电能计算.docx

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电能计算

电功率、电能计算

1、一天，小明妈妈要用电吹风机时，发现家里的电吹风只能吹冷风不能吹热风．经检查，原来是机内的电热丝已经烧坏了．小明想用一根阻值相同的电热丝来替换，为此：

（1）他从铭牌上查到电吹风机的额定功率为600W；又认真研究了电吹风机的电路（如图16），弄清了当选择开关放在“冷’时，就把―连入了电路，当选择开关放到“热”时，就把连入了电路．

（2）小明关掉家中的所有用电器，只打开电吹风机，观测出家中的电能表2min内转了20转．结合电能表铭牌上的"3000r/kW・h"字样，他求出了吹风机吹冷风时的功率为W.

（3）在上述基础上，小明算出了应选配的电热丝的阻值，修好了电吹风机．他为自己能运用所学知识解决实际问题而感到高兴．请你写出电热丝阻值的计算过程．

3、某一电饭锅，内部电路如图7所示。

R1是加热电阻，R2是限流电阻，R2阻值为484Ω，煮饭时，接通电源（220V）、闭合手动开关S1，电饭锅处在加热状态。

当锅内食物温度达到103℃时，开关S1会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合。

S2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合。

问：

（1）若接通电源后没有闭合开关S1，那么电饭锅能将饭煮熟吗?

为什么?

（2）在一个标准大气压下若用这种电饭锅烧水，则开关S1的自动断电功能不起作用，这是为什么?

（3）在加热情况下，电饭锅消耗的电功率是1000W，求R1的阻值。

（4）在保温情况下，电饭锅消耗的电功率是多少？

4、如图是一个加热、保温电路的一部分。

（1）请你按照上述原理，对右图进行连线，使它成为完整的电路图；

（2）某天在使用

（1）中已经连接完整的电路时，R1烧毁了。

有人想使电路恢复正常工作，设计了下面方案。

请通过计算、分析，对两个方案作出评价：

方案一：

用“220V220W”电热丝R3、“220V880W”电热丝R4串联替代R1；

方案二：

用两根都是“220V550W”的电热丝R5并联替代Rl。

（3）请你选用下表所提供的电热丝，再设计一个方案，使

（2）中损坏的电路恢复正常工作，并说明设计理由。

   电热丝：

符号

R6

R7

R8

R9

规格

220V 500W

220V 600W

220V 2200W

110V 550W

数量

1

1

2

3

R1规格为“220V1100W”， 限流电阻R2=506Ω。

电路的工作原理是：

当温控开关S接a时，电热丝R1接入电路，电路处于加热状态；当达到一定温度时，温控开关S自动从a切换到b，电路处于保温状态。

正常工作时，加热功率1100W，保温功率88W。

（电源电压保持不变，电阻不随温度变化。

）

5、将电阻R1和R2接在如图所示的电路中，通过闭合与断开开关可以组成三种功率的电路，其中电路总功率最大时，电阻R2在10s的时间内产生的热量为Q2；当电路总功率最小时，电阻R2在10s的时间内产生的热量为Q2′＝14.4J，已知Q2 ：

Q2′＝25：

4。

当开关S2闭合、S1和S3断开时，电流表的示数为1A。

求：

（1）：

R1：

R2  

（2）电源电压

6、一台电动机线圈电阻0.3Ω，接在12V的电路上时，通过电动机的电流为0.5A，在5min内电流做功及电流产生的热量分别多大？

7、太阳能电动车，它由太阳能电池提供动力，右图是它的电路简化图，光能转化为电能储存在太阳能电池中，提供电动机转动需要的动力，可通过改变调速电阻来调节电动机转速。

已知太阳能电池电压为600V。

请回答以下问题：

（1）当调速电阻的滑片P在最右端时，调速电阻接入电路的阻值为10Ω，闭合开关S，电压表示数为500V，此时电动机的电功率是多少？

（2）当调速电阻的滑片P滑到最左端时，电动机电功率达到18KW，此时电流表示数多大？

8、随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增长，汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重。

据有关资料统计，汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上。

在这种情况下，目前正在研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景。

如图14所示是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。

设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7kW。

在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为160V，并对车上的电动机提供12A的电流，请你求出：

（1）在这种情况下电动机消耗的电功率是多大?

（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75％，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为180N，则在1min钟内这辆车行驶了多少米?

9、小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到了40℃．

问：

在这4h内水吸收了多少热量?

若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭?

