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1、精选优质文档-倾情为你奉上题型专题(四)电学计算题类型一纯电路类计算【串联电路】1.2018杭州 小金对玩具汽车的电动机很感兴趣,他拆下电动机,测得它的内阻为1.5 。为测量电动机工作时的电流,小金利用身边现有器材,设计了如图T4-1所示的电路(符号表示数值可读的变阻器)。已知电源电压为12 V,闭合开关,当变阻器的阻值为6 时,电压表的示数为3 V。求:(1)通过电动机的电流。(2)电动机消耗的电功率。图T4-12.在如图T4-2所示的电路中,电源电压为6 V,电阻R1的阻值为5 ,滑动变阻器R2上标有“20 1 A”字样。闭合开关S后,电路中的电流为0.3 A。(1)求此时电阻R1两端的电
2、压U1。(2)在电路元件不被损坏的情况下,求滑动变阻器R2接入电路的最小阻值。图T4-23.2018自贡 如图T4-3所示的电路中,电源电压为6 V并保持不变,电压表的量程为03 V,电流表的量程为00.6 A,滑动变阻器的规格为“20 1 A”,灯泡标有“5 V2.5 W”字样。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置,这时通过灯泡的电流为多少?若要求两电表的示数均不超过所选量程,灯泡两端电压不允许超过额定值,则该电路消耗的最大功率为多少?(不考虑灯丝电阻的变化)图T4-34.2018徐州市模拟 如图T4-4所示,电源电压保持不变,闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电流表示数为0.1 A
3、,R2消耗的功率为0.5 W;当滑片P移到另一位置时,电流表示数为0.3 A,R2消耗的功率为0.9 W。求:(1)当R2消耗的功率为0.5 W时,R2接入电路的阻值。(2)电源电压。图T4-4【并联电路】5.如图T4-5所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为20 。闭合开关S,两电流表的示数分别为0.8 A和0.3 A。求:(1)电源电压U。(2)通过R2的电流I2。图T4-56.2018长沙 L1、L2是规格分别为“6 V6 W”“3 V2.7 W”的小灯泡,将它们连在如图T4-6所示的电路中,电源电压恒定不变,当只闭合开关S时,L2正常发光。求:(不计温度对灯丝电阻的影响)(1
4、)电源电压。(2)灯泡L1的电阻R1。(3)当S、S1都闭合时,10 s内电流做的总功。图T4-67.如图T4-7所示的电路中,电源为可调压直流学生电源,定值电阻R0=10 ,小灯泡上标有“6 V3 W”字样,闭合开关S,小灯泡正常发光,设灯丝电阻不变,求:(1)小灯泡的电阻。(2)电流表的示数。(3)若电源电压调至3 V,电路消耗的总功率。图T4-78.在图T4-8甲所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为5 ,滑动变阻器R2上标有“50 2 A”字样,闭合开关S后,电流表A1示数如图乙所示,电流表A的规格与电流表A1相同。(1)求电源电压U。(2)在移动滑动变阻器R2滑片P的过程中不损
5、坏电路元件的情况下,请计算滑动变阻器R2的最小阻值。图T4-8【多开关类】9.2018淮安市二模 如图T4-9所示的电路中,电源电压U=6 V且保持不变,定值电阻R1=6 ,定值电阻R2=4 。求:(1)只闭合开关S1,通过R1的电流。(2)只闭合开关S2,R2两端的电压。图T4-910.2018无锡市滨湖区二模 如图T4-10所示,R1=20 ,R2=40 ,电源电压保持不变。(1)当开关S1、S2都闭合时,电流表A1的示数是0.3 A,电源电压是多少?(2)当开关S1、S2都断开时,电流表A2的示数是0.1 A,灯L的电阻是多少?图T4-1011.2018南通市如东县一模 如图T4-11所
