中考物理专题复习提高题训练--电功和电功率（计算题）
七、(6分)近年来，我国每年从4月中到9月中实行夏时制，约150天。如果由此平均每天减少照明时间半小时，每户照明用功率按80瓦算，一个有20万户居民的城市．由于实行夏时制，仅家庭照明一项，每年为国家节约多少电能? 答案：1.2×106kwh
八、(6分)有甲、乙、丙、丁四个标有“llOVIOOW”的灯泡，要把它们接在220伏特的电路中使用。图(a)和图(b)哪一种接法好?试说明理由。
答案：图好
五、有一个理发用的电吹风机，由于说明书遗失，只知道它电压是220伏特，没有其它数据。请你利用一般家庭用的电度只钟表，设计一种简便方法，测定这个电吹风机的功率。
要求：1．写明测量步骤；
2．用字母代表所涉及的物理量，导出计算电功率的公式。 答案：参考解答 1．测量步骤
(l)将电度表所接其它用电器关闭，只接电吹风机。
(2)利用钟表测量电吹风机工作时电度表的圆盘转过N转所用的时间t。 2．导出计算电功率的公式
以n表示每千瓦时的电表盘转数，电吹风机所耗电能W就是
的额定表和一
八、楼道里的灯常常彻夜通明，因而极易损坏。给它串联一个电阻后再接到电路里，虽然亮度略有降低，寿命却可以大大延长。现在欲使“220V、25W”的灯炮在实际使用时消耗的功率约是额定功率的80％，应该串联多大的电阻？这个电阻消耗的电功率是多大？ 答案：P实=P额×80％=25×0.8=20
电阻消耗的功率P阻=U阻I=23.2×0.1016=2.36
五、电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而若暂时不用也要接在电源上，这样既费电又会造成烙铁头氧化而不易沾锡。所以，有时采用如图8所示电路，在暂不需要焊接时，断开S，使电烙铁处于预热状态；当需焊接时，闭合S，就能很快达到焊接温度。现用“220V25W”的电烙铁，若灯炮在预热状态时的电阻为800Ω，则预热状态下电烙铁消耗的功率为多少瓦？整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时的百分之几？
答案：P1′=12.5瓦；P／P1=70.8%
八、下面为照明电路中使用的电度表表面示图； (1)说明表面上3000RkWh的含意。
(2)若单独接入一电炉，2分钟内电表盘转了50转，这个电炉的电功率是多大？ (3)此电炉通电2小时放出了多少热量？用了多少度电？ _________________ kWh
0 1 6 8 2 单相电度表
DD10 220V 5(10)A 50Hz 3000R kWh ________________
答案：(1)3000R／kWh字样表示电流每做1千瓦时的功，转盘转动3000转。
(2)电炉的电功率
消耗的电能： W=Pt=0.5×2=1或W=Pt=500×2×3600=3.6×106=1度
答：这个电炉的电功率是500瓦特；通电2小时放出8.57×105卡的热量；用了1度电。
七、将一个标有“220V400W”字样的“热得快”插入体积为0.5升、初温为20℃的水中，此时由于是用电高峰，实际电压为210伏，在标准大气压下经过9分10秒将水加热至沸腾，求“热得快”烧水时的热效率。 答案：
水吸收的热量Q2=cm△l=1.0×500×(100-20)=40000=168000 (3)
八、某家的电度表表盘如图所示。室内安装了60瓦的电灯4盏，90瓦的电视机一台，105瓦的音响一台，另有一台电冰箱，铭牌上的功率值看不清。为了测出这台电冰箱的功率，先停止使用其它电器，然后将电冰箱接在电压为220伏的电源上，开机工作4分钟，电度表的转盘转过13圈，请求出这台电冰箱的功率值。如果这个家庭平均每天使用电灯、音响、电视机各2小时，而冰箱有1／4的时间处于开机工作状态，则一个月耗电多少度？将月底的表盘数填入图中。
答案：电冰箱消耗电能
W=13转÷=13÷［1950/(1000×3600)］=24000(焦) (1)
其它用电器总功率P其=n灯P灯+P视+P响=4×60+90+105=435=0.435 (3) 一月消耗的电能W总=P其t其+P冰t冰
四、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
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？
答案：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=360×10-3A、70×10-3A、36×10-3A、16×10-3A……
符合充电电流20mA～40mA范围内的电阻是1000欧姆，所以应选用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。
六、一般地说，用电器的工作电压并不等于额定电压。家庭里通常不备电压表，但借助电能表可以测出用电器的实际工作电压。现在电路中只接入一个电热水壶，壶的铭牌和电能表的铭牌如图7和图8所示。测得电能表的转盘转过125转的时间为121秒。求此时加在电热壶上的实际电压。
答案：电热水器的电阻
R=32.2欧 121秒所做的电功
W=1.5×105焦 实际功率
P＇=1240瓦
U＇=200伏
(7)
五、小明家有一个标有“220V，800W”的电炉，在额定电压下用10分钟能烧开一壶水。一天他用
这个电炉在相同环境下烧开同样一壶水却用了12分钟，请你帮助小明算一算他家当时的电源电压约为多大。你在计算过程中使用了哪些近似条件？ 答案：两种情况下水所获得的热量相等：
QQ (1) 又 QUt (2)
R QUt (3) 解出： UUt
Rt代入数据，得U伏
近似条件：电炉的电阻不随温度改变；热量散失忽略不计
五、有一个瀑布，每分钟有60米3的水从50米高处落下，想利用它建设小水电站。若水的机械能有70%转化为电能，送电电压为10000伏特，导线上的电流是多少？ 答案：1分钟内势能转化成其他形式能的数值：
Ep=ρVgh
2分
2分
势能转化的功率 Pp=ρVgh／t
发电功率： Pe=0.7ρVgh／t 1分
代入数值，得： I=35安 1分
七、有两种灯泡，分别标有和，把它们接入家庭照明电路中。 能不能各取一只串联使用？请说明原因。
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？这时总电功率是多少？
答案：不能各取一只串联使用。
60瓦灯的电阻 R1=错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。=201.7欧 25瓦灯的电阻 R2=错误！未找到引用源。=484欧
串联后，25瓦灯的电压为U2，根据串联分压，错误！未找到引用源。 U2= 错误！未找到引用源。
代入数据，解得：U2=155伏，超过了灯的额定电压。
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：错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 。 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。
此时总功率为W=W1+W2=560瓦+1225瓦=600瓦。
七、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。
①请根据上面提供的数据论证，第一种设计不适合大多数家庭的供电电路。
②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？ 答案：流量：f=10升／分=1.67×10-4米3／秒 温差△T=30℃ 用水时间t=4分=240秒 水的比热容c=4.2×103焦／ 水的密度ρ=1.0×103千克／米3 ①一定时间△t内电流的焦耳热： Q1=IU△t
(1)
这段时间内水温上升△T所需的热量： Q2=(f△t)c△T (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。 ②水箱的水量 m=ρt=40千克
(6)
使水箱中的水温升至50℃所需的热量： Q2=mc△T
(7)
电流在时间△t内提供的焦耳热：
Q1=IU△T ηQ1=Q2 (9) 解出
(8)
代入数值，得
△t=2.86×103秒=48分 (11)
五、(1 5分)用10盏220 V、l00W的白炽灯每晚7：00到次日早6：00为一个地下过街通道照明．原方案为始终将10盏灯并联后接在220V的电源上．为节约用电，小强设计了一个改进方案：将10盏灯分为 A、B两组，每组内的5盏均为并联．每晚7：00-1 1：00将两组灯并联后接在220V的电源上；晚1 1：00至次日早6：00将两组灯串联后接在220 V的电源上．
1．请按小强设计的方案连接图中所示电路：当双刀双掷开关S接在左侧时两组灯并联后接在电源上；接在右侧时两组灯串联后接在电源上
