初中物理电能的输送实验题

利用家中电能表【220V、3A、3600revs/(kW·h)】,秒表和六盏阻值已知的白炽灯，家庭电路电压保持恒定。设计一个实验，证明：“当电阻两端的电压及通电时间保持不变时，电流做功与电阻阻值成反比”。请写出实验步骤和实验数据记录表格。
（1）实验步骤：
（2）实验数据记录表格：

（1）如图所示，用两种不同规格的刻度尺测量同一支铅笔的长度，图甲中铅笔的长度是        cm，图乙中铅笔的长度是       cm。

（2）图丙中体温计的测量范围是       ℃，体温计的示数是       ℃；图丁中机械秒表的示数是       s。
小林家5月底电能表示数如图戊所示，6月底电能表示数为100.0kW·h，那么6月份他家消耗了       kW·h的电能。在某段时间内，转盘转过了400转，表示此段时间内他家用了       度电。

下表是小华同学在实验中记录的实验数据。请根据表格中的数据归纳出电功W和电压U的关系：W＝________。

U/V	3.9	3.8	3.7	3.6	3.5	3.4
W/J	4.2	4.4	4.6	4.8	5.0	5.2

 

物理兴趣小组在“探究影响电流做功多少的因素活动中”，同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路．

⑴经过讨论，认为不应该选择图    电路，原因是              ．
⑵为研究电流做功与电压的关系，应该选择图    所示的电路．
⑶利用图丙电路研究某问题，当闭合开关后，发现两灯都不亮，电压表V₁有示数，电压表V₂无示数，则电路发生的故障是    ．
⑷学习电功率知识后，小明想测灯泡的额定功率，将标有“12V  6W”灯泡L₁和“6V  4W”灯泡L₂按图丙电路连接，再接入电流表．经分析，能测出灯泡    的额定功率．

以下是某班开展“制作模拟调光灯”综合实践活动的片断．根据题意回答或解决有关问题．
实验器材：学生电源（恒为6V）、规格为 “2.5V 0.25A"的小灯泡、规格为“20Ω  2A”
的滑动变阻器、电流表（量程0－0.6A）、电压表（量程0－3V）、开关和若干导线，另有各种规格的定值电阻可供任意选用（均标注电阻值和允许通过的最大电流值）．
制作要求：亮度可连续调节；在调光的整个过程中，灯两端的电压不超过2.5V．
思考与制作：（略）
交流与评价：

（1）小明实验桌上的情景如图（a）．不少同学认为，该调光灯不符合制作要求．请你指出不符合要求之处：                                            ；
（2）小华同学认为：可在小明的电路中再串联一只规格合适的定值电阻R₀（如图b）就能符合要求．根据题意和有关计算，可确定R₀的规格：                      ；
（3）小丽同学认为：可将电压表并联在灯泡两端，在调光过程中，当观察到          时，在变阻器上做标记或安装限位装置，以限定滑动变阻器滑片移动的范围；
（4）当灯泡都正常发光时，相同时间内，小明的电路消耗的电能为W₁，小华的电路消耗的电能为W₂，则W₁       W₂．（选填“＝”、“＜”或“＞”）

图甲是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图．为了使用安全，电热水袋在用电加热到一定温度时温控开关S会自动切断电路，与此同时专用插头上的红色指示灯L会熄灭起提示作用．

（1）电热水袋里面一般用水作储能物质，除了水容易获得、成本低廉的原因外，还有一个重要原因是______________.
（2）温控开关s的内部结构如图丙所示：双金属片由两层不同金属粘合而成，受热时二者膨胀的快慢不同，金属层膨胀，达到一定温度时，双金属片向上拱起，从而切断电路．如果温控开关失灵，水温超过预定温度而不切断电源，热水袋会因内部压强过高而爆炸．为了更加安全，有的电热水器里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关       起来使用．（填“串联”或“并联）
（3）某电热水袋的性能指标如表，当热水袋中水原来的温度是10℃时，在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了，试求该电热水袋的效率．[c水=4.2×103J/（kg•℃）,  Q=cm△t]

额定电压	额定加热功率	指示灯功率	袋内充水	自动断电温度
220V	700W	≤0.2W	1L	80℃

 

某校科技小组的同学们用PTC元件（即半导体陶瓷材料）制作了一个电加热保温杯. 常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃，并利用这种元件的特性设定保温温度为60℃. 已知所用的PTC元件的阻值R_T随温度的变化关系如图甲所示，使用时将PTC元件按如图乙接入家庭电路中.

请回答下列问题：
（1）当温度为60℃时，电路中的电流是   mA，通电10s，PTC元件消耗的电能是   J.
（2）PTC元件的最大电功率是      W.
（3）保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变. 从图甲中可以看出，①当它的温度高于60℃时，PTC元件的电阻         ，电功率      .（“变大”、“变小”、“不变”）温度下降；②当温度低于60℃时，PTC元件的电阻      ，电功率      .（“变大”、“变小”、“不变”），温度上升. 因此保温杯中的水可以保持在60℃左右.

