1、测量定值电阻的阻值(10年1考) 考法 1 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 . 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. B B 测量定值电阻的阻值(10年1考) 考法 1 (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
2、.画出了待测电阻Rx的I-U图像,如图 丙所示.由图像可得Rx= . 丙 丁 滑动变阻器断路滑动变阻器断路 4.04.0 测量定值电阻的阻值(10年1考) 考法 1 (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: 当开关 时,电流表读数为I1; 当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2; 待测电阻Rx= .(用已知和测出的物理量符号表示) S S1 1闭合、闭合、S S2 2断开断开 测量小灯泡的电阻(10年1考) 考法 2 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
3、 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. 测量小灯泡的电阻(10年1考) 考法 2 (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. 实验次数 1 2 3 U/V 2.0 2.5 2.8 I/A 0.22 0.25 0.26 R/ 小灯泡正常发光时的电阻为 . 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 . 1010 温度温度 测量小灯泡的电阻(10年1考) 考法 2 (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
4、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. 请把你设计的电路图画在虚线框内. 测量小灯泡的电阻(10年1考) 考法 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)_. Rx= (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将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处, ,记下电压表的示数记下电压表的示数U U0 0 将滑动变阻器的滑片调到阻值为零处将滑动变阻器的滑片调到阻值为零处, ,记下电压表的示数记下电压表的示
5、数U U 电阻的测量 实 验 类型1 测量定值电阻的阻值 考法总结考法总结 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. I U 电阻的测量 实 验 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. 电阻的测量 实 验 (3)数据处理:将测得的数据记录在下表中,再利用
6、欧姆定律将表格补充完整. 实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻Rx/ 电阻平均值/ 1 2 3 (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. 电阻的测量 实 验 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. 电阻的测量 实 验 器材 实验电路图 需测量的物理量及Rx的表达式 推理过程 电源、开关 、电压表、 已知电阻R0 、
7、未知电阻 Rx (1)闭合S,分别测出R0和Rx两端 的电压U0、Ux; (2)Rx= (1)只闭合S0,测出R0两端电压U0, 闭合S0和S1,测出电源电压U; (2)Rx= 电阻的测量 实 验 器材 实验电路图 需测量的物理量及Rx的表达式 推理过程 电源、开关、 电压表、滑动变 阻器(最大阻值 为Rmax)、未知电 阻Rx (1)闭合S,读出当滑动变阻器接 入电路的阻值最大时电压表的 示数U1; (2)读出当滑动变阻器接入电路 的阻值最小时电压表的示数U2; (3)Rx= 电源、开关、单 刀双掷开关、电 压表、已知电阻 R0、未知电阻Rx (1)闭合S0,将S1拨至1,测出Rx 两端的电
8、压Ux; (2)闭合S0,将S1拨至2,测出电 源电压U; (3)Rx= 电阻的测量 实 验 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. 电阻的测量 实 验 器材 实验电路图 需测量的物理量及Rx的表达式 推理过程 电源、开关 、电流表、 已知电阻R0 、未知电阻 Rx (1)闭合S,分别测出通过R0和Rx的电 流I0、Ix; (2)Rx= (1)只闭合S1,测出通过Rx的电流Ix; (2)只闭合S2,测出通过R0
9、的电流I0; (3)Rx= 电阻的测量 实 验 器材 实验电路图 需测量的物理量及Rx的表达式 推理过程 电源、开关 、电流表、 已知电阻R0 、未知电阻 Rx (1)闭合S0,断开S,测出通过R0 的电流I0; (2)闭合S0、S,测出总电流I; (3)Rx= (1)只闭合S0,测出电路中电流 I; (2)再闭合S,测出通过Rx的电 流Ix; (3)Rx= 电阻的测量 实 验 器材 实验电路图 需测量的物理量及Rx的表达式 推理过程 电源、单刀 双掷开关、电 流表、已知电 阻R0、未知电 阻Rx (1)分别将S拨到1和2位置,读出 电流表示数Ix、I0; (2)Rx= 电源、开关、 电流表、
10、滑动 变阻器(最大 阻值为Rmax)、 未知电阻Rx (1)闭合S,读出当滑动变阻器接 入电路的阻值最大时电流表的示 数I1; (2)读出当滑动变阻器接入电路 的阻值最小时电流表的示数I2; (3)Rx=Rmax 电阻的测量 实 验 器材 实验电路图 需测量的物理量及Rx的表达式 推理过程 电源、单刀 双掷开关、电 流表、电阻箱 R、未知电阻 Rx (1)将S拨至a,读出电流表示数Ix; (2)将S拨至b,调节电阻箱,使电流表的示数仍为Ix,读出 电阻箱示数R; (3)Rx=R 电阻的测量 实 验 类型2 测量小灯泡的阻值 考法总结考法总结 除如下命题点外,其他命题点均与类型1相同 (1)小灯
11、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/ ”一栏.测量小灯泡阻值的表格设计如下. 实验次数 发光情况 电压U/V 电流I/A 电阻R/ 1 2 3 电阻的测量 实 验 (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. 电阻的测量 实 验 一题通关一题通关 例例 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. 甲 乙 丙 电阻的测量 实 验 (1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (选填“A”或“B”) 端.
