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中考总复习物理（河南）第15章 欧姆定律 电功率第3-5节课件
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这是一份中考总复习物理（河南）第15章 欧姆定律 电功率第3-5节课件，共60页。PPT课件主要包含了考法1，滑动变阻器断路，S2断开，考法2，电阻的测量，拓展设问，探究电流，与电压的关系，调节未，知电阻两端的电压等内容，欢迎下载使用。
测量定值电阻的阻值(10年1考)
1.[2018河南,19]小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5 Ω.
甲 乙(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接.(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数.如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是 . (4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据.画出了待测电阻Rx的I-U图像,如图丙所示.由图像可得Rx= Ω.
丙 丁
(5)小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值.电路如图丁所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变.测量步骤如下:①当开关 时,电流表读数为I1; ②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;③待测电阻Rx= .(用已知和测出的物理量符号表示)
测量小灯泡的电阻(10年1考)
2.[2011河南,21]小亮在做“测量小灯泡的电阻”实验中,所用小灯泡上标有“2.5 V”字样.(1)如图是小亮未连接好的电路,请你用笔画线代替导线,将实物图补充完整.
(2)电路连好后,小亮分别测出了小灯泡的几组电压和电流值,记录在如下表格中.
①小灯泡正常发光时的电阻为 Ω. ②小亮从数据中发现,灯泡的电阻是变化的,你认为影响其变化的主要因素是 .
(3)完成上述实验后,小亮看到滑动变阻器的铭牌模糊不清,于是想测量变阻器的最大阻值Rx.他从实验室找来一个阻值已知为R0的定值电阻替换了灯泡,同时撤去了发生故障的电流表,并利用余下器材(电压未知的电源、量程合适的电压表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干),在不改动电压表位置及其连线的情况下,很快测出了Rx的大小.①请把你设计的电路图画在虚线框内.
②简述实验过程中需要测量的物理量并用相应字母表示:(i)_____________________________________________________; (ii)____________________________________________________. ③Rx= (用已知量和测量量表示).
将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,记下电压表的示数U0
将滑动变阻器的滑片调到阻值为零处,记下电压表的示数U
类型1 测量定值电阻的阻值考法总结 有关该实验,有如下命题点: 实验原理:R= . 一、伏安法测电阻(使用电流表和电压表) 1.【实验电路】如图所示.
2.【设计与进行实验】(1)滑动变阻器的作用:保护电路;改变电阻两端的电压,多测几组数据.(2)实验步骤:a.断开开关,按电路图连接电路,将滑片移到滑动变阻器最大阻值处;b.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,读出电压表与电流表的示数,并将数据记录下来;c.移动滑动变阻器滑片,重复上述步骤.
(3)数据处理:将测得的数据记录在下表中,再利用欧姆定律将表格补充完整.
(4)多次测量的目的是求平均值减小误差.注意:设计表格时,表格中要包含实验次数和物理量(电压、电流、电阻、电阻平均值),物理量要带单位.
二、伏阻法测电阻(只用电压表,缺少电流表)设计思路:由于缺少电流表,需要根据串联电路电流处处相等的特点,求出通过未知电阻的电流,再测出未知电阻两端电压,利用欧姆定律即可求出未知电阻的阻值.具体操作方法如下表所示.
三、安阻法测电阻(只用电流表,缺少电压表)设计思路:由于缺少电压表,需要根据并联电路各支路电压相等的特点,求出未知电阻两端的电压,再测出通过未知电阻的电流,利用欧姆定律即可求出未知电阻的阻值.具体操作方法如下表所示.
类型2 测量小灯泡的阻值考法总结除如下命题点外,其他命题点均与类型1相同(1)小灯泡的阻值不是定值,求小灯泡电阻的平均值无意义,故在表格设计中,不应有“电阻平均值/Ω”一栏.测量小灯泡阻值的表格设计如下.
(2)小灯泡的I-U图像如图所示,该图像是曲线说明小灯泡的电阻不是定值.
(3)影响小灯泡的电阻的主要因素是温度,温度越高,电阻越大.
一题通关例 小红在做“测量小灯泡的电阻”实验,连接了如图甲所示的实物图,实验所用的小灯泡上标有“2.5 V”字样.
乙 丙
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (选填“A”或“B”)端. (2)小红连接好电路并进行实验,小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则此时小灯泡的电阻约为 .若此时灯丝突然断了,则电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”).
(3)小红换用相同规格的小灯泡继续实验,并将测得的数据记录在下表中,请你对该表格作出评价: __ .
灯丝的电阻受温度影响,并非一个定值,
求电阻的平均值无意义;表格中物理量未带单位
(4)小红根据实验数据,绘出了电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图丙中的图线A所示,她发现图线A是一条向下弯曲的曲线,原因是 . (5)小张用相同的器材和电路图做实验,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I-U图像如图丙中的图线B所示.你认为可能是由于___________________ .
小灯泡的电阻随温度升高而增大
表接在了滑动变阻器两端
(6)小王将图甲中的灯泡换成定值电阻Rx,测量其阻值.①通过三次测量得到的Rx的阻值分别为5 Ω、5.2 Ω和5.5 Ω,则实验测得的Rx的阻值约为 ; ②小王的实验电路除了可以测定值电阻的阻值,还可以做什么实验:_______________ ;
③完成实验后,小王想只用电流表测量Rx的阻值,老师为小王又提供了一个电阻箱和一个单刀双掷开关,请你小王设计电路图并简略写出实验步骤.
电路图如图所示.实验步骤:将S拨至a,读出电流表示数Ix;再将S拨至b,调节电阻箱,使电流表示数仍为Ix,读出此时电阻箱的示数,即为Rx的阻值.
(7)小明在进行实验时,发现电流表损坏,他利用电压表和阻值为R0的定值电阻,也测量出了额定电压为2.5 V的小灯泡L正常发光时的电阻RL.他选择了满足实验要求的实验器材,并连接了如图丁所示的实验电路.请你小明将实验步骤补充完整.a.断开开关S3、闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器的滑片,使_____________________; b.保持滑动变阻器的滑片位置不变,断开开关S2、闭合开关S3,记录电压表的示数为U;c.RL= .(用已知量和测出的物理量符号表示)
电压表的示数为2.5 V
创新预测1. 用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值,测量数据记录如下表:
(1)第2次测量时,电流表示数如图乙所示,为 A,对应的电阻值为 Ω. (2)根据三次实验数据可得定值电阻Rx= Ω(结果保留一位小数). (3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转.用一根导线在图甲中先后连接接线柱B与C、C与D时,电压表和电流表示数都为0,连接接线柱D与E时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是 .
