初中物理电能的输送综合题

2013年“雾霾”成为全社会关注的热点，一月份的十几天我国中东部的大部分地区被雾霾笼罩，空气质量已经达到了严重污染。为了缓解空气污染，电动机车作为新能源汽车的主力军将大力发展并逐步代替现在的燃油汽车。如图所示为国内某厂商刚刚发布的名为“秦”高性能电动汽车，“秦”百公里加速时间仅为6秒，最高时速可达180Km/h，百公里综合油耗仅2L，在纯电状态下可行驶50公里。“秦”电动机效率为80%，电池为磷酸铁锂电池，电池电压500v，容量200AH，充电时间约为6小时。

（1）燃油汽车的发动机通常是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是  能源；发动机工作时，   冲程将内能转化为机械能．
（2）“秦”行驶时电池将______能转化为电能供电动机使用。汽车在行驶时对路面的压力比静止时     （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）“秦”在充满电后电池存储的电能为多少？最大行驶里程状态下，车子行驶时所受的平均阻力为多大？
（4）若某一次行驶中“秦”消耗电能4.6kw.h，则若用效率为25%的燃油汽车需要消耗多少质量的汽油？（结果保留两位小数，汽油热值为4.6×10⁷ J/kg）

小明发现：每天晚上7点至9点左右，小区处于用电高峰期时，家中的电灯相对暗些；而到了晚上11点以后，过了用电高峰期，电灯又会变得亮一些。这是为什么呢？爸爸这样提示他：“不同时段，电路中使用的用电器数量不同，其总电阻也不同。可以把某一时段小区内正在使用的所有家用电器看做一个整体，用一个小灯泡来模拟。通过比较小灯泡两端电压（相当于家用电器两端的实际电压）的变化，你就能知道原因了。”于是，小明根据如图电路进行了探究。
【进行实验】
第1步：连接电路，闭合开关，读出电压表和电流表的示数，并记录在表格中。记录数据后发现小灯泡突然熄灭，电压表指针指在3伏处。

第2步：查明故障并分别换上两个不同规格的小灯泡后继续实验，把测量结果记录在表格中。
第3步：计算小灯泡的电功率和电阻值并记录在表格中。

小灯泡	电压(伏)	电流(安)	电功率(瓦)	电阻(欧)
L1	2.40	0.43	1.03	5.58
L2	2.60	0.33	0.86	7.88
L3	2.75	0.26	0.72	10.58

【数据分析】每次实验，电压表的读数都小于电源电压，说明实验中导线等其他元件也有电阻，会“分走”一部分电压。
【反思解释】
（1）实验中小灯泡突然熄灭，可能是发生了   (选填“短路”或“开路”)。
（2）过了用电高峰期，家中的电灯功率变大，亮度增加，其原因是   。
（3）在输电线路中，为了减少电能的损耗，应尽量选择   的导线。
A．长而细      B．长而粗       C．短而粗      D．短而细

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                             
                                                                               。

（1）如图1是一个封闭的电路盒，盒面上有两个灯泡和一个开关，拨动开关，两个灯泡或一齐亮、或一齐灭．
①有同学说，这两个灯泡是串联的你的看法是　 　；简述理由：　         　．
②不打开盒子，也无任何辅助器材，如何证明你的上述看法．简要说明你的操作方法及结论：　                  　．
（2）用如图2所示电路可以估测灯泡的阻值，实验按下列步骤进行•请将有关步骤填写完 整，并回答相关问题
①第一步：按电路图正确连接电路．
②第二步：断开开关S₂，闭合开关S₁、S₃，适当调节滑动变阻器•观察到电流表示数为0.3A．
③第三步：断开开关　 　，闭合　 　，调节　 　连人电路的阻值，使电流表的示数仍然为0.3A．
④问题﹣﹣某同学在第三步操作中发现：当电阻箱（参见图3）的阻值调为19Ω时，电流表示数略大于0 3A，当电阻箱的阻值调为20Ω时，电流表示数略小于0.3A．在这种情况下，　  　（选填“应该”或“不应该”）调节滑动变阻器，以便电流表的示数恰好为0.3A．由该同学的实验，可判断所测灯泡的阻值约为　  　Ω．
（3）在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，可以根据灯泡的亮暗程度比较相同时间内电流做功的多少．如图4是进行该探究的电路之一．
①提供“2.5V”和“3 8V”两种规格的灯泡若干，则你所选用的灯泡是　   　．
②由图4所示电路，可探究电流做功多少与　  　的关系．
③对于“电流做功多少与通电时间的关系”，是否必需通过实验探究来发现？简要说明你的观点　                     ．

