专题52 计算题——电器(二) 备战中考物理重难点题型专题突破
展开本专题涉及的考点及公式
1.串联电路
(1)电流:串联电路电流处处相等。即:。
(2)电压:串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即:。
(3)电阻:串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和。即:。
(4)功率:串联电路的总功率等于各部分电路消耗的功率之和。即:。
(5)分压原理:串联电路中各部分两端的电压与电阻成正比。即:或。
2.并联电路
(1)电流:并联电路中总(干路)电流等于各支路电流之和。即:。
(2)电压:并联电路的各支路两端的电压等于总电压。即:。
(3)电阻:并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。即:。
(4)功率:并联电路的总功率等于各支路消耗的功率之和。即:。
(5)分流原理:并联电路中各支路的电流与电阻成反比。即:或。
3.欧姆定律及变形式:,,。
4.电功:(普适式),(适用于任何电路),(适用于纯电阻电路)。
5.电功率:(定义式),(普适式),(适用于纯电阻电路)。
6.电热:(定义式),(适用于纯电阻电路),非纯电阻电路。
7.物质吸放热:
8.效率:或。
一、计算题
1.(2022·辽宁大连·统考中考真题)如图是某电热锅内部简化电路图,电源电压恒为220V,R1、R2是电热丝,R1的阻值为55Ω。开关S、S1同时闭合时是高温挡,只闭合开关S时是低温挡,低温挡功率为440W。试求:
(1)低温挡工作时的电流是多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)高温挡工作5min,消耗的电能是多少?
【答案】(1)2A;(2)110Ω;(3)3.96×105J
【解析】解:(1)只闭合开关S时是低温挡,根据题意可知,低温挡电功率为440W,电源电压恒为220V,则此时电路中的电流
(2)电热锅处于低温挡时,电路中只接入电阻R2,则根据公式可得
(3)开关S、S1同时闭合时是高温挡,此时电阻R1的电功率
所以高温档的电功率
P高=P1+P低=880W+440W=1320W
高温挡工作5min,消耗的电能
W=P高t=1320W×5×60s=3.96×105J
答:(1)低温挡工作时的电流是2A;
(2)R2的阻值是110Ω;
(3)高温挡工作5min,消耗的电能是3.96×105J。
2.(2022·辽宁·统考中考真题)图甲是最大功率为1000W的电煎锅,它分为高、中、低三挡。图乙是其简化电路图,S为总开关,S0为调挡开关,转动S0可将开关调至1、2、3位置。R1、R2、R3为发热电阻且阻值相等。求:
(1)电煎锅的中挡电功率;
(2)将电煎锅调至中挡煎制食物时,3分钟可将50g食物从4℃加热至139℃,电煎锅加热食物的效率。【食物的比热容取4.0×103J/(kg℃)】
【答案】(1)500W;(2)30%
【解析】解:(1)当S闭合,S0接1时,R1、R2、R3串联,处于低温挡;当S0接2时,R2、R3串联,处于中温挡;当S0接3时,只有R3工作,处于高温挡。根据
P=UI和
可知,电阻为
电煎锅的中挡电功率
(2)食物吸收的热量
Q吸=cmt=4.0×103J/(kg℃)×50×10-3kg×(139℃-4℃)=2.7×104J
消耗的电能
W=P中t=500W×3×60s=9×104J
电煎锅加热食物的效率
答:(1)电煎锅的中挡电功率为500W;
(2)将电煎锅加热食物的效率为30%。
3.(2022·安徽·统考中考真题)图甲为某电火锅的铭牌,其内部简化电路如图乙所示,R1、R2为阻值一定的电热丝,且。通过控制开关S1、S2的断开或闭合状态,可以让电火锅在不同档位工作。
(1)电火锅在低温挡工作时,开关S1、S2分别处于什么状态?
(2)求的值;
(3)若家庭电路的电压是,某插座的额定电流是,用该插座仅给电火锅供电,从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,应选择哪个档位?说明理由。
【答案】(1)S1断开,S2闭合;(2);(3)中温挡
【解析】解:(1)根据可知,电火锅在低温挡工作时,电路中电阻应该最大,由题意可知,故当R2单独接入电路后,电路中的功率最小,为低温挡,此时开关S1断开,S2闭合。
(2)根据并联电路电阻规律可知,若R1、R2并联,电路中电阻最小,根据可知,功率最大,为高温挡,由(1)可知当R2单独接入电路后,为低温挡,所以R1单独接入电路后,为中温挡,根据可知,R1、R2的阻值之比为
(3)该插座最大允许接入的最大功率为
所以功率之间关系为
从安全用电和加热快这两个角度综合考虑选用中温挡。
答:(1)电火锅在低温挡工作时,开关S1断开,S2闭合;
(2)的值为;
(3)从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,应选择中温挡。
4.(2022·山东烟台·统考中考真题)如图甲所示为小明家的电饭锅,铭牌上附有中国能效标识,从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级,额定电压为220V,加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示,有加热和保温两挡,由开关S调节,其中R1和R2均为发热电阻,且阻值不随着温度的变化而改变。求:
(1)小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率,他关闭家里的其它用电器,让电饭锅处于“保温”状态下正常工作,观察到电能表转盘在5min内转了22圈。则该电饭锅的保温功率为多少?
