2024年中考物理专题训练——电功率的综合计算

2024年中考物理专题训练——电功率的综合计算 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、计算题 1．如图所示是某款电热水壶，表中是水壶的部分参数，请回答下列问题： （1）该电热水壶正常工作7min，共产生多少热量？ （2）若无热量损失，正常工作7min后。在标准大气压下，能使初温30℃，质量为2kg的水升温多少℃？ 2．如图所示，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V 3W”的字样（灯丝的电阻不随温度变化而变化）。当只闭合开关S1时，小灯泡恰好正常发光；当同时闭合S1和S2时，电流表的示数为0.8A。求： （1）只闭合S1时，电流表的示数； （2）R0的阻值。 3．图甲所示是一款全自动豆浆机。其主要结构有两部分：一是有一个带动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；二是有一个电热器，用来对液体加热。下表是这款豆浆机的主要技术参数。图乙是豆浆机正常工作做一次豆浆过程中电热器和电动机交替工作的图像。求： 额定电压 额定频率 电机功率 加热功率 容量 220V 50Hz 100W 1210W 1000mL （1）豆浆机加热时的电流； （2）豆浆机正常完成做一次豆浆所需11min，共消耗的电能； （3）一次完整制作豆浆过程，认为只有加热阶段能使豆浆升温，热能利用率为70%，使豆浆从常温到煮熟升温77℃，若以豆浆的比热容计算，此次制作的豆浆质量。（保留二位有效数字） 4．有一台饮水机，它的铭牌如下表，工作电路如图所示，是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态。 饮水机 热水箱水量 2 kg 额定功率 220 V 加热功率 1000 W 保温功率 44 W （1）将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是多少？[J/（kg·℃）] （2）若饮水机加热时产生的热量全部被水吸收，将2kg的水从20℃加热到100℃，需要多长时间？ （3）R2的阻值是多少？ 5．某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和保温两种状态。电路如图所示，S为开关，双金属开关在温度低时闭合，温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用，指示灯的额定电压为200V，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为40Ω。求： （1）当指示灯亮时，温度控制器处于 状态； （2）指示灯的电阻值； （3）加热状态时，温度控制器工作1分钟所消耗的电能。 6．电动汽车比燃油汽车低碳环保并且能源利用率高，是今后交通工具的发展方向.某款新型家用电动汽车蓄电池提供电压150V，电动机正常工作时电流为10A，可以使汽车获得240N的牵引力，保证汽车以5m/s的速度在水平路面上匀速行驶.求： （1）电动机汽车以5m/s的速度匀速行驶5min牵引力所做的功. （2）电动机汽车以5m/s的速度匀速行驶时，电动汽车的电能转化为机械能的效率. 7．如图甲所示是公路上的超载检测装置的简化原理图。滑动变阻器RAB的滑片P与称重平台固定在一起，和称重平台一同升降，用电流表的示数显示货车对称重平台的压力F。滑片P从A端下滑距离L与压力F的关系如图乙所示。当滑片P位于A端时为空载，当滑片P位于B端时为超载临界点，此时电流表的示数为2A，称重平台锁止不再下降。已知电源的电压为4V，RAB阻值均匀，每厘米长的电阻为1Ω，总长为8cm。求： （1）R0的阻值； （2）空载时RAB消耗的功率； （3）当一辆货车在称重平台上接受检测时电流表的读数为1A，此时F的大小是多少。 8．小刘参加了物理实验兴趣小组，结合对家中电热水器的认识，设计了一款智能控温的恒温水箱，该水箱的电路结构如图所示，U1=6V，U2=220V，R1为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如下表所示，R为滑动变阻器，最大阻值为100Ω，R2为加热电阻，上面标有“220V 1100W”字样，R3为保温电阻。红灯和黄灯均为指示灯，额定电压均为220V，R1、R2、R3均置于水箱中，线圈电阻不计。该水箱操作原理如下：S1、S2闭合，当线圈中电流小于0.05A时，红灯亮，加热电阻R2工作，水温上升。当线圈中电流大于或等于0.05A时，衔铁被吸下，黄灯亮，保温电阻R3工作，水温不升不降。