2025年河南中考物理专题特训综合计算题特训（二）　电学

2025年河南中考物理专题特训 综合计算题特训（二）　电学 1. （2024·驻马店汝南一模）如图甲、乙是某物理兴趣小组设计的简易 坐位体前屈测试仪的测试示意图、简化原理图。在测试中，测试的同学 向前推动测试仪的滑块实际上是移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数 用来反映被测试者的成绩。电源电压恒为6V，电压表量程为0～3V，电 流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R1标有“15Ω　1A”的字样，滑片P每 移动1cm，R1的电阻变化0.5Ω，定值电阻R2＝20Ω。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 第1题 （1） 求当滑片P位于最左端时，电流表的示数。 （1） 当滑片P位于最左端时，电路为定值电阻的简单电路，根据欧姆 定律可得，此时通过电路的电流I＝＝＝0.3A，即电流表示数为 0.3A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2） 某同学测试时，从最左端推动滑片P向右移动20cm，求此时电压 表的示数。 （2） 滑片P每移动1cm，R1的电阻变化0.5Ω，某同学测试时，从最左 端推动滑片P向右移动20cm，此时滑动变阻器接入电路的电阻R1＝ 0.5Ω/cm×20cm＝10Ω，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧 姆定律可得，此时通过电路的电流I'＝＝＝0.2A，此时滑 动变阻器两端的电压U1＝I'R1＝0.2A×10Ω＝2V，由图乙可知，电压表 测滑动变阻器两端的电压，则电压表示数为2V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 若既能保证电路各元件的安全，又能使滑片P移动到最右端，则 选取R2时，其阻值不能小于多少？ （3） 当电压表示数为3V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路 中的电流最小，因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以定值 电阻R2两端电压U2＝U－UV＝6V－3V＝3V，电路中最小电流I小＝ ＝＝0.2A，根据欧姆定律可得，此时定值电阻的阻值R2'＝＝ ＝15Ω，已知电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流 为1A，根据串联电路电流特点可知电路中的最大电流为0.6A， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 当滑动变阻器接入电路的阻值为0时，电路中电流最大，电路为定值电 阻R2的简单电路，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流I大＝＝ ＝0.4A＜0.6A，所以既能保证电路各元件的安全，又能使滑片P移动到 最右端，选取R2时，其阻值不能小于15Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2. （2023·南阳邓州二模）如图甲是一款电子秤，它的工作原理如图 乙，电子秤示数表盘由电流表A改装而成；电源电压恒为3V，R2阻值为 5Ω，R1是长为6cm、阻值为15Ω的均匀电阻丝，c是一根弹簧，其所受压 力F与压缩量ΔL的关系如图丙。（挂钩的重力不计，不称重物时滑片P 刚好在电阻丝的a端，所称物重最大时P在b端）求：（g取10N/kg） 第2题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1） 没有挂重物时电流表的示数。 （1） 没有挂重物时，定值电阻和滑动变阻器串联，根据欧姆定律得到 电路中的电流I＝＝＝＝＝0.15A，此时电流表的示数 为0.15A （2） 电子秤的最大量程。 （2） 所称物重最大时P在b端，此时弹簧压缩量最大，根据图丙可知， 此时对应的最大压力为60N，所以所称物体的质量m＝＝＝＝ 6kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 当电路中的电流为0.3A时，电子秤的示数。 （3） 当电路中的电流为0.3A时，电路中的总电阻R总＝＝＝ 10Ω；根据串联电路的电阻特点，此时滑动变阻器接入电路的电阻R1'＝ R总－R2＝10Ω－5Ω＝5Ω；滑动变阻器的最大电阻是15Ω，此时接入的 电阻为总电阻的三分之一，所以此时弹簧的压缩量也为总压缩量的三分 之二，即ΔL'＝×ΔL＝×6cm＝4cm，此时对应的压力由图丙可知，F' ＝40N；电子秤的示数m'＝＝＝＝4kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3. （2024·信阳息县模拟）冬季小明购买了一台石墨烯速热电暖器。该 电暖器采用新型的石墨烯材料，具有良好的热传导性、高保温性等特 点。其部分参数如下表。用电暖器给屋内空气加热，屋内空气质量为 90kg，空气的比热容取1.0×103J/（kg·℃）。 最大额定功率 额定电压 加热效率 2420W 220V 90％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1） 求该电暖器正常工作时的最大电流。 （1） 由P＝UI可知，该电暖器正常工作时的最大电流I＝＝＝ 11A （2） 求屋内的空气温度升高5℃时所消耗的电能。 （2） 空气吸收的热量Q吸＝cmΔt＝1.0×103J/（kg·℃）×90kg×5℃＝ 4.5×105J，由η＝×100％可知，电暖器消耗的电能W＝＝ ＝5×105J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 小明经测试发现，同样条件下，利用额定功率为1200W的空调需 4min可以使屋内空气的温度升高5℃。请通过计算分析电暖器和空调谁 更节能。 （3） 空调工作时间t＝4min＝240s，空调消耗的电能W空调＝P空调t＝ 1200W×240s＝2.88×105J＜5×105J，相同质量的空气，升高相同的温 度，需要吸收的热量相同，而空调消耗的电能小于电暖器消耗的电能， 所以空调比电暖器更节能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4. （2024·南阳内乡一模）如图甲是一款小型电饭锅，图乙是其简化电 路图。R1、R2均为电热丝，电饭锅有加热和保温两个挡，加热功率为 550W，保温功率为110W。 　　 