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综合素质提升训练
时间：80分钟 满分：100分
第十五章　电功和电热(每空2分，每图2分)
1. 小明做“测小灯泡电功率”实验时，所用器材：电压可变的学生电源、额定电压为2. 5 V的小灯泡、滑动变阻器(可选的规格分别为A. “5 Ω　1 A”、B. “40 Ω　1 A”和C. “60 Ω　0. 5 A”)、电压表、电流表、开关和导线若干。(16分)
(1)如图甲所示是小明连接的电路，经检查发现接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确连接的导线。
(2)连接好电路，正确操作后，移动滑动变阻器的滑片，小明发现小灯泡始终不亮，电压表、电流表示数均为零，经检查电表完好。则故障可能是________(填字母)。
A. 小灯泡短路　　　 B. 滑动变阻器断路　 　　C. 小灯泡断路
(3)故障排除后，小明将电源电压调为4. 5 V，然后从滑动变阻器接入电路的阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡的U I图像，如图乙所示，则小灯泡的额定功率是________W，所用滑动变阻器的规格是________(填字母)。实际测量时，当电压表有示数时，其内部是有微弱的电流通过的，若考虑这个微弱的电流的影响，则所测小灯泡的额定功率________(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
(4)实验过程中，小明向右移动滑动变阻器的滑片，若滑动变阻器的功率减小了ΔP1，小灯泡的功率变化了ΔP2，则ΔP1________ΔP2。(选填“＞”“＜”或“＝”)
(5)爱动脑筋的小明想出另一种测量该小灯泡额定功率的方法，设计了如图丙所示的电路(电源电压为4. 5 V，小灯泡的额定电压U额为2. 5 V，R0阻值已知)，请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1拨至“1”，调节滑动变阻器的滑片，直至电压表示数为________V。
②滑片不动，再将开关S1拨至“2”时，读出电压表示数为U0。
③小灯泡的额定功率P额＝________(用U额、U0、R0表示)。
2. 阅读短文，回答问题。(12分)
全自动洗碗机
全自动洗碗机具有热水洗净、暖风烘干等功能。某型号洗碗机如图甲，它的外壳是金属材质，其部分铭牌数据如表所示。该洗碗机的清洗工作程序为：①注水程序：注水泵工作时给水箱注水，1 min注满水，注水程序结束；②加热程序：发热电阻工作时对水箱的水进行加热，水温上升到50℃时，加热程序结束；③洗涤程序：洗涤过程中，高压的热水从上、下层两个喷臂的喷水孔(每个喷臂10个喷水孔)喷出，对餐具进行全方位喷淋清洗，达到设定的洗涤时间后，洗涤程序结束；④排水程序：排水泵工作1 min将水箱中的废水全部排出，到此全过程清洗工作程序结束。清洗工作程序结束后，内置烘干系统工作，可以主动排净洗碗机内部的水分和霉菌，避免餐具二次污染。[取c水＝4. 2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1. 0×103 kg/m3]
额定电压 220 V
水箱容积 12 L
加热程序功率 ***
洗剂程序功率 ***
注、排水程序功率 60 W
洗剂系统水泵流量 36 L/min
(1)该洗碗机应选用图乙中的插头________(选填“ A”或“B”)。
(2) 安装该款洗碗机橱柜的开孔尺寸(宽×深×高)为606×602×780 mm，该洗碗机的规格可能是下列的________。
(3)清洗碗筷常用热水，因为温度越高，分子热运动越________。
(4)若每个喷水孔的面积为5 mm2，则水从喷水孔喷出的速度可达________m/s。
(5)某次洗碗清洗全过程总耗时82 min，总耗电0. 622 kW·h，水箱中水的初温为20℃，加热程序的加热效率为84%，加热功率与洗涤功率之比为50：4，则此次清洗过程，加热程序中水吸收的热量为________J，洗涤程序用时________min。
3. 阅读短文，回答问题。(14分)
主动式空气净化器
净化器的工作原理：机器内的马达带动风扇使室内空气循环流动，污染的空气通过机器内的空气过滤网后，各种污染物被吸附。主动式空气净化器(如图甲)还会在出风口加装负离子发生器，将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。
下表为某型号的主动式空气净化器的参数。CADR是反映其净化能力的性能指标，CADR值越大，其净化效率越高。利用CADR值，可以评估其在运行一定时间后，去除室内空气污染物的效果。可按CADR＝计算(V：房间容积；t：空气净化器使房间污染物的浓度下降90%运行的时间)。洁净空气量是指1 h净化空气的体积，净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比。
