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1、电学计算题1.如图甲所示是某实验小组设计的电子秤装置，其中定值电阻R0=10，Rx是压敏电阻，其阻值随压力变化的图像如图乙所示。电子秤表是由量程为03V的电压表改装而成的，电源电压保持9V不变。电子秤托盘其质量忽略不计放有质量为1000g、底面积为0.04m2薄壁容器，容器装有质量为7000g、深为12cm的水水=1.0103kg/m3，g=10N/kg。求：(1)容器对托盘的压强；(2)水对容器底的压力；(3)当开关S闭合，此时电子秤中电压表的示数； (4)此电子秤的最大称量为多少千克。 (1)2000Pa(2)48N(3)1.5V(4)16kg2.下面的图表是从某台电热饮水机说明书上收集到
2、的信息经分析得知，当开关S闭合时，饮水机处于加热状态，S断开时，饮水机处于保温状态为了测量它加热时的实际功率，小明断开其它所有用电器，只将该饮水机接入家庭电路中，闭合开关S，测得热水箱中的水从20升高到100，所用时间为7.5min，同时观察到家中标有“1200r/kwh字样的电能表转盘转过120转r根据以上信息，求：1电阻R1的阻值不考虑温度对阻值的影响；2饮水机热水箱中的水从20升高到100时所吸收的热量C水=4.2103J/kg；3饮水机加热时的实际功率；4饮水机此加热过程中的热效率答：15523.36105J3800W493.3%3.如图甲是小梦家豆浆机的工作原理图，其中电动机是用来带
3、动刀头将原料进展粉碎打浆的，额定功率是200WR是加热电阻，额定功率是1100W，图乙、丙是此豆浆机做一次豆浆时的工作信息小梦的妈妈向豆浆机中参加黄豆和清水共1.5kg，求：1豆浆机的加热电阻是多少？2从第6min至第9min，豆浆吸收的热量是多少？C豆浆=4.0103J/kg3豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？144；21.8105J；37.5105J4.如下图，电源电压恒定不变，电阻R1的阻值为20，滑动变阻器的最大阻值R2为40，小灯泡的额定电压为18V，灯丝电阻不随温度发生变化，闭合开关S。当开关S1、S2都断开时，滑动变阻器的滑片P移动到中点时，电流表的读数为0.2A；
4、当开关S1、S2都闭合时，滑动变阻器的滑片P移动到最右端时，电流表的示数为0.9A，求1电源电压是多少？2当开关S1、S2都断开时，通电1min，电路中产生的最大热量是多少？3小灯泡的额定电功率是多少？1当S闭合，S1、S2断开时，滑动变阻器的滑片在中点时，电路由电阻R1和R2/2串联组成，电路中的总电阻R=R1+R2/2=20+40/2=40电源电压U=IR=0.3A40=12V(2)电路中元件均为纯电阻用电器，由Q=I2Rt有Q=(U2/R)t可知，只有当电路中电阻最小时，电路中产生的热量最多。此时滑动变阻器的滑片应该滑到最左端，电路中只有电阻R1的，那么电路产生的最大热量为Q=(U2/R
5、1)t=12V2160s/20=432J(3) 当开关S1、S2都闭合时，滑动变阻器的滑片P移动到最右端时，电路中R1发生短路，电路由灯L和滑动变阻器R2并联组成，电流表测干路电流，I=0.9A通过滑动变阻器R2的电流为I2=U/ R2=12V/40=0.3A通过灯泡的电流为IL= I- I2=0.9A-0.3A=0.6A灯泡工作时的电阻为RL=U/IL=12V/0.6A=20灯泡的额定功率P饿=U饿I饿=U2饿/RL=(18V) 2/ 20=16.2W5.佳同学家里的电热饮水机有加热和保温两种状态，这两种状态轮流工作，完全由温控开关S自动控制：当胆水的温度被加热到90时，加热状态就停顿而进入
6、保温状态；当胆水的温度降到60时，加热状态就启动如图是该饮水机的电路原理图佳同学通过观察还发现：当胆装有1L水时，饮水机的加热状态每次只启动5分钟就停顿问：(1)温控开关S在何种状态(断开或闭合)时，饮水机处在保温状态？这时饮水机的电功率是多少？(2)在加热状态中，饮水机把电能转化为水的能的效率是多少？水=1.0103kg/m3 、C水=4.2103J/kg（1） 当S断开时，只有R1接入电路；而当S闭合时，电路中两电阻并联，那么总电阻小于R1的阻值，那么由功率公式P=得，S闭合时，电路中功率大，S闭合时，为加热状态；当S断开时，为保温状态；此时饮水机的电功率P=40W；2m=水V=1.010
