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电学计算题专题练习一．传感器类计算题1．有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪被广泛用来检测酒驾，传感器R1的阻值随酒精气体浓度的变化如图甲，工作电路如图乙，电源电压恒为12V，定值电阻R2=30Ω．求：（1）被检测者未喝酒时，R1阻值；（2）被检测者酒精气体浓度为0.8mg/mL时，电流表的示数；（3）现在公认的酒驾标准为0.2mg/mL≤酒精气体浓度≤0.8mg/mL，当电压表示数为4.8V时，通过计算说明被检测司机是否酒驾？2．有一种测量人的体重和身高的电子秤，其测体重部分的原理如图中的虚线框所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO，压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示体重大小的仪表（实质是电流表）．其中AO：BO=4：1，压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω300270240210180150120…设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V．请回答：（1）踏板空载时，电流表读数是________mA．（2）若压杆与压力传感器之间的接触面积是2×10﹣4m2，则该秤的最大称量值是多少Kg？（3）为了把电流表A的表盘改装成电子秤表盘，我们需要确定踏板上人的体重G与电流表的示数I的关系．请你根据题中压力F与电阻R的相关信息，推导出电流表的示数I与体重G的关系式（要求写出主要的推导过程）．3．如图甲是水果自动筛选装置，它能将质量小于一定标准的水果自动剔除，其原理如下：传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R1的阻值发生变化，电压表的示数也随之发生改变，当电压表示数小于4V时，机械装置启动，将质量不达标的小水果推出传送带，实现自动筛选功能．已知：电源电压为14V，变阻器R2的最大电阻为20Ω，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如图乙所示．求：（1）将滑片P调到a点时，若检测点上没有水果，电路中的电流是多大？（2）将滑片P调到b点时，若检测点上没有水果，机器运转1min电路消耗的电能是多少？（3）要使该装置剔除质量小于0.4kg的水果，应将变阻器的阻值调到多大？4．小华同学为探究水流对不同形状物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图甲所示．电源电压保持3V不变，电流表量程为0～1A，电阻不计，粗细均匀的电阻丝MN全长12cm，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比．水平光滑杆AB上套有弹簧，弹簧弹力与其伸长量x的关系如图乙所示，弹簧左端固定，右端连接有滑块，滑块与滑片P、物体Q通过硬杆相连．滑片与电阻丝始终保持良好接触．水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端相接触，此时电流表满偏．测量时，滑块稳定后，小华通过电流表示数可计算出物体受到的水流冲击力大小．（1）电阻Ro的阻值为多少？（2）当电流表读数为0.5A时，物体所受的冲击力大小为多少？二．电表改装1．实际测量中所使用的电流表是由小量程电流表改装而成的．图a中G是满偏电流（即小量程电流表允许通过的最大电流）Ig=3mA的电流表，其电阻Rg=10Ω，要把它改装为一个量程为3A的电流表（如图b），问：（1）当通过小量程电流表的电流为满偏电流时，它两端的电压为多少；（2）需要给它并联一个多大的电阻R0；（计算结果小数点后保留两位数字）（3）设改装后的电流表的电阻为R，比较R与R0的大小关系，并简单地说明理由．2．常用的电压表是由小量程的电流表G改装而成的．电流表G也是一个电阻，同样遵从欧姆定律．图甲是一个量程为0～3mA的电流表G，当有电流通过时，电流可以从刻度盘上读出，这时G的两接线柱之间具有一定的电压．