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热电综合
考点32:
热、电综合题
(2008·大同杯初赛)1.许多轿车后窗内壁都平行地装若干条金属丝,金属丝通电后可以()
A.加热取暖B.不让车外的行人看见车内乘客
C.防止后窗事故D.消除附在车窗内壁的小水珠
(2008·大同杯复赛)2.白炽灯泡用旧后,灯丝容易在最细处熔断。
这是因为旧白炽灯在工作时,灯丝最细处()
A.通过的电流最大B.发热的功率最大
C.通过的电量最大D.电阻率最大
(2000·大同杯初赛)3.白炽灯泡的灯丝常制成螺旋状,这样做的目的主要是()
A.便于灯丝散热,防止灯丝熔断B.尽量减少灯丝的电阻
C.减少灯丝散热,提高灯丝的温度D.减少灯丝在高温时的升华
(2006·浙江初赛)4.有一种半导体材料的电阻值随着温度的变化如下表所示:
t/℃
0
20
40
60
80
100
R/Ω
500
380
300
250
220
200
用这种材料制成的热敏电阻与电压表等元件连成如图电路。
电源电压为6V,电压表量程为0~3V,R0阴值为500Ω。
若把电压表的刻度盘改为指示水温的刻度盘,则下列说法正确的是()
A.水温刻度均匀,环境温度越高,对应电压表读数越小
B.水温刻度不均匀,环境温度越高,对应电压表读数越大
C.水温刻度盘上的100℃与电压表1V对应
D.水温刻度盘的0℃与电压表3V对应
第4题图第5题图
(2011·天津)5.如图所示是某家用电热器内部电路结构图,其中R1、R2为加热电阻丝(R1>R2)。
下列关于电阻丝的四种连接方式,可使电热器提供不同的发热功率,其中大小说法正确的是()双选
A.甲的连接方式发热功率最小B.乙的连接方式发热功率最小
C.丙的连接方式发热功率最大D.丁的连接方式发热功率最大
(2009·缅茄杯竞赛)6.关于电功与电热,电功率和热功率的下列说法中
正确的是()多选
A.电动机正常工作时,内部线圈产生的电热
B.电炉正常工作时产生的电热
C.电热吹风正
常工作时,消耗的电功率为
D.电热吹风正
常工作的电热功率
(2011·荆门)7.如图所示,当开关闭合时,电压表V1、V2的示数分别为10V和4V,已知电动机M的线圈电阻为1Ω,R是阻值为4Ω的定值电阻,下列结论正确的是()
A.R两端的电压为6V
B.通过电动机的电流为6A
C.电阻R消耗的电功率为144W
D.电动机消耗的电功率为6W
(2005·重庆初赛)8.输电线电阻为0.5Ω,输送的电功率为100kW,用1kV的电压输电时,输电线上的电流和消耗的电功率为()
A.2000A;100kWB.100A;5kWC.100A;100kWD.2000A;2000kW
(2011·北京)9.有两根电阻丝R1、R2和一个电源E,且电源E两端电压保持不变。
如果只将电阻丝R1接在电源E两端,电阻丝R1在120s内产生的热量为12Q;如果将电阻丝R1、R2并联接在电源E两端,电阻丝R1、R2在60s内产生的总热量为8Q;如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端,为使电阻丝R1、R2产生的总热量为3Q,则需要通电的时间是s。
(2005·江苏竞赛B卷)10.电动机工作时会发热,但只要通风良好,一般不会影响它的正常运转,如果转轴被卡住不能转动,电机就会急剧升温,以致烧坏电机。
其原因是
。
(2011·扬州)11.(5分)小芳家最近买了一台冰箱,按说明书要求,放置的冰箱与墙之间要保持一定的距离.
为什么冰箱不能紧贴着墙放置呢?
小芳经过思考提出了以下猜想:
猜想一:
冰箱按要求放置可能会降低冰箱内的温度,
猜想二:
冰箱按要求放置可能会减少冰箱消耗的电能.
(1)为了验证猜想一,小芳用温度计测量冰箱冷藏室的温度,但测量时发现,温度计从冰箱内取出读数时示数迅速变化,其原因是,为了使温度计从冰箱内取出读数时示数变化不明显,请你为她设计一种方案.小芳通过该方案分别测出冰箱在不同放置情况时冷藏室的温度,发现温度计示数几乎一样,这说明猜想一是(正确/错误)的.
(2)为了验证猜想二,小芳用电能表测出冰箱在不同放置情况下消耗的电能,测量时,除冰箱位置不同外,应控制冰箱内外工作环境、工作电压、相同,并(断开/闭合)其它家用电器,小芳通过比较测量结果验证了猜想二是正确的.
