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- 2021-05-13 发布
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类型一 阅读与简答
1. (8分)阅读下面材料,回答问题:
大功率用电器使用注意事项
随着经济社会的发展,越来越多的大功率用电器进入人们的生活,但是若大功率用电器使用不当,会产生安全事故.一般将直接使用220 V交流电、大于1 200 W的用电器称为大功率用电器,以下是关于使用大功率用电器的注意事项:
1.大功率用电器接入电路中时需要使用三脚插头.
2.正确使用电器设备,不乱接电源线,不在同一线路上使用多个大功率用电器,及时更换老化电器设备和线路,外出时要关闭电源开关.
3.尽量不要将电器放在阳光直接照射的地方或不利于散热的阴暗角落.
4.在使用电器特别是大功率电器时,不要频繁启动.
5.大功率用电器使用的电源连接线不能
过长.
(1)电饭锅属于大功率用电器,其是利用__________来工作的,
工作时将电能转化为__________能.
(2)大功率用电器一般用的是三脚插头,这样做可以让它的金属外壳与插座中的________(选填“火”、“零”或“地”)线相连,防止发生触电事故,不在同一线路上使用多个大功率用电器,是为了防止电路中电流__________(选填“过大”或“过小”).
(3)对于材料中大功率用电器使用的电源连接线不能过长这一注意事项,请结合焦耳定律解释电源线不能过长的原因.
【答案】 (1)电流的热效应(1分) 内(1分)
(2)地(1分) 过大(1分)
(3)答:大功率用电器工作时,电压一定,通过电源连接线的电流较大,如果电源连接线较长,连接线的电阻就会较大,由焦耳定律可知,一定时间内电流通过连接线产生的热量就会较多,容易引发火灾等安全事故.(4分)
类型二 测量物质的密度实验
1. (8分)某物理兴趣小组利用天平和量筒测一不规则形状的小砖块的密度.
第1题图
(1)用天平测量小砖块质量时,将天平放在水平桌面上,游码归零后刻度盘上出现如图甲所示的情况,则应将平衡螺母向
________(选填“左”或“右”)调;如果此时没有调节横梁平衡就进行测量,则会造成测量结果偏________(选填“大”或“小”).在称量过程中,刻度盘上又出现了图甲所示的情况,接下来的操作应该是_______________________.天平再次平衡后,所用砝码和游码位置如图乙所示,那么小砖块的质量是________.
(2)用量筒测量小砖块体积时,从实验室得到如图丙的量筒,观察量筒中液面位置,则小砖块的体积是________cm3,其密度是________kg/m3.
(3)由于小砖块吸水,小砖块的密度测量结果会________(选填“偏大”或“偏小”).
(4)如果小砖块吸水后体积再膨胀,则小砖块的密度测量又会出现误差.请你设计一个“测小砖块体积”的方案:______________________________________________________________________________________________________________________________________.
【答案】 (1)左(1分) 小(1分) 减小砝码质量的同时调节游码(1分) 52.0 g(1分) (2)20(1分) 2.6×103(1分) (3)偏大(1分) (4)在砖的表面紧包一层保鲜膜(或涂一层油漆)(1分)
【解析】(1)天平放在水平桌面上,刻度盘上指针向右偏,此时应该向左调平衡螺母;如果此时没有调平就测量,会导致测量结果偏小;称量过程中,如果指针向右偏,应该减小砝码质量的同时调节游码直到天平重新平衡,天平再次平衡后,物体的质量等于砝码质量加上游码所对刻度值,即m=50 g+2.0 g=52.0 g;(2)小砖块的体积为量筒两次示数之差,即V=40 mL-20 mL=20 mL=20 cm3,它的密度ρ===2.6 g/cm3=2.6×103 kg/m3;(3)由于砖吸水,会导致测量的体积偏小,由ρ=可知,密度会偏大;(4)为了克服砖的吸水性,避免体积增大,可以采取在砖的表面紧包层保鲜膜(或涂一层油漆)的方法.
类型三 伏安法实验
1. (7分)某实验小组利用伏安法测量定值电阻的阻值,实验室提供的器材有:2节新干电池(电压为3 V),电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值Rp=50 Ω)、开关各一个,导线若干.
第1题图
(1)请用笔画线代替导线将如图甲所示的实物电路连接完整.
(2)检查电路连接无误后,应将滑动变阻器的滑片置于________(选填“A”或“B”)端,闭合开关,发现电流表和电压表都有较小的示数,且无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变.造成这一现象的原因可能是__________________________________.
