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全国竞赛试题汇编―15电功和电功率及答案
竞赛试题汇编―电功和电功率一、选择题 （92年第二届）3．白炽灯的灯丝断了之后，如果再搭接上，还会发光。这时的耗电功率与 原来相比 A、增加 B．减少 C．不变 D．耗电功率比原来增加或减少由灯丝搭接的位置决 定 答案：A （92年第二届）8．图为一个白炽灯泡。正常工作时的电 流约是 A．0.27毫安 B．270毫安 C．0.41 安培 D．0.11 安培 答案：B （93第三届）1．落在高压线上的鸟儿不会触电死亡，这是因为 A．鸟爪上的角质层是绝缘的 B．鸟儿对电流的承受能力比较 强 C．鸟儿双脚落在同一条导线上，没有电流流过鸟的身体 D．高压线有橡胶外皮 答案：C （93第三届）6．家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫，设计了调整温度的多挡开关。使用时 转动旋钮即可使熨斗加热到所需的温度。图1是电熨斗的电路图。旋转多挡开关可以改变1、 2、3、4之间的连接情况。现将开关置于温度最高挡，这时，1、2、3、4之间的连接是图2 中的哪一幅？答案：A （93第三届）12．有两个小灯泡，只标有额定电压，都是6.3V。串联起来接到电源上，亮度 不同。在回答哪个灯泡的额定功率比较大时要用以下6句话： (1)较亮灯泡的电阻较大； (2)从关系式P=I2R可以知道； (3)串联时流过两个灯炮的电流相同； (4)从关系式P＝U2/R可以知道； (5)在相同的电压下工作时，灯炮的电功率和它的电阻成反比； (6)所以，串联时较暗灯泡的额定功率大。 按照下列哪个顺序排列这6句话可以把问题讲得最清楚？ [ ] A．(2)(1)(3)(4)(5)(6) B．(2)(3)(l)(4)(5)(6) C．(4)(5)(2)(1)(3)(6) D．(3)(2)(1)(4)(5)(6) 答案：D （94第四届）12．电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是 因为 [ ]A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少 B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热 C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多 D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少 答案：D （94第四届复） 10． 一台 “220V， 60W” 的电扇， 一只 “220V， 60W” 的白炽灯， 一只 “220V， 60W”的电热器，将它们同时接在220V的电压下，在相同的时间内，它们产生的热量 [ ] A．电扇最多 B．白炽灯最多 C．电热器最多 D．都一样多 答案：C （95第五届）5．有二只灯泡，分别标有“220V15W”和“220V100W”的字样。如将它们 串联接在电压为380伏的动力电源上，则 [ ] A．15W的灯泡烧坏，100W的灯泡完好 B．100W的灯泡烧坏，15W的灯泡完好。 C．二只灯泡均被烧坏。 D．二只灯泡均完好。 答案：A (95第五届) 7．李军在检修一只1000瓦的电炉时，发现电炉丝断了一小截，他用一段较细一 些但由同种材料制成的电炉丝将残缺部分补接至原长， 这样再接入原电路中使用时， 其实际 发热功率将 [ ] A．大于1000瓦 B．等于1000瓦 C．小于1000瓦 D．无法判断。 答案：C （96 第六届）11．物理小组的同学们练习安装照明电路，接通电源之前，老师将火线上的 保险丝取下，把一个额定电压为 220 伏的灯泡作为检验灯泡连接在原来安装保险丝的位置， 同时要求同学将电路中所有开关都断开。 用这种方法可以检查电路中是否有短路， 在接通电 源后，下列说法中正确的是：[ ] A．若检验灯泡正常发光，表明电路连接无误。 B．若检验灯泡不亮，但将某一个用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，表明这个开关的 两端直接连到了火线和零线上。 C．检验灯泡不亮，但将某一个电灯的开关闭合后，这个电灯和检验灯泡都能发光，只是亮 度都不够，这表明电路中出现了短路现象。 D．不论将电路中用电器的开关断开还是闭合，检验灯泡均不发光，这表明电路中有短路。 答案：B （97第七届）1．家庭电路中的保险丝烧断了，下列做法中正确的是： [ ] A．用钢丝代换 B．为了保险，选择尽量粗的保险丝代换 C．选择额定电流稍小于电路中最大正常工作电流的保险丝代换 D．选择额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝代换 答案：D （97第七届）11．电冰箱起动时，与电冰箱并联的台灯变暗。关于这一现象。下列说法中不 正确的是： [ ] A．进户线中电流变大 B．线路中电阻变大 C．线路中热损耗变大 D．灯泡 两端电压变小 答案：B （97第七届复）3．标有“220V，40W”和“220V，60W”的两只灯泡L1、L2、串联在电路中时，两灯泡均发光，实际消耗的功率分别为W1和W2，则： [ A．W1＞W2 B．W1＝W2 C．W1&W2]D．无法确定答案：A （97第七届复）5．某电度表盘上标有“3000R/kWh”，单独开动某一用电器时，电度表的 转盘在100秒内转5转，由此可知，该用电器的功率为： [ ] A．40瓦 B．60瓦 C．20瓦 D．100瓦 答案：B （97第七届复）7．如图所示，甲灯为“6V，6W”，乙灯为“6V，4W”，用一个输出电压 恒为12伏的电源对两灯供电，要使这两个灯能同时正常发光，则应选择电路： [ ]答案：D （98第八届）12．工人师傅在改装电炉时，为了使电功率减小到原来的一半，下列措施中可 行的是： [ ] A．截去一半电炉丝 B．串联一条相同的电炉丝； C．并联一条相同的电炉丝 D．把连接电炉和电源的导线长度增加一倍。 答案：B （99 第九届）1．图示为小刚所连的两盏白炽灯和两上插座的电路图，通电后发现不能正常 工作。下面几个措施中可能引起危险的是： [ ] A．拆掉灯丙，两条导线连在一起； B．拆掉插座甲，两条导线连一起； C．拆掉开关 S3，两条导线连在一起；D．拆掉开关 S2，两条导线连在一起。答案：A （99 第九届复）9．王小明家里控制 100 瓦白炽灯泡的拉线开关处在断开状态．他分别用交 流电流表和交流电压表的两个接头去接触开关内的两个接线柱．这时出现的现象是 （ ) A．用电压表接触后，表的读数为 220 伏，同时电灯发光 B．用电压表接触后，表的读数为零，电灯不发光 C．用电流表接触后，表的读数为 0．45 安，电灯不发光D．用电流表接触后，表的读数为 0．4 5 安，同时电灯发光 答案：D （2000 第十届）4. 小红家的电表允许通过的最大电流是 10 安，她家有 4 个标有“220V、 60W”的灯泡，1 个标有“220V、1000W”的热水器，1 台制冷时耗电为 140 瓦的电冰箱和 1 台耗电为 80 瓦的电视机，则： [ ] A. 所有用电器可以同时使用； B. 除热水器外其他用电器可以同时使 用； C. 关闭电视机后其他用电器可以同时使用 D. 电冰箱制冷时，其他用电器不能同 时使用。 答案：A （01 第十一届）4．小刚家中的几盏电灯突然全部熄灭了，检查保险丝发现并未烧断，用测 电笔测试各处电路时，氖管都发光。 他对故障作了下列四种判断， 其中正确的是： （ ） A．灯泡全部都烧坏 B．进户零线断路 C．室内线路发生短路 D．进户 火线断路 答案：B （01 第十一届）10．小红家的家庭电路进户开关上安装着漏电保护器，上面写着下表中的 一些数据，在以下几种说法中，正确的是：（ ） A．漏电电流大于 30mA，保护器会在 0.1 秒之内切断电源 B．漏电持续时间超过 0.1 秒时保护器才能动作 C．当漏电电流达到 15mA 时就能起到可靠的保护作用 D．只有当进户电压大于 220V 或用电电流大于 20A 时，才能起保护作用 答案：A （02 第十二届）1．下列用电器正常工作时，电流最接近 200mA 的是（ ） A．学生用计算器 B．手电筒 C．家用空调器 D．电饭锅 答案：B （03 第十三届）3．安全用电的常识之一就是不要靠近高压电。但是，两爪站在高压线上的 鸟却不会发生触电事故。这是因为[ ] A．鸟爪上的角质层不导电 B．鸟爪很干燥 C．电线上有绝缘层 D．鸟的两爪间的 电压很低 答案：D （03 第十三届 B）4．改革开放以来，我国人民的生活水平和生活质量有了较大的改善，电 冰箱、空调机、电视机等家用电器普遍使用。观察下图所示四种家用电器的铭牌，并判断下 列几种说法中正确的是( )A、除彩色电视机外，其它的额定电压都是 220V B．四种电器都标有“频率 50Hz'，，说明它们工作时的噪声都相同 C．“KRF 一 3 3 G W 空调机’’制冷和制热两种工作状态时的额定功率是相同的。 D．“BC 一 6 5 B 电冰箱”每小时消耗电能为 O．5 O 度 答案：D二、填空题 （92 年第二届）6．有一个标着“2.5V0.3A”的小灯泡。李红算出它的灯丝电阻是 8.3 欧姆， 但用欧姆表（测量电阻的仪表）测得的结果是 2.5 欧姆。关于这种差异，最合理的解释是： 金属的电阻随______而改变。 答案：温度 （93 第三届）6．李明插上电热取暖器的插头后发现室内电灯变暗了。他用电压表测量供电 电压，结果是不接取暖器时的电压是 210V，接上标有“220V1000W”的电热取暖器后电压 降为 200V，通过计算可以知道，供电电路中的电阻约为______Ω 。 答案：2.4 （93 第三届）7．贾铭同学打算利用电能表来测量电视机实际消耗的电功率。他断开电能表 连接的所有其他用电器，只把电视机打开，在 t 秒内测得电能表的盘转数为 N。如果电能表 铭牌上标明每 KWh 的盘转数为 n，电视机的电功率为 瓦。 6 答案：(N/nt)×3.6×10 （94 第四届）8．小刚家有额定功率为 40 瓦的电灯 4 盏，60 瓦的彩电一台，60 瓦的电扇一 台，100 瓦的电冰箱一台。它们均在 220V 的额定电压下工作。若电灯、彩电、电扇以每天 工作 3 小时计，电冰箱以每天工作 5 小时计，每月用电（每月按 30 天计）______度。 答案：40.2 （94 第四届复）3．一只“220V，100W”的白炽灯在室温时的电阻约为 40Ω ，开灯瞬间的 电功率为______，正常工作时的电阻是______。 答案：1210瓦，484欧。（95 第五届）7．标有“16Ω 25W”字样的扬声器，正常工作时，供电电压应为______，通 过它的电流强度应为______。 答案：20 伏 1.25 安 （96 第六届）2．安装家庭电路时，从进户线到用电器之间应有总开关、电能表和保险盒， 它们的排列顺序是______、______、______。 答案：电能表，总开关，保险盒 （97第七届复）17．