白炽灯是日常生活中最重要的光源,小明对图甲所示的白炽灯和灯口进行了仔细观察后,结合所学有关知识,明白了许多道理:
(1)在家庭电路它与其他用电器之间是_____联,灯尾金属块必须与_____线相连,且灯口外壳和灯口上盖都是由塑料或橡胶制成,是由于它们都是_____,这些措施都是为了安全用电
(2)白炽灯用久了会发暗,其原因之一是钨丝先升华后_____(填物态变化名称)在灯泡内壁上,影响了玻璃的透光性 原因之二是灯丝变细,电阻变大,在电压不变时,实际功率_____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)如图乙是光明牌白炽灯的铭牌,则25W表示_____。正常工作20h消耗的电能是_____kW•h。
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阅读《是嫦娥cháng é也是change》完成下面小题
是嫦娥cháng é也是change
同学们,你听过嫦娥奔月的神话故事吗?它讲述了嫦娥被逢蒙所逼,无奈之下,吃下了西王母赐给丈夫后羿的两粒不死之药后,飞到了月宫的事情。“嫦娥奔月”的神话源自古人对星辰的崇拜,据现存文字记载最早出现于战国时期。而我们生活的国家和时代还有一个更为恢弘壮丽、激荡人心的“嫦娥奔月”。
中国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究,1996年完成了探月卫星的技术方案研究,1998年完成了卫星关键技术研究,以后又开展了深化论证工作。月球可以提供许多能量“接力”的物质,比如太阳能(因为月球本身的空气十分稀薄,因此太阳能可以直接利用);比如氦3这种可长期使用的、清洁而安全的可控核聚变燃料(氦3在月球上的储量在100万吨到500万吨之间,而几十吨氦3即可维持地球一年的能量需求)。
2007年至2012年我国先后发射了嫦娥一号、二号、三号卫星,完成了玉兔号月球车的月面勘测任务。2018年5月21日成功发射嫦娥四号中继星“鹊桥号”。该中继星工作在距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点使命轨道,为落在月球背面的嫦娥四号月球探测器提供地月中继测控和数据传输服务如图所示。中国嫦娥四号月球探测器于2018年12月在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射。此次任务的最大亮点是,中国将实现世界首次月球背面软着陆和巡视探测,这被认为是工程技术和空间科学的双重跨越和创新。
中国人的探月工程,是在为人类和平使用月球迈出了新的一步。嫦娥四号预计于2019年1月初左右抵达月球。这是中国航天与月球的信息交换,也是人类探索宇宙历史的巨大改变。
(1)随着世界石油价格的持续飞涨,越来越多的国家和组织开始把目光转向了月球。各国科学家正围绕月球上______的储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究。这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的_______(选填“核聚变”或“核裂变”)发电燃料,被科学家们称为“完美能源”。也许在未来的某一天,月球将会犹如一世纪中叶的波斯湾。
(2)由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同,所以月球总有一面背对着地球,这一面称之为月球背面。着陆在月球背面的探测器由于受到月球自身的遮挡,无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。通过发射中继星架起了地球和_______(选填“太阳”或“月球”)之间的鹊桥,借助_______(选填“电磁波”或“声波”)实现信息交换。
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如图所示的自动电热水瓶,如图和表格是它的原理图及参数,A为自动控温开关,当水的温度达到设定温度时自动断开电路;低于设定温度时,自动接通电路。闭合开关S.求:[已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)](注:指示灯消耗的功率可以忽略,保温功率是指整个电路消耗的功率)
型号 | P2L55﹣B |
电源 | AC220V 50Hz |
加热功率 | 800W |
保温功率 | 40W |
水容量 | 2.0L |
(1)当开关A闭合时,电热水瓶处于_____状态、(选填“加热”或“保温”)
(2)电热水瓶装满水时水的质量是多少 _____?电热水瓶放出的热量90%被这些水吸收,烧开一瓶20℃的水(标准大气压),电热水瓶应正常工作多长时间_______?(计算结果保留一位小数)
(3)保温元件R工作时的电阻是多大_______?