(2)电阻R1、R2的阻值分别为多少?
(3)小明上网查询了解,国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时,三级能效的热效率值(电热转化效率)范围为81%≤η<86%。他用学过的知识对电饭锅进行测试:在加热状态下,将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃,电饭锅正常工作用时700s。已知c水=4.2×103J/(kg℃),请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
【答案】(1)88W;(2)40Ω,510Ω;(3)电饭锅的热效率值达到三级能效
【解析】解:(1)由丙图可知,5min中电饭锅消耗的电能
电饭锅的保温功率
(2)由乙图可知,闭合开关S,电路中只有R1,电功率较大,为加热状态;断开开关S,R1与R2串联,电功率较小,为保温状态。根据
P=UI,
R1的电阻为
R1和R2的总电阻为
R2的电阻为
R2=R总-R1=550Ω-40Ω=510Ω
(3)由题可知,水升高的温度
t=100℃-23℃=77℃
水吸收的热量
Q吸=cmt=4.2×103 J/(kg℃)×2.2kg×77℃=7.1148×105J
消耗的电能
W=Pt=1210W×700s=8.47×105J
加热功率
81%<84%<86%
电饭锅的热效率值达到三级能效。
答:(1)电饭锅的保温功率88W;
(2)R1的电阻为40Ω,R2的电阻为510Ω;
(3)电饭锅的热效率值达到三级能效。
5.(2022·湖北宜昌·中考真题)小君为了知道家中电饭锅(图甲)的耗电情况,将电饭锅接入图乙所示的功率计量插座,测量其工作时的电流、电压和消耗的电能。已知电饭锅的额定电压为220V,电路如图丙所示,S2为温控开关,盛有米和水的锅放在发热盘R1上,限流电阻R2的发热不能被利用。某次测量得到煮饭和保温的数据如下表所示,不计温度对电阻的影响和散失的热量。
(1)电阻R1的阻值及煮饭时间是多少?
(2)电阻R2的阻值及保温时发热盘的功率是多少?
(3)小君认为电饭锅煮饭时实际功率比额定功率小,更省电。你是否赞同他的说法?说明你的理由。
【答案】(1)55Ω,1500s;(2)605Ω,4.95W;(3)见解析
【解析】解:根据电路图,当S1、S2闭合时,电路只有R1接入电路,为煮饭挡;当S1闭合、S2断开时,两电阻串联接入电路,为保温挡。
(1)R1的阻值为
煮饭时间
(2)保温时的总电阻为
所以R2的阻值为
R2=R总-R1=660Ω-55Ω=605Ω
此时,发热盘的实际功率为
(3)不赞同,因为煮熟同一锅饭需要的能量是一定的,不会省电。
6.(2022·四川自贡·统考中考真题)小亮在家煲汤时使用的电饭煲的部分参数如表所示,其简化电路如图乙所示,、均是发热电阻(阻值不随温度变化),欲将质量为1kg,初温为的汤加热至,设此汤的比热容为,求:
(1)汤需要吸收的热量;
(2)利用电饭煲高温挡煲汤时,电饭煲正常工作且不考虑热损耗,则需要多少时间?
