苏科版初三物理下册第十五章电功和电热 档位类计算提优练习.docx
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苏科版初三物理下册第十五章电功和电热档位类计算提优练习
苏科版初三物理下册第十五章电功和电热档位类计算提优练习
计算题
1.某电热水器的额定电压为220V,有高温和低温两个档位,低温档的电功率为484W,其内部电路由发热电阻R1和R2组成,R2=56Ω,简化电路如图所示。
求:
(1)低温档工作时电路总电流大小;
(2)高温档的电功率大小;
(3)高温档工作时将0.5kg初温12℃的水加热至100℃时,所用时间为210s,该电热水器的加热效率大小。
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
2.如图甲是一种恒温调奶器,可以自动调试好加水的奶粉,然后加热到最适合宝宝饮用的温度40℃,还可以自动保温,特别适合夜间使用.图乙是机器的参数表及电路简图(R1、R2为电热丝,S为双触点自动开关,“1”、“2”、“3”时为三个档位,接“1”时不工作).求:
(1)调奶器处于保温状态时的工作电流(结果保留两位小数)?
(2)电阻R2的阻值?
(3)若把200g调好的奶粉从20℃加热到40℃所用时间为32s,则调好的奶粉的比热容是多少(不计热损失)?
3.市场上有一种暖手鼠标垫,它的额定电压为24V,鼠标垫内有一个发热电阻R0,其额定发热功率为48W。
(1)求鼠标垫的发热电阻R0的阻值大小。
(2)小明同学学习了电学知识后,想要改装一个多档位的暖手鼠标垫。
于是他在原鼠标垫电路的基础上,增加了另一个发热电阻R1=48Ω,如图所示。
求改装后的鼠标垫正常工作时的高温档电功率是多少瓦?
(3)改装后暖手鼠标垫工作10h,正常工作时最多产生多少焦耳的热量?
4.如图是一款壁挂式电热水器的内部简化电路图,R1和R2为相同的发热丝,开关S1可分别与触点a、b接触,电热水器有低、中、高三个档位的发热功率.已知用高档加热时,可在 5min内将1kg水从20℃加热到80℃.请分析和解答以下问题:
(1)当开关S1置于b端、S2断开时,电烤箱处于什么档位?
简述理由.
(2)1kg水从20℃升温到80℃,需要吸收多少热量?
(3)若没有热损失,电热水器高档时的功率为多少W?
5.某型号家用电饭锅有加热和保温两个档位,加热档功率大于保温档功率。
其原理如图所示,R1和R2为两个加热电阻。
电饭锅在保温档正常工作时的功率P保=22W。
已知电阻R2=44Ω,求:
(1)电饭锅在加热档正常工作时的功率是P加;
(2)加热电阻R1的阻值。
6.如图甲是一款汽车电加热座椅垫,电路简图如图乙,电源电压为12V。
该座椅垫有“高温”、“低温”、“关”三个档位,其高温功率为36W,低温功率为9W。
(1)座椅垫在高温档正常工作10min所消耗的电能是多少?
(2)R2的电阻值是多少?
(3)在不改变该座椅垫原来高温和低温功率的基础上,设计一个方案,增加一个“中温”档(即功率在9W和36W之间)。
请画出你设计的电路图,并配简要的文字说明。
7.某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。
其简化等效电路如图所示,此时处于空档位置。
闭合开关S,旋钮绕P转动,实现档位转换,旋至1档时,R1、R2同时工作,洗衣机处于加热状态;旋至2档时,R2和电动机同时工作,洗衣机处于保温洗涤状态。
R1和R2均为电热丝,其阻值不受温度影响, R1=22Ω,主要参数如下表。
(水的密度1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃))
(1)电热丝R1的加热功率是多少?
(2)某次洗衣时,洗衣机内注入8kg水,在额定电压下对水加热,水温由20℃上升到50℃,洗衣机的加热效率为60%,则洗衣机的加热时间是多少?
(3)若洗衣机处于保温洗涤状态时,干路中的电流为2A,则电动机的功率是多少?
