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初中科学竞赛辅导电学经典计算初中科学竞赛辅导电学经典计算 2020 题题1、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。2、在电阻值为1 欧、2 欧、3 欧、4 欧的四根电阻丝中，选择恰当的电阻丝进行最简单的连接，制成一个电热器。将它接到24V 的电源上，给1.6 千克的水加热，若只有50%的热量被水吸收，可以在 14 分钟里使水温升高 45，那么应当选用哪几根电阻丝？如何连接？3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（每瓶中液化气的质量约为15 kg，液化气的热值为 4.2710 J/kg)；用液化气烧水的热效率约为 30%，用电热水壶烧水的热效率约为 90。根据以上信息，请你通过计算分析一下用哪种水壶烧水更省钱。4、有一种测量人的体重和身高的电子秤，其测体重部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO，压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是电流表)。其中 AO：BO5：1，压力传感器只表面能承受的最大压强为210 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。压力 FN电阻 R 0 300 50 100 150 200 250 300.270 240 210 180 150 1206设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为468V，取g10Nkg。请回答：(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处?(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，这个人的体重是多少?(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm，则该秤的最大称量值是多少?5、为锻炼身体,小明利用所学科学知识设计了一个电子拉力计,图甲是原理图。硬质弹簧右端和金属滑片 P 固定在一起(弹簧的电阻不计，P 与 R1间的摩擦不计)。定值电阻 R0=5，a、b 是一根长为5cm 的均匀电阻丝，阻值 Rab=25，电源电压 U=3OV，电流表的量程为 O0.6A,当不拉拉环时，金属滑片 P 刚好处于 a 端已知该弹簧伸长的长度L与所受拉力F间的关系如图乙所示。（1）小明在电路中连入RO的目的是 .（2）从图乙可知，弹簧伸长的长度L与所受拉力F间成。（填正比或反比）2(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第1页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第1页（3）小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的 A 处.（4）通过计算说明,电流表表盘的0.6A 处应标多少牛?弹簧图甲Aa aR R1 1b bP P拉环R R0 0L/cm6543210100 200 300F/图乙6近年来，我国汽车工业发展迅猛，各种新型汽车不断投放市场。它们均使用汽油做燃料并符合国际排放标准。如图(甲)所示为某新型汽车自动测定油箱内油面高度的电路原理图，其中电源电压恒为 6V，R0为定值电阻，A 为油量指示表(实质是一只量程为 006 A 的电流表)，Rx 为压敏电阻(其电阻值随电阻表面受到的液体压强增大而减小)。关于压敏电阻Rx 的阻值与所受液体压强的对应关系如下表所示：汽油=0.7110 kgm，取 g=10NkgRx 所受液体压强值PaRx 对应的电阻/0451420272840154260556802.533(1)油箱是圆柱形容器，底面积为 0.15m2，油箱内汽油高度达到 60 cm 时油箱即装满，油箱装满时，油量指示表的示数如图(乙)所示。当油箱内汽油用空时，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。(2)为测试该汽车的油耗，将汽车油箱装满后，沿高速公路行驶300 km 路程，油量指示表的指针从“满”处向左逐渐偏转到“E”处，如图(丙)所示，问该汽车每行驶 100km 消耗汽油多少升?（甲甲）7、如图所示的电路中，电源电压U 恒定且小于 10 伏，R1=15 欧，滑动变阻器的最大值为20欧，小灯泡的电阻 RLR1，当开关 S 断开，滑动变阻器的滑片 P 位于 b 端时，电流表示数为0.2；当开关 S 闭合时，滑动变阻的滑片位于a 端时，电流表的示数为1 安，且小灯泡正常发光，求小灯泡的额定功率。(灯丝电阻恒定)。