12、 (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”). A A 10.4 10.4 变大变大 电阻的测量 实 验 (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: _ . 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压U 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I 0.10 0.16 0.20 0.23 0.27 电阻R 5.0 6.3 7.5 8.7 11.1 电阻的平均值 8.2 灯丝的电阻受温度影响灯丝的电阻受温度影响,
13、 ,并非一个定值并非一个定值, , 求电阻的平均值无意义求电阻的平均值无意义; ;表格中物理量未带单位表格中物理量未带单位 电阻的测量 实 验 (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小灯泡的电阻随温度升高而增大 电压电压 表接在了滑动变阻器两端表接在了滑动变阻器两端 电阻的测量 实 验 【拓展设问】 (6)小王将图甲中的灯泡换成定值电阻
14、Rx,测量其阻值. 通过三次测量得到的Rx的阻值分别为5 、5.2 和5.5 ,则实验测得 的Rx的阻值约为 ; 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:_ _ ; 5.2 5.2 探究电流探究电流 与电压的关系与电压的关系 电阻的测量 实 验 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,请你帮小王设计电路图并简略写出实验步骤. 电路图如图所示 电路图如图所示. . 实验步骤实验步骤: : 将将S S拨至拨至a,a,读出电流表示数读出电流表示数Ix;Ix;再将再将S S拨至拨至b,b,调节电阻箱调节电阻箱, ,使电流表示数使电
15、流表示数 仍为仍为Ix,Ix,读出此时电阻箱的示数读出此时电阻箱的示数, ,即为即为RxRx的阻值的阻值. . 电阻的测量 实 验 (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.请你帮小明将实验步骤 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) 丁 电压表的示数为电压
16、表的示数为2.5 V2.5 V 电阻的测量 实 验 创新预测创新预测 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: 电阻的测量 实 验 (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 . (2)根据三次实验数据可得定值电阻Rx= (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 . 0.200.20 10.010.0 9.99.9 滑动变阻器断路滑动变阻器断路 电阻的测量 实 验
17、(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) 电阻的测量 实 验 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. C C 电阻的测量 实 验 (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
18、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 R2,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. 测量小灯泡的电功率 实 验 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
19、率越大,小灯泡越亮. 测量小灯泡的电功率 实 验 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) 伏阻法(只用电压表,缺少电流表): 实验器材(除电 源、导线、待测 小灯泡L) 实验电路图 实验步骤 推理过程及P额表达式 开关、电压表、 已知电阻R0、滑 动变阻器 a.闭合S,移动滑片使电压 表示数为U额; b.断开S,保持滑片不动,将 电压表接到R0两端,闭合开 关,读出电压表示数U0 开关、单刀双掷 开关、电压表、 已知电阻R0、滑 动变阻器 a.闭合S1,S2拨至2,移动滑 片使电压表示数为U额; b.保持滑片不动,S2拨至1, 读出电压表示数U 测量小灯泡的电功率 实
20、 验 实验器材(除电源 、导线、待测小 灯泡L) 实验电路图 实验步骤 推理过程及P额表达式 开关、电压表、 滑动变阻器R1、滑 动变阻器R2(最大 阻值为R2) a.闭合S,移动R2的滑片至最左 端,调节R1的滑片使电压表示 数为U额; b.保持R1的滑片不动,移动R2 的滑片至最右端,读出电压表 示数U 3个开关、电压表 、滑动变阻器R1、 滑动变阻器R2(最 大阻值为R2) a.闭合S和S1、断开S2,移动R2 的滑片使电压表示数为U额; b.保持R2滑片不动,闭合S和S2 、断开S1,移动R1的滑片使电 压表示数仍为U额; c.移动R2滑片至最左端,记下 此时电压表示数U1;再移动R2
