【正文】 電壓表量程是 0～ 3V，最小分度值是 ，由圖知電壓表讀數(shù)是 ．則該電阻的阻值為： R= = =； （ 3）由實驗電路圖知，所測電壓 U 偏大、電流 I 真實，因為 I= ，所以由 R= 知：測量值大于真實值． （ 4）因有兩節(jié)電池，故電壓表的量程為 0﹣ 3V，與用電器并聯(lián)；根據(jù)題意電流表的量程為0﹣ ，滑動變阻器一上一下的接，電表正進負出， 根據(jù)電路圖連接實物如下圖： 故答案為：（ 1）電阻 R 短路；（ 2） ；（ 3）大于；所測電壓 U 偏大；（ 4）見上圖． 四、計算與推導題（第 20 小題 6 分，第 21 小題 8 分，第 22 小題 8 分，共 23 分；解答要有必要的公式和解答過程，只有最后答案的不能得分） 20．如圖所示，在一光滑的斜面上拉一重力 50N 的木塊到 高處 ，木塊沿斜面向上移動了 ，共耗時 5s，不計空氣阻力，然后將木塊從頂端由靜止自由滑下．則 （ 1）拉力的功率是多少？此斜面的機械效率為多少？ （ 2）物體由于運動而具有的能叫動能，可用 Ek 表示，若物體的動能 Ek 與物體的質量 m，速度 v 的定量關系可表示為 Ek= ，不計摩擦，根據(jù)機械能守恒可知物體在此過程中重力做功就等于增加的動能．請用以上信息推導并計算出物體到達底端的速度大小為v= ． 【考點】 杠桿的機械效率． 【分析】 （ 1）已知物重和斜面高度，可以得到克服重力做的功；已知斜面是光滑的，不需要克服摩擦且不考 慮空氣阻力，所以拉力做的功與克服物重做的功相同；已知拉力做的功和所用時間，可以得到拉力的功率；在理想狀態(tài)下，使用機械如果不做額外功，機械效率為 100%； （ 2）已知物體質量、上升高度，可以得到克服質量做的功；已知動能與克服重力做功關系及動能表達式，可以計算物體到達斜面底端速度大?。? 【解答】 解： （ 1）木塊上升過程中克服重力做的功為 W 有用 =Gh=50N =40J； 不僅摩擦和空氣阻力，拉力做的功為 W 總 =W 有用 =40J， 第 16 頁（共 19 頁） 拉力的功率為 P= = =8W； 此斜面的機械效率為 η= = 100%=100%； （ 2）物體從斜面上滑下時，重力做的功為 W=Gh=mgh， 物體滑到最下端具有的動能為 Ek= mv2， 而 W=Ek，即 mgh= mv2， 所以 v= ． 答： （ 1）拉力的功率為 8W；此斜面的機械效率為 100%； （ 2） W=Gh=mgh， Ek= mv2， 而 W=Ek，即 mgh= mv2， 所以 v= ． 21．如圖甲是某同學家的水族箱，箱內盛水 40L，為了讓熱帶魚有一個舒適的生活環(huán)境，箱內裝有一個 “220V 200W”的電加熱棒給水加熱，當水溫升到設定值時加熱棒便自動停止工作，待水溫自 然冷卻到一定溫度后再次加熱，使箱內水溫穩(wěn)定在一定范圍之內，水溫隨時間變化圖象如圖乙所示．水的比熱容為 103J/（ kg?℃ ）則求加熱過程中 （ 1）正常工作時，通過電加熱棒的電流是多少．（保留一位小數(shù)） （ 2）由乙圖可知在一次加熱過程中水從 22℃ 升高到 28℃ 需要吸收多少熱量． （ 3）電加熱器的加熱效率是多少． 【考點】 電功與熱量的綜合計算． 【分析】 （ 1）電加熱棒正常工作時的功率和額定功率相等，根據(jù) P=UI 求出通過的電流； （ 2）由圖乙可知加熱時間和溫度的變化，根據(jù) Q 吸 =cm（ t﹣ t0）求出水吸收的 熱量； （ 3）應用 W=Pt 求出消耗的電能，應用效率公式可以求出電加熱棒給水加熱時的效率． 【解答】 解：（ 1）由 P=UI 可得，正常工作時， 通過電加熱棒的電流： I= = ≈ ； 第 17 頁（共 19 頁） （ 2）由圖可知，加熱過程中溫度由 22℃ 加熱到 28℃ ，加熱時間為 100min， 水吸收的熱量： Q 吸 =cm（ t﹣ t0） = 103J/（ kg?