资源简介

(共20张PPT)
电学计算专题(二)——第20题
类型3 挡位问题与电热
关于用电器的挡位问题，方法是先分析电路图有几种工作状态，将电路图分析简化画出。因家庭电路的电压保持不变，再根据P＝ UI，比较不同状态下的功率大小，从而确定相应的挡位，再根据已知条件，应用公式进行计算。电热器挡位的判断：利用公式P＝判断较为容易，在电压U＝220 V不变时，电阻越小对应的电功率越大，此时是高温挡，反之是低温挡。
1．(2023 临沂)随着生活水平的提高，煎饼已由果腹的家庭主食变为临沂的一道美食。图甲是具有两挡加热功率的煎饼锅，图乙是其内部简化电路图。当开关S1和S2均闭合时，煎饼锅的加热功率为968 W；仅闭合开关S1时，煎饼锅的工作电流为1 A。求：
(1)当开关S1和S2均闭合时，煎饼锅的工作电流和电阻R1的阻值；
答：当开关S1和S2均闭合时，煎饼锅的工作电流为4.4 A，电阻R1的阻值为50 Ω；
(2)电阻R2的阻值。
解：仅闭合开关S1时，R1和R2串联，煎饼锅的工作电流为1 A，
电阻R2的阻值R2＝R总－R1＝220 Ω－50 Ω＝170 Ω
答：电阻R2的阻值为170 Ω。
2．(2023 龙东)如图甲所示是一款紫砂电饭锅，其简化电路如乙图所示，R1和R2是电热丝，通过单独或同时闭合开关实现低温和高温挡切换，低温挡功率为440 W，高温挡功率为880 W，已知粥的比热容c粥＝4.0×103 J/(kg ℃)。求：
(1)当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流；
解：当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流
答：当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流为2 A；
(2)电热丝R2的阻值；
解：由图乙可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝ 可知，电路中的总功率最大，电饭锅处于高温挡；当只闭合S1时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，由P＝
可知，电路的总功率最小，电饭锅处于低温挡；R2的电功率P2＝P高－P低＝880 W－440 W＝440 W，R2的阻值
答：电热丝R2的阻值为110 Ω；
(3)若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2 kg的粥从20 ℃加热到86 ℃时需要的时间；
解：粥吸收的热量Q吸＝c粥mΔt＝4.0×103 J/(kg ℃)×2 kg×(86 ℃－20 ℃)＝5.28×105 J
不考虑热量损失，电饭锅消耗的电能
W＝Q吸＝5.28×105 J
答：若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2 kg的粥从20 ℃加热到86 ℃时需要的时间为600 s；
(4)若实际正常使用高温挡加热的时间为800 s，该电饭锅的加热
效率。
解：电饭锅实际消耗的电能
W′＝P高t′＝880 W×800 s＝7.04×105 J
答：若实际正常使用高温挡加热的时间为800 s，该电饭锅的加热效率为75%。
类型4 动态电路与电学图象
此类问题的解题关键是分别抓住电路变化前后所处状态，分析电路中的变化量和不变量，相关物理量要从图象中进行查找，再代入公式求解。
3．(2022 百色)如图甲所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“5 V　2.5 W”字样，电压表量程为0～3 V，电流表量程为0～0.6 A。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由b端滑到中点的过程中，灯泡L的电功率与电流的P－I关系图象如图乙所示，忽略温度对灯丝电阻的影响。求：
(1)灯泡L的电阻；
解：灯泡的型号规格为“5 V　2.5 W”，即灯泡的额定功率P额＝2.5 W；U额＝5 V，根据公式P＝UI变形得
答：灯泡L正常发光时的电阻为10 Ω；
(2)滑片P在b端时，1 min内灯泡L消耗的电能；
解：当滑动变阻器完全接入电路时，即滑片P位于b端，此时电路中接入的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡两端的电压最小，消耗的电功率最小，由乙图可知，P位于b端时，此时灯泡消耗的电功率为P灯＝0.9 W；根据电能公式W＝Pt得，滑片P在b端时，1 min内灯泡L消耗的电能W灯＝ P灯t＝0.9 W×1×60 s＝54 J
答：滑片P在b端时，1 min内灯泡L消耗的电能为54 J；
(3)电源电压；
解：电源电压为U＝(R灯＋R)×0.3 A＝3 V＋0.3R①
当滑动变阻器的滑片P滑到中点时，电路中的电流为0.4 A，此时电源电压
由①③式得R＝10 Ω　 代入①式得U＝6 V
答：电源电压为6 V；
(4)在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值。
答：在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为2 Ω。
4．(2023 枣庄)体重超标已影响了部分中学生的身心健康，为了动态监测学生的体重情况，班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所示。已知电源电压恒定，定值电阻R0＝5 Ω，R为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示，电流表量程为0～0.6 A，踏板重力不计，求：
(1)闭合开关S，当体重计空载时，电路中的电流为0.12 A，电源电压为多少？
解：由图甲可知，闭合开关S，定值电阻R0与压敏电阻R串联，由图乙可知当体重计空载时，R＝45 Ω，I＝0.12 A，则电源电压U＝I(R＋R0)＝0.12 A×(45 Ω＋5 Ω)＝6 V
答：闭合开关S，当体重计空载时，电路中的电流为0.12 A，电源电压为6 V；
(2)当体重计示数为600 N时，R0消耗的电功率；
解：由题图乙可知，当体重计示数为600 N时，压敏电阻的阻值R′＝15 Ω，此时电路中电流
定值电阻R0消耗的功率P＝I′2R0＝(0.3 A)2×5 Ω＝0.45 W
答：当体重计示数为600 N时，R0消耗的电功率为0.45 W；
(3)此体重计所能测量的最大体重。
解：已知电流表量程为0～0.6 A，当电路中的电流最大为Imax＝0.6 A时，体重计测量最大体重，
由题图乙可知，所能测量的最大体重为1 200 N
答：此体重计所能测量的最大体重为1 200 N。

展开更多......

收起↑