电学实际应用大计算11.docx
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电学实际应用大计算11
试卷副标题
第II卷(非选择题)
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人
得分
一、综合题
1.用两盏“220V1O0W”的白炽灯每晚7:
00到次日早6:
00为一地下通道照明。
原方案为始终将两盏灯并联后接在220V的电源上。
为节约用电,小强设计了一个改进方案(电路如图所示):
每晚7:
00--9:
00将两盏灯并联后接在220V的电源上;晚9:
00至次日早6:
00将两灯串联后接在220V的电源上。
(1)请你分析,两个单刀双掷开关同时接左侧与同时接右侧时.两盏灯各为怎样的连接形式?
(2)已知串联时每盏灯的电阻为并联时电阻的3/4,按小强的方案,每月(30天)可以节约多少度电?
评卷人
得分
二、计算题
2.(8分)家庭照明既可以使用白炽灯,也可以使用普通节能灯或LED节能灯。
小强同学从相关资料中了解到60W白炽灯、12W普通节能灯与5WLED节能灯的照明效果相当,并收集到这几种照明用灯具的有关数据如下表:
有关数据
类别
额定电压/V
额定功率/W
使用寿命/h
每只售价/元
白炽灯
220
60
2000
1
普通节能灯
220
12
8000
20
LED节能灯
220
5
30000
55
通过计算回答:
(1)60W的白炽灯正常发光时,其工作电路多大?
(2)60W的白炽灯正常发光时,其灯丝电阻多大?
(3)在一只白炽灯的使用寿命内,使用5W的LED节能灯比使用60W的白炽灯可以节约
多少电能?
(4)按照国家发改委等五部委2011年发布的《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》的要求,我国从2012年10月1日起逐步淘汰普通照明白炽灯,从今年10月1日禁止销售60W以上普通照明白炽灯。
请你通过相关数据的比较,说明我国为什么要逐步淘汰普通照明白炽灯。
3.某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图所示.迎风板与一轻质弹簧一端连接,穿在光滑的金属杆上,弹簧由绝缘材料制成,均匀金属杆的阻值随长度均匀变化,工作时迎风板总是正对风吹来的方向.电路中左端导线与金属杆M端相连,右端导线接在迎风板上N点并可随迎风板在金属杆上滑动,两端导线与金属杆均接触良好.
已知电源电压恒为4.5V,定值电阻R=1.0Ω.金属杆接入电路中的电阻Rx与迎风板所承受风力F的关系如图所示.
(1)若在电路中接人一电压表,使电压表示数随风力的增大而增大,请在图中适当位置画出电压表;
(2)无风时,求电压表的示数和定值电阻消耗的电功率;
(3)如果电压表的量程为0~3V,求该装置所能测量的最大风力.
4.某校科技小组的同学们用PTC元件(即半导体陶瓷材料)制作了一个电加热保温杯,利用这种元件的特性设定保温温度为60℃。
常温下的凉开水放在杯内加热至60℃,即此时杯内元件发热功率跟杯散热功率相等,使杯中水保持在60℃。
已知所用的PTC元件的阻值RT随温度的变化关系如图甲所示,使用时PTC元件按如图乙所示接入家庭电路中。
请回答下列问题:
⑴当PTC元件温度为30℃时,它的电阻Rr是。
⑵保温杯中开水在60℃保温时,保温杯消耗的电功率是多少?
⑶当保温杯中凉开水温度从20℃升高到60℃的过程中,通过它的最大电流是多少?
