第111页

信息发布者:
10
36

线圈转速和线圈
转向

顺时针
较暗
中速
顺时针
中等亮度
快速
顺时针
较亮
机械

电流
【分析】
1. 求电阻$a$的阻值:根据欧姆定律$ R = \frac{U}{I} $,从I-U图像中选取电阻$a$的一组电压、电流数据,代入公式即可计算出阻值。
2. 求串联时的总电能:串联电路中电流处处相等,已知通过$b$的电流为0.2A,即电路电流为0.2A,从图像中找到此时$a$、$b$两端的电压,根据串联电路总电压等于各部分电压之和得到总电压,再利用电功公式$ W = UIt $计算1min内消耗的总电能。
【解析】
1. 计算电阻$ a $的阻值:
从图像中可知,当电阻$ a $两端电压$ U_a = 2.0\ \mathrm{V} $时,通过的电流$ I_a = 0.2\ \mathrm{A} $,根据欧姆定律$ R = \frac{U}{I} $,可得:
$ R_a = \frac{U_a}{I_a} = \frac{2.0\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 10\ \Omega $。
2. 计算$ a $、$ b $串联时1min内消耗的电能之和:
串联电路中电流处处相等,已知通过$ b $的电流为0.2A,则电路中的电流$ I = 0.2\ \mathrm{A} $。
从图像中查得,当电流为0.2A时,电阻$ a $两端电压$ U_a = 2.0\ \mathrm{V} $,电阻$ b $两端电压$ U_b = 1.0\ \mathrm{V} $。
串联电路总电压$ U_{\mathrm{总}} = U_a + U_b = 2.0\ \mathrm{V} + 1.0\ \mathrm{V} = 3.0\ \mathrm{V} $,时间$ t = 1\ \mathrm{min} = 60\ \mathrm{s} $。
根据电功公式$ W = UIt $,总电能:
$ W = U_{\mathrm{总}}It = 3.0\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A} × 60\ \mathrm{s} = 36\ \mathrm{J} $。
【答案】
10;36
【知识点】
欧姆定律应用,电功的计算,串联电路规律
【点评】
本题结合I-U图像考查电学综合计算,需从图像提取有效数据,掌握串联电路特点、欧姆定律及电功公式是解题核心,注重对图像分析能力和公式应用能力的考查。
【难度系数】
0.7
【分析】
本题包含三个作图题,需分别结合电磁学规律和家庭电路规则分析:
1. 第(1)题:先通过小磁针指向确定螺线管A的磁极,用安培定则判断A的电流方向;再根据小磁针指向确定螺线管B的磁极,再次利用安培定则确定B的电流方向和绕线方式。
2. 第(2)题:先用安培定则判断螺线管磁极,依据磁感线“外部从N极指向S极”的特点画磁感线,再根据小磁针N极与磁感线方向一致确定小磁针的N、S极。
3. 第(3)题:要实现两端开关都能控制灯泡,需将两个声控开关并联,同时遵循“火线进开关,零线接灯座螺旋套”的家庭电路连接原则。
【解析】
(1) ① 小磁针S极靠近螺线管A右端,由异名磁极相吸可知,螺线管A右端为N极、左端为S极;用右手握住螺线管A,大拇指指向N极(右端),四指弯曲方向为电流方向,故A的电流从左端流入、右端流出。
② 小磁针N极指向螺线管B左端,说明B左端为S极、右端为N极;用右手握住螺线管B,大拇指指向N极(右端),四指弯曲方向为电流方向,可知B的电流从右端流入、左端流出;据此画出B的绕线(从右端正面绕入,左端背面绕出),并标出电流方向。
(2) ① 电流从螺线管左端流入、右端流出,右手握住螺线管,大拇指指向右端,可知螺线管右端为N极、左端为S极。
② 磁感线在螺线管外部从N极指向S极,据此画出螺线管周围的磁感线(从右端指向左端)。
③ 小磁针静止时N极指向与磁感线方向一致,故小磁针左端为N极、右端为S极,标出即可。
(3) 将两个声控开关并联,火线分别接入两个开关的一端,两个开关的另一端均连接灯泡顶端金属点,灯泡螺旋套接零线,完成电路连接。
【答案】
作图结果如下(对应各小题的正确图形,与参考答案一致):
(1) 螺线管B的绕线及电流方向如图(a)所示;
(2) 小磁针的N、S极及磁感线方向如图(b)所示;
(3) 家庭电路连接如图(c)所示。
【知识点】
1. 安培定则应用
2. 磁感线特点
3. 家庭电路连接
【点评】
本题综合考查电磁学和家庭电路的基础作图,需要熟练掌握安培定则、磁感线规律及家庭电路安全连接规则,注重逻辑推理与规范作图能力的结合。
【难度系数】
0.6
【分析】
这是一道围绕手摇发电机的实验探究题,我们可以逐个问题拆解分析:
1. 第(1)问:实验中用灯泡亮度反映感应电流大小,表格中设置了线圈转速、线圈转向两个变量,所以要探究的是感应电流大小与这两个因素的关系,思考时要抓住实验的变量设置和实验目的的对应性。
2. 第(2)问:手摇发电机工作时,手摇的过程消耗了机械运动的能量,最终产生电能,从能量的输入和输出角度就能判断能量转化类型。
3. 第(3)问:转换法的关键是“将不易直接观测的量转换为易观测的量”,我们需要逐个分析选项:①中磁性强弱无法直接观察,用吸引大头针数量来体现,符合转换法;②③是根据特征进行分类判断,不属于转换法。
4. 第(4)问:回忆实验室测量电流的专用仪表,就能直接得出答案。
【解析】
(1) 实验通过灯泡亮度判断感应电流大小,表格中设置了线圈转速、线圈转向两个不同的变量,因此是研究发电机产生感应电流的大小与线圈转速和线圈转向的关系。
(2) 手摇发电机工作时,通过手摇带动线圈转动,消耗了机械能,最终产生电能,因此是将机械能转化为电能。
(3) 转换法是把不易直接观测的物理量转换为易观测的物理量:
① 磁性强弱无法直接观察,通过吸引大头针的多少来反映磁性强弱,属于转换法;
② 根据新陈代谢区分生物与非生物、③ 根据元素种类区分单质与化合物,这两个是根据分类标准进行类别判断,不属于转换法,因此选①。
(4) 在实验室中,专门用来测量电路中电流大小的仪表是电流表,因此除借助灯泡观察外,常用电流表来测量。
【答案】
(1) 线圈转速和线圈转向
(2) 机械
(3) ①
(4) 电流
【知识点】
电磁感应现象;能量转化;转换法
【点评】
本题结合手摇发电机的实验场景,考查了电磁感应的影响因素、能量转化、转换法的应用以及电流测量工具,既注重基础概念的考查,也强调了实验探究方法的理解,帮助学生将理论知识和实际实验结合起来。
【难度系数】
0.7