2023年高中物理竞赛试题分类汇编电学部分.doc

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1、物理知识竞赛试题四(电学某些)题号12345答案一、单选题 (每小题3分，共15分）1图示为小刚所连两盏白炽灯和两个插座电路图，通电后发现不能正常工作。下面几种办法中也许引起危险是：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 小红家电表允许通过最大电流是10安，她家有4个标有“220V、60W”灯泡，1个标有“220V、1000W”热水器，1台制冷时耗电为140瓦电冰箱和1台耗电为80瓦电视机，则： A. 所有用电器可以同步使用 B. 除热水器外其她用电器可以同步使用C. 关闭电视机后其她用电器可以同步使用D. 电

2、冰箱制冷时，其她用电器不能同步使用3家用电熨斗为适应不同衣料熨烫，设计了调节温度多挡开关。使用时转动旋钮即可使熨斗加热到所需温度。图1是电路图。旋转多挡开关可以变化1、2、3、4之间连接状况。现将开关置于温度最高挡，这时，1、2、3、4之间连接是图2中哪一幅？4小强在北京将一根质量分布均匀条形磁铁用一条线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住磁体位置应在：A 磁体重心处 B、磁体某一磁极处C磁体重心北侧 D磁体重心南侧5一台“220V，60W”电扇，一只“220V，60W”白炽灯，一只“220V，60W”电热器，将它们同步接在220V电压下，在相似时间内，它们产生热量A电扇最多 B白炽灯最多

3、C电热器最多 D都同样多二填空（共16分，每空2分）1一只“220V，100W”白炽灯在室温时电阻约为40，开灯瞬间电功率为_，正常工作时电阻是_。2、修理家用电器时需要一只4.75k电阻，但手头只有10k、8k、500和300电阻若干，要用至少个数电阻得到最接近所需要电阻值，连接办法是_，得到电阻阻值为_。3、有一种功率为100KW电力顾客，所需电压为400V。假如不用变压器而直接供电，输电线路电阻损耗功率为62.5KW。要使损失减为100W，输电电压应提高到_V。4、 咱们周边有诸多运用电能发光灯。有运用灯丝高温而发光，如_灯；有时灯有灯丝，但是不靠灯丝发光，如_灯；有灯主线没有灯丝，通电

4、后也能发光，如_灯。 三、（9分）由电源引到某工地一只“220V、100W”灯泡亮度较暗，测得该灯泡实际功率只有81瓦，而电源电压确为220伏。输电导线上消耗功率约有多大？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毫安范畴内比较适合。既有一种额定输出电压为36伏特，额定输出电流为0.5安培电源，尚有电阻值为100欧姆、510欧姆、1000欧姆、2200欧姆和6800欧姆几种电阻器供选用。请选取恰当电阻，构成简朴充电电路，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）

5、2假如通往充电电池两条导线短路，电阻器消耗电功率是多少？五、（9分）水在热电厂锅炉中变为水蒸汽，通过涡轮机带动发电机发电，用过水蒸汽在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用。液化器中冷却水则流到冷却塔中降温，如图。水比热为4.2103J/（Kg），求：1夏天，来自冷却塔水温为16，而回到冷却塔水温为30。若冷却塔和液化器间水流量为15m3/s， 试求水蒸汽能量转化为电能效率。2假如发电机发电功率是56万千瓦，发电机把机械能转化为电能效率为80%，不计水蒸汽通过涡轮机过程中由于热传递导致能量损失及涡轮机摩擦，试求水蒸汽能量转化为电能效率。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

6、处电源引来，工地上要用一只“220V100W”和一只“220V200W”灯泡来照明，所用导线电阻为每米0.018欧，假如电源两端电压为220伏，且保持不变，试求照明时导线上所消耗功率和每只灯泡实际所消耗功率。（计算时不考虑灯丝电阻变化，数值只取整数，小数可四舍五入）七、（12分）上题水箱中水在冬天往往温度不够高，同窗们在水箱中加装了一种“220 V， W”电热管，并运用一种“6 V， 1W”小灯泡和一段10/m电阻丝，为电热管安装了一种批示灯。 （1）画出电热管及批示灯电原理图。 （2）在同窗们方案中，小灯泡两端电压是按5V设计。对于批示灯来说，这样设计有什么好处？（3）按上述设计，电阻丝需截