如图所示，电路中打×处表示断路之处，若用试电笔测试电路中A、B、 C、D、E、F六点，则会使试电笔氖灯发亮的点有____________。答案：A、B、D （97第七届复) 18．如图所示，三个电灯泡上均标有“6V，6W”的字样，在此电路中的灯 泡均正常工作，此电路电源的输出电压应为_______伏，安培表的示数为_______安。答案：6；3 （97 第七届复）19．两只灯泡 L1 和 L2 的额定电压相同，额定功率之比 P1∶P2=2∶1，并 联后接在电路中总电流为 3 安培，则通过 L1 的电流为_______安；若将两只灯泡 L1 和 L2 串联后，仍接在原来的电路中，则通过 L1 的电流为_______安。 答案：2A，2/3A （98 第八届）2．小明参观工厂时，注意到一个电度表上标有 1500r/kw?h 字样。他又发现 电度表盘在 2 分钟内转了 120 转，于是他算出了当时这个工厂的用电功率是________千瓦。 答案：2.4 （99 第九届）5．有一个功率为 100 千瓦的电力用户，所需电压为 400 伏。如果不用变压器 而直接供电，输电线路电阻损耗的功率为 62.5 千瓦。要使损失减为 100 瓦，输电电压应提 高到_______伏。 答案：10000 （99 第九届）7．我国大亚湾核电站一号机组的发电功率为 4.5×104 千瓦。若这个机组连续 发电，一天内输出的电能为 。 答案：1.1×106 千瓦时（或度） （99 第九届复）1．将两只&ll0V，100W”的灯泡串联后接在 220 伏的电源上，此时两只灯 泡的总功率是 P1；将这两只灯泡并联后接在 110 伏电源上时，两只灯泡的总功率是 P2．，则 P1 P2(填“=”、“&”、“&”)． 答案：P2=200W （2000 第十届）5. 小明家的电能表的铭牌上标有“220V”、“5A”、“3000r/kw.h”等字样。如 果长时间连续用电， 他家最多可以使用总功率为 瓦的用电器； 电能表的转盘每转过 1 转，表示他家用去了 焦的电能。 答案： （02 第十二届）2．（6 分）图 2 为一个三孔插座，其中有一个插孔的导线是与室外大地相 连的，请把这个插孔产中代表大地的记号 E 用线连起来。如果这个插孔的导线断了，使用 这个插座还能使洗衣机转动，但是存在的问题是 __________________________________________。答案：这个插孔具有安全保障作用。如果它与大地的连线断了，一旦电器的外壳与电源的 火线的绝缘损坏，容易造成触电事故。 （04 第十四届）5．（4 分）我国北方早春育苗常用温床，电热温床是其中的一种。电热温 床是这样制成的：先将床土挖去约 20cm 厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。将电热线按 10cm 间距，均匀地铺在塑料膜上，再把床土放回，这样电热温床就做成了。电热 温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻， 利用它可以根据温度自动控制通过电 热线的电流，从而实现温床温度的自动控制。使用时应该把温控仪与电热线______联。电热 线不能打结、交叉或重叠，否则可能由_______________________而发生危险。这种方法是 利用_______________获得适宜幼苗生长的温度。 答案：串，电热过于集中，局部温度过高而烧坏电热线的绝缘层，导致短路或漏电，电流的 热效应 三、实验题 （96 第六届复）三、（15 分）小芳家里有一只用来烧开水的电热水壶，水壶铭牌上标着 “220V1000W”字样。请你帮她设计一种方法，用来测量这只水壶烧水时的效率。写出所 用器材。测量步骤、导出计算公式。 答案：器材：温度计（量程0℃～100℃），量杯，钟表，交流电压表（量程250伏）。 步骤： (1)用量杯向壶中注水，量杯容积乘注水次数，得到水的体积V。 (2)测水的初温t1。 (3)接通电源，开始计时。 (4)测得烧水时电源的实际电压U＇。 (5)水刚沸腾时计时结束，测得加热时间t，然后测得水的沸腾温度t2。 计算公式：式中η ――所求效率，c――水的比热容，ρ ――水的密度，U――电热壶的额定电压。 （97 第七届）五、（7 分）小明家有一个标有“220V，800W”的电炉，在额定电压下用 10 分钟能烧开一壶水。一天他用这个电炉在相同环境下（空气的温度和压强相同）烧开同样一 壶水却用了 12 分钟，请你帮助小明算一算他家当时的电源电压约为多大。你在计算过程中 使用了哪些近似条件？ 答案： （97 第七届复）三、（12 分）小芳家有一只用来烧开水的电热水壶，铭牌上标着“220V， 1000W”字样。请你帮她设计一种方法，用来测量这只水壶烧水时的效率。写出所用器材、 测量步骤，导出计算公式。 答案：1．器材：温度计（量程为0℃～100℃），量杯，计时器（钟表），交流电压表（量 程为250V）。 2．步骤：(1)用量杯向壶中注水，量杯容器乘注水次数得水的体积V； (2)用温度计测出水的初温t0； (3)接通电源并开始计时； (4)测得浇水时电源的实际电压u＇； (5)水刚沸腾时，计时结束，测得加热的时间t，然后测得水沸腾的温度t。 3．计算公式：（式中c为水的比热，ρ 为水的密度，U为电热壶的额定电压）。 （98 第八届复）四、（8 分）照明电路用电高峰时，电灯就会暗下来，这是由于电灯两端电 压降低的缘故。 某同学想测算电灯两端的实际电压， 但手头没有交流电压表， 只有一块手表、 一把带有铭牌的电烙铁、 配电盘上还有一块正在运行的带有铭牌的电度表。 他利用这些器材 就测算出了照明电路中用电器两端的实际电压，请你说明他的测算方法。 答案：只把电烙铁接在电路里，断开其它所有用电器。 1．记下电度表盘转一周所用的时间 t。 （1 分） 电度表盘转一周，用电器所做的功为 W=U2 t R*（1 分） （2 分）2．记下额定电压下电度表盘转一周所用的时间 t 。U2 t 得出： t*= R R2 U额2 U额（2 分）所以，U=U额 R2t*。（2 分）或：2.从铭牌可知，电烙铁的额定功率为 P 额,额定电压为 U 额,电度表为 n 转/千瓦时，可知电 烙铁的电阻 R= （2 分） 电度表盘每转一周，用电器所做的功为 W=P额3.6 ? 106 焦 n可得：W=（2 分）U 2 tP额2 U额3.6 ? 106 焦 ? n3.6 ? 106 焦 U= U额 。 ntP（2 分）（99 第九届）四、（6 分）电饭锅的原理如图所示。煮饭时开关 S 是闭合的，红色指示灯 亮；饭熟后（当时的温度大约为 103℃）保温时开关 S 自动断开，黄灯亮。电阻 R1 的作用 是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁， 与电饭锅发热板的等效电阻相比， 二者的大小应 有什么关系？为什么？通常情况下用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能不起作用， 这是为 什么？答案：R1 应该远大于发热板等效电阻。（2000 第十届）5.（6 分）目前新建楼房的供电系统中已经不再使用保险丝，而是使用一种自动控制的安全电路。当用电负荷过大或发生短路时，电路会自动切断；如果站在地面上 的人碰到火线而使火线与大地经人体构成通路，电路也会自动切断，以保人身安全。 小玲家新居中装的就是这样的电路。搬家后，她看到墙上的电源插孔是三线的，为了安装电 视机，她买了一个插销板，插在墙上的一个三线插孔中，然后把电视机的插头插在插销板上 的插孔内。但是，接通电视机的电源时，室内所有插座全都断电，表明电路自动切断了。到 配电箱一看，果然是“掉闸”（总开关自动切断）了。 是电视机出了故障， 用电量太大了？用手把总开关闭合， 换其他几个确保正常的用电器插到 这个插销板上，直至耗电只有 15 瓦的小台灯，仍然是这样。但是，把插销板插到墙上其他 插孔上，一切正常。问题可能出在哪里？为什么会出现这样的现象？怎样解决？ 答案：问题是施工时墙上插座内的零线和地线相互接错了位置。使用时用电器把火线和地 线连通，自动控制系统误认为是人体把火线和地线连通，自动切断了电路。纠正方法：把 这个插座从墙上拆下，把零线和地线的位置对调后再装回去。 （2000 第十届复）四、一种家用灭蚊器中的电热元件是用钛酸钡材料制成的，它具有控温 功能．图 2 中给出了这种电热元件的电阻随温度变化的曲线．请你根据这条曲线分析，灭蚊 器稳定工作时发热元件处于哪个温度区间，环境温度在哪个区间时这种灭蚊器可以正常使 用．答案：如图所示，当钛酸钡元件的温度 T 处于 T0&T&T1 时，随着温度的上升，电阻减小，电 流增大，温度会上升得更快；当 T1&T&T2 时，随着温度上升，电阻增大，电流减小，温度上 升率变慢，到了一定温度不再上升，达到平衡；在 T&T2 的区间，情况与 T0&T&T1 时相同．因 此，灭蚊器稳定工作时发热元件处于 T1&T&T2 区间，环境温度在 T0&T&T1 和 T1&T&T2 两个区间 时，元件都可以正常工作．但在 T&T2 的区间时，发热元件会因过热而损坏． （03 第十三届）1.（5 分）如果用铁丝代替家庭电路中的保险丝，在什么情况下，可能出现 什么危脸?写出―种可能的危险，并说明会产生危险的理由。 答案：如果户内电线短路,电流将会很大,这时铁丝不能熔断,电路将会过热,可能引起火灾。 全题 5 分?&短路&、&电流大&、“过热&、“火灾&各 1 分,完整回答再 1 分.答用电器总功率过 大,会发生危险也给分. （03 第十三届）5．(8 分)小明家新买了一条标有“220V，50W”的电热毯，他想用电流 表和电比表测量电热毯的电阻值，于是连接了下图所示的电路，其中 R 为待测电热毯的电 阻， 电源两端的电压为 6V， 滑动变阻器的最大阻值为 20 欧。 但是， 小明在测量过程中发现， 无论怎样调整滑动变阻器， 电表的示数都几乎没有变化， 且查得各元件完好， 电路连接无误。 请分析产产生这一现象的原因。 如果仍然使用这些器材， 怎样连接电路才能有效地改变电热 毯两端的电压?在小明电路图的右侧画出你的电路图。你的电路图答案：根据电热毯的功率和额定电压可以推算出,它的电阻约为R?U2 ? 968? P滑动变阻器是与它串联的,它们的总电阻是两者之和.但 滑动变阻器只有 2OΩ ,远小于电热毯的电阻,滑动变阻器 阻值的变化对总电阻的影响很小.所以对电路中的电流 和电热毯两端电压的影响很小。 按右图的电路连接,测量时可以有效地改变电热毯两端 的电压。 全题 8 分.算出电热毯电阻给 2 分,指出总电阻是二者之 和给 1 分,指出滑动变阻器对总电阻影响小给 2 分,指出对电流和电压的影响小给 1 分,画出正 确电路图给 2 分。 （06 第十六届）八、（12 分）小军家客厅墙 壁上有一个控制灯的开关和一个两孔插座装 在一起的“一开两孔”的电工元件。图 12 是 元件的面板、图 13 是元件壳体内部的原接线 图。由于开关损坏，需要更换整个元件。小军 爸爸决定自己动手完成，小军给爸爸当助手。 小军爸爸断开家中进户线的总开关， 在拆旧换新的过程中发现： 拆下前没有留意元件中的 A、 B, D 三根导线 （B、 间己有一短导线在内部相连） C 与外面的①②③三根导线的连接关系 （如 图 14 ).