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24. 图 12(a)是“探究电流与电阻的关系”的实验电路图。实验器材有电源(输出电压为 6 V)、电流表、电压表、滑动变阻器和开关各 1 个,定值电阻 5 个(阻值分别为 5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω)和导线若干。
(1)连接电路,闭合开关,电流表指针偏到零刻度线的左边,如图 12(b)所示,原因是________。
(2)正确连接电路后,用上述 5 个定值电阻进行实验,得到 5 组数据,作出电流 I 与电阻 R 的关系图像如图 12(c)所示。实验中,定值电阻两端的电压保持为________V,滑动变阻器的最大阻值应不小于________Ω。
(3)为了更直观地表示电压不变时电流 I 与电阻 R 的关系,可以改变横坐标,处理数据后画出 I 与________的关系图线。
(1)连接电路,闭合开关,电流表指针偏到零刻度线的左边,如图 12(b)所示,原因是________。
(2)正确连接电路后,用上述 5 个定值电阻进行实验,得到 5 组数据,作出电流 I 与电阻 R 的关系图像如图 12(c)所示。实验中,定值电阻两端的电压保持为________V,滑动变阻器的最大阻值应不小于________Ω。
(3)为了更直观地表示电压不变时电流 I 与电阻 R 的关系,可以改变横坐标,处理数据后画出 I 与________的关系图线。
答案
电
流表正负接线柱接反了
2
50
1/R
流表正负接线柱接反了
2
50
1/R
解析
【解析】
(1) 电流表指针反向偏转，是因为电流表的正负接线柱接反了，电流从负接线柱流入、正接线柱流出，导致指针反向偏转。
(2) 由图(c)可知，当定值电阻$ R=5\Omega $时，电流$ I=0.4A $，根据$ U=IR $，定值电阻两端电压$ U_{R}=0.4A × 5\Omega = 2V $，即实验中定值电阻两端电压保持2V不变；
电源电压为6V，滑动变阻器两端电压$ U_{滑}=U - U_{R}=6V - 2V = 4V $，当定值电阻取最大$ 25\Omega $时，电路电流$ I'=0.08A $，此时滑动变阻器接入的阻值$ R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I'}=\frac{4V}{0.08A}=50\Omega $，故滑动变阻器的最大阻值应不小于50Ω。
(3) 电压不变时，电流$ I $与电阻$ R $成反比，即$ I $与$ \frac{1}{R} $成正比，所以画出$ I $与$ \frac{1}{R} $的关系图线是一条过原点的直线，能更直观表示两者的关系。
【答案】
(1) 电流表正负接线柱接反了
(2) 2；50
(3) $ \boldsymbol{\frac{1}{R}} $
【知识点】
电流表的使用、欧姆定律的应用、电流与电阻的关系
【点评】
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，考查了电流表的使用规范、欧姆定律的计算以及反比例关系的图像优化，既注重实验操作细节，又涉及定量计算与图像分析，综合性较强。
【难度系数】
0.6
(1) 电流表指针反向偏转，是因为电流表的正负接线柱接反了，电流从负接线柱流入、正接线柱流出，导致指针反向偏转。
(2) 由图(c)可知，当定值电阻$ R=5\Omega $时，电流$ I=0.4A $，根据$ U=IR $，定值电阻两端电压$ U_{R}=0.4A × 5\Omega = 2V $，即实验中定值电阻两端电压保持2V不变；
电源电压为6V，滑动变阻器两端电压$ U_{滑}=U - U_{R}=6V - 2V = 4V $，当定值电阻取最大$ 25\Omega $时，电路电流$ I'=0.08A $，此时滑动变阻器接入的阻值$ R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I'}=\frac{4V}{0.08A}=50\Omega $，故滑动变阻器的最大阻值应不小于50Ω。
(3) 电压不变时，电流$ I $与电阻$ R $成反比，即$ I $与$ \frac{1}{R} $成正比，所以画出$ I $与$ \frac{1}{R} $的关系图线是一条过原点的直线，能更直观表示两者的关系。
【答案】
(1) 电流表正负接线柱接反了
