登录
14.图9甲为“探究并联电路中电流的特点”的实验电路图。
(1)小明要测量图9甲中A、B、C三处的电流,他先连接好电路,如图9乙所示,闭合开关前发现电流表指针指到图9丙所示的位置,他需要先对电流表进行
(2)调整好后,小明闭合开关,此时电流表测量的是图9甲中
(3)下表是小明正确操作后得到的实验数据,由此他得出结论:并联电路中干路电流为支路电流的2倍。他的实验方案有不完善之处,请你提出两项改进的建议。
①
②
(4)按改进后的方案进行实验,可得出结论:并联电路中,干路里的电流等于
(5)如果用定值电阻替换图中的灯$L_1$,并按改进后的方案进行实验,
(1)小明要测量图9甲中A、B、C三处的电流,他先连接好电路,如图9乙所示,闭合开关前发现电流表指针指到图9丙所示的位置,他需要先对电流表进行
调零
。(2)调整好后,小明闭合开关,此时电流表测量的是图9甲中
A
处的电流。记录数据后,他想测量另一处电流,就将图9乙中导线a与电流表“0.6”接线柱相连的那一端改接到电流表“－”接线柱上。闭合开关后,他观察到电流表指针反向偏转
。(3)下表是小明正确操作后得到的实验数据,由此他得出结论:并联电路中干路电流为支路电流的2倍。他的实验方案有不完善之处,请你提出两项改进的建议。
①
使用不同规格的小灯泡
;②
更换小灯泡多次实验
。(4)按改进后的方案进行实验,可得出结论:并联电路中,干路里的电流等于
各支路里的电流之和
。(5)如果用定值电阻替换图中的灯$L_1$,并按改进后的方案进行实验,
能
(选填“能”或“不能”)得出与上述相同的结论。答案
14. (1) 调零 (2) A；指针反向偏转 (3) ①使用不同规格的小灯泡 ②更换小灯泡多次实验 (4) 各支路里的电流之和 (5) 能
、
解析
【分析】
本题围绕“探究并联电路中电流的特点”实验展开，需结合电流表的使用规则、实验结论的普遍性要求分析：
1. 电流表使用前需调零，若闭合开关前指针未指零，需先调零；
2. 电流表串联在被测电路中，正负接线柱不能接反，否则指针反向偏转；
3. 实验结论需具有普遍性，不能仅用相同规格器材或少量实验得出；
4. 并联电路的核心电流规律是干路电流等于各支路电流之和；
5. 定值电阻替换灯泡后，电路仍为并联，符合并联电路特点，不影响结论得出。
【解析】
(1) 闭合开关前，电流表指针未对准零刻度线，需对电流表进行调零，使指针指在零刻度线处。
(2) 图乙中电流表与L₁串联，对应甲图的A处电流；将导线a从电流表“0.6”接线柱改接到“－”接线柱，电流从电流表负接线柱流入，正负接线柱接反，闭合开关后电流表指针反向偏转。
(3) 原实验仅用相同规格的小灯泡，且实验次数少，结论具有偶然性，改进建议：①使用不同规格的小灯泡进行实验；②更换小灯泡多次实验，避免偶然性，使结论具有普遍性。
(4) 改进后实验，可得出并联电路中干路电流等于各支路电流之和的结论。
(5) 用定值电阻替换L₁后，电路仍为并联，符合并联电路的电流规律，所以能得出相同结论。
【答案】
14. (1) 调零 (2) A；指针反向偏转 (3) ①使用不同规格的小灯泡 ②更换小灯泡多次实验 (4) 各支路里的电流之和 (5) 能、
【知识点】
并联电路电流特点、电流表使用、实验探究方法
【点评】
本题考查探究并联电路电流特点的基础实验，需掌握电流表的正确使用、实验结论普遍性的设计要求，是电学实验的核心考点之一。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究并联电路中电流的特点”实验展开，需结合电流表的使用规则、实验结论的普遍性要求分析：
1. 电流表使用前需调零，若闭合开关前指针未指零，需先调零；
2. 电流表串联在被测电路中，正负接线柱不能接反，否则指针反向偏转；
3. 实验结论需具有普遍性，不能仅用相同规格器材或少量实验得出；
4. 并联电路的核心电流规律是干路电流等于各支路电流之和；
5. 定值电阻替换灯泡后，电路仍为并联，符合并联电路特点，不影响结论得出。
【解析】
(1) 闭合开关前，电流表指针未对准零刻度线，需对电流表进行调零，使指针指在零刻度线处。
(2) 图乙中电流表与L₁串联，对应甲图的A处电流；将导线a从电流表“0.6”接线柱改接到“－”接线柱，电流从电流表负接线柱流入，正负接线柱接反，闭合开关后电流表指针反向偏转。
(3) 原实验仅用相同规格的小灯泡，且实验次数少，结论具有偶然性，改进建议：①使用不同规格的小灯泡进行实验；②更换小灯泡多次实验，避免偶然性，使结论具有普遍性。
(4) 改进后实验，可得出并联电路中干路电流等于各支路电流之和的结论。
