7.小明注意到家用电冰箱是间歇性工作的。小明家中电冰箱铭牌的参数如图所示,在家庭电路中只有电冰箱在标定耗电量下工作时,一天实际工作

6
h,若电冰箱每次从启动到停止工作的时间都为12 min,则该电冰箱每天启动30
次。答案
7.6;30
【点拨】由电冰箱铭牌参数可知,电冰箱一天的耗电量$W=0.9\ \mathrm{kW· h}$,电功率$P=150\ \mathrm{W}=0.15\ \mathrm{kW}$,一天的实际工作时间$t=\frac{W}{P}=\frac{0.9\ \mathrm{kW· h}}{0.15\ \mathrm{kW}}=6\ \mathrm{h}$;电冰箱每次从启动到停止工作的时间$t'=12\ \mathrm{min}=\frac{1}{5}\ \mathrm{h}$,电冰箱每工作一次消耗的电能$W'=Pt'=0.15\ \mathrm{kW} × \frac{1}{5}\ \mathrm{h}=0.03\ \mathrm{kW· h}$,一天启动次数$n=\frac{0.9\ \mathrm{kW· h}}{0.03\ \mathrm{kW· h}}=30$。
【点拨】由电冰箱铭牌参数可知,电冰箱一天的耗电量$W=0.9\ \mathrm{kW· h}$,电功率$P=150\ \mathrm{W}=0.15\ \mathrm{kW}$,一天的实际工作时间$t=\frac{W}{P}=\frac{0.9\ \mathrm{kW· h}}{0.15\ \mathrm{kW}}=6\ \mathrm{h}$;电冰箱每次从启动到停止工作的时间$t'=12\ \mathrm{min}=\frac{1}{5}\ \mathrm{h}$,电冰箱每工作一次消耗的电能$W'=Pt'=0.15\ \mathrm{kW} × \frac{1}{5}\ \mathrm{h}=0.03\ \mathrm{kW· h}$,一天启动次数$n=\frac{0.9\ \mathrm{kW· h}}{0.03\ \mathrm{kW· h}}=30$。
解析
【分析】
要解决该问题,需利用电功与电功率的关系进行计算:首先根据电冰箱一天的耗电量和额定功率,计算出一天实际工作的总时间;再结合每次工作的时长,算出每次工作消耗的电能,进而求出一天内电冰箱的启动次数。
【解析】
1. 计算一天实际工作时间:
已知电冰箱一天的耗电量 $ W = 0.9\ \mathrm{kW·h} $,额定功率 $ P = 150\ \mathrm{W} = 0.15\ \mathrm{kW} $。
根据电功公式 $ W = Pt $,变形得一天实际工作时间:
$ t = \frac{W}{P} = \frac{0.9\ \mathrm{kW·h}}{0.15\ \mathrm{kW}} = 6\ \mathrm{h} $。
2. 计算每天启动次数:
每次工作时间 $ t' = 12\ \mathrm{min} = \frac{12}{60}\ \mathrm{h} = 0.2\ \mathrm{h} $,
每次工作消耗的电能 $ W' = Pt' = 0.15\ \mathrm{kW} × 0.2\ \mathrm{h} = 0.03\ \mathrm{kW·h} $,
则一天启动次数 $ n = \frac{W}{W'} = \frac{0.9\ \mathrm{kW·h}}{0.03\ \mathrm{kW·h}} = 30 $。
【答案】
6;30
【知识点】
电功计算、电功率计算
【点评】
本题结合生活中电冰箱的铭牌参数,考查电功与电功率公式的应用,关键是统一单位并灵活变形公式,属于基础应用类题目,贴近生活实际。
【难度系数】
0.5
要解决该问题,需利用电功与电功率的关系进行计算:首先根据电冰箱一天的耗电量和额定功率,计算出一天实际工作的总时间;再结合每次工作的时长,算出每次工作消耗的电能,进而求出一天内电冰箱的启动次数。
【解析】
1. 计算一天实际工作时间:
已知电冰箱一天的耗电量 $ W = 0.9\ \mathrm{kW·h} $,额定功率 $ P = 150\ \mathrm{W} = 0.15\ \mathrm{kW} $。
根据电功公式 $ W = Pt $,变形得一天实际工作时间:
$ t = \frac{W}{P} = \frac{0.9\ \mathrm{kW·h}}{0.15\ \mathrm{kW}} = 6\ \mathrm{h} $。
2. 计算每天启动次数:
每次工作时间 $ t' = 12\ \mathrm{min} = \frac{12}{60}\ \mathrm{h} = 0.2\ \mathrm{h} $,
每次工作消耗的电能 $ W' = Pt' = 0.15\ \mathrm{kW} × 0.2\ \mathrm{h} = 0.03\ \mathrm{kW·h} $,
则一天启动次数 $ n = \frac{W}{W'} = \frac{0.9\ \mathrm{kW·h}}{0.03\ \mathrm{kW·h}} = 30 $。
【答案】
6;30
【知识点】
