尖子生培优科学电能专题.docx
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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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