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）．

社会发展到今天，能源危机开始困扰着人类，人们寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆（ITER）的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量。就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。中国承担的首批国际热核聚变实验堆（ITER）部件——ITER导体任务已经于2011年8月19日正式开始批量生产。项目负责人武玉研究员介绍说，中国的ITER导体生产实现了100%的国产化，在参与ITER计划的7个国家中，中国是目前在此方面达到100%国产化率的两个国家之一。建成的实验反应堆，可以在16min产生1.44×1012J的热量。据媒体报道：1升海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的热量相当于300升汽油完全燃烧所释放的热量.请根据所提供的数据进行估算，并回答下列问题：
（1）若汽油的密度是0.7×10³kg/m³，300升汽油的质量是多少？
（2）若汽油的热值是5×10⁷J/kg，300升汽油完全燃烧释放多少热量？
（3）需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变反应时才可以产生1.44×10¹²J的热量？若这些热量转化为电能的效率是50﹪，则它可以提供给一台功率是2KW的空调正常工作多少小时？
（4）面对日益严重的能源危机问题，人们正在积极寻找和开发新能源，你认为除了上述方式之外，目前人类还可以开发哪些新能源？（至少举出一种）

如图所示是某型号的电动巡逻车。已知该电动巡逻车运动时所受的阻力为人和车总重的0.04倍，某次巡逻时人和车总质量为1.0×10^３kg，在水平路面上以15km/h的速度匀速行驶了20min。（g取10N/Kg）求：

（1）巡逻车通过的路程是__________km；
（2）巡逻车在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力是__________N；
（3）若电动机把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功，则此次巡逻电动机消耗了多少电能？

(6分)阅读短文，回答问题
LED节能灯
LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源，LED作为一种新型的节能、环体的绿色光源产品，具有很多诱人的特性。例如：
a高效节能：1 000小时仅耗几度电(普通60 w白炽灯17小时耗l度电，普通10 w节能灯1 00小时耗l度电)；
b超长寿命：半导体二极管发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时)；
c健康：光线健康。光线中不舍紫外线和红外线(普通灯光中舍有紫外线和红外线)；
d绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰(普通灯管中含有汞和铅等元案，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰)；
e保护视力：直流驱动，无频闪(普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪)；
f光效率高：发热小，90％的电能转化为可见光(普通白炽灯8 0％的电能转化为内能，仅有20％电能转化为光能)。
LED节能灯必将会得到推广，在节能减排的浪潮中大放光彩。
请回答下列问题：
(1)LED节能灯是用                     作光源的；工作时把      能转化为光能。
(2)普通白炽灯光效率低的原因是：                                           。
(3)普通40 w白炽灯正常工作        小时耗1度电。而一盏LED节能灯工作200小时才消耗1度电，则此灯的电功率是      w。
(4)我们        (填“能”或“不能”)看到普通灯光中含有的紫外线和红外线。

电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．下表是某型号电动自行车主要技术参数．


⑴行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为50cm²，当一个质量为5 0Kg的中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时，地面受到的压强是多大？（取g="10N/" kg）
⑵若蓄电池储存能量的80%用于电动自行车行驶克服阻力做功，电动自行车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40N，蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多远？
（3）从环保的角度，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？（各举一条）

"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。

(10分)阅读下面的短文，回答问题。
空气能热水器在我国是一种新型的热水器．它的工作原理如图所示，其中压缩机、冷凝器、配套节流器件、蒸发器组成了热泵，热泵中封装了沸点很低的制冷剂．热泵工作过程：①液态制冷剂经过配套节流器件缓慢地进入蒸发器，在蒸发器中迅速汽化，并从空气中吸收热量；②制冷剂汽化生成的蒸气进入压缩机被压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器；③在冷凝器中，高温高压的蒸气将热传递给水箱中的冷水并发生液化；④低温低压的液体经过配套节流装置后再次进入蒸发器中进行下一个循环．
某品牌两种型号空气能热水器的测定参数如上右表(在环境温度20℃，进水温度20℃时测定)：
（1）水箱中水的温度升高，是通过     方式增加了水的内能。
（2）查表可知型号A的热水产率为120L/h，它的物理意义是A型空气能热水器工作1h可以使120L的水温度升高35℃．由此可推算，A型热水器工作1h，使水箱中水获得能量是     J，制热的功率是     kW。[水的比热容c_水 =4.2×10³J/(kg•℃)]
（3）这种热水器有一种性能参数叫做“能效比”，其定义为：当水吸收Q的热量，电流所做的功为W时，能效比η="Q/W," 则A型热水器的能效比为     。(结算结果取整数)
（4）若B型热水器能效比与A型热水器相同，而出水温度只要求达到45℃时，则它工作1h能产热水     L。

沈明家有一款有高、低温两档的家用蒸汽电熨斗，图1为其原理示意图，R₁、R₂为电热丝，其额定电压均为220V．为了知道两档的功率值，他用自家的电能表进行测量，电能表铭牌如图2所示，当电路中只有这个电熨斗的高温档连续工作时，测得在3min内电能表的转盘转了300转，他又通过同样的方法测得低温档的电功率为800W，请你分析，计算回答下列问题：

