精英家教網(wǎng) > 初中物理 > 題目詳情
18.(1)家庭電路中電流過大的原因往往不同,請分別說明如圖甲、乙兩圖開關(guān)閉合后產(chǎn)生電流過大的原因各是什么?
(2)某高中學(xué)校學(xué)生宿舍樓的電路如圖丙所示,電源電壓U=220V,電路中接有電阻R0=2Ω,電路中裝有50臺完全相同的電熱水器(圖中用R表示),每臺電熱水器的額定電壓為200V,額定功率為1000W;其他電阻不計,并且忽略電熱水器電阻隨溫度的變化.求:
①同時接幾臺電熱水器時,實際使用的電熱水器均能正常工作?
②同時接多少臺電熱水器時,電熱水器組消耗的電功率最大?最大功率為多少?
③若宿舍樓下人戶端電能表上標有“220V 10A(60A)”字樣,那么電熱水器組消耗功率最大時電路是否安全?
分析 (1)家庭電路中電流過大的原因有兩種,一是用電器短路,二是用電器總功率過大;
(2)①電熱水器正常工作時的功率和額定功率相等,根據(jù)P=UI求出正常工作時的電流;根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電熱水器正常工作時R0兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電流,利用并聯(lián)電路的電流特點求出電熱水器正常工作時的數(shù)量;
②根據(jù)歐姆定律求出電熱水器的電阻,設(shè)n個電熱水器正常工作時電熱水器組消耗的電功率最大,根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點表示出電路中的總電阻,根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流,利用P=I2R表示出電熱水器組消耗的電功率,利用數(shù)學(xué)知識得出答案;
③知道電能表的工作電壓和短時間內(nèi)允許通過的最大電流,與電熱水器組消耗功率最大時的電流相比較即可得出答案.
解答 解:(1)家庭電流中電流過大總共有2個原因:短路和總功率過大,
圖甲:用電器總功率等于各個用電器功率之和,并聯(lián)的用電器越多,總功率越大,根據(jù)公式P=UI,電流會非常大;
圖乙:金屬件將火線和零線接通,造成短路,電流直接通過導(dǎo)線,由于導(dǎo)線電阻很小,導(dǎo)致電流過大;
(2)①由P=UI可得,電熱水器正常工作時的電流:
I1=PU=1000W200V=5A,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,電熱水器正常工作時R0兩端的電壓:
U0=U-U電熱水器=220V-200V=20V,
電路中的總電流:
I=U0R0=\frac{20V}{2Ω}=10A,
因并聯(lián)電路中總電流等于各分電流之和,
所以,電熱水器正常工作時的數(shù)量:
n1=\frac{I}{{I}_{1}}=\frac{10A}{5A}=2,即2臺;
②由I=\frac{U}{R}可得,電熱水器的電阻:
R電熱=\frac{{U}_{電熱}}{{I}_{1}}=\frac{200V}{5A}=40Ω,
設(shè)n個電熱水器正常工作時電熱水器組消耗的電功率最大,
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和,
所以,電熱器的總電阻:
R總=\frac{{R}_{電熱}}{n}=\frac{40Ω}{n},
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以電路中的電流:
I=\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{總}}=\frac{220V}{2Ω+\frac{40Ω}{n}},
電熱器消耗的總功率:
P總=I2R總=(\frac{220V}{2Ω+\frac{40Ω}{n}})2×\frac{40Ω}{n}=\frac{(220V)^{2}}{\frac{(2Ω+\frac{40Ω}{n})}{\frac{40Ω}{n}}}=\frac{(220V)^{2}}{\frac{(2Ω)^{2}+2×2Ω×\frac{40Ω}{n}+(\frac{40Ω}{n})^{2}}{\frac{40Ω}{n}}}=\frac{(220V)^{2}}{\frac{(2Ω-\frac{40Ω}{n})^{2}}{\frac{40Ω}{n}}+8Ω},
當\frac{40Ω}{n}=2Ω,即n=20時,電熱水器的總功率最大,最大為:
P總大=\frac{(220V)^{2}}{8Ω}=6050W;
③電熱水器組消耗功率最大時,電路中的電流:
I=\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{總}}=\frac{220V}{2Ω+\frac{40Ω}{20}}=55A,
因55AW<60A,
所以,電熱水器組消耗功率最大時電路是安全的.
答:(1)圖甲是因為用電器總功率過大;圖乙是因為短路;
(2)①同時接2臺電熱水器時,實際使用的電熱水器均能正常工作;
②同時接20臺電熱水器時,電熱水器組消耗的電功率最大,最大功率為6050W;
③電熱水器組消耗功率最大時電路是安全的.
點評 本題考查電流過大原因和歐姆定律及電功率公式的應(yīng)用,本題不但要熟練掌握物理知識,還要求能正確應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)律解決物理問題,對學(xué)生要求較高.
練習(xí)冊系列答案
西城學(xué)科專項測試系列答案
小考必做系列答案
小考實戰(zhàn)系列答案
小考復(fù)習(xí)精要系列答案
小考總動員系列答案
小升初必備沖刺48天系列答案
68所名校圖書小升初高分奪冠真卷系列答案
伴你成長周周練月月測系列答案
小升初金卷導(dǎo)練系列答案
萌齊小升初強化模擬訓(xùn)練系列答案
相關(guān)習(xí)題
科目:初中物理
來源:
題型:解答題
8.
如圖是某小組“練習(xí)使用滑動變阻器”的器材,電源電壓不變.請用筆畫線代替導(dǎo)線連接實驗電路.要求:
(1)導(dǎo)線不能交叉;
(2)滑片向左滑動,燈泡變暗,電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大.
查看答案和解析>>
科目:初中物理
來源:
題型:解答題
9.小明去物理老師辦公室問問題,看到辦公室里有四盞燈,他撥動開關(guān)后發(fā)現(xiàn):每個開關(guān)控制二盞燈.請你在方框內(nèi)畫出四盞燈所在電路的電路圖.
查看答案和解析>>
科目:初中物理
來源:
題型:選擇題
6.下列關(guān)于信息的傳遞說法正確的是( �。�A. 車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是利用超聲波進行定位和導(dǎo)航的 B. 電磁波不能在真空中傳播 C. 用三顆同步衛(wèi)星就可實現(xiàn)全球通信 D. 光纖通信只能傳播圖象信息,不能傳播聲音信息
查看答案和解析>>
科目:初中物理
來源:
題型:解答題
13.
如圖所示,開關(guān)閉合后,位于螺線管右側(cè)的小磁針N極指向如圖所示,請在螺線管上畫出導(dǎo)線的繞向,并標明電流的方向.
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com
版權(quán)聲明:本站所有文章,圖片來源于網(wǎng)絡(luò),著作權(quán)及版權(quán)歸原作者所有,轉(zhuǎn)載無意侵犯版權(quán),如有侵權(quán),請作者速來函告知,我們將盡快處理,聯(lián)系qq:3310059649。
ICP備案序號: 滬ICP備07509807號-10 鄂公網(wǎng)安備42018502000812號