四川省绵阳外国语学校2022-2023学年九年级上学期期末物理试卷(含答案)
展开2022-2023学年四川省绵阳外国语学校九年级(上)期末物理试卷
一.选择题(每题3分,共39分)
1.(3分)下列现象能说明分子在做无规则运动的是( )
A.秋天落叶纷飞
B.病毒在空气中传播
C.人闻到消毒水的气味
D.点燃的艾条飘出袅袅烟雾
2.(3分)关于热和能,正确的说法是( )
A.热传递过程中,内能大的物体放出热量
B.物体温度升高一定是吸收了热量
C.冬天搓手变暖是通过做功使手的内能增大
D.热胀冷缩中的“热”“冷”是指内能
3.(3分)下列有关内燃机的说法中不正确的是( )
A.单缸四冲程内燃机工作时,依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程
B.内燃机的大量使用会造成环境污染
C.转速为1800r/min的内燃机每小时对外做功3600次
D.内燃机的做功冲程将内能转化成机械能
4.(3分)如图所示的四种情境,说法不正确的是( )
A.甲图:用丝绸摩擦过的两根玻璃棒靠近时,会相互排斥
B.乙图:用带有绝缘柄的铜棒把带电的验电器A和不带电的验电器B连接起来,B的金属箔会张开
C.丙图:原本发光的灯L1 和L2,用一根导线接触 L2 两端,会发现L2不再发光
D.丁图:图中自由电子定向移动的方向为导线中电流的方向
5.(3分)在“设计制作一个调光灯”的实践活动中,小明设计了如图所示的电路,电源使用三节铅蓄电池串联,小灯泡额定电压为3V,AP两个回形针可在铅笔芯上滑动。通过交流,小华同学提出了改进建议,关于以下建议,你认为合理的是( )
A.为使灯泡亮度变化更明显,应选用长度很短的铅笔芯
B.为保护灯泡,可以在AP之间做一个标记,防止接入阻值太小
C.铅笔芯换成铜丝更好
D.电源电压改为1.5V更好
6.(3分)如图所示,这是一个常见的电路图,在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件,并进行对应实验。对滑动变阻器在此实验中的主要作用,下列描述不正确的是( )
A.探究电流与电压的关系——调节定值电阻两端电压成倍数变化
B.探究电流与电阻的关系——保持定值电阻两端的电压不变
C.测量小灯泡的阻值——多次测量求平均值,减小误差
D.测量小灯泡的电功率——改变小灯泡两端的电压,求实际功率
7.(3分)如图所示的电路,电源电压不变,开关S闭合后,当滑动变阻器滑片P向左滑动过程中,下列说法中正确的是( )
A.电压表与电流表的示数之比不变
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电压表示数变大,电路消耗的总功率变小
D.电压表与电流表的示数变化量的绝对值之比不变
8.(3分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。现将电压表并联在电路中,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P过程中,电压表V示数与电流表A示数的比值变大,电压表V示数变化量与电流表A示数变化量的比值不变。则电压表并联在位置是( )
A.R1两端 B.R2两端
C.电源两端 D.R2或电源两端
9.(3分)灯泡L1、L2分别标有“220V,40W”、“220V,100W”的字样,将它们接入220V的电路中,则下列说法正确的是( )
A.L1、L2串联时,L1比L2亮 B.L1、L2串联时,亮度相同
C.L1、L2并联时,L1比L2亮 D.L1、L2并联时,亮度相同
10.(3分)小灯泡L的额定电压为3V,它的I﹣U图象如图甲所示,把小灯泡接入图乙所示的电源电压恒定的电路中,将标有“10Ω 2A”的滑动变阻器的滑片P移至B端,闭合开关,电压表示数为1.5V;再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V。下列说法错误的是( )
A.电源电压为4.5V
B.小灯泡的额定功率为1.5W
C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω
D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的电功率为0.46W
11.(3分)如图的家庭电路,下列说法正确的是( )
A.灯泡与开关的连接符合安全用电原则
B.家庭电路中,一个开关控制多盏照明灯,则这些照明灯一定是串联的
C.用试电笔检测插座的左孔氖管不发光
D.若保险丝熔断,则一定是短路引起的
12.(3分)根据下表中的数据,下列说法正确的是( )
物质
铁
铜
水
煤油
ρ/(kg•m﹣3)
7.9×103
8.9×103
1.0×103
0.8×103
c/[J•(kg•℃)﹣1]
0.46×103
0.39×103
4.2×103
2.1×103
A.1kg铁温度升高l℃时,吸收的热量为0.46×102J
B.1kg铜温度升高l℃时,吸收的热量为0.39×103J/(kg•℃)
C.煤油和水体积之比为2:l,吸收的热量之比为12:5,则升高的温度之比为3:1
D.初温、质量相同的铁块和铜块,吸收相同的热量后相接触,内能从铁块转移到铜块
13.(3分)某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热,以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图甲所示,R1、R2均为加热电阻,R1>R2,S为智能开关,可根据实际选择不同电阻接入电路。某段工作过程,加热功率随环境温度变化如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.环境温度为25℃时,开关S连接接线柱1和2
B.环境温度为35℃时,开关S连接接线柱2和3
C.开关S连接接线柱1和2,工作1h产生的热量为0.1kW•h
D.开关S连接接线柱2和3,电路总电阻为484Ω
二.填空题(每空2分,共20分)
14.(4分)飞机以200m/s的速度飞行了1800km,发动机的功率是9.2×106W,效率是30%,发动机牵引力所做的功为 J,消耗的汽油质量为 kg。[汽油的热值4.6×107J/kg]
15.(4分)在如图所示的电路中,电阻R1=6Ω,R2=8Ω,电源电压不变,R为定值电阻。当开关S接位置1时,电流表的示数为0.4A,则此时R1两端的电压是 V;当开关S接位置2时,定值电阻R两端电压 (选填“不变”、“变大”、“变小”或“无法判断”)。