℃ ） 40kg （ 28℃ ﹣ 22℃ ） = 106J， （ 3）由 P= 可得，消耗的電能： W=Pt=200W 100 60s= 106J， 電加熱棒給水加熱時的效率： η= 100%= 100%=84%． 答：（ 1）正常工作時，通過電加熱棒的電流為 ； （ 2）在一次加熱過程中水從 22℃ 升高到 28℃ 需要吸收 106J 的熱量； （ 3）電加熱棒給水加熱時的效率為 84%． 22．實際的電源都有一定的電阻，如干電池，我們需要用它的電壓 U 和電阻 r 兩個物理量來描述它．實際計算過程中，可以把它看成是由一個電壓為 U、電阻為 0 的理想電源與一個電阻值為 r 的電阻串聯(lián)而成，如圖甲所示．將由兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電源與一個滑動變阻器相連，電流表選擇 的量程，滑動變阻器的最大阻值 是 20Ω，當電流表示數(shù)為 時，電壓表的示數(shù)為 ．求： （ 1）電源的內阻 r． （ 2）電路安全的情況下，滑動變阻器接入電路中最小阻值是多少． （ 3）電路外部所有用電器的功率叫做電源的輸出功率，該電路中電源輸出功率的最大值是多少？（提示：使用 y=ax2+bx 函數(shù)時，當 x=﹣ 時，函數(shù)值最大） 【考點】 歐姆定律的應用；電功率的計算． 【分析】 （ 1）一節(jié)干電池的電壓為 ，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓，當電流表示數(shù)為 時，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻和變阻器接入電路中的電阻，根據(jù)電 阻的串聯(lián)求出電源的內阻； （ 2）根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)為 時電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器接入電路中最小阻值； （ 3）設出電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律表示出輸出電壓，根據(jù) P=UI表示出輸出功率，然后根據(jù)函數(shù)的極值得出答案． 【解答】 解：（ 1）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且一節(jié)干電池的電壓為 ， 所以，電源的電壓 U=3V， 由 I= 可得，變阻器接入電路中的電阻和電路中的總電阻分別為： R 滑 = = =6Ω， R 總 = = =10Ω， 第 18 頁（共 19 頁） 因串聯(lián)電路中總電 阻等于各分電阻之和， 所以，電源的內阻： r=R 總 ﹣ R 滑 =10Ω﹣ 6Ω=4Ω； （ 2）當電流表的示數(shù) I′= 時，滑動變阻器接入電路中的電阻最小， 則電路中的總電阻： R 總 ′= = =5Ω， 滑動變阻器接入電路中的最小阻值： R 滑 ′=R 總 ′﹣ r=5Ω﹣ 4Ω=1Ω； （ 3）當電路中的電流為 I 時，路端電壓： U 輸出 =U﹣ Ir， 電源的輸出功率： P 輸出 =U 輸出 I=（ U﹣ Ir） I=﹣ rI2+UI， 當 I=﹣ = = = A 時，電源輸出的功率最大， P 輸出大 =﹣ rI2+UI=﹣ 4Ω （ A） 2+3V A=． 答：（ 1）電源的內阻為 4Ω； （ 2）電路安全的情況下，滑動變阻器接入電路中最小阻值是 1Ω； （ 3）該電路中電源輸出功率的最大值是 ． 第 19 頁（共 19 頁） 2022 年 10 月 3 日