7、3kg/m3X110-3m3=1 kg加热时水升温吸收的热量Q=mct=1kg4.2103J/kg90-60=1.26105J；饮水机加热所需时间t=5min=560s=300s；饮水机消耗的电能W=t=300s=1.572105J；那么饮水机的电能转化为能的效率为=80.2%6.如图甲所示电路，电源电压恒为1.5V，闭合开关后，把滑动变阻器R2的滑片P从最右端向左移动由于滑动变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后，电流表才有读数，此时电压表的示数为1.35V且电流表读数I与滑片P移动的距离x的关系如图乙所示求：1当电流表开场有读数时，滑片P移动的距离x的值和R2接入电路的阻值；2电阻R
8、1的阻值；3当滑片P移到x等于10cm处时，R2消耗的电功率 解：1由电路图可知，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压；由图乙当电流表开场有读数即I=0.15A时，滑片P移动的距离x=5cm；R2接入电路的阻值：R2=92R1两端的电压：U1=UU2=1.5V1.35V=0.15V，R1=13由乙图可知，当滑片P移到x等于10cm处时，电路中的电流I=0.3A；R1两端的电压：U1=IR1=0.3A1=0.3V，R2两端的电压：U2=UU1=1.5V0.3V=1.2V，R2消耗的电功率：P2=U2I=1.2V0.3A=0.36W7、图甲是测量高于湖水戒备水位装置的原理
9、图。长方柱形绝缘容器A部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与湖水相通，且容器底面与戒备水位相平。电源电压恒为6V，小灯泡标有“2V 2W字样灯丝电阻不变。两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图乙所示x为容器水柱高度h的倒数，即x=1/h。求1小灯泡的电阻。2湖水水位高于戒备水位多少米时，灯泡正常工作。3将电流表改为水位计，水位计的刻度是否均匀，说明理由。1小灯泡的电阻2灯泡正常发光时，通过灯泡的电流由于A湖水电阻R与L串联，那么由图像可知，当R=4时，h=5m，那么湖水水位高于戒备水位5m。3不均匀,当超过戒备水位时，湖水水位发生变化，A湖水电阻R发生改变，由可知，U、RL不变，
10、那么I与R不成比例，电流表的示数变化不均匀，即水位计的刻度不均匀。8. 某太阳能热水器，可以贮水100L，天气好时，吸收的太阳辐射能可以使水温升得足够高；阴雨天可用电辅助加热，它的电加热棒的额定电压是220V，额定功率是2000W。(1)假设在的照射下，100L的水温从20上升到50，吸收太阳的热量是多少【水的比热c = 4.2103Jkg)】(2)假设在阴雨天仅用电热加热棒在额定电压下将这些水加热，使之升高一样的温度，需要多长的时间(假设消耗的电能全部转化为水吸收的能)电加热棒的电阻是多大？(3)实际上用电加热时间需要2h，实际加热时间长的原因是什么？使用太阳能有什么好处？(1)1.2610
11、7J (2)t = 6300sR=U2/P=24.2(3)有热量损失、实际电压低于220V环保、节约常规能源等9.我国是一个水资源匮乏的国家爱动脑筋的小何同学，为了节约用水设计了一个储水箱放在他家洗衣机底部，用来储存洗衣机废水，冲洗便盆。1根据有关技术参数，求洗衣机洗涤时的正常工作电流是多少？2为合理利用空间，他根据卫生间的空间和洗衣机底面积的大小，确定储水箱的长和宽分别为1.0m、0.5m假设要求储水箱的储水量为300kg，求小何设计的储水箱的高度至少为多少？3在寒冷的冬天，温度太低会影响洗涤效果，小何进一步思考：如果在洗衣机上安装一个加热电阻，这样在洗涤前先将水加热到适宜的温度，可提高洗涤
