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2020年中考专题复习——分析计算题(物理)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
1.太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图所示,某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2m2,1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J.若阳光照射该热水器5h,可以使量为80kg的水温度升高30℃,[c=4.2×103J/(kg?℃);q干木柴=1.2×107J/kg],求:
(1)水吸收的热量。
(2)若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供,需要完全燃烧多少千克干木柴(假设干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收)。
(3)该太阳能热水器的效率。
2.某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。其简化等效电路如图所示,此时处于空档位置。闭合开关S,旋钮绕P转动,实现档位转换,旋至1档时R1、R2同时工作,洗衣机处于加热状态;旋至2档时R2和电动机同时工作,洗衣机处于保温洗涤状态;R1和R2均为电热丝,其阻值不受温度影响,R1=22Ω,主要参数如表。[c水=4.2×103J/(kg?℃)]
**牌智能滚筒洗衣机
额定电压 220V
加热功率 2400W
电动机功率 240W
设定温度范围 30℃~90℃
防电墙电阻 1×106Ω
(1)洗衣机处于保温洗涤状态时,干路电流是多少?
(2)R2阻值是多少?
(3)洗衣机内注入10kg的水,在额定电压下连续加热1050秒,水温由20℃上升到50℃,此过程中的加热效率是多少?
3.如图甲所示,水平面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形薄壁容器,容器中装有质量为0.5kg的水。现将一个质量分布均匀、体积为5.0×10﹣5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3.(g取10N/kg,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)求物块受到的浮力大小;
(2)求物块的密度;
(3)用力缓慢向下压物块使其恰好完全浸没在水中(水未溢出)如图乙,求此时水对容器底的压强。
4.如图所示,是电饭锅工作原理的简化电路图。电饭锅有两挡,分别是高温烧煮和低温焖饭,S1为挡位自动控制开关。R0和R为电热丝,R0的阻值为1210Ω,该电饭锅铭牌技术参数如下表所示(低温焖饭挡额定功率模糊不清),求:
(1)电饭锅低温焖饭时的额定功率;
(2)电阻丝R的阻值。
(3)小明使用高温档对水加热,将2kg的28℃的水加热到100℃用时12.5min,求电饭锅高温档的加热效率。
5.如图是小红家刚买的蛋糕机简化电路图,额定电压为220V,蛋糕机处于低温档时功率为275W,中温档功率为550W,高温档功率为1100W.求:
(1)该蛋糕机处于低温档工作10min电流做的功;
(2)R1的阻值;
(3)小红家的电能表上标有3600r/(kW?h)的字样,她将家中的其他用电器都与电源断开,仅让该蛋糕机在高挡下工作,观察125s内电能表的转盘转了88r,则此她家的实际电压为多少?
6.某物理研究小组设计了一个压力报警装置,工作原理如图甲所示。OBA为水平杠杆,OA长100cm,O为支点,OB:BA=1:4;已知报警器R0的阻值恒为10Ω,压力传感器R固定放置,压力传感器受到的压力F与R的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时,闭合开关S,电压表的示数为1V:当托盘所受的压力增大,电压表的示数达到2V时,报警器R0开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计,电压表的量程为0~3V.
求:
(1)电源电压;
(2)当报警器开始报警时,压力传感器受到的压力;
(3)当托盘受到的压力为120N时,报警器是否报警;
(4)当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为5:6时,托盘受到的压力。
7.如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻。将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I间的关系图象如图乙所示。求:
(1)滑动变阻器R的最大阻值;
(2)电源电压;
(3)当滑片滑到滑动变阻器的中点时,电阻R0在1min时间里产生的热量。
8.如图所示,甲为电路的连接情况,R1=15Ω,R2为滑动变阻器,乙为R3的I﹣U图象,电源电压保持不变。当S1闭合,S2断开时,若滑片P在a端,则电流表示数为0.6A;若滑片P在b端,则电压表示数为6V.求:
(1)电源电压。
(2)滑动变阻器R2的最大阻值。
(3)当S1、S2均闭合,且滑片P在a端时,求电路的总功率。
9.如图所示的电路实物连接示意图中,电源两端电压不变,灯电阻不变。滑动变阻器的最大阻值为R1.当滑动变阻器的滑片P在B端,只闭合S2时,电压表V1示数为U1,电流表示数为I1;滑片P在B端,开关都断开时,电压表V2示数为U2,滑动变阻器的功率P1=4W;当滑片在A端,只闭合S1时,灯泡正常发光,电流表的示数为I3.已知U1:U2=5:3,I1:I3=2:3;电阻R2=18Ω.求:
(1)灯的额定功率PL0;
(2)电源电压U;
(3)电源不发生短路的情况下,通过不同变化,电路消耗的最大功率Pmax.(请画出相关电路状态的等效电路图)
10.如图甲是一种用于养生保健的煮饮电器养生壶,其电功率可调。某品牌养生壶参数如下表,请回答:
(1)该养生壶工作时利用了电流的 效应,将电能转化为 能。
(2)将壶内1.5L的水及其他营养物质从20℃以600W功率慢煮至100℃,若此过程中养生壶的加热效率为80%,则此过程所需加热时间为多少?[不计里面混合物的质量,混合物的比热容取4.0×103J/(kg?℃)]
(3)现关闭家中其他所有用电器,只让该养生壶在较大功率下工作3min,家中电能表(如图乙)上的指示灯闪烁了48次(表盘上“1200imp/kW?h”字样,表示用电器每消耗1kW?h电能,指示灯闪烁1200次)。请计算此过程中养生壶的实际功率是多少?