(3)的阻值为多少?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】解:(1)由可知,汤吸收的热量
(2)由可知,在不考虑热损耗的情况下,电饭煲高温煲汤时需要的时间
(3)由图乙可知,当开关S连接触点2时,仅电阻接入电路,根据欧姆定律分析可知,此时电路电流最大,为高温档。由电功率变形式可知,电阻的阻值
由图乙可知,当开关S连接触点1时,电阻和串联接入电路,电路总电阻大,根据欧姆定律分析可知,此时电路电流最小,为低温档。由电功率变形式可知,电阻和的总电阻
故的阻值
答:(1)汤需要吸收的热量为;
(2)高温档煲汤需要的时间为;
(3)的阻值为。
7.(2022·贵州黔东南·统考中考真题)如图甲所示,是芳芳家新买的一款多功能电饭煲,乙为该电饭煲的工作原理图。R1和R2均为阻值不变的电热丝,S为手动开关,S1为自动控制开关。已知R2=800Ω,多功能电饭煲的主要部分参数如下表所示。求:
(1)电饭煲正常工作时,电阻R1的阻值;
(2)正常工作的电饭煲处于保温状态时,保温档的功率;
(3)芳芳想了解家里电路的实际电压,她将家里的其他用电器都关闭,只让电饭煲在加热档工作,观察到家里标有“ ”字样的电能表铝盘2min转过50转,则她家的实际电压。
【答案】(1)80Ω;(2)55W;(3)200V
【解析】解:(1)由电路图可知,当开关S和S1都闭合时,电路为R1的简单电路,当只闭合开关S、断开S1时,电路为R1与R2串联,根据可知,当开关S和S1都闭合时,电路
中总电阻最小,电饭煲的功率较大,此时为加热挡;当只闭合开关S、断开S1时,电路中的电阻较大,电饭煲功率较小,此时为保温挡;电饭煲正常工作时,即加热档时电阻R1的阻值
(2)当只闭合开关S、断开S1时,R1与R2串联,电路中的电阻较大,电饭煲功率较小,此时为保温挡;正常工作的电饭煲处于保温状态时,保温档的功率
(3)标有“ ”字样的电能表铝盘2min转过50转,消耗的电能
电路消耗的功率
她家的实际电压
答:(1)(1)电饭煲正常工作时,电阻R1的阻值80Ω;
(2)正常工作的电饭煲处于保温状态时,保温档的功率为55W;
(3)家里标有“ ”字样的电能表铝盘2min转过50转,则她家的实际电压200V。
8.(2022·四川资阳·统考中考真题)近年来,我国家电产业迅猛发展,不仅成为全球家电制造第一大国,而且已成为全球智能家电第一大技术来源国。电饭煲是我国家电产品中的优秀代表之一,据海关统计,去年我国电饭煲出口金额约为进口金额的14倍,中国制造深受全球市场认可。如图所示,甲为某国产智能电饭煲的外观图,该电饭煲有 “快煮”、“精煮”、“保温”三种基本模式;乙为该电饭煲的基本原理简化电路图,额定电压;当置于a、置于d时处于“快煮”模式,电饭煲的额定功率;当置于a、断开时处于“精煮”模式,电饭煲的额定功率;当置于b、置于c时,处于“保温”模式。求:
(1)的阻值;
(2)小明采用“精煮”模式将饭煮熟用时,求该电饭煲一次精煮过程消耗的电能E;
(3)该电饭煲保温模式下的额定功率。
【答案】(1)100Ω;(2);(3)290.4W
【解析】(1)由题知,当置于、断开时,电阻断路,电路中只有电阻R1工作,电饭煲处于“精煮”模式,电阻R1的阻值为
(2)电饭煲在“精煮”模式下,工作消耗的电能为
(3)由题知,当电饭煲处于“快煮”模式时,电阻和并联,且同时工作,根据并联电路的电功率关系得,在“快煮”模式下,电阻的功率为
电阻的阻值为
当置于、置于时,电阻和串联,处于“保温”模式,根据串联电路电阻规律得,此时电路中的总电阻为
则电饭煲保温模式下的额定功率为
答:(1)电阻的阻值为;
(2)采用“精煮”模式将饭煮熟用时50min,该电饭煲一次精煮过程消耗的电能为;
(3)电饭煲保温模式下的额定功率为290.4W。
9.(2022·湖南湘西·统考中考真题)某品牌电热锅的简化电路如图乙所示,闭合开关接通电源后,可以转换触点开关使电热锅处于加热或保温状态。设电源电压,电热锅加热功率,保温功率,水的比热容,水的密度。求:
(1)连接电热锅的电线至少要能承受多大的电流?
(2)保温状态下,电热锅每小时耗电多少度?
(3)某次测试中发现将温度为的水加热至费时,则电热锅的效率是多少?
