1、专题七：电学计算专题七：电学计算 考点一：电功率、电能计算 1.(2019 衡阳)如图所示电路中,已知电源电压 U=12 V 保持不变,电阻 R3=8 , 闭合开关 S, 电压表的示数为 8 V。求: (1)电流表的示数。 (2)R1与 R2阻值之和。 (3)根据已知条件,你还能求出什么物理量?并求出该物理量的值。 2.（2019 海南）小明根据如图甲所示的电路组装成调光灯，并进行测试。电源电压保持不 变，小灯泡的额定电压是 6V，小灯泡的I-U图像如图乙所示。求： （1）小灯泡正常发光时的电阻。 （2）小灯泡正常发光 10min 消耗的电能。 （3）经测算，小灯泡正常发光时的功率占电路总功率
2、 50%，如果把灯光调暗，使小灯泡两 端电压为 3V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是多少？ （4）小明认为这个调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低，请写出一种 出现这种情况的原因。 考点二：非纯电阻电路计算 1.(2019 杭州)如图是一电动机提升物体的示意图,电源电压为 120 伏。 电动机将一个质量为 50 千克的物体 1 秒内匀速上提 0.9 米,电路中的电流为 5 安培(g 取 10 牛/千克)。 (1)求该电动机工作 1 秒钟所产生的电热。 (2)求电动机线圈阻值。 (3)当该重物上升到一定高度时,电动机的转子突然被卡住,为什么这种情况下电动机容易烧 坏? 2.
3、（2019 哈尔滨）随着智能化的普及，机器人在人类的生活中扮演着重要的角色在图书 管理领域机器人可以辅助或替代管理员整理图书， 表中所列数据是某新型图书智能管理机器 人工作的部分技术参数 现在智能机器人以最大负重将图书匀速竖直提升至最大高度，用时 5 s. 则此次提升过程 中： （l）机器人提升图书速度是多少？ (2)机器人对书做功是多少？ （3）机器人的电动机工作电流是多少（结果保留两位小数）？电动机做功是多少？ 考点三：最值（取值范围）计算 1.（2019 呼和浩特）如图所示，灯泡上标有“9V 5.4W”的字样（假设灯丝电阻不变）， 只闭合 S1，当滑动变阻器滑动到某处时，电流表 A2读数
4、为 0.2A.电压表 V 读数为 9V；两个 开关全部闭合，滑动变阻器滑动到最左端时，灯泡恰好正常发光，电流表 A2读数为 1.0.A， 则 （1）只闭合 S1，电流表 A2读数为 0.2A 时，滑动变阻器接人电路电阻值； （2）电阻R1的电阻值； （3）滑动变阻器从左向右滑动过程中，滑动变阻器的最大功率。 2.（2019 聊城）如图所示，电源电压恒为 12V，小灯泡上标有“6V 3.6W“字样且灯丝电阻 保持不变，当只闭合 S、S1时，小灯泡正常发光；当所有开关都闭合，滑动变阻器的滑片滑 到最右端时，电流表 A 的示数是 1.8A求： （1）定值电阻 R1的阻值； （2）滑动变阻器 R2的最
5、大阻值； （3）小灯泡通电时消耗的最小电功率。 3.(2019 德阳)如图甲,电源电压保持不变,小灯泡上标有“8 V”字样,电流表的量程为 01.2 A,如图乙是小灯泡的电流随电压变化的图象。滑动变阻器 R1的最大阻值为 20 ,定值电阻 R2的阻值为 9 ,当闭合 S 和 S2、断开 S1、滑动变阻器的滑片移到中点时,小灯泡恰好正常 发光。求: (1)电源电压是多少? (2)闭合 S 和 S1、断开 S2,为保证电流表的安全,滑动变阻器的取值范围为多少? (3)闭合 S 和 S2、断开 S1,当滑动变阻器的阻值调到 17.5 时,这时小灯泡的功率为 3.2 W, 此时电流表的读数为多少? 4
6、.(2019 河北)如图甲所示,电源电压保持不变,定值电阻 R1=10 ,R2=5 。滑动变阻器 R 的规格为“30 2.5 A”。电流表 A2选用 03 A 的量程,电压表选用 015 V 的量程。闭合 全部开关,电流表 A1的示数为 1 A。求: (1)电源电压。 (2)若将表盘如图乙所示的电流表 A3接入电路,闭合全部开关,改变滑片位置,A3的指针恰好 指在满偏的三分之二处,变阻器接入电路的可能值。 (3)用一个新的电源替代原来的电源,只闭合 S,在保证电路安全的情况下,电源电压的最大 值。 考点四：电热计算 1.（2019 重庆 A 卷）如图所示，电源电压恒定，电阻R1为 20，R2为
