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题文

在学校创新比赛中,小亮同学设计了一个多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水器的工作电路图,R1R2是两根电热丝。他设计的旋转开关如图乙所示,旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的边缘依次有共10个金属触点(在图乙中用“○”表示,“○”中标有1、2、3、4编号,编号相同的触点用导线连接)。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片,转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。例如,图乙中,旋钮上的箭头指向图中位置D,此时,金属滑片将1、2两触点接通,同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时,可以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示:

1.如果要实现旋转开关沿某个方向转动时,加热功率依次递减或递增,通过计算,分析说明电热丝R1R2的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时,分别对应哪一档加热功率?
2.小亮根据计算结果,借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根电热丝,并按电路图连接好。经检查无误后,小亮将电热器接入家庭电路,同时借助电能表和手表测量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率,结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝电阻值计算的结果,测量后发现电源电压为220V。请简单解释产生这种偏差的原因。
3.使用中他发现水温开始升高较快,后来水温升高越来越慢,最后甚至会保持某个温度不再升高,此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小,水能够达到的最高温度越低,这是为什么?

科目 物理   题型 实验题   难度 中等
知识点: 电功率的计算 热平衡方程的应用 欧姆定律的应用
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某兴趣小组在研究“串联电路特点”的活动中,将一个阻值约为10欧的普通小灯泡L和一个LED灯串联后接入电路,电源由两节新的干电池组成(如图甲)。
闭合开关S1,发现LED灯亮而小灯泡L不亮。针对这种现象,同学们提出了以下猜想:
猜想一:小灯泡L处发生短路
猜想二:LED灯电阻很大导致电路电流很小

为了验证猜想,小组同学进行如下实验:
实验一:将一根导线并联在图甲电路中LED灯的两端,根据观察到的现象否定了猜想一。
实验二:利用电流表和电压表,按图乙所示的电路对LED灯的电阻进行测量。闭合开关,
依次移动滑动变阻器的滑片,获得多组数据如下表。经分析,结果支持猜想二。

实验次数
电压(伏)
电流(毫安)
电阻(欧)
1
1.4
12
116.7
2
1.6
14
114.3
3
1.8
16
112.5




(1)实验一中观察到的现象是 _____________________
(2)实验二中,某次测量时电压表示数如图丙所示,此时电压表读数为 伏。
(3)在实验二测定LED灯电阻的过程中,滑动变阻器的滑片向 端移动。

李明和王丽组成的实验小组在研究“一定电压下,电流与电阻的关系”时,利用如图所示的电路。

(1)一开始,他俩就产生了分歧,李明说电压表要接在甲位置使读数保持不变,王丽说应接在乙位置使读数保持不变(实验中只有一个电压表,图中甲、乙是他俩讨论的位置)。你判断_______说的正确。
(2)他们连接好电路后,闭合开关检查电路时,发现电压表指针有明显偏转,但电流表几乎没有示数。调节调动变阻器时,以上现象没有发生变化,其原因可能是_______________________________。
(3)他们把电路连接正确后,将5 Ω的定值电阻连入电路,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持为1.5 V,再读出电流表的示数;接下来断开开关,保持滑片P位置不变,将10 Ω的定值电阻连入电路,闭合开关后应将滑动变阻器的滑片向_______(A/B)移动,其目的是____________________________。
(4)他俩更换不同定值电阻R进行实验,得到如下表所示的数据。

分析表中的数据,可以得出的结论是____________________________。

材料的电阻与温度有关。进一步研究表明:在温 度变化范围不太大时,电阻随温度的变化可以近似地表示为如下 关系式:R=R0(1+at),其中,R是温度为 t 时的电阻,R0是温 度为 0℃的电阻,a 称为电阻温度系数,单位是℃-1,下面列出一 些材料在 0~120℃的电阻温度系数:

(1)从表格中看出,随温度升高,碳棒的电阻将_____(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)如图是 R-t图像,其中____(填“A”或“B”)表示金属电阻随温度变化的规律。
(3)在所列材料中,最适合做定值电阻的材料是_____。
(4)在一根钨导线,在 0℃时的电阻为 100Ω,则在 100℃时的电阻约为____Ω。

学习“焦耳定律”后小明想到两个问题:如果用两种液体来 做实验会怎样?如果将两个电阻并联又会怎样?于是他用一个电压恒定的电 源,两个电加热器等相关器材进行探究,其中两个电加热器的电阻分别为 R1、R2(R1<R2,不计热量损失)。

(1)请你帮小明完成这两个问题的探究.
①他在两个烧杯中分别放入质量和初温均相等的纯水和煤油,如图是他 组成电路的一部分.通电一段时间后,电阻_____(选填“R1”或“R2”) 应放出的热量多.但小明却发现甲杯中温度升高得快.你认为产生这种现象的原因是____________.
②待两个电加热器冷却后,小明用刚才的实验器材组成了并联电路,他在两个烧杯中都更换成______和____相等的煤油,同时工作一段时间后,发现 R1所在烧杯中的煤油温度升高得快,这说明当_____相同时,电阻越____,产生的热量越多. (2)小明想到,生活中的一些大功率用电器.如电炉、空调等,在使用插座时,有时会烧坏插座,有经验的电工只需将原来的钢质插头更换成铜质插头,这样就可以解决问题.这是因为铜质插头的电阻比钢质插头的电 阻_____,在相同时间内产生的热量_____.

在“测定小灯泡的额定功率”实验中,小明同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、电压 大于 5V 的电源、额定电压为 3.8V 的小灯泡和一个标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器,设计的电路如图甲所示。

(1)如果小灯泡的额定功率小于 2 W,电流表的量程应选_____A。
(2)电路接好后,闭合开关,发现小灯泡特别亮,电压表与电流表的示数较大.电路连接无误,接下来应进行的操作是_____,_____(两空按操作步骤先后顺序填写字母代号)。 A.更换电池或小灯泡 B.检查电路是否短路 C.移动滑动变阻器滑片至最大值位置 D.断开电路开关
(3)在实验中,若电压表示数为 2 V,则灯泡的实际功率____ 额定功率(填“>”、“<”或“=”);在此基 础上,为了能测出灯泡的额定功率, 必须将滑片向____ (填“左”或“右”),当电压表的示数为____V 时小灯泡正常发光,此时电流表示数为 0.4 A,则灯泡的额定功率为_____W。

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