加练4 电学计算-【一战成名新中考】2025福建中考物理中考必考知识点专题特训

参考答案 1．解：（1）当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调开始工作， 由I得，电路启动时的总电阻：R总500Ω， 此时热敏电阻的阻值：R热＝R总﹣R0＝500Ω﹣50Ω＝450Ω， 对照表格数据可知，此时的启动温度是18℃； （2）由名牌可知，空调的额定电压为220V，制冷时，额定功率为2200W， 空调每月工作时间t＝30×6h＝180h， 空调的制冷功率P＝2200W＝2.2kW， 则空调一个月消耗的电能：W＝Pt＝2.2kW×180h＝396kW•h＝396度； （3）由（1）中计算结果可知空调启动时控制电路的总电阻为500Ω，若升高空调的启动温度，根据表格数据可知，热敏电阻的阻值增大，根据串联电阻特点可知，电阻箱的阻值应减小，所以可采取的调节方案是减小R的阻值。 2．解：（1）根据题意可知，电动机标有“220V  44W”的字样，则电动机工作时，线圈中的电流：， 由因为其线圈电阻为，所以门开启一次用时3s，这段时间内电动机因发热消耗的电能； （2）当电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开，此时控制电路的总电阻：， 由人体红外传感器的阻值随人体到大门距离L变化的关系表可知，当L=4m时，R0的阻值为180Ω，根据电阻的串联可知，的阻值：； （3）根据图乙可知，R1和R0串联，控制电路的电源电压U为24V，且电压表并联在两端，根据串联电路的电压规律可知，当电压表表盘上16V时，R1两端的电压为8V，又R1的阻值为60Ω，则R0的阻值为120Ω，由人体红外传感器的阻值随人体到大门距离L变化的关系表可知，电压表表盘上16V的刻度对应的L值是2m。 3．解：（1）根据P可以求得灯泡L1正常发光时的电阻； （2）根据乙图可知当E＝3.0Lx时，光敏电阻R1＝1.0kΩ，此时控制电路的总电阻R0＝R1+R2＝1kΩ+2kΩ＝3kΩ＝3000Ω， 此时通过线圈的电流， 因为2mA＞1.5mA，所以此时触点A、B断开，工作电路中只有L1工作，电源电压等于L1额定电压，从而可得工作电路在10min内消耗的电能：W＝Pt＝44W×10×60s＝2.64×104J； （3）根据乙图可知，R1与E成一次函数，设R1＝kE+b，将（1.0Lx，5.0kΩ）、（3.0Lx，1.0kΩ）代入关系式可得，k＝﹣2kΩ/Lx，b＝7kΩ，即R1＝﹣2kΩ/Lx×E+7kΩ，可以求得当E＝1.5Lx时，光敏电阻R′1＝﹣2kΩ/Lx×1.5Lx+7kΩ＝4kΩ，此时控制电路的总电阻：R总′＝R1′+R2＝4kΩ+2kΩ＝6kΩ＝6000Ω， 可以求得通过线圈的电流：I′，因为1mA＜1.5mA，所以此时触点A、B接通，工作电路中L1和L2并联，电源电压等于L1、L2额定电压，从而可得工作电路的电功率：P＝2P额＝2×44W＝88W。 4．解：（1）由表格数据可知，当光强E达到1cd时，光敏电阻R的阻值R＝18Ω， 由I可知，磁控开关的簧片恰好吸合时控制电路的总电阻：R总100Ω，根据串联电路的电阻特点可知，此时R0的阻值：R0＝R总﹣R＝100Ω﹣18Ω＝82Ω； （2）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×6kg×（45℃﹣25℃）＝5.04×105J； （3）假设R1的阻值为R′，则R2的阻值为R′，由图可知，磁控开关L的簧片断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时工作电路的总电阻最大，由P可知，工作电路的总功率最小，工作电路处于保温挡；工作电路中磁控开关L的簧片吸合时，只有R1工作，工作电路总的电阻最小，总功率最大，工作电路处于加热挡；工作电路处于加热挡时，电路中的电流：I加，工作电路处于保温挡时，电路中的电流：I保，工作电路在加热状态时R1的功率：P＝I加2R1＝（）2×R′， 工作电流在保温状态时R1 的功率：P′＝I保2R1＝（）2×R′， 则工作电路在加热和保温两种状态时R1的功率之比：P：P′：25：9。 5．解：（1）R0和指示灯L串联，R0两端的电压为， 指示灯L正常工作，通过R0的电流为I0=IL=0.2A，保护电阻R0的阻值为R0 （2）转盘刚好转了20转，空气炸锅消耗的电能， 空气炸锅的功率； （3）衔铁被弹起时，控制电路的总电阻为，此时热敏电阻，由乙图可知，当R2 =60Ω，设定温度为200℃。 