【答案】(1)5A;(2)0.11度;(3)73.5%
【解析】解:(1)由题意可知,设闭合开关接通电源后, 接a时,电热锅处于加热状态,接b时,电热锅处于保温状态,则通过a的电流
通过b的电流
因为电热锅的电线与两电阻分别是串联的,所以,连接电热锅的电线至少要能承受5A电流;
(2)保温状态下,电热锅每小时耗电为
(3)根据题意,水的质量为
水升高的温度
水吸收的热量是
电热锅加热10分钟消耗的电能为
则电饭锅的效率
答:(1)连接电热锅的电线至少要能承受5A的电流;
(2)保温状态下,电热锅每小时耗电0.11度;
(3)某次测试中发现将温度为的水加热至费时,则电热锅的效率是73.5%。
10.(2022·山东潍坊·统考中考真题)图示是一款自动炖煮机的简化电路图,、是两个完全相同的电热丝,为电源开关,通过控制开关、实现“低温”“中温”“高温”三个挡位间的切换。从该炖煮机铭牌信息中获知,其额定电压220V,加热效率为75%,但功率信息模糊不清。为研究该炖煮机的工作情况及有关信息,在炖煮机中装入的水,闭合开关,通过观察其电子显示屏(消耗电能忽略不计),记录有关信息如表格所示。水的比热容,求:
(1)水吸收的热量;
(2)炖煮机高温挡时的功率;
(3)炖煮机消耗的电能。
【答案】(1);(2)2200W;(3)
【解析】解(1)水吸收的热量
(2)高温挡消耗的电能
高温挡的功率
(3)高温挡工作时,据 知,电路中的电阻较小,由电路图知,和并联,电阻丝的阻值
时,低温挡工作,据 知,电路中的电阻较大,和串联,低温挡的功率
低温挡消耗的电能
答:(1)0~14min水吸收的热量为1.386×106J;
(2)炖煮机高温挡时的功率为2200W;
(3)炖煮机24~29min消耗的电能1.65×105J。
11.(2022·山东日照·统考中考真题)2022年8月,第25届山东省运动会将在日照市举行。为给运动员加热食品提供方便,某校师生用电阻丝自制了100台电烘箱。其中一台电烘箱在220V电压下工作时,每分钟产生的热量为6.6×104J。假设电烘箱的电阻丝的电阻不随温度变化。
(1)求这台电烘箱在220V电压下工作时的电功率;
(2)求制作这台电烘箱所用电阻丝的电阻值;
(3)小明家供电线路的总空气开关上标有“C32”字样,通过查阅资料知道,当电流达到或超过32A时,总空气开关就会跳闸,切断电路,起到保护作用。短暂的跳闸能影响正在工作的家用电器,引起不必要的麻烦,例如:电冰箱突然断电;正在播放的电视节目中断;电灯突然熄灭等。小明家现有家用电器的总功率为5600W,在它们都正常工作的情况下,能否将这台电烘箱连接到他家同时使用?
【答案】(1)1100W;(2)44Ω;(3)能
【解析】解:(1)电烘箱每分钟产生的热量为6.6×104J,即电流每分钟做的功为
W=Q=6.6×104J
做功时间
t=1min=60s
这台电烘箱在220V电压下工作时的电功率为
(2)根据可得,这台电烘箱所用电阻丝的电阻值为
(3)小明家用电器允许消耗的最大电功率为
P大=UI大=220V×32A=7040W
小明家现有家用电器的总功率为5600W,还能连接用电器的功率为
P加=P大-P0=7040W-5600W=1440W>1100W
由于1440W>1100W,所以这台电烘箱可以连接到他家同时使用。
答:(1)这台电烘箱在220V电压下工作时的电功率为1100W;
(2)制作这台电烘箱所用电阻丝的电阻值为44Ω;
(3)这台电烘箱可以连接到他家同时使用。
12.(2022·山东临沂·统考中考真题)某品牌浴室多功能取暖器具有灯暖和风暖两种功能,其简化电路如图所示,部分参数如表所示。当取暖器正常工作时,求:
(1)灯暖灯丝的电阻;
(2)灯暖功能10min消耗的电能;
(3)仅使用风暖功能时电路中的电流。
【答案】(1)88Ω;(2)3.3×105J;(3)10.15A
【解析】解:(1)由参数表知,灯暖灯丝的电阻
(2)灯暖功能10min消耗的电能
W=UI暖t=220V×2.5A×10×60s=3.3×105J
(3)由电路图知,风暖开关闭合时,启动风暖功能,吹风机和加热电阻并联连接。仅使用风暖功能时,通过加热电阻的电流
电路中的总电流
I风暖=I1+I2=10A+0.15A=10.15A
答:(1)灯暖灯丝的电阻为88Ω;
(2)灯暖功能10min消耗的电能为3.3×105J;
(3)仅使用风暖功能时电路中的电流为10.15A。
13.(2022·湖北黄冈·统考中考真题)图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅,其简化电路如图乙所示,它是通过电热丝R1来加热空气,从而加热食物,达到设定加热温度后,断开开关。求:
(1)将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/(kg·℃);
(2)工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V,额定功率为1210W。正常工作时,工作电路的总电流为5.55A,此时指示灯支路消耗的功率;
(3)控制电路电源电压恒定,通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度,电阻R2置于温度监测区域,它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃,即R3的阻值调为100Ω时,闭合开关S,电磁继电器(不计线圈的电阻)的衔铁被吸下,工作电路接通,开始加热;直到温度达到150℃时,衔铁向上弹起,停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时,对应的加热温度设定为多少?