2．已知串联时每盏灯的电阻为并联时电阻的2/3，按小强的方案，每天用多少度电?与原方案相比，每月(30天)节约多少度电? 答案：1．答案如图．
2．(1)每晚7：00～1 1：00用电 W1=4千瓦时
两组电灯串联时每盏灯两端的电压变为额定电压的一半，电阻变为原来的2／ 3．由p=U2/R知，每盏灯的功率不再是100瓦，而变为37．5瓦． 这样，每天晚上11：00到次日早上6：00用电 W2=2．63千瓦时 每天共用电 W=W1+W2=4千瓦时+2．63千瓦时=6．63千瓦时 。
(2)10盏灯始终并联接入电路，每天晚上1 1：00到次日早上6：00用电为 W'=7千瓦时 每天多用电△W=4．37千瓦时
每月可节电：4．37千瓦时×30=131千瓦时
由于冬季供暖系统发生故障，某房间内温度下降。小强在测量后发现，3小时内温度下降5C。后来临时用电热器供暖。耗电功率为2kw，电-热转换效率为80%，这时室内温度恰好保持不变，求室内温度降低1C时大约向外散热多少。你在解决这个问题时所做的主要近似假设是什么？ 答案： t＝3h＝1.08×10s， P＝2KW，η＝80%
3h内电热器散发的热量为：Q＝ηP t＝0.8×2×103×1.08×104＝1.73×107J 此热量即室温下降5℃时所放出的热量，故室温每降低1℃所平均散发的热量为：
4
0
0
Q’＝Q÷5＝3.5×106J
实际上,室内外温差较大时室温每降低1℃所平均散发的热量要多一些，计算时认为在不同温度差时每降低1℃所散发的热量是相同的。这是主要近似假设。
六、用10盏220V、100W的白炽灯每晚7:00到次日早6:00为一个地下过街通道照明，原方案为始终将10盏灯并联后接在220V的电源上。为节约用电，小强设计了一个改进方案：将10盏灯分为A、B两组，每组内的5盏均为并联，每晚7:00～11:00将两组灯并联后接在220V的电源上；晚11:00至次日早6:00将两组灯串联后接在220V的电源上。
1、请按小强设计的方案连接图中所示电路：当双刀双掷开关S接在左侧时两组灯并联后接在电源上；接在右侧时两组灯串联后接在电源上。
2、已知串联时每盏灯的电阻为并联时电阻的2/3，按小强的方案，每天用多少度电？与原方案相比，每月节约多少度电？
答案：1、答案如图。
2、每晚7:00～11:00用电W1＝P1t1＝100W×10×4h＝4kwh
两组电灯串联时每盏灯两端的电压变为额定电压的一半，电阻变为原来的2/3。由于用电器的功率跟电压的二次方成正比，所以每盏灯的功率不再是100W，而变为 错误！未找到引用源。
这样，每天晚上11:00到次日早6:00用电 W2＝P2t2＝37.5W×10×7h＝2.63kwh 每天共用电 W＝W1＋W2＝4 kwh＋2.63kwh＝6.63kwh
10盏灯始终并联接入电路，每天11:00到次日早6:00用电为
W’＝ 100W×10×7h＝7kwh
每天多用电ΔW＝W’－ W2＝7kwh－2.63kwh＝4.73kwh 每月可节电 4.73kwh×30＝131kwh
五、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？ 答案：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)
输电线上的电压降落
= 22伏 (5)
输电线上的电流
安 (6)
输电线上的功率损失
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。
五、1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车．车上电池的太阳能接收板的面积是8m，它正对太阳时电池能够产生120V的电压，并对车上电动机提供10A的电流．电动机的直流电阻为4Ω，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1．0×103W／m2．求： 1．该车的太阳能电池的效率是多少?电动机把电能转化为机械能的效率是多少?
2．若太阳辐射的总功率为3．9×1．026 W，且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中有28％的能量损耗，还知道半径为R的球面面积为S=4πR．请根据这些资料计算太阳到地球的距离．
答案：1．1 5％；67％；2．1．5×10米
解析：1．太阳能集光板接收的功率 P 1=1．0×1 0瓦／米2×8米2=8×10瓦 电阻输出的功率： P2= UI=1．2×l 0瓦 电动机线圈的发热功率： P3=IR=0．4×10瓦 电池的效率： η1=1 5％ 电动机的效率： η2=67％
2．设太阳到地球的距离为R，以太阳为球心，以R为半径的面积： S=4πR2
太阳的辐射总功率和太阳能电池集光板的面积分别为P0和 S’，则有P0=3．9×10瓦，S’=8米
R≈1．5×1011(米)
六、(8分)山区某工地方程式时，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。。
答案：、电路如图的所示． 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
2
26
2
3
3
3
3
11
2
2
L1 L2
答案第六题图
R线＝×2×250米＝9欧
L1和L2的电阻分别为
错误！未找到引用源。欧，错误！未找到引用源。欧
L1和L2的总电阻
RL=1欧/（错误！未找到引用源。）＝161欧
所以，导线上消耗的功率为
P线＝I总2·R线≈15瓦
两灯泡实际消耗的总功率为
PL＝I总2·RL≈270瓦
L1消耗的功率P1＝错误！未找到引用源。90瓦 L2消耗的功率P2＝2P1＝180瓦
六、(1 8分)课外活动小组的同学设计制作了一个电热孵卵器，他们用两根额定电压和额定功率都相同的电热丝作热源，再连入一个电阻R0，使这台孵卵器即使断了一根电热丝，单丝工作产生热量的效果仍然与双丝工作时产生的热量效果完全相同．若电源两端的电压为U，两丝的额定电压均为UL、额定功率均为PL．
(1)画出孵卵器的电路图．(2)R0的阻值是多大?
(3)R0在单丝工作与双丝工作状态下消耗功率之比是多少? 答案：(1)见图答4．
P单=P双， (2)据题意可知
而R=UL2/PL，(R为电热丝电阻值)，
(3)
或
七、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10Ω/m的电阻丝，为电热管安装了一个指示灯。 画出电热管及指示灯的电原理图。
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？
按上述设计，电阻丝需截用多长的一段？
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 答案：0.057m 96%
五、某机床上使用的一台直流电动机，标有“36V，24W”的字样。用多用电表测得电机的电阻为2 Ω。试计算这台电动机在满负荷工作时的效率。 答案： 96％
解析：直流电动机满负荷工作时的电流 I=P/U 电动机热损失
电动机满负荷工作时，负荷带来的阻力远大于电动机轴摩擦阻力电动机效率
=96％
七、下表摘自一个冰箱的说明书。依据表中的数据计算冰箱在给定的工作状态下压缩机平均每天的工作时间。并回答：要带着外包装把冰箱搬到室内，屋门宽度不能小于多少？
气候类型 总有效容积
ST 305
冷冻食品储藏室有效容积 输入功率 除霜功率 冷冻能力 耗电量 防触电保护类型 电源 制冷剂 冷冻室星级 外型尺寸 外包装尺寸 重量
答案：9．4h；654mm
70 170 140 10 1.6 Ⅰ
220V / 50HZ R134a、140g * * * *
599 × 702 × 1653 654 × 799 × 1768 75
解析：由输入功率知压缩机每小时耗电W=Pt=170W x 3600S／n=612×l0J／n 说明书所给每日用电量 W’=1．6kw·h=5760×103 J 压缩机每日工作时间 t=9．4h 门的最小宽度 654mm。
四、(7分)手机、数码相机等电器中多使用可充电电池，电池上所标的“电压”和“容量”是两个重要参数。容量的单位通常为“毫安时”(符号mA·h)。某种可充电电池所标的电压是1.2V，容量是1300mA·h，请估算这种电池可储存的电能。
答案：从容量单位的组成看,它是放电电流与放电时间的乘积。原则上,这种电池应该能够以1300mA的电流放电l h.
放电功率 P=IU=13×12W=156W (1) 放电1h释放的能量 E=Pt=l.56W×3600 s=5.6×10
3
3
J (2)
所以,这种可充电电池可以储存的能量大约是5.6千焦。 评分标准
全题7分。正确理解\"毫安时\"的意义给3分. (l) (2)两式各给2分.
