杭州历年模拟试题选电学计算专题.docx
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杭州历年模拟试题选电学计算专题
1、小歆设计了一个测量物体重力的“托盘秤”，如图是原理示意图，其中的托盘用来放置被测物体，OBA是可绕O点转动的杠杆，R1是压力传感器（其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如下表），R0为定值电阻，
为显示重力大小的仪表（实质是一个量程为0—3V的电压表）。
已知OB:
OA=1:
2，R0=100Ω，电源电压恒为3V（忽略托盘、杠杆及压杆的重力）。
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
电阻R1/Ω
300
250
200
150
100
50
0
（1）托盘上没放物体时，压力传感器R1的电阻值是▲Ω。
（2）当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图所示，则此时压力传感器R1上的电压是多少？
（3）第
（2）题中被测物体的重力是多少？
2、小明在实验室组装了一台直流电动机模型，他将电动机模型接入如图（a）所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，线圈电阻R=1Ω，接通电路后，发现机不转动，许老师让他用手指去拨一下线圈试试，结果电动机马上正常转起来，测得电流表读数I=0．8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b）所示，摩擦不计，问：
（1）请你帮助小明分析一下，为什么用手指拨一下后，电动机就能正常转起来？
（2）根据电动机工作时的能量转化，请你在（b）图中填入相应的能量。
（选填“电能”、“机械能”或“内能”等）。
（3）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q。
（4）电动机输出的机械功率P．
3、某科学兴趣小组同学设计了如图（甲）所示的电路图进行实验探究，电源为可调压直流学生电源，电压表量程为“0～15V”，电流表量程为“0～0.6A”，小灯泡标有“6V1.2W”字样,Ro为20Ω的定值电阻。
小组根据记录的电流表和电压表示数变化，描绘出U－I关系图,如图（乙）所示.
（1）求灯泡正常发光时的电阻。
（2）求当电压表示数为1V时，通过Ro的电流。
（3）调节电源电压，求当小灯泡与定值电阻Ro消耗的总功率为0.8W时，小灯泡的实际电功率。
4、
西子宾馆对物品进行消毒时使用高温高压蒸汽消毒锅（如图甲）.图乙为自动测定锅内温度的电路原理图．其中R0为定值电阻，阻值为5Ω．A为温度指示表（实质是一只量程为0~0.6A的电流表），RX（测温探头）为热敏电阻（其电阻值随锅内温度的变化而变化）．关于热敏电阻的阻值与温度的对应关系如下表所示：
锅内的温度值/oC
25
37.5
50
62.5
75
87.5
100
112.5
125
Rx对应的电阻值/Ω
150
80
50
30
20
15
10
7
（1）若锅内温度为75oC时电流表的示数为0.24A．求电源的电压U．
（2）若锅内温度为125oC时电流表的示数为0.6A．求此时热敏电阻RX的阻值及其功率
5、如右图是一个加热、保温电路的一部分。
电热丝R1规格为“220V1100W”，限流电阻R2=506Ω。
电路的工作原理是：
当温控开关S接a时，电热丝R1接入电路，电路处于加热状态；当达到一定温度时，温控开关S自动从a切换到b，电路处于保温状态。
正常工作时，加热功率1100W，保温功率88W。
（电源电压保持不变，电阻不随温度变化。
）
（1）请你按照上述原理，对右图进行连线，使它成为完整的电路图；
（2）在1标准大气压下，使用
（1）中已经连接完整的电路正常加热时，将2L水从20℃的加热至沸腾需要多少时间（假定电热丝消耗的电能全部转化为热能被水吸收。
水的比热C=4.2×103焦/（千克.℃）]
（3）某天在使用
（1）中已经连接完整的电路时，R1烧毁了。
有人想使电路恢复正常工作，设计了下面方案。
请通过计算、分析，对两个方案作出评价：
方案一：
用“220V220W”电热丝R3、“220V880W”电热丝R4串联替代R1；