因为室内导线都在水泥墙内，无法观察①②③各导线 与墙内导线的连接情况。 于是他闭合家中进户线的总开关， 用试电笔检测各根导线， 发 现：第①根导线可以使试电笔发光；第②、③根导线不能使试 电笔发光。 根据小军爸爸的检测， 能不能判断各根导线的连接情况？小军 经过仔细思考后认为， 不能判断每根导线的连接情况， 如果在 情况不明时盲目连接还可能出现更严重的问题。 （1)你认为小军的观点对不对？为什么？ (2)你能不能利用常用的家用电器，如台灯等（均带有插头）， 鉴别出①②③根导线应怎样分别与 A、B、D 接线柱相连接？ 说出你的方法并简述理由。 (3）根据你的判断，将图 14 中①②③根导线与下面的 A、B、D 接线柱和上面的火线、零 线及灯泡连接起来。 答案：1.小军的观点是对的。 第①根导线可以使试电笔发光，说明是火线，一定与 B 相连；第②、③根导线不能使 试电笔发光，说明不是火线，但还不能判断出到底哪根线直接接在零线上，哪根线接在灯泡上。如果盲目连接，可能会将零线接在 D 上，闭合开关，就会形成短路，可能引起火灾， 造成更严重的事故。??3 分 2.具体的连线方法,有二种可能 (一)第一种可能 方法：闭合台灯开关，如果将①、②两导线小心地接在台灯的插头上（不要短路），台 灯正常发光；将①、③两导线接在台灯的插头上时，两灯均发光，但都不是正常发光，亮度 都较暗，这说明导线②是直接接在零线上并与 A 相连；导线③接在灯泡上,并与 D 相连 理由是：台灯直接接在火线与零线上时，正常发光；与灯泡串联时，两灯功率都小于额 定功率，两灯都较暗。 实际连线如答题图 4 所示。 (二)第二种可能 方法：闭合台灯开关，将①、②两导线小心地接在台灯的插头上，两灯均发光，但都不 是正常发光，亮度都较暗；将①、③两导线接在台灯的插头上时，台灯正常发光。这说明③ 导线是直接接在零线上，并与 A 相连；导线②接在灯泡上, 并与 D 相连。 理由是：台灯直接接在火线与零线上时，正常发光；与灯泡串联时，两灯功率都小于额 定功率，两灯都较暗。 实际连线如答题图 5 所示。 说明:学生只要正确回答一种可能即可得满分。火线 零线 火线 零线墙体 ① A ② B ③ D C ① A ② B ③ D C墙体答题图 4答题图 5（06 第十六届复）五、(12 分)有一种被称作 PTC 的半导体材料，其电阻随温度的变化曲线 如图 4 所示。 (1)请你根据这条曲线分析，PTC 材料的电阻值怎样随温度的变化而改变? (2)请说出这种材料的两个可能的应用实例。 (3)以其中的一个应用为例，说明它的正常工作过程和使用条件。答案：（1）当 PTC 材料的温度 T 处于（T0 - T1）时，随着温度的升高，其电阻减小； 当 PTC 材料的温度 T 处于（T1 C T2）时，随着温度的升高，其电阻增大； 当 PTC 材料的温度 T 高于 T2 时，随着温度的升高，其电阻减小；（1 分） （2）用 PTC 材料可以制成电热驱蚊器的发热元件，也可以制成恒温电暖器发热元件。 （3）以恒温电暖器为例：当用 PTC 材料制成的发热元件通电后温度 T 处于（T0 - T1）时， 随着温度的升高，其电阻减小，因电压不变，发热功率 P=U2/R 增大，使温度更快地升高； 当发热元件温度 T 处于（T1 - T2）时，随着温度的升高，其电阻增大，因电压不变，发热 功率 P=U2/R 减小，使温度升高趋缓，并保持在（T1 - T2）之间的一个温度不再上升；（2 分） 当发热元件温度 T 高于 T2 时，随着温度的升高，其电阻减小，发热功率进一步增大，使温 度更快地升高，则将会烧坏发热元件。 可见，用 PTC 材料制成的发热元件的恒温电暖器，应当在环境温度低于 T2 的条件下使用； 否则会烧坏。 （07 第十七届） 小明要买一个电炉用来烧开水， 2． 他到商店去选购时看到有 800W 和 1200W 两种规格，他想：800W 的功率小，比较省电，打算买 800W 的。如果从节能的角度考虑， 你认为他的这种想法合理吗，为什么? 答案：使用电炉，消耗的是电能，是否省电，不能只看电功率的大小。假设不考虑热量散失 和其它能量损失，将同样的一壶水从２０℃加热到 100℃需要吸收的热量是相同的，消耗的 电能也相同。只是用 800W 加热的时候比用 1200W 的时间更长一些。但是，实际上用电炉给 水壶加热的同时，也在散热，由于使用 800W 电妒如热的时间更长，散失的热量也就更多， 所以要同样加热到 100℃，所需要的电能也会更多！故他的想法是不合理的。所以.在.用户 电度表允许承受的范围内.，购买电功率大一些的电炉更为合算。 （０７第十七届）四．(8 分)小明家新买了一条 100W 的电热毯，他想用电流表和电压表测 量电热毯的电阻值，于是连接了如图 9 所示的实验电路。其中电源两端的电压为 6V，Rx 为 电热毯的电阻值，滑动变阻器的最大阻值为 20Ω。但实验过程中，小明发现，不论怎样调整 滑动变阻器触头 P 的位置，电压表的示数几乎不发生变化，且查得电路各处均连接无误。 请你分析一下产生这一现象的原因是什么?若不更换实验器材，应怎样连接电路，才能 在触头 P 滑动过程中，有效地改变电热毯两端的电压值。答案：在电路连接无误的情况下，可以对电路进行有关计算。当触头Ｐ滑至ａ端时，电热毯 直接与电源相连.，其两端的电压 Uｘ即为电源两端的电压，即 Uｘ= 6V；当触头 P 滑到ｂ端时，电热毯与Ｒ串联后接在电源上，电热毯与 R 共同分担电源两端的电压。 此时若Ｒｘ?R，则电热毯两端的电压远大于滑动变阻器两端的电压 UR，即 Uｘ≈Ｕ，因 此会发生不论如何调整触头的位置Ｐ的位置，Ｒｘ两端电压 Uｘ几乎不变的现象。可见，小明 实验中不能有效地改变电热毯两端的电压值， 是由于电热毯的电阻远大于变阻器总电阻的缘 故。 在不更换实验器材的情况下， 可以将电路连接成答图１所示的结构。 即在原电路所示的 电路中，从滑动变阻器的ｂ端向电源负极连一根导线ｂｃ， 这样，当 P 滑至 a 端时，Ｕｘ =6V；当Ｐ滑至ｂ端时，Ｒｘ被导线ｂｃ短路，Ｕｘ＝０Ｖ。从向实现了 Rｘ上的电压值.由０ Ｖ至 6V 的大范围变化。 (09 第十九届) 2．小明学了家庭电路的知识后，在生活中更加注意观察家用电器。他发现自 己家洗衣机用的是三脚插头，插头上标有一些符号和文字，如图 4 所示。 （l）请写出以下标识或字符的含义： ① 10A250V ② E ； ③ L ； ④ N 。 （2）小明仔细观察三只插脚，又有新的发现：标有“E” 字的插脚比其他两脚稍长一些。他又查看了其他用电器的 三脚插头，也是这种情况。请你从安全用电的角度写出这 样制作的好处。 答案：① 此插头允许通过的最大安全电流为 1 OA ，能 够承受的最大安全电压为 250v ； ② 地线； ③ 火线； ④ 零线。 ( 2 ) 有只个要点： ① 接地插脚比其他两脚稍 长一些，这样当将插头插入插座的瞬间，用电器的金属外 壳首先接地，然后用电器跟火线、零线连通； ② 而当拔卜插头时，用电器先与火线、零线 断开，最后金属外壳再与地线分开。 ③ 保证在插入和拔下插头的瞬间，即使用电器的外壳 “漏电”，也不会使人触电。 （09 第十九届）3．小琳家新安装了一台电热水器，电热水器的铭牌旁贴有右侧所示的一段 警示语。请你应用学过的物理知识对这段警示语的必要性给予合理的解释。 答案： l ） ( 因日常用水不是纯净水、 含有杂质， 会导电， 湿手拔插电源插头容易触电。 ( 2 ） 若水箱中无水，通电后热水器的温度会快速持续上升，直至损坏热水器。 ( 3 ）在气温低 于 O ℃ 的寒冷季节，长时间停用热水器，热水器中的水会因结冰而体积变大，容易胀破 热水器。 （09 第十九届）6．小明搬进刚装修完的新家，妈妈给他买了一个床头灯，他将这个床头灯 插在床边墙壁的插座上。晚上，小明在床上看书时，突然床头灯熄灭了，过了一会儿，灯又 亮了，这时他发现爸爸刚刚洗完澡从卫生间走了出来。小明很好奇，亲自去卫生间打开“浴 霸”的灯，发现他床头的灯又熄灭了；关闭“浴霸”的灯，床头的灯又亮了。小明很想知道 为什么他的床头灯会出现这种“奇怪现象”，线路究竟出了什么问题？ ( 1 ）请你画出小明家装修时连接浴霸灯与床头插座（床头灯）的电路图，并应用所学知识 分析产生这一“奇怪现象”的原因． ( 2 ）如果不想让上述“奇怪现象”出现，床头灯的开关能正常控制床头灯的亮灭，请画出 正确的电路图。 答案：( l ）装修时墙壁内的电路是错误的，如图答一 1 所示。当＿ lJ －生间“浴霸”灯 的开关 S1 断开，床头灯开关 S2 闭合， “浴霸”灯 L ．和床头灯玩是串联的，因为“浴霸” 灯与床头灯的额定电压相同，“浴霸”灯的额定电功率远大于床头丈，的额定电功率，所以 “浴霸 ? 灯 ? 灯丝电阻远， J 、于床头丈 J 一灯、电阻， 当“浴霸”灯与床头灯串联时，“浴霸”灯的电功率将远小于床头幻一的电功率，几乎不发 光，而床头灯接近正常发光。 ( 2 ）如果不想让上述奇怪现象出现，床头灯的开关能正常控制床头灯的亮灭，正确的电路图如图答一 2 所示。四、计算题 （91 年第一届）七、(6 分)近年来，我国每年从 4 月中到 9 月中实行夏时制，约 150 天。如 果由此平均每天减少照明时间半小时， 每户照明用功率按 80 瓦算， 一个有 20 万户居民的城 市．由于实行夏时制，仅家庭照明一项，每年为国家节约多少电能? 6 答案：1.2×10 kwh （91 年第一届） 八、(6 分)有甲、乙、丙、丁四个标有“llOVIOOW”的灯泡，要把它们接 在 220 伏特的电路中使用。图(a)和图(b)哪一种接法好?试说明理由。答案：图（a）好 （92年第二届）五、（6分）有一个理发用的电吹风机，由于 说明书遗失， 只知道它的额定电压是220伏特， 没有其它数据。 请你利用一般家庭用的电度表（铭牌上的数据如图所示）和 一只钟表，设计一种简便方法，测定这个电吹风机的功率。 要求：1．写明测量步骤； 2． 用字母代表所涉及的物理量， 导出计算电功率的公式。 答案：参考解答 1．测量步骤 (l)将电度表所接其它用电器关闭，只接电吹风机。 (2)利用钟表测量电吹风机工作时电度表的圆盘转过N转所用的时间t（秒）。 2．导出计算电功率的公式 以n表示每千瓦时的电表盘转数，电吹风机所耗电能W（焦耳）就是（93 第三届）八、（8 分）楼道里的灯常常彻夜通明，因而极易损坏。给它串联一个电阻后 再接到电路里，虽然亮度略有降低，寿命却可以大大延长。现在欲使“220V、25W”的灯 炮在实际使用时消耗的功率约是额定功率的 80％，应该串联多大的电阻？这个电阻消耗的电功率是多大？ 答案：P实=P额×80％=25×0.8=20（瓦）电阻消耗的功率 P 阻=U 阻 I=23.2×0.（瓦）（94第四届）五、（8分）电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而若暂时不用也要接在电 源上，这样既费电又会造成烙铁头氧化而不易沾锡。所以，有时采用如图8所示电路，在暂 不需要焊接时，断开S，使电烙铁处于预热状态；当需焊接时，闭合S，就能很快达到焊接 温度。现用“220V25W”的电烙铁，若灯炮在预热状态时的电阻为800Ω ，则预热状态下电 烙铁消耗的功率为多少瓦？