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请阅读《白炽灯、节能灯与LED灯》回答下列问题:
白炽灯、节能灯与LED灯
白炽灯是根据电流的热效应制成的发光元件。当白炽灯接入电路中,电流流过灯丝的热效应使白炽灯发出连续的可见光和红外线,此现象在灯丝温度升到700K即可察觉。白炽灯的灯体比较热,普通灯泡、碘钨灯、射灯都是白炽灯。白炽灯工作时将大量的电能转化为内能,放出热量,只有极少一部分可以转化为有用的光能。
节能灯,又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯(国外简称CFL灯)及一体式荧光灯,是指将荧光灯与镇流器(安定器)组合成一个整体的照明设备。节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热,大约在1160K温度时,灯丝就开始发射电子(灯丝上涂有电子粉),电子碰撞氩原子后使氩原子获得能量,氩原子又撞击汞原子,汞原子在吸收能量后跃迁产生电离,发出紫外线,紫外线激发荧光粉发光。荧光灯工作时灯丝的温度大约在1160K,比白炽灯工作的温度2200K~2700K低很多,所以它的寿命也大大提高到8000小时以上,它不存在白炽灯那样的电流热效应。
LED灯(Light Emitting Diode)又叫发光二极管,它是一种固态的半导体器件,可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一部分是N型半导体,在它里面主要是电子。这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED灯发光的原理。
LED灯与白炽灯和节能灯相比,1颗LED发出的光比较少,所以需要使用多颗LED同时工作。LED灯具有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点,消耗能量较同光效的白炽灯减少80%左右,较节能灯减少40%左右,LED灯具从室外装饰,工程照明,逐渐发展到家用照明。
(1)当前,在全球大力推动节能减排、积极应对气候变化的形式下,很多国家纷纷出台了淘汰白炽灯的路线图,是因为白炽灯工作时将电能主要转化成了__________能;
(2)白炽灯、节能灯与LED灯的电光转化效率最高的是(_____)
A.白炽灯 B.节能灯 C.LED灯
(3)将标有“220V 15W”的 LED灯和“220V 15W” 的白炽灯分别接入家庭电路中,发现LED灯的亮度远高于白炽灯的亮度,下列说法中正确的是(_____)
A.通过LED灯的电流大于通过白炽灯的电流
B.LED灯的实际功率大于白炽灯的实际功率
C.相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能
(4)4W的LED灯和40W的白炽灯正常发光时亮度相同,两盏灯均正常工作1000h,使用LED灯可以节约电能____________kW·h。
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在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示。
(1)实验中应量取______相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热。当它们吸收相同热量时,通过比较_________来判断吸热能力的强弱。
(2)通过实验,记录数据如表格所示。从开始加热到42℃,甲、乙两种液体吸收热量的关系为Q甲_____Q乙。
(3)分析实验数据可知_______物质的吸热能力强。
加热时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
甲的温度/℃ | 10 | 18 | 26 | 34 | 42 |
乙的温度/℃ | 30 | 34 | 38 | 42 | 46 |
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小明查阅资料,了解到出于安全考虑,电梯都设置超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成:在工作电路中,当电梯没有超载时,触点K与触点A接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,触点K与触点B接触,电铃发出报警铃声,闭合开关S,电动机不工作。在控制电路中,已知电源电压U=6V,保护电阻R1=100Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示,电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
(1)在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,从而使电磁铁的磁性_____(填“增强”、“减弱”或“不变”)。
(2)若电磁铁线圈电流达到20mA时,衔铁刚好被吸住,电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,试通过计算说明电梯是否超载_______?(g取10N/kg)
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【2017•绍兴卷】把超强磁铁分别吸附在干电池的正负极两端,制成电磁动力“小车”,并将它放入铜质螺线管中,如图甲,“小车”就能沿着螺线管运动。图乙是它的示意图。
(1)在图乙上画出螺线管中的电流方向。
(2)实验中发现,必须将“小车”全部推入螺线管,“小车”才能运动,“小车”运动的原因是________。
(3)进一步探究发现,“小车”运动的方向与电池正负极位置和超强磁铁的极性有关。将如图乙装配的小车放入螺线,则小车的运动方向是________。
(4)要使“小车”运动速度增大,请提出一种方法:________。
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请阅读《输电技术》回答问题