【答案】(1) 900J ;(2)11W;(3)200℃
【解析】解:(1)需要吸收的热量
(2)工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联,R1的电流为
指示灯支路电流为
指示灯支路消耗的功率
(3)如图乙所示,R2、R3串联在电路中,当温度达到150℃时,如图丙,R2阻值为30Ω,此时总电阻为
此时电流为I′,衔铁向上弹起,当R3调为80Ω时,要使衔铁向上弹起,则电流为I′,则总电阻为130Ω
R2阻值为
查图丙可得,加热温度设定为200℃。
答:(1)需要吸收的热量为900J;
(2)指示灯支路消耗的功率为11W;
(3)加热温度设定为200℃。
14.(2022·重庆·统考中考真题)商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座(如图甲所示)计费,某摊位使用空气炸锅(如图乙所示)烹制食物,如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图,其额定电压为220V,定值电阻和为发热体,其中。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个档位的调节(S1、S2不会同时闭合),只闭合S3时为中温档,额定功率为440W。求:
(1)的电阻;
(2)高温档正常工作100s,电流通过产生的电热;
(3)只有空气炸锅单独工作,表盘示数使用前后如图甲、丁所示,通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率(已知商用电费单价为0.75元/kW·h)。
【答案】(1)110Ω;(2)1.21×105J;(3)320W
【解析】解:(1)当开关S1、S3闭合、S2断开时,两电阻并联,总电阻最小,根据可知,此时总功率最大,为高温挡;只闭合S3时,电路为R2的简单电路,总电阻较小,根据可知,此时总功率较大,为中温档;当开关S1、S3断开、S2闭合时,两电阻串联,总电阻最大,根据可知此时总功率最小,为低温挡。则R2的电阻
(2)高温挡时R1功率为
电流通过R1产生的电热
Q1=W1=P1t1=1210W×100s=1.21×105J
(3)空气炸锅消耗的电能
空气炸锅工作的时间
t=9∶25-9∶10=15min=0.25h
空气炸锅的电功率
答:(1) R2 的电阻为110Ω;
(2)高温档正常工作100s,电流通过 R1 产生的电热为1.21×105J;
(3)空气炸锅消耗的电功率为320W。
15.(2022·湖南邵阳·统考中考真题)如图甲所示,是某种具有高、低温两挡的电烘箱内部的简化电路图,它的加热电阻是R1和R2,额定电压是220V,R2的电阻为180Ω,当闭合S1、断开S2时,为低温挡,电烘箱低温挡的额定功率为220W。求:
(1)低温挡正常工作时,电路中的电流;
(2)加热电阻R1的阻值;
(3)有一次,晶晶同学发现,电烘箱内温度比正常工作时低,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致。于是,她关闭家里所有用电器,只让电烘箱以高温挡工作,发现在1分钟内电能表的转盘转了10转。电能表的铭牌如图乙所示,请通过计算判断,晶晶同学的猜想是否正确。(不考虑电阻值随温度的变化)
【答案】(1)1A;(2)40Ω;(3)晶晶同学的猜想是正确的,计算过程见解析。
【解析】解:(1)当闭合S1、断开S2时,为低温挡,此时R1、R2串联,电烘箱低温挡的额定功率为220W,根据P=UI可知,低温挡正常工作时,电路中的电流为
(2)当闭合S1、断开S2时,为低温挡,此时R1、R2串联,电路中电流为1A,则电路中的总电阻为
由题意可知,R2的电阻为180Ω,根据串联电路电阻规律可知,电阻R1的阻值为
R1=R总-R2=220Ω-180Ω=40Ω
(3)由电路图可知,当S1、S2都闭合时,R2被短路,电路是关于R1的简单电路,此时电阻较小,为高温挡。只让电烘箱以高温挡工作,在1分钟内电能表的转盘转了10转,消耗的电能为
高温挡工作时的实际功率为
实际电压为
由于220V<220V,所以晶晶同学的猜想是正确的。
答:(1)低温挡正常工作时,电路中的电流为1A;
(2)加热电阻R1的阻值为40Ω;
(3)晶晶同学的猜想是正确的,计算过程见解析。
16.(2022·广西河池·统考中考真题)如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图,其工作电路由电压为220V的电源、阻值为55Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成;控制电路由电源U、电磁铁(线圈电阻忽略不计)、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成;R1的阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥0.05A时,衔铁被吸合,电热丝R停止工作,同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号,表明烘干机内温度过高。
(1)电热丝R工作时的电流为多少?
