60讲 电学专有讲义（习题解析） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共58 页 初中物理自主招生讲义60 答与解析 一．电功率的计算（共55 小题） 1．一台电动机的额定电压是220V，其电阻是2Ω．正常工作时，通过的电流为5，忽略各 种摩擦，则电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率约为（ ） ．100% B．95% ．90% D．80% 答与解析：电动机发热功率：P 热＝2R＝（5）2×2Ω＝50， 电动机消耗的电功率：P 电＝U＝220V×5＝1100， 电动机消耗电能转化为机械能的功率：P 机械＝P 电﹣P 热＝1100 50 ﹣ ＝1050， 所以电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率： η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%≈95%。 故选：B。 2．有两只灯泡L1 和L2 “ ，分别标有6V 6” “ 和6V 3”字样，若不考虑温度对灯丝电阻的影 响，下面说法正确的是（ ） ．正常工作时，L1的电阻大于L2的电阻 B．正常工作时，L1消耗的电能一定大于L2消耗的电能 ．将两灯串联在6V 的电源上发光时，L2比L1亮 D．当两灯并联在6V 的电源上发光时，通过L1的电流小于通过L2的电流 答与解析： ．两灯泡正常工作时的功率和额定功率相等，由P＝U＝ 的变形式R＝ 可知，两 灯泡的额定电压相等，L1的额定功率较大，L1的电阻较小，故错误； B．两灯泡正常工作时的功率和额定功率相等，由P＝ 的变形式＝Pt 可知，两灯泡的 工作时间未知，则无法比较两灯泡消耗的电能关系，故B 错误； ．两灯泡串联时通过它们的电流相等，由P＝2R 可知，L1的电阻较小，实际功率较小， 灯泡较暗，即L2比L1亮，故正确； D．两灯泡并联在6V 的电源上发光时它们两端的电压相等，且实际电压和额定电压相 第1 页/ 共58 页 等，则实际功率和额定功率相等，由P＝U 的变形式＝ 可知，通过L1的电流大于通过 L2的电流，故D 错误。故选：。 3．如图所示，电源电压不变，定值电阻R＝18Ω，另有四只额定功率为2，额定电压分别 为3V、6V、12V、24V 的灯泡，当把它们分别接在电路中的、B 两端时，实际功率最大 的是（ ） ．3V 的灯 B．6V 的灯 ．12V 的灯 D．24V 的灯 答与解析：由P＝ 可得，四只灯泡的电阻分别为： R1＝ ＝ ＝45Ω，R2＝ ＝ ＝18Ω，R3＝ ＝ 72Ω；R4＝ ＝ ＝288Ω； 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流分别为： 1＝ ＝ ，2＝ ＝ ，3＝ ＝ ，4＝ ＝ ； 四只灯泡的实际功率分别为： P1＝1 2R1＝（ ）2×45Ω＝0009U2， P2＝2 2R2＝（ ）2×18Ω＝0013U2， P3＝3 2R3＝（ ）2×72Ω＝0009U2， 第1 页/ 共58 页 P4＝4 2R4＝（ ）2×288Ω＝0003U2， 所以实际功率最大的是6V 的灯泡。故选：B。 4．如图所示，电源的输出电压恒定不变，现将一个灯泡L 接在离电源很近的B 两点时， 灯泡L 消耗的功率为25，若将灯泡L 接在离电源较远的D 两点时，灯泡L 消耗的功率 为16，则输电导线和BD 消耗的功率为（ ） ．1 B．2 ．4 D．9 答与解析：设灯泡L 连接在、B 两点时，电路的电流为1，则 P1＝1 2RL＝25﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 若将灯泡L 接、D 两点时，电路的电流为2，则 P2＝2 2RL＝16﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②两式可得：1：2＝5：4， 若将灯泡L 接、D 两点时，电源的总功率为：P3＝U2， 则： ＝ ，即P3＝ ＝ ×25＝20， 所以导线和BD 消耗的总功率为：P＝P3 P ﹣ 2＝20 16 ﹣ ＝4。