专题20 生活用电-2007-2016十年初中物理竞赛分类解析

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1、一、选择题1(2015全国初中应用物理知识竞赛 )为了确保用电安全，家中都会安装配电盘。配电盘中除了装有分别控制厨房、客厅和卧室等用电的开关外，还装有漏电保护器。小明装完新房后，将插排插入客厅墙上的电源插孔中，然后将电视机的电源插头插入插排的电源插孔，但打开电视机后，配电盘中漏电保护器就“跳闸”了。小明拔下电视机电源插头，把漏电保护器的开关复原（重新闭合），然后将能正常使用的台灯插入该插排的电源插孔，闭合台灯开关后，漏电保护器再次“跳闸”。关于发生上述现象的原因，下列猜想正确的是（ ） A墙上的电源插座中的火线和零线间短路了 B插排中插座处的零线和地线接反了 C插排中插座处的零线和火线接反了

2、D插排中插座处的火线和地线接反了2 （2014 全国初中应用物理知识竞赛） “元旦文艺会演”时，物理老师和电工师傅合作给同学们表演了一个“不怕电”的节日(注意：因该节目有危险，同学们切勿模仿 )。首先电工师傅将两根导线的接头 A、B 分别连接到一标有“P220 100”的灯泡(如图 3 甲所示) 的接线柱 C、 D 上，闭合开关，灯泡正常发光。随后，电工师傅断开开关，取下灯泡，物理老师站到干燥的木凳上，左、右两手分别抓住两导线接头 A、B(如图 3 乙所示)，此时电工师傅闭合开关，用测电笔分别测试导线接头 A、B 及物理老师的 皮肤，发现测电笔的氖管均发光，而在这一过程中，物理老师依然谈笑自如

3、。对以上现象的解释，你认为下列说法中正确的是( ) A.物理老师有“特异功能”，确实不怕电B物理老师的双手戴着绝缘手套C在人、灯替换的过程中，电源的零线被断开了 来源:Zxxk.ComD在人、灯替换的过程中，电 源的火线被断开了 3 （2015 上海初中物理竞赛题）家里需要安装一个电热淋浴器。一般淋浴用水的流量约为 8Lmin(约1 3310-4m3s)，淋浴时间可按 5min 计算，合适的水温约为 45。电热淋浴器有甲、乙两种类型。甲类型没有水箱，电热淋浴器与水管相连，直接对流动的水加热：乙类型有水箱，待水箱中的水加热至 45后再淋浴。小华家供电电路的额定电压为 220V，允许通过的最大电流

4、为 20A。假设电流所产生的热量全部用来使水升温，加热前的水温为 20，请你根据以上条件判断，下列说法中正确的是( )(A)只有甲类型电热淋浴器适合小华家的供电电路(B)只有乙类型电热淋浴器适合小华家的供电电路(C)甲类型电热淋浴器所需要的最小电流为 10A(D)在供电条件允许的前提下，乙类型电热淋浴器使 40kg 水温度升高 25，约 l6min【参考答案】BD【名师解析】水的比热为 4.2103 J/(kg) ，流量约为 8Lmin(约 13310 -4m3s)，加热这些水需要功率 P=1.3310-4m31.0103kg/m34.2103 J/(kg)25=14kW,其电流超过 63A，

5、大于允许通过的最大电流20A。所以甲类型电热淋浴器不适合小华家的供电电路，选项 AC 错误 B 正确。小华家供电电路的额定电压为 220V，允许通过的最大电流为 20A。电热功率最大为 4.4kW,乙类型电热淋浴器使 40kg 水温度升高25，由 mct=Pt 可得需要时间约 t= =1000s= l6min，选项 D 正确。学科网cmtP4图所示的用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是A电熨斗 D电烙铁【参考答案】：B【名师解析】电熨斗、电水壶、电烙铁工作时主要将电能转化为内能，选项 ACD 错误。5. 如图 8 所示是一种家庭电路带指示灯的按键开关的电路图。使用时发现，当开关断开时，照

6、明灯甲熄灭，指示灯乙发出微光；当开关闭合时，只有照明灯甲发光。根据这种开关的控制特性可以判断 B洗衣机C电水壶图A. 甲灯的电阻略大于乙灯的电阻 B. 甲灯的电阻远大于乙灯的电阻C. 甲灯的电阻略小于乙灯的电阻D. 甲灯的电阻远小于乙灯的电阻6.小华发现宾馆里的“插卡取电器”有两种类型，第一种无 论插入哪种卡片都能使房间通电，第二种用专门的磁卡插入或靠近都能使房间通电，小明设计了如下三种方法用于判断取电器类型：将硬纸片插入，看能否通电；将专用磁卡贴在面板上不插入，看能否通电；将专用磁卡插入，看能否通电其中可行的方 法是：A. B. C D【参考答案】：A7.(2006 重庆初中应用物理知识竞赛