利用如图所示的电路可以验证电功与电流的关系．

(1)图中两只灯泡的连接方式是    联，它们工作时的电阻要    （选填“相同”或“不同”）．
(2)小明正确操作，验证了实验的结论．支持该结论的实验现象是    ．

如图甲所示为一个LED节能灯，它是用高亮度白色发光二极管做光源．某校科技活动组用以下方法来研究家用电灯和LED节能灯的发光效率：将额定功率均为15W的普通节能灯、白炽灯和LED节能灯依次接入同一照明电路，分别开灯10 min，让温度计的玻璃泡放在距离亮灯大约2 cm处，测出各自的温度．然后，把光敏电阻与电流表按图乙连成电路（该光敏电阻的阻值与光照强度成反比），再在暗室中将这三盏灯依次接入同一照明电路，并放在光敏电阻正上方30 cm处的同一位置，读出相应的电流，
根据他们的实验记录完成下列问题：
（1）电流通过电灯电能转化为______能和______能。
（2）电能转化为内能最多的是______灯；发光亮度最大的是______灯．
（3）从表中数据看出，灯附近的温度越低，图乙电路中电流表的示数就越__________，这说明灯将电能转化为光能越_____________．
（4）l5W的LED节能灯的发光亮度大约与_______W普通节能灯相当．

对于“电流做功与哪些因素有关”的问题，刘星同学作了如下猜想：
猜想A：电流做功可能与电压有关；         猜想B：电流做功可能与电流有关；
猜想C：电流做功可能与通电时间有关。
为了验证自己的猜想，他选择了如图15甲所示的装置（除电阻丝阻值不同外，其余条件均相同）及电源．开关．电压表．导线若干。他将两电阻丝串联后接入电路，如图15乙所示。
（1）将两电阻丝串联接入电路的目的是为了控制通过电阻丝的         和通电时间相同，他采用的科学探究方法是：                。
（2）接通电路前他想：通电一段时间后观察温度计示数的变化，若两只温度计示数变化不同，则说明电流做功与电阻丝两端的            有关；这就验证了猜想         。

江阴初级中学兴趣小组的同学们利用图甲所示电路，进行如下的实验探究。

I．定值电阻中的电流跟两端电压的关系。
Ⅱ．额定电压已经模糊、额定功率为1 W小灯泡中的电流跟两端电压的关系。
（1）闭合S₁、断开S₂，滑动变阻器在此电路中除了保护电路外，还有            的作用；移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数较小且不变，原因是            __，排除故障后进行实验，得到上表格中的三组数据，通过数据分析，可归纳出的结论是                           __。

（2）断开S₁、闭合S₂，移动滑动变阻器的滑片进行有关测量，根据记录到的灯泡L的电压和电流的数据，绘制成电压和电流的关系图象（如图乙），小灯泡的额定电压为            _V，根据图象，当电压表示数为0.5 V时，50 s时间内，灯泡L消耗的电能是            _J。

小华家电热饮水机的铭牌信息和电路原理图如图1所示。其加热和保温两种工作状态，由机内温控开关S₂自动控制。

热水箱容量	2L
额定电压	220V
加热总功率	600W
保温功率	80W

 
（1）饮水机处于加热状态时，开关S₁、S₂工作状态是：________ ；饮水机处于保温状态时，开关S₁、S₂工作状态是：____________ 。
（2）小华将饮水机单独接在该电能表上正常加热30min，电能表的示数为多少？
（3）利用原有电路元器件，重新设计电路，实现饮水机的加热和保温两种功能，且由机内温控开关S₂自动控制。将电
路图画在虚线框内。

电流做功跟电压、电流和通电时间三个因素有关。陈鑫同学要通过实验探究电功跟电压的关系，她选用的部分器材如图所示。其中甲、乙两容器完全相同，电阻丝R₁、R₂的阻值不同。

（1）为了控制电流和通电时间相同，R₁或R₂的连接方式是          。
（2）在该实验中选用两根阻值不同的电阻丝，其目的是                        。
（3）在这个实验中，陈鑫是通过观察比较                       来比较电流做功的多少。
下列实验中也用到这种思想和方法的是        。

A．研究电流时，将它比作水流

B．根据小磁针偏转判断是否存在磁场

C．研究物体受几个力作用时引入“合力”

D．研究光的直线传播时引入“光线”

（4）烧瓶中不装水而装煤油，是因为                                         。

在“探究影响电流做功多少的因素”活动中，同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路．

⑴经过讨论，认为不应该选择图甲电路，原因是                          ．
⑵为研究电流做功与电压的关系，应该选择图      所示的电路．
⑶利用图丙电路研究某问题，当闭合开关后，发现两灯都不亮，电压表V₁有示数，电压表V₂无示数，则电路发生的故障是      ．
⑷小明想测灯泡的额定功率，将标有“12V  6W”灯泡L₁和“6V  4W”灯泡L₂按图丙电路连接，再接入电流表．经分析，能测出灯泡       的额定功率．

（1）在测量小石块密度的实验中，如图11所示，小明在调节天平平衡过程中出现的错误是：             。小明纠正错误后继续实验，在天平的左盘放上小石块，当天平再次平衡时，右盘中所加砝码和游码的位置如图12所示，则小石块的质量为    g。把小石块放入装有10mL水的量筒中，量筒内液面的位置如图13丙所示， 则小石块的体积是       cm³,密度是          kg／m³。
（2）如图14，电能表的计数是        kW·h。该电表所在电路允许接入的最大功率是  W
（3）如图15是常用的一种体温计，它是根据液体            的规律制成的，此时它指示的温度是       ℃。