电学综合计算类型一简单电路计算1.[2020·岳阳]某物理兴趣小组设计了一个拉力传感器,其工作原理如图1所示。

其中M、N均为绝缘材料,将N固定在地面上,P、Q间是可伸缩导线(电阻不计),弹簧上端M和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,电源电压为12 V,拉力F竖直向上。

闭合开关S,当拉力为10 N时,电流表示数为1 A,电压表示数为2 V。

(1)拉力F为10 N时,求R2接入电路的阻值大小。

(2)拉力F为10 N时,求10 s内R1产生的热量。

(3)已知拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系,即F=kR2,求k的数值,拉动M,当电压表示数为8 V时,求拉力F的大小。

图12.[2020·黄冈]如图2甲所示,电源电压可调,R1、R2为定值电阻,灯泡的额定电压为2.5 V,图乙是该灯泡的I-U 图像。

闭合开关S,把电源电压调到4 V,此时R2的功率为0.8 W。

(1)求通过R2的电流。

(2)若小灯泡正常发光,则1 min内电流在R1上做的功是多少?(3)现把电源电压调到某一值时,通过R2的电流为0.1 A,灯泡与R2两端的电压之比为1∶2,则灯泡的实际功率是多少?图23.[2020·河北]小明家附近不远处施工,临时用导线将电水壶和电水龙头(打开几秒钟就能流出热水)接入家中电能表[规格为3000 r/(kW·h)],如图3所示。

电水壶的规格为“220 V 1210 W”,电水龙头的规格为“220 V 2420 W”。

当电路中单独使用电水壶烧水时,电能表转盘转动110 r,用时120 s。

在电路中单独使用电水龙头洗漱时,用时180 s。

导线、电水壶和电水龙头的电阻不随温度变化。

求:(1)电水壶和电水龙头的电阻。

(2)导线的电阻。

(3)在洗漱时,导线上产生的热量。

图3类型二开关切换电路计算4.[2020·毕节]如图4所示,电源电压恒定不变,小灯泡L标有“2.5 V 0.75 W”字样,R1、R2为定值电阻,其中R1=25 Ω,R2=35 Ω,当S1、S2都断开时,小灯泡正常发光。

(忽略温度对电阻的影响)(1)求电源电压。

(2)当S1闭合,S2断开时,求电流表示数的大小。

(结果保留两位小数)(3)当S1、S2都闭合时,求整个电路通电210 s产生的热量。

图45.[2020·凉山州]如图5甲所示的电路,电源电压保持不变,小灯泡L标有“3 V 0.75 W”字样,滑动变阻器R1的最大电阻值为20 Ω,定值电阻R2=20 Ω,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V。

则:(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少?(2)只闭合开关S和S2,将滑动变阻器R1的滑片P移到中点时,电流表示数为0.15 A,则电源电压是多少?(3)只闭合开关S、S1和S3,移动滑动变阻器的滑片P,测得小灯泡L的I-U关系图像如图乙所示,在保证各电路元件安全的情况下,滑动变阻器R1允许接入电路的阻值变化范围是多少?图56.[2020·天水]如图6所示的电路中,电源电压恒定不变,电压表的量程为0~15 V,电流表的量程为0~0.6 A,灯L上标有“6 V 3 W”字样(不考虑灯丝电阻随温度的变化),定值电阻R2=30 Ω。

当只闭合开关S1、S2,调处时,灯L正常工作;当只闭合开关S1、S3,调节滑片P至中点处时,电流表示数为0.3 A,求: 节滑片P至距B端25(1)灯泡的电阻。

(2)电源电压。

(3)在保证电路各元件安全的情况下,只闭合开关S1、S2时,灯L消耗的电功率范围。

图6类型三家用多挡位用电器电路计算7.如图7所示,某家用电器具有加热、保温的功能。

用电器发热电阻R的额定电压为220 V,额定功率为605 W。

加热时,按下温控开关S与 a、b接触,此时红色指示灯亮;当达到一定温度时,温控开关S自动跳接到c,使用电器处于保温状态,此时绿色指示灯亮。

红灯上标有“6 V 1.5 W”的字样,绿灯上标有“12 V 3 W”的字样,用电器工作时两灯均正常发光(虚线框内为用电器的加热和保温装置)。

请根据以上信息解答下列问题:(1)电阻R1的作用。

(2)当用电器处于加热状态时,加热装置在1 min内消耗的电能。

(3)该用电器在保温状态时,保温装置的发热功率和电阻R2的阻值。

图78.[2020·随州]如图8所示是某饮水机的工作原理图,其中R1和R2是阻值不变的发热电阻,下表是它的部分参数。

[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)](1)求1 kg的水温度从20 ℃升高到80 ℃吸收的热量。

(2)求R2的阻值。

(3)饮水机正常工作时,加热效率为84%,则将1 kg的水从20 ℃加热到80 ℃需用多长时间?图8额定电压220 V额定加热功率2000 W额定保温功率88 W9.[2020·武威]如图9甲、乙所示是某调温型电烤箱与其简化电路图,它的正常工作电压为220 V,R1和R2均为电烤箱中的加热元件,R2的阻值为70 Ω。

当只闭合S1时为低温挡,电烤箱低温挡的电功率为440 W。

(1)低温挡工作时,电路中的电流是多少?(2)发热电阻R1的阻值是多少?(3)高温挡时应该闭合的开关是,高温挡的电功率是多少?(4)小余发现傍晚用电高峰时,电烤箱内比平时温度低,他猜想是用电高峰时电压偏低所致,于是他想用电能表和停表测量家庭电路的实际电压。

