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电能
2016年06月05日电能
一.解答题(共10小题)
1.(2016•道里区模拟)如表所示,是某家庭电热饮水机说明书的﹣些数据,用时13min将1L的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾.(ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃))
热水箱容量
1L
加热时功率
500W
额定电压
220V
保温时功率
50W
求在这一过程中:
(1)电热饮水机工作时的最大电流;
(2)在加热过程中,电热饮水机消耗的电能;
(3)在加热过程中,电热饮水机中水吸收的热量.
2.(2016•徐州一模)下表为一台电烤箱的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝.求:
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定功率
高温档
1100W
低温档
440W
(1)电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能;
(2)电路中R1的阻值;
(3)电烤箱在低温挡正常工作时,电路中的电流和R2的功率.
3.(2016•平房区一模)随着生活水平的提高,“海淘”的人越来越多.如图是小明妈妈在国外购买的电饭锅.小明认真阅读了说明书,主要参数如下:
额定电压
110V
额定功率
550W
电源频率
50Hz
(1)该电饭锅正常工作时,煮一次饭需要15min,消耗的电能是多少?
(2)我国家庭电路的电压是220V,比这个电饭锅额定电压高,小明认为可以在电饭锅外部串联一个分压电阻,主要就可以使用了.请你求出该电阻的规格(电阻的阻值和允许通过的最大电流值).
(3)请你分析,假如按照小明的想法改装电饭锅有哪些弊端.
4.(2016•深圳模拟)小璇春节回老家过年,爸爸开的是新买的混合动力汽车.混合动力汽车是一种新型汽车,它有两种动力系统.汽车加速,汽油机提供的动力不足时,蓄电池的电能转化为动能,使汽车加速更快;汽车减速,汽车动能转化为电能,由蓄电池贮存起来,减少能量的浪费.两种动力系统也可以独立工作,只有汽油机工作时,与一般的汽车相同;只使用电力时,由电动机提供动力.如表是小璇家的混合动力汽车蓄电池的铭牌,其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能.求:
电池容量
44kW•h
输入电压
220V
输入电流
20A
输出电压
150V
(1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间?
(2)若仅由汽油机提供动力,假设一箱汽油完全燃烧放出的热量的24%与蓄电池储存的能量相当,汽车一箱油是多少升?
(汽油的热值为3.0×107J/L)
5.(2016•环县一模)把阻值为300Ω的电阻R1接入电路中后,通过电阻R1的电流为40mA;把阻值为200Ω的电阻R2和R1串联接入同一电路中时;
(1)通过电阻R2的电流为多少?
(2)R2两端的电压为多少?
(3)5min内电流通过R2做功多少?
6.(2016•曲靖一模)如图所示电路,当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,两表示数之比U甲:
U乙=3:
2,则R1:
R2= ;当开关S断开,甲、乙两表是电流表时,两表示数之比I甲:
I乙= .
7.某电能表表盘上标有“3000r/kW•h”的字样,若将该电能表接入家庭电路中,通电10min,电能表转盘转过了30转,则电流所做的功是多少焦?
8.电能表上标有“3000r/kW•h”的字样,如果在该表所在的电路中只有一个用电器工作,6分钟电能表的转盘转过30转,那么,该用电器消耗电能为多少焦?
通过它的电流为多大?
9.一个电能表,接在照明电路中,表盘上标有“220V,5A”和“3000转/kWh”的字样.当只接通某一个用电器时,电能表上的转盘在1分钟内转过了15转,那么,这个用电器的功率多大?
10.(2012秋•江津区月考)某电能表的规格是“220V5A3000r/kwh”,只把一个电炉接在家庭电路中,电炉工作3min,电能表表盘转15r,求:
(1)3min电炉消耗的电能是多少J?
(2)电炉的功率是多少W?
2016年06月05日电能
参考答案与试题解析
一.解答题(共10小题)
1.(2016•道里区模拟)如表所示,是某家庭电热饮水机说明书的﹣些数据,用时13min将1L的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾.(ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃))
热水箱容量
1L
加热时功率
500W
额定电压
220V
保温时功率
50W
求在这一过程中:
(1)电热饮水机工作时的最大电流;
(2)在加热过程中,电热饮水机消耗的电能;
(3)在加热过程中,电热饮水机中水吸收的热量.