五、(6分)有一只规格为“2 2 0 V 1 0 0 0W”，的电炉，其发热体是电炉丝。现想对它稍作改造(不增加其它材料或元件)，使它接在110V电源上工作时仍保持1 0 0 0 W的功率。请画出原理图并说明理由。
答案：原理图和说明理由各3分
1．见图；
2．原电炉丝电阻R，这样使用时电阻为R／4；原电压为U,现为U／2。原功率为P1=U2/R,现在功率为P 2=(U／2)2／(R／4)=U2/R=P1。
五、为了交通安全，机动车转弯时，要使用转向灯对其他车辆及行人发出信号，同时车内的转向指示灯装置也会给驾驶员提供转向灯是否正常的信息。具体地说，当机动车要向右转弯时，前、后两只转向灯D右1、D右2均正常发光，车内的转向指示灯同时也闪亮，而两只左转向灯D左1、D左2不发光。左转弯与右转弯的情况类似。
如图所示，机动车转向灯电路的四只转向灯D右1、D右2、D左1、D左2以及转向指示灯D尚未接入电路。已知四只转向灯均为标有“6V，10W”字样的灯泡，转向指示灯D标有“6V，1.5W”字样，电源电压为6V，图中RJ为闪光器，它可以使电路间歇地通、断。请回答：
按题目要求将四只转向灯D右1、D右2、D左1、D左2及转向指示灯D接入电路，完成机动车转向灯电路图。
四只转向灯的额定功同，为什么转向灯电路工作时，总是转向灯发光，另外两只转向灯不发请运用你学过的电学知识加以分析、证。
答案：1）电路如图所示。 不论转向开关S转至位置1还是位置有的灯都接入了电路。若车向右转向，
关S接1，此时D右1和D右2正常发光，而D左1和D左2与D串联。因为转向指示灯的规格是“6V、1.5W”所指示灯D的电阻为RD＝U2/P＝24Ω。转向灯规格都是10W” 所以转向灯的电阻均为R＝U2/P＝3.6Ω。左两灯和转向指示灯总电阻。R总＝IRD＋2R＝25.8Ω。通过示灯D的电流：ID＝U/R总＝0.23A，所以转向
指示灯D上获得的功率：PD＝IR＝1.36W。由于PD’与转向指示灯的额定功率相差不多，所以此时转向指示灯能发光。
而此时通过左转向灯中每只灯泡上的电流I＝ ID/2＝0.115A，所以每个左转向灯的实际功率为P实
2
率相两只光？论
2，所则开并联后以转向“6V、只转向转向指
＝I2R＝0.052W。由于左转向灯的P实远小于其额定功率10W，所以左转向灯不能发光。
当车向左转向时，同样的道理，只有左转向灯发光面右转向灯中虽然有电流通过但并不发光。 各10分。
六、图8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？ 答案：因为灯D的规格是“6V、1.5W”，所以灯D的电阻为
RD=U2/PD=24
转向灯的规格都是
V、10W”，所以转向灯的电阻均为R＝U/P=3.6
2
左两只转向灯和灯D总电阻：
R总=RD＋R/2＝25.8
当摩托车向右转时，开关S接至位置1，此时右转向灯RD1、RD2两端的电压为6V，正常发光。 而通过灯D的电流：
ID=U/R总=0.23A 所以灯D上获得的功率：PD’=I2RD=1.3W 由于PD’与灯D的额定功率差不多，所以此时灯D也能发光。 与此同时，通过左转向灯中每只灯泡上的电流：I＝ID/2=0.12A 所以每个左转向灯的实际功率为：
P实=I2R＝0.052W 由于左转向灯的P实远小于其额定功率10W，所以左转向灯不能发光。
四、当李老师最后离开计算机房要去关闭总电闸时，发现电能表的转盘仍缓慢地转动。他用手表粗略的估测了一下，1min转盘转动了5r。检查发现，原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态。请你算一算1台电脑显示器的待机功率约多大？
答案：W＝错误！未找到引用源。×3.6×10＝6000J
P＝错误！未找到引用源。＝错误！未找到引用源。＝100W ∴P1＝错误！未找到引用源。＝5W
七、(14分)科技小组的同学们准备对市场上一批标有“PZ220V-1OOW”的灯泡进行一项质量检测。他们测出灯泡在不同电压下的实际电流值(见下表)。实验操作可靠、数据无误。 电压U/V 电流I/A 电压U/V 电流I/A 请你回答： (1)试通过计算说明这种灯泡在标称电压下工作时，其消耗的功率是否等于额定功率。 (2)假如生产这种灯泡的钨丝的粗细是一定的，为使其在标称电压下工作时消耗的功率等于额定功率，其长度为一确定的数值l0实际上这个灯泡钨丝的长度比l0长了还是短了?为什么? (3)如果要使这种灯泡达到额定功率，加在灯泡上的实际电压应为多大?
提示：可用作图象的方法解答。在图10的坐标纸上作出相关图象，根据图象求得结果。
210 0.458 215 0.462 220 0.467 225 0.471 230 0.475 235 0.479 240 0.482 …….. ……… 180 0.417 185 0.426 190 0.434 195 0.441 200 0.447 205 0.453 6
答案：七、P＝UI＝220V×0.467A＝102.74W＞100W 由R＝错误！未找到引用源。可知短了 216V
四、李明得到一个国外生首开的电热暖手器，铭牌表示额定值的字样中，能看清楚的只有“24W”这几个字。为了能正确使有该用电器，他把一只标有“600 ，0.4 A”的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在1min内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r/(kW·h)字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少？你在计算过程中忽略了什么因素的影响？由此导致的计算结果是偏大还是偏小？
答案：接通开关时，电能表测出的是所有用电器在100s内消耗的总电能
W'137kWh 300080kWh 3000断开开关后，电能表测出的就是李明家其他用电器在60s内消耗的电能
W断开开关前后的功率分别为：
137W'3000 P'kW1644W
100t'360080W3000 PkW1600W
60t3600所以，实验支路的串联功率为：
P串P'P1644W1600W44WU22202实验支路的总电阻为：R串1100
P44串电热暖手器的电阻为：RR串R定1100600500 所以，电热暖手器的额定电压为：
U额P额R24500V109V
在上述计算中，忽略了温度对电阻的影晌。在实验测试中，电热暖手器的实际电压为：
U实UP串UR定220V44600V100V，小于其额定电压 220由于电流的热效应，温度升高，电阻增大，电热暖手器在额定电压下工作时，其电阻会大于500，故其实际的额定电压U算结果偏小。
四、(6分）李明同学家要买一个烧水用的水壶，超市里有两种容积相同但品种不同的铝质水壶可供选购，一种是放在液化气灶上用的，另一种是壶内装有电热器的，如图11所示。李明想比较哪一种水壶烧水更省钱。他首先进行了调查，得到如下资料、当地居民用
电的价格是0.5元/度；瓶装液化气的价格是60元/瓶现在很流行的数码相机的主要优点是可以直接生成数码照片，从而可以方便地进行编辑与加工，保存的时间也更长。而且数码照片还可以直接在电脑上显示出来，或者通过电子邮件传送出去。 右面是一款数码相机的电池的一些资料。
根据右面提供的信息以及下面对数码相机工作过程的介绍，回答相关问题： 对一个电能己全部耗尽的这种电池进行完全充电，充电的效率多大？ 答案：⑴ 电池充满电时储存在电池内的能量
额P额R也会大于测量值109V，因此忽略温度对电阻的影响，会导致计
E=UIt=3.7V×2200×10-3A×3600s=29304J
每拍摄一张照片平均消耗的能量 E1= U1I1t1=3.7V×0.2A×5×60s=222 J… 拍摄照片的张数 n= E/ E1=29304J /222 J=132张
⑵对电池完全充电时，充电器向电池输出的电能
W=U′It′=4.2V×2200×10-3A×2.5×3600s=83160J
充电的效率 η=E/W=29304J /83160J =35.2％
