【中考夺分天天练】2014年中考物理(全国-人教)总复习专题7--电学综合计算

专题7电学综合计算专题7┃电学综合计算一、概述电学综合计算电学综合计算题多以生活情景为载体，涉及图象、变化电路等问题，综合性较强此类综合性问题一般电路较为复杂或伴有其他信息，因此需要认真分析题目所给的条件，画出相应的等效电路图，再结合图象等其他信息，找出解决问题的方法二、知识储备专题7┃电学综合计算1．图象识别如图T7－1所示为甲、乙两电阻的U—I关系图象，从图象中可知：甲电阻两端的电压与电流成正比，为定值电阻；乙电阻的阻值不固定，随两端电压(温度)的升高而增大。专题7┃电学综合计算2．信息提取如图T7－2所示为一电能表，从图中可以获得的信息有：①该电能表的计量单位是kW•h；②目前为止，接在这个电能表上的用电器已经消耗了1931.0kW•h的电能；③该电能表应该在220V的电路中使用；④该电能表的标定电流为5A；⑤该电能表应该在50Hz的交流电路中使用；⑥接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过2500转。专题7┃电学综合计算3．多挡功率问题电热器的“高低挡”指的是“功率”不同，电功率大的为高挡位，电功率小的为低挡位。在电源电压不变的情况下，通过改变电路的总电阻从而改变用电器的总功率，实现高、中、低挡之间的转换，一般是通过电阻短路或改变电路连接方式来实现的。常见多挡电路图如图T7－3所示。专题7┃电学综合计算三、思路图解电学综合计算图象识别信息提取多挡功率问题首先明确图象的类型，再分析图象中两个物理量之间的关系，根据相应关系式解答在明确题意的情况下，分清铭牌中各个参数代表的物理含义及它们之间的联系根据可知，当总电压不变时：①总电阻最大时总功率最小，用电器处于低温挡；②总电阻最小时总功率最大，用电器处于高温挡。且电路变化时总电阻大小的关系为R串RR并，电路总功率的关系为P串PP并RUP2专题7┃电学综合计算类型一图象类电学综合题例1【2013•广州】灯泡L标着“6V6W”字样，求：(1)灯泡L正常发光时的电流和电阻。(2)如图T7－4甲所示，把灯泡L与电压恒为6V的电源相接，在t＝0s时刻，闭合开关S，测得通过灯泡L的电流与通电时间的关系如图乙所示。专题7┃电学综合计算①闭合开关S的瞬间，通过灯泡的电流是多大？②从哪一时刻开始灯泡正常发光？③闭合开关的瞬间，灯泡的电阻为R1，正常发光时的电阻为R2，求R1R2。【答案】(1)1A6Ω(2)①6A②6×10－2s③16【思路点拨】专题7┃电学综合计算1．明确电路连接：电路中只有一只灯泡L接在电源两端2．明确图象含义：图象是通过灯泡L的电流与通电时间的关系图象3．分析计算：(1)根据题中灯泡铭牌，得正常发光时的电流为I＝PU＝6W6V＝1A；(2)①闭合开关S的瞬间，由图可知，当t=0时，电流I′=6A。②由（1）知，此灯泡正常发光时的电流为1A,结合图可知，从t=6×10-2s开始，灯泡正常发光；③根据①可得，闭合开关S的瞬间，灯泡的电阻为R1=UI′=1Ω,灯泡正常发光时的电阻为R2=6Ω，故R1R2＝1Ω6Ω=16专题7┃电学综合计算【针对训练】1．【2013•烟台】如图T7－5甲所示为某型号电子秤，其原理结构如图乙所示，R0为定值电阻，R是压敏电阻，其阻值随所受压力的变化关系如图丙所示。改写电压表(量程为0～3V)的表盘数值后，可直接读出所称量物体的质量。设踏板的质量为5kg，电源电压保持9V不变，g取10N/kg。(1)空载时，电压表的示数为1V，求R0的值。(2)该电子秤的量程是多大？(3)如果保持电子秤的结构和电压表量程不变，只在电路中增加一个电阻，电子秤的量程变为0～110kg，计算说明应使用多大电阻？如何连接？专题7┃电学综合计算【答案】(1)30Ω(2)0～90kg(3)串联一个40Ω的电阻【解析】(1)空载时，踏板的重力为50N，根据图象可知其对应的电阻为240Ω，根据U1R＝U0R0可得，9V－1V240Ω＝1VR0，R0＝30Ω。