【題目】張老師向同學(xué)們展示了一只具有高、低溫兩擋調(diào)節(jié)功能的自制電加熱器,并告知其內(nèi)部電路由電阻絲R1、R2、和開(kāi)關(guān)S1三個(gè)元件組成,兩根電阻絲允許通過(guò)的最大電流均為1A,R1=10Ω,在不拆解加熱器的情況下,小軍用圖1電路對(duì)其進(jìn)行探究:他先閉合S2 , 電流表的示數(shù)為0.24A;再閉合S1 , 電流表的示數(shù)變?yōu)?.84A,所用電源電壓為6V.

(1)電阻絲R2的阻值為Ω;
(2)若電源電壓可調(diào),閉合S1和S2后,為保證電路安全,求此電加熱器允許消耗的最大電功率;
(3)張老師指導(dǎo)小軍僅利用原有元件對(duì)該電加熱器的內(nèi)部電路進(jìn)行改裝,要求改裝后的電加熱器須同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件:
①具備高、低溫兩擋調(diào)節(jié)功能;
②在6V電源電壓下,用高溫?fù)踅o0.1kg的水加熱14min,可使水溫升高7.2℃,設(shè)電加熱器消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能.
請(qǐng)?jiān)趫D2虛線框中畫(huà)出內(nèi)部改裝電路圖,并通過(guò)計(jì)算說(shuō)明.

【答案】
(1)25
(2)

解:閉合S1和S2后,兩電阻并聯(lián),

兩電阻兩端允許所加的最大電壓:

U1=I1R1=1A×10Ω=10V,U2=I2R2=1A×25Ω=25V,

因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,

所以,電源的最大電壓U=10V,

此電加熱器允許消耗的最大電功率:

P= = =14W;


(3)

解:水吸收的熱量:

Q=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×0.1kg×7.2℃=3024J,

因電加熱器消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,

所以,由W= t可得,高溫檔時(shí)的電阻:

R= = t= ×14×60s=10Ω,

即高溫檔時(shí)電路中的總電阻為10Ω,低溫檔時(shí)電路中的總電阻大于10Ω,改裝電路可設(shè)計(jì)為兩電阻串聯(lián),開(kāi)關(guān)S1與R2并聯(lián),如下圖所示:


【解析】解:(1)由題意可知,再閉合S1后,電流表的示數(shù)變大,則電路可能是兩電阻并聯(lián),也可能是開(kāi)關(guān)S1與其中一個(gè)電阻并聯(lián);
若開(kāi)關(guān)S1與其中一個(gè)電阻串聯(lián),
由I= 可得,開(kāi)關(guān)S1閉合前后電路中的電阻分別為:
R= = =25Ω,R= = = Ω,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電路中兩電阻的阻值分別為7Ω、25Ω﹣ Ω= Ω,這與R1=10Ω不符,故此種情況不可能;
若兩電阻并聯(lián),開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí),兩電阻并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,
電路中的總電阻:
R= = = Ω,
因并聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以, = + ,即 = + ,
解得:R2=25Ω,即兩個(gè)電阻為25Ω、10Ω,與題意相符;
答:(1)25;(2)電加熱器允許消耗的最大電功率為14W;(3)電路圖如上圖所示.
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件,利用歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式的相關(guān)知識(shí)可以得到問(wèn)題的答案,需要掌握歐姆定律的應(yīng)用: ① 同一個(gè)電阻,阻值不變,與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí),通過(guò)的電流也增大.(R=U/I) ② 當(dāng)電壓不變時(shí),電阻越大,則通過(guò)的電流就越小.(I=U/R) ③ 當(dāng)電流一定時(shí),電阻越大,則電阻兩端的電壓就越大.(U=IR);計(jì)算電功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中單位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)計(jì)算電功率還可用公式:P=I2R和P= U2/R.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】在綜合實(shí)踐活動(dòng)課上,小明設(shè)計(jì)了如圖所示的模擬調(diào)光燈電路,此電路中電源電壓不變,燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣,定值電阻R1的阻值為6Ω,將滑動(dòng)變阻器R2的滑片P置于最右端,閉合開(kāi)關(guān),電壓表和電流表示數(shù)分別為6V和0.3A;移動(dòng)滑片P至某一位置,電壓表和電流表示數(shù)分別為1V和0.5A.
(1)燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻多大?
(2)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P在最右端時(shí),閉合開(kāi)關(guān),燈泡L的實(shí)際功率多大?
(3)為使燈泡安全工作,R2的滑片能自由滑動(dòng),且滑片P滑到某一端時(shí)燈泡能正常發(fā)光,應(yīng)采取怎樣的保護(hù)措施?請(qǐng)具體說(shuō)明.

