初中科学竞赛辅导《电学》经典计算20题有答案Word下载.docx
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初中科学竞赛辅导《电学》经典计算20题有答案Word下载.docx
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瓶装液化气的价格是60元/瓶(每瓶中液化气的质量约为15kg,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。
4、有一种测量人的体重和身高的电子秤,其测体重部分的原理图如图中的虚线框所示,它主要由三部分构成:
踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质是电流表)。
其中AO:
BO=5:
1,压力传感器只表面能承受的最大压强为2×
106Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
...
电阻R/Ω
270
240
210
180
120
...
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.68V,取g=10N/kg。
请回答:
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处?
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,这个人的体重是多少?
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的最大称量值是多少?
5、为锻炼身体,小明利用所学科学知识设计了一个电子拉力计,图甲是原理图。
硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计)。
定值电阻R0=5Ω,a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝,阻值Rab=25Ω,电源电压U=3.OV,电流表的量程为O~0.6A,当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于a端.已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。
(1)小明在电路中连入RO的目的是.
(2)从图乙可知,弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间成。
(填正比或反比)
(3)小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的
A处.
(4)通过计算说明,电流表表盘的0.6A处应标多少牛?
6.近年来,我国汽车工业发展迅猛,各种新型汽车不断投放市场。
它们均使用汽油做燃料并符合国际排放标准。
如图(甲)所示为某新型汽车自动测定油箱内油面高度的电路原理图,其中电源电压恒为6V,R0为定值电阻,A为油量指示表(实质是一只量程为0~0.6A的电流表),Rx为压敏电阻(其电阻值随电阻表面受到的液体压强增大而减小)。
关于压敏电阻Rx的阻值与所受液体压强的对应关系如下表所示:
ρ汽油=0.71×
103kg/m3,取g=10N/kg
Rx所受液体压强值/Pa
1420
2840
4260
5680
Rx对应的电阻/Ω
45
27
15
5
2.5
(1)油箱是圆柱形容器,底面积为0.15m2,油箱内汽油高度达到60cm时油箱即装满,油箱装满时,油量指示表的示数如图(乙)所示。
当油箱内汽油用空时,油量指示表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值。
(2)为测试该汽车的油耗,将汽车油箱装满后,沿高速公路行驶300km路程,油量指示表的指针从“满”处向左逐渐偏转到“E”处,如图(丙)所示,问该汽车每行驶100km消耗汽油多少升?
(甲)
7、如图所示的电路中,电源电压U恒定且小于10伏,R1=15欧,滑动变阻器的最大值为20欧,小灯泡的电阻RL<
R1,当开关S断开,滑动变阻器的滑片P位于b端时,电流表示数为0.2;
当开关S闭合时,滑动变阻的滑片位于a端时,电流表的示数为1安,且小灯泡正常发光,求小灯泡的额定功率。
(灯丝电阻恒定)。
8、AB和CD是完全相同的两条带有绝缘皮的导线,它们并行地埋设在相距2km的甲、乙两地之间.由于两导线之间某处的绝缘外皮受到损伤,而发生了漏电现象(即相当于两根导线之间在漏电处连接了一个电阻.为了确定漏电处的位置,维修人员做了以下测量:
(1)在甲地将两端电压恒为90V的电源的两极分别接在A、C两端,此时在乙地用内电阻很大的电压表测得B、D两端电压为72V.
(2)在乙地将两端电压恒为100V的电源的两极分别接在B、D两端,此时在甲地刖同‘型号的电压表测得A、C阳端的电压为50V.
如果AB和CD导线每千米电阻值为2Ω,请你根据以上测量结果计算漏电处距甲地多远?
绝缘皮破损处的漏电电阻是多大?
10
9、小李想利用实验室提供的器材测量某未知电阻Rx(阻值约为500Ω)的阻值,实验室提供的器材有:
电压为9V的理想电源、滑动变阻器R(100Ω,2A)、电流表(量程为0~0.6A,分度值为0.02A)、电压表(量程为0~6V,分度值为0.1V)各一个,开关两只S1和S2,导线若干。
小李设计了如下图所示的电路进行测量,你认为他能否测出未知电阻Rx的阻值?
请计算分析说明。
10.下表为某同学家中一品牌洗衣机所用的电动机的工作参数:
名称
额定电压(伏)
频率(赫)
工作电流(安)
电阻(欧)
洗涤电动机
220
50
20
脱水电动机
0.8
18
其中,洗涤电动机的工作电流已模糊不清,他想用所学知识把它测出来。
于是,他将家中的其它用电器都关闭,只让洗衣机工作。
洗衣机工作时,经过进水、洗涤、排水、脱水等程序。
洗衣机洗涤时,洗涤电动机要经历正转、停、反转的过程,其时间分配如图(单位:
秒)。
该同学测得一次洗衣服的全过程中,洗涤时间为14分钟,脱水时间为2分钟,标有“3000r/kwh”的电能表表盘恰好转过了84圈。
则:
(1)不考虑进水、自动排水时控制系统和指示灯的耗电,一次洗衣的全过程大约消耗多少电能?
