我们生产、生活中利用的能量,追根溯源,大都来自太阳。
(1)用一块太阳能电池给电路供电,使5Ω的电阻中通过了0.2A的电流。则电阻1min内产生的热量是多少?
(2)一个太阳能热水器的容量为80L.装满水后,使这些水的温度从10℃升高至40℃.则水需要吸收多少热量?[c水=4.2×103J/(kg•℃),ρ水=1.0×103kg/m3]
(3)一辆太阳能汽车接收到4×107J的光能。其中有8%用于汽车的牵引力做功,若匀速行驶时汽车的牵引力为200N,这辆汽车能匀速行驶多远?
(1)电阻1min内产生的热量是12J;
(2)水需要吸收1.008×107J的热量;
(3)这辆汽车能匀速行驶16km。
【分析】(1)知道电阻阻值、通过的电流、通电时间,利用焦耳定律Q=I2Rt求电阻1min内产生的热量;
(2)知道水的体积、密度,利用m=ρV求出水的质量,又知道水的初温、末温以及比热容,利用Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
(3)知道太阳能汽车接收到的光能E,汽车的牵引力做功W=E×8%,再利用W=Fs求这辆汽车能匀速行驶的距离。
【解答】解:
(1)电阻1min内产生的热量:
Q=I2Rt=(0.2A)2×5Ω×60s=12J;
(2)水的体积V水=80L=80dm3=0.08m3,
由ρ=可得水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.08m3=80kg,
水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg·℃)×80kg×(40℃﹣10℃)=1.008×107J;
(3)汽车的牵引力做功:
W=E×8%=4×107J×8%=3.2×106J,
由W=Fs可得这辆汽车能匀速行驶的距离:
s===1.6×104m=16km。
【点评】本题为学科综合题,考查了密度公式、功率公式、吸热公式、焦耳定律的应用,虽然知识点多、综合性强,但都属于基础,难度不大,灵活应用相关公式是关键。
声明:试题解析
小聪帮爷爷检修小电器。发现一个规格为“2.5V 0.3A”的小灯泡L1坏了,他在家中找到一个标有2.5V的小灯泡L2.想知道能否用L2替换L1.于是在现有条件下,用如图所示的电路进行研究。
(1)请将小聪设计的图甲所示电路连接好。(要求:闭合开关后,滑动变阻器的滑片向左移动时,灯泡变亮)
(2)小聪用此电路进行实验,收集了五组数据,在图乙U﹣I坐标系上已描出了三个坐标点,请你将第2组和第3组数据描在坐标系上,并画出图象。则L2两端电压为2.5V时的电流为 A,此时的电阻为 Ω.(结果均保留一位小数)
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
电压U/V | 0.7 | 1.0 | 1.4 | 2.0 | 3.0 |
电流I/A | 0.16 | 0.20 | 0.24 | 0.28 | 0.31 |
(3)小聪能否用L2替换L1.并说明理由。
(4)通过实验研究可知,小灯泡L2电阻的变化规律是 。
(1)如上所示;(2)0.295;8.5;(3)能,L2两端电压为2.5V时的电流为0.295A,与灯的规格相符;(4)灯泡的电阻随电压的增大而变大。
【分析】(1)根据滑动变阻器的滑片向左移动时,灯泡变亮确定变阻器左下接线柱连入电路中;
(2)根据第2组和第3组数据在坐标系上确定对应的点,用平滑的曲线连接,根据作出的图可知L2两端电压为2.5V时的电流大小,由欧姆定律求出此时的电阻;
(3)根据小灯泡L1规格为“2.5V 0.3A”,结合L2两端电压为2.5V时的电流大小分析;
(4)根据表中第1组数据,由欧姆定律得出灯的电阻,同理,得出第2、2、3、5次的电阻,据此回答。
【解答】解:(1)根据滑动变阻器的滑片向左移动时,灯泡变亮,即电流变大电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下左所示:
(2)根据第2组和第3组数据在坐标系上确定对应的点,用平滑的曲线连接,如上右所示:
据此可知,L2两端电压为2.5V时的电流为0.295A,由欧姆定律,此时的电阻为:
R==≈8.5Ω;
(3)小灯泡L1规格为“2.5V 0.3A”,而L2两端电压为2.5V时的电流为0.295A,与灯的规格相符,故小聪能用L2替换L1;
(4)根据表中第1组数据,由欧姆定律,灯的电阻为:
R1==≈4.4Ω,同理,第2、2、3、5次的电阻分别为5Ω、5.8Ω、7.1Ω和9.7Ω,故小灯泡的电阻随电压的增大而变大。
【点评】本题考查电路的连接、描点法作图、欧姆定律的运用和数据分析及影响电阻大小的因素。
同学们利用图中装置探究“晶体熔化”的实验。
(1)小聪用手握冰块,一会儿看到有部分冰化成了水,并感觉手很凉,据此体验。请你提出一个与熔化相关的猜想。
(2)实验中,小聪把装有正在熔化的冰的试管从热水中取出。在安全前提下,放进冰水混合物中,试管中的冰会停止熔化,请你说明原因。
(3)要研究冰熔化时温度的变化规律,需要收集哪些证据?