(2)电热丝R通电10s产生的热量为多少?
(3)已知控制电路的电源电压U=6V,当调节滑动变阻器R2=70Ω时,烘干机内温度至少多高会发出报警信号?
【答案】(1)4A;(2)8800J;(3)60℃
【解析】解:(1)由电路图可知,电热丝R工作时,衔铁与工作电路中上触点接触,电热丝R单独连接在工作电路中,其两端电压U工作=220V,由题意可知,电热丝的阻值R=55Ω,根据欧姆定律可以得出,电热丝R工作时的电流为
(2)电热丝通电时间为t=10s,由焦耳定律得,电热丝通电10s产生的热量为
(3)由控制电路图可知,控制电路的电源电压U=6V,电磁铁、热敏电阻R1和滑动变阻器R2串联在控制电路中,则流过三者的电流相等,不计电磁铁的电阻,电磁铁相当于一条导线,则电路中总电阻为
当控制电路电流I≥0.05A时,衔铁被吸合,电热丝R停止工作,同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号,由欧姆定律可知,此时电路中总电阻为
此时,滑动变阻器阻值R2=70Ω,则热敏电阻R1的阻值为
由欧姆定律可知电路中总电阻越小电流越大,则根据题意只要热敏电阻R1≤50Ω,电路就会发出报警,由题中表格可知,温度越高,热敏电阻R1越小,查询表格数据可知,对应热敏电阻R1=50Ω的温度为60℃,则当调节滑动变阻器R2=70Ω时,烘干机内温度至少为60℃会发出报警信号。
答:(1)电热丝R工作时的电流为4A。
(2)电热丝R通电10s产生的热量为8800J。
(3)当调节滑动变阻器R2=70Ω时,烘干机内温度至少60℃会发出报警信号。
17.(2022·江苏连云港·统考中考真题)在一次综合实践活动中,小明制作了一个简单的保温箱,其工作原理如图所示。热敏电阻、定值电阻和电磁继电器组成保温箱的控制电路。热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,当箱内温度达到100℃时,电磁铁吸合衔铁,使触点A脱开触点改与触点接触,当箱内温度低于50℃时电磁铁松开衔铁,触点A再次与触点接触。当触点A先后与触点、接触时,电流表的示数分别为和。求:
(1)电阻和的阻值;
(2)保温箱加热时工作电路的功率;
(3)保温箱保温工作电路消耗的电能。
【答案】(1),;(2);(3)
【解析】解:(1)当触点A与触点接触时,被短路,此时只有连接在电路中,保温箱处于加热状态,电阻R1的阻值
当触点A与触点接触时,和串联,此时保温箱处于保温状态,电路的总电阻
由串联电路电阻的规律可知的阻值
(2)保温箱加热时工作电路的功率
(3)保温箱保温工作电路消耗的电能
答:(1)电阻的阻值是,的阻值是;
(2)保温箱加热时工作电路的功率是;
(3)保温箱保温工作电路消耗的电能是。
一、计算题
1.(2023春·江苏泰州·九年级泰州市姜堰区第四中学校考阶段练习)如图是某型号电饭锅工作原理的简化电路图,电饭锅有两挡,分别是高温烧煮和低温焖饭。S1为挡位自动控制开关,R1和R2为电热丝,R1的阻值为80Ω,高温烧煮挡的功率为660W。求:
(1)高温烧煮时干路中的电流;
(2)电阻丝R2的阻值;
(3)电饭锅低温焖饭0.5h消耗的电能是多少焦耳。
【答案】(1)3A;(2);(3)
【解析】(1)由得,高温烧煮时干路中的电流
(2)当开关S1和S都闭合时,两电阻并联,此时总电阻较小,由可知,此时为高温烧煮挡;当只闭合开关S时,电路为R2的简单电路,此时总电阻较大,由可知,此时为低温焖饭挡;当开关S1和S都闭合时,由得,总电阻为
由得
解得
(3)低温焖饭挡的功率为
由得,电饭锅低温焖饭0.5h消耗的电能是
答:(1)高温烧煮时干路中的电流是3A;
(2)电阻丝R2的阻值是;
(3)电饭锅低温焖饭0.5h消耗的电能是。
2.(2023春·安徽淮北·九年级淮北一中校联考阶段练习)某电饭锅的简化电路原理图如图甲所示,R1和R2均为加热电阻,且阻值保持不变,R1=44Ω,S为靠近加热盘的感温开关,1、2是开关连接的触点,当加热盘温度达到103℃时,S自动切换到保温挡。某次煮饭时,仅将电饭锅接入220V的电路中。按下感温开关S,使其与触点1连接,电饭锅工作10min后,感温开关S自动切换到保温挡,此时电能表(如图乙所示)的转盘在1min内转过5转。
(1)加热状态时,电饭锅消耗的电能是多少?