6．解：（1）闭合开关S后，当空气质量指数K=50时，气敏电阻R的阻值为100Ω，根据串联分压规律可得，代入数值得，解得U0=1V； （2）当电流表示数为0.15A时，电路报警，电路中的总电阻为，所以气敏电阻接入电路中的阻值为R′=R总-R0=40Ω-20Ω=20Ω，由图乙可知，此时气敏电阻接入电路的阻值为20Ω，此时气敏电阻R消耗的功率为P=I2R′=(0.15A)2×20Ω=0.45W； （3）使空气质量指数K为150时，气敏电阻接入电路的阻值为R′′=30Ω，电路报警电流不变，仍为0.15A，则此时电路中的总电阻仍为40Ω，所以R0接入的阻值为R0′=R总- R′′=40Ω-30Ω=10Ω，所以可以将定值电阻R0换成10Ω的。如果不更换电阻，需电路报警电流不变，仍为0.15A，则电源电压为U=I(R0+ R′′)=0.15A×(20Ω+30Ω)=7.5V， 所以也可以将电源电压调为7.5V。 7．解：（1）报警红灯恰好亮起时，电流为50mA，则控制电路的电功率为 ； （2）当水位达到10m时，圆柱形浮块受到的浮力为 ， 圆柱形浮块受到的重力为， 则圆柱形浮块受到的压力为， 力的作用是相互的，所以力敏电阻受到的压力也为2000N； （3）控制电路中，、串联。力敏电阻受到的压力为2000N时，由乙图可知此时，此时电流为50mA，则总电阻为， 则此时定值电阻R0的阻值为； （4）警戒水位不变，则阻值不变，若将定值电阻R0的阻值调大，则总电阻变大，恰好报警时的电流不变，根据可知电源电压变大。所以若将定值电阻R0的阻值调大，应该增大电源电压才能使警戒水位不变。 8．解：（1）衔铁刚被吸下时，电流为10mA，则衔铁刚被吸下时控制电路总电阻为 ， 则的阻值为； （2）分析工作电路可知，衔铁被吸下与下触点A接触时，单独工作，此时总电阻较小，根据可知总功率较大，为加热挡；衔铁松开与B触点接触时，、串联，此时总电阻较大，根据可知总功率较小，为保温挡。则该电加热器处于加热挡时的电功率为 ； （3）保温时功率为， 保温挡时，、串联，总电阻为， 则的阻值为. 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1．如图所示是空调自动控制装置。已知R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如表1所示。继电器的线圈电阻R0＝50Ω，左边控制电路的电源电压为5V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。 （1）请通过计算说明空调的启动温度是多少℃？ （2）若空调的铭牌如表2所示，设夏季时空调每天以额定功率工作6h，每月按30天计算，该空调一个月消耗电能是多少？ （3）为节约用电，夏季要适当升高空调的启动温度为26℃，请你提出合理的方法，并通过计算说明。 表1 温度t/℃ 16 18 20 22 24 26 28 30 电阻R/Ω 470 450 430 410 390 380 370 360 表2 电源220V 50Hz 额定功率： 制冷2200W 制热2800W 质量10kg 2．如图甲所示，有一种自动门，当人靠近门时，门会自动开启，当人离开后门自动关闭．科技小组设计制作了模拟自动门，图乙是部分模拟电路的示意图，电动机标有“220V  44W”的字样，其线圈电阻为；控制电路的电源电压U为24V，为定值电阻，人体红外传感器的阻值随人体到大门距离L变化的关系如下表；当电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸引与触点接触，电动机开始工作，门开启。（不计电磁铁线圈及衔铁的电阻） (1)门开启一次用时3s，则这段时间内电动机因发热消耗的电能为多少？ (2)经测试时刚好触发电动机工作，则的阻值为多少？ (3)若将一只量程满足使用要求的电压表并联在两端，通过电压表的示数能够直观反映人与门间的距离，则电压表表盘上16V的刻度对应的L值是多少？ 电阻 60 90 120 150 180 210 距离L/m 0 1 2 3 4 5 3．（2024德州）如图甲所示，为物理创新小组设计的光控路灯原理图。由控制电路和工作电路组成，光敏电阻R1的阻值随照度E（描述光照强度的物理量）的变化关系如图乙所示，Lx是照度的单位。闭合开关S1、S2，当通过线圈的电流I＜1.5mA时，触点A、B接通，当通过线圈的电流I≥1.5mA时，触点A、B断开。