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2016年北京自主招生物理模拟试题:电功率和焦耳定律


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2016 年北京自主招生物理模拟试题:电功率和焦耳定律
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1:如图所示,在一幢居民楼里有各种不同的用电器,如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等。停电时, 用多用电表测得 A、 B 间的电阻为 R;供电后,设各家用电器全都同时使用时,测得 A、 B 间电压为 U,进 线电流为 I;经过一段时间 t,从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为 W,则下列表达式用来计算该幢楼 居民用电的总功率,其中正确的是( )

A、 P= I R

2

B、 P= C、 P= IU

D、 P=

2:微波炉的工作应用了一种电磁波――微波。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动,内能增加,温度 升高。右表是某微波炉的部分技术参数,根据表中的信息,可计算出该微波炉使用微波挡工作时的额定电流为

A、0.1A B、0.31A C、3.18 A D、5A

3:一根电阻丝和一台电动机线圈电阻相同,都为 R,当通过它们的电流 I 相同且电动机正常运转时,则在相同 时间 ( ) A、电阻丝和电动机消耗的电能相同

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B、电阻丝两端的电压小于电动机的两端的电压 C、电动机产生的热量大于电阻丝产生的热量 D、电阻丝和电动机两端的电压相等

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4: 随着我国人民生活水平的不断提高,家庭中使用的电器越来越多。下列电器中主要利用电流的热效应工作的是 ( ) A、电炉 B、电视机 C、洗衣机 D、电饭煲

5: 如图所示,R1、R2 为定值电阻,L 为小灯泡,R3 为光敏电阻,当照射光强度增大时( )

A、电压表的示数增大 B、R2 中电流强度减小 C、小灯泡的功率增大 D、电路的路端电压降低

6:某水电站,用总电阻为 2.5Ω 的输电线给 500km 外的用户输电,其输出电 功率是 3×10 KW。现用 500kV 电 压输电,则输电线上输送的电流大小为 ____________A;输电线上由电阻造成的损失电压为 _____________kV;

6

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输电线上损失的 功率为____________KW

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7:如图所示,直线 AOC 为某一电源的总功率 P

总随电流

i 变化的图线,抛物线 OBC 为同一直流电源内部热功率

P r 随电流 I 变化的图象。若 A、B 对应的横坐标为 2A,那么线段 AB 表示的功率为____________及 I=2A 时对应

的外电阻是_______________。

8:如图所示,图线 AB 是电路的路端电压随电流变化的关系图线. OM 是同一电源向固定电阻 R 供电时,R 两端 的电压电变化的图线,点 C 为两图线的交点,则 R 的阻值 ,在交点 C 处表示电源的输出功率 ,在 C 点, 电源内部消耗的电功率 ,电源的最大输出功率 .

9:电阻 R 1、 R 2、 R 3 的伏安特性曲线如右图所示,若将它们串联后接入电路,则它们的电压之比 U 1∶ U 2∶ U 3=____________。它们的电功率之比

P 1∶ P 2∶ P 3=____________。

10:如图,A 为电源的 U—I 图线,B 为电阻 R 的 U—I 图线,用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功

率为

,电源的效率为

,电源内阻消耗的功率为

,外电阻和内阻之比为



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11:下表为“洪都”牌电动车一最新产品. 电动车工作在额定状态,则: (1)工作电流多大? (2)电动机内阻多大? (3)若在平直公路上匀速行驶,则人及车受的阻力为人车重力的多少倍。

12:兴趣小组的同学从实验室中找到一只小灯泡,规格为“2.5 V 0.75w”,为探究小灯泡的电功率 P 和电压 U 的 关系,利用下面可供选择的实验器材设计一个电路,测量包括零在内通过灯泡的电流和它两端的电压的多组数 据,用 P=UI 分别得到它的电功率,并作出 P-U
2

图像进行探究。可供选择的实验器材有:E、滑动变阻器 R1(0~10 F、滑动变阻器置 R2(0~100 )

)