11.电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具。电梯的简易结构如图甲所示,电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧,在电梯半载时(半载指最大载重的一半),轿厢总重和配重的重力基本相等。满载上升时,主电动机提供动力,驱动轿厢。某商业大厦安装的观光电梯(该商业大厦每天营业时间为12h),其相关参数如表:
额定电压/V 220
额定运行功率/kW 25
待机功率/kW 1
最大载重/N 4000
轿厢质量/kg 500
为了安全,电梯设置了超载自动报警系统,其工作原理如图乙所示,控制电路的电源电压U为12V,压力传感器的电阻R与所受压力F的关系图象如图丙所示,电磁继电器阻值可忽略。当控制电路中的电流大于0.2A时,会启动警报系统,同时无论如何按压电梯控制器,门电动机均不工作。
(1)为便于观光,电梯的外壁采用玻璃材料,主要是因为玻璃有较好的 性。
(2)该观光电梯配重的重力约为 N。
(3)下列有关该电梯的说法中,正确的是 。
A.主电机与钢丝绳之间的摩擦为有害摩擦 B.超载自动报警系统中电磁铁的右端为S极
C.电梯满载上行时,电动机需顺时针转动 D.报警电铃的工作原理是电磁感应
(4)控制电路中R0= Ω.若使用一段时间,电梯未满载就报警,则说明R0的阻值变 (选填“大”或“小”)。
(5)若该商业大厦每天电梯运行时间为3.5h,设电梯均在额定功率下运行,则该观光电梯平均每天耗电 kW?h。
12.为响应市政府提出的“创建海绵型城市”的号召,小源设计了如图所示的市政自动排水装置模型,控制电路由电压为12V、最大容量为5000mAh的蓄电池供电,蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻,R为压敏电阻,压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连,浮体的质量为1kg,体积为10dm3,其中AB:BO=3:1,压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计,所用绿灯红灯及排水泵的额定电压均为220V)
压敏电阻受到的压力F/N 60 120 180 240 300 360 420 480 …
压敏电阻R阻值/Ω 400 260 180 125 100 80 65 55 …
(1)“发电玻璃”将太阳能转化为 ,若其面积为0.2m2,能量转化率为10%,要对没有电的控制电路蓄电池充满电至少需要 小时。(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1kW计算)
(2)若选用额定功率为5kW的排水电动机,排水泵机械效率为80%,工作1小时能将质量为多少千克的水抽到5米高处。(g=10N/kg)
(3)按照设计要求,当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时,通过电磁铁线圈的电流为100mA,排水泵启动,则所能选取的定值电阻R0为多少?
13.某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示。“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。电磁铁线圈可看成阻值为40Ω的纯电阻R0,“浴霸”共安装有2盏标有“220V,660W”的灯泡,当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时,继电器的衔铁被吸合,使“浴霸”电路断开;当线圈中的电流小于或等于40mA时,继电器的衔铁被释放,使“浴霸”电路闭合。求:
(1)工作电路闭合,两灯正常工作时通过电路的总电流是多少?
(2)工作电路闭合,两灯正常工作5min产生的热量是多少?
(3)若浴室中的温度不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值是多少?
(4)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制在多大范围内?
