为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召,小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型,控制电路由电压为 、最大容量为 的蓄电池供电,蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。 为定值电阻, 为压敏电阻,压敏电阻通过杠杆 与圆柱形浮体相连, ,压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计,所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为
压敏电阻受到的压力 |
60 |
120 |
180 |
240 |
300 |
360 |
420 |
480 |
|
压敏电阻 阻值 |
500 |
360 |
260 |
180 |
120 |
80 |
65 |
55 |
|
(1)当水位在安全位置以下时绿灯亮,排水泵不工作;当水位达到安全位置上限时红灯亮,同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
(2)“发电玻璃”光电转化率接近 .要求在 内对控制电路的蓄电池充满电,则选用的“发电玻璃”面积至少为 .(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按 计算,计算结果精确到
(3)按照设计要求,当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时,压敏电阻受到压力为 ,通过电磁铁线圈的电流为 ,排水泵启动;当水位回落到浮体只有 体积浸入水中时,硬质杠杆 仍处于水平位置,线圈中电流为 ,排水泵停止工作,则小科应选择重力为多大的浮体?
(4)在实际调试过程中,小科发现水位已达到安全位置上限,但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下,要使排水装置符合设计要求,应该将与压敏电阻相连的压板向 (填“左”或“右“ 移动。
人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分(如图乙所示)。闭合总开关 ,当足浴盆有水注人到一定量时压控开关 , 就会自动闭合,此时 、 会同时工作,加热至 时,控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合,自动进入保温模式。
(1)图乙的工作电路中,处于保温状态时,工作的电阻是 。压控开关 的作用是防止 ,达到保护电路的目的。
(2)控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧,为电磁铁供电的电池电压为6伏, 为热敏电阻,阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时,控制电路中继电器的衔铁被吸合,则 阻值随温度变化的曲线为图丙中的 。
(3)求 的阻值
(4)在一次使用过程中,加热时间为5分钟,保温时间为20分钟,则整个过程中消耗了多少电能?
温州地区常受台风侵袭,为测量风速,小明设计了一台简易风速仪,其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片 的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 上,弹簧左端固定,右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米 ,均匀电阻丝 长为20厘米,阻值为10欧,电源电压 恒为6伏,保护电阻 为14欧,电压表量程 伏。弹簧弹力 与弹簧长度改变量 的关系如图乙所示。无风时,滑片 在 处,有风时,滑块移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅下表数据可知风速及风级。
风级 |
一级 |
二级 |
三级 |
四级 |
五级 |
六级 |
风速 (米 秒) |
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风压 (帕 |
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表中风压 是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力(即单位面积受到的风力)。测量时保证风垂直吹在挡风板上,不计一切摩擦阻力。
(1)在滑片 左移的过程中,电路的总电阻 。(选填“变大”、“不变”或“变小”
(2)当电压表示数 为2伏时,风速仪所测的风为几级?(写出计算过程)
(3)小明想在风速仪的电压表上直接标出风速,查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。经计算,他画出了风速 与电压表示数 的关系曲线,如图丙所示。后因保护电阻 损坏,他将其换成了阻值为5欧的电阻,请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速 与电压表示数 的关系曲线,并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点 。
电冰箱是通过温度控制器控制压缩机的开或停来控制温度的。某冰箱的温控制冷和照明电路,如图甲。冰箱内温度控制器工作原理如图乙,硬杆 可绕固定点 转动,感温包内充有感温剂气体,膜盒会因感温包内气体压强的变化而改变对 点的推力大小。
(1)请将答题纸图甲中的 、 、 三个接线头连入家庭电路。
(2)温度控制器接通电路的工作过程是:当感温剂气体温度上升时, ,动触点和固定触点接通,压缩机开始工作。
(3)某同学模拟冰箱温控制冷电路,制作了一个恒温箱,如图丙。恒温箱中温度控制器的轻质硬杆 长为5厘米, 长为12厘米,注射器的最大刻度为30毫升,刻度部分长为10厘米。
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80 |
160 |
240 |
|
12.8 |
13.6 |
14.4 |
查阅资料得知,在弹性限度内,弹簧的长度 与所挂钩码质量 的关系遵循函数 和 为常数)。为了确定该弹簧 和 的值,在弹簧上挂钩码测得三组数据如上表。
当设定的温度为 时,弹簧长14厘米,触点 和 恰好接通。请计算此时注射器内气体的压强。(已知当时大气压为 帕)
(4)丙图中,温度控制器硬杆上的连结点 、 、 、 均固定,调温旋钮转轴及触点 也固定,调温旋钮已调到最低温度,在不更换元件的情况下,如何将恒温箱设定温度调节得更低?
