59讲 电学专有讲义（师生版） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共88 页 初中物理自主招生讲义59 1．电功的实质 【知识点的认识】 （1）实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电 流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．电功是一个过程量，电流做功的过程就 是消耗电能的过程． （2）电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功 的表现． 【解题方法点拨】 电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多 少功． 【命题方向】 第一类常考题：电流做功之间能的转化 下列关于用电器作用的说法中，错误的是（ ） ．电灯是将电能转化为光能的装置 B．电动机将电能转化为机械能 ．电吹风将电能转化为热能 D．电熨斗将电能转化为热能 分析：做功总是伴随着能量的转化，电功也不例外．用电器消耗了电能，获得了其它形式 的能量，就是一个电流做功的过程． 解：、电灯工作时，消耗了电能，得到了内能和光能，因此是将电能转化为光能和内能的 装置，故正确； B、电动机工作时，消耗了电能，得到了机械能，因此将电能转化为机械能，故B 正确； 、电吹风工作时，消耗了电能，得到了机械能，因此将电能转化为机械能，故错误； D、电熨斗工作时，消耗了电能，得到了热能，因此是将电能转化为热能，故D 正确． 故选． 点评：本题主要考查学生对：电流做功的实质的了解和掌握，是一道基础题． 第1 页/ 共88 页 第二类常考题：电功的实质 一台洗衣机工作1，电流做功36×106，这台洗衣机消耗电能是 36×10 6 ． 分析：电流做功的过程，实质上是消耗电能转化为其它形式的能的过程，电流做多少功， 就有多少电能转化为其它形式的能． ∵ 解：电流做功36×106， ∴洗衣机消耗的电能是36×106． 故答为：36×106． 点评：本题考查电流做功的实质，属于基础题目． 一．电功的实质（共2 小题） 1 ．下列各设备中，将机械能转化为电能的是（ ） ．电炉 B．电磁炉 ．电饭锅 D．发电机 （多选）2 ．下列实验仪器工作时，把电能转化为机械能的是（ ） ． 电流表 B． 电压表 ． 发电机 D． 电动机 2．电功与电能的计算 【知识点的认识】 电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘 积。 计算公式：＝Ut＝UQ＝Pt（适用于所有电路） 对于纯电阻电路可推导出：＝2Rt＝ ①串联电路中常用公式：＝2Rt。 ②并联电路中常用公式：＝ 1：2＝R2：R1 第1 页/ 共88 页 ③无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式＝1+2+… 【解题方法点拨】 （1）当U、、t 均已知时，利用＝Ut 来计算电功较为方便。 （2）在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等， 经常用＝2Rt 来取1：2比值，并进一步进行其他运算。 （3）在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用＝Pt 来进行 比较计算较为方便。 【命题方向】 电功的计算是电学部分综合性最强的试题，大多作为拉开分数差距的压轴题。主要考察用 电器的实际功率和额定功率的计算、利用电能表测用电器的实际功率和实际电压等。 例：在图中，导体、B 是由同种材料做成的，和B 等长，但比B 的横截面积大，当S 闭合 后，在相同时间内，下列叙述正确的是（ ） ．电流通过、B 所做的功是＞B B．电流通过、B 所做的功是＜B ．电流通过、B 所做的功是＝B D．无法比较电流通过、B 时做功的大小 分析：先根据影响电阻大小的因素判断电阻的大小，已知、B 串联；再利用公式＝2Rt 比较 电流做功的大小。 解：导体、B 是由同种材料做成的，和B 等长，但比B 的横截面积大，说明B 的电阻大于 的电阻； 串联时电流相等，根据公式＝2Rt 可知，在相同时间内，电阻越大，电流做的功越多；所以 电流通过、B 所做的功是＜B。 故选B。 点评：本题考查电流做功大小的比较，关键是电流做功公式的应用，重点记住影响电阻大 小的因素是导体的材料、长度、横截面积和温度；还要记住串联电路电流的规律。 二．电功与电能的计算（共17 小题） 3．功率为10 的发光二极管（LED 灯）的亮度与功率为60 的白炽灯相当。