[水的比热容C水＝4.2×103J/（kg・℃）、焦炭的热值g＝3.0×107J/kg]

10、一个旧电热暖手器．铭牌上表示额定值的字样中．能看清的只有“24W”几个字．为了能正确地使用这台电器，他找来一只标有“600Ω、0.4A‘宇样的电阻，他将电阻、电热暖手器和开关串联起来接到家庭电路中。

然后进行如下实验和观察：

将开关接通后，电能表在5min内恰好转动411转；断开开关后电能表在3min内恰好转动240转．已知他家电能表上标有3000r／kW·h（表示每消耗l kW·h的电能，电能表的表盘转3000转），家庭电路电压为220V，张明做实验时间内，家中其它用电器用电情况没有变化，假定电热暖手器和电阻的阻值都不随温度变化．

求:

（1）电热暖手器额定功率是多少?

（2）除做实验的支路外，张明家3min用电多少千瓦时?

（3）电热暖手器和电阻支路的功率是多少?

（4）电热暖手器的额定电压是多少?

（结果保留整数）

11、为创建全国“环保节能模范城市”，新建的小区将普遍安装太阳能路灯。

如图甲所示是某型号太阳能路灯，图乙是它的结构示意图，图丙是该太阳能路灯的技术参数。

 XX太阳能路灯

太阳能电池：

输出功率40W

铅酸蓄电池：

12V

电   灯 ：

“12V10W”高效节能灯1盏

照明时间 ：

10h/天，最多连续阴天4晚上

备   注 ：

配有太阳能路灯专用控制器（过充及过放保护，光控、声控均可）

 甲                乙                                  丙

（1）太阳能路灯专用控制器实质上是一个由光、声音和时间控制的单刀多掷开关如图乙中的S。

晚上要让电灯发光，控制器将控制开关S与  　　  触点接触；铅酸蓄电池在充电过度或放电过度的情况下均会缩短使用寿命，为了避免铅酸蓄电池过充或过放，控制开关S与       触点接触即可。

（2）铅酸蓄电池最多能储存多少千瓦时的电能?

（3）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为1000J/（s·m2）（每一秒钟辐射在每1平方米上的光能为1000J），太阳能电池光电转换率为8％，则太阳能电池板的面积为多大？

12、小虎的妈妈购买了一台家用豆浆机，其部分技术参数如下表：

说明书介绍了制作豆浆的过程：

按合适的比例把豆料、清水放人豆浆机中，经过预热、打浆、加热等程序，即可制成熟豆浆，其中打浆和加热是交替进行的。

请根据以上材料解答下列问题：

①在额定电压下，打浆时通过电动机的电流是多大？

②在用电高峰时段，家用电压是200V，加热30s，豆浆机消耗的电能是多少？

（假设加热器的电阻丝的阻值不随温度的变化而变化）

13、小华家买了一个家用电吹风，如图20甲所示。

其简化电路如图20乙所示，主要技术参数如右表。

请解答如下问题：

（1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是多少？

（2）当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功率最大？

此时电路中的总电流是多大？

（3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？

（计算结果保留一位小数）

14、如图

（1）所示是某品牌摩托车转向指示灯的电路图，转向指示灯的规格均为“6V9W”，仪表盘上另装有转向仪表灯L，规格为“6V1W”，电源电压为6V。

当转向灯开关拨至左边时，左转前、后指示灯以及左转仪表灯L发光，提醒行人和其他车辆：

摩托车将要往左转，L发光用来提示驾驶员——左转向灯亮了，把转向灯开关拨至右边时与上述的工作原理相类似。

求：

（1）转向指示灯和转向仪表灯L正常工作时的电阻；

（2）该摩托车左转弯时，转向指示灯电路工作10s，消耗的电能是多少？

（3）如果摩托车转向电路设计成图

（2）所示的电路，电路存在哪些弊端？

（要求写出两点）

15、近几年环保低碳风劲吹，混合动力汽车已成为众车展上的“常客”。

2010年3月，我国自行研制的一款混合动力汽车也在北京车展上展出。

混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，动力电池通过驱动电机向车轮输送能量；当高速行驶或动力电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给动力电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和动力电池还可以同时向车轮输送能量。

（1）该混合动力汽车启动时，若驱动电机两端电压为250V，通过的电流为80A，则驱动电机的电功率为多大？

（2）该混合动力汽车所用的磷酸铁锂动力电池可储存的最大电能为2.88×107J，若充电电压为320V，充电电流为50A，则对动力电池充电的时间最长为多少？

（充电时无能量损耗）

（3）该混合动力汽车在平直公路上以72km/h匀速行驶10min后，其内燃机消耗了汽油1.2kg，假设汽油完全燃烧所释放能量的一半转换为牵引力做功和给动力电池充电，其中动力电池储存的电能增加了7.2×106J，试求汽车受到的阻力是多大？