(2011·义乌)12.热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。
小明同学用甲图所示的电路来探究热敏电阻RT的阻值与温度的关系。
已知M为控温器,电源电压恒为12伏,R为电阻箱(一种可以改变并读出阻值的变阻器)。
(1)在控温器中应该加入下列哪种液体?
A.自来水B.煤油C.食盐溶液
(2)当控温器中液体温度为80℃,电阻箱阻值为100欧时,电流表的示数为0.1安。
则该温度下热敏电阻的阻值为欧。
(3)依次改变控温器中的液体温度,同时改变电阻箱的阻值,使电流表的示数始终保持在0.1安。
通过计算得到相关数据记录如下。
从表中可以看出,在一定温度范围内,该热敏电阻的阻值随温度的升高而。
温度t(℃)
70
60
50
40
30
20
10
…
电阻RT(欧)
22
28
35
44
56
73
94
…
(4)在科技创新活动中,小明用该热敏电阻和电压表制成了一支指针式温度计(如图乙)。
它可以直接在电压表刻度盘上读出相应温度。
若电压表的读数会随温度的升高而增大,则应在原理图(丙)中两端接入一电压表。
A.abB.bcC.ac
第12题图第14题图
(2004·全国初赛)13.(4分)我国北方早春育苗常用温床,电热温床是其中的一种。
电热温床是这样制成的:
先将床土挖去约20cm厚,床底铺一层麦秸或锯末,再铺一层塑料膜。
将电热线按10cm间距,均匀地铺在塑料膜上,再把床土放回,这样电热温床就做成了。
电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻,利用它可以根据温度自动控制通过电热线的电流,从而实现温床温度的自动控制。
使用时应该把温控仪与电热线______联。
电热线不能打结、交叉或重叠,否则可能由于______________________________而发生危险。
这种方法是利用_______________获得适宜幼苗生长的温度。
(2011·诺贝尔杯竞赛)14.电饭锅的原理如图所示,煮饭时开关S是闭合的,红色指示灯亮;饭熟后(当时的温度大约为103℃)保温时开关S自动断开,黄灯亮。
(1)请在图中灯泡旁的相应虚线框中填上“红”或“黄”。
(2)通常情况下用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用?
为什么?
(2011·山西)15.LED灯是一种新型的环保节能灯,小梦为了探究LED灯与家用普通白炽灯、普通节能灯的发光效率,他用如图15所示的装置进行了实验(其中R0为光敏电阻,其电阻值与光照强度成反比)其实验步骤如下:
①先把“220V15W”的普通白炽灯接入灯座,通过调整,使灯泡与温度计的玻璃泡距离约为2cm,灯泡与热敏电阻的距离约为30cm。
闭合开关S和S1,通电10min,分别读出温度计和电流表的示数,并填入下表。
②接着分别把规格相同的普通节能灯和LED灯接入灯座,重复上述实验。
灯泡类型
盒内初温
盒内末温
电流表示数
白炽灯
20℃
78℃
6mA
普通节能灯
20℃
50℃
15mA
LED灯
20℃
35℃
60mA
根据小梦的探究,请回答:
(1)电能转化为内能最多的灯是 ,这是通过观察 来比较的。
(2)电能转化为光能最多的灯是 ,这是通过观察 来比较的。
(3)LED灯的发光效率较 (填“高”或“低”)。
(4)综合分析表中数据可知,15W的LED灯的发光亮度与 的白炽灯发光亮度相当。
(2008·全国竞赛)16.1821年,德国物理学家塞贝克发现了一种奇怪的现象:
把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路,然后把铜丝和铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温:
另一个连接点放在火焰上加热。
发现灵敏电流计的指针发生丁偏转,这一现象表明这时闭台电路中产生了电流。
塞贝克把这种电流叫做“热电流”.把这一电路叫“热电偶电路”。
某研究小组的同学们按如图7所示的电路,模拟塞贝克实验,探究了决定“热电流”大小的因素.通过实验测得了电流的大小与温差关系的一组数据:
两接点间的温差/℃
0
1
100
200
300
500
电路中的电流/10-1A
0.00
0.01
0.64
1.42
2.29
4.17
请根据以上资料数据说明:
(1)产生热电流的条件是____________________________________________________;
(2)根据热电流的特点,猜想并写出热电偶电路的一种应用:
。
(2011·桂林)17.小明的妈妈为了改善早餐的营养,买了一台全自动豆浆机,如图20甲所示。
图20乙所示是豆浆机的主要结构:
中间部位是一个带动刀头的电动机,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。
下表是这个豆浆机的主要技术参数;图21所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“P-t”图像。
请解答下列问题:
(1)豆浆机正常工作时的最大电流是多大?