整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时的百分之几？答案：P1′=12.5 瓦；P／P1=70.8% （94第四届复）八、（7分）下面为照明电路中使用的电度表表面示图； (1)说明表面上3000RkWh的含意。 (2)若单独接入一电炉，2分钟内电表盘转了50转，这个电炉的电功率是多大？ (3)此电炉通电2小时放出了多少热量？用了多少度电？ _________________ kWh 0 1 6 8 2 单相电度表 DD10 220V 5(10)A 50Hz 3000R kWh ________________ 答案：(1)3000R／kWh字样表示电流每做1千瓦时的功，转盘转动3000转。 (2)电炉的电功率消耗的电能： W=Pt=0.5×2=1（度）或W=Pt=500×2××106（焦） =1度 答：这个电炉的电功率是500瓦特；通电2小时放出8.57×105卡的热量；用了1 度电。 （95 第五届）七、（8 分）将一个标有“220V400W”字样的“热得快”插入体积为 0.5 升、 初温为 20℃的水中，此时由于是用电高峰，实际电压为 210 伏，在标准大气压下经过 9 分 10 秒将水加热至沸腾，求“热得快”烧水时的热效率（不计电阻值随温度的变化）。答案：水吸收的热量Q2=cm△l=1.0×500×(100-20)=40000（卡）=168000（焦） (3)（95第五届）八、（7分）某家的电度表表盘如图所示。室内安装了60瓦的电灯4盏，90瓦的 电视机一台，105瓦的音响一台，另有一台电冰箱，铭牌上的功率值看不清。为了测出这台 电冰箱的功率，先停止使用其它电器，然后将电冰箱接在电压为220伏的电源上，开机工作4 分钟，电度表的转盘转过13圈，请求出这台电冰箱的功率值。如果这个家庭平均每天使用电 灯、音响、电视机各2小时，而冰箱有1／4的时间处于开机工作状态，则一个月（30天）耗 电多少度？将月底的表盘数填入图中。答案：电冰箱消耗电能 W=13转÷（1950转／千瓦时）=13÷［×3600)］=24000(焦) (1)其它用电器总功率P其=n灯P灯+P视+P响=4×60+90+105=435（瓦）=0.435（千瓦）(3) 一月消耗的电能W总=P其t其+P冰t冰（95第五届复）四、（15分）可充电电池的额定电压约为1.3伏特。当电流从正极流入、从 负极流出时即可充电。 充电电流在20毫安―40毫安范围内比较适合。 现有一个额定输出电压 为36伏特，额定输出电流为0.5安培的电源，还有电阻值为100欧姆、510欧姆、1000欧姆、 2200欧姆和6800欧姆的几个电阻器供选用。请选择适当的电阻，构成简单的充电电路，可以 分别给一节或两节电池充电，不必更换所用电阻器。 1．画出电路图（画出两节充电电池）2．如果通往充电电池的两条导线短路，电阻器消耗的电功率是多少？ 答案：1．因为直流电源的输出额定电压为36V，远大于两节被充电池的电压，所以需串联 一个阻值适宜的电阻才能充电。其电路图如下：两节电池串联时的电压是2.6V，不论充电电池是一节还是两节，其电压都远小于电源电压， 可以忽略，因此充电流I为：把U=36V和R=200欧姆、510欧姆??分别代入上式，得：I=360×10-3A、70×10-3A、36× 10-3A、16×10-3A?? 符合充电电流20mA～40mA范围内的电阻是1000欧姆，所以应选用1000欧姆的电阻与其串 联。 2．如果通往充电电池的两条导线短路，则电阻器消耗的电功率为：答：充电电池短路时，电阻器消耗的电功率是 1.3 瓦特。 （96 第六届）六、（7 分）一般地说，用电器的工作电压并不等于额定电压。家庭里通常不 备电压表， 但借助电能表可以测出用电器的实际工作电压。 现在电路中只接入一个电热水壶， 壶的铭牌和电能表的铭牌如图 7 和图 8 所示。测得电能表的转盘转过 125 转的时间为 121 秒。求此时加在电热壶上的实际电压。答案：电热水器的电阻R=32.2欧 121秒所做的电功W=1.5×105焦 实际功率P＇=1240瓦U＇=200伏 (7) （97第七届）五、（7分）小明家有一个标有“220V，800W”的电炉，在额定电压下用10 分钟能烧开一壶水。一天他用这个电炉在相同环境下（空气的温度和压强相同）烧开同样 一壶水却用了12分钟，请你帮助小明算一算他家当时的电源电压约为多大。你在计算过程 中使用了哪些近似条件？ 答案：两种情况下水所获得的热量相等： U ? ?Q? ? QQ? U t R?(1) (3)又 解出：Q? ?t? R t U? ? U t?(2) （4）代入数据，得 U ? ? ??? 伏（5）近似条件：电炉的电阻不随温度改变；热量散失忽略不计 （98 第八届）五、（8 分）有一个瀑布，每分钟有 60 米 3 的水从 50 米高处落下，想利用它 建设小水电站。若水的机械能有 70%转化为电能，送电电压为 10000 伏特，导线上的电流 是多少？（g=10 牛顿/千克） 答案：1分钟内势能转化成其他形式能的数值： Ep=ρ Vgh 2分 Pp=ρ Vgh／t Pe=0.7ρ Vgh／t 2分 1分势能转化的功率 发电功率：代入数值，得： I=35安 1分 （98 第八届复）七、（13 分）有两种灯泡，分别标有（110 伏 60 瓦）和（110 伏 25 瓦）， 把它们接入家庭照明电路中。 （1）能不能各取一只串联使用？请说明原因。 （2）若把两种灯泡在同一电路中混合使用，并使它们都能正常发光，最少应各使用多少只， 如何连接？（3）这时总电功率是多少？ 答案：（1）不能各取一只串联使用。 （1 分） 60 瓦灯的电阻 R1=U 12 (110伏) 2 ? P1 60瓦=201.7 欧 （1 分）25 瓦灯的电阻2 U 2 (110伏) 2 R2= =484 欧 ? P2 25瓦（1 分）串联后， 瓦灯的电压为 U2， 25 根据串联分压，U2 R2 ? U R1 ? R2U2=R2U R1 ? R2（2 分）代入数据，解得：U2=155 伏，超过了灯的额定电压。 （2 分） （2） 设使用 60 瓦的灯 m 只， 使用 25 瓦的灯 n 只， 分别并联后再串联使用， 各分压 110 伏时，才能正常发光，此时有：R1 R2 ? m nn 484 12 ? ? 2.4 ? m 201 .7 5。（1 分） 故使用 5 只 60 瓦的灯并联后，再与 12 只并联的 25 瓦的灯串联即可。（1 分） （3）此时总功率为 W=W1+W2=5 ? 60 瓦+12 ? 25 瓦=600 瓦。 （2 分） （99 第九届）七、（13 分）淋浴用水的流量约为 10 升/分，合适的水温约为 50℃，用水时 间约为 4 分钟。电热淋浴器有两种设计，一种是淋浴时电流直接对于流动的水加热，另一种 则备有水箱，待箱中的水加热至合适的温度后再淋浴。加热前的水温以 20℃计。 ①请根据上面提供的数据论证，第一种设计不适合大多数家庭的供电电路。 ②如果水箱中的水恰好够一个人淋浴用，供电电路允许的电流最大为 10 安，电加热的效率为 80％，这种条件下把水箱中的水加热最少需多长时间？ 答案：流量：f=10升／分=1.67×10-4米3／秒 温差△T=30℃ 用水时间t=4分=240秒 水的比热容c=4.2×103焦／（千克／℃） 水的密度ρ =1.0×103千克／米3 ①一定时间△t内电流的焦耳热： Q1=IU△t (1)这段时间内水温上升△T所需的热量： Q2=(f△t)c△T (2)假设焦耳热全部用来使水升温，则有 Q1=Q2 (3) 解出代入数值，得I=96安 (5) 如果考虑到热量散失， 实际电流会比这个数值更大， 目前家庭电路所能承载的最大电流很少 有超过10安培的，所以这种设计不适合家庭淋浴。 ②水箱的水量 m=ρ t=40千克 (6) 使水箱中的水温升至50℃所需的热量： Q2=mc△T (7)电流在时间△t内提供的焦耳热： Q1=IU△T η Q1=Q2 解出 (8) (9)代入数值，得 △t=2.86×103 秒=48 分 (11)（99 第九届复）五、(1 5 分)用 10 盏 220 V、l00W 的白炽灯每晚 7：00 到次日早 6：00 为 一个地下过街通道照明．原方案为始终将 10 盏灯并联后接在 220V 的电源上．为节约用电， 小强设计了一个改进方案： 10 盏灯分为 A、 两组， 将 B 每组内的 5 盏均为并联． 每晚 7： 00-1 1：00 将两组灯并联后接在 220V 的电源上；晚 1 1：00 至次日早 6：00 将两组灯串联后接 在 220 V 的电源上．1．请按小强设计的方案连接图中所示电路：当双刀双掷开关 S 接在左侧时两组灯并联 后接在电源上；接在右侧时两组灯串联后接在电源上2．已知串联时每盏灯的电阻为并联时电阻的 2/3，按小强的方案，每天用多少度电?与 原方案相比，每月(30 天)节约多少度电? 答案：1．答案如图．2．(1)每晚 7：00～1 1：00 用电 W1=4 千瓦时 两组电灯串联时每盏灯两端的电压变为额定电压的一半，电阻变为原来的 2／ 2 3．由 p=U /R 知，每盏灯的功率不再是 100 瓦，而变为 37．5 瓦． 这样，每天晚上 11：00 到次日早上 6：00 用电 W2=2．63 千瓦时 每天共用电 W=W1+W2=4 千瓦时+2．63 千瓦时=6．63 千瓦时 。 (2)10 盏灯始终并联接入电路，每天晚上 1 1：00 到次日早上 6：00 用电为 W'=7 千瓦 时 每天多用电△W=4．37 千瓦时 每月可节电：4．37 千瓦时×30=131 千瓦时 （99 第九届复 B) 三、（15 分）由于冬季供暖系统发生故障，某房间内温度下降。小强在 测量后发现，3 小时内温度下降 50C。后来临时用电热器供暖。耗电功率为 2kw，电-热转换 效率为 80%，这时室内温度恰好保持不变，求室内温度降低 10C 时大约向外散热多少。你 在解决这个问题时所做的主要近似假设是什么？ 答案： t＝3h＝1.08×104s， P＝2KW，η ＝80% 3h 内电热器散发的热量为：Q＝η P t＝0.8×2×103×1.08×104＝1.73×107J 此热量即室温下降 5℃时所放出的热量，故室温每降低 1℃所平均散发的热量为： Q’＝Q÷5＝3.5×106J 实际上,室内外温差较大时室温每降低 1℃所平均散发的热量要多一些， 计算时认为在不同温 度差时每降低 1℃所散发的热量是相同的。这是主要近似假设。 （99 第九届复 B）六、（20 分）用 10 盏 220V、100W 的白炽灯每晚 7:00 到次日早 6:00 为一个地下过街通道照明，原方案为始终将 10 盏灯并联后接在 220V 的电源上。为节约用 电，小强设计了一个改进方案：将 10 盏灯分为 A、B 两组，每组内的 5 盏均为并联，每晚 7:00～11:00 将两组灯并联后接在 220V 的电源上； 11:00 至次日早 6:00 将两组灯串联后 晚 接在 220V 的电源上。 1、请按小强设计的方案连接图中所示电路：当双刀双掷开关 S 接在左侧时两组灯并联后接 在电源上；接在右侧时两组灯串联后接在电源上。 2、已知串联时每盏灯的电阻为并联时电阻的 2/3，按小强的方案，每天用多少度电？与原方案相比，每月（30 天）节约多少度电？答案：1、答案如图。