【分析】
(1)加热时饮水机的电流最大,根据P=UI求出其大小;
(2)根据W=Pt求出在加热过程中电热饮水机消耗的电能;
(3)一个标准大气压下水的沸点为100℃,根据密度公式求出水的质量,再根据Q=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量.
【解答】解:
(1)加热时电流最大,根据P=UI可得:
I=
=
≈2.27A;
(2)加热时间:
t=13min=13×60s=780s,
在加热过程中,电热饮水机消耗的电能:
W=Pt=500W×780s=3.9×105J;
(3)水的体积:
V=1L=10﹣3m3,
ρ=
可得,水的质量:
m=ρ水V水=1.0×103kg/m3×10﹣3m3=lkg,
水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×105J.
答:
(1)电热饮水机工作时的最大电流约为2.27A;
(2)在加热过程中,电热饮水机消耗的电能为3.9×105J;
(3)在加热过程中,电热饮水机中水吸收的热量为3.36×105J.
【点评】本题考查了电功与热量的综合计算,涉及到电功率公式、电功公式、密度公式和吸热公式,关键是从表格中得出相关信息,计算过程要注意单位的换算.
2.(2016•徐州一模)下表为一台电烤箱的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝.求:
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定功率
高温档
1100W
低温档
440W
(1)电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能;
(2)电路中R1的阻值;
(3)电烤箱在低温挡正常工作时,电路中的电流和R2的功率.
【分析】
(1)由高温档次功率1100W和时间10min,根据W=Pt可求出消耗的电能.
(2)当S1、S2都闭合时,电烤箱为高温档,即R1的功率是1100W,由电压和功率根据挡R1=
求出电阻.
(3)当S2闭合、S1断开时,电烤箱在低温档,由低温档功率440W和电压220V,根据作
求出电流,再根据欧姆定律求出总电阻,然后减去R1的电阻,算出R2的电阻,根据P2=I2R2求出R2的功率.
【解答】解:
(1)W=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J;
(2)当S1、S2都闭合时,电烤箱为高温档,R1=
=
=44Ω;
(3)当S2闭合、S1断开时,电烤箱在低温档,工作电流:
=
=2A;
=
=110Ω,
R2=R﹣R1=110Ω﹣44Ω=66Ω,
R2的功率:
P2=I2R2=(2A)2×66Ω=264W.
答:
(1)电烤箱在高温档正常工作10min所消耗的电能是6.6×105J;
(2)电路中R1的阻值是44Ω;
(3)电烤箱在低温档正常工作时,电路中的电流是2A,R2的功率是264W.
【点评】本题考查了电功、电功率的运算以及欧姆定律的运用,正确分清电烤箱的两个档是解题的关键,并要注意运用电功率公式的两个变形公式P=
和P=I2R的应用.
3.(2016•平房区一模)随着生活水平的提高,“海淘”的人越来越多.如图是小明妈妈在国外购买的电饭锅.小明认真阅读了说明书,主要参数如下:
额定电压
110V
额定功率
550W
电源频率
50Hz
(1)该电饭锅正常工作时,煮一次饭需要15min,消耗的电能是多少?
(2)我国家庭电路的电压是220V,比这个电饭锅额定电压高,小明认为可以在电饭锅外部串联一个分压电阻,主要就可以使用了.请你求出该电阻的规格(电阻的阻值和允许通过的最大电流值).
(3)请你分析,假如按照小明的想法改装电饭锅有哪些弊端.
【分析】
(1)已知电饭锅正常工作时间和功率,利用W=Pt可求得消耗的电能;
(2)由P=UI可得求得其允许通过最大电流,由串联电路的电压规律可求得此时R2的分压,然后由欧姆定律可求得阻值;
(3)通过计算相同时间消耗的电能比较即可.
【解答】解:
(1)由P=
可得,消耗的电能:
W=Pt=550W×15×60s=4.95×105J;
(2)由P=UI可得,原电饭锅的额定电流:
I=
=
=5A,
在220V电路中,分压电阻两端的电压:
U2=U﹣U1=220V﹣110V=110V,
R1中允许通过的电流:
I=I1=I2=5A;
由I=
可得,R2=
=
=22Ω,
所以串联电阻的规格是“22Ω5A”.
