阻值随压力的增大而减小,由串联分压原理知道,其受到的压力越大其两端的电压越小,所以图中a表示电压表V1的图像,b表示电压表V2的图像,由乙图知道,当通过电路的电流为0.2A时UV1+UV2=1V+9V=10V
此时电源电压为U=I1R1+UV1+UV2=0.2A×R1+10V-----①
由乙图可知当通过电路的电流为0.6A时,UV1+UV2=3V+3V=6V
此时电源电压为U=I2R1+UV1+UV2=0.6A×R1+6V-----②
①②联立解得R1=10Ω,U=12V。
答:电源电压为12V;
(3)解:当电流表示数超过0.6A时表示超载,此时压敏电阻两端的电压为3V,由欧姆定律知道,压敏电阻的阻值
由表格可知此时压敏电阻所受压力为6N,烧杯中水的重力等于此时压敏电阻所受压力,则烧杯中装水质量允许的最大值
答:烧杯中装水质量允许的最大值为0.6kg。
33.【答案】(1)解:定值电阻R1的阻值为
答:定值电阻R1的阻值为10Ω
(2)解:滑动变阻器两端的电压为
100s内通过滑动变阻器R2的电流所做的功为
答:100s内通过滑动变阻器R2的电流所做的功为80J。
(3)解:甲图中当滑动变阻器的电阻最大,电路中的电流最小,功率最小,最小功率为
乙图中当滑动变阻器的电流最大为1A时,电路中的电流最大,此时功率最大,此时流过R1的电流为
此电路的最大功率为
图甲电路消耗的最小功率与图乙电路消耗的最大功率的比值为
答:图甲电路消耗的最小功率与图乙电路消耗的最大功率的比值为1∶8。
34.【答案】(1)解:小灯泡正常发光的电流
闭合开关S1、S3断开S2,小灯泡与滑动变阻器串联,当小灯泡正常发光时
变阻器的电流
滑动变阻器两端电压
由欧姆定律得,滑动变阻器连入电路的阻值
答:小灯泡正常发光时的电流和此时滑动变阻器进入电路的阻值分别为0.5A,;
(2)解:为保证电压表安全,R2两端电压最大值
此时滑动变阻器连入电路的阻值最大,电路中电流最小。小灯泡两端的电压
电路中最小电流
符合电路各元件安全条件,所以当电路中电流为0.25A时,电路总功率最小。电路总功率最小值
答:电路消耗的最小功率4.5W;
(3)解:当开关S1、S2闭合S3断开时,R1与R2串联,电压表测R2两端电压,当滑片在a点时①
当滑片在b点时②
依题意得 ③
由①②③得
则
可得,
当滑片在a点时,
所以
所以
电源电压
答:此时电源电压9V。
35.【答案】(1)闭合
(2)解:由 可得水的质量
在1标准大气压下,水的沸点为100℃,水吸收的热量
答:现将装满水箱的水烧开,水吸收的热量是6. 72×105 J
(3)解:当开关闭合时,R1被短路,只有R2接入电路中,此时处于加热状态,
由 得R2的阻值
当开关S断开时,饮水机处于保温状态,两电阻串联,电路的总电阻
此时电路中的电流
则供热电阻R2的功率
答:当饮水机处于保温状态时,供热电阻的功率是22 W
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