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1. 小梦同学将铜片、锌片插入苹果,制作了一个苹果电池,如图 $19 - 38$ 所示。请你设计一个实验方案来辨别苹果电池中金属片的正、负极,要求写出实验器材,并简述实验步骤、实验现象及对应的结论。
答案
实验器材：电压表、导线、开关。实验步骤：电压表选用大量程，再用导线与开关连接，并连在苹果电池的铜片、锌片上；迅速闭合，再断开开关，观察电压表的指针偏转情况。实验现象及对应的结论：如果指针正向偏转，则接电压表正接线柱的金属片为正极，另一金属片为负极；如果指针反向偏转，则接电压表负接线柱的金属片为正极，另一金属片为负极
解析
【解析】
实验器材：电压表、导线、开关。
实验步骤：电压表选用大量程，用导线与开关连接后连在苹果电池的铜片、锌片上；迅速闭合再断开开关，观察电压表指针偏转情况。
实验现象及结论：若电压表指针正向偏转，则接电压表正接线柱的金属片为苹果电池的正极，另一金属片为负极；若指针反向偏转，则接电压表负接线柱的金属片为苹果电池的正极，另一金属片为负极。
【答案】
实验器材：电压表、导线、开关。
实验步骤：电压表选用大量程，用导线与开关连接后连在苹果电池的铜片、锌片上；迅速闭合再断开开关，观察电压表指针偏转情况。
实验现象及对应的结论：如果指针正向偏转，则接电压表正接线柱的金属片为正极，另一金属片为负极；如果指针反向偏转，则接电压表负接线柱的金属片为正极，另一金属片为负极。
【知识点】
电压表的使用、电源正负极判断
【点评】
本题利用电压表指针偏转特点判断苹果电池正负极，考查实验设计与分析能力，注重理论联系实际。
【难度系数】
0.6
实验器材：电压表、导线、开关。
实验步骤：电压表选用大量程，用导线与开关连接后连在苹果电池的铜片、锌片上；迅速闭合再断开开关，观察电压表指针偏转情况。
实验现象及结论：若电压表指针正向偏转，则接电压表正接线柱的金属片为苹果电池的正极，另一金属片为负极；若指针反向偏转，则接电压表负接线柱的金属片为苹果电池的正极，另一金属片为负极。
【答案】
实验器材：电压表、导线、开关。
实验步骤：电压表选用大量程，用导线与开关连接后连在苹果电池的铜片、锌片上；迅速闭合再断开开关，观察电压表指针偏转情况。
实验现象及对应的结论：如果指针正向偏转，则接电压表正接线柱的金属片为正极，另一金属片为负极；如果指针反向偏转，则接电压表负接线柱的金属片为正极，另一金属片为负极。
【知识点】
电压表的使用、电源正负极判断
【点评】
本题利用电压表指针偏转特点判断苹果电池正负极，考查实验设计与分析能力，注重理论联系实际。
【难度系数】
0.6
2. 中国特高压输电技术是中国科技的一张“名片”。某水电站输送的电功率是 $4400kW$,输电线的总电阻为 $100Ω$。
(1)当输电电压为 $110kV$ 时,输电线上损失的功率是多少？
(2)现在采用的输电电压为 $1000kV$,输电线上损失的功率是多少？
(1)当输电电压为 $110kV$ 时,输电线上损失的功率是多少？
(2)现在采用的输电电压为 $1000kV$,输电线上损失的功率是多少？
答案
（1）输电功率$ P=4400\ \text{kW}=4.4\times10^{6}\ \text{W} $，输电电压$ U_1=110\ \text{kV}=1.1\times10^{5}\ \text{V} $，由 P=UI 得电流$ I_1=\frac{P}{U_1}=\frac{4.4\times10^{6}\ \text{W}}{1.1\times10^{5}\ \text{V}}=40\ \text{A} $，损失功率$ P_{\text{损}1}=I_1^{2}R=(40\ \text{A})^{2}\times100\ \Omega=1.6\times10^{5}\ \text{W} $；（2）输电电压$ U_2=1000\ \text{kV}=1\times10^{6}\ \text{V} $，电流$ I_2=\frac{P}{U_2}=\frac{4.4\times10^{6}\ \text{W}}{1\times10^{6}\ \text{V}}=4.4\ \text{A} $，损失功率$ P_{\text{损}2}=I_2^{2}R=(4.4\ \text{A})^{2}\times100\ \Omega=1936\ \text{W} $。
