上右图是某种光电计数器的原理示意图，其中R₁的电阻值随着光照亮度的增大而减小，R₂为定值电阻。工件随传送带运动，使光源的光线间歇地照射R₁，A、B两点间的信号处理系统每获得高电压时计数一次。光线照射R₁时，信号处理系统___________(计数\不计数)，工件挡住光线，R₁两端的电压变＿＿＿＿．

第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题

一、(14分)1998年某地区遭受特大洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身(包括船员)质量约17t，已知甲、乙两地的水路距离为80km，船行驶的平均速度为lOkm/h(不计水流速度)。

    (1)请你设计一个完成此项任务的可行性方案；

    (2)通过分析、计算，找出最佳方案。(钢材的密度为7.9×10³kg/m³)

二、(18分)图l为一种电磁炉的原理示意图。它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流(感应电流)而产生焦耳热。同时，被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。

  (1)使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识(只写名称不写内容，不少于10个可得满分)。

(2)在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由_______传

递给_______的。电磁炉加热食物的过程中消耗______

____能转化为__________能；若用该电磁炉1次蒸熟

5个馒头需用时间25min，那么，1次只蒸熟1个同样

大小的馒头大约需要________min。

(3)某款电磁炉性能参数如下表所示：

    根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间(不计锅吸热及热散失)?

三、(18分)有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源，而且很方便。李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。也就是说，太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。

    在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。

    (1)透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?你在得出这个结论时做了什么假设?假设的根据是什么?

    (2)请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。

    (3)请你对这个实验方案的可行性做出评价。

四、(18分)用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”，即认为电流表的内电阻为零，电压表的内电阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻。这样，电流表两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。

    1．现有一个量程为0．6A，内电阻为0．13Ω的电流表，能否用它测量某电路两端的电压?若不能，请说明理由。若能，请说明用它能测量的最大电压值。

    2．现要精确测量一个阻值约为8Ω的电阻Rx，实验室提供下列器材。

    ·电流表A₁：量程100mA，内电阻r₁=4Ω

    ·电流表A₂：量程500mA，内电阻r₂=750Ω

    ·电压表V：量程10V，内电阻r₃=10kΩ

    ·变阻器R₀：阻值约10Ω·定值电阻R1：阻值为10kΩ

    ·电池E：两端电压约l.5V

    ·开关s、导线若干个

(1)选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。

(2)需要测量哪些物理量?根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。

五、(16分)图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0．2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：

    (1)圆柱形重物的质量；(2)圆柱形重物的密度；(3)打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。

六、(16分)图4为一种电饭煲的工作原理图。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同探讨。

  按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物．它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用

这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。

    (1)图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害?应当怎样加以完善?

    (2)将三脚插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响?

    (3)电饭煲工作了15min，会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的?

    (4)电饭煲工作了25min，听到“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响?怎样影响?

    (5)听到“啪”的一声后又过了l0min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样?

    (6)要想获得恒温的温水，你可以怎样做?

    (7)电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障?为什么?

第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题

一、(14分)1998年某地区遭受特大洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身(包括船员)质量约17t，已知甲、乙两地的水路距离为80km，船行驶的平均速度为lOkm/h(不计水流速度)。

    (1)请你设计一个完成此项任务的可行性方案；

    (2)通过分析、计算，找出最佳方案。(钢材的密度为7.9×10³kg/m³)

二、(18分)图l为一种电磁炉的原理示意图。它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流(感应电流)而产生焦耳热。同时，被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。

  (1)使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识(只写名称不写内容，不少于10个可得满分)。

(2)在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由_______传

递给_______的。电磁炉加热食物的过程中消耗______

____能转化为__________能；若用该电磁炉1次蒸熟

5个馒头需用时间25min，那么，1次只蒸熟1个同样

大小的馒头大约需要________min。

(3)某款电磁炉性能参数如下表所示：

    根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间(不计锅吸热及热散失)?

三、(18分)有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源，而且很方便。李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。也就是说，太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。

    在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。

    (1)透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?你在得出这个结论时做了什么假设?假设的根据是什么?

    (2)请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。

    (3)请你对这个实验方案的可行性做出评价。

四、(18分)用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”，即认为电流表的内电阻为零，电压表的内电阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻。这样，电流表两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。

    1．现有一个量程为0．6A，内电阻为0．13Ω的电流表，能否用它测量某电路两端的电压?若不能，请说明理由。若能，请说明用它能测量的最大电压值。

    2．现要精确测量一个阻值约为8Ω的电阻Rx，实验室提供下列器材。

    ·电流表A₁：量程100mA，内电阻r₁=4Ω

    ·电流表A₂：量程500mA，内电阻r₂=750Ω

    ·电压表V：量程10V，内电阻r₃=10kΩ

    ·变阻器R₀：阻值约10Ω·定值电阻R1：阻值为10kΩ

    ·电池E：两端电压约l.5V

    ·开关s、导线若干个

(1)选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。

(2)需要测量哪些物理量?根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。

五、(16分)图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0．2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：

    (1)圆柱形重物的质量；(2)圆柱形重物的密度；(3)打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。

六、(16分)图4为一种电饭煲的工作原理图。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同探讨。

  按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物．它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用

这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。

    (1)图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害?应当怎样加以完善?