6、示,电源电压12 V,L是标有“12 V6 W”字样的小灯泡,不计灯丝电阻随温度的变化,R=48 ,滑动变阻器R0的最大阻值为72 。(1)当开关S、S1闭合,S2断开时,电路中的电流为0.2 A,求此时小灯泡的电阻及10 min内小灯泡消耗的电能。(2)求S、S1、S2都闭合,且P位于a端时,电流表的示数。(3)求S、S2闭合,S1断开时,电路消耗总功率的最小值。图T4-1112.2018盐城市亭湖区一模 如图T4-12所示,R1=25 ,小灯泡L的规格为“2.5 V0.3 A”,电源电压保持不变。(不考虑灯丝电阻变化)(1)开关S1、S2都断开时,小灯泡L正常发光,求电源电压。(2)开关S
7、1、S2都闭合时,电流表示数变为0.6 A,求R2的阻值。图T4-1213.2018南京市江宁区模拟 如图T4-13所示,电源电压为12 V保持不变,滑动变阻器R1的最大阻值为18 ,R2的阻值为6 ,小灯泡L上标有“6 V3 W”字样。(1)小灯泡正常发光时的电阻为多少?(2)当开关S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路中的阻值为多大?闭合S、S1、S2,调节滑动变阻器,此时电流表示数为3.5 A,求通电10 min电流通过滑动变阻器做的功。图T4-1314.如图T4-14所示,电源电压保持不变,小灯泡L上标有“6 V3 W”字样,滑动变阻器R的最大电阻为120 。
8、只闭合开关S1,滑片置于a点时,滑动变阻器连入电路中的电阻为Ra,此时灯L正常发光,电流表示数为Ia;只闭合开关S2,移动滑片至b点时,电流表的示数为Ib,此时电压表示数与滑片置于a点时相等,IaIb=53,且RaR0=65。求:(灯泡电阻不随温度变化)(1)小灯泡正常工作10 s消耗的电能。(2)只闭合开关S2,移动滑片至b点时,电流表的示数Ib。(3)定值电阻R0和电源电压U。图T4-14类型二家用电器类计算15.某校实验小组设计了一个智能供暖器,电路如图T4-15所示,电源电压U为220 V,R1和R2是两个供热电阻丝,S1、S2是温控开关,工作过程如下:当气温低于25 时,S1、S2都
9、闭合;当气温等于或高于25 时,S2断开,此时电流表的示数为1 A,电阻丝R1的电功率为20 W,求:(忽略温度对电阻丝的影响)(1)电阻丝R2的阻值。(2)当气温低于25 时,电路工作1.5 h消耗的电能。图T4-1516.图T4-16甲是电吹风工作原理的电路图(R为电热丝,M为电动机)。图乙是该电吹风的铭牌。(1)电吹风正常工作且吹热风6 min消耗的电能为多少?流过电热丝的电流有多大?(2)电热丝R的阻值有多大?(不考虑电热丝阻值随温度的变化)图T4-1617.2018宿迁市沭阳县模拟 下表为一台电烤箱的铭牌,其内部简化电路如图T4-17所示,R1和R2均为电热丝。(1)求电烤箱在高温挡
10、正常工作15 min所消耗的电能。(2)求电烤箱在低温挡正常工作时,R2的阻值是多少。(3)假设在用电高峰时,家庭电路实际电压为200 V,求电烤箱在高温挡的实际功率。(计算结果保留整数)牌电烤箱额定电压220 V额定功率高温挡1100 W低温挡440 W电源频率50 Hz图T4-1718.2018连云港模拟 有一种-88型号电热水壶的铭牌如图T4-18甲所示,图乙是电热水壶的电路图,R为加热器,温控器S是一个双金属片温控开关,当温度较低时,电热水壶处于加热状态。当水沸腾后,自动进入保温状态,从而实现自动控制温度。若电热水壶加热器电阻的阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计,则:(1)电热水壶处
11、于加热状态时温控开关S应处于(选填“闭合”或“断开”)状态;正常工作时,其加热电阻R的阻值是多大?(2)若电热水壶产生的热量全部被水吸收,现将一满壶23 的水在标准大气压下烧开需要多长时间?水的比热容c=4.2103 J/(kg),1 L=10-3 m3(3)当电热水壶处于保温状态时,通过加热器的电流是0.2 A,此时电阻R0的电功率是多少?图T4-1819.2018无锡市滨湖区模拟 如图T4-19所示是某型号电饭锅的工作简图,下表是其部分参数。接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,加热器开始加热。当锅内混合物质温度达到102.5 时,开关S自动与a、b断开,与接触点c接通,电饭锅处于保温状