电功计算、电功率计算
【点评】
本题结合生活中电冰箱的铭牌参数,考查电功与电功率公式的应用,关键是统一单位并灵活变形公式,属于基础应用类题目,贴近生活实际。
【难度系数】
0.5
8. [2025·内江]如图所示,电源电压恒为4 V,小灯泡标有“2.5 V 1 W”字样(灯丝电阻不变),滑动变阻器上标有“20 Ω 1 A”字样,电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V。闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某处时,电流表的示数为0.2 A,则小灯泡的实际功率为

0.25
W;在保证电路安全使用的情况下,继续移动滑片,设移动过程中滑动变阻器的电功率为$P_1$,小灯泡的电功率为$P_2$,$\frac{P_1}{P_2}$的最大值为$a$、最小值为$b$,则$\frac{a}{b}=$5
。答案
8.0.25;5
【点拨】由电路图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某处,由题意得,此时电路的电流$I=0.2\ \mathrm{A}$,因为小灯泡的电阻不变,先根据小灯泡的规格可得$I_{\mathrm{额}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{1\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.4\ \mathrm{A}$,则小灯泡的电阻$R_{\mathrm{灯}}=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_{\mathrm{额}}}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}}=6.25\ \Omega$,所以小灯泡的实际功率$P_{\mathrm{实}}=I^2 R_{\mathrm{灯}}=(0.2\ \mathrm{A})^2 × 6.25\ \Omega=0.25\ \mathrm{W}$。由于电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V,在保证电路安全使用的情况下,当电压表示数为3 V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电路中的电流最小,根据串联电路分压特点及欧姆定律可得,电路此时的电流$I_1=\frac{U-3\ \mathrm{V}}{R_{\mathrm{灯}}}=\frac{4\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}}{6.25\ \Omega}=0.16\ \mathrm{A}$,此时滑动变阻器的电功率$P_1=3\ \mathrm{V} × I_1=3\ \mathrm{V} × 0.16\ \mathrm{A}=0.48\ \mathrm{W}$,小灯泡的电功率$P_2=I_1^2 R_{\mathrm{灯}}=(0.16\ \mathrm{A})^2 × 6.25\ \Omega=0.16\ \mathrm{W}$,此时$\frac{P_1}{P_2}=3$;因为小灯泡的额定电流为0.4 A,所以电路的最大电流为0.4 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,所以小灯泡两端的电压为额定电压2.5 V,电流为0.4 A,电功率$P_2'=1\ \mathrm{W}$,根据串联分压可得,此时滑动变阻器两端的电压$U'=4\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$,滑动变阻器的电功率$P_1'=U' × I_{\mathrm{max}}=1.5\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A}=0.6\ \mathrm{W}$,则$\frac{P_1'}{P_2'}=0.6$,所以最大值$a=3$,最小值$b=0.6$,则$\frac{a}{b}=5$。
【点拨】由电路图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某处,由题意得,此时电路的电流$I=0.2\ \mathrm{A}$,因为小灯泡的电阻不变,先根据小灯泡的规格可得$I_{\mathrm{额}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{1\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.4\ \mathrm{A}$,则小灯泡的电阻$R_{\mathrm{灯}}=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_{\mathrm{额}}}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}}=6.25\ \Omega$,所以小灯泡的实际功率$P_{\mathrm{实}}=I^2 R_{\mathrm{灯}}=(0.2\ \mathrm{A})^2 × 6.25\ \Omega=0.25\ \mathrm{W}$。