(3)改装后电饭锅额定加热功率不变,但总功率变大,由W=Pt可知,相同时间内,消耗的电能更多,浪费能源.
答:
(1)该电饭锅正常工作时,煮一次饭需要15min,消耗的电能是4.95×105J;
(2)该电阻的规格“22Ω5A”;
(3)改装后电饭锅额定加热功率不变,但总功率变大,由W=Pt可知,相同时间内,消耗的电能更多,浪费能源.
【点评】本题考查电功的计算,电功率与电压、电流的关系,要求学生能认直审题,并能灵活应用所学物理知识进行分析判断,对学生要求较高,题目难度较大.
4.(2016•深圳模拟)小璇春节回老家过年,爸爸开的是新买的混合动力汽车.混合动力汽车是一种新型汽车,它有两种动力系统.汽车加速,汽油机提供的动力不足时,蓄电池的电能转化为动能,使汽车加速更快;汽车减速,汽车动能转化为电能,由蓄电池贮存起来,减少能量的浪费.两种动力系统也可以独立工作,只有汽油机工作时,与一般的汽车相同;只使用电力时,由电动机提供动力.如表是小璇家的混合动力汽车蓄电池的铭牌,其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能.求:
电池容量
44kW•h
输入电压
220V
输入电流
20A
输出电压
150V
(1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间?
(2)若仅由汽油机提供动力,假设一箱汽油完全燃烧放出的热量的24%与蓄电池储存的能量相当,汽车一箱油是多少升?
(汽油的热值为3.0×107J/L)
【分析】
(1)由电功公式W=UIt变形可求出充电时间.
(2)先根据题中的效率和蓄电池储存的能量计算一箱汽油完全燃烧放出的热量,然后用Q放=qV可求得一箱汽油的体积.
【解答】解:
(1)根据题意可知,蓄电池贮存的最大电能:
W=44kW•h=44×3.6×106J=1.584×108J.
由W=UIt得充电时间t=
=
=3.6×104s.
(2)根据题意有W=Q放η,
所以汽油完全燃烧放出的热量Q放=
=
由Q放=qV得汽油的体积V=
=22L.
答:
(1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要3.6×104s;
(2)汽车一箱油是22升.
【点评】本题考查了主要电功公式、燃料完全燃烧放出热量公式的灵活应用,与实际生活相联系,利用所学知识解决实际问题,根据要求认真审题找出有用信息是本题的关键;另外,要注意电功单位的换算关系.
5.(2016•环县一模)把阻值为300Ω的电阻R1接入电路中后,通过电阻R1的电流为40mA;把阻值为200Ω的电阻R2和R1串联接入同一电路中时;
(1)通过电阻R2的电流为多少?
(2)R2两端的电压为多少?
(3)5min内电流通过R2做功多少?
【分析】
(1)根据I=
求出电源电压,再求出两电阻串联后的总电阻,串联电路中各处的电流都相等,根据I=
求出通过电阻R2的电流;
(2)根据I=
求出R2两端的电压;
(3)根据W=UIt求出电流通过R2做的功.
【解答】已知:
R1=300Ω,通过电阻R1的电流为I1=40mA=0.04A,R2=200Ω,时间t=5min=300s
求:
(1)通过电阻R2的电流I2=?
;
(2)R2两端的电压U2=?
;(3)电流通过R2做功W=?
解:
(1)∵I=
∴电源电压U=I1R1=0.04A×300Ω=12V,
电阻R2和R1串联的总电阻R=R1+R2=300Ω+200Ω=500Ω,
通过电阻R2的电流:
I2=
=
=0.024A;
(2)∵I=
∴R2两端的电压U2=I2R2=0.024A×200Ω=4.8V;
(3)电流通过R2做的功W=U2I2t=4.8V×0.024A×300s=34.56J.
答:
(1)通过电阻R2的电流为0.024A;
(2)R2两端的电压为4.8V;
(3)5min内电流通过R2做功34.56J.
【点评】此题主要考查的是学生对欧姆定律计算公式及其变形公式、串联电路的电流特点和电功计算公式的理解和掌握,基础性题目.
6.(2016•曲靖一模)如图所示电路,当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,两表示数之比U甲:
U乙=3:
2,则R1:
R2= 1:
2 ;当开关S断开,甲、乙两表是电流表时,两表示数之比I甲:
I乙= 1:
3 .
