物理培优专题—电学综合计算题

-1-物理培优专题四——电学综合计算题1．某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图甲所示．迎风板与一压敏电阻R2连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向．压敏电阻的阻值随风力的变化而变化．已知电源电压恒为4.5V，定值电阻R＝1.0Ω压敏电阻Rx与迎风板承受风力F的关系如图乙所示.(1)若在电路中接入一电压表，使电压表示数随风力的增大而增大，请在图中适当位置画出电压表.(2)无风时，求电压表的示数和定值电阻消耗的电功率；(3)如果电压表的量程为0～3V，求该装置所能测量的最大风力.2．如图甲所示的是养鸡场的一种电热孵卵器，杨洁同学为该场设计安装了调节温度的旋钮式多档开关，其内部电路简图如图甲所示，两电阻丝阻值Rl=R2=242Ω，旋转多档开关的旋钮可以改变a、b、c、d四个接线之间的连接情况，从而使家用电器达到所需温度。图乙给出了其中的五种连接方式。几种长lm，横截面积lmm2的金属导线在20℃时的电阻值则：(l）图乙中电路连接不正确的是哪一个？（用英文字母表示）并请你说明原因。（2）计算该家用电器正常使用时的最小功率。(3）如果请你选用下表中的材料做电阻线，你将选用何种材料，若电阻线的横截面积为1mm2，至少要多长的电阻线？为了缩小电阻线的体积，你打算对材料作何种处理？导线电阻R/Ω导线电阻R/Ω铜0.017钨0.052铝0.027锰铜合金0.44铁0.096镍铬合金1.1-2-3．如图是小明自制电子秤的原理示意图。托盘、轻弹簧上端和金属滑片固定一起（弹簧的电阻不计）.(1）电路设计：要使电子秤能正常工作。下列电路连接正确的是：A.点“1”与点“2”连接B．点“1”与点“3”连接C．点“2”与点“3”连接(2）故障排除：小明在正确完成电路连接后闭合开关S，改变托盘中物体的质量，发现电压表有示数，但始终不变，发生故障的原因可能是。A.RO断路B.R1短路C.电压表短路D．金属滑片P处断路(3）刻度调试：①调零。在托盘中无物体时使金属滑片P处于Rl最上端．此时电压表的示数为零．②标度。每次向托盘中增加100g的砝码在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值。当将1kg的物体放在托盘中。金屑滑片P刚好指在距R1上端1/3处（如图）,请计算回答“1kg”应标在电压表多少伏的价置上？（电阻R0=5Ω，电阻Rl=15Ω，电源电压U=3V，电压表的量程为3V)(4）继续改进：小明在标示电子秤刻度时，发现电子秤的刻度与电压表的刻度有不同特点。请说出不同之处。于是，他又开始了新的研究。4．(8分)医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒，不同的器械所要求的温度、压强不同．如图为自动测量锅内温度、气压的电路原理图(虚线框内为锅内部分电路)．电源电压恒为4.5V．(1)若对总质量为5kg、初温为15℃的钢制器械进行消毒，消毒温度须达到115℃时，器械共吸收多少热量?[c钢=0.46×103J／(kg·℃)](2)压强传感器R1(阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻)置入锅内，其受压面积为2cm2，如果R1表面能承受的最大压力为70N，则锅内允许的最高气压是多少?(3)A1为显示锅内气压大小的仪表(实质是电流表)，当锅内气压不高于1标准大气压时，A1显示气压值都为0，此时R1阻值为200Ω，求：气压表零刻度线应标在电流表Al刻度盘多少毫安处?(4)热敏传感器R2(阻值随温度发生变化的可变电阻)置于锅内，A2为显示温度的仪表(实质是电流表)；R2的电阻与温度的关系如下表所示：温度t／℃80859095100105110115……电阻R2／Ω1201101009080706050……当电流表A2示数为60mA时，锅内的温度为多少?-3-5.如图是一种测量小汽车油箱内油量装置的原理图.压力传感器R的电阻会随所受压力大小发生变化，油量表（由电流表改装而成）指针能指示出油箱里的油的多少.已知：压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示.压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω500380310245200170150…若压力传感器R的上表面面积为5cm2，汽油热值为4.6×107J/㎏，汽油密度为0.7×103㎏/m3,电源电压为6V.请回答：(1)当油与箱总重为600N时，压力传感器R受到的压强是多大？(2)若油箱内油为10㎏时，汽油完全燃烧能放出的热量是多少？(3)如果空油箱的质量为5.8㎏,油量表指针指向2×10-2m3时，电路中电流是多少？(第40题图)6、如图甲、乙、丙是HG牌家用豆浆机的结构、铭牌和简化电路图。某次使用时，将浸泡好的适量黄豆放入滤网内，加入清水1000ml，制作豆浆，启动自动控制键，豆浆机按下表程序正常工作。工作程序预粉碎→混合预热→粉碎→煮沸→停止工作时间与状态3min无豆浆溢出5min30℃升至80℃2min溢出lOOg浆汁2min8O℃升至100℃(1)若盛水容器是底面积为200cm的圆柱体，则水对容器底部的压强多大?(2)两次加热过程中水和豆浆汁共吸收多少热量?(视豆浆汁与水比热容相同)(3)全过程消耗电能为多少?AR-4-7.小明家的电热饮水机，有加热和保温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到92℃时开关S1自动断开，处于保温状态；当水温降至一定温度t时，S1又闭合重新加热．饮水机的铭牌数据与电路原理图如下：⑴求电阻R1的阻值；⑵求正常加热时通过饮水机的电流；⑶在无人取水情况下，饮水机重新加热一次的时间为5min．加热一次消耗的电能是多少？重新加热前的水温t是多少？(不计能量损失，c水=4.2×103J/(kg·℃))8.为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。(1)太阳能是能源(填“可再生”或“不可再生”)。太阳的巨大能量来自于太阳内部的反应。(2)小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量?与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电?【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／(kg·℃)】(3)该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率η的表达式。(用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据)热水箱水量额定电压加热时功率保温时功率2kg220V440W40W-5-9、电压力锅集高压锅和电饭锅的优点于一体，既安全又节能．某型号电压力锅的额定电压为220V，右图是其工作原理图，R1、R2分别是主加热器和保压加热器，R1的额定功率为800W；L是用来指示电压力锅工作状态的变色发光二极管，当通过它的电流小于40mA时，发红光，达到40mA时，开始发绿光，只要有电流通过L其两端电压就恒为2V；R0是特殊电阻，其阻值随锅内温度变化而改变；接通电路，开关S自动与触点a、b闭合，开始加热，当锅内水温达到105℃时，S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾．(1)电压力锅正常工作时，若指示灯L发绿光，求R0的最大阻值．(2)在保压状态下，加热器正常工作1h耗电0.2kWh，求R2的阻值．(3)用该压力锅对5L、20℃的水加热，正常工作35min后，求水温升高到多少摄氏度?已知消耗的电能有90％被有效利用，水的比热容为4.2×103J／(kg·℃)．