初中物理电功和电功率综合题

嫦娥探月
2013年12月2日，“嫦娥三号”发射成功，实现了中华民族千年的“登月梦”．15日“嫦娥”成功落月，如图所示是“玉兔”告别“嫦娥”的情景，月球车开始在月面上巡视勘察，踏出了“中国脚印”…

月球周围的环境与地球周围的环境有许多不同之处，比如：欲求月球表面昼夜温差很大；月球上没有空气，近似真空；同一物体在月球表面受到的重力约等于它在地球表面受到重力的六分之一；月球周围没有磁场…
（1）“玉兔”号月球车在地球上重1200N，它在月球表面上方竖直下落3m，则它在月球表面受到的重力对它做的功为  J．
（2）月球车上的探测器是利用  （填“超声波”或“电磁波”）的反射来工作的．
（3）在月球上，下列四种情况不能做到的是  ．

A．用指南针定向

B．用红外线测距

C．用温度计测温度

D．用弹簧测力计测力．

（1）如图所示秒表所示时间为            s 。

（2）用图所示的刻度尺测量物体的长度，该刻度尺的分度值是        ，物体的长度是         cm 。

（3）图所示是实验室常用的一种温度计，它是根据液体的                规律制成的，此时它指示的温度是          ℃。

（4）一物体做匀速直线运动，其运动的路程—时间图像如图7甲所示，根据图甲图像在图乙中画出其运动的速度—时间图像。

甲                           乙

如图甲所示，是江苏如东风力发电场的外景，该场是亚洲目前建设规模最大的风电基地，小明在参观了发电场后，对风力发电机产生了浓厚的兴趣。风力发电机发电时的输出功率和哪些因素有关呢？对这一问题，他做了如下猜想：

①风力发电机的输出功率可能与风速有关
②风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关 
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关，小明设计了如下实验步骤：
①如图乙，将风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码。
②在风车正前方1m处放置电风扇，将电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间。
③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表格中。
（注：电风扇挡位越高，风速越大）
表一：

电风扇挡位	钩码的质量（g）	提升钩码到A点的时间（s）
1	50	15
2	50	13
3	50	10

 
（1）这个实验是通过测量          来比较风车输出功率的大小。
（2）通过实验可以得到的结论是：                               。
为了进一步研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：
表二：不同风速下风力发电机每秒获得的风能

风速v（m/s）	5	10	15	20
1s获得的能量E（104J）	15	120	405	350

表三：发电机输出电功率与风速的关系

风速（m/s）	5	10	15	20
输出电功率（kW）	4	360	1500	1100

（3）对表二进行分析，你发现风速在5m/s～15m/s的范围内，风力发电机每秒获得的风能（E）与风速（v）的数学定量关系式是：E=                  。
（4）根据表三，风速为10m/s时，这台发电机1h的发电量可供100只“220V 100W”的路灯工作     h。
（5）风速为10m/s时，这台发电机的发电效率是多大？

在2000多年前，我国古人已能“照冰取火”，它们用冰磨成一种冰镜，使太阳光透过它能点燃柴草取火，这种冰镜应为       ；它对太阳光线有      作用。如下图所示为长方形冰砖，画出这条光线经冰砖折射后的大致位置。

步行不仅是一种简易的健身运动，而且还能方便地对一些长度进行估测。

（1）人正常步行时，步距变化不大，因此，步距可作为身体上的一把“尺子”。为了使这把“尺子”更可靠，请你说出一种测量步距的方法。
（2）小华测出自己的步距为0.5m，他从教学楼的一端走到另一端，共走了84 步，则教学楼的长度是多少米？如果这个过程用时35s，则他的步行速度是多少？
（3）小华根据自己的腿长和步距画出了图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50kg，请根据图中小华测量的有关数据，计算他每走一步克服重力所做的功。
（4）资料表明，人步行时消耗的能量大于克服重力所做的功。请你分析一下，人步行时还在哪些方面消耗能量？（写出一条）

小明用图甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R'的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R'两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R'的关系图线，如图乙．

(1)记录第一组数据时，电阻箱R'的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少?
(2)小明在实验过程中．控制电阻箱R'两端的电压是多大?
(3)记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4 A，此时电阻箱消耗的功率是多少?滑动变阻器接入电路中的电阻是多大?
(4)记录第四组数据时，电阻箱和滑动变阻器消耗的功率之比是多少?

