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高中 | 电功和电功率题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第二章 恒定电流
2.4 串联电路和并联电路
电功和电功率
电热器、微波炉、电磁炉都可用来加热物体,但原理各不相同。
如图所示为某科创小组设计的电吹风电路图,$a$、$b$、$c$、$d$为四个固定触点。可动的扇形金属触片$P$可同时接触两个触点。触片$P$处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。$n_{1}$和$n_{2}$分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表格所示。
热风时输入功率 | $460\;\rm W$ |
---|---|
冷风时输入功率 | $60\;\rm W$ |
小风扇额定电压 | $60\;\rm V$ |
正常工作时小风扇输出功率 | $52\;\rm W$ |
①吹冷风时触片$P$与 两点相接触,吹热风时触片$P$与 接触。
$A$.$ab$
$B$.$bc$
$C$.$cd$
②变压器原、副线圈的匝数比$n_{1}:n_{2}$为 。
③求小风扇的内阻$R=$ 及吹热风时通过电热丝的电流$I_{Q}=$ (保留$2$位有效数字)。
①吹冷风时只有电动机工作,则触片$P$与$bc$两点相接触,吹热风时电动机和电热丝同时工作,则触片$P$与$ab$接触。
故答案为:$B$;$A$。
②根据理想变压器电压与匝数比关系得:$\dfrac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}=\dfrac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}$
其中$U_{1}=220\;\rm V$,$U_{2}=60\;\rm V$
代入数据得:$\dfrac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}=\dfrac{11}{3}$
③小风扇消耗的总功率为$P=60\;\rm W$,小风扇的内阻为$R$,则内阻消耗的功率为:
${{P}_{}}={{I}^{2}}R$
又$P_{内}=P_{输入}﹣P_{输出}$
根据题意得:$P_{输入}=60\;\rm W$,$P_{输出}=52\;\rm W$
正常工作时小风扇的电流为$I$,则$I=\dfrac{{{P}_{}}}{{{U}_{2}}}$
联立解得:$R=8.0\;\rm \Omega$
吹热风时电热丝的功率为:
$P_{热}=460\;\rm W-60\;\rm W=400\;\rm W$
通过电热丝的电流为:${{I}_{Q}}=\dfrac{{{P}_{}}}{{{U}_{1}}}$
代入数据得:$I_{Q}≈1.8\;\rm A$
一个可视为定值纯电阻的电热器,分别通以如图($a$)所示的方波交变电流和如图($b$)所示的正弦交变电流。计算电热器两次通电的电功率之比$P_{A}$:$P_{B}$为 。
$a$中电流有效值为$I_{A}$,根据有效值定义得:
$I_{0}^{2}R\dfrac{T}{2}+{{(\dfrac{{{I}_{0}}}{2})}^{2}}R\dfrac{T}{2}=I_{A}^{2}RT$
解得:${{I}_{A}}=\dfrac{\sqrt{10}}{4}{{I}_{0}}$
$b$中电流为正弦式交流电,有效值为$I_{B}$,则
${{I}_{B}}=\dfrac{{{I}_{m}}}{\sqrt{2}}$
由图可知$I_{m}=I_{0}$
即$I_{B}=\dfrac{I_{0}}{\sqrt{2}}$
电热器两次通电的电功率之比为:
$\dfrac{{{P}_{A}}}{{{P}_{B}}}=\dfrac{{{I}_{A}}^{2}}{{{I}_{B}}^{2}}$
联立解得:$\dfrac{{{P}_{A}}}{{{P}_{B}}}=\dfrac{5}{4}$
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