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今年的科技文化节又掀起了一番热潮,初三创新小组的同学们设计了一个电路来研究浮力与...

今年的科技文化节又掀起了一番热潮,初三创新小组的同学们设计了一个电路来研究浮力与排开液体的体积的关系,如图所示,电源电压恒定,R为滑动变阻器,电压表量程为0-15V,在压敏电阻Rx上放有托盘,托盘上放有足够深的容器(不计托盘和容器的质量),容器的底面积为500cm2,装有50N的水,压敏电阻Rx上表面的受力面积为100cm2把滑动变阻器调至最大值,闭合开关,用足够长的轻质硬杆(质量和体积均不计)连接不吸水的圆柱体模型,硬杆能承受的最大力为32N,模型的底面积为400cm2,高10cm。将模型两次浸入水中,两次滑动变阻器都接入最大值。第一次模型下表面距水面3cm,电压表示数为9V,杆的作用力为16N;第二次模型下表面距水面9cm,电压表示数为6VRx的阻值随压力F的变化关系如下表

F/N

50

55

62

78

82

86

90

100

110

120

130

Rx/Ω

25

23

20

16

12

10

8

6

5

4

3

 

 

1)若滑动变阻器接入阻值不变,将模型逐渐浸入水中直到浸没的过程中,请分析说明电路中的电流如何变化?

2)当模型下表面距水面9cm时,求杆对模型的作用力

3)在保证电路及各器件安全的情况下,求该电路的最大电功率。

 

(1) 电路中的电流从0.4A逐渐增大到0.64A (2) 8N (3) 12.96W 【解析】 本题考查浮力与电的综合计算能力。 (1)模型进入水中3cm和9cm受到的浮力分别为 压敏电阻受到的压力分别为 查表得压敏电阻的阻值分别为 电路中的电流分别为 根据欧姆定律得电源的电压为 --------① ---------② 联解①②得 当模型还没有接触水时,压敏电阻的阻值为25Ω,此时电路中的电流为 模型的体积为 模型浸没受到的浮力为 压敏电阻受到的压力为 查表得压敏电阻的阻值为 此时电路中的电流为 答:若滑动变阻器接入阻值不变,将模型逐渐浸入水中直到浸没的过程中,电路中的电流从0.4A逐渐增大到0.64A; (2)模型的重力为 当模型下表面距水面9cm时,求杆对模型的作用力 答:当模型下表面距水面9cm时,杆对模型的作用力为向下压8N; (3)当模型浸没且杆向下作用32N时,压敏电阻最小,此时其受到的压力为 查表得压敏电阻的阻值为 此时电路中的电流为 此时电路的总功率为 答:在保证电路及各器件安全的情况下,求该电路的最大电功率12.96W。  
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考点分析:
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小爱同学家有款电热水器,工作原理图如图甲所示,该热水器有加热保温两档,该电路加热功率为1100W,保温时,R的功率为11WAB指示灯电阻很小可忽略不计,且R1R2的阻值不随温度的变化,试求:

1)当处于加热档工作时,电路中的电流;

2)求R2的阻值;

3)某次实际工作时,小爱同学关闭家中其他电器,单独让电热水接在电能表上,观察到电热水器持续加热40min时家中电能表(如图乙)表盘转动594圈,实际电压为多少V

 

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在如图所示的电路中,电源电压保持6V不变,电阻R1的阻值为20Ω.当S2断开,S1S3闭合时,电流表的示数为0.45A.求:

1)电阻R2的阻值;

2)当S1S3断开、S2闭合时,电路消耗的总电功率是多少?

 

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小帆一家十一长假开车外出旅游,在某段行程中燃烧了10kg的汽油,已知汽油的热值q=4.6×107J/kg,小帆家汽车热机效率是40%,求:

1)这些汽油完全燃烧放出多少热量?

2)在这段行程中汽油机做了多少有用功?

