专项提分三 电学计算
(40分钟 50分)
类型一:电路类相关计算
1.(8分)(2025·乐山中考)如图所示,电源电压恒定,灯泡L标有“6 V 6 W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω。
当S、S1、S2均闭合,滑动变阻器滑片移至a端时,灯泡正常发光,此时电流表示数为1.6 A。求:
(1)电源电压;(2分)
(2)定值电阻R1的阻值;(2分)
(3)整个电路的最小电流。(3分)
解:(1)由图可知,当S、S1、S2均闭合,滑动变阻器滑片移至a端时,灯泡L与电阻R1并联,电流表测量干路的总电流;
此时灯泡L正常发光,则灯泡两端的电压UL=6 V,
根据并联电路的特点可知,电源电压:U=UL=6 V;
(2)由P=UI可知,灯泡L的额定电流:IL===1 A,根据并联电路的特点可知,通过R1的电流:I1=I-IL=1.6 A-1 A=0.6 A,
根据欧姆定律可知,R1的阻值:
R1===10 Ω;
(3)当S、S1闭合,S2断开时,滑动变阻器滑片移至b端时,R1与R串联,滑动变阻器最大阻值接入电路,此时电路的总电阻最大,电路中的电流最小,根据串联电路的特点可知,电路中的最大总电阻:
R总=R1+R=10 Ω+20 Ω=30 Ω,
整个电路的最小电流:I小===0.2 A。
2.(8分)(2025·南通一模)如图,电源电压恒定,小灯泡L的额定功率为3 W,滑动变阻器R1标有“20 Ω 1 A”。求:
(1)只闭合S2,当R1的滑片P移至最左端时,小灯泡L恰好正常发光,电流表的示数为0.5 A,小灯泡正常发光时的电阻RL;(2分)
(2)只闭合S1,当R1的滑片P移至最右端时,电流表的示数为0.2 A,通电1 min电阻R2消耗的电能W2;(3分)
(3)只闭合S2,当R1的滑片P移至最右端时,电流表的示数为0.25 A,此时小灯泡L的功率PL。(3分)
解:(1)只闭合S2,当R1的滑片P移至最左端时,小灯泡L恰好正常发光,此时电路中只有灯泡在工作,电源电压U===6 V,小灯泡正常发光时的电阻RL===12 Ω;
(2)只闭合S1,当R1的滑片P移至最右端时,电流表的示数为0.2 A,此时滑动变阻器和电阻R2串联,电路中的总电阻R总===30 Ω,R2=R总-R1=30 Ω-20 Ω=10 Ω,
通电1 min电阻R2消耗的电能W2=R2t=(0.2 A)2×10 Ω×60 s=24 J。
(3)只闭合S2,当R1的滑片P移至最右端时,电流表的示数为0.25 A,滑动变阻器两端电压U1=I2R1=0.25 A×20 Ω=5 V,小灯泡两端电压UL=U-U1=6 V-5 V=1 V,此时小灯泡L的功率PL=I2UL=0.25 A×1 V=0.25 W。
类型二:用电器类相关计算
3.(8分)(2025·佛山一模)如图甲所示是某款电饼铛,它有功率相同的上、下烤盘,简化电路如图乙所示,其中R1、R2为加热电阻,S是下烤盘开关,S1是上烤盘开关,此电饼铛额定最大功率为1 760 W,求:
(1)上、下烤盘同时工作,通过电路的总电流;(2分)
(2)下烤盘工作5 min消耗的电能;(3分)
(3)R2的阻值。(3分)
解:(1)上、下烤盘同时工作,电饼铛额定功率最大为1 760 W,根据P=UI知,
通过电路的总电流I===8 A;
(2)最大功率为1 760 W,上、下烤盘的功率相同,都为P'=P=×1 760 W=880 W;
下烤盘工作5 min消耗的电能W=P't=880 W×5×60 s=2.64×105 J;
(3)上烤盘的功率P'=880 W;根据P=知,R2===55 Ω。
