中考物理试题电学压轴题之多档位问题 - 图文
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中考物理试题电学压轴题之多档位问题
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中考物理试题电学压轴题之多档位问题
1、图l6甲为一款有高、低温两档的家用蒸汽电熨斗,其电路原理如图16乙所示,R1、R2为电热丝,其额定电压均为220V。电路的工作原理是:当S,闭合,S2断开时,电熨斗处于低温档;当S1、S2都闭合时,电熨斗处于高温档。正常工作时高温挡的电功率为1980W。(电源电压保持不变,不计电热丝电阻随温度的变化)
(1)电熨斗正常工作时,在高温档状态下电路中的总电流是多大?R1的电阻为多少? (3)若电热丝R2烧毁了,要使电路恢复
(2)若电热丝R2的电阻为44Ω,则电热丝正常工作,小楠设计了这样一个方案: 小楠方案:用两根都是“220V 550W”的电热丝并联替代R2。 请你通过计算和分析,对小楠的方案作出评价。
(1)电熨斗工作时,电流流过电阻产生热量,对水加热,使水汽化为蒸汽,因此电热丝是利用电流的热效应工作的;由电路图知,当闭合S1、S2闭合时,两电阻丝并联,电路
[来源学+科+网]U
电阻最小,电源电压U一定,由P=可知此时电路功率最大,电熨斗处于高温挡;
R
由P=UI可得,1800W=220V×I,所以在高温档状态下电路中的总电流I=9A
(2)由电路图知:当S1闭合,S2断开时,电阻R1和R2组成的是一个并联电路; U=U1=U2=220V U2220VI2== =5A R2 44ΩI1= I- I2=9A -5A =4 A U1220VR1= = =55Ω
4 AI1
(3)小楠方案:用一根都是“220V 550W”的电热丝的电阻为R3 U(220V)
R3= ==88Ω
P3550W
用两根的电热丝R3并联后总电阻是44Ω,其总功率为1100W,正常工作时符合要求。 但当其中一根的电热丝烧坏,电路仍能工作,但P3=550W<1100W,且不能及时发现加以排除,可见小楠方案也不是最佳方案。
2、电热加湿器工作原理:加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾,产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中,从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数,其发热电路如图所示,R1、R2为阻值相同的发热电阻,1、2、3、4为触点,S为旋转型开关,实现关、低、高档的转换。
(1)若加热前水温为20℃,电热槽内气压为标准大气压,从加热到沸腾最短时间为3分钟,则电热槽中水的质量是多少千克?(不计热损失,c水=4.2 x103J/( kg·℃),结果保留两位小数)
3
2
2
2
额定电压 水箱容积 适用面积 220V 4L 40~60m2 额定最大发热功率 400W
(2)加湿器在低档时的发热功率;
(3)对于需要制冷的室内,电热加湿器会使其气温升高,请提出一条改进的建议。 1)不计热损失,有:Q1= Q2 P1t= cm(t2-t1)
3
400W×3×60s=4.2×10J/(kg·℃)×m×(100℃-20℃) m=0.21kg
U2(2)电热加湿器在高档时,R2被短路,电路中只有R1 ,故有P1=UI1=
R1U2电热加湿器在低档时,R1和R2串联,总电阻R=2R1,有P2= UI2=
2R1则
P2R?1=0.5,P2=0.5 P1=0.5×400W=200W P2R11(3)可以降低电热槽内气压 其他正确解答均可
3、图16所示是一种电热水龙头,图17是它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点,从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2是电热丝,R2=55Ω,温水档的电功率是2.2kw。试回答或求解下列问题: (1)S旋到____位置时,水龙头流出温水;S旋到____位置时,水龙头流出热水。(选填“1”、“2”或“3”)
(2)电热丝R1的阻值是多大?
(3)S旋到热水档时,电路中的总电流是多大?
