计算题-电学专项练习（word版，有答案）

计算题-电学
班级__________
座号_____
姓名__________
分数__________
一、计算题-电学
1．
如图是水果自动筛选装置，原理如下：传送带上的水果经过检测点时，使力敏电阻R的阻值发生变化，AB间的电压也随之发生改变，当R0两端电压小于一定值时，机械装置启动，将质量较小的水果推出传送带，实现自动筛选功能。已知：电源电压为12伏，R0=20欧，力敏电阻R的阻值随压力变化关系如下表所示。
压力（牛）
0
1
2
3
4
5
R（欧）
100
60
43
30
22
20
（1）根据力敏电阻R的阻值随压力变化关系，当重为3牛的水果经过检测点时力敏电阻的阻值是______欧。
（2）当检测点上没有水果时，电路消耗的功率为多大？
（3）筛选不同等级的水果，质量标准是不同的。当质量小于0.3千克水果经过压力监测点时，R0两端电压小于3伏，此时机械装置启动，将0.3千克以下的水果推出传送带，实现自动筛选。请分析上述电路是否符合要求？若符合要求，请写出判断的理由；若不符合要求，请提出对电路改进的措施：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
2．
如图甲为恒温箱的简化电路，R0、R1设置在恒温箱内，R0为加热电阻，阻值为40欧。R1为热敏电阻，其电阻值随温度的变化关系如图乙。控制电路中U=6伏，R2为滑动变阻器。当恒温箱内的温度达到一定值时，加热电路会自动断开，当箱内温度低于一定值时，加热电路自动闭合进行加热。
（1）根据恒温箱的工作过程判断，P应与___________（填“m”或“n”）连接。
（2）当加热电阻R0正常工作时，求加热电路中的功率。
（3）不计电磁铁线圈电阻，当线圈中的电流达到0.02安时，电磁继电器的衔铁会被吸下。若恒温箱内的温度设定为100℃，则滑动变阻器R2应接入电路的电阻值为多少？
（4）在原电路中，只将R2滑片适当向右移一段距离，保持其它条件不变。试分析恒温箱最高温度的变化及原因________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
3．
小明发现超市收银台自动传送带的末端两侧挡板上有两个相对的小孔，当物体送到两个小孔的中间时传送带就会停止运动，取走物体后传送带又会重新运动。回家后小明利用已学的科学知识设计了一个“自动传送带”（如图1），传送带由工作电路中的电动机带动，A、B是传送带末端两侧拦板上的小孔，A孔处有一激光源S，控制电路中的光敏电阻R2刚好位于B孔处，当物体送到A、B之间时，B孔受到的光照强度迅速减小，从而使电动机停止工作，传送带停止运动。已知保护电阻R1阻值固定，控制电路的电源电压为10伏，工作电路电源电压为220伏，电磁铁线圈的电阻不计，此光敏电阻的阻值R2随光照强度的增大而减小。
（1）一物体放上传送带后，传送带向右先加速后匀速直线运动，在加速阶段，该物体受到的摩擦力的方向是___________。
（2）传送带静止时，保护电阻R1的电功率为0.1瓦，若在0-10秒的时间内有两个物体依次到达A、B之间，电压表随时间的示数变化规律如图2，求0-10秒内传送带运动时光敏电阻消耗的电能。
（3）若某物体的透明度过大，到达A、B之间时不能很好地遮光，要使传送带仍然正常停下，说出一种方法并简述理由。_______________________________________________________。
4．
