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第二轮复习 专题突破
类型四 综合计算专题
一、力学和电学综合
该题型一般以发电机、电动机、压敏电阻、滑动变阻器、简单机械为载体,建立力与电之间的联系,或考查力电转换,或力与电并列设置问题进行考查。
(1)通常用表格或图像反映力与电阻之间的关系;
(2)力电转换将力信息转化为电压、电流等变化关系,找出力与电压、电流之间的变化;
(3)电动机牵引机车运动,消耗电能,使机车行驶一段距离,使力学和电学有机结合起来。
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1.如图,甲图是某种电子秤测体重的部分原理图。仪表A显示体重大小,压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106 Pa,杠杆AB ∶BO=4 ∶1,电源电压恒为3 V,压力传感器R的电阻值与所受压力F的关系如乙图所示。踏板和杠杆组件的质量及仪表A的内阻忽略不计。请回答:
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(1)踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘多少mA处?
解:由乙图可知,当踏板空载时,压力传感器的电阻R=200 Ω,
即该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘15 mA处;
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(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20 mA,这个人的体重是多少?
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(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2 cm2,则该秤的最大称量值是多少?
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二、热学和电学综合
该题型一般以电热器或热敏电阻为载体,利用电流的热效应给水等物质加热。焦耳定律是考查的重要知识点,能量转化方向是考查的热点,热能发电则是考查的另一个方面,火力发电也是热电综合的一个方面,通过燃烧燃料获取内能从而用来发电。
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2.电陶炉因具有新进式升温、对锅具材质无特殊要求,也无电磁辐射危害等优点,受到人们的广泛欢迎。如图甲所示,为某品牌电陶炉,其铭牌的主要参数如图乙所示,内部电路的简化示意图如图丙所示,R1、R2为阻值未知的电热丝。该电陶炉可以实现“高温挡”、“中温挡”、“低温挡”三种挡位加热。求:
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(1)电陶炉使用“中温挡”正常工作时电路中的电流;
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(2)在图丙中,当S闭合,S1断开,S2接b时,电陶炉处于“低温挡”,该状态下电陶炉正常工作时消耗的电功率;
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(3)用电高峰时电路的实际电压降为198 V,此时用该电陶炉给一装有2 kg的水壶加热,水的初始温度为25 ℃,用“高温挡”连续工作200 s,水温升高到40 ℃,请计算此时电陶炉的加热效率η为多少?(最终计算结果保留1位小数)[已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),电热丝的电阻不随温度变化,水吸收的热量跟电陶炉消耗的电能的比值叫做加热效率]
答:略。
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三、光学和电学综合
这种题型常常是利用太阳能或光敏电阻实现光电综合。太阳能与电学结合往往考查利用太阳能发电,需要考虑太阳能的照射、吸收效率问题,有效利用的太阳能转化为电能。光敏电阻通过光的照射不同会引起电阻发生变化,从而引起电路中电流、电压、电功及电功率的变化。
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3.(2019·广东)如图甲所示为某太阳能百叶窗的示意图,它既能遮阳,还能发电。它的构造特点是百叶窗的叶片为太阳能电池板(以下简称电池板),其工作电路示意图如图乙所示,电池板将太阳能转化为电能(转化效率为10%),为蓄电池充电,蓄电池再向节能灯供电。设太阳每秒钟辐射到每平方米电池板上的能量为1.2×103 J(即为1.2×103 W/m2),电池板对蓄电池充电的功率为60 W。蓄电池充满电后,能够让10盏“12 V 3 W”节能灯正常工作6小时。不考虑蓄电池充电和供电时的电能损耗。则:
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(1)电池板对蓄电池充电,是将电能转化为______能的过程。
(2)白天蓄电池处于充电不供电状态,在图乙中应闭合开关_____。
(3)10盏“12 V 3 W”节能灯正常工作时的总电功率为____W。
解:电池板对蓄电池充电,是将电能转化为化学能的过程。
解:白天蓄电池处于充电不供电状态,在图乙中应闭合开关S1。
解: 10盏“12 V 3 W”节能灯正常工作时的总电功率为:
P=10×3 W=30 W。
化学
S1
30
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(4)要将剩余一半电量的蓄电池充满电,电池板需对蓄电池充电_____小时,若充电电压为20 V,则充电电流为___A