输 电 技 术
随着电能利用的广泛发展,我国在很多地区兴建发电厂,而这些发电厂往往都远离消费电能的地区(也称负荷中心)。输电就是将发电厂发出的电能通过高压输电线路输送到负荷中心。根据输送电能距离的远近,采用不同的高电压。为什么要采用高压输电呢?这要从输电导线说起,输电要用导线,因为是远距离输电,导线很长,电阻的大小不能忽略。当电流通过输电导线时,会有一部分电能转化成内能而损耗掉,输电线路上损耗的电功率P损=I2R线。发电厂输出的电功率是一定的,它等于输出电压和输出电流的乘积。在远距离输电时,就要利用大型电力变压器升高电压以减小电流,使导线减少发热,以便有效减少电能在输电线路上的损失。如图所示,将发电机组输出的电压先经过变压器升压后再向远距离送电,在接近用户的地点经过降压变压器将电压降至220V或380V再供用户使用。
随着社会飞速发展,常规的高压输电已不能满足我国社会的需求,我国现在已实现大功率的中、远距离超高压、特高压输电技术。输电线路在综合考虑技术、经济等各项因素后所确定的最大输送功率,称为该线路的输送容量。输电电压与输送容量、输送距离的范围如表所示。通常将35~220kV的输电线路称为高压线路,330~750kV的输电线路称为超高压线路,750kV以上的输电线路称为特高压线路。特高压输电是在超高压输电的基础上发展的,具有明显的经济效益。据估计,1条1150kV输电线路的输电能力可代替5~6条500kV线路,或3条750kV线路;可减少铁塔用材三分之一,节约导线二分之一,节省包括变电所在内的电网造价10~15%,这对于人口稠密、土地宝贵的国家和地区会带来重大的经济和社会效益。
我国 “皖电东送” 1000kV输电工程西起安徽淮南,经皖南、浙北到达上海,线路全长656km,整个工程于2013年底建成投运,该工程每年能输送超过500亿kW·h的电能,相当于为上海新建了6座百万千瓦级的火电站。
输电电压与输送容量、输送距离的范围
输电电压 /kV | 输送容量/MW | 输送距离/km |
110 | 10~50 | 50~150 |
220 | 100~500 | 100~300 |
330 | 200~800 | 200~600 |
500 | 1000~1500 | 150~850 |
750 | 2000~2500 | 500以上 |
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)实现大容量或远距离输电的主要技术手段是______。
A. 加大输电电流 B. 提高输电电压 C. 增长输电线路
(2)高压输电时,如果发电厂的输出功率不变,输出电压由110kV变为220kV,则输电线上损耗的电功率是原来的_____倍。
(3)我国“皖电东送”工程采用的应是____ 输电技术,这种输电技术与另外两种输电技术相比,其优势是_______(写出一条即可)。
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图甲是家用电吹风的工作原理图电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风。
(l)要让电吹风工作时吹出热风,它的开关应置于图甲中 (选填“1 ”、‘2 ”或“3 ")位置,此时电风扇与电热丝的连接方式是 。
(2)某次用该电吹风将头发吹干的过程中,电吹风的功率随时间的变化关系如图乙所示,则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是 J
(3)电热丝在工作时的电阻值是 Ω(保留一位小数)
(4)使用几年后,发现电热丝变细,则其电阻变 ,它的实际功率将变 。
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请阅读《太阳能电池》回答问题。
太阳能电池
太阳能电池是利用光电效应制成的一种发电器件,普通的太阳能电池,大多是由两种不同导电类型(电子型和空穴型)的半导体构成的,如图所示。所谓电子型半导体是以电子导电为主的半导体,也叫N型半导体。所谓空穴型半导体是以空穴导电为主的半导体,也叫P型半导体。当P型半导体和N型半导体接触时,便在交界面处即P-N结附近建立了内电场。
当太阳光照射在器件上时,半导体内的原子由于获得了光能而释放了电子,这些电子在内电场作用下移向器件的一端(所谓电场就是电荷所产生的一种客观存在的看不见摸不着的特殊物质,同我们学过的特殊物质“磁场”类似),使这一端呈现负极性。在器件的另一端,由于缺少电子,呈现出正极性。这样就在器件内形成一个与内电场方向相反的电场即光生电场,也就是说在P区和N区之间产生了光生电动势(相当于我们学过的电源电压)。如果把器件的这两端用导线连接起来,导线中便有电流产生。这就是太阳能电池的基本原理。
现在制成的太阳能电池有硅电池、砷化镓电池、硫化镉电池等多种,而以硅电池发展得最为成熟。光-电转化效率是太阳能电池的一个关键参数指标,所谓光-电转化效率简单的理解就是指太阳能电池将照射到它表面的光能转化成电能的效率,可以用太阳能电池产生的电能除以太阳能电池接收到的太阳能计算,目前大量生产的硅电池,其光-电转化效率一般为9%-15%.
太阳能电池对开发利用太阳能意义重大,在许多高技术领域它是一种清洁的方便的能源装置。尽管目前太阳能电池的制造工艺还很复杂,成本很高,光-电转化效率也普遍偏低等因素影响了它的推广应用,但是随着技术的提高太阳能电池正越来越走近我们的日常生活。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)太阳能电池工作时将___________能转化为电能。
(2)该文中划线部分文本提到了“电场”这一概念,请类比我们学过的磁场基本性质:“磁场对放入其中的磁体有力的作用”,猜想并提出一条电场的性质______。
(3)若北京地区地面的阳光强度A=1000W/m2即每平方米1秒钟接收到的太阳能为1000J,请计算至少要多大受光面积的硅电池才能让60W的LED灯正常发光______(写出必要的计算过程)
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