12、态。先将质量为3 kg、初温为20 的混合物质放入电饭锅中,接通电路使其正常工作30 min。假设加热器产生的热量全部被混合物质吸收,混合物质的比热容c=4.0103 J/(kg)。求:额定电压/V2201挡加热器额定功率/W5502挡加热器额定功率/W110保压温度/ 102最大容积/dm33(1)R1、R2的电阻是多少。(2)电饭锅加热多长时间后开始保温。(3)整个过程中,电饭锅消耗了多少电能。图T4-19类型三半导体类计算20.2018淮安市金湖县模拟 半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间,其电阻随温度的升高而减小,且受温度影响较大,如图T4-20甲所示,是某半导体材料的电阻随温度变
13、化的关系图像。根据这种半导体材料特性,某同学设计了一个电路,如图乙所示,可以测定某一空间的温度,已知定值电阻R0阻值为40 。(1)当环境温度为20 时,电流表的示数为0.2 A,求电源电压。(2)电流表的示数为0.3 A时,求此时该空间的温度。图T4-2021.2018南京一模改编 小刘设计了一个自动恒温箱的电路,其电路原理图如图T4-21甲所示,其中,电源电压恒为5 V,R是阻值为0180 的可变电阻器,Rt是热敏电阻,其阻值随温度t变化的关系如图乙所示,当R两端电压低至2 V时,恒温箱内控制开关自动启动加热系统(不考虑控制开关对虚线框内电路的影响),对恒温箱加热,可使其温度保持在t0附近
14、。(1)若闭合开关S,当恒温箱内温度t=40 时,热敏电阻Rt的阻值是多少?热敏电阻Rt随温度t变化的关系式为?(2)将R调至100 时,对应的t0为多少?(3)本装置t0的最小值是多少?图T4-2122.2018金华改编 随着全球汽车保有量的急剧增加,燃油汽车尾气排放带来的环境问题也日趋严峻,为汽车寻找合适的新能源成为各汽车企业的重点研究课题。Mirai是某品牌汽车企业首款量产的新型氢燃料电池车,其燃料电池的部分参数如下表,请回答:Mirai燃料电池部分参数燃料电池堆栈主要材料固体高分子薄膜最大功率114 kW体积功率密度3.1 kW/L升压器最大电压650 V(1)Mirai在环保方面最大
15、的优点是(写出一点即可)。(2)Mirai的燃料电池堆栈的体积约为(结果保留两位小数点)。(3)燃料电池以最大功率工作10 s,总共输出多少电能?23.2018泰安 某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置,工作原理如图T4-22所示。ABO为一水平杠杆,OA长120 cm,O为支点,ABOB=51;已知报警器R0的阻值恒为10 ,压力传感器R固定放置,R的阻值随所受压力F变化的关系如下表所示。闭合开关S,水平踏板空载时,电压表的示数为2 V;当水平踏板所受压力增大,电压表示数达到5 V时,报警器R0开始发出报警信号。踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。F/N051015202530R/453424
16、18141210(1)求电源电压。(2)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值。(3)若电源电压变为14 V,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置。试计算说明触点B应向哪个方向移动多少?图T4-2224.2017南京 如图T4-23所示是一个照明系统模拟控制电路。已知电源电压U=4.5 V,定值电阻R1=5 。滑动变阻器R2上标有“25 1 A”字样,R3为光敏电阻,其阻值随光照度的变化遵循某一规律,部分数据如下表所示(相同条件下,光越强,光照度越大,光照度单位为勒克斯,符号为lx,白天光照度大于3 lx),当R1两端电压低至0.5 V时,控制开关