(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第2页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第2页8、AB 和 CD 是完全相同的两条带有绝缘皮的导线，它们并行地埋设在相距2km 的甲、乙两地之间由于两导线之间某处的绝缘外皮受到损伤，而发生了漏电现象（即相当于两根导线之间在漏电处连接了一个电阻为了确定漏电处的位置，维修人员做了以下测量：（1）在甲地将两端电压恒为90V 的电源的两极分别接在 A、C 两端，此时在乙地用内电阻很大的电压表测得 B、D 两端电压为 72V（2）在乙地将两端电压恒为100V 的电源的两极分别接在B、D 两端，此时在甲地刖同型号的电压表测得 A、C 阳端的电压为 50V如果 AB 和 CD 导线每千米电阻值为 2，请你根据以上测量结果计算漏电处距甲地多远？绝缘皮破损处的漏电电阻是多大？9、小李想利用实验室提供的器材测量某未知电阻Rx（阻值约为 500）的阻值，实验室提供的器材有：电压为 9V 的理想电源、滑动变阻器 R（100，2A）、电流表（量程为 00.6A，分度值为 0.02A）、电压表（量程为06V，分度值为0.1V）各一个，开关两只S1和 S2，导线若干。小李设计了如下图所示的电路进行测量，你认为他能否测出未知电阻Rx的阻值？请计算分析说明。10下表为某同学家中一品牌洗衣机所用的电动机的工作参数：名称额定电压(伏)洗涤电动机脱水电动机2202205050频率(赫)工作电流(安)0.82018电阻(欧)其中，洗涤电动机的工作电流已模糊不清，他想用所学知识把它测出来。于是，他将家中的其它用电器都关闭，只让洗衣机工作。洗衣机工作时，经过进水、洗涤、排水、脱水等程序。洗衣机洗涤时，洗涤电动机要经历正转、停、反转的过程，其时间分配如图(单位：秒)。该同学测得一次洗衣服的全过程中，洗涤时间为 14 分钟，脱水时间为 2 分钟，标有“3000rkwh”的电能表表盘恰好转过了84 圈。则：(1)不考虑进水、自动排水时控制系统和指示灯的耗电，一次洗衣的全过程大约消耗多少电能?(2)洗涤电动机的工作电流是多少?(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第3页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第3页11 如图甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两端的电压恒为 24V，R0 为定值电阻，A 为油量指示表（一只量程00.6A 的电流表），Rx 为压敏电阻，它的上表面受力面积为 10cm，其阻值与所受压力的对应关系如图乙所示油箱的上下两部分皆为长方体形状，下部分的横截面积为 20dm，高为 2dm，上半部分的横截面积为 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图丙所示 已知：汽油=0.710 kg/m，取 g=10N/kg（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四分之一位置，求该汽车行驶 100km 消耗汽油多少升？（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33322212如图所示是一种常见的台式饮水机结构剖面图，控水槽内浮体A 与阀门C 固定相连，当 A 恰好浸没时阀门 C 关闭，A 来浸没时 C略有下降，桶内水流入控水槽中。已知桶内水位高 40 厘米，阀门 C 横截面积 1 厘米，不计 A、C 本身重力、大气压和热量损失，问：(1)控水槽内保持一定水位，浮体 A 的最小体积应为多大?(2)若热胆中储水 1 千克，由电热管加热，要求在 10 分钟内把水从 20加热到 100，则电热管的电功率为多大?(3)饮水机的电路如图乙，水沸腾前，红灯亮、绿灯灭、加热管正常工作；水沸腾后，绿灯亮、红灯灭、加热管不工作。试分析温控开关 1 和 2 在水沸腾前后通断情况以及红绿指示灯电阻 R红、R绿应满足的条件。2(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第4页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第4页13、如图甲，电磁继电器和热敏电阻R1等组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内，电源电压 U=6V，继电器线圈的电阻可不计图乙为热敏电阻的 R1-t 图象，且已知在 50150范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1t=常数；电阻R2是可变电阻，当线圈中的电流达到 40mA 时，继电器的衔铁被吸合，此时可变电阻R2=0 时，恒温箱可保持 60恒温，图中的“交流电源”是恒温箱加热器的电源，它的额定功率是1500W（1）60时，热敏电阻 R1的阻值是多少？