2、（1）每晚 7:00～11:00 用电 W1＝P1t1＝100W×10×4h＝4kwh 两组电灯串联时每盏灯两端的电压变为额定电压的一半，电阻变为原来的 2/3。由于用电器 的功率跟电压的二次方成正比，所以每盏灯的功率不再是 100W，而变为?1? 3 100瓦 ? ? ? ? ? 37.5瓦 ? 2? 2这样，每天晚上 11:00 到次日早 6:00 用电 W2＝P2t2＝37.5W×10×7h＝2.63kwh 每天共用电 W＝W1＋W2＝4 kwh＋2.63kwh＝6.63kwh （2）10 盏灯始终并联接入电路，每天 11:00 到次日早 6:00 用电为 W’＝ 100W×10×7h＝7kwh 每天多用电Δ W＝W’－ W2＝7kwh－2.63kwh＝4.73kwh 每月可节电 4.73kwh×30＝131kwh （2000 第十届）五、（8 分）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有多 大？你在计算中用到了什么近似？ 答案：正常工作时的电流2安 (1)(2) 代入数值后解出I = 0.41 安 (3)与此类似可以求得U == 198 伏 (4)输电线上的电压降落 = 22 伏 (5) 输电线上的电流 安 (6) 输电线上的功率损失 瓦 (7) 以上过程中(2)式的得出认为电灯灯丝的电阻不随温度改变，这是一种近似。 （2000 第十届复）五、1996 年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车．车 2 上电池的太阳能接收板的面积是 8m ， 它正对太阳时电池能够产生 120V 的电压， 并对车上电 动机提供 10A 的电流．电动机的直流电阻为 4Ω ，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射 3 2 功率为 1．0×10 W／m ．求： 1．该车的太阳能电池的效率是多少?电动机把电能转化为机械能的效率是多少? 26 2．若太阳辐射的总功率为3．9×1．0 W，且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面 2 的途中有28％的能量损耗，还知道半径为R的球面面积为S=4π R ．请根据这些资料计算太阳 到地球的距离． 11 答案：1．1 5％；67％；2．1．5×10 米 3 3 解析：1．太阳能集光板接收的功率 P 1=1．0×1 0 瓦／米 2×8 米 2=8×10 瓦 3 电阻输出的功率： P2= UI=1．2×l 0 瓦 电动机线圈的发热功率： 2 3 P3=I R=0．4×10 瓦 电池的效率： η 1=1 5％ 电动机的效率： η 2=67％ 2．设太阳到地球的距离为 R，以太阳为球心，以 R 为半径的面积： 2 S=4π R 26 太阳的辐射总功率和太阳能电池集光板的面积分别为 P0 和 S’，则有 P0=3．9×10瓦，S’=8 米2R≈1．5×10 (米) （01第十一届）六、(8分)山区某工地方程式时，照明电路需用导线从离工地250米处的电源 引来，工地上要用一只“220V 100W”和一只“220V 200W”的灯泡来照明，所用导线 的电阻为每米0.018欧，如果电源两端的电压为220伏，且保持不变，试求照明时导线上所消 耗的功率和每只灯泡实际所消耗的功率。（计算时不考虑灯丝电阻的变化，数值只取整数， 小数可四舍五入）。 答案： 电路如图的所示． R 线为导线的电阻， L1 为 、 “220 V 100 W” 灯泡， 2 为 L “220V 200 W”灯泡． R线11L1L2答案第六题图 R 线＝（0.018 欧/米）×2×250 米＝9 欧 L1 和 L2 的电阻分别为R1 ?U2 U2 ? 484欧， R2 ? ? 242 欧 P1 P21 1 ? ）＝161 欧 484 242L1 和 L2 的总电阻 RL=1 欧/（所以，导线上消耗的功率为 P 线＝I 总 2?R 线≈15 瓦 两灯泡实际消耗的总功率为 PL＝I 总 2?RL≈270 瓦 L1 消耗的功率 P1＝PL 90 瓦 3L2消耗的功率P2＝2P1＝180瓦 （01 第十一届复）六、(1 8 分)课外活动小组的同学设计制作了一个电热孵卵器，他们用两 根额定电压和额定功率都相同的电热丝作热源， 再连入一个电阻 R0， 使这台孵卵器即使断了 一根电热丝， 单丝工作产生热量的效果仍然与双丝工作时产生的热量效果完全相同． 若电源 两端的电压为 U，两丝的额定电压均为 UL、额定功率均为 PL． (1)画出孵卵器的电路图．(2)R0 的阻值是多大? (3)R0在单丝工作与双丝工作状态下消耗功率之比是多少? 答案：(1)见图答 4．P 单=P 双， (2)据题意可知 2 而 R=UL /PL，(R 为电热丝电阻值)，(3)或（02 第十二届）七、（12 分）上题水箱中的水在冬天往往温度不够高，同学们在水箱中加 装了一个“220 V， 2000 W”的电热管，并利用一个“6 V， 1W”的小灯泡和一段 10Ω /m 的电阻丝，为电热管安装了一个指示灯。 （1）画出电热管及指示灯的电原理图。 （2）在同学们的方案中，小灯泡两端的电压是按 5V 设计的。对于指示灯来说，这样 设计有什么好处？ （3）按上述设计，电阻丝需截用多长的一段？ （4）安装指示灯后，电热管的实际功率是额定功率的百分之几？ 计算中可以认为电热管。小灯泡及电阻丝的电阻不随温度发生明显变化 答案：（3）0.057m （4）96% （02 第十二届复）五、（14 分）某机床上使用的一台直流电动机，标有“36V，24W”的字 样。用多用电表测得电机的电阻为 2 Ω 。试计算这台电动机在满负荷工作时的效率。 答案： 96％ 解析：直流电动机满负荷工作时的电流 I=P/U 电动机热损失 电动机满负荷工作时，负荷带来的阻力远大于电动机轴摩擦阻力电动机效率=96％ （02 第十二届复）七、（14 分）下表摘自一个冰箱的说明书。依据表中的数据计算冰箱在 给定的工作状态下压缩机平均每天的工作时间。并回答：要带着外包装把冰箱搬到室内，屋 门宽度不能小于多少？ 气候类型 ST总有效容积（L） 冷冻食品储藏室有效容积（L） 输入功率（W） 除霜功率（W） 冷冻能力（kg / 24h） 耗电量（kW?h / 24h） 防触电保护类型 电源（AC） 制冷剂 冷冻室星级 外型尺寸（mm） 外包装尺寸（mm） 重量（kg）305 70 170 140 10 1.6 Ⅰ 220V / 50HZ R134a、140g * * * * 599 × 702 ×
× 799 × 1768 75答案：9．4h；654mm 3 解析：由输入功率知压缩机每小时耗电 W=Pt=170W x 3600S／n=612×l0 J／n 3 说明书所给每日用电量 W’=1．6kw?h=5760×10 J 压缩机每日工作时间 t=9．4h 门的最小宽度 654mm。 （03 第十三届）四、(7 分)手机、数码相机等电器中多使用可充电电池，电池上所标的“电 压”和“容量”是两个重要参数。容量的单位通常为“毫安时”(符号 mA?h)。某种可充电 电池所标的电压是 1.2V，容量是 1300mA?h，请估算这种电池可储存的电能。 答案：从容量单位的组成看,它是放电电流与放电时间的乘积。原则上,这种电池应该能够以 1300mA 的电流放电 l h. 放电功率 P=IU=13×12W=156W (1) 放电 1h 释放的能量 E=Pt=l.56W×3600 s=5.6×103 J (2) 所以,这种可充电电池可以储存的能量大约是 5.6 千焦。 评分标准 全题 7 分。正确理解&毫安时&的意义给 3 分. (l) (2)两式各给 2 分. （０３第十三届Ｂ）五、(6 分)有一只规格为“2 2 0 V 1 0 0 0W”，的电炉，其发热体是 电炉丝。现想对它稍作改造(不增加其它材料或元件)，使它接在 110V 电源上工作时仍保持 1 0 0 0 W 的功率。请画出原理图并说明理由。 答案：原理图和说明理由各 3 分1．见图； 2． 原电炉丝电阻 R， 这样使用时电阻为 R／4； 原电压为 U,现为 U／2。 原功率为 P1=U /R, 2 2 现在功率为 P 2=(U／2) ／(R／4)=U /R=P1。 （０３第十三届复）五、为了交通安全，机动车转弯时，要使用转向灯对其他车辆及行人发 出信号，同时车内的转向指示灯装置也会给驾驶员提供转向灯是否正常的信息。具体地说， 当机动车要向右转弯时，前、后两只转向灯 D 右 1、D 右 2 均正常发光，车内的转向指示灯同 时也闪亮，而两只左转向灯 D 左 1、D 左 2 不发光。左转弯与右转弯的情况类似。 如图所示，机动车转向灯电路的四只转向灯 D 右 1、D 右 2、D 左 1、D 左 2 以及转向指示灯 D 尚 未接入电路。已知四只转向灯均为标有“6V，10W”字样的灯泡，转向指示灯 D 标有“6V，21.5W”字样，电源电压为 6V，图中 RJ 为闪光器，它可以使电路间歇地通、断。请回答： （1） 按题目要求将四只转向灯 D 右 1、D 右 2、D 左 1、D 左 2 及转向指示灯 D 接入电路，完 成机动车转向灯电路图。 （2） 四只转向灯的额定功率相同， 为什么转向灯电路工作时，总是两只 转向灯发光，另外两只转向灯不发 光？请运用你学过的电学知识加以分 析、论证。 答案：1）电路如图所示。 （2） 不论转向开关 S 转至位置 1 还是 位置 2，所有的灯都接入了电路。若 车向右转向，则开关 S 接 1，此时 D 右 1 和 D 右 2 正常发光，而 D 左 1 和 D 左 2 并联后与 D 串联。因为转向指示灯的 规格是“6V、1.5W”所以转向指示灯 D 的电阻为 RD ＝U2/P＝24Ω 。转向灯规格都是“6V、10W” 所以转 向灯的电阻均为 R＝U2/P＝3.6Ω 。左（或右）两只转 向灯和转向指示灯总电阻。R 总＝IRD＋2R＝25.8Ω 。 通过转向指示灯 D 的电流：ID＝U/R 总＝0.23A，所以 转向 指示灯 D 上获得的功率：PD＝I2R＝1.36W。由于 PD’ 与转向指示灯的额定功率（1.5W）相差不多，所以此 时转向指示灯能发光。 而此时通过左转向灯中每只灯泡上的电流 I＝ ID/2＝ 0.115A，所以每个左转向灯的实际功率为 P 实＝I2R＝ 0.052W。由于左转向灯的 P 实远小于其额定功率 10W，所以左转向灯不能发光。 当车向左转向时， 同样的道理， 只有左转向灯发光面右转向灯中虽然有电流通过但并不发光。 （1）（2）各 10 分。 （04 第十四届）六、（12 分）图 8 为一种摩托车转向灯的电路原理图。其中“RJ 开关”为 由继电器控制的开关，可以使电路间歇地通断，D 为指示灯。当 S 拨至 1 位置时，RD1、RD2 前后两个右转向灯发光，向外界发出右转信号，同时 D 灯闪亮，向驾驶员显示转向灯正常 工作。左转时道理与右转一样。若四只转向灯都用“6V、10W”的灯泡，D 用“6V、1.5W” 的灯泡，电源两端电压为 6V。试通过计算说明，为什么把 S 拨至 1、2 的任何位置时 D 灯 都会发光，而左、右转向灯不同时发光？ 答案：因为灯 D 的规格是“6V、1.5W”，所以灯 D 的电阻为 RD=U2/PD=24??