如图所示电路,电源电压 不变,灯 、 上都标有“ ”字样,且灯丝阻值不变, 是定值电阻。闭合开关 后,依次进行如下操作:①开关 接1、2,移动滑片 ,使电压表 示数为 ,此时电流表示数为 ;②开关 接2、3,电流表示数为 ;③开关 接4、5,电流表示数仍为 ,电压表 示数为 。
请解答下列问题:
(1)灯 、 的额定功率分别是多少?
(2)小科根据上述实验数据,计算 的阻值,分析如下:
操作①中, 与 串联, 两端电压为 ,通过 的电流大小为 。
操作②中, 与 并联后(可看作一个阻值变小的电阻)与 串联,通过 与 的总电流大小 为 .假设此时 两端电压为 ,通过的电流为 。
可求得
老师指出:求解 时,代入的“ ”” ”“ ”三个数据中有错误。请你指出错误的数据: ,并正确求解 。
(3)当开关 接4、5时,滑片 怎样移动才能使 正常工作?(要求说明移动方向和变化的阻值大小)
现有规格分别为“ ”和“ ”两个小灯泡 、 ,已知它们的电流与电压间关系如图所示。
(1)由图可知, 、 的灯丝电阻都随电流的增大而 (选填“增大”“减小”或“不变” 。
(2)若将 、 并联接在学生电源间,电源电压调节为6伏,通电5分钟,则两灯泡消耗的总电能为多少焦?
(3)若将 、 串联接在学生电源间,调节电源电压,在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下, 、 消耗的实际总功率最大值是多少?
小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验:
(1)小明选择了如下器材:电源(电压恒为 、滑动变阻器“ “、电流表、电压表、开关、定值电阻 、 、 、 的各一个)、导线若干。
①小明在检查实验仪器时,发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,小明应 ;
②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接;
③开关闭合前,小明应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“ ”或“ “) 端;闭合开关后,发现电流表有示数,电压表示数为零。经检查,电流表、电压表正常且连接完好,则电路存在的故障可能是 。
④排除故障后,小明先将 电阻接入电路,调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为 ,再将 电阻换成 电阻后,小明接下来的操作是 ;当把 的电阻换成 的电阻后,无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值,说明 。
⑤更换器材后重新实验,小明得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(2)上述实验结束后,小明和同学们想要测量额定电流为 小灯泡的额定功率,却发现电压表已经损坏,
于是他们利用“ ”的滑动变阻器以及原有器材,又设计了如图乙所示电路,测量过程如下:
① (填开关通断情况),移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为 时,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器的滑片位置不动, (填开关通断情况),记下电流表的示数为 ;
③则小灯泡的额定电功率为 。
小久利用电压恒为 的电源,额定电压为 的小灯泡, 、 、 、 、 的定值电阻,铭牌上标有“ ”的滑动变阻器,电压表电流表,开关,导线完成了下列电学实验。
(1)探究电流与电阻关系。
①他设计的电路图如图甲所示,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调到最 (填“左”或“右”)端。他将 的定值电阻接入电路中,调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端电压为 读出电流表示数。保持滑动变阻器的滑片位置不变,把 的定值电阻换成 的定值电阻,为了使电压表的示数保持不变,应将滑动变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)端移动。
②他将定值电阻分别单独接入电路中,保持定值电阻两端电压为 ,最多可以完成 次实验。通过实验可得出结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 。
(2)测量小灯泡额定功率。
①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关,观察到小灯泡不发光,电流表无示数,则电压表示数为 。
②小久检查电路时,发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“ ”,用笔画线代替导线,画出正确的连线。
③排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为 时,电流表的示数如图丙所示,则电流表示数为 ,小灯泡的额定功率为 。
(3)小久找来额定电压为 的小灯泡和开关,利用上述实验用过的电压为 的电源和“ ”的滑动变阻器,设计了如图丁所示的电路,测出了额定电压为 小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整:
①闭合开关 、 、 ,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 时,小灯泡正常发光。
②闭合开关 、 ,断开 ,保持滑片位置不变,读出电压表示数为 。
③ (填所有开关的闭合或断开状态),读出电压表的示数为 。
④小灯泡的额定功率 .