17、自动启动照明系统(不考虑控制开关对虚线框内电路的影响)。利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时,照明系统内照明灯自动工作。光照度E/lx0.511.522.53光敏电阻R3阻值/603020151210(1)标有“6 V3 W”字样的照明灯,正常工作时的电流为多大?(2)闭合开关S,将滑片P移至b端,求E0为多少?(3)要使E0=1.2 lx,则R2接入电路的阻值应调为多大?若环境的光照度降至1.2 lx时能保持5 min不变,求这段时间内R2消耗的电能。(4)本系统可调E0的最小值是多少?图T4-23参考答案类型一1.解:(1)由题图知,电动机与变阻器串联,电压表测电动机两端的电压,
18、根据串联电路电压的规律知,变阻器两端的电压UR=U-UM=12 V-3 V=9 V,欧姆定律可得,通过变阻器的电流IR=URR=9 V6 =1.5 A,串联电路中电流处处相等,则通过电动机的电流 IM=IR=1.5 A。(2)电动机消耗的电功率PM=UMIM=3 V1.5 A=4.5 W。2.解:(1)此时电阻R1两端的电压U1=IR1=0.3 A5 =1.5 V。(2)由题意可知,不损坏电路元件时的最大电流I大=1 A,根据欧姆定律可知,电路最小总电阻R总=UI大=6 V1 A=6 ,则滑动变阻器R2接入电路的最小阻值R2min=R总-R1=6 -5 =1 。3.解:由电路图可知,灯泡与滑动
19、变阻器串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。由P=UI=U2R可得,灯泡的电阻RL=UL2PL=(5 V)22.5 W=10 ,将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置时,其接入电路的电阻最大,因串联电路中各处的电流相等,且总电阻等于各分电阻之和,则此时通过灯泡的电流I=URL+R滑=6 V10 +20 =0.2 A。当电压表的示数UL=3 V时,通过灯泡的电流I=ULRL=3 V10 =0.3 A,因电流表的量程为00.6 A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,所以,电路中的最大电流I大=I=0.3 A,此时电路消耗的电功率最大,则P大=UI大=6 V0.3 A=1.8 W。4.
20、解:(1)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,当滑片P在某一位置时,电流表示数I1=0.1 A,R2消耗的电功率P2=0.5 W,由P=UI可得,此时R2两端的电压U2=P2I1=0.5 W0.1 A=5 V,此时R2接入电路的电阻R2=U2I1=5 V0.1 A=50 。(2)串联电路中总电压等于各分电压之和,则电源电压U=I1R1+U2=0.1 AR1+5 V,当滑片P移动至另一位置时,电流表示数I2=0.3 A,R2消耗的功率P2=0.9 W,由P=UI可得,此时R2两端的电压U2=P2I2=0.9 W0.3 A=3 V,电源电压U=I2R1+U2
21、=0.3 AR1+3 V,联立解得R1=10 ,电源电压U=6 V。5.解:(1)由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测电阻R1支路的电流,电流表A测干路电流。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流I=0.8 A,通过电阻R1的电流I1=0.3 A,则电源电压U=U1=I1R1=0.3 A20 =6 V。(2)通过R2的电流I2=I-I1=0.8 A-0.3 A=0.5 A。6.解:(1)由图知,当只闭合开关S时,电路为L2的简单电路,因为L2正常发光,所以电源电压U=U额2=3 V。(2)由P=U2R可得灯泡L1的电阻R1=(U额1)2P额1=(6 V)26 W=6 。(