(4)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R的滑动变阻器和如图丙所示电路测量电阻Rx的阻值.闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1;滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= .(用相关物理量的符号表示)
2.某同学想利用图甲所示的电路测量Rx的阻值.(1)该实验的原理是 (用公式表示).
(2)根据图甲所示的电路图,连接图乙的实物图时,要将导线x接到滑动变阻器的 (选填“A”或“C”)接线柱.
(3)正确连接电路后,开关闭合前应将滑片移至滑动变阻器的 (选填“A”或“B”)端;闭合开关后,该同学发现,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,该电路故障应是Rx (选填“断路”或“短路”). (4)在实验过程中,滑动变阻器除了保护电路外,还有一个重要的作用是______________________;如果用两个定值电阻R1和R2(R1
考法 测量小灯泡的电功率（10年4考）
第4节 电功率的测量实验
实验 测量小灯泡的电功率
测量小灯泡的电功率(10年4考)
1.[2015河南,19]小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”实验中,所用电源电压恒为3 V,小灯泡上标有“2.5 V”字样.
(1)请用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整.(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 端(选填“左”或“右”).闭合开关后,发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数.若电路中仅有一处故障,这个故障可能是: .
(3)排除故障后继续实验,小华进行了4次测量,并将有关数据及现象记录在表格中.在第1次实验中小灯泡不亮的原因是: ______________.
(4)分析表中信息,可知小灯泡的额定功率为 W.实验得出的结论是:小灯泡的实际电功率 ,灯泡越亮.
变阻器连入电路的阻值太大,小灯泡的实际
2.[2019河南,19]在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”实验中,实验室提供了如下器材:电源(电压U恒为8 V),滑动变阻器(规格为“20 Ω 2 A”),小灯泡(额定电压U额= 2.5 V,额定功率小于1.2 W),两个阻值分别为10 Ω、20 Ω的定值电阻(定值电阻用R0表示).(1)为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围,小聪设计了如图甲所示的电路,请用笔画线代替导线,完成图乙中实物电路的连接.
(2)正确连接电路后,进行实验,记录的数据如下表所示.当电压表示数为2.5 V时,电流表示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为 W.
(3)分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,电功率随电压的增大而 .根据数据还可判断出,小聪在实验中选用的是R0= Ω的定值电阻.
(4)完成实验后,爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡的额定功率的方法,设计了如下图所示的电路,所用电压表的量程为“0~15 V”,请将以下实验步骤补充完整.①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 ; ②滑片不动,再将开关S1拨至“2”,读出电压表示数为U0;③小灯泡的额定功率:P额= .(用U额、U0、R0表示) 若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡的额定功率 (选填“偏大”或“偏小”).
5.5 V(或U-U额)
3.[2013河南,20]在“测量小灯泡的额定功率”实验中,灯泡上标有“3.8 V”字样,电源电压恒定.(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整.
(2)连接完实验电路后,开关试触时,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近电源电压,其故障原因可能是: . (3)故障排除后,开始实验,在移动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视 的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则灯泡的额定功率为 W.
灯泡处断路(合理即可)
(4)完成上述实验后,小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图丙所示的电路,也测出了灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤:①闭合开关S1,将S2拨到触点 (选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为 V; ②再将开关S2拨到触点 (选填“1”或“2”),保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U; ③灯泡额定功率的表达式为P额= (用已知量和测量量表示).
4.[2012河南,20]用图甲所示的实验电路,测量一个标有“2.5 V”字样的小灯泡的额定功率.(1)请在虚线框内画出与图甲对应的电路图.
(2)闭合开关后,电流表和电压表的示数都较小,小灯泡不发光,其原因是:_________________________________________________________________________________________. (3)经过调整后,小灯泡发光,但如何使小灯泡正常发光呢?你的措施是:_______________________________________________.
滑动变阻器接入电路的电阻太大,导致电路中电流过小,灯泡的实
际功率太小,没有达到发光功率
移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数达到2.5 V
(4)爱探究的小强用另一只电流表A2和一个5 Ω的定值电阻R,连接了如图乙所示的电路,同样测出了小灯泡的额定功率.具体操作是:闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电流表A2的示数为 A,小灯泡正常发光.此时电流表A1的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W.
乙 丙
考法总结 有关该实验,有如下命题点: 实验原理:P=UI. 一、伏安法测量小灯泡的电功率(使用电流表和电压表) 1.【实验电路】如图所示,已知小灯泡的额定电压为U额.
2.【设计与进行实验】(1)实验步骤:a.断开开关,根据电路图连接实物电路,将滑片移至b端;b.闭合开关,移动滑片,观察电压表,使电压表示数等于U额,此时小灯泡正常发光,记录两电表示数;c.移动滑片,分别使电压表示数小于U额、约为U额的1.2倍,观察小灯泡亮度,记录小灯泡亮度及两电表示数;
d.将实验数据记录到如下的表格中(表格中不应设置“平均功率/W”一栏,因为小灯泡的电功率是变化的,求平均功率无意义); e.根据P=UI计算出小灯泡在各个电压下的实际功率,将表格补充完整.
(2)电压表量程应根据小灯泡的额定电压选取;电流表量程应根据小灯泡的额定电压和电阻选取,或者用试触法确定电流表量程.(3)滑动变阻器的作用:一是保护电路;二是改变小灯泡两端的电压 (多测几组数据,寻找普遍规律). (4)滑动变阻器的选取:根据串联分压原理,利用 求解R滑.(5)连好电路,闭合开关,若各元件完好但小灯泡不亮,原因是小灯泡的实际功率太小.
(6)某次调节时,移动滑片使滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡的阻值变化了ΔR2,则ΔR1>ΔR2,判断的理由是:电路的电流变大,小灯泡两端的电压增大,故小灯泡的电阻增大,由R= 可知电路的总电阻减小,故滑动变阻器减小的电阻应大于小灯泡增大的电阻.
3.【交流与反思】(1)小灯泡的I-U图像如下图,小灯泡的I-U图像是一条曲线,这是因为小灯泡的电阻受温度影响,温度越高,小灯泡的电阻越大,图像的倾斜程度越小.
(2)小灯泡的亮度与实际功率有关,实际功率越大,小灯泡越亮.