7、初赛）应该用测电笔去辨别火线和零线，决不能用手直接去接触电线，这是因为来源:学科网 ZXXKA 手接触火线时，手不会发光，无法辨别火线B 手接触零线时，通过人体的电流很大，人体会触电C 氖管发光时，一定不会有电流通过人体D 氖管发光时，通过人体的电流很小，人体不会触电8.（2005 大连物理竞赛题）小明家中的几盏亮着的电灯突然全部熄灭了，检查保险丝并未烧断，用测电笔测试插座的两孔时，氖管都发光。以下对故障的判断正确的是 A.灯泡全部烧坏 B.进户零线断路C.室内线路发生短路 D.进户火线断路【参考答案】：B【名师解析】根据试电笔原理，用测电笔测试插座的两孔时，氖管都发光，说明室内零线对地电压为

8、220V，进户零线断路，选项 B 正确。学科网9(2012全国初中应用物理知识竞赛 )图4甲所示的热熔胶枪是一种装修工具，用于材料涂胶。它的内部有 2只相同的PTC（正温度系数）加热元件，其工作电路如图4乙所示，扣动扳机能使固体胶条向前挤压，联动开关S同时掷向A、B，枪口冒出胶液，松开扳机，联动开关S同时掷向B、C。单只PTC 元件的电阻随温度的变化如图4丙所示。关于PTC元件的工作情况，下列说法中正确的是 （ ）A扣动扳机，两只PTC元件串联在电路中B松开扳机，只有一只PTC元件接入电路C松开扳机，当温度为80时，电路消耗的电功率为55WD扣动扳机，当温度为180 时，1min电路消耗的电能

9、为4800J10关于安全用电，下列说法正确的是 ( )A有金属外壳的用电器的三脚插头，较长的脚与该用电器的外壳相连B用测电笔检查电路时，手不能接触笔尾金属体C控制家用电器的开关应与该用电器并联D家庭电路中的空气开关跳闸了，一定是发生了短路【参考答案】：A【名师解析】用测电笔检查电路时，手必须接触笔尾金属体；控制家用电器的开关应与该用电器串联；家庭电路中的空气开关跳闸了，不一定是发生了短路；选项 BCD 错误。11.用电高峰期，会看到家里的白炽灯泡比正常发光要暗一些这是因为，用电高峰期并联用电器增多，造成（ ）A电路中的总电阻增大B电路中的总电流减小C白炽灯泡的实际功率减小D白炽灯泡的额定功率减

10、小【参考答案】：C【名师解析】用电高峰期并联用电器增多，造成电路中的总电阻减小；电路中的总电流增大；白炽灯泡的实际功率减小；白炽灯泡的额定功率不变；选项 C 正确。学科网12.在如图所示的四幅图中，符合安全用电要求的是（ ）A电线上晾衣服B C用湿手触摸开关DD【参考答案】：B【名师解析】电线上不能晾衣服，不能用湿手触摸开关，插座的另一插孔应该与地线连通，ACD 不符合安全用电要求。二填空题1现在许多宾馆都利用房卡取电，如图 10 所示。只有把房卡插入槽中，房间内的用电器才能使用。房卡的作用相当于家庭电路中的 ，房间里各用电器之间是 联的。【参考答案】：开关 并联2.图为小娟家洗手间的部分电路

11、，白炽灯 L 上标有“220V 40W” 字样，L 正常工作时电阻为_。该电路存在的安全隐患是_。小娟改进电路后想到家人常忘记关灯，便把标有“220V 60W” 的白炽灯 L与 L 串联接入 A、B 之间，则电路的总功率比原来_ (填“大”或“ 小”)， L与 L 两端的电压之比为_ (不计灯丝电阻的变化 )。3.小明同学月初观察到家中电能表示数为 0 5 3 1 5，月末观察到电能表示数变为 0 6 2 7 8，则他家这段时间内消耗的电能为 kWh. 他要借助电能表测量家中电水壶的实际电功率，还需要用到的一种测量仪器是 .【参考答案】：96.3 秒表4.家庭电路中短路或超负荷运行很容易引发火

