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初中科学竞赛辅导《电功》经典简答、探究20题(含答案)

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初中科学竞赛辅导《电功》经典简答、探究 20 题(含答案) 初中科学竞赛辅导《电功》经典简答、探究 20 题 1、如图是某电热器的电路示意图。

21 世纪教育网版权所有 (1)正常情况下,零线和地线之间的电压为______ V。

(2)如果 R1=R2=60.5 Ω , 则电热器在旋钮开关接静触点 “0” 和“1”时的电功率分别为______ W 和______ W,接静触点 “2”时通电 1 min 产生的热量是________ J。

(3)小明想在电路中加一个“倾倒开关”,使电热器被碰倒时 能自动断开电路,以免引起火灾。

该开关最好应安装在示意 图中 A、B、C、D、E 中的________点处。

2、小可同学探究“通过导体的电流与电压的关系”时,电路图与实物图如图所示。

已知电源电 压和电阻 R1 的阻值均恒定,电流表 A 的量程为 0~0.6 安,电压表 V1 的量程为 0~3 伏,电压 表 V2 的量程为 0~15 伏,滑动变阻器 R2 上标有“50Ω 1A”的字样。

(1)闭合开关,发现电压表 V1 的示数为零,电流表 A 与电压表 V2 的示数不为零,若是电路中 的电阻 R1 或滑动变阻器 R2 发生故障.则故障是 。

(2)排除故障后,继续进行实验,记录电流表 A 与电压表 V1 的示数,得到一组实验数据,如 下表所示。

实验序号 电压表 V1 示数(V) 电流表 A 示数(A) 1 1.6 0.16 2 1.8 0.18 3 2.0 0.20 4 2.2 0.22 5 2.4 0.24 实验中, 记录电流表 A 与电压表 V2 的示数, 得到一组实验数据, 根据实验数据作出 U-I 图线(实 线部分),求出电源电压为 V,则该实验中,在保证实验器材安全的前提下,电路中允 许消耗的最大功率为 W。

3、 由电源引到某工地的一只“220V、 100W”的灯泡亮度较暗, 测得该灯泡的实际功率只有 81 瓦, 而电源的电压确为 220 伏。

输电导线上消耗的功率约为 , 你在计算中用到了什么近似? 21 世纪教育网版权所有 4、在某电解水的实验中,把装置中的两个电极接在 12 伏的直流电源上,流过的电流是 0.5 安,通 —3 电 1 分钟得到氢气 3.2×10 克,如果要电解 1.8 克水,消耗的电能是 焦。

5、在测定小灯泡额定功率的实验中(所用灯泡的额定电压 U0=3.8V),王强小组设计了另一种实验 方案(其中电源电压未知,电阻 R 的阻值已知)。

具体步骤如下: ①按如图所示的电路连接好电路;

图1

②开关 S 拔到位置 1,移动滑片 P 至任一位置,读出电流表示数 I1; ③开关 S 拔到位置 2,滑片位置不动,读出电流表示数 I2。

U 先算出灯泡的电阻 RL=_____(请你用所测的量表示),再根据 P0  0 ,计算灯泡的额定 RL 功率。

他们按此方案测量,发现实验结果与真实值相差较大,原因是 他们认为要准确测出灯泡的额定功率,只需将上述步骤 2 改为 __ 。

仔细分析后, 。

2 6、如图所示的电路,电压保持不变,当只闭合 S1 时,灯泡恰好正常发光,通过灯泡 L 的电流为 I1;当只闭合 S2 时,通过 R1 的电流为 I2,此时 R1 消耗的电功率是 20W,I1:I2=3:2,当只闭 合 S3 时,R2 消耗的电功率为 15W,则: (1)灯泡的额定功率为 21 世纪教育网版权所有 (2)只闭合 S3 时,灯泡消耗的电功率为 (灯丝电阻不变) 7、某同学在实验中将一直流电动机接到 6 伏的直流电源上,闭合开关后,发现电动机不转,立 即断开开关。

为查出原因,他将电动机与一阻值为 5 欧的电阻串联后接到原来的电源上,闭 合开关后,电动机并没有转动,这时电流表读数为 1 安,检查发现电动机的轴被卡住了。

排 除故障后,将电动机重新接到 6 伏的直流电源上带动负载转动,这时电流表读数也为 1 安, 由此可知此时电动机做机械功的功率为 瓦。

8、普通的钨丝白炽灯泡的发光效率(电能转化为光能的效率)为 3%,目前市场上还流 行一种电子节能灯,人们常常为选择哪一种灯更好而举棋不定。

下表为电子节能灯与白炽灯 相比较的一组数据: 功率(瓦) 白炽灯 节能灯 60 10 光通 (流明) 550 550 光效 (流明/瓦) 9.16 55 寿命/时 1000 5000 售价 (元/只) 1.43 31.20 每度电费 (元) 0.52 0.52 表中“功率”是指用电器的额定功率;“光通”是指单位时间通过单位面积的光能;“光效” 是指光通和功率的比值。

