内容正文:
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专项5 与电功率相关的综合计算
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方法指导
与电功率相关的综合计算类试题常结合能量转化效率进行考查,能量转化
效率利用公式 进行计算,根据能量转化方式的不同,主要类
型如下:
(1)热力发电: ;
(2)耗电型交通工具: ;
(3)电热水器类用电器: .
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题型分类练
类型一 生活电器类
1.(2024河南,21)小华家新买了一台电暖器,部分参数如下表,通过调
节旋钮,可实现高温挡、低温挡的切换.她结合所学知识进行了研究.
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额定电压
高温挡功率
低温挡功率
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(1)如图所示,电暖器的插头是三脚插头,插头中较长的脚与电暖器的
金属外壳相连,插入插座后,就将电暖器的金属外壳与家庭电路的____线相
连,可防止漏电时对人造成伤害.电暖器工作时房间温度升高,这是通过
________的方式增大空气内能的.
地
热传递
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(2)小华家墙上的插座允许通过的最大电流为 ,请通过计算说明此
插座能否满足该电暖器正常使用.
解:电暖气工作时的最大电流为
所以此插座能满足该电暖器正常使用.
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(3)若该电暖器一天正常工作,其中高温挡,低温挡 ,则它一
天耗电多少千瓦时?
解:一天耗电为
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(4)小华与妈妈一起做饭时,准备同时使用电饭锅和电磁炉.小华说:“应
先把电暖器关掉,否则容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾.”请运用
物理知识进行解释.
解:同时使用电饭锅和电磁炉,总功率较大,根据 ,电路中总电流较
大,根据焦耳定律 ,干路导线相同时间内产生的热量较多,容易
使家庭电路的干路导线过热引发火灾 (合理即可).
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2.(2022河南,21)九一班开展“节约一度电”主题活动.请你和他们一起,
完成以下活动内容.
(1)某型号洗衣机的洗涤功率为,完成一次洗涤的时间为 ,
则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤?
解:根据题意可知,完成一次洗涤消耗的电能
故一度电可供该洗衣机完成洗涤的次数
(次)
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(2)若自来水的温度为,某电热水器的电加热效率为 ,则一度
电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至 ?
解:由可知,该电热水器一度电可将自来水加热至 的质量
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(3)请写出一条节约用电的建议,并用所学的物理知识加以解释.
解:节约用电可从以下方面着手,在满足生产、生活所必需的用电条件下,
减少电能的消耗,提高用户的电能利用率和减少供电网络的电能损耗,建
议如下:随手关灯、人走灯灭、避免“长明灯”;及时关闭待机的用电器;
灯具选用要合理,尽量少用或不用阻碍光源光线的磨砂玻璃、半透明灯罩
等;夏天空调温度不要设置得太低等.(只要建议合理,解释对应即可得分)
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3.(2020河南,21)在家电博览会上,小亮家买了一款标有“
”的电热水器.
(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的____效应.智能化遥控器
通过红外线对热水器进行温度设置,红外线是________(填“可见”或“不
可见”)光.
热
不可见
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(2)大功率家用电器需要使用专用插座,插座的常用规格有“ ”和“
”两种,通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座.
解:电热水器上标有“ ”,由 可得,该电热水器正常
工作时的电流
所以应选用“ ”规格的插座.
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(3)已知该电热水器的加热效率为,求它正常工作时把 水从
加热到 需要的时间.
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解:水的质量
水吸收的热量
由 可知,该电热水器消耗的电能
由 可知,加热需要的时间
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类型二 电动工具类
4.(2024泸州)一辆新能源电动汽车具
有车速提醒功能,当车速过快时,提
醒驾驶员需要减速.如图甲所示为该车
提醒功能的简化电路图,电源电压为
,定值电阻为 , 为阻值随车速变化的电阻,其阻值随车速变
化的关系图像如图乙所示.当车速达到 时,观察到电压表的示数
为 ,且报警铃声响起.该车驶入某高速服务区充电,充电后电桩显示屏
的信息为:充电电压,时间 ,单价1.2元/度,费用43.2元.求:
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(1)本次充电的电流;
解:根据题意知道,充电 ,消耗电能
度
由 知道,本次充电的电流
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(2)当车速减为零时,电压表的示数;
解:由图乙可知,当车速减为零时,的阻值为 ,由串联分压原理可知
则电压表的示数
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(3)当电压表的示数为 时,此车的速度.