方案二：
用两根都是“220V550W”的电热丝R5并联替代Rl。
（4）请你选用下表所提供的电热丝，再设计一个方案，使（3）中损坏的电路恢复正常工作，并说明设计理由。
电热丝：
符号
R6
R7
R8
R9
规格
220V500W
220V600W
220V2200W
110V550W
数量
1
1
2
3
6、小丽家有一台多功能电热锅，工作原理图如下。
铭牌上的部分数字已经模糊不清，小丽为了知道电热锅各档的功率情况，把家里其他用电器关闭，只闭合电热锅上其中一档的开关，观察家里电能表转盘在1min内所转过的转数，并记录在下表中。
闭合的开关
所用时间t／min
表盘转数n／r
功率P／W
S1
l
15
300
S2
1
30
600
S3
1
45
功率
开关
900W
S1
S2
S3
●
○
●
●
●
○
表一表二
（1）请将表格一补充完整。
（2）表二是小丽设计的电热锅使用时几种不同的功率组合，“●”表示对应开关闭合，请你在表格第一行填上对应的功率。
（3）假设在用电高峰期，电热锅两端的实际电压为200伏，则只闭合S2时，电热锅每分钟消耗多少电能？
（不考虑电阻随温度变化）
7、混合动力汽车已服务于杭州市区。
混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。
（1）根据以上描述，请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点▲。
（2）上表是某台混合动力汽车所用的镍氢蓄电池组的部分参数，试求该蓄电池组最多可储存▲焦电能。
（3）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油4.475kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的60%增加到80%。
从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×107J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。
试计算该汽车内燃机的效率▲（不计内燃机外机械传动及充电过程中的能量损失）。
8、如图所示是一种家用蒸汽电熨斗的实物图和铭牌．使用时水箱中的水滴入被加热的底板汽室，迅速汽化产生向下的蒸汽．
额定电压
220V
功能
汽烫、干烫
额定频率
50Hz
蒸汽方式
滴下式
额定功率
1000W
质量
1．3kg
底板面积
160cm2
放置方式
自立式
（1）用熨斗汽烫前先预热，使金属底板的温度从20℃升高到220℃，温控开关自动断开．已知金属底板的质量为1kg，金属底板的比热为0．46×103J／（kg·℃）．问：
蒸汽电熨斗预热过程中金属底板吸收多少热量？
▲
（2）汽烫时，水滴入汽室，由于水升温汽化而带走热量．当金属底板温度降到190℃时，温控开关自动闭合，电熨斗正常工作，当加热到220℃时，温控开关自动断开，停止加热．如此反复．若蒸汽电熨斗工作情况按如图所示的规律变化时，则12min（分钟）熨烫一件衣服共消耗多少电能？
▲
9、新浪科技3月22日讯：
韩国设计师打造了一款非传统意义上的雨伞。
如下图这款另类雨伞没有伞盖，空气从下面的进气口进入经高速直流电动机驱动风扇后从上面的喷气口喷出，形成一道气幕。
这道气幕能够起到伞盖的作用，在使用者与雨水之间形成一道稳固的屏障，用来阻挡雨水。
此外，使用者还可以控制伞柄的长度以及空气盖的大小。
为了稳定电动机转速，电动机连接了一个PTC陶瓷元件（如图乙）。
PTC有一个根据需要设定的叫做“居里点温度”的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大。
⑴这种气幕伞使用的PTC元件，其电阻随温度变化的图像如甲图，由图可知，该PTC材料的居里点温度为▲℃，工作时的温度基本恒定在35℃左右，若它的温度高于35℃，电阻▲（填变化情况）；反之，也能自动调节。
因此用PTC材料制成的电器往往具有自动调节功能。
⑵你认为这种气幕伞的设计或在使用过程中有何不足？
▲（指出两点）
⑶这种气幕伞上使用的直流电动机，标有“12V、84W”的字样，测得此电动机线圈的电阻为0.12欧，则此电动机在正常工作时的效率最大是多少?