7、 10，闭合开关 S，电 流表 A1、A2的示数分别为 0.9A 和 0.6A。求： （1）通过R1的电流； （2）通电 10 秒电阻R2产生的电热。 2.（2019 重庆 B 卷）如图所示，定值电阻R1的阻值为 10，R2的阻值为 30，闭合开关后电 流表的示数为 0.1 A。求： （1）电源电压； （2）电限R1在 1 分钟内产生的热量。 3.(2019 历城)如图的电路中,电源电压恒为 6 V,R 为定值电阻,灯泡 L 上标有“6 V 3.6 W” 的字样,闭合开关 S 后,灯泡 L 恰好正常发光,电流表的示数为 0.8 A。通过计算回答: (1)灯泡的额定电流是多少安? (2)定值电阻
8、 R 的阻值是多少欧? (3)该电路工作 50 s,定值电阻 R 产生的热量是多少焦? 考点五：多档位用电器计算 1.（2019 重庆 B 卷）特高压技术可以减小输电过程中电能的损失。某发电站输送的电功率 为 1.110 5 kW ，输电电压为 1100 kV，经变压器降至 220V 供家庭用户使用。小明家中 有一个标有 “220 V 2200 w“的即热式水龙头， 其电阻为R0， 他发现冬天使用时水温较低， 春秋两季水温较高，于是他增加两个相同的发热电阻R和两个指示灯（指示灯电阻不计）改 装了电路， 如图所示.开关S1， 可以同时与a .b相连或只与c相连.使其有高温和低温两档。 求： （1
9、）通过特高压输电线电流； （2）改装前，若水龙头的热效率为 90%，正常加热 1 分钟提供的热量； （3）改装后,水龙头正常工作时高温档与低温档电功率之比为 4：1，请计算出高温档时的 电功率。 2.(2019 孝感)家用电饭锅中自动开关一般由感温铁氧体组成,将电饭锅的自动开关 S 按下, 电饭锅处于加热状态,当感温铁氧体温度达到 103 时失去磁性,被吸铁块由弹簧弹开,使 电饭锅进入保温状态。 某家用电饭锅内部电路简化示意图如图甲,某次使用该电饭锅在 220 V 的电压下煮饭过程中,通过的电流随时间变化的图象如图乙。 (1)当锅内温度为 100 时,自动开关 S 与 (选填“1”或“2”)连
10、接,此时电饭锅处于 (选填“加热”或“保温”)状态。 (2)该电饭锅此次工作 30 分钟消耗的电能为多少?(3)电阻 R1与 R2的阻值之比为多少? (4)若要使该电饭锅的加热功率提高到 1 100 W,可以给电阻 R1并联一个阻值为多大的电阻 R3? 3.(2019 岳阳)一新款节能电炖锅如图甲,有关技术参数如表(设电炖锅不同挡位的电阻和加 热效率均不变)。 (1)求电炖锅在高温挡正常工作时的电流(计算结果保留一位小数); (2)在用电高峰期,关掉家里的其他用电器,只让处于中温挡状态的电炖锅工作,观察到标有 “1 800 r/(kWh)”的电能表转盘在 121 s 内转了 20 圈,求此时的
11、实际电压; (3)电炖锅正常工作时,用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热,待水温达到 50 时 开始计时,绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息,通过计算,分析比较用 高温挡还是用低温挡更节能。 备战 2020 中考物理重点知识强化训练专题七：电学计算参考答案 考点一：电功率、电能计算 1.(2019 衡阳)如图所示电路中,已知电源电压 U=12 V 保持不变,电阻 R3=8 , 闭合开关 S, 电压表的示数为 8 V。求: (1)电流表的示数。 (2)R1与 R2阻值之和。 (3)根据已知条件,你还能求出什么物理量?并求出该物理量的值。 【答案】(1)0.5 A (2)16