（2）应该把恒温箱的加热器接在A、B 端还是 C、D 端？（3）根据统计，正常情况下，恒温箱内的加热器，每天加热50 次，每次加热10min，恒温箱每天消耗电能多少 kwh（4）如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻 R2的阻值应调为多少？14为了推进环保和节能理念的实施，某公司开发生产了“风光互补路灯”，该路灯只需要晒晒太阳吹吹风就能工作，如图 l 所示它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用 为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止，放电余留20%左右即停止电能输出下表为某型号风光互补路灯系统配置方案问：最大输出功率400W大功率 LED 路灯80W-12V风力发电机最小启动风速1.0m/s太阳能电池组件太阳能电池36W15%500Ah12V最小充电风速2.0m/s太阳能转换效率最大限制风速 12.0m/s蓄电池（1）当风速为6.0m/s 时，风力发电机的输出功率将变为50W，在这种情况下，将蓄电池的电量由 20%充至 90%需多长时间？（2）如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m，要想太阳能电池的最大功率达到 36W，太阳能电池板的面积至少要多大？（3）若遇到阴天无风的天气，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？15如图是小敏设计的一个电热毯模拟电路。其中S3是一个单刀双掷开关（三个接线柱，C2(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第5页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第5页接线柱可与 A 接线柱连接，或与 B 接线柱连接，但只能在 A、B 之间连接其中一个），R1和R2是发热电阻，电源电压是6 伏保持不变。（1）判断该模拟电路有几挡发热状况，以及相应的（不计不发热状况）开关状况。（2）若要求电路最高消耗功率和最低消耗功率分别是5 瓦和 12 瓦，则电阻 R1和 R2分别多大？（已知 R1R2）16图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？17小明家新买了一个 100 瓦的电热毯，他想用伏安法测量电热毯的电阻值，于是连接了如图所示的实验电路，其中电源电压为 6 伏，Rx为电热毯的电阻值，滑动变阻器的最大阻值为20 欧。但在实验过程中小明发现，不论怎样调节滑动变阻器的滑片 P 的位置，电压表的示数几乎不发生变化，检查电路的连接均无误。请你分析一下产生这一现象的原因是什么?若不更换实验器材，电路应怎样连接，才能在滑片 P 滑动过程中，有效地改变电热毯两端的电压值?18、风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等，如图所示（1）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积设空气密度为，气流速度为 v，风轮机叶片长度为 r求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm（已知质量为m，速度为 v 的物体的动能为 1/2 mv）（2）已知风力发电机的输出电功率 P 与 Pm成正比某风力发电机在风速 v1=9m/s 时能够输出电功率 P1=540kW我国某地区风速不低于 v2=6m/s 的时间每年约为 5000 小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时？2(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第6页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第6页19、在下图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R2上标有“100 1 A”字样.闭合开关 S 后，电流表A 的示数为 0.5 A，电压表V1的示数为 10 V，电压表V2的示数为 6 V.求：定值电阻R1的阻值.此时滑动变阻器R2消耗的电功率P2.请用定值电阻来替换电阻R1，并选择合适的电表量程.要求：在不更换电表量程的情况下，移动变阻器的滑片P，使所有电表的示数都能达到各自的最大值，且电路能正常工作.第一，符合上述条件的所有可能的定值电阻阻值：第二，满足上述要求时，电流表示数的最小值，（写明必要理由）20、如图是一个暗箱，盒内有一个电压为 18 伏电池组、二个电阻和若干根导线组成的电路。