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初中应用物理知识竞赛题专题18--电功率


最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题 18--电功率

一.选择题 1.(2010 上海初中物理竞赛题)如图 24-13 所示,额定电压为 110 伏的 A、B 两盏电灯,额定功率 分别为 100 瓦和 25 瓦。把它们接到 220 伏的电路上,欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最 少,正确的电路是

1.【答案】.C 【解析】:利用串联并联电路知识分析可知,电路 ABC 都可以使额定电压为 110 伏的 A、B 两盏电 灯正常发光,电路消耗的电能最少的是电路 C。 2.(2011 上海第 25 界初中物理竞赛)甲、乙两灯为钨丝白炽灯,将它们并联在照明电路里都能正 常发光,且甲灯比乙灯亮,那么 A.甲灯的额定功率一定比乙灯大 B.甲灯消耗的电能一定比乙灯多 C.甲灯的电阻比乙灯大. D.甲灯两端的电压比乙灯两端的电压大 2.【答案】:.A 【解析】:根据两灯并联在照明电路里都能正常发光,且甲灯比乙灯亮,说明甲灯的额定功率一定 比乙灯大,两灯电压相同,甲灯的电阻比乙灯小,选项 A 正确 CD 错误。灯消耗的电能与时间相关, 选项 B 错误。 3.(2010 上海初中物理竞赛题)将某灯泡接到电压不变的电源两端,灯泡的电功率为 40 瓦。如果 将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端,电阻的电功率为 3.6 瓦,不考虑灯泡的电阻随温 度而发生变化,且灯泡的电阻小于 R,则此时灯泡的电功率为 A.14.4 瓦。 3.【答案】C B.32.4 瓦。 C.0.4 瓦。 D.0.9 瓦。 ( )

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【解析】:设电源电压为 U,灯泡电阻 R0,将某灯泡接到电压不变的电源两端,有

U2 =40W; R0

将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端,电路电流 I= I2R=3.6W;灯泡的电功率为 P=I2R0.联立解得 P=0.4W,选项 C 正确。

U ;电阻的电功率 R0 ? R

4. (2010 上海初中物理竞赛题)将某灯泡接到电压不变的电源两端,灯泡的电功率为 40 瓦。如果 将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端,电阻的电功率为 3.6 瓦,不考虑灯泡的电阻随温 度而发生变化,且灯泡的电阻小于 R,则此时灯泡的电功率为 A.14.4 瓦。 4.答案:C 解析:设电源电压为 U,灯泡电阻 R0,将某灯泡接到电压不变的电源两端,有 B.32.4 瓦。 C.0.4 瓦。 D.0.9 瓦。 ( )

U2 =40W; R0

将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端,电路电流 I= 灯泡的电功率为 P=I2R0.联立解得 P=0.4W,选项 C 正确。 5.(2008 上海初中物理竞赛复赛) 8.如图所示, 电源电压 U=8V 保持不变,小灯泡上标有“6V,4W”字样,电阻 R2=30Ω。闭合 电键后,若滑动变阻器 R1 的滑动片 P 在离 b 端 1/4 处时,小 灯泡的实际功率为 1W。为了使电键闭合后,滑动片左右移动 时,灯泡两端电压不超过额定电压,变阻器 R1 的阻值(有电 流部分)的变化范围是( A.0Ω~40Ω B.3.4Ω~40Ω ) C.7.5Ω~30Ω D.10Ω~30Ω

U ;电阻的电功率 I2R=3.6W; R0 ? R

5.答案:B 解析:灯泡电阻 RD=U2/P=9Ω,额定电流 I=P/U=4/6=2/3A.。要使灯泡两端电压不超过额 定电压 6V,并联部分电压不小于 2V,电阻不小于 3Ω。。当滑动片左移动时电阻减小,由 R2R1/(R2+R1)=3 解得 R1=3.4Ω。当滑动片右移动时电阻增大,移动到 b 点时电阻最大。设滑动变阻器 R1 的总电阻为 R,若滑动变阻器 R1 的滑动片 P 在离 b 端 1/4 处时,变阻器 R1 有电流部分的阻值为 3R/4,小灯泡的实际功率为 1W,说明小灯泡的实际电压为 3V,实际电流为 1/3A,并联部分电压为