"西电东送"是将我国西部发电车发出的电输送到我国东部，由发电厂输出的电功率是一定的，它决定于发电机组的发电能力。根据P＝UI中发电机的功率不变效应，若提高输电线路中的电压U，那么线路中的电流I一定会减小，反之亦然。输电线路的电能损耗主要是输电线电流热效应，输电线损失的热功率P＝I ²R，所以采用输电线的电阻要尽量小。如果线路中电流降低到原来的 $\frac{1}{2}$ ，那么线路中损失的热功率就减少为原来的 $\frac{1}{4}$ ，因此提高电压可以很有效地降低输电线路中的热功率损失。

设发电厂的输出功率P ₀＝1.1×10 ⁸W，输电线路上的总电阻为10Ω。

（1）若采用110kV的高压输送电能，输电线路的电流I ₁＝ 　   　A，输电线路损失的热功率P ₁＝ 　   　W，其与发电厂输出电功率P ₀之比P ₁：P ₀＝ 　   　。

（2）若采用1100kV超高压输送电能，输电线路损失的热功率P ₂＝ 　   　W，其与高压输送电能损失的热功率P ₁之比P ₂：P ₁＝ 　   　。所以采用超高压远距离输电可以大大降低输电线路的 　  　损失。

（3）若想使输电线路中的热功率损耗为零，还可以采用 　  　做为输电线材料。

如图甲是家用插线板

（1）在乙图画出插线板内部开关和两插座的连线，并接入家庭电路，要求：
①插线板上的开关可同时控制两插座的通、断；②开关接通时两插座都能提供220V电压．
（2）把“220V  1100W”的电暖器插入插座，在额定电压下工作：
①流过电暖器的电流多大？
②电暖器多少小时消耗2.2kW•h的电能？
③电暖器通过导线连到电路，为什么电暖器工作时放出大量热，而与其连接的导线却几乎不发热？
（3）该插线板允许通过最大电流为10A，通过计算分析，插线板能否让“220V  750W”电吹风与上述电暖器同时工作？

如图a所示，用外力F把一个物体压在竖直的墙壁上使其静止，请画出物体在竖直方向上受力的示意图．

（2）如图b所示，S是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图．
（3）工地上搬运砖头的独轮车，车厢和砖头总重力为G=1000N，独轮车的有关尺寸如图c所示．推车时，工人对车把向上的作用力F是　   　N．
（4）投篮时，相对于空中飞行的篮球，篮球框是　   　的．（选填“运动”或“静止”）
（5）一标准大气压下，把质量为500g、初温为20℃的水加热至沸腾，水需要吸收的热量是　   　J．【c_水=4.2×10³J/（kg•℃）

一个电水壶工作电路如图所示，其中S是温控开关，R₁是电热管，当电水壶处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一处，处于保温状态．请解答以下问题：

（1）A、B是两种不同颜色的灯，红色表示加热，黄色表示保温，请你分析A灯为  色；
（2）若壶中有1kg水，初温27℃，把这些水加热到97℃，至少消耗多少电能？
[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）若在加热状态时，加热管的功率为880W，求R₁阻值（不计指示灯电阻及温度对电阻值的影响）．

宝塔中学要更换照明线路的电线，校长征求物理老师的意见，物理老师给校长提供一张数据表，请你分析表中的数据。回答下列问题：

	线 径 （㎜）	单 价 （元/转）	需要电 线转数	月平均线 损（kWh）	高峰用电灯泡两端电压（V）	换线周期 （年）
铝线	5.00	135	10	100	198	10
铜线	5.00	216	10	48	214	15