故选：。 5．如图所示的电路中，、B、分别表示电流表或电压表，它们的示数以安或伏为单位。当 开关S 闭合后，、B、三表示数分别为1、3、2 时，灯L1、L2正好均正常发光。已知灯 L1、L2的额定功率之比为3：1 ，则可以判断（ ） ．、B 、均为电流表 B．、B 、均为电压表 ．为电压表，、B 均为电流表 D ．为电流表，、B 均为电压表 第1 页/ 共58 页 答与解析： 、如果、B、都是电流表，闭合开关电路会短路，灯泡都不亮。故错误； B、如果B 为电压表，电路中无电流，灯泡不会发光，故B 错误； 、如果为电压表，、B 为电流表，闭合开关灯泡L1和L2并联； 、B 的示数之比为1：3，即：B＝1：3； 并联电路各支路两端电压相等，则L1、L2 的功率之比： ＝ ＝ ＝ ；故正 确。 D、为电流表，、B 均为电压表，两灯串联，、的示数之比为1：3，串联时电流相同， 根据P＝U 可知功率之比为1：3，故D 错误；故选：。 6．额定电压都是110V，额定功率P＝100、PB＝40 的电灯两盏，若接在电压是220V 的电 路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图中的哪一个 （ ） ． B． ． D． 答与解析：由题知，两灯泡额定电压相等，灯泡的额定功率较大，由P＝ 可知，灯 泡的电阻较小，即RB＞R。 、图中灯泡和B 串联在220V 的电源上，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电 压均不等于110V，所以都不能正常工作，故不符合题意； B、图中灯泡和可变电阻R 并联后又和灯泡B 串联，由并联电路中电阻越并越小、小于 任何一个分电阻可知，B 灯泡的电阻一定大于并联部分的总电阻，由串联电路的分压特 点可知，两灯泡两端的电压均不等于110V，所以都不能正常工作，故B 不符合题意； 、图中灯泡B 和可变电阻R 并联后又和灯泡串联，由电阻的并联可知，可变电阻调节合 适时可以使并联部分的电阻和灯泡的电阻相等，即两灯泡可以同时正常发光； D、图中灯泡和灯泡B 并联后又与可变电阻R 串联，当可变电阻的阻值和两灯泡并联的 电阻相等时它们可以同时发光； 由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，中电路的总电流为灯泡的额定电流， 第1 页/ 共58 页 D 中电路的总电流等于和B 两灯泡的额定电流之和，由P＝U 可知，中电路消耗的功率 最小。故选：。 7．有两个电路元件和B．流过元件的电流与其两端电压的关系如图（甲）所示，把它们串 联在电路中，如图（乙）所示。闭合开关S，这时电流表的示数为04，则电源电压和元 件B 的电功率分别是（ ） ．20V 08 B．25V 10 ．45V 10 D．45V 18 答与解析：B、由电路图可知，电路元件和B 串联，电流表测电路中的电流， 因为串联电路中各处的电流相等，所以电流表的示数为04 时，＝B＝＝04， 由图象可知，和B 两端的电压分别为：U＝2V，UB＝25V， 因为串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压：U＝U+UB＝2V+25V＝ 45V，故B 不正确； D、元件B 的功率：PB＝UBB＝25V×04＝1，故正确，D 不正确。故选：。 8 “ ．图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是：灯10V 10”，B “ 灯60V 60” “ ，灯40V 40”，D “ 灯30V 30”。