12、(3)电路的总功率 6 W 电路总电阻 24 R3的功率 2 W 【解析】(1)电阻 R1、R2、R3串联,电压表测量电阻 R1和 R2两端的电压,根据串联电路的电压 特点,R3的电压:U3=U-U12=12 V-8 V=4 V,电流表的示数:I= = = =0.5 A; (2)R1与 R2阻值之和:R1+R2= = =16 ; (3)电路的总功率:P=UI=12 V0.5 A=6 W, 电路总电阻:R总=R1+R2+R3=16 +8 =24 , R3的功率:P3= = =2 W。 2.（2019 海南）小明根据如图甲所示的电路组装成调光灯，并进行测试。电源电压保持不 变，小灯泡的额定电压是
13、6V，小灯泡的I-U图像如图乙所示。求： （1）小灯泡正常发光时的电阻。 （2）小灯泡正常发光 10min 消耗的电能。 （3）经测算，小灯泡正常发光时的功率占电路总功率 50%，如果把灯光调暗，使小灯泡两 端电压为 3V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是多少？ （4）小明认为这个调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低，请写出一种 出现这种情况的原因。 解：（1）由图乙可知，小灯泡正常发光时的电流I额=1A，额定电压U额=6V， 小灯泡正常发光时的电阻R= 6V = 1A U I 额 额 =6； （2）小灯泡正常发光消耗的电能W=UIt=6V1A1060s=3600J； （3
14、）小灯泡正常发光时的功率占电路总功率 50%，即 P P 额 =50%，P额=U额I额=6V1A=6W，此 时电路总功率P= 50% P 额 = 6W 50% =12W，电源电压U= P I额 = 12W 1A =12V，当小灯泡两端的电压为 3V 时，流过小灯泡的电流为 0.7A，此时小灯泡的实际功率P实=U1I1=3V0.7A=2.1W，电路总 功率P=UI1=12V0.7A=8.4W， 小灯泡的实际功率P实占电路总功率的百分比为 P P 额 = 2.1W 8.4W =25%； （4）由（3）分析可知，调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低，是小灯 泡两端的电压太小或滑动变阻器
15、两端的电压太大。 考点二：非纯电阻电路计算 1.(2019 杭州)如图是一电动机提升物体的示意图,电源电压为 120 伏。 电动机将一个质量为 50 千克的物体 1 秒内匀速上提 0.9 米,电路中的电流为 5 安培(g 取 10 牛/千克)。 (1)求该电动机工作 1 秒钟所产生的电热。 (2)求电动机线圈阻值。 (3)当该重物上升到一定高度时,电动机的转子突然被卡住,为什么这种情况下电动机容易烧 坏? 【答案】(1)150 J (2)6 (3)见解析 【解析】(1)由题意可知电动机 1 s 消耗的电能:W=UIt=120 V5 A1 s=600 J,消耗电能转 化成的机械能对物体做功,所以
16、转化成的机械能:W机=Gh=mgh=50 kg10 N/kg0.9 m=450 J, 所以转化成的内能,即产生的电热: Q=W-W机=600 J-450 J=150 J; (2)由 Q=I 2Rt 可得,电动机线圈阻值: R= = =6 ; (3)电动机被卡住时,电动机可看成是纯电阻电路,通过电动机的电流过大,将电能全部转化 为内能,电动机温度过高,所以容易烧坏。 2.（2019 哈尔滨）随着智能化的普及，机器人在人类的生活中扮演着重要的角色在图书 管理领域机器人可以辅助或替代管理员整理图书， 表中所列数据是某新型图书智能管理机器 人工作的部分技术参数 现在智能机器人以最大负重将图书匀速竖直提
17、升至最大高度，用时 5 s. 则此次提升过程 中： （l）机器人提升图书速度是多少？ (2)机器人对书做功是多少？ （3）机器人的电动机工作电流是多少（结果保留两位小数）？电动机做功是多少？ 【答案】（1）0.12m/s （2）120J （3）0.83A 200J 【解析】 （1）机器人提升图书速度是 ； （2）机器人对书做功是 ； （3）机器人的电动机工作电流是 , 电动机做功是。 考点三：最值（取值范围）计算 1.（2019 呼和浩特）如图所示，灯泡上标有“9V 5.4W”的字样（假设灯丝电阻不变）， 只闭合 S1，当滑动变阻器滑动到某处时，电流表 A2读数为 0.2A.电压表 V 读数为