16.(4分)如图所示,这是跑步爱好者小明网购的香薰运动风扇。该运动风扇正常工作时,把电能主要转化为 能;小明发现,通过按动风扇上的按钮,可以控制两个小风扇单独或同时工作,说明该运动风扇上的两个小风扇之间是 联的。
17.(4分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器R',发现电流表示数从0.1A变为0.3A,电压表示数改变了3V。由此可判断在这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值 (选填“变大”、“变小”或“不变”),定值电阻R的电功率变化了 W。
18.(4分)小明在家中进行综合实践活动“对家庭用电的调查研究”。
(1)在观察供电箱时看到如图甲所示的情景,其中A、B分别为漏电保护器和空气开关,它们的作用是不同的。当电路中电流过大时, (填“A”“B”或“A和B都”)能自动断开。
(2)在观察插座时看到如图乙所示的三孔插座,其中①孔应与 相连。
三.实验探究题(共3小题,每空、每图2分,共24分)
19.(8分)小明在利用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”。
(1)如图甲所示,连接的电路有一处错误。请你在错误连线上画“×”。并用笔画线代替导线画出正确的连线。
(2)电路正确连接后,闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表和电压表均有示数,此时 (填“能”或“不能”)判定电路一定有故障。
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,请你设计一个记录数据的表格。
(4)根据表格中记录的数据绘制得如图乙所示的图象。由图象可知利用本实验的器材 (填“可以”或“不可以”)完成“探究电流与电压的关系”。
(5)小明打算增加个阻值为R0的电阻,用图丙所示的电路测量小灯泡的电阻。闭合开关S、S1,移动滑片P,使电压表的示数为U1,保持滑片位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,记下电压表的示数为U2,则小灯泡的电阻为 。(用已知字母表示)
20.(8分)如图甲所示,是测量小灯泡电功率的实验,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关后,灯泡发光微弱,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡亮度不变,其原因可能是将滑动变阻器的 (填“A”、“B”或“C、D”)接线柱接入了电路。
(2)某次实验,电压表示数如图乙所示,欲使小灯泡正常发光,则滑动变阻器的滑片应向 (填“C”或“D”)端滑动。
(3)实验测量数据如表所示,则小灯泡的额定功率为 W。灯泡的亮度跟实际电功率的关系是 。
数据序号
1
2
3
4
发光情况
较暗
较亮
明亮
特亮
电压U/V
1.3
2.1
2.5
3.0
电流I/A
0.21
0.26
0.28
0.31
电功率P/W
0.27
0.55
0.93
21.(8分)在“探究电流与电阻关系”的实验中,实验器材有:电源(电压恒为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)和开关各一个,定值电阻五个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线若干。
(1)图甲闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 端;
(2)图乙是根据实验数据画出的定值电阻的I﹣R图象,其中阴影面积的物理意义是 ,其数值为 。
(3)根据定值电阻的I﹣R图象得到的结论是 。
四、计算题(共2小题共17分)
22.(8分)如图甲所示,是某种具有高、低温两挡的电烘箱内部的简化电路图,它的加热电阻是R1和R2,额定电压是220V,R2的电阻为180Ω,当闭合S1、断开S2时为低温挡,电烘箱低温挡的额定功率为220W。求:
(1)低温挡正常工作时,电路中的电流;
(2)加热电阻R1的阻值;
(3)有一次,晶晶同学发现,电烘箱内温度比正常工作时低,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致。于是,她关闭家里所有用电器,只让电烘箱以高温挡工作、发现在1分钟内电能表的转盘转了10转。电能表的铭牌如图乙所示,通过计算判断,晶晶同学的猜想是否正确。(不考虑电阻值随温度的变化)
23.(9分)某中学为了实现学生错峰用餐,食堂安装了自动加热餐台。其中一个餐台的部分简化电路如图所示。闭合开关S,加热餐台开始工作。当台内食品温度降到20℃时,控制开关S0转到位置1为食品加热;当台内食品温度达到50℃时,S0转到位置2为食品保温。定值电阻R1=24.2Ω,保温功率为400W。求:
(1)定值电阻R2的阻值;
(2)餐台加热状态下工作5min消耗的电能;
(3)在加热状态时,餐台工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤升温至50℃。若不计热量损失,求汤的比热容。
2022-2023学年四川省绵阳外国语学校九年级(上)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一.选择题(每题3分,共39分)
1.(3分)下列现象能说明分子在做无规则运动的是( )
A.秋天落叶纷飞
B.病毒在空气中传播
C.人闻到消毒水的气味
D.点燃的艾条飘出袅袅烟雾
【分析】分子在永不停息地做无规则运动,分子非常小,直接用肉眼看不到。
【解答】解:秋天落叶纷飞、病毒在空气中传播和点燃的艾条飘出袅袅烟雾都能用肉眼看见,故它们都是由好多分子组成的小颗粒的机械运动,不是分子运动,故ABD错误。
C、人闻到消毒水的气味是因为消毒水分子在不停地做无规则运动,故C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了分子运动与机械运动的区别,属于基础题。
2.(3分)关于热和能,正确的说法是( )
A.热传递过程中,内能大的物体放出热量
B.物体温度升高一定是吸收了热量
C.冬天搓手变暖是通过做功使手的内能增大
D.热胀冷缩中的“热”“冷”是指内能
【分析】(1)热传递的条件是存在温度差。
(2)做功和热传递都可以改变物体的内能。
(3)“热”可以是指热量、也可以是指温度、也可能是指内能,结合实际可做出判断。
【解答】解:
A、热传递过程中,温度高的物体放出热量,故A错误。