【分析】由电路图可知:
(1)当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,R1与R2串联,电压表甲测电源的电压,电压表乙测R2两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电阻的阻值之比;
(2)当开关S断开,甲、乙两表是电流表时,电流表甲测R2支路的电流,电流表乙测干路电流,根据并联电路的特点和欧姆定律求出两电表的示数之比.
【解答】解:
(1)当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,R1与R2串联,电压表甲测电源的电压,电压表乙测R2两端的电压,
∵串联电路中各处的电流相等,且电路中的总电阻等于各分电阻之和,
∴根据欧姆定律可得:
=
=
=
,
解得:
=
;
(2)当开关S断开,甲、乙两表是电流表时,电流表甲测R2支路的电流,电流表乙测干路电流,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴两支路的电流之比:
=
=
=
,
∵干路电流等于各支路电流之和,
∴甲乙电流表的示数之比:
=
=
=
.
故答案为:
1:
2;1:
3.
【点评】本题考查了串联电路的特点和并联电路的特点以及欧姆定律的应用,关键是电路串并联的辨别和电表所测电路元件的判断.
7.某电能表表盘上标有“3000r/kW•h”的字样,若将该电能表接入家庭电路中,通电10min,电能表转盘转过了30转,则电流所做的功是多少焦?
【分析】3000R/kW•h说明每消耗1kW•h的电能,电能表转3000转,可求当电能表的转数为30转时消耗的电能.
【解答】解:
由“3000R/kW•h”可知每消耗1kW•h的电能,电能表转3000转,电能表转了30转,消耗电能:
W=30×
kW•h=
kW•h=3.6×104J,
答:
电流所做的功是3.6×104J.
【点评】本题考查利用电能表消耗电能的计算,要学会对电能表参数的理解,解题过程中要注意单位的换算.
8.电能表上标有“3000r/kW•h”的字样,如果在该表所在的电路中只有一个用电器工作,6分钟电能表的转盘转过30转,那么,该用电器消耗电能为多少焦?
通过它的电流为多大?
【分析】本题首先要清楚“3000r/kW•h”的物理意义:
当用电器消耗1千瓦时的电能,电能表的水平转盘转过3000转,所以当它转过30转时,消耗的电能为0.01kW•h;1度=3.6×106焦,即1kW•h=3.6×106J.
【解答】解:
由题意可知:
用电器所做的功W=
kW•h=3.6×104J
由公式W=UIt,I=
=
=0.45A.
答:
该用电器消耗电能为3.6×104J;通过它的电流为0.45A.
【点评】本题考查了电能表的参数的理解与电能的求法以及电功的计算.
9.一个电能表,接在照明电路中,表盘上标有“220V,5A”和“3000转/kWh”的字样.当只接通某一个用电器时,电能表上的转盘在1分钟内转过了15转,那么,这个用电器的功率多大?
【分析】已知消耗1kw•h的电能,电能表的转盘转动3000转,可求转15转消耗的电能,根据公式P=
可求该电器消耗的实际功率.
【解答】解:
转15转消耗的电能:
W=
kw•h×15=0.005kw•h,
该电器消耗的实际功率:
P=
=
=0.3kw.
答.用电器的功率为0.3kw.
【点评】本题考查电功率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,重点是理解电能表参数的物理意义,解题过程中还要注意单位的换算.
10.(2012秋•江津区月考)某电能表的规格是“220V5A3000r/kwh”,只把一个电炉接在家庭电路中,电炉工作3min,电能表表盘转15r,求:
(1)3min电炉消耗的电能是多少J?
(2)电炉的功率是多少W?
【分析】
(1)从电能表的铭牌上可以看出每消耗1kW•h的电能,电能表的表盘转动3000转,可求转动15转消耗的电能;
(2)根据公式P=
可求电炉的电功率.
【解答】解:
(1)电能表的转盘转动15r消耗的电能为:
W=
=0.005kW•h=18000J,
(2)用电器的电功率是:
P=
=
=0.1kW=100W.
答:
(1)3min电炉消耗的电能是18000J;
(2)电炉的功率是100W.
【点评】本题考查消耗电能和电功率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,重点是理解电能表的各个参数的物理意义.
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