二、特殊方法测量小灯泡的额定功率(待测小灯泡L的额定电压为U额)①伏阻法(只用电压表,缺少电流表):
②安阻法(只用电流表,缺少电压表):
一题通关例 某实验小组在做“测量小灯泡的电功率”实验时,电源电压恒为6 V,待测小灯泡的额定电压为2.5 V,正常发光时灯丝电阻约为10 Ω.小红连接的部分电路如图1所示,所用滑动变阻器的最大阻值为40 Ω.
图1 图2 图3
【基础设问】(1)请用笔画线代替导线,在图1中完成实物电路的连接.(2)连好电路后,小红进行试触时,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数,则故障可能是 (选填“小灯泡断路”“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”).
(3)排除故障后继续实验,某次实验中,小红看到电压表示数为1 V,此时小灯泡发光较暗,原因是 ;要使小灯泡正常发光,应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,同时视线应注意观察 (选填“电流表”或“电压表”)示数,直至 ;当小灯泡正常发光时,电流表示数如图2所示,则小灯泡的额定功率是 W. (4)小红根据实验数据绘制了小灯泡的I-U图像,如图3中的甲所示.观察图像,发现AB部分为线段,BC部分为曲线.为便于分析,将线段AB延长作出图像,如图3中的乙所示.比较甲、乙两图像,发现两图像间的距离随着电压的增大而增大,说明_______________________________.
电压表示数为2.5 V
泡的电阻随温度升高而增大
(5)根据图3中B点对应的电压和电流值,计算小灯泡此时的电阻为 Ω.小灯泡在C点时的功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)额定功率. 【拓展设问】(6)小红还想探究电流与电阻的关系,于是将图1中的小灯泡换成定值电阻,并使电压表的示数始终保持2 V不变,多次更换阻值不同的定值电阻,记录电流表的示数,在不更换其他器材的情况下,为了能够完成实验,她更换的定值电阻的阻值不能大于 Ω.
(7)小明在做“测量小灯泡的电功率”实验时,选用的滑动变阻器的规格是 “12 Ω 2 A”,电路图和其他实验器材与小红的一样.①小明将滑片移至正确位置后,闭合开关,观察到电压表的示数如图4所示,此时小灯泡两端的电压为 V.为了保证实验能够顺利进行,接下来应该进行的操作是 .
断开开关,换最大阻值更大的滑动变阻器或减小电源电压
②小明改进实验后,继续进行实验,然后根据实验数据算出来小灯泡在不同电压下的功率,再求平均值得到小灯泡的额定功率,他在处理数据时存在的问题是 _______. ③下列描述小灯泡功率P随滑动变阻器连入电路的阻值R变化情况的图像中,正确的是 (填序号).
A B C D
小灯泡的额定功率是小灯泡在额定电压下的功率,求功率的平均值无
(8)小华在进行实验时,发现电压表损坏,他找来了一个单刀双掷开关和一个阻值为R0的定值电阻,设计了如图5所示的电路图,也测出了该小灯泡的额定功率,请你他把实验步骤补充完整.①将开关拨至1触点,移动滑片,直至电流表示数为 ,此时小灯泡正常发光; ②将开关拨至2触点, ,读出电流表示数为I; ③灯泡的额定功率P额= .(用已知量和测量量表示)
一个额定电压是2.5 V的小灯泡,正常工作时的电阻约为10 Ω.小明想测量它的额定功率,实验室中有如下器材:电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、开关各1个,规格分别为“10 Ω 1 A”“20 Ω 0.5 A” 和“50 Ω 0.2 A”的滑动变阻器各1个,导线若干.
(1)小明设计了如图甲所示的电路,他应选用规格为 的滑动变阻器. (2)图乙是小明根据电路图连接的实物图.闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不亮,经检查电路中有一根导线连接错误.请你在图乙中连接错误的导线上打“✕”,并补画出正确的连线.(3)小明正确连线后,继续实验.当电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图丙所示,为 A,小灯泡的额定功率是 W.
“20 Ω 0.5 A”
(4)小明又分别测出了小灯泡的实际电压低于额定电压和高于额定电压时通过小灯泡的电流,发现小灯泡的电阻不是定值,造成这种现象的原因是 _______________________. (5)聪明的小明在完成上述实验后,将器材中的电流表去掉,增加了两个开关和一个定值电阻R0(阻值已知),也测出了该灯泡的额定功率.他设计的电路图如图丁所示,实验步骤为:
温度影响灯丝阻值的大小
①闭合S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为 V; ②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合S、S2,断开S1,记下电压表的示数为U.③小灯泡的额定功率P额= .(用已知量和测量量表示)
考法 1 热电转换效率(10年5考)考法 2 电能、机械能转换效率(10年1考)考法3 力电热综合计算(10年5考)
第5节 电学综合计算
命题角度 能量转换类效率的计算
热电转换效率(10年5考)
1.[2020河南,21]在家电博览会上,小亮家买了一款标有“220 V 3 000 W”的电热水器.(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的 效应. (2)大功率家用电器需要使用专用插座,插座的常用规格有“10 A”和“16 A”两种,通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座.
(3)已知该电热水器的加热效率为90%,求它正常工作时把30 L水从20 ℃加热到47 ℃需要的时间.ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃).
2.[2018河南,20(2)(3)]在实践活动中,小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究和计算.(1)电热水壶的铭牌如下表所示,正常工作时通过电热水壶的电流是多少?
(2)为了测量电热水壶的加热效率,小刚在壶中加入额定容量的初温为15 ℃的水,在额定电压下将其加热到沸腾,用时7 min,已知烧水时气压为1个标准大气压,ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),则该电热水壶的加热效率为多少?
3.[2014河南,21]南阳市南召县回龙抽水蓄能电站是我省第一座抽水蓄能电站.在深夜用电低谷,它用电网过剩的电能把山下水库的水抽到山顶水库内,白天用电高峰时放水发电,补充电网电能不足,为缓解我省电网的调峰压力做出了贡献.(1)蓄能电站放水发电时, 能转化为 能. (2)该蓄能电站的发电总功率为110 MW,采用220 kV高压进行输电,求高压输电线中的电流.
(3)该蓄能电站每天可发电5小时,如果一天的发电量由热电转换效率为30%的热电厂来提供,需要消耗多少煤?(煤的热值q=3.0×107 J/kg)
4.[2012河南,21]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20 kW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8 h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=3.0×107 J/kg)(4)请写出一条光伏发电的优点.
