【正文】 】 在設計實驗步驟的過程中，應該預想到某一環(huán)節(jié)中可能造成誤差增大的情況，能做到的情況下對實驗順序進行調(diào)整． 23．在 “測定小燈泡電功率 ”的實驗中，已知小燈泡的額定電壓為 ，燈絲電阻約為 8Ω． （ 1）小明所在實驗小組連接的電路如圖甲所示，其中有兩處錯誤或不妥．請指出： ① 電流表正負接線柱接反 ； ② 滑動變阻器同時連接了下面的接線柱 ． （ 2）將上述錯誤或不妥改正后，閉合開關發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)出特別耀眼的光，且此時電流表、電壓表都有示數(shù)，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是 滑動變阻器滑片沒有位于最大阻值 ． （ 3）實驗中調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)為 時燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則流過小燈泡的電流為 A，小燈泡的額定功率為 W． （ 4）根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，這個小燈泡正常工作時的電阻為 Ω（保留兩位小數(shù)）； 通過實驗繪制成如圖丙所示的 I﹣ U 圖象，通過分析你能得到的結論是 電阻隨溫度變化而變化 ． 【考點】 電功率的測量． 【分析】 （ 1）在實物圖中找連接錯誤之處，一般從電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法上考慮：電壓表量程選擇要看燈泡的額定電壓，電流表的量程要通過 I=UR 計算得出，還要注意電壓表和電流表的正負接線柱和連入電路的方法．滑動變阻器要從接線柱的選擇和滑片位置考慮． （ 2）燈泡亮的耀眼 →電流太大 →電路總電阻太小 →滑動變阻器的滑片沒在最大阻值處． （ 3）由圖乙所示電流表確定其分度值，讀出其示數(shù)，由 P=UI 求出燈泡功率． （ 4）由歐姆定律可以求出燈泡電阻． 【解答】 解：（ 1）由電路連接知：電流表沒有采用 “正進負出 ”的接線方法；滑動變阻器同時連接了下面的兩個接線柱，相當于在電路中串聯(lián)了一個定值電阻，起不到調(diào)節(jié)電路電流的作用； （ 2）燈泡發(fā)光，電流表、電壓表有示數(shù)，說明電路是通路，但電流太大，原因是電路電阻太小，故障是滑動變阻器滑片沒有位于最大阻值處； （ 3）由電路圖可知，電流表量程為 0～ ，由圖乙所示電流表可知，其分度值為 ，示數(shù)為 ，燈泡額定功率為 P 額 =U 額 I 額 = =； （ 4）因為 I= ，所以燈泡正常發(fā)光時的電阻為 R= = ≈ ； 有圖象知：當電壓越大時，電流越大，其實際功率大于額定功率，燈絲溫度較高，電阻會變大． 故答案為：（ 1） ①電流表正負接線柱接反； ②滑動變阻器同時連接了下面的接線柱；（ 2）滑動變阻器滑片沒有位于最大阻值處；（ 3） ； ； （ 4） ；電阻隨溫度變化而變化． 【點評】 此題考查的是測量小燈泡功率的過程，屬于電學最重要的實驗之一．其中，電路連接過程中常見的錯誤包括：干電池沒有串聯(lián)，電流表、電壓表選擇量程不當或正負接線柱接入錯誤，滑動變阻器同時連接了上方或下方的兩個接線柱，用電器被短路， 等等． 四、解答題（共 3 小題，滿分 15 分） 24．小明是個很善于把物理知識應用于實際的同學，最近他家中新安裝了天然氣熱水器，如圖所示．小明仔細觀察了包裝箱、熱水器銘牌，獲得了以下信息： ①包裝箱及熱水器的總質(zhì)量為 16kg； ②“堆碼層數(shù)極限 ”標志數(shù)為 11，即該包裝箱在倉儲時從地面開始，平放時最大堆放層數(shù)是11 層，超過則可能把最底層的包裝箱壓壞； ③根據(jù)包裝箱尺寸計算出平放時的底面積為 ； ④加熱模式為 “即熱式 ”．即用熱水器給水加熱時，只要接通開關讓自來水流過熱水器，流出的水即可達到設定的水溫 ． 他接通熱水器工作開關，當流出 40kg 熱水時，讓熱水器停止工作．已知當時自來水的溫度是 15℃ ，熱水器輸出的熱水溫度為 40℃ ，觀察天然氣表得知共用了 的天然氣，天然氣的熱值為 107J/m3，水的比熱容 103J/（ kg?℃ ）．請幫小明解答下列問題： （ 1）若在倉儲時堆碼層達到了極限 11 層，則最下層的包裝箱承受的壓強是多大？ （ 2）該熱水器的實際效率是多少？ 【考點】 壓強的大小及其計算；能量利用效率；熱量的計算． 【分析】 （ 1）堆碼層數(shù)達到了極限 11 層時，最下層包裝箱受到的壓力等于上面 10 層包裝箱的總重力，根據(jù) p= 即可求出最下層的包裝箱承受的壓強； （ 2）根據(jù) Q 吸 =cm△ t 計算水吸收的熱量，根據(jù) Q 放 =qV 計算天然氣完全燃燒釋放的熱量，利用 η= 計算熱水器的實際熱效率． 