在、b 两端加上电压后，四个灯都能发光。比较各灯消耗功率大 小，正确的是（ ） ．PB＞PD＞P＞P B．PB＞P＞PD＞P 第1 页/ 共58 页 ．PB＞PD＞P＞P D．P＞P＞PD＞PB 答与解析：灯的电阻：R＝ ＝ ＝10Ω，B 灯的电阻：RB＝ ＝ ＝ 60Ω， 灯的电阻：R＝ ＝ ＝40Ω，灯的电阻：RD＝ ＝ ＝30Ω； 设到b 回路的电流为1，则＝B＝1； ∵、D 两灯并联 U ∴＝UD，即R＝（1﹣）RD， ∴＝ ＝ ＝ ，D＝1﹣ ＝ ； 灯消耗的功率为P＝2R＝（1）2×10Ω＝10， B 灯消耗的功率为PB＝B 2RB＝（1）2×60Ω＝60， 灯消耗的功率为P＝2R＝（ ）2×40Ω≈73， D 灯消耗的功率为PD＝D 2RD＝（ ）2×30Ω≈98。 所以PB＞P＞PD＞P 故选：B。 9．如图所示的电动自行车既可以电动骑行，也可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池对车上 的电动机供电，电动机为车提供动力。下表是某型号电动自行车的主要技术参数。 整车 整车质量 40kg 最高车速 30km/ 最大噪声 62dB 蓄电池 电压 48V 容量 12 电动机 额定电压 48V 额定功率 240 根据学过的物理知识，判断以下估算结果中合理的是（ ） 第1 页/ 共58 页 ．电动自行车行驶过程中，电动机的工作电流保持5 不变 B．蓄电池一次充足电，放电时可输出的电能最多约为35×104 ．若蓄电池储存能量的80%用于驱动电动自行车在平均阻力为40 的水平公路上匀速行 驶，蓄电池一次充电最多能连续电动车行驶约41km D．蓄电池一次充电后，该电动自行车最多可供电动车骑行24 答与解析：（1）由P＝U 可得，电动机的额定电流：电动机＝ ＝ ＝5， 因电动机行驶过程中不一定以额定功率行驶， 所以，电动机的工作电流不一定是5，故不正确； （2）蓄电池一次充足电后放电时可输出的最多电能： 电＝U 电电t 电＝48V×12×3600s＝20736×106，故B 不正确； （3）每次充电可以给电动机提供的电能： 机械＝电×80%＝20736×106×80%＝165888×106， 因电动车匀速行驶，所以，受到的牵引力F＝f＝40， 由＝Fs 可得，最远行驶的距离： s＝ ＝ ＝41472m≈41km，故正确； （4）由＝ 可得，该电动自行车最多可供电动车骑行的时间： t＝ ＝ ＝24， 因电动车行驶时，蓄电池不能完全放电， 所以，该电动自行车最多可供电动车骑行的时间小于24，故D 不正确。故选：。 10．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V 的电动机带动下以 04m/s 的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为49k．不载人时测得电动机 第1 页/ 共58 页 中的电流为5，若载人时扶梯的移动速度和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载 的最多人数为（设人的平均质量为60kg，g＝10/kg ）（ ） ．12 人 B．14 人 ．20 人 D．25 人 答与解析： 维持扶梯运转的功率：P0＝U＝380V×5＝1900＝19k， 电动机的最大输出功率为P 最大＝49k △ 可用于输送顾客功率：P＝P 最大﹣P0＝49k 19k ﹣ ＝3k， 输送一个人的功率： P＝Gvs30°＝mgvs30°＝60kg×10/kg×04m/s×s30°＝120， 同时乘载的最多人数： ＝ ＝ ＝25（人）故选：D。 11．有个完全相同的灯泡，一是把它们并联后再与R1串联接入电路中，如图甲所示；二是 把它们串联后再与R2串联接入电路，如图乙所示。