5.[2011河南,22]节约能源应从点滴做起.不少家庭习惯用遥控器关电视而不断开电源,这一方式虽然便捷,但电视在待机状态下仍要消耗电能.洋洋家彩色电视机的待机功率大约是5 W,若他家平均每天看4 h电视,看完后电视总处于待机状态.试问:(1)在一个月中(按30天计),洋洋家的这台电视因待机浪费的电能是多少焦耳?
(2)如果将这些浪费的电能全部用来烧水,可以将多少质量的水从15 ℃加热到40 ℃?若洋洋洗一次澡需要40 ℃的水20 kg,这些烧热的水可供他洗澡多少次?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)](3)请你就如何降低彩电的电能消耗,提出两条合理化建议:① ; ② .
看电视时调小音量(或减少看电视的时间等)
电能、机械能转换效率(10年1考)
6.[2019河南,20]我国从今年4月15日起,正式实施电动自行车新国标.李强购置了一辆符合新国标的电动车,其整车质量为50 kg,最高速度为25 km/h.g取10 N/kg.试问:(1)对蓄电池充电时,电能转化为 能;行驶时,电动机提供动力,其工作原理是 . (2)当蓄电池的电全部耗完后,若充电功率为100 W,充满电需要5 h,不计能量损失,则充满电后蓄电池储存的电能为多少?
通电线圈在磁场中受力转动
(3)蓄电池充满电后,其储存电能的75%用于车克服阻力做功,当质量为70 kg的李强在水平路面上骑着车,以最高速度匀速电动行驶时,所受阻力为总重的,则车最多能行驶多少小时?(4)新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制,这样做主要是为了防止车的 过大,以减小行车危险.
7.[2016河南,21]某款新型电动汽车的性能参数如表所示,请回答下列问题.
(1)电动机是电动汽车的核心部件,电动机正常工作时,电能转化为 能,电动机的工作原理是 . (2)电动机正常工作时,通过线圈的电流是多大?
通电导体在磁场中受到力的作用
(3)同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗汽油为10 L,请通过计算比较两种汽车的百公里能耗,并说明能耗不同的主要原因.汽油的密度ρ=0.7×103 kg/m3,热值q=4.6×107 J/kg.
(4)汽车在某段公路上匀速行驶时,进入某超声测速区域,如图所示.当该车运动到距测速仪370 m时,测速仪向该车发出一超声信号,2 s后收到从车返回的信号.超声波在空气中传播速度为340 m/s,求该车的速度.
8.[2017河南,21]小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置,工作原理如图甲所示.ABO为一水平杠杆,O为支点,OA∶OB=5∶1,当水平踏板所受压力增大,电压表示数达到6 V时,报警器R0开始发出报警信号.已知电路中电源电压为8 V,R0的阻值恒为15 Ω,压力传感器R固定放置,其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示,踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计.试问: 甲 乙(1)由图乙可知,压力传感器R的阻值随压力F的增大而 ;
(2)当踏板空载时,闭合开关,电压表的示数为多少?
(3)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值为多少?
(4)若电源电压略有降低,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,则踏板触点B应向_____(选填“左”或“右”)移动,并简要说明理由.
9.[2015河南,22]在课外活动中,同学们设计了一种物品自动筛选器,可将质量小于一定标准的物品自动剔除,其原理如图甲所示,放在水平轻质传送带上的物品,经过装有压敏电阻R的检测区时,使R的阻值发生变化,R的阻值随压力F变化的关系如图乙所示.已知电源电压为12 V,R0为定值电阻,当电路中电压表示数小于2.4 V时,机械装置启动,将质量不达标的物品推出传送带,实现自动筛选功能.g取10 N/kg.试问:(1)当物品随传送带匀速运动时,物品 (选填“受”或“不受”)摩擦力.
(2)当检测区上没有物品时,电压表的示数为2 V,R0的阻值为多少?
(3)当压敏电阻的电功率最大时,电路中的电流为多少?此时在检测区上物品的质量是多少?(4)电路中的电池使用一段时间后,电源电压会降低,能通过检测区物品的最小质量将 (选填“增大”或“减小”).
10.[2013河南,22]小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件,设计了一个汽车超载自动报警电路,如图甲所示.他了解到这种压力传感器所受压力越大时,输出的电压U就越大,二者的关系如图乙所示.闭合开关S,当继电器线圈中电流大于或等于20 mA时,衔铁被吸合.已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压,线圈的电阻为20 Ω. 甲 乙
(1)某水平公路桥禁止质量大于或等于20 t的车辆通行,要用小强设计的装置为此桥报警,R的阻值应调节为多少?(g取10 N/kg)
(2)在水平路面上,要使该装置报警,通过车辆的最小重力为多少?(3)请你运用所学物理知识,说明超载的一项危害.
11.[2019河南,21]某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压U恒为15 V,定值电阻R0=10 Ω,R1为一竖直固定光滑金属棒,总长为40 cm,阻值为20 Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比.弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计.圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,重为80 N,高为60 cm,底面积为100 cm2.当水位处于最高位置A时,M刚好浸没在水中,此时滑片P恰在R1最上端;当水位降至最低位置B时,M的下表面刚好离开水面.已知弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙所示.闭合开关S,试问:
(1)当水位下降时,金属棒接入电路的长度 ,电压表示数 .(两空均选填“增大”或“减小”) (2)当水位处于位置A时,电压表的示数为多少?
(3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg)
例1 [2020湖北天门]如图是多功能汤锅加热的测试电路图,使用时通过旋钮开关(虚线圆圈部分)可实现保温、慢炖、快炖三种功能的切换,且保温、慢炖、快炖状态的加热功率依次增大.已知四个发热电阻的阻值相等,测试电源电压为220 V,慢炖状态的功率为550 W.[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]求:(1)R1的阻值;
(2)保温状态的功率;(3)若把1.1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,快炖需要6 min 40 s,则加热的效率是多少?
例2 风电是一种潜力巨大的新型能源,河南省风能资源丰富,很适合建设风力发电站,风电项目总规模已达225.2万千瓦,位居我国中部省份首位.火力发电的热电转化效率为40%,用风力发电产生的电能为效率为75%的电磁炉供电,将1.5 kg初温为20 ℃的水烧开,相当于节约多少煤?(当地大气压为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃),煤的热值为3.0×107 J/kg)
例3 某款电动汽车正常匀速行驶时的阻力为100 N,若电动汽车的蓄电池储存的电量与效率为75%的电磁炉将1.5 kg初温为20 ℃的水烧开消耗的电量相同,且蓄电池的能量转换效率为90%,电动机正常工作时,求电动汽车能正常匀速直线行驶的距离.[当地大气压为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
测量定值电阻的阻值(10年1考)
1.[2018河南,19]小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5 Ω.