B、物体温度升高,不一定是吸收热量的结果,也可能是因为对物体做功,故B错误。
C、冬天搓手变暖是通过做功使手的内能增大,故C正确。
D、热胀冷缩中的“热”“冷”是指温度的高和低,而不是指内能,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查温度、热量、内能的关系以及做功改变物体的内能,难度不大。
3.(3分)下列有关内燃机的说法中不正确的是( )
A.单缸四冲程内燃机工作时,依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程
B.内燃机的大量使用会造成环境污染
C.转速为1800r/min的内燃机每小时对外做功3600次
D.内燃机的做功冲程将内能转化成机械能
【分析】(1)做功冲程对外做功,依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程;
(2)大量使用会产生较多的尾气,造成环境污染;
(3)四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程,飞轮和曲轴转2圈,对外做功1次;
(4)汽油机的做功冲程对外做功,将内能转化为机械能;压缩冲程将机械能转化为内能。
【解答】解:A、单缸四冲程内燃机工作时,只有做功冲程对外做功,依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程,故A正确;
B、汽内燃机的大量使用会产生较多的尾气,造成环境污染,故B正确;
C、一台四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min,则每小时飞轮的转数是:n=1800r/min×60min=1.08×105r
由于四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程,飞轮和曲轴转2圈,对外做功1次,因此该汽油机每小时对外做功的次数:=54000次,故C错误;
D、做功冲程,将内能转化为机械能,故D正确。
故选:C。
【点评】此题考查了学生对汽油机认识和了解,常见题目。
4.(3分)如图所示的四种情境,说法不正确的是( )
A.甲图:用丝绸摩擦过的两根玻璃棒靠近时,会相互排斥
B.乙图:用带有绝缘柄的铜棒把带电的验电器A和不带电的验电器B连接起来,B的金属箔会张开
C.丙图:原本发光的灯L1 和L2,用一根导线接触 L2 两端,会发现L2不再发光
D.丁图:图中自由电子定向移动的方向为导线中电流的方向
【分析】(1)电荷间的相互作用规律是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;
(2)验电器金属箔带有同种电荷,由于同种电荷相互排斥,则会张开;
(3)导线与用电器并联是短路现象:
(4)正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,负电荷定向移动的方向和电流方向相反。
【解答】解:A、用丝绸摩擦过的两根玻璃棒靠近时,带同种电荷互相排斥,故A正确;
B、用带有绝缘柄的铜棒把验电器A和B连接起来,铜棒有电流通过,B的金属箔带有同种电荷会排斥张开,故B正确;
C、开关闭合后,用导线触接L2两端时,L2发生短路,L1发光,L2不发光,故C正确;
D、自由电子的定向移动方向与电流方向相反,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查电荷间的作用规律、电流的方向的分析和理解;解答此题的关键是知道自由电子的定向移动方向与电流方向相反。
5.(3分)在“设计制作一个调光灯”的实践活动中,小明设计了如图所示的电路,电源使用三节铅蓄电池串联,小灯泡额定电压为3V,AP两个回形针可在铅笔芯上滑动。通过交流,小华同学提出了改进建议,关于以下建议,你认为合理的是( )
A.为使灯泡亮度变化更明显,应选用长度很短的铅笔芯
B.为保护灯泡,可以在AP之间做一个标记,防止接入阻值太小
C.铅笔芯换成铜丝更好
D.电源电压改为1.5V更好
【分析】(1)影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积和温度,根据控制变量法分析;
(2)为保护灯泡,在PA之间做一个标记,保持灯泡与一定长度的铅笔芯串联,可以防止灯泡两端电压过大;
(3)铜丝电阻很小,滑动时电阻变化值很小,实验现象不明显;
(4)额定电压为3V的小灯泡,在低于1.5V电压下很暗。
【解答】解:
A、铅笔芯相当于一个滑动变阻器,它和灯泡串联,阻值越大的电阻对电流的阻碍作用越大,由于铅笔芯的长度越长电阻阻值越大,所以铅笔芯的长度应适当长一些,故A错误;
B、为保护灯泡,在AP之间做一个标记,保持灯泡与一定长度的铅笔芯串联,可以防止灯泡两端电压过大而烧坏灯泡,故B正确;
C、铜丝的电阻很小,变化不明显,故C错误;
D、小灯泡额定电压为3V,电源电压改为1.5V灯泡很暗实验现象不明显,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查影响电阻大小的因素以及滑动变阻器的原理,是基础题。
6.(3分)如图所示,这是一个常见的电路图,在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件,并进行对应实验。对滑动变阻器在此实验中的主要作用,下列描述不正确的是( )
A.探究电流与电压的关系——调节定值电阻两端电压成倍数变化
B.探究电流与电阻的关系——保持定值电阻两端的电压不变
C.测量小灯泡的阻值——多次测量求平均值,减小误差
D.测量小灯泡的电功率——改变小灯泡两端的电压,求实际功率
【分析】(1)根据控制变量法的思路,结合滑动变阻器的使用目的可以确定滑动变阻器此时的作用;
(2)探究电流与电阻的关系时滑动变阻器的作用一般有保护电路和保持定值电阻两端电压不变,找出普遍规律;
(3)由于电阻是导体本身的一种性质,其大小与导体两端的电压和通过它的电流无关,所以为了防止测量的偶然性,往往采取多次测量求平均值的方法来减小误差;
(4)根据滑动变阻器使用目的,可以确定其在电路中的作用。
【解答】解:A.探究电流与电压的关系时滑动变阻器的作用一般有保护电路和改变被测电阻两端的电压,使其成倍的变化,故A正确;
B.探究电流与电阻的关系时滑动变阻器的作用是保护电路和保持定值电阻两端电压不变,找出普遍规律,故B正确;
C.在测量小灯泡的电阻的实验中,滑动变阻器的作用是:通过改变小灯泡两端的实际电压与通过小灯泡的电流,根据欧姆定律求出小灯泡的电阻,得出电阻与温度的关系,故C错误;