小明用图甲所示的电路测量额定电压为 的小灯泡的额定功率。
(1)请你用笔画线代替导线,帮小明把图甲电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。
(2)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数约等于电源电压,则故障原因可能是 。
(3)故障排除后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 .此时电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流是 ,小灯泡的额定功率是 。
(4)完成实验后,小明又设计了如图丙所示的电路图,只用电压表就测量出额定电压为 的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 ,定值电阻的阻值为 .请将实验步骤补充完整。
① (填三个开关闭合与断开情况),调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 ,小灯泡正常发光。
②保持滑动变阻器滑片位置不动, (填三个开关闭合与断开情况),记录电压表示数为 。
③小灯泡额定功率的表达式 (用已知量和所测物理量符号表示)。
聪聪在实验室中找到学生电源、四个定值电阻 、 、 、 、“ ”的滑动变阻器 、最大阻值未知的滑动变阻器 、电流表、电压表、开关及导线若千。完成了下列电学实验。
(一)探究“电流与电阻的关系”。
(1)如图甲是聪聪连接的电路,还有一根导线没有接上,请你用笔画线代替导线将电路连接完整,并保证连接这根导线后滑动变阻器的滑片位于阻值最大处。
(2)正确连接后,闭合开关,聪聪发现电流表无示数,电压表示数较大,可能是定值电阻发生了 (填“短路”或“断路”)。
(3)实验中保持电压表的示数为 不变,为保证四个定值电阻单独接入电路都能成实验,电源的电压值不应超过 。
(4)正确完成四次实验后,可以得出结论:电压一定时,电流与电阻成 。
(5)聪聪又在实验室中找到一个标有“ ”字样的灯泡,他想用这个灯泡探究“电流与电压的关系”,老师告诉他不可以,原因是 。
(二)测量滑动变阻器 的最大阻值。
(1)聪聪连接了如图乙所示的电路,将滑动变阻器 的滑片调至最右端。闭合开关,适当调节 的阻值,电流表和电压表的示数如图丙所示,电流表的示数为 , 的最大阻值为 。
(2)实验中至少需要测量三组数据,目的是 (填“寻找普遍规律”或“减小误差”)。
(三)聪聪又找来最大阻值为 的滑动变阻器 和最大阻值为 的滑动变阻器 ,利用学生电源(电压调为 不变),设计了如图丁所示电路,测量标有 ”字样灯泡的额定功率,请将他的实验过程补充完整:
(1)只闭合开关 、 ,将滑动变阻器 的滑片调到阻值最大处,移动另一个滑动变阻器的滑片直至电压表的示数为 ,此时灯泡正常发光。
(2)保持两个滑动变阻器的滑片位置不动,只闭合开关 、 ,读出电压表的示数为 。
(3)灯泡的额定功率 。
在“测量小灯泡的电阻”的实验中,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为 。
(1)图甲是小亮同学连接的实物电路,图中有一处导线连接错误。请在连接错误的导线上画“ ”,并用笔画线代替导线在图上画出正确的连线。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片调至最大阻值处,是为了 。
(3)改正电路后,他将测得的数据及计算结果填写在表格中。则小灯泡正常发光时的电阻为 欧(结果保留一位小数)。
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
电压 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
电流 |
0.20 |
0.22 |
0.26 |
0.30 |
电阻 |
5.0 |
6.8 |
7.7 |
(4)小亮从数据中发现,小灯泡的电阻是变化的,你认为影响小灯泡电阻变化的主要原因是 。
(5)完成上述实验后,小亮还想测另一小灯泡的额定功率,他设计了如图丙所示的电路图并连接了电路。(已知小灯泡的额定电压为 , 的最大阻值为 ,电源电压保持不变)具体操作如下:
①闭合开关 ,调节 接入电路的电阻,使电压表的示数为 。
②保持 的滑片位置不变,断开开关 ,再闭合开关 ,调节 接入电路的电阻,使电压表的示数仍为 。
③接着将 的滑片调至最右端,电压表的示数为 ;再将 的滑片调至最左端,电压表的示数为 。
④小灯泡的额定功率 (用 、 、 、 表示)
小凯同学利用如图所示的实验装置探究电流与电阻的关系。实验器材有:定值电阻 、 、 、 、规格为“ ”的滑动变阻器、电源(电压恒为 )、电压表、电流表、导线和开关。
(1)图甲是小凯连接的实物电路,其中一根导线连接错误,请你在该导线上打“ ”并用笔画线代替导线正确连线。
(2)改正电路连接后,闭合开关,移动滑片,电压表指针随之偏转,而电流表的指针不动,则电路故障的原因是电流表 (填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,小凯进行实验时,调节滑片使电压表的示数为 保持不变。根据提供的器材和连接的实物电路,最多可选择哪几个定值电阻进行实验? 。
