【題目】在市科技創(chuàng)新大賽中,我校物理興趣小組小亮同學(xué)設(shè)計了一個多檔位的電熱水器. 圖甲所示是他設(shè)計的電熱水器的工作電路圖,R1和R2是兩根電熱絲,R1>R2 . 他設(shè)計的旋轉(zhuǎn)開關(guān)如圖18乙所示,旋轉(zhuǎn)開關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤,在圓盤的邊緣依次有共 10 個金屬觸點(在圖乙中用“○”表示,“○”中標(biāo)有 1、2、3、4 編號,編號相同的觸點用導(dǎo)線連接).可以繞中心軸轉(zhuǎn)動的開關(guān)旋鈕兩端各有一個金屬滑片,轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕可以將相鄰的觸點連接.例如圖乙中,旋鈕上的箭頭指向圖中位置 D,此時,金屬滑片將 1、2 兩觸點接通,同時另一端也將 3、4 兩觸點接通.當(dāng)旋鈕上的箭頭指向 A、B、C、D 不同位置時,可以實現(xiàn)高溫,中溫2,中溫1,低溫四檔加熱功率.具體功率如表所示(保留整數(shù))求:
溫度檔位 | 高溫 | 中溫 2 | 中溫 1 | 低溫 |
加熱功率/W | 1100 | 660 | 440 |
(1)電熱水器在高溫檔正常工作時的電流;
(2)低溫檔的功率
(3)用電高峰期,用電器的實際電壓往往達不到額定電壓220V,若測得該電熱水器在高溫檔時的實際功率為891W,則此時實際電壓是多少?
(4)小亮根據(jù)計算結(jié)果,借助電池組、電壓表和電流表分別截取了電阻大小符合要求的兩根電熱絲,并按電路圖連接好,經(jīng)檢查無誤后,小亮將電熱器接入家庭電路,同時借助電能表和手表測量電熱器在不同檔位工作時實際消耗的電功率,結(jié)果發(fā)現(xiàn)每一檔的實際功率均小于按照電熱絲電阻值計算的結(jié)果,測量后發(fā)現(xiàn)當(dāng)時電源電壓為 220V.請簡單解釋產(chǎn)生這種偏差的原因.
【答案】
(1)解:由表中數(shù)據(jù)知,高溫檔加熱功率為1100W,由P=UI可得高溫檔正常工作時的電流:
I= = =5A
(2)解:電源電壓U一定,由P= 可知,電阻R越大,電功率越;電阻R越小,電功率越大;
由圖可知:
①開關(guān)置于A時,2與4相連,兩電阻串聯(lián)接入電路,電路電阻最大,此時電功率最小,熱水器處于低溫檔;
②開關(guān)置于B時,1與2相連,電阻R2接入電路,因為R1>R2,此時熱水器處于中溫2檔P2=660W;
③開關(guān)置于C時,3與4相連,電阻R1接入電路,熱水器處于中溫1檔P3=440W;
④開關(guān)置于D位置時,1與2、3與4連接,兩電阻并聯(lián),此時電路電阻最小,此時電功率最大,處于高溫?fù)鮌高溫=1100W;
由P= 可得的阻值分別為:
R1= = =110Ω,R2= = ≈73Ω,
所以低溫檔功率:P低溫= = ≈264W
(3)解:由P= 可得正常工作時高溫檔電路的總電阻:R總= ,
實際電壓下的電路的總電阻:R總= ,
總電阻不變,所以: = ,即: = ,
解得:U實=198V
(4)解:電熱絲的電阻會隨溫度而變化;
在借助電池組、電壓表和電流表截取一定阻值的電熱絲時,電熱絲消耗的功率很小,一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量很少,故電熱絲的溫度低,此時電阻;
當(dāng)電熱絲接入家庭電路工作時,消耗的電功率較大,一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量多,溫度升高顯著,電熱絲的電阻變大明顯;由P= 可知,此時電熱絲消耗的電功率比測得的電阻計算的電功率要小一些
【解析】(1)由P=UI計算電熱水器在高溫檔正常工作時的電流;(2)由圖乙,結(jié)合電路圖甲分析電熱水器工作情況,根據(jù)電路特點和電功率公式計算;(3)根據(jù)P= 表示出正常工作時電路總電阻和實際工作時的總電阻,根據(jù)電阻不變計算實際電壓;(4)根據(jù)導(dǎo)體電阻受溫度影響,由P= 分析解答.
【考點精析】本題主要考查了電功率的計算公式的相關(guān)知識點,需要掌握計算電功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中單位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)計算電功率還可用公式:P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題.