甲 乙(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接.(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数.如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是 . (4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据.画出了待测电阻Rx的I-U图像,如图丙所示.由图像可得Rx= Ω.
丙 丁
(5)小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值.电路如图丁所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变.测量步骤如下:①当开关 时,电流表读数为I1; ②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;③待测电阻Rx= .(用已知和测出的物理量符号表示)
测量小灯泡的电阻(10年1考)
2.[2011河南,21]小亮在做“测量小灯泡的电阻”实验中,所用小灯泡上标有“2.5 V”字样.(1)如图是小亮未连接好的电路,请你用笔画线代替导线,将实物图补充完整.
(2)电路连好后,小亮分别测出了小灯泡的几组电压和电流值,记录在如下表格中.
①小灯泡正常发光时的电阻为 Ω. ②小亮从数据中发现,灯泡的电阻是变化的,你认为影响其变化的主要因素是 .
(3)完成上述实验后,小亮看到滑动变阻器的铭牌模糊不清,于是想测量变阻器的最大阻值Rx.他从实验室找来一个阻值已知为R0的定值电阻替换了灯泡,同时撤去了发生故障的电流表,并利用余下器材(电压未知的电源、量程合适的电压表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干),在不改动电压表位置及其连线的情况下,很快测出了Rx的大小.①请把你设计的电路图画在虚线框内.
②简述实验过程中需要测量的物理量并用相应字母表示:(i)_____________________________________________________; (ii)____________________________________________________. ③Rx= (用已知量和测量量表示).
将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,记下电压表的示数U0
将滑动变阻器的滑片调到阻值为零处,记下电压表的示数U
类型1 测量定值电阻的阻值考法总结 有关该实验,有如下命题点: 实验原理:R= . 一、伏安法测电阻(使用电流表和电压表) 1.【实验电路】如图所示.
2.【设计与进行实验】(1)滑动变阻器的作用:保护电路;改变电阻两端的电压,多测几组数据.(2)实验步骤:a.断开开关,按电路图连接电路,将滑片移到滑动变阻器最大阻值处;b.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,读出电压表与电流表的示数,并将数据记录下来;c.移动滑动变阻器滑片,重复上述步骤.
(3)数据处理:将测得的数据记录在下表中,再利用欧姆定律将表格补充完整.
(4)多次测量的目的是求平均值减小误差.注意:设计表格时,表格中要包含实验次数和物理量(电压、电流、电阻、电阻平均值),物理量要带单位.
二、伏阻法测电阻(只用电压表,缺少电流表)设计思路:由于缺少电流表,需要根据串联电路电流处处相等的特点,求出通过未知电阻的电流,再测出未知电阻两端电压,利用欧姆定律即可求出未知电阻的阻值.具体操作方法如下表所示.
三、安阻法测电阻(只用电流表,缺少电压表)设计思路:由于缺少电压表,需要根据并联电路各支路电压相等的特点,求出未知电阻两端的电压,再测出通过未知电阻的电流,利用欧姆定律即可求出未知电阻的阻值.具体操作方法如下表所示.
类型2 测量小灯泡的阻值考法总结除如下命题点外,其他命题点均与类型1相同(1)小灯泡的阻值不是定值,求小灯泡电阻的平均值无意义,故在表格设计中,不应有“电阻平均值/Ω”一栏.测量小灯泡阻值的表格设计如下.
(2)小灯泡的I-U图像如图所示,该图像是曲线说明小灯泡的电阻不是定值.
(3)影响小灯泡的电阻的主要因素是温度,温度越高,电阻越大.
一题通关例 小红在做“测量小灯泡的电阻”实验,连接了如图甲所示的实物图,实验所用的小灯泡上标有“2.5 V”字样.
乙 丙
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (选填“A”或“B”)端. (2)小红连接好电路并进行实验,小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则此时小灯泡的电阻约为 .若此时灯丝突然断了,则电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”).
(3)小红换用相同规格的小灯泡继续实验,并将测得的数据记录在下表中,请你对该表格作出评价: __ .
灯丝的电阻受温度影响,并非一个定值,
求电阻的平均值无意义;表格中物理量未带单位
(4)小红根据实验数据,绘出了电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图丙中的图线A所示,她发现图线A是一条向下弯曲的曲线,原因是 . (5)小张用相同的器材和电路图做实验,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I-U图像如图丙中的图线B所示.你认为可能是由于___________________ .
小灯泡的电阻随温度升高而增大
表接在了滑动变阻器两端
(6)小王将图甲中的灯泡换成定值电阻Rx,测量其阻值.①通过三次测量得到的Rx的阻值分别为5 Ω、5.2 Ω和5.5 Ω,则实验测得的Rx的阻值约为 ; ②小王的实验电路除了可以测定值电阻的阻值,还可以做什么实验:_______________ ;
③完成实验后,小王想只用电流表测量Rx的阻值,老师为小王又提供了一个电阻箱和一个单刀双掷开关,请你小王设计电路图并简略写出实验步骤.
电路图如图所示.实验步骤:将S拨至a,读出电流表示数Ix;再将S拨至b,调节电阻箱,使电流表示数仍为Ix,读出此时电阻箱的示数,即为Rx的阻值.
(7)小明在进行实验时,发现电流表损坏,他利用电压表和阻值为R0的定值电阻,也测量出了额定电压为2.5 V的小灯泡L正常发光时的电阻RL.他选择了满足实验要求的实验器材,并连接了如图丁所示的实验电路.请你小明将实验步骤补充完整.a.断开开关S3、闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器的滑片,使_____________________; b.保持滑动变阻器的滑片位置不变,断开开关S2、闭合开关S3,记录电压表的示数为U;c.RL= .(用已知量和测出的物理量符号表示)
电压表的示数为2.5 V
创新预测1. 用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值,测量数据记录如下表:
(1)第2次测量时,电流表示数如图乙所示,为 A,对应的电阻值为 Ω. (2)根据三次实验数据可得定值电阻Rx= Ω(结果保留一位小数). (3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转.用一根导线在图甲中先后连接接线柱B与C、C与D时,电压表和电流表示数都为0,连接接线柱D与E时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是 .