答案:(1)2 、 3 (2)22欧 (3)14A 图16 图17
解析:(1)当开关处于位置2时,只有电阻R1接入电路,电路电阻最大,根据P=
可知:
此时功率最小,可见此时放出的是温水;当开关处于位置3时,电阻R1和R2并联接入电路,电路电阻最变小,根据P=(2)∵P=UI=
可知:此时功率最小,所以此时放出的是热水;
可知,温水功率P温水=2.2kW=2200W,
∴R1===22Ω;
(3)∵S旋到热水档时,电阻R1和R2并联接入电路,
∴根据欧姆定律得:I1===10A,
4
I2===4A,
所以,I=I1+I2=10A+4A=14A.
4、某学校食堂有一个电水壶的铭牌如表所示.如图是电水壶的电路图,R为加热器,当温度较低时,温控开关S处于闭合状态,加热器加热.当水沸腾后,会自动断开进入保温状态.从而实现了自动温度开关控制.若加热器电阻阻值不随温度变化而改变,且此时的大气压为1标准大气压.则: 额定电压 220V 额定功率 4400W 水壶装水质量 10kg 频率 50Hz (1)电水壶正常工作时,其加热电阻的阻值是多大?
(2)若电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
3
长时间?[水的比热容C=4.2×10J/(kg?℃)].
(3)当电水壶处于保温状态时,通过加热器的电流是1A,此时电阻R0的电功率是多少?
解(1)由P=答: R==可得,加热电阻的阻值: =11Ω; (2)标准大气压下水的沸点是100℃,水吸收的热量: 36Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×10J/(kg?℃)×10kg×(100℃﹣23℃)=3.234×10J, ∵电水壶产生的热量全部被水吸收, 6∴W=Q吸=3.234×10J, ∵W=Pt, ∴加热时间: t===735s; (3)当S断开时,R与R0串联,处于保温状态, 由欧姆定律可得,R两端的电压: UR=IR=1A×11Ω=11V, ∵串联电路中总电压等于各分电压之和, ∴R0的电压: U0=U﹣UR=220V﹣11V=209V, 此时电阻R0的电功率: P0=U0I=209V×1A=209W. 答:(1)电水壶正常工作时,其加热电阻的阻值是11Ω; (2)若电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735s;
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(3)当电水壶处于保温状态时,通过加热器的电流是1A,此时电阻R0的电功率是209W. 5、如图所示是家用饮水机的工作原理电路,其中S是温度控制开关,当水温升高到一定温度时,饮水机从加热状态自动切换到保温状态,已知电阻R0=55Ω,R=2365Ω.
(1)当开关S处于“2”挡时,通过电阻R和R0的电流强度各为多大? (2)当开关S分别处于“1”挡和“2”挡时,饮水机的总功率各是多少?
(3)请判断当开关S处于“1”挡时,饮水机处于加热状态还是保温状态?简述理由。
[来源: (1)当开关S处于“2”挡时,R被短路,IR=0
I 0=U/R0=220V/55Ω=4A
(2)当开关S处于“1”挡时,R与R0串联,饮水机的总功率
P1=U2/(R0+R)=(220V)2/(2365Ω+55Ω)=20W 当开关S处于“2”挡时,只有R0工作,饮水机的总功率
P2=U2/R0=(220V)2/55Ω=880W (3)当开关S处于“1”挡时,饮水机处于保温状态
当开关S处于“1”挡时,饮水机的总功率远远小于开关S处于“2”挡时的总功率。 6、电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点,是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅的简化电路图,R1为加热电阻,R2为保温电阻,S1为电源开关,S2为压力开关。加热时S2与触点a接通,R1工作;保温时S2与触点b接通,R2工作。电压力锅的其他参数见铭牌。
(1)当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。此时,水的温度______100℃(选填“>”、“=”或 “<”)。
(2)计算保温电阻R2正常工作时的阻值。
(3)图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。阴影部分面积表示_________,并列式计算它的大小。
电压力锅的铭牌 额定电压 加热功率 保温功率 220伏 1000瓦 100瓦 气压设定值 175千帕 (1) >
(2) 保温时S2与触点b接通,R2工作;R2=U2/P保温=(220伏)2/100瓦=484欧姆 (3)电压力锅加热10分钟消耗的电能(或电功) W=Pt=1000瓦×600秒=6×105焦
6
7、(2013绥化)某种电热水器,其电路图如下,R1为发热板,R2为保温电阻,Sl是温控开关。当电热水器处于加热状态时水被加热,达到设定温度时,S1自动断开,热水器处于保温状态时,已知电阻R1=50Ω,R2=450Ω。求:
(1)热水器内装有质量为2kg的水,当水的温度从20℃升高到40℃对,这些水吸收的热量是多少?