额定功率 60 W CADR 600 m3/h 声强范围 34～64 dB
模式 睡眠 静音 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 强劲
工作挡位 待机 1挡 2挡 3挡 4挡 5挡 6挡
功率(W) 0. 9 23 44 75 103 123 148
洁净空气 量(m3/h) — 120 240 360 500 610 760
(1)下列说法正确的是________。(填字母)
A. 输入净化器中的功率越大，消耗的电能越多
B. 净化器CADR值越小，越节能
C. 机器内的马达工作时，主要将电能转化成机械能
D. 气流外侧的颗粒物也被吸入净化器，是因为气流处流速大，压强大
(2)空气净化器工作时，空气中的污染颗粒物接近带有负电荷的金属网时受到强烈的吸引力，这主要是因为__________________________________________ _________________________________________________________________。
(3)如果室内面积为60 m2，房间的高度为3 m，则该空气净化器使房间污染物的浓度下降90%，理论上需要________h。
(4)某次单独使用空气净化器10 min，消耗电能4. 5×104 J，则该空气净化器在________挡工作；若出风口的面积为0. 2 m2，则在该挡位下工作时的风速为________m/s。
(5)利用气敏电阻可以检测空气质量，如图乙所示为检测电路，定值电阻R0＝10 Ω，电源电压恒为28 V；如图丙所示为气敏电阻阻值随空气中有害气体浓度β变化的关系曲线。现用此电路检测该型号净化器的净化效率：净化器启动前，检测电路中电流表的示数为0. 7 A，此时空气中有害气体浓度是________μg/m3，净化器正常使用30 min后，检测电路中的电流变为0. 1 A，则该空气净化器的实际净化效率为________%。
第十六章　电和磁(每空2分)
4. 阅读短文，回答问题。(18分)
跨学科实践：设计一氧化碳(CO)浓度安全断路器
【任务要求】为安全使用煤气，设计一款家用CO浓度安全断路器，当空气中CO达到一定浓度时，拉开闸刀开关，要求自动、快速(相同时间内，拉动闸刀开关移动的距离大)。
【设计实施】小明所在的项目化学习小组设计了用于监测CO浓度的安全断路器的模拟电路。其电路图如图甲所示，由控制电路(含电源、气敏电阻R0、定值电阻R1、电磁铁E等)和机械传动部分(含闸刀开关、轻质杠杆 AB、配重C等)组成，电磁铁E位于C的正上方。当控制电路中的电流超过一定值时，配重C被电磁铁E吸起，杠杆AB绕O点转动，带动轻杆拉开闸刀开关，自动切断电路。已知电源电压U为6 V，定值电阻R1的阻值为10 Ω，OA与OB的长度之比为1：2。E对C的吸引力F0与通过控制电路的电流I的关系如图乙所示，CO浓度与气敏电阻R0的阻值的关系如图丙所示。
【交流评价】如下表格是任务的部分评价指标，根据评价表对活动进行评价。
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 能自动、快速切断电路，安全可靠 能自动切断电路 不能切断电路
指标二 有调节结构，调节方便 有调节结构，调节不方便 无调节结构，不能调节
(1)关于该实践活动，下列说法正确的是________。(填字母)
A. 若F0为动力，则AOB是费力杠杆
B. 电磁铁E的上端为S极
C. CO浓度增加时，E的磁性变弱
D. 配重C可能是铜材料制成的
(2)电磁铁线圈的电阻和杠杆自重均忽略不计，已知C的重力为2. 1 N，闸刀开关刚好被拉开时所需的力F为0. 6 N，闸刀开关刚好被拉开时，电磁铁E对C的吸引力为________N，定值电阻R1的电功率为________W，此时一氧化碳浓度是________mg/m3。
(3)使用一段时间后，由于电源电压减小，导致一氧化碳浓度达到(2)中设定值时不能拉开闸刀开关，自动切断电路。为解决这一问题，小组成员先将定值电阻R1改为______________，然后进行调试：先将气敏电阻R0换成阻值为________Ω的定值电阻，并在其两端并联一个电压表，调节使得电压表的示数为________V，接着断开开关，再将定值电阻换成气敏电阻R0。
(4)根据“评价表”对(3)中修改后的方案进行评价，你的评价等级是________，依据是_____________________________________________________________。
第十七章　电磁波与现代通信(每空2分)
5. 阅读材料，回答问题。(12分)
潮汐发电
潮汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量，单库双向潮汐电站是较常见的潮汐能发电站，单库双向潮汐发电的原理主要是利用潮汐水位差产生的势能来推动水轮机旋转，进而驱动发电机发电(如图甲所示)。具体来说，当涨潮时，海水通过进水口进入水库，水流会推动水轮机旋转，水轮机与发电机相连，驱动发电机发电。同样的，当落潮时，水库内的水通过水轮机流出，再次驱动发电机发电。
