增多时,电压表示数将 增大 (填“增大”、“减小”或“不变”);
(2)一段时间后,在秤盘放2牛重的钩码时,表盘读数比2牛大,换不同重的钩码反复试验,每次读数都不同且大于钩码的重力。产生这一现象是由于 A 引起的(填字母)。 A.R1短路 B.R1断路 C.R2短路 D.R2断路
【分析】(1)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测滑片上面部分电阻丝aP两端的电压,根据拉力的变化可知滑片移动的方向,进一步判断接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电压表示数的变化;
(2)由电路图可知,两个电阻串联,电压表测滑片上面部分电阻丝aP两端的电压,开关闭合后电压表示数变大,说明电路中电流变大,据此分析电路故障。 【解答】解:
(1)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测滑片上面部分电阻丝aP两端的电压; 由于电压表的内阻很大,在电路中可看作开路,所以变阻器R2始终以最大阻值接入电路,则滑片移动时,电路中的总电阻不变,电路中电流保持不变;
当秤盘上所放钩码个数增多时,滑片向下移,电阻丝aP的电阻增大,但是电路中电流保持不变,根据U=IR可知,电阻丝aP两端的电压增大,即电压表的示数增大; (2)由题知,一段时间后,电压表表盘的读数比标注的值要大,且换不同重的钩码反复试验,每次读数都不同;因两个电阻串联,电压表有示数(且物重不同时电压表示数不同),说明电路是通路,所以电阻R1和电阻R2不可能断路,故BD错误;
电压表测滑片上面部分电阻丝aP两端的电压,在秤盘放2牛重的钩码时,表盘读数比2牛大,即电压表示数变大,根据U=IR可知电路中电流变大,说明电路的电阻变小,因此R1或R2出现短路,如果R2短路,根据U=IR可知电压表示数为0,不符合题意,所以故障只能是R1短路,故A正确,C错误。 故答案为:(1)增大;(2)A。
【点评】本题考查了电路的动态分析和串联电路的特点、欧姆定律的应用,属于电学常考题型。
7.(8分)利用如图电路研究“电流与电阻的关系”,其中电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“50Ω,1A”,依次将阻值为5欧、10欧、20欧的定值电阻接入AB之间完成实验,获得数据如下表。
实验组别 电阻R(欧) 电流I(安) 请回答:
1 5 0.4
2 10 0.2
3 20 0.1
(1)完成第一组实验,断开开关,拆下5欧的电阻,改接10欧的电阻。继续操作有以下四步:①闭合开关;②将滑动变阻器的滑片移到最右端;③记录电流表示数;④将滑动变阻器的滑片移到适当位置。从安全和规范角度考虑,正确的顺序是 ②①④③ ;
(2)上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是 电压表示数为2V ; (3)依据表中数据作出了下列图象,其中正确的是 AB ;
(4)要完成本次实验,电源最多只能将 4 节干电池串联。
【分析】(1)研究“电流与电阻的关系“,要控制电阻的电压不变,继续操作的步骤:将滑动变阻器的滑片移到最右端;闭合开关;将滑动变阻器的滑片移到适当位置,记录电流表示数;
(2)研究“电流与电阻的关系“,要控制电阻的电压不变,由表中数据,根据欧姆欧姆定律求出这个电压,据此分析;
(3)由表中数据知,电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一倍,即电压不变时,电流与电阻成反比,据此分析;
(4)要控制电阻的电压为2V不变,当定值电阻最大为20Ω时,对应的变阻器的最大电阻不超过50Ω,由压原理和串联电路电压的规律回答。
【解答】解:(1)改接10欧的电阻。继续操作的步骤:将滑动变阻器的滑片移到最右端;闭合开关;将滑动变阻器的滑片移到适当位置,记录电流表示数;从安全和规范角度考虑,正确的顺序是 ②①④③;
(2)研究“电流与电阻的关系“,要控制电阻的电压不变,由表中数据知,这个电压为:
U=IR=0.4A×5Ω=2V,上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是:电压表示数为2V;
(3)由表中数据知,电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一倍,即电压不变时,电流与电阻成反比,A正确,D错误;
电流与电阻成反比,即电流与电阻的倒数成正比,B正确,C错误。故选AB; (4)要控制电阻的电压为2V不变,当定值电阻最大为20Ω时,对应的变阻器的最大电阻不超过50Ω,由压原理,变阻器的电压不超过
×2V=5V,根据串联电路电压的
规律,要完成本次实验,电源最多为:2V+5V=7V,因1节只干电池为1.5V,故电源最多只能将4节干电池串联能将4节干电池串联。
故答案为:(1)②①④③;(2)电压表示数为2V;(3)AB;(4)4。
【点评】本题研究“电流与电阻的关系”,考查控制变量法,实验步骤、数据分析和对器材的要求。
8.(8分)如图是一款用锂电池供电的平衡台灯,悬挂在中间的木质小球是它的“开关”使用时只需要将上下两个小球靠近,小球就相互吸引,灯管发光。以下为平衡台灯参数: 额定电压:5伏 额定功率:5瓦 光源类型:LED 锂电池输出电压:5伏 锂电池容量:4800毫安时
(注:以4800毫安的电流放电能工作1小时)
(1)若A球内置的磁体下端为N极,则B球内置磁体上端为 S 极; (2)求平衡台灯正常发光时电路中的电流;
(3)给该台灯充电时,充电器的输出电压为5伏、电流2安,充电效率为80%,则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间?