(4)小聪又研究了海波的熔化,对比冰的熔化实验。在熔化过程中:海波与冰相同的规律是 。能观察到的不同现象是 。
(1)冰在熔化的过程中会吸收热量;
(2)冰和冰水混合物的温度相同,冰不能吸收热量,所以冰不会熔化;
(3)需要用秒表和温度计记录不同时刻下冰的温度变化;
(4)在熔化的过程中,吸收热量,温度保持不变;海波和冰的熔点不同。
【分析】(1)根据手的感觉提出猜想;
(2)发生热传递的条件是存在温度差,据此分析;
(3)探究冰的熔化规律时,需要记录不同时刻下冰的温度变化;
(4)晶体在熔化的过程中,吸收热量,温度不变。
【解答】解:(1)小聪用手握冰块,一会儿看到有部分冰化成了水,并感觉手很凉,说明手的一部分热量被吸走了,所以可以提出的猜想是:冰在熔化的过程中会吸收热量;
(2)冰在熔化的过程中要吸收热量;正在熔化的冰的温度是0℃,放进0℃的冰水混合物中,由于温度相同,不会发生热传递,所以冰不会熔化;
(3)探究冰的熔化规律时,实验中,需要用秒表和温度计记录不同时刻下冰的温度变化;
(4)海波和冰都是晶体,晶体在熔化的过程中,吸收热量,温度保持不变;海波和冰的熔点是不同的。
【点评】该题通过图象考查了晶体的熔化过程,解题的关键是理解图象中每一阶段表示的含义及物质的状态。
提高机械效率,能够更充分地发挥机械设备的作用,“测量机械效率”实验装置如图(每个动滑轮重相同。忽略摩擦及绳重)。
(1)实验中应 拉动弹簧测力计。
(2)实验过程中收集到a、b、c三组实验数据如下。
装置 | 钩码重/N | 钩码上升的高度/m | 弹簧测力计示数/N | 绳子自由端移动的距离/m |
a | 2 | 0.1 | 1.5 | 0.2 |
b | 2 | 0.1 | 1.0 | 0.3 |
c | 5 | 0.1 | 2.0 | 0.3 |
计算出a组实验的:有用功 J,机械效率 。
(3)比较a、b两组的机械效率,它们的关系是:η1 η2.若提升相同物重到相同高度,与a装置相比,b装置的优势是 。
比较b、c滑轮组,它们机械效率的关系是:η1 η2,影响它们机械效率高低的因素是 。
(1)竖直向上匀速;(2)0.2;66.7%;(3)=;省力;<;提升物体的重力不同。
【分析】(1)实验时应匀速拉动弹簧测力计;
(2)由表中实验数据可以求出有用功与机械效率;
(3)求出有用功和总功,并求出机械效率,然后进行对比。
【解答】解:
(1)在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,这样弹簧测力计示数稳定,便于读数;
(2)由第三组数据知,有用功为:W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J;
总功为:W总=Fs=1.5N×0.2m=0.3J;
则机械效率为:η=×100%=×100%≈66.7%;
(3)b的有用功为:W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J;总功为:W总=Fs=1.0N×0.3m=0.3J;
ab的有用功和总功相同,机械效率相同;
根据数据可知,a的拉力大于b的拉力,所以b的优势是省力;
c的有用功为:W'有用=G'h'=5N×0.1m=0.5J;总功为:W'总=F's'=2.0N×0.3m=0.6J;
则机械效率为:η'=×100%=×100%≈83.3%;
b、c滑轮组,它们机械效率的关系是:η1<η2,其原因是提升物体的重力不同。
【点评】此题是测量滑轮组的机械效率实验,主要考查了有关滑轮组机械效率的计算,以及影响滑轮组机械效率的因素。
在”探究杠杆平衡条件”的实验前,如图甲,杠杆不在水平位置平衡,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 移动。实验中,如图乙,在A点用弹簧测力计施加一个竖直向上的力,在B点施加一个最小为 N的力,才能使杠杆在水平位置重新平衡。
左;1。
【分析】(1)杠杆右端下沉,说明杠杆的重心在支点右侧,调节平衡螺母应使杠杆重心左移;
(2)根据杠杆的平衡条件分析即可得出在B点施加一个最小力。
【解答】解:
(1)杠杆不在水平位置,右端向下倾斜,则重心应向左移动,故应向左调节左端或右端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;
(2)由图可知弹簧拉力计的示数为3.0N,设杠杆的一个刻度为L,则拉力的力臂为2L;B点施加力的力臂为6L,根据杠杆平衡的条件可得,在B点施加一个最小为F2===1N。
【点评】此题为探究杠杆的平衡条件实验题目,灵活运用好杠杆平衡条件是解答此题的关键。
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