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专题训练(二)电学综合计算【专题概述】该专题是中考的热点,主要考查的知识点有电能表的读数、电能的计算、电功率的计算以及实际功率与额定功率的关系等。解题关键是熟练掌握欧姆定律的应用、串联电路的分压规律及并联电路的分流规律。类型1与电能表有关的综合计算1.小明家的电能表如图所示,小明断开家里其他用电器,只将一个“220 V1210 W”的电炉接入电路,测得电能表的转盘转了10转用时12 s,则电炉在12 s内消耗的电能为1.2104J,此时小明家电路的实际电压为200V(设电炉的电阻不变)。2.在物理综合实践活动中,小文和小亮合作测量电磁灶的加热效率。他们关闭家中的其他用电器,只让电磁灶接入电路中烧水,水的质量为2 kg。小文负责观察电能表(如图),小亮负责用温度计测量水的温度。5 min电能表上的转盘转了200 r,水的温度恰好升高了50 。求:(1)水吸收的热量是多少c水=4.2103 J/(kg)?(2)电磁灶的实际功率是多少?(3)电磁灶烧水的效率是多少?解:(1)水所吸收的热量Q吸=c水mt=4.2103 J/(kg)2 kg50 =4.2105 J(2)电能表上的转盘转200 r时,电磁炉消耗的电能W=2001200 kWh=20012003.6106 J=6105 J所用时间t=5 min=300 s电磁炉的实际功率P=Wt=6105J300 s=2000 W(3)电磁炉烧水的效率=Q吸W100%=4.2105J6105J100%=70%类型2与图像有关的综合计算3.灯泡L与定值电阻R组成的电路如图甲所示,L和R的I-U图线分别为图乙中的A、B,闭合开关S,L正常发光,电路的总功率为4.8 W,此时灯泡L的(D)A.电压为7 VB.电流为0.3 AC.电阻为20 D.电功率为3 W4.如图甲所示,额定功率为3.6 W的小灯泡(设小灯泡电阻不变)与滑动变阻器串联在电路中,电源电压恒定,当滑片P滑至a端时,小灯泡恰好正常发光。滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,小灯泡两端的电压U与滑动变阻器接入电路的电阻R的关系如图乙所示。求:(1)电源电压;(2)小灯泡的电阻;(3)当滑片P滑至b端时,小灯泡的实际功率。解:(1)当滑片P滑至a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为零,电压表的示数即为电源的电压,由题图乙可知,电源电压U=6 V(2)当滑片P滑至a端时,小灯泡恰好正常发光,所以小灯泡的额定电压UL=U=6 V由P=U2R可得,小灯泡的电阻RL=UL2PL=(6 V)23.6 W=10 (3)当滑片P滑至b端时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,由题图乙可知,此时小灯泡两端的电压UL=2 V,则小灯泡的实际功率PL=UL2RL=(2 V)210 =0.4 W类型3与电表量程有关的综合计算5.如图所示,电源电压恒为3 V,灯泡L标有“3 V1.5 W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R的最大阻值为30 ,电压表量程为“03 V”,电流表量程为“00.6 A”。在电路安全的情况下,下列判断正确的是(B)A.灯泡L正常发光时的电阻为10 B.将滑片P移到R的最左端,闭合开关S、S1,电流表示数为0.6 AC.只闭合开关S,该电路的最大功率是2.5 WD.只闭合开关S,滑动变阻器的取值范围只能是010 6.在某次综合实践活动中,小明利用蓄电池(电压为24 V)、电压表(量程为015 V)、校准电阻R0、滑动变阻器R(最大阻值为100 )等器材,设计了一种测定油箱内油量的方案(图甲)。选配合适的校准电阻值,能够使油箱装满汽油,滑动变阻器的滑片在某一端时,油量表示数为最大值(即电压表示数达到最大值);油箱中的汽油用完,滑动变阻器的滑片在另一端时,油量表示数为零(即电压表示数为零)。则:(1)校准电阻除了可以校准表盘,还有什么作用?校准电阻的阻值为多少?(2)整个电路消耗的电功率的变化范围是多少?(3)另一个小组的小红同学设计了如图乙所示的电路,请你从能耗的角度分析这种方案的优点。解:(1)校准电阻R0串联在电路中,除了校准表盘,还能够分压,对滑动变阻器和电源起到保护作用。油箱中装满汽油时,滑片在最下端,此时滑动变阻器连入电路的阻值最大,电压表示数达到最大15 V,由欧姆定律可得,电路中的电流I=URR=15 V100 =0.15 A由欧姆定律可得,R0=U0I=U-URI=24 V-15 V0.15 A=60 (2)油箱中装满汽油,滑动变阻器连入电路的阻值最大时,电路中的总电阻最大,由P=U2R可得,整个电路消耗的电功率最小,即P最小=U2R最大=U2R+R0=(24 V)2100 +60 =3.6 W汽油用完,滑片在最上端时,只有R0接入电路中,此时电路消耗的电功率最大,即P最大=U2R0=(24 V)260 =9.6 W整个电路消耗的电功率的变化范围是3.6 W9.6 W(3)由题图乙可知,滑动变阻器始终以最大值接入电路,电路中电阻始终处于最大值,由P=U2R可知,电路中消耗的总电功率最小,又由W=Pt可知,同样时间内电路消耗的总电能最少,所以题图乙的电路设计可以节能。类型4与电热有关的综合计算7.一款电热水壶工作时有两挡,分别是加热挡和保温挡。其工作原理如图所示(虚线框内为电热水壶的发热部位),已知R1=44 ,R2=2156 ,外界气压为一个标准大气压,g=10 N/kg,水=1.0103 kg/m3,c水=4.2103 J/(kg)。求:(1)当开关S置于2(选填“1”或“2”)时电热水壶处于加热挡,它的功率是多大?(2)保温状态下电路中的电流是多大?(3)若将体积为1 L,初温为20 的水烧开需要7 min,求电热水壶的加热效率(结果保留一位小数)。解:(1)电热水壶处于加热挡时的功率P加=U2R1=(220 V)244 =1100 W(2)当开关S置于1时,R1与R2串联,电路中的总电阻最大,总功率最小,此时电热水壶处于保温挡,保温状态下电路中的电流I保=UR总=UR1+R2=220 V44 +2156 =0.1 A(3)水的质量m=水V=1.0103 kg/m3110-3m3=1 kg在一个标准大气压下水的沸点是100 ,则水吸收的热量Q吸=c水m(t2-t1)=4.2103 J/(kg)1 kg(100 -20 )=3.36105 J由P=Wt可得,加热7 min消耗的电能W=P加t=1100 W760 s=4.62105 J电热水壶的加热效率=Q吸W100%=3.36105J4.62105J100%72.7%
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