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【題目】芳芳一家利用國(guó)慶假日到貴陽(yáng)玩,汽車(chē)行駛了一段時(shí)間,他看到了如圖1所示標(biāo)志.

1)在不違規(guī)的前提下,若汽車(chē)以最快的速度行駛,從如圖的標(biāo)志牌到貴陽(yáng)需要的時(shí)間是多少min? 2)若以如圖2所示的速度行駛1.5 h,通過(guò)的路程是多少 km?

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猜想一:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的橫截面積有關(guān);

猜想二:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的長(zhǎng)短有關(guān);

猜想三:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的材料有關(guān),

為了驗(yàn)證上述猜想是否正確,他們找到了下表所列的9種規(guī)格的琴弦,因?yàn)橐粽{(diào)的高低取決于聲源振動(dòng)的頻率,于是借來(lái)一個(gè)能夠測(cè)量振動(dòng)頻率的儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(1)為了驗(yàn)證猜想一,應(yīng)選用編號(hào)為_________的琴 弦進(jìn)行實(shí)驗(yàn).為了驗(yàn)證猜想二,應(yīng)選用編號(hào)為________的琴弦進(jìn)行實(shí)驗(yàn),表中有的材料規(guī)格還沒(méi)填全,為了驗(yàn)證猜想三,必須知道該項(xiàng)內(nèi)容,該表中所缺的數(shù)據(jù)分別為______________________。

(2)隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,小華又覺(jué)得琴弦音調(diào)的高低,可能還與琴弦的松緊程度有關(guān),為了驗(yàn)證這一猜想,必須進(jìn)行的操作______________________

(3)在上述探究過(guò)程中,總要控制某些因素.使它們保持不變,進(jìn)而尋找出另外一些因素的關(guān)系,這種研究方法叫做__________________。

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【題目】如圖所示,A. B為兩個(gè)相同的音叉,C是粘在音叉叉股上的小平面鏡,D為一較大的平面鏡,E為固定的小激光筆,F為天花板。實(shí)驗(yàn)時(shí),用橡皮錘敲響音叉B,聽(tīng)到聲音的同時(shí),會(huì)觀察到天花板上的光斑位置發(fā)生變化。這個(gè)現(xiàn)象中包含的物理知識(shí)有哪些(至少回答三點(diǎn))?

(1)__________________;(2)__________________;(3)__________________。

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【題目】圖甲是小燈泡中的電流隨它兩端電壓變化的圖象.將此燈泡接入圖乙所示電路中,閉合開(kāi)關(guān)S后,小燈泡實(shí)際功率為1W;再閉合開(kāi)關(guān)S1后,電流表示數(shù)變化了0.1A,則電阻R的阻值是Ω,此時(shí)電路消耗的總功率是W.

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【題目】用天平和量筒測(cè)量某金屬塊的密度.

(1)在調(diào)節(jié)天平平衡時(shí),將游碼移到橫梁標(biāo)尺的0刻度線上,此時(shí)指針偏向分度盤(pán)的左側(cè),要使天平平衡,應(yīng)將橫梁右端的平衡螺母向(左/右)移動(dòng);
(2)用調(diào)節(jié)好的天平稱金屬塊的質(zhì)量,當(dāng)天平平衡時(shí),右盤(pán)中的砝碼和游碼位置如圖甲所示,則金屬塊的質(zhì)量為g;
(3)用量筒測(cè)金屬塊的體積,如圖乙所示,則金屬塊的密度為g/cm3

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【題目】如圖是用刻度尺測(cè)長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn),所記錄的測(cè)量結(jié)果正確的是(

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