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高中物理競賽試題分類匯編4 電學部分

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1、 物理知識競賽試題四(電學部分) 題號 1 2 3 4 5 答案 一、單選題 (每小題3分,共15分) 1.圖示為小剛所連的兩盞白熾燈和兩 個插座的電路圖,通電后發(fā)現不能正 常工作。下面幾個措施中可能引起危險的是: A.拆掉燈丙,兩條導線連在一起B(yǎng).拆掉插座甲,兩條導線連一起 C.拆掉開關S3,兩條導線連在一起D.拆掉開關S2,兩條導線連在一起 2. 小紅家的電表允許通過的最大電流是10安,她家有4個標有“220V、60W”的燈泡,1個標有“220V、1000W”的熱水器,1臺制冷時耗電為140瓦的電冰箱和1臺耗電為80瓦的電視機,則:

2、A. 所有用電器可以同時使用 B. 除熱水器外其他用電器可以同時使用 C. 關閉電視機后其他用電器可以同時使用 D. 電冰箱制冷時,其他用電器不能同時使用 3.家用電熨斗為適應不同衣料的熨燙,設計了調整溫度的多擋開關。使用時轉動旋鈕即可使熨斗加熱到所需的溫度。圖1是電路圖。旋轉多擋開關可以改變1、2、3、4之間的連接情況?,F將開關置于溫度最高擋,這時, 1、2、3、4之間的連接是圖2中的哪一幅? 4.小強在北京將一根質量分布均勻的條形磁鐵用 一條線懸掛起來,使它平衡并呈水平狀態(tài),懸 線系住磁體的位置應在: A. 磁體的重心處     B、磁體的某一磁極處 C

3、.磁體重心的北側      D.磁體重心的南側 5.一臺“220V,60W”的電扇,一只“220V,60W”的白熾燈,一只“220V,60W”的電熱器,將它們同時接在220V的電壓下,在相同的時間內,它們產生的熱量 A.電扇最多    B.白熾燈最多 C.電熱器最多     D.都一樣多 二.填空(共16分,每空2分) 1.一只“220V,100W”的白熾燈在室溫時的電阻約為40Ω,開燈瞬間的電功率為______,正常工作時的電阻是______。 2、修理家用電器時需要一只4.75kΩ的電阻,但手頭只有10kΩ、8kΩ、500Ω和

4、300Ω的電阻若干,要用最少個數的電阻得到最接近所需要的電阻值,連接方法是_________ ______________,得到的電阻阻值為______。 3、有一個功率為100KW的電力用戶,所需電壓為400V。如果不用變壓器而直接供電,輸電線路電阻損耗的功率為62.5KW。要使損失減為100W,輸電電壓應提高到_________V。 4、 我們周圍有很多利用電能發(fā)光的燈。有的利用燈絲的高溫而發(fā)光,如________燈;有時燈有燈絲,但是不靠燈絲發(fā)光,如_______燈;有的燈根本沒有燈絲,通電后也能發(fā)光,如________燈。 三、(9分)由電源引到某工地的一只“220V、1

5、00W”的燈泡亮度較暗,測得該燈泡的實際功率只有81瓦,而電源的電壓確為220伏。輸電導線上消耗的功率約有多大?你在計算中用到了什么近似? - 1 - / 7 四、(15分)可充電電池的額定電壓約為1.3伏特。當電流從正極流入、從負極流出時即可充電。充電電流在20毫安—40毫安范圍內比較適合?,F有一個額定輸出電壓為36伏特,額定輸出電流為0.5安培的電源,還有電阻值為100歐姆、510歐姆、1000歐姆、2200歐姆和6800歐姆的幾個電阻器供選用。請選擇適當的電阻,構成簡單的充電電路,可以分別給一節(jié)或兩節(jié)電池充電,不必更換所用電阻器。 1.畫出電路圖(畫

