备战2023年北京市中考物理二轮专题复习 题型十四 电学综合计算题 解析版（北京专版）-A4

这是一份备战2023年北京市中考物理二轮专题复习 题型十四 电学综合计算题 解析版（北京专版）-A4，共7页。试卷主要包含了如图所示电路,电源两端电压不变，6×105 J　110 Ω，人类已经进入智能家居时代，5 A等内容，欢迎下载使用。

电学计算题解题要点:
根据题意画出电路图,标明已知条件。北京的电学计算题通常都是给出电路图或者实物图,只需要分析电路的连接方式:串联还是并联,电表分别测量谁即可。然后根据已知条件,标出已知物理量及数量关系。
充分利用串、并联电路的各种关系。串联电路:电流处处相等、总电压等于各部分电路两端电压之和、电压(电功、电功率)与电阻成正比。并联电路:各支路两端电压相等,等于电源电压、总电流等于各支路电流之和、电流(电功、电功率)与电阻成反比。
灯泡正常发光或者用电器正常工作时,它的实际电压等于额定电压、实际电流等于额定电流、实际功率等于额定功率。
根据欧姆定律、电功率、电功的计算公式列出相应的方程,进行求解。
1.(2021 西城二模)如图所示电路,电源两端电压不变。闭合开关S后,当滑片P移至某一位置时,热敏电阻R两端的电压为U1=6 V,热敏电阻R的功率为P1=3 W,此时滑动变阻器的功率为P2=1.5 W;当滑片P移至另一点时,电流表的示数为0.4 A,电压表的示数变化了2 V。
求:
(1)当热敏电阻R两端电压为6 V时,电路中的电流I及滑动变阻器两端的电压U2;
(2)当电流表示数为0.4 A时,热敏电阻R在1分钟内消耗的电能W。
答案 (1)0.5 A 3 V (2)96 J
解析 (1)滑片P移至某一位置
I=P1U1=3W6V=0.5 A
U2=P2I= V
(2)滑片P移至另一点时
U1'=6 V-2 V=4 V,W= U1'I't=4 V×0.4 A×60 s=96 J
2.(2020东城二模,33)在现代家庭中电烤箱是常见的家用电器之一。小华家里的电烤箱有“高温挡”和“低温挡”两种工作状态,其简化的内部电路图如图所示,其中R1和R2均为电热丝。通过开关闭合与断开可实现电烤箱“高温挡”和“低温挡”的转换。电烤箱的铭牌如表所示。求:

(1)通过计算说明,当开关S闭合时,该电烤箱处于哪个挡位;
(2)当电烤箱处于高温挡时,该电烤箱正常工作10 min消耗的电能W;
(3)电阻R2的阻值。
答案 (1)见解析 (2)6.6×105 J (3)110 Ω
解析 (1)当开关S闭合时,电路中R1和R2并联,此时电路的总功率为P,则有P=P1+P2=U2R1+U2R2,当开关S断开时,电路中只有R1,此时电路的总功率为P',则有P'=P1=U2R1,因为P>P',所以当开关S闭合时电烤箱处于高温挡。(2)当电烤箱处于高温挡时,电路中的总功率P=1 100 W,该电烤箱正常工作10 min消耗的电能W=Pt=1 100 W×10×60 s=6.6×105 J。(3)当电烤箱处于高温挡时,电路中的总功率P=1 100 W,当电烤箱处于低温挡时,电路中的功率P'=660 W,故P=P1+P2=P1+U2R2,可得R2=110 Ω。
3.(2019 朝阳一模)人类已经进入智能家居时代。小阳家安装了空调智能系统,空调自动制冷开启的条件是:家中有人且室温等于或高于26 ℃。S1和S2是控制空调开启的两个智能开关,当家中有人时S1自动闭合,家中没有人时S1自动断开;当室温等于或高于26 ℃时S2自动闭合,室温低于26 ℃时S2自动断开。则:
(1)符合上述要求的电路示意图是图中的 甲 ;(选填“甲”或“乙”)。
(2)小阳为了测量空调一天的耗电情况,绘制了某天室内温度随时间变化的图像如图丙所示。当天8:00~12:00和14:00~18:00家中没有人,空调的额定电压是220 V,额定功率是1 kW,家庭电路电压恒为220 V,求这台空调当天消耗的电能。
答案 (2)6 kW·h
解析 (1)根据生活实际情况知道,如果家中没人,空调不工作,家中有人但是温度低于26 ℃时,空调不工作,所以两个开关应该是串联连接,只要有一个条件满足则空调都不会工作。因此选择甲图。(2)当天8:00~12:00和14:00~18:00家中没有人,所以空调不工作。由图可知当家中有人且室温等于或高于26 ℃时间为12:00~14:00和18:00~22:00,共6小时,所以W=Pt =1 kW×6 h=6 kW·h。