第4题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1） 保温挡工作时，电路中的电流是多少？ （1） 由P＝UI可知，保温挡工作时，电路中的电流I保＝＝＝ 0.5A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2） 电热丝R1的阻值是多少？ （2） 由图乙可知，当开关S闭合、S1接2时，R1、R2串联，根据串联电 路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中 的总功率最小，电饭锅处于保温挡；当开关S闭合、S1接1时，只有R1工 作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电饭锅处于加热挡；由P＝ 可知，R1的阻值R1＝＝＝88Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 若该电饭锅的加热效率为80％，在标准大气压下，该电饭锅正常 工作，把质量为0.55kg、初温为20℃的水加热到100℃，需要多少秒？ [c水＝4.2×103J/（kg·℃）] （3） 水吸收的热量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃） ×0.55kg×（100℃－20℃）＝1.848×105J，由η＝×100％可知， 电饭锅消耗的电能W＝＝＝2.31×105J，由P＝可知，加 热水需要的时间t'＝＝＝420s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5. （2024·商丘模拟）如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电 路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω，当开关S1 闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a端时为 低温挡。求： 　　 第5题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1） 低温挡正常工作时，求流过电阻R2的电流。 （1） 低温挡正常工作时，开关S1断开，开关S接a端，因并联电路各支 路两端电压相等，串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以通过电阻 R2的电流I＝＝＝0.88A （2） 高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率。 （2） 高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联，则 P1＝＝＝968W，P2＝＝＝242W；总功率P＝P1 ＋P2＝968W＋242W＝1210W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至 170℃，求薯条吸收的热量。[c薯条取3.63×103J/（kg·℃）] （3） 薯条质量m＝200g＝0.2kg，薯条吸收的热量Q吸＝c薯条m（t－ t0）＝3.63×103J/（kg·℃）×0.2kg×（170℃－20℃）＝1.089×105J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （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 效率为75％，求烹制一次薯条需要的时间。 （4） 根据η＝×100％可得，需要消耗的电能W＝＝＝ 1.452×105J；若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，由P＝可得，加 热时间t'＝＝＝120s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6. （2024·安阳林州模拟）如图甲是某茶具上煮茶器的电路原理图，R1 是加热电阻，R2是保温时的分压电阻，S为电源开关，S1为自动温控开 关。S、S1都闭合时，煮茶器处于加热状态；当水沸腾后，S1会自动断 开，转为保温状态。煮茶器工作过程中的P－t图象如图乙所示，不计电 阻值随温度的变化。求： 　　 第6题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1） 电阻R1的阻值。 （1） 由图甲可知，S、S1都闭合时，R2被短路，电路中只有R1工作， 此时煮茶器处于加热状态，根据图乙可知，加热时的电功率P加＝ 1100W，根据P＝可知，电阻R1的阻值R1＝＝＝44Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2） 当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率。 （2） 当S闭合、S1断开时，R1、R2串联，此时为保温状态，由图乙可 知，保温功率P保＝44W，由P＝UI可知，保温状态时的电流I保＝＝ ＝0.2A；根据串联电路的特点可知，通过R1的电流I1＝I2＝I保＝ 0.2A，当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率P＝R1＝（0.2A） 2×44Ω＝1.76W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100s内消耗的电能。 （3） 由欧姆定律可知，保温状态时R1两端的电压U1＝I1R1＝ 0.2A×44Ω＝8.8V；根据串联分压的特点可知，R2两端的电压U2＝U－ U1＝220V－8.8V＝211.2V；当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100s 内消耗的电能W2＝U2I2t＝211.2V×0.2A×100s＝4224J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7. （2023·南阳镇平二模）小明家添置了一台家用豆浆机，小明研 究发现豆浆机工作时，打浆和加热总是交替进行的，其中用到了许 多物理知识： （1） 电加热的原理是 ⁠。 焦耳定律 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2） 豆浆机铭牌上的部分参数如表所示。豆浆机在额定电压下打浆 时，通过电动机的电流是多少？ 