【分析】(1)根据异名磁极相互吸引回答;
(2)已知灯的额定功率额定电压为,根据P=UI求平衡台灯正常发光时电路中的电流; (3)W=UIt=UQ求出给该台灯充电时获得输出电能:
η=得出W输入;根据W=UIt求出用完电的台灯充满电至少需要的时间。
【解答】解:(1)开关”使用时只需要将上下两个小球靠近,小球就相互吸引,灯管发光,若A球内置的磁体下端为N极,根据异名磁极相互吸引,则B球内置磁体上端为S极;
(2)额定功率为:P=5W,额定电压为:U=5V, 平衡台灯正常发光时电路中的电流: I==
=1A;
(3)给该台灯充电时,充电器的输出电压为5伏、电流2安,输出电能为: W=UIt=UQ=5V×4.8A×3600s=86400J; η=
,故W输入=
=
=108000J;
用完电的台灯充满电至少需要时间: t=
=
=10800s=3h。
答:(1)S;
(2)平衡台灯正常发光时电路中的电流为1A; (3)为用完电的台灯充满电至少需要3h。
【点评】本题考查电功、电功率和效率公式的运用及磁极的相互作用。
9.(8分)2024年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准,小金买了一辆按新国标生产的电动自行车(如图),部分参数如表所示,已知小金质量为60千克,假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。
项目
最高车速(千来/小时) 整车质量(千克) 电动自行车最大功率(瓦)
参数 25 40 400
(1)车轮上刻花纹的目的是 增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力 ;
(2)小金在水平地面骑行时,车轮与地面的总接触面积为50厘米2,则骑行的电动自行车对地面产生的压强是多少帕?
(3)小金在水平公路上骑电动自行车,匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功? (4)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为多少?
【分析】(1)根据增大摩擦力的方法分析;
(2)利用G=mg求出总重力,此时重力即为压力,然后利用p=即可求出地面受到的压强;
(3)电动车在水平的路面上匀速行驶时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据F=f=0.08G=0.08mg求出电动车受到的牵引力,根据W=Fs算出克服阻力做的功; (4)根据P==
=Fv算出匀速行驶时的车速。
【解答】解:(1)车轮上刻花纹,能增大接触面的粗糙度,可以增大摩擦; (2)电动自行车行驶时,对地面的压力:
F=G总=(m车+m人)g=(40kg+60kg)×10N/kg=1000N, 受力面积:
S=50cm2=0.005m2,
电动自行车行驶时对地面的压强: p==
=2×104Pa;
(3)因电动车在水平的路面上匀速行驶时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,电动车受到的牵引力: F′=f=0.08G=0.08×1000N=80N,
匀速行驶10千米过程中克服阻力做的功:W=F′s=80N×10×103m=8×105J; (4)根据P==
=Fv知,
=5m/s。
匀速行驶时的车速:v==
答:(1)增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
(2)小金在水平地面骑行时,车轮与地面的总接触面积为50厘米2,则骑行的电动自行车对地面产生的压强是2×104Pa;
(3)小金在水平公路上骑电动自行车,匀速行驶10千米过程中克服阻力做了8×105J的功;
(4)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为5m/s。
【点评】本题是一道力学的综合应用题,解决的是有关电动自行车的相关问题,有意义,能从基本参数表中得出有用信息并加以利用是本题的关键。