已知，求： (1)当加热电阻R2正常工作时，通过R2的电流； (2)电能的90%转化为水的内能，加热电阻R2正常工作多长时间，能将水箱内质量为5.5kg、温度为20℃的水，加热至50℃； (3)为了使水箱温度保持在50℃，滑动变阻器接入电路的阻值。 t/℃ 10 30 50 70 90 R1/Ω 120 60 40 28 20 9．在图所示的电路中，电源电压为12伏且保持不变，电阻R1的阻值为10欧。 ①求通过电阻R1的电流I； ②在电路中再接入一个电阻R2，闭合开关S，电阻R1与R2消耗的电功率之比为1∶2，求R2的阻值。 10．小明想对小区路灯进行自动化管理，设计电路如图所示．其中光控开关的工作原理是：闭合开关S1，当光照度降低时，光敏电阻R2的阻值增大，其两端电压也随之变大，当电压达到3V时，开关S2就自动连接ac，使路灯L点亮，反之，当光照度增强到一定值时，开关S2就会自动连接ab，使路灯L熄灭。 （1）工作电路中的路灯L标有“220V  40W”字样，则路灯L正常工作时电阻多大？ （2）光敏电阻R2的阻值与光照度之间的关系如表所示．控制电路的电源电压为4.5V，当光照度为15lx（勒克斯）时，光敏电阻R2两端的电压等于3V，请计算定值电阻R1的阻值； 光照度/lx 5 10 15 20 25 30 光敏电阻R2阻值/Ω 60 30 20 15 12 10 （3）为了节约能源，使路灯L更晚一些打开，请说出两种改进方法。 11．如图所示，为某电水壶的简化电路图，下表为铭牌的部分参数，R1、R2为发热丝，其中R2＝40Ω。则： 型号 SDS﹣15X05 容量 1L 额定电压 220V 额定频率 50Hz 加热功率 ？W 保温功率 40W (1)电水壶处于保温挡时，正常工作5min消耗的电能是 J； (2)电水壶的加热功率为 W，R1= Ω。 12．如图所示，电源电压为6V恒定不变，灯泡L标有“2V  0.4W”的字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R2标有“60Ω  1A”的字样，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V； (1)求灯泡L正常发光时的电阻； (2)当S1、S2均闭合，S3接b，滑动变阻器滑片移到最大阻值处时，电流表示数为0.4A，求R1的阻值． (3)在保证电路安全的情况下，求整个电路电功率的变化范围； 思路点拨 当电源电压保持不变时，由P=UI可得，电路中的电流越大（或小），电路的总功率越大（或小）；由欧姆定律可得，电路中总电阻越小，电流越大，电路中总电阻越大，电流越小。当电路中存在多个用电器时，通过改变开关通断方式，使多个用电器并联，此时电路中总电阻最小，电流最大，电路的总功率最大；使多个用电器串联时，此时电路中总电阻最大，电流最小，电路的总功率最小。 13．某智能洁具装有红外线感应装置，当人靠近时，感应装置自动升起洁具盖子；启动洗净功能，加热器将水快速加热至温控装置预设的温度，水泵喷水实施清洗；清洗结束，暖风烘干机自动开启烘干功能。该洁具的部分参数为：额定电压220V，清洗喷水量，烘干机额定功率180W，加热器额定功率2100W。，室温为18℃。求： （1）洁具按最大喷水量正常工作时，用设定为38℃的温水清洗，水每分钟吸收的热量和消耗的电能； （2）如图为洁具的温控装置原理图，是滑动变阻器，是热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。当两端电压增大到一定值时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。电源电压设定为10V，当接入电路的阻值为6Ω时，的电功率为4W，此时加热电路恰好被切断，若预设的水温相对较高，计算控制电压。 14．如表是小明家的饮水机铭牌，他想粗略测量一下这台饮水机的加热效率，于是他将蓄水箱中装满水并使饮水机正常工作，通过观察饮水机面板上的温度显示、利用手机计时，他测得水温从75℃加热到95℃用了210s，已知c水=4.2×103J/（kg·℃），请你帮他计算一下该过程中： 额定电压 220V 额定功率 加热 500W 保温 50W 容量 1kg （1）水吸收的热量是多少？ （2）该过程中消耗的电能是多少？ （3）此饮水机的加热效率是多少？ 15．小明家新买了一台家用饮水机，有加热和保温两种工作状态，其内部电路图如图所示，当S闭合、S0断开时，饮水机处于保温状态（R1、R2电阻不受温度影响）。从说明书上收集到部分数据如表所示。 （1）求R1的电阻； （2）饮水机在加热状态下正常工作，不计热量损失，水箱装满水，水从20℃加热到70℃需多长时间？[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）] （3）购买家电时，能效等级是重要的参考数据。在中国能效标识中，能效等级1~5分别对应绿到红的五种颜色，则能效等级数字越小表示的意义是什么？ 