(2)洗涤电动机的工作电流是多少?
11.如图甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图,其中电源两端的电压恒为24V,R0为定值电阻,A为油量指示表(一只量程0~0.6A的电流表),Rx为压敏电阻,它的上表面受力面积为10cm2,其阻值与所受压力的对应关系如图乙所示.油箱的上下两部分皆为长方体形状,下部分的横截面积为20dm2,高为2dm,上半部分的横截面积为10dm2,油箱加满油时油的总体积为60dm3.当油箱装满油时,油量指示表的示数如图丙所示.已知:
ρ汽油=0.7×
103kg/m3,取g=10N/kg.
(1)当油箱内汽油用完时,油量指示表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值是多少?
(2)若汽车在高速公路匀速行驶400km,油量表由满刻度指向满刻度的四分之一位置,求该汽车行驶100km消耗汽油多少升?
(3)在上面第
(2)问所述的行驶过程中发现,油量表的示数在开始运动的一段时间内变化较快,而后来一段时间内变化较慢,请解释其中的原因.
12.如图所示是一种常见的台式饮水机结构剖面图,控水槽内浮体A与阀门C固定相连,当A恰好浸没时阀门C关闭,A来浸没时C略有下降,桶内水流入控水槽中。
已知桶内水位高40厘米,阀门C横截面积1厘米2,不计A、C本身重力、大气压和热量损失,问:
(1)控水槽内保持一定水位,浮体A的最小体积应为多大?
(2)若热胆中储水1千克,由电热管加热,要求在10分钟内把水从20℃加热到100℃,则电热管的电功率为多大?
(3)饮水机的电路如图乙,水沸腾前,红灯亮、绿灯灭、加热管正常工作;
水沸腾后,绿灯亮、红灯灭、加热管不工作。
试分析温控开关1和2在水沸腾前后通断情况以及红绿指示灯电阻R红、R绿应满足的条件。
13、如图甲,电磁继电器和热敏电阻R1等组成了恒温箱控制电路,R1处于恒温箱内,电源电压U=6V,继电器线圈的电阻可不计.图乙为热敏电阻的R1-t图象,且已知在50~150℃范围内,热敏电阻的阻值随温度的变化规律是:
R1t=常数;
电阻R2是可变电阻,当线圈中的电流达到40mA时,继电器的衔铁被吸合,此时可变电阻R2=0Ω时,恒温箱可保持60℃恒温,图中的“交流电源”是恒温箱加热器的电源,它的额定功率是1500W.
(1)60℃时,热敏电阻R1的阻值是多少?
(2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端?
(3)根据统计,正常情况下,恒温箱内的加热器,每天加热50次,每次加热10min,恒温箱每天消耗电能多少kw•h.
(4)如果要使恒温箱内的温度保持100℃,可变电阻R2的阻值应调为多少?
14.为了推进环保和节能理念的实施,某公司开发生产了“风光互补路灯”,该路灯只需要晒晒太阳吹吹风就能工作,如图l所示.它在有阳光时通过太阳能电池板发电,有风时通过风力发电机发电,二者皆备时同时发电,并将电能输至蓄电池储存起来,供路灯照明使用.为了能使蓄电池的使用寿命更为长久,一般充电至90%左右即停止,放电余留20%左右即停止电能输出.
下表为某型号风光互补路灯系统配置方案.问:
风力发电机
太阳能电池组件
最小启动风速
1.0m/s
太阳能电池
36W
最小充电风速
2.0m/s
太阳能转换效率
15%
最大限制风速
12.0m/s
蓄电池
500A.h12V
最大输出功率
400W
大功率LED路灯
80W-12V
(1)当风速为6.0m/s时,风力发电机的输出功率将变为50W,在这种情况下,将蓄电池的电量由20%充至90%需多长时间?
(2)如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m2,要想太阳能电池的最大功率达到36W,太阳能电池板的面积至少要多大?
(3)若遇到阴天无风的天气,仅靠蓄电池供电,最多可供灯具正常发光多长时间?
15.如图是小敏设计的一个电热毯模拟电路。
其中S3是一个单刀双掷开关(三个接线柱,C接线柱可与A接线柱连接,或与B接线柱连接,但只能在A、B之间连接其中一个),R1和R2是发热电阻,电源电压是6伏保持不变。
(1)判断该模拟电路有几挡发热状况,以及相应的(不计不发热状况)开关状况。
(2)若要求电路最高消耗功率和最低消耗功率分别是5瓦和1.2瓦,则电阻R1和R2分别多大?
(已知R1>R2)
16.图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?
17.小明家新买了一个100瓦的电热毯,他想用伏安法测量电热毯的电阻值,于是连接了如图所示的实验电路,其中电源电压为6伏,Rx为电热毯的电阻值,滑动变阻器的最大阻值为20欧。
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