(完整版)初中科学竞赛辅导《电学》经典计算20题(有答案)

初中科学竞赛辅导《电学》经典计算20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15kg，液化气的热值为4.2×107J/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：BO＝5：1，压力传感器只表面能承受的最大压强为2×106Pa，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F／N050100150200250300．．.电阻R／Ω300270240210180150120．．．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4．68V，取g＝10N／kg。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2cm2，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=5Ω，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值Rab=25Ω，电源电压U=3．OV，电流表的量程为O～0.6A,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ΔL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ΔL与所受拉力F间成。（填正比或反比）（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?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0～0．6A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：ρ汽油=0.71×103kg／m3，取g=10N／kgRx所受液体压强值／Pa01420284042605680Rx对应的电阻/Ω45271552.5(1)油箱是圆柱形容器，底面积为0.15m2，油箱内汽油高度达到60cm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300km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?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)。100200300654321F/N△L/cm0图乙A拉环弹簧R0R1baP图甲（甲）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2Ω，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500Ω）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（100Ω，2A）、电流表（量程为0～0.6A，分度值为0.02A）、电压表（量程为0～6V，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)频率(赫)工作电流(安)电阻(欧)洗涤电动机2205020脱水电动机220500.818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“3000r／kwh”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?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0～0.6A的电流表），Rx为压敏电阻，它的上表面受力面积为10cm2，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20dm2，高为2dm，上半部分的横截面积为10dm2，油箱加满油时油的总体积为60dm3．当油箱装满油时，油量指示表的示数如图丙所示．已知：ρ汽油=0.7×103kg/m3，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．12．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2，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。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50～150℃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=0Ω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kw•h．（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：（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/m2，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，C风力发电机太阳能电池组件最小启动风速1.0m/s太阳能电池36W最小充电风速2.0m/s太阳能转换效率15%最大限制风速12.0m/s蓄电池500A．h12V最大输出功率400W大功率LED路灯80W-12V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1．2瓦，则电阻R1和R2分别多大？（已知R1＞R2）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ρ，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1/2mv2）（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v