因此，电流表G实际上也可以当成一个小量程的电压表．已知该电流表的电阻为Rg=10Ω．（1）若将这个电流表当成电压表使用，则刻度盘上最大刻度3mA处应该标多大的电压值？（2）如图乙所示，若将这电流表串联一个定值电阻R后，使通过G的电流为3mA时，A、B之间的电压等于3V，这样A．B之间（虚线框内）就相当于一个量程为0～3V的电压表（图丙），求串联的定值电阻R的大小．（3）如图丁所示，若将这电流表串联一个阻值为4990Ω的定值电阻R′后，通过G的最大电流为3mA，则该电压表的量程是多少？3．某同学利用一只电流表改造成一只专门测量电阻的欧姆表．如图所示，欧姆表电路是由一只电流表A、滑动变阻器R0和干电池（设电压不变）组成．使用时可把待测电阻接在A、B两端．为了能直接从电流表表盘上读出A、B端接入的电阻的阻值，需在表盘上重新标注A、B间所测的电阻的阻值数．当将A、B两端直接连接在一起（即AB间接入电阻为0），调节滑动变阻器使滑片从阻值最大处开始滑动，直到欧姆表指针满偏，这就是欧姆表的调零（调零后滑动变阻器R0的阻值保持不变）．设电源电压为3V，电流表量程为0.6A，试回答：（1）当AB间电阻为零时电路的总阻值R为多大？这时指针在表盘的哪一端？（2）计算说明该欧姆表表盘正中间位置处应标注的示数是多少？（3）请分析说明该欧姆表表盘上的刻度值是否均匀．三．家用电器综合计算1．（电吹风）如图是一款冬夏两用风机的工作原理图，工作时可以吹出热风或凉风．其热风档的额定功率为616W．（1）当开关拨至图中位置“1”时，风机吹出的是热风还是凉风？（2）若某次仅将该风机接入电路，风机正常工作并吹出凉风，观察到5min内规格为3000r/（kW•h）的电能表转过22圈，求风机凉风档的额定功率．（3）现用该两用风机热风档给一个20m3的房间加热．查阅资料已知：本地空气的密度1.3kg/m3，比热容为1×103J/（kg•℃），同时房间平均每分钟向外散热21280J．那么经过半小时后，房间的温度将升高多少？2．（电吹风）一天，小明妈妈要用电吹风机时，发现家里的电吹风机只能吹冷风不能吹热风，经检查，原来是机内的电热丝已经烧坏了，小明想用一根阻值相同的电热丝来替换，为此：（1）他从铭牌上查到，该电吹风机吹热风时的额定功率为P额=1000W，并观察了电吹风机的内部电路结构（如图所示），终于明白了：旋转式开关的触片为扇形，当拨到某一档位时，可以同时与两个触点接触，于是当开关放在“冷”时，就是把_________连入电路；当开关放到“热”时，就是把_________连入电路．（2）小明关掉家中所有电器，只打开电吹风机，并观察家中的电能表，发现在2min内转盘转了12转，结合电能表铭牌上的“3000R/kW•h”字样，求出了吹风机吹冷风时的功率P冷风为________W．（3）在上述基础上，小明算出了应选配的电热丝的阻值R，成功地修复了电吹风机．小明怎样计算电热丝的电阻呢？请你写出计算电热丝阻值的过程．3.（电热水壶）图a是小红家一台快速电热水壶，铭牌如右表、为了测量它烧水时的实际功率，小红和父亲合作进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装了0.6kg、20℃的水，接入家庭电路中，闭合壶的开关，测得壶中的水从20℃上升到100℃所用的时间是4min．同时观察到家中电能表（见图（b）转过的转数正好为90转（r）、水的比热容：c=4.2×103J/（kg•℃）．请根据相关信息产品型号：KS﹣12最大容积：1.2L额定电压：220V～额定频率：50Hz额定功率：1000W求：（1）电水壶中水吸收的热量？（2）电水壶烧水的实际功率？（3）电水壶加热的效率．4．（热熔器）图甲是用来焊接PVC塑料管道的热熔器外观照片．其内部电路如图乙，S1是手动电源开关．S2是温控开关，作用是完成“加热模式”和“保温模式”之间的切换．L是指示灯（在S1闭合情况下L始终能正常发光），R1是限流电阻．下表是有关元件的物理参数．项目参数（元件）项目参数电源电压220VL灯0.1A，2W加热功率1210W（不含L及R1的功率）R2202Ω（1）求R1的阻值；（2）求保温功率（不含L和R1的功率）；（3）求该热熔器（全电路）在保温模式下1min消耗的电能．5．