(2) 2；50
(3) $ \boldsymbol{\frac{1}{R}} $
【知识点】
电流表的使用、欧姆定律的应用、电流与电阻的关系
【点评】
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，考查了电流表的使用规范、欧姆定律的计算以及反比例关系的图像优化，既注重实验操作细节，又涉及定量计算与图像分析，综合性较强。
【难度系数】
0.6
25. 在用“伏安法”测量额定电压为 2.5 V 的灯泡的额定功率实验中,小明发现电流表损坏,其他器材完好。
(1)小明用已有的器材、5 Ω 的电阻 R₀ 和另一个电压表,设计了如图 13 所示的电路图,其中虚线框内的元件组合体相当于________。
(2)小明进行了如下实验,请补充完整：
① 连接电路,将滑片 P 移至________(选填“a”或“b”)端；
② 闭合开关,移动滑片 P,使灯泡两端的电压为________V；
③ 读出 R₀ 两端的电压。
(3)若上述实验操作正确,得到 R₀ 两端的电压为 1.5 V,则灯泡的额定功率为________W。
(1)小明用已有的器材、5 Ω 的电阻 R₀ 和另一个电压表,设计了如图 13 所示的电路图,其中虚线框内的元件组合体相当于________。
(2)小明进行了如下实验,请补充完整：
① 连接电路,将滑片 P 移至________(选填“a”或“b”)端；
② 闭合开关,移动滑片 P,使灯泡两端的电压为________V；
③ 读出 R₀ 两端的电压。
(3)若上述实验操作正确,得到 R₀ 两端的电压为 1.5 V,则灯泡的额定功率为________W。
答案
电流表
b
2.5
0.75
b
2.5
0.75
解析
【解析】
(1) 定值电阻$R_0$与电压表$V_2$组合，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_0}$，可通过$V_2$示数和$R_0$阻值计算出电路电流，灯泡与$R_0$串联，电流相等，因此该组合体相当于电流表。
(2) ① 为保护电路，连接电路时滑片应移至最大阻值处，即b端；
② 要测量灯泡额定功率，需使灯泡两端电压等于其额定电压，所以移动滑片使电压表$V_1$示数为2.5V。
(3) 灯泡与$R_0$串联，电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1.5V}{5Ω}=0.3A$，灯泡额定功率$P=U_L I=2.5V×0.3A=0.75W$。
【答案】
(1) 电流表
(2) ① b；② 2.5
(3) 0.75
【知识点】
串联电路电流规律，欧姆定律，电功率计算
【点评】
本题考查无电流表时测灯泡额定功率的实验，利用定值电阻和电压表等效替代电流表，需掌握串联电路特点、欧姆定律及电功率公式的应用，注意连接电路的保护措施。
【难度系数】
0.6
(1) 定值电阻$R_0$与电压表$V_2$组合，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_0}$，可通过$V_2$示数和$R_0$阻值计算出电路电流，灯泡与$R_0$串联，电流相等，因此该组合体相当于电流表。
(2) ① 为保护电路，连接电路时滑片应移至最大阻值处，即b端；
② 要测量灯泡额定功率，需使灯泡两端电压等于其额定电压，所以移动滑片使电压表$V_1$示数为2.5V。
(3) 灯泡与$R_0$串联，电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1.5V}{5Ω}=0.3A$，灯泡额定功率$P=U_L I=2.5V×0.3A=0.75W$。
【答案】
(1) 电流表
(2) ① b；② 2.5
(3) 0.75
【知识点】
串联电路电流规律，欧姆定律，电功率计算
【点评】
本题考查无电流表时测灯泡额定功率的实验，利用定值电阻和电压表等效替代电流表，需掌握串联电路特点、欧姆定律及电功率公式的应用，注意连接电路的保护措施。
【难度系数】
0.6
26. 小明用燃气灶把质量为 1 kg、初温为 20℃的水加热到 70℃,一共消耗了$ 1×10^{-2} m^3 $天然气。已知水的比热容是$ 4.2×10^{3} J/(kg·℃),天然气的热值为 4.2×10^{7} J/m^3。$
(1)水吸收的热量为多少？
(2)天然气完全燃烧放出的热量为多少？
(3)燃气灶烧水的效率为多少？
(1)水吸收的热量为多少？