10、学习了电学相关知识后，学校
举办了一次综合实践活动，活动的主题是
利用电流表或电压表制作一个简易电子秤．
图是小红设计的电子秤原理图，其中E为
干电池（2节）；A是电流表（电子秤示数表盘）；R0是定值电阻（5Ω）；R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝．c是一根弹簧，其所受压力F与压缩量△L的关系如图21所示（塑料盘的重力不计，g取10N／kg，制作时，调整弹簧的长度，使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端．
⑴该电子秤的最大称量是多大．应选用的电流表最大量程是多少．
⑵当电流表的指针指在O．3A处时，所称重物的质量是多少．
⑶从理论上说明该方案的最大不足，画出你的设计原理图
11、小敏设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲，拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景。
这个记录器的工作原理：
当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄违规现场情景。
光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光。
请回答下列问题：
（1）根据工作原理，将图甲左侧的工作电路连接完整。
（2）要记录违规情景，光控开关应在接收到▲光（选填“红”、“绿”或“黄”）时，自动闭合。
（3）由图乙可知，压敏电阻R的阻值随受到压力的增大而▲。
（4）已知控制电路电压为6V，继电器线圈电阻为10欧，当控制电路中电流大于0.06安时，衔铁被吸引。
请通过计算说明，只有质量超过多少千克的车辆违规时才会被拍照记录？
（g=10N／kg）
12、如图甲所示，当开关S接a时，移动滑动变阻器的滑片P，根据测出的电流、电压值，画出了定值电阻R0的U—I图像；当开关S接b时，同样根据测出的电流、电压值，画出了灯泡L的U—I图像，如图乙所示。
（1）求定值电阻R0的阻值；
（2）将R0与灯L并联接入电路并调节电源电压，当R0消耗的电功率为3.6W时，灯L恰好正常发光，求灯L的额定电功率；
（3）将R0与灯L串联接在6V的电源两端时，求灯丝的实际电阻值。
13、如图1所示电路是在环境温度为10℃左右的条件下工作的某自动恒温箱原理简图。
箱内电阻Rl=5kΩ，R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图2所示，电源电压为12V。
当电压鉴别器的两接入点a、b间的电压Uab小于2V时，鉴别器将使开关S接通，使恒温箱内的电热丝通电而发热，从而使箱内温度升高；当Uab大于4V时，鉴别器将使S断开，停止加热。
（1）从图2中读出环境温度为15℃时的热敏电阻R2为kΩ；
（2）通过计算判定该恒温箱内的温度将保持在怎样的范围？
（3）若想使此恒温箱内的温度变化范围在第
（2）问的基础上降低一些，在鉴别器功能和热敏电阻不变的条件下，可采取怎样的措施？
答案：
1、
（1）300
（2）由图知U0=2V∴U1=U-U0=3V-2V=1V
（3）R0与R1为串联，串联电路电流处处相等∴I1=I0=U0/R0=2V/100Ω=0.02A
R1=U1/I1=1V/0.02A=50Ω查表得F=250N∵F1L1=F2L2
250N×A=G×B∴G=500N
2、
（1）让转子越过平衡位置（1分）
（2）左“电能”,右“机械能”和“内能”（左、右均正确得1分）
（3）W=UIt=3×0.8×60=144J（2分）
Q=I2Rt=0.82×1×60=38.4J（2分）
（4）P=W/t=（W电源-Q）/t=（144J-38.4）/60=1.76W（2分）
3、
（1）R=U2/P=30Ω。
------（2分）
（2）IR=UR/R=1V/20Ω=0.05A------（2分）
（3）IL=0.4A-2V/20Ω=0.3AP=UI=2V×0.3A=0.6W-----（2分）