(3)故障排除后,闭合开关,移动滑片到某一位置,电流表的示数为0.12 A,电压表的示数如图乙所示,则电压表示数为________V,则定值电阻的阻值为________Ω.
(4)在实验过程中,小明发现电流表指针偏转幅度太小,但他想了想,觉得不需要改变电路的连接方式,且不用读出电流表的示数,也能较准确地求出定值电阻的阻值.他的做法是:将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,读出电压表的示数U,则定值电阻R=__________(用字母和数字表示,不用带单位).
【答案】 (1)如答图所示(2分) (2)B(1分) 滑动变阻器接了下面的两个接线柱(1分) (3)2.4(1分) 20(1分) (4)(1分)
第1题答图
【解析】 (1)电源为两节干电池,所以电压表选0~3 V量程,且并联在定值电阻两端,滑动变阻器应“一上一下”串联接入电路,如答图所示;(2)闭合开关前,滑片应该移到阻值最大位置,即B端,否则接好电路时,可能会由于电流过大烧坏电路元件;由欧姆定律可知,电路中的电流较小,电压表示数也较小,移动滑片,两表示数没有变化,变阻器没有起到变阻的作用,故原因可能是滑动变阻器接了下面的两个接线柱;(3)由图乙可知,电压表的示数为2.4 V,则定值电阻的阻值R===20 Ω;(4)因滑动变阻器与待测电阻串联,可根据串联电路电流相等求出待测电阻的阻值,所以应将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,然后利用电流相等列出等式=,求得R=.
2. (6分)科学兴趣小组的同学们想用电压表、电流表探究电流和电压关系,实验室有:电源、电压表、电流表、滑动变阻器、规格不同的定值电阻、开关和导线等器材供同学们选择.
第2题图
(1)小明连接了如图甲所示的实验电路,小军检查后发现有一根导线连接有误,请你在这根导线上打“×”并用笔画线代替导线,画出正确的连线.
(2)电路改正后,小明闭合开关,发现电流表无示数,电压表的示数为电源电压,取下电阻,两表的示数仍然不变,出现故障的原因可能是________________.
(3)故障排除后,他们测得多组数据记录在下表中,请你利用表中数据在图乙中作出I-U图像.
实验次数
1
2
3
4
5
电压表示数/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流表示数/A
0.12
0.19
0.25
0.31
0.38
(4)分析得出正确结论后,该组同学与其他组进行了交流,发现虽然各小组作出的图像都是正确的,但是在电流和电压的标度完全相同的坐标纸上,有些小组的图线的倾斜程度却
有明显不同,造成这种不同的原因是____________________________.
【答案】 (1)如答图甲所示(2分) (2)电阻断路(1分)
(3)如答图乙所示(2分) (4)定值电阻阻值不同(1分)
第2题答图
【解析】(1)电压表测量定值电阻的电压,应并联在定值电阻两端,图中定值电阻和滑动变阻器串联后与电压表并联了,具体如答图甲所示;(2)电流表无示数,说明有断路;电压表的示数为电源电压,说明电压表测量的是电源电压,电压表→电流表→电源→开关→滑动变阻器这个部分没有断路;取下电阻,两表的示数仍然不变,说明电阻没有连入电路,因此故障是电阻断路; (3)由表格数据描点连线作出I-U图像,如答图乙所示;(4)实验中由于各小组所使用的定值电阻的阻值可能各不相同,故图线的倾斜程度有明显不同.
类型四 分析与计算
1. (8分)无烟电烧烤炉是现代家庭户外聚餐新兴的一种烧烤设备,不仅使用方便,更体现的是一种健康环保的生活理念.如图甲所示是小明家买的一款新型的三挡(大火、中火和小火)无烟电烧烤炉,其未拆封时总质量为6 kg,g取10 N/kg.求:
第1题图
问题一:小明将未拆封的电烧烤炉放于水平地面上,其与水平地面接触的总面积为0.15 m2,则其对水平地面的压强;
问题二:小明为方便其拆封包装箱,将电烧烤炉放到高为0.8m的桌面上,则此过程中小明对电烧烤炉所做的功;
问题三:若烤肉的比热容为3×103 J/(kg·℃),那么将500 g烤肉从20 ℃加热到80 ℃吸收的热量;
问题四:电烧烤炉内部电路图(额定电压为220 V)如图乙所示,已知R1的阻值为96.8 Ω,若烤炉的加热效率为60%,那么用中火挡将20 ℃、500 g的烤肉加热到80 ℃需要的时间.
