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尖子生培优科学电能专题
尖子生培优科学电能专题
一、单选题(共3题;共6分)
1.(2017•绍兴)如图电路中,电源电压保持不变。
闭合开关S,当滑片移到滑动变阻器的b端时,电压表的示数为8伏,10秒内定值电阻R1做功为20焦;当滑片P移到滑动变阻器的中点时,电压表的示数为6伏。
下列结果正确的是( )
1
A. 电源电压为14伏
B. 滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C. 滑片在b端时,电流表示数为0.75安
D. 电路先后两次消耗的总电功率之比为2:
3
2.(2015•湖州)如图所示的电路中,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右滑动时,则()
A. R1的电功率一定减小
B. R2的电功率一定增大
C. 电流表的示数增大
D. 电压表的示数减小
3.(2014·杭州)加在某电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为r,则电动机线圈上消耗的电热功率为( )
A. P B.
C.
D. P-
二、综合题(共11题;共119分)
灯的种类
额定功率
使用寿命
市场价格
白炽灯
100瓦
1万小时
3元/只
LED灯
5瓦
4万小时
20元/只
4.(2016•湖州)电灯是一项伟大的发明,没有人能独享这份荣耀,它经历着如下的“进化史”;
1879年,托马斯•爱迪生发明碳丝灯,通电后碳丝温度高达2000℃左右,进入白炽状态而发光,所以也称“白炽灯”.
1910年,美国通用电气实验室发现用钨丝制造的灯既便宜又明亮.
1934年,欧文•米兰尔进一步改进,将灯丝烧成螺旋形,使发出的光更明亮.
20世纪30年代,人们研制出了荧光灯,利用发光气体发出的光使灯里的涂膜发亮.它比普通灯温度低并省电.
最近,人们还发明了大功率LED灯,它更省电,寿命更长.
请回答:
(1)为了安全用电,控制灯的开关必须接在家庭电路的________线上.
(2)如图,灯丝烧成螺旋形的原因是________(选填“增加”或“减少”)散热.
(3)5瓦的LED灯与100瓦的白炽灯正常发光时的亮度相当.若用1只5瓦的LED灯代替100瓦的白炽灯使用4万小时,请通过计算说明选择哪种灯比较经济?
注:
目前电费0.53元/千瓦时,其他数据如表.
5.(2016•杭州)大量排放以CO2为主的温室气体会导致全球气候变暧已得到公认,控制大气中CO2含量刻不容缓。
(1)在自然界碳循环中,大气中CO2被消耗转化为有机物的主要途径是________。
大气中部分CO2会溶解于水,导致海水酸化,其反应的化学反应方程式是________。
(2)科学家提出首先用某些溶液来吸收CO2,从而将CO2从工业尾气中“捕捉”出来,适合“捕捉”CO2的溶液有________。
(写出一种)
(3)一些城市在大型建筑物的屋顶种植当地草类、花卉等植物,并配置相应的传感器与灌溉技术来降温,从而减少空调使用,这种“绿色屋顶”可以降温的主要原因是________。
(4)假定一台空调使用时的平均功率为2千瓦,我们每天少使用空调1小时,据表计算,一个月(以30天计),可减少CO2排放________千克。
项目
使用量
CO2排放量(千克)
家庭用水(米3)
1
0.93
家庭用电(千瓦时)
1
0.96
家用天然气(米3)
1
2.77
6.(2016•舟山)如图所示为“无人机”(多功能飞行器),它具有4个旋翼,可通过无线电进行操控,其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景.
(1)起飞时,增大四个旋翼的转速,使吹向下方的风量增加,无人机就会上升,这是因为力的作用是________.在空中飞行时,只要增加________侧两个旋翼的转速,就能使夫人机右侧抬升,向左倾斜飞行.
(2)若该机在30秒内匀速竖直上升120米进行空中拍摄,则它飞行的速度是多少米/秒?
(3)该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦,额定电压为15伏,电动机正常工作时,通过的电流为多少安?
(4)该机所需的能量是由一块输出电压为15伏,容量为5000mA•h的电池提供,若电能的80%用于飞行,飞行时的实际功率为100W,则该机最多能飞行多少时间?
7.(2016•绍兴)测定额定电压是2.5伏小灯泡额定功率的实验,电路如图甲,电源电压为4伏.
(1)闭合开关,电压表指针如图乙所示,该时小灯泡两端电压是________伏.