D.测量小灯泡的电功率时,通过移动滑动变阻器可以改变小灯泡两端电压,求实际电功率,故D正确。
故选:C。
【点评】滑动变阻器可以改变电路中的电流,也可以调节电路两端的电压,要认真审题,注意语言的准确性。
7.(3分)如图所示的电路,电源电压不变,开关S闭合后,当滑动变阻器滑片P向左滑动过程中,下列说法中正确的是( )
A.电压表与电流表的示数之比不变
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电压表示数变大,电路消耗的总功率变小
D.电压表与电流表的示数变化量的绝对值之比不变
【分析】由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据滑片的移动方向可知变阻器接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和R0两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知变阻器两端的电压变化,利用P=UI可知电路消耗总功率的变化,根据欧姆定律结合变阻器接入电路中的电阻可知电压表与电流表示数之比的变化;
(2)设滑片移动前后电路中的电流分别为I、I′,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电压表的示数,然后得出电压表与电流表的示数变化量的绝对值之比,最后结合R0的阻值得出答案。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器滑片P向左滑动过程中,变阻器接入电路中的电阻变小,则电路中的总电阻变小,
由I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,
由U=IR可知,定值电阻R0两端的电压变大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,故B错误;
电源电压不变,电路中的电流变大,由P=UI可知,电路消耗的总功率变大,故C错误;
由R=可知,电压表与电流表的示数之比等于滑动变阻器接入电路中的阻值,
因变阻器接入电路中的电阻变小,所以,电压表与电流表的示数之比变小,故A错误;
(2)设滑片移动前后电路中的电流分别为I、I′,则电流表的示数变化量ΔI=I′﹣I,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电压表的示数分别为:U滑=U﹣U0=U﹣IR0,U滑′=U﹣U0′=U﹣I′R0,
则ΔU滑=U滑′﹣U滑=U﹣I′R0﹣(U﹣IR0)=(I﹣I′)R0=﹣ΔIR0,
即||=R0,
所以,电压表与电流表的示数变化量的绝对值之比不变,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了电路的动态分析,涉及到串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是知道电压表不测带电源用电器两端的电压,难点是得出两表示数变化量的绝对值之比与定值电阻之间的关系。
8.(3分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。现将电压表并联在电路中,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P过程中,电压表V示数与电流表A示数的比值变大,电压表V示数变化量与电流表A示数变化量的比值不变。则电压表并联在位置是( )
A.R1两端 B.R2两端
C.电源两端 D.R2或电源两端
【分析】当闭合S后,R1、R2串联,电流表测量电路中的电流;电压表V示数与电流表A示数的比值为电阻值,电压表V示数变化量与电流表A示数变化量为定值电阻的比值,据此分析。
【解答】解:当闭合S后,R1、R2串联,电流表测量电路中的电流;由R=可知,电压表V示数与电流表A示数的比值为电阻值,其比值变大,说明电阻是变化的,故电压表应该是并联在滑动变阻器的两端;
由串联电路的电压规律可知,R2两端的电压变化量等于R1两端的电压变化量,则电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值为==R1,所以该比值不变,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是滑片移动时对电路影响和各表示数的变化分析。
9.(3分)灯泡L1、L2分别标有“220V,40W”、“220V,100W”的字样,将它们接入220V的电路中,则下列说法正确的是( )
A.L1、L2串联时,L1比L2亮 B.L1、L2串联时,亮度相同
C.L1、L2并联时,L1比L2亮 D.L1、L2并联时,亮度相同
【分析】(1)知道两灯的额定电压、额定功率,利用R=比较电阻大小。
(2)灯泡的亮暗取决于灯泡的实际功率,利用P=和P=I2R分别判断并联电路、串联电路两灯泡的亮暗情况。
【解答】解:由P=可知,两灯泡正常发光时的电压均为220V,灯泡L1的额定功率较小,电阻较大,灯泡L2的额定功率较大,电阻较小;
灯泡的亮暗取决于实际功率的大小;
AB.两灯泡串联起来接入220V的电路中,它们的电流相等,根据P=I2R可知,L1的电阻较大,较亮,L2的电阻小,较暗,故A正确、B错误;
CD.两灯并联接入220V的电路中,两灯正常发光,灯泡正常发光时的功率和额定功率相等,所以两灯泡正常发光时L1的功率小,灯较暗,故CD错误;
故选:A。
【点评】本题考查了额定功率和实际功率之间的关系、电功率公式的灵活运用和串联电路的分压特点等,关键是知道灯泡正常发光时的功率和额定功率相等。
10.(3分)小灯泡L的额定电压为3V,它的I﹣U图象如图甲所示,把小灯泡接入图乙所示的电源电压恒定的电路中,将标有“10Ω 2A”的滑动变阻器的滑片P移至B端,闭合开关,电压表示数为1.5V;再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V。下列说法错误的是( )
A.电源电压为4.5V
B.小灯泡的额定功率为1.5W
C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω
D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的电功率为0.46W
【分析】(1)当滑动变阻器的滑片P移至B端时,滑动变阻器的最大阻值和灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,已知此时电压表示数为1.5V,根据图象读出电路中的电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源的电压;
