(2012年中考)某小區(qū)裝修需要照明,施工人員用兩根長均為200m的鋁導(dǎo)線將一盞“220V500W”的電燈接在照明電路上。晚上八點施工時,施工人員發(fā)現(xiàn)該電燈燈光較暗,于是他用儀表測得該燈泡兩端的實際電壓為200V,已知鋁導(dǎo)線每米長的電阻約為0.02Ω。(計算時不考慮溫度對電阻的影響,計算結(jié)果取整數(shù)),問:(1)燈泡的實際功率是多少?(2)連接燈泡的鋁導(dǎo)線上損失的電功率是多少?(3)施工人員發(fā)現(xiàn)燈光晚上十點比八點亮一些,是由于燈泡兩端的實際電壓 ,這時連接該燈泡的鋁導(dǎo)線損失的電功率______ 。
答案:(1)電燈的電阻為:R=U2/P=(220V)2/500W=97Ω,當(dāng)電壓為200V時的實際功率為:P實=U2實/R=(200V)2/97Ω=412W。(2)輸電線的電阻為:R線=400m×0.02Ω/m=8Ω,線路中的實際電流為:I=U實/R=200V/97Ω=2A,所以:P損=I2R線=(2A)2×8Ω=32W。(3)變大。
解析:本題考查了求燈泡的實際功率、導(dǎo)線損失的功率以及根據(jù)燈泡亮度變化情況判斷燈泡電壓與導(dǎo)線損失的功率如何變化。由燈泡銘牌找出燈泡的額定電壓與額定功率是正確解題的前提,熟練掌握功率公式及其變形公式、歐姆定律是正確解題的關(guān)鍵。
(2013年中考)現(xiàn)在電動自行車、電動汽車逐漸普及,它們都采用電動機來獲得動力。某直流電動機的銘牌上標有“220V5.5kW”,電動機線圈的電阻為0.4Ω。(1)電動機的工作原理是什么?(2)該電動機正常工作1h,消耗多少電能?電動機線圈產(chǎn)生多少熱量?(3)在工作過程中,電動機因故障卡住無法轉(zhuǎn)動,很快就聞到焦煳味道,請你從能量轉(zhuǎn)化角度解釋這個現(xiàn)象。
答案:(1)通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用;(2)電動機消耗的電能W=Pt=5.5kW×1h=5.5kW·h,∵P=UI,∴電動機正常工作時的電流為I=P/U=5500W/220V=25A,線圈產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(25A)2×0.4Ω×3600s=9×105J;(3)線圈卡住無法轉(zhuǎn)動,電能無法轉(zhuǎn)化為機械能。消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此產(chǎn)生大量的熱,溫度迅速升高。
解析:該題考查電動機工作原理,正常工作時消耗的電能,以及正常工作與非正常工作時的能量轉(zhuǎn)化情況。由于電動機是非純電阻電路,正常工作時線圈產(chǎn)生的熱量遠小于電動機正常工作時消耗的總電能,學(xué)生在計算電流時往往錯把電動機線圈電阻當(dāng)作是工作電阻。所以不能用歐姆定律計算電流。
(2014年中考)我們在進行電學(xué)實驗時,需要注意燈泡的安全使用和電路安全?,F(xiàn)有兩只白熾燈L1“12V 12W”和L2“18V 9W”。(不考慮溫度對燈絲電阻的影響)(1)若把燈泡L1和L2并聯(lián)起來接到某一電源上,為了使燈泡安全工作,電源電壓最大為多少伏?此時通電5min,流過燈泡L2的電流做了多少功?(2)若把燈泡L2與一個滑動變阻器串聯(lián)制作成一個調(diào)光臺燈,現(xiàn)有一個24V的電源和三個不同型號的滑動變阻器,分別為“10Ω1A”“20Ω0.5A”“50Ω0.2A”,要讓電路安全工作,請你通過計算說明應(yīng)該選用哪一個滑動變阻器。
答案:(1)由P=U2/R可得,R2=U22/P2=(18V)2/9W=36Ω;兩燈泡并聯(lián)時,各支路兩端的電壓相等,則電源的電壓U并=U1=12V,通過燈泡L2的電流I2=U并/R2=12V/36Ω=1/3A,此時通電5min,流過燈泡L2的電流做功W=UI2t=12V×1/3A×5×60s=1200J;(2)電路電流最大為IL=UL/R2=18V/36Ω=0.5A“50Ω 0.2A”的滑動變阻器電流太小不適合。燈泡正常工作時,滑動變阻器電壓為:U′=U﹣U2=24V-18V=6V,滑動變阻器電阻為:R′=U′/IL=6V/0.5A=12Ω,“10Ω 1A”的電阻太小,不能滿足實驗需要,故選擇“20Ω 0.5A”滑動變阻器。
解析:該題考查電功的計算和歐姆定律的應(yīng)用,串、并聯(lián)電路的特點及用電器正常工作的條件。根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動變阻器,不但要考慮滑動變阻器允許通過的電流,也要考慮滑動變阻器的電阻,電路電流不能超過滑動變阻器允許通過的最大電流,滑動變阻器最大電阻稍大于電路需要的電阻,這樣,滑動變阻器既能滿足電路要求,也能使電路準確獲得需要的數(shù)據(jù)。
縱觀以上三題可以看出,宜昌市近三年的中考壓軸題的考點均為電學(xué),且都涉及電功、電功率、歐姆定律的應(yīng)用,也都與生產(chǎn)生活息息相關(guān)。所不同的是:2012年考查的是輸電線分壓對用電器的影響,以及導(dǎo)線損失電能的情況;2013年涉及的是電動機的原理及正常與非正常工作時的能量轉(zhuǎn)化;2014年涉及如何按要求選擇合適的滑動變阻器??梢?,中考壓軸題在保證大方向不變,即考試內(nèi)容為電學(xué),主考點為電功、電功率、歐姆定律的應(yīng)用的情況下,每年都有一定的側(cè)重點。筆者認為,2015年中考電學(xué)壓軸題也是如此,在保證主考點不變的前提下,在側(cè)重點方面將會與前幾年有所不同,在題型上也會有所創(chuàng)新。據(jù)此,筆者推薦一道題供大家參考。
例:為預(yù)防停電,高洲中學(xué)購置了一臺汽油發(fā)電機組,該機組的銘牌如圖。問:(1)發(fā)電機的原理是什么?(2)用該發(fā)電機給教學(xué)樓供電,若發(fā)電機正常工作2小時可提供多少kW·h的電能?該發(fā)電機組正常工作時發(fā)電效率是多少?(汽油的熱值q=4.6×107J/kg)(3)若用該機組作電源用鋁導(dǎo)線給200米外的建筑工地供電,要使“220V880W”燈泡正常發(fā)光,發(fā)電機的輸出電壓應(yīng)為多少?(已知鋁導(dǎo)線每米長的電阻約為0.01Ω,計算時不考慮溫度對電阻的影響)。
〔責(zé)任編輯:林勁〕