(2)加热电阻R2的阻值是多少?
(3)用电高峰时,电饭锅两端的实际电压只有额定电压的80%。简要说明为什么用电高峰时用电器两端的电压会变低?
【答案】(1)6.6×105J;(2)440Ω;(3)见解析
【解析】解:(1)由图甲可知,当开关S与触点1连接时,电路中只有R1,电路中电阻较小:当开关S与触点2连接时,电路中R1,R2串联,电路中电阻较大,电源电压一定,由可知,当开关S与触点1连接时,电路电功率最大,电饭锅处于加热状态,此时的电功率为
消枆的电能为
(2)当开关S与触点2连接时,R1,R2串联,电路电功率最小,电饭锅处于保温状态。“”表示电路中用电器每消枆的电能,电能表的转盘转3000转,则消枆的电能为
保温功率为
由可得,串联电路的总电阻为
R2的阻值为
(3)用电高峰时期,由于使用的用电器增多,导致家庭电路中的总电阻减小,干路上的电流增大,根据可知,线路上分得的电压增大,根据串联电路电压的规律知,用电器两端的实际电压减小。
答:(1)加热状态时,电饭锅消耗的电能是6.6×105J;
(2)加热电阻R2的阻值是440Ω;
(3)见解析。
3.(2023·安徽芜湖·芜湖市第二十九中学校考一模)图甲是一种新型家用电器﹣电压力锅,图乙是某型号电压力锅工作电路简图,表中数据是其部分参数.其中R是主加热器,R0是保压加热器.接通电路后,开关S自动与触电a、b接通,开始加热.当锅内温度达到105℃.开光S自动与a、b断开,开始保压,此时锅内水温不高,且未沸腾.现将5kg初温为25℃的水加入电压锅中,接通电路使其正常运行30min,热量损耗不计,已知水的比热容为4.2×103J/kg•℃).求
(1)电压力锅加热状态时主加热噐R的电阻
(2)电压力锅多少min后开始保压?
(3)电压力锅在此30min内加热和保压所消耗的电能.
【答案】(1)44Ω;(2)120s;(3)1.704×106J
【解析】(1)已知主加热器额定功率P主加热=880W,根据P=U2/R可得,电压力锅加热状态时主加热噐R的电阻:
(2)水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(105℃-25℃)=1.68×106J,
消耗的电能:
W加热=Q吸=1.68×106J.
根据W=Pt,电压力锅加热到开始保压的时间:
;
(3)30min内保温的时间:
t保温=t﹣t加热=30×60s﹣1680s=120s,
保温时消耗的电能:
W保温=P保温t保温=200W×120s=2.4×104J,
电压力锅在此30min内消耗的电能:
W=W加热+W保温=1.68×106J+2.4×104J=1.704×106J.
4.(2023春·重庆·九年级重庆市第七中学校校考阶段练习)如图甲所示的是智能多功能热菜板,该热菜板有“高温档”、“中温档”和“低温档”三种加热功能,其电路原理如图乙所示。通过开关S、S1和S2的不同接法组合,实现三档加热功能,R1、R2均为加热定值电阻,其铭牌参数见表格,其中“中温档”和“低温档”功率模糊不清。已知电阻R2=55Ω,求:
(1)智能多功能热菜板在高温档正常工作10min消耗的电能为多少焦?
(2)低温档的额定功率为多少W?
(3)在某用电高峰期,若家庭电路中只有智能多功能热菜板在“低温档”工作,他家电能表铭牌如图丙,电能表转动了81次用时300s,则此时家庭电路两端的实际电压为多少V?
【答案】(1)7.68×105J;(2)400W;(3)198V
【解析】解:(1)由可得,智能多功能热菜板在高温档正常工作10min消耗的电能为
(2)当开关S、S1和S2都闭合时,R1、R2并联,此时电路的总电阻最小,根据可知,此时电路的电功率最大,智能多功能热菜板在高温档,此时R2的功率为
R1的功率为
R1的电阻为
低温档时电路的电功率最小,根据可知,电路的电阻最大,因此只有R1接入电路即闭合开关S、S1,断开S2时,智能多功能热菜板处于低温档,因此低温档的额定功率为
(3)电能表转动了81次,则消耗的电能为
此时电路的电功率为
由于家庭电路中只有智能多功能热菜板在“低温档”工作,即只有R1接入电路中,根据可得,此时家庭电路两端的实际电压为
答:(1)智能多功能热菜板在高温档正常工作10min消耗的电能为7.68×105J;
(2)低温档的额定功率为400W;
(3)则此时家庭电路两端的实际电压为198V。
5.(2023·重庆九龙坡·重庆市育才中学校考一模)小刘家购置了一款空气炸锅(如图甲所示),该空气炸锅具有精细烹饪、营养量化等功能。如图乙所示是它的简化电路图,电阻R2=55Ω,开关S2可以接A、接B,下表是该空气炸锅名牌上的部分参数。
(1)空气炸锅处于低温挡工作时,电路中的电流大小;
(2)高温档的功率;
(3)一天小刘断开家中其它用电器,只接通空气炸锅且处于中温档,他发现家中标有“3000r/(kW·h)”的电能表在300s内闪烁了81次,则此时家庭电路的实际电压为多少V?
