1、1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 V 1210 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 1.2104 J,此时小明家电路的实际电压为 200 V(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
2、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 m t=4.2103 J/(kg)2 kg50 =4.210 5 J(2)电能表上的转盘转 200 r 时,电磁炉消耗的电能W= kWh= 3.6106 J=6105 J2001200所用时间 t=5 min=300 s电磁炉的实际功率P=
3、=2000 W=6105300 (3)电磁炉烧水的效率= 100%= 100%=70%吸 4.21056105类型 2 与图像有关的综合计算23.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 V B.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
4、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= 可得,小灯泡的电阻 RL= =10 2=(6 )23.6 (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
5、际功率PL= =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 V 1.5 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)3A.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、S 1,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
6、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
7、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= =0.15 A=15 100 由欧姆定律可得,R0= =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= 可得,整个电路消耗的电功率最小,即P 最小 = =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 = =9.6 W20=(24 )260 整个电路消耗的电功率的变化范围是 3.6 W9.6 W4(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
8、电阻始终处于最大值,由 P=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,2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
9、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 = =1100 W21=(220 )244 (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 = =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 )=3.3610 5 J由 P= 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= 100%= 100%72.7%吸 3.361054.621055