18、 9V；两个 开关全部闭合，滑动变阻器滑动到最左端时，灯泡恰好正常发光，电流表 A2读数为 1.0.A， 则 （1）只闭合 S1，电流表 A2读数为 0.2A 时，滑动变阻器接人电路电阻值； （2）电阻R1的电阻值； （3）滑动变阻器从左向右滑动过程中，滑动变阻器的最大功率。 解：（1）由 2 U PUI R 可得，灯泡的电阻： 22 9V 15 5.4W L L L U R P （） ；只闭合 S1时， 滑动变阻器R与灯泡串联，电流表 A2测电路中的电流， 电压表测电源两端的电压，由题知， 此时电压表 V 读数为 9V，则电源电压U=9V；由 U I R 可得，电流表 A2读数为 0.2A
19、时，电 路的总电阻： 9V 45 0.2A U R I 总 ，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑 动变阻器接入电路的电阻值： L RRR 总 =45-15=30； （2）两个开关全部闭合，滑动变阻器滑动到最左端时，电阻R1与灯泡并联，电流表 A2测干 路电流，此时灯泡恰好正常发光，由PUI可得，通过灯泡的电流： 5.4W 0.6A 9V L L L P I U ，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R1的 电流：I1=I-IL=1.0A-0.6A=0.4A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，电阻R1的 电阻值： 1 1 9V 22.5 0.4A U R I ； （
20、3）滑动变阻器从左向右滑动过程中，电路中的电流： L U I RR ，变阻器的电功率： 2 222 2 2 222 () ()2() 4 R LLL LL L UUUU PIRR RR RRRR RRRR R R RR ， 当R=RL=15时，滑动变阻器的电功率最大，则 2 2 9V 1.35W 44 15 R L U P R 大 。 2.（2019 聊城）如图所示，电源电压恒为 12V，小灯泡上标有“6V 3.6W“字样且灯丝电阻 保持不变，当只闭合 S、S1时，小灯泡正常发光；当所有开关都闭合，滑动变阻器的滑片滑 到最右端时，电流表 A 的示数是 1.8A求： （1）定值电阻 R1的阻值；
21、 （2）滑动变阻器 R2的最大阻值； （3）小灯泡通电时消耗的最小电功率。 解：（1）由图可知，只闭合 S、S1时，L 与 R1串联， 小灯泡正常发光，由串联电路电流特点和 PUI 可得电路中电流： II1IL0.6A， 由串联电路的电压特点知，R1两端电压： U1UU额12V6V6V， 所以 R1的阻值：R110； （2）由图可知，当所有开关都闭合时，R1和 R2并联，电流表测干路电流，滑片在最右端， 其连入阻值最大， 通过 R1的电流：I11.2A， 通过 R2的电流：I2II11.8W1.2A0.6A， 所以 R2的最大阻值：R220； （3）串联电路有分压的特点，且 R1R2，所以当
22、S、S2闭合且滑片在右端时，灯泡和变阻器 R2的最大阻值串联，此时灯泡分得电压最小，灯泡消耗的电功率最小， 灯泡的电阻：RL10， 电路中的最小电流：I0.4A， 所以灯泡通电消耗的最小电功率： P最小I 2R L（0.4A） 2101.6W。 答：（1）定值电阻 R1的阻值为 10； （2）滑动变阻器 R2的最大阻值为 20； （3）小灯泡通电时消耗的最小电功率为 1.6W。 3.(2019 德阳)如图甲,电源电压保持不变,小灯泡上标有“8 V”字样,电流表的量程为 01.2 A,如图乙是小灯泡的电流随电压变化的图象。滑动变阻器 R1的最大阻值为 20 ,定值电阻 R2的阻值为 9 ,当闭合