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5V,并联部分电阻为 5V÷1/3A=15Ω。由 电流部分)的变化范围是 3.4Ω~40Ω。

R2 ? 3R / 4 )=15 解得 R=40Ω。所以变阻器 R1 的阻值(有 R2 ? 3R / 4

6.. (2010 上海初中物理竞赛题)如图 24-13 所示,额定电压为 110 伏的 A、B 两盏电灯,额定功率 分别为 100 瓦和 25 瓦。把它们接到 220 伏的电路上,欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最 少,正确的电路是

6.答案:C 解析:利用串联并联电路知识分析可知,电路 ABC 都可以使额定电压为 110 伏的 A、B 两盏电灯正常发光,电路消耗的电能最少的是电路 C。 7.(2010 上海初中物理竞赛题)将某灯泡接到电压不变的电源两端,灯泡的电功率为 40 瓦。如果 将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端,电阻的电功率为 3.6 瓦,不考虑灯泡的电阻随温 度而发生变化,且灯泡的电阻小于 R,则此时灯泡的电功率为 A.14.4 瓦。 B.32.4 瓦。 C.0.4 瓦。 D.0.9 瓦。 ( )

7.答案:C 解析:设电源电压为 U,灯泡电阻 R0,将某灯泡接到电压不变的电源两端,有

U2 =40W; R0

将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端,电路电流 I= 灯泡的电功率为 P=I2R0.联立解得 P=0.4W,选项 C 正确。

U ;电阻的电功率 I2R=3.6W; R0 ? R

8(2008 河南初中物理竞赛题)灯 L1 标有“8V、16W”的字样,灯 L2 标有“12V、36W”的字样, 两灯串联后接在电压为 U 的电路中,要保证两灯不损坏,电压 U 的最大值为( A.8V B.12V C.1 6V D.20V )

【解析】:“8V、16W”的灯 L1 额定电流 I1=P/U=16/8A=2A,电阻 R=U/I=4Ω;“12V、36W”的 灯 L2 额定电流 I2=P/U =36/12A=3A,电阻 R=U/I=4Ω;两灯串联后接在电压为 U 的电路中,要保证 两灯不损坏,电流最大值为 2A,允许加的电压 U 的最大值为 U=2A×(4Ω+4Ω)=16V, 选项 C 正确。 【答案】:C 【名师点评】可由用电器的铭牌得到用电器额定电压和额定功率,根据 P=UI 确定用电器额定电流, 再由额定电压和额定电流确定纯电阻用电器的工作电阻。
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9(2011 上海第 25 界初中物理竞赛)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键 S,当滑 片 P 置于滑动变阻器的中点时,电压表的示数为 4 伏;当滑片置于滑 动变阻器的 b 端时, 电压表的示数变化了 2 伏, 此后 15 秒内定值电阻 R1 产生的热量为 60 焦。下列结果正确的是 A.电源电压为 10 伏 B.R1 的阻值为 18 欧 C.滑动变阻器 R 的最大阻值为 9 欧 D.R1 先后两次消耗的电功率之比 4:3 解析:设电源电压为 U,滑动变阻器 R 的最大阻值为 R,闭合电键 S,当滑片 P 置于滑动变阻器的 中点时,电路总电阻为 R1+R/2,电流 I=U/( R1+R/2),电压表的示数为 IR/2=4 伏;当滑片置于滑动 变阻器的 b 端时,电路总电阻为 R1+R,电流 I’=U/(R1+R),电压表的示数增大 2 伏,为 I’R=6 伏; 此后 15 秒内定值电阻 R1 产生的热量为 I’ 2R1t=60 焦。联立解得 R1=R,U=12V,定值电阻 R1 两端电 压为 12V-6V=6V,根据 15 秒内定值电阻 R1 产生的热量为 60 焦可得 R1 的阻值为 9 欧,滑动变阻器 R 的最大阻值为 9 欧,选项 AB 错误 C 正确;I/I’=4/3,R1 先后两次消耗的电功率之比 16:9,选项 D 错误。 【答案】C 【名师点评】此题需要根据题述过程列出多个方程联立解得,难度较大。 二.填空题 1. (2013 全国初中应用物理知识竞赛预赛题)图 l8 是测定小灯泡额定功率的实物连接图,其中电 源是三节新的干电池, 灯泡的额定电压是 3.8V, 其灯丝电阻约为 l0Ω , 滑动变阻器上标有 “l0Ω lA” 的字样。 (1)请你用笔画线代替导线将电路中未连接的部分连好,使它成为完整的实验电路。 (2)小刚合理地连接好电路,并按正确的顺序操作,但闭 合开关后灯不亮,聪明的小刚猜想: A.可能是灯丝断了 B.可能是电流表断路 C.可能是小灯泡短路 D.可能是滑动变阻器断路 ( )

