第5页

信息发布者:
解:
(1) 本月用电量$W=951.6\ \mathrm{kW·h}-811.6\ \mathrm{kW·h}=140\ \mathrm{kW·h}$
解:
(2) 电流做功$W=UIt=220\ \mathrm{V}×4.5\ \mathrm{A}×10×60\ \mathrm{s}=5.94×10^5\ \mathrm{J}$
消耗的电能$W=5.94×10^5\ \mathrm{J}=0.165\ \mathrm{kW·h}$
脉冲指示灯闪烁次数$n=0.165\ \mathrm{kW·h}×3200\ \mathrm{imp/(kW·h)}=528$次
解:
(1) 当油面在A处时,滑动变阻器接入电阻为0,
由欧姆定律得$R'=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$
解:
(2) 当油面在B处时,滑动变阻器接入最大电阻,
总电阻$R_总=R'+R=12\ \Omega+48\ \Omega=60\ \Omega$
电路电流$I'=\frac{U}{R_总}=\frac{6\ \mathrm{V}}{60\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$
1min内电流做功$W=UI't=6\ \mathrm{V}×0.1\ \mathrm{A}×60\ \mathrm{s}=36\ \mathrm{J}$
研究电功与电压的关系时,应保持通过灯泡的电流相等,使两个灯泡两端的电压不相等,根据灯泡的亮度判断电流通过哪个灯泡做的电功多。因此,应把两个灯泡串联起来接入电路,如图所示。

【分析】
(1) 计算本月用电量,需用本月底电能表的示数减去上月底的示数,先确定本月底电能表的示数为$951.6\ \mathrm{kW·h}$,再进行减法运算即可。
(2) 计算电流做功,可利用公式$W=UIt$,注意要将时间单位换算为秒;计算脉冲指示灯闪烁次数,先把电功单位换算为$\mathrm{kW·h}$,再结合电能表参数$3200\ \mathrm{imp/(kW·h)}$的物理意义进行计算。
【解析】
(1) 由图可知本月底电能表的示数为$951.6\ \mathrm{kW·h}$,
本月用电量:
$W_{\mathrm{月}} = 951.6\ \mathrm{kW·h} - 811.6\ \mathrm{kW·h} = 140\ \mathrm{kW·h}$
(2) ① 已知$U=220\ \mathrm{V}$,$I=4.5\ \mathrm{A}$,$t=10\ \mathrm{min}=10×60\ \mathrm{s}=600\ \mathrm{s}$,
根据电功公式$W=UIt$,电流做的功:
$W = 220\ \mathrm{V}×4.5\ \mathrm{A}×600\ \mathrm{s} = 5.94×10^5\ \mathrm{J}$
② 将电功单位换算为$\mathrm{kW·h}$:
$W = 5.94×10^5\ \mathrm{J} = \frac{5.94×10^5}{3.6×10^6}\ \mathrm{kW·h} = 0.165\ \mathrm{kW·h}$
电能表参数$3200\ \mathrm{imp/(kW·h)}$表示每消耗$1\ \mathrm{kW·h}$的电能,指示灯闪烁3200次,
则指示灯闪烁次数:
$n = 0.165\ \mathrm{kW·h}×3200\ \mathrm{imp/(kW·h)} = 528$次
【答案】
(1) $\boldsymbol{140\ \mathrm{kW·h}}$
(2) 电流做功$\boldsymbol{5.94×10^5\ \mathrm{J}}$,脉冲指示灯闪烁$\boldsymbol{528}$次
【知识点】
电能表读数,电功计算,电能表参数应用
【点评】
本题考查电能表的使用与电功的计算,解题时需注意单位的统一与换算,理解电能表参数的物理意义是解题的关键。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先解决第(1)问:当油面在A处时,滑动变阻器的滑片在最下端,此时滑动变阻器接入电路的电阻为0,电路为$R'$的简单电路,已知电源电压和此时的电流,根据欧姆定律的变形式可求出$R'$的阻值。
接着解决第(2)问:当油面在B处时,滑动变阻器的滑片在最上端,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大,先计算电路总电阻,再根据欧姆定律求出电路电流,最后利用电功公式计算1分钟内电流做的功。
【解析】
(1) 当油面在A处时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,电路为$R'$的简单电路。
根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可得,$R'$的阻值:
$R'=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$
(2) 当油面在B处时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,此时电路的总电阻:
$R_{总}=R'+R=12\ \Omega+48\ \Omega=60\ \Omega$
此时电路中的电流:
$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{60\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$
1min即60s内电流做的功:
$W=UI't=6\ \mathrm{V}×0.1\ \mathrm{A}×60\ \mathrm{s}=36\ \mathrm{J}$
【答案】
(1) $R'$的阻值为$12\Omega$;(2) 1min内电流做的功为$36\mathrm{J}$。
【知识点】
欧姆定律的应用、电功的计算
【点评】
本题结合实际装置考查了欧姆定律和电功公式的应用,关键是明确油面在不同位置时滑动变阻器的接入电阻情况,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.6
【分析】
要研究电功与电压的关系,需运用控制变量法:首先明确电功的影响因素包括电压、电流和通电时间,因此要控制电流和通电时间这两个变量相同,只改变电压这一研究变量。
接着分析电路连接方式:串联电路的特点是各处电流相等,恰好能满足电流相同的控制条件;选择两个规格不同的灯泡,它们的电阻不同,串联时根据U=IR,两端电压会不同,实现电压变量的改变。另外,电功的多少无法直接观测,可通过灯泡的亮度间接判断(转换法),因为相同时间内,电流做功越多,灯泡实际功率越大,亮度越亮。所以电路设计的关键是利用串联电路的电流特点来控制电流相等,从而实现研究电功与电压关系的目的。
【解析】
根据控制变量法的实验要求,研究电功与电压的关系时,需控制通过用电器的电流和通电时间相同,改变用电器两端的电压。
1. 电路设计:将两个规格不同的灯泡串联接入电路。由于串联电路中电流处处相等,能保证通过两个灯泡的电流相同;而规格不同的灯泡电阻不同,串联时两端电压不同,满足变量控制的要求。
2. 电功判断:通电后,通过观察灯泡的亮度来判断电流做功的多少。灯泡越亮,说明相同时间内电流通过该灯泡做的电功越多。
【答案】
应将两个规格不同的灯泡串联接入电路,利用串联电路电流处处相等的特点,控制通过灯泡的电流和通电时间相同,使两个灯泡两端电压不同;通过灯泡的亮度判断电流做功的多少,灯泡越亮,电流做的电功越多。
【知识点】
控制变量法、电功的影响因素、串联电路电流特点
【点评】
本题聚焦电功影响因素的实验电路设计,核心是控制变量法与转换法的综合应用。通过串联电路实现电流的控制,用灯泡亮度间接反映电功的多少,充分体现了物理实验中“控制变量”和“转换”的研究思想,是电学基础实验的典型考查内容。
【难度系数】
0.7