物理计算专题.docx
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物理计算专题.docx
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物理计算专题
计算专题训练
姓名:
_______________班级:
_______________考号:
_______________
题号
一、计算题
总分
得分
评卷人
得分
一、计算题
(每空?
分,共?
分)
1、一只小灯泡的额定电压为2.5V,将它连入如图甲所示电路中,电源电压为4.5V且保持不变,通过实验得到小灯泡的电流随电压变化的曲线图如图乙所示.
求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)为保证小灯泡的正常发光,此时滑动变阻器连入电路的电阻大小;
(3)当电流表的示数为0.15A时.滑动变阻器在1min内产生的热量.
2、 某班科技小组的同学设计了一种简易的电子拉力计,图14甲是其原理图.放在水平地面上的物体A通过硬质弹簧与拉环相连。
弹簧上端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R2接触良好且不计摩擦).已知物体A的质量为100kg,定值电阻R1=6Ω,R2是一根长为6cm的均匀电阻线(阻值与其长度成正比),其最大阻值为24Ω,电源电压为6V,电流表的量程为0~0.6A.当不拉拉环是时,金属滑片P刚好处于a端.已知该弹簧伸长的长度△l与所受竖直向上的拉力F间的关系如图14乙所示,问:
(1)要把电流表的表盘改为拉力计的表盘,则拉力计表盘的零刻度应标在电流表表盘的何处?
(2)闭合开关,当电流表示数为0.6A时,R2接入电路中的电阻为多少?
(3)在保证电路安全的条件下,物块A对地面的压力范围是多少?
3、图为某小汽车测定油箱内油量的电路原理图.其中:
Rx为压力传感器,它的电阻值随受到压力的变化而变化,阻值随压力变化的关系如图所示;表A为油量表,它实质是一只电流表,油箱内油量的变化通过电流表示数的变化显
示出来;R0是阻值为5Ω的定值电阻;电源电压恒为15V
;油箱位于压力传感器Rx上,空油箱重50N.若电流表的量程为0~0.6A,该油箱加满油时,指针恰好指示
最大刻度。
求:
①油箱
加满油时,R0两端的电压和Rx的阻值.
②油箱最多能储油多少升?
(1升=1dm3 ρ汽油=0.7×103kg/m3)
4、某电热水瓶容量为2L,有加热和保温两档,该电热 水瓶装满初温为20℃的水接在家庭电路中,它正常工作时的功率和时间关系如图所示.(外界大气压强为1个标准大气压,计算结果保留一位小数)
求:
(1)保温时通过电热水瓶的电流是多少?
(2)若通电10min恰好将水烧开,则加热时电热水瓶的热效率是多少?
5、如图(a)所示的电路中,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器R1标有“100Ω2A”字样.闭合电键S后,电流表A1和A2的示数分别如图(b)所示.求:
(1)电阻R2的阻值.
(2)通电10s钟,电流通过电阻R2所做的功W2
(3)在移动变阻器R1的滑片P时,是否存在使两个电流表指针偏离零刻度角度恰好相同的情况?
如果存在,请求出此时变阻器R1消耗的功率P1;如果不存在,请说明理由.
6、如图甲是小刚同学为学校办公楼中央空调设计的自动控制装置,R是热敏电阻,其阻值随温度变化关系如下表格所示。
已知电阻Ro为50Q,左边控制电路电源电压为6V恒定不变,电流表0~30mA量程接入电路,当控制电路的电流大于或等于12mA时,右边空调电路启动并开始工作。
请通过计算回答下列问题:
(1)该空调的最低启动温度;
(2)如果设定300C为启动温度,则设计时应将Ro更换为多大的电阻;
(3)为了给空调设定不同的启动温度,请你提出一种可行的、调节方便的措施;并说明启动温度调大调小的方法。
7、电视机可用遥控器关机而不用断开电源,这种功能叫做待机功能。
这一待机功能虽给人们带来了方便,但电视机处在待机状态下仍要消耗电能却鲜为人知。
某台视机的待机功率是10W;如果这台电视机每天有20h处于待机状态。
试计算:
(1)这台电视机一个月(按30天计算)浪费的电能是多少千瓦时?
(2)如果这些电能全部用来烧水,可以将多少千克的10℃的水加热到20℃?
(不计热量损失,计算结果取整数)【c水=4.2×103J/(kg·℃)】
8、小明学习了电功率的知识后,想利用家里的电能表(如图21)和手表,测出一些家用电器的有关数据。
(1)当家里只有一台电冰箱在正常工作时,他测出电能表1分钟转了3圈,求电冰箱在这段时间消耗的电能
是多少焦耳?