盒内电路分别跟盒外 A、B、C、D 四个接线端，若用电流表测量各接线端之间的电流，结果发现：当把电流表接在 AC 两端时，它的示数为0.6 安；当把电流表接在AB 两端时，它的示数为 0.9 安；当把电流表接在 CD、BC、BD 两端时，它的示数为 0。根据上述测量结果，完成下列要求：（1）在图上画出能表示盒内电路连接情况的电路图，并求出两个电阻的阻值；（2）如果 AB 在之间连接一个小灯泡 L，则 5 分钟内电流通过灯泡做的功是 1215 焦，则此灯泡连接到 AC 之间时，灯泡 L 消耗的电功率是多少；（3）如果在AC之间连接一个最大阻值为20欧的滑动变阻器，移动滑动变阻器滑片使变阻器上消耗的电功率为最大，求此时变阻器接入电路的电阻值和最大电功率。(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第7页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第7页1.解析：从容量单位的组成看,它是放电电流与放电时间的乘积。理论上，这种电池应该能够以 1300mA 的电流放电 l h.。放电功率为：P=IU=1312W=156W放电 1h 释放的能量：E=Pt=l.56W3600 s=5.6103J答案：这种可充电电池可以储存的能量大约是5.6 千焦。2.解析：水吸收的热量 Q吸Cmt=4200 焦/千克 C1.6 千克45=302400J电热器产生的热量 Q放302400J/50%604800J功率 PQ放/t=604800J/840s=720W电阻 RU/P=（24V）/720W=4/5要得到 4/5 的阻值可以将 1 欧与 4 欧并联即可。3.解析：由题意可知，1元钱可购得2度电或15kg/60=0.25kg液化气。消费1元钱用电烧水得到的有效热量为：23.610J90%=6.4810 J消费1元钱用液化气烧水得到的有效热量为：0.25kg4.210J/kg30%=3.1510 J消费1元钱用电烧水比用液化气烧水得到的有效热量更多，可见用电热水壶烧水更省钱。（其他解法也可）4.解析：（1）IU/R=4.68/300=15.6mA(2)R=U/I=4.68/0.02=234对 A 的压力 FA（300234）53110N由杠杆原理得：FBBOFAAOFB550NmB=55kg（3）FAPAS210 210 400NFB5FA2000NmB=200kg5.解析：（1）防止电流过大而烧坏电流表(或答保护电路)（2）正比（3）I=U/（R0+Rab）=3OV/（5+25）=0.1A（4）当电流为 0.6A 时变阻器连入电路中的电阻为：647666220R1=R总R0=U/IR0=3V/0.6A5=0电阻线长度的改变量为：5cm，由图象可知拉力F=250N6.解析：（1）油箱空时，对应电路电阻电路中的电流（2）(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第8页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第8页查表对应汽油压强值为 2840Pa此时汽油深度消耗汽油体积100km 耗油体积7.解析：当 S 断开，P 滑到 b 端时，灯与滑变最大值串联，此时灯的电阻：RL=U/0.2A-20（1）式当 S 闭合，P 滑到 a 端时，灯与 R1 并联，小灯泡正常发光，此时灯的电阻：RL=U/(1-U/15）（2）式由（1）、（2）式可解得：U1=10V（舍去），U2=6V，RL=10灯的额电功率为 P=UI=6V（6V/10）=3.6W8.解析：根据题意画等效电路图，如图答1、图答 2 所示因为已知每 1km 导线的电阻为 2，所以 2km 导线的电阻为 4，设 MN 为漏电处，漏电电阻为 R，AM 和 CN 电阻均为 r，则 MB 和 ND 电阻均为 4-r依题给条件（1）可列方程：72=90/（R+2r）R，依题给条件（2）可列方程：50=100/（R+2（4-r）R解得 r=0.8，R=6.4已知每 1km 导线电阻为 2，故 0.8 对应的长度为 0.4km，即漏电处距甲地 0.4km答案：漏电处距甲地 0.4km；绝缘皮破损处的漏电电阻为6.49.解析由电路图可知，未知电阻Rx和滑动变阻器 R 串联，电压表测未知电阻两端的电压，电流表测电路中的电流；利用欧姆定律分别计算出滑动变阻器处于最左端、最右端时，电压表和电流表的数值，比较一下电表的量程和分度值即可判断小李的设计能否测出未知电阻Rx的阻值。当滑片在最左端时，Imax=U/Rx=9V/500=0.018A0.02A，读不出电流值；URx=9V6V，超过电压表量程；当滑片在最右端时，Imin=U/（Rx+R）=9V/600=0.015A0.02A，仍读不出电流值；URx=95/6 V=7.5V6V，超过电压表量程。