歷屆全國(guó)初中物理競(jìng)賽[電功率](編輯修改稿)
2025-05-01 02:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 功率不同時(shí)，燈絲的電阻不同。根據(jù)決定電阻大小的因素可知，越粗的燈絲在長(zhǎng)度相同的情況，電阻會(huì)越小，由P=U2/R可知功率就會(huì)越大。 問(wèn)題2：燈泡用過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間后，為什么亮度會(huì)減弱？簡(jiǎn)答：燈泡用的時(shí)間越久，燈絲會(huì)因升華現(xiàn)象而變細(xì)，根據(jù)決定電阻大小的因素可知，其電阻會(huì)變大，由P=U2/R可知功率就會(huì)越小，故亮度會(huì)變暗。三．綜合運(yùn)用題1.（2009全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽題）小蘭家的全自動(dòng)家用豆?jié){機(jī)的部分技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。額定電壓220V電機(jī)功率180W額定頻率50Hz加熱功率800W加干豆量75g加 水 量1200mL制作豆?jié){的程序大致如下：(水溫為20℃)工作程序加熱→打漿→煮漿→防溢延煮→斷電報(bào)警工作時(shí)間與狀態(tài)電熱器開(kāi)始加熱，8min后，水溫達(dá)到打漿設(shè)定溫度。電機(jī)帶動(dòng)刀片高速打漿，打漿共4次，每次打15s，間隔15s。電熱器繼續(xù)加熱，直至豆?jié){第一次沸騰，耗時(shí)2min。電熱器間斷加熱，(每加熱l min，停20s)使豆?jié){反復(fù)煮沸，充分煮熟。共6min40s結(jié)束。機(jī)器發(fā)出聲光報(bào)警，提示豆?jié){已做好小蘭在用該豆?jié){機(jī)制作豆?jié){之前關(guān)閉了她家所有的用電器開(kāi)關(guān)，然后在豆?jié){機(jī)開(kāi)始制作豆?jié){的同時(shí)，開(kāi)始記錄她家電能表(如圖3所示)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，當(dāng)豆?jié){機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警時(shí)為止，數(shù)得電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)了74圈。請(qǐng)回答：（1）．煮好一鍋這樣的豆?jié){需要消耗多少電能?（2）．根據(jù)第1問(wèn)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算制作一鍋這樣豆?jié){的過(guò)程中她家電能表的轉(zhuǎn)盤應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)多少圈?（3）．第（2）問(wèn)中計(jì)算的結(jié)果與小蘭實(shí)際記錄的圈數(shù)相符嗎?如不相符，請(qǐng)說(shuō)出你對(duì)產(chǎn)生這一偏差的猜想。：（1）．煮好一鍋這樣的豆?jié){需要消耗電能：W=W1+W2=P1t1+P2t2 = 800（860＋260＋400）J＋180415 J =730800J 。（2）．電能表應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)：n=圈=73圈(3)．不相符。猜想：①某些電器在關(guān)閉開(kāi)關(guān)后，仍處于待機(jī)狀態(tài)，消耗電能；②家庭電路電壓偏低，豆?jié){機(jī)實(shí)際功率偏?。虎墼谥谱鞫?jié){過(guò)程中，豆?jié){機(jī)向環(huán)境散熱；④電能表存在誤差；⑤小蘭記錄存在誤差；⑥導(dǎo)線發(fā)熱消耗電能。2.（2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽河南預(yù)賽）節(jié)能是這個(gè)時(shí)代的主旋律。