8.如图甲是某型号的电暖气,图乙是其内部的电路简化图,表格中列出了有关参数.当只闭合开关S1时,电暖气处于“700W”的档位工作;当只闭合开关S2时,电暖气处于“1300W”的档位工作.
型 号
****
操作方式
手动
功率选择
2000W/1300W/700W三档可调
额定电压
220V
(1)电暖气在“2000W”档位正常工作时,电路中的开关处于怎样的状态?
(2)某一次使用中,先让电暖气在“2000W”档位正常工作工作15min,随后调到“700W”档位正常工作工作2h,共消耗多少电能?
9.某种型号的电烤箱有高、中、低三个档位的发热功率.如图是其内部简化电路图,开关S1可分别与触点a、b接触.
已知:
R1=60Ω,R2=120Ω,电源电压为220V.
(1)当S1与a接触、S2闭合时,通过电热丝的总电流是多少?
此种接法属电烤箱的什么档位?
(2)求电烤箱处于另两个档位时发热功率的比值是多少?
答案和解析
1.【答案】解:
(1)
;
(2)低温工作时R1与R2串联,
;
R1=R总
R2=100Ω
56Ω=44Ω;
S接1,R1工作,高温档工作,
;
(3)水吸收的热量:
;W=Pt=1100w×210s=2.31×105J;
电热水器的加热效率:
。
答:
(1)低温档工作时电路总电流大小为2.2A;
(2)高温档的电功率大小为1100W;
(3)该电热水器的加热效率为80%。
【解析】
此题考查欧姆定律的应用、电功率与热量及其烧水效率的综合计算。
(1)根据
的变形式
计算低温档工作时电路总电流大小;
(2)根据
分析当电压一定时,电阻越大,功率越小;当电阻越小时,功率越大;结合电路可知:
低温工作时,开关S接2,R1与R2串联,高温工作时,开关S接1,只有R1工作;
(3)低温工作时R1与R2串联,利用公式
求出总电阻;利用公式R1=R总
R2求出R1的阻值;再利用
求出高温档的电功率;
(4)利用公式:
求出水吸收的热量;
利用公式W=Pt求出消耗的电能;
再利用公式
求出电热水器的加热效率。
2.【答案】解:
(1)由P=UI可得,调奶器处于保温状态时的工作电流:
I=
=
≈0.07A;
(2)由题意可知,当S接“2”时,电路为R1的简单电路,调奶器处于保温状态;
当接“3”时,电路为R1、R2并联,奶器处于加热状态,
因电路中的总功率等于各用电器功率之和,
所以,R2的电功率:
P2=P加热-P保温=500W-16W=484W,
由P=
可得,电阻R2的阻值:
R2=
=
=100Ω;
(3)由P=
可得,调奶器消耗的电能:
W=P加热t′=500W×32s=16000J,
不计热损失,调好奶粉吸收的热量:
Q吸=W=16000J,
由Q吸=cm(t-t0)可得,调好奶粉的比热容:
c=
=
=4×103J/(kg•℃).
答:
(1)调奶器处于保温状态时的工作电流为0.07A;
(2)电阻R2的阻值为100Ω;
(3)调好的奶粉的比热容是4×103J/(kg•℃).
【解析】
(1)由表格数据可知保温功率,根据P=UI求出工作电流;
(2)由题意可知,当S接“2”时,电路为R1的简单电路,调奶器处于保温状态;当接“3”时,电路为R1、R2并联,奶器处于加热状态,根据总功率等于各用电器功率之和可知R2的电功率,根据并联电路的电压特点和P=
求出电阻R2的阻值;
(3)知道调奶器的加热功率和工作时间,根据W=Pt求出消耗的电能,不计热损失,调好奶粉吸收的热量等于消耗的电能,又知道调好奶粉的质量和初温、末温,根据Q吸=cm(t-t0)求出调好奶粉的比热容.
本题考查了电功率公式、电功公式和吸热公式的应用,要注意电路的总功率等于各用电器功率之和.