(2) 图丙是根据实验记录数据画出的小灯泡U﹣I曲线.由图可知,小灯泡的额定功率是________瓦,小灯泡的电阻随两端电压的增大而________.
(3)在某次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了△R1,小灯泡电阻变化了△R2,则△R1________△R2(选填“大于”、“等于”或“小于”),并说明理由.
8.(2016•丽水)小科同学家有一种新型插座如图甲,能即时显示用电器的工作电压和所耗电费等,插座本身消耗电能由内部电池提供.如图乙为电火锅的铭牌.周六晚餐吃火锅时,小科同学将电火锅单调插在该插座上,这时插座屏幕显示如图丙;用加热档加热一段时间后,屏幕显示如图丁.(电费单价:
0.5元/千瓦时;忽略温度对电阻的影响;本次使用电火锅时,假设其两端电压不变.)请回答:
(1)晚餐时家中照明电路的实际电压是________伏;
(2)请从两个角度计算电火锅加热的实际电功率.
9.(2015•嘉兴)学校的走廊、消防通道都应安装应急灯(如图甲所示),外接电源断电时,应急灯自动点亮,此时由蓄电池供电,外接电源正常供电时应急灯自动熄灭。
应急灯的主要参数见表。
应急灯的主要参数
蓄电池规格
6V2400mAh
灯泡规格
6V3.6W
灯泡数量
2个
(1)图乙是某款应急灯的工作原理示意图,其中灯L1和L2的连接方式是 联,当电路处于图乙所示的状态时,外接电路的状态为 (选填“供电”或“断电”)。
(2)断电后,应急灯正常发光时,通过其中一个小灯泡的电流是多少安?
(3)“2400mAh是指当工作电流为2400毫安,电池能持续供电1小时,国家规定:
消防应急照明产品的应急照明时间不得少于90分钟,请通过计算说明该应急灯是否符合国家标准。
(4)在某次断电事故中,当两盏灯同时工作一段时间后,灯L1突然熄灭,灯L2的亮度却不变,请解释该现象 。
10.(2014·义乌)下表为某电烤箱铭牌,如图虚线框内所示是其内部简化电路图,R1和R2均为电热丝。
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定功率
高温档
1100W
低温档
440W
频率
50Hz
电压力锅的铭牌
额定电压
220伏
加热功率
1000瓦
保温功率
100瓦
气压设定值
175千帕
(1)电烤箱在高温档工作10分钟所消耗的电能。
(2)电路中R2的阻值。
(3)若在电路中加一个“限高温开关”,当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路。
该开关最好安装在A、B、C中的________ 点处。
11.(2013·衢州)电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点,是现代人喜欢的厨房用具。
图甲是某品牌电压力锅的简化电路图,R1为加热电阻,R2为保温电阻,S1为电源开关,S2为压力开关。
加热时S2与触点a接通,R1工作;保温时S2与触点b接通,R2工作。
电压力锅的其他参数见铭牌。
(1)当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。
此时,水的温度________ 100℃(选填“>”、“=”或 “<”)
(2)计算保温电阻R2正常工作时的阻值。
(3)图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。
阴影部分面积表示_________,并列式计算它的大小。
12.(2014·湖州)如图是一盏漂浮在水面的太阳能荷花灯,白天太阳能发电板给电池充满电,晚上电池给LED灯照明供电。
该灯的铭牌上标有“6V0.3W”字样,阅读说明书后可知,该灯的电池最大输出电能为8640焦耳。
(1)白天此灯把光能最终转化为________ 能储存在电池中。
(2)若某公园想采购一批太阳能荷花灯,要求每天亮灯不小于6小时。
那么此灯是否符合要求?
(3)该灯正常工作时的电流是多少安培?
(4)若每盏灯的质量为0.2千克,漂浮时浸在水中的体积是多少米3?
13.(2013·湖州)伏安法测量额定电压为2伏的小灯泡的额定功率,实验时按甲图连接电路,电源电压为3伏,移动滑动变阻器滑片,读出电压表和电流表示数绘制成I-U的图像如图乙。
电池容量(kW·h)
22
车载充电器输入电压(V)
220
车载充电器输入电流(A)
16
电能转化为机械能的效率
70%
(1)根据乙图中数据,计算小灯泡的额定功率。
(2)当小灯泡正常工作时,滑动变阻器接入电路的电阻为多大?