5.某物理兴趣小组同学设计了如图(甲)所示的电路图进行实验探究,电源为可调压直流学生电源,电压表量程为“0~15V”、电流表量程为“0~0.6A”,小灯泡标有“6V1.2W”字样,R0为20Ω的定值电阻.兴趣小组根据记录的电流表和电压表示数变化,描绘出U-I关系图,如图(乙)所示。
(1)求当电压表示数为1V时,通过电流表的电流;
(2)当灯泡两端的电压为3V时,灯泡能发光,求此时灯泡灯丝的电阻;
(3)调节电源电压,求当小灯泡与定值电阻Ro消耗的总功率为0.8W时,小灯泡的实际电功率。
6.如图18所示的电路中,灯泡L上标有“12V 9W”字样,滑动变器的最大阻值为R1,R2的阻值为24Ω,电源电压保持不变。
当开关S1、S2、S3都闭合时,灯泡L正常发光;当开关S1、S2断开,S3闭合时,改变滑片P的位置,使滑动变阻器连入电路的阻值分别为R1和R1/4,在这两种情况下,滑动变阻器消耗的功率相等。
(灯泡电阻不随温度的变化而改变)求:
(1)电源电压;
(2)当开关S1、S2、S3都闭合时,两个电流表的示数;
(3)滑动变阻器的最大阻值R1。
7.(7分)家庭电路的电压是220V,某空调器处于制冷状态时的功率P1是2.0Kw,送风状态时的功率P2是0.2kW,它们是交替运行的.现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示.
(1)空调器在前5min内处于什么状态,此时通过它的电流是多少安?
(2)在15min内,空调器消耗的电能是多少焦耳.
(3)若15min内空调器消耗电能的50%用于给电热水器加热10kg的初温20℃的温水,则可以使水温最高达到多少摄氏度?
[已知水的比热容:
4.2×103J/(kg·℃)]
8.(8分)某简易电吹风简化电路如图所示,其主要技术参数如下表,在家庭电路使用中:
额定电压
220V
额定功率
热风时:
990W
冷风时:
110W
(1)当电吹风吹冷风时,通过电动机的电流多大?
若电动机电阻R1为1Ω,则40s内电流通过电动机产生的热量是多少焦?
(2)当电吹风吹热风时,电热丝R2的电功率是多少瓦?
电热丝R2的电阻值是多少欧?
9.如图是一款有煮洗功能的洗衣机的简化电路图及相关参数.此款洗衣机有两个档位,当开关置于位置1时为加热状态,当开关置于位置2时为保湿洗涤状态.其中电阻R1的阻值为22Ω,求:
(1)在洗衣机内按“加水量”加入20℃的冷水加热到90℃时水吸收的热量;
(2)R2的阻值;
(3)洗衣机在保湿洗涤状态下工作时,电动机的功率为200W,则此时通过电动机的电流为多少?
10.LED(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50Ω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?
11.如图所示电路中,电源电压恒定不变,R为定值电阻,小灯泡L上标有“6V3w”字样(不考虑小灯泡阻值的变化).
(1)当S1、S3闭合,S2断开时,小灯泡L正常发光,电流表示数为0.6A,求电源电压和电阻R的阻值;
(2)当S2闭合,S1、S3断开时.求小灯泡L工作1min所消耗的电能.
12.如图所示,灯L上标有“12V3.6W”,定值电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“50Ω1A”。
(1)闭合S1、S2,灯L正常发光。
电流表、电压表的量程分别为0~3A,0~15V,求:
①灯正常发光时的电阻;②滑动变阻器允许连入的阻值范围。
(2)断开S1、S2,用一个新的电源去替代原来的电源,电流表、电压表的量程分别为0~0.6A,0~3V。
移动滑动变阻器的滑片过程中,要求两个电表先后均能达到满刻度,且电路正常工作。
求允许替换电源的范围。
13.我国是一个水资源匮乏的国家爱动脑筋的小何同学,为了节约用水设计了一个储水箱放在他家洗衣机底部,用来储存洗衣机废水,冲洗便盆.
(1)根据有关技术参数,求洗衣机洗涤时的正常工作电流是多少?
(2)为合理利用空间,他根据卫生间的空间和洗衣机底面积的大小,确定储水箱的长和宽分别为1.0m、0.5m.假设要求储水箱的储水量为300kg,求小何设计的储水箱的高度至少为多少?
(3)在寒冷的冬天,温度太低会影响洗涤效果,小何进一步思考:
如果在洗衣机上安装一个加热电阻,这样在洗涤前先将水加热到适宜的温度,可提高洗涤效果.若每次洗衣时,首次进水量为10kg,加热时电能的80%转化为水的内能,要求给10kg的水正常加热10min,使水的温度升高10℃,求小何在洗衣机上安装的加热电阻为多少?