根据国家节能战 第1 页/ 共88 页 略，2016 年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2 只60 的白炽灯，均用10 的LED 灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近（ ） ．8×108k• B．8×1010k• ．8×1011k• D．8×1013k• 4．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行。一空调器在不同工作状态下电 功率随时间变化的关系见图，此空调器运行1 小时用电（ ） ．10 度 B．15 度 ．20 度 D．25 度 5．2004 年6 月10 日，联合国大会召开第58 次会议，会议鼓掌通过了2005 “ 年为国际物理 ” “ 年的决议。高邮中学的STS” “ ” 小组以实际行动庆祝国际物理年，对开发和利用水资源 进行研究，同学们认为在放自来水时，水的机械能没有得到利用而白白浪费。于是他们 在老师的指导下经过研制，在水龙头处安装了一只小型水轮发电机，当放水时水的机械 能转化为电能。设小型水轮发电机的效率为40%，水塔内的水面高于水龙头10 米，且 保持不变。当水龙头放出1 吨水时，小型水轮发电机所产生的电能为（ ） ．4000 焦 B．98000 焦 ．58800 焦 D．39200 焦 6．如表分别是一台电冰箱和一台电风扇的铭牌，在24 内正常使用电冰箱和连续运转电扇 消耗的电能（ ） B 65B ﹣ 电冰箱 额定电压 220V 工作频率 50z 额定功率 70 耗电量 050（k•）/24 FS 69 ﹣ 电扇 规格 400mm 额定电压 220V 工作频率 50z 额定功率 65 ．电冰箱多 B．电风扇多 ．一样多 D．无法确定 7．如图甲，电磁继电器和热敏电阻R1等组成了温度控制箱电路，R1处于温箱内，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：R1•t＝K（常数）；当线圈中的电 流达到40m 时，继电器的衔铁被吸合，下触点闭合，此时箱内温度为80℃，当线圈中 第1 页/ 共88 页 的电流为30m 时，电磁继电器的衔铁释放，上触电闭合，此时箱内温度为60℃，这样 就可以时控制箱内温度在60℃～80℃ “ ” 范围内变化。图中的交流电源是控制箱加热器 的电源，它的额定功率是1500。 （1）80℃时，热敏电阻R1的阻值是 Ω； （2）根据统计，正常情况下，温度控制箱内的加热器，每天加热50 次，每次加热 10m，恒温箱每天消耗电能 k•。 8．人类已进入智能化时代。小明家安装了空调智能控制系统，空调自动开启条件是：家中 有人且室温等于或高于26℃．S1和S2是控制空调开启的两个智能开关，当家中有人时 S1自动闭合，家中没有人时S1自动断开；当室温等于或高于26℃时S2自动闭合，室温 低于26℃时S2自动断开，则控制空调开启的电路示意图是图甲和图乙中的 。已 知小明家某天室内温度变化情况如图丙所示，当天8 12 ﹣ 和14 18 ﹣ 家中没有人，空调 的额定电压是220V，额定功率是1k，则这台空调当天消耗的电能是 k•。 9．双十中学的走廊灯原来是40 的日光灯，现全换为10 的节能灯，若平均每盏灯每天工作 3 小时，全校100 盏灯一个月（30 天）可以节约 度电，请你再提出一种节电的做 法 。 10 “ ” ．地球一小时由世界自然基金会于2007 年发起，号召全球的政府、企业和个人在三月 的最后一个周六晚上自愿关灯一小时，倡导与宣传节能减排行动，以共同应对全球气候 变化。北京的鸟巢、水立方和玲珑塔在3 月28 日晚上八点半关灯一小时，在美丽的黑 第1 页/ 共88 页 暗中展示它们对节能减排、应对全球气候变化无声的支持。假设鸟巢中安装了6000 支 80 的大功率节能灯，那么此次活动将节约 k•的电能。 11．潮汐能是由于地球和月球、太阳相互作用产生的能量，一日两次，日称潮，夜称汐， 世界上潮汐能蕴藏量约为10 亿千瓦，我国约有11 亿千瓦。我国东南沿海某海湾测量面 积为10×107m2，涨潮时水深20m，此时关上水堤闸门，可使水位保持20m 不变，退潮 时，堤外水位降至18m，假如利用此水堤建潮汐水力发电站，水的势能变为电能的效率 是10%．每天有两次涨潮，问该电站一天能发的电能是 ．（g 取10/kg） 12．如图是一种电动自行车，它的技术参数如下： •电动机36V，180 •密封免维护酸铅蓄电池（12V，12※）×3 •额定载重75kg，最高时速20km/ •在正常行驶（速度为15km/）的情况下，能行驶60km •行驶100km 充电电能消耗12k• 根据以上参数回答下列问题： （1）为了使电动机正常工作，3 个蓄电池应采用 连接方式。 （2）电动自行车在正常行驶（15km/）的情况下行驶60km，用时为 。 （3）电动自行车在以最高时速（20km/）行驶时，所受阻力为 。 （4）电动自行车100km 充电电能消耗12k•，在正常行驶（15km/）的情况下行驶60km 充电电能消耗是 ，设此时所受阻力为25，则行驶60km 克服阻力做功是 。 （5）是电量单位，1＝ 。 13．一种学生设计的电热座椅主要由座垫和脚踏组成，其电路示意图如图所示：座垫内的 电热丝R1＝260Ω、R2＝150Ω，脚踏内的电热丝R3＝400Ω．闭合开关S1，开关S2接 “ ” 可以使脚踏处于低温挡：开关S2接 “ ” 可以使脚踏处于高温挡（忽略温度变化对 电阻的影响），脚踏处于中温挡时，电热座椅在通电5m 所消耗的电能 。 第1 页/ 共88 页 14 “ ” ．无链条电动自行车，被称为没有链条的混合动力电动自行车。它相比传统自行车具 有很多优点，如：省力、耐用、安静、结构简单等，因此，无链条电动自行车是城市中 一种理想的交通工具。 如图所示为一种在售的无链条电动自行车。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以 通过给锂电池充电获得能量，也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的 动能可转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成 动能，以此驱动自行车前进。因此使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染。 为了保证电动车的续航能力，该车采用了能量密度大的锂电池，其能量密度达02k•/ kg，能量密度是指存储能量与电池质量的比值。下表是该无链条电动自行车的主要技术 参数（表中电池容量＝放电电流×放电时间，例如，1•是指以1 的电流能连续工作1）： （g 取10/kg） 整车 整车质量 40kg 最大车速 26km/ 最大噪声 ≤30dB 锂电池 电压 40V 容量 10• 电动机 额定功率 180 （1）电动车行驶时极为安静是从 “ ” “ ” （选填声源处或传播途径中）减弱噪声 的，与汽车相比，电动车启动较快的原因之一是因为其质量小，具有的 较小； （2）图中这款车的锂电池最多所能储存的电能约为 ，锂电池的质量为 kg，测试时若质量为60kg 的骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，在平直路面上最多 可连续匀速行驶27×104m，已知行驶时的阻力为车对地面压力的004 倍，则电动机的效 率为 % “ 。若骑行者同时踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，这种混合动力驱 第1 页/ 共88 页 ” 动可使车连续匀速行驶36×104m “ ” “ ，则混合动力驱动时人所提供的能量与电力驱 ” 动时锂电池提供的能量之比为 。 15．我省不少农村楼房顶上装有如图甲所示的水箱，注满时，水箱内的水面离地面平均高 度为10m。图乙是这种水箱的结构及工作示意图，其中、B 是由密度为25×103千克/米3 的材料制成的圆柱体，它们的体积均为500m3，位于水箱顶部的传感开关是一种特殊 “ ” 的拉线开关，其电阻随拉力变化及电路的工作状态如表。（g 取10 牛/千克） 传感开关受到的拉力/牛 25 15 传感开关的电阻/欧 5 5000 电动水泵的工作状态 通电转动 断电停转 （1）为了增加安全性，压力传感开关通常是通过一只电磁继电器控制电动水泵，请用 笔画线代替导线，按照题意将图乙中电动水泵电路连接完整。 （2）当电动水泵断电停转时，圆柱体排开水的体积是多大？（压力传感开关下的细绳 和、B 间的细绳质量与体积均忽略不计） 第1 页/ 共88 页 （3）当电动水泵处于通电转动状态时，电磁铁所在电路的电流大约是08，求电磁铁线 圈的电阻。 （4 “ ）电动水泵的规格为220 伏500 ” 瓦，水箱一次注水需要10 分钟，每次注水量为15 吨某户人家1 个月用水量为15 吨，这户人家每月用水需要消耗多少电能？ 16．黑夜中看不见开关位置，为此小明设计了如图所的电路。当单刀双掷开关S 合向b 时，照明灯亮、指示灯灭，避免指示灯费电；S 合向时，照明灯灭、指示灯亮，显示开 关位置（S “ 只能摆这两种状态）。他利用一个10V 1”的小灯泡和一段10×104Ω/m 的电 阻丝安装指示灯。 （1）为使指示灯正常发光，请在图示方框内完成指示灯和电阻丝的连接电路。 （2）按上述设计，电阻丝需截用多长一段？ （3）若照明灯一天（24 小时）使用6 小时，则整个电路一天总共耗电多少度？ 17．小柯为了解不同照明灯的性价比，制作了如图1 所示的装置。在正对观察孔的纸箱内 “ 平放一张写有E” “ 字的卡片，移动照明灯，使从观察孔恰能看清E”字，测出灯与箱之间 的距离，以比较灯的照明效果。