6、出兩節(jié)充電電池) 2.如果通往充電電池的兩條導線短路,電阻器消耗的電功率是多少? 五、(9分)水在熱電廠的鍋爐中變?yōu)樗羝ㄟ^渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電,用過的水蒸汽在液化器中凝結成水,再到鍋爐,循環(huán)使用。液化器中的冷卻水則流到冷卻塔中降溫,如圖。水的比熱為4.2103J/(Kg℃),求: 1.夏天,來自冷卻塔的水溫為16℃,而回到冷卻塔的 水溫為30℃。若冷卻塔和液化器間水的流量為15m3/s, 試求水蒸汽的能量轉化為電能的效率。 2.如果發(fā)電機的發(fā)電功率是56萬千瓦,發(fā)電機把機械能轉化為電能的效率為80%,不計水蒸汽通過渦輪機過程中由

7、于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機的摩擦,試求水蒸汽的能量轉化為電能的效率。 六.(9分)山區(qū)某工地施工時,照明電路需用導線從離工地250米處的電源引來,工地上要用一只“220V 100W”和一只“220V 200W”的燈泡來照明,所用導線的電阻為每米0.018歐,如果電源兩端的電壓為220伏,且保持不變,試求照明時導線上所消耗的功率和每只燈泡實際所消耗的功率。(計算時不考慮燈絲電阻的變化,數值只取整數,小數可四舍五入) 七、(12分)上題水箱中的水在冬天往往溫度不夠高,同學們在水箱中加裝了一個“220 V,200

8、0 W”的電熱管,并利用一個“6 V, 1W”的小燈泡和一段10Ω/m的電阻絲,為電熱管安裝了一個指示燈。 (1)畫出電熱管及指示燈的電原理圖。 (2)在同學們的方案中,小燈泡兩端的電壓是按5V設計的。對于指示燈來說,這樣設計有什么好處?(3)按上述設計,電阻絲需截用多長的一段?(4)安裝指示燈后,電熱管的實際功率是額定功率的百分之幾? 計算中可以認為電熱管。小燈泡及電阻絲的電阻不隨溫度發(fā)生明顯變化 八、(8分)在一次實驗中需要測量小燈泡兩端的電壓和流過它的電流。聰明而粗心的小剛連接了如圖所示的電路。同組的小林發(fā)現有錯,主張拆了以后重新連接,可是時間來

9、不及了,小剛眼珠一轉,在圖示電路中只增加了一根導線,電路就正常工作了。問:(1)如果閉合圖示電路中的開關,電壓表的讀數約為多少?電流表的讀數約為 多少?小燈泡發(fā)光情況如何? (2)在圖中畫出小剛連接的那條導線。 九、(13分)淋浴用水的流量約為10升/分,合適的水溫約為50℃,用水時間約為4分鐘。 電熱淋浴器有兩種設計,一種是淋浴時電流直接對于流動的水加熱,另一種則備有水箱, 待箱中的水加熱至合適的溫度后再淋浴。加熱前的水溫以20℃計。 ①請根據上面提供的數據論證,第一種設計不適合大多數家庭的供電電路。 ②如果水箱中的水

10、恰好夠一個人淋浴用,供電電路允許的電流最大為10安,電加熱的效率為80%,這種條件下把水箱中的水加熱最少需多長時間? 物理應用知識競賽試題四(電學部分)之答案 一.1、A 2、A 3、A 4、C 5、C 二.1、1210W ,484Ω 2、10kΩ、8kΩ并聯(lián),4.4kΩ 3、10000 4、白熾 ,日光,霓虹 三、參考解答:正常工作時的電流 安 (1) (2) 代入數值后解出 I = 0.41 安 (3) 與此類似可以求得 U == 198 伏 (4)

11、輸電線上的電壓降 = 22伏 (5) 輸電線上的電流 安 (6) 輸電線上的功損失 瓦 (7) 以上過程中(2)式的得出認為電燈燈絲的電阻不隨溫度改變,這是一種近似。 評分標準:本題8分,(1)-(7)式各1分,指出近似給1分。 四、解:1.因為直流電源的輸出額定電壓為36V,遠大于兩節(jié)被充電池的電壓,所以需串聯(lián)一個阻值適宜的電阻才能充電。其電路圖如下: 兩節(jié)電池串聯(lián)時的電壓是2.6V,不論充電電池是一節(jié)還是兩節(jié),其電壓都遠小于電源電壓,可以忽略,因此充電流I為: 把U=36V和R=200歐姆、510歐姆……分別代入上式,得:I=36010-3A、7010-3A、3610