(4)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R的滑动变阻器和如图丙所示电路测量电阻Rx的阻值.闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1;滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= .(用相关物理量的符号表示)
2.某同学想利用图甲所示的电路测量Rx的阻值.(1)该实验的原理是 (用公式表示).
(2)根据图甲所示的电路图,连接图乙的实物图时,要将导线x接到滑动变阻器的 (选填“A”或“C”)接线柱.
(3)正确连接电路后,开关闭合前应将滑片移至滑动变阻器的 (选填“A”或“B”)端;闭合开关后,该同学发现,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,该电路故障应是Rx (选填“断路”或“短路”). (4)在实验过程中,滑动变阻器除了保护电路外,还有一个重要的作用是______________________;如果用两个定值电阻R1和R2(R1
考法 测量小灯泡的电功率（10年4考）
第4节 电功率的测量实验
实验 测量小灯泡的电功率
测量小灯泡的电功率(10年4考)
1.[2015河南,19]小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”实验中,所用电源电压恒为3 V,小灯泡上标有“2.5 V”字样.
(1)请用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整.(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 端(选填“左”或“右”).闭合开关后,发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数.若电路中仅有一处故障,这个故障可能是: .
(3)排除故障后继续实验,小华进行了4次测量,并将有关数据及现象记录在表格中.在第1次实验中小灯泡不亮的原因是: ______________.
(4)分析表中信息,可知小灯泡的额定功率为 W.实验得出的结论是:小灯泡的实际电功率 ,灯泡越亮.
变阻器连入电路的阻值太大,小灯泡的实际
2.[2019河南,19]在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”实验中,实验室提供了如下器材:电源(电压U恒为8 V),滑动变阻器(规格为“20 Ω 2 A”),小灯泡(额定电压U额= 2.5 V,额定功率小于1.2 W),两个阻值分别为10 Ω、20 Ω的定值电阻(定值电阻用R0表示).(1)为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围,小聪设计了如图甲所示的电路,请用笔画线代替导线,完成图乙中实物电路的连接.
(2)正确连接电路后,进行实验,记录的数据如下表所示.当电压表示数为2.5 V时,电流表示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为 W.
(3)分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,电功率随电压的增大而 .根据数据还可判断出,小聪在实验中选用的是R0= Ω的定值电阻.
(4)完成实验后,爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡的额定功率的方法,设计了如下图所示的电路,所用电压表的量程为“0~15 V”,请将以下实验步骤补充完整.①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 ; ②滑片不动,再将开关S1拨至“2”,读出电压表示数为U0;③小灯泡的额定功率:P额= .(用U额、U0、R0表示) 若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡的额定功率 (选填“偏大”或“偏小”).
5.5 V(或U-U额)
3.[2013河南,20]在“测量小灯泡的额定功率”实验中,灯泡上标有“3.8 V”字样,电源电压恒定.(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整.
(2)连接完实验电路后,开关试触时,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近电源电压,其故障原因可能是: . (3)故障排除后,开始实验,在移动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视 的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则灯泡的额定功率为 W.
灯泡处断路(合理即可)
(4)完成上述实验后,小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图丙所示的电路,也测出了灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤:①闭合开关S1,将S2拨到触点 (选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为 V; ②再将开关S2拨到触点 (选填“1”或“2”),保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U; ③灯泡额定功率的表达式为P额= (用已知量和测量量表示).
4.[2012河南,20]用图甲所示的实验电路,测量一个标有“2.5 V”字样的小灯泡的额定功率.(1)请在虚线框内画出与图甲对应的电路图.
(2)闭合开关后,电流表和电压表的示数都较小,小灯泡不发光,其原因是:_________________________________________________________________________________________. (3)经过调整后,小灯泡发光,但如何使小灯泡正常发光呢?你的措施是:_______________________________________________.
滑动变阻器接入电路的电阻太大,导致电路中电流过小,灯泡的实
际功率太小,没有达到发光功率
移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数达到2.5 V
(4)爱探究的小强用另一只电流表A2和一个5 Ω的定值电阻R,连接了如图乙所示的电路,同样测出了小灯泡的额定功率.具体操作是:闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电流表A2的示数为 A,小灯泡正常发光.此时电流表A1的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W.
乙 丙
考法总结 有关该实验,有如下命题点: 实验原理:P=UI. 一、伏安法测量小灯泡的电功率(使用电流表和电压表) 1.【实验电路】如图所示,已知小灯泡的额定电压为U额.
2.【设计与进行实验】(1)实验步骤:a.断开开关,根据电路图连接实物电路,将滑片移至b端;b.闭合开关,移动滑片,观察电压表,使电压表示数等于U额,此时小灯泡正常发光,记录两电表示数;c.移动滑片,分别使电压表示数小于U额、约为U额的1.2倍,观察小灯泡亮度,记录小灯泡亮度及两电表示数;
d.将实验数据记录到如下的表格中(表格中不应设置“平均功率/W”一栏,因为小灯泡的电功率是变化的,求平均功率无意义); e.根据P=UI计算出小灯泡在各个电压下的实际功率,将表格补充完整.
(2)电压表量程应根据小灯泡的额定电压选取;电流表量程应根据小灯泡的额定电压和电阻选取,或者用试触法确定电流表量程.(3)滑动变阻器的作用:一是保护电路;二是改变小灯泡两端的电压 (多测几组数据,寻找普遍规律). (4)滑动变阻器的选取:根据串联分压原理,利用 求解R滑.(5)连好电路,闭合开关,若各元件完好但小灯泡不亮,原因是小灯泡的实际功率太小.
(6)某次调节时,移动滑片使滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡的阻值变化了ΔR2,则ΔR1>ΔR2,判断的理由是:电路的电流变大,小灯泡两端的电压增大,故小灯泡的电阻增大,由R= 可知电路的总电阻减小,故滑动变阻器减小的电阻应大于小灯泡增大的电阻.
3.【交流与反思】(1)小灯泡的I-U图像如下图,小灯泡的I-U图像是一条曲线,这是因为小灯泡的电阻受温度影响,温度越高,小灯泡的电阻越大,图像的倾斜程度越小.
(2)小灯泡的亮度与实际功率有关,实际功率越大,小灯泡越亮.
二、特殊方法测量小灯泡的额定功率(待测小灯泡L的额定电压为U额)①伏阻法(只用电压表,缺少电流表):
②安阻法(只用电流表,缺少电压表):
一题通关例 某实验小组在做“测量小灯泡的电功率”实验时,电源电压恒为6 V,待测小灯泡的额定电压为2.5 V,正常发光时灯丝电阻约为10 Ω.小红连接的部分电路如图1所示,所用滑动变阻器的最大阻值为40 Ω.