(2)电子秤称量的最大值对应的是电压表示数的最大值，此时R0分得的电压对应为3V，此时电路中的电流为I2＝U2R0＝3V30Ω＝0.1A，压敏电阻的阻值R2＝U－U2I2＝9V－3V0.1A＝60Ω；由图象可知，60Ω的电阻对应的压力为950N，且踏板的重力为50N，所以此时测量的最大值为90kg。(3)当电子秤的称量最大值为110kg时，其受到的重力为1100N，踏板的重力为50N，所以压敏电阻所受的总压力为1150N，此时压敏电阻的阻值为R3＝20Ω，根据欧姆定律可得此时电路电阻为R总＝UI2＝9V0.1A＝90Ω，则串联电阻R串＝R总－R3－R0＝90Ω－30Ω－20Ω＝40Ω。专题7┃电学综合计算专题7┃电学综合计算类型二用电器铭牌问题例2【2013•泉州】2010年6月1日，我国对空调产品实行新的能效国家标准，将能效分为1、2、3三个等级，等级1表示产品最节能，等级2表示产品比较节能，等级3表示产品的能效为我国市场的平均水平。如图T7－6所示为A、B两台家用空调的能效标识。(1)按照图中所给的输入功率，求出空调A在220V电压下工作时的电流大小。(2)若每台空调一年均使用1000h，求出使用一年，空调A比空调B节约多少电能？这些电能可供一盏额定功率为40W的日光灯正常工作多长时间？专题7┃电学综合计算【答案】(1)3.36A(2)60kW•h(或2.16×108J)1500h(或5.4×106s)【思路点拨】专题7┃电学综合计算1．明确题目计算问题：(1)计算空调A在220V电压下工作时的电流；(2)求空调A比空调B在1000h内节约的电能及这些电能供给40W日光灯的工作时间2．找准相关参数：(1)根据公式I＝可知，需要找出空调A的输入功率；(2)根据W＝Pt可知，需要找出空调A、B的输入功率，并计算功率差UP3．分析计算：(1)空调A在220V电压下工作时的电流为I＝PU＝740W220V＝3.36A；(2)节约电能为：W节＝ΔPt＝(PB－PA)×t＝(800W－740W)×1000h＝60kW·h(或2.16×108J)；节约的电能可供40W的日光灯工作的时间：t灯＝W节P灯＝60kW·h4×10－2kW＝1500h(或5.4×106s)专题7┃电学综合计算【针对训练】2．【2012•安徽】某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如图T7－7所示。表盘上“1600imp/(kW•h)”表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次。根据表盘上的信息，回答下列问题：(1)该同学家上个月共用电多少千瓦时？(2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少？(3)若只让一个标有“220V484W”的电热器工作3min，观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则该同学家的实际电压是多大？(设电热器的电阻不变)专题7┃电学综合计算【答案】(1)95kW•h(2)2200W(3)200V专题7┃电学综合计算类型三多挡功率问题例3【2013•重庆】如图T7－8甲所示为一款有高、低温两挡的家用蒸汽电熨斗，其电路原理如图乙所示，R1、R2为电热丝，其额定电压均为220V。电路的工作原理是：当S1闭合、S2断开时，电熨斗处于低温挡；当S1、S2都闭合时，电熨斗处于高温挡。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，在高温挡状态下电路中的总电流是多大？(2)若电热丝R2的电阻为44Ω，则电热丝R1的电阻为多少？(3)若电热丝R2烧毁了，要使电路恢复正常工作，小楠设计了这样一个方案：用两根都是“220V550W”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。专题7┃电学综合计算【答案】(1)9A(2)55Ω(3)小楠的方案虽然符合要求，但当其中一根电热丝烧坏时，电路仍能工作，但P3＝550W1100W，且不能及时发现加以排除，可见小楠的方案不是最佳方案。