猜想

电流表示数/A

电压表示数/V

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如果 A 成立 如果 D 成立 请你借助图中的电流表和电压表验证小刚的猜想,将电流表、电压表的示数填人上表。 (3)假如电压表 0—15V 量程已损坏,小刚仍想测出小灯泡的额 定功率,请你将小刚设计的电路图画在右边的方框内。

(4)按小刚新设计的电路图调节滑动变 阻器,使电压表示数达到 V 时,

小灯泡就正常发光 . 此时电流表示数如 图 l9 所示,则小灯泡的额定功率 是 W。

23.答案:(1)如图所示。 (2)A 成立 D 成立 0 0 0 4.5

(3)电路如图所示。 (4)0.7 1.14

解析:按小刚新设计的电路图调节滑动变阻器,使电压表示数达到 4.5V-3.8V=0.7V 时,小灯泡就正 常发光.此时电流表示数如图 l9 所示, 为 0.30A, 则小灯泡的额定功率是 P=UI=3.8V×0.30A=1.14W。

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2.(2008 河南初中物理竞赛题)小昕准备参加玩具赛车比赛,他运用如图所示的电路来挑选一只 能量转换效率较高的电动机。设电池的电压恒定不变,他先用手捏住 电动机的转轴,使其不转动,闭合开关后读出电流表的读数为 2A; 然后放手,当电动机正常转动时,又读出电流表的读数为 0.6A。则该 玩具电动机正常转动时的效率为 答案:70% 解析: 设电动机内阻为 R, 电源电压为 U, 用手捏住电动机的转轴, 使其不转动, 闭合开关后 U=I1R; 电动机正常转动时, UI2=P +I22R; 由上述二式解得 P=0.84R.。 该玩具电动机正常转动时的效率为 η=P / (P + I22R)×100%=70%。 3. (首届全国中学生数理化学科能力竞赛)如图所示是某电热器的工作原理图, R1、R2 是发热电 阻,虚线框为电热器的金属外壳.它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求.其中旋转开 关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的左边缘依次有 4 个金属触点,右 边缘是一金属板,可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左边缘相邻的两个触点与右边缘的金 属板同时连通.如旋到图中位置 S 时, 金属滑片将 1、 2 两触点同时 与右边缘金属板接通.若电源电压为 220 V,则由图可知: (1)图中 P、Q 两个接头中,_______与零线相连;正常情况 下,零线和地线之间的电压为_______V. R2 E D
金属板



T

S 1 2
3

M4 R1

A B C

P Q
火线

(2)为安全起见,需在电路中安装一总开关,该开关最好应安装在图中 A、B、C、D、E 中的 _________点处. (3)如果 R1=R2=48.4 Ω,则电热器在旋钮开关旋到位置 T 时的电功率为 _________W;当旋 钮开关旋到位置 M 时,通电 1 min 产生的热量是_________J. 3.答案:(1) P 0 (2)C (3)1000 3×104

解析:正常情况下,供电线路的零线与大地接通,所以零线和地线之间的电压为 0V。电路中安装的 总开关必须能够切断火线,所以安装在 C 点。. 如果 R1=R2=48.4 Ω,则电热器在旋钮开关旋到 位置 T 时,电热器电路中只有电阻 R2,电功率为 P=