7、用多长一段？（4）安装批示灯后，电热管实际功率是额定功率百分之几？ 计算中可以认为电热管。小灯泡及电阻丝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电压和流过它电流。聪颖而粗心小刚连接了如图所示电路。同组小林发既有错，主张拆了后来重新连接，可是时间来不及了，小刚眼珠一转，在图示电路中只增长了一根导线，电路就正常工作了。问：（1）假如闭合图示电路中开关，电压表读数约为多少？电流表读数约为 多少？小灯泡发光状况如何？（2）在图中画出小刚连接那条导线。九、（13分）淋浴用水流量约为10升/分，适当水温约为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

8、动水加热，另一种则备有水箱，待箱中水加热至适当温度后再淋浴。加热前水温以20计。请依照上面提供数据论证，第一种设计不适合大多数家庭供电电路。假如水箱中水正好够一种人淋浴用，供电电路允许电流最大为10安，电加热效率为80，这种条件下把水箱中水加热至少需多长时间？物理应用知识竞赛试题四(电学某些)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、参照解答：正常工作时电流安 (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) 输电线上电压降 = 22伏

9、 (5)输电线上电流 安 (6)输电线上功损失瓦 (7)以上过程中(2)式得出认为电灯灯丝电阻不随温度变化，这是一种近似。评分原则：本题8分，(1)(7)式各1分，指出近似给1分。四、解：1由于直流电源输出额定电压为36V，远不不大于两节被充电池电压，因此需串联一种阻值适当电阻才干充电。其电路图如下：两节电池串联时电压是2.6V，无论充电电池是一节还是两节，其电压都远不大于电源电压，可以忽视，因而充电流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范畴内电阻是1000欧姆，因此应选

10、用1000欧姆电阻与其串联。2假如通往充电电池两条导线短路，则电阻器消耗电功率为： 答：充电电池短路时，电阻器消耗电功率是1.3瓦特。五、1水蒸汽冷却时所放热量为冷却水所吸取，因此冷却所丢失功率（即散热功率）为P散Q吸/t4.2103焦/（公斤）15103公斤/秒（3016）8.82108瓦2水蒸汽能量转化为电能效率P用/P总P电/（P机+P散）100% P机560106W/0.8700106W因此 六、电路如图所示 R线为导线电阻， 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9欧L1和L2电阻分别为 欧，欧L1

11、和L2总电阻RL=1欧/（）161欧因此，导线上消耗功率为P线I总2R线15瓦两灯泡实际消耗总功率为PLI总2RL270瓦L1消耗功率P190瓦L2消耗功率P22P1180瓦七、七（1）电路图2分 （2）批示灯两端电压按5V设计有助于延长灯寿命1分（3）由PU2/R得电热管电阻RU2/P（2202/）24.2电热管两端实际电压U1220V5V215V通过电热管实际电流是I1U1/R215V/24.28.884A小灯泡电阻R灯U灯2/P灯(6V)2/(1W)=36实际通过小灯泡电流应为I灯(5V)/(36)=0.139A通过电阻丝电流为I丝8.884A0.139A8.745A电阻丝电阻 R丝=(

12、5V)/(8.745A)=0.572电阻丝长度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、参照解答：(1)电压表读数约为6伏，电流表读数约为0，小灯泡不发光。(2)答案如图。评分原则：本题共8分。电压表和电流表读数各2分，小灯泡发光状况1分。所连导线3分，但导线没有连在接线柱上，而连在其她导线中间，只给1分。九、参照解答：流量：f=10升分=1.6710-4米3秒温差T=30 用水时间t=4分=240秒 水比热容c=4.2103焦（公斤）水密度=1.0103公斤米3一定期间t内电流焦耳热： Q1=IUt(1)这段时间内水温上升T所需热量： Q2=(ft)cT(2)假设焦耳热所有用来使水升温，则有 Q1=Q2(3)解出代入数值，得I=96安 (5)假如考虑到热量散失，实际电流会比这个数值更大，当前家庭电路所能承载最大电流很少有超过10安培，因此这种设计不适合家庭淋浴。水箱水量 m=t=40公斤(6)使水箱中水温升至50所需热量： Q2=mcT(7)电流在时间t内提供焦耳热： Q1=IUT(8)Q1=Q2(9) 解出代入数值，得 t=2.86103秒=48 (11)