专题7┃电学综合计算【思路点拨】1．明确挡位变换原理：两电热丝并联，当开关S2闭合时，总电阻减小，总功率变大，处于高温挡状态；当开关S2断开时，总电阻增大，总功率变小，处于低温挡状态2．明确重要数据：额定电压为220V；高温挡电功率为1980W专题7┃电学综合计算3．分析计算：(1)由电熨斗电路图知，当S1、S2闭合时，两电热丝并联，电路电阻最小，电源电压U一定，由P＝U2R可知，此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡；由P＝UI可得，1980W＝220V×I，所以在高温挡状态下电路中的总电流为I＝9A。(2)由电路图知：当S1、S2都闭合时，电热丝R1和R2组成的是一个并联电路，此时U＝U1＝U2＝220V，I2＝U2R2＝220V44Ω＝5A，I1＝I－I2＝9A－5A＝4A，R1＝U1I1＝220V4A＝55Ω。(3)小楠的方案：一根“220V550W”的电热丝的电阻为R3，R3＝U2P3＝（220V）2550W＝88Ω，两根这样的电热丝R3并联后，其总电阻是44Ω，其总功率为1100W，正常工作时符合要求；但当其中一根电热丝烧坏时，电路仍能工作，但P3＝550W1100W，且不能及时发现加以排除，可见小楠的方案不是最佳方案专题7┃电学综合计算【针对训练】3．【2013•广东】如图T7－9甲所示是家用电吹风的工作原理图，电吹风工作时可以吹出热风，也可以吹出凉风。(1)要让电吹风工作时吹出热风，它的开关应置于图甲中的________(选填“1”“2”或“3”)位置，此时电风扇与电热丝的连接方式是________。1并联(2)某次用该电吹风将头发吹干的过程中，电吹风的功率随时间的变化关系如图乙所示，则在该次吹干头发的过程中，电吹风消耗的总电能是________J。(3)电热丝在工作时的电阻值是________Ω(保留一位小数)。(4)使用几年后，发现电热丝变细，则其电阻变________，它的实际功率将变__________。专题7┃电学综合计算1320091.7大小专题7┃电学综合计算【答案】(1)0.1A4.4V(2)1100W1．【2013•苏州】某型号家用电饭煲有两个挡位，其原理如图T7－10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。专题7┃电学综合计算【答案】(1)1A(2)110Ω(3)5.544×105J2．【2013•盐城】某豆浆机内部简化电路如图T7－11所示，R为电热丝，M为电动机，其额定功率是220W，S1为控制电动机工作的自动开关。小明磨制豆浆时，把豆浆机接入220V的电路中工作20min，其间电动机转动时间共2min，电动机转动时电路总电流是3A。求：(1)电动机转动时通过线圈的电流。(2)电热丝R的阻值。(3)20min内豆浆机消耗的电能。专题7┃电学综合计算3．【2012•黄冈】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T7－12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、高挡的转换。额定电压220V额定最大发热功率400W水箱容积4L适用面积40～60m2(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3min，则电热槽中水的质量是多少千克？[不计热量损失，c水＝4.2×103J/(kg•℃)，结果保留两位小数](2)加湿器在低挡时的发热功率是多大？(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。专题7┃电学综合计算【答案】(1)0.21kg(2)200W(3)可以降低电热槽内的气压(合理即可)。专题7┃电学综合计算4．【2012•金华】如图T7－13所示为某品牌的即热式电热水器，具有热能损耗率低、加热均匀、耐压性能好、