(2)当电冰箱和电热水壶同时工作时,他测出电能表1分钟转33圈,求此时电热水壶的电功率是多少瓦?
(3)如果用此电热水壶把1Kg的水由20℃加热至沸腾需要的时间是多少秒?
[不考虑热量的损失,气压为一个标准大气压,水的比热容为4.2X103J/(Kg℃)]
9、如图(甲)所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶,它的铭牌如下面表格.现将它接在220V的电压下工作.
额定电压
220V
频率
50Hz
容积
6L
加热功率
1000W
保温功率
40W
(1)如图(乙)所示为电水壶的电路图,其中R0是电热水壶中的电热管,R是与电热水壶的电热管串联的电阻,S是一个自动切换的温控开关,此热水壶是在热胆中储水,由电热管加热工作的,请根据电路图判断:
当温控开关闭合还是断开时,电水壶处于加热状态.
(2)按铭牌上所标电水壶的加热功率、保温功率,计算R0和R的阻值分别是多少?
(3)当它处于加热状态时,如果消耗的电能全部用来加热水,
使热胆中2kg、20℃的水温度升高到90℃至少需要多少时间?
10、电热水壶上标示有下列数据表格,它装有1.6kg的50℃的温泉水.电热水壶正常工作7min后,在1标准大气压下的水被加热至沸腾.求:
[已知:
c水=4.2×103J/(kg·℃)]
额定容积 (L)
2
额定功率 (kW)
1
额定电压 (V)
220
净重 (kg)
25
(1)水吸收的热量
(2)电热水壶消耗的电能
(3)电热水壶的效率
11、如图是一条电热毯电路的示意图,R0是发热电阻丝,R是串联在电路中的电阻,S是控温开关.电热毯铭牌上标有“22040W”字样,问:
(不考虑温度对电阻值的影响)
(1)要使电热毯处于低温挡,开关S应处于什么状态?
(不用阐明理由)
(2)发热电阻丝R0
的阻值是多大?
(3)当电热
毯处于低温挡时,电路中的电流为0.1A,则在20min内R0产生的热量是多少?
(4)需要完全燃烧多少kg酒精才能和(3)中R0产生的热量相等?
(不计热损失,酒精的热值为3.0×107J/kg)
12、表一是某电热水壶的铭牌;表二是小红探究该电热水壶效率所记录的数据。
表一:
电源电压U电/V
220
壶内水的质量m/kg
1
水的初温t1/℃
33
水的沸点t2/℃
98
水从初温加热至刚沸腾的时间t/s
250
产品型号
SWF12P1A—150
额定电压U/V
220
电源频率f/Hz
50
额定功率P/W
1200
容量V/L
1.2
求:
(1)电热水壶的电阻。
(2)当电热水壶实际工作电压为110V时,它的实际功率。
(3)电热水壶的效率。
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
13、图19甲是某型号电子秤,其原理结构如图19乙所示.R0为定值电阻,R是压敏电阻,其阻使随所受压力F变化的关系如图19丙所示,改写电压表(量程为3V)的表盘数值后可直接读出所称物体的质量.设踏板的质量为5Kg,电源电压保持9V不变.g取1ON/Kg.
(1)空载时.电压表的示数为1V.求R0的阻值.
(2)该电子秤的量程多大?
(3)如果保持电子秤结构和电压表量程不变,只在电路中增加-个电阻.使电子秤的量程变为11Okg.计算说明应使
用多大的电阻?
如何连接?
14、如图l5所示为一恒温箱温控电路,包括工作电路和控制电路两部分。
R为热敏电阻(置于恒温箱内),阻值随温度变化的关系如图16所示。
恒温箱温控电路工作原理是:
加热过程中,恒温箱温度升高到一定值时,控制电路中电流会达到一定值,继电器的衔铁被吸合,工作电路停止加热。
(1)图中所示状态,电路处于加热还是未加热?
(2)恒温箱的温度为]00oc时,继电器线圈中的电流达到20mA,衔铁被吸合,此时热敏电 阻R消耗的功率是多少?
(3)电阻R1,有什么作用?