七、空调的“匹数”，是对空调输入功率的粗略标识。因相同匹数不同品牌空调的制冷效能有较大
的差异，为便于比较，空调的效能常以“制冷量”来表示。 在选择空调时，除了制冷量和制热量外，还要考虑“能效比”。
空调的能效比＝错误！未找到引用源。，它表示空调器是否高效节电。目前市场上空调器的能效比相差很大，一般在2～3之间，最高的可达到3.5左右，应尽量挑选能效比高的空调。
房间所需的制冷量和制热量可按下面的公式计算：制冷量Q冷=S(房间面积)×140W一180 W；制热量Q 热=S×180 W－240 W。
下表是小明家准备购买的某一型号空调的使用说明书的一部分。
请结合上面所介绍的知识和空调使用说明书，通过计算回答下面的问题： 1.这台空调的能效比是多少。
2小明家新购买楼房客厅的面积约为30m，层高为2.7 m，他想在客厅内安装上表所示的空调。请你通过计算说明这种选择是否合理。
3.若小明家用此空调器制冷，空调器的压缩机每天实际工作6 h，一个月仅空调一项所支付的电费约为多少？
答案：1．这台空调的能效比为 错误！未找到引用源。
2．所需的制冷量为：Q冷＝S×140W－180W=30×140W－180W=4020W 所需的制热量为：Q热＝S×180W－240W=30×180W－240W=5160 W
查表得：空调的额定制冷量为5000W，额定制热量为5300W，都略大于房间所需要的制冷量和制热量。考虑到楼房的高度2.7m>2.5m，应适当加大功率，故这种选择是合理的。
3．空调一个月内消耗的电能为W=Pt =(8.6×220×)W×6h×30=340.6kW·h， 应支付的电费为340.6kW·h×0.5元/ kW·h =170.3元
其他解法(每月按31天)，只要正确，参考上述评分标准给分。
六、(14分)利民电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，其发热体电阻丝如图5所示。A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝中点的接线柱。相信你一定能帮助该厂完成以下工作。 (1)说明各挡位的连接方法(文字表述或画图连接均可)。
(2)如果要求低温发热功率为200 W，那么高温和中温两挡的发热功率分别应是多大? (3)设计一份该火锅的产品铭牌。
2
答案：低温挡：将A、C直接接入电源 中温挡：将A、B或B、C接入电源 高温挡：将A、C连接在一起后，A与B接入电源上。 或连线如图3。
设A、C间的电阻为R，该火锅的低温功率：P低=U2/R = 200W 该火锅的中温功率：P中= 2U2/R =2P低= 400W 该火锅的高温功率：P高= 4U2/R =4P低= 800W 该火锅的产品铭牌
产品名称 额定电压 高温 额定功率 800W ** 市利民电器厂 出厂日期：2006年1月15日
七、(14分)现在流行的无线市话俗称“小灵通”，是一种新型的个人无线接入系统，具有语音清晰、发射功率低、待机时间长、功能多、价格合理等特点。它的使用使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用，随时随地接听、拨打本地和国内、国际电话。
表1是某一型号小灵通的部分资料数据。若这种小灵通在正常使用的情况下，充电一次可使用7天，累计通话时间为1.2 h，通话时耗电功率为平均发射功率的20倍。则： (1)这部小灵通正常通话时的工作电流大约多大?
(2)小灵通开机但不通话时的状态称为待机。这部小灵通的待机电流大约多大?
(3)在没有充电器的情况下，可用一个电压略高于3.6V的直流电源为小灵通电池临时应急充电。请你设计一个方案，用图6所示的直流电源给这部小灵通的电池充电，并画出充电的电路图。 表l 尺寸 (长×高×宽)
利民牌电火锅 ～ 220V 中温 400W 低温 200W 约45 mm×83mm×23.5 mm
质量 发射功率 电池 充电器 充电器重 充电时间 约85g 约10 mW(平均) 3.6V 580mA·h锂电池 输入：AC220V 50Hz 输出：DC5.2V 320mA 约50 g 2.5～3.5 h 连续待机时间 48～200 h 答案：手机通话的电功率 P =10mW × 20 = 200mW 根据公式P = UI，可求得这部手机正常通话时的工作电流
I = P/U =200mW/3.6V =55.6mA 这部手机的电池充电一次获得的总能量W总=3.6V×0.58A×3600S=7516.8 累计通话时间内消耗的电能
W通=Pt通=200mW×1.2h = 200×10-3W×1.2×3600s=864J 正常使用的情况下，待机7天消耗的电能 W待 = W总-W通 = 6652.8J 由公式W = Uit 可求得这部手机的待机电流大约为 I待=W待/Ut待
=6652.8J/3.6V×3600s = 3.08mA
因为直流电源的输出电压为36V，远大于被充电池的电压，所以需要串联一个阻值适宜的电阻才能充电。另串接一只电流表，观察充电流不超过320mA，以免烧坏电池。 让直流电源的电流从电池正极流入、负极流出。 其电路图如答案图4。
七．(13分)某院内有甲、乙两户居民，院内原先供电线路用的是横截面积为2．5mm2的铝芯橡皮绝缘线，从进院后的接线端经25m先到达甲户，再从甲户经25m到达乙户。每户总用电额定功率均为2kW。为了增加用户的最大安全用电功率，现在要进行“电力增容”，使每户总用电额定功率均可增加到4kW。增容后保持院内线路分布情况不变，只是供电线路改用铜芯橡皮绝缘线。下表列出了不同横截面积的铜导线在常温下的安全载流量(即长时间通电时的最大安全电流)。 导线横截面积S／mm2 2.5 4 6 10
铜芯橡皮绝缘线安全载流量I／A 28 37 41 68
假设两户所有用电器均为纯电阻电器，各用电器的额定电压都是220V，用户室内电线的电阻忽略不计。而且设进院后的接线端的电压总保持220V，试回答下列问题： 1．画出院内的供电和用电的电路图。
2．通过计算说明，在实用和经济的前提下，．为了“电力增容”，院内的供电线路应选用哪一种铜导线?
3．若选用的铜导线每米电阻为4.25×10Ω)，那么增容后，在甲、乙两用户都同时使用\"220V 4kW\"的电器时，乙户所得到的实际电功率是多少? 答案：
-3
一．(10分)表1中提供的是明湖中学使用的一台教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，所用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) 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
答案：1．因为光源消耗的功率为：P光源=U光源I光源=24V×10A=240W…1分 鼓风机消耗的功率为：P风机=U风机I风机 =220V×0.1A=22W…1分 所以这台投影仪消耗的总功率为：P=P光源+
P风机=240W+22W =262W…1分
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……1分
通过所选用的电阻R的电流为：IR= I光源=10A…0.5分 所选用电阻的阻值应为：R= UR/IR=196V/10A=19.6Ω……0.5分 所选用电阻消耗的功率为：PR=I2RR=2×19.6Ω=1960W……1分
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……2分
4．只要同学提出的定性文案合理，即可给满分，例如可采用变压器变压的方法等。
四．(12分)有一种电脑电源适配器(即充电器)的铭牌如图1所示。这款国产充电器，有九个国家或地区的认证标志，其中已经标出了八个。
1．请你在第一个标志前的方框中填入所代表的国家名称及其英文名，并在铭牌下面的另三个图案下填写所表示的含意。
2．根据给出的数据：说明此电源适配器所适用的电源条件是什么。 3．用它与配套的笔记本电脑供电使用时的耗电功率大约在什么范围? 4．试估算它为笔记本电脑供电时的效率大约在什么范围?
