中考物理专题复习:电器设备使用中的物理中考问题(含答案解析)
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1、电器设备使用中的物理问题电器设备使用中的物理问题 在生产生活和科学研究中,经常看到用到的电器设备有电视机、洗衣机、电饭锅、电脑、手机、电风扇、电炉子等成千上万中,电气设备工作时,用到许多物理知识,中考试题年年考,在解决这类物理问题会经常运用下列物理知识: 1.自动开关断开时为保温状态,自动开关闭合时为加热状态。依据是自动开关断开时电功率小于自动开关闭合时的电功率。 2.电器正常工作消耗的电能公式:W=Pt 3.电器产生的焦耳热量公式:Q=I2Rt 4.电功率计算公式:P=I2R= U2/R=IU 5.串并联电路中电流、电压特点和欧姆定律 6.凸透镜成像规律 7.压强公式 P=F/S 【例题【例
2、题 1】(2020 山东聊城山东聊城)下表是小明家电饭煲铭牌的部分信息,小明家电能表的示数如图所示。把电饭煲接在家庭电路中使用时,下列说法错误的是( ) 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 高挡 1800W 中挡 1200W 低挡 500W A. 电饭煲是利用电流的热效应工作的 B. 电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小 C. 电饭煲在高挡正常工作 10min,消耗的电能是 1.08104J D. 若家中只接入电饭煲,在高挡正常工作 10min,电能表示数将变成 7328.6kWh 【答案】D 【解析】A电饭煲是利用电流的热效应工作的,将电能转化为内能,故 A 正确,不
3、符合题意; B由 R=2UP可知,电压不变,P 越大,R 越小,中挡时的电功率大于低挡时的功率,电压不变,所以在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小,故 B 正确,不符合题意; C电饭煲在高挡正常工作 10min,消耗的电能 W=Pt=1800W1060s=1.08104J 故 C 正确,不符合题意; D若家中只接入电饭煲,在高挡正常工作 10min,消耗的电能 W=Pt=1.8kW1060h=0.3kWh 电能表示数将变成 7325.6kWh+0.3kWh=7325.9kWh 故 D 错误,符合题意。 【对点练习】【对点练习】如图所示是用来测量电能的仪表,这只电表此时的读数是 kWh,
4、当电路中只有一个电饭煲接入电路,正常工作 l2min。发现此电能表的转盘转过了 500 转。则这个电饭煲的额定功率是 W。 【答案】231.0;1000。 【解析】由图可知,电能表此时的读数为 231.0kWh, 2500r/kWh 表示电路中每消耗 1kWh 的电能,电能表转盘转过 2500r, 则电能表的转盘转过了 500 转,电饭煲消耗的电能:W=0.2kWh, 电饭煲正常工作 l2min,则该电饭煲的额定功率: P=W/t=0.2kWh/(12/60h)=1kW=1000W 【例题【例题 2】(2020 山东聊山东聊城城)电冰箱是现代家庭的常用电器,它内部的电路元件主要包括压缩机(其主
5、要部件是电动机)和冷藏室内的照明灯。如图所示是一台能正常工作的电冰箱的简化电路图,下列判断正确的是( ) A. 电路图中的照明灯与电动机是串联的 B. 冰箱门关闭时,灯开关断开,照明灯熄灭 C. 冰箱内温度降低到设定温度时,电动机停止工作 D. 电动机利用了电磁感应的原理使线圈转动起来 【答案】BC 【解析】AB由图可知,电路是两条支路,一条是温控开关控制电动机,另一条是灯开关控制照明灯,电动机和照明灯是并联的,冰箱门关闭时,灯开关断开,照明灯不亮,故 A 错误,B 正确; C冰箱内温度降低到设定温度时,温控开关自动断开,电动机停止工作,故 C 正确; D电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的
6、原理制成的,故 D 错误。 【对点练习】【对点练习】电冰箱是常用家用电器,其内部结构如图所示它是利用制冷剂把冰箱里的热“搬运”到冰箱的外面,使冰箱内部温度降低请根据你对冰箱的认识及所学的物理知识回答以下问题: (1)冰箱内的压缩机与照明灯的连接方式是串联还是并联?为什么? (2)冰箱里面温度较低,而外壳摸起来却较热请说明冰箱外壳较热的主要原因是什么? 【答案】见解析。 【解析】(1)并联压缩机和照明灯可以单独工作互不影响(其它表述合理均可) (2)制冷剂在冷冻室内汽化吸热,在冷凝器内液化放热(答出汽化吸热、液化放热即可得分) 【例题【例题 3】(2020 齐齐哈尔齐齐哈尔)在家庭用电的调查活动