15、交通法规禁止酒后驾驶,为加强检查力度,酒精测试仅被广泛应用。
如图甲所示是酒精测试仪简化的工作电路,已知电源E的电压U=4V,定值电阻Ro=2
。
图中酒精气体传感器电阻Rt的阻值随酒精气体浓度的变化关系如图乙所示,电压表示数的变化对应了不同的酒精气体浓度。
以酒精气体浓度≥0.2mg/ml为酒驾判断标准,求:
(1)当被检者的酒精气体浓度为0时,电压表的示数;
(2)当电压表的示数为2V时,被检者是否判断为酒驾.此时传感器电阻Rt消耗的电功率。
16、小刚设计了一种小鸡孵化器的电路模型,如图所示,在一般情况下,只需灯光照明,温度较低时,则需要加热。
电源电压为72V,R1为定值电阻,R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器,其上标有“200
3A”的字样,电流表A1
的量程为0~0.6A,电流表A2的量程为0~3A,灯泡上标有“12V 3W”的字样。
(1)灯泡正常工作时的电流是多大?
(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,求R1的阻值。
(3)S、S1、S2均闭合时,求R2上消耗电功率的最小值和最大值。
17、某品牌家用电熨斗的电路如图甲所示,额定电压为220V、最大功率为440W,发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成,调温电阻R是可变电阻,其最大阻值为110Ω。
电阻值均不受温度影响。
(1)定值电阻R0的阻值是多大?
(2)该电熨斗工作时的最小功率多大?
此时通过电路的电流是多大?
(3)假设电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗温度t的关系如图乙所示,请分析得出电熨斗工作时温度的调节范围。
参考答案
一、计算题
1、解:
(1)灯泡正常发光时的电压为2.5V,由图乙可知小灯泡的额定电流为IL=0.2A,
小灯泡的额定功率:
PL=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W;
(2)∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压:
UR=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴由欧姆定律可得,滑动变阻器连入电路的电阻:
R=
=
=
=10Ω;
(3)由图乙可知,当电流表的示数为0.15A时,小灯泡两端的电压为1.5V,
则滑动变阻器两端的电压为:
UR′=U﹣UL′=4.5V﹣1.5V=3V,
滑动变阻器在1min内产生的热量:
QR′=I2RR′t=UR′It=3V×0.15A×60s=27J.
答:
(1)小灯泡的额定功率为0.5W;
(2)为保证小灯泡的正常发光,此时滑动变阻器连入电路的电阻为10Ω;
(3)当电流表的示数为0.15A时,滑动变阻器在1min内产生的热量为27J.
2、
(1)故拉力计的零刻度应标在电流表表盘上示数为0.2A处.
(2)R2接入电路的电阻R2'=R'―R1=10Ω―6Ω=4Ω
(3)由题意要保证电路的安全,则电路中最大电流不能超过0.6A,当电流为0.6A时,拉环上拉力最大.
由第
(2)问知R2'=4Ω,又R2的阻值与长成正比,故此时连入电路中的电阻线长度为l=1cm,则弹簧伸长的长度△l=l0―l=6cm―1cm=5cm
据乙图知,此时拉环拉力最大为Fmax=750N
如图所示,A受重力G、支持力FN和拉环拉力F拉平衡,由平衡知识得
F拉+FN=G,当F拉=Fmax时,地面对A的支持力FN最小,其值为
FN=G―Fmax=1000N―750N=250N
当F拉=0时,地面对A的支持力FN最大,其值为FN'=G=1000N
由作用力与反作用力大小相等可得物体A对地面的压力F压=FN
故A对地面的压力F压的范围为250N~1000N.
3、 因为酒精灯火焰温度高于碘的熔点沸点温度可以使碘发生熔化和沸腾 不能说明碘的升华
4、.解:
(1)由P=UI得I=P保/U=400W/220V=1.8A
(2)由P=W/t得W=Pt=1200W×lO×60s=7.2×105J
由ρ=m/V得m=ρV=1.O×l03kg/m3×2×10-3m3=2kg
Q=cm(t-t0)(或Q=cm△t)
=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃一20℃)
=6.72×105J
η=Q/W=6.72×105J/7.2×105J=93.3%
5、
(1)I2=I-I1=1.2A-0.4A=0.8A
R2=U/I2
=6V/0.8A=7.5Ω
(2)W2=UI2t
=6V×0.8A×10S=48J
(3)若电流表A1量程为0~0.6A,电流表A2量程为0~3A,则当两个电流表指针偏离零刻度的角度恰好相同时有:
I¢=5I1¢
I1¢+I2=5I1¢
I1¢+0.8A=5I1¢
I1¢=0.2A
P1=UI1¢=6V×0.2A=1.2W
6、
(1)空调启动时的电流 I=12mA=1.2×10-2A
由I=
,得:
空调启动时的电路阻值为
R总=
= =500Ω …………………………..2分
R=R总-R0=500Ω-50Ω=450Ω ……………………… …..1分
由表中数据可知,该空调的启动温度为25℃……………..2分
(2)由表中数据可知,启动温度为30℃时,R阻值为420Ω……………..1分
R0=R总-R=500Ω-420Ω=80Ω ………………..1分
(3)将R0更换成一个滑动变阻器,连入电阻变大启动温度变高;连
入电阻变小,启动温度变低。
………………..2分
评分意见:
本小题6分。
可参照上述标准给分。
只写出公式及其变形式而未与题中给出各量相联系的不给分;不能正确使用角标的扣1分。
因前面数字计算结果错误而导致后面结果错误的,不重复扣分。
其他解法正确的同样给分。
7、
8、
9、 解:
(1)由电路图知:
当温控开关闭合时,电阻R短路,R0接在电源两端,此时消耗的功率为P1=
;
当温控开关断开时,电阻R和R0串联在电源两端,此时消耗的功率为P2=
.因为U一定,R+R0>R,所以P1>P2,即温控开关闭合时,电水壶处于加热状态.