（1）根据图分析可知，当开关S₁闭合，S₂      （选填“闭合”或“断开”）时，电熨斗处于低温档工作状态；
（2）电熨斗高温档的电功率为多少瓦？
（3）电熨斗在高温档状态下工作时，通过电热丝R₂的电流是多少安？（结果保留小数点后两位）

王聪是班里有名的“物理迷”，他爱观察，勤思考．一天，妈妈到超市购买了一台家用豆浆机，他仔细观察了豆浆机的构造、铭牌和制作豆浆的过程，发现其中用到了许多物理知识．

（1)豆浆机电源线的插头有三个脚，如图甲所示，其中间稍长些的脚是把豆浆机的金属外壳与      相连接；
（2）豆浆机的机头主要由一个电热器（电热丝）和一个电动机带动的打浆器构成．制作豆浆的过程是先加热，再打浆，再加热煮熟，即加热和打浆是交替进行的．由此可知，豆浆机中的电动机和电热器的连接方式是     ；

额定电压	220V
额定频率	50Hz
电动机额定功率	176 W
电热器额定功率	800W

 
（3）豆浆机铭牌上的部分技术参数如上表．豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流是多少？
（4）为了测量豆浆机电热器加热时的效率，王聪和父亲合作进行了如下实验：关掉家里所有用电器，把80g大豆和1170g清水放入豆浆机中，打浆后测出豆浆温度为20℃，接着电热器将豆浆加热至100℃沸腾．在加热时间内观察到家中电能表（如图乙）转过200r．设豆浆的比热容等于水的比热容【c_水=4.2×10³J／(kg. ℃)】，请帮他计算：
①豆浆吸收的热量；
②豆浆机加热时消耗的电能；
③豆浆机电热器的加热效率．

阅读短文，并回答问题．
家庭热泵――空调
夏天来了，安装空调的家庭逐渐多了起来．如下图是家用分体式空调的原理图，其制冷原理是室外机中的压缩机将气态的制冷剂压缩后成为高温高压的液态制冷剂，散热后液态的制冷剂经膨胀阀进入蒸发器（室内机）迅速变成气体，吸收大量的热量，从而使房间的温度迅速下降（冬天的制热工作过程与上述相反），空调在制冷运行的过程中会产生大量的冷凝水，因此空调配有排水系统．

制冷量是家庭购买空调时需要考虑的一项重要指标．它是指空调进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间内去除的热量总和．制冷量大的空调适用于面积比较大的房间，且制冷速度较快．以15平方米的居室面积为例，使用额定制冷量在2500W左右的空调比较合适．家用空调的制冷量单位常用“匹”，1匹=2324W．
能效比是衡量空调节电效果的一项重要指标．家用空调器的能效比（EER）就是其制冷量与制冷消耗电功率之比．如下图所示是两台不同品牌空调上的能效标识（能效标识是附在产品上的一种信息标签，用于表示耗能产品的能源效率等级等性能指标，为用户和消费者的购买决策提供必要的信息，以引导用户和消费者选择高效节能产品），图丙是国家标准中关于分体式空调部分能效等级指标．


丙
（1）空调制冷运行时，室内的空气湿度        （大于/小于）室外．图乙中，两空调工作时更节能的是        （A/B）．
（2）关于空调机，下列说法正确的是        
A．家庭安装空调要铺设专线，目的是为了防止触电
B．空调机制冷时，室外机放出的热量要大于压缩机消耗的电能
C．空调压缩机是利用降温的方法使氟利昂发生物态变化的
D．空调制冷时室外机中有风扇在转动，它的作用是将冷气吹向室内
（3）某家庭空调机制冷量为1.5匹，能效比为3，在额定状态下连续工作10min，消耗的电能为 kw·h，不计热损失，理论上可以使40m²的密闭房间内的空气温度下降约 ℃。[取房间层高3m,空气的密度ρ=1.29kg/m³，c =1.0×10³J/（kg·℃）]

王斌学了电磁继电器的知识以后，突发奇想：自己能不能制作一个像麦当劳那里的烘手器昵？他开始设计了一个电路，如图甲所示，R₀为光敏电阻，为用电动机做成的简易吹风机，试用以后，觉得干手的速度还有点慢，于是他又想，如果在不影响电动机正常工作的情况下加一个“220V 1000W”的电热丝，那效果也许会更好，请回答以下问题：

（1）所加电热丝的电阻是多少？
（2）在图乙中画出接入电热丝后的电路图（电热丝可用电阻的符号表示）．
（3）若电热丝消耗的能量，用来给水加热并被水全部吸收，那么它正常工作7min能使多少初温为10℃的水温度升高到30℃？