【答案】(1)1.25A;(2)1280W;(3)198
【解析】解:(1)已知低温挡的功率,根据P=UI可知空气炸锅处于低温挡工作时,电路中的电流
(2)根据可知,电阻越小,功率越大,电阻越大,功率越小。根据串联电路总电阻比任一分电阻大,并联电路总电阻比任一分电阻小。可知,开关S1断开,S2接A时,两电阻串联,电阻最大,功率最小,为低温挡;开关S1闭合,S2接B时,两电阻并联,电阻最小,功率最大,为高温挡;当闭合S1时,S2接A时,只有电阻R1接入电路,此时处于中温挡。且已知中温挡的功率,根据可得电阻R1的阻值
则高温挡的功率
(3)电能表在300s内闪烁了81次消耗的电能
则消耗的实际功率
因中温挡时,只有电阻R1接入电路,根据可得此时家庭电路的实际电压
答:(1)空气炸锅处于低温挡工作时,电路中的电流大小是1.25A;
(2)高温档的功率是1280W;
(3)此时家庭电路的实际电压为198V。
6.(2023春·重庆·九年级重庆实验外国语学校校考阶段练习)如图所示,图甲为新型电饭锅,它能智能化地控制食物在不同时间段的温度,以得到最佳口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示、R1和R2均为电热丝,S1和S2为温控开关,其中S2有A、B两个触点,可实现“高温”“中温”和“低温”三档的转换。当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温档,高温档功率为1100W。已知R1=55Ω,电热丝的电阻不随温度变化。求:
(1)图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像,求本次煮饭过程中电饭锅在高温档产生的热量;
(2)电饭锅处于低温档时,正常工作消耗的电功率大小;
(3)用电高峰时电路的实际电压降为198V。向锅内装2kg温度为20℃的排骨汤,用高温档连续工作100s,汤的温度升高到30℃。求此时电饭锅的加热效率(百分号前保留1位小数)。(已知排骨汤的比热容c汤=4.2×103J/(kg∙℃))
【答案】(1);(2);(3)
【解析】解:(1)由图丙可知,本次煮饭过程中电饭锅在高温档工作的时间
在高温档产生的热量
(2)当S1闭合,S2连接触点A时,R1、R2并联接入电路,电路处于高温档,电路电流
已知R1=55Ω,则流过R1的电流
流过R2的电流
R2的电阻
当开关S1断开,S2接B时,R1、R2串联接入电路,电路处于低温档,则低温档功率
(3)锅内汤吸收的热量
当S1闭合,S2连接触点A时,R1、R2并联接入电路,电路处于高温档,此时电路电压为198V,则此时电路实际功率
电路工作100s消耗的电能
电饭锅的加热效率
答:(1)本次煮饭过程中电饭锅在高温档产生的热量为;
(2)电饭锅处于低温档时,正常工作消耗的电功率大小为;
(3)电饭锅的加热效率为。
电压/V
电流/A
消耗电能/度
煮饭
198
3.6
0.297
保温
198
0.3
额定电压
220V
额定功率
低温档
48.4W
高温档
500W
品名
多功能电饭煲
额定电压
220V
频率
50Hz
加热档功率
605W
保温档功率
指示灯状态
工作时间
水温变化
高温灯亮
34℃升至100℃
中温灯亮
100℃保持不变
低温灯亮
100℃保持不变
额定电压
220V
灯暖
额定电流2.5A
风暖
吹风机额定电流0.15
加热电阻22Ω
温度
90
80
66
60
50
46
40
36
35
10
20
40
50
70
80
100
120
130
额定电压(V)
220
主加热器额定功率(W)
880
保压加热器额定功率(W)
120
保压温度(℃)
105
最大盛水量(kg)
6
额定电压
220V
功率选择
高温档
中温档
低温档
1280W
×××W
×××W
项目
额定电压V
低温挡功率/W
中温挡功率/W
高温挡功率/W
参数
220
275
400
P高
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