（电开水器）某电开水器的结构如图甲所示（剖面图），简化的内部电路如图乙所示，进水管管口的阀门由轻质浮子1和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只有进水管中的水压在正常范围内，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不会从出水管流出．当冷水箱中的水位达到一定高的时，浮子2浮起，会触动单刀三掷开关S1，煮水电热管R1通电发热，冷水被煮沸，水面升高，开水就从出水管进入贮水箱，当贮水箱中水位达到一定高度时，浮子3浮起，又会触动单刀三掷开关S1，煮水暂停，一旦贮水箱中水温下降使温控开关S2闭合，保温电热管R2就会通电发热，开水处于保温状态．（1）已知煮水电热管R1的阻值为12.1Ω，保温电热管R2的阻值为48.4Ω，求电开水器的最大发热功率．（2）图甲中，当浮子1上升到最高处后，它的最上端恰好和出水管管口相平，阀门就会将进水管管口关闭，此时AC杆沿竖直方向．已知浮子1的体积V=2.5×10﹣4m3，进水管管口和阀门的横截面积S均为1×10﹣4m2（不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦）；BO：BA=20：1（O为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬杆的相交处，B为轻质硬杆BO的转轴），水箱内水面上方的气压P0=1×105Pa．为了不让冷水直接进入贮水箱，进水管管口阀门的上表面受到的压强不能超过多少Pa？6．（电热器）如图是一个电热器的工作原理图，电热器内的两个电热丝R1和R2的阻值分别为60.5Ω和121Ω，旋转开关内有一绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0﹣﹣9共10各金属触点；绕中心轴转动的旋钮两端各有一个金属滑片，转动旋钮可以将相邻的金属触点连通，电热器通过旋转开关可以实现多档位工作的原因、要求．（1）如图所示，当旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通，此时电热器的功率是多少W？（2）该电热器以最大功率工作时，10min内放出的热量是多少J？此时旋钮开关上的箭头指向图中什么位置？7．（电热器）如图甲所示的电热器枪是一种装修工具，用于材料涂胶．它的内部有2只相同的PTC（正温度系数）加热元件，其工作电路如图乙所示，扣动扳机能使固体胶条向前挤压，联动开关S同时掷向A、B，枪口冒出胶液，松开扳机，联动开关S同时掷向B、C．单只PTC元件的电阻随温度的变化如图丙所示．求：（1）松开扳机，当温度为80℃时，电路消耗的电功率；（2）扣动扳机，当温度为180℃时，1min电路消耗的电能；（3）热熔胶枪最大电功率．7．（热宝）图甲是一种常见的电热水袋（俗称“热宝”），图乙是它的工作电路图，其性能指标如下表所示，当热水袋正常工作时．求：（1）发热体R的电阻．（2）通电5分钟发热体R产生的热量．（3）热水袋内水由10℃加热至60℃，在这一过程中水吸收的热量．[C水=4.2×103J/（kg•℃）]额定电压发热体额定功率袋内水的质量自动断电温度220W500W1kg60℃8．（电热水龙头）图甲是某款电热水龙头．即开即热、冷热兼用．图乙是它的原理电路．R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换．有关参数如下表．不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：（1）开关置于2时，水龙头放出的水是_____（选填“冷”、“温”或“热”）水．此时电路中的电流时多大？（2）水龙头放热水时，正常工作60s，消耗的电能是多少？（3）R2的电阻是多大？额定电压220V额定功率温水2200W热水3000W9．（热暖手器）如图的实验中学物理课外活动小组自制的电热暖手器的电路原理图．电源电压恒为8V，S为间单刀三掷开关，发热体的电阻分别是R1=2Ω，R2=1Ω，R3=5Ω．问：（1）该电热暖手器工作时的最小电流是多少？（2）该电热暖手器消耗的最大电功率是多少？（3）当开关调至“2”位置时，R2在1min内最多可以产生多少焦耳的热量？10．（电热水器）小洁住进新楼后，购置了一款某型号的电热水器（其铭牌见下表），安装在卫生间的墙上．小洁在使用过程中发现：（1）