由于电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V,在保证电路安全使用的情况下,当电压表示数为3 V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电路中的电流最小,根据串联电路分压特点及欧姆定律可得,电路此时的电流$I_1=\frac{U-3\ \mathrm{V}}{R_{\mathrm{灯}}}=\frac{4\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}}{6.25\ \Omega}=0.16\ \mathrm{A}$,此时滑动变阻器的电功率$P_1=3\ \mathrm{V} × I_1=3\ \mathrm{V} × 0.16\ \mathrm{A}=0.48\ \mathrm{W}$,小灯泡的电功率$P_2=I_1^2 R_{\mathrm{灯}}=(0.16\ \mathrm{A})^2 × 6.25\ \Omega=0.16\ \mathrm{W}$,此时$\frac{P_1}{P_2}=3$;因为小灯泡的额定电流为0.4 A,所以电路的最大电流为0.4 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,所以小灯泡两端的电压为额定电压2.5 V,电流为0.4 A,电功率$P_2'=1\ \mathrm{W}$,根据串联分压可得,此时滑动变阻器两端的电压$U'=4\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$,滑动变阻器的电功率$P_1'=U' × I_{\mathrm{max}}=1.5\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A}=0.6\ \mathrm{W}$,则$\frac{P_1'}{P_2'}=0.6$,所以最大值$a=3$,最小值$b=0.6$,则$\frac{a}{b}=5$。
解析
【分析】
首先明确电路连接:小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端电压。解题思路:1. 利用灯泡额定参数计算其电阻,结合实际电流求实际功率;2. 结合电流表、电压表量程及灯泡额定电流,确定电路安全的最大、最小电流;3. 利用串联电路电流相等的特点,简化滑动变阻器与小灯泡功率比值的计算,进而求出比值的最值,最终计算两最值的比值。
【解析】
1. 计算小灯泡电阻及实际功率:
由灯泡铭牌“2.5 V 1 W”,根据$P=UI$得额定电流:
$I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{1\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.4\ \mathrm{A}$,
再由欧姆定律得小灯泡电阻:
$R_{灯}=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}}=6.25\ \Omega$。
当电流$I=0.2\ \mathrm{A}$时,小灯泡实际功率:
$P_{实}=I^2 R_{灯}=(0.2\ \mathrm{A})^2 × 6.25\ \Omega=0.25\ \mathrm{W}$。
2. 确定电路安全的电流范围:
最大电流:电流表量程0~0.6 A,灯泡额定电流0.4 A,滑动变阻器允许1 A,故电路最大电流$I_{max}=0.4\ \mathrm{A}$;
最小电流:电压表量程0~3 V,即滑动变阻器最大电压$U_{滑max}=3\ \mathrm{V}$,此时灯泡两端电压$U_{灯min}=U - U_{滑max}=4\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=1\ \mathrm{V}$,电路最小电流:
$I_{min}=\frac{U_{灯min}}{R_{灯}}=\frac{1\ \mathrm{V}}{6.25\ \Omega}=0.16\ \mathrm{A}$。
3. 计算$\frac{P_1}{P_2}$的最值:
串联电路电流处处相等,$P_1=U_{滑}I$,$P_2=U_{灯}I$,故$\frac{P_1}{P_2}=\frac{U_{滑}}{U_{灯}}$。
电流最小时,$U_{滑}=3\ \mathrm{V}$,$U_{灯}=1\ \mathrm{V}$,比值最大值$a=\frac{3\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{V}}=3$;
