1、物理知识竞赛试题四(电学部分)题号12345答案一、单选题 (每小题3分，共15分）1图示为小刚所连的两盏白炽灯和两个插座的电路图，通电后发现不能正常工作。下面几个措施中可能引起危险的是：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 小红家的电表允许通过的最大电流是10安，她家有4个标有“220V、60W”的灯泡，1个标有“220V、1000W”的热水器，1台制冷时耗电为140瓦的电冰箱和1台耗电为80瓦的电视机，则： A. 所有用电器可以同时使用 B. 除热水器外其他用电器可以同时使用C. 关闭电视机后其他用电器可
2、以同时使用D. 电冰箱制冷时，其他用电器不能同时使用3家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫，设计了调整温度的多挡开关。使用时转动旋钮即可使熨斗加热到所需的温度。图1是电路图。旋转多挡开关可以改变1、2、3、4之间的连接情况。现将开关置于温度最高挡，这时，1、2、3、4之间的连接是图2中的哪一幅？4小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住磁体的位置应在：A 磁体的重心处 B、磁体的某一磁极处C磁体重心的北侧 D磁体重心的南侧5一台“220V，60W”的电扇，一只“220V，60W”的白炽灯，一只“220V，60W”的电热器，将它们同时接在220V的电压下，
3、在相同的时间内，它们产生的热量A电扇最多 B白炽灯最多C电热器最多 D都一样多二填空（共16分，每空2分）1一只“220V，100W”的白炽灯在室温时的电阻约为40，开灯瞬间的电功率为_，正常工作时的电阻是_。2、修理家用电器时需要一只4.75k的电阻，但手头只有10k、8k、500和300的电阻若干，要用最少个数的电阻得到最接近所需要的电阻值，连接方法是_，得到的电阻阻值为_。3、有一个功率为100KW的电力用户，所需电压为400V。如果不用变压器而直接供电，输电线路电阻损耗的功率为62.5KW。要使损失减为100W，输电电压应提高到_V。4、 我们周围有很多利用电能发光的灯。有的利用灯丝的
4、高温而发光，如_灯；有时灯有灯丝，但是不靠灯丝发光，如_灯；有的灯根本没有灯丝，通电后也能发光，如_灯。 三、（9分）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？ 四、（15分）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
5、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（画出两节充电电池）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？五、（9分）水在热电厂的锅炉中变为水蒸汽，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸汽在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图。水的比热为4.2103J/（Kg），求：1夏天，来自冷却塔的水温为16，而回到冷却塔的水温为30。若冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s， 试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。2如果发电机的发电功率是56万千瓦，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸汽通过涡轮机
6、过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。六(9分)山区某工地施工时，照明电路需用导线从离工地250米处的电源引来，工地上要用一只“220V100W”和一只“220V200W”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。（计算时不考虑灯丝电阻的变化，数值只取整数，小数可四舍五入）七、（12分）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10/m的电阻丝，为电热管
7、安装了一个指示灯。 （1）画出电热管及指示灯的电原理图。 （2）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？（3）按上述设计，电阻丝需截用多长的一段？（4）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八、（8分）在一次实验中需要测量小灯泡两端的电压和流过它的电流。聪明而粗心的小刚连接了如图所示的电路。同组的小林发现有错，主张拆了以后重新连接，可是时间来不及了，小刚眼珠一转，在图示电路中只增加了一根导线，电路就正常工作了。问：（1）如果闭合图示电路中的开关，电压表的读数约为多少？电流
8、表的读数约为 多少？小灯泡发光情况如何？（2）在图中画出小刚连接的那条导线。九、（13分）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。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。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？物理应用知识竞赛试题四(电学部分)之答案一1、A 2、A 3、A 4、C 5、C二1、1210W ，484 2、
9、10k、8k并联，4.4k 3、10000 4、白炽，日光，霓虹三、参考解答：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 = 22伏 (5)输电线上的电流 安 (6)输电线上的功损失瓦 (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。评分标准：本题8分，(1)(7)式各1分，指出近似给1分。四、解：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
10、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=36010-3A、7010-3A、3610-3A、1610-3A符合充电电流20mA40mA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。五、1水蒸汽冷却时所放的热量为冷却水所吸收，所以冷却所丢失的功率（即散热功率）为P散Q吸/t4.2103焦/（千克）15103千克/秒（3016）8.82108瓦2水蒸汽的能量转化为电能的效率P用/P总P电/（P机
11、+P散）100% P机560106W/0.8700106W所以 六、电路如图所示 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 L1 L2R线（0.018欧/米）2250米9欧L1和L2的电阻分别为 欧，欧L1和L2的总电阻RL=1欧/（）161欧所以，导线上消耗的功率为P线I总2R线15瓦两灯泡实际消耗的总功率为PLI总2RL270瓦L1消耗的功率P190瓦L2消耗的功率P22P1180瓦七、七（1）电路图2分 （2）指示灯两端的电压按5V设计有利于延长灯的寿命1分（3）由PU2/R得电热管的电阻RU2/P（2202/2000）24.2电
12、热管两端的实际电压U1220V5V215V通过电热管的实际电流是I1U1/R215V/24.28.884A小灯泡的电阻R灯U灯2/P灯(6V)2/(1W)=36实际通过小灯泡的电流应为I灯(5V)/(36)=0.139A通过电阻丝的电流为I丝8.884A0.139A8.745A电阻丝的电阻 R丝=(5V)/(8.745A)=0.572电阻丝的长度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、参考解答：(1)电压表的读数约为6伏，电流表的读数约为0，小灯泡不发光。(2)答案如图。评分标准：本题共8分。电压表和电流表的读数各2分，小
13、灯泡的发光情况1分。所连导线3分，但导线没有连在接线柱上，而连在其他导线中间的，只给1分。九、参考解答：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 水的比热容c=4.2103焦（千克）水的密度=1.0103千克米3一定时间t内电流的焦耳热： Q1=IUt(1)这段时间内水温上升T所需的热量： Q2=(ft)cT(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。水箱的水量 m=t=40千克(6)使水箱中的水温升至50所需的热量： Q2=mcT(7)电流在时间t内提供的焦耳热： Q1=IUT(8)Q1=Q2(9) 解出代入数值，得 t=2.86103秒=48 (11)