(3)从乙图可知通电灯丝的电阻不恒定,实验中影响灯丝电阻变化的因素是________ 。
三、解答题(共18题;共159分)
15.(2017•嘉兴)最近我市出现了许多共享电动汽车,这种新型低碳的交通工具,深受市民的喜爱。
某品牌电动汽车的部分参数如表所示。
请回答:
(1)如图1所示,租车时,租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器,感应器即能读取卡中的信息,将车解锁。
刷卡所用的原理是________。
(2)某次启动后,汽车显示屏上出现了如图2所示的输出电压与电流,求此时电动汽车的输出功率为多少瓦?
(3)根据表中的数据,将已经耗完电能的电池充满,理论上需要多少时间?
充满电后,该车在水平地面上匀速行驶的最大距离为140千米,则行驶时该车受到的阻力为多少牛?
额定功率
600W
加热功率
500W
搅拌功率
100W
额定电压
220V
制作容量
900g
16.(2017•衢州)近年来,衢州城乡积极推进屋顶光伏电站工程,为家用电器提供能量。
图甲为某型号面包机,图乙为光伏电站模式图。
回答下列问题:
表一面包机部分参数
(1)制作面包过程中,面包机先对原料进行搅拌,搅拌好后,再自动进行加热。
根据以上信息可知,面包机内的电动机和电热丝的连接方式是________。
(2)计算面包机正常搅拌时的电流。
(3)用表二配料制作的面包,由于味道好,有人经常用它替代中餐和晚餐。
从人体所需的七大营养素分析,该面包配料中还缺少的营养素是________(写出一种即可)。
表二面包配料
水和鸡蛋
260ml
面粉
3.5杯
糖/盐
0.3杯/0.5小勺
奶粉
2大勺
干酵母
1.5小勺
黄油
3大勺
电池容量(kW·h)
22
车载充电器输入电压(V)
220
车载充电器输入电流(A)
16
电能转化为机械能的效率
70%
(4)若小柯家屋顶太阳能电池板的光照面积为20m2,1m2面积上平均1分钟接收太阳能4.8×104J,太阳能电池板的光电转化效率为20%。
计算小柯家太阳能电池板的输出功率。
(5)为获得更多的太阳能,衢州地区在屋顶铺设太阳能电池板时,一般情况下应将它朝向________(选填:
“东”、“南”、“西”、“北”)面。
17.(2017•舟山)目前有的地方出现了共享电动汽车,这种新型低碳的交通工具,深受市民的喜爱。
某品牌电动汽车的部分参数如表所示。
请回答:
(1)如图所示,租车时,租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器,感应器即能读取卡中的信息,将车解锁。
刷卡所用的原理是________。
(2)根据表中的数据,将耗完电能的电池充满电,理论上需要多少时间?
(3)上述电动汽车充满电后,在水平地面上匀速行驶的最大距离为140千米,则行驶时该车受到的阻力为多少牛?
18.(2017•杭州)如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图。
开始小金先抓住转轴合上开关,观察小灯泡的亮度;接着放开转轴让电动机转动,继续观察小灯泡亮度的变化(已知:
小灯泡的电阻为R,电动机线圈电阻为r,电源电压为U)。
由此请你回答:
(1)在电动机未转动时,t时间内电流在电路中产生的热量为________(填写表达式)。
(2)在电动机转动时,电流所做的功________电流在电路中产生的热量(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)小金判断电动机转动后小灯泡会更亮,你认为小金的判断正确吗?
并根据学过后知识给以解释。
19.(2017·宁波)小科家浴室内有台储水式电热水器,其说明书部分参数如下表。
请回答下列问题:
(1)加热棒阻值不变,当二根加热棒同时工作时,它们的连接方式是________联的。
(2)该电热水器以2.0KW的功率工作75min,消耗的电能为多少?
此时通过它的电流为多大?
(计算结果精确到0.1A)
(3)当电热水器装满水时,电热水器受到的总重力是多少?
(4)如图甲、乙所示分别是该电热水器水平安装时的正面和侧面示意图,其中A点是电热水器装满水时的重心位置,图中h=d=248mm。
装满水时,若忽略进、出水管对电热水器的作用力,则墙面对悬挂架的支持力为多大?
(5)小科洗热水澡后发现:
与进水管相连的金属进水阀表面布满了小水珠(如图丙)而与出水管相连的金属出水阀表面仍保持干燥。
请你分析产生上述两种现象的原因。
20.(2017•湖州)在我们使用电器的时候,按一下遥控器的待机键,电器即进入等待开机的状态,即为待机模式.有的电器虽然没有待机按钮,可如果没有切断电源,也相当于处在待机状态.下表是常用家用电器在220V电压下的工作功率和待机功率.
