让物理走向生活2005中考电学计算题分析

咫尺天涯

纵观2005年中考电学计算题，不难看出，作为计算必考的电学计算比以往更注重生活、贴近生活。传统的纯电路计算题比例仅占25%左右。在作者参阅除西藏、海南以外的29省市的中考试卷后，发现只有北京、天津、上海、重庆、浙江、长沙、甘肃、江西七个省市为常规的电学计算，其余省市均取自生活，一般有以下几种类型：
一、着眼于用电器的铭牌而进行的一些计算
例1 （2005沈阳）小明家新安装了一台电热水器，电热水器的铭牌如图1甲所示。若自来水的温度是10℃，充满水后，小明将调温开关调到如图1乙所示的位置。接通电源，加热指示灯亮；达到设定温度时，加热指示灯熄灭。请你帮助小明回答下列问题：

图 1

（1）加热指示灯从亮到灭的过程中，热水器中的水一共吸收多少热量？
（2）若不考虑能量损失，从接通电源到指示灯熄灭需要多少时间？
（3）若实际经过2h 30min指示灯才熄灭，则热水器的效率是多少？[C水＝4．2×103J/（kg·℃）]
青海省和贵阳市也是在饮水机的铭牌上做文章。河南省则以电能表的铭牌以及热水器的铭牌让学生进行了计算。云南省以电炉的铭牌作了计算。河北也以热水机的铭牌进行了计算。这些考题借助于一些常见的用电器的铭牌所包含的信息，再利用所学的物理知识进行计算。除了热水器以外、像电能表、电动车、电壶、洗衣机、电冰箱它们的铭牌被作为中考题的已知信息对学生进行考察。这类题目要求学生在平常的生活中注重观察，并学会从用电器的铭牌里面提取有用的信息，用物理的眼光去发现生活。同时教师在教学时也要注重这一方面的训练。
二、通过规律公式计算培养学生的节能意识
例2 （南京2005）今年3月1日起，我国对家用电冰箱、空调这两个产品率先实施能源效率标识制度，以后生产、销售和进口的空调、冰箱均应在显著位置粘贴“中国能效标识”的标签（如图2所示）。能效标识将能效分为1、2、3、4、5五个等级，等级1表示产品最节能，等级5是市场准人指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售。

图 2

（1）据有关部门科学预测，在推行能效标识后未来的1O年间，家用空调器和冰箱可累计节电548亿度（约合1．972×1017J）。这些电能相当于多少吨标准煤完全燃烧所释放的热量？（已知标准煤的热值为2．9×107J／kg）
（2）目前，一台电功率为1160W的高效节能制冷空调A，售价大致为3000元，另一台制冷效果相同的一般节能制冷空调B电功率为1500W，售价大致为2000元。若空调的使用寿命为12年，家用平均每年使用500h，1度电的价格按O．50元计算。试求出使用12年，高效节能空调比一般节能空调所节约的电费。
（3）根据你所知道的信息对将要购买空调的消费者提出建议并简要说明理由。
随着政府提出建设节约型社会，以及社会建设中的能源出现危机，在2005年中考中如何节约电能上成为了考察的热点。除南京考察外济南试题从电视机待机状态这一考点出发让学生算了一笔账。陕西省从输送电时能量的损耗进行了计算，福州市也从空调温度设定这一问题对学生加以考察，南宁市则从节能灯和白炽灯的对比给学生上了一节课。而且大多都要求学生提出一项节能措施，丰富了题目内涵。这一类题结合社会热点，形势新颖所含信息量在考察过程中对学生的节能意识加以培养。这就要求学生在学习中关注社会热点，提高节约意识并能相应的作进一步的思考。
三、通过计算解决实际生活中的问题
例3 （武汉2005）我市阳逻电厂三期扩建工程完工后，其发电机组的总输出功率将达到2．4×106kW，成为华中地区最大火力发电厂之一。
（1）发电机的工作原理是什么？如果该发电机组一年输出电能1．2×1010kW·h，发电机组一年工作的总时间为多少小时？
（2）如果某发电机每发出1度电，要消耗热值为3．0×107J/㎏的标准煤0．4㎏，该发电机的效率为多大？
（3）若电厂通过供电系统用220V的恒定电压给小刚家所在的离电厂较远的小区供电，某天小刚发现自家“220V 100W”的白炽灯工作10min时，消耗电能为4．86×104J，已知小刚家进户线上装有一空气开关，当电流达到20A时，空气开关自动“跳闸”，他家此时允许消耗的最大电功率为多大？（不考虑温度对电阻的影响）
例4 （2005黄岗非课改区）冬天，伍珍同学使用电热毯时，发现电热毯有高温和低温档，她决定探究电热毯内部电路。图3甲、乙分别为他和裘实设计的电热毯的模拟电路图（电炉丝相当于电热毯内部发热电阻）。

图 3

（1）图甲中定值电阻R1＝10Ω（置于电热毯外部），电炉丝R2＝20Ω，请计算低温档时发热电功率；
（2）图乙中两根电炉丝R2＝20Ω、R3＝10Ω，请计算高温档时发热电功率；
（3）请对两个同学设计的模拟的电路进行评估（请指出你认为好的设计电路，并说明优点和缺点）。
例5 （2005黄岗非课改区）医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒，不同的器械所要求的温度、压强不同。如图4为自动测量锅内温度、气压的电路原理图（虚线框内为锅内部分电路）。电源电压恒为4．5V。

图 4

（1）若对总质量为5kg、初温为15℃的钢制器械进行消毒，消毒温度须达到115℃时，器械共吸收多少热量？[C钢＝0．46×103J／（kg·℃）]
（2）压强传感器R1（阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻）置入锅内，其受压面积为2cm2，如果R1表面能承受的最大压力为70N，则锅内允许的最高气压是多少？
（3）A1为显示锅内气压大小的仪表（实质是电流表），当锅内气压不高于1标准大气压时，A1显示气压值都为0，此时R1阻值为200Ω，求：气压表零刻度线应标在电流表A1刻度盘多少毫安处？
（4）热敏传感器R2（阻值随温度发生变化的可变电阻）置于锅内，A2为显示温度的仪表（实质是电流表）；R2的电阻与温度的关系如下表所示：

温度t／℃	80	85	90	95	100	105	110	115	……
电阻R2／Ω	120	110	100	90	80	70	60	50	……

当电流表A2示数为60mA时，锅内的温度为多少？
理论联系实际是学好物理的前提，而学以致用是物理教学追求。安徽省以实际电压的变化，让学生通过计算说明了电灯暗的原因；黑龙江省以一个电热箱电热丝烧断为前提，让学生通过计算解决。这类题目灵活性较前，注重考察学生运用所学知识解决实际问题的能力。