初中物理解答题

如图所示的电路，电源电压保持不变，定值电阻 $R_1$的阻值为 $20\Omega$．闭合开关，调节滑动变阻器 $R_2$的电阻，当滑片 $P$从一端移动到另一端时，电流表的示数变化范围为 $0.1A~0.5A$．求：

（1）电源电压；

（2）滑动变阻器 $R_2$的最大阻值；

（3）通过计算说明滑动变阻器接入电路的电阻为多大时，它消耗的功率最大，并求出最大功率。

如图所示，图甲是小谦同学研究调光灯的实验电路图，小灯泡规格是“ $6V3W$”，闭合开关 $S$，当滑动变阻器滑片 $P$在 $A$点时，滑动变阻器连入电路的电阻为 $R_1$，电压表的示数为 $4V$，当滑动变阻器滑片 $P$在 $B$点时，滑动变阻器连入电路的电阻为 $R_2$，电压表的示数为 $2V$，且 $R_2=2R_1$，测绘出小灯泡的 $I-U$图象如图乙所示，电源电压保持不变。

（1）根据小灯泡的 $I-U$图象判断，小灯泡的阻值是否恒定　 　（选填“恒定”或“不恒定” $)$，用物理知识解释其原因是　　。

（2）小灯泡正常发光时的电流是多少 $A$？

（3）小灯泡两端电压为 $2V$时的实际功率是多少 $W$？

（4）电源电压是多少 $V$？

某学校建了一个植物园，园内有一个温室大棚，大棚内设计了模拟日光和自动调温系统，对大棚进行照明、保温和加热。冬季白天有日光的时候，灯泡不亮；白天开启该系统的保温功能，晚上开启该系统的加热功能。大棚照明调温功能的原理电路图如图所示。已知电源电压恒为 $220V$， $R_1$和 $R_2$是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响），保温时 $R_1$与 $R_2$的电功率之比为 $1:3$， $R_2=30\Omega$， $L$是标有“ $220V$， $100W$”的灯泡。请解答下列问题：

（1）灯泡正常工作时的电阻多大？

（2）开启加热功能时开关 $S_2$处于　 　（选填“断开”或“闭合” $)$状态。

（3）若每天保温状态和加热状态各连续工作 $10h$，一天中电热丝放出的热量完全由该植物园自产的沼气提供，其热效率为 $50\%$，则每天需要完全燃烧多少立方米的沼气？（已知热值 $q_{\mathit{沼气}}=1.8\times {10}^{7}J/m^3)$

如图所示，电源电压可调，灯泡 $L$规格为“ $15V45W$”，且灯丝电阻不随温度变化。电流表量程为“ $0~0.6A$”和“ $0~3A$ “，滑动变阻器的规格分别为“ $25\Omega 2A$’和“ $10\Omega 3A$”。

（1）将电源电压调到 $18V$，闭合开关，移动 $P$，可使灯泡正常发光。求灯泡正常发光时的电阻和灯泡消耗的最小功率。

（2）将电源电压调到 $15V$，用定值电阻 $R_0$替换灯泡， $P$置于中点 $A$，闭合开关，电流表指针指到满偏刻度的三分之二位置（可能重新选择了电流表量程和变阻器 $R)$。然后将 $P$从 $A$移到最左端 $B$，两表示数的 $I-U$关系如图所示。通过计算判断所用变阻器的规格。

母亲为了给小林增加营养，买了一台全自动米糊机，如图（甲 $)$所示。米糊机的主要结构：中间部分是一个带可动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热。如图（乙 $)$所示是米糊机正常工作时，做一次米糊的过程中，电热管和电动机交替工作的“ $P-t$”图象。表格内是主要技术参数。

额定容积	$1.5L$	加热功率	$1000W$
额定电压	$220V$	电机功率	$130W$
额定频率	$50\mathit{Hz}$	机器净重	$1.9\mathit{kg}$
整机尺寸	$232\times 174\times 298\mathit{mm}$

请问：

（1）米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大？（计算结果保留两位小数）

（2）米糊机正常工作时做一次米糊，消耗的电能是多少？

（3）米糊机在正常工作状态下做一次米糊，若各类原料和清水总质量为 $1.5\mathit{kg}$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$，米糊沸腾时温度是 ${100}^{°}\text{C}$，电热管的加热效率是多少？（已知原料和清水的混合物的比热容及米糊的比热容均为 $4.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，计算结果保留百分数整数）。

2020年初，一场罕见的大雪袭击了加拿大。厚达 $2m$的积雪，给市民出行带来了极大不便。若积雪的密度约为 $0.2\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）请计算 $2m$厚的积雪对水平地面的压强；

（2）若 $2m$厚的积雪，压在面积为 $5m^2$的汽车顶部，请计算汽车顶部所受的压力。

如图，图1是一款多档功率的电炒锅，图2是其内部简化工作电路图。 $R_1$、 $R_2$、 $R_3$是加热电阻，其中 $R_3$的电阻值为 $60.5\Omega$．接通电源，只闭合开关 $S_1$电炒锅的功率为 $600W$，再闭合 $S_2$电炒锅的功率为 $1000W$．求：