已知控制电路电源电压U1为6V，定值电阻R2的阻值为2kΩ，工作电路电源电压U2为220V，灯泡L1和L2规格均为“220V 44W”。（电磁铁线圈电阻忽略不计）求： （1）灯泡L1正常发光时的电阻； （2）当E＝3.0Lx时，工作电路在10min内消耗的电能； （3）当E＝1.5Lx时，工作电路的电功率。 4．某兴趣小组设计了一种智能化的电热水器，如图所示，它主要由工作电路和控制电路（U2为2V）两部分组成，U1、U2恒定不变，其中R1与R2均为电加热丝，工作电路可以在保温和加热两挡之间切换，当磁控开关L线圈中的电流等于或大于20mA时，磁控开关L的簧片吸合（簧片与线圈不接触，且电阻都不计），当线圈中的电流小于20mA时簧片断开，光敏电阻R随光照强度E（表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号cd）变化的关系如下表所示，当开关S闭合时，求： （1）当光强E达到1cd时，R0为多少时，磁控开关的簧片恰好吸合； （2）用加热挡将6kg的水由25℃加热至45℃时，水需要吸收的热量；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （3）当R1与R2的比值为3：2时，工作电路在加热和保温两种状态时R1的功率之比。 光照强度E/cd 1 2 3 4 5 光敏电阻R/Ω 18 9 6 4.5 3 5．如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅简化电路，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。 （1）在工作电路中，指示灯L标有“2V　0.2A”字样，要使指示灯L正常工作，则保护电阻R0的阻值为多大？ （2）把空气炸锅单独接入家庭电路中正常工作2min，电能表上标有600r/kW·h的字样，其转盘刚好转了20转，则空气炸锅的电功率是多少？ （3）在控制电路中，电源电压恒定为3V，用R3来设置加热温度，热敏电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当设定加热温度为某一温度时，R3的阻值恰好为40Ω，闭合开关S，工作电路接通，开始加热；当控制电流I = 0.03A时，衔铁被弹起，停止加热，则设定的加热温度是多少？ 6．在跨学科实践课上，制作一个简易空气质量检测仪。如图乙所示的空气质量检测仪的电路，其中定值电阻R0＝20Ω，电源电压U恒为6V不变，用电流表示数表示对应空气质量指数；闭合开关S，当电流表示数为0.15A时，电路报警，此时电磁铁把衔铁B吸下来，净化系统开始工作，电磁铁中线圈的电阻不计。气敏电阻值R随空气质量指数K的关系如图甲所示： （1）当空气质量指数K为50时，电阻R0两端的电压； （2）当电路报警时，气敏电阻R的电功率； （3）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K为150时电路就报警，请提出合理化建议（通过计算说明）。 7．某科技小组设计了一个检测水库水位的模拟报警装置，图甲为其模拟电路图。在水库底部竖直放置（与水库底部未密封）质量为50kg、底面积为0.025m2的圆柱形浮块（足够高），上端通过轻杆与力敏电阻R1接触，R1的阻值与压力的关系如图乙所示，水库中无水时，R1不受力。控制电路的电源电压为24V，R0为定值电阻，当控制电路中的电流I≥50mA时，衔铁被吸下，报警红灯亮。已知ρ水=1.0×103kg/m3，不计轻杆质量、线圈电阻及其能量损耗。 （1）报警红灯恰好亮起时，求控制电路的电功率； （2）当水位达到10m时，求力敏电阻受到的压力； （3）若设置警戒水位为10m时，报警红灯恰好亮起，求定值电阻R0的阻值； （4）若将定值电阻R0的阻值调大，应该如何调整电源电压才能使警戒水位不变? 8．小明设计了一个温控电加热装置，原理如图所示，电压，为热敏电阻，其阻值随加热环境温度的升高而增大。电磁铁线圈电阻10Ω，当导线中的电流大于或等于10mA时衔铁被吸下，与下触点A接触；当电流小于10mA时，衔铁松开与B触点接触。，。求： （1）衔铁刚被吸下时的阻值； （2）该电加热器处于加热挡时的电功率； （3）若该电加热器的保温时功率是加热时功率的10%，求的阻值。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$