    (2)将三脚插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响?

    (3)电饭煲工作了15min，会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的?

    (4)电饭煲工作了25min，听到“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响?怎样影响?

    (5)听到“啪”的一声后又过了l0min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样?

    (6)要想获得恒温的温水，你可以怎样做?

    (7)电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障?为什么?

人教版第八章   电功率 复习提纲

一、电能

1、电能：用电器工作用的过程就是把电能转化为其它形式能的过程，消耗多少电能就转化为多少其它形式的能。单位是焦耳，常用的单位还有kW·h，1kW·h=3.6×106J。

2、电功：电流所做的功。用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。电流做了多少功，用电器就消耗了多少电能。电流做功的多少与电路两端的电压的高低、电流的大小、通电时间的长短有关。电流在一段电路上做的功跟这段电路两端的电流、电路中的电流和通电时间成正比，即W=UIt。

电功计算公式：W=Pt=UIt。推导公式：W=I²Rt=U²t/R,(只适用于纯电阻电路)；W=UQ。

电功的单位：J、kW·h。

3、电能表：电能表是测量电功的仪表，即测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。

电能表的读数方法：电能表的表盘上某段时间前后两次读数之差即为这一段时间内消耗的电能，单位是kW·h。表盘上最右边一位数字是小数点后的数字。

二、电功率：

1、电功率的物理意义：表示用电器消耗电能（电流做功）快慢的物理量。

2、定义：用电器在单位时间内所消耗的电能。或电流在单位时间内所做的功。

3、单位：瓦特（W），常用单位还有kW。

4、公式：P=W/t=UI。P=W/t可用于计算电功率，也可以用于计算其它功率，是计算功率的通用公式。P=UI只能用于计算电功率，将欧姆定律I=U/R代入，还可以得到P=U²/R、P=I₂R等推导公式。

注意：P=UI是计算电功率普遍适用的公式，在纯电阻电路中，P=UI与P=U²/R、P=I₂R都可以用来计算电功率；而在非纯电阻电路中，只能用P=UI计算电功率。

5、额定功率：

①额定电压：用电器正常工作时的电压。

②额定功率：用电器在额定电压下工作时的功率。即用电器铭牌上标的用电器的功率。

③额定电流：用电器在额定电压下正常工作时的电流。用电器铭牌上标明的电流值就是用电器的额定电流。

④实际电压：用电器实际工作时加在用电器两端的电压。

⑤实际功率：加在用电器上的实际电压所对应的功率。

8实际功率和额定功率的关系：

若U_实>U_额，则P_实>P_额，用电器不能正常工作，严重时会影响用电器的使用寿命，甚至会烧坏用电器。

若U_实=U_额，则P_实=P_额，用电器正常工作。

若U_实<U_额，则P_实<P_额，用电器不能正常工作。

注意：小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。

9、测量电功率的几种方法

⑴根据公式P=UI，用电压表、电流表分别测出用电器的电压、电流，即可求出用电器的功率。

⑵根据公式P=W/t，用电能表测出家庭电路中某段时间内用电器消耗的电能，用停表测出对应的时间，就可以用公式P=W/t计算出用电器的功率。

⑶如果只有电压表，没有电流表，需要一个已知阻值的电阻R₀和用电器串联。

①如图所示1，用电压表测出R₀不同意见的电压U₀，则可知道通过电阻R₀的电流I₀= U₀/ R₀,根据串联电路的特点，通过用电器R的I和通过电阻R₀的电流I₀相等，即I= I₀，再利用公式P=UI就可求出用电器的功率。

②如图所示2，用电压表测出R不同意见的电压U₁和电路的总电压U，则可知道通过R₀的电流I₀=（U-U₁）/R₀，根据串联电路的特点，用电器的I=I₀，再用公式P=U₁I即或求出用电器的功率。

⑷如果只有电流表，没有电压表，需要一个已知阻值的电阻R₀和用电器并联。

①如图所示3，用电流表分别测出通过R、R₀的电流I、I₀，则可知电阻R₀两端的电压U₀= I₀ R₀，根据并联电路的特点，用电器和电阻两端的电压相等，即U= U₀，再用公式P=UI就可求出用电器的功率。