解:当车速为时,电压表的示数为,此时 的阻值
当电压表的示数为时,定值电阻 两端的电压
电路中的电流
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此时 的阻值
由图乙一次函数图像可知,的阻值每增加 ,车速增加 ,
故此时车速为 .
5.某款新型电动汽车的性能参数如下表所示,请回答下列问题.
工作电压
电动机电功率
百公里耗电量
(1)电动机是电动汽车的核心部件,电动机正常工作时,电能转化为
______能,电动机的工作原理是__________________________________.
机械
通电线圈在磁场中受力的作用而转动
(2)电动机正常工作时,通过线圈的电流是多大?
解:由 可知,电动机正常工作时,通过线圈的电流
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(3)同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗汽油为 ,请通过
计算比较两种汽车的百公里能耗,并说明能耗不同的主要原因.汽油的密度
,热值 .
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解:电动汽车百公里能耗
燃油汽车百公里消耗汽油的质量
燃油汽车百公里能耗
因 ,故电动汽车百公里能耗小于燃油汽车百公里能耗.主要原因是电
动汽车的转化效率高于燃油汽车的转化效率.
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(4)汽车在某段公路上匀速行驶时,进入某超声测速区域,如图所示.当
该车运动到距测速仪时,测速仪向该车发出一超声信号, 后收到
从车返回的信号.超声波在空气中传播的速度为 ,求该车的速度.
解:设汽车的速度为,超声测速仪发出的信号经 后与汽车相遇,
在这段时间内,汽车的路程与超声波的路程关系式为:
解得该车的速度
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类型三 实际应用类——敏感电阻
6.(2021河南,21)小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯,其
工作原理如图所示.工作电路中有两盏规格均为“”的灯泡 ,天
暗时灯自动发光,天亮时灯自动熄灭.控制电路中电源电压恒为 ,定
值电阻为 .在一定范围内,光敏电阻的阻值与光照强度
(光照强度的单位为 ,光越强光照强度越大)之间存在一定关系,部
分数据如下表所示.电磁铁的线圈电阻忽略不计,当天色渐暗,通过线圈的
电流为 时,恰好启动工作电路的照明系统.试问:
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光照强度 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
光敏电阻 120 60 40 30 24
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(1)随着光照强度减小,光敏电阻 的阻值______(填“增大”或“减小”),
电磁铁的磁性______(填“增强”或“减弱”),当光照强度减小到一定值时,
衔铁会被______(填“吸下”或“释放”),照明系统启动.
增大
减弱
释放
(2)两盏灯均正常发光时,工作电路中的总电流是多少?
解:通过每一盏灯的电流
工作电路的总电流
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(3)照明系统恰好启动时,光敏电阻 的阻值是多少?此时光照强度是多少?
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解:照明系统恰好启动时,控制电路电流,由 得,控制电路
中的总电阻
故光敏电阻的阻值
由表中数据可得,与 的乘积是定值,即
当 时,光照强度为 .
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7.空气污染指数 是一种反映和评价空气质量的方法,便于直观表征空
气质量和空气污染的程度.某兴趣小组为了检测空气污染指数,设计了如图
甲所示的检测电路 为气敏电阻,其空气污染指数与电阻的倒数的关系如
图乙所示,已知电源电压为且保持不变, .
甲
乙
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(1)当电压表的示数为时,求通过 的电流.
解:由电路图可知,与串联,电压表测 两端的电压,当电压表的示数
时,通过电阻 的电流
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(2)求此时空气污染指数.
解:串联电路中,各处的电流相等,电路电流
气敏电阻的阻值
气敏电阻的倒数
由图乙可知,此时空气质量指数为25.
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(3)若某时刻空气污染指数为100, 消耗的电功率是多少?
解:当空气污染指数为100时,
则
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知
此时电路中的电流
气敏电阻 消耗的电功率
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$$