（1）电炒锅消耗的最大电功率和加热电阻 $R_2$的阻值？

（2）某次使用电炒锅做菜时，以最大功率炒菜用了 $10\mathit{min}$，以最小功率炖菜用了 $20\mathit{min}$。求这次做菜消耗的电能。

（3）电炒锅是一种具有金属外壳的大功率用电器，从安全角度考虑，在使用中应特别注意什么？（写出一条）

如图所示，一轻质杠杆 $\mathit{AB}$．长 $1m$，支点在它中点 $O$．将重分别为 $10N$和 $2N$的正方体 $M$、 $N$用细绳系于杠杆的 $B$点和 $C$点，已知 $\mathit{OC}:\mathit{OB}=1:2$， $M$的边长 $l=0.1m$。

（1）在图中画出 $N$受力的示意图。

（2）求此时 $M$对地面的压强。

（3）若沿竖直方向将 $M$左右两边各切去厚度为 $\frac{1}{2}h$的部分，然后将 $C$点处系着 $N$的细绳向右移动 $h$时， $M$对地面的压强减小了 $60\mathit{Pa}$，求 $h$为多少。

某物理研究小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图甲所示。 $\mathit{OBA}$为水平杠杆， $\mathit{OA}$长 $100\mathit{cm}$， $O$为支点， $\mathit{OB}:\mathit{BA}=1:4$；已知报警器 $R_0$的阻值恒为 $10\Omega$，压力传感器 $R$固定放置，压力传感器受到的压力 $F$与 $R$的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时，闭合开关 $S$，电压表的示数为 $1V$：当托盘所受的压力增大，电压表的示数达到 $2V$时，报警器 $R_0$开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计，电压表的量程为 $0~3V$．

求：

（1）电源电压；

（2）当报警器开始报警时，压力传感器受到的压力；

（3）当托盘受到的压力为 $120N$时，报警器是否报警；

（4）当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为 $5:6$时，托盘受到的压力。

如图甲所示是"测量小灯泡电功率"的实验装置，电源电压为 $4V$ 且保持不变，小灯泡额定电压为 $2.5V$ ，电阻约为 $9\Omega$ ，滑动变阻器标有" $20\Omega 1A$ "字样。

（1）请用笔划线代替导线把图甲中的实物电路连接完整；

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应调至 　 $B$ 　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端；

（3）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表指针均有偏转，则小灯泡不发光的原因是 　　；

（4）实验中，电压表示数如图乙所示，要使小灯泡正常发光，应将滑片向 　　（选填"左"或"右" $)$ 移；

（5）一实验小组的数据如表所示：

实验序号	1	2	3	4	5
$U/V$	0.3	1.5	2.0	2.5	2.9
$I/A$	0.06	0.20	0.24	0.28	0.30

老师在检查时指出第 　　次实验的数据无法从实验中测得，理由是 　　。该小灯泡的额定功率是 　　 $W$ ；

（6）另一实验小组在原有器材基础上，不使用电流表，增加一个阻值已知、大小合适的定值电阻 $R_0$ 和若干开关、导线也能测出小灯泡的额定功率，请你在图丙的方框内画出该小组的实验电路图（要求：电路只连接一次并考虑灯丝电阻受温度变化的影响）

在“测量小灯泡的功率”的实验中。

（1）小明设计了如图甲所示的电路图。按照电路图，已完成部分实物电路连接（如图乙所示）。根据图乙中的信息，电压表量程应选 $0~$　　 $V$；若开关闭合后，向左移动滑动变阻器滑片 $P$，能使电路中电流变大，应将开关右侧接线柱与滑动变阻器的　　（选填“ $A$”、“ $B$”、“ $C$”或“ $D$” $)$接线柱相连。

（2）正确连接好电路，闭合开关后发现：小灯泡不亮，电流表示数为零，而电压表示数接近电源电压，经检查，电流表是完好的，仅滑动变阻器或小灯泡存在故障，则电路中的故障是　　。排除故障后，闭合开关，仍发现小灯泡不亮，电流表指针偏转很小，要使该小灯泡发光只需　　

（3）观察小灯泡在不同电压下的亮度，读出电压表，电流表示数，实验记录见表：

实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	小灯泡亮度	实际功率 $P/W$
1	2	0.18	偏暗	0.36
2	2.5	0.2	正常发光	0.5
3	3		偏亮

①由表格可知：该小灯泡额定电压为　　 $V$。

②当小灯泡两端电压为 $3V$时，小灯泡偏亮，小明担心灯丝会烧断，于是立即断开开关，未读取电流表示数。同组的小华观察到当时电流表指针的位置如图丙所示，则通过小灯泡的电流为　　 $A$，小灯泡的实际功率为　　 $W$。