电流最大时,灯泡正常发光,$U_{灯}=2.5\ \mathrm{V}$,滑动变阻器电压$U_{滑}'=4\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$,比值最小值$b=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.6$;
4. 计算$\frac{a}{b}=\frac{3}{0.6}=5$。
【答案】
0.25;5
【知识点】
串联电路规律、电功率计算、欧姆定律应用
【点评】
本题综合考查串联电路特点、欧姆定律与电功率的应用,关键是确定电路安全的电流范围,利用串联电流相等简化功率比值计算,需注意各元件的安全限制,难度适中。
【难度系数】
0.5
首先明确电路连接:小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端电压。解题思路:1. 利用灯泡额定参数计算其电阻,结合实际电流求实际功率;2. 结合电流表、电压表量程及灯泡额定电流,确定电路安全的最大、最小电流;3. 利用串联电路电流相等的特点,简化滑动变阻器与小灯泡功率比值的计算,进而求出比值的最值,最终计算两最值的比值。
【解析】
1. 计算小灯泡电阻及实际功率:
由灯泡铭牌“2.5 V 1 W”,根据$P=UI$得额定电流:
$I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{1\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.4\ \mathrm{A}$,
再由欧姆定律得小灯泡电阻:
$R_{灯}=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}}=6.25\ \Omega$。
当电流$I=0.2\ \mathrm{A}$时,小灯泡实际功率:
$P_{实}=I^2 R_{灯}=(0.2\ \mathrm{A})^2 × 6.25\ \Omega=0.25\ \mathrm{W}$。
2. 确定电路安全的电流范围:
最大电流:电流表量程0~0.6 A,灯泡额定电流0.4 A,滑动变阻器允许1 A,故电路最大电流$I_{max}=0.4\ \mathrm{A}$;
最小电流:电压表量程0~3 V,即滑动变阻器最大电压$U_{滑max}=3\ \mathrm{V}$,此时灯泡两端电压$U_{灯min}=U - U_{滑max}=4\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=1\ \mathrm{V}$,电路最小电流:
$I_{min}=\frac{U_{灯min}}{R_{灯}}=\frac{1\ \mathrm{V}}{6.25\ \Omega}=0.16\ \mathrm{A}$。
3. 计算$\frac{P_1}{P_2}$的最值:
串联电路电流处处相等,$P_1=U_{滑}I$,$P_2=U_{灯}I$,故$\frac{P_1}{P_2}=\frac{U_{滑}}{U_{灯}}$。
电流最小时,$U_{滑}=3\ \mathrm{V}$,$U_{灯}=1\ \mathrm{V}$,比值最大值$a=\frac{3\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{V}}=3$;
电流最大时,灯泡正常发光,$U_{灯}=2.5\ \mathrm{V}$,滑动变阻器电压$U_{滑}'=4\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$,比值最小值$b=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.6$;
4. 计算$\frac{a}{b}=\frac{3}{0.6}=5$。
【答案】
0.25;5
【知识点】
串联电路规律、电功率计算、欧姆定律应用
【点评】
本题综合考查串联电路特点、欧姆定律与电功率的应用,关键是确定电路安全的电流范围,利用串联电流相等简化功率比值计算,需注意各元件的安全限制,难度适中。
【难度系数】
0.5
9.[2025·湖南]小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3 V且保持不变,小灯泡额定电压为2.5 V。

(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求导线不得交叉。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最
(3)闭合开关后,移动滑片P,观察到电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为
(4)进行相同实验的另一同学,检查电路时发现导线连接正确且开关闭合,但灯座上忘记安装小灯泡,此时观察到
