物理竞赛试题四

九年级物理试题一、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，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40Ω，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4.75kΩ的电阻，但手头只有10kΩ、8kΩ、500Ω和300Ω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、（5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、（9）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）小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图所示．其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源（加热器在恒温箱内，图中未画出）、R1处于恒温箱内，图是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器的电源两端电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30mA时，电磁继电器的衔铁被吸合（1）请简述此恒温箱的工作过程，（2）为什么恒温箱的加热器应该接在A、B端，而不能接在C、D端？（3）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃～150℃，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种：A.0-100Ω,B.0-200ΩC.O-l000ΩD.O一I500Ω请问应选择哪一个可变电阻器？为什么？(4)指出小明设计的这个电路的不合理之处，六、（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4.2×103J/（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。七．(7分)在图中，a、b两端电压U恒定不变．若c、d两端接电压表，．则电压表的示数为60V;若c、d两端接电流表，则电流表的示数为3A.；若c、d两端接电阻R3，则R1、R2、R3消耗的电功率相等．求三个电阻的阻值和a、b两端的电压U八、（7分）)小明搬进刚装修完的新家，妈妈给他买了一个床头灯，他将这个床头灯插在床边墙壁的插座上．晚上，小明在床上看书时，突然床头灯熄灭了，过了一会儿，灯又亮了，这时他发现爸爸刚刚洗完澡从卫生间走了出来．小明很好奇，亲自去卫生间打开“浴霸”的灯，发现他床头的灯又熄灭了；关闭“浴霸”的灯，床头的灯又亮了．小明很想知道为什么他的床头灯会出现这种“奇怪现象”，线路究竟出了什么问题？(1)请你画出小明家装修时连接浴霸灯与床头插座（床头灯）的电路图，并应用所学知识分析产生这一“奇怪现象”的原因，(2)如果不想让上述“奇怪现象”出现，床头灯的开关能正常控制床头灯的亮灭，请画出正确的电路图，九、（7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？电流表的读数约为多少？小灯泡发光情况如何？（定值电阻为10Ω，变阻器最大阻值为10Ω，电源电压6V）（2）在图中画出小刚连接的那条导线。十、（8）如图所示，虚线框内有两个阻值不等的电阻R1、R2和一个开关S，两个电阻之和为135Ω,.当开关S由闭合而断开时，电流表的示数减小0.1A，电路总功率减小0.9W.请画出虚线框内所有可能的连接电路，并计算各种可能情况下电源电压U和电阻R1、R2的值．十一、（8分）为锻炼身体，小军利用所学物理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R1＝25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为0-0.6A(1)小军在电路中连人Ro的目的是___________________________________________(2)当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关后电流表的读数为__________A．(3)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，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处，作用在拉环上水平向右的拉力为多大？物理应用知识竞赛试题四(电学部分)之答案一．1、A2、A3、A4、C5、C二．1、1210W，484Ω2、10kΩ、8kΩ并联，4.4kΩ3、100004、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=360×10-3A、70×10-3A、36×10-3A、16×10-3A……符合充电电流20mA～40mA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)恒温箱温控系统是由交流电加热电路和直流控制电路组成，适当调节变阻器R的阻值，利用热敏电阻R1的性能和阻值等使该系统能保证恒温箱的温度保持在预设的温度范围内工作过程如下：当恒温箱内的温度达到或者超过预设之最高温度时，热敏电阻R1的阻值下降，直流控制电路中电流增大，电磁继电器吸合衔铁切断交流加热电路，恒温箱开始降温，当恒温箱内的温度低于预设之最低温度时，热敏电阻R1的阻值增大，直流控制电路中电流减小，电磁继电器释放衔铁，交流加热电路接通，恒温箱又开始升温，如此反复接通和断开交流加热电路，使恒温箱的温度保持在预设温度范围内，(2)恒温箱的加热器应接在A、B端．这样温度高于预设最高温度时，电磁继电器的：衔铁吸合，停止加热；而温度低于预设温度时，电磁继电器的衔铁断开，进行加热．这样才能实现温度控制．如果加热器在C、D两端，当温度高于预设温度时，风的阻值减小，电磁继电器的衔铁吸合，加热器继续工作，温度将更高，这样就无法实现恒温控制．(3)电磁继电器吸合时的电流为30mA，则控制电路的总电阻为R总＝Rl+R2=200Ω控制90℃时，由曲线图可知，R1=500Ω，可变电阻值应为R2=200一50=150Ω，控制150℃时，由曲线图可知R1=30Ω，可变电阻值应为R2=200-30=170Ω所以，要选一个能提供150～170n阻值的可变电阻器，选择B即可满足上述阻值要求，又能便于调节，故选用B即可．(4)小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁：通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的．、六、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/t＝ttmc＝4.2×103焦/（千克·℃）×15×103千克/秒（30－16）℃＝8.82×108瓦2．水蒸汽的能量转化为电能的效率η＝P用/P总＝P电/（P机+P散）×100%P机＝560×106W/0.8＝700×106W所以%4.35%100108821070010560666七、电路如图所示．R线为导线的电阻，L1为“220V100W”灯泡，L2为“220V200W”灯泡．R线L1L2R线＝（0.018欧/米）×2×250米＝9欧L1和L2的电阻分别为484121PUR欧，242222PUR欧L1和L2的总电阻RL=1欧/（24214841）＝161欧所以，导线上消耗的功率为P线＝I总2·R线≈15瓦两灯泡实际消耗的总功率为PL＝I总2·RL≈270瓦L1消耗的功率P1＝3LP90瓦L2消耗的功率P2＝2P1＝180瓦八、左图错误，右图正确九、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。十、R1=54ΩR2=81Ω十一、(1)防止电流过大而烧坏电流表（（或答保护电路）(2)=0.1A(3)当当电流为o．3A时变阻器连人电路中的电阻为5Ω．则弹簧的伸长量为△L=4cm.由图像可知拉力F=400N．