电学综合计算题

1、电学综合计算题电学综合计算题一、计算题 :1.(1)如图所示，已知电源电压为1 2V,电阻R=60 Q ,灯泡标有“ 1 2V 6W ”字 样，闭合开关,请你用学过的电学知识求出跟灯泡L相关的三个物理量.(2) 小亮家新买了一个电热水壶，铭牌上标有“226V50HZ 900W“的字样在侧面透明小窗口上清晰地看到盛水的最大容量和最小容量“一;MIN ” MAX小亮对新电热水壶很感兴趣 ,于是在家里做了实验 .他把水倒入电热水壶至最小容量 处，用温度计测出水的初温是20 C ,通电Imin后水烧开了(当时气压为1标准大气 压).根据以上数据 ,求: 加热过程中水吸收的热量.C水=x 1 03J/(

2、kg? 水)=/ 1 03kg/m3 电热水壶烧水的效率 . 若电热水壶盛水至最大容量时对桌面的压强等于不盛水时对桌面压强的3倍,电热水壶的质量是多少 (取 g=10N/kg)【答案】(1) 可求得灯泡电阻为24 Q ;灯泡正常发光时的电流为;灯泡的实际电流为；灯泡 两端的电压为 ;灯泡消耗的实际功率为 (任选 3个回答)(2) 最小容量时水的质量为；水吸收的热量为x105J;.水壶的质量为析】解:(1)解:由功率公式可求得灯泡L的电阻：R L=;灯泡 L 正常发光时通过的电流 I=;由欧姆定律可得通过灯泡的实际电流 :I=;灯泡两端的电压 U L=IR L= x 24 Q =;灯泡 L 消耗

3、的实际功率 P=U L I= x =( 以上任选其三作答即可).(2) 加至最小容量时水的质量为m= p V MIN= x 103kg/m3 xx 100n3=;加热过程水吸收的热量 Q=mc(t2 - t1)= xx 103J/(kg? C ) x (100 C- 20 C) =x 105J;电热水壶加热过程消耗的电能 :W=Pt=900W x 4x 60s= x 105J;电热水壶烧水的效率 n =%;设电热水壶底面积为S,质量为mO,最大容量时水的质量 m2= p水V max由 P= 得 :不盛水时水壶对桌面的压强 P1=盛最大容量水时 ,电热水壶对桌面的压强为 :P2=依题意得 :P2

4、=3P1则=3解得 :mO=;答:(1)可求得灯泡电阻为24 Q ;灯泡正常发光时的电流为灯泡的实际电流为；灯 泡两端的电压为 ;灯泡消耗的实际功率为 (任选 3 个回答)(2)最小容量时水的质量为；水吸收的热量为X105J;.水壶的质量为2如图所示,灯泡L标有“ 6V,3W ”字输动变阻器的最大值为12 Q ,当开关S1 、S2 闭合,滑动变阻器的滑片 P 滑到最右端时 ,小灯泡恰好正常发光。求 :(1) 灯泡的电阻(2) 电源电压(3) 当开关S1闭合、S2断开时，滑片移到变阻器的最左端，求灯泡的功率【答案】(1) 12 Q(2) 6 V(3)【解析】解决此题的关键是能看懂电路图 ,会利用

5、串并联电路的特点进行分析电路中的 电压、电流变化情况 ,结合欧姆定律公式 I=U/R 和电功率的公式 P=I I2R=u2/R进行计算 .此题是个电学综合题目 ,要在理解电路图的情况下结合公式进行求解.3. 电动汽车越来越受到人们的青睐。电动版朗逸是大众汽车首款完全在中国开 发的车型。它已在北京车展上合世人见面。朗逸电动车由安装在车头部位的电动机 驱动,电动发动机的最大功率为 85kW, 持续输出功率为 50 kW; 该车具有出色的动力 表现,从静止加速到1OOkm/h用时11s,运动路程165m。电池系统是由锂离子电 池单元组组成，容量为kWh,充满电连续行驶里程60km/h等速状态下)为1

6、50km; 电池可以通过家用220V电源直接充电，充满电所需时间为6h。请根据以上信息，求：(1) 电池在家用电源上的充电电流 ;(2) 电动汽车充满电连续行驶的时间 ;(3) 电动汽车从静止加速到 100km/h 的过程中的平均速度 ;(4) 在持续输出功率下 ,当电动汽车以 100km/h 的速度匀速行驶时 ,电动机所提 供的牵引力。【答案】(1)20A( 或(2)(3) 15m/s(4) X 103N【解析】(1)已知 W、U、t,由W=Ult求充电电流.已知s、v,由t=求电动汽车充满电连续行驶的时间.(3)已知运动路程s,加速时间t,由平均速度公式可求出平均速度.已知车的输出功率P,