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求导线不得交叉。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最
左
端。(3)闭合开关后,移动滑片P,观察到电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为
0.75
W。(4)进行相同实验的另一同学,检查电路时发现导线连接正确且开关闭合,但灯座上忘记安装小灯泡,此时观察到
电压
表的指针有明显偏转。答案
9.【解】(1)如图所示。
【点拨】(1)图甲中电流表还没有接入电路,电流表要串联在电路中。(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最左端。(3)闭合开关后,移动滑片P,观察到电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小测量范围,分度值为0.02 A,则此时电流为0.3 A,小灯泡的额定功率$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}} I_{\mathrm{额}}=2.5\ \mathrm{V} × 0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$。(4)进行相同实验的另一同学,检查电路发现导线连接正确且开关闭合,但灯座上忘记安装小灯泡,此时电压表测电源电压,所以会观察到电压表的指针有明显偏转;电压表串联在电路中,且电压表自身的电阻很大,所以电路中的电流几乎为零,即电流表的指针几乎不偏转。
解析
【分析】
本题为测量小灯泡额定功率的电学实验题,需结合电路连接规则、滑动变阻器使用要求、电表读数方法及电路故障分析思路解题:
(1) 连接实物图时,电流表需串联在电路中,根据电路电流范围选择合适量程,且导线不能交叉;
(2) 闭合开关前,滑动变阻器应调至最大阻值处,需结合滑动变阻器接线判断滑片位置;
(3) 读取电流表示数时,先确定电流表量程和分度值,再结合小灯泡额定电压计算额定功率;
(4) 分析未装小灯泡时的电路结构,判断电表的偏转情况。
【解析】
(1) 电流表需串联在电路中,电源电压为3V,小灯泡额定电压2.5V,电路电流较小,故电流表选0~0.6A量程,将电流表的“-”接线柱与灯泡的左接线柱连接,导线不交叉,完成电路连接(对应参考答案的图)。
(2) 闭合开关前,滑动变阻器应调至最大阻值处,图中滑动变阻器接右下B和左上C,滑片P移到最左端时,接入电路的电阻丝最长,阻值最大,故填“左”。
(3) 电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,图乙中电流表示数为0.3A,小灯泡额定功率$P=U_{额}I_{额}=2.5V×0.3A=0.75W$。
(4) 灯座未安装小灯泡时,电压表串联在电路中,电压表内阻极大,电路电流几乎为0,电流表指针几乎不偏转;电压表测电源电压,故电压表指针有明显偏转,填“电压”。
【答案】
(1) 如图所示(
);(2) 左;(3) 0.75;(4) 电压
【知识点】
测量小灯泡额定功率、滑动变阻器使用、电流表与电压表使用
【点评】
本题考查测量小灯泡额定功率的基础电学实验,涵盖电路连接、滑动变阻器操作、电表读数及故障分析,需掌握实验核心原理和基本操作要求。
【难度系数】
0.6
本题为测量小灯泡额定功率的电学实验题,需结合电路连接规则、滑动变阻器使用要求、电表读数方法及电路故障分析思路解题:
(1) 连接实物图时,电流表需串联在电路中,根据电路电流范围选择合适量程,且导线不能交叉;
(2) 闭合开关前,滑动变阻器应调至最大阻值处,需结合滑动变阻器接线判断滑片位置;
(3) 读取电流表示数时,先确定电流表量程和分度值,再结合小灯泡额定电压计算额定功率;
(4) 分析未装小灯泡时的电路结构,判断电表的偏转情况。
【解析】
(1) 电流表需串联在电路中,电源电压为3V,小灯泡额定电压2.5V,电路电流较小,故电流表选0~0.6A量程,将电流表的“-”接线柱与灯泡的左接线柱连接,导线不交叉,完成电路连接(对应参考答案的图)。
(2) 闭合开关前,滑动变阻器应调至最大阻值处,图中滑动变阻器接右下B和左上C,滑片P移到最左端时,接入电路的电阻丝最长,阻值最大,故填“左”。
(3) 电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,图乙中电流表示数为0.3A,小灯泡额定功率$P=U_{额}I_{额}=2.5V×0.3A=0.75W$。
(4) 灯座未安装小灯泡时,电压表串联在电路中,电压表内阻极大,电路电流几乎为0,电流表指针几乎不偏转;电压表测电源电压,故电压表指针有明显偏转,填“电压”。
【答案】
(1) 如图所示(
【知识点】
测量小灯泡额定功率、滑动变阻器使用、电流表与电压表使用
【点评】
本题考查测量小灯泡额定功率的基础电学实验,涵盖电路连接、滑动变阻器操作、电表读数及故障分析,需掌握实验核心原理和基本操作要求。
