11. 如图18.1-6所示是“探究电流做功多少跟什么因素有关”实验的装置。图中砝码被提起得越高,表明电流做功越多。现将一个重为1 N的砝码通过细线挂在定滑轮下面,闭合开关匀速拉动砝码,测得的数据如表所示。

图18.1-6
| 序号 | 电流表示数/A | 电压表示数/V | 通电时间/s | 砝码上升高度/m |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 0.20 | 1.5 | 2 | 0.4 |
| 2 | 0.20 |
| 4 | 1 |
| 3 | 0.32 | 3 | 2 | 1.2 |
(1) 第2次实验中,对砝码做功
(2) 比较实验次数1和2,可以归纳的结论是:
(3) 比较实验次数1和3,可以归纳的结论是:
图18.1-6
| 序号 | 电流表示数/A | 电压表示数/V | 通电时间/s | 砝码上升高度/m |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 0.20 | 1.5 | 2 | 0.4 |
| 2 | 0.20 |
| 3 | 0.32 | 3 | 2 | 1.2 |
(1) 第2次实验中,对砝码做功
1
J,电流做功1.2
J,电流做功的效率为83.3%
(结果保留一位小数)。(2) 比较实验次数1和2,可以归纳的结论是:
导体中通过的电流和它两端的电压一定时,通电时间越长,电流做功越多
。(3) 比较实验次数1和3,可以归纳的结论是:
通电时间一定时,电流与电压的乘积越大,电流做的功越多
。答案
11.(1)1 1.2 83.3%
(2)导体中通过的电流和它两端的电压一定时,通电时间越长,电流做功越多
(3)通电时间一定时,电流与电压的乘积越大,电流做的功越多
(2)导体中通过的电流和它两端的电压一定时,通电时间越长,电流做功越多
(3)通电时间一定时,电流与电压的乘积越大,电流做的功越多
解析
【分析】
首先明确实验中砝码上升高度反映电流做功的多少,对砝码做的功是克服重力的有用功,电流做的功是总功,效率为有用功与总功的比值。第(1)问利用$ W=Gh $计算对砝码做功,$ W=UIt $计算电流做功,再求效率;第(2)(3)问采用控制变量法,对比实验1和2、1和3的变量,结合电流做功与砝码上升高度的关系归纳结论。
【解析】
(1) 对砝码做功是克服重力做功,公式为$ W_{有}=Gh $,第2次实验中$ G=1N $,$ h=1m $,则$ W_{有}=1N×1m=1J $;电流做功公式为$ W_{总}=UIt $,第2次实验中$ I=0.20A $,$ t=4s $,电压$ U=1.5V $,则$ W_{总}=1.5V×0.20A×4s=1.2J $;电流做功效率$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1J}{1.2J}×100\%≈83.3\% $。
(2) 实验1和2中,电流$ I=0.20A $、电压$ U=1.5V $均相同,通电时间$ t $不同,砝码上升高度不同(电流做功不同),因此结论:导体中通过的电流和它两端的电压一定时,通电时间越长,电流做功越多。
(3) 实验1和3中,通电时间$ t=2s $相同,电流$ I $和电压$ U $不同,且$ UI $乘积越大,砝码上升高度越大(电流做功越多),因此结论:通电时间一定时,电流与电压的乘积越大,电流做的功越多。
【答案】
(1) 1;1.2;83.3%
(2) 导体中通过的电流和它两端的电压一定时,通电时间越长,电流做功越多
(3) 通电时间一定时,电流与电压的乘积越大,电流做的功越多
【知识点】
电功计算;机械功计算;效率计算
【点评】
本题围绕探究电流做功影响因素的实验展开,重点考查电功、机械功及效率的计算,需运用控制变量法分析实验数据归纳结论,是电学基础实验题型,需熟练掌握相关公式和方法。
【难度系数】
0.5
首先明确实验中砝码上升高度反映电流做功的多少,对砝码做的功是克服重力的有用功,电流做的功是总功,效率为有用功与总功的比值。第(1)问利用$ W=Gh $计算对砝码做功,$ W=UIt $计算电流做功,再求效率;第(2)(3)问采用控制变量法,对比实验1和2、1和3的变量,结合电流做功与砝码上升高度的关系归纳结论。
【解析】
(1) 对砝码做功是克服重力做功,公式为$ W_{有}=Gh $,第2次实验中$ G=1N $,$ h=1m $,则$ W_{有}=1N×1m=1J $;电流做功公式为$ W_{总}=UIt $,第2次实验中$ I=0.20A $,$ t=4s $,电压$ U=1.5V $,则$ W_{总}=1.5V×0.20A×4s=1.2J $;电流做功效率$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1J}{1.2J}×100\%≈83.3\% $。
(2) 实验1和2中,电流$ I=0.20A $、电压$ U=1.5V $均相同,通电时间$ t $不同,砝码上升高度不同(电流做功不同),因此结论:导体中通过的电流和它两端的电压一定时,通电时间越长,电流做功越多。
(3) 实验1和3中,通电时间$ t=2s $相同,电流$ I $和电压$ U $不同,且$ UI $乘积越大,砝码上升高度越大(电流做功越多),因此结论:通电时间一定时,电流与电压的乘积越大,电流做的功越多。
【答案】
(1) 1;1.2;83.3%
(2) 导体中通过的电流和它两端的电压一定时,通电时间越长,电流做功越多
(3) 通电时间一定时,电流与电压的乘积越大,电流做的功越多
【知识点】
电功计算;机械功计算;效率计算
【点评】
本题围绕探究电流做功影响因素的实验展开,重点考查电功、机械功及效率的计算,需运用控制变量法分析实验数据归纳结论,是电学基础实验题型,需熟练掌握相关公式和方法。
【难度系数】
0.5
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