(2)天然气完全燃烧放出的热量为多少？
(3)燃气灶烧水的效率为多少？
答案
(1) 2.1×10⁵J (2) 4.2×10⁵J
天然气完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=qV=4.2\times10^{7}\ \text{J/m}^3\times1\times10^{-2}\ \text{m}^3=4.2\times10^{5}\ \text{J}$，燃气灶烧水的效率为$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}\times100\%=\frac{2.1\times10^{5}\ \text{J}}{4.2\times10^{5}\ \text{J}}\times100\% = 50\%$
天然气完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=qV=4.2\times10^{7}\ \text{J/m}^3\times1\times10^{-2}\ \text{m}^3=4.2\times10^{5}\ \text{J}$，燃气灶烧水的效率为$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}\times100\%=\frac{2.1\times10^{5}\ \text{J}}{4.2\times10^{5}\ \text{J}}\times100\% = 50\%$
解析
【解析】
(1) 水吸收的热量利用吸热公式$Q_{吸}=cm(t-t_0)$计算：
$Q_{吸}=cm(t-t_0)=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(70℃-20℃)=2.1×10^{5}\ \mathrm{J}$
(2) 天然气完全燃烧放出的热量利用放热公式$Q_{放}=qV$计算：
$Q_{放}=qV=4.2×10^{7}\ \mathrm{J/m}^3×1×10^{-2}\ \mathrm{m}^3=4.2×10^{5}\ \mathrm{J}$
(3) 燃气灶烧水的效率为水吸收的热量与天然气完全燃烧放出热量的比值，即：
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{2.1×10^{5}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{5}\ \mathrm{J}}×100\% = 50\%$
【答案】
(1)$2.1×10^{5}\ \mathrm{J}$；(2)$4.2×10^{5}\ \mathrm{J}$；(3)$50\%$
【知识点】
吸热公式应用、热值放热计算、热效率计算
【点评】
本题为热学基础计算题，考查了吸热公式、热值放热公式及热效率公式的应用，题型常规，注重对基础知识和基本公式的考查，是热学部分常考的基础题型。
【难度系数】
0.8
(1) 水吸收的热量利用吸热公式$Q_{吸}=cm(t-t_0)$计算：
$Q_{吸}=cm(t-t_0)=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(70℃-20℃)=2.1×10^{5}\ \mathrm{J}$
(2) 天然气完全燃烧放出的热量利用放热公式$Q_{放}=qV$计算：
$Q_{放}=qV=4.2×10^{7}\ \mathrm{J/m}^3×1×10^{-2}\ \mathrm{m}^3=4.2×10^{5}\ \mathrm{J}$
(3) 燃气灶烧水的效率为水吸收的热量与天然气完全燃烧放出热量的比值，即：
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{2.1×10^{5}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{5}\ \mathrm{J}}×100\% = 50\%$
【答案】
(1)$2.1×10^{5}\ \mathrm{J}$；(2)$4.2×10^{5}\ \mathrm{J}$；(3)$50\%$
【知识点】
吸热公式应用、热值放热计算、热效率计算
【点评】
本题为热学基础计算题，考查了吸热公式、热值放热公式及热效率公式的应用，题型常规，注重对基础知识和基本公式的考查，是热学部分常考的基础题型。
【难度系数】
0.8