4.(2019 门头沟二模)如图是家用电饭锅的简化电路示意图,S1是限温开关,靠手动闭合,当温度达到103 ℃时自动断开,不能自动闭合。S2是自动开关,当温度超过80 ℃时自动断开,温度低于70 ℃时自动闭合。电阻R2的阻值是2 160 Ω,R1是工作电阻,阻值为40 Ω。锅中放好适量的米和水,接入家庭电路(电压稳定),闭合手动开关S1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温。求:
(1)当开关S1、 S2均断开时,电饭锅处于保温状态。此时电饭锅的总功率;
(2)电饭锅内温度为60 ℃时,电路中的电流。
答案 (1)22 W (2)5.5 A
解析 (1)当开关S1、 S2均断开时,两个电阻串联,如图所示。
P保=U2(R1+R2)=(220V)2(40Ω+2 160 Ω)=22 W
(2)S2是自动开关,当温度低于70 ℃时自动闭合。所以电饭锅内温度为60 ℃时,S2闭合,R2被短接,只有R1工作。I=UR1=220V40 Ω=5.5 A。
5.(2021 东城二模)如图甲所示的是某品牌电炖锅,它能够先用400 W的功率快速加热,达到一定温度时,温控开关会自动改变为较低的功率缓慢加热。其简化电路图如图乙所示,电源电压为220 V,R1、R2均为加热电阻,R2 =363 Ω,开关S1为温控开关。(忽略温度对电阻值的影响)
甲
乙
丙
(1)求电阻R1的阻值;
(2)求快速加热10分钟,电流做的功W;
(3)求缓慢加热时,电炖锅的功率P;
(4)该电炖锅的温控开关局部结构如图丙所示。其中双金属片是由长、宽相同的铜片和铁片组成,且上、下两金属片被紧紧地铆在一起,受热时会因长度变化不同而发生弯曲。按下弹性铜片,使触点a与双金属片接触,电炖锅进入快速加热模式;当温度升高到设定温度时,双金属片与触点a分离并与触点b接触,进入缓慢加热模式。表中给出了常见金属的热膨胀系数,热膨胀系数是指固态物质当温度改变1 ℃时其某一方向上的长度伸长量与它在20 ℃时长度的比值。请根据以上信息判断,图丙中的双金属片上侧应是铁片还是铜片,并说明理由。
答案 (1)121Ω (2)2.4×105 J (3)100 W (4) 铜片 铜的热膨胀系数大于铁的,当双金属片受热膨胀时,铜片的伸长量大于铁的,导致双金属片向下弯曲。
解析 (1)当开关S闭合,S1接2时,电路中只有R1工作,此时电路的总功率较大,为快速加热状态,则有R1=U2P0=(220V)2400W=121 Ω 。(2)W=P0t=400 W×600 s=2.4×105 J。
(3)当开关S闭合,S1接1时,电路中R1和R2串联,此时电路的总功率较小,为缓慢加热状态。
P=U2R1+R2=(220V)2121Ω+363Ω=100 W。
(4)根据题表可知,铜的热膨胀系数大于铁的,在温度达到一定数值时,双金属片要向下弯曲,所以要求上方金属片的伸长量大于下方金属片的伸长量,才能导致双金属片向下弯曲,由于铜的热膨胀系数大于铁的,所以上方为铜片。
6.(2022重庆中考A)商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座(如图甲所示)计费,某摊位使用空气炸锅(如图乙所示)烹制食物,如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路,其额定电压为220 V,定值电阻R1和R2为发热体,其中R1=40 Ω。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节(S1、S2不会同时闭合),只闭合S3时的中温挡,额定功率为440 W。求:
(1)R2的电阻;
(2)高温挡正常工作100 s,电流通过R1产生的电热;
(3)只有空气炸锅单独工作,表盘示数使用前后如图甲、丁所示,通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率[已知商用电费单价为0.75元/(kW·h)]。
答案 (1)110 Ω (2)1.21×105 J (3)320 W
解析 (1)S3闭合,R2工作时,为中温挡
R2的电阻:R2=U2P2=(220V)2440W=110 Ω
(2)R1、R2并联的时候,为高温挡,
通过R1的电流:I1=UR1=220V40Ω=5.5 A
R1产生的电热:Q=I12R1t=(5.5 A)2×40 Ω×100 s=1.21×105 J
(3)只有空气炸锅工作15 min,电费0.06元,则
消耗电能:W= kW·h=0.08 kW·h
实际电功率:P=Wt=0.08kW·h1560 h=0.32 kW=320 W