5．有人说：“如果适配器只是输入端插入电源，输出端不接用电器时就不耗电”，你认为对吗?请简要说明理由。
答案：1.中国，China:防水，防触电；防摔打或易破损：………2分 2.适用的电源条件是100V～240v、频率为50Hz～60Hz的交流电源；……2分 3.由P=UI得耗电功率范围是100W～96W ………3分
4.由η=P输出/ P输入得供电的效率在79.8%～83.1之间； ……3分
5.不对：一定要拔下输入端的插头，否则适配器的初级电路通电，仍在耗电。 五、(13分)如图13是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为Rl=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，l，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?并指出每个加热挡位旋转开关的箭头指向的位置； (2)将此电热器接入家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大。
答案：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。…………
A档：R1、R2并联连入电路，电路的总电阻最小，为最大功率档………… 错误！未找到引用源。 ………………………………… B档：只有R1接入电路，为较大功率档………………………… 错误！未找到引用源。 …………………………………
C档：R1、R2串联连入电路，电路的总电阻最大，为最小功率档……… 错误！未找到引用源。
错误！未找到引用源。…………………………………… D档：只有R2接入电路，为较小功率档………………………… 错误！未找到引用源。………………………………………… E档：空挡，接此档时功率为零………………………………
七、(12分)频率为300MHz～300GHz的电磁波，它的波长很短，通常称之为微波。微波能沿直线传播，在遇到金属材料时能发生反射；遇到玻璃、塑料、陶瓷等绝缘材料时可以穿透；遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质可被吸收，并将微波的电磁能量变为内能。
人们熟悉的手机就是利用微波进行通讯的。GSM手机的工作频率一般为900 MHz/1800 MHz波段。使用手机通话时，微波会对人体产生一种“加热效应”，微波频率越高，人对其能量吸收率就越高，危害也就越大。下表提供了某种型号手机的技术参数。 某种型号GSM手机的主要技术参数表 工作电压
标准配置电池
最长通话时间
最大发射功率
工作频率
4．1 V 670mAh 300min 2 W 900/1800 MHz
请根据这些技术参数和微波的上述特性解决问题 (1)手机的最大工作电流约是多少?在300 min的通话时间内，手机的平均功率约为多少? ’ (2)请列举两项减小手机微波辐射危害的措施。
(3)某网站上登载了一则“手机煮鸡蛋”的消息：两名实验人员将一个生鸡蛋放置在陶瓷杯子里，在鸡蛋两侧各放置一部手机，让听筒与鸡蛋的水平距离保持2 cm左右。用其中一部手机拨通另一部手机，并保持通话状态。在实验进行到65 min时，实验人员取出鸡蛋，发现已经完全熟透。请判断这则消息的真伪，并简要说明理由。
答案：手机的最大工作电流 I=P/U=2W/4.1V=0.49A…………………
按最大工作电流0.49A计算．手机可放电0.67/0.49=1.37小时．所以在300min 的通话时间内手机的平均功率错误！未找到引用源。………………………
( 2 ） ① 降低手机的发射功率这则消息叙述的事实是不能实现的……………………… 以一个鸡蛋的质量为50g计算， 因为鸡蛋的主要成分是水，所以比热和水差不多，设煮熟鸡蛋的温度升高最大约为 80 ℃ ………………………………………………………………… 即煮熟一个鸡蛋相当于把50g水加热温度升高80℃ 需要吸收的热最： Q吸=cm(t2-t1)=1.68×104J
两个手机通话，根据的计算，其发射微波的平均功率可取0.55Ｗ ，那么通话65 min ，提供的能且大约是4.3×103J(0.55Ｗ×65×60s×2=4290J)．即使按最大功率2Ｗ计算，手机也只能提供大约是1.56×104J的能量。考虑到手机是向四面八方发射电磁波，设各个方向的强度是大致相同的．鸡蛋所接受的电磁波只可能是手机发射电磁波中的很小一部分。因此手机不可能把鸡蛋煮熟，网站的消息是虚假的。………………………………………………………………
说明：本题为一个开放题．这一问的解答，只要学生提出合理的假设、条件，分析的合情合理．即可以得分。
二、清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器。有一种CC5020型清洗机的铭牌如下表所示。请回答：
1．从物理学的角度看，铭牌中有一个物理量名称与单位不一致，请你指出并说明如何更正。
2．清洗机正常工作时，通过清洗机的电流是 额定功率 A。若清洗一辆汽车平均耗时10min，则清洗一辆汽车平均用水 m3；平均耗电 kW·h。 3．清洗机正常工作10min，清洗机对水做多少功？
额定压型号 CC5020 力 额定流电源 220V~/50Hz 量 防护等2.2kW 级 IP25 20L/min 5MPa
4．该清洗机正常工作时的效率是多少？
答案：1．铭牌中的“额定压力”与单位“Mpa”不一致，应改为“额定压强”，单位不变。… 2．10，0.2，0.37…
3．设恒力F作用在水上，使水移动了距离L，则F对水做的功 W=FL，… 而F=pS，所以 W=FL=pSL=pV…
清洗机正常工作10min，清洗机喷出的水的体积为 V=20L/min×10min=0.2m3 … 清洗机对水做功
W= pV =5MPa×0.2m3=1.0×106J … 4．清洗机消耗的电能
W电=Pt=2.2kW×10min=1.32×106J … 该清洗机正常工作时的效率 η=W/W电×100%=75.8% … 四、种
有一
WSJ-60型号电水壶，图4是电水壶的电路图，L1为电源灯、L2为保温指示灯、L3为加热指示灯，R1、R2、R3为指
图4
指示示灯
的保护电阻，其大小为100kΩ左右；R为加热器，其电阻小于100Ω；S1、S2为压键开关；ST温控器是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，当温度升高到一定值后，会自动断开，从而实现了自动温度开关控制。
当水壶放在底座上时，就分别压下压键开关S1、S2，并接通电路，如果插头插入插座后，就接通了电源，电源指示灯就亮，反之就断开。 该壶有手动和自动两种工作状态。
当钮子开关拨到手动挡时，加热电阻连入，开始加热，水沸腾以后再将钮子开关拨回。
当钮子开关拨到自动挡时，此时通过ST温控器将加热电阻连入，并开始加热；当水沸腾后，ST温控器的触点断开，进入保温状态，保温指示灯亮；当水的温度低于某温度后，ST温控器又重新接通，再次进
入加热状态。
若加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计，根据以上叙述与观察，请回答以下问题。 1．在下列空格中填写“亮”或“不亮”
(1)手动状态通电工作时，电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。 (2)自动状态通电工作时，水沸腾前：电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。水沸腾后：电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。 2．现将一满壶25℃的水在标准大气压下烧开需时10min，请计算该电水壶的热效率。水的比热容c=4.2×10J／(kg·℃)。
3．通过分析电水壶的电路，说明为什么处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯是不亮的?