傍晚用电高峰时,他关闭家里其他用电器,只让电烤箱以高温挡工作,发现在30 s内电能表的转盘转了25 r,电能表的铭牌如图丙所示,则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少?(不考虑加热元件阻值随温度的变化)图910.[2020·重庆A卷]水烧开后持续沸腾一段时间后用于饮用更利于人体健康,为了满足这个要求,小罗设计了多挡位节能电烧水壶,电路原理如图10甲所示。

其中开关S为防干烧温控开关,通常情况于处于闭合状态,定值电阻R1、R2为加热电阻,且R1的阻值为48.4 Ω,R2阻值为R1的2倍。

通过滑动金属滑杆上的滑块P,使它在不同的位置接触触点,实现多挡位变化(如图丙所示)。

他测得电烧水壶用中功率挡给热水保温时,正常工作24 s,将1 kg的水从75 ℃加热到80 ℃。

[c水=4.2×103 J/(kg·℃),不计温度对电阻的影响](1)求此加热过程中热水所吸收的热量Q。

(2)求此加热过程中烧水壶的热效率η。

(η=Q,W为所消耗的电能)W(3)用电高峰时,他请父母断开家中除电烧水壶外其他全部用电器,用电烧水壶高功率挡加热一段时间后开始计时,经过30 s后水沸腾,再以低功率挡持续加热30 s,观察到电能表转盘在这60 s内转了27 r(电能表表盘如图乙所示),则电烧水壶工作的实际电压U实是多少?图1011.[2020·娄底]有一新款节能电火锅,其有关技术参数如表所示(设电火锅不同挡位的电阻和加热效率均不变)。

图11甲为其电路原理图,R1和R2为电阻不变的电热丝(R1>R2),当闭合S、S1,断开S2时,电火锅处于低温挡;当闭合S、S2,断开S1时,电火锅处于中温挡,当闭合S、S1和S2时,电火锅处于高温挡。

[c水=4.2×103J/(kg·℃)](1)电火锅工作时,将电能转化为能。

(2)求电热丝R2的阻值。

(3)电火锅正常工作时,用低温挡给质量为2 kg、温度为50 ℃的水加热,经10 min后水温升高到60 ℃,求此过程中水吸收的热量和电火锅的工作效率。

(4)电火锅正常工作时,分别用低温挡和高温挡给质量为2 kg的水加热,绘制的水温随时间变化的图像如图乙所示,请比较使用高温挡节能还是低温挡节能。

额定电压电火锅挡位额定功率/W220 V 低温400 中温550 高温950图1112.[2020·山西]在这次新冠肺炎抗疫战中,中医药为诊疗发挥了积极作用,成为抗疫“中国方法”的重要组成部分。

小明对家里的电中药壶进行观察,并用水替代中药进行了相关探究,收集和记录数据如下表所示,请你结合他的调查探究,完成下列问题。

观察对象观察记录探究记录电中药壶成分:紫砂电源:220 V/50Hz容积:2 L挡位:高温(1100 W),低温①水的质量m=2 kg,水的初温t0=20 ℃。

②用高温挡加热5 min,水的末温t=50 ℃。

③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成。

④c水=4.2×103 J/(kg·℃)(1)请在虚线框内画出电中药壶内部的电路图。

(2)求电中药壶内部一个发热电阻的阻值。

(3)求高温挡加热时,电中药壶的加热效率。

(计算结果精确到0.1%)13.[2018·东营]多功能养生壶(如图12甲所示)具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。

图乙是某品牌养生壶简化电路图。

[c水=4.2×103 J/(kg·℃)](1)开关S1、S2处于什么状态时,养生壶为高温挡,说明判断依据。

(2)求R1的阻值。

(3)养生壶在低温挡工作时,求电路中的电流大小。

(4)在标准大气压下,使用高温挡将初温是12 ℃的一壶水烧开,若养生壶高温挡加热效率为80%,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。

图12电源电压/V 220低温挡功率/W 275中温挡功率/W 550高温挡功率/W 1100容积/L 114.[2020·东营]空气炸锅,因其烹制食物脂肪含量低,美味佳,无油烟味,深受广大市民青睐。

如图13甲所示为某品牌空气炸锅,其发热元件为两个电阻,R1=50 Ω,R2=200 Ω,额定工作电压为220 V,内部电路可简化为图乙所示电路,当开关S1闭合,开关S接b端时为高温挡;开关S1闭合,开关S断开时为中温挡。

(1)中温挡正常工作时,求通过电阻R2的电流。

(2)高温挡正常工作时,求电阻R1、R2消耗的总功率。

(3)若用此空气炸锅加工薯条,原料薯条温度为20 ℃,得其炸熟至少需要达到170 ℃,求一次炸熟200 g薯条的过程中薯条需要吸收的热量。

[c薯条=3.63×103 J/(kg·℃)](4)若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,空气炸锅电能转化为热能的效率为75%,求烹制一次薯条需要的时间。

图13类型四传感器、继电器电路计算15.图14甲是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控电路。

“控制电路”由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U1等组成,当线圈中的电流大于或等于20 mA时,磁控开关的磁性弹片相互吸合。

“工作电路”由工作电源U2、发热电阻R1和R2组成。

已知U2=20 V,R1=5 Ω,R2=15 Ω,光敏电阻R的阻值随照射在光敏电阻的光强E(表示光照射强弱的物理量,单位是坎德拉,符号是cd)之间的变化关系如图乙所示。