我国某潮汐电站根据预测的潮水水位，调整水库的进出水策略，优化发电效率。图乙所示的是该潮汐电站某天的潮水水位预测曲线。
该潮汐电站有5台规格相同的发电机，该发电机组的能量转化率为30%。发电机组的能量转化率是指发电机组将输入的某种形式的能量转化为电能的效率。图丙是一台发电机组输入能量功率与某天不同时刻的关系图，其中0时至12时的发电量与全天发电量的比是3：5。
(1)潮汐能属于________(选填“可再生”或“不可再生”)能源；潮汐发电过程中，主要把海水的________能转化为电能。
(2)水轮机叶片具有质量轻、耐磨损等性能，通常由硬度大、密度________(选填“大”或“小”)的复合材料制成。
(3)参照图乙信息，图甲所示水位状态最可能对应的时间段是_______。(填字母)
A. 6：00前后 　 B. 10：00前后 　 C. 13：00前后 　 D. 20：00前后
(4)如图丙所示，该潮汐电站这天工作输出的电能相当于完全燃烧________kg的煤放出的热量。(q煤＝3. 0×107 J/kg)
(5) 潮汐发电与传统火力发电对比，存在哪些优势？______________ (写出一条即可)。
第十八章　能源与可持续发展(每空2分)
6. 广东大亚湾核电站是我国第一座大型的商用核电站，位于深圳市大鹏新区大鹏半岛。核电站在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式来实施，核电站的发电输出电功率为2×107 W，用10 kV的高压进行输电。图1是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图。(16分)
(1)核电站是利用核________(选填“裂变”或“聚变”)反应释放的能量来发电的。
(2)关于远距离输电，下列表述正确的是________(填字母)。
A. 提高输电电压会增大输电电流，从而增大输电损失
B. 提高输电电压可以减小输电线的电阻，从而减小输电损失
C. 在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D. 若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式
(3)核电站高压输电时的输电电流为________A，在输送功率不变时，若改用1 000 kV的电压输电，则此时输电线上的热损耗功率与原来输电线上的热损耗功率之比为________。
(4)远距离输电时某处发生了短路，为确定短路位置，检修员利用电压表、电流表和电源接成如图2所示的电路进行测量，已知甲、乙两地的每根输电线每千米的电阻为R，电压表示数为U，电流表示数为I，则短路位置到甲地的距离为________km。(用已知物理量的符号表示)
(5) 某户居民标有“220 V　40 W”的灯泡正常发光时的电阻为________ Ω，在用电高峰期时灯泡比正常发光时暗的原因是______________ _________________________________________________________________。
(6)若经过降压变压器后，供电设备输出的电压恒为220 V，通过总电阻为0. 2 Ω的输电线给居民楼内的用户供电，当居民楼内所有用电器的总功率为21. 78 kW时，不考虑灯泡电阻变化，标有“220 V　40 W”灯泡的实际功率为________W。
答案
第十五章　电功和电热
1. (1)如图所示　(2)B　(3)0. 75；B；偏大　(4)＜ (5)①2　③U额·
2. (1)B　(2)B　(3)剧烈　(4)6　(5)1. 512×106；60
3. (1)C　(2)带电体能吸引轻小物体　(3)0. 72　(4)3；0. 5　(5)2. 0；95
第十六章　电和磁
4. (1)B　(2)2. 4；1. 6；24　(3)滑动变阻器；5；2
(4)优秀；当一氧化碳浓度达到设定值时，能自动、快速切断电路，安全可靠，有调节结构，调节方便
第十七章　电磁波与现代通信
5. (1)可再生；机械　(2)小　(3)C　(4)4 860 (5)具有可持续性(合理即可)
第十八章　能源与可持续发展
6. (1)裂变　(2)D　(3)2 000；1?10 000　(4)
(5)1 210；在用电的高峰期，由于并联接入电路中的用电器变多，电路总电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，用电器与输电线是串联的，输电线也有电阻，当通过的电流变大时，其分得的电压变大，电源电压为220 V不变，则用电器两端的电压变小，由P＝可知灯泡的实际功率比额定功率小，所以发光比正常发光时暗　
(6)32. 4
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