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【題目】實驗二:用天平和量筒測量液體的密度
(1)實驗裝置:如圖所示.
(2)實驗原理:_____.
(3)實驗步驟:①用天平測出_____的總質(zhì)量m1;②將燒杯中液體的一部分倒入量筒,讀出液體的體積V;③用天平測出_____的總質(zhì)量m2;④液體密度的數(shù)學(xué)表達式為_____.
(4)交流討論:實驗中,不用量筒測出液體體積,再把液體倒入燒杯中測量質(zhì)量,其目的是_____,而使質(zhì)量的測量結(jié)果偏_____,計算出的密度偏_____;實驗中,如果先測量空燒杯的質(zhì)量,再把液體倒入燒杯中測出總質(zhì)量,最后把燒杯中的液體倒入量筒再測出液體的體積,會使測量的體積偏_____,計算出的密度值偏_____.
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【題目】小紅同學(xué)為了測量大豆的密度,進行以下實驗:
如圖 1 如圖2
(1)把天平放在水平桌面上,如圖1所示.使用前,他應(yīng)進行的操作是:首先_____,然后_____,使指針尖對準(zhǔn)分度標(biāo)尺的中央刻度線.
(2)為了測量大豆的體積,他將飲料瓶裝滿水,擰上蓋子,放在調(diào)好的天平左盤上,天平平衡時,砝碼的質(zhì)量和稱量標(biāo)尺上游碼的位置如圖2所示,則瓶和水的總質(zhì)量為______g.
(3)把48 g大豆放入裝滿水的瓶中,停止溢水后,擰上蓋子,擦干沾在瓶上的水,用天平測出瓶、瓶內(nèi)剩余水和大豆的總質(zhì)量為114 g,根據(jù)溢出水的質(zhì)量可求出大豆的體積為_______cm3.
(4)算出這種大豆的密度為________g/cm3.
(5)由于大豆具有吸水性,用這種方法測出大豆的密度值比真實值偏_________(填“大”或“小”).
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【題目】小明想知道醬油的密度,于是他和小華用天平和量筒做了如下實驗:
(1)將天平放在水平臺上,把游碼放在________處,發(fā)現(xiàn)指針指在分度盤的右側(cè),要使橫梁平衡,應(yīng)將平衡螺母向____________(選填“右”或“左”)調(diào)。
(2)用天平測出空燒杯的質(zhì)量為17g,在燒杯中倒入適量的醬油,測出燒杯和醬油的總質(zhì)量如圖甲所示,將燒杯中的醬油全部倒入量筒中,醬油的體積如圖乙所示,則燒杯中醬油的質(zhì)量為__________g,醬油的密度為_____________kg/m3。
(3)小明用這種方法測出的醬油密度會_________(選填“偏大”或“偏小”).
(4)小華不小心將量筒打碎了,老師說只用天平也能測量出醬油的密度。于是小華添加兩個完全相同的燒杯和適量的水,設(shè)計了如下實驗步驟,請你補充完整。
①調(diào)好天平,用天平測出空燒杯質(zhì)量為m0;
②將一個燒杯_______________,用天平測出燒杯和水的總質(zhì)量為m1;
③用另一個相同的燒杯裝滿醬油,用天平測出燒杯和醬油的總質(zhì)量為m2;
④則醬油的密度表達式ρ=________________(已知水的密度為ρ水)。
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【題目】某課外實驗小組的同學(xué)想測出家用手電筒的燈泡正常工作時的電阻,實驗器材有:電源(電壓4.5V)、開關(guān)、電壓表、電流表各一個,導(dǎo)線若干,額定電壓為2.5V的待測手電筒燈泡(電阻約為7Ω),滑動變阻器兩個(A:“5Ω 2A”;B:“20Ω 0.5A”).
(1)該實驗的實驗原理是;實驗中,應(yīng)選用的滑動變阻器是(選填“A”或“B”);
(2)如圖甲所示是實驗電路圖,請用筆畫線代替導(dǎo)線,將實驗電路連接完整(要求:滑動變阻器的滑片向右移動時,小燈泡亮度變暗).
(3)該組同學(xué)連接完電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡不亮,電流表、電壓表示數(shù)均很小,怎樣移動滑片都不起作用,導(dǎo)致該故障的原因是 .
(4)排除故障后,移動滑動變阻器的滑片,若某時刻電壓表的示數(shù)如圖乙所示,此時小燈泡兩端電壓為V;為了測定小燈泡正常工作時的電阻,應(yīng)將滑動變阻器的滑片向(選填“A”或“B”)移動.