3
4．试计算电水壶正常工作时其加热电阻的阻值是多大?如果指示灯的保护电阻的大小是100kΩ，当它处于保温状态时，试计算电水壶保温时的功率有多大?由此可以说明什么问题? 答案：1．亮，亮，不亮；… 亮，亮，不亮；亮，不亮，亮。…
2． Q有=cρV=3.15×105J … Q总 =600W×10×60s=3.6×105J … η= Q有/Q总=87.5% …
3．当电水壶处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯与ST双金属片温控器并联，… 且ST双金属片温控器处于联通短路状态，… 所以保温指示灯被短路不亮。…
4．由P=U2/R得电水壶正常工作时其加热电阻的阻值 R =U2/ P=80.7Ω …
保温状态时，通过电热器的电流 I=U/＜U/R2=2.2×10-3A …
就以这个电流计算，保温状态时电热器的发热功率为 P=I2R=3.9×10-4W …
即可以近似认为不发热。所以保温状态下的水温逐渐降低。
四、为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾，我国一些地区使用了“分时电表”。下表是采用分时计费前、后电费价目表： 时间范围
原电表计费方法 全天
分时电表计费方法 高峰期
低谷期
6：00～ 22 : 00
单价
0 . 48
0 . 50
22: 00 ～次日6 : 00 0.30
小明家每天要用电水壶将质量为3kg、初温为 20 ℃ 的水烧开，已知气压为 l 标准大气压，水的比热容为 4.2×10J/(kg·℃) 求： 1．这些水被烧开需要吸收多少热量？
2．使用分时电表后，小明家把烧水时间安排在低谷期，若不计热量损失，仅此一项，一个月比原来节省多少元电费？
答案：1．这些水需吸收热量：Q ＝cm… (l分）＝4.2×l03×3×(l00一20) J…( l 分）＝1.0×10J… …( l 分）
2．1.0×10 J＝0 . 28 度( 2 分）
可以节省电费： 0 . 28×( 0 . 48 一 0 . 30 ) ×30 元…( 4 分）＝1 . 5 元 五、图7 所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池板供1 只“220 V 40W ”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m2，地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为7.2×104J/(min·m2)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作10h。假设太阳光一直垂直照射太阳能电池板，且不考虑天气影响，每天以8h 计算。求： 1．太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？
2．若200W的白炽灯与这种 40W 的电子节能灯的发光效果相当。请你根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势？ 白炽灯 电子节能灯
额定电压/V 220 220
额定功率/ W 平均寿命 200 40
1000小时 8000小时 20年
4
6
6
3
每只售价 2.0元 20元 1500元
每度电费 0.5元
7
太阳能电池板
答案：1．太阳能电池板工作一天吸收的太阳能 E=7. 2×10×0 . 3×8×60 J≈1.04×10J
照明灯工作 10h 消耗的电能 W ＝P t = 40×10×3600J ＝1.44×10 J
2 ．在相同的时间内进行比较：
白炽灯工作总时间： 20×365×l0h ＝ 73000 h 使用白炽灯情况：需要的灯数 73000/ l000 ＝73
购买白炽灯的费用 73×2 .0 元＝ 146 元
6
白炽灯所消耗的电能 W ＝ Pt ＝0. 2×73000 kw . h＝14600 kW·h 须交电费 14600×0 . 5 元＝ 7300 元 共计费用： 146 元＋ 7300 元＝7446 元
使用太阳能照明灯情况：需要的灯数 73000/8000 ≈ 10
购买节能灯的费用 10×20 元＝ 200 元 共计费用：1500元＋ 200 元＝ 1700 元
7446 元＞ 1700 元
四、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 工作时间 与状态
加热→
打浆→
煮浆→ 电热器继续加热，
防溢延煮→ 电热器间断加热，(每加热l min，停20s)使豆浆反复煮沸，充分煮熟。共6min40s结束。
断电报警 机器发出声光报警，提示豆浆已做好
电热器开始 电机带动刀加热，8min 片高速打
后，水温达 浆，打浆共4直至豆浆到打浆设定 次，每次打温度。
第一次沸
15s，间隔腾，耗时15s。
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所示)的转盘转过的圈数，当豆浆机发出声光报警时为止，数表的转盘转过了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能表的转盘应转过多少圈?
器开
(如图3得电能
她家电
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。 答案：1．煮好一锅这样的豆浆需要消耗电能：
W=W1+W2=P1t1+P2t2 = 800×J＋180×4×15 J=730800J
2．电能表应当转过的圈数：n=错误！未找到引用源。圈=73圈 3．不相符。
猜想：某些电器在关闭开关后，仍处于待机状态，消耗电能；家庭电路电压偏低，豆浆机
实际功率偏小；在制作豆浆过程中，豆浆机向环境散热；电能表存在误差；小兰记录存在误差；导线发热消耗电能。
四、(12分)小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如图14甲所示。小明将电源插排拆开后发现，每个指示灯实际上是一个发光二极管，每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上。
他通过查阅资料得知，发光二极管的与普通二极管相似，由一个PN结构成，单向导电性。当在发光二极管上加正向电发光二极管导通并发光；当加反向电压
结构具有压时，时，发
光二极管截止(电阻可视为无穷大)且不发光。如果将发光二极管D和电阻只接在如图14乙所示的正弦交流电路中，只有在交流电压正半周期时，发光二极管导通，在负半周期时不导通。并可以证明：若用UD表示发光二极管导通时其两端的电压，当所加的交流电压为U时，电阻R上的电压为错误！未找到引用源。 实际上交流电压值是变化的，其瞬时可达到的最大值约为错误！未找到引用源。。
查表可知发光二极管正常发光时其两端的电压约为2V，通过它的电流约为10mA， 计算时忽略发光二极管发光过程中消耗功率的变化。
(1)为了保证发光二极管的安全，需要串联一个多大阻值的定值电阻? (2)此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率为多大?
(3)如果我国有一亿个家庭每天使用带有一个发光二极管指示灯的插排，每天工 作24小时，那么我国每年(按365天计算)要损耗多少度电? (4)根据此现象警示我们平时要如何节约用电?
答案：1．因电阻与二极管串联，所以通过二者的电流均为I=10mA 电阻两端的最大电压错误！未找到引用源。 定值电阻的阻值错误！未找到引用源。 2．加在电阻上的电压UR=0.45U-UD＝97V 电阻所消耗的功率错误！未找到引用源。
发光二极管消耗的功率PD＝UDI＝2×0.01W=0.02W 发光二极管和定值电阻消耗的总功率：P总=PR+PD＝0.32W 3．消耗电能；W总＝P总t＝108×0.32×10-3×365×24kWh=2.8×108kWh 4．当电源插排不用时，及时关闭电源插排上的开关，或拔掉电源插头。
二、小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图3所示。其中R1、R2、R3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻相应的的工作指示灯，其所消耗的电功率可忽略不计。小星设想通过开关的组合，使电加热器能有200W、300W、……、900W共七挡功率。为此他还设计了下面这份简单的表格，表中的“√”表示对应的开关闭合，相应的指示灯亮：“×”表示对应的开关断开，相应的指示灯熄灭。功率栏给出了相应状态时电加热器的功率值。 1．按照他的设想，帮他计算出R1、R2、R3的阻值各为多少？ 2．补齐表中其余挡位的空格。
额定电压 档位 1 2 3 4 5 6 7 220V S1 √ × S2 × √ 额定频率 S3 × × 50Hz 功率 200W 300W 900W 答案：
五、综合题
十、(6分)从商店买来一个电热毯，使用中有时感到温度太高．现想用一个开关和一个电阻把它改装为两档使电热毯的单位时间发热量或为原来的数值，或为原来的一半，厂家说明书只写着额定电压为220伏特，没有其它电气指标，请你设计一个方案完成这项改装。要求： 1．画出电路图；
2．导出所用电阻大小的计算式； 3．指明安装时必须注意的问题。 答案：
错误！未找到引用源。
R’=(错误！未找到引用源。-1)R
R’应装在能充分散热的盒子中并注意绝缘。
八、电热淋浴器分为储水式和无水箱式两种。储水式淋浴器要用较长时间把水箱中的水加热，待水温达到要求后用水箱中的热水淋浴。无水箱式淋浴器使冷水流过电热器就达到要求的温度而立即从喷头流出供淋浴。请你利用以下数据通过计算说明，家庭中不宜使用无水箱式电热淋浴器。
冷水温度 16℃ 淋浴所需热水温度