7、中,小明听妈妈说“使用 20W 的白炽灯比使用 60W 的白炽灯省电” 。小明经过研究发现,这种说法是指它们正常工作相同的时间,使用额定功率为 20W 的白炽灯比使用额定功率为 60W 的白炽灯消耗的电能 (选填“少”或“多”)。小明关闭电灯后,发现家中电冰箱仍在工作,说明电冰箱和电灯是 (选填“串联”或“并联”)的。 【答案】少;并联。 冷冻室 冷凝器 液态制冷剂 压缩机 蒸气 蒸气 【解析】(1)灯泡正常工作时的实际功率等于额定功率,由 WPt 可知,在灯泡正常工作相同时间时,使用额定功率为 20W 的白炽灯比使用额定功率为 60W 的白炽灯消耗的电能少; (2)并联电路中各用电器互不影响
8、,关掉电灯后,电冰箱仍能工作,这说明它们是并联连接的。 【对点练习】【对点练习】学校宿舍走廊的路灯容易损坏,经常被更换,电工小段在原来的位置接入两盏与原来一样的白炽灯,同学们发现很长时间灯虽然没有坏,但这两盏灯比原来用一盏时还要暗,由此: (1)同学们猜想了这两盏灯的连接方式是_(选填“串联”或“并联”),你的依据是因为两盏灯的总功率比原来一盏灯的功率要_(选填“大”或“小”)。 (2)电工小段这样做能否省电?理由是什么? 答:两灯泡串联电阻 R 变大,根据 P=U2/R 可知,当电压 U 一定时,功率 P_(选填“变大” 、 “变小”或“不变”),又由 WPt 可得,当通电时间 t 一定时,
9、消耗电能 W_(选填“变大” 、 “变小”或“不变”),所以两盏灯比原来一盏灯要_(选填“省电”或“费电”) 答案:(1)串联,小。(2)变小,变小,省电。 解析:(1)两盏灯在一起比原来还暗,说明两盏灯的总功率比原来一盏灯功率还要小,即每盏灯的实际功率比额定功率都小得多,所以两盏灯的实际电压比额定电压要小,即两盏灯是串联的。 (2)串联的两灯泡总电阻增大,由 PU2/R 可知,在电压一定时,总功率减小,由 W=Pt 可知,在时间一定时,消耗的电能变小,是省电的。 【例题【例题 4】(2019 南京南京)某款迷你电饭煲有加热和保温两档其电路如图所示,已知 R1=88,R2=2112开关 S 置
10、于 (选填“1”或“2”)时是保温挡,保温 10min 产生的热量是 J 【答案】2;13200 【解析】根据公式 P=判定保温档时开关的位置;根据 Q=W=t 求出产生的热量 开关接 1 时,电阻 R2被短路,电路中只有 R1=88;开关接 2 时,电阻 R2和 R1;串联接入电路中,电路的总电阻为 R=R1+R2=88+2112=2200; 在电压不变的情况下,根据公式 P=可知,开关接 2 时功率小,为保温档; 保温 10min 产生的热量为: Q=W=t=600s=13200J 【对点练习】【对点练习】某品牌电热水器有慢加热、快加热和保温三个工作状态。铭牌上的部分参效如下表所示,其中快
11、加热功率参数模糊不清,它能够把水加热到的最高温度为 75简化电路如图所示,R1、R2均为加热电阻 温度对电阻的影响忽略不计)。 若电热水器中已装满质量为 40kg、 温度为 25的水。 请完成下列问题:已知水的比热容 c=4.2103J/(kg) (1)用该电热水器把水加热到最高温度,水需要吸收的热量。 (2)开关 S1闭合,S2接 b,电热水器处于慢加热工作状态,求 R1的阻值。 (3)若加热电阻产生的热量有 84%被水吸收,用该电热水器把原有的水加热到最高温度,用快加热比用慢加热节约多少秒?(结果保留整数) 额定电压 220V 保温功率 605W 慢加热功率 1210W 快加热功率 【答案
12、】(1)用该电热水器把水加热到最高温度,水需要吸收的热量为 8.4106J。 (2)R1的阻值为 40; (3)用快加热比用慢加热节约 4132s。 【解析】(1)水需要吸收的热量: Q=cmt=4.2103J/(kg)40kg(7525)=8.4106J; (2)开关 S1闭合、S2接 b 时,电路为 R1的简单电路,电热水器处于慢加热档, 由 P=可得,电阻 R1的阻值: R1=40; (3)开关 S1断开、S2接 b 时,R1与 R2串联,电路中电阻最大,总功率最小,电热水器处于保温档, 此时电路的总电阻: R串=80, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,R2的阻值: R2=R
13、串R1=8040=40; 开关 S1闭合、S2接 a 时,R1与 R2并联,电路中电阻最小,总功率最大,电热水器处于快加热档; 由电阻的并联可得:=+, 即=+, 解得 R并=20, 则快加热功率:P快加热=2420W, 加热电阻产生的热量有 84%被水吸收,用该电热水器把原有的水加热到最高温度, 则由=可得,消耗的电能: W=1107J, 分别用慢加热档和快加热档加热时,水吸收的热量不变、且热效率也不变,所以用两档加热时消耗的电能相同,都为 W=1107J, 由 P=可得,用快加热所用的时间: t快=4132s; 由 P=可得,用慢加热所用的时间: t慢=8264s; 则用快加热比用慢加热节