12、灾，为了避免此类事故的发生，家庭电路中必须安装 ；如果家用电器内部导线的绝缘皮破损，人体接触家用电器金属外壳时容易发生触电事故，为防止此类事故的发生，家用电器的金属外壳应该 【参考答案】：空气开关；接地解：（1）当电路短路时，电路中的电流就会很大，超过了熔断器的最大电流，则熔断器将会熔断起到对电路的保护作用使用家庭电路中必须安装能起到自动断开电源的作用空气开关（或熔断器、漏电保护器、触电保护器、熔丝等均可） （2）如果家用电器内部导线的绝缘皮破损，人体接触家用电器金属外壳时容易发生触电事故，如果外壳接地，地线把人体短路，不会发生触电事故；所以为防止此类事故的发生，家用电器的金属外壳应该接地5

13、（2012 全国初中物理竞赛预赛）在一次风暴中，甲、乙两地之间的两根输电线在某处发生了短路，如图3 所示，为了确定短路的具体位置，电力工人在甲地把这两根输电线的接头接到电压为 3V 的电池两端，测出了这时输电线中的电流为 30mA。已知输电线每米长度的电阻为 0.01 欧，则发生短路处离甲地_m。测出的电流越大，说明短路处离甲地越_。四综合运用题1 （2012 全国初中物理竞赛预赛）用空调的制冷和送风是交替进行的，某空调处于制冷状态时的功率 P1是 2kW，送风状态的功率 P2 是 0.22kW，测得此空调在某段时间内的电功率随时间的关系如图 19 所示。（1）空调在前 5min 内处于什么状

14、态？此时通过它的电流是多少？（2）在 1h 内，这台空调消夏的电能是多少度？（3）在高温 天气，由于家庭电路的电压过低而使空调不能启动。请你简述家庭电路电压过低的原因。（4）为了安全用电，许多家庭铺设了空调专线，请你简述铺设空调专线的意义。【名师解析】 （1）送风状态，P 2=0.22kW，U=220V(2 分)I=P2/U=1A(2 分)（2）由图像知，1h 内空调制冷状态工作 40min，送风状态工作 20min，消耗的总电能为 W=P1t1+ P2t2=2.2kW 406h+2.2kW 2h=1.54kWh。(4 分)（3）在高温天气，用电器过多，导致干路电流过大，输电线上的电压降增大，

15、家庭电路的电压过低，导致空调不能正常启动。 (4 分)（4）空调功率较大，电流较大，铺设空调专线防止家庭电路电流过大引起火灾或跳闸。(2 分) 学科网2.如图，是号称”绿色节能“ 的路面减速装置，当车辆驶过减速装置时，该装置会发电这种高科技的“夜间交警”在帮助车辆减速的同时还能为交通指示起到供能作用这些在斜坡上的减速装置是由一种与路面齐平的垫板构成，在垫板里面有一系列类似于感应嵌板的物体当有车辆经过路面时，路面下活动的嵌齿会是嵌板上下浮动，从而像一个小型发电机一样产生电能据估计，足够稳定的车流量将会使节能装置的发电功率达到 10kW该装置的原理是 电磁感应 ；它工作过程中能量的转化关系是把机械

16、能转化成 电能 该装置在足够稳定的车流量的情况下，工作 8 小时的发电量是多少度？如果该装置在足够稳定的车流量的情况下，工作 8 小时所获得的机械能是 1.44109J，则该装置的发电效率是多少？答：该装置的发电效率为 20%3.如图所示，是小明同学为宜宾港设计的一个货物运送装罝图，其中，AB 是长 L=10m 的传送带，BC 是平台，AB 两端的高度差 h=2.5m，传送带在电动机 M 的带动下顺时针匀速转动现有一质量 m=542.7kg 的货物，从 A 端随传送带一起匀速地被运送到平台 BC 上，传送带运行的速度 v=4m/s由于轮轴等方面的摩擦，电动机输出功（转化为机械功）的效率 =80

17、%，电动机允许通过的最大电流为 25A取 g=10N/kg 求：（1）要使该货物从 A 端运送到 B 端，电动机需工作多少时间？（2）货物从 A 端运送到 B 端，需克服重力做多少功？电动机的输出功率是多大？（3）如果电动机接在电压 U=380V 不变的电源上，电动机中线圈的电阻 r=1.9，在把货物从 A 端运送到B 端的过程中，电动机消耗的电能是多少？4.（2012全国初中应用物理知识竞赛复赛）应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具， 如图6 所示。应急照明灯主要由灯泡(或LED灯珠) 、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成。在照明电源正常情况下，应急