38℃ 淋浴所需热水流量4×10-3米3／分
水的比热容 4.2×103焦耳／千克·度 家庭照明电路允许通过的最大电流约5安培 答案：参考解答 每秒钟需加热的水的质量
m=1×103千克／米3×4×10－3米3／分=6.67×10－2千克／秒……(1) 每秒钟烧水所需热量 Q=cm(t2－t1)………………………………(2) 电热器需消耗的功率 P=cm(t2－t1)………………………………(3)
所需电流
家庭照明电路电压 U=220V…………………………………(5) 所以 I=28A …………………………………(6)
此值远大于题给的5安培的限制，所以家庭不宜使用无水箱式电热淋浴器。 全题8分。(2)式2分。(1)、(3)、(4)、(5)、(6)式及最后说明各1分。
9．市场销售的电热水壶有两种形式，一种如图5(a)，电热元件在壶底下面的底座内；另一种如图5(b)，电热元件在壶底之上，浸没在水中。如果两种水壶的耗电功率相同，壶内水量也相同，那么 A．(a)壶的电热元件在壶底下面，有利于水的对流，(a)壶中的水先沸腾 B．(a)壶的电热元件安放在底座内，热量损失较小
C．(b)壶中的电热元件被水包围，热量损失小，(b）壶中的水温上升较快 D．(b)壶的电热元件体积较小，热能的利用率较低
答案：C
7．有一辆娱乐电瓶车，工作电压为24伏，工作电流为10安，效率为80％，车及人总重为2000牛，行驶时阻力为车总重的0.1倍。该车匀速行驶120米需______秒。 答案：125
2．关于电冰箱，以下说法中正确的是： [ ] A．电冰箱内温度比较低，这是液体蒸发吸热造成的；
B．电冰箱散热器摸起来烫手，这主要是电流的热效应造成的；
C．夏天，打开电冰箱门看到的“白烟”是冰箱内蔬菜、水果等蒸发产生的水蒸气； D．家用电冰箱的耗电功率通常超过1000瓦。 答案：A
六、图4为一种电饭煲的工作原理。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同探讨。
按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物，它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题：
图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害？应当怎样加以完善？
将三脚插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变，此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响？
电饭煲工作了15min会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的？
电饭煲工作了25min，听到“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素的影响？怎样影响？
听到“啪”的一声后又过了10min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在相同条件下，不同种类金属的热膨胀程度是否一样？ 要想获得恒温的温水，你可以怎样做？
电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障？为什么？
锅底D 感温软磁体触点开关按点C连杆支点AB 双金属片图4 c为绝缘体， 粗线为连杆开关，电阻R为发热体E 永磁体R
答案：(1)这样的用电器一旦发生漏电，可能会导致触电事故．应该安装一个地线，即把用电器外
壳与导线连接，再通过三脚插头与插座的地线相接．(2)从图4可以看出，电源是通过双金属片上的触点与发热体、指示灯相连通的，一旦接上电源，发热体和指示灯都会工作；而与开关相连的两根电源导线是直接接在并联的发热体和指示灯上的，所以，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后指示灯亮度不变．即此时开关不起作用。(3)发热体工作了15min后，把水烧至沸腾，大量的水汽化后遇冷又液化，因而可以看见大量“白气”生成．
(4)“啪”的一声，是俗称的电饭煲“跳闸”．此前，开关按下，通过连杆永磁体E将感温软磁体D磁化而吸合，使主电路的触点闭合而工作，一段时间后，安装在锅底部的电路元件感温软磁体D受热到一定温度时，其磁性会骤然下降或消失，在重力作用下通过连杆使开关跳起，触点分离而断电，并发出响声．温度降低时，感温软磁体D又能被永磁体E磁化．看来，感温软磁体的磁性可能受温度因素影响，且温度越高，磁性越弱．
(5)指示灯反复亮、灭，这个现象说明只与双金属片相连的触点的闭合与断开有关，从而控制发热体和指示灯的工作．双金属片受热形变而使动触点下移与静触点分离，指示灯不亮．当温度下降到一定程度时，双金属片收缩而使动触点上移与静触点闭合导通，指示打发光．这表明双金属片受温度影响时A金属片比B金属片热胀冷缩的形变量要大．可见，在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度可能是不一样的．(6)要想获得恒温的温水，只要把插头插入电源插座，不必按下开关便可． (7)故障可能是由于感温软磁体老化引起的．因为正常的感温软磁体是在103℃左右才基本失去磁性，永磁体被重力拉向下而带动连杆，使主电路中的触点分离而断电(此时为正常跳闸)．但如果感温软磁体老化，在温度未达103℃时就失去磁性，使主电路中的触点分离而断电，饭未熟透就会出现“夹生饭”了．
(不要求学生一定要提到“103℃”，只要能提到温度高会使感温软磁体失去磁性即可．) 八、(14分)现在有些住宅区使用的水表是预付费式的水表，每个用户一表一卡，凭卡用水，卡中数据输入表中，水表自动开阀供水。
所购水用完后自动关阀断水，用户必须重新购水，方能重新用水。图7是某水表厂生产的预付费式的IC卡水表，其主要技术参数如表2所示。请根据表2 中的数据，回答下列问题：
项目 质量 长度 口径(DN) 过载流量 常用流量 分界流量 最小流量 起动流量 水表性能 密封性 最小读数 最大读数 用户窃水 电源 IC卡的保密性 IC卡使用寿命 报警方式 静态工作电流
开阀或关阀时的工作电流 常用流量误差 工作温度 工作水压 材料
FY-15E热水表 1.4㎏ 165 mm 15 mm 3m／h 1.5m3／h 0.12m／h 0.03m3／h ≤0.010m3／h B级表
33
FY-20E热水表 1.8㎏ 195 mm 20mm 5m／h 2.5m3／h 0.2m／h 0.05m3／h ≤0.012m3／h
33
FY-25E热水表 2.5㎏ 225 mm 25mm 7m／h 3.5m3／h 0.3m／h 0.07m3／h ≤0.017m3／h
33
1.6MPa水压，15min内不泄漏 0.0001 m 9999.9999 m3 自动关阀并提示
3.6V、2.4Ah锂电池2节串联 射频卡，一表一卡，不可复制 使用次数>10万次
剩余水量2 m3时报警，用完剩余水后关阀 0.5mA 500mA ≤2％
温度：0℃一90℃(FY系列) 0.1 MPa～0.6MPa 铜
3
(1)要保证水表正常工作，水平位置相对水塔内的水面高度差的范围应是多少? (g取10 N／kg)
(2)如果水表仅处在静态下，最多能使用多少天才需更换电池?水表开阀或关阀时它的电功率是多少?
(3)FY-25E型热水表在常用流量状态流出50℃的热水时，需要用多大功率、效率为80％的锅炉来加热原来温度为20℃的水?如果连续这样供热水，一昼夜至少需要烧多少煤?(煤的热值是3×107J／kg)
(4)FY一15E热水表报警后，在常用流量下用水，大约还能用几小时? (5)FY-20E水表出水口水的最大流速是多少?
答案：从表中可知，水表的工作水压是0.1Mpa ～ 0.6Mpa，工作水压P = Pgh+ p0得h =/ρg ∴h1 =/ρg =/=0m ∴h2 =/ρg =/=50m 所以，高度差范围是0m - 50m。
从表中可知电池的容量为2.4Ah,静态工作电流0.5mA，根据公式I=Q/t，得t=Q/I t =2.4Ah/=4.8×103h = 2×102天
从表中可知，水表开阀或关阀时，水表通过的电流为500mA,电源是由两节3.6V的电池串联组成，即电源两端的电压为7.2V，根据电功率公式：P = UI
P = UI = 7.2V×0.5A = 3.6W
从表中可知，FY-25E型热水表的常用流量为3.5m3/h ，即该水表此时每小时流出3.5m3的水。 根据公式：Q吸 = cm和 Q吸 = ηpt1
得P = cm/ηt1 代入数据得
P = 4.2×103J/×3.5m3×1.0×103kg/m3×/
= 1.53×105W
从题中已知，煤的热值是3×107J/kg,根据公式：Q放 = pt2 和 Q吸 = qm 得 pt2 = qm ， m = pt2/q 代入数据后，得
m = 1.53×105W×24×3600s/ = 440.6kg
从表中可知，FY-15E型热水表的常用流量为1.5m3/h；水表报警时，剩余水量为2m3，用完这2m3水后关阀。
还可使用的时间 = 剩余水量/常用流量
即 t = 2m3/= 1.33h
从表中可知，FY-20E型热水表的过载流量为5m3/h，出水口的口径为20mm， 水表的最大流速 = 过载流量/出水口的横截面积 即 V = /π2
∴V = 5m3÷[3.14×2×10-6m2×3600s] = 4.4m/s
八．(14分)图13是常见的一种电动自行车，使用前要先对车上的蓄电池充电。骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。 最高车速 蓄电池 一次充电耗电量 整车质量 请回答：
1．技术参数表中\"36V／10Ah\"表示的物理意义是什么?