(5) 用定值电阻替换L₁后，电路仍为并联，符合并联电路的电流规律，所以能得出相同结论。
【答案】
14. (1) 调零 (2) A；指针反向偏转 (3) ①使用不同规格的小灯泡 ②更换小灯泡多次实验 (4) 各支路里的电流之和 (5) 能
、【知识点】
并联电路电流特点、电流表使用、实验探究方法
【点评】
本题考查探究并联电路电流特点的基础实验，需掌握电流表的正确使用、实验结论普遍性的设计要求，是电学实验的核心考点之一。
【难度系数】
0.5
15.新型节能燃气灶能够提高热效率,减少能源消耗和环境污染。用旧燃气灶将质量为5 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃,消耗了0.14 m³的天然气。已知天然气的热值$q=3×10^7\ \mathrm{J/m}^3$,水的比热容$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。
(1)水吸收的热量是多少?
(2)假设0.14 m³的天然气完全燃烧,燃气灶烧水的效率是多少?
(3)如果新型节能燃气灶的效率能够提升到70%,同样将质量为5 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃,可以节省多少立方米的天然气?
(1)水吸收的热量是多少?
(2)假设0.14 m³的天然气完全燃烧,燃气灶烧水的效率是多少?
(3)如果新型节能燃气灶的效率能够提升到70%,同样将质量为5 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃,可以节省多少立方米的天然气?
答案
解:(1)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-20\ ℃)=1.68×10^6\ \mathrm{J}$。
(2)$0.14\ \mathrm{m}^3$的天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Vq=0.14\ \mathrm{m}^3×3×10^7\ \mathrm{J/m}^3=4.2×10^6\ \mathrm{J}$，
此燃气灶的热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
(3)如果将燃气灶的效率提升到70%，放出的热量$Q_{放}'=\frac{Q_{吸}}{\eta'}=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{70\%}=2.4×10^6\ \mathrm{J}$，
天然气的体积$V'=\frac{Q_{放}'}{q}=\frac{2.4×10^6\ \mathrm{J}}{3×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=0.08\ \mathrm{m}^3$，
节省的天然气体积$\Delta V=V-V'=0.14\ \mathrm{m}^3-0.08\ \mathrm{m}^3=0.06\ \mathrm{m}^3$。
(2)$0.14\ \mathrm{m}^3$的天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Vq=0.14\ \mathrm{m}^3×3×10^7\ \mathrm{J/m}^3=4.2×10^6\ \mathrm{J}$，
此燃气灶的热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
(3)如果将燃气灶的效率提升到70%，放出的热量$Q_{放}'=\frac{Q_{吸}}{\eta'}=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{70\%}=2.4×10^6\ \mathrm{J}$，
天然气的体积$V'=\frac{Q_{放}'}{q}=\frac{2.4×10^6\ \mathrm{J}}{3×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=0.08\ \mathrm{m}^3$，
节省的天然气体积$\Delta V=V-V'=0.14\ \mathrm{m}^3-0.08\ \mathrm{m}^3=0.06\ \mathrm{m}^3$。
解析
【分析】