[C水=4.2×103J/kg•℃)].
14.图是一个电热器的工作原理图,电热器内有两个阻值分别为R1=121Ω和R2=55Ω的电热丝;旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的边缘依次有0,1,2,——9共10个金属触点,可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片,转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。
如旋钮上的箭头指向图中位置D时,金属滑片将2、3触点接通,同时另一端将7、8触点接通。
用这个旋转开关可以实现电热器有多档位工作的要求。
若将此电热器接入家庭电路中,求:
(1)当旋转开关的箭头指向图中位置D或I时,通过电热器的电流;
(2)当旋转开关的箭头指向图中位置C或H时,电热器消耗的电功率;
(3)当旋转开关的箭头指向图中位置A或F时,电热器在5min内产生的热量。
15.早餐喝豆浆已经成为许多人的选择。
如图甲所示为某款全自动豆浆机及其铭牌,其主要结构:
中间部位是一个电动机带动的刀头,用来将原料进行粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热管,负责对液体加热煮沸。
如图乙所示是该豆浆机正常制作一次豆浆过程中电热管和电动机交替工作的“P–t”图象。
求:
(1)电热管正常工作时的电流;
(2)电热管正常工作时的电阻值;
(3)豆浆机正常制作一次豆浆,消耗的总电能。
16.如图甲所示的电路中。
电源电压为12V,R2为100Ω的定值电阻,压敏电阻R1的阻值随压力变化关系如图乙所示。
开关S闭合后,解答下列问题:
(1)当压敏电阻R1收到的压力从0逐渐增大到4N时,请分析并判断电流表示数的变化?
(2)当电流表示数为0.32A时,压敏电阻R1受到的压力是多大?
(3)该电路连续工作10min,电阻R2产生的电热是多少焦耳?
17.(6分)如图甲是电热水龙头,即开即热、冷热兼用。
如图乙是它的电路原理图,R1、R2为电热丝,通过旋转手柄带动开关S在1、2、3之间接通对应的电路,从而实现冷水、温水、热水之间的切换。
它的有关技术参数如下表。
请回答下列问题:
(1)开关处于位置2时,它放出的是热水还是温水?
并求出电热丝R1的阻值?
(2)如果进水口的水温是14℃,水龙头1mIn流出1kg的水,放出热水的水温能达到50℃,此时该水龙头的电热效率是多少?
[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
额定
功率
温水
2kW
热水
2.8kW
额定电压
220v
额定频率
50hz
18.如图甲是带烘干功能的滚桶洗衣机,工作电压为220V。
并联在电源上的电动机和电热丝是洗衣机中两个重要的能量转换部件,受电脑芯片的控制,它们在洗涤、脱水、烘干环节的电功率是不同的,其具体的工作情况如图乙所示,其中电热丝只在烘干环节工作。
求:
(1)烘干时电热丝的电阻是多大?
(2)这次洗衣过程中,洗衣机的最大工作电流是多少?
(3)若每度电0.5元,这次洗衣共花电费多少钱?
(不计其他部件耗电)
19.灯L标有“6V3W”字样,滑动变阻器R2的最大电阻为12Ω,R1=12Ω,当开关S1闭合,S2、S3断开,滑片P滑至滑动变阻器a端时,灯L恰好正常发光。
试求:
(1)灯L正常发光时的电阻是大?
(2)电源电压是多少?
(3)当S1、S2、S3都闭合且滑动变阻器滑片P滑到R2中点时,电流表的示数和此时电路消耗的总功率各是多少?
20.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,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
1
2
3
4
加热功率/W
1100
440
(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?
21.图甲是某种压力秤原理示意图,电压表(量程为0—3V)可对应显示压力的大小,已知R0=100Ω.电源电压U=4.5V保持不变,压力传感器R的阻值随所受的压力变化的图象如图乙.(设踏板的重力忽略不计)
(1)当一个重力大小为600N的中学生站在压力秤上时,电压表的示数为多少伏特?
(2)此时电路所消耗的总功率为多少瓦特?