U2 =1000W。当旋钮开关旋到位置 M 时,电 R2

热器电路中电阻 R1 与 R2 串联,电功率为 P= ×60J=3×104J。

U2 =500W。通电 1 min 产生的热量是 Q=Pt=500 R1 +R2

4.(2006 全国初中应用物理知识竞赛河南预赛)自从爱迪生 1879 年发明电灯以来,在一百多年中
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经过人们的不断改进,如今白炽灯己成为我们生活中最常用的照明工具。根据你对白炽灯的了解, 请提出一个与电功率知识有关的实际问题,并根据你所学过的物理知识做出简要回答。例如:断丝 的灯泡再“搭上”为什么会比以前更亮?简答:“搭上”灯丝后,灯丝变短,电阻变小,在电压一 定时,由 P=U2/R 可知电灯的实际功率增大,所以灯泡比原来更亮。 问题:_____________________________________________________________。 简答:_____________________________________________________________。 4. 答案:问题 1:为什么灯丝较粗的灯泡额定功率较大? 简答:普通白炽灯泡的额定电压相同,额定功率不同时,灯丝的电阻不同。根据决定电阻大小的 因素可知,越粗的灯丝在长度相同的情况,电阻会越小,由 P=U2/R 可知功率就会越大。 问题 2:灯泡用过较长一段时间后,为什么亮度会减弱? 简答:灯泡用的时间越久,灯丝会因升华现象而变细,根据决定电阻大小的因素可知,其电阻会变 大,由 P=U2/R 可知功率就会越小,故亮度会变暗。 三.综合运用题 1.(2009 全国初中应用物理知识竞赛复赛题)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 220V 50Hz 75g 电机功率 加热功率 加 水 量 180W 800W 1200mL

制作豆浆的程序大致如下:(水温为 20℃) 工作程序 加热→ 打浆→ 电 热 器开始加 工作时间与状态 热 , 8min 后, 水温达 到打浆设 定温度。 打浆,打浆 热,直至 min, 停 20s)使豆 浆反复煮沸,充 分 煮 熟 。 共 6min40s 结束。 警,提示豆 浆已做好 共 4 次,每 豆 浆 第 一 次打 15s, 间 隔 15s。 次沸腾, 耗 时 煮浆→ 电机带 动刀片高速 防溢延煮→ 电 热 器继续加 断电报警 机器发 出 声 光 报

电热器间断 加热,(每加热 l

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2min。 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应转过多少圈? (3).第(2)问中计算的结果与小兰实际记录的圈数相符吗? 如不相符,请说出你对产生这一偏差的猜想。 1.解析:(1).煮好一锅这样的豆浆需要消耗电能: W=W1+W2=P1t1+P2t2 = 800×(8×60+2×60+400× (2).电能表应当转过的圈数:n= (3).不相符。 猜想:①某些电器在关闭开关后,仍处于待机状态,消耗电能;②家庭电路电压偏低,豆浆机 实际功率偏小;③在制作豆浆过程中,豆浆机向环境散热;④电能表存在误差;⑤小兰记录存在误 差;⑥导线发热消耗电能。 2.(2011 全国初中应用物理知识竞赛河南预赛)节能是这个时代的主旋律。小强要测量一盏节能灯 的额定功率, 他利用如图甲所示的照明电路, 将标有 “220V60W” 的白炽灯 L1 和标有 “220V4W-40W” 的节能灯 L2 正确接入电路中,当开关 S1 和 S2 都闭合时,两盏灯都正常发光,且在 2000s 内,标有 1800r/kWh 的电能表转了 71 转。试问:
60 )J+180×4×15 J =730800J 。 60 ? 20