小強(qiáng)要測(cè)量一盞節(jié)能燈的額定功率，他利用如圖甲所示的照明電路，將標(biāo)有“220V60W”的白熾燈L1和標(biāo)有“220V4W40W”的節(jié)能燈L2正確接入電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1和S2都閉合時(shí)，兩盞燈都正常發(fā)光，且在2000s內(nèi)，標(biāo)有1800r/kWh的電能表轉(zhuǎn)了71轉(zhuǎn)。試問(wèn)：（1） 節(jié)能燈的發(fā)光功率是多少？（2） 當(dāng)開(kāi)關(guān)S1和S2都斷開(kāi)時(shí)，小明將圖乙所示的電路插入照明電路的插座內(nèi)。超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置，它的電阻R隨電流I變化關(guān)系如圖丙所示，L為用電器。為使用電器短路后電路仍能保持穩(wěn)定狀態(tài)，超導(dǎo)電阻R應(yīng)滿足什么條件？（3） 在R滿足一定條件時(shí)，有人把超導(dǎo)限流器稱為“不斷電保險(xiǎn)絲”，請(qǐng)你說(shuō)明理由。2. 解：（1）電能表轉(zhuǎn)了71轉(zhuǎn)消耗電能E=（71247。1800）kWh=（71247。1800）3600103J，兩盞燈的總發(fā)光功率為E/t=（71247。1800）3600103J247。2000s=71W。節(jié)能燈的發(fā)光功率是71W60W=11W。（2）由圖丙可知，當(dāng)電流小于20A時(shí)，超導(dǎo)限流器電阻為零；當(dāng)電流大等于20A時(shí)，超導(dǎo)限流器電阻R=U/I=11Ω。即超導(dǎo)電阻R應(yīng)滿足用電器短路后電路中電流達(dá)到20A時(shí)超導(dǎo)電阻R突變?yōu)?1Ω。（3）當(dāng)電路電流小于某一電流值(20A)時(shí),限流器電阻為0,電路正常工作；當(dāng)電路短路時(shí)，限流器電阻為一定值，電路電流減小，處于穩(wěn)定狀態(tài)。電路中仍有電流，電路沒(méi)有被切斷。3.（2007第17屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽）表1中提供的是明湖中學(xué)使用的一臺(tái)數(shù)學(xué)投影儀的有關(guān)數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)其中的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算回答： 這臺(tái)投影儀的耗電總功率是多大？ 如果投影儀的光源采用串聯(lián)電阻降壓的話，所有電阻的阻值應(yīng)該多大？該電阻消耗的功率為多大？ 這臺(tái)投影儀的光源采用上述串聯(lián)電阻降壓的方法可行嗎？為什么？ 如果上述方法不可行，請(qǐng)你提出一種可以使投影儀正常工作的方案。（要求定性說(shuō)明即可） 表1 電源工作電壓 220V 電源頻率 50Hz 光源電壓 24V 光源電流 鼓風(fēng)機(jī)電壓 220V 鼓風(fēng)機(jī)電流 解：（1）．因?yàn)楣庠聪牡墓β蕿椋篜光源=U光源I光源=24V10A=240W。鼓風(fēng)機(jī)消耗的功率為：P風(fēng)機(jī)=U風(fēng)機(jī)I風(fēng)機(jī) =220V=22W。所以這臺(tái)投影儀消耗的總功率為：P=P光源+ P風(fēng)機(jī)=240W+22W =262W。（2）．若光源采用串聯(lián)電阻降壓，這時(shí)所選用的電陰R應(yīng)分擔(dān)的電壓為： UR=U電源 U光源=220V24V=196V。 通過(guò)所選用的電阻R的電流為：IR= I光源=10A。 所選用電阻的阻值應(yīng)為：R= UR/IR=196V/10A=。 所選用電阻消耗的功率為：PR=I2RR=（10A）2=1960W。 （3）．因?yàn)樗x用電阻消耗的功率為1960W，遠(yuǎn)大于投影儀正常工作時(shí)所消耗的功率；同時(shí)電阻上消耗的1960W，將產(chǎn)生大量熱量，實(shí)際使用中很難有效的解決散熱問(wèn)題，因此容易燒毀投影儀。所以，這臺(tái)投影儀的光源不宜采用串聯(lián)電阻降壓。 （4）．可采用變壓器變壓的方法將電源工作電壓220V降低為24V供光源使用。圖4.．（2008第18屆全國(guó)初中應(yīng)用物理
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