电器种类
空调
电视机
机顶盒
洗衣机
工作功率(瓦)
2600
150
15.4
500
待机功率(瓦)
1.1
0.2
15.2
0.03
请回答:
(1)在家庭电路中,机顶盒和电视机________(选填”串“或”并“)联在火线和零线上.
(2)根据表中数据,电视机的工作电流为________安.(精确到0.01安)
(3)若机顶盒每天处于待机状态的时间为20小时,计算1个月(以30天计)机顶盒在待机状态下消耗的电能.
21.(2017•温州)某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统,其电路设计如图甲。
控制电路电源电压U1=12伏,R0为定值电阻,RF为压敏电阻,电磁铁线圈电阻忽略不计;压敏电阻RF放置于水箱底部(如图乙),其阻值与压力有关,阻值随水位变化关系如表。
工作电路包括注水系统和喷淋系统,其电源电压U2=220伏;圆柱体水箱底面积S=0.4米2。
当水箱内的水位上升到2米时,通过电磁铁线圈的电流Ia=0.1安,衔铁恰好被吸下,注水系统停止工作,此时电流表示数I1=1安;当水位下降到1米时,衔铁恰好被拉起,注水系统开始给水箱注水,此时电流表示数I2=2安。
水位(米)
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
压敏电阻RF阻值(欧)
300
200
125
90
70
65
62
60
59
(1)当水箱内水位达到2米时,控制电路中压敏电阻RF的功率为________瓦。
(2)当水箱内水位下降到1米时,通过电磁铁线圈的电流Ib为多少安?
(3)已知喷淋系统一直给草坪喷水,每秒钟喷水恒为0.001米3;注水系统工作时,每秒钟给水箱注水恒为0.005米3。
求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内,工作电路消耗的电能。
蓄电池规格
6V 2400mAh
灯泡规格
6V 3.6W
灯泡数量
2
22.(2015•舟山)学校的走廊、消防通道内都应安装应急灯(如图甲所示).外接电源断电时,应急灯自动点亮,此时由蓄电池供电;外接电源正常供电时,应急灯自动熄灭.应急灯主要参数见表。
应急灯的主要参数
(1)图乙是某款应急灯的工作原理示意图,当电路处于图乙所示的状态时,外接电路的状态为________ (选填“供电”或“断电”)。
(2)断电后,应急灯正常发光时,通过其中一个小灯泡的电流是多少安?
(3)“2400mAh”是指当工作电流为2400毫安,电池能持续供电1小时.国家规定:
消防应急照明产品的应急照明时间不得少于90分钟.请通过计算说明该应急灯是否符合国家标准。
23.(2015•杭州)某同学根据如图所示电路进行实验,先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,记下电压表读数和电流表读数;后松开夹子,使电动机转轴转动,移动滑动变阻器滑片,记下电压表读数和电流表读数。
数据记录如表:
/
U(V)
I(A)
W(J)
Q(J)
不转动
0.2
0.2
W1
Q1
转动
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表数据计算和分析:
(1)电动机不转动时,通电10s,电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
(2)电动机转动时,通电10s,电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
(3)试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系,并分析其原因。
24.(2015•嘉兴)2015年3月,全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”(如图所示)开始首次环球航行,途径我国重庆和南京两个城市,此行的重要目的是传播新能源理念。
(1)该机白天飞行时,利用高效太阳能电池板将电磁能(太阳能)转化成 能,夜间飞行时,利用其超轻薄锂离子电池储备的 能转化成电能,首次实现连昼夜飞行而不耗费一滴燃油。
(2)该机从重庆飞往南京的航程约为1260千米,用时17.5小时,则它的飞行速度为多少千米/小时?
(3)为降低飞行时的能量消耗,该机选用新型轻质材料,取面积为1平方米,厚度为1毫米的新型材料,测得其质量为250克,则该材料的密度为多少?
(4)该机计划从南京起飞后直飞美国夏威夷,是此次环球航行中最具挑战性的一段航程。
飞行时间长达120小时,飞行过程中依靠平均功率为10千瓦的电动机提供动力,其消耗的能量全部由电池板吸收的太阳能提供,则此段航行中至少需要吸收多少太阳能?