(2)∵P=
∴电阻R0的阻值为R0=
=
=44Ω;
保温状态下的电路总电阻为R串=
=
=1210Ω,
电阻R的阻值为R=R串﹣R0=1210Ω﹣44Ω=1166Ω;
(3)水吸收的热量为Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(90℃﹣20℃)=5.88×105J,
∵P==
∴电热壶的加热时间为t=
=
=588s.
答:
(1)温控开关闭合时,电水壶处于加热状态.
(2)电阻R0的阻值为44Ω;电阻R的阻值为1166Ω;
(3)电热壶的加热时间为588s.
10、解:
1)Q吸=cm(t-t0)——可以写作cmΔt
=4.2×103J/(kg·℃)×1.6kg×(100℃-50℃)
=3.36×105J
2)因为电热水壶正常工作,所以P=1000W
W=Pt=1000W×420s=4.2×105J
3)η=Q吸/W=3.36×105J/4.2×105J=80%
11、解:
(1)根据图示,当S闭合时,只有R0在电路中,电热毯处于高温档;当S断开时,R与R0串联在电路中,由P=
可知电热毯处于低温状态,
答:
要使电热毯处于低温档,开关应处于断开状态.
(2)∵P=UI=
,
∴R0=
=
= 1210Ω;
答:
发热电阻丝R0的阻值是1210Ω.
(3)当电热毯处于低温挡时,R与R0
串联在电路中,
电阻丝10s内产生的热量:
Q=I2R0t=(0.1A)2×1210Ω×20×60s=14520J,
答:
20min内电阻丝R0产生的热量是14520J;
(4)由题知,Q放=Q=14520J,
而Q放=mq,
需要酒精:
m=
=
= 4.84×10﹣4kg.
答:
需要完全燃烧4.84
×10﹣4kg的酒精.
12、
(1)
·····································································1分
····························································1分
·································································1分
(2)解法一:
···························································1分
······················································1分
···································································1分
解法二:
3分
(3)
······························································1分
···········································································1分
13、
14、解:
(1)加热……………………………………………………………………………(3分)
(2)恒温箱的温度为I00。
C时,R=50f2…………………………………………(1分)
P=fR=(0.02A)2x50Q=0.0004A2x50Q=0.02W ………………………(2分)
(3)①保护电路……………………………………………………………………(1分)
②调节温控箱的控制温度……………………………………………………(2分)
15、
(1)当被检者的酒精气体浓度为0时,Rt=6
R=Rt+Ro=6
+2
=8
I=U/R=4V/8
=0.5A
电压表的示数Uo=IRo=0.5A×2
=1V
(2)当电压表的示数为Uo'=2V时,I'=Uo'/Ro=2V/2
=1A
Ut'=U—Uo'=4V—2V=2V Rt'=Ut'/=2V/1A=2
有图像可知此时被检者的酒精气体浓度为0.3mg/ml>0.2mg/ml,判断为酒驾
P=Ut'I'=2V×1A=2W
16、
(1)IL=PL/UL=3W/12V=0.25A
(2)闭合S,断开S1、S2,L与R1串联
∵小灯泡恰能正常发光 ∴UL=12V U1=U—UL=72V—12V=60V
IL=I1 R1=U1/I1=60V/0.25A=240
(3)S、S1、S2均闭合时,R1与R2并联,U1=U2=72V
滑片在最右端时,R2的功率最小 P2小=U22/R2=(72V)2/200
=25.92W
R2中的最大电流I2=3A—0.6A=2.4A P2大=U2I2=72V×2.4A=172.8W
17、
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