(3)此压力秤能承受的最大压力?
22.如图所示,电源两端电压U保持不变。
当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P置于B端时,滑动变阻器接入电路的电阻为R3时,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2;当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P置于A端时,电阻R1消耗的电功率为P1,电流表A的示数为0.5A。
已知:
P1=2.5W,U1∶U2=1∶2,R2=8Ω。
求:
(1)电源两端的电压U;
(2)当开关S1、S2闭合,滑动变阻器的滑片P置于B端时,电路消耗的电功率P。
23.(10分)在图甲所示的电路中,已知电源为电压可调的直流学生电源,灯泡L1的额定电压为8V,图乙是灯泡L2的U—I图像。
(1)、当开关S接a时,电压表的示数为1.2V,电流表的示数为0.3A,求定值电阻R0的阻值(2分);
(2)、当开关S接a时,调节电源电压,使灯泡L1正常发光,此时R0消耗的功率为1W,求灯泡L1的额定功率(4分);
(3)、开关S接b时,通过调节电源电压使灯泡L1正常发光,求电路消耗的总功率(4分)。
24.如图所示,电源两端电压不变。
当闭合开关S、S1,滑动变阻器接入电路的阻值为RM时,电压表V1的示数为U1,电阻R1的电功率P1=10W,电流表的示数为I1;当只闭合开关S,滑动变阻器接入电路的阻值为RN时,电压表V2的示数为U2,电阻R1与滑动变阻器的总功率P2=5W,电流表的示数为I2;当只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P移到B端时,电阻R2的功率为P3,电流表的示数为I3。
已知:
,
。
求:
(1)电流I1与I2之比;
(2)电阻RM与RN之比;
(3)电功率P3。
(请画出相关电路状态的等效电路图)
参考答案
1.
(1)串联
(2)36kW.h
2.
(1)它正常工作时的电流为0.3A;
(2)它正常工作的电阻为806.7Ω;(3)使用一盏LED灯比一盏白炽灯可节约电能110kw•h;(4)LED灯发光效率高、节能降耗、环保、使用寿命长.
3.
(1)电压表并联在定值电阻两端;
(2)1V;1W;(3)720N
4.
(1)22k
⑵4.84W⑶0.11A
5.:
(1)0.3A
(2)10Ω(3)0.6W
6.
(1)12V
(2)电流表A1的示数为0.5A,电流表A的示数为1.25A(3)32Ω
7.
(1)空调器在前5min内处于送风状态,此时通过它的电流是0.91A;
(2)在15min内,空调器消耗的电能是1.26×106J.(3)可以使水温最高达到35℃.
8.
(1)当电吹风吹冷风时,通过电动机的电流为0.5A,40s内电流通过电动机产生的热量是10J;
(2)当电吹风吹热风时,电热丝R2的电功率是880W,电热丝R2的电阻值是55Ω.
9.
(1)4.41×106J;
(2)242Ω;(3)0.91A
10.
(1)0.15A
(2)LED灯两端的电压为3.2V,发出蓝颜色的光(3)52.8J
11.
(1)电源电压为6V,定值电阻的阻值为60Ω;
(2)小灯泡L工作1min所消耗的电能为5J.
12.
(1)40Ω12Ω≤R滑≤50Ω
(2)6V≤U<9V
13.
(1)1A
(2)0.6m(3)55.3Ω
14.
(1)4A
(2)275W(3)3.84ⅹ105J
15.
(1)4.55A
(2)48.4Ω(3)7.524105J(或0.209kW·h)
16.
(1)压敏电阻受到压力逐渐增大,它的阻值就逐渐减小,电路中的电流逐渐增大,电流表的示数逐渐增大。
(2)1N(3)864J
17.
(1)温水24.2Ω
(2)90%
18.
(1)48.4Ω
(2)
19.
(1)12Ω
(2)6V(3)1.5A9W
20.
(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
21.
(1)1.8V
(2)0.081W(3)1200N
22.9V4.05W
23.
(1)
;
(2)4W;(3)
24.
(1)4∶1
(2)2∶7(3)14.4W
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