分析表中的数据,可得节能灯的发光效率为 ,通过计算可 发现在使用时间超过 以上,购买 灯更经济。

9、我省的江厦潮汐试验电站是我国自行设计建造的,它的装机容量在国内同类电站中是最大的。

涨潮时,潮水进入库内冲击发电机;退潮时,利用特殊的机械装置使水轮机叶片反转,潮水 3 7 又能冲击发电机发电。

若该电站功率为 3×10 千瓦,年发电量为 1.0512×10 千瓦时,一年 以 365 天计算,则发电机组每天满负荷工作的时间 ,平均每次的发电量为 。

10、有一只小灯泡标有“6V 3W”字样,将它与电阻箱及电流表串联起来时接地电源电压不变的 电路上,调节电阻箱使其阻值减少 18 欧,电流表的示数增大了 0.25A,灯泡恰好正常发光, 这时电路消耗的总功率为 瓦。

图2

11、起重机电动机两端的电压为 220 伏,通过电动机的电流为 40 安,电枢的阻值为 0.5 欧。

用 它来提升重为 5000N 的物体, 5 秒钟物体上升的高度是 米。

电枢电阻产生的热 量是 焦。

21 世纪教育网版权所有 12、如图所示的电路中,电源电压恒定不变,闭合 S 后,电流表示数为 0.4 安,若 R1 与 R2 并联后 的总电阻为 R,且 R1:R=5:2,电阻 R2 消耗的功率为 7.2 瓦,则 R2 的阻值为 欧,R1 消耗的电功率为 瓦。

13、电冰箱是人们普遍使用的家用电器。

电冰箱里的制冷设备主 要有三部分:蒸发器、空气压 缩机和冷凝器。

冷凝剂在蒸发器里汽化,吸收了冷冻室的热量,使冷冻室温度降低。

空气压 缩机将生成的蒸气抽走,压入冷凝器,使之液化并把冰箱里带来的热量放出。

冷凝剂液化后 重新回到蒸发器里,如此循环工作,从而使冷冻室保持相当低的温度。

( 1 )根据电冰箱的工作原理,你认为电冰箱中的“冷凝剂”应具有的主要物理性质是 __________________。

(2)经测定:冰箱周围的温度每提高 5℃,其内部就要增加 25%的耗电量。

如果冰箱日平均 耗电量为 1 千瓦时,则当其环境温度升高 5℃时,其多消耗的电能可供额定功率为 40 瓦的普 通白炽灯正常工作 小时。

(3)鉴于以上原因,你认为在家庭装修设计时,电冰箱应安放在怎样的环境中? _______________ 14、在如图所示的电路中,电压表 V1 的量程(0~3 伏),电压表 V2 的量程(0~15 伏),电源电 压 16 伏保持不变,滑动变阻器 R2 上标有“100Ω 1A”字样,R1 的阻值 10 欧.闭合电键 S 后,电压表 V1 的示数为 2 伏,则:21 世纪教育网版权所有 ①此时电流表的示数 I 为 ②此时滑动变阻器 R2 消耗的电功率 P2 为 ③请用定值电阻来替换电阻 R1.要求:移动变阻器的滑片 P, 使所有电表的示数都能达到各自的最大值,且电路能正常工 作. 第一,符合上述条件的定值电阻阻值: 第二,满足上述要求时,变阻器 R2 连入电路的阻值范围 15、阅读短文,回答问题: 新型发热材料---PTC

图3

PTC 是一种新型的半导体陶瓷材料,它以钛酸钡为主,加以多种物质后加工而成,目前家用 的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的. PTC 有一个根据需要设定的温度,低于这个温度时,其电阻随温度的升高而减小,高于这个 温度时,电阻值则随温度的升高而增大,我们把这个设定的温度叫“居里点温度”,用 PTC 材料制成的电热器具有发热、控温双重功能,应用十分广泛. (1)家用固体电热灭蚊器就使用 PTC 陶瓷电热元件,如图为其电阻随温度变化的图象,由图 可知,该 PTC 材料的居里点温度为 ℃. (2)家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在 165℃左右,若它的温度高于 165℃,电 阻 ,功率 ,使其温度 ;反之,也能自动调节.因此用 PTC 材料 制成的电热器具有自动调节功能。