 

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小明用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率,(电源电压3V,小灯泡的额定电压为2.5V)

1)闭合开关,小明发现两表指针处于图乙所示位置,此时灯泡_______(选填“不发光微弱光比正常亮”);

2)故障排除后,闭合开关,小明发现小灯泡没有发光,但电流表和电压表有示数,接下来应进行的操作是_______ (填选项前的字母)

A.更换小灯泡      B.检查开类是否闭合

C.移动滑动变阻器滑片     D.检查电压表是否断路

3)小明从滑动变阻器接入电阻值最大时开始记录数据,得到小灯图象如图丙所示,则小灯泡的额定功率是_______ W,所用滑动变阻器的规格是下列选项中的_______ (填选项前字母).

A.10Ω   2A    B.20Ω   2A     C.30Ω  2A    D.40Ω    2A

4)小明分析丙中图象发现小灯泡电阻是变化的,主原因是__________;

5)小明在实验室里发现了一只标有“0.3A”字样的小灯泡,但电压值已经模糊不清了,和同组的同学讨论后决定利用一只电流表和一个电阻箱R来测量灯泡的额定功率,设计电路如图丁所示。当Sb,调节滑动变阻器的阻值,使电流表示数为0.3A;保持滑动变阻器滑片位置不变,把Sa,改变电阻箱的阻值,使电流表示数为0.3A,读出电阻箱的阻值为6Ω.通过以上操作,小灯泡的额定功率为_______ W.

6)科技小组要测量额定电压为3.8V的小灯泡的额定电功率,可用的器材有:一个电压表和一个电流表(只有0~0.6A量程可用),电压未知的电源,电源电压恒定,最大阻值未知的滑动变阻器。

按如图甲所示电路图正确连接电路,将滑动变阻器最大值接入电路。

闭合开关,记录电压表、电流表示数,调节滑动变阻器并记录多组数据。当电流表示数为0.6A时,电压表示数低于3.8V。根据数据绘制出小灯泡的电流与电压的关系图像如图戊所示。

为测量小灯泡的额定功率,小组同学拆除电流表后再接通电路,调节滑动变阻器直至电压表示数为3.8V,保持滑动变阻器的滑片位置不变,断开开关,将电压表替换AB间导线接入电路,闭合开关,电压表示数为3.3V,则此时小灯泡亮度与正常发光时相比_______ (选填更亮更暗一样亮”);将滑动变阻器的滑片移到最左端,电压表示数变为4.4V,则小灯泡的额定功率为_______ W.

 

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如图甲是某实验小组探究电流与电阻关系的电路图,使用的实验器材有:电源电压6V,电流表、电压表各一个,开关一个,5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个,规格为“20Ω1A”的滑动变阻器1个,导线若干。小敏根据图甲所示的电路图,将实验器材连成如图乙所示的实验电路

1)经检查,实验电路中有一根导线连接错误,请在图中把错误导线打“×”,并画出正确的连线(只允许改动图乙中的一根导线)

________

2)连接电路时,必须把开关___________,并且把滑动变阻器的滑片移到最___________ (选填”)端;

3)小敏把,5Ω、10Ω、15Ω的电阻接入电路,记录实验数据如下表

实验次数

1

2

3

电阻R/Ω

5

10

15

电流I/A

0.6

0.3

0.2

 

 

分析表中数据可知,当把5Ω的电阻接入电路,调节滑动变阻器,直到电压表示数为__ V,读出电流值,然后把10Ω的电阻接入,为了保证电阻两端电压不变,应该把滑动变阻器的滑片往___(选填或“右”)移动。

4)另一组的小明做实验时,第一次用的定值电阻的阻值为5Ω,闭合开关后,记下电流表的示数为I1

第二次实验时仅将电阻换成10Ω的定值电阻,闭合开关后,记下电流表的示数为I2;根据这样的实验步骤, 可以发现I1_______2I2(选填“>”<”或“=”),因此,小明认为导体两端电压一定的情况下,电流跟电阻不成反比,造成这科错说的原因是,________

5)小敏用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验,发现实验无法进行下去,为完成4次实验, 同学们提出了下列解决方案,其中正确的是__________

A.将电压表的量程换为0~15V      B.换成电压为5V的电源

C.更换最大阻值等于25Ω的滑动变阻器     D.可将定值电阻两端的电压调为2V

 

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