【解答】 解：（ 1）一個包裝箱所受的重力： G1=m1g=16kg 10N/kg=160N， 在極限 11 層時，最下層包裝箱受到的壓力等于上面 10 層包裝箱的總重力， 所以，最下層的包裝箱受到的壓力： F=G 總 =10G1=10 160N=1600N， 則極限 11 層時，最下層包裝箱受到的壓強為： p= = =4 103Pa； （ 2） 水吸收的熱量： Q 吸 =c 水 m 水 △ t= 103J/（ kg?℃ ） 40kg （ 40℃ ﹣ 15℃ ） = 106J； 完全燃燒 的天然氣放出的熱量： Q 放 =qV= 107J/m3 = 106J； 則熱水器的實際效率： η= 100%= 100%=%． 答：（ 1）若在倉儲時堆碼層達到了極限 11 層，則最下層的包裝箱承受的壓強是 4 103Pa； （ 2）該熱水器的實際效率是 %． 【點評】 本題是力學和熱學的綜合計算題，主要考查了重力、壓強、吸收熱量和放出熱量的計算 以及熱效率的有關問題，考查的知識點較多，關鍵是理解題意，難度不大． 25．小明家電熱水器的簡化電路圖如圖所示， Sl 是手動開關，置于熱水器水箱外部； S2 是溫控開關，置于熱水器水箱內(nèi)部，當水溫低于 40℃ 時自動閉合，達到 40℃ 時自動斷開； R1和 R2 均為用來加熱且阻值不變的電熱絲．使用時，手動閉合開關 Sl，電熱水器開始工作．電熱水器部分參數(shù)如表所示． 額定電壓 220V 頻率 50Hz 保溫功率 220W 加熱功率 1980W 水箱容量 50L 設定溫度 40℃ （ 1）電熱絲 R1 的阻值是多少？ （ 2）加熱時流過電熱絲 R2 的電流是多少？ 【考點】 電功率的計算． 【分析】 （ 1）由題意可知，只閉合 S1 時電熱水器處于保溫狀態(tài)，電路為 R1 的簡單電路，從表格中讀出保溫功率，利用 P=UI= 求出電熱絲 R1 的阻值； （ 2）由題意可知，只開關 S S2 閉合時電熱水器處于加熱狀態(tài)，此時電路為 R R2 的并聯(lián)電路，從表格中讀出加熱功率，加熱功率減去保溫功率即為電熱絲 R2 的電功率，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和 P=UI 求出加熱時流過電熱絲 R2 的電流． 【解答】 解：（ 1）由題意可知，只閉合 S1 時電熱水器處于保溫狀態(tài)，電路為 R1 的 簡單電路， 由表格數(shù)據(jù)可知，電熱水器的保溫功率 P 保溫 =220W， 由 P=UI= 可得，電熱絲 R1 的阻值： R1= = =220Ω； （ 2）由題意可知，只開關 S S2 閉合時電熱水器處于加熱狀態(tài)，此時電路為 R R2 的并聯(lián)電路， 由表格數(shù)據(jù)可知，電熱水器的加熱功率 P 加熱 =1980W， 因電路中總功率等于用電器功率之和， 所以，電熱絲 R2 的電功率： P2=P 加熱 ﹣ P 保溫 =1980W﹣ 220W=1760W， 因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等， 所以，由 P=UI 可得，加熱時流過電熱絲 R2 的電流： I2= = =8A． 答：（ 1）電熱絲 R1 的阻值是 220Ω； （ 2）加熱時流過電熱絲 R2 的電流是 8A． 【點評】 本題考查了并聯(lián)電路的特點和電功率公式的應用，分清加熱時和保溫時電路的連接方式是關鍵． 26．如圖所示是利用起重機打撈水中物體的示意圖，吊臂前端由滑輪組組成，動滑輪總重300Kg，繩重核摩擦不計．現(xiàn)在用此起重機從水中把質(zhì)量為 2 103Kg，體積為 的物體G 勻速提起，滑輪組上鋼絲繩拉力 F 的功率為 3KW（ ρ 水 = 103Kg/m3）．求： （ 1）物體完全浸沒在水中時受到的浮力； （ 2）物體離開水面前拉力 F 的大小； （ 3）物體離開水面前上升的速度． 【考點】 阿基米德原理；力的合成與應用；重力的計算；功率計算公式的應用． 【分析】 （ 1）物體浸沒時排開水的體積和自身的體積相等，根據(jù)阿基米德原理求出受到的浮力； （ 2）拉物體的繩子所受的拉力等于物體的重力減去受到的浮力，由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，繩重及摩擦不計，根據(jù) F= （ F 拉 +G 動 ）求出鋼絲繩拉力 F 的大?。? （ 3）由 P = =Fv 即可求出上升的速度． 【解答】 解：（ 1）物體完全浸沒在水中時受到的浮力： F 浮 =ρ 水 gV 排 = 103Kg/m3 10N/kg =8 103N； （ 2）物體的重力 G=mg=2 103Kg 10N/kg=2 104N； 物體在水中繩子的拉力： F=G﹣ F 浮 =2 104N﹣ 8 103N= 104N； 動滑輪的重量： G 動 =m 動 g=30kKg 10N/kg=3 103N 由圖可知， n=3， 繩重及摩擦不計時，鋼絲繩拉力 F 的大小： F= （ F 拉 +G 動 ） = （ 104N+3 103N） =5 103N； （ 3）由 P = =Fv 得： v= = =． 答：（ 1）物體完全浸沒在水中時受到的浮力為 8 103N； （ 2）物體離開水面前拉力 F 的大小為 5 103N； （ 3）物體離開水面前上升的速度為 ． 【點評】 本題考查了阿基米德原理、滑輪組繩子的拉力、功率的計算，知識點多、綜合性強，要求靈活運用所學知識．