(2)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,由图象可知电压表的示数为3V时对应的电流,根据P=UI求出灯泡的额定功率,根据串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值,利用P=UI求出此时滑动变阻器消耗的电功率。
【解答】解:(1)当滑动变阻器的滑片P移至B端时,滑动变阻器的最大阻值和灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,
已知此时电压表示数为1.5V,由图象可知,此时电路中的电流I=0.3A,
由I=可得,此时滑动变阻器两端的电压:
U滑=IR滑=0.3A×10Ω=3V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源电压:
U=UL+U滑=1.5V+3V=4.5V,故A正确;
(2)由图象可知,灯泡两端的电压为3V时,电路中的电流I′=0.5A,
因额定电压下灯泡正常发光,
所以,灯泡的额定功率:
PL额=UL额I′=3V×0.5A=1.5W,故B正确;
此时滑动变阻器两端的电压:
U滑′=U﹣UL额=4.5V﹣3V=1.5V,
此时滑动变阻器接入电路中的电阻:
R滑′===3Ω,故C正确;
滑动变阻器消耗的电功率:
P滑′=U滑′I′=1.5V×0.5A=0.75W,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是根据图象得出与电压表示数对应的电流,要注意在额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等。
11.(3分)如图的家庭电路,下列说法正确的是( )
A.灯泡与开关的连接符合安全用电原则
B.家庭电路中,一个开关控制多盏照明灯,则这些照明灯一定是串联的
C.用试电笔检测插座的左孔氖管不发光
D.若保险丝熔断,则一定是短路引起的
【分析】(1)为了保证用电安全,家庭电路中控制灯泡的开关应接在火线和灯泡之间;
(2)根据家庭电路中各用电器互不影响的特点和开关的作用分析不同电路的连接方式;
(3)试电笔在使用时,应将笔尖接触导线,手接触笔尾的金属体,这样就可以形成回路,如果是火线,氖管会发光。
(4)保险丝熔断是因为电流过大,电流过大可能是短路或总功率过大造成的。
【解答】解:
A、图中,开关接在零线和灯泡之间,这样开关也能控制灯泡,但是在断开开关时没有切断火线,接触灯泡时容易发生触电事故,不符合安全用电原则,故A错误;
B、一般家庭中都要安装多个照明灯,各照明灯互不影响,因此家庭电路中照明灯是并联的,开关在这些灯的干路上,就可以一个开关控制多盏照明灯,故B错误;
C、插座右孔连接的是火线,用试电笔检测插座的右孔氖管发光,左孔氖管不发光,故C正确;
D、保险丝熔断,可能是短路引起的,也可能是总功率过大引起的,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了家庭电路中安全用电原则,属于基础题。
12.(3分)根据下表中的数据,下列说法正确的是( )
物质
铁
铜
水
煤油
ρ/(kg•m﹣3)
7.9×103
8.9×103
1.0×103
0.8×103
c/[J•(kg•℃)﹣1]
0.46×103
0.39×103
4.2×103
2.1×103
A.1kg铁温度升高l℃时,吸收的热量为0.46×102J
B.1kg铜温度升高l℃时,吸收的热量为0.39×103J/(kg•℃)
C.煤油和水体积之比为2:l,吸收的热量之比为12:5,则升高的温度之比为3:1
D.初温、质量相同的铁块和铜块,吸收相同的热量后相接触,内能从铁块转移到铜块
【分析】(1)物质的比热容是指1千克某种物质温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量的多少;
(2)由表中数据可知,煤油和水密度之比、比热容之比;知道煤油和水体积之比,利用m=ρV求质量之比;知道吸热之比,再利用Q吸=cmΔt,求升高温度之比;
(3)由放热计算公式Q放=cmΔt可知,质量相同的不同物质,放出相同的热量,比热容大的温度变化慢,比热容小的温度变化快;
温度不同的两个物体相互接触时,内能可以从高温物体转移到低温物体。
【解答】解:A.铁的比热容为0.46×103J/(kg•℃),它表示质量为1kg的铁温度每升高1℃所吸收的热量是0.46×103J,故A错误;
B.铜的比热容为0.39×103J/(kg•℃),它表示质量为1kg的铜温度每升高1℃所吸收的热量是0.39×103J,故B错误;
C.由表中数据可知,煤油和水密度之比ρ煤油:ρ水=0.8×103kg/m3:1×103kg/m3=4:5;已知煤油和水体积之比V煤油:V水=2:1,
由m=ρV可得质量之比为m煤油:m水=ρ煤油V煤油:ρ水V水=4×2:5×1=8:5;
已知吸收热量之比Q煤油:Q水=12:5,
其比热容之比c煤油:c水=2.1×103J/(kg•℃):4.2×103J/(kg•℃)=1:2;
根据Q吸=cmΔt可得升高温度之比:
Δt煤油:Δt水===3:1,故C正确;
D.质量相同的铁块和铜块,因为铜的比热容小于铁的比热容,吸收相同的热量后,由Q吸=cmΔt可知,铜块的温度升高的快;
因为铁块和铜块的初温相同,吸收相同的热量后,铜块升高的温度更大,所以铜块的末温更高,则相接触时,内能将从温度高的铜块转移到温度低的铁块,故D错误。
故选:C。
【点评】本题为学科综合题,考查了密度公式、吸热公式以及热传递的条件,知识点多、综合性强,属于难题。
13.(3分)某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热,以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图甲所示,R1、R2均为加热电阻,R1>R2,S为智能开关,可根据实际选择不同电阻接入电路。某段工作过程,加热功率随环境温度变化如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.环境温度为25℃时,开关S连接接线柱1和2
B.环境温度为35℃时,开关S连接接线柱2和3
C.开关S连接接线柱1和2,工作1h产生的热量为0.1kW•h
D.开关S连接接线柱2和3,电路总电阻为484Ω