21、 滑片到最右端,记下此时电压 表示数U2 测量小灯泡的电功率 实 验 安阻法(只用电流表,缺少电压表): 实验器材(除电 源、导线、待测 小灯泡 L) 实验电路图实验步骤 推理过程及P 额表达 式 开关、2 个电流 表、已知电阻R0、 滑动变阻器 闭合 S,移动滑片使 A1示数 为 额 0 ,读出此时 A2的示数I I 额=I- 额 0 P 额=U额I额=U额I- 额 2 0 3 个开关、电流 表、已知电阻R0、 滑动变阻器 a.闭合 S 和 S1、断开 S2,移 动滑片使电流表示数为 额 0 ; b.保持滑片不动,闭合 S 和 S2、 断开 S1,读出电流表示数 I I 额=I- 额 0 P
22、 额=U额I额=U额I- 额 2 0 测量小灯泡的电功率 实 验 一题通关一题通关 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 .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 . 图1 图2 图3 测量小灯泡的电功率 实 验 【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”). 小灯泡断路小灯泡断路 测量小灯泡的电功率
23、 实 验 (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_ _. 小灯泡的实际功率小小灯泡的实际功率小 A A 电压
24、表电压表 电压表示数为电压表示数为2.5 V2.5 V 0.60.6 小灯小灯 泡的电阻随温度升高而增大泡的电阻随温度升高而增大 测量小灯泡的电功率 实 验 (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 .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 . 5 5 大于大于 2020 测量小灯泡的电功率 实 验
25、 (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 2 A”,电路图和其他实验器材与小红的一样. 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 . 图4 2.92.9 断开开关断开开关, ,换最大阻值更大的滑动变阻器或减小电源电压换最大阻值更大的滑动变阻器或减小电源电压 测量小灯泡的电功率 实 验 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 _ _. 下列描述小灯泡功率
26、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, ,求功率的平均值无求功率的平均值无 意义意义 B B 测量小灯泡的电功率 实 验 (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,请你帮他把实验步骤补充完整. 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; 将开关拨至2触点, ,读出电流表示数为I; 灯泡的额定功率P额= .(用已知量和测量 量
27、表示) 图5 保持滑片位置不动保持滑片位置不动 测量小灯泡的电功率 实 验 创新预测创新预测 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 .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 1 A”“20 0.5 A” 和“50 0.2 A”的滑动变阻器 各1个,导线若干. 测量小灯泡的电功率 实 验 (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
28、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 20 0.5 A0.5 A” 0.30.3 0.750.75 测量小灯泡的电功率 实 验 (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: 温度影响灯丝阻温度影响灯丝阻
29、值的大小值的大小 测量小灯泡的电功率 实 验 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; 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. 小灯泡的额定功率P额= .(用已知量和测量量表示) 丁 2.52.5 热电转换效率(10年5考) 考法 1 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. 热
30、 解:(2)电热水器正常工作时的电流I= = 3000W 220V 13.6 A 应选用规格为“16 A”的插座. 热电转换效率(10年5考) 考法 1 (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. 水=1.0103 kg/m3,c水=4.2103 J/(kg). (3)水的质量m= 水V=1.010 3 kg/m 33010-3 m 3=30 kg 水吸收的热量Q 吸=c水m(t1-t0)=4.210 3 J/(kg)30 kg(47 -20 )=3.40210 6 J 电热水器消耗的电能W= 吸 = 3.402106J 90% =3.