若电路两端的电压均为U，分别调节 R1和R2使所有灯都能正常发光，那么电路甲（包括R1）和电路乙（包括R2）所消耗的 总功率之比（ ） ．2：1 B．：1 ．1：1 D． ：1 答与解析：灯泡正常发光时每个灯泡的电流相等，设为， 甲图中，个相同灯泡并联后与R1串联， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，甲＝， 乙图中，个相同灯泡串联后与R2串联， 因串联电路中各处的电流相等，所以，乙＝， 由P＝U 可得，两电路的电压相等时，它们消耗的总功率之比： ＝ ＝ ＝ ＝ 。故选：B。 第1 页/ 共58 页 12．如图所示，电源电压U＝6V 且保持不变，电阻R＝10Ω，滑动变阻器R′的铭牌上标 “ 有20Ω 1”字样，在从左往右移动滑动变阻器滑片的过程中，下面表示滑动变阻器所消 耗的功率P′与接入电路的电阻R′ 关系的图象正确的是（ ） ． B． ． D． 答与解析：从图可知：电阻R 与滑动变阻器串联，滑动变阻器接入电路的电阻R′， 则根据串联的电阻特点可知：电路中的电阻R 总＝R+R′， 所以，＝ ＝ ， 滑动变阻器消耗的电功率： P′ ＝ 2R′ ＝ （ ） 2R′ ＝ （ ） 2R′ ＝ ＝ ＝ 。 所以，当（ ﹣ ）2＝0 时，即R′＝10Ω，P 滑最大； 第1 页/ 共58 页 由P′＝2R′可知，当R′＝0Ω 时，P′＝0； 当R′＝20Ω 时，P′≠0；比较图象可知只有符合。故选：。 13．某定值电阻两端的电压由U 变为 U 时，消耗的电功率变化了08，当电阻两端的电压 变为2U 时，该电阻消耗的电功率为（ ） ．16 B．32 ．36 D．72 答与解析：定值电阻的阻值不变，且电压由U 变为 U 时，消耗的电功率变化了08， 则由P＝ 可得：P1 P ﹣ 2＝ ﹣ ＝ ＝08， 所以， ＝09，当电阻两端的电压变为2U 时，该电阻消耗的电功率： P3＝ ＝4× ＝4×09＝36。故选：。 14．甲、乙两灯为钨丝白炽灯，将它们并联在照明电路里都能正常发光，且甲灯比乙灯 亮，那么（ ） ．甲灯的额定功率一定比乙灯大 B．甲灯消耗的电能一定比乙灯多 ．甲灯的电阻比乙灯大 D．甲灯两端的电压比乙灯两端的电压大 答与解析：、两灯并联在照明电路里都能正常发光，灯的实际功率等于额定功率，甲灯 比乙灯亮，说明甲灯的额定功率比乙灯大，即P 甲＞P 乙，故正确。 B、由公式＝Pt 可知，灯消耗的电能除了与灯的功率有关外，还与通电时间有关，现在 知道两灯的功率关系，但不知道通电时间关系，无法确定哪个灯消耗的电能多，甲灯消 耗的电能不一定比乙灯多，故B 错误； 、两灯并联，两灯电压U 相等，已知P 甲＞P 乙，由公式R＝ 可知R 甲＜R 乙，故错 误。 D、甲、乙两灯并联在电路中，甲灯与乙灯两端的电压相等，故D 错误。故选：。 第1 页/ 共58 页 15．小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图所示。其中R1、 R2、R3为发热电阻，三个灯泡为上述发热电阻相应的工作指示灯，其所消耗的电功率可 忽略不计。小星设想通过开关的组合，使电加热器能有多挡功率。当只S1闭合时，测得 功率为200；当只S2 闭合时，测得功率为100；小星设计此电热器最大发热功率为 800 ，则（ ） ．当只S3断开时，功率为500 B．此电热器一共可有六挡不同的功率 ．三个发热电阻的阻值之比为5：10：2 D．此电热器可能有一挡的功率为400 答与解析：∵总功率等于各电加热器功率之和，即开关S1、S2、S3都闭合时。 