【分析】AB、开关S连接接线柱1和2时,电路为电阻R1的简单电路,开关S连接接线柱2和3时,电阻R1、R2并联接入电路,并联电路总电阻小于任何一个分电阻,由P=可得开关S连接接线柱2和3时的电功率大,温度低时应选择电功率较大的;
C、由乙图可知开关S连接接线柱1和2时电路的电功率,根据Q=W=Pt计算工作1h产生的热量;
D、由乙图可知开关S连接接线柱2和3时电路的总功率,根据R=计算电路总电阻。
【解答】解:AB、开关S连接接线柱1和2时,电路为电阻R1的简单电路,开关S连接接线柱2和3时,电阻R1、R2并联接入电路,并联电路总电阻小于任何一个分电阻,由P=可得开关S连接接线柱2和3时的电功率大,则环境温度为25℃时,开关S连接接线柱2和3,环境温度为35℃时,开关S连接接线柱1和2,故AB错误;
C、由乙图可知开关S连接接线柱1和2时电路的电功率为44W=0.044kW,工作1h产生的热量为:Q=W=P1t=0.044kW×1h=0.044kW•h,故C错误;
D、由乙图可知开关S连接接线柱2和3时电路的总功率为100W,则电路总电阻为:R===484Ω,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查并联电路特点、电功率公式、电功公式的灵活运用,分清电路的连接是解题的关键。
二.填空题(每空2分,共20分)
14.(4分)飞机以200m/s的速度飞行了1800km,发动机的功率是9.2×106W,效率是30%,发动机牵引力所做的功为 8.28×1010 J,消耗的汽油质量为 6×103 kg。[汽油的热值4.6×107J/kg]
【分析】(1)先根据公式t=计算飞行时间,再根据公式W=Pt计算发动机牵引力所做的功。
(3)先根据Q放=算出汽油燃烧放出的热量,再根据公式m=计算消耗的汽油。
【解答】解:(1)已知v=200m/s,s=1800km=1.8×106m,那飞机飞行的时间:
t===9×103s;
已知P=9.2×106W,t=9×103s,那发动机牵引力所做的功:
W=Pt=9.2×106W×9×103s=8.28×1010J;
(2)已知W有=8.28×1010J,η=30%,那汽油燃烧放出的热量:
Q放===2.76×1011J;
消耗的汽油质量为:
m===6×103kg。
故答案为:8.28×1010;6×103。
【点评】本题是填空题,实质是一道综合计算题,同学们在计算时一定要记清公式,认真作答。
15.(4分)在如图所示的电路中,电阻R1=6Ω,R2=8Ω,电源电压不变,R为定值电阻。当开关S接位置1时,电流表的示数为0.4A,则此时R1两端的电压是 2.4 V;当开关S接位置2时,定值电阻R两端电压 变小 (选填“不变”、“变大”、“变小”或“无法判断”)。
【分析】由电路图可知,开关接1时R1与R串联,由欧姆定律求得R1两端的电压;
开关接2时R2与R串联,当开关接位置2时,R2与R串联,总电阻变大,电源电压不变,由欧姆定律可得出结论。
【解答】解:
由图可知,当开关S接位置1时,R1与R串联,
由欧姆定律得R1两端的电压:
U1=IR1=0.4A×6Ω=2.4V,
已知电阻R1=6Ω,R2=8Ω,
当开关接位置2时,R2与R串联,总电阻变大,电源电压不变,由欧姆定律公式I=可知,电路中的电流变小,根据串联电路电流规律可知,定值电阻R中的电流变小,R的阻值不变,由U=IR可知,定值电阻R两端电压变小。
故答案为:2.4;变小。
【点评】本题考查串联电路的特点和欧姆定律的应用,是基础题。
16.(4分)如图所示,这是跑步爱好者小明网购的香薰运动风扇。该运动风扇正常工作时,把电能主要转化为 机械 能;小明发现,通过按动风扇上的按钮,可以控制两个小风扇单独或同时工作,说明该运动风扇上的两个小风扇之间是 并 联的。
【分析】(1)电风扇工作时,电流做功,消耗电能主要得到机械能;
(2)串联电路中的用电器相互影响,并联电路中用电器相互不影响工作,据此进行解答;
【解答】解:(1)该运动风扇正常工作时,把电能主要转化为机械能;
(2)两个小风扇单独或同时工作,互不影响,说明该运动风扇上的两个小风扇之间是并联。
故答案为:(1)机械;(2)并。
【点评】本题考查的是能量的转换和串并联电路的判断,属于基础题。
17.(4分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器R',发现电流表示数从0.1A变为0.3A,电压表示数改变了3V。由此可判断在这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”),定值电阻R的电功率变化了 1.2 W。
【分析】由电路图可知,电阻R与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;根据欧姆定律可知当电流表示数从0.1A变为0.3A时,电路中的总电阻变小;根据串联电路电压特点结合电压表的示数求出电阻R的阻值,再根据P=I2R求出定值电阻R电功率的变化量。
【解答】解:由I=可知,电流表示数从0.1A变为0.3A时,电路中的电阻变小,即滑动变阻器接入电路的电阻变小;
当电路中的电流I=0.1A时,电源的电压U=IR+U滑=0.1A×R+U滑;
当电路中的电流I′=0.3A时,电源的电压U=I′R+U滑′=0.3A×R+U滑′;
因电压表示数改变了3V,
所以U滑﹣U滑′=(U﹣0.1A×R)﹣(U﹣0.3A×R)=3V,
解得:R=15Ω;
定值电阻R电功率的变化量:
ΔP=(I′)2R﹣I2R=(0.3A)2×15Ω﹣(0.1A)2×15Ω=1.2W。
故答案为:变小;1.2。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用,关键是根据电压表示数的变化量求出电阻R的阻值。
18.(4分)小明在家中进行综合实践活动“对家庭用电的调查研究”。
(1)在观察供电箱时看到如图甲所示的情景,其中A、B分别为漏电保护器和空气开关,它们的作用是不同的。当电路中电流过大时, B (填“A”“B”或“A和B都”)能自动断开。
(2)在观察插座时看到如图乙所示的三孔插座,其中①孔应与 地线 相连。
【分析】(1)漏电保护器相当于一个开关,进户线中流入的电流和流出的电流的差值达到一定值时会切断电路;电路短路或总功率过大,会使电路中电流过大。当电路中的电流过大时,保险丝熔断或空气开关自动断开;
(2)三孔插座中,左孔接零线,右孔接火线、上端的孔接地线。
【解答】解:(1)当电路中电流过大时,空气开关B能自动断开,起到保险的作用;
(2)在三孔插座中,上面的①孔应与地线相连。
故答案为:(1)B;(2)地线。