水箱装满水的质量 2kg 额定电压 220V 加热时的功率 2100W 保温时的功率 100W 能效等级 2级    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2024年中考物理专题训练——电功率的综合计算》参考答案 1．（1）；（2）55℃ 【详解】解：（1）由知，该电热水壶的额定功率为 该电热水壶正常工作7min，共产生的热量为 （2）由知，若无热量损失，正常工作7min后，水升高的温度为 答：（1）该电热水壶正常工作7min，共产生热量。 （2）若无热量损失，正常工作7min后。在标准大气压下，能使初温30℃，质量为2kg的水升温55℃。 2．（1）0.5A；（2）20Ω 【详解】解：（1）当只闭合开关S1时，电路为小灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流，因小灯泡恰好正常发光，所以电源的电压 U=UL=6V 由P=UI可得，电流表的示数 （2）当同时闭合和时，灯泡L与灯泡并联，电流表测干路电流，由可得，电路的总电阻和灯泡的电阻分别为 因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以 即 解得。 答：（1）只闭合S1时，电流表的示数为0.5A； （2）R0的阻值为20Ω。 3．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）豆浆机加热时的电流为 （2）由图像可知，豆浆机正常完成做一次豆浆所需的11min中，电热器工作9min，电动机工作2min。电热器消耗电能为 电动机消耗电能为 则一共消耗的电能为 （3）豆浆吸收的热量为 则此次制作的豆浆质量为 答：（1）豆浆机加热时的电流为； （2）豆浆机正常完成做一次豆浆所需11min，共消耗的电能为； （3）此次制作的豆浆质量为。 4．（1）；（2）672s；（3）1100Ω 【详解】(1)水吸收的热量 (2)若饮水机加热时产生的热量全部被水吸收，则 由可得，加热所需的时间 (3)由电路图可知，当开关S闭合、S0断开时，电路为电阻R2的简单电路，电路消耗的总功率较小，饮水机处于保温状态，由可得，R2的阻值 5． 保温 400Ω 7.26×104J 【详解】解：（1）当指示灯亮时，指示灯与发热电阻串联，电路中的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，温度控制器处于保温状态。 （2）当指示灯亮时，两端的电压 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，发热电阻两端的电压 因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流 即 解得 （3）双金属开关闭合时，电路为发热电阻的简单电路，则温度控制器工作1分钟所消耗的电能 答： （2）指示灯的电阻值为400Ω； （3）加热状态时，温度控制器工作1分钟所消耗的电能为7.26×104J。 6．（1）3.6×105J；（2）80% 【分析】（1）先根据速度公式的变形公式s=vt求出汽车行驶的路程，然后根据W=Fs求出汽车匀速行驶5min牵引力所做的功； （2）根据W=UIt求出电动机正常5min消耗的电能，再根据η=×100%求出电动汽车的电能转化为机械能的效率． 【详解】(1)汽车的速度v=5m/s，行驶时间t=5min=300s，由v=得，汽车行驶的路程： s=vt=5m/s×300s=1500m，汽车匀速行驶牵引力所做的功：W=Fs=240N×1500m=3.6×105J； (2)电动机正常5min消耗的电能：W总=UIt=150V×10A×300s=4.5×105J， 电动汽车的电能转化为机械能的效率：η=×100%=×100%=80%． 7．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）根据题意知道，超载时滑片P位于B端，为电阻R0的简单电路，且超载时电流表的读数为2A，故R0的阻值 （2）当空载时滑片P位于A端，滑动变阻器接入电路的电阻是，电流 空载时RAB消耗的功率 （3）当一辆货车在称重平台上接受检测时电流表的读数为1A，此时电路中的总电阻 滑动变阻器接入电路的电阻是 滑动变阻器的滑片P从A端下滑距离 查图乙知道，此时F的大小 答：（1）R0的阻值2Ω； （2）空载时RAB消耗的功率1.28W； （3）当一辆货车在称重平台上接受检测时电流表的读数为1A，此时F的大小是。 8．