22、3)由图知,当S、S1都闭合时,L1、L2并联,通过L1的电流I1=UR1=3 V6 =0.5 A,此时L2仍然正常发光,通过L2的电流I2=P额2U额2=2.7 W3 V=0.9 A,干路电流I=I1+I2=0.5 A+0.9 A=1.4 A,10 s内电流做的总功W=UIt=3 V1.4 A10 s=42 J。7.解:(1)由P=UI=U2R可得,小灯泡的电阻RL=UL2PL=(6 V)23 W=12 。(2)由电路图可知,灯泡L与电阻R0并联,电流表测R0支路的电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,且灯泡正常发光,所以,此时电源电压U=UL=6 V,则电流表的示数I0=UR0=6 V1
23、0 =0.6 A。(3)因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的总电阻R=R0RLR0+RL=10 12 10 +12 =6011 ,当电源电压调至3 V时,电路消耗的总功率P=U2R=(3 V)26011=1.65 W。8.解:(1)由图甲知,R1、R2并联,电流表A1测通过电阻R1的电流,电流表A测量电路的总电流,图乙中,电流表A1的量程为03 A,示数为2 A,则电阻R1两端的电压U1=I1R1=2 A5 =10 V,电源电压U=U1=10 V。(2)因为两电流表的规格相同,则电流表A的量程也为03 A,所以总电流最大为3 A,通过R1的电流为2 A,由于并联电路干路
24、电流等于各用电器电流之和,所以,通过滑动变阻器R2的最大电流为I2大=I总大-I1=3 A-2 A=1 A,则滑动变阻器R2的最小阻值为R2小=U2I2大=UI2大=10 V1 A=10 。9.解:(1)由电路图可知,只闭合开关S1,电路为R1的简单电路,通过R1的电流I1=UR1=6 V6 =1 A。(2)只闭合S2,两电阻串联,R1、R2串联的总电阻R=R1+R2=6 +4 =10 ,电路中的电流I2=UR=6 V10 =0.6 A,R2两端的电压U2=I2R2=0.6 A4 =2.4 V。10.解:(1)当开关S1、S2都闭合时,R1与L并联,R2被短路,电流表A1测R1支路的电流,因并
25、联电路中各支路两端的电压相等,所以,电源电压U=U1=I1R1=0.3 A20 =6 V。(2)当开关S1、S2都断开时,L与R2串联,电流表A2测电路中的电流,电路中的总电阻R=UI2=6 V0.1 A=60 ,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,灯泡的电阻RL=R-R2=60 -40 =20 。11.解:(1)由P=U2R可得,小灯泡的电阻RL=UL2PL=(12 V)26 W=24 。当开关S、S1闭合,S2断开时,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,10 min内小灯泡消耗的电能W=Pt=I2RLt=(0.2 A)224 1060 s=576 J。(2)当S、S1、S2都
26、闭合,且P位于a端时,灯泡与R并联,电流表测干路电流,两支路的电流分别为IL=URL=12 V24 =0.5 A,IR=UR=12 V48 =0.25 A,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数 I=IL+IR=0.5 A+0.25 A=0.75 A。(3)当S、S2闭合,S1断开时,R与R0串联,P位于b端时,电路中的总电阻最大,总功率最小,P最小=U2R+R0=(12 V)248 +72 =1.2 W。12.解:(1)由电路图可知,开关S1、S2都断开时,R1与L串联,小灯泡L正常发光,所以,灯泡两端的电压UL=2.5 V,电路电流I=IL=0.3 A,R1两端电压U1=I