730800 ? 360 圈=73 圈 3.6 ? 106

(1) 节能灯的发光功率是多少? (2) 当开关 S1 和 S2 都断开时,小明将图乙所示的电路插入照明电路的插座内。超导限流器是一 种短路故障电流限制装置,它的电阻 R 随电流 I 变化关系如图丙所示,L 为用电器。为使用 电器短路后电路仍能保持稳定状态,超导电阻 R 应满足什么条件?
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(3) 在 R 满足一定条件时,有人把超导限流器称为“不断电保险丝”,请你说明理由。 2. 解:(1)电能表转了 71 转消耗电能 E=(71÷1800)kWh=(71÷1800)×3600×103J,两盏灯 的总发光功率为 E/t= (71÷1800) ×3600×103J÷2000s=71W。 节能灯的发光功率是 71W-60W=11W。 (2)由图丙可知,当电流小于 20A 时,超导限流器电阻为零;当电流大等于 20A 时,超导限流器 电阻 R=U/I=11Ω。 即超导电阻 R 应满足用电器短路后电路中电流达到 20A 时超导电阻 R 突变为 11Ω。 (3)当电路电流小于某一电流值(20A)时,限流器电阻为 0,电路正常工作;当电路短路时,限流器电 阻为一定值,电路电流减小,处于稳定状态。电路中仍有电流,电路没有被切断。 3.(2007 第 17 届全国初中应用物理知识竞赛)表 1 中提供的是明湖中学使用的一台数学投影仪的 有关数据,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,所有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) 表1 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

3、解:(1).因为光源消耗的功率为:P 光源=U 光源 I 光源=24V× 10A=240W。 鼓风机消耗的功率为:P 风机=U 风机 I 风机 =220V× 0.1A=22W。 所以这台投影仪消耗的总功率为:P=P 光源+ P 风机=240W+22W =262W。

(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。 通过所选用的电阻 R 的电流为:IR= I 光源=10A。 所选用电阻的阻值应为:R= UR/IR=196V/10A=19.6Ω。 所选用电阻消耗的功率为:PR=I2RR=(10A)2×19.6Ω=1960W。

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(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。 (4).可采用变压器变压的方法将电源工作电压 220V 降低为 24V 供光源使用。 4.. (2008 第 18 届全国初中应用物理知识竞赛)如图 l 3 是一个 电热器的工作原理图,电热器内有两个阻值分别为 R1=60Ω 和 R2=120Ω 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 0,1,2,—— 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?并指出每个加热档位旋转开关的箭头指向的位置; (2)将此电热器接人家庭电路中,电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大。 4.解:(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;E 档:当旋纽上的箭头指向图中位置 E 或 J 时。 (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 P1=U2/R1+ U2/R2= 2202/60W+2202/120W =1210W。 B 档:只有 R1 接入电路,为较大功率档 P2=U2/R1=2202/60W=806.7W。 C 档:R1、R2 串联连入电路,电路的总电阻最大,为最小功率档, R= R1+R2=60Ω+120Ω=180Ω, P3=U2/R=2202/180W=268.9W。 D 档:只有 R2 接入电路,为较小功率档,P4=U2/R2= 2202/120W =403.3W。 E 档:空挡,接此档时功率为零。 5..(1998 全国初中应用物理知识竞赛复赛)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?
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5.解:(1)不能各取一只串联使用。 60 瓦灯的电阻 R1=

U 12 (110伏) 2 ? P1 60瓦

=201.7 欧。

25 瓦灯的电阻

R2=

2 U2 (110伏) 2 =484 欧 。 ? P2 25瓦

串联后,设 25 瓦灯的电压为 U2,根据串联分压,

R2U U2 R2 , U2= ? R1 ? R2 U R1 ? R2

,代入数

据,解得:U2=155 伏,超过了灯的额定电压。所以不能各取一只串联使用。 (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 n

n 484 12 ? ? 2.4 ? m 201 .7 5



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。 (3)此时总功率为 W=W1+W2=5 ? 60 瓦+12 ? 25 瓦=600 瓦。 6.(2012全国初中应用物理知识竞赛)在学校创新比赛中,小亮同学设计了一个多档位的电 热水器。图10甲所示是他设计的电热水器的工作电路图,R1和R2是两根电热丝。他设计的旋转开关 如图10乙所示,旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的 边缘依次有共10个金属触点(在图乙中用“○”表示,“○” 中标有1、2、3、4编号,编号相同的触点用导线连接)。 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。例如,图10乙中, 旋钮上的箭头指向图中位置D,此时,金属滑片将1、2 两触点接通,同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时,可 以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示: 温度档位 加热功率/W 高温 1100 中温2 660 中温1 440 低温 264

1.如果要实现旋转开关沿某个方向转动时,加热功率依次递减或递增,通过计算,分析说明 电热丝R1和R2的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时,分别对应哪一档 加热功率?

