物理知识竞赛试题四

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1、物理知识竞赛试题四物理知识竞赛试题四( (电学部分电学部分) )一、单选题 (每小题 3 分，共 15 分）1图示为小刚所连的两盏白炽灯和两个插座的电路图，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2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

2、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3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？4小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住磁体的位置应在：A磁体的重心处 B、磁体的某一磁极处C磁体重心的北侧 D磁体重心的南侧5一台“220V，60W”的电扇，一只“220V，60W”的白

3、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都一样多二填空（共 16 分，每空 2 分）1一只“220V，100W”的白炽灯在室温时的电阻约为 40，开灯瞬间的电功率为 _，正常工作时的电阻是_。2、修理家用电器时需要一只 4.75k 的电阻，但手头只有 10k、8k、500 和 300 的电阻若干，要用最少个数的电阻得到最接近所需要的电阻值，连接方法是_，得到的电阻阻值为_。3、有一个功率为 100KW 的电力用户，所需电压为 400V。如果不用变压器而直接供电，输 电线路电阻损耗的功率为

4、 62.5KW。要使损失减为 100W，输电电压应提高到_V。4、 我们周围有很多利用电能发光的灯。有的利用灯丝的高温而发光，如_灯；有 时灯有灯丝，但是不靠灯丝发光，如_灯；有的灯根本没有灯丝，通电后也能发光， 如_灯。 三、（9 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？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

5、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？五、（9 分）水在热电厂的锅炉中变为水蒸汽，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸 汽在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温， 如图。水的比热为 4.2103J/（Kg），求：1夏天，来自冷却塔的水温为 16，而回到冷却塔的水温

6、为 30。若冷却塔和液化器间水的流量为 15m3/s，试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。2如果发电机的发电功率是 56 万千瓦，发电机把机械能转化为电能的效率为 80%，不计 水蒸汽通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸汽的能量 转化为电能的效率。六(9 分)山区某工地施工时，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

7、变化，数值只取整数，小数可 四舍五入）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 10/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八、（8 分）在一次实验中需要测量小灯泡两端的电压和流

8、过它的电流。聪明而粗心的小 刚连接了如图所示的电路。同组的小林发现有错，主张拆了以后重新连接，可是时间来不 及了，小刚眼珠一转，在图示电路中只增加了一根导线，电路就正常工作了。问：（1）如 果闭合图示电路中的开关，电压表的读数约为多少？电流表的读数约为 多少？小灯泡发 光情况如何？（2）在图中画出小刚连接的那条导线。九、（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。请根据上面提供的数据论证，第一种设计不适合大多数

9、家庭的供电电路。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？物理应用知识竞赛试题四物理应用知识竞赛试题四( (电学部分电学部分) )之答案之答案一1、A 2、A 3、A 4、C 5、C二1、1210W ，484 2、10k、8k 并联，4.4k 3、10000 4、白炽 ，日光，霓 虹三、参考解答：正常工作时的电流安 (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 = 22 伏 (5)输电线上的电流 安 (6)输电线上的功损失

10、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。评分标准：本题 8 分，(1)(7)式各 1 分，指出近似给 1 分。四、解：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=36010-3A、7010- 3A、3610-3A、1610-3A符合充电电流 20mA40mA 范围内的电阻是 1000 欧姆，所

11、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。五、1水蒸汽冷却时所放的热量为冷却水所吸收，所以冷却所丢失的功率（即散热功率） 为P散Q吸/t4.2103焦/（千克）15103千克/秒（3016） 8.82108瓦2水蒸汽的能量转化为电能的效率P用/P总P电/（P机+P散）100% P机560106W/0.8700106W所以 六、电路如图所示 R线为导线的电阻， L1为“220 V 100 W”灯泡，L2为“220V 200 W”灯泡R线L1 L2R线（0.018 欧/米）2250 米

12、9 欧L1和 L2的电阻分别为 欧， 欧L1和 L2的总电阻 RL=1 欧/（）161 欧所以，导线上消耗的功率为 P线I总2R线15 瓦两灯泡实际消耗的总功率为 PLI总2RL270 瓦L1消耗的功率 P1 90 瓦 L2消耗的功率 P22P1180 瓦七、七（1）电路图 2 分 （2）指示灯两端的电压按 5V 设计有利于延长灯的寿命 1 分（3）由 PU2/R 得电热管的电阻 RU2/P（2202/2000）24.2电热管两端的实际电压 U1220V5V215V通过电热管的实际电流是 I1U1/R215V/24.28.884A小灯泡的电阻 R灯U灯2/P灯(6V)2/(1W)=36实际通过

13、小灯泡的电流应为 I灯(5V)/(36)=0.139A通过电阻丝的电流为 I丝8.884A0.139A8.745A电阻丝的电阻 R丝=(5V)/(8.745A)=0.572电阻丝的长度 L=0.572/(10/m)=0.057m实际功率与额定功率之比 P1/P=(U1/U)2=96% 每式 1 分八、参考解答：(1)电压表的读数约为 6 伏，电流表的读数约为 0，小灯泡不发光。(2)答 案如图。评分标准：本题共 8 分。电压表和电流表的读数各 2 分，小灯泡的发光情况 1 分。所连导 线 3 分，但导线没有连在接线柱上，而连在其他导线中间的，只给 1 分。九、参考解答：流量：f=10 升分=1

14、.6710-4 米 3秒温差T=30 用水时间 t=4 分=240 秒 水的比热容c=4.2103 焦（千克）水的密度 =1.0103 千克米 3一定时间t 内电流的焦耳热： Q1=IUt (1)这段时间内水温上升T 所需的热量： Q2=(ft)cT (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。水箱的水量 m=t=40 千克 (6)使水箱中的水温升至 50所需的热量： Q2=mcT (7)电流在时间t 内提供的焦耳热： Q1=IUT (8)Q1=Q2 (9) 解出代入数值，得 t=2.86103 秒=48 (11)