27、1R1=IR1=0.3 A25 =7.5 V,电源电压U=UL+U1=2.5 V+7.5 V=10 V。(2)开关S1、S2都闭合时,R1与R2并联,小灯泡L被短路,电流表测干路电流,通过R1的电流I1=UR1=10 V25 =0.4 A,通过 R2的电流I2=I-I1=0.6 A-0.4 A=0.2 A,则R2的阻值R2=UI2=10 V0.2 A=50 。13.解:(1)由P=UI=U2R可得,小灯泡正常发光时的电阻RL=UL2PL=(6 V)23 W=12 。(2)当开关S闭合,S1、S2都断开时,灯泡L与R1串联,灯泡正常发光时,R1两端的电压U1=U-UL=12 V-6 V=6 V,
28、因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流I=ULRL=U1R1,即6 V12 =6 VR1,解得R1=12 。闭合S、S1、S2时,R1与R2并联,小灯泡L被短路,电流表测干路电流,通过R2的电流I2=UR2=12 V6 =2 A,当电流表示数为3.5 A时,通过滑动变阻器的电流 I1=I-I2=3.5 A-2 A=1.5 A,则通电10 min电流通过滑动变阻器做的功W1=UI1t=12 V1.5 A1060 s=10800 J。14.解:(1)小灯泡正常工作10 s消耗的电能W=P额t=3 W10 s=30 J。(2)只闭合开关S1,滑片置于a点时,灯与滑动变阻器串联,电流表测电路中
29、的电流,因灯正常发光,所以根据P=UI可得,电流表的示数Ia=IL=P额U额=3 W6 V=0.5 A;只闭合开关S2,移动滑片至b点时,电流表的示数为Ib,因IaIb=53,则Ib=35Ia=350.5 A=0.3 A。(3)只闭合开关S1,滑片置于a点时,灯与滑动变阻器串联,根据串联电路的规律及欧姆定律可得,电源电压U=U额+Ua=U额+IaRa=6 V+0.5 ARa;只闭合开关S2,移动滑片至b点时,R0与滑动变阻器串联,根据串联电路的规律及欧姆定律可得,电源电压U=U0+Ub=IbR0+IbRb=0.3 AR0+0.3 ARb,由于此时电压表示数与滑片置于a点时相等,故有U=U0+U
30、b=U0+Ua=IbR0+IaRa=0.3 AR0+0.5 ARa,且RaR0=65,联立解得:R0=20 ,U=18 V。类型二15.解:(1)当气温等于或高于25 时,S2断开,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,此时R1的电功率为20 W,电阻丝R1的阻值R1=P1I2=20 W(1 A)2=20 ,电路的总电阻R=UI=220 V1 A=220 ,电阻丝R2的阻值R2=R-R1=220 -20 =200 。(2)当气温低于25 时,S1、S2都闭合,电路为R1的简单电路,电路的总功率P=U2R1=(220 V)220 =2420 W=2.42 kW,电路工作1.5 h消耗的电能W=P
31、t=2.42 kW1.5 h=3.63 kWh=1.656105 J。16.解:(1)该电吹风正常工作且吹热风6 min消耗的电能W=P热t=0.46 kW0.1 h=0.046 kWh=1.656105 J;由题图中可知电动机和电热丝R并联时吹热风,只有电动机工作时吹冷风,电热丝的功率P丝=P热-P冷=460 W-20 W=440 W,则吹热风时流过电热丝的电流I丝=P丝U=440 W220 V=2 A。(2)电热丝的电阻R丝=UI丝=220 V2 A=110 。17.解:(1)电烤箱在高温挡正常工作15 min所消耗的电能W=P高温t=1100 W1560 s=9.9105 J。(2)由题
32、图可知,电烤箱在高温挡正常工作时,开关S闭合,R2被短路,电路为R1的简单电路,R1的阻值R1=U2P高温=(220 V)21100 W=44 ,电烤箱在低温挡正常工作时开关S断开,R1与R2串联,总电阻R总=U2P低温=(220 V)2440 W=110 ,则R2=R总-R1=110 -44 =66 。(3)电烤箱在高温挡的实际功率P实=U实2R1=(200 V)244 909 W。18.解:(1)闭合由题图可知,当开关S断开时,两电阻串联,总电阻最大,根据P=U2R可知,此时总功率较小,为保温状态;当开关S闭合时,R0被短路,电路中只有R工作,总电阻较小,根据P=U2R可知,此时电路消耗的