【点评】本题考查了空气开关和漏电保护器的作用以及三孔插座的接线方法,属于基础题。
三.实验探究题(共3小题,每空、每图2分,共24分)
19.(8分)小明在利用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”。
(1)如图甲所示,连接的电路有一处错误。请你在错误连线上画“×”。并用笔画线代替导线画出正确的连线。
(2)电路正确连接后,闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表和电压表均有示数,此时 不能 (填“能”或“不能”)判定电路一定有故障。
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,请你设计一个记录数据的表格。
(4)根据表格中记录的数据绘制得如图乙所示的图象。由图象可知利用本实验的器材 不可以 (填“可以”或“不可以”)完成“探究电流与电压的关系”。
(5)小明打算增加个阻值为R0的电阻,用图丙所示的电路测量小灯泡的电阻。闭合开关S、S1,移动滑片P,使电压表的示数为U1,保持滑片位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,记下电压表的示数为U2,则小灯泡的电阻为 。(用已知字母表示)
【分析】(1)电压表应并联在灯泡两端,故电压表和滑动变阻器相连的导线错误,可将电压表的“3”接线柱和灯泡的右边接线柱相连;
(2)电路的电流过小,小灯泡也有可能不亮,据此分析;
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,故实验中需要记录电流、电压和电阻值,并注明单位;
(4)根据表格中记录的数据绘制得如图乙所示的图象。由图象可知灯泡的电阻随温度的变化而变化,探究“探究电流与电压的关系”时,应控制定值电阻的阻值不变;
(5)闭合开关S、S1,移动滑片P使电压表的示数为U1,电压表测量小灯泡两端的电压,保持滑片P位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压,记下电压表的示数为U2,根据串联电路电压规律求出定值电阻两端的电压,根据欧姆定律求出定值电阻中的电流,即小灯泡中的电流,根据欧姆定律得出小灯泡的电阻。
【解答】解:(1)电压表应并联在灯泡两端,故电压表和滑动变阻器相连的导线错误,可将电压表的“3”接线柱和灯泡的右边接线柱相连,如图;
(2)电路连接正确后,闭合开关,滑片位于阻值最大处,电路中的电流很小,小灯泡也有可能不亮,故不能判断电路一定有故障;
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,故实验中需要记录电流、电压和电阻值,并注明单位,如表所示;
实验次数
U/V
I/A
R/Ω
1
2
3
(4)根据表格中记录的数据绘制得如图乙所示的图象。由图象可知灯泡的电阻随温度的变化而变化,探究“探究电流与电压的关系”时,应控制定值电阻的阻值不变,故利用本实验的器材不可以完成“探究电流与电压的关系”;
(5)闭合开关S、S1,电压表测量小灯泡两端的电压,移动滑片P使电压表的示数为U1,即小灯泡两端的电压是U1,
保持滑片P位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压,记下电压表的示数为U2,
定值电阻两端的电压是U0=U2﹣U1,
定值电阻中的电流I0==,
定值电阻和小灯泡串联,根据串联电路电流处处相等,则小灯泡中的电流是I=I0=,
根据欧姆定律可知小灯泡的电阻RL===。
故答案为:(1)如图;(2)不能;(3)如表;(4)不可以;(5)。
【点评】本题为“测量小灯泡的电阻”的实验,考查电路连接、电阻计算、现象分析、表格设计等知识。
20.(8分)如图甲所示,是测量小灯泡电功率的实验,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关后,灯泡发光微弱,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡亮度不变,其原因可能是将滑动变阻器的 C、D (填“A”、“B”或“C、D”)接线柱接入了电路。
(2)某次实验,电压表示数如图乙所示,欲使小灯泡正常发光,则滑动变阻器的滑片应向 D (填“C”或“D”)端滑动。
(3)实验测量数据如表所示,则小灯泡的额定功率为 0.7 W。灯泡的亮度跟实际电功率的关系是 灯泡的亮度是由实际电功率决定的,功率越大灯泡亮度越亮 。
数据序号
1
2
3
4
发光情况
较暗
较亮
明亮
特亮
电压U/V
1.3
2.1
2.5
3.0
电流I/A
0.21
0.26
0.28
0.31
电功率P/W
0.27
0.55
0.93
【分析】(1)根据灯泡发光微弱现象判断电路电阻太大,而滑片移动不能改变电路电流,说明滑动变阻器没有起到改变电阻的作用,据此分析滑动变阻器接入电路的接线柱。
(2)由图乙所示电压表确定其量程与分度值,读出其示数,然后根据该示数与灯泡额定电压的关系判断滑片的移动方向。
(3)从表格读出,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流,然后根据P=UI求出灯泡的额定功率;
比较实际功率的变化与亮度的关系即可得出。
【解答】解:
(1)灯泡发光较暗说明电流太小,滑动变阻器的阻值太大,任意移动滑动变阻器的滑片,小灯泡亮度不变说明滑动变阻器同时接到下面两个C、D接线柱上(滑动变阻器接成了定值电阻);
(2)由图乙所示电压表可知,其量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.1V,电压表示数小于灯泡额定电压,要测灯泡正常工作时的电功率,由连好的电路图可知,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,减小滑动变阻器分压,即向D端移动滑动变阻器滑片,增大灯泡两端电压,直到电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止;
(3)由表格可知,灯泡正常工作时的电流为0.28A,则额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
由实验测量数据可知,灯泡的实际功率越大时灯泡越亮,由此可知:灯泡的亮度是由实际电功率决定的,功率越大灯泡亮度越亮。
故答案为:(1)C、D;(2)D;(3)0.7;灯泡的亮度是由实际电功率决定的,功率越大灯泡亮度越亮。