图1 图2 图3
【基础设问】(1)请用笔画线代替导线,在图1中完成实物电路的连接.(2)连好电路后,小红进行试触时,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数,则故障可能是 (选填“小灯泡断路”“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”).
(3)排除故障后继续实验,某次实验中,小红看到电压表示数为1 V,此时小灯泡发光较暗,原因是 ;要使小灯泡正常发光,应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,同时视线应注意观察 (选填“电流表”或“电压表”)示数,直至 ;当小灯泡正常发光时,电流表示数如图2所示,则小灯泡的额定功率是 W. (4)小红根据实验数据绘制了小灯泡的I-U图像,如图3中的甲所示.观察图像,发现AB部分为线段,BC部分为曲线.为便于分析,将线段AB延长作出图像,如图3中的乙所示.比较甲、乙两图像,发现两图像间的距离随着电压的增大而增大,说明_______________________________.
电压表示数为2.5 V
泡的电阻随温度升高而增大
(5)根据图3中B点对应的电压和电流值,计算小灯泡此时的电阻为 Ω.小灯泡在C点时的功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)额定功率. 【拓展设问】(6)小红还想探究电流与电阻的关系,于是将图1中的小灯泡换成定值电阻,并使电压表的示数始终保持2 V不变,多次更换阻值不同的定值电阻,记录电流表的示数,在不更换其他器材的情况下,为了能够完成实验,她更换的定值电阻的阻值不能大于 Ω.
(7)小明在做“测量小灯泡的电功率”实验时,选用的滑动变阻器的规格是 “12 Ω 2 A”,电路图和其他实验器材与小红的一样.①小明将滑片移至正确位置后,闭合开关,观察到电压表的示数如图4所示,此时小灯泡两端的电压为 V.为了保证实验能够顺利进行,接下来应该进行的操作是 .
断开开关,换最大阻值更大的滑动变阻器或减小电源电压
②小明改进实验后,继续进行实验,然后根据实验数据算出来小灯泡在不同电压下的功率,再求平均值得到小灯泡的额定功率,他在处理数据时存在的问题是 _______. ③下列描述小灯泡功率P随滑动变阻器连入电路的阻值R变化情况的图像中,正确的是 (填序号).
A B C D
小灯泡的额定功率是小灯泡在额定电压下的功率,求功率的平均值无
(8)小华在进行实验时,发现电压表损坏,他找来了一个单刀双掷开关和一个阻值为R0的定值电阻,设计了如图5所示的电路图,也测出了该小灯泡的额定功率,请你他把实验步骤补充完整.①将开关拨至1触点,移动滑片,直至电流表示数为 ,此时小灯泡正常发光; ②将开关拨至2触点, ,读出电流表示数为I; ③灯泡的额定功率P额= .(用已知量和测量量表示)
一个额定电压是2.5 V的小灯泡,正常工作时的电阻约为10 Ω.小明想测量它的额定功率,实验室中有如下器材:电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、开关各1个,规格分别为“10 Ω 1 A”“20 Ω 0.5 A” 和“50 Ω 0.2 A”的滑动变阻器各1个,导线若干.
(1)小明设计了如图甲所示的电路,他应选用规格为 的滑动变阻器. (2)图乙是小明根据电路图连接的实物图.闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不亮,经检查电路中有一根导线连接错误.请你在图乙中连接错误的导线上打“✕”,并补画出正确的连线.(3)小明正确连线后,继续实验.当电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图丙所示,为 A,小灯泡的额定功率是 W.
“20 Ω 0.5 A”
(4)小明又分别测出了小灯泡的实际电压低于额定电压和高于额定电压时通过小灯泡的电流,发现小灯泡的电阻不是定值,造成这种现象的原因是 _______________________. (5)聪明的小明在完成上述实验后,将器材中的电流表去掉,增加了两个开关和一个定值电阻R0(阻值已知),也测出了该灯泡的额定功率.他设计的电路图如图丁所示,实验步骤为:
温度影响灯丝阻值的大小
①闭合S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为 V; ②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合S、S2,断开S1,记下电压表的示数为U.③小灯泡的额定功率P额= .(用已知量和测量量表示)
考法 1 热电转换效率(10年5考)考法 2 电能、机械能转换效率(10年1考)考法3 力电热综合计算(10年5考)
第5节 电学综合计算
命题角度 能量转换类效率的计算
热电转换效率(10年5考)
1.[2020河南,21]在家电博览会上,小亮家买了一款标有“220 V 3 000 W”的电热水器.(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的 效应. (2)大功率家用电器需要使用专用插座,插座的常用规格有“10 A”和“16 A”两种,通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座.
(3)已知该电热水器的加热效率为90%,求它正常工作时把30 L水从20 ℃加热到47 ℃需要的时间.ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃).
2.[2018河南,20(2)(3)]在实践活动中,小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究和计算.(1)电热水壶的铭牌如下表所示,正常工作时通过电热水壶的电流是多少?
(2)为了测量电热水壶的加热效率,小刚在壶中加入额定容量的初温为15 ℃的水,在额定电压下将其加热到沸腾,用时7 min,已知烧水时气压为1个标准大气压,ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),则该电热水壶的加热效率为多少?
3.[2014河南,21]南阳市南召县回龙抽水蓄能电站是我省第一座抽水蓄能电站.在深夜用电低谷,它用电网过剩的电能把山下水库的水抽到山顶水库内,白天用电高峰时放水发电,补充电网电能不足,为缓解我省电网的调峰压力做出了贡献.(1)蓄能电站放水发电时, 能转化为 能. (2)该蓄能电站的发电总功率为110 MW,采用220 kV高压进行输电,求高压输电线中的电流.
(3)该蓄能电站每天可发电5小时,如果一天的发电量由热电转换效率为30%的热电厂来提供,需要消耗多少煤?(煤的热值q=3.0×107 J/kg)
4.[2012河南,21]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20 kW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8 h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=3.0×107 J/kg)(4)请写出一条光伏发电的优点.
5.[2011河南,22]节约能源应从点滴做起.不少家庭习惯用遥控器关电视而不断开电源,这一方式虽然便捷,但电视在待机状态下仍要消耗电能.洋洋家彩色电视机的待机功率大约是5 W,若他家平均每天看4 h电视,看完后电视总处于待机状态.试问:(1)在一个月中(按30天计),洋洋家的这台电视因待机浪费的电能是多少焦耳?