综上所述，此电路图不能测出Rx的阻值(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第9页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第9页10.解析：(1)消耗的电能为：W=84/3000 千瓦时=0.028 千瓦时(2)洗涤时用电时间为 720 秒脱水时消耗的电能为：W脱=UI脱t脱=220 伏0.8 安120 秒=21120 焦洗涤时消耗的电能为：W洗=W-W脱=0.0283.610 焦-21120 焦=79680 焦洗涤的洗涤的工作电流:I洗=W洗/Ut洗=79680 焦/（220 伏720 秒）=0.5 安11.63）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快，所以电流表示数变化较快，也就是说油量表变化比较快12.解析：(1)浮体 A 具有最小体积的条件是：浮体 A 刚好浸没在水中时受到向上的浮力跟阀门 C 受到水向下的压力相等，桶口处的水压为：p=水 gH=10 千克米 10 牛千克04 米=410 帕C 受到的水的压力为：F=pS=410 帕10 米=04 牛则 F浮=F=水 gV排得 V=410 米 即浮体 A 的最小体积为 410 米-53-533-42333(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第10页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第10页(2)水应吸收的热量：Q=cm(t-t0)=4210 焦耳(千克)1 千克(10020)=33610 焦因热量全部由电能提供，即W=Q=Pt所以 P=Wt=33610 焦600 秒=560 瓦(3)开关 1 和 2 在水沸腾前同时闭合，在水沸腾后同时断开 R红R(电热毯的电阻值远大于滑动变阻器的最大电阻值)时，有RXUU，不论怎样调节滑动变阻器的滑片户的位置，电压表的示数将几乎不发生变化。R RX若不更换实验器材，要实现电压表示数在较大范围内变化，可采用如图所示的连接方式(2分)(这时?当滑片在最右端时，电压表示数为 0，当滑片在最左端时，电压表示数为 6 伏，所以电压表的变化范围为06 伏)(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第12页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第12页19.解析：由欧姆定律可得：R1U1/I110V/0.5A20.由功率公式可求得R2消耗的电功率：P2U2I26 V0.5 A3 W.R1与 R2串联，V1测量 R1两端的电压，V2测量 R2两端的电压，则由串联电路的规律可知电源电压；因滑动变阻器最大允许通过电流为1 A，故电流表量程只能选 00.6 A，电压表量程有 03 V及 015 V 两种，因为 V1测定值电阻两端的电压，故V1及电流表应同时达最大值，故根据欧姆定律可求得R1可能的阻值；当滑动变阻器接入电阻最大时，此时电路中电流最小，此时电压表 V2的示数最大，则电压表V2的也有两种可能值，根据计算可判断是否都能符合题意（1）定值电阻为 5 时，电流表 A、电压表 V1、V2的量程分别为 0.6 A、3 V、15 V当电压表 V2示数最大时，电流表的示数最小，此时有：I1（16-15）V/50.2 A；（2）定值电阻为 25 时，电流表 A、电压表 V1的量程分别为 0.6 A、15 V电压表 V2示数的最大值为：U216V/（100+25）100 12.8 V15 V，所以，电压表 V2的量程只能选 3 V当电压表 V2的示数最大时，电流表的示数最小，此时有：I2（16-3）V/250.52 A。(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第13页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第13页20.解：（1）RAC=U18V 30IAC0.6AABR230LR2=30R120CDRABU18V 20IAB0.9A根据题意电路连接图如右（2）AB 接 L，如图PLW1215焦 4.05瓦t560秒RU=18VI PLU ULUL2030即4.05瓦18V ULU220 U=18VR1=30RP得UL 9V,I 0.45ARLUL9V 20I0.45 A AC 接 L，则U=18VU18VP R R RL 20 30 20 2.592瓦1L/L22（3）I UR1 R2222UU18V18VP I2Rp R RRpR R2 Rp30 R2 Rp9002211pp Rp 60Rp2当 Rp=20时，功率最大 P=2.592 瓦/(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第14页(完整版)初中科学竞赛辅导电学经典计算20题(有答案)-第14页