14.如图甲所示,L上标有“6V 3W”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,变阻器R的最大阻值为100Ω.当只闭合开关S1,滑片P置于变阻器上的a点时,变阻器连入电路中的电阻Ra为48Ω,电流表示数为Ia;当只闭合开关S2,移动滑片P,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示,当滑片置于b点时,电压表示数Ub=8V,电流表示数为Ib,已知Ia:Ib=3:5.(变阻器上的 a、b两点均未标出,灯丝电阻不随温度变化)求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)电源电压和定值电阻R0的阻值;
(3)只闭合开关S2,滑片P由变阻器的最左端逐渐向右端移动,当电压表的示数分别为9V与满量程时,变阻器消耗的电功率,并分析在滑片移动过程中变阻器消耗电功率的变化规律。
2020年中考专题复习——分析计算题(物理)
参考答案与试题解析
1.【解答】解:(1)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×80kg×30℃=1.008×107J。
(2)由题意知,干木材完全燃烧放出的热量:Q放=Q吸=1.008×107J,
由Q=mq得,需要完全燃烧的干木柴的质量:
m干木材===0.84kg。
(3)每天获得的太阳能为:
E=5×2×2.52×106J=2.52×107J,
则太阳能热水器的效率:
η=×100%=×100%=40%。
答:(1)水吸收的热量为1.008×107J;
(2)需要完全燃烧0.84千克干木柴;
(3)太阳能热水器的效率为40%。
2.【解答】解:
(1)由电路图可知,当旋钮旋至1档时,电热丝R1与R2并联,洗衣机处于加热状态,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,电热丝R1的加热功率:
P1===2200W,
因电路的总功率等于各用电器功率之和,
所以,R2的电功率:
P2=P加热﹣P1=2400W﹣2200W=200W,
旋至2档时,R2与电动机并联,洗衣机处于保温洗涤状态,电路的总功率:
P保温=P2+PM=200W+240W=440W,
则干路电流:
I保温===2A。
(2)由P=UI=可得,R2阻值:
R2===242Ω;
(3)水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×l03J/(kg?℃)×10kg×(50℃﹣20℃)=1.26×l06J,
由P=可得,消耗的电能:
W=P加热t′=2400W×1050s=2.52×l06J
此过程中的加热效率:
η=×100%=×100%=50%。
答:(1)洗衣机处于保温洗涤状态时,干路电流是2A;
(2)R2阻值是242Ω;
(3)此过程中的加热效率是50%。
3.【解答】解:(1)已知V排=4.0×10﹣5m3,
则F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣5m3=0.4N。
(2)由于物块漂浮在水面上,则物块的重力G=F浮=0.4N,
则质量m===0.04kg;
物块的密度ρ===0.8×103kg/m3;
(3)由ρ=得水的体积为V水===5×10﹣4m3,
物块使其恰好完全浸没在水中,水和物块的总体积V=V水+V物=5×10﹣4m3+5×10﹣5m3=5.5×10﹣4m3
则水的深度为h===0.11m,
所以水对容器底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1.1×103Pa。
答:(1)物块受到的浮力大小为0.4N;
(2)物块的密度为0.8×103kg/m3;
(3)此时水对容器底的压强1.1×103Pa。
4.【解答】解:(1)由电路图可知,开关S闭合、S1断开时,电路为R0的简单电路,此时电饭锅的功率最小,处于低温焖饭挡,
由P=UI=可得,电饭锅低温焖饭时的额定功率:
P低===40W;
(2)由电路图可知,开关S、S1闭合时,两电阻并联,电路中的总电阻最最小,电饭锅的功率最大,处于高温烧煮档,
因电路的总功率等于各用电器功率之和,
所以,R的电功率:
PR=P高﹣P低=1008W﹣40W=968W,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,R的阻值:
R===50Ω;
(3)水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(100℃﹣28℃)=6.048×105J,
由P=可得,消耗的电能:
W=P高t′=1008W×12.5×60s=7.56×105J,
电饭锅高温档的加热效率:
η=×100%=×100%=80%。
答:(1)电饭锅低温焖饭时的额定功率为40W;
(2)电阻丝R的阻值为50Ω;
(3)电饭锅高温档的加热效率为80%。
5.【解答】解:(1)由P=公式变形可得该蛋糕机处于低温档工作10min电流做的功:
W=P低温t=275W×10×60s=1.65×105J;
(2)当 S2 断开,S1 闭合时,为电阻 R1 的简单电路,蛋糕机处于中温档;
R1===88Ω;
(3)蛋糕机高温档功率P高=1100W,由P=可得高温档的总电阻:
R高===44Ω;
3600r/kW?h表示电路中每消耗1kW?h的电能,电能表的转盘转3600r,
转盘转88r消耗的电能:
W==kW?h=×3.6×106J=8.8×104J,
蛋糕机的实际功率:
P实===704W,
由P=可得,实际电压:
U实===176V。
答:(1)该蛋糕机处于低温档工作10min电流做的功为1.65×105J;
(2)R1的阻值88Ω;
(3)她家的实际电压为176V。
6.【解答】解:(1)当托盘空载时,电路中的电流;
此时传感器的电阻为R=30Ω,
则电源电压U=I1(R0+R)=0.1A×(10Ω+30Ω)=4V;
(2)当报警器开始报警时,电路中的电流;
传感器的电阻;
从图乙可知,此时传感器受到的压力为20N;
(3)根据杠杠的平衡条件F1L1=F2L2,可知F托盘×OB=F×OA;
由于OB:OA=1:4,可得OB:OA=1:5,
压力传感器受到的压力F'=F'托盘×=120N×=24N,
由于报警时F=20N,而此时F'>F,因此报警器报警;
(4)要保证电路安全,,P最大=UI最大=4V×0.3A=1.2W;
由于P'':P最大=5:6,可得P''=1W
此时,电路的输出功率,则;
由图乙可知当压力传感器R''=6Ω时,压力传感器受到的压力为F''=30N;
由杠杠平衡条件可知,托盘受到的压力F''托盘=F''×。
答:(1)电源电压为4V;(2)当压力达到20N时,压力传感器开始报警;(3)会报警;(4)此时托盘的压力为150N。
7.【解答】解:(1)当滑片位于a端时,R0与R串联,电流表测电路中的电流,电压表测R两端的电压,此时电路中的电流最小,
由图乙可知,电路中的电流I小=0.4A,UR=8.0V,
由I=可得,滑动变阻器的最大阻值:
R===20Ω。
(2)因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源的电压:
U=I小(R0+R)=0.4A×(R0+20Ω),
当滑片位于b端时,电路为R0的简单电路,电路中的电流最大,
由图乙可知,电路中的最大电流I大=1.2A,
则电源的电压:
U=I大R0=1.2A×R0,
因电源的电压不变,
所以,0.4A×(R0+20Ω)=1.2A×R0,
解得:R0=10Ω,
电源的电压:U=I大R0=1.2A×10Ω=12V。
(3)当滑片滑到滑动变阻器的中点时,电路中的电流:
I===0.6A,
电阻R0产生的热量:
Q0=I2R0t=(0.6A)2×10Ω×60s=216J。
答:(1)滑动变阻器R的最大阻值为20Ω;
(2)R0的阻值为10Ω,电源的电压为12V;
(3)当滑片滑到滑动变阻器的中点时,电阻R0在1min时间里产生的热量为216J。
8.【解答】解:(1)由图甲可知,当S1闭合、S2断开,且滑片P在a端时,只有R1接入电路,
由欧姆定律得,电源电压:
U=IR1=0.6A×15Ω=9V。
(2)当S1闭合、S2断开,且滑片P在b端时,R1与R2的最大阻值串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
此时电压表示数为U2=6V,
由串联电路电压规律可知,R1两端的电压:
U1=U﹣U2=9V﹣6V=3V,
串联电路中电流处处相等,通过R2的电流:
I2=I1===0.2A,
则滑动变阻器R2的最大阻值:
R2===30Ω。
(3)当S1、S2均闭合,且滑片P在a端时,R1与R3并联,电流表测干路电流I并,
由乙图知R3两端电压U3=2V时,通过的电流I3=0.1A,
则R3的阻值:R3===20Ω,
此时电流表示数即干路上的电流:
I并=I1′+I3′=+=+=0.6A+0.45A=1.05A。
则电路的总功率:
P总=UI并=9V×1.05A=9.45W。
答:(1)电源电压为9V;
(2)滑动变阻器R的最大阻值为30Ω;
(3)当S1、S2均闭合,且滑片P在a端时,电路的总功率为9.45W。
9.【解答】解:滑片P在B端,只闭合S2时,R1、R2串联,V1测的是电源电压,即U1=U总,V2测R2两端的电压,如图所示:
滑片P在B端,开关都断开时,灯、R1、R2串联,V1测的是R1和R2串联后的总电压,V2测的是灯和R2串联后的总电压,如下图所示:
当只闭合S1时,只有灯接入电路,电路如图所示:
因为U=U1=U总,
所以==,
所以在第二幅图中:==﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
所以==,
所以P总===10W;
因为第一、三幅图的电源电压一定,
则:===,
所以=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
所以由①②式可解得:RL=R1=2R2=2×18Ω=36Ω,
所以PL===4W,
灯的电阻RL一定,因为=,
所以=,
所以PL0===25W。
(2)由P=得,电源电压:
U=UL0===30V。
(3)当滑片P在A端,只闭合S2时,只有电阻R2工作,电阻最小,功率最大,电路如图所示:
Pmax===50W。
答:(1)灯的额定功率PL0为25W;
(2)电源电压U为30V;
(3)电源不发生短路的情况下,通过不同变化,电路消耗的最大功率Pmax为50W。
10.【解答】解:(1)该养生壶工作时利用了电流的热效应,它工作时消耗电能,将电能转化为内能,把凉水烧开;
(2)壶内水的体积:
V=1.5L=1.5dm3=1.5×10﹣3m3,
由ρ=可得,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg,
混合物质吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.0×103J/(kg?℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)=4.8×105J,
由η=×100%可得,消耗的电能:
W=×100%==6×105J,
由P=可得,需要的加热时间:
t′===1000s;
(3)养生壶消耗的电能:
W′=kW?h=0.04kW?h=1.44×105J,
此养生壶的实际最大功率:
P实===800W。
答:(1)热;内;
(2)此过程所需加热时间为1000s;
(3)此过程中养生壶的实际功率是800W。
11.【解答】解:(1)为便于观光,电梯的外壁采用玻璃材料,主要是因为玻璃有较好的透光性。
(2)轿厢的重力:G轿厢=mg=500kg×10N/kg=5000N,
电梯半载时:G半载=G最大=×4000N=2000N,
因在电梯半载时,轿厢总重和配重的重力基本相等,
所以,配重的重力:
G配=G轿厢+G半载=5000N+2000N=7000N。
(3)A、主电机与钢丝绳之间的摩擦使钢丝绳上升,该摩擦属于有益摩擦,故A错误;
B、超载自动报警系统报警时,电流从电磁铁的右端导线流入,利用安培定则判断出电磁铁的右端为N极,左端为S极,故B错误;
C、电梯满载上行时,钢丝绳对轿厢由向上的拉力,所以电动机需顺时针转动对其产生向上的摩擦力,故C正确;
D、报警电铃的工作原理是电的磁效应,故D错误。
故选:C。
(4)①当电梯刚好满载时,压力传感器所受压力F=G最大=4000N,由图象可知,压力传感器的电阻R=40Ω,
由I=可得,电路总电阻:
R总===60Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R0的阻值:
R0=R总﹣R=60Ω﹣40Ω=20Ω,
②电梯报警时控制电路的电流一定,电路中的总电阻一定,当电梯未满载时,压力传感器的电阻R变大,则R0的阻值变小。
(5)由P=得,电梯运行消耗的电能:
W运行=P运行t运行=25kW×3.5h=87.5kW?h,
电梯待机消耗的电能:
W待机=P待机t待机=1kW×(12h﹣3.5h)=8.5kW?h
则该观光电梯平均每天耗电:
W=W运行+W待机=87.5kW?h+8.5kW?h=96kW?h。
故答案为:(1)透光;(2)7000;(3)C;(4)20;小;(5)96。
12.【解答】解:(1)蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。发电玻璃”将太阳能转化为电能;
蓄电池充满电时储存的电能:
W=UIt=12V×5000×10﹣3A×3600s=2.16×105J=0.06kW?h;
由题知,因发电玻璃的光电转化率为10%,
所以,发电玻璃接收到的太阳能:
E===0.6kW?h,
由E=PSt可得,蓄电池充满电需要的时间:
t===3h;
(2)由P=可得,排水电动机工作1h消耗的电能:
W电=P电t′=5×103W×1×3600s=1.8×107J,
电动机消耗的电能转化为水的机械能:
W机械=W电η=1.8×107J×80%=1.44×107J,