(2)如果将这些浪费的电能全部用来烧水,可以将多少质量的水从15 ℃加热到40 ℃?若洋洋洗一次澡需要40 ℃的水20 kg,这些烧热的水可供他洗澡多少次?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)](3)请你就如何降低彩电的电能消耗,提出两条合理化建议:① ; ② .
看电视时调小音量(或减少看电视的时间等)
电能、机械能转换效率(10年1考)
6.[2019河南,20]我国从今年4月15日起,正式实施电动自行车新国标.李强购置了一辆符合新国标的电动车,其整车质量为50 kg,最高速度为25 km/h.g取10 N/kg.试问:(1)对蓄电池充电时,电能转化为 能;行驶时,电动机提供动力,其工作原理是 . (2)当蓄电池的电全部耗完后,若充电功率为100 W,充满电需要5 h,不计能量损失,则充满电后蓄电池储存的电能为多少?
通电线圈在磁场中受力转动
(3)蓄电池充满电后,其储存电能的75%用于车克服阻力做功,当质量为70 kg的李强在水平路面上骑着车,以最高速度匀速电动行驶时,所受阻力为总重的,则车最多能行驶多少小时?(4)新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制,这样做主要是为了防止车的 过大,以减小行车危险.
7.[2016河南,21]某款新型电动汽车的性能参数如表所示,请回答下列问题.
(1)电动机是电动汽车的核心部件,电动机正常工作时,电能转化为 能,电动机的工作原理是 . (2)电动机正常工作时,通过线圈的电流是多大?
通电导体在磁场中受到力的作用
(3)同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗汽油为10 L,请通过计算比较两种汽车的百公里能耗,并说明能耗不同的主要原因.汽油的密度ρ=0.7×103 kg/m3,热值q=4.6×107 J/kg.
(4)汽车在某段公路上匀速行驶时,进入某超声测速区域,如图所示.当该车运动到距测速仪370 m时,测速仪向该车发出一超声信号,2 s后收到从车返回的信号.超声波在空气中传播速度为340 m/s,求该车的速度.
8.[2017河南,21]小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置,工作原理如图甲所示.ABO为一水平杠杆,O为支点,OA∶OB=5∶1,当水平踏板所受压力增大,电压表示数达到6 V时,报警器R0开始发出报警信号.已知电路中电源电压为8 V,R0的阻值恒为15 Ω,压力传感器R固定放置,其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示,踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计.试问: 甲 乙(1)由图乙可知,压力传感器R的阻值随压力F的增大而 ;
(2)当踏板空载时,闭合开关,电压表的示数为多少?
(3)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值为多少?
(4)若电源电压略有降低,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,则踏板触点B应向_____(选填“左”或“右”)移动,并简要说明理由.
9.[2015河南,22]在课外活动中,同学们设计了一种物品自动筛选器,可将质量小于一定标准的物品自动剔除,其原理如图甲所示,放在水平轻质传送带上的物品,经过装有压敏电阻R的检测区时,使R的阻值发生变化,R的阻值随压力F变化的关系如图乙所示.已知电源电压为12 V,R0为定值电阻,当电路中电压表示数小于2.4 V时,机械装置启动,将质量不达标的物品推出传送带,实现自动筛选功能.g取10 N/kg.试问:(1)当物品随传送带匀速运动时,物品 (选填“受”或“不受”)摩擦力.
(2)当检测区上没有物品时,电压表的示数为2 V,R0的阻值为多少?
(3)当压敏电阻的电功率最大时,电路中的电流为多少?此时在检测区上物品的质量是多少?(4)电路中的电池使用一段时间后,电源电压会降低,能通过检测区物品的最小质量将 (选填“增大”或“减小”).
10.[2013河南,22]小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件,设计了一个汽车超载自动报警电路,如图甲所示.他了解到这种压力传感器所受压力越大时,输出的电压U就越大,二者的关系如图乙所示.闭合开关S,当继电器线圈中电流大于或等于20 mA时,衔铁被吸合.已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压,线圈的电阻为20 Ω. 甲 乙
(1)某水平公路桥禁止质量大于或等于20 t的车辆通行,要用小强设计的装置为此桥报警,R的阻值应调节为多少?(g取10 N/kg)
(2)在水平路面上,要使该装置报警,通过车辆的最小重力为多少?(3)请你运用所学物理知识,说明超载的一项危害.
11.[2019河南,21]某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压U恒为15 V,定值电阻R0=10 Ω,R1为一竖直固定光滑金属棒,总长为40 cm,阻值为20 Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比.弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计.圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,重为80 N,高为60 cm,底面积为100 cm2.当水位处于最高位置A时,M刚好浸没在水中,此时滑片P恰在R1最上端;当水位降至最低位置B时,M的下表面刚好离开水面.已知弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙所示.闭合开关S,试问:
(1)当水位下降时,金属棒接入电路的长度 ,电压表示数 .(两空均选填“增大”或“减小”) (2)当水位处于位置A时,电压表的示数为多少?
(3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg)
例1 [2020湖北天门]如图是多功能汤锅加热的测试电路图,使用时通过旋钮开关(虚线圆圈部分)可实现保温、慢炖、快炖三种功能的切换,且保温、慢炖、快炖状态的加热功率依次增大.已知四个发热电阻的阻值相等,测试电源电压为220 V,慢炖状态的功率为550 W.[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]求:(1)R1的阻值;
(2)保温状态的功率;(3)若把1.1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,快炖需要6 min 40 s,则加热的效率是多少?
例2 风电是一种潜力巨大的新型能源,河南省风能资源丰富,很适合建设风力发电站,风电项目总规模已达225.2万千瓦,位居我国中部省份首位.火力发电的热电转化效率为40%,用风力发电产生的电能为效率为75%的电磁炉供电,将1.5 kg初温为20 ℃的水烧开,相当于节约多少煤?(当地大气压为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃),煤的热值为3.0×107 J/kg)
例3 某款电动汽车正常匀速行驶时的阻力为100 N,若电动汽车的蓄电池储存的电量与效率为75%的电磁炉将1.5 kg初温为20 ℃的水烧开消耗的电量相同,且蓄电池的能量转换效率为90%,电动机正常工作时,求电动汽车能正常匀速直线行驶的距离.[当地大气压为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
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