31、7810 6 J 需要的时间t= = 3.78106J 3000W =1 260 s=21 min 热电转换效率(10年5考) 考法 1 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? 解: ( 1)I= = 2000W 220V 9.1 A 热电转换效率(10年5考) 考法 1 (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, 水=1.0103 kg/m3,c水=4.
32、2103 J/(kg),则该电热水壶的加热效率 为多少? 额定容量 2.0 L 额定电压 220 V 额定功率 2 000 W 频率 50 Hz ( 2) 水的质量m= 水V =1.010 3 kg/m 32.010-3 m 3=2 kg 水吸收的热量Q 吸=c水m t= 4.210 3 J/( kg) 2 kg( 100-15) =7.1410 5 J 消耗的电能W 电=Pt=2 000 W760 s=8.410 5 J 加热效率= 吸 电100%= 7.14105J 8.4105J 100%=85% 热电转换效率(10年5考) 考法 1 3.2014河南,21南阳市南召县回龙抽水蓄能电站是
33、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. 机械机械 电电 解: ( 2)I= = 110MW 220kV =500 A 热电转换效率(10年5考) 考法 1 (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=3.0107 J/kg) ( 3)W=Pt=1
34、10 MW5 h=1.9810 12 J Q= = 1.981012J 30% =6.610 12 J m= = 6.61012J 3.0107J/kg =2.210 5 kg 热电转换效率(10年5考) 考法 1 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? 太阳太阳 电电 解: ( 2)W=Pt=20 kW8 h =160 kWh 热电转换效率(10年5考)
35、 考法 1 (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=3.0107 J/kg) (4)请写出一条光伏发电的优点. ( 3) 160 kWh=1603.610 6 J=5.7610 8 J Q= = 5.76108J 30% =1.9210 9 J m= 煤 = 1.92109J 3.0107J/kg =64 kg ( 4) 清洁无污染; 可再生; 节约化石能源.( 写出一条, 合理即可) 热电转换效率(10年5考) 考法 1 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
36、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? 解: ( 1) 浪费的电能为:W=Pt=5 W( 24-4) 3 600 s30=1.0810 7 J 热电转换效率(10年5考) 考法 1 (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4.2103 J/(kg) (3)请你就如何降低彩电的电能消耗,提出两
37、条合理化建议: ; . ( 2) 由题意可得:Q=W 由Q=cm(t-t0) 可得热水的质量为: m= ( - 0)= 1.08107J 4.2103J/(kg )(40-15)=103 kg 可供洋洋洗澡的次数为:n= 103kg 20kg 5 尽量减少待机时间尽量减少待机时间 看电视时调小音量看电视时调小音量( (或减少看电视的时间等或减少看电视的时间等) ) 电能、机械能转换效率(10年1考) 考法 2 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:
38、(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? 化学化学 通电线圈在磁场中受力转动通电线圈在磁场中受力转动 解: ( 2) 蓄电池充满电后, 储存的电能 W 电=Pt=100 W53 600 s=1.810 6 J 热电转换效率(10年5考) 考法 1 (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
39、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. ( 3) 车所受阻力f= 1 40( m+M)g= 1 40( 50 kg+70 kg) 10 N/kg=30 N 车克服阻力做功W=W 电=75%1.810 6 J=1.3510 6 J 由W=fs可知行驶路程s= =1.3510 6J 30N =4.510 4 m=45 km 由v= 可求出车行驶的最长时间 t= = 45km 25km/h=1.8 h 动能动能 力电热综合计算 考法 3 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. 工作电压 400 V 电动机功率
