【培优练习】《第一节 电能的产生》（物理沪科九年级全一册）.docx

第一节 电能的产生培优练习 一、多选题1. 如图所示，把一个接在家庭电路中正在发光的灯泡放到蹄形磁体中间，发现灯丝晃动，关于这种现象，下列说法中正确的是( )A. 灯丝晃动是因为灯丝是钨制成的，能够被磁体吸引B. 该现象中，内能转化为机械能C. 灯丝晃动是因为磁场对通电导体的作用D. 利用该现象原理可以制成电动机二、填空题2. 如图为科研人员研制的“发电鞋”，鞋的内部安装了磁铁和线圈，人在行走时发的电存储于蓄电池中，可用于手机充电。（1）发电鞋发电时是利用_原理工作的；（2）穿该发电鞋以某速度行走，其平均发电功率约为0.4瓦，若以这样的速度行走10分钟，可产生电能_焦。三、计算题3. 2017年底，随着168h连续稳定运行试验完成，中核集团福清核电项目4号机组正式具备商业运行条件，标志着福清核电一期工程全面建成投产。（1） 福清核电总装机容量约400万千瓦，年发电时间约为5000h，则该发电站一年内发电约多少千瓦时？（2） 若这些电能由热电转化效率为36的热电厂完成，需要燃烧多少吨煤？（煤的热值为3107Jkg，结果保留两位小数）（3）核电站中发电机是其重要的设备，发电机线圈上设计有温度自动控制报警电路，当温度过高时，自动报警。其等效电路图如图所示，电源电压为12V且保持不变；R1是一个100的定值电阻；R2是一个热敏电阻，温度达到100时启动报警，热敏电阻随温度变化的关系如表所示；电流表的量程是030mA。温度t20 40 60 80 100 120 140 电阻R2 1300 1000 750 550 400 300 250 发电机的工作原理是_。当温度达到100报警时，电流表示数是多少安？求此电路能测量的最高温度。四、综合题4. 日本东北海域发生了里氏9级地震并引发大规模海啸，日本多个核电站受到影响，福岛第一核电站四个机组先后发生爆炸井出现放射性物质泄漏的严重事态，这一系列灾难引发了人们对核电站的持续关注。核电站的核心部分是核反应堆，它被密封在一个压力容器中。核燃料在裂变过程中发生链式反应，释放大量的能量，人类通过控制链式反应的速度，实现核能的利用。在压力容器中，由裂变放出的能量加热了周边的水，使水的温度升高，但因水处于高压下，它并不沸腾，水被泵到热交换器里，引起了其它水的沸腾，产生高温高压的水蒸气推动汽轮机，从而带动发电机发电。水蒸气在冷凝器中被液化为水，然后循环使用。通过上述材料回答以下问题：（1）核电站是通过核_变获得能量。核能是_能源（选填“可再生”、“不可再生”）。（2）压力容器中的水在压强增大时沸点_。在冷凝器中使用_较大的物质作为冷凝剂。（3）核电站中的发电机是利用_现象实现发电的。5. 阅读短文，回答问题混合动力汽车我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如表所示，当储存的电能降到最大值的20%时，必须停止对外供电汽车行驶过程中受到阻力来自于两部分，一是路面对汽车的摩擦阻力，这个阻力约为车重的0.06倍；二是空气对行驶汽车的阻力，这个阻力与速度的平方成正比将这种汽车放在风洞测试时，风速45km/h时，汽车所受的总阻力为850N输出电压/V 300 额定功率/kW 100 最大容量/kWh 300 总质量/kg 1000 （1）镍氢蓄电池组额定电流为_A，用额定功率供电时，可供电_h（2）电机充当发电机时，它是利用什么原理发电的（ ）A磁场对电流的作用B电流周围存在磁场C电磁感应现象（3）这辆汽车速度为90km/h时，所受的阻力约为_N，汽车发动机克服阻力做功的功率为_kW.（4）若轮胎与地面的接触面积为103cm2，这辆汽车对地面的最大压强为_Pa，汽车对地面的压强随速度增加而_（选填：“变大”、“不变”或“变小”）（5）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油10kg，车速为90km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值燃油的热值为4.5107J/kg完全燃烧燃油20kg能放出 J的热量，试计算这种汽车燃油的能量转化效率约为_答案和解析1.【答案】CD【解析】【分析】 发光的灯丝告诉了灯丝中有电流通过；灯丝颤动说明受到了力的作用。根据通电导体在磁场中受力的相关知识即可解决此题。 本题考查通过灯丝的晃动，联系到受力，进而与通电导体在磁场中受力而运动联系起来是解决此题的思路。 【解答】 A.磁体不能吸引钨丝，故A错； B.该现象中，电能转化为机械能，故B错； C.有电流通过的灯丝置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到力的作用，故C正确； D.利用该现象原理可以制成电动机，故D正确。 故选CD。 2.【答案】电磁感应；240【解析】解： （1）由题意可知，人在行走时，人体带动磁铁运动，磁铁产生的磁场通过线圈，从而产生感应电流，所以“发电鞋”是利用电磁感应原理制成的； （2）以正常速度行走时，其发电的功率约为0.4W， 所以10min产生的电能为：W=Pt=0.4W600s=240J。 故答案为：电磁感应；240。（1）电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动时，导体中会有感应电流产生； （2）根据W=Pt计算发电鞋产生的电能。本题主要考查了电磁感应原理的应用和电能的计算，明确“发电鞋”的工作原理是解答此题的关键。