6（15分）（2012全国初中应用物理知识竞赛）如图12甲所示，冰冻是造成高山地区冬季输配电线路倒塔（杆）断线的重要原因。为了避免这类事故的发生，一方面电力工人要及时对输电线路进行除冰作业，另一方面要加强输电线的抗拉能力。一般高压输电线每一根都是由一股位于中间的钢质线芯和六股相同粗细的铝质线芯绞在一起组成的，其横截面如图12乙所示。这种输电线通常被称为钢芯铝绞线（代号LGJ）。已知该钢芯铝绞线所能承受的最大安全拉力为其正常工作情况下拉力的5倍。下表是该种钢芯铝绞线的相关技术数据。
铝线（股数×直径） （mm） 6×3.80 钢线（股数×直导线外直径） （mm） 1×3.80 径 电阻 安全载流量 （mm） （Ω／km） 70℃ 80℃ 90℃ 11.4 0.5 194A 228A 255A 1．该电力线路采用钢芯铝绞线而不采用与之同样结构尺寸的铝绞线，其主要目的是什么?
2．输电线路结冰后，输电线（连同上面变重。为了保证输电线路的安全，防止输电线冻的钢芯铝绞线（连同上面的冰，其横截面可直径D增大到一定值时就必须进行除冰作业，进行除冰作业时冰冻的钢芯铝绞线的直径D。
2.7×103kg／m3，ρ钢＝7.9×103kg／m3，ρ冰＝0.9×103kg／m3，取114.1＝10.7）
3．有一种输电线路除冰作业的方法叫“短路熔冰”。所谓“短路熔冰”，就是在短时间内，输电线不经过用电器而直接接通，输电线中通过比平时大许多的电流，利用导线本身发热熔冰以完成除冰作业的方法。短路熔冰时，若一根这种钢芯铝绞线每米的发热功率为200W，则短路熔冰时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是多大?（取10＝3.2）
解析：1．该电力线路采用钢芯绞线而不采用与之相样结构、尺寸的铝绞线，其主要目的是为了提高输电线的抗拉能力，从而可以适当地增大杆距，节省杆材及人工等。…………（2分） 2．取一根长为L的结冰钢芯铝绞线作为研究对象．其横截面如图答－1芯铝绞线所承受的拉力达到其正常工作情况下拉力的5倍时，也就是该段导的质量达到该段钢芯铝绞线质量的4倍的时候，就必须进行除冰作业了。
设单股线芯的横截面积为S，直径为d；长为L的结冰钢芯铝绞线中铝的质量为m铝，钢的质量为m
钢
的冰）变粗、被拉断，在冰以看作圆）的试估算需要（
ρ
铝
＝
所示。当该钢线上所结冰
，冰的质量为m冰。冰的横截面积为S冰；则有：
冰的质量：m冰=4m铝＋m钢）………………………………………………………………（2分） 又因为：m冰＝ρ冰S冰L m铝＋m钢（6ρ铝＋ρ钢）SL………………………………………（2分） 所以：S冰＝
4?（6?铝＋?钢）S?冰4?（6?2.7?103＋7.9?103）S＝＝107.1S………（2分） 30.9?10该钢芯铝绞线连同上面的冰，总的横截面积： S总＝S冰＋7S＝107.1S＋7S＝114.1S………（2分）
S总S总D2即＝114.1 又因为：＝2，
SSd所以：D＝
S总×d＝114.1×3.8mm＝40.6mm（2分） S即：该钢芯铝绞线直径D增大到40.6mm之时必须进行除冰作业。
3．取一根长为1m的该种结冰钢芯铝绞线作为研究对象，短路熔冰时通过的电流为I，其热功率为P，其电阻为R。考虑到该种钢芯铝绞线表面为冰所覆盖．其温度与常温偏差不大，故不考虑1m＝0.5×10－3Ω………… 温度对其电阻的影响，其电阻可看作R=0.5Ω／km×
……………………（1分） 有I＝P200A＝632.5A…………………………………………………（2分） ＝?3R0.5?10即：短路熔冰时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是632.5A。
7．利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统。 （1）光伏发电系统发电时，?????能转化为?????能。
（2）一天的有效光照时间按8h计算，该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时？
（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30％的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤？（煤的热值q煤＝3.0×107J / kg ) （4）请写出一条光伏发电的优点。
解析：（1）太阳 电
（2）W=Pt=20kw×8h=160kWh。
（3）160kWJ·h＝160×3.6×106J=5.76×108J
5.76?108?1.92?109J Q＝＝
30%?wQ1.92?109J＝64kg m??q3.0?107j/kg（4）清洁无污染；可再生；节约化石能源。
近十年全国初中应用物理知识竞赛试题分类汇编专题二十生活用电 - 图文