40、 40 kW 百公里耗电量 15 kWh (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? 机械机械 通电导体在磁场中受到力的作用通电导体在磁场中受到力的作用 解: ( 2)I= = 4104W 400V =100 A 力电热综合计算 考法 3 (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 =0.7103 kg/m3, 热值q=4.6107 J/kg. ( 3) 电动汽车百公里能耗为 W=15 kWh=153.6
41、10 6 J=5.410 7 J 燃油汽车百公里能耗为 Q 放=mq= Vq=0.710 3 kg/m 31010-3 m 34.6107 J/kg=3.2210 8 J 电动汽车的百公里能耗小于燃油汽车的百公里能耗, 主要原因是电动机工作时能量的损 耗较小, 而热机的废气等带走了大量的能量, 即电动汽车的效率高于燃油汽车的效率. 力电热综合计算 考法 3 (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. ( 4)设汽车的速度为v,
42、 超声测速仪发出的信号2s 2 =1 s 后与汽车相遇, 在这段时间内, 汽车的路程与超声波的路程有关系式:v1 s+340 m/s1 s=370 m 解得v=30 m/s 力电热综合计算 考法 3 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,OAOB=51,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 ,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
43、阻值随压力F的增大而 ; 减小减小 力电热综合计算 考法 3 (2)当踏板空载时,闭合开关,电压表的示数为多少? 解: ( 2) 当踏板空载时, 压力传感器受到的压力为0, 由图乙可知R=25 设电压表示数为U0, 根据串联电路特点 0 0 = - 0 则U0= 0 + 0U = 15 25+158 V=3 V 力电热综合计算 考法 3 (3)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值为多少? ( 3) 当报警器开始报警时, 电压表示数为U0=6 V 电路中电流I= 0 0 = 6V 15 =0.4 A 压力传感器两端的电压UR=U-U0=8 V-6 V=2 V 压力传感器的阻值R= = 2V
44、0.4A =5 由图乙可知, 此时压力传感器受到的压力大小为 8 N 设A处所受支持力大小为FA,B处所受压力大小为FB 由杠杆平衡条件得:FAOA=FBOB 则踏板设定的最大压力值FB= FA= 5 18 N=40 N 力电热综合计算 考法 3 (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. 左左 (4)若电源电压略有降低, 此时电压表示数减小.为保证报警器仍在踏板原设定的最大 压力值时报警, 电压表示数应为6 V, 此时应减小R的阻值, 可通过增大压力来完成; 由杠 杆平衡条件判断出应增大OB, 即踏
45、板触点B向左移动. 力电热综合计算 考法 3 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. 不受不受 力电热综合计算 考法 3 (2)当检测区上没有物品时,电压表
46、的示数为2 V,R0的阻值为多少? 解: ( 2) 当检测区上没有物品时, 由图乙可知R=100 R两端的电压UR=U-U0=12 V-2 V=10 V 电路中的电流I0= = 10V 100=0.1 A 则R0= 0 0 = 2V 0.1A =20 力电热综合计算 考法 3 (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”). ( 3)R的电功率P=(U-U0)I=(U-IR0)I=12 VI-20 I 2 利用求极值公式, 可知当I=0.3 A
47、时,P有最大值 此时电压表的示数U0=IR0=0.3 A20 =6 V 则R= - 0 = 12V-6V 0.3A =20 由图乙可知对应的压力F=40 N 则物品的质量m= = = 40N 10N/kg =4 kg 增大增大 力电热综合计算 考法 3 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
48、 . 甲 乙 力电热综合计算 考法 3 (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) 解: ( 1) 压力F=G=mg=210 4 kg10 N/kg=210 5 N 由题图乙可知, 此时对应的输出电压为1.0 V 控制电路中的总电阻R 总= = 1.0V 0.02A =50 则R=R 总- R线圈=50 -20 =30 力电热综合计算 考法 3 (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. ( 2) 当R调为0 时, 输出电压最小 最小电
49、压U0=IR 线圈=0.02 A20 =0.4 V 由题图乙可知, 此时对应的压力为8.010 4 N 故车辆的最小重力为 8.010 4 N ( 3) 压强大, 易损坏路面( 或惯性大, 不易刹车) 力电热综合计算 考法 3 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 ,R1为一竖直固定光滑金属棒,总长为40 cm,阻值为20 ,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.