②如图所示4，用电流表分别测出电路的总电流I和R支路的电流I₁，根据并联电路的特点和欧姆定律可求出电阻R₀不同意见的电压U＇=（I-I₁）R₀，根据并联电路的特点，用电器和电阻两端的电压相等，即U= U＇，再用公式P=UI₁就可求出用电器的功率。

10、利用用电器铭牌求正常工作时的功率、电阻和电流

①已知U_额、I_额则P_额=U_额I_额；R=U_额/I_额   ②已知U_额、P_额则I_额=P_额/U_额；R=U_额²/ P_额

三、测量小灯泡的电功率。

1、实验目的：测量的额定功率和小灯泡在不同电压下的电功率。

2、实验原理：根据电功率的公式P=UI，测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，就可以计算出小灯光的电功率。

3、实验电路图：

4、实验器材：电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一，导线若干。

5、实验步骤：①按电路图连接好电路。②闭合开关，调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压达到它的额定电压，记下此时电流表的读数。并观察小灯泡的亮度。③调节滑动变阻器，分别使小灯泡两端的电压低于和稍高于它的额定电压，观察小灯泡的亮度，记下两次电流表的读数。

④利用公式P=UI计算灯泡的额定电功率的不在额定电压下的实际功率。

6、实验结果：测出小灯泡的额定功率，得到消耗的电功率越大，小灯泡就越亮这一规律，灯泡亮度取决于其在电路中消耗的实际功率。

说明：“伏安法”测电阻和“伏安法”测小灯泡的电功率都用到了滑动变阻器来改变电路的电流和部分电路两端的电压，但前者是为了多次测量求平均值使测量更准确，后者是为了让小灯泡两端的电压低于、等于和高于其额定电压，以观察比较三种情况下小灯泡的亮度，从比较暗到正常发光再到特别亮的变化。

四、电和热

1电流的热效应:电流通过导体时电能转化为热的现象。

2、电流产生的热量与电阻的关系：在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大电流产生的热量越多。在电阻和通电时间一定时，电流越大，电流产生的热量越多。

3、焦耳定律：

①内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。②公式：Q =I²Rt③对于任何电路都可以用Q =I²Rt计算。在纯电阻电路中Q =W=Pt=UIt=U²t/R=I²Rt。串、并联电路中放出的总热量Q =Q₁+Q₂+…+Q_n。

焦耳定律与电功的关系：在纯电阻电路中W=Q，表明电流做的功全部转化为电阻的内能；在非纯电阻电路中W>Q，表明电流做的功只有一部分转化为内能，另一部分电能转化为其它形式的能，计算非纯电阻电路中通过导体转化为内能的部分只能用Q =I²Rt

4、电热功率的计算：P_热=I²R，电能转化为热时的发热功率即电流通过导体时产生热量的功率跟导体中电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比。

5、电热的利用—电热器：电热器的主要部分是发热体，发热体由电阻率大、熔点高的合金制成。电热的优点：清洁卫生、无环境污染、热效率高、可以方便地控制和调节温度。

6、电热的防止：电热会使用电器温度过高影响用电器的工作、使用寿命甚至损坏用电器。电脑、电视、电动机等许多用电器上都有散热设备，就是为了防止电热的破坏。

五、电功率与安全用电

1、电流I与用电器电功率P的关系：I=P/U。家庭电路中的电压是一定的，用电器的电功率越大，电路中的电流越大。为了防止同时使用的用电器总功率过大，如需添置大功率的用电器时，应先计算一下增加用电器后电路的电流，看电路的总电流是否超过供电电路和电能表允许的最大电流。

3、家庭电路中电流过大的原因：过载，即用电器总功率太大；短路。

4、保险丝：保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电流过大时，根据P=I²R，电流在保险丝上的发热功率大，保险丝的温度升高，达到熔点而熔断，切断电路保护电路的安全。

保险丝越粗其额定电流和熔断电流越大。选用保险丝时，其额定电流应等于或者稍大于电路的额定电流，过粗的保险丝不能起到保险作用，过细的保险丝接入电路用电器不能正常工作。决不能用铜丝或铁丝代替保险丝。

5、测电笔：

①作用：识别火线和零线

②使用方法：用手接触笔尾金属体，笔尖金属体接触电线或与电线相连接的导体时，如果氖管发光，表示接触的是火线。

③判别简单的电路故障的方法：当电路发生故障时，用电器一般不能工作，用测电笔检查插座，如果两孔内的金属片与测电笔笔尖金属均使氖管发光，则表明干路中零线断路；如果接触时两孔都不能使氖管发光，则表明火线断路。

六、串、并联电路的特点