（汽油的热值q=4.6×107J/kg，且Q放=mq）

16、现有两个电路元件定值电阻R1和热敏电阻R2（电阻随温度改变而改变，且对温度很敏感），它们各自的电流与两端电压的关系如图甲所示。

将这两个电路元件接入图乙所示的电路中，电源电压为6V。

当电流表读数为70mA时，求：

（1）定值电阻R1的阻值；

（2）通过热敏电阻R2的电流；（3）R2的电阻；（4）电源的总功率。

17、某宾馆对物品进行消毒时使用高温高压蒸气消毒锅（如图甲）．图乙为自动测定锅内温度的电路原理图．其中R0为定值电阻，阻值为5

．A为温度指示表（实质是一只量程为0～0．6A的电流表），Rx（测温探头）为热敏电阻（其电阻值随锅内温度的变化而变化）．关于热敏电阻的阻值与温度的对应关系如下表所示：

锅内的温度值／℃

25

37.5

50

62.5

75

87.5

100

112.5

125

Rx对应的电阻值／

150

80

50

30

20

15

10

7

（1）若锅内温度为75℃时电流表的示数为0．24A，求电源的电压U；

（2）若锅内温度为125℃时电流表的示数为0．6A，求此时热敏电阻Rx的阻值及其功率．

18、随着我国各大电网互联，发生短路故障后系统短路电流巨大，而且短路电流波及范围扩大，超导限流器这种电力设备应运而生，可以限制电网的短路电流水平、减少短路电流对电网的冲击，隔断电网短路电流的传播，维护电网的稳定。

它的电阻R随电流I变化关系如图所示。

如图为35千伏／90兆瓦超导限流器，接入电网的示意图。

（1）当电路中的电流为2kA时，

电路中用电器消耗的功率是多大？

（2）为了使用电器短路后电路能保持稳定状态，R0应满足什么条件？

（3）在R0满足条件时，有人把超导限流器称为“不断电保险丝”，请你说明理由。

19、备受注目的南阳市方城风力发电项目（图示）已成功并网发电。

截至09年2

月20日，中电投南阳方城风力发电有限公司累计发电540万千瓦时，单日发电量最高达45.5万千瓦时。

（1）并网单日发电45.5万千瓦时相当于完全燃烧多少吨煤放出的能量?

（煤的热值为3．0×107J／kg）

（2）若电厂通过供电系统用220V的电压给小刚家所在的离电厂较远的小区供电，某天小刚发现家里“220V100W”的白炽灯工作484s，消耗电能为4×104J。

求：

加在小刚家用电器两端的实际电压是多少?

 （3）已知小刚家进户线上装有一空气开关，当电流达到20A时，空气开关将自动“跳闸”，则小刚家使用的用电器的最大电功率不能超过多少?

20、据报道，2008年北京奥运会的标志性工程――国家体育馆（“鸟巢”工程）确定采用太阳能电力这一绿色能源，去年年底在纽约交易所上市的无锡尚德太阳能电力有限公司被选中，为“鸟巢”的十二个主通道安装太阳能发电系统。

（1）若为“鸟巢”工程提供的130kW太阳能发电系统连续正常工作1h，可得到多少电能?

（2）尚德公司今年的产品将达到2．4×1010W的发电功率，进入全球第四名。

若这些产品提供的电能改由火力发电来提供，则每秒钟将增加约99kg的二氧化碳排放量，造成大气

污染。

已知在通常情况下二氧化碳气体的密度为1．98kg／m3，则这些二氧化碳气体在通常情况下的体积多大?

（3）尚德公司产品的光电转化率（光能转化为电能的效率）目前在国内同行处于领先水平。

现有该公司生产的一块接收面积为2m2的太阳能电池板，其光电转化率为17％，如果太阳光照射到该电池板时每平方米面积上的辐射功率为1.O×103w，则它的发电功率是多大？

21、5月20日是“中国学生营养日”，学生的膳食结构越来越受到学校、家庭和社会的重视。

妈妈为了改善小红的早餐营养，买了一台全自动豆浆机，豆浆机的工作原理示意图和铭牌如下：

（1）计算豆浆机正常工作时的最大电流。

（2）豆浆机做一次豆浆，若电动机累计工作3分钟，电阻丝累汁加热12分钟，则总共消耗多少电能?

