【正文】 ”的結(jié)論，必須控制電流相同，丁圖中是通過兩個(gè)電磁鐵串聯(lián)實(shí)現(xiàn)的． 故答案為： ①釘帽； ②乙； 丙； ③丁． 【點(diǎn)評】 掌握電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素，利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱跟各因素之間的關(guān)系． 20．在 “探究影響電流做功多少的因素 ”活動(dòng)中，同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖甲、乙、丙三個(gè)電路． （ 1）經(jīng)過討論，認(rèn)為不應(yīng)該選擇圖甲電路，原因是 電壓改變時(shí)，電流也在變，沒有控制變量 ． （ 2）為研究電流做功與電壓的關(guān)系，應(yīng)該選擇圖 丙 所示的電路． （ 3）利用圖丙電路研究某問題，當(dāng)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn) L1 燈不亮， L2 燈亮，電壓表 V1 沒有示數(shù)，則電路發(fā)生的故障是 L1 短路 ． （ 4）學(xué)習(xí)電功率知識后，小明想測燈泡的額定功率，將標(biāo)有 “6V 6W”的燈泡 L1 和 “6V 4W”的燈泡 L2 按圖丙電路連接，再接入電流表．經(jīng)分析，在保證電路元件安全的情況下能測出燈泡 L2 的額定功率． 【考點(diǎn)】 控制變量法與探究性實(shí)驗(yàn)方案． 【分析】 （ 1）電流做功的大小與電壓、電流和通電時(shí)間三個(gè)因素有關(guān)，當(dāng)研究與其中某一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制其余的因素不變； （ 2）研究電流做功與電壓的關(guān)系 ，應(yīng)控制電流的大小和通電時(shí)間相同，通過比較電壓的大小，得出電流做功與電壓的關(guān)系； （ 3）電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩接線柱和電源連接的部分電路中沒有斷路；電壓表無示數(shù)，說明可能電壓表被短路，或者電壓表與電源連接的部分電路有斷路，綜合分析就可以找出故障． （ 4）額定功率是小燈泡在額定電壓下發(fā)揮的功率，要測量燈泡的額定功率，燈泡兩端的電壓必須能達(dá)到其額定電壓，電路中的電流為燈泡的額定電流． 【解答】 解：（ 1）甲電路中，滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)時(shí)，燈泡兩端的電壓和電流都在變化，無法控制電流或者電壓不變，根據(jù)控制變量法的 思想，不能研究電流做功與電壓和電流的關(guān)系，因?yàn)殡娐分须妷汉碗娏魍瑫r(shí)改變，不能單獨(dú)控制其中一個(gè)不變． （ 2）研究電流與電壓的關(guān)系，就應(yīng)該控制電路中的電流不變，通過比較電壓，研究電流做功與電壓的關(guān)系，圖丙中兩只燈泡串聯(lián)，控制了電流相同． （ 3）圖丙中，當(dāng)閉合開關(guān)后， L1 燈不亮， L2 燈亮，說明電路是通路，電壓表 V1 沒有示數(shù)，說明其并聯(lián)部分出現(xiàn)了短路，因此電路發(fā)生的故障是 L1 短路． （ 4） “6V 6W”燈泡 L1 額定電流 I1= = =1A， “6V 4W”燈泡 L2 額定電流 I2= = =， 因?yàn)?1A＜ 以及兩燈串聯(lián)，所以為保護(hù)燈 L2，電路中的電流不能超過 ，因此燈泡 L2 能正常發(fā)光，接入電流表能測量燈 L2 的額定功率． 故答案為：（ 1）電壓改變時(shí)，電流也在變，沒有控制變量； （ 2）丙；（ 3） L1 短路；（ 4） L2． 【點(diǎn)評】 解題時(shí)要注意控制變量法的應(yīng)用；解第（ 4）時(shí)要注意，兩燈串聯(lián)，通過它們的電流相等，但又不能超過額定電流，否則就有燒毀的危險(xiǎn)，因此額定電流較小的燈泡能正常發(fā)光，另一只發(fā)光較暗． 21．某太陽能熱水器內(nèi)裝有 100kg 初溫為 25℃ 的水，經(jīng)過一天的太陽照射，水溫升高到 75℃ ，則：（過 程中不計(jì)熱損失，水的比熱容為 103J/（ kg?℃ ）、天然氣的熱值為 107J/kg） （ 1）水吸收的熱量為多少 J？ （ 2）這些熱量相對于完全燃燒多少 kg 天然氣所放出的熱量？ （ 3）要產(chǎn)生同樣多的熱量，用 “220V 2022W”的電熱水器正常工作需要多少 min 時(shí)間？ 【考點(diǎn)】 電功與熱量的綜合計(jì)算． 【分析】 （ 1）知道水的質(zhì)量和初溫、末溫、比熱容，根據(jù) Q 吸 =cm（ t﹣ t0）求出水吸收的熱量； （ 2）根據(jù)題意可知天然氣完全燃燒釋放的熱量，根據(jù) Q 放 =mq 求出所需天然氣的質(zhì)量； （ 3）根據(jù)題意可知電熱水 器產(chǎn)生的熱量，根據(jù) Q=W=Pt 求出電熱水器正常工作的時(shí)間． 