(2)豆浆机正常工作做一次豆浆,总共消耗的电能是多少?
(3)在一次豆浆机工作的时候,小明将家里的其它用电器都关闭,他观察到豆浆机的电热管工作时,家里标有“1200r/kW·h”字样的电能表转盘在1min内转过了20转。
此时电路的实际电压是多大?
(2011·莆田)18.(8分)小聪同学将一个报废了的电吹风(铭牌如下表),拆开来研究。
他发现电吹风中有电热丝,电动机和开关等,他画出的电吹风的电路图如图所示。
问:
(1)该电吹风正常工作且吹热风时,电热丝R中的电流多大?
(2)小聪同学画出的电路图有何错误之处?
(3)如何改正?
请画出改正后的电路图。
(2011·黄冈)19.家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉,工人师傅使用加热与搅拌为一体的用电器,下图是该用电器的工作原理图。
先在室温下把液体乙烯材料放入容器中,温控旋转开关接ab开始加热,发光二极管正常发光,当液体温度达到70℃;温控旋转开关自动接cd,发光二极管熄灭,电动机起动,再倒入三混粉在容器中保温搅拌,搅拌均匀后,涂抹到墙壁上使之更加平滑牢固。
旋转开关接ab时电路消耗功率为1522W,旋转开关接cd时电路消耗功率为1200W,电动机正常工作的功率为1100W,发光二极管L规格为“2V0.2W”,R1是加热电热丝,R2是保温电热丝,R0为保护发光二极管正常工作的限流电阻。
(忽略温度对电阻的影响)
(1)用电器正常工作时,求保温电热丝R0的电阻值。
(2)液体乙烯材料质量为6kg,初温为20℃,求温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时,液体乙烯材料吸收了多少热量【C液=1.8×103J/(kg℃)】
(3)温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时,电路正常工作了6分40秒,该过程中加热电热丝产生的热量为多少?
(2011·连云港)20.(7分)如图是研究电流热效应的实验装置图。
两个相同的烧瓶中均装入0.1kg的煤油,烧瓶A中电阻丝的阻值为4Ω,烧瓶B中的电阻丝标识已看不清楚。
当闭合开关,经过210s的时间,烧瓶A中的煤油温度由20℃升高到24℃,烧瓶B中
的煤油温度由20℃升高到22℃。
假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收,电阻丝的阻值不随温度变化,电源电压保持不变a已知煤油的比热容c=2.1×103J/(kg·℃)。
求:
(1)在此过程中烧瓶A中煤油吸收
的热量;
(2)烧瓶B中电阻丝的阻值;
(3)电源的电压及电路消耗的总功率。
参考答案
1.D
解析:
金属丝通电后可以产生热量,使车内的温度升高,车窗内壁上的小水珠就会汽化为水蒸气;
2.B
解析:
电阻与横截面积的粗细有关,当长度相等,材料相同时,横截面积小时,电阻大,在同一根灯丝中,处处电流相等,由导体发热公式为P热=I2R知,细处的电阻大,发热多,发热的功率最大.
3.C
解析:
灯丝都制成了螺旋状,增加灯丝在灯罩中的长度并且使灯泡结构紧凑,还有让光源更集中,这样做的目的是增加了钨丝的电阻,灯丝把更多的电能转化为光能,也可以减小灯丝散热,提高灯丝温度.
4.D
解析:
(1)温度t=0℃时,热敏电阻R1=500Ω,
∴电路中的电流I1=
=
=0.006A
∴电压表的示数U1=I1R1=0.006A×500Ω=3V
(2)温度t=20℃时,热敏电阻R2=380Ω,
∴电路中的电流I2=
=
=0.007A
∴电压表的示数U2=I2R2=0.007A×380Ω=2.66V
(3)温度t=40℃时,热敏电阻R3=300Ω,
∴电路中的电流I3=
=
=0.0075A
∴电压表的示数U3=I3R3=0.0075A×300Ω=2.25V
(4)温度t=60℃时,热敏电阻R4=250Ω,
∴电路中的电流I4=
=
=0.008A
∴电压表的示数U4=I4R4=0.008A×250Ω=2V
(5)温度t=80℃时,热敏电阻R5=220Ω,
∴电路中的电流I5=
=
=0.0083A
∴电压表的示数U5=I5R5=0.0083A×220Ω=1.83V
(6)温度t=100℃时,热敏电阻R6=200Ω,
∴电路中的电流I6=
=
=0.0086A
∴电压表的示数U6=I6R6=0.0086A×200Ω=1.72V
经过上述计算,得出的结论是:
电压表的示数变化不均匀,改成温度表以后,刻度变化也是不要均匀的,温度越高,对应的电压值越小.