本题是热学相关的计算题，分为三小问。第(1)问需利用水的吸热公式计算水吸收的热量；第(2)问先计算天然气完全燃烧放出的热量，再通过效率公式求燃气灶的效率；第(3)问先根据水吸收的热量和新效率求出需要的总热量，再计算对应天然气体积，最后求出节省的体积，核心是熟练运用热量、热值、热效率的相关公式。
【解析】
解:(1)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-20\ ℃)=1.68×10^6\ \mathrm{J}$。
(2)$0.14\ \mathrm{m}^3$的天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Vq=0.14\ \mathrm{m}^3×3×10^7\ \mathrm{J/m}^3=4.2×10^6\ \mathrm{J}$，
此燃气灶的热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
(3)如果将燃气灶的效率提升到70%，放出的热量$Q_{放}'=\frac{Q_{吸}}{\eta'}=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{70\%}=2.4×10^6\ \mathrm{J}$，
天然气的体积$V'=\frac{Q_{放}'}{q}=\frac{2.4×10^6\ \mathrm{J}}{3×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=0.08\ \mathrm{m}^3$，
节省的天然气体积$\Delta V=V-V'=0.14\ \mathrm{m}^3-0.08\ \mathrm{m}^3=0.06\ \mathrm{m}^3$。
【答案】
(1)水吸收的热量为$1.68×10^6\ \mathrm{J}$；(2)燃气灶烧水的效率为40%；(3)可以节省$0.06\ \mathrm{m}^3$的天然气。
【知识点】
热量计算、热效率、燃料热值
【点评】
本题考查热学中热量、热效率及燃料体积的基础计算，需熟练掌握相关公式，步骤清晰即可完成解答，属于热学的常规应用题。
【难度系数】
0.6
本题是热学相关的计算题，分为三小问。第(1)问需利用水的吸热公式计算水吸收的热量；第(2)问先计算天然气完全燃烧放出的热量，再通过效率公式求燃气灶的效率；第(3)问先根据水吸收的热量和新效率求出需要的总热量，再计算对应天然气体积，最后求出节省的体积，核心是熟练运用热量、热值、热效率的相关公式。
【解析】
解:(1)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-20\ ℃)=1.68×10^6\ \mathrm{J}$。
(2)$0.14\ \mathrm{m}^3$的天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Vq=0.14\ \mathrm{m}^3×3×10^7\ \mathrm{J/m}^3=4.2×10^6\ \mathrm{J}$，
此燃气灶的热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
(3)如果将燃气灶的效率提升到70%，放出的热量$Q_{放}'=\frac{Q_{吸}}{\eta'}=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{70\%}=2.4×10^6\ \mathrm{J}$，
天然气的体积$V'=\frac{Q_{放}'}{q}=\frac{2.4×10^6\ \mathrm{J}}{3×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=0.08\ \mathrm{m}^3$，
节省的天然气体积$\Delta V=V-V'=0.14\ \mathrm{m}^3-0.08\ \mathrm{m}^3=0.06\ \mathrm{m}^3$。
【答案】
(1)水吸收的热量为$1.68×10^6\ \mathrm{J}$；(2)燃气灶烧水的效率为40%；(3)可以节省$0.06\ \mathrm{m}^3$的天然气。
【知识点】
热量计算、热效率、燃料热值
【点评】
本题考查热学中热量、热效率及燃料体积的基础计算，需熟练掌握相关公式，步骤清晰即可完成解答，属于热学的常规应用题。
【难度系数】
0.6