3.【答案】解:
(1)鼠标垫的发热电阻R0的阻值大小
;
(2)两个开关都闭合时,两个电阻并联,总电阻减小,根据
可知总功率最大,处于高温档,
总电阻
,
改装后的鼠标垫正常工作时的高温档电功率
;
(3)改装后暖手鼠标垫工作10h,正常工作时最多产生的热量Q=W=P高t=60W×10×3600s=2.16×106J。
答:
(1)鼠标垫的发热电阻R0的阻值大小是12Ω;
(2)改装后的鼠标垫正常工作时的高温档电功率是60W;
(3)正常工作时最多产生的热量是2.16×106J。
【解析】
本题考查欧姆定律和电功率的题目,解决本题的关键知道欧姆定律和电功率的公式。
(1)根据电功率的公式得到电阻R0的阻值;
(2)根据电阻的并联得到总电阻,根据电功率的公式得到改装后的鼠标垫正常工作时的高温档电功率;
(3)根据Q=W=Pt得到改装后暖手鼠标垫工作10h,正常工作时最多产生的热量。
4.【答案】解:
(1)当开关S1置于b端、S2断开时,由图可知两电阻串联,此时总电阻最大为R1与R2的和,由发热功率公式
可知电阻越大,功率越小,因此电烤箱处于低档位;
(2)水的质量m=1kg,初温t0=20℃,终温t=80℃,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(80℃-20℃)=2.52×105J,
(3)若没有热损失,W=Q吸,
电热水壶的功率
。
答:
(1)当开关S1,置于b端、S2断开时,电烤箱处于低档位;电路总电压一定是,电阻越大,功率越小;
(2)1kg水从20℃升温到80℃,需要吸收热量2.52×105J;
(3)若没有热损失,电热水器高档时的功率为840W。
【解析】
(1)电烤箱的电压一定,由
可知电阻越大,功率越小;利用开关的闭合情况判断出此时电路的连接方式,分析出电烤箱处于什么档位;
(2)已知水的体积,利用m=ρV求出水的质量,根据Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的热量;
(3)若没有热损失,W=Q吸,根据
求出电热水壶的功率。
本题考查电功率、电阻、吸收热量等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是分析开关断开与闭合时电路的连接情况,本题的重点是分析出电阻串联时电功率最小,电阻并联时电功率最大。
5.【答案】解:
(1)根据电路图可知,当开关S在位置1时,电路为R2的基本电路;当开关S在位置2时,电阻R1、R2串联;
由
可知,开关在位置1时,为加热档;开关在位置2时,为保温档;
加热功率:
;
(2)由
可知,保温时,电路中的总电阻:
;
因为串联电路的总电阻等于各部分电阻之和,所以R1=R-R2=2200Ω-44Ω=2156Ω。
答:
(1)电饭锅在加热档正常工作时的功率是1100W;
(2)加热电阻R1的阻值为2156Ω。
【解析】
(1)根据电路图可知,当开关S在位置1时,电路为R2的基本电路;当开关S在位置2时,电阻R1、R2串联;
由
可知,开关在位置1时,为加热档;开关在位置2时,为保温档;根据
可求出电饭锅在加热档正常工作时的功率;
(2)根据
的变形公式求出保温时R1、R2的总电阻;然后根据串联电路电阻的规律求出R1的阻值;
分析清楚电路结构,明确开关断开和闭合对电路的影响,熟练应用串联电路特点、欧姆定律、电功率公式即可正确解题.