23、 S 和 S2、断开 S1、滑动变阻器的滑片移到中点时,小灯泡恰好正常 发光。求: (1)电源电压是多少? (2)闭合 S 和 S1、断开 S2,为保证电流表的安全,滑动变阻器的取值范围为多少? (3)闭合 S 和 S2、断开 S1,当滑动变阻器的阻值调到 17.5 时,这时小灯泡的功率为 3.2 W, 此时电流表的读数为多少? 【答案】(1)18 V (2)6 20 (3)0.8 A 【解析】(1)当闭合 S 和 S2、断开 S1、滑动变阻器的滑片移到中点时,R1与 L 串联,电流表测 电路中的电流。由于小灯泡恰好正常发光,则 UL=8 V,由图乙可知,通过灯泡的电流 IL=1 A, 因串联
24、电路中各处的电流相等,所以由 I= 可得,滑动变阻器两端的电压:U1=ILR1=1 A 20 =10 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源的电压:U=UL+U1=8 V+10 V=18 V; (2)闭合 S 和 S1、断开 S2,R1与 R2串联,电流表的量程为 01.2 A,为保证电流表的安全,则电 路中的最大电流为 1.2 A;此时由 I= 可得,最小总电阻为 R 最小= 最大 最大= =15 ,所以根据串 联电路的总电阻等于各分电阻之和可知,滑动变阻器的连入电路的最小阻值:R1 最小=R最小 -R2=15 -9 =6 ;则滑动变阻器连入电路的电阻范围是 6 20 。 (3)闭
25、合 S 和 S2、断开 S1,R1与 L 串联,当滑动变阻器的阻值调到 17.5 时,设此时电路中的 电流为 I,则灯泡两端的电压 UL=U-U1=U-IR1,所以灯泡的实际功率 PL=ULI=(U-IR1)I, 即:3.2 W=(18 V-I17.5 )I,解得:I=0.8 A 或 A,当 I= A 时,UL=18 V- A17.5 =14 V8 V,即超过灯泡的额定电压,故舍去,所以电流表的示数为 0.8 A。 4.(2019 河北)如图甲所示,电源电压保持不变,定值电阻 R1=10 ,R2=5 。滑动变阻器 R 的规格为“30 2.5 A”。电流表 A2选用 03 A 的量程,电压表选用
26、 015 V 的量程。闭合 全部开关,电流表 A1的示数为 1 A。求: (1)电源电压。 (2)若将表盘如图乙所示的电流表 A3接入电路,闭合全部开关,改变滑片位置,A3的指针恰好 指在满偏的三分之二处,变阻器接入电路的可能值。 (3)用一个新的电源替代原来的电源,只闭合 S,在保证电路安全的情况下,电源电压的最大 值。 【答案】(1)10 V (2)10 、5 、25 (3)27.5 V 【解析】(1)由电路图可知,闭合全部开关,R2被短路,滑动变阻器 R 和定值电阻 R1并联,电流 表A1测通过R1的电流I1=1 A,电压表测电源电压,由欧姆定律得,电源电压:U=I1R1=1 A10 =
27、10 V。 (2)将 A3接入电路,开关全部闭合,由题意知,有两种连接方法:当 A3串联在干路中时,由于 I1=1 A,则 A3选用 03 A 的量程,由题意知,干路中的电流:I= 3 A=2 A,通过滑动变阻器的 电流:I滑 1=I-I1=2 A-1 A=1 A,此时滑动变阻器连入电路的阻值:R滑 1= 滑 滑 = =10 ;当 A3 与 R 串联时,A3可选用 03 A 和 00.6 A 的量程:若 A3选用 03 A,则有 I滑 2=2 A,此时滑动变 阻器连入电路的阻值:R滑 2= 滑 滑 = =5 ;若 A3选用 00.6 A,则有 I滑 3=0.4 A,此时滑动变阻 器连入电路的阻
28、值:R滑 3= 滑 滑 = =25 ,所以变阻器接入电路的阻值可能为 10 、5 、 25 。 (3)只闭合 S 时,R 和 R2串联,电压表测 R 两端的电压,电流表 A2测电路中的电流,由题意知, 电路中的最大电流:I最大=2.5 A,此时 R2两端的电压:U2=I最大R2=2.5 A5 =12.5 V,当电压 表示数最大时,即 UV=15 V,新电源电压最大,则新电源电压的最大值:U最大=UV+U2=15 V+12.5 V=27.5 V。 考点四：电热计算 1.（2019 重庆 A 卷）如图所示，电源电压恒定，电阻R1为 20，R2为 10，闭合开关 S，电 流表 A1、A2的示数分别为