（1）造成用电高峰期灯泡两端电压偏低的原因是                                 ；
（2）铜线的月平均线损低于铝线的月平均线损的原因是                             
                                                                               。

小明探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，现有实验器材：稳压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱（符号为、开关及若干导线。

（1）为了完成此探究实验，请你在图甲的虚线框内将实验电路图补充完整；若连接电路后，闭合开关，发现电压表的指针偏转如图乙所示，其原因可能是　　。

（2）实验中利用公式　　计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率，实验过程需要记录的物理量有：电阻箱两端电压、通过电阻箱的电流和　　。

（3）在实验中，小明需多次改变电阻箱的阻值进行测量，每改变一次阻值，都必须移动滑动变阻器的滑片来控制　　，多次改变电阻箱阻值的目的是　　。

（4）完成上述实验后，小明又从实验室借了一个额定电压为的小灯泡和一个单刀双掷开关，设计了图丙所示实验电路图来测量小灯泡的额定功率，实验如下：闭合开关，将开关拨到触点2，把电阻箱调到，刚好使电压表的示数为；再将开关拨到触点1，读出电压表的示数为，小灯泡额定功率　　。

阅读短文，回答问题。
随着我国人民生活水平的提高，汽车已进入普通百姓家庭。但使用传统燃料的汽车的大量使用又加重了环境污染，因此，“节能减排”已引起全球的关注。如何减少能耗越来越受到人们的重视，最近小明同学家买了一辆崭新的电动汽车，相关参数配置如表所示。
（1）如图1，直流充电桩给电动汽车充电时将电能转化为           贮存在电动汽车的蓄电池内。
（2）若汽车以24kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图2所示，则在0-15s时间内，汽车电动机做多少焦耳的功？
（3）如图3所示，是上汽集团自主研发的“叶子”概念车，是“会呼吸”的小型低碳化未来汽车。车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，车轮的轮毂其实是四个风力发电机，它们可以把捕捉到的光能和风能转化为化学能，充入自身电池储存起来。同时，它还能将光电转换中排放的高浓度二氧化碳转化为电能并供车内照明，或转化为车内的空调制冷剂，不但是“零排放”，还实现了“负排放”。与传统汽车相比，叶子车的优点是                             。（写出一点即可）

为进行节能灯和白炽灯耗能情况的比较研究。
（1）小明和小华打开客厅内的一盏节能灯，节能灯正常发光。接着他们找到了小明家的电能表，如图所示，由此可知小明家中的用电器的总功率最大不能超过____W。
（2）他们以指示灯某一次闪烁后立即开始计时，1min中内电能表指示灯闪烁了50次，根据该数据可算出小明家电路中电流做功的功率为____W。
（3）小明感到此结果与普通节能灯的功率明显不符，其原因最可能是（ ）

A．小明家的节能灯比较特殊，功率很大

B．小明在时间测量中存在一定的误差

C．小明没有关闭其他的用电器

D．小明在计数存在错误

（4）小明解决了研究中存在的问题后，再次回到电能表前，仍以指示灯某一次闪烁后立即开始计时，计时1min，电能表指示灯还未闪烁，因而无法计算节能灯电功率，于是他们各自提出不同的实验方案：
小明的方案：测量3min内电能表指示灯闪烁的次数，计算出节能灯的电功率；
小华的方案：测量电能表指示灯闪烁3次所用时间，计算出节能灯的电功率。
你认为____（选“小明”或“小华”）的方案更合理。
（5）小华按自己方案操作，以指示灯某次闪烁开始计时，并记为第1次，到指示灯闪烁第4次结束计时，刚好360s，则小明家节能灯的电功率____W。若该节能灯与60W的普通白炽灯亮度相同，则该节能灯与亮度相同的白炽灯相比，可以节约____%的电能。

小红在使用电炉时发现，电炉丝热得发红而导线却不怎么热，这是为什么？
请你说明其中的道理。