某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示．其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流Im=15mA，其阻值R随水箱内温度变化的规律图象如图乙所示，电源电压恒为6V，当电磁铁线圈中的电流I>8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接触，加热电路接通；当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时，继电器上方触点c接触，保温电路接通，热电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3，均置于储水箱中，U2=220V，加热时的功率P加热=2200W，保温时的功率P保温=110W，R2=2R1水箱内最低温度为0℃。
（1）0℃时，为使控制电路正常工作，滑动变阻器接入电路的阻值至少为__________欧。
（2）电阻丝R3的阻值是多少欧姆？
（3）使用过程中，为使水箱内的保温温度适当升高，该如何调节滑动变阻器R0，请说明理由________
__________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
5．如图甲所示为小明设计的电子秤原理图。AC为可绕O点转动的轻质杠杆，托盘M通过硬棒与A点相连，C点处连有一根弹簧，弹簧内有一根可随弹簧自由伸缩的粗金属丝DE，其阻值与弹簧所受拉力F的关系如下表所示。电源电压为6伏，滑动变阻器R的最大阻值为125欧，杆OA长为0.6米，OC长为0.2米，电压表量程为0-3伏。当开关闭合后，电流只会通过粗金属丝，而不会经过弹簧，且托盘和杠杆的重力均不计。
弹簧所受拉力（牛）
0
30
60
90
120
150
180
210
粗金属丝电阻（欧）
10
22.5
40
62.5
90
122.5
160
160
（1）据表可知，弹簧所受的拉力越大，粗金属丝的电阻也越大其原因是_________________________。
（2）若小明将滑片置于滑动变阻器最右端，并将一个重为30N的物体置于托盘中，求此时电床表的示数为多少伏。
（3）当滑动变阻器滑片处于最右端时，小明通过实验并画出了电压表示数U与物重G的关系曲线（如图乙所示),Q为所能测量的最大物重。现要提高该电子秤的测量精确度，小明将滑片移至滑动变阻器中央位置，请在图乙坐标系中大致画出移动滑片后电压表示数U与物重G的关系曲线，并在曲线上标出所能测量的最大物重Q’，及其对应的横坐标数值。
6．
豆芽发芽需要适宜的温度和湿度，市场上出现了一些家用豆芽机，让人们在家就可以发豆芽。豆芽机一般有加温装置和喷水装置，在气温不同时可自行切换运行模式（见表1）。
表1
气温（运行模式）
加温装置
喷水装置
<15℃（冬季模式）
加温
每1小时喷水一次，每次5分钟
15℃-30℃（常规模式）
不加温
每1小时喷水一次，每次5分钟
≥30℃（夏季模式）
不加温
每半小时喷水一次，每次10分钟
小明根据要求设计了如图乙的一种豆芽机的电路原理图，电路由控制电路和工作电路组成。控制电路中，电源电压U0=6V，定值电阻R0=100欧，热敏电阻Rt感知外界环境温度变化，其阻值随温度变化的关系见图丙，电磁铁线圈a和线圈b分别在气温为15℃和30℃时恰好吸住衔铁a和衔铁b。工作电路中，电源电压U=12V，加温电阻R=12欧，工作时喷水水泵的功率为30W；定时开关相当于自行定时闭合或断开的开关，两个定时开关的定时参数分别为“每1小时闭合开关一次，每次5分钟”和“每半小时闭合开关一次，每次10分钟”。若不考虑电路中电源、线圈、定时器及导线的电阻，请回答以下问题：
（1）当气温逐渐升高而使工作电路恰好停止加温时，通过电磁铁线圈a的电流为_____________A。
（2）若定时开关2接入电路时，环境的温度是_____________。
（3）请计算冬季模式豆芽机每小时消耗的电能最多？（忽略控制电路部分消耗的电能）
7．
国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图甲为小明设计的模拟装置示意图，其中R为定值电阻，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙中曲线①所示。