实验后，他又查阅了相关资料，数据如下表： 实验次数 灯泡类型 功率/ 灯与纸箱之间的距离 /m 1 白炽灯 60 90 2 白炽灯 25 60 3 节能灯 11 90 （1）分析实验数据，你可以发现白炽灯的照明效果与灯的功率和照明的距离有关。比 较节能灯与白炽灯，在保证照明效果相同情况下，节能灯有什么优点？ 第1 页/ 共88 页 （2）白炽灯工作时的能量转化情况如图2，试推测节能灯工作时的能量转化情况，仿照 右图画出节能灯工作时的能量转化图。 （3）小柯了解到白炽灯的发光效率大约只有8%，请计算一下60 的白炽灯如一年正常 工作2000 会白白浪费掉多少度的电能。 18．常见的电动自行车，使用前要先对车上的蓄电池充电，骑行时蓄电池对车上的电动机 供电，电动机为车提供动力。下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。 最高车速 ≤30km/ 一次充电连续行驶里程 50km 铅酸蓄电池 36V/10 充电时间 8 一次充电耗电量 06k• 电动机效率 80% 整车质量 40kg 最大骑行噪声 ≤62dB （1）该电动自行车的充电器效率是多大？ （2）若质量是60kg 的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s 的速度匀速行驶时，受到的 阻力是人与车总重的003 倍，取g＝10/kg．求：电动机对自行车做功的功率和通过电动 机线圈的电流。 19．盼盼同学家买了一辆电动自行车，它行驶的动力是靠蓄电池提供的。当它的工作电压 为35V，工作电流为6 时。试求： （1）如果蓄电池的持续放电时间为3，则该车以5m/s 的速度匀速行驶的最大行程是多 少km？在这一过程中，蓄电池给电动车提供了多少电能？ （2）电动车蓄电池的电功率一部分转化为无用功率，另一部分转化为车行驶的有用功 率，其效率为80%．当电动车以6m/s 的速度匀速行驶时，它所受到的阻力是多少？ 3．电能表 【知识点的认识】 （1）参数的理解： 220V：表示电能表应该在220V 的电路中使用； 10（20）：表示该电能表的标定电流是10，额定最大电流是20； 50z：表示电能表在50z 的交流电路中使用； 600revs/k•：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1k•的电能，电能表上的转盘转过600 圈． （2）电能的求法： 第1 页/ 共88 页 ①测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗 的电能，单位是度（千瓦时）； ②测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转 盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能． 【解题方法点拨】 （1）要熟记电能表上各参数的详细含义． （2）利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是k•，记住单位之间换算关系：1k•＝ 36×106． 【命题方向】 电能的单位及换算、电能表的读数及其所有参数的含义、电能的求法是学习考查的重点， 学习时要注意与日常生活结合起来，特别是电能表的读数是中考命题的热点，常与生活中 缴纳电费的问题结合在一起进行计算． 三．电能表（共4 小题） 20．电能表是测量用电器消耗电能的仪表，小华想验证他家电能表表盘上标注的每千瓦时 “ 的转数是否准确，于是，他将标有220V 3”的用电器单独接入电路中，当该用电器正常 工作5m 后，电能表的转盘正好转了110r 则该电能表每千瓦时的实际转数应是（ ） ．2400r B．2000r ．1500r D．1200r 21．贾铭同学打算利用电能表来测量电视机实际消耗的电功率。他断开电能表连接的所有 其他用电器，只把电视机打开，在t 秒内测得电能表的盘转数为．如果电能表铭牌上标 明每千瓦时的盘转数为，电视机的电功率为 瓦。 22．电冰箱是间断式工作的（即工作一段时间停止一段时间，再工作再停止，如此循 环）．某电冰箱铭牌有关参数如下表所示。在家庭电路中只有电冰箱在标定电压下工 作，一天实际工作 ；若电冰箱每次从启动到停止工作的时间都为12m，每消耗 1k•电能，电能表转盘转1500 转，则该电冰箱每天启动 次，每工作一次电能表转 盘转 转。 容积（L） 175 功率（） 150 耗电量（k•/24） 09 额定电压（V） 220 23．电冰箱是间断式工作的（即工作一段时间停止一段时间；再工作再停止，如此循 第1 页/ 共88 页 环）．某电冰箱铭牌有关参数如右表所示。在家庭电路中只有电冰箱在标定耗电量下工 作时，一天实际工作 ；若电冰箱每次从启动到停止工作的时间都为12m，每消耗 1k•电能，电能表转盘转1500 转，则该电冰箱每天启动 次，每工作一次电能表转 盘转