【解答】 解：（ 1）水吸收的熱量： Q 吸 =cm（ t﹣ t0） = 103 J/（ kg?℃ ） 100kg （ 75℃ ﹣ 25℃ ） = 107J； （ 2）由題意可知，天然氣完全燃燒釋放的熱量： Q 放 =Q 吸 = 107J， 由 Q 放 =mV 可得，所需天然氣的質(zhì)量： m′= = =1kg； （ 3）由題意可知，電熱水器產(chǎn)生的熱量： Q 放 =Q 吸 = 107J， 由 Q 放 =W=Pt 可得，電熱水器正常工作的時(shí)間： t′= = = =10500s=175min． 答：（ 1）水吸收的熱量為 107J； （ 2）這些熱量相對于完全燃燒 1kg 天然氣所放出的熱量； （ 3）要產(chǎn)生同樣多的熱量，用 “220V 2022W”的電熱水器正常工作需要 175min． 【點(diǎn)評】 本題考查了吸熱公式和燃料完全燃燒釋放熱量公式以及電功公式的綜合應(yīng)用，是一道較為簡單的計(jì)算題． 22．如圖所示電路中，電源電壓 6V 恒定，電流表的量程為 0～ 3A，電壓表的量程為 0～ 3V，燈 L1 和 L2 的規(guī)格分別為 “6V ”和 “6V 3W”，滑動(dòng)變阻器 R 的規(guī)格為 “60Ω 1A”，不計(jì)溫度對燈絲的影響， 求： （ 1） L1 與 L2 的電阻各是多大？ （ 2）滑動(dòng)變阻器的滑片 P 放在 a 端時(shí)，閉合開關(guān) S S S3 后，電流表的讀數(shù)是多少？ （ 3）若兩燈中只允許一盞燈工作，且要求電路元件安全使用，在滑片移動(dòng)過程中，整個(gè)電路至少消耗多少電功率？ 【考點(diǎn)】 歐姆定律的應(yīng)用；電功率的計(jì)算． 【分析】 （ 1）知道兩燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù) P= 求出兩燈泡的電阻； （ 2）滑動(dòng)變阻器的滑片 P 放在 a 端時(shí)，閉合開關(guān) S S S3 后，兩燈泡并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，利用歐姆定律求出電流表的讀數(shù)； （ 3）根據(jù)歐姆定律求出兩燈泡的額定電流，由電路圖可知若兩燈只許一盞燈工作時(shí)，兩只燈泡的一只與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小為 0 時(shí)，兩只燈泡恰好正常工作，從而確定電路中燈泡、電流表、滑動(dòng)變阻器始終安全；根據(jù) P=UI 可知要使整個(gè)電路要消耗的電功率最小，只要電路中的電流最小即可，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)電路中的最小電流，進(jìn)一步求出最小電功率． 【解答】 解：（ 1）由 P= 可得，兩燈泡的電阻分別為： R1= = =15Ω， R2= = =12Ω； （ 2）滑動(dòng)變阻器的滑片 P 放 在 a 端時(shí)，閉合開關(guān) S S S3 后，兩燈泡并聯(lián)，電流表測干路電流， 因并聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻倒數(shù)之和， 所以，電路中的總電阻： R 并 = = = Ω， 電流表的讀數(shù)： I= = =； （ 3）兩燈泡的額定電流分別為： I1= = =， I2= = =， 當(dāng)只允許一盞燈接入電路時(shí)，應(yīng)是 L1 或 L2 與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)， 因 ＜ ＜ 1A＜ 3A，且 U1=U2=U=6V， 所以，兩燈泡、電流表、滑動(dòng)變阻器始終安全， 由串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知，當(dāng)電壓表的示數(shù)為 3V 時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入 電路的電阻最大，電路中的電流最小， 因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和， 所以，此時(shí)兩燈泡兩端的電壓為： UL=U﹣ UP=6V﹣ 3V=3V， 當(dāng)讓燈 L1 工作時(shí)，電路中的最小電流為 I1′= = =， 當(dāng)讓燈 L2 工作時(shí)，電路中的最小電流為 I2′= = =， 所以電路的最小電功率為 P 小 =UI1′=6V =． 答：（ 1） L1 與 L2 的電阻依次為 15Ω、 12Ω； （ 2）滑動(dòng)變阻器的滑片 P 放在 a 端時(shí)，閉合開關(guān) S S S3 后，電流表的讀數(shù)是 ； （ 3）若兩燈中只允許一盞燈工作且要 求電路元件安全使用，在滑片移動(dòng)過程中，整個(gè)電路的最小功率為 ． 【點(diǎn)評】 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，會(huì)確定兩燈中只允許一盞燈工作時(shí)電路中的最小電流是關(guān)鍵．