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????（?分）? 转向灯的规格都是?? V、10W”，所以转向灯的电阻均为 R＝U2/P=3.6? 左（或右）两只转向灯和灯 D 总电阻： R 总=RD＋R/2＝25.8? （1 分） 当摩托车向右（或左）转时，开关 S 接至位置 1（或位置 2），此时右转（或左）向灯 RD1、 RD2 两端的电压为 6V，正常发光。 （2 分） 而通过灯 D 的电流： ID=U/R 总=0.23A （1 分） 2 所以灯 D 上获得的功率：PD’=I RD=1.3W （1 分） 由于 PD’与灯 D 的额定功率（1.5W）差不多，所以此时灯 D 也能发光。 （2 分）与此同时，通过左（或右）转向灯中每只灯泡上的电流：I＝ID/2=0.12A （1 分） 所以每个左（或右）转向灯的实际功率为： P 实=I2R＝0.052W （1 分） 由于左（或右）转向灯的 P 实远小于其额定功率 10W，所以左（或右）转向灯不能发光。 （2 分） （05 第十五届） （6 分） 四、 当李老师最后离开计算机房要去关闭总电闸时， 发现电能表 （如 图 8 所示）的转盘仍缓慢地转动。他用手表粗略的估测了一下，1min 转盘转动了 5r。检查 发现，原来机房内还有 20 台电脑显示器处于待机状态。请你算一算 1 台电脑显示器的待机 功率约多大？5 ×3.6×106＝ W 6000 J P＝ ＝ ＝100W t 60 s 100 ∴P1＝ ＝5W 20答案：W＝ （05第十五届）七、(14分)科技小组的同学们准备对市场上一批标有“PZ220V-1OOW”的灯 泡进行一项质量检测。他们测出灯泡在不同电压下的实际电流值(见下表)。实验操作可靠、 数据无误。 电压 U/V 电流 I/A …….. ……… 210 0.458 215 0.462 180 0.417 185 0.426 190 0.434 195 0.441 200 0.447 205 0.453电压 U/V 电流 I/A220 0.467225 0.471230 0.475235 0.479240 0.482请你回答： (1)试通过计算说明这种灯泡在标称电压下工作时，其消耗的功率是否等于额定功率。 (2)假如生产这种灯泡的钨丝的粗细是一定的， 为使其在标称电压下工作时消耗的功率等 于额定功率，其长度为一确定的数值l0实际上这个灯泡钨丝的长度比l0长了还是短了?为什 么? (3)如果要使这种灯泡达到额定功率，加在灯泡上的实际电压应为多大?提示：可用作图象的方法解答。在图10的坐标纸上作出相关图象，根据图象求得结果。答案：七、（1）P＝UI＝220V×0.467A＝102.74W＞100W （2）由 R＝U2 可知短了 P（3）216V（由 P－U 图象） （05 第十五届复）四、（16 分）李明得到一个国外生首开的电热暖手器，铭牌表示额定值 的字样中， 能看清楚的只有 “24W” 这几个字。 为了能正确使有该用电器， 他把一只标有 “600? ，0.4 A”的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动 137 圈恰好用了 100s；断开开关后，电能 表转盘在 1min 内恰好转了 80 圈；观察电能表上标有 3000r/(kW?h)字样；他在做实验的 时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电 压是多少？你在计算过程中忽略了什么因素的影响？由此导致的计算结果是偏大还是偏 小？ 答案：接通开关时，电能表测出的是所有用电器在 100s 内消耗的总电能W '?137 kW ? h 300080 kW ? h 3000（1 分）断开开关后，电能表测出的就是李明家其他用电器在 60s 内消耗的电能W ?（1 分）断开开关前后的功率分别为：137 W ' 3000 P' ? ? kW ? 1644 W 100 t' 3600 80 W 3000 P? ? kW ? 1600 W 60 t 3600所以，实验支路的串联（总）功率为：（1 分）（1 分）P ? P'?P ? 1644 ? 1600 ? 44W W W 串R串 ?实验支路的总电阻为：（2 分）U 220 ? ? ? 1100 ? P 44 串22（1 分） （2 分）? 电热暖手器的电阻为： R ? R串 ? R定 ? 1100 ? 600? ? 500? 所以，电热暖手器的额定电压为：（2 分） 在上述计算中，忽略了温度对电阻的影晌。在实验测试中，电热暖手器的实际电压为： （2 分） 由于电流的热效应，温度升高，电阻增大，电热暖手器在额定电压下（正常）工作时，其电 阻会大于 500 ? ，故其实际的额定电压 U 额 ?U 额 ? P额 R ? 24 ? 500 ? 109 V VP 串 U R定 ? 220 ? VU实 ? U ?44 ? 600 ? 100 V V 220 ，小于其额定电压P额 R 也会大于测量值 109V，因此忽略温度对电阻的影响，会导致计算结果偏小。 （06 第十六届）四、(6 分）李明同学家要买一 个烧水用的水壶，超市里有两种容积相同但品 种不同的铝质水壶可供选购，一种是放在液化 气灶上用的，另一种是壶内装有电热器的，如 图 11 所示。李明想比较哪一种水壶烧水更省 钱。他首先进行了调查，得到如下资料、当地 居民用电的价格是 0.5 元/度；瓶装液化气的价 格是 60 元/瓶（每瓶中液化气的质量约为 15 kg，液化气的热值为 4.2×107J/kg )；用液化气 烧水的热效率约为 30%，用电热水壶烧水的热效率约为 90％。根据以上信息，请你通过计 算分析一下用哪种水壶烧水更省钱。 答案：由题意可知，1 元钱可购得 2 度电或 15kg/60=0.25kg 液化气 消费 1 元钱用电烧水得到的有效热量为：2× 3.6× 6J× 10 90%=6.48× 6J 10 7 消费 1 元钱用液化气烧水得到的有效热量为：0.25kg× 4.2× J/kg× 10 30%=3.15× 6J 10 消费 1 元钱用电烧水比用液化气烧水得到的有效热量更多，可见用电热水壶烧水更省钱。 (06 第十六届) 六、（10 分）现在很流行的数码相机的主要优点是可以直接生成数码照片， 从而可以方便地进行编辑与加工，保存的时间也更长。而且 数码照片还可以直接在电脑上显示出来， 或者通过电子邮件 传送出去。 右面是一款数码相机的电池的一些资料。 根据右面提供的信息以及下面对数码相机工作过程的介绍， 回答相关问题： （1)数码相机的电源打开后，就处于待机状态，这时要消耗 一定的电能； 拍摄时， 拍摄与处理数据所消耗的电能就更大。 假设用一个充满电的电池作电源进行拍照，每 5min 拍一张 照片，相机使用过程中的平均工作电流为 0.2A.请估算一节 充满电的电池最多可以拍摄多少张照片。 (2）对一个电能己全部耗尽的这种电池进行完全充电，充 电的效率多大？ 答案：⑴ 电池充满电时储存在电池内的能量E=UIt=3.7V×A×J 每拍摄一张照片平均消耗的能量 E1= U1I1t1=3.7V×0.2A×5×60s=222 J? 拍摄照片的张数 n= E/ E1=29304J /222 J=132 张 ⑵对电池完全充电时，充电器向电池输出的电能 W=U′It′=4.2V×A×2.5×J 充电的效率 η =E/W=29304J /83160J =35.2％ （06 第十六届）七、（12 分）空调的“匹数”，是对空调输入功率的粗略标识。因相同匹 数不同品牌空调的制冷效能有较大的差异， 为便于比较， 空调的效能常以 “制冷量” 来表示。 在选择空调时，除了制冷量和制热量（对冷热空调而言）外，还要考虑“能效比”。 空调的能效比＝制冷量（W） ，它表示空调器是否高效节电。目前市场上空调器的能效 输入功率（ ） W比相差很大，一般在 2～3 之间，最高的可达到 3.5 左右，应尽量挑选能效比高的空调。 房间所需的制冷量和制热量可按下面的公式计算：制冷量 Q 冷=S(房间面积)×140W 一 180 W；制热量 Q 热=S（房间面积）×180 W－240 W（此公式适用于层高 2.5 m 的房间，如果 层高偏大，则应适当加大功率）。 下表是小明家准备购买的某一型号空调的使用说明书的一部分。请结合上面所介绍的知识和空调使用说明书，通过计算回答下面的问题： 1.这台空调的能效比是多少。 2 小明家新购买楼房客厅的面积约为 30m2，层高为 2.7 m，他想在客厅内安装上表所示的空 调。请你通过计算说明这种选择是否合理。 3.若小明家用此空调器制冷，空调器的压缩机每天实际工作 6 h，一个月仅空调一项所支付 的电费约为多少？（当地的电价为 0.5 元/度） 答案：1．这台空调的能效比为能效比 ? 制冷量 5000W ? ? 2.7 输入功率 1850W2．所需的制冷量为：Q 冷＝S×140W－180W=30×140W－180W=4020W 所需的制热量为：Q 热＝S×180W－240W=30×180W－240W=5160 W 查表得：空调的额定制冷量为 5000W，额定制热量为 5300W，都略大于房间所需要 的制冷量和制热量。 考虑到楼房的高度 2.7m&2.5m， 应适当加大功率， 故这种选择是合理的。 3．空调一个月内消耗的电能为 W=Pt =(8.6×220×)W×6h×30=340.6kW?h， 应支付的电费为 340.6kW?h×0.5 元/ kW?h =170.3 元 其他解法(每月按 31 天)，只要正确，参考上述评分标准给分。 （06 第十六届复）六、(14 分)利民电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅， 其发热体电阻丝如图 5 所示。A、B、C 为三个接线柱，B 是电阻丝中点的接线柱。相信你 一定能帮助该厂完成以下工作。 (1)说明各挡位的连接方法(文字表述或画图连接均可)。 (2)如果要求低温发热功率为 200 W，那么高温和中温两挡的发热功率分别应是多大?(3)设计一份该火锅的产品铭牌。答案：（1）低温挡：将 A、C 直接接入电源 中温挡：将 A、B 或 B、C 接入电源 高温挡：将 A、C 连接在一起后，A 与 B 接入电源上。 或连线如图 3。（1 分） （2 分） （1 分）（2）设 A、C 间的电阻为 R，该火锅的低温功率：P 低=U2/R = 200W 该火锅的中温功率：P 中= 2U2/R =2P 低= 400W 该火锅的高温功率：P 高= 4U2/R =4P 低= 800W （3）该火锅的产品铭牌（以下是至少包括的一些项目） 产品名称（1 分） 额定电压（1 分） 高温 额定功率（1 分） 800W 400W 利民牌电火锅（牌名可任意定） ～ 220V 中温（2 分） （2 分） （2 分） （3 分）低温 200W** 市利民电器厂 出厂日期：2006 年 1 月 15 日 （06 第十六届复）七、(14 分)现在流行的无线市话俗称“小灵通”，是一种新型的个人无线 接入系统，具有语音清晰、发射功率低、待机时间长、功能多、价格合理等特点。