5.BD
6.BCD
7.D
8.B
解析:
输电线上的电流为I=P/U=100kW/1kV=100A;
输电线上消耗的电功率为P=I2R=(100A)2×0.5Ω=5000W=5kW.
9.120
解析:
设电源电压为U,由焦耳定律可得12Q=
·120,8Q=
·60+
·60,3Q=
·t,联立解得t=120s。
10.这时电机只将电能转化为内能.且电机内部电阻很小.电流特别大.产生的电热特别多而来不及向周围空间散失导致温度迅速升高
解析:
如果转动中的电机受到外物阻碍,而无法转动,停转后,由于电机接入电路的是线圈,线圈的电阻不变,所以电流会增大,根据焦耳定律Q=I2Rt知,相同时间内产生的电热会大幅度增加,进而引发火灾.
11.
(1)冰箱冷藏室的温度与室温相差很大(温度计示数受室温影响)把温度计放入盛水的杯中放入冰箱,取出杯子读数错误
(2)通电时间断开
12.
(1)B
(2)20欧姆(3)减小(4)A
13.串,电热过于集中,局部温度过高而烧坏电热线的绝缘层,导致短路或漏电,电流的热效应。
第一空1分,第二空2分,第三空1分。
表述不同意思相同同样给分。
解析:
因为串联电路中各用电器互相控制,而温控仪控制电热线的工作,因此温控仪与电热线需串联连接;当电热线打结、交叉或重叠时,电流通过电热线产生的热量过于集中,局部温度过高而烧坏电热线的绝缘层,导致短路或漏电而发生危险;电流通过用电器的发热现象称之为电流的热效应,因此可以利用电流的热效应获得适宜幼苗生长的温度.
14.
(1)左框中填“黄”,右框中填“红”。
(2)在通常情况下(1atm),水的沸点为100℃,且加热温度不会升高,所以温度达不到103℃,开关不会自动断开。
15.
(1)白炽灯温度计示数的变化(只要体现出温度或温度变化即可得分)
(2)LED灯电流表示数的变化只要体现出电流或电流变化即可得分)(3)高(4)150W
16.
(1)用不同金属丝组成闭合回路;两连接点之间有温度差;
(2)制成温度计。
(将图7中的G端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处,保持D端接点温度t0稳定。
并将灵敏电流表盘按温度刻度.即可用来测温度。
)只要说明制成温度计即可得分.(每空2分.共4分)
17.解:
⑴由 P=UI 可得
正常工作时的最大电流:
I1=P1/U=1210W/220V=5.5A
⑵由 P=W/t可得豆浆机正常工作做一次豆浆消耗的电能:
W=P1t1+P2t2=1210W×9×60s+120W×2×60s
=667800J
⑶豆浆机1min内消耗的电能
W实=(20/1200)kW·h=(1/60)kW·h=6×104J
豆浆机实际功率:
P实=W实/t=6×104J/60s=1000W
由 P=UI I=U/R 可得
电热管电阻:
R=U2/P=(220V)2/1210W=40Ω
电路实际电压:
U实=
=
=200V
18.解:
(1)P电热丝=P热-P冷=440W-44W=396W
I电热丝=P电热丝/U=396W/220V=1.8A
(2)错误之处:
①电动机符号错误
②若只闭合开关S1,电热丝工作而电动机不工作,这种情况下,电吹风只发热不吹风,耗能且易烧坏。
(3)电动机的符号为;开关S2应该在干路上
19.解:
(1)保温电热丝消耗的功率:
P保=Pcd-P动=1200W—1100W=100W
保温电热丝阻值:
(2)液体乙烯材料吸热热量:
Q=c液mΔt=1.8×103J/(kg℃)×6kg×(70℃-20℃)=5.4×105J
(3)发光二极管正常工作的电流:
IL=PL/UL=0.2W/2V=0.1A
发光二极管支路消耗的功率:
P支=U×IL=220V×0.1A=22W
加热电热丝消耗的功率:
P加=Pab-P支=1522W-22W=1500W
加热电热丝产生的热量:
Q加=W加=P加t=1500W×400s=6×105J
20.解:
(1)烧瓶A中煤油吸收的热量:
QA=cm△tA(1分)
=2.1×103×0.1×(24-20)J=840J(1分)
(2)∵mA=mB、△tB=
△tA∴QB=
QA(1分)
由焦耳定律和串联电路特点:
RB=
RA=2Ω(1分)
(3)由QA=I2RAt得:
I=
=
A=1A(1分)
电源电压U=I(RA+RB)=1×(4+2)V=6V(1分)
电路消耗的总功率:
P=UI=6×1W=6
W(1分)
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