(4)为了确保所给的定值电阻单独接入电路后都能正常实验,小凯从其他小组借来了“ ”的滑动变阻器,这时需要控制电压表的示数 不变。通过多次实验,可得结论:电压一定时,通过导体的电流与电阻成 。
(5)实验结束后,在只有电流表的情况下,小凯同学设计了如图乙所示的电路,测出了小灯泡 的额定功率。已知小灯泡 正常工作的电流为 ,电源电压为 ,定值电阻 的阻值为 ,请你将实验步骤补充完整。
①开关 接 ,调节 的滑片,使电流表的示数为 ,此时小灯泡正常发光。
②开关 接 ,使 的滑片 (填“向左移”、“向右移”或“保持不动”),此时电流表的示数为 ,则 接入电路的阻值为 ,然后将 的滑片滑到最 (填“左”或“右”)端,此时电流表的示数为 ,则 的最大阻值为 。
③小灯泡的额定功率 。
在“伏安法测电阻”的实验中,小亮连成如图所示电路,正准备实验时,同组的小明检查发现电路连接有错误。
(1)若在错误的电路中,闭合开关后,电压表的指针将 (选填“正向偏转”、“反向偏转”、“不动”)。
(2)请你将接错的那根导线打“ ”,画出正确连线。
(3)电路连接正确后,要使定值电阻两端的电压从小到大变化,滑动变阻器的滑片应该向 侧调整。
(4)选用规格为“ ”的滑动变阻器进行实验,记录数据如表:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
|
5 |
10 |
若换用规格为“ ”的滑动变阻器,不能完成表格中第 次实验。
(5)在本次实验中滑动变阻器的主要作用 。
(6)多次测量的目的是 。
在探究“电流与电阻的关系”实验中,小硕选用如下器材:电压恒为 的电源阻值为 、 、 的定值电阻,规格为“ ”的滑动变阻器,电流表电压表,开关和若干导线
(1)如图甲所示为小硕连接的实验电路,闭合开关前发现电路中有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上画“ ”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)改正错误后,用开关试触,发现电压表指针迅速摆到表盘最右端,电流表指针几乎未动。小硕分析可能是定值电阻发生了 故障。
(3)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片,电压表示数如图乙所示,其示数为 .断开开关,保持滑动变阻器滑片位置不动,将 电阻换成 电阻,闭合开关,应将滑片向 (填“左”或“右”)移动,使电压表示数与第一次实验示数相同此时电流表示数应为 。
(4)在探究过程中,小硕发现,为了保持定值电阻两端电压不变,只要滑动变阻器连入电路阻值与电路中定值电阻阻值之比为 即可。
(5)多次实验后,根据数据可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
(6)小硕利用如图丙所示电路测量额定电流为 小灯泡的额定功率,已知定值电阻 的阻值为 ,电源电压未知且大于小灯泡的额定电压。
①开关 接 , 接 ,电流表示数为 ,则电源电压为 。
②开关 接 , 接 ,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为 ,此时小灯泡正常发光。
③开关 接 , 接 ,使滑动变阻器的滑片 (填“移到上端”、“保持不动”或“移到下端”),电流表示数为 。
④小灯泡额定功率 。
小明同学做测量小灯泡电阻的实验,所用小灯泡的额定电压为 实验电路连接如图甲所示。
(1)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯不亮,电流表、电压表均有示数。接下来他应该进行的操作是 (只填字母)。
.检查电路是否通路 .更换小灯泡 .移动滑动变阻器的滑片
(2)某次测量时,滑动变阻器的滑片移动到某一位置,电压表的示数为 ,想得到小灯泡在额定电压下的电阻值,应将滑片向 (填“左”或“右”)移动。
(3)小灯泡在额定电压下的电流,如图乙所示,此时小灯泡的灯丝电阻为 。(结果保留一位小数)
(4)他第一次测量时,电压等于 ,小灯泡正常发光,以后调节滑动变阻器,让电压逐次下调,使灯丝温度不断降低,灯泡变暗直至完全不发光,测量数据及计算出每次的电阻如表。
数据序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
电压 |
2.5 |
2.1 |
1.7 |
1.3 |
0.9 |
0.5 |
0.1 |
电流 |
|
0.26 |
0.24 |
0.21 |
0.15 |
0.16 |
0.05 |
电阻 |
|
8.1 |
7.1 |
6.2 |
4.7 |
3.1 |
2.0 |
由表格中的数据得出概括性的结论是:不同电压下,小灯泡的电阻值不同,灯丝的电阻随 。
(5)整理器材时,小明发现滑动变阻器的滑片左侧部分比滑片右侧部分热,其原因是 。
(6)小明做完实验后,又设计了一个利用已知最大阻值为 的滑动变阻器,来测额定电流为 的小灯泡(灯丝电阻随温度变化)额定功率的方案,电路图如图丙所示。
①只闭合开关 ,调节 滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数为 。
②只闭合开关 、 ,保持 滑片不动,调节 的滑片到最右端,电流表的示数为 。
③只闭合开关 , ,将 的滑片滑到最右端,将 的滑片滑到最左端,电流表的示数为 。
④小灯泡额定功率的表达式为 。(用 、 、 、 表示)
试题篮
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