它的使用 使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置， 可在无线网络覆盖范围内自由移动使用， 随 时随地接听、拨打本地和国内、国际电话。 表 1 是某一型号小灵通的部分资料数据。 若这种小灵通在正常使用的情况下， 充电一次 可使用 7 天，累计通话时间为 1.2 h，通话时耗电功率为平均发射功率的 20 倍。则： (1)这部小灵通正常通话时的工作电流大约多大? (2)小灵通开机但不通话时的状态称为待机。这部小灵通的待机电流大约多大? (3)在没有充电器的情况下，可用一个电压略高于 3.6V 的直流电源为小灵通电池临时应 急充电。请你设计一个方案，用图 6 所示的直流电源给这部小灵通的电池充电，并画出充电 的电路图。 表l 尺寸 (长×高×宽) 质量 发射功率 电池 约45 mm×83mm×23.5 mm 约85g 约10 mW(平均) 3.6V 580mA?h锂电池充电器 充电器重 充电时间 连续待机时间输入：AC220V 50Hz 输出：DC5.2V 320mA 约50 g 2.5～3.5 h 48～200 h （2 分）答案：（1）手机通话的电功率 P =10mW × 20 = 200mW 根据公式 P = UI，可求得这部手机正常通话时的工作电流 I = P/U =200mW/3.6V =55.6mA （2 分）（2）这部手机的电池充电一次获得的总能量 W 总=3.6V×0.58A×.8（2 分） 累计通话时间内消耗的电能 W 通=Pt 通=200mW×1.2h = 200×10-3W×1.2×J 正常使用的情况下，待机 7 天消耗的电能 W 待 = W 总-W 通 = 6652.8J 由公式 W = Uit 可求得这部手机的待机电流大约为 I 待=W 待/Ut 待 =.6V（7×24-1.2）×3600s = 3.08mA （2 分） （2 分） （1 分）（3）因为直流电源的输出电压为 36V，远大于被充电池的电压，所以需要串联一个阻值适 宜的电阻才能充电。另串接一只电流表，观察充电流不超过 320mA，以免烧坏电池。（1 分） 让直流电源的电流从电池正极流入、负极流出。（1 分） 其电路图如答案图 4。 （０７第十七届）七．(13 分)某院内有甲、乙两户居民，院内原先供电线路用的是横截面积 为 2．5mm2 的铝芯橡皮绝缘线，从进院后的接线端经 25m 先到达甲户，再从甲户经 25m 到达乙户。每户总用电额定功率均为 2kW。为了增加用户的最大安全用电功率，现在要进 行“电力增容”，使每户总用电额定功率均可增加到 4kW。增容后保持院内线路分布情况不 变， 只是供电线路改用铜芯橡皮绝缘线。 下表列出了不同横截面积的铜导线在常温下的安全 载流量(即长时间通电时的最大安全电流)。导线横截面积S／mm2 2.5 4 6 10 铜芯橡皮绝缘线安全载流量I／A 28 37 41 68假设两户所有用电器均为纯电阻电器，各用电器的额定电压都是 220V，用户室内电线的电 阻忽略不计。而且设进院后的接线端的电压总保持 220V，试回答下列问题： 1．画出院内的供电和用电的电路图。 2．通过计算说明，在实用和经济的前提下，．为了“电力增容”，院内的供电线路应选用哪 一种铜导线? 3． 若选用的铜导线每米电阻为 4.25×10-3Ω)， 那么增容后， 在甲、 乙两用户都同时使用&220V4kW&的电器时，乙户所得到的实际电功率是多少? 答案：（０７第十七届复） (10 分)表 1 中提供的是明湖中学使用的一台教学投影仪的有关数据， 一． 请根据其中的数据，通过计算回答： 1．这台投影仪的耗电总功率是多大? 2．如果投影仪的光源采用串联电阻降压的话，所用电阻的阻值应该多大?该电阻消耗的功率 为多大? 3．这台投影仪的光源采用上述串联电阻降压的方法可行吗?为什么? 4． 如果上述方法不可行， 请你提出一种可以使投影仪正常工作的方案。 (要求定性说明即可) 电源工作电压 光源电压 鼓风机电压 220V 24V 220V 电源频率 光源电流 鼓风机电流 50Hz 10.0A 0.1A答案：1．因为光源消耗的功率为：P 光源=U 光源 I 光源=24V×10A=240W?1 分 鼓风机消耗的功率为：P 风机=U 风机 I 风机 =220V×0.1A=22W?1 分 所以这台投影仪消耗的总功率为：P=P 光源+ P 风机=240W+22W =262W?1 分 2．若光源采用串联电阻降压，这时所选用的电阴 R 应分担的电压为： UR=U 电源- U 光源=220V-24V=196V??1 分 通过所选用的电阻 R 的电流为：IR= I 光源=10A?0.5 分 所选用电阻的阻值应为：R= UR/IR=196V/10A=19.6Ω ??0.5 分 2 2 所选用电阻消耗的功率为：PR=I RR=（10A） ×19.6Ω =1960W??1 分3．因为所选用电阻消耗的功率为 1960W，远大于投影仪正常工作时所消耗的功率；同时电 阻上消耗的 1960W，将产生大量热量，实际使用中很难有效的解决散热问题，因此容易烧毁 投影仪。所以，这台投影仪的光源不宜采用串联电阻降压??2 分 4．只要同学提出的定性文案合理，即可给满分，例如可采用变压器变压的方法等。 （０７第十七届复）四．(12分)有一种电脑电源适配器(即充电器)的铭牌如图1所示。这款 国产充电器，有九个国家或地区的认证标志，其中已经标出了八个。 1．请你在第一个标志前的方框中填入所代表的国家名称及其英文名，并在铭牌下面的另三 个图案下填写所表示的含意。 2．根据给出的数据：说明此电源适配器所适用的电源条件是什么。 3．用它与配套的笔记本电脑供电使用时的耗电功率大约在什么范围? 4．试估算它为笔记本电脑供电时的效率大约在什么范围? 5．有人说：“如果适配器只是输入端插入电源，输出端不接用电器时就不耗电”，你认为 对吗?请简要说明理由。答案：1.中国，China:防水，防触电；防摔打或易破损：???2 分 2.适用的电源条件是 100V～240v、频率为 50Hz～60Hz 的交流电源；??2 分 3.由 P=UI 得耗电功率范围是 100W～96W （100V×1.0A=100W，240V×0.4A=96W）???3 分 4.由η =P 输出/ P 输入得供电的效率在 79.8%～83.1 之间； （P 输出=19V×4.2A=79.8W，P 输入分别为 100W、96W）??3 分 5.不对：一定要拔下输入端的插头，否则适配器的初级电路通电，仍在耗电。 （０８第十八届）五、(13 分)如图 13 是一个电热器的工 作原理图，电热器内有两个阻值分别为 Rl=60Ω 和 R2=120 Ω 的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘 依次有 0，l，2，??9 共 10 个金属触点；可以绕中心轴 转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片， 转动开关旋钮可 以将相邻的触点连接。如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。 用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要 求。请回答： (1)这个电热器可有几个不同加热挡位?并指出每个加热挡位旋转开关的箭头指向的位置； (2)将此电热器接入家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大。答案：（1）有五个档位：A 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 A 或 F 时；B 档：当旋纽上 的箭头指向图中位置 B 或 G 时；C 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 C 或 H 时；D 档：当 旋纽上的箭头指向图中位置 D 或 I 时； 档： E 当旋纽上的箭头指向图中位置 E 或 J 时。 ???? （4 分） （2）A 档：R1、R2 并联连入电路，电路的总电阻最小，为最大功率档????（1 分）P? 1U 2 U 2 (220V )2 (220V )2 ? ? ? ? 1210W ????????????? R1 R2 60? 120?（1 分） B 档：只有 R1 接入电路，为较大功率档??????????（1 分）P2 ?U 2 (220V )2 ? ? 806.7W ?????????????（1 分） R1 60?C 档：R1、R2 串联连入电路，电路的总电阻最大，为最小功率档???（1 分）R ? R1 ? R2 ? 60? ? 120? ? 180?P3 ?U 2 (220V )2 ? ? 268.9W ??????????????（1 分） R2 180? U 2 (220V )2 ? ? 403.3W ????????????????（1 分） R2 120?D 档：只有 R2 接入电路，为较小功率档??????????（1 分）P4 ?E 档：空挡，接此档时功率为零????????????（1 分） （０８第十八届）七、(12 分)频率为 300MHz～300GHz 的电磁波，它的波长很短，通常称 之为微波。微波能沿直线传播，在遇到金属材料时能发生反射；遇到玻璃、塑料、陶瓷等绝 缘材料时可以穿透；遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质可被吸收，并将微波的电磁能量变 为内能。 人们熟悉的手机就是利用微波进行通讯的。 GSM 手机的工作频率一般为 900 MHz/1800 MHz 波段。使用手机通话时，微波会对人体产生一种“加热效应”，微波频率越高，人对其能量 吸收率就越高，危害也就越大。下表提供了某种型号手机的技术参数。 某种型号 GSM 手机的主要技术参数表 工作电压 4．1 V 标准配置电池 最长通话时间 最大发射功率 工作频率 670mAh 300min 2W 900/1800 MHz 请根据这些技术参数和微波的上述特性解决问题 (1)手机的最大工作电流约是多少?在 300 min 的通话时间内，手机的平均功率约为多 少? ’ (2)请列举两项减小手机微波辐射危害的措施。 (3)某网站上登载了一则“手机煮鸡蛋”的消息：两名实验人员将一个生鸡蛋放置在陶瓷杯 子里，在鸡蛋两侧各放置一部手机，让听筒与鸡蛋的水平距离保持 2 cm 左右。用其中一部 手机拨通另一部手机，并保持通话状态。在实验进行到 65 min 时，实验人员取出鸡蛋，发 现已经完全熟透。请判断这则消息的真伪，并简要说明理由。 答案：（1）手机的最大工作电流 I=P/U=2W/4.1V=0.49A???????（2 分） 按最大工作电流 0.49A 计算．手机可放电 0.67/0.49=1.37 小时．所以在 300min 的通话时 间内手机的平均功率 P ?Pmax ?1.37 ? 0.55W ?????????（ 2 分） 5（或者 P ?W 4.1? 0.67 ? 60 ? 60 ? W ? 0.55W ） t 300 ? 60( 2 ） ① 降低手机的发射功率（如 CDMA 手机的最大发射功率是 0.2Ｗ) ② 减少通话时间 ③ 用耳机和小麦克风通话使手机离开头部远一些，减少对于头部的伤害 说明：每列举一项 l 分，最多 2 分。 ( 3 ）这则消息叙述的事实是不能实现的?????????（1 分） 以一个鸡蛋的质量为 50g 计算， 因为鸡蛋的主要成分是水，所以比热和水差不多，设煮熟 鸡蛋的温度升高最大约为 80 ℃ ????????????????????????? （1 分） 即煮熟一个鸡蛋相当于把 50g 水加热温度升高 80℃ 需要吸收的热最： Q 吸=cm(t2-t1)=1.68× 4J 10 两个手机通话，根据（1）的计算，其发射微波的平均功率可取 0.55Ｗ ，那么通话 65 min ， 提供的能且大约是 4.3× 3J(0.55Ｗ× 60s× 10 65× 2=4290J)．即使按最大功率 2Ｗ计算，手机也 4 只能提供大约是 1.56× J 的能量。考虑到手机是向四面八方发射电磁波，设各个方向的强 10 度是大致相同的．鸡蛋所接受的电磁波只可能是手机发射电磁波中的很小一部分（小于 1/6）。因此手机不可能把鸡蛋煮熟，网站的消息是虚假 的。????????????????????????（ 3 分） 说明：本题为一个开放题．这一问的解答，只要学生提出合理的假设、条件，分析的合情 合理．即可以得分。 （０８第十八届复）二、（16 分）清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器。有一种 CC5020 型清洗机的铭牌如下表所示。请 额定压 型号 CC5020 5MPa 回答： 力 1． 从物理学的角度看， 铭牌中有一个物 额定流 220V~/50Hz 20L/min 理量名称与单位不一致， 请你指出并说明 电源 量 如何更正。 防护等 2.2kW IP25 2． 清洗机正常工作时， 通过清洗机的电 额定功率 级 流是 A。若清洗一辆汽车 平均耗时10min，则清洗一辆汽车平均用水 m3；平均耗电 kW?h。 3．清洗机正常工作10min，清洗机对水做多少功？ 4．该清洗机正常工作时的效率是多少？ 答案：1．铭牌中的“额定压力”与单位“Mpa”不一致，应改为“额定压强”，单位不变。…（2 分） 2．10，0.2，0.37（每空 1 分共 3 分）…（3 分） 3．设恒力 F 作用在水上，使水移动了距离 L，则 F 对水做的功 W=FL，…（2 分） 而 F=pS，所以 W=FL=pSL=pV…（3 分） 清洗机正常工作 10min，清洗机喷出的水的体积为 V=20L/min×10min=0.2m3 …（1 分） 清洗机对水做功 W= pV =5MPa×0.2m3=1.0×106J …（1 分） 4．清洗机消耗的电能 W 电=Pt=2.2kW×10min=1.32×106J …（2 分）该清洗机正常工作时的效率 η=W/W 电×100%=75.8% …（2 分） （０８第十八届复）四、（16 分）有一种 WSJ-60 型号 电水壶，图 4 是电水壶的电路图，L1 为电源指示灯、L2 为保 温指 示灯、 L3 为 加热 指示 灯，R1、R2、R3 为指示灯的保护电阻，其大小为 100kΩ 左右；R 为加热器，其电阻小于 100Ω ；S1、S2 为压键开 图4 关； 温控器是一个双金属片温控开关， ST 当温度较低时， 其处于闭合状态，当温度升高到一定值后，会自动断开，从而实现了自动温度开关控制。 当水壶放在底座上时，就分别压下压键开关 S1、S2，并接通电路，如果插头插入插座后，就 接通了电源，电源指示灯就亮，反之就断开。 该壶有手动和自动两种工作状态。 当钮子开关拨到手动挡时，加热电阻连入，开始加热，水沸腾以后再将钮子开关拨回。 当钮子开关拨到自动挡时，此时通过 ST 温控器将加热电阻连入，并开始加热；当水沸腾后， ST 温控器的触点断开，进入保温状态，保温指示灯亮；当水的温度低于某温度后，ST 温控 器又重新接通，再次进入加热状态。 若加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计， 根据以上叙述与观察， 请回答以下 问题。 1．在下列空格中填写“亮”或“不亮” (1)手动状态通电工作时，电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示 灯 。 (2)自动状态通电工作时，水沸腾前：电源指示灯 ，加热指示灯 ， 保温指示灯 。水沸腾后：电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指 示灯 。 2．现将一满壶 25℃的水在标准大气压下烧开需时 10min，请计算该电水壶的热效率。水的 3 比热容 c=4.2×10 J／(kg?℃)。 3．通过分析电水壶的电路，说明为什么处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯是不亮 的? 4． 试计算电水壶正常工作时其加热电阻的阻值是多大?如果指示灯的保护电阻的大小是 100kΩ ， 当它处于保温状态时， 试计算电水壶保温时的功率有多大?由此可以说明什么问题? 答案：1．（1）亮，亮，不亮；…（2 分）（说明：全对为 2 分，答错一个扣一分，直到扣 完 2 分为止） （2）亮，亮，不亮；亮，不亮，亮。…（4 分） （说明：全对为 4 分，答错一个扣一分，直到扣完 4 分为止） 2． Q 有=cρV（t1-t0）=3.15×105J …（1 分） Q 总 =600W×10×60s=3.6×105J …（1 分） η= Q 有/Q 总=87.5% …（1 分） 3．当电水壶处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯与 ST 双金属片温控器并联，…（1 分）且 ST 双金属片温控器处于联通短路状态，…（1 分） 所以保温指示灯被短路不亮。…（1 分） 4．由 P=U2/R 得电水壶正常工作时其加热电阻的阻值 R =U2/ P=80.7Ω …（1 分） 保温状态时，通过电热器的电流 I=U/（R1+RL1+R2）＜U/R2=2.2×10-3A …（1 分） 就以这个电流计算，保温状态时电热器的发热功率为 P=I2R=3.9×10-4W …（1 分） 即可以近似认为不发热。所以保温状态下的水温逐渐降低。 （09 第九届）四、（10 分）为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾，我国一些地区使用了“分 时电（能）表”。下表是采用分时计费前、后电费价目表： 原电表计费方法 时间范围 单价（元／度） 全天 分时电表计费方法 高峰期 6：00～ 22 : 00 低谷期 22: 00 ～次日 6 : 000 . 48 0 . 50 0.30 小明家每天要用电水壶将质量为 3kg、 初温为 20 ℃ 的水烧开， 已知气压为 l 标准大气压， 3 水的比热容为 4.2×10 J/(kg?℃) 求： 1．这些水被烧开需要吸收多少热量？ 2．使用分时电表后，小明家把烧水时间安排在低谷期，若不计热量损失，仅此一项，一个 月（以 30 天计）比原来节省多少元电费？ 答案：1．这些水需吸收热量：Q ＝cm（t2 一 tl ）? (l 分）＝4.2×l03×3×(l00 一 20) J?( l 分）＝1.0×106J? ?( l 分） 2．1.0×106 J＝0 . 28 度( 2 分） 可以节省电费： 0 . 28×( 0 . 48 一 0 . 30 ) ×30 元?( 4 分）＝1 . 5 元 （09 第十九届）五、（ 14 分）图 7 所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池 板供 1 只“220 V 40W ”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收太阳能 的有效面积为 0.3m2，地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为 7.2×104J/(min?m2)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作 10h。假设太 阳光一直垂直照射太阳能电池板，且不考虑天气影响，每天以 8h 计算。求： 1．太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？ 2．若 200W 的白炽灯与这种 40W 的电子节能灯的发光效果相当。请你根据 下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯 相比在经济上是否有优势？（灯每天工作 10h ，一年按 365 天计算） 额定电压/V 白炽灯 电子节能灯 太阳能电池板 220 220 额定功率/ W 200 40 平均寿命 1000 小时 8000 小时 20 年 每只售价 2.0 元 20 元 1500 元4每度电费 0.5 元答案：1．太阳能电池板工作一天（按 8h 计算）吸收的太阳能 E=7. 2×10 ×0 . 3×8×60 J ≈1.04×107J 照明灯工作 10h 消耗的电能 W ＝P t = 40×10×3600J ＝1.44×106 J2 ．在相同的时间内（20 年）进行比较： 白炽灯（或节能灯）工作总时间： 20×365×l0h ＝ 73000 h使用白炽灯情况：需要的灯数 73000/ l000 ＝73（盏） 购买白炽灯的费用 73×2 .0 元＝ 146 元 白炽灯所消耗的电能 W ＝ Pt ＝0. 2×73000 kw . h＝14600 kW?h 须交电费 14600×0 . 5 元＝ 7300 元 共计费用： 146 元＋ 7300 元＝7446 元 使用太阳能照明灯情况：需要的灯数
≈ 10 （盏） 购买节能灯的费用 10×20 元＝ 200 元 共计费用：1500 元＋ 200 元＝ 1700 元 7446 元＞ 1700 元 （09 第十九届复）四、（16 分）小兰家的全自动家用豆浆机的部分技术数据如下表所示。 额定电压 额定频率 加干豆量 工作程序 工作时间 与状态 220V 50Hz 75g 电机功率 加热功率 加 水 量 打浆→ 电机带动刀 片 高 速 打 浆， 打浆共 4 次，每次打 15s ， 间 隔 15s。 180W 800W 1200mL 煮浆→ 电热器继 续加热， 直至豆浆 第一次沸 腾，耗时 2min。 防溢延煮→ 电热器间断加热， (每加热 l min，停 20s)使豆浆反复煮 沸，充分煮熟。共 6min40s 结束。 断电报警 机器发出 声光报警， 提示豆浆 已做好制作豆浆的程序大致如下：(水温为 20℃) 加热→ 电热器开始 加热，8min 后，水温达 到打浆设定 温度。小兰在用该豆浆机制作豆浆之前关闭了她家所有的用电 器开关， 然后在豆浆机开始制作豆浆的同时， 开始记录她家电 能表(如图 3 所示)的转盘转过的圈数，当豆浆机发出声光报警 时为止，数得电能表的转盘转过了 74 圈。请回答： 1．煮好一锅这样的豆浆需要消耗多少电能? 2．根据第 1 问的计算结果，计算制作一锅这样豆浆的过程中 她家电能表的转盘}