由W=Gh=mgh可得,能抽到5m高处水的质量:
m===2.88×105kg;
(3)当浮体刚好浸没时,浮体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣3m3=100N;
浮体的重力G=mg=1kg×10N/kg=10N;
则对杠杆A点的作用力FA=F浮﹣G=100N﹣10N=90N,
已知AB:BO=3:1,则AO:BO=4:1,
根据杠杆的平衡条件有:
FA×LOA=FB×LOB,
则:FB===360N,
因为力的作用是相互的,所以压敏电阻受到压力为360N,
由表中数据知,此时压敏电阻的阻值R=80Ω,
控制电路中R与R0串联,措施控制电路中的电流I=100mA=0.1A,
由串联电路特点和欧姆定律可得,定值电阻的阻值:
R0=R总﹣R=﹣R=﹣80Ω=40Ω。
答:(1)电能;3;
(2)工作1小时能将质量为2.88×105kg的水抽到5米高处;
(3)R0的阻值为40Ω。
13.【解答】解:(1)工作电路闭合,L1与L2并联,
因电路中的总功率等于各用电器功率之和,
所以,工作电路中的总功率:
P2=PL1+PL2=660W+660W=1320W,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由P=UI可得,两灯正常工作时通过电路的总电流:
I2===6A。
(2)工作电路闭合,两灯正常工作5min产生的热量:
Q═W=P2t=1320W×5×60s=3.96×105J。
(3)由题意可知,当电磁铁线圈中电流等于50mA时,浴室中的温度最高为40℃,
由图乙可知,R1=160Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,控制电路的电源电压的最小值:
U1小=I(R1+R0)=50×10﹣3A×(160Ω+40Ω)=10V;
(4)若电源U1电压恒定为12V,当电磁铁线圈中电流等于50mA时,浴室中的温度最高,
此时电路中的总电阻:
R总===240Ω,
此时热敏电阻的阻值:
R1′=R总﹣R0=240Ω﹣40Ω=200Ω,
由图乙可知,浴室内的最高温度为30℃;
当线圈中的电流等于40mA时,浴室中的温度最低,
此时电路中的总电阻:
R总===300Ω,
此时热敏电阻的阻值:
R1″=R总﹣R0=300Ω﹣40Ω=260Ω,
由图乙可知,浴室内的最低温度为20℃;
所以,浴室内温度可控制在20℃~30℃范围内。
答:(1)工作电路闭合,两灯正常工作时通过电路的总电流是6A;
(2)工作电路闭合,两灯正常工作5min产生的热量是3.96×105J;
(3)若浴室中的温度不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值是10V;
(4)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制在20℃~30℃范围内。
14.【解答】解:
(1)已知灯泡的额定电压和额定功率,由P=可得,灯泡电阻:
RL===12Ω;
(2)只闭合开关S2,定值电阻R0与变阻器R串联,电压表测R两端电压,由图象可知,Rb=16Ω,
则电路中电流:Ib===0.5A,
只闭合S1,R与L串联,当滑片P置于a点,由于Ia:Ib=3:5,则
Ia=Ib=×0.5A=0.3A,
由串联电路特点和欧姆定律可得电源的电压:U=Ia(Ra+RL)=0.3A×(48Ω+12Ω)=18V;
在只闭合开关S2时,由串联电路电压特点知:
U0=U﹣Ub=18V﹣8V=10V,
由串联电路电流特点和欧姆定律可得:R0===20Ω;
(3)只闭合开关S2时,当电压表的示数为U1=9V时,
电路中的电流:I1===0.45A,
由P=UI可得此时变阻器消耗的电功率:
P1=U1I1=9V×0.45A=4.05W;
电压表量程为0~15V,当电压表的示数为满量程,即:U2=15V时,
电路中的电流:I2===0.15A,
变阻器消耗的电功率:P2=U2I2=15V×0.15A=2.25W;
由以上计算可知,滑片P在左端时功率为0,电压表9V时功率4.05W,电压表示数15V时功率2.25W,即由变阻器的最左端逐渐向右端移动时,变阻器消耗的电功率先变大后变小。
答:(1)小灯泡的电阻为12Ω;
(2)电源电压为18V,定值电阻R0的阻值为20Ω;
(3)只闭合开关S2,滑片P由变阻器的最左端逐渐向右端移动,当电压表的示数分别为9V与满量程时,变阻器消耗的电功率分别为4.05W和2.25W,在滑片移动过程中变阻器消耗电功率的先变大后变小。
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