4.(8分)(2025·凉山州中考)电热暖手宝是生活中常见的取暖设备。某款电热暖手宝的主要参数如图表所示,其正常工作4 min,恰好将袋内液体从10 ℃加热至32 ℃[袋内液体的比热容取4.2×103 J/(kg·℃)]。求:
主要参数 袋内液体质量:1 kg 额定电压:220 V 额定功率:550 W
(1)电热暖手宝正常工作时的电流;(2分)
(2)袋内液体从10 ℃加热至32 ℃吸收的热量;(3分)
(3)该过程中,电热暖手宝的加热效率。(3分)
解:(1)由电热暖手宝参数知,当其正常工作时的电流I===2.5 A。
(2)袋内液体从10 ℃加热至32 ℃吸收的热量
Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(32 ℃-10 ℃)=92 400 J。
(3)电热暖手宝消耗的电能W=Pt=550 W×4×60 s=132 000 J,
该过程中,电热暖手宝的加热效率η===70%。
5.(8分)(2025·陕西中考)劳动实践小组为温室育苗基地制作了一个保温箱,其电路如图1所示。
(1)电热丝R1的阻值为220 Ω,则电路中的电流是多少 (2分)
(2)已知保温箱内空气的质量为11 kg,图1所示电路工作300 s产生的热量,可使保温箱内空气的温度升高多少 [不计热损失,空气的比热容为1.0×103 J/(kg·℃)](3分)
(3)现增加一个阻值为44 Ω的电热丝R2,根据实际需求,利用电热丝R1与R2,为保温箱设计两个挡位,高温挡的电功率为1 100 W,低温挡的电功率为220 W。请根据需求,在图2的虚线框内将电路连接完整。(3分)
解:(1)根据欧姆定律,电路中的电流为:
I===1 A。
(2)电热丝R1工作的电功率为:
P1=UI=220 V×1 A=220 W;
该电路工作300 s产生的热量为:
Q1=W1=P1t=220 W×300 s=6.6×104J;
不计热损失,Q吸=Q1=cm(t-t0),所以保温箱内空气的温度升高:
Δt===6 ℃;
(3)增加一个阻值为44 Ω的电热丝R2,根据实际需求,利用电热丝R1与R2,为保温箱设计两个挡位,高温挡的电功率为1 100 W,此时的电阻为:R'2===44 Ω;
则此时应只有一个电阻R2接入电路。
设计电路时,保证利用多挡位开关,高温挡只有电阻R2接入电路,保温挡只有电阻R1接入电路。
6.(10分)(2025·湖北模拟)图甲是一款多功能电煮锅,图乙为该电煮锅简化电路图;其中开关S2可以断开、接A或接B,R1和R2都是用于加热的纯电阻,电煮锅的部分参数如表所示(R1和R2的电阻值不随温度变化而变化)。求:
项目 额定电 压/V 低温挡 功率/W 中温挡 功率/W 高温挡 功率/W
参数 220 550 1 100 2 200
(1)电煮锅处于中温挡正常工作时,电路中的电流大小。(3分)
(2)R1、R2的阻值。(3分)
(3)在某次用电高峰期,利用高温挡将质量为3 kg的汤汁由20 ℃加热至100 ℃,所用时间600 s,已知电煮锅的热效率为80%,汤汁的比热容为c汤=4×103 J/(kg·℃),此次工作高温挡的实际功率。(4分)
解:(1)由表中数据可知,电煮锅处于中温挡正常工作时的电功率为1 100 W,
由P=UI可得,电路中的电流大小为:
I中===5 A;
(2)由图乙可知,当只闭合S1时,电路中只有R1工作,为中温挡,
则R1的阻值为R1===44 Ω;
当开关S1断开,S2接A时,R1和R2串联,为低温挡,电功率为550 W,
由P=UI=可得,电路中的总电阻为R串===88 Ω,
所以R2的阻值为R2=R串-R1=88 Ω-44 Ω=44 Ω;
(3)汤汁吸收的热量为:
Q吸=c汤mΔt=4×103 J/(kg·℃)×3 kg×(100 ℃-20 ℃)=9.6×105 J,
消耗的电能为:
W===1.2×106 J,
此次高温挡的实际功率:
P高===2 000 W。专项提分三 电学计算
(40分钟 50分)
类型一:电路类相关计算
1.(8分)(2025·乐山中考)如图所示,电源电压恒定,灯泡L标有“6 V 6 W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω。
当S、S1、S2均闭合,滑动变阻器滑片移至a端时,灯泡正常发光,此时电流表示数为1.6 A。求:
(1)电源电压;(2分)
(2)定值电阻R1的阻值;(2分)
(3)整个电路的最小电流。(3分)
2.(8分)(2025·南通一模)如图,电源电压恒定,小灯泡L的额定功率为3 W,滑动变阻器R1标有“20 Ω 1 A”。求:
(1)只闭合S2,当R1的滑片P移至最左端时,小灯泡L恰好正常发光,电流表的示数为0.5 A,小灯泡正常发光时的电阻RL;(2分)
(2)只闭合S1,当R1的滑片P移至最右端时,电流表的示数为0.2 A,通电1 min电阻R2消耗的电能W2;(3分)
(3)只闭合S2,当R1的滑片P移至最右端时,电流表的示数为0.25 A,此时小灯泡L的功率PL。(3分)
类型二:用电器类相关计算
3.(8分)(2025·佛山一模)如图甲所示是某款电饼铛,它有功率相同的上、下烤盘,简化电路如图乙所示,其中R1、R2为加热电阻,S是下烤盘开关,S1是上烤盘开关,此电饼铛额定最大功率为1 760 W,求:
(1)上、下烤盘同时工作,通过电路的总电流;(2分)
(2)下烤盘工作5 min消耗的电能;(3分)
(3)R2的阻值。(3分)
4.(8分)(2025·凉山州中考)电热暖手宝是生活中常见的取暖设备。某款电热暖手宝的主要参数如图表所示,其正常工作4 min,恰好将袋内液体从10 ℃加热至32 ℃[袋内液体的比热容取4.2×103 J/(kg·℃)]。求:
主要参数 袋内液体质量:1 kg 额定电压:220 V 额定功率:550 W
(1)电热暖手宝正常工作时的电流;(2分)
(2)袋内液体从10 ℃加热至32 ℃吸收的热量;(3分)
(3)该过程中,电热暖手宝的加热效率。(3分)
5.(8分)(2025·陕西中考)劳动实践小组为温室育苗基地制作了一个保温箱,其电路如图1所示。
(1)电热丝R1的阻值为220 Ω,则电路中的电流是多少 (2分)
(2)已知保温箱内空气的质量为11 kg,图1所示电路工作300 s产生的热量,可使保温箱内空气的温度升高多少 [不计热损失,空气的比热容为1.0×103 J/(kg·℃)](3分)
(3)现增加一个阻值为44 Ω的电热丝R2,根据实际需求,利用电热丝R1与R2,为保温箱设计两个挡位,高温挡的电功率为1 100 W,低温挡的电功率为220 W。请根据需求,在图2的虚线框内将电路连接完整。(3分)
6.(10分)(2025·湖北模拟)图甲是一款多功能电煮锅,图乙为该电煮锅简化电路图;其中开关S2可以断开、接A或接B,R1和R2都是用于加热的纯电阻,电煮锅的部分参数如表所示(R1和R2的电阻值不随温度变化而变化)。求:
项目 额定电 压/V 低温挡 功率/W 中温挡 功率/W 高温挡 功率/W
参数 220 550 1 100 2 200
(1)电煮锅处于中温挡正常工作时,电路中的电流大小。(3分)
(2)R1、R2的阻值。(3分)
(3)在某次用电高峰期,利用高温挡将质量为3 kg的汤汁由20 ℃加热至100 ℃,所用时间600 s,已知电煮锅的热效率为80%,汤汁的比热容为c汤=4×103 J/(kg·℃),此次工作高温挡的实际功率。(4分)