(1) 5A；(2) 700s；(3) 80Ω 【详解】解：(1)R2为加热电阻，上面标有“220V 1100W”字样，R2正常工作时，通过R2的电流 (2)水吸收的热量 由题知，电能的90%转化为水的内能，则消耗的电能 加热电阻R2正常工作的时间 (3)由题分析可知，控制电路中R1与R串联，当线圈通过的电流达到0.05 A时，水温保持不变，R1不再变化，则此时控制电路中的总电阻为 由表中数据可知，当水箱温度为50℃时，R1的电阻为40Ω，则滑动变阻器接入电路的阻值 答：(1)当加热电阻R2正常工作时，通过R2的电流为5A； (2)若水箱内装有质量为5.5kg温度为20℃的水，加热至50℃，水吸收的热量为，电能的90%转化为水的内能，加热电阻R2正常工作的时间为700s； (3)为了使水箱温度保持在50℃，滑动变阻器接入电路的阻值为80Ω。 9．①1.2安；②20Ω或者5Ω 【详解】解：①电阻R1单独接在电源两端，通过电阻R1的电流 ② 若电阻R2与R1串联，两电阻电流相等，则 电阻R2阻值为 若电阻R2与R1并联，两电阻电压相等，则 电阻R2阻值为 答：①通过电阻R1的电流I是1.2安； ②R2的阻值20Ω或者5Ω。 10．(1)1210Ω；(2)10Ω；(3)减小电源电压；增大R1的阻值 【详解】解：(1)路灯L正常工作时电阻 (2)当光照度为15lx时，由表可知R2=20Ω，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流 R1的阻值 (3)路灯L更晚一些打开时，光照度更低，R2的阻值越大，由串联电路的分压特点可知，R2两端的电压越大，所以，要使路灯L更晚一些打开，应降低R2两端的电压，方法有减小电源电压、增大R1的阻值、在串联一个电阻、串联一个滑动变阻器等。 答：(1)路灯L正常工作时电阻为1210Ω； (2)定值电阻R1的阻值为10Ω； (3)①减小电源电压；②增大R1的阻值。 11．(1)1.2×104 (2) 1210 1170 【详解】（1）电水壶处于保温挡时，正常工作5min消耗的电能为 （2）[1]当开关S1闭合，S2拨至“1”时，只有R2工作；当开关S1闭合，S2拨至“2”时，R1和R2串联，因串联电路的总电阻大于任意一分电阻，则当开关S闭合，S2拨至“1”时，电路中电阻最小，根据可知此时电水壶的功率最大，为加热状态；则当开关S1闭合，S2拨至“2”时，R1和R2串联，此时电水壶处于保温状态；电水壶的加热功率为 [2]电水壶处于保温状态时，电路的总电阻 由串联电路的电阻规律可得R1的阻值 12．(1)10Ω (2)20Ω (3)0.6~3.6W 【详解】（1）由得，灯泡L正常发光时的电阻 （2）当S1、S2均闭合，S3接b，滑动变阻器滑片移到最大阻值处时，灯泡被短路，R1与R2并联，由题知R2=60Ω，I=0.4A，由欧姆定律可得，通过滑动变阻器R2的电流 由并联电路电流的特点可得，通过电阻R1的电流 则电阻R1的阻值 （3）当S1断开，S2闭合，S3接a时，灯泡L、R1与R2串联，电压表示数为3V时，此时电路中电流最小，电路总功率最小。灯泡L与R1的电压之和 此时电路中的最小电流 电路最小电功率 当S1、S2均闭合，S3接b，灯泡被短路，R1与R2并联，移动滑片，使电流表示数为0.6A时，此时电路中电流最大，电路总功率最大，此时电路最大电功率 所以整个电路电功率的变化范围。 13．（1），；（2） 【详解】解：（1）每分钟水吸收的热量 由可得，每分钟消耗的电能 （2），两端的电压为，此时电路中的电流 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，热敏电阻两端的电压 由可得，的电功率 解得或，因为预设的水温相对较高，所以电路中电流较大，则必须使两端电压较大，所以设计为6V。 答：（1）每分钟水吸收的热量，每分钟消耗的电能； （2）控制电压为6V。 14．（1）；（2）；（3）80% 【详解】解：（1）根据可得，水吸收的热量是 （2）由可得，该过程中消耗的电能是 （3）此饮水机的加热效率是 答：（1）水吸收的热量是； （2）该过程中消耗的电能是； （3）此饮水机的加热效率是80%。 15．（1）24.2Ω；（2）200s；（3）能效等级数字越小表示能量的利用率越高，越节能 【详解】解：（1）当S闭合、S0断开时，饮水机处于保温状态，电功率为100W；当S、S0同时闭合时，电热饮水机处于加热状态时，电路中两电阻并联，电阻R1的功率 根据公式可知，电阻 （2）水吸收的热量为 因为不计热量损失，所以热水器消耗的电能 由可得，加热所用的时间 （3）饮水机将电能转化为内能，但由于由热损失，因而水获的热量与消耗的电能不等，能效等级越接近1，表示利用率越高，越节能。 答：（1）R1的电阻为24.2Ω； （2）饮水机在加热状态下正常工作，不计热量损失，水箱装满水，水从20℃加热到70℃需200s； （3）能效等级数字越小表示能量的利用率越高，越节能。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$