(5)如圖丙所示是根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)畫出的小燈泡兩端的電壓與通過其的電流的關(guān)系圖象.從圖象可知,小燈泡正常工作時小燈泡的電阻是Ω.
(6)該組同學(xué)完成實驗后,又想測量一個額定電壓為3.8V的小燈泡正常發(fā)光時的電阻,在檢查器材時發(fā)現(xiàn)電壓表0~15V量程已經(jīng)損壞,0~3V量程還可以正常使用,在不添加器材的情況下,請幫該組同學(xué)提供一個合理的解決方案:
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【題目】如圖是抽水馬桶水箱進水自動控制的結(jié)構(gòu)原理圖,AOB為一可繞固定點O轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿,已知OA:OB=1:2,A端所掛空心合金球質(zhì)量為0.3kg.(ρ球=3.0×103kg/m3),圓柱形容器底面積100cm2 . 當(dāng)合金球體積的 浸在水中,在B端施加1N的豎直向下的拉力F時,杠桿恰好在水平位置平衡.下列結(jié)果正確的是( )
A.該合金球的體積為1×10﹣4m3
B.該合金球空心部分的體積為1×10﹣4m3
C.該合金球進入水中后,容器底部所受壓強增加100Pa
D.該合金球排開水的重為2N
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【題目】榮威e950插電式混合動力汽車于今年3月正式上市,百公里平均油耗約1.7L.除增加能耗顯示外,帶空氣加速凈化功能的雙區(qū)自動空調(diào)和座椅加熱等功能依舊配備.它有兩種動力系統(tǒng),當(dāng)汽車加速汽油機提供的動力不足時,蓄電池的提供電能,使汽車加速更快;當(dāng)汽車減速時,汽車由蓄電池將能量貯存起來,減少能量的消耗.兩種動力系統(tǒng)也可獨立工作,只有汽油機工作時,由汽油燃燒提供熱能,對外公共;只使用電力時,則由電動機提供動力.請閱讀信息,仿照示例寫出2個涉及的物理信息所對應(yīng)的物理知識.
示例:座椅加熱,是電流的熱效應(yīng).
(1);
(2) .
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【題目】如圖所示,在盛有水底面積為S1的圓柱形容器內(nèi)放有一木塊A,A的底面積為S2 , 在木塊A 的下方用輕質(zhì)細(xì)線懸掛一體積與之相同的金屬塊B,金屬塊B浸沒在水內(nèi),而木塊A剛好浸沒在水中,水面正好與容器口相齊,某瞬間細(xì)線突然斷開,待穩(wěn)定后水面下降了h1;然后取出金屬塊B,水面又下降了h2;最后取出木塊A,水面又下降了h3;以下判斷錯誤的是( )
A.A物體的體積為(h1+h3)S1
B.A與B的密度比h3:(h1+h2)
C.A與B的總質(zhì)量為ρ水S1(h1+h2+h3)
D.要把漂浮的A物體再次壓沒在水中,其上所放鐵塊的質(zhì)量最小為ρ水(S2﹣S1)h1
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【題目】在探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素時,小明作出了如下猜想: 導(dǎo)體的電阻可能與:①導(dǎo)體的長度有關(guān),②導(dǎo)體的橫截面積有關(guān),③導(dǎo)體的材料有關(guān).實驗室提供了4根電阻絲,其規(guī)格、材料如表所示.
編號 | 材料 | 長度/m | 橫截面積/mm2 |
A | 鎳鉻合金 | 0.5 | 0.5 |
B | 鎳鉻合金 | 1.0 | 0.5 |
C | 鎳鉻合金 | 0.5 | 1.0 |
D | 錳銅合金 | 0.5 | 0.5 |
(1)按照圖甲所示“探究影響導(dǎo)體電阻大小因素”的實驗電路,在M、N之間分別接上不同的導(dǎo)體,通過觀察來比較導(dǎo)體電阻的大小,這種實驗方法叫法.
(2)為了驗證上述猜想①,應(yīng)該選用編號兩根電阻絲分別接入電路進行實驗.
(3)分別將A和D兩電阻絲接入圖甲電路中M、N兩點間,電流表示數(shù)不相同,由此,初步得到的結(jié)論是:當(dāng)長度和橫截面積相同時,導(dǎo)體電阻跟有關(guān).
(4)要進一步研究導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能,就需要測量導(dǎo)體的電阻,小明的實驗方案和操作過程均正確,兩表的連接和示數(shù)如圖乙所示.但通過觀察發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)過小,這樣會導(dǎo)致實驗誤差 , 解決這一問題的措施是 .
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