【点评】本题是测量小灯泡的额定功率,考查了学生对额定功率的理解,同时考查了滑动变阻器的调节、电表读数等问题,对电表读数时,要先确定其量程与分度值,然后再读数。
21.(8分)在“探究电流与电阻关系”的实验中,实验器材有:电源(电压恒为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)和开关各一个,定值电阻五个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线若干。
(1)图甲闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 左 端;
(2)图乙是根据实验数据画出的定值电阻的I﹣R图象,其中阴影面积的物理意义是 电阻两端的电压 ,其数值为 2.5V 。
(3)根据定值电阻的I﹣R图象得到的结论是 在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比 。
【分析】(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处;
(2)图中阴影面积为长方形,根据面积公式和欧姆定律分析;
根据数据求出数值;
(3)由图乙,根据求出的通过电阻的电流与电阻之积为一定值得出结论。
【解答】解:(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最左端;
(2)根据画出I﹣R图象(如图乙)知,图中阴影面积为长方形,其面积等于IR,由欧姆定律可知U=IR,阴影面积表示的物理量是电阻两端的电压,其数值为:
U=IR=0.5A×5Ω=2.5V;
(3)由图乙知,电阻的电流与电阻之积为:
U=IR=0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=0.1A×25Ω=2.5V;
电流与电阻之积为一定值,得出的结论是:在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
故答案为:(1)左;(2)电阻两端的电压;2.5V;(3)在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
【点评】本题探究电流与电阻关系,考查注意事项、欧姆定律的运用及分析数据归纳结论的能力。
四、计算题(共2小题共17分)
22.(8分)如图甲所示,是某种具有高、低温两挡的电烘箱内部的简化电路图,它的加热电阻是R1和R2,额定电压是220V,R2的电阻为180Ω,当闭合S1、断开S2时为低温挡,电烘箱低温挡的额定功率为220W。求:
(1)低温挡正常工作时,电路中的电流;
(2)加热电阻R1的阻值;
(3)有一次,晶晶同学发现,电烘箱内温度比正常工作时低,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致。于是,她关闭家里所有用电器,只让电烘箱以高温挡工作、发现在1分钟内电能表的转盘转了10转。电能表的铭牌如图乙所示,通过计算判断,晶晶同学的猜想是否正确。(不考虑电阻值随温度的变化)
【分析】(1)知道电烤箱的低温挡功率、工作电压,利用P=UI求低温挡工作时电路中的电流;
(2)当只闭合S1时,R1、R2串联,处于低温挡,由P=求R1、R2串联后的总电阻,根据串联电路的特点求发热电阻R1的阻值;
(3)“600r/(kW•h)”表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转600r,据此可求电能表转盘转10转时,电烤箱消耗的电能,再利用P=求电烤箱的实际功率,再利用P=实际电压。
【解答】解:(1)低温挡工作时电路中的电流:I===1A;
(2)当只闭合S1时,R1、R2串联,处于低温挡,此时电路的总电阻为:R===220Ω;
根据串联电路的电阻关系可知,发热电阻R1的阻值:R1=R﹣R2=220Ω﹣180Ω=40Ω;
(3)“600r/(kW•h)”表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转600转,
电能表转盘转10转消耗的电能:W=kW•h=×3.6×106J=6×104J;
电烤箱的实际功率:P'===1000W;
根据P=可知,电烤箱的实际电压:U实===200V<220V,由此可知,晶晶的猜想是正确的。
答:(1)低温挡工作时,电路中的电流是1A;
(2)加热电阻R1的阻值是40Ω;
(3)用电高峰时家庭电路的实际电压为200V,所以晶晶的猜想是正确的。
【点评】本题为电学综合题,考查了电功率公式P=、P=及其变形公式的应用,分析电路图得出高低温挡的电路组成、明确电能表相关参数的意义是关键。
23.(9分)某中学为了实现学生错峰用餐,食堂安装了自动加热餐台。其中一个餐台的部分简化电路如图所示。闭合开关S,加热餐台开始工作。当台内食品温度降到20℃时,控制开关S0转到位置1为食品加热;当台内食品温度达到50℃时,S0转到位置2为食品保温。定值电阻R1=24.2Ω,保温功率为400W。求:
(1)定值电阻R2的阻值;
(2)餐台加热状态下工作5min消耗的电能;
(3)在加热状态时,餐台工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤升温至50℃。若不计热量损失,求汤的比热容。
【分析】(1)S0转到位置2为食品保温,此时两电阻串联,根据P=可知串联电路的总电阻,根据电阻串联的特点可知定值电阻R2的阻值;
(2)控制开关S0转到位置1为食品加热,此时电路为R1的简单电路,根据W=t得出餐台加热状态下工作5min消耗的电能;
(3)若不计热量损失,根据Q吸=W得出汤吸收的热量,根据c=得出汤的比热容。
【解答】解:(1)S0转到位置2为食品保温,此时两电阻串联,根据P=可知串联电路的总电阻R串===121Ω,
根据电阻串联的特点可知定值电阻R2的阻值R2=R串﹣R1=121Ω﹣24.2Ω=96.8Ω;
(2)控制开关S0转到位置1为食品加热,此时电路为R1的简单电路,餐台加热状态下工作5min消耗的电能W=t=×5×60s=6×105J;
(3)若不计热量损失,则汤吸收的热量Q吸=W=6×105J,
根据Q吸=cm(t﹣t0)可知汤的比热容c===4×103J/(kg•℃)。
答:(1)定值电阻R2的阻值为96.8Ω;
(2)餐台加热状态下工作5min消耗的电能为6×105J;
(3)汤的比热容为4×103J/(kg•℃)。
【点评】本题考查电功率、电能和比热容的计算,综合性强,难度适中。
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