(2)当电热器处于加热状态时,电路中的电流是多大? (3)当热水器处于保温状态时,R1的电功率为多少?
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(40℃﹣20℃)=1.68×105J 热水器加热时,只有R1工作,电路的电流:I加热=U/R1=220V/50Ω=4.4A 当热水器处于保温状态时,R1与R2串联,电路的电流:I=220V/500Ω=0.44A
R1的电功率P1=I保温2R1=(0.44A)2×50Ω=9.68W 答案:(1)1.68×105J (2)4.4A (3)9.68W
8、(2013柳州)学习了电学知识后,小亮研究家中具有保温功能的电饭锅,画如电饭锅的电路原理图如图l6所示,电饭锅的铭牌上部分内容如下表。
保温
=U/(R1+R2)
(1)R1、R2中哪个是加热电阻?要使电饭锅加热,开关S闭合还是断开? (2)电饭锅正常加热时,电路的电流是多大?
(3)电路中电阻R1、R2的阻值各是多大?保温时,R1、R2产生的电热之比是多少?
解:(1)当开关S闭合时,R2被短路,电路的总电阻最小,根据P=U2/R,这时功率最大,这时电饭锅处于加热状态,R1为加热电阻。
(2)电饭锅正常加热时,电路的电流:I加热=P加热/U=1100W/220V=5A (3)电饭锅正常加热时,只有R1工作,R1=U2/P加热=(220V)2/1100W=44Ω 电饭锅保温时,R1与R2串联,R总=U2/P保温=(220V)2/44W=1100Ω R2=R总-R1=1100Ω-44Ω=1056Ω 电饭锅保温时,R1与R2串联,I1=I2=I
它们产生电热之比Q1:Q2=W1:W2=I12R1t:I22R2t=R1:R2=44Ω:1056Ω=11:264
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9、(2013苏州)某型号的家用电饭煲有两挡,其原理如图所示.“1”挡是保温焖饭,“2”挡是高温烧煮.若已知电阻R0=44Ω,R=2156Ω,求:
(1)当开关S置于“1”挡时,电路中的电流I1和R0两端的电压U0; (2)当开关S置于“2”挡时,电饭煲高温烧煮的功率P.
答案:(1)0.1A 4.4V (2)1100W
解:(1)当开关S置于“1”挡时,R与R0串联
电流I1=U/(R+R0)=220V/(2156Ω+44Ω)=0.1A R0两端的电压:U0=I1R0=0.1A×44Ω=4.4V (2)当开关S置于“2”挡时,电路中只有R0工作
电饭煲高温烧煮的功率:P=U2/R0=(220V)2/44Ω=1100W
10、(2013龙东)学校为班级新买的饮水机的电路图如图所示,铭牌如表示数.S是手动开关,S1是温控开关,当S闭合后,热水箱内的水温低于60℃时S1就自动闭合,水温高于90℃时S1就自动断开,因此这台饮水机有“加热”和“保温”两档功率,在“加热”时,流过电阻R2的电流为 A,R1的电阻值为 Ω. 20L 水桶容积 1L 热水箱水量 220V 额定电压 484W 加热功率 44W 保温功率 解:温控开关S1断开,处于保温状态,这时只有R2工作, 通过R2的电流I2=P保温/U=44W/220V=0.2A
而不管饮水机处于加热还是保温状态,R2都工作,其两端电压不变, 所以通过R2的电流不变,仍然是0.2A。
根据欧姆定律可计算R2的阻值,R2=U/I2=220V/0.2A=1100Ω 当温控开关S1闭合时,处于加热状态,这时R1和R2并联, R总=U2/P加热=(220V)2/484W=100Ω
根据并联电路电阻的关系,1/R总=1/R1+1/R2 1/100=1/R1+1/1100 可解得R1=110Ω
说明:本题还有其它解法,本题虽是一道填空题,但难度不小,网上有一种解析版答案和过程是错误的。
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