额定电压 220V 频　率 50Hz 电动机额定功率 220W 电热器额定功率 1210W （2） 由P＝UI可知，豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流 IM＝＝＝1A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 小明想粗略测算一下豆浆机电热器的加热效率大约是多少。于 是，他把200g大豆和1800g清水放入豆浆机中，测出其初温为20℃。豆 浆机在额定电压下工作，当电热器加热的总时间为10min时，混合物沸 腾，测其温度为100℃。混合物的比热容c＝4.0×103J/（kg·℃），豆浆 机电热器的加热效率是多少？（结果百分号前保留一位小数） （3） 由P＝可知，电热器消耗的电能W＝P加热t＝1210W×10×60s＝ 7.26×105J，混合物吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.0×103J/（kg·℃）× （200×10－3kg＋1800×10－3kg）×（100℃－20℃）＝6.4×105J，豆 浆机电热器的加热效率η＝×100％＝×100％≈88.2％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （4） 若在用电高峰的时候，电压是200V，则豆浆机电热器工作时的实 际功率是多少？（假设电热器的电阻值不随温度的变化而变化） （4） 由P＝UI＝可知，电热器的电阻R＝＝＝40Ω，则 电压为200V时，豆浆机电热器工作时的实际功率P实＝＝ ＝1000W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8. （2023·河南二模）小明家新买了电饭锅（如图甲），图乙是其电路 原理图，电路中电源电压为220V。R1和R2为阻值不变的电热丝，S1为温 度自动控制开关，可实现“加热”和“保温”状态的转换。该电饭锅的 最大容量是4L，额定加热功率是1000W，额定保温功率是100W。[c水＝ 4.2×103J/（kg·℃）] 第8题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1） 电热丝R1的阻值为多少？ （1） 由图乙可知，当开关S、S1都闭合时，只有R1工作；当开关S闭 合、S1断开时，R1、R2串联；根据串联电路的电阻规律可知，当开关 S、S1都闭合时，只有R1工作，电路中的电阻最小，由P＝UI＝可知， 电路的功率最大，此时为加热状态；由P＝UI＝可知，R1的阻值R1＝ ＝＝48.4Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2） 如果此电饭锅加热状态的加热效率为75％，现在给质量为3kg、 温度为20℃的水加热，使水刚好沸腾，需用时多少分钟？（此时大气压 为标准大气压） （2） 标准大气压下水的沸点为100℃，水吸收的热量Q吸＝c水m（t－ t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×3kg×（100℃－20℃）＝1.008×106J， 由η＝×100％可知，电饭锅高温挡加热消耗的电能W＝＝ ＝1.344×106J，由P＝可知，加热所需时间t'＝＝ ＝1344s＝22.4min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 如图丙所示，电能表上“？”处的电能表参数模糊不清，小明把 家中其他用电器断开仅使用电饭锅，调至加热状态烧水5min，电能表的 转盘转了250转，则电能表上模糊的参数应该是多少？ （3） 由P＝可得，高温挡烧水5min消耗的电能W'＝P加热t″＝ 1000W×5×60s＝3×105J＝kW·h，则＝3000r/（kW·h），则 模糊的参数为3000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9. （2024·新乡四模）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电 磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调 奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝ 50Ω，热敏电阻R的阻值随温度变化的图象如图乙所示；工作电路中， 电压U＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水 温达到80℃时衔铁会跳起。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）] 　　 第9题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1） 求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。 （1） 由图可知，当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，串联电 路总电阻等于各分电阻之和，所以控制电路的总电阻R控＝R＋R0＝ 100Ω＋50Ω＝150Ω，衔铁刚弹起时，通过电磁铁线圈的电流I＝＝ ＝0.02A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2） 求工作电路在保温状态下的电功率。 （2） 由P＝可知，当只有R2接入工作电路，工作电路中总电阻最 小，功率最大，处于加热状态；当R1和R2串联接入工作电路，工作电路 中总电阻最大，功率最小，处于保温状态，则保温功率P保＝＝ ＝55W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3） 当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起， 求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。 （3） 水吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（80℃ －25℃）＝4.62×105J，恒温调奶器加热状态下的电功率P加＝＝ ＝1100W；500s内消耗的电能W＝P加t＝1100W×500s＝ 5.5×105J，恒温调奶器的加热效率η＝×100％＝×100％＝ 84％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 $$