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1、创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 专题(五)电学计算 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 才能点 1:多挡位问题的理解 根据公式P=判断用电器所处的状态(加热、保温)。【总结:总电阻最大,低温挡;总电阻居中,中温挡;总电阻最小,高温挡】家庭电路电压 220 V,用电顶峰,电压降低。才能点 2:电学相关计算(1)根据P=计算电阻,注意区分P是哪种状态下的电功率;(2)实际电压或者实际功率的计算:由于加热电阻的阻值不变,可用=计算实际电压或者实际功率。才能点 3:电路识别与分析 看准
2、不同时刻下的电路连接情况,画出简化电路,知道不同时刻各物理量之间的联络纽带是电源电压不变,定值电阻的阻值不变。才能点 4:坐标图像识别(1)明确坐标图像的研究对象、横纵坐标代表的意义;(2)明确同一坐标下字母数据间的定量关系。才能点 5:明确题眼,找出隐含条件 根据和题意,挖掘题目中隐含的条件与要求的物理量相结合,找到切入点求解(向文字说明要分)类型一 电学综合 1.小明家的电能表表盘如图 ZT5-1 所示。(1)那么他家能接入电路的用电器的总功率最大为多少?创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日(2)假设只将
3、一台功率为 1000 W 的空调机接入电路中,持续工作 4.5 h,他家电能表上的示数应变为多少?(3)小明单独将一个灯泡接入电路中正常工作时,他测得电能表每4 min 转 10 圈,试求该灯泡的功率。图 ZT5-1 类型二 电热综合 2.在理论活动中,小刚所在的兴趣小组对电热水壶进展了探究与计算。(1)如图 ZT5-2 所示,电热水壶使用的都是三脚插头,中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳,插入三孔插座后可将其与 相连,防止其漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过 的方式改变了水的内能。(2)电热水壶的铭牌如下表所示,正常工作时通过电热水壶的电流是多少?(结果保存一位小数)(3)为了
4、测量电热水壶的加热效率,小刚在壶中参加额定容量初温为 15 的水,在额定电压下将其加热到沸腾,用时 7 min。烧水时气压为 HY 大气压,水=1.0103 kg/m3,c水=4.2103 J/(kg),那么该电热水壶的加热效率为多少?(4)小刚发现电热水壶将水加热后,放置一段时间是就马上冷却了,他想对电热水壶的电路做一下改良,增加一个保温挡,使电热水壶在此挡位工作时的总功率为 400 W,从而使水的温度可以保持不变。请你设计电路,将电路图画在图乙方框内,所增加的吸热电阻R2的阻值为 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1
5、月 15 日。图 ZT5-2 额定容量 2.0 L 额定电压 220 V 额定功率 2000 W 频率 50 Hz 类型三 力、电、热综合 3.2021百校联考一养生壶是一种用于养生保健的烹饪容器,如图 ZT5-3 所示。某第三代养生壶采用新型电加热材料,通电后产生热量把壶内的水加热。下表是该养生壶的铭牌信息,根据获取的信息解决以下问题:图 ZT5-3 问题 1:把该养生壶整体放在程度桌面上,假如该养生壶与底座的接触面积为 100 cm2,那么装满水时对底座的压强是多少?(g取 10 N/kg)问题 2:该养生壶中 1 kg 的水从 20 加热到 90 吸收的热量是多少?c水=4.2103 J
6、/(kg)问题 3:该养生壶正常工作5 min,完成了问题 2 中的加热过程,那么该养生壶的加热效率是多少?问题 4:小李关掉家里的其他全部用电器,只有该养生壶通电,加热时,电能表转盘 1 min 转了创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 18 转,电能表上标有“1200 r/(kWh)的字样,请你计算此时该养生壶的实际功率。产品参数 产品型号 QC-1708 包装尺寸 267 mm267 mm260 mm 总机质量 2.5 kg 额定电压 220 V-50 Hz 壶体质量 1 kg 加热功率 1000 W