21 世纪教育网版权所有 (3)某同学利用 PTC 电阻设计了一个“过热自动报警电路”:将 PTC 电阻安装在需要探测温 度的地方,当环境温度正常时,指示灯亮;当环境温度超过 PTC 电阻的居里点温度时,由于 电阻变化,导致电磁铁磁性减弱,使警铃响.请帮他将如图所示的电路连接完整. 16、 用直流电动机提升重物, 电动机用电压为 110 伏的电源供电, 不计各处摩擦。

当电动机以 0.9 米/秒的恒定速度向上提升质量为 50 千克的重物时,电路中的电流强度为 5 安,由此可知电 动机线圈的电阻为 欧。

21 世纪教育网版权所有 17、在图所示的电路中,R1 为 5 欧,R 和 R2 为 10 欧,AB 间的电压 U 为 10 伏。

则 AB 间的总电阻 为_______欧,电阻 R 消耗的电功率为______瓦。

18、如图所示电路,电源电压恒定,当电路正常时,电流表 A1 的示数为 3.0 安,电流表 A2 的示数 为 1.0 安,电压表 V 的示数为 4.0 伏;当三个电阻中,其中某一个电阻发生了故障,则电 压 V 的示数变为 8 伏,电流表 A1、A2 的示数相等且不为零。

则 (1)哪一个电阻发生何种故障? 21 世纪教育网版权所有 (2)发生故障后电阻 R3 消耗的电功率为 瓦。

图4

19、如图所示,均匀圆环电阻 R0=8 欧,电压恒定为 6 伏,定值电阻 R=1 欧。

导电滑臂 OA 的电阻 不计,可以在圆环上无摩擦地滑动。

圆环可以产生的最大电功率为_______瓦;电源可以产 生的最小电功率为______瓦。

21 世纪教育网版权所有 20、如图甲是一种小型电热式烧制炉的电路示意图,其加热元件由八段相同的电阻丝组成,每段 电阻丝的阻值均为 4Ω 。

烧制炉设有高温、低温两档,通过开关实现两档的转换。

用热电偶 式温度计对炉内温度进行监测,图乙是监测炉内温度的工作示意图。

热电偶式温度计的原理如图丙所示,两种不同的导体(如铂、镍)各取一端接在一起作为热 点(J1 点)放在高温处,另一端作为冷点(J2 点)放在低温处,在低温处的 A、B 两点之间就 会存在一定的电压,这就是热电偶。

已知热电偶的电压与 J1 、J2 两点间的温度差成正比。

因此,若已知冷点 J2 的温度,就可以通过接在 A、B 两点间电压表的读数确定热点 J1 的温度。

(1)这样的热电偶实际上是一个电源,它的电能是由 能转化而来的。

(2)已知铂、镍热电偶式温度计热、冷两点间的温度差为 100℃时,产生的电压为 1.5mV。

那么当冷点温度为 20℃、电压表的示数为 12mV 时,炉内对应的温度是 。

(3) 若烧制炉使用的电源电压为 220V, 则该烧制炉高温档时开关接 (填 “1” 或 “2” ) , 此时电功率为 W(结果保留整数)。

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图5

《电功》经典简答、探究 20 题答案 1、(1)220 (2)400 4.8×10 (3)C 2、(1)滑动变阻器 R2 断路 (2)6V 0.18W 4 4、2.25×10 J 21 世纪教育网版权所有 解析:设电解 1.8 克水所花时间为 t 分钟,根据题意,得 通电 2H2O=== O2 ↑+2H2↑ 36 4 -3 1.8 3.2×10 t 解得:t =62.5 min=3750s 由 W=UIt 得 4 W=12V×0.5A×3750s=2.25×10 J 4 6、90W 10W 7、521 世纪教育网版权所有 8、18%, 1090 时, 节能灯 解析:(1)根据光通相等,可知 60W 白炽灯与 10W 节能灯在单位时间内通过单位面积的光能 相等,设节能灯的发光效率为 60W×t×3%=10W×t×η ;所以 η =18%. (2)设 t′时间内两种灯的成本相等,则: 0.06KW×t′×0.52 元/度+1.43 元=0.01KW×t′×0.52 元/度+31.20 元, 所以 t=1145h,白炽 灯泡的使用寿命是 1000 小时,当超过 1000 小时就需要再买一只白炽灯泡。

灯泡之间的差价 是:31.20 元-1.43 元×2=28.34 元 节能灯比白炽灯每小时省钱(0.06KW-0.01KW)×1h×0.52 元/度=0.026 元 28.34 元/0.026 元/小时=1090 小时>1000h, 所以节能灯的成本比白炽灯的成本低,所以购买节能灯。

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