2013年名校初升高自主招生物理综合练习卷（五）（解析版）

一、解答题

1. 难度：中等

某品牌双桶洗衣机的部分技术数据如下表所示．

名称	额定电压	频率	工作电流
洗涤电动机	220V	50HZ	0.5A
脱水电动机	220V	50HZ	0.8A

求：（1）该洗衣机洗涤时的电功率是多少瓦？脱水时的电功率是多少瓦？
（2）把洗衣机洗涤时从正转→停→反转→停叫完成一次周期性变化，那么该洗衣机洗涤时完成一次周期性变化所消耗电能为多少焦耳？
（3）该洗衣机洗涤7min所耗电能为多少焦耳？

2. 难度：中等

液化气炉是人们目前较普遍地使用的炉具，而电磁炉则是新一代的智能炉具．为了比较它们的耗能费用，小明进行了调查，得出如下两组数据：

液化气炉（用气）		电磁炉（用电）
热效率	50%	热效率	90%
液化气每瓶净重	15kg	额定电压	220V
液化气热值	3.54×10^7J/kg	额定功率	1000W
当地液化气价格	70元/瓶	当地市电价格	0.5元/度

请问：
（1）若小明家一天所需热量相当于把50kg的水从40℃加热到100℃，则他一天消耗的热量为______J．[c_水=4.2×10³J/]
（2）上述热量若靠电磁炉提供，需耗电能______度，若靠液化气炉提供需要燃烧______kg液化气．
（3）通过计算，你认为使用______炉耗能费用更低．（提示：液化气炉热效率是指炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比；热效率是指电磁炉有效利用的热量与消耗的电能之比．

3. 难度：中等

2007年4月18日，新型高速列车“和谐”号动车组开始驰骋在主要铁路线上，从而拉开了全国铁路第六次大提速的大幕．如图所示的CRH2型动车组由5节车箱组成，车组总功率为6000kW，最大牵引功率为4800kW，最大行驶速度为200km/h．
（1）当该车组用最大牵引功率以最大速度在平直轨道上匀速行驶3min，通过的路程是多少？在这个过程中车组受到的阻力是多少？
（2）为保证车组正常行驶，每节车箱上供乘客饮水用的电热水器耗电功率不能超过2800W．一节车箱内的电热水器5min最多可产生多少热量？这些热量可使多少20℃的水温度升高到70℃？[水的比热容为4.2×10³J/]
（3）仔细观察车头的外形，请你谈谈这样设计的好处．

4. 难度：中等

社会发展到今天，能源危机开始困扰人类．人们正在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展．热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下利用氢的同位素氘、氘在可控情况下发生的核聚变．聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量，就像造出一个“人造太阳”．反应后的生成物是无放射性污染的氦．预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16min产生1.44×10¹²J的热量．据媒体报道：1L海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量，相当于300L汽油完全燃烧所释放的热量．请根据所提供的数据进行计算，并回答以下问题：
（1）若汽油的密度约为0.7×10³kg/m³，300L汽油的质量是多少？（1L=1×10^-3m³）
（2）若汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，300L汽油完全燃烧能释放多少热量？
（3）从1.49×10²L海水中提取氢的同位素，在发生聚变时可以产生1.44×10¹²J的热量，若这些热量转化为电能的效率为50%，则它可以供给一台功率是200W的电视机正常工作多少小时？
（4）你知道吗？在安徽省合肥市科学岛上也有一台“人造太阳”．这个名为托卡马克的装置就要点火实验了．阅读了上述材料和数据后，你一定会有很多感受，谈谈你对“人造太阳”的认识．

5. 难度：中等

如图1所示电路是在环境温度为10℃左右的条件下工作的某自动恒温箱原理简图． 箱内电阻R_l=5kΩ，R₂为热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图2所示，电源电压为12V．当电压鉴别器的两接入点a，b间的电压U_ab小于2V时，鉴别器将使开关S接通，使恒温箱内的电热丝通电而发热，从而使箱内温度升高；当U_ab大于4V时，鉴别器将使S断开，停止加热．

（1）从图2中读出环境温度为15℃时的热敏电阻R₂为______kΩ．
（2）通过计算判定该恒温箱内的温度将保持在怎样的范围？
（3）若想使此恒温箱内的温度变化范围在第（2）问的基础上降低一些，在鉴别器功能和热敏电阻不变的条件下，可采取怎样的措施？