29、 0.9A 和 0.6A。求： （1）通过R1的电流； （2）通电 10 秒电阻R2产生的电热。 解： （1）由电路图知，R1 R2 并联，并且电流表 A1 测量干路电流，A2 测量通过R2 的电流， 即： I=0.9A，I2 =0.6A， 又因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R1 的电流是： I1 =I-I2 =0.9A-0.6A=0.3A； （2）通电 10 秒，电阻R2 产生的电热是： Q2 =（I2） 2 R 2 t=（0.6A） 2 1010s=36J。 2.（2019 重庆 B 卷）如图所示，定值电阻R1的阻值为 10，R2的阻值为 30，闭合开关后电 流表的示数为
30、 0.1 A。求： （1）电源电压； （2）电限R1在 1 分钟内产生的热量。 解： （1）由电路图知道，两电阻并联，电流表测量R2 支路的电流， 由于闭合开关后电流表的示数为 0.1 A，则定值电阻R2 的两端是： U2 =I2 R2 =0.1A30=3V； 由并联电路的电压特点知道，电源电压是： U=U2 =3V； （2）由于并联电路各支路两端的电压相等，电阻R1 在 1 分钟内产生的热量是： 2 2 11 1 3V 60s 10 U QWt R =54J。 3.(2019 历城)如图的电路中,电源电压恒为 6 V,R 为定值电阻,灯泡 L 上标有“6 V 3.6 W” 的字样,闭合开关
31、S 后,灯泡 L 恰好正常发光,电流表的示数为 0.8 A。通过计算回答: (1)灯泡的额定电流是多少安? (2)定值电阻 R 的阻值是多少欧? (3)该电路工作 50 s,定值电阻 R 产生的热量是多少焦? 【答案】(1)0.6 A (2)30 (3)60 J 【解析】(1)由 P=UI 可得,灯泡的额定电流: IL= = =0.6 A; (2)由电路图可知,灯泡L与电阻R并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压 相等,且灯泡 L 恰好正常发光,电源的电压 U=UL=6 V,因并联电路中干路电流等于各支路电流 之和,所以通过定值电阻 R 的电流:IR=I-IL=0.8 A-0.6
32、 A=0.2 A, 定值电阻 R 的阻值:R= = =30 ; (3)该电路工作 50 s,定值电阻 R 产生的热量: QR= Rt=(0.2 A) 230 50 s=60 J。 考点五：多档位用电器计算 1.（2019 重庆 B 卷）特高压技术可以减小输电过程中电能的损失。某发电站输送的电功率 为 1.110 5 kW ，输电电压为 1100 kV，经变压器降至 220V 供家庭用户使用。小明家中 有一个标有 “220 V 2200 w“的即热式水龙头， 其电阻为R0， 他发现冬天使用时水温较低， 春秋两季水温较高，于是他增加两个相同的发热电阻R和两个指示灯（指示灯电阻不计）改 装了电路，
33、如图所示.开关S1， 可以同时与a .b相连或只与c相连.使其有高温和低温两档。 求： （1）通过特高压输电线电流； （2）改装前，若水龙头的热效率为 90%，正常加热 1 分钟提供的热量； （3）改装后,水龙头正常工作时高温档与低温档电功率之比为 4：1，请计算出高温档时的 电功率。 解： （1）根据题意知道，某发电站输送的电功率为 1.110 5 kW ，输电电压为 1100 kV， 由P=UI知道，通过特高压输电线的电流是： 53 3 1.1 1010 W 1100 10 V P I U =10A； （2）由 W P t 知道，正常加热 1 分钟消耗的电能是：W=Pt=2200W60s=
34、1.3210 5 J， 由 Q W 知道，正常加热 1 分钟提供的热量：Q=W=1.32105 J90%=1.188105 J； （3）因为即热式水龙头标有“220 V 2200 W“，所以，R0 电阻是： 2 2 0 220V =22 2200W U R P 额 额 ， 由电路图知道，当开关 S 与a、b相连时，电阻R与R0 并联，电阻较小， 由P=UI= 2 U R 知道，此时电路的总功率最大，水龙头处于加热状态， 22 0 = UU P RR 加热 ； 当开关 S 与c相连时，R与R0 串联，总电阻较大，总功率较小，水龙头处于保温状态， 2 0 = U P RR 保温 ， 又因为水龙头正