G、电源 E(电动势 4.0 V,内阻不计) H。开关 S 和导线若干 (1)在给定的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图, 指出上述器材中, 电流表选择_________ (选填“A1”或“A2”); 滑动变阻器选择_________ (选填“R1”或“R2”)。

(2)某同学根据电路图连接实验器材,进行实验,测量了多组数据,测量结束后,应先断开开关,拆除_________ 两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。 (3)处理数据后,在坐标纸上作出 P-U 图像,如图所示。可知图中图线并不是一条直线,你认为原因_________。
2

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13:微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上 0.3 V 的电压时,通过的电流为 0.3 A,此时电动机不转.当加在 电动机两端的电压为 2.0 V 时,电流为 0.8 A,这时电动机正常工作,则吸尘器的效率为多少?

14:如右图所示,电源电动势 E=10V,内阻 r=0.5Ω,“8V、16W”的灯泡 L 恰能正常发光,发动机 M 的绕组的电 阻 R 0=1Ω,求: (1)路端电压; (2)电动机的输出功率。

15:节水喷灌系统已经在我国很多地区使用。某节水喷灌系统如图所示,喷口距离地面的高度 水平方向旋转,水可沿水平方向喷出,喷水的最大速率 水是从井下抽取的,井中水面离地面的高度 圈电阻 ,每秒喷出水的质量

,能沿 。所用的

,并一直保持不变。水泵由电动机带动,电动机电枢线 ,输入电流 。不计电动机的摩擦

。电动机正常工作时,电动机的输入电压

损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的最大输入功率。水泵的输出功率与输入功率之比称为水泵的抽水效 率。 (计算时 可取 3,球体表面积公式 )

(1)求这个喷灌系统所能喷灌的最大面积 ; (2)假设系统总是以最大喷水速度工作,求水泵的抽水效率 ;

(3)假设系统总是以最大喷水速度工作,在某地区需要用蓄电池将太阳能电池产生的电能存储起来供该系统使 用,根据以下数据求所需太阳能电池板的最小面积 。

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已知:太阳光传播到达地面的过程中大约有 的距离 %的能量损耗,太阳辐射的总功率

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,太阳到地球 %。

,太阳能电池的能量转化效率约为

%,蓄电池释放电能的效率约为

答案部分

1、C,D

居民楼里的用电器不全是纯电阻所以不可以用 P= I R, P=

2

,进行功率计算,计算该幢楼居民用电的总

功率可以用 P= IU, P=

,选 CD

2、D

,D 对。

3、B

试题分析:由于它们的电阻相等,通过的电流又相等,故电动机产生的热量等于电阻丝产生的热量,又由于电动 机转动时还有机械能产生,故电动机消耗的电功率大于电阻丝消耗的电动率,根据 P=UI 可知,电动机的两端电 压大于电阻丝,故 B 是正确的。 考点:电阻与电动机做功功率的比较。

4、AD 洗衣机、电视机工作时,主要是电能转化为机械能。不符合题意。 电饭煲和电炉子工作时,电能转化为内能。符合题意。

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故选:AD、

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5、ACD A。当光照增强时,光敏电阻的阻值减小,R3 变小,外电路总电阻减小,则电路中的总电阻减小,由闭合电路欧 姆定律可得,电路中总电流增大,故 R1 两端的电压增大,即电压表的示数增大,故 A 正确;

BD、因电路中总电流增大,电源的内电压增大,路端电压减小,同时 R1 两端的电压增大,故并联电路部分电压 减小,则流过 R2 的电流减小,故 B 错误。D 正确;
2