2.小亮根据计算结果,借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根电 热丝,并按电路图连接好。经检查无误后,小亮将电热器接入家庭电路,同时借助电能表和手表测
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量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率,结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝电阻 值计算的结果,测量后发现电源电压为220V。请简单解释产生这种偏差的原因。

3.使用中他发现水温开始升高较快,后来水温升高越来越慢,最后甚至会保持某个温度不再 升高,此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小,水能够达到的最高温度越低,这是为什么? 解析:1.由图可知:旋钮上的箭头指向D位置时,电热丝R1和R2并联,此时电路消耗功率最大 P1=1100W(1分) 旋钮上的箭头指向C位置时,电热丝R1单独工作,此时电路消耗功率为:P2=660W(1分) 所以:R1=

U 2 ? 220V ?2 = =73.3Ω………………………………………………(1分) P2 660W U 2 ? 220V ?2 = =110Ω………………………………………………(1分) P3 440W

旋钮上的箭头指向B位置时,电热丝R2单独工作,此时电路消耗功率为:P1=440W(1分) 所以:R2=

当旋钮上的箭头指向A位置时,电热丝R1和R2串联,此时电路消耗功率为: P4=
2 U2 ? 220V ? =264W………………………………(1分) = R1+R2 73.3? ? 110?

2.电热丝的电阻会随温度而变化。在借助电池组、电压表和电流表截取一定阻值的电热丝时, 电热丝消耗的功率很小,一定时间内产生的热量少,故温度低,此时电阻小;当电热丝接入家庭电 路工作时,消耗的电功率较大,一定时间内产生的热量多,温度升高显著,电阻变大明显:由公式 P=

U2 可知,此时消耗的电功率比测得的电阻计算的电功率要小一些。…(3分) R
3.电热器在给水加热时。由于水在吸热的同时还在散热(向空气传递热量、蒸发吸热),并

且随着水温的升高,水温与环境温度差增大,热传递的速度加快、水蒸发时吸热的速度也加快,导 致水的温度升高减慢;当散失热量与从电热丝吸收到的热量平衡时,水温就不再升高了。………(2 分) 加热功率越小,单位时间内产生的热量越少,达到上述平衡时与环境的温差越小,所以水能达 到的最高温度越低。(1分) 7(12分)(2012全国初中应用物理知识竞赛)如图11甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内 R0为定值电阻, A为油量指示表 油量的电路原理图, 其中电源两端的电压恒为24V, (一只量程为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 11乙所示。油箱的上下两部分皆为长方体形状,下半部分的横截面积为、20dm2,高为2dm,上半部
2 3 分的横截面积为10dm ,油箱加满油时油的总体积为60dm 。当油箱装满油时,油量指示表的示数如

103kg/m3,取g=10N/kg。 图11丙所示。已知:ρ汽油=0.7×
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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 100km消耗汽油多少升;

1 位置,求该汽车每行驶 4

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。 解析: 1.油箱装满油时,下半部分容积:V2=20× 2× 10-3mL=4× 10-2m3 10-2m3=4× 10-2m3=2× 10-2m3 上半部分容积:V1=V-V2=6× 上半部分高度:h1=

V1 2 ?10?2 = m=2× 10-lm……………………(1分) ?1 S1 10

10-1m+2× 10-1m=4× 10-1m 汽油的深度:h=h1+h2=2×
4 103× 10× × 10-1Pa=2.8× 103Pa(1分) 汽油对压敏电阻的压强:p=ρ汽油gh=0.7×

103× 10× 10-4N=2.8N………(1分) 汽油对压敏电阻的压力:F=pS=2.8× 由图11乙可知:Rx=30Ω………………………………………………………………(1分) 由题意可得:R0=

U 24 Ω-30Ω=10Ω………………………………………(1分) -Rx= I1 0.6 U 24 = Ω=0.08A……………………………(1分) R0+Rx ? 10+300
1 1 0.6A=0.15A 位置,通过油量表的电流:I3= × 4 4 U -R0=160Ω-10Ω=150Ω………………(1分) I F? 0.7 Pa=7× 102Pa = S 10 ? 10-4

汽油用完时,由图11乙可知:Rx′=300Ω……(1分) 通过油量表的电流:I2=

2.油量表指向满刻度的

此时压敏电阻阻值:Rx″=

由图11乙可知,汽油对压敏电阻的压力:F″=0.7N 汽油对压敏电阻的压强p″=

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汽油的深度:h″=

p?