7、壶体容量 1 L 保温功率 50 W 4.2021百校联考一如图 ZT5-4 甲所示是小明家的自动电热水壶,它具有自动加水加热、保温等功能。电热水壶空置时的质量为 0.5 kg,容量为 1.5 L,水泵提升水的高度为 0.6 m,当壶内水位到达规定容量时,小明关闭了家中的其他用电器,按一下电热水壶的加热按钮,温控开关闭合,6 min 后壶内的水从 20 加热到沸腾(在 HY 大气压下),电能表的转盘转了 600转,温控开关断开,电热水壶自动转入保温状态,其电路图如图丙所示。g取 10 N/kg,c水=4.2103 J/(kg)请你结合图乙中电能表提供的有关参数信息解决以下问题:问题一:假设电热
8、水壶平放时与程度台面的接触面积是 40 cm2,当该电热水壶盛满水时对程度台面的压强是多少?问题二:水泵将电热水壶中的水加满,水泵提升水做的功是多少?问题三:电热水壶加热时的加热效率是多少?问题四:假设电热水壶的保温功率是 44 W,电热丝R2的阻值是多少?(忽略温度对电阻的影响)创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 图 ZT5-4 5.2021百校联考二如图 ZT5-5 所示是某为全校师生提供开水的电热饮水机,它有加热和保温两种功能,小明查找相关资料知道该饮水机的相关参数如下表所示。饮水机正常工作时,经过一
9、段时间是可将机内满水箱的水从 50 加热到沸腾,后转入保温状态,请你结合下表中提供的有关参数信息,解决以下问题。水的比热容为 4.2103 J/(kg),g取 10 N/kg 问题一:电热饮水机放在程度地面上时,假设与程度地面的接触面积是 400 cm2,那么电热饮水机装满水时,对程度地面的压强是多大?问题二:电热饮水机内的抽水机假设在40 s内将水箱中的水加满(原来水箱中的水已经用完),那么抽水机提升水的功率是多少?(设提升水的高度为 1.2 m)问题三:电热饮水机装满水,在 HY 大气压下将水从 50 加热到沸腾时,水吸收的热量是多少?问题四:假设电热饮水机加热时的加热效率是 80%,上述
10、加热过程中,从开场加热到自动转入保温状态需要的时间是是多少?创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 图 ZT5-5 饮水机质量 40 kg 水箱容量 60 L 额定电压 220 V 加热时的功率 5 kW 保温时的功率 500 W 6.2021目前全国少数城已投入使用超级电容公交车(如图 ZT5-6 所示)。超级电容器是一种新型电能存储设备,像蓄电池一样也有正、负两极,可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电,让车可以继续正常行驶。在制动过程中,电车又能通过发电机回收局部能量为超级电容器充电,平安、高效、环保。
11、假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15 t,某次运行时从充电桩充满电后电车创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 储存的能量约为 2107 J,能以 10 m/s 的速度保持匀速直线行驶 6 km,能量利用的效率为90%。(1)电车发电机的工作原理是 。(2)假设公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为 0.4 m2,求公交车对程度地面的压强。(3)假设公交车在该次运行中受到的阻力恒定,那么牵引力大小是多少?(4)假设公交车在该次运行中电容器输出电压为 300 V,不计电容器输出电能时的能量损耗,那么
12、工作电路的电流有多大?(计算结果保存一位小数)图 ZT5-6 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 【参考答案】1.解:(1)由图可知,该电能表允许通过的最大电流为 10 A,那么他家能接入电路的用电器的总功率最大为P最大=UI=220 V10 A=2200 W。(2)该空调工作 4.5 h 消耗的电能W1=Pt=1 kW4.5 h=4.5 kWh,那么电能表的示数为 4.5 kWh+751.8 kWh=756.3 kWh。(3)该灯泡每 4 min 消耗的电能WL=kWh,那么灯泡功率为PL=0.06 kW