解析
【解析】
（1）先统一单位：输电功率$ P=4400\ \mathrm{kW}=4.4×10^{6}\ \mathrm{W} $，输电电压$ U_1=110\ \mathrm{kV}=1.1×10^{5}\ \mathrm{V} $。
由$ P=UI $得输电电流$ I_1=\frac{P}{U_1}=\frac{4.4×10^{6}\ \mathrm{W}}{1.1×10^{5}\ \mathrm{V}}=40\ \mathrm{A} $，
根据焦耳定律功率公式，输电线上损失的功率$ P_{\mathrm{损}1}=I_1^{2}R=(40\ \mathrm{A})^{2}×100\ \Omega=1.6×10^{5}\ \mathrm{W} $；
（2）输电电压$ U_2=1000\ \mathrm{kV}=1×10^{6}\ \mathrm{V} $，
同理可得输电电流$ I_2=\frac{P}{U_2}=\frac{4.4×10^{6}\ \mathrm{W}}{1×10^{6}\ \mathrm{V}}=4.4\ \mathrm{A} $，
则输电线上损失的功率$ P_{\mathrm{损}2}=I_2^{2}R=(4.4\ \mathrm{A})^{2}×100\ \Omega=1936\ \mathrm{W} $。
【答案】
(1) $1.6×10^{5}\ \mathrm{W}$
(2) $1936\ \mathrm{W}$
【知识点】
输电功率损失计算、电功率公式应用
【点评】
本题结合特高压输电的实际背景，考查高压输电减小线路功率损失的原理，通过不同输电电压的对比，体现了高压输电的优势，注重物理知识在工程实际中的应用。
【难度系数】
0.6
（1）先统一单位：输电功率$ P=4400\ \mathrm{kW}=4.4×10^{6}\ \mathrm{W} $，输电电压$ U_1=110\ \mathrm{kV}=1.1×10^{5}\ \mathrm{V} $。
由$ P=UI $得输电电流$ I_1=\frac{P}{U_1}=\frac{4.4×10^{6}\ \mathrm{W}}{1.1×10^{5}\ \mathrm{V}}=40\ \mathrm{A} $，
根据焦耳定律功率公式，输电线上损失的功率$ P_{\mathrm{损}1}=I_1^{2}R=(40\ \mathrm{A})^{2}×100\ \Omega=1.6×10^{5}\ \mathrm{W} $；
（2）输电电压$ U_2=1000\ \mathrm{kV}=1×10^{6}\ \mathrm{V} $，
同理可得输电电流$ I_2=\frac{P}{U_2}=\frac{4.4×10^{6}\ \mathrm{W}}{1×10^{6}\ \mathrm{V}}=4.4\ \mathrm{A} $，
则输电线上损失的功率$ P_{\mathrm{损}2}=I_2^{2}R=(4.4\ \mathrm{A})^{2}×100\ \Omega=1936\ \mathrm{W} $。
【答案】
(1) $1.6×10^{5}\ \mathrm{W}$
(2) $1936\ \mathrm{W}$
【知识点】
输电功率损失计算、电功率公式应用
【点评】
本题结合特高压输电的实际背景，考查高压输电减小线路功率损失的原理，通过不同输电电压的对比，体现了高压输电的优势，注重物理知识在工程实际中的应用。
【难度系数】
0.6