6. 难度：中等

现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控，测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度．如图甲所示的电路，将热敏电阻R置于细菌培养箱内，其余都置于箱外．这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度，又可以通过电压表的示数来表示箱内温度．已知该电路中电源电压是12V，定值电阻R₁的阻值是200Ω．热敏电阻R的阻值随温度变化的关系如图乙所示．求：
（1）当培养箱内的温度降低时，电流表的示数如何变化？
（2）当培养箱内的温度为40℃时，电压表的示数是多大？
（3）已知电流表的量程是0--30mA，电压表的量程是0--8V，则此电路能够测量的最高温度是多大？此时热敏电阻R消耗的电功率是多大？

7. 难度：中等

发光二极管（LED）具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用．如图甲所示是LED的实物图和元件符号．把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路，如图乙所示．

（1）闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED却不发光，可见，LED具有 ______（填“单向”或“双向”）导电性；
（2）移动滑片P，测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示．当该LED正常工作时，消耗的电功率和此时变阻器R′接入电路的阻值分别是多少？（要写出必要的公式和过程）

8. 难度：中等

电磁炉是种新型炊具，它具有加热快，效率高，节能环保，使用方便等特点，其工作原理是利用感应线圈通以交流电产生交变磁场，在其烹饪锅体内产生涡流，使运动电子与金属正离子发生频繁碰撞，从而产生大量的热，这种热直接发生于锅体本身，故热能损耗小，热效率高达80%且加热均匀，烹调迅速，节能省电．小华在一次课外活动中，对家用电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了有关数据，如下表：

观察对象	有关记录和相关活动
观察电磁炉铭牌	U额=220V，P额=1kW
观察电能表的铭牌	220V   10（40）A  50Hz  2000r/kWh
用电磁炉加热一壶水（水的质量m=2kg，初温t=30℃）	关闭家里其他用电器，只将电磁炉接入电路烧水观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得的水温为50℃

请你就他在活动中获得的有关资料，求解或提出有关问题：
（1）加热5min，水所吸收的热量；
（2）电磁炉工作5min消耗的电能；
（3）电磁炉的功率；
（4）请你将（3）的结果与他在活动中的有关数据进行比较，发现了什么新问题？并解释原因．

9. 难度：中等

如图1所示是家用电热水器的简易示意图，通过开关S的断开或闭合可使热水器处于保温或加热状态．已知热水器水箱装水60kg，R₁、R₂均为发热电阻丝，R₁=55Ω，R₂=825Ω，电源电压220V恒定．图是电热水器工作时电路中电流随时间变化的规律．问：
（1）水箱中的水从20℃加热到70℃需要吸收多少焦耳的热量？[C_水=4.2×103J/]
（2）电热水器处于加热和保温状态时的电功率分别是多大？
（3）该热水器按图2规律工作一天（24小时）需要消耗多少电能？

10. 难度：中等

小刚同学家有一台电热水器，铭牌如下表所示．

小天鹅“蓝金刚”XCD--50B型全自动电热水器
额定功率（kW）	2	加热方式	电加热器
额定电压（V）	220	类别	防触电保护--类
温度设定范围（℃）	20～90	净重（kg）	20
容量（L）	50	整机外形尺寸（mm）	530×φ400
出厂时间	2005年3月2日

根据铭牌所提供的信息，求：
（1）该电热水器电热丝正常工作时的电阻是多大？
（2）电热水器正常工作持续45min产生的电热是多少焦？
（3）若夏天用电高峰时家庭电路的实际电压只有198V，不考虑电热丝电阻随温度的变化，则电热水器在用电高峰时的实际功率为多少？

11. 难度：中等

如图甲所示是两电阻R₁、R₂各自的U-I图线．求：
（1）电阻R₁的阻值为多大？
（2）如果把R₁、R₂两个电阻串联接成如图乙所示的电路时，电流表的示数为0.1A．求：
①电阻R₂的电功率．
②电阻R₁、R₂在1min内消耗的电能之和．

12. 难度：中等

为应对日益短缺的石油危机，世界各国正加紧新能源汽车的研制和生产．我国自主研发的“东光牌”油电混合动力汽车（具备内燃机、电动机两种动力装置），每种动力装置的额定功率都是50kW，充电一次可贮存电能100kW•h．
（1）若该车只由电动机提供动力，每次充电后，可正常工作多少h？
（2）目前车用乙醇汽油的热值约为4.0×10⁷J/kg，汽车行驶消耗一次充电的电能，相当于节约多少kg汽油？
（3）如果该车动力装置的机械效率为75%，它正常工作1min所做的有用功是多少J？