6.【答案】解:
(1)∵P=
,t=10min=600s
∴W=P高t=36W×600s=2.16×104J;
(2)当S接在c位置时,电路中只有R1,电路处于高温档,
R1=
=4Ω,
当S接在b位置时,R1与R2串联,电路处于低温档,
R=
=16Ω,
R2=R-R1=16Ω-4Ω=12Ω;
(3)增加的中温档电路如图,且电阻R3<R2,
。
答:
(1)座椅垫在高温档正常工作10min所消耗的电能是2.16×104J;
(2)R2的电阻值是12Ω;
(3)如图所示。
【解析】
本题考查了电能电功的计算、电阻的串联、电功率的计算,有一定的难度。
(1)根据W=Pt进行计算即可;
(2)当S接在c位置时,电路中只有R1,电路处于高温档,根据公式
可得R1的阻值;当S接在b位置时,R1与R2串联,电路处于低温档,根据公式
可得总电阻R的阻值;最后根据电阻的串联关系可得R2的阻值;
(3)根据
分析解答即可。
7.【答案】解:
(1)当开关S旋至1时,洗衣机处于加热状态,R1和R2并联,则有:
,
(2)水吸收的热量为:
;
电流做功为:
;
加热时间为:
;
(3)当洗衣机处于保温洗涤状态时,R2和电动机同时工作,
;
;
电动机的功率为:
。
答:
(1)电热丝R1的加热功率是2200W;
(2)某次洗衣时,洗衣机内注入8kg水,在额定电压下对水加热,水温由20℃上升到50℃,洗衣机的加热效率为60%,则洗衣机的加热时间是700s;
(3)若洗衣机处于保温洗涤状态时,干路中的电流为2A,则电动机的功率是240W。
【解析】
(1)闭合开关S,旋钮绕P转动,实现档位转换,旋至1档时,R1、R2同时工作,洗衣机处于加热状态;由电路图可知,两电阻并联,根据并联电路电压规律及电功率公式
计算电热丝R1的加热功率,并且计算出电阻R2的加热功率;
(2)由公式
计算水吸收的热量,然后利用效率公式
计算加热时消耗的电能,最后利用公式
计算加热时间;
(3)旋至2档时, R2和电动机同时工作,洗衣机处于保温洗涤状态,此时电阻R2与电动机并联,根据并联电路的电压规律及欧姆定律可以计算电阻R2中通过的电流,再根据并联电路的电流规律计算电动机中通过的电流,最后利用公式
计算电动机的功率。
本题考查了电与热综合计算,需要灵活运用欧姆定律公式及电功率公式,效率公式。
8.【答案】解:
(1)电暖气在“2000W”档位正常工作时,电路的总功率最大,由R=
可知,电路中的总电阻应最小,
由电路图可知,应同时闭合S1和S2时,R1与R2并联,电路中的总电阻最小;
(2)由题意可知:
电暖气在P1=2000W=2kW,正常工作工作时间t1=15min=0.25h;
电暖气在P3=700W=0.7kW,正常工作工作t3=2h,
根据W=Pt可得,使用时消耗的电能:
W=P1t1+P3t3=2kW×0.25h+0.7kW×2h=1.9kW•h.
答:
(1)电暖气在“2000W”档位正常工作时,电路中同时闭合S1和S2;
(2)某一次使用中,先让电暖气在“2000W”档位正常工作工作15min,随后调到“700W”档位正常工作工作2h,共消耗1.9kW•h.
【解析】
(1)由R=
结合并联电路的总电阻小于其中任一个电阻,分析电路的连接方式得出开关所处的状态;
(2)根据W=Pt求出这次使用时消耗的电能.
本题考查了电功率公式、电功公式的应用,根据R=
正确判断电暖气处于不同档位时电路连接方式是解题的关键.
9.【答案】解:
(1)当S1与a接触,S2闭合时,R1与R2并联,
R总=
=
=40Ω,
I=
=
=5.5A.
此种接法总电阻最小,所以属电烤箱的高档位.
(2)当S2断开,S1与b接触,R1与R2串联,此时总电阻最大,属低档位,
当S1接b,S2闭合,R2短路,仅R1接入电路,属中档位,
P低=
,P中=
=
×
=
=
=
答:
电烤箱处于高档位时,通过的总电流是5.5A,电烤箱处于低中档位时消耗的功率之比为
.
【解析】
因电源电压不变,根据P=
可知高、中、低三个档位对应的总电阻分别为小、较大、最大.本题的电路是一个有开关的断开和闭合所导致的变化电路,其情况如下:
(1)S2断开
(2)S2闭合
本题通过开关的闭合和断开改变电路的连接方式,这是电学压轴题的常见题型.
本题主要考查了加热器的高、中、低档的问题,通过电阻的大小来判断功率的大小.
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