R ∴ 3的功率为P3＝P 最大﹣P1 P ﹣ 2＝800 200 100 ﹣ ﹣ ＝500， 则：、当只S3断开时，发热电阻R1、R2工作，功率为P1+P2＝200+100＝300，故错误； B、此电热器可有挡位是开关的断开和闭合引起的，情况如下表格： “√” “ （ 表示对应的开关闭合，×”表示对应的开关断开） 挡位 开关状态 功率/ S1 S2 S3 1 √ × × 200 2 × √ × 100 3 × × √ 500 4 √ √ × 300 5 √ × √ 700 6 × √ √ 600 7 √ √ √ 800 由功率栏给出的相应状态时电加热器的功率值可知，有七各不同挡位的功率值，故B 错 误； 第1 页/ 共58 页 、根据并联电路的特点，各支路两端的电压相等则：由P＝ 得： P1R1＝P2R2＝P3R3 R ∴ 1：R2：R3＝ ： ： ＝ ： ： ＝5：10：2；故正确； D、由选项分析可知，没有功率为400 的挡位，故D 错误。故选：。 16 “ ．标有6V 18” “ 和6V 12”的灯泡共5 只，全部接到12 伏的电源中，若电路中没有其他元 件，但它们都能正常发光，那么，电源的输出功率为（ ） ．66 瓦 B．72 瓦 ．78 瓦 D．84 瓦 答与解析：从题可知，每只额定电压为6V，所以直接并联是不行的， 而R1＝ ＝ ＝20Ω，R2＝ ＝ ＝30Ω， 两个灯泡电阻不一样，所以直接串联是不行的， 应将灯泡并联，并联后再串联， 两个并联组两端的电压应都为6V，所以两部分的等效电阻应相等， “ 设需要6V 18” “ 灯泡个，6V 12”的灯泡5﹣个， 根据并联电路电阻的特点可知， ＝ ， 解得：＝2， “ 所以，需要6V 18”灯泡2 “ 个，6V 12”的灯泡3 个， 电源的输出功率为：P＝18×2+12×3＝72。故选：B。 （多选）17．如表为某电烤箱铭牌，如图虚线框内所示是其内部简化电路图，R1和R2均为 电热丝，则下列说法中正确的是（ ） XX 牌电烤箱 第1 页/ 共58 页 额定电压 220V 额定功率 高温挡 1100 低温挡 440 频率 50z ．旋钮开关调至1 位置时为电烤箱高温挡 B．电路中R2的阻值是110Ω ．电路中R1的阻值是44Ω D “ ” ．若在电路中加一个温控开关，当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路，该开关 最好安装在、B、中的B 点处 答与解析：（1）由电路图可知，开关接1 时R1与R2串联，电路中电阻最大，根据P＝ 可知总功率最小，电烤箱处于低温挡；开关接2 时电路为R1的简单电路，电路中电 阻最小，根据P＝ 可知功率最大，此时电烤箱处于高温挡，故错误； 高温挡时电路为R1的简单电路，由P＝ 可得电路中R1的阻值： R1＝ ＝ ＝44Ω，故正确； 低温挡时，R1与R2串联，电路中的总电阻：R＝ ＝ ＝110Ω， 所以，R2的阻值：R2＝R R ﹣ 1＝110Ω 44 ﹣ Ω＝66Ω，故B 错误； （2 “ ）根据安全用电常识，开关应接在火线上，且应控制整个电路，由图可知限高温开 ” 关最好安装在B 点处，故D 正确。故选：D。 （多选）18．如图，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，E 为两端电压恒定的电源，以下 说法中不正确的有（ ） 第1 页/ 共58 页 ．当R1＝R2+R3时，R1获得最大功率 B．当R3＝R1+R2时，R3获得最大功率 ．当R2＝R1+R3时，R2获得最大功率 D．当R3＝R1+R2时，电源输出功率最大 答与解析： 、R1、R2两定值电阻串联后再与R3串联，由电阻的串联和欧姆定律，电路的电流为： ＝ ，即R3连入电路的电阻最小时，电路的电流最大， 对R1、R2两个定值电阻，根据P＝2R，当电路的电流最大时，R1、R2获得的功率最大， 故错误； B 、R3 的功率为：P3 ＝2R3 ＝（ ）2R3 ＝ ＝ ＝ 由上式知，当R3＝R1+R2时，R3获得最大功率，B 正确； D、根据P＝ ，当电路的总电阻最小时，即R3 连入的电阻最小，电源输出功率最 大，D 错误。故选：D。 （多选）19．如图甲，电源两端电压恒为6V，在、b 之间分别接入