C、由并联电路电压增大,可知流过灯泡的电流一定增大,故由 P=I R 可知,小灯泡消耗的功率增大,故 C 正确; 故选:ACD、

6、 6×10 ,1.5×10 ,9×10 略

3

4

7

7、 2W,0。5Ω 从图像中可知当 I=3A 时,电源的总功率为 9W,电源内部热功率为 9W,所以根据公式 P
总=EI

可得 E=3V,根据

公式

,r=1 故当 I=2A 时电源的总功率为 P

总=6W,P r=4W,所以

AB 表示的功率为 P

总-P

r=2W,即外电

阻消耗的功率为 2W,根据公式

可得 R=0。5Ω

8、 2

8W 4W 9W

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试题分析:根据 的输出功率

所以 R 的阻值为 U-I 图线的斜率的大小,由图知 R= ; 由 图 可 知 电 源 内 阻 为 r=1

;在交点 C 处表示电源 ,所以电源内部消耗的电功率

;由图中读出 E=6V,因为当外电路电阻等于内阻时,电源输出功率最大,且最大值为

=9W. 考点:此题考查电阻的 U-I 图线和电源的 U-I 图线以及电源的输出功率,内阻消耗功率,电源输出功率最大的条 件等知识点。同时考查运用图像获取信息的能力。

9、 _1:2:4_ 1:2:4

I—U 图 线 斜 率 表 示 电 阻 的 倒 数 , 根 据 图 可 知 所以都跟电阻成正比,即 U 1∶ U 2∶ U 3= 1:2:4 P 1∶ P 2∶ P 3= 1:2:4

,串联接入电路中因为电流相等

10、 4W



67% 、

2W

、 2 :1

试题分析:电源的输出功率为电阻的电功率

;电源的总功率为



电源的效率为

;电源内阻消耗的功率为

=6-4W=2W ;外电阻

,内电阻

,外电阻和内阻之比为



考点:电功率公式,电源的效率公式,欧姆定律,U-I 图像 点评:学生清楚两图线的交点为电路中通过的电流和外电路两端的电压,能看懂图像是解题的关键。

11、(1)

A

(2)1.8 Ω

(3)0.0 4

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12、 (1)

(2)电源 (3)灯泡的电阻随温度的升高而变大

试题分析: (1)规格为“2.5 V 0.75w”的小灯泡,额定电流

,所以电流表的量程

不能小于 300mA,所以电流表选择 A2 。由于测量范围包括从 0 开始调节,所以滑动变阻器选择分压式解法,因

此滑动变阻器选择阻值小的 R1。小灯泡的电阻

,根据

,电流表选择外接法。电路图见

答案。 (2)根据安全性原则,断开开关后拆除导线时,应先拆除电源两端的导线。
2

(3)根据电功率

,在坐标纸上作出 P-U 图像的斜率即

,根据图像判断电阻在变化,而电阻变化的原

因是灯泡温度的变化。所以原因是灯泡的电阻随温度的升高而变大。 考点:测量小灯泡伏安特性曲线的实验探究

13、 当加 0.3 V 电压、电流为 0.3 A 时,电动机不转,说明电动机无机械能输出,它消耗的电能全部转化为热能,此

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时电动机可视为纯电阻,则

;当加 2.0 V 电压、电流为 0.8 A 时,电动机正常运转,有机械
2

能输出, 此时电动机为非纯电阻用电器, 消耗的电能等于转化的机械能和热能之和, 转化的热功率由 P= I 2 r=0.8
2

×1 W="0.64" W 计算,总功率由 P 0= I 2 U 2=0.8×2.0 W="1.6" W 计算,电动机效率?

.

14、 解: (1) U = 8V (2) E= U+ I r P="U" I L P P 略


I L=2A I M=2A
2

="U" I M- I M R 0 =12 W



15、 (1)

(2)

(3)

(1 ) (6 分)水从喷口喷出后做平抛运动

下落高度: 最大水平位移: 喷灌面积: (2 ) (6 分)电动机的输入功率: 电动机的热功率:

(2 分) (2 分) (2 分) (1 分) (1 分) (1 分)

水泵的输入功率等于电动机的输出功率:

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水泵的输出功率: 可求得 (1 分)

(1 分)

水泵效率: (3 ) (8 分)

(1 分)

解答:电池板最小面积

接收太阳能的功率:

(3 分) (3 分)

电池板接收太阳能转化为电能的功率: 联立以上二式得: (2 分)

(或直接由: (若 取 3.14,则 同样给分)

,代入数据得:




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