12、效果假设每次洗衣时，首次进水量为10kg，加热时电能的80%转化为水的能，要求给10kg的水正常加热10min，使水的温度升高10，求小何在洗衣机上安装的加热电阻为多少？C水=4.2103J/kg1洗衣机洗涤时的正常工作电流是1A；2储水箱的高度0.6m；3小何在洗衣机上安装的加热电阻为55.310.如图1所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时，测得电阻R两端的电压U与通过电阻R的电流I的变化关系如图2所示。求：1电源的电压。2变阻器的最大阻值。3电压表V1示数的变化围。4通过计算分析变阻器的滑片P由a端移动到b端的过程中，电阻R消耗的电功率变化情况
13、。1电源的电压为12V2最大阻值Rab=163电压表V1示数的变化围是08V4电阻R消耗的电功率有18W变为211.电压力锅集高压锅和电饭锅的优点于一体，既平安又节能某型号电压力锅的额定电压为220V，右图是其工作原理图，R1、R2分别是主加热器和保压加热器，R1的额定功率为800W；L是用来指示电压力锅工作状态的变色发光二极管，当通过它的电流小于40 mA时，发红光，到达40mA时，开场发绿光，只要有电流通过L其两端电压就恒为2V；R0是特殊电阻，其阻值随锅温度变化而改变；接通电路，开关S自动与触点a、b闭合，开场加热，当锅水温到达105时，S自动与a、b断开，并与触点c接通，开场保压，此时
14、锅水温不变，且未沸腾(1)电压力锅正常工作时，假设指示灯L发绿光，求R0的最大阻值(2)在保压状态下，加热器正常工作1h耗电0.2kWh，求R2的阻值(3)用该压力锅对5 L、20的水加热，正常工作35min后，求水温升高到多少摄氏度消耗的电能有90被有效利用，水的比热容为4.2103J(kg) (1)要使指示灯发绿光，电路中的最小电流I为40mA (1分)由于锅水温到达105时，压力锅处于保压状态，温度保持不变，所以吸热后水温升高到105。 (其它合理解答参考给分)。12、目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图20所示 ，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独
15、立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：风力发电额定功率风力发电额定风速风力发电机启动风速路灯额定电压路灯额定功 率太阳能电池板平均输出功率260W8m/s3m/s24V60W100W1假设路灯每晚工作10h，求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能。2如果太照射到地面时的辐射功率为800J/(s.m2)(1s辐射在每1 m2上的光能为800J)，假设太阳能电池板的面积为1.25 m2，太阳能电池光电转换效率为多大？3在平均风速为8m/s的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果风
16、力发电机一晚上工作时间为8 h，那么在这段时间蓄电池储存电能是多少KW.h？4风力发电机的输出电功率P与风速v的平方成正比。我市沿海风速不低于5m/s的时间每年不少于4000 h，试估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电量是多少KW.h？图20解：1I= PL/ UL=60W/24V =2.5A W= PLt=60W103600s=2.16106J (2) 太阳能电池板接收到的总功率P总=800J/(s.m2)1.25 m2 =1000W 太阳能电池板平均输出功率P出=100 W所以光电转换效率为=P出/P总=100W/1000W =10% 3蓄电池可储存的电能W=P额P灯t=(260X10-3K W60X10-3K W) 8h =1.6KWh 4根据题意有P额/ P =v额2/v2当风速为5 m/s时风力发电机输出功率P=v2/ v额2P额所以最小年发电量约为W=Pt/=v2/ v额2P额 t/=(52/82) 26010-3KW 4000h=406.25 KWh