（1）根据图甲分析，闭合开关S后，该模拟装置中电磁铁上端的磁极为___________极。
（2）己知电源电压U=6伏，当电磁铁线圈中的电流I≤0.02安时，衔铁K被释放从而关闭气路（未画出）启动保护。为防止意外熄灭后燃气泄漏的时间过长，装置启动保护时Rt的电功率应不超过0.06瓦，则需接入电阻R阻值为多大？（电磁铁线圈的电阻忽略不计）
（3）若将Rt更换成阻值随温度变化的关系如曲线②所示的热敏电阻（两电阻的吸放热本领相同)，请判断装置启动保护的灵敏度将如何变化，并简要说明理由：
___________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________。
8．
温度是影响农作物生长的重要外界条件之一，不同农作物的生长对温度有不同要求。辣椒喜温暖，果实发育适宜温度为20℃~30℃。某兴趣小组设计了如图甲所示的温度自动调控器，可以自动调节温室大棚的气温给辣椒果实发育创造良好的外部环境。该调控器由控制电路和工作电路两部分组成，其中控制电路中R0为热敏电阻，定值电阻R1=125欧。工作电路电源电压U2=220伏，电动机的规格为“220V，400W”，电热丝的电阻R2=44欧，当温度低于20℃时，电热丝工作；当温度升高到30℃时，电动机工作，大棚里通过通风散热从而达到降温效果。（电磁铁线的电阻忽略不计）
（1）分析温度自动凋控器的工作原理可知，热敏电阻的阻值随温度的增大而__________。
（2）当棚内温度为30℃时，通过R1的电流为36毫安，通过R0的电流为72毫安，求此时R0的阻值。
（3）从环保节能角度考虑，兴趣小组期望该温度自动调控器的工作电路一天消耗的电能不超过14千瓦时，已知当地某一天中气温的变化曲线图如图乙所示，请通过计算说明实际耗能是否达标。
9．
如图甲是某科技兴趣小组设计的一种简易电压力锅的原理示意图，B为密闭锅体，锅内最大气压值设定为1.9×105帕，R1是加热档电热丝，可调节滑片位置改变阻值，目前滑片位于阻值最大值的1/2处，加热功率为1100瓦，R2是保温档电热丝，阻值为200欧不变，L为指示灯，S1为电源开关，S2为压力开关，通过压强传感器连接到锅内，当压力锅内气压增大达到设定值时，开关S2脱离自动与a点断开，变为与b点接通。电压锅在一次实际工作时，先加适量的水，闭合开关S1和S2，工作30分钟内电流表示数变化如图乙所示，电流I1和I2的差值为4安。
（1）求指示灯L的电阻。（忽略温度变化对指示灯电阻的影响）
（2）如图是电压力锅工作30分钟内电流表示数随时间的变化图，求这30分钟内电压力锅的电热丝消耗的总电能。
（3）图内是使用过程中锅内水的温度随时间变化图，若将R1的滑片调至阻值最大处，压力锅的最大气压值设定为2×105帕，其他条件保持不变，忽略加热过程中的热量损失，请在图丙中画出30分钟内锅中水的温度变化示意图。
10．如图甲为某型号养生壶以及铭牌，其工作原理如图乙所示，内部电路如图丙所示。Ra和Rb是两个不同型号的热敏电阻，La和Lb是两个完全相同的电磁铁。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）
（1）在某次熬养生茶时，养生壶在额定电压下，猛火加热5分钟，养生熬炖10分钟。计算整个过程消耗的电能。
（2）已知设定恒温为70℃，当温度小于70℃时，热敏电阻阻值分别是Ra’和Rb’，请比较两者的关系。___________________________。
（3）若要降低养生壶开始熬炖的温度，现有一个定值电阻Rm可供选择，写出你的操作并说明理由。
计算题-电学（参考答案）
一、计算题-电学
1．
（1）30（2分）
（2）当检测点上没有水果时，F=0N，查表得R=100欧（1分）
R总=R+R0=100欧+20欧=120欧（1分）
I总=
=
=
0.1安（2分）
P=
UI总
=
12伏×0.1安
=
1.2瓦（2分）
（3）不符合，具体改进措施为：①不更换R，用阻值更小的电阻取代R0；②减小电源电压；③在电路中串联一个电阻等（2分）