18、照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡 (或LED灯珠) 与蓄电池断开不发光。当照明电路突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡(或LED灯珠) 跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明。下表为某型号应急照明灯的主要技术数据：图 6输入电压 充电时间 应急照明时间 应急照明功率AC 220V 90min 0.96W2应急照明光源来源:Zxxk.Com 蓄电池种类 数量 灯泡额定电压 类别 额定电压 容量灯泡 2 只 2.4V Ni-Cd 2.4V 1.8Ah1在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少? 2

19、小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯。老师告诉她实验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头 1 套、小灯泡额定电压： DC3.03.4V，额定电流：350mA) 4 只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A ）1 套及与之配套的低压直流电源( 输入电压：AC220V，输出电压：DC6V) 1 台、蓄电池(两端电压：6V) 1 只及与之配套的充电器(输入电压：AC220V ，输出电压：DC6.3V)1只、导线(足量).如图 7 所示。 (1)请你帮助小兰在图 7 上完成简易应急照明灯的接线。要求如下：家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡均不发光；当家

20、庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯炮灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作； (2)小明看到小兰的连接电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端。请分析这样做不可行的原因。说明：上述电路图的 6 分具分布如下：电磁继电器的电磁铁应接于低压直流电源的输出端。2 分充电器给蓄电池充电时应注意蓄电池的正负极。2 分为了保证各小灯泡正常工作，应如图连接。2 分若四个小灯泡接成先并联后再串联，扣 1 分。（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电

21、池充电；2 分当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光。2 分5、 （2012全国初中应用物理知识竞赛）在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的电热水器。图10甲所示是他设计的电热水器的工作电路图，R 1和R 2是两根电热丝。他设计的旋转开关如图10乙所示，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在图乙中用“”表示， “”中标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接） 。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。例如，图10乙中，旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，

22、金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示：温度档位 高温 中温2 中温1 低温加热功率/W 1100 660 440 2641如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递减或递增，通过计算，分析说明电热丝R 1和R 2的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A 、B、C 、D不同位置时，分别对应哪一档加热功率?2小亮根据计算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根电热丝，并按电路图连接好。 经检查无误后，小亮将电热器接入家庭电路，同时借助电能表和手表测

23、量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率，结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝电阻值计算的结果，测量后发现电源电压为220V。请简单解释产生这种偏差的原因。3使用中他发现水温开始升高较快，后来水温升高越来越慢，最后甚至会保持某个温度不再升高，此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小，水能 够达到的最高温度越低，这是为什么?旋钮上的箭头指向B位置时，电热丝 R2单独工作，此时电路消耗功率为：P 1=440W（1分）所以：R 2 3UP20V4W110 （1分）当旋钮上的箭头指向A位置时，电热丝 R1和R 2串联，此时电路消耗功率为：P4 12 2073.1264W（1分）6（15分） （2

24、012全国初中应用物理知识竞赛）如图12甲所示，冰冻是造成高山地区冬季输配电线路倒塔（杆）断线的重要原因。为了避免这类事故的发生，一方面电力工人要及时对输电线路进行除冰作业，另一方面要加强输电线的抗拉能力。一般高压输电线每一根都是由一股位于中间的钢质线芯和六股相同粗细的铝质线芯绞在一起组成的，其横截面如图12乙所示。这种输电线通常被称为钢芯铝绞线（代号LGJ） 。已知该钢芯铝绞线所能承受的最大安全拉力为其正常工作情况下拉力的5倍。下表是该种钢芯铝绞线的相关技术数据。铝线（股数直径）钢线（股数直径）导线外直径 电阻 安全载流量（mm） （mm） （mm） （km） 70 80 9063.80 1

25、3.80 11.4 0.5 194A228A255A1该电力线路采用钢芯铝绞线而不采用与之同样结构尺寸的铝绞线，其主要目的是什么?2输电线路结冰后，输电线（连同上面的冰）变粗、变重。为了保证输电线路的安全，防止输电线被拉断，在冰冻的钢芯铝绞线（连同上面的冰，其横截面可以看作圆）的直径 D增大到一定值时就必须进行除冰作业，试估算需要进行除冰作业时冰冻的钢芯铝绞线的直径D。 （ 铝 2.710 3kg m3， 钢7.910 3kgm 3， 冰 0.910 3kgm 3，取 14.10.7 ）3有一种输电线路除冰作业的方法叫“短路熔冰”。所谓“短路熔冰”，就是在短时间内，输电线不经过用电器而直接接通