12、-3A、1610-3A…… 符合充電電流20mA~40mA范圍內的電阻是1000歐姆,所以應選用1000歐姆的電阻與其串聯(lián)。 2.如果通往充電電池的兩條導線短路,則電阻器消耗的電功率為: 答:充電電池短路時,電阻器消耗的電功率是1.3瓦特。 五、1.水蒸汽冷卻時所放的熱量為冷卻水所吸收,所以冷卻所丟失的功率(即散熱功率)為 P散=Q吸/t= =4.2103焦/(千克℃)15103千克/秒(30-16)℃=8.82108瓦 2.水蒸汽的能量轉化為電能的效率 η=P用/P總=P電/(P機+P散)100% P機=560106W/0.8=700106W

13、所以 六、電路如圖所示. R線為導線的電阻, L1為“220 V 100 W”燈泡,L2為“220V 200 W”燈泡. R線 L1   L2 R線=(0.018歐/米)2250米=9歐 L1和L2的電阻分別為 歐,歐 L1和L2的總電阻    RL=1歐/()=161歐 所以,導線上消耗的功率為  P線=I總2R線≈15瓦 兩燈泡實際消耗的總功率為PL=I總2RL≈270瓦 L1消耗的功率P1=90瓦    L2消耗的功率P2=2P1=180瓦 七、七.(1)電路圖  

14、2分 (2)指示燈兩端的電壓按5V設計有利于延長燈的壽命  1分 (3)由P=U2/R得電熱管的電阻   R=U2/P=(2202/2000)Ω=24.2Ω  電熱管兩端的實際電壓 U1=220V-5V=215V  通過電熱管的實際電流是 I1=U1/R=215V/24.2Ω=8.884A 小燈泡的電阻R燈=U燈2/P燈=(6V)2/(1W)=36Ω 實際通過小燈泡的電流應為I燈=(5V)/(36Ω)=0.139A 通過電阻絲的電流為I絲=8.884A-0.139A=8.745A 電阻絲的電阻 R絲=(5V)/(8.745A)=0.572Ω 電阻絲的長度L=0.572

15、Ω/(10Ω/m)=0.057m 實際功率與額定功率之比 P1/P=(U1/U)2=96% 每式1分 八、參考解答:(1)電壓表的讀數約為6伏,電流表的讀數約為0,小燈泡不發(fā)光。(2)答案如圖。 評分標準:本題共8分。電壓表和電流表的讀數各2分,小燈泡的發(fā)光情況1分。所連導線3分,但導線沒有連在接線柱上,而連在其他導線中間的,只給1分。 九、參考解答:流量:f=10升/分=1.6710-4米3/秒 溫差△T=30℃ 用水時間t=4分=240秒 水的比熱容 c=4.2103焦/(千克/℃)水的密度ρ=1.0103千克/米3 ①一定時間△t內電流的焦耳熱:

16、 Q1=IU△t (1) 這段時間內水溫上升△T所需的熱量: Q2=(f△t)c△T (2) 假設焦耳熱全部用來使水升溫,則有 Q1=Q2 (3) 解出 代入數值,得I=96安 (5) 如果考慮到熱量散失,實際電流會比這個數值更大,目前家庭電路所能承載的最大電流很少有超過10安培的,所以這種設計不適合家庭淋浴。 ②水箱的水量 m=ρt=40千克 (6) 使水箱中的水溫升至50℃所需的熱量: Q2=mc△T (7) 電流在時間△t內提供的焦耳熱: Q1=IU△T (8) ηQ1=Q2 (9) 解出 代入數值,得 △t=2.86103秒=48 (11) 希望對大家有所幫助,多謝您的瀏覽!

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