14、约的时间:t=t慢t快=8264s4132s=4132s。 一、选择题一、选择题 1.电炉工作时,根据焦耳定律可知,相同时间内电炉丝产生的热量比导线多,所以电炉丝热得发红而连接电炉丝的导线不太热,其原因是( ) A电炉丝的电阻较大 B电炉丝与导线是并联的 C电炉丝的横截面大 D通过电炉丝的电流较大 【答案】A 【解析】电炉子在使用时,电炉丝和导线串联,I电炉丝=I导线,通电时间 t 相同, 因为 Q=I2Rt,R电炉丝R导线, 所以电流产生的热量:Q电炉丝Q导线, 从而出现电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。 2.KTV 丰富了人们的业余文化生活,唱歌时用的麦克风(动圈式话
15、筒)如图所示,它的工作原理是:对着话筒说话时, 话筒将声音转变为随声音变化的电流, 然后经扬声器(喇叭)还原为声音.麦克风工作原理与下列装置的工作原理相同的是( ) 【答案】C 【解析】本题考查电磁感应从麦克风(动圈式话筒)的工作原理:对着话筒说话时,话筒将声音转变为随声音变化的电流可以判断麦克风的工作原理与电磁感应相同,故 C 正确;图 A 是电磁铁,不符合题意,故 A错误;图 B 是奥斯特实验,说明电流周围存在磁场,不符合题意,故 B 错误;图 D 说明通电导体在磁场中受到力的作用,不符合题意,故 D 错误 3.近来共享电动汽车成为人们低碳出行的交通工具, 某共享汽车 30min 行驶 2
16、0km, 则该车的平均速度为( ) A40km/h B1.5km/min C15m/s D40m/s 【答案】A 【解析】根据 v=s/t 算出平均速度即可解答。1m/s=3.6km/h 共享汽车行驶的路程 s=20km,时间 t=30min=1/2h; 共享汽车的平均速度:v=s/t=20km/1/2h=40km/h=401km/60min=0.67km/min =401000m/3600s=11.1m/s,故 A 正确,BCD 错误。 4.手机工作原理可简化为如图所示电路,R 是阻值已知的定值电阻,U 是手机工作部件两端电压,I 是电路中的电流。手机在工作过程中,电池的电压会发生变化,U
17、与 I 的比值会随着 I 的变化而变化。手机正常工作时,要对 U 和 I 进行监测。若测量出 UR,则( ) A只能监测 U B只能监测 I C既能监测 U,又能监测 I D既不能监测 U,也不能监测 I 【答案】B 【解析】监测UR的变化,根据R的阻值可以算出电路中的电流I,并且手机电池的电压也是变化的,所以无法知道U的数值。当电路中的电流I发生变化时,U与I的比值也会变化,即手机工作部件的电阻会变化,所以电压U无法监测。 5.如图所示是一种环保型手电筒.使用它时只要将它来回摇晃.就能使灯泡发光。下列四幅图中能反映这种手电筒的工作原理的是( ) 【答案】A 【解析】选项 A 是电磁感应现象,
18、证明了磁可以生电,发电机的原理就是电磁感应现象,选项 B 是奥斯特实验说明电可以生磁;选项 C 是研究电磁铁的磁性的强弱与电流强弱的关系, 选项 D 是磁场对通电导线有力的作用,电动机就是根据此原理制成的。使用手电筒时只要将它来回摇晃就能使灯泡发光,消耗了机械能,获得了电能,此过程将机械能转化为电能,是电磁感应现象,故选项 A 符合题意。 6.家庭常用的电吹风既能吹冷风又能吹热风。下列电路中最符合电吹风工作要求的是( ) 【答案】A 【解析】由题知,电吹风能吹冷风又能吹热风,即电路中电动机可以单独工作,也可以是电动机和电热丝同时工作。由此分析各选项解答即可。 A.由图知,S1闭合时只有电动机工
19、作,吹冷风;再闭合 S2时,加热器和电动机并联,两者都能工作,此时吹热风,故 A 符合题意; B.由图知,S1闭合时只有加热器工作,两开关都闭合加热器和电动机同时工作,只有热风没有冷风,故 B不合题意; C.由图知,S1闭合时加热器与电动机串联,再闭合 S2时,只有电动机工作,但电动机和加热器串联时两者相互影响,故 C 不合题意; D.由图知,S1闭合时电动机和加热器都工作,当两开关都闭合时只有加热器工作,故 D 不合题意。 7某型号电吹风,电动机和电热丝串联电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风,电动机线圈电阻为 R1,电热丝电阻为 R2将电吹风接入电压为 U 的电源后,通过的电流为
20、 I,消耗的电功率为 P,同学们得到了四个关系式下列选项中,关系式均正确的是( ) UIP P=I2(R1+R2) UI=P P2(R1+R2) A B C D 【答案】D 【解析】在计算电功率的公式中,总功率用 P=IU 来计算,发热的功率用 P=I2R 来计算,如果是计算纯电阻的功率,这两个公式的计算结果是一样的, 但对于电动机等非纯电阻,第一个计算的是总功率,第二个只是计算发热的功率,这两个的计算结果是不一样的 电吹风消耗的电功率 P 是总功率,总功率的大小应该用 P=UI 来计算,所以总功率 P=UI,故错误,正确; 由题意知,该电吹风中电动机和电热丝串联,电路中电流为 I, 电吹风中
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