4、
（1）当温度为75℃时，RX=20Ω
U=I（RX+R0）=0.24A×（20Ω+5Ω）=6V
（2）
RX,=R总－R0=10Ω－5Ω=5Ω
P=I12RX,=（0.6A）2×5Ω=1.8W
5、
（1）如图所示（1分）
（2）m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10-3m3＝2kg
Q＝Cm（t-t0）＝4.2×103kg/m3×2kg×（100℃-20℃）＝6.72×105J………
Q＝P1tt=Q/P1=6.72×105J/1100=610.9S约10分钟（2分）
（3）方案一：
（2分）
R3=U2/P3=（220V）2/220W=220Ω同理R4=55Ω
R3、R4串联后:
加热时：
P串=U2/（R3+R4）=（220V）2/（220Ω+55Ω）=176W＜1100W
保温时：
P′串=U2/（R3+R4+R2）=（220V）2/（220Ω+55Ω+506Ω）≈62.0W<88W
两项都不合题意要求,方案一不可行。
方案二：
（2分）
R1=U2/P1=（220V）2/1100W=44Ω，同理R5=88Ω。
两根电热丝R5并联后总电阻值是44Ω，能替代R1，加热时功率为1100W;保温时功率为88W。
正常工作时,两项都合要求。
但是，当其中一根电热丝烧坏时，电路仍可以工作。
加热时：
R5正常工作，P=550W＜1100W
保温时：
P′′=U2/（R2+R5）=（220V）2/（506Ω+88Ω）≈81.5W＜88W
断了一根电热丝后，两项都不合要求，而且不能及时发现加以排除。
可见方案二不是最佳的。
（3）设计如下：
（2分）
将两根“110V550W”电热丝R9串联替代R1。
理由：
一个电热丝的电阻值为R9
R9=U2/P=（110V）2/550W=22Ω
两根电热丝串联后总阻值是44Ω，接在220V电压下能正常工作，能完全等效
替代R1，符合题意要求。
6、
（1）900
（2）1200W（3）29752J（3分）
7、
（1）容易启动（或加速快节省燃油环保污染少躁声小等）（2分）
（2）1.08×10８J（或30千瓦时）（2分）（3）40％（2分）
8、
（1）解：
Q=Cm△t=0．46×103J／（kg·℃）×1kg×（220℃-20℃）=9.2×104J
（1分）（1分）（1分）
（2）解：
由图可知，工作时间t=720s×15/（15+5）=540s（1分）
W=pt=1000w×540s=5.4×105J
9、
（1）（2分）35变大
（2）（2分）消耗电能（消耗能源）、不符合绿色环保理念、不符合低碳经济潮流、只能遮雨不能遮太阳、雨极易溅到他人身上、刮大风时雨仍会吹到人身上、电池耗尽后不能使用等（合理的每条1分）
（3）η=1—PR/U2…………………（2分）
=1—（84×0.12/122）………（1分）
=93%…………………………（1分）
10、
11、
（1）如右图
（2）红（3）减小
（4）解：
根据欧姆定律可知：
（1分）
故压敏电阻为
查图可知：
F＝1×104N
所以：
（2分）
12、
（1）由图像可知：
当U0=2V时，I0=0.2Ａ（利用其它数据也可）
∴
（2分）
（2）∵
∴
∵R0与RL并联且灯正常发光∴UL额=U0′=6V由图像可知此时：
IL额=0.7A
故：
PL额=UL额IL额=6V×0.7A=4.2W（3分）
（3）分析图像可知：
此时UL=2VIL=0.4Ａ∴
（3分）
13、
（1）25
（2）当R1两端的电压小于2V开始加热时，R2两端的电压为UR2=12V-2V=10V
故：
由图中可查得此时的环境温度为15℃，此即恒温箱的最低温度；
当R1两端的电压大于4V开始加热时，R2两端的电压为12V-4V=8V
故：
由图中可查得此时的环境温度为50℃，此即恒温箱的最高温度；
所以此恒温箱的温度将保持在15℃～50℃的范围。
（3）可增加R1的电阻值或增大电源的电压。
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