【难度系数】
0.6
10. ⋮⋮ (新趋势 真实情境)图甲为低温液化制酒示意图。天锅内装有1 m高的冷水,底部连有控制排水与注水的装置,该装置内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12 V,$R_t$为热敏电阻,其阻值随天锅中水温变化的关系如图丙所示,当水温达到50 ℃时,排水口打开将水全部排出;$R_p$为压敏电阻,其阻值随水对锅底的压强变化关系如图丁所示,当水压为0时,注水口打开,排水口关闭,将冷水注入天锅,注水高度达到1 m时注水口关闭。($\rho_{水}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g$取10 N/kg,不考虑水的蒸发)

(1)水高为1 m时,$R_p$的阻值为
(2)排水口刚打开时,电路中的电流为
(3)排水过程中,当$R_t$的功率为1 W时,求$R_p$的阻值(设排水过程中水温保持50 ℃不变)。
(1)水高为1 m时,$R_p$的阻值为
100
Ω。(2)排水口刚打开时,电路中的电流为
0.06
A。(3)排水过程中,当$R_t$的功率为1 W时,求$R_p$的阻值(设排水过程中水温保持50 ℃不变)。
答案
10.【解】(1)100 (2)0.06
(3)当水温达到50 ℃时,排水口打开,热敏电阻阻值为100 Ω,当$R_t$的功率为1 W时,由$P=I^2 R$可知,此时电路中电流$I'=\sqrt{\frac{P}{R_t}}=\sqrt{\frac{1\ \mathrm{W}}{100\ \Omega}}=0.1\ \mathrm{A}$,
根据串联电路电阻规律及欧姆定律知,$R_p$的阻值$R_p'=R_{\mathrm{总}}'-R_t=\frac{U}{I'} - R_t=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}} -100\ \Omega=20\ \Omega$。
【点拨】(1)水高为1 m时,水对锅底的压强$p=\rho_{\mathrm{水}} gh=1 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 1\ \mathrm{m}=1 × 10^4\ \mathrm{Pa}$,由图丁可知,此时$R_p$的阻值为100 Ω。(2)当水温达到50 ℃时,排水口打开,由图丙可知,此时热敏电阻$R_t$的阻值为100 Ω,根据串联电路电阻规律及欧姆定律知,排水口刚打开时,电路中的电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{U}{R_p+R_t}=\frac{12\ \mathrm{V}}{100\ \Omega+100\ \Omega}=0.06\ \mathrm{A}$。
(3)当水温达到50 ℃时,排水口打开,热敏电阻阻值为100 Ω,当$R_t$的功率为1 W时,由$P=I^2 R$可知,此时电路中电流$I'=\sqrt{\frac{P}{R_t}}=\sqrt{\frac{1\ \mathrm{W}}{100\ \Omega}}=0.1\ \mathrm{A}$,
根据串联电路电阻规律及欧姆定律知,$R_p$的阻值$R_p'=R_{\mathrm{总}}'-R_t=\frac{U}{I'} - R_t=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}} -100\ \Omega=20\ \Omega$。
【点拨】(1)水高为1 m时,水对锅底的压强$p=\rho_{\mathrm{水}} gh=1 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 1\ \mathrm{m}=1 × 10^4\ \mathrm{Pa}$,由图丁可知,此时$R_p$的阻值为100 Ω。(2)当水温达到50 ℃时,排水口打开,由图丙可知,此时热敏电阻$R_t$的阻值为100 Ω,根据串联电路电阻规律及欧姆定律知,排水口刚打开时,电路中的电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{U}{R_p+R_t}=\frac{12\ \mathrm{V}}{100\ \Omega+100\ \Omega}=0.06\ \mathrm{A}$。
解析
【分析】
本题结合低温液化制酒的真实情境,考查液体压强、串联电路欧姆定律及电功率的综合应用。解题思路如下:
1. 第(1)问:先利用液体压强公式计算水高1m时对锅底的压强,再从压敏电阻Rp的阻值随压强变化的图像中读取对应阻值;
2. 第(2)问:排水口打开时水温为50℃,从热敏电阻Rt的阻值随温度变化的图像中读取Rt的阻值,结合第(1)问的Rp阻值,利用串联电路总电阻规律和欧姆定律计算电路电流;
3. 第(3)问:排水时水温保持50℃,故Rt阻值不变,已知Rt的功率,利用电功率公式求出电路电流,再结合欧姆定律和串联电阻规律求出此时Rp的阻值。