7、行驶速度v,由F=求车的牵引力.解:(1) 电池容量即为电池所储存的电能 ,由题意知 :电池的容量 W=?h= X 104W?h, 充电电压U=220V,充电时间t=6h,由W=UIt得:充电电流 ：l= 20A.(2) 已知路程s=150km,速度v=60km/h,由v=得:汽车连续行驶的时间t=.(3) 已知路程s=165m,加速时间t=11s,由v=得:汽车的平均速度:=15m/s(4) 汽车持续输出功率 P=50kW=5 X 104W, 电动汽车速度 v=lOOkm/h, 汽车匀速行驶时的牵引力 F=1800N.本题考查的知识面很广 ,力学知识以及电学知识 ,学生必须对综合知识做到融会

8、 贯通.4. 小丽家电热淋浴器的额定功率为 2000W, 水箱最多可容纳 50kg 水,注满水的 淋浴器连续正常加热40min,淋浴器上温度示数由22 C上升到42 C。求：1 )此过程中水箱中水吸收的热量 ;2)该电热淋浴器加热时的热效率。【答案】(1) X 106J (2)%【解析】(1)知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温 ,利用吸热公式 Q 吸 =cm t 求水箱内的水吸收的热量 ;(2) 上面求出水吸收的热量为有用能量 ,知道电热淋浴器的电功率 ,利用 W=Pt 求 出消耗的电能 (总能量 ),再利用效率公式求电热淋浴器的热效率 .解:(1)水吸收的热量 (有用能量 ):Q 吸=

9、cm t= x 103J/(kg? C ) x 50kg x (42 C- 22 C )= x 106J;(2)加热水消耗的电能 (总能量 ):W=Pt=2000W x 40 x 60s= x 106J;电热淋浴器加热时的热效率 :n = x 100%= x 100%=%.答:水箱中水吸收的热量为x106J;(2)电热淋浴器加热时的热效率为 %.本题是一道电学与热学的综合计算题 ,考查了热量的计算、电功的计算、电热 淋浴器的效率的计算 ,要注意区分哪些是有用能量 (被水吸收的 )、哪些是总能量 (消 耗的电能 ).5. 一小灯泡额定电压为 ,小灯泡电流随电压变化的曲线如图甲所示 ,将它连入如图

10、乙所示电路中 ,电源电压为 6V 且保持不变。求 :( 1 )小灯泡的额定功率 ;(2) 为保证小灯泡正常发光 ,此时滑动变阻器连入电路的电阻大小 ;(3) 当电流表的示数为时 ,滑动变阻器在 1min 内消耗的电能。【答案】(2) Q (3)【解析】(1) 先从图甲中找出电压 U= 时对应的电流 (额定电流),然后根据公式 P=UI 就 可以算出小灯泡的额定功率 ;(2) 当小灯泡两端的实际电压等于额定电压时 ,小灯泡正常发光 ,根据这一点我们可以先确定小灯泡的电压应为,然后根据串联电路电压规律算出滑动变阻器两端的电压 ,再用滑动变阻器的电压除以灯泡的额定电流 (串联,通过灯泡电流等于滑动变

11、 阻器的电流 ),这样就算出了滑动变阻器连入电路的电阻大小 ;(3) 要求滑动变阻器在 1min 内消耗的电能是多少 ,根据公式 W=Pt 可知,就需要 先算出滑动变阻器消耗的功率是多少 .要求滑动变阻器消耗的功率是多少 ,根据公式P=UI 可知 ,就需要先算出滑动变阻器两端的电压是多少 (题中已经告诉电流为 ).而 要算此时滑动变阻器两端的电压是多少 ,就不能用公式 U=IR 去计算了 ,因为此时滑 动变阻器连入的阻值我们并不能直接算出来 .这就需要我们换个思路去分析 :因为图 甲是小灯泡的电流 -电压关系图象 ,那我们就可以先从图甲上找出当电流等于 时 ,对 应的灯泡电压是多少 ,然后根据

12、串联电路电压规律再算出滑动变阻器两端的电压,从而最终就可以求出滑动变阻器在 1min 内消耗的电能 .解:(1)由图甲可知小灯泡的额定电流为 I L = , 所以小灯泡的额定功率为 : P 额=U 额 I 额=x =;(2)小灯泡正常发光时 ,滑动变阻器两端的电压为 : U R =U-U L = , 滑动变阻器与小灯泡串联 ,所以通过滑动变阻器的电流 I R =I L = , 由欧姆定律 , 滑动变阻器连入电路的电阻为 := R U VR I A; (3) 当电流表的示数为 时,小灯泡两端的电压为 ,则滑动变阻器两端的电压为 :U R ' =U L ' =6V =,滑动变阻器的电功率为：P=U R 'I R Im'in =内消耗