（4）本实验电路除了能测出小灯泡的功率，小明认为还能测出小灯泡灯丝的阻值，小华认为还能探究电流与电压的关系，你认为　　同学的观点是错误的，理由是：　　

阅读短文，回答问题：

白光 $\mathit{LED}$灯

目前，常用的白光 $\mathit{LED}$以蓝光 $\mathit{LED}$为芯片，其上涂有黄色荧光粉，通电后， $\mathit{LED}$芯片发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，该黄光与另一部分蓝光混合射出，人眼便感觉到白光，生活中常用的白光 $\mathit{LED}$灯是将多个白光 $\mathit{LED}$连接而成的。

实验表明，白光 $\mathit{LED}$的发光强度与其通过电流的占空比成正比。通常通过 $\mathit{LED}$的电流随时间变化的规律如图1所示，电流的占空比 $D=\frac{t_0}{T}$，在电流周期 $T$小于人眼视觉暂留时间（约 $0.1s)$的情形下，人眼便感觉不到灯的闪烁。

人眼对亮度的感觉（即“视觉亮度” $)$与 $\mathit{LED}$发光强度变化并不一致，当光强度均匀增大时，视觉亮度并非均匀增加。弱光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加多于一倍；强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加不足一倍。

生活中，白光 $\mathit{LED}$调光台灯的电流设置了恰当的占空比变化规律，使视觉亮度均匀变化。

（1）文中所述人眼感觉到的白光是由　　混合而成的。

（2）文中所述白光 $\mathit{LED}$发出的两种色光　　。

$A$．均由荧光粉产生

$B$．均由 $\mathit{LED}$芯片产生

$C$．波长短的由 $\mathit{LED}$芯片产生，波长长的由荧光粉产生

$D$．波长短的由荧光粉产生，波长长的由 $\mathit{LED}$芯片产生

（3）白光 $\mathit{LED}$灯通入图中所示电流时，在 $0-2T$时间内，不发光的时间段为　　和　　。

（4）下列是四种电流的 $t_0$和 $T$值，它们的 $I_0$均相同。分别用它们对同一白光 $\mathit{LED}$灯供电，其中人眼感觉不到闪烁，且发光强度最大的是　　。

$A$． $t_0=1.8s$， $T=2s$

$B$． $t_0=0.8s$， $T=1.0s$

$C$． $t_0=0.05s$， $T=0.1s$

$D$． $t_0=0.02s$， $T=0.03s$

（5）某白光 $\mathit{LED}$调光台灯共有5级亮度，要使人眼对 $1~5$级的“视觉亮度”均匀增大，下列图象中电流的占空比设置符合要求的是　　。

如图所示的电路中，电源电压为 $9V$，灯泡 $L$上标有“ $6V1.2W$”的字样，闭合开关 $S$，灯泡恰好正常发光，求此时：

（1）通过灯泡 $L$的电流；

（2）电阻 $R$的阻值；

（3）整个电路消耗的电功率。

如图所示是某款有加热和保温功能的电热饮水机的电路原理图，机内有温控开关 $S_0$，该饮水机的部分参数已知：额定电压为 $220V$，加热时的总功率为 $880W$，保温时的功率为 $80W$， $R_1$、 $R_2$为加热电阻丝（假设它们的阻值不变）。饮水机在额定电压下工作时，求：

（1）加热时电路中的总电流为多少？

（2）保温状态下，5分钟消耗的电能是多少焦？

（3）当开关 $S$和 $S_0$都闭合时是在加热状态还是保温状态？并请你求出 $R_1$的电阻是多大？

小明设计了如图甲所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。

【电路简介】

工作电路： $S_1$为电源开关； $S_2$为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合； $R_1$为可调电阻； $R_2$为电饭煲内的电热丝。

控制电路：电磁继电器 $A$和 $B$完全相同， $R_a$和 $R_b$是分别安装在电饭煲内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到 $120℃$时， $L_a$吸引弹性衔铁使 $S_a$断开，当温度降到 $110℃$时， $L_a$释放弹性衔铁使 $S_a$闭合。

【快煮模式】闭合开关 $S、S_1、S_2$，电饭煲进入快煮模式直至定时开关 $S_2$自动断开。在快煮过程中温度将维持在 $110℃～120℃$，工作电路的电热丝在高功率和低功率之间切换，其功率随时间变化如图丙所示。

【保温模式】开关 $S_2$断开后，电饭煲进入保温模式，最后温度维持在 $60℃～80℃$。

（1）由图丙可知，电饭煲在 $24$分钟快煮过程中，电热丝高功率加热的时间为＿＿＿＿＿分钟。

（2）若 $R_1$接入电路的阻值为 $840$欧， $R_2$阻值为 $40$欧，工作电路电源电压为 $220$伏，则电饭煲完成一次快煮，电热丝 $R_2$消耗的电能为多少焦？

（3）请结合图甲、乙说明开关 $S_2$断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。