33、功率大,为加热状态;则正常工作时,加热电阻的阻值R=U额2P=(220 V)21100 W=44 。(2)水的体积V=2 L=210-3 m3,水的质量m=水V=1.0103 kg/m3210-3 m3=2 kg,水吸收的热量Q吸= cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)2 kg(100 -23 )=6.468105 J,由题意可得,消耗的电能W=Q吸=6.468105 J,加热时间t时=WP=6.468105J1100 W=588 s=9.8 min。(3)当电热水壶处于保温状态时,两电阻串联,总电阻R串=UI=220 V0.2 A=1100 ,保温电阻R0=R串-R=1100 -44
34、 =1056 ,此时R0的电功率P0=I2R0=(0.2 A)21056 =42.24 W。19.解:(1)开关S与触点a、b接通时,R1与R2并联,电饭锅处于1挡加热状态,两电阻并联的总电阻R总=U2P1=(220 V)2550 W=88 ,当开关S与触点a、b断开并与触点c接通时,电路变为R1的简单电路,电饭锅处于2挡保温状态,R1的阻值R1=U2P2=(220 V)2110 W=440 ,根据1R总=1R1+1R2可得,R2的阻值R2=R总R1R1-R总=88 440 440 -88 =110 。(2)当锅内混合物质温度达到102.5 时,开始保温,则混合物质温度升高到102.5 时所吸
35、收的热量Q吸= cm(t-t0)=4.0103 J/(kg)3 kg(102.5 -20 )=9.9105 J,因加热器产生的热量全部被混合物质吸收,所以W=Q吸,从加热到保温的时间t=WP1=9.9105J550 W=1800 s=30 min。(3)根据以上计算可知,电饭锅正常工作30 min产生的热量全部用来加热,所以电饭锅消耗的电能W=9.9105 J。类型三20.解:(1)由图乙可知,R与R0串联,电流表测电路中的电流。由题图甲可知,当环境温度为20 时,R=50 ,电源电压U=I(R+R0)=0.2 A(50 +40 )=18 V。(2)电流表的示数为0.3 A时,电路中的总电阻R
36、总=UI=18 V0.3 A=60 ,则半导体电阻的阻值R=R总-R0=60 -40 =20 ,由图甲可知,此时对应的温度为40 ,即此时该空间的温度为40 。21.解:(1)由图乙可知,当环境温度为40 时,热敏电阻Rt=200 ;由图乙可知,当环境温度升高时,热敏电阻Rt的阻值变小,所以热敏电阻的阻值随环境温度升高而减小;设热敏电阻的阻值与温度关系表达式为Rt=kt+R0,当t=40 时,Rt=200 ,则有200 =40 k+R0,当t=100 时,Rt=50 ,则有50 =100 k+R0,联立解得,k=-2.5 /,R0=300 ,故热敏电阻Rt随温度t变化的关系式为Rt=-2.5
37、/t+300 。(2)将R调至100 时,由于R两端电压低至2 V时自动启动加热系统,则电路中的最小电流为I最小=U最低R=2 V100 =0.02 A,Rt两端的电压Ut=U-U最低=5 V-2 V=3 V,Rt=UtI最小=3 V0.02 A=150 ,由题图乙可知,热敏电阻的阻值为150 时对应温度t0为60 。(3)由于热敏电阻的阻值随环境温度升高而减小,则热敏电阻的阻值最大时t0的值最小,因为R两端的电压为2 V就自动启动加热系统,所以根据串联电路的分压特点可知RRt=U最低Ut,当R的阻值最大时,热敏电阻的阻值最大,所以当R为最大值180 时,热敏电阻的阻值最大,t0的值最小,此时