3.【答案】解：（1）该发电站一年发电WPt4106kW5000h21010kWh（2）电能W21010kWh7.21016J需要煤完全燃烧产生的热量Q放=W=7.21016J36=21017J；需要消耗煤的质量m=Q放q=21017J3107J6.67109kg=6.67106t；（3）发电机的工作原理是电磁感应原理由表格可知，当温度为100时，R2400此时电流表示数I=UR1R2=12J100400=0.024A由表中数据可得出，温度越高，热敏电阻阻值越小，所以当电流表示数为0.03A时，热敏电阻阻值最小，所测温度最高。R总=UI最大=12V0.03A=400；R2R总R1400100300由表可知，此时的温度为120，所以此电路能测的最高温度为120。答：（1）该发电站一年内发电约21010千瓦时；（2）若这些电能由热电转化效率为36的热电厂完成，需要燃烧6.67106吨煤；（3）发电机的工作原理是电磁感应原理。当温度达到100报警时，电流表示数是0.024安；求此电路能测量的最高温度是120。【解析】（1）已知总装机容量，年发电时间由公式WPt求出答案；（2）利用公式求出需要燃烧多少吨煤；(3)发电机的工作原理是电磁感应原理，根据欧姆定律求得电流、电阻大小，利用表格查出数据。本题考查发电机的工作原理、电功的公式、热机效率公式、及欧姆定律，是一综合题，只要对公式有正确的认识，可得答案。4.【答案】裂；不可再生；升高；比热容；电磁感应【解析】解：（1）核能主要包括核裂变与核聚变，由于核聚变的反应目前还不可控，故核电站主要是利用了核裂变获得能量；由于产生核反应的原材料不能重复使用，用完必须处理，故核能属于不可再生能源； （2）压强增大时，物体的沸点升高，故在压力容器里水并不沸腾； 为了给冷却效果更好，冷凝剂应选用比热容较大的物体； （3）发电机都是利用了电磁感应现象，即导体切割磁感线产生的； 故答案为：（1）裂；不可再生；（2）升高；比热容；（3）电磁感应。解答本题应掌握： （1）核电站是利用重核的裂变获得能源的，由于能产生裂变的原料不能重复使用，故核能是不可再生能源； （2）当压强增大时，物体的沸点是升高的；为了能带走更多的热量，故冷凝器中应使用比热容较大的物体作为冷凝剂； （3）发电机都采用了电磁感应现象实现发电。本题通过核电站考查了核能应用的相关知识，为近几年考查的热点应熟练掌握。5.【答案】（1）330 2.4（2）C（3）1600 40（4）105变小（5）9108 40%【解析】【分析】（1）根据表格中的额定功率与输出电压，利用求出额定电流；根据表中最大容量求出可利用部分的能量，再利用求出可供电时间；（2）发电机是根据电磁感应现象制成的；（3）根据阻力的来源，先计算出路面对汽车的摩擦阻力，然后求出风速45km/h时，汽车所受的空气的阻力；根据阻力与速度的关系，求出车速是90km/h时，空气对车的阻力，再求出此时的总阻力；最后利用P=Fv求出做功的功率；（4）知道受力面积，利用G=mg求出水平路面上汽车的重力即对地面的压力，根据求出对地面的最大压强；流体压强跟流速的关系是：流速快的地方压强小，据此分析；（5）已知燃油的质量20kg，燃油的热值为4.5107J/kg，根据Q放=mq可求出燃油放出的热量；车速是90km/h时，牵引力与阻力是一对平衡力，根据（3）的计算结果，利用s=vt求出汽车行驶的路程，根据W=Fs求出做的功；已知蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值，可求出转化成的电能，这样被有效利用的能量为做的功和转化成的电能之和，最后根据汽车燃油的能量转化效率。本题综合考查了额定电流的计算、发电机的原理、功率的计算、压强的计算、流体压强与流速的关系、热量的计算以及热机的效率，考查点多，也是一道生活中的物理题，有其实用价值；对公式的把握和运用是基础，读好题是关键，本题难度较大，在计算内燃机的效率时，要注意不要忘记转化成的电能的能量。【解答】（1）有表中数据可知：额定功率为100kW，输出电压为300V，所以额定电流为：；因当储存的电能降到最大值的20%时，必须停止对外供电，所以可向外供电为：W供=80%W总=80%300kWh=240kWh，供电时间为：；（2）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是电磁感应现象，故选C；（3）汽车的重力为：G=mg=1000kg10N/kg=10000N，路面对汽车的摩擦阻力为：f路=0.06G=0.0610000N=600N，风速45km/h时，汽车所受的总阻力为850N，所以风速45km/h时，空气对行驶汽车的阻力为：f空=f-f路=850N-600N=250N，空气阻力与速度的平方成正比，所以当车速度为90km/h时，速度增大了2倍，阻力增大4倍，为：f空=4f空=4250N=1000N，此时的总阻力为：f总=f路+f空=600N+1000N=1600N；汽车发动机克服阻力做功的功率为：；（4）轮胎与地面的接触面积为：103cm2=0.1m2，水平面上静止汽车对水平路面的压力最大F=G=10000N，压强最大为：，当流线型的车子快速行驶时，产生升力，车子对地面压力减小，故对地面的压强随速度的增加而变小；（5）燃油放出的热量：Q放=mq=20kg4.5107J/kg=9108J；汽车通过的路程：s=vt=90km/h1h=90km=90000m，因为匀速直线运动，阻力