 （3）豆浆中富含的     是细胞生长及修补组织的主要原料，食用豆浆能为青少年提供生长发育所需的重要营养素。

22、如图甲所示，当开关S接a时，移动滑动变阻器的滑片P，根据测出的电流、电压值，画出了定值电阻R0的U―I图像；当开关S接b时，同样根据测出的电流、电压值，画出了灯泡L的U―I图像，如图20乙所示。

（1）求定值电阻R0的阻值；

（2）将R0与灯L串联接在6V的电源两端时，求灯丝的实际电阻值；

（3）将R0与灯L并联接入电路并调节电源电压，当R0消耗的电功率为4.9W时，灯L恰好正常发光，求灯L的额定电功率。

23、以汽油为燃料的助动车，由于燃烧不充分和对环境造成污染等原因。

己逐步被电动自行车取代（如图）下表是泰州飞龙电动自行车整车技术性能的一些数据。

   最高车速

 6m/s

 一次充电以最高车速行驶时的持续里程

 50km

   一次充电贮存的能量

1.8×

   蓄电池电压

   36V

   骑行最大噪声

 ≤62dB

（1）请你写出电瓶车在下列使用过程中的能量转化电瓶充电___________；电瓶放电___________；电瓶车行驶过程中___________。

（2）电瓶车与摩托车相比，电瓶车有什么优点?

（至少写两点）

（3）以这种品牌的电瓶车为例，如果蓄电池贮存的能量全部用于车辆行驶，当车以6m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，电瓶车的功率是多大?

（4）这种电动车以最高车速行驶时，电路中的电流是多少安?

24、有一种电加热恒温箱，工作原理如左图所示。

控制电路由电压为U1=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R0和热敏电阻R1组成；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=44Ω的电热丝组成。

其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如右图所示。

（1）求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量。

（2）如果恒温箱的温度设定为50℃，求电阻箱R0应接入电路的阻值。

（3）若要提高恒温箱的设定温度，电阻箱R0接入电路的阻值应调大还是调小？

简要说明理由。

25、有一光滑斜面，其长度为2.4米，一端放在地面上，另一端支在高度为1.2米的平台上，用直流电动机将某重物从地面沿光滑斜面拉到平台上，如图所示，重物的质量为100千克，加在电动机上的电压为110伏，当电动机以0.9米／秒的恒定速度沿斜面提拉重物时，通过电动机的电流为5安，设电动机转轴和斜面的摩擦不计，求电动机线圈的电阻。

（g取10N／kg）

26、电动自行车与普通自行车相比多了一个蓄电池和一个电动机装置。

（下表是某电动自行车的铭牌）。

自重／N

200

充一次电储存的电能／（kW・h）

0.36

最大载重／N

800

充电电压／V

36

最高时速／（km・h-1）

36

充电时间／h

10

（1）如充电时其他能量损失忽略不计，则供给蓄电池的电流是多少？

（2）如果体重为600N的人使用这辆车，以车速为5m／s做匀速直线运动行驶时阻力为车和人总重的0.03倍，求其电动机的输出功率。

（3）从环保的角度考虑，电动自行车与摩托车相比有哪些优点?

27、如图是电饭锅的实物图，图（甲）是它的内部电路图，图（乙）是电路简图它有“高温烧煮”和“焖饭、保温”两挡，由温控开关自动控制．煮饭时，先要按下温控开关按钮；到达设定温度（饭已煮熟），按钮会自动弹起,

（1）对照观察图（甲）和（乙），温控开关按钮未按下时，“烧煮电路部分”与“保温电路部分”是_______关系（选填“串联”或“并联”）；按下温控开关按钮．“烧煮电路部分”的电压为_______V，“保温电路部分”将_______（选填“工作”或“不工作”）；温控开关按钮弹起后，电路中的电流比原来_______（选填“大”或“小”）

（2）当温控开关按钮按下时，电饭锅电路的总功率为1100W。

求：

“烧煮电路部分”的电阻R1,

（3）温控开关按钮弹起后，电饭锅电路的总功率为44W。

求：

①电路中的电流；②“保温电路部分”的电阻R2,

（4）已知，只有当指示灯和限流器两端的电压与电源电压相差不大时，指示灯才会发光．请通过相关计算或分析，说明为什么温控开关按钮弹起时，红灯熄灭而黄灯亮.

