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在学校创新比赛中,小亮同学设计了一个多档位的家用电热水器。图甲是他设计的电热水器的工作电路图,图中 R1 R2 是两根电热丝。他设计的换档开关如图乙所示,换档开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的边缘共有 10 个金属触点(在图乙中用“〇”表示,“〇”中标有 1234 编号,编号相同的触点已用导线连接);旋钮可以绕中心轴 O 转动,两端各有一个金属滑片,转动旋钮可以将相邻的两个触点连通。例如图乙中,旋钮上的箭头指向图中位置 D,此时,箭头一端的金属滑片将 12 两触点连通, 同时另一端的金属滑片也将 34 两触点连通。当旋钮上的箭头指向 ABCD 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:(计算结果若除不尽,均保留一位小数)

加热档位

1

2

3

4

加热功率/W

1100

 

440

 

 

 

 

1)如果要实现旋钮沿某个方向转动时,加热功率依次递减或递增,请写出旋钮上的箭头分别指向 A BCD 四个位置时,各对应加热功率的哪一个档位?

2)电热丝 R1 R2 的阻值各是多少?

3)当旋钮在加热档位 2 4 时,对应的加热功率各是多大?

 

(1)旋钮A位置对应4档, B位置对应3档,C位置对应2档,D位置对应1档; (2),; (3);。 【解析】 (1)由题意可知转动开关旋钮可以将相邻的触点连接,且两头对应触点都接通,按逆时针旋转即可得出对应的加热档位和箭头的指向; (2)根据电路中的总功率等于各用电器功率之和,可求出2档位的功率,根据求出电热丝R1和 R2的阻值; (3)根据电阻的串联和求出4档位的功率。 (1)由图可知,旋钮沿某个方向转动时,加热功率依次递减或递增,则 ①当旋钮上的箭头指向A位置时,2、4接通,R1与R2串联,电路中的总电阻最大,由可知,电功率最小,对应4档; ②当旋钮上的箭头指向B位置时,1、2接通,电路为只有R2接入的简单电路,对应3档; ③当旋钮上的箭头指向C位置时,3、4接通,电路为只有R1接入的简单电路,对应2档; ④当旋钮上的箭头指向D位置时,1、2接通,3、4接通,R1与R2并联,电路中的总电阻最小,电功率最大,对应1档,等效电路图依次分别如图中A、B、C、D所示: (2)档位2对应的功率: 当旋钮上的箭头指向B位置时,1、2接通,电路为只有R2接入的简单电路,对应3档,3档功率P3=440W,由可得, , 当旋钮上的箭头指向C位置时,3、4接通,电路为只有R1接入的简单电路,对应2档,2档功率P2=660W, ; (3)由(2)知,档位2对应的功率:; 当旋钮上的箭头指向A位置时,2、4接通,R1与R2串联,电路中的总电阻最大,对应4档,由可知,档位4对应的功率: 答:(1)旋钮上的箭头分别指向A、B、C、D四个位置时,各对应加热功率的档位依次为4、3、2、1,对应的等效电路图如上图所示; (2)电热丝R1和 R2的阻值依次为73.3Ω、110Ω; (3)当旋钮在加热档位2和4时,对应的加热功率依次为660W、264W。  
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如图所示的电路中,电源电压保持不变,灯 L 标有“12V 12W”的字样,R2=12Ω,当 S1S2 都闭合时。电流表示数为 1.2A。这时灯 L 正常发光(忽略温度对灯丝电阻的影响),求:

1)电源电压和电阻 R1 的阻值;

2)若将开关 S1S2 都断开。此时灯 L 实际消耗的功率是多少?

 

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实验桌上有如下实验器材:满足实验要求的电源一个,电阻箱一个,滑动变阻器一个,已调零的电流表、电压表各一块,一个开关,导线若干。请用上述实验器材,设计一个实验证明:当通过电阻的电流保持不变时,电阻消耗的电功率与电阻的关系为 P=kRk 为常量)

1)本实验中,控制变量是_______

2)画出实验电路图。(要求:在实验过程中不能拆卸电路)

______

3)实验步骤:

断开开关 S,按照电路图连接实验电路;把滑动变阻器滑片移到阻值_______,闭合开关 S,调节电阻箱阻值为 R1,移动滑动变阻器滑片至某位置,读出并记录电流表 I 和电压表的示数 U1,把数据记录在表格中;

断开开关,调节电阻箱阻值为 R2,闭合开关,移动滑动变阻器滑片使_______,读出电压表的示数 U2,并把数据 R2 U2 记录在表格中;

仿照步骤,再做 4 次实验,把电阻箱阻值 R 和电压表示数 U 的每次数据记录在表格中;

根据公式 P=UI 和数据,计算出 6 次电阻箱电功率 P,并把数据记录在表格中。

 

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小红认为闭合电路中的一部分导体在磁场中运动,导体中就一定会产生电流.请你利用图所示的装置,证明小红的观点是错误的.请写出实验步骤、实验现象及实验结论.

 

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在探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时,把两段金属丝AB(已知AB两金属丝的电阻分别为RARB,且RARB)分别放在如图所示的两个完全相同的烧瓶中并接入电路,在烧瓶中加入质量、初温均相同的煤油,再分别插入相同的温度计ab.闭合开关通电一定时间,可以通过温度计的示数变化情况,了解金属丝产生热量的多少.甲方案可探究_______和时间相同时,电流通过金属丝产生的热量与________大小的关系.乙方案中温度计示数较高的应该是_______(选填“a”“b”).

 

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1)连接电路前,开关必须是_______的;滑动变阻器的滑片要调节到_______的位置(填“最大值” 或“最小值”);

2)请用笔划线代替导线将电路连接完整,要求滑片 P 向右移动时灯泡变亮;(连线不能交叉)

____________

3)小丽连接好电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,但电压表有示数,电流表没有示数,出现这种故障的原因可能是_______

4)电路故障排除后,调节滑动变阻器,灯泡正常发光时,电流表和电压表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为_______W

5)小灯泡正常发光时的电阻为_______Ω(保留一位小数),测量过程中发现小灯泡两端电压和通过的电流越大时,小灯泡的电阻越大,原因是:小灯泡灯丝的电阻受_______的影响。

 

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