38、电流为I=U最低R最大=2 V180 =190 A,Rt两端的电压Ut=U-U最低=5 V-2 V=3 V,Rt=UtI=3 V190A=270 ,根据Rt=-2.5 /t+300 可得,热敏电阻的阻值为270 时对应温度t0最低=Rt-300 -2.5 /=12 。22.解:(1)零排放,无尾气污染(2)36.77 L(3)由P=Wt可得,总共输出电能W=Pt=114103 W10 s=1.14106 J。23.解:(1)闭合开关S时,压力传感器R和报警器R0串联,电压表测报警器R0两端的电压,由表格数据可知,当踏板空载时(F=0 N),压力传感器R的电阻为R=45 ,已知R0=10 ,电压
39、表的示数为2 V,此时电路中的电流I=U0R0=2 V10 =0.2 A,则电源电压 U=I(R+R0)=0.2 A(45 +10 )=11 V。(2)报警器R0开始发出报警信号时,其两端电压为U0=5 V,此时电路中的电流I=U0R0=5 V10 =0.5 A,压力传感器两端的电压U传=U-U0=11 V-5 V=6 V,此时压力传感器的阻值R=U传I=6 V0.5 A=12 ,由表格数据可知,当压力传感器的阻值为12 时,对应的压力F压=25 N,由题知,ABO为一水平杠杆,O为支点,ABOB=51,则OB=16OA=16120 cm=20 cm=0.2 m,根据杠杆平衡条件可得F压OA=
40、F踏OB,即25 N1.2 m=F踏0.2 m,解得F踏=150 N,即踏板设定的最大压力值为150 N。(3)若电源电压增大变为14 V,则R0两端分得的电压增大,由已知,电压表在示数达到5 V时报警不变,则应增大报警时压敏电阻分担的电压,即增大报警时R的阻值,因压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,所以应该减小压杆对传感器的压力,由杠杆平衡条件F压OA=F踏OB可知,OA、F踏不变,要减小压杆对传感器的压力,应减小OB的距离,即把踏板触点B向左移动。若电源电压变为14 V,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警(即电压表示数仍然为5 V),电路中的电流仍为0.5 A,报警时压力传感器
41、的电阻R=U-U0I=14 V-5 V0.5 A=18 ,由表格数据可知,当传感器的阻值为18 时,对应的压力为F压=15 N,根据杠杆平衡条件可得F踏OB=F压OA,即150 NOB=15 N1.2 m,解得OB=0.12 m=12 cm,移动的距离s=OB-OB=20 cm-12 cm=8 cm,故触点B应该向左移动8 cm。24.解:(1)照明灯正常工作时的电流IL=PLUL=3 W6 V=0.5 A。(2)闭合开关S,将滑片P移至b端,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,R1、R2、R3串联,由题意可知,当R1两端电压低至0.5 V时,控制开关自动启动照明系统,因串联电路中各处的电流相等,
42、所以,电路中的电流I=I1=U1R1=0.5 V5 =0.1 A,电路中的总电阻R总=UI=4.5 V0.1 A=45 , R 3的阻值R3=R总-R1-R2=45 -5 -25 =15 ,由表格数据可知,当R3=15 时,E0=2 lx。(3)由表格数据可知,光照度与光敏电阻R3阻值的乘积不变,由第一组数据可知,光照度与光敏电阻R3阻值的乘积ER3=0.5 lx60 =30 lx,则当E0=1.2 lx时,光敏电阻的阻值R3=30 lx1.2 lx=25 ,因启动照明系统的条件不变(启动照明系统时,控制电路中的电流恒为0.1 A),则控制电路中的总电阻不变,所以,R2接入电路的电阻R2=R总-R1-R3=45 -5 -25 =15 ,这段时间内R2消耗的电能W2=I2R2t=(0.1 A)215 560 s=45 J。(4)由前面分析可知,启动照明系统时,控制电路中的总电阻为45 不变,且光照度与光敏电阻R3阻值的乘积不变,所以,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零,光敏电阻R3阻值最大时,光照度E0的值最小,光敏电阻的最大阻值R3大=R总-R1=45 -5 =40 ,则E0小=30 lxR3大=30 lx40 =0.75 lx。专心-专注-专业