?汽油 g



7 ? 102 m=0.1m………………(1分) 0.7 ? 103 ? 10 6 ?10-2-2 ?10-2 3 m =10L(1分) 4

10-2× 0.1m3=2× 10-2m3 剩余汽油的体积:V″=S2h″=20× 汽车行驶100km,消耗汽油的体积:ΔV=

3.因油箱上部横截面积较小,消耗相同体积的汽油,上部的液面高度变化较大,导致汽油对 压敏电阻的压力变化较大,所以电流表示数变化较快……………………………(2分)

8.(2011 全国初中应用物理知识竞赛初赛)家用电熨斗为了适应不同衣料的熨烫需要,设计了调 整温度的多档开关。使用时,转动旋钮即可使电熨斗达到需要的低温、中温或高温。图(甲)是电 熨斗的电路图,图中电热丝 R1=96.8Ω,R2=48.4Ω。旋转开关可以改变 1、2、3、4 四个接点的连接 情况,如图(乙)中的 A、B、C 所示。 问:(1)当旋转开关置于乙图中的哪种状态时,电熨斗处于低档位?简述理由。 (2) 电熨斗在中档位工作时,消耗的电功率是多少? (3) 电熨斗在高档位工作 6min 消耗的电能为多少?

解析:(1)当旋转开关 C 状态时,R1 和 R2 串联,此时电路中总电阻最大。由 P=U2/R 可知,电源 电压不变时,总电阻最大,总功率最小。 (2)当开关旋转处于 B 状态时,电路中只有 R2 工作,电熨斗处于中档位工作,此时电路中的电功 率 P=U2/R2=(220V)2/48.4Ω=1000W。 (3) 当开关 S1 置于 a 端、S2 闭合时, R1 和 R2 并联,此时电熨斗在高档位工作,工作 6min,电熨斗消 耗的电能为

W?

U2 U2 220 V2 220 V2 t? t ?( ? ) ? 360s ? 5.4 ?105 J。 R1 R2 96.8? 48.4?

【名师点评】根据题述条件可计算出电熨斗三个档位的额定功率分别为 500W、100W、1500W。
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9.(2013 全国初中应用物理知识竞赛题)随着社会的进步,电冰箱已经成为现代家庭不可或缺 的家用电器,下表是某品牌电冰箱的铭牌。请认真阅读铭牌上的信息,并结合平时的生活经验回答 下列问题: 1.小明认为,耗电量应当等于输入总功率与一天的时间的乘积,但计算后却发现,差异很大。 这是为什么? 2.电冰箱上标示的耗电量为 0.58 kW· h/24 h。但是在炎热的夏季当电冰箱内装满食物后,小明利 用电能表测量的结果大约是该耗电量的 1.5 倍,其可能原因是什么? 3.若某电冰箱的耗电量按铭牌上标注的耗电量的 1.5 倍计算,该电冰箱一天要工作多长时间? 产品型号 气候类型 防触电保护类型 总有效容积 冷冻室容积 额定电压/频率 输入总功率 耗电量 能源效率等级(GB12021.2-2003) 额定电流 制冷剂名称及充灌量 BCD-197*** 亚热带型 ST 1 197L 67L 220V/50Hz 105W 0.58 kW·h/24 h 1级 0.45A R600a 56g

解析:1.电冰箱是间歇工作的,只有当冷冻室内的实际温度高于设定的温度时,电冰箱的压缩机才 开始工作。 2.电冰箱上标示的耗电量为常温下电冰箱内不放任何物体,且不开电冰箱门的情况下测得的,而在 实际应用过程中,真实的耗电量会更大一些。 3.该电冰箱真实的耗电量:W=1.5× 0.58 kW· h=0.87 kW· h, 该电冰箱一天要工作时间:t=W/P=8.3h。

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