2．
（1）n（2分）
（2）I===5.5安，P0=UI=220伏×5.5安=1210瓦（3分）
（3）当T=100℃时，R1=50欧，I=0.02安
R总===300欧（2分）
R2=300欧-50欧=250欧（1分）
（4）恒温箱最高温度会升高，因为控制电路的电流不变，R1与R2串联的总电阻不变，当R2增大时，R1减小，所以温度升高（2分）
3．
（1）水平向右
（2）解：由图2可知，静止时R1的电压为1伏，
运动时R1的电压为8伏。R1的电阻R1=U12/P=(1伏)2/0.1W=10欧（1分）
运动时电路中的电流为I=U1/R1=8V/10Ω=0.8安（1分）
运动时光敏电阻的电压U2=U电源=U1=10V-8V=2V（1分）
W=UIt=2V×0.8A×（3+3）s=9.6焦（2分）
（3）更换阻值更大的定值电阻。衔铁即将弹开的电流是一定的，物体较透明，光敏电阻阻值较小，电源电压不变，要使电流相同，总电阻相同，则定值电阻的阻值要增大。（合理答案给分）
4．
（1）300（2）P加热=+=2200W，
且R2=2R1，R1=33Ω，R2=2R1=2×33Ω=66Ω；
P保温=
=110W，即
=110W，R3=374Ω
（3）适当向右移动。若水箱内的水温升高，热敏电阻阻值增大，而为使控制电路中原本的总电阻保持不变，应减小滑动变阻器的阻值，即滑片向右调节。
5．
（1）长度越长，横截面积越小，导体的电阻越大（2分）
（2）F1l1=F2Fl2
（1分）
30N×0.6m=F2×0.2m
F2=90N
（1分）
据表知，当F2=90N时，粗金属丝电阻为62.5欧
I=U/R=6伏/（62.5欧+125欧）=0.032安
（2分）
U’=IR=0.032安×62.5欧=2伏
（1分）
（3）如图
6．
（1）I
=
=
（2分）
（2）≥30℃
（2分）
（3）冬季模式：加温电能W2=UIt=
喷水电能W1=Pt1=30×5×60J=9000J；（2分）所以，总电能W=W1+W2=52200J（1分）
7．
（1）N（北）
（2）由题意知，此时电路中I=0.02安，R1的最大电功率为0.06瓦
R总
=
=
=
300欧（2分）
R1=
=
=
150欧（2分）
R
=
R总-R1
=
300欧-150欧
=
150欧（1分）
（3）灵敏度降低，随着熄火后R1温度降低，曲线②所对应的热敏电阻要比曲线①所对应的热敏电阻需降温至更低的温度才能启动保护，因此灵敏度降低（3分）
8．
（1）减小（2分）
（2）当t=30℃时，U1=I1R1=0.036安×125欧=4.5伏
R0=
=
=
62.5欧（2分）
（3）P丝=
=
=1100瓦=1.1千瓦（2分）
W总=W丝+W机=1.1千瓦×11小时+0.4千瓦×5小时=14.1千瓦时（2分）
所以耗能不达标。（1分）
9．
解：I1===5A
I2=5安-4安=1安
R总===220欧
R灯=R总-R2=20欧（3分）
（2）P1=1100瓦
P2=I22R2=200瓦
t1=10分钟=600秒
t2=20分钟=1200秒
W=P1t1+P2t2=1000瓦×600秒+200瓦×1200秒=9×105焦（4分）
（3）如图（3分）起点、曲线趋势，转折点横坐标和纵坐标错误一个扣1分，扣完为止。
10．（1）W=W1+W2=P1t1+P2t2=1500瓦×300秒+500瓦×600秒=7.5×105焦（3分）
（2）Ra'≥Rb'（只写大于号的给1分）
（3）可以在Rb所在支路串上电阻Rm（2分）
因为当70摄氏度时，Rm=Rb，此时La与Lb的电流相同，在Rb所在支路串上一个电阻，通过Lb的电流小于La的电流。此时已经在养生熬炖，只有降低温度使Ra大于Rb，并达到Ra≤Rb+R串时才能加热，所以在Rb所在支路串上一个电阻可以实现降低养生熬炖的开始温度（3分）
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