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1、专题突破 (十七) 电学综合计算题 1 2015西城二模 如图 Z172 所示为某家用电热水器工作电路简化图，表中为三种 加热模式相关参数。求： (1) 该电热水器按“加热模式1”正常工作时的电流。( 计算结果请保留整数) (2) 该电热水器按“加热模式1”连续正常工作10 min所产生的热量。 (3) 若该电热水器连续正常工作20 min，消耗电能0.8 kW h。通过计算判断该电热水器 采 用的加热模式。 图 Z172 加热模式工作状态额定功率P/kW 1 R1单独工作2 2 R2单独工作3 3 R1与R2交替工作 2 2015通州一模 在物理小组课外活动中，慧龙小组同学利用两段阻值不同的
2、电热 丝R1和R2，设计成高、中、低三个挡位的电热器，电路如图Z173 所示，其中R12R2。在 正常工作情况下， 用三个挡位分别给同一容器中质量相同的水加热，加热过程中水均未沸腾。 求： (1)R1的阻值。 (2) 中温挡的额定功率。 (3) 利用高温挡加热时，电热器内的水温度每升高1 消耗的电能。 电热器挡位额定电压 /V 额定功率 /W 水升高的温度/ 加热时间 /min 高温 220 10 6 中温8 8 低温100 4 9 图 Z173 3 2015海淀二模 如图 Z174 所示是家用电热水壶的照片。其工作原理是： 壶内底 部有一个电热丝电阻，通电后将电能通过电热丝转化成内能。电热水
3、壶的相关参数如下表所 示。根据表格中的参数计算： (1) 电热水壶正常工作时壶内电热丝电阻的阻值。 (2) 由于用电高峰时，用户输电线路的电压下降5% ，此时电热水壶的实际功率( 认为电热 丝电阻不变 ) 。 (3) 在用电高峰时，输电线路电压下降5% 后，要使此电热水壶的功率仍达到额定功率， 可以对壶内电热丝进行改造，你有哪些方法？写出必要的过程和结果。 图 Z174 型号XX 额定电压220 V 额定功率1000 W 频率50 Hz 容量1.5 L 4 2015东城一模 在学习了电动机的相关知识后，课外活动小组的同学们在淘宝上 购买了几个小电动机，拆开了其中一个小电动机，认认真真地观察和研
4、究它的内部构造，并 测得该电动机的电阻为1 ，给这种小电动机加3 V电压，电动机正常工作，通过它的电流 为 0.3 A。求： (1) 小电动机正常工作时的发热功率。 (2) 小电动机正常工作时1 s内消耗的电能W UIt 3 V 0.3 A1 s0.9 J，则 1 s 内有多少电能转化为机械能？ 5 2015朝阳一模 图 Z175 是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控 电路。 “控制电路”由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U1等组成，当线圈中的电 流大于或等于20 mA时，磁控开关的磁性弹片相互吸合。“工作电路”由工作电源U2、发热 电阻R1和R2组成。已知：U2 20 V
5、 ，R15 ，R2 15 ，光敏电阻R的阻值随照射在光 敏电阻上的光强E( 表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号是cd) 之间的变化关系如 图乙所示。求： (1) 画出当“控制电路”中的电流小于20 mA时， “工作电路”的等效电路图。 (2) 当“控制电路”中的电流小于20 mA时， “工作电路”消耗的功率。 (3) 当“控制电路”中的电流等于30 mA时， “工作电路”中R1在 5 min内产生的热量。 (4) 如果“控制电路”中的线圈阻值RL 1 、R0140 、U13 V，那么照射在光敏 电阻上的光强在什么范围内时，磁控开关的磁性弹片相互吸合？ 图 Z175 参考答案 1(1)
6、按“加热模式1”正常工作时的电流： I1 P1 U 2000 W 220 V 9 A 。 (2) 电热水器按“加热模式1”连续正 常工作 10 min 所产生的热量： Q1P1t12000 W600 s 1.2 10 6 J 。 (3)P2 W2 t2 0.8 kWh 1 3h 2.4 kW ， 因为 2 kWP23 kW，所以选择的是“加热模式3” 。 2三个挡位的电路图如下： (1)S1闭合、 S2断开时，P低U 2 R1 ，R1 U 2 P低 （220 V） 2 100 W 4 84 。 (2)S 1断开、 S2闭合时处于中温挡，R2 1 2R 1242 ，P中U 2 R2 ()220
7、V 2 242 200 W 。 (3)S1、S2都闭合时：P高P低P中300 W， 高温挡工作6 min 消耗的电能W高P高t高300 W660 s 1.08 10 5 J ， 水温度升高1 消耗的电能W 1.08 10 5 J 10 10810 4 J 。 3(1) 由P U 2 R得 RU 2 P （220 V） 2 1000 W 48.4 。 (2) 用户输电线路的实际电压为U1220 V(220 V 5%)209 V， 设电热水壶实际功率为P1，因电阻不变，则P1 U 2 1 R 902.5 W 。 (3) 方法一：给壶内电热丝并联一个电热丝R1，使它们在209 V 的电压下工作的功率
8、是 1000 W，R1的功率应为P1 1000 W902.5 W 97.5 W，R1448 。 方法二：改换原来的电热丝使电阻值减小，设新的电热丝电阻为R0，R0 U 2 1 P43.7 。 4(1)P热I 2R (0.3 A) 2 1 0.09 W。 (2)QP热t0.09 W 1 s 0.09 J ， 由能量守恒定律得：WE机Q， 则：E机WQ0.9 J 0.09 J 0.81 J 。 5(1) 当控制电路的电流小于20 mA 时，工作电路的等效电路图： (2)P U 2 2 R1R2 （20 V） 2 5 15 20 W。 (3) 产生的热量QU 2 2 R1t （20 V） 2 5 560 s 24000 J 。 (4) 由题意可知，要使磁控开关的磁性弹片相互吸合，则控制电路的电流要大于或等于 20 mA。 R总U 1 I 3 V 0.02 A 150 ， 可知控制电路的总电阻要小于或等于150 。 此时光敏电阻RR总R0RL150 140 1 9 ， 由图乙可知，对应的光照强度为2 cd 。因此，当光照强度大于或等于2 cd 时，磁控开 关的磁性弹片相互吸合。