35、常工作时高温档与低温档电功率之比为 4：1，即 22 0 2 0 4 = 1 UU PRR UP RR 加热 保温 ， 由此解得：R=R0 =22， 所以，高温档时的电功率是： 2 222 0 2220V2 = 22 UUU P RRR 加热 =4400W。 2.(2019 孝感)家用电饭锅中自动开关一般由感温铁氧体组成,将电饭锅的自动开关 S 按下, 电饭锅处于加热状态,当感温铁氧体温度达到 103 时失去磁性,被吸铁块由弹簧弹开,使 电饭锅进入保温状态。 某家用电饭锅内部电路简化示意图如图甲,某次使用该电饭锅在 220 V 的电压下煮饭过程中,通过的电流随时间变化的图象如图乙。 (1)当锅
36、内温度为 100 时,自动开关 S 与 (选填“1”或“2”)连接,此时电饭锅处于 (选填“加热”或“保温”)状态。 (2)该电饭锅此次工作 30 分钟消耗的电能为多少?(3)电阻 R1与 R2的阻值之比为多少? (4)若要使该电饭锅的加热功率提高到 1 100 W,可以给电阻 R1并联一个阻值为多大的电阻 R3? 【答案】(1)1 加热 (2)7.9210 5 J (3) (4)220 【解析】(1)根据题意可知,温度为 100 时(低于 103 ),电饭锅处于加热状态,开关 S 与 “1”连接,只有 R1连入电路,电路中电阻较小,根据 P= 可知,此时的电功率较大,为加热状 态; (2)电
37、饭锅此次工作 30 分钟消耗的电能:W=W1+W2=UI1t1+UI2t2=220 V4 A1060 s+220 V 1 A2060 s=7.9210 5 J; (3)开关接 1 时,只有 R1连入电路,为加热状态,此时电路中的电流 I1= =4 A;开关接 2 时,两 电阻串联,为保温状态,此时的电流 I2= =1 A,则 = = = ,解得 = ; (4)原来的加热功率 P1=UI1=220 V4 A=880 W,要使该电饭锅的加热功率提高到 1 100 W,则 并联电阻的功率:P3=P-P1=1 100 W-880 W=220 W,由P= 得,并联电阻的阻值:R3= = =220 。 3
38、.(2019 岳阳)一新款节能电炖锅如图甲,有关技术参数如表(设电炖锅不同挡位的电阻和加 热效率均不变)。 (1)求电炖锅在高温挡正常工作时的电流(计算结果保留一位小数); (2)在用电高峰期,关掉家里的其他用电器,只让处于中温挡状态的电炖锅工作,观察到标有 “1 800 r/(kWh)”的电能表转盘在 121 s 内转了 20 圈,求此时的实际电压; (3)电炖锅正常工作时,用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热,待水温达到 50 时 开始计时,绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息,通过计算,分析比较用 高温挡还是用低温挡更节能。 【答案】(1)2.7 A (2)200 V
39、(3)见解析 【解析】(1)由表中数据可知,高温挡的功率 P高=600 W,由 P=UI 可得,在高温挡工作时,电路 中的电流 I高温= 高温 高温 = 2.7 A; (2)由 P= 可得,电炖锅的电阻:R= = =121 ,电炖锅在中温挡工作时,电能表转盘在 121 s 内转了 20 r,则电炖锅消耗的电能:W实= = kW h= 3.610 6 J=4104 J, 实际功率:P实= 实 实 = ,由 P= 可得,电路的实际电压:U实= 实 实 = =200 V。 (3)高温挡消耗的电能 W高=P高t高=600 W660 s=2.1610 5 J,则水升高 1 消耗的电能 为: =1.0810 4 J,低温挡消耗的电能 W 低=P低t低=200 W960 s=1.0810 5 J,则水 升高 1 消耗的电能为 =1.3510 4 J,因为 1.08104 J1.35104 J,且两挡加热水 的质量相同,所以加热等质量的水升高 1 ,高温挡比低温挡消耗电能少,用高温挡节能。