13、=60 W。2.(1)地线 热传递(2)电热水壶正常工作时的电流为I=9.1 A。(3)电热水壶装满水时所加水的质量为m水=水V=1.0103 kg/m32.010-3 m3=2 kg,该 加 热 过 程 水 吸 收 的 热 量 为Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)2 kg(100-15)=7.14105 J,电热水壶 7 min 内消耗的电能为 W=Pt时=2000 W760 s=8.4105 J,该电热水壶的加热效率为=85%。(4)如下图 96.8 3.解:问题 1:该养生壶静止在程度桌面上,由表中数据知壶中装满水时水的质量m水=水V容=1.0103 kg/m3110
14、-3 m3=1 kg,那么装满水时,壶对底座的压力F总=G总=(m壶+m水)g=(1 kg+1 kg)10 N/kg=20 N,创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 该养生壶装满水时对底座的压强 p=2000 Pa。问 题2:该 过 程 中 水 吸 收 的 热 量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)1 kg(90-20)=2.94105 J。问题 3:由P=得,该养生壶正常工作 5 min 消耗的电能 W=Pt时=1000 W560 s=3105 J,该养生壶的加热效率=98%。问题 4:电
15、能表转盘转 18 转消耗的电能 W=0.015 kWh,该养生壶的实际功率 P实=0.9 kW=900 W。4.问题一:电热水壶平放在程度台面上时,与程度台面的接触面积S=40 cm2=410-3 m2,电热水壶盛满水时,水的质量 m水=V=1.0103 kg/m31.510-3m3=1.5 kg,电热水壶盛满水时,对程度台面的压力 F=G总=(m水+m壶)g=(1.5 kg+0.5 kg)10 N/kg=20 N,电热水壶盛满水时,对程度台面的压强 p=5103Pa。问题二:水泵提升的水的重力 G水=m水g=1.5 kg10 N/kg=15 N,水泵提升水的过程中做的功 W=G水h=15 N
16、0.6 m=9 J。创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 问 题 三:此 加 热 过 程 水 吸 收 热 量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)1.5 kg(100-20)=5.04105 J,电热水壶工作 6 min 消耗的电能 W=0.2 kWh=7.2105J。电热水壶的加热效率=70%。问题四:当温控开关闭合时,只有电阻R1接入电路,此时电路中电阻最小,只有R1接入电路,为加热挡,此时功率P加热=2000 W,根据P=UI=可知,发热板R1的阻值R1=24.2,当温控开关断开时,电阻
17、R1和R2串联,电热水壶处于保温状态,P保温=44 W,此时电路中的电流I=0.2 A,总电阻R总=1100,电热丝R2的阻值R2=R总-R1=1100-24.2=1075.8。5.问题一:电热饮水机装满水时水的体积 V水=60 L=60 dm3=0.06 m3,由=可得,水的质量m水=水V水=1.0103 kg/m30.06 m3=60 kg,电热饮水机装满水时对程度地面的压力 F=G总=(m水+m饮水机)g=(60 kg+40 kg)10 N/kg=1000 N,电热饮水机装满水时对程度地面的压强 p=2.5104Pa。问题二:抽水机对水所做的功 W=G水h=m水gh=60 kg10 N/
18、kg1.2 m=720 J,抽水机提升水的功率 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 创 作人：莘众在 日 期：二 O 二二 年 1 月 15 日 P=18 W。问题三:HY 大气压下水的沸点是 100,那么水吸收的热量 Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)60 kg(100-50)=1.26107 J。问题四:由=可得,消耗的电能 W电=1.575107J,从开场加热到自动转入保温状态需要的时间是t时=3150 s。6.解:(1)电磁感应(2)公交车对程度地面的压力F=G=mg=15103 kg10 N/kg=1.5105 N,公交车对程度地面的压强p=3.75105 Pa。(3)牵引力做功W=W总=2107 J90%=1.8107 J,牵引力F=3103 N。(4)公交车运行时间是t=600 s,由W=UIt得工作电路电流I=111.1 A。