(太阳能电池板的转化效率约为30%)
25.(2015•金华)如图,被称为“世界最快的水陆两栖车”的“美洲豹”已经在海外正式上市。
该车车身质量约1300千克,长度4.6米,可乘坐4人,水上速度可达到72千米/时,陆上速度最高达130千米/时.“美洲豹”车轮可通过液压方式进入底盘,使用一个喷气驱动控制杆从汽车切换成快艇,只需要短短15秒。
(1)“美洲豹”在陆地上以最高速度行驶0.5小时,通过的路程是多少千米?
(2)“美洲豹”停在平直公路上时,轮眙与地面的总接触面积大约为0.1米2,此时对地面的压强约多少帕?
(3)“美洲豹”以最高速度在水上行驶时,受到的阻力约是车重的0.3倍,此时发动机的功率约多少瓦?
26.(2015•金华)小伟一个科学迷,在课余时间他利用一个规格为“2.2V 0.01A”的发光二极管设计了如图甲所示的电路。
晚间关闭照明灯L后,利用二极管D发出的光指示开关所在的位置。
S为单刀双掷开关、R为限流电阻。
(1)关闭照明灯后,为使二极管D正常工作,限流电阻R的阻值为多少欧?
此时,电路消耗的总功率为多少瓦?
(2)从安全用电考虑,该电路存在安全隐患,应将单刀双掷开关S接在照明灯L与________ 间;
(3)不管照明灯关闭还是打开,该电路都要消粍电能。
为节约电能,可以再接入一个光控开关(光照弱时自动闭合,光照强时自动断开),你认为应将光控开关接在图乙中a、b、c三处的________ 处。
实验次数
1
2
3
4
电压U/伏
1.0
2.0
3.0
4.0
电流I/安
0.10
0.17
0.23
0.25
27.(2015•丽水)某兴趣小组在测量额定电压为2.5伏小灯泡电功率的实验中,实验电路如图甲所示。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P移到 。
(2)实验时,电压表和电流表读数记录下表中,实验结束后,同学们想知道小灯泡的额定功率,却发现没有测小灯泡正常工作时的电流,能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率?
有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R,再利用P额=
求出小灯泡的额定功率,请判断是否可行并说明理由 。
(3)有同学将表中数据转换为图乙的U﹣I曲线,由图可知小灯泡的额定功率为 瓦。
28.(2015•丽水)丽水是茶叶之乡,茶叶中富含微量元素(如铁、锌)、蛋白质、维生素及茶多酚等物质,具有降血脂、防动脉硬化、降低心血管疾病等功能,因而经常饮茶有一定延年益寿之功效。
某品牌电茶炉的规格是“220V 1200W”,用电茶炉给水加热,正常工作5分钟消耗的电能为多少?
29.(2015•宁波)如图所示是某规格的小灯泡L和定值电阻R的U﹣I图象。
(1)图中表示小灯泡U﹣I图象的是 (填序号);
(2)若它们串联、并联时总电阻的值分别为R串和R并,请在对应的图上坐标区域内画出它们的U﹣I图象(R串、R并的U﹣I图象分别用③和④表示);
(3)当它们分别以串联和并联两种方式接在同一稳压电源(已知电源电压不高于10V)两端时,从电源流出的电流变化了0.45A,求该稳压电源的电压及并联电路消耗的总功率。
30.(2015•绍兴)甲图为升降机电路的部分原理图,电源电压恒定为6V,R0为定值电阻,电压表量程为0﹣3V,压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示。
(1)压敏电阻不受压力时,电压表示数为2V,定值电阻R0的电功率为多少?
(2)在电路正常工作时,此压敏电阻能承受的最大压力为多少?
(3)在不改变电表的条件下,要增大压敏电阻的承压范围,应如何调整?
(写出一条)
(4)若在升降机底板上放置一个物块,静置时电压表示数为U0,当升降机匀速下降时,电压表示数 (选填“大于”、“等于”或“小于”)U0。
31.(2015•温州)某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型,接通相应指示灯后,该指示灯会亮、暗(微弱发光)交替闪烁发光,电路中电源电压恒为6伏,指示灯规格为“6V3W”,R0为定值电阻,电磁铁线圈及铁的阻值忽略不计。
(1)若让左转、右转指示灯同时工作,转向开关应与触点 3和4 接通。
(选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”)
(2)当转向开关与触点“2和3”接通时,右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。
已知当右转指示灯微弱发光时,其两端实际电压为U,消耗的实际功率为额定功率的
求:
①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能;
②定值电阻R0的阻值(指示灯的电阻不变)。
32.(2015•衢州)目前许多学校安装了直饮水机,其主要工作流程如图甲。
据图乙信息计算:
电热开水器每天正常加热5h所消
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