7.(2022江苏连云港中考)在一次综合实践活动中,小明制作了一个简单的保温箱,其工作原理如图所示。热敏电阻R、定值电阻R0和电磁继电器组成保温箱的控制电路。热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小,当箱内温度达到100 ℃时,电磁铁吸合衔铁,使触点A脱开触点B改与触点C接触,当箱内温度低于50 ℃时电磁铁松开衔铁,触点A再次与触点B接触。当触点A先后与触点B、C接触时,电流表的示数分别为5 A和1 A。
求:
(1)电阻R1和R2的阻值;
(2)保温箱加热时工作电路的功率;
(3)保温箱保温10 min工作电路消耗的电能。
答案 (1)44 Ω 176 Ω (2)1 100 W (3)1.32×105 J
解析 (1)当触点A与触点B接触时,R2被短路,此时只有R1连接在电路中,保温箱处于加热状态
R1=UI=2205 Ω=44 Ω
当触点A与触点C接触时,R1和R2串联,此时保温箱处于保温状态
R总=UI=220V1A=220 Ω
R2=R总-R1=220 Ω-44 Ω=176 Ω
(2)P=UI=220×5 W=1 100 W
(3)W=UIt=220 V×1 A×600 s=1.32×105 J
8.(2022广西北部湾中考)善于观察的小明发现,家中的即热式水龙头使用时冬季水温偏低,夏季水温偏高,还发现水龙头标有“220 V 2 200 W”。于是他增加两个相同的发热电阻R、两个指示灯(电阻不计)设计了如图所示的电路进行改进,其中R0为改进前水龙头发热电阻。开关S1可以只与c相连或同时与a、b相连,使其具有两挡工作状态,且冬季与夏季水龙头工作的总电流之比为4∶1。求:
(1)电阻R0的阻值;
(2)改进前,若水龙头的热效率为90%,正常加热100 s提供的热量;
(3)改进后,冬季使用时水龙头工作的总电功率。
答案 (1)22 Ω (2)1.98×105 J (3)4 400 W
解析 (1)R0=U2/P额=(220 V)2/2 200 W=22 Ω;
(2)改进前加热100 s消耗的电能:
W=P额t=2 200 W×100 s=2.2×105 J,
由η=Q/W可知,改进前加热100 s提供的热量:
Q=Wη=2.2×105 J×90%=1.98×105 J;
(3)由电路图可知,将开关S1与c相连时,R与R0串联,总电阻较大,总电流较小Ic=U/(R+R0),总电压不变,此时电路工作时的总功率较小,P低=U2/(R+R0),属于夏季工作电路;
由电路图可知,将开关S1与a、b相连时,电阻R与R0并联,总电阻较小,总电流较大,Iab=UR+UR0;此时电路的总功率最大,P高=U2/R+U2/R0,属于冬季工作电路;
冬季与夏季工作时的电流之比为4∶1,
所以Ic∶Iab=[U/(R+R0)]∶[(U/R+U/R0)]=RR0/(R+R0)2=1∶4
解得R=22 Ω
所以,冬季水龙头工作时的电功率为:
P高=U2/R+U2/R0=2U2/R=[2×(220 V)2]/(22 Ω)=4 400 W。
9.(2021云南中考)交通安全要求广大司机“开车不喝酒,喝酒不开车”,酒后驾驶存在许多安全隐患。某科技兴趣小组设计了一种简易的酒精检测仪,其电路原理如图甲所示。电源电压为12 V,R1是气敏电阻,其阻值随呼气酒精浓度K的变化关系如图乙所示,R2为滑动变阻器。检测前对检测仪进行“调零”,即调节滑动变阻器滑片使电流表的示数为0.1 A,调零后变阻器滑片位置保持不变。查阅到相关资料如下:
信息窗
血液酒精浓度M=呼气酒精浓度K×2 200
非酒驾(M80 mg/100 mL)
(1)求“调零”后变阻器R2接入电路的阻值;
(2)检测前R2工作10 s消耗的电能;
(3)对某司机进行检测时,电流表示数为0.16 A,依据信息窗资料,通过计算判断该司机属于非酒驾、酒驾还是醉驾。
甲
乙
答案 (1)20 Ω (2)2 J (3)见解析
解析 (1)测量前呼气酒精浓度为0,由图像可知此时R1=100 Ω
电路总电阻R= UI= 12V0.1A=120 Ω(1分)
R2的阻值R2=R-R1=120 Ω-100 Ω=20 Ω
(2)R2两端的电压U2=IR2=0.1 A×20 Ω=2 V
R2消耗的电能W=U2It=2 V×0.1 A×10 s=2 J
(3)电路总电阻R'= UI'= 12V0.16A=75 Ω
此时R1'=R'-R2=75 Ω-20 Ω=55 Ω
由图像知此时呼气酒精浓度K=12.5×10-3 mg/100 mL
血液酒精浓度
M=12.5×10-3 mg/100 mL×2 200=27.5 mg/100 mL
因为20 mg/100 mL