【解析】
(1) 水高为1m时,水对锅底的压强:
$p = \rho_{水}gh = 1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×1\ \mathrm{m} = 1×10^4\ \mathrm{Pa}$,
由图丁可知,当压强为$1×10^4\ \mathrm{Pa}$时,$R_p = 100\ \Omega$。
(2) 排水口刚打开时,水温为50℃,由图丙可知,此时热敏电阻$R_t = 100\ \Omega$,
电路中$R_t$与$R_p$串联,总电阻$R_{总} = R_t + R_p = 100\ \Omega +100\ \Omega =200\ \Omega$,
根据欧姆定律,电路电流:
$I = \frac{U}{R_{总}} = \frac{12\ \mathrm{V}}{200\ \Omega} =0.06\ \mathrm{A}$。
(3) 排水过程中水温保持50℃,故$R_t =100\ \Omega$,已知$R_t$的功率$P=1\ \mathrm{W}$,
由$P=I^2R_t$得,此时电路电流:
$I' = \sqrt{\frac{P}{R_t}} = \sqrt{\frac{1\ \mathrm{W}}{100\ \Omega}} =0.1\ \mathrm{A}$,
电路总电阻:$R_{总}' = \frac{U}{I'} = \frac{12\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}} =120\ \Omega$,
则此时$R_p$的阻值:
$R_p' = R_{总}' - R_t =120\ \Omega -100\ \Omega =20\ \Omega$。
【答案】
(1) 100;(2) 0.06;(3) 20 Ω
【知识点】
串联电路欧姆定律、电功率计算、液体压强
【点评】
本题以真实制酒装置为背景,将物理知识与实际应用结合,考查学生从图像提取信息并结合公式解决问题的能力,综合性较强,需掌握相关物理规律的应用。
【难度系数】
0.5
本题结合低温液化制酒的真实情境,考查液体压强、串联电路欧姆定律及电功率的综合应用。解题思路如下:
1. 第(1)问:先利用液体压强公式计算水高1m时对锅底的压强,再从压敏电阻Rp的阻值随压强变化的图像中读取对应阻值;
2. 第(2)问:排水口打开时水温为50℃,从热敏电阻Rt的阻值随温度变化的图像中读取Rt的阻值,结合第(1)问的Rp阻值,利用串联电路总电阻规律和欧姆定律计算电路电流;
3. 第(3)问:排水时水温保持50℃,故Rt阻值不变,已知Rt的功率,利用电功率公式求出电路电流,再结合欧姆定律和串联电阻规律求出此时Rp的阻值。
【解析】
(1) 水高为1m时,水对锅底的压强:
$p = \rho_{水}gh = 1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×1\ \mathrm{m} = 1×10^4\ \mathrm{Pa}$,
由图丁可知,当压强为$1×10^4\ \mathrm{Pa}$时,$R_p = 100\ \Omega$。
(2) 排水口刚打开时,水温为50℃,由图丙可知,此时热敏电阻$R_t = 100\ \Omega$,
电路中$R_t$与$R_p$串联,总电阻$R_{总} = R_t + R_p = 100\ \Omega +100\ \Omega =200\ \Omega$,
根据欧姆定律,电路电流:
$I = \frac{U}{R_{总}} = \frac{12\ \mathrm{V}}{200\ \Omega} =0.06\ \mathrm{A}$。
(3) 排水过程中水温保持50℃,故$R_t =100\ \Omega$,已知$R_t$的功率$P=1\ \mathrm{W}$,
由$P=I^2R_t$得,此时电路电流:
$I' = \sqrt{\frac{P}{R_t}} = \sqrt{\frac{1\ \mathrm{W}}{100\ \Omega}} =0.1\ \mathrm{A}$,
电路总电阻:$R_{总}' = \frac{U}{I'} = \frac{12\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}} =120\ \Omega$,
则此时$R_p$的阻值:
$R_p' = R_{总}' - R_t =120\ \Omega -100\ \Omega =20\ \Omega$。
【答案】
(1) 100;(2) 0.06;(3) 20 Ω
【知识点】
串联电路欧姆定律、电功率计算、液体压强
【点评】
本题以真实制酒装置为背景,将物理知识与实际应用结合,考查学生从图像提取信息并结合公式解决问题的能力,综合性较强,需掌握相关物理规律的应用。
【难度系数】
0.5
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