1. 【思路分析】
求解
题干信息
所用公式
问题一:电烧烤炉对水平地面的压强
未拆封时总质量为6 kg
与水平地面的接触总面积为0.15 m2
G=mg
p=
问题二:小明对电烧烤炉所做的功
桌面高为0.8 m
W=Gh
问题三:500 g烤肉从20 ℃加热到80 ℃吸收的热量
烤肉的比热容为3×103 J/(kg· ℃)
将500 g烤肉从20 ℃加热到80 ℃
Q=cmΔt
问题四:用中火挡将20 ℃、500 g加热到80 ℃
烤炉的加热效率为60%
R1的阻值为96.8 Ω
W=
P=
需要的时间
t=
解:问题一:电烧烤炉的重力:
G=mg=6 kg×10 N/kg=60 N…………………………………………………(1分)
电烧烤炉对水平地面的压强为:
p====400 Pa……………………………………………………(2分)
问题二:小明对电烧烤炉做的功为:
W=Gh=60 N×0.8 m=48 J……………………………………………………(1分)
问题三:烤肉吸收的热量:Q=cm肉Δt=3×103 J/(kg· ℃)×500×10-3 kg×(80 ℃-20 ℃)=9×104 J………………………………………………………………(1分)
问题四:消耗的电能:
W电===1.5×105 J…………………………………………………(1分)
当开关S1断开、开关S2接a时,R1单独接入电路,电烧烤炉处于中火挡
中火挡的功率:P===500 W…………………………………(1分)
加热时间:t===300 s…………………………………………(1分)
2. (4分)如图是一款雪地摩托车,其净质量为150 kg,静止时与地面接触面积为500 cm2,当其以最大功率72 kW在水平雪地上匀速直线行驶时,最高速度可达108 km/h.
(1)求雪地摩托车静止时对水平地面的压强;(g取10 N/kg)
(2)该雪地摩托车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶,求此过程中雪地摩托车所受到的阻力.
第2题图
2. 【思路分析】
求解
题干信息
所用公式
(1)雪地摩托车静止时对水平地面的压强
其净质量为150 kg
静止时与地面接触的总面积为500 cm2
G=mg
p==
(2)该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶时,所受阻力为多大
最大功率为72 kW匀速直线行驶时的最高速度可达108 km/h
P===Fv
F=f
解:(1)因为雪地摩托车静止在水平地面,所以
F=G=mg=150 kg×10 N/kg=1 500 N………………………………………(1分)
雪地摩托车对地面的压强:
p===3×104 Pa………………………………………………(1分)
(2)v=108 km/h=30 m/s…………………………………………………………(1分)
由P===Fv得匀速行驶所受阻力:
f=F牵===2.4×103 N……………………………………………(1分)
3. (4分)某企业生产的智能马桶盖,如图甲所示,
加热原理如图乙所示,部分参数如下表所示.当感应开关S闭合,保温座圈开始加热,再闭合开关S0,洗净装置喷出热水.[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]求:
第3题图
额定电压
220 V
洗净装置
出水量
0.9 L/min
加热功率
1 800 W
保温座圈功率
55 W
(1)R2的阻值;
(2)若洗净装置1 min内将水由20 ℃加热到40 ℃,该装置加热的效率.
3. 【思路分析】
求解
题干信息
所用公式
(1)R2的阻值
额定电压为220 V保温座圈功率为55 W
P=
(2)装置加热的效率
出水量0.9 L/min
时间为1 min
加热功率1 800 W
水由20 ℃加热到40 ℃
ρ=
Q=cm(t-t0)
W=Pt
η=×100%
解:(1)根据公式P=得:
R2===880 Ω…………………………………………………(1分)
(2)洗净装置工作时的出水量为0.9 L/min,则1 min内喷出水的体积:V=0.9 L=0.9 dm3=0.9×10-3 m3
水的质量:
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×0.9×10-3 m3=0.9 kg
水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.9 kg×(40 ℃-20 ℃)=7.56×104 J………………………………………………………………………(1分)
加热时消耗的电能:
W加热=P加热t=1 800 W×60 s=1.08×105 J……………………………………(1分)
加热的效率:
η=×100%=×100%=70%…………………………………(1分)