28、 根据国际泳联规定，泳池的水温应控制在25℃到27℃.北京奥运会中“水立方”彰显“科技奥运”理念，引进科技手段，将水温精确地控制在人体最适宜的26.5℃到26.9℃之间。

如图甲是泳池水温自动控制电路，其中热敏电阻作为感应器探测水温，其阻值与温度之间满足关系：

R＝－5t＋500（0℃＜t＜50℃）,定值电阻R0的阻值为4Ω，R为加热水温的发热电阻，衔铁只有在不小于5N吸引力的作用下才能动作。

电磁铁产生的吸引力与电磁铁中电流的关系如图乙所示。

（1）在给池水加热的过程中，发热电阻在2分钟内给池水提供了1.2×1010J的热量，则工作电路中发热电阻R的功率应为多少？

（2）为了把温度控制在26.5℃到26.9℃之间，设定在水温低于26.8℃时自动加热，在水温达到26.8℃时停止加热，则控制电路中电源电压U0应为多少？

（电磁铁电阻不计）

（3）为了便于工作人员观察发热电阻是否在加热，请你在图中画出改进电路，并说明发热电阻是否在加热的判断方法。

29、科技小组的同学们设计了一个多档位的电热器模型，电路实物连接示意图如图所示，电路中电源两端电压保持不变，滑动变阻器的最大阻值为R3。

将滑动变阻器的滑片P置于中点M，且只闭合开关S1时．电压表V1的示数为U，电流表的示数I1为0．8A；将滑动变阻器的滑片P置于B端，断开开关S1，闭合开关S2时，电压表V1的示数为

U，电流表的示数为I2，R2消耗的电功率P2为2．7W。

（1）求电流表的示数I2；

（2）将滑动变阻器的滑片P置于A端，闭合开关S1和开关S2时，电压表V2的示数为3U，求此时R1消耗的电功率P1。

30、有一种太阳能路灯（电路如图），光控开关S1白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上，与触点b接触，给路灯供电。

时控开关S2晚上12点前与触点c接触，主灯发光，12点后与触点d接触，副灯发光。

主灯为“24V15W”的节能灯，副灯为“24V10W”的节能灯，平均每天各工作6小时。

（1）路灯正常工作一天消耗的电能是多少干瓦时？

（2）已知太阳能电池板的面积为0.5m2，每平方米平均收集功率为1.5KW，若太阳光照射10小时能使路

灯正常工作5天，求太阳能电池板光电转化效率。

（3）请举出这种太阳能路灯的两个优点。

31、电热器是现在家庭中常用的家用电器。

小明家新买了一台热水器，热水器上有这样的铭牌，同时他们还在说明书上找到了该电热水器的结构示意图。

额定电压

额定功率

频率

净重

防触电保护

容积

220V

2000W

50Hz

22kg

I级

20L

小明准备同爸爸一起安装热水器。

请你回答下列问题：

⑴他们应当选用图中的     号插座为热水器插座，因为这种插座             

⑵从结构示意图上可以看出进水口大大低于出水口，这样设计的理由是什么？

⑶小明家客厅中安装的是一盏“220V60W”的白炽灯，如果只有这盏灯和电热器连入电路，当他们正常工作时，电路中的电流和电阻有多大？

⑷电热水器中装满水时，电阻丝产生的热量只有80%被水吸收，那么将热水器中的水从20℃加热到80℃需要通电多长时间？

⑸妈妈认为客厅中使用40W的灯泡亮度就足够了。

但是家中有2个灯泡，标签都模糊不清了，妈妈只记得一只是100W的、一只是40W的，不将灯泡连入电路，你有办法分辨出两只灯泡吗？

说明你的方法和理由。

32、如图所示，是用温度传感器测量得到的电开水壶在加热和冷却过程中温度随时间变化的图线，壶内盛有1kg水。

请根据图线回答下列问题。

（1）在加热过程中，电开水壶消耗的电功率P电与水吸收热量的功率P吸（即每秒吸收的热量）相比较，P电    P吸（填“大于”、“等于”或“小于”），这是因为        。

（2）在从t1=1000s至t2 =1600s的冷却过程中，求水的散热功率P散（即每秒散失的热量）。

已知水的比热容c =4.2×103J/（kg·℃）。

（3）如果给电开水壶加装自动加热功率控制器，当电开水壶将水煮沸后自动调整加热功率使水温保持在80℃。

那么保温时的电加热功率应为     W。

33、 学习了电学知识后，小明、小亮和小艳所在的兴趣小组发现：

电学量的变化往往能够用来反映力学、热学、光学等物理量的变化。

在冯老师的点拨下，他们在探究过程中不断完善和优化方案，共同设计了一种用电学量的变化来反映力学量——距离变化的装置。

（1）图20（甲）所示是他们最初设计的装置原理图。

图中R0是定值电阻，ab是总电阻为9欧、长60cm、粗细均匀、电阻随长度均匀变化，且沿竖直方向固定放置的金属杆，M是上下均有挂环、可沿竖直导轨上下移动的小物块，M上连有一根左端有滑片P、电阻不计的水平金属细杆，细杆与导线以及P与ab均接触良好，P在ab的中点时，对应于肘既不上移也不下移的位置。

   除金属杆ab