2．若质量是70kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m／s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0．02倍，取g=10N／kg。求：行驶20min，电动机对自行车做的功和通过电动机线圈的电流。
3．若摩托车每行驶100km耗油2.5L，油价约5.1元／L，照明用电的电费约0.5元／kW．h，请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。
4．请从环保角度，比较电动自行车与摩托车对环境的污染情况。
5．在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率：人数×路程／消耗能量。一个人骑电动自行车，消耗1MJ(106J)的能量可行驶3km，一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶l00km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是多少?
_<30km／h 36V／10Ah 一次充电连续行驶里程 50km 充电时间 8h 80％ _<62dB 铅酸蓄电池 0.6kWh 40kg 电动机效率 最大骑行噪声
答案：
六．(14分)空气的流动形成风，风具有能量，称为风能。风能具有来源丰富、安全卫生等优点。图3是我国某地区风力发电的外景图。风力发电机中的叶片在风力的推动下转动，并带动机头发电机发电，为人们提供电能。设该地区空气密度为1.3kg／m，一台风车的轮叶转动时可以形成面积为600m2的圆面。
1．若风速为10 m／s，则1s内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少kg?已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能是50J，10台这样的风车工作ls所产生的电能可供l盏“220V 60W”灯泡正常工作2h，求这种风车发电的效率。
2．若此地年平均风速为15 m／s，100台这样的风车一年(工作时间按4000h计算)获得的风能相当于完全燃烧多少kg煤?(煤的热值为3xlO7J／kg)
3．请你结合风力发电的实际情况及图4中的有关信息说明目前风力发电开发的困难和前景。
3
答案：1．每秒钟通过的空气流的长度为：L=vt=10m/s×1s=10m……1分 每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为：……1分
V=SL=600m2×10m=6×103m3……1分
空气流的质量为：m=pV=1.3kg/m×6×10m=7.8×10kg………1分
1台风车工作1s获得的空气的动能为：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J…………1分 10台风车工作1s获得的空气的动能为：E=10 E0=10×3.9×10J=3.9×10J…………1分 10台风车工作1s产生的电能为：E电=pt=60W×2×3600S=4.32×10J……………2分 风车发电的效率为：η= E电/E×100%=4.32×105J/3.9×106J×100%=11%………1分 2．100台风车1s获得的风能为 E0‘=100×12×104J=12×107J………………1分 100台风车一年获提的风能为 E总=4000×3600×1.2×10J=1.728×10J…2分 如果这些能量是由完全燃烧煤来获得，则煤的质量应为：
7
145
5
6
3
33
3
m=E总/q=1.728×1014J/3×107J/kg=5.76×106kg……1分
3．风力发电的实际困难为：
风力不稳定，前期投资大，导致风力发电成本较高等。…………1分
前景：随着技术不断的成熟，成本下降较快，有望低于火力发电成本；风力发电对环境几乎没有污染等。
七．(14分)医院、宾馆等公共场所普遍使用高温高压蒸气消毒锅对物品消毒。图5为自动测定锅内温度的电路原理图，其中R0为定值电阻，A为温度指示表(实质是一只电流表)，Rx为热敏电阻(其电阻值随锅内温度的变化而变化)。热敏电阻的阻值与温度的对应关系如表4所示，电源两端的电压不变。
锅内温度值／℃ Rx对应的电阻值/Ω 25 150 37 80 50 50 62 30 75 20 87 15 100 112 125 10 7 1．若锅内温度为75℃时电流表指针指向0.24A；若锅内温度为112℃时电流表指针指向0.50A；若锅内温度为125℃时电流表指针指向0.60A；求锅内温度为125℃时热敏电阻的阻值Rx。 2．高温高压蒸气消毒锅内温度与锅内气压的关系如表5所示。 锅内温度N／℃ 87 100 2.0×105 112 2.5×105 125 3.3×105 锅内气压值／Pa 1.8×105 为了使高温高压蒸气消毒锅内温度不超过112℃，高压锅盖上有一限压阀，图6为限压阀的原理图，限压阀由一直立圆柱形金属体和滤网型外套组成。当锅内温度接近112℃时，锅内高压气体将圆柱形金属体顶起，并对外排气减压，从而起到限压的作用。已知圆柱形金属体的底面积s为0.2cm2，求该金属体的质量m。(外界大气压p外=1.0×105Pa，g取10N/kg)
答案：1.据题意U=I1……2分
U=I2……2分
将I1=0.24A, R X1=20Ω，I2=0.5A，RX2=7Ω代入……2分
联立解得 U=6V， R0=5Ω………………2分
据题意 U=I3， RX3=U/I3-R0=6V/0.6A-5Ω=5Ω………2分 对于圆柱形金属体 pS-p0S=mg………2分
m=pS-p0S/g=0.2×10-4m2/10N/kg=0.3kg
三、(11分)黑光诱虫灯是应用物理学原理治理害虫的一种专用设备，其结构和工作电路与普通的日光灯的基本相同，区别只是黑光诱虫灯灯管的材料和其内壁上所涂的荧光粉不同。有的黑光诱虫灯的灯管外侧加一层高压电网杀灭害虫，如图13所示，有的是直接利用自然水源(如养鱼池等)杀灭害虫。黑光诱虫灯在正常工作时，会发出波长为365nm的“光”，尽管这种“光”，人眼看不见，一些害虫却看得见。具有趋光特性的害虫见到这种“光”后即纷纷飞来，为进一步杀灭害虫创造条件。
1．为什么人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”伞它发出的是红外线还是紫外线?[人的视觉频率范围：(0.43～0.75)×10Hz]
2．尽管人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”，但技术人员仍然不允许我们用肉眼近距离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管。这是为什么?
3．通常一盏H-40型40W的黑光诱虫灯可以用来诱杀害虫的果园范围约35亩。小胖家承包有400亩果园，在果园里安装的这种黑光诱虫灯每年工作约150天，每天工作约10小时，电价按每度电0．5元计算，则每年需要为这些黑光诱虫灯交多少元电费? 4．请解释上述两种黑光诱虫灯是如何杀灭害虫的。
答案：1。黑光诱虫灯发出的“光”的频率：错误！未找到引用源。
由于0.82×1015Hz>0.75×1015Hz．即黑光诱虫灯发出的“光”不在人的视觉频率范围内，所以人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”。
由于黑光诱虫灯发出的“光’’的频率比可见光中频率最高的紫光还高，所以黑光诱虫灯
发出的“光”是紫外线。
2．尽管黑光诱虫灯发出的紫外线不能引起人的视觉，但由于紫外线能灼伤眼睛的视网膜，损伤人的视力。所以不允许用肉眼近距离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管。 3．由于错误！未找到引用源。，所以至少需要在果园里安装12盏这种型号的黑光诱虫灯。
12盏黑光诱虫灯的总功率：P=12×40W=480W＝0.48kW 每年工作时间：t=150×l0h=1500h 每年消耗电能；W=pt=-0.48×1500=720kwh 每年需交电费：720×0.5元=360元
15
4．(1)害虫被黑光诱虫灯发出的紫外线诱惑，在飞向灯管的过程中接触高压电网，被灭杀； (2)黑光诱虫灯经水面成像，害虫飞向水中黑光诱虫灯的像落入水中被灭杀。 五、单位质量的某种液体变为同温度的所需要吸收的热量，叫做这种液体的汽通常情况下，同种液体在不同温度下的热是不同的。某课外活动小组设计了如所示的装置，可以用来测定100℃时水化热。该装置的测量原理是：用电压可电加热器使玻璃容器内的水沸腾，用电平分别测量沸腾一段时间前后水的质
气体化热。汽化图
7
的汽调的子天量，同
时测量所用的时间及在该段时间内电加热器的电压和电流，根据相关的数据和能量守恒关系即可求出水的汽化热λ。由于这个装置工作时的散热损失是不可忽略的，该组同学实验时测量了两组数据，如下表所示： 第一组 第二组 电压／V 电流／A 时间／s 水的初质量／g 水的末质量／g 20 40 1 2 300 300 70 70 68 60 1．试简单说明该装置的散热功率是否随加热功率的改变而改变。 2．根据以上数据，求水的汽化热λ
3．针对此实验提出一些减少实验误差的措施。 答案：
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