26、，输电线中通过比平时大许多的电流，利用导线本身发热熔冰以完成除冰作业的方法。短路熔冰时，若一根这种钢芯铝绞线每米的发热功率为200 W，则短路熔冰时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是多大?（取 103.2）【名师解析】1该电力线路采用钢芯绞线而不采用与之相样结构、尺寸的铝绞线，其主要目的是为了提高输电线的抗拉能力，从而可以适当地增大杆距，节省杆材及人工等。（2分）3取一根长为1m的该种结冰钢芯铝绞线作为研究对象，短路熔冰时通过的电流为I，其热功率为P，其电阻为R。考虑到该种钢芯铝绞线表面为冰所覆盖其温度与常温偏差不大，故不考虑温度对其电阻的影响，其电阻可看作R=0.5km1m0.510 3 （1分

27、）有IP 320.5A632.5A（2分）即：短路熔冰时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是632.5A。7利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率为 20kW 的光伏发电系统。来源:学+ 科+网（1）光伏发电系统发电时，能转化为能。（2）一天的有效光照时间按 8h 计算，该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时？（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为 30的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤？（煤的热值 q 煤3.010 7J / kg )（4）请写出一条光伏发电的优点。8 （16 分） （2015 全国初中应用物理知识竞

28、赛复赛）图 3 所示为一种利用蒸汽为奶瓶消毒的消毒器，其铭牌若右表所示。使用时，在消毒器底座上的不锈钢加热盘中倒入少量清水，再把用于放置奶瓶、底部有孔的桶放在加热盘上方。按下工作键，加热盘加热使水沸腾产生蒸汽，蒸汽进入桶中实现对奶瓶高温消毒的目的。该消毒器还有烘干功能 ，即通过向桶内吹热风，使消毒后布满小水珠的奶瓶快速干燥。闭合“消毒+烘干” 开关，该消毒器将定时工作 40min。如果在加热盘中倒入 100ml 室温下（约 20）的清水，该消毒器的消毒时间约为 9min（即加热盘在 9min 内使盘中的清水全部汽化为蒸汽进行消毒） 。奶瓶消毒器铭牌额定电压 220V额定功率 50Hz消毒功率

29、500W烘干功率 125W（1）估算上述过程中完成“消毒+烘干”功能消耗的电能。（2）一般将奶瓶保持 100的高温 5min 以上可达到消毒的目的。估算该消毒器在加热盘中倒入 100ml 室温下的清水的情况下，最多可能同时对几个玻璃奶瓶进行消毒。（已知：水的比热容为 4.2103J/（kg） ；玻璃的比热容为 0.84103J/（kg ） ；平均每个玻璃奶瓶的质量为 0.2kg，体积为 300ml）9 （16 分）（2015 全国初中应用物理知识竞赛复赛）电饭锅大多具有自动闷制米饭且保温功能。某电饭锅工作电路的简图如图 2 所示。其中，S 1 为磁钢式限温开关，其 工作特点是：电饭锅开始工作时

30、，需要人为下压使其闭合，并被磁铁吸住而保持闭合状态；当锅底的温度达到 103时，会因磁铁的磁性减弱而自动断开， 且在无外力作用不会再自动闭合。S 2 为双金属片保温开关，工作特性是当锅底温度达到约 70以下时自动闭合，温度达到约 80时自动断开。R 为电热盘。（1）请说明该电饭锅在自动闷制米饭并实现保温的过程中，各元件的工作情况。（2）若在一个标准大气压下用这种电饭锅烧水，请说明各元件的工作情况。10 （2016 山东省临沂市临沭县新华杯首届初中学生学科素养展示大赛）图甲是即热式电热水龙头，图乙是它的原理图，通过旋转手柄带动开关 S 在 A、B 、C 之间接通对应的电路，从而实现在冷水、温水、

31、热水之间切换水流经电热丝时，被加热后流出右表是它的相关技术参数产品名称 即热式电热水龙头应用场所 厨房、卫生间喷头可 360 度旋转额定功率 温水（2.2kW）热水（3.3kW）额定电压 220V额定频率 50Hz额定水流量 1L/min额定压力 0.3MPa启动水压 0.04MPa防水等级 IPX4防触电类型 类（最高等级）（1）跟燃气热水器相比，请说出它的两条优点或缺点（2）当它放热水时，开关 S 应该处于图乙 A、B 、C 中的哪个位置？请说明理由（3）求电热丝 R2 的阻值（4）如果进水口的水温是 4，龙头正常出水时，放出热水的水温最高能达到多少？ 水的比热容为4.2103J/（ kg）每分钟放水质量 m=V=1.0103kg/m31103m3=1kg，