题目内容
小明和小楠同学想测量一个定值电阻的阻值．
（1）如图1甲是他俩设计的实验电路，请你依照图甲用笔画线代替导线在图1乙中将没有连接完的实物电路补充完整，并要求滑动变阻器向左移动时电流表示数变大．
（2）小明连接完电路后，闭合开关，灯泡不发光，观察电流表有示数，电压表无示数，请你分析故障原因：______．
（3）若小明同学在做实验时，移动滑片的位置，发现电流表示数变大时，电压表示数却变小，你分析一下产生这个现象的原因是______．
（4）小楠连接好电路后，进行了实验，但是由于小楠同学的疏忽，做完实验后才发现，把测量的电流值都写在草稿纸上而忘了填入记录表格中．请你帮助小楠同学把记录在草稿纸上的电流值填入表中．
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 |
| 电压U/V | 1.0 | 1.8 | 2.5 |
| 电流I/A | ______ | ______ | ______ |
（5）完成上述实验后，小楠同学想用原电路测量一个额定电压为2.5V的小灯泡的电阻．他用灯泡替换了电阻，按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出实验中操作不当之处①______
②______（写出一种即可）．
（6）小楠同学排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器，测得五组实验数据如下表所示：
| 实验次数 | 电压表读数/V | 电流表读数/A | 灯泡电阻/Ω | 灯泡电阻的平均值/Ω |
| 1 | 0.5 | 0.16 | 3.13 | R=  |
| 2 | 1.0 | 0.20 | 5.00 | |
| 3 | 1.5 | 0.27 | 5.56 | |
| 4 | 2.0 | 0.32 | 6.25 | |
| 5 | 2.5 | 0.34 | 7.35 |
a．根据上述表格，计算出小灯泡的额定功率是______W．
b．你认为她的表格设计合理吗？______ 为什么？______
c．根据上述实验数据，小楠画出小灯泡的电流随其两端电压变化的关系曲线，如图2，由图可知灯泡电阻的变化规律是______．
解：（1）电源电压是1.5V×2=3V，电阻、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在电阻两端，电路图如图所示．
（2）灯泡不亮，可能是灯泡断路或短路或灯泡之外电路断路造成的，灯泡短路时，电流表有示数，电压表无示数，符合电路故障现象．
（3）待测电阻与滑动变阻器串联，滑动变阻器接入电路的阻值变小时，电路电流变大，电流表示数变大，滑动变阻器电压变小，由串联电路特点可知，待测电阻两端电压变大，由题意可知：电流表示数变大时，电压表示数却变小，由此可见：滑动变阻器接在滑动变阻器两端．
（4）由欧姆定律可知，随电阻两端电压的增大，通过电阻的电流增大，据此把草稿纸上的数据填入表中，如下表所示：
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 |
| 电压U/V | 1.0 | 1.8 | 2.5 |
| 电流I/A | 0.17 | 0.30 | 0.42 |
（5）连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，表明：连接完最后一根导线，电路是闭合的，说明连接电路时，开关没有断开；灯泡发出耀眼的光，这说明：灯泡实际功率很大，通过灯泡电流较大，电路电阻较小，连接电路时，滑动变阻器的最大阻值没有介入电路．
（6）a、由表中实验数据可知，灯泡额定电压2.5V对应的电流是0.34A，则灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.34A=0.85W；
b、由表格可知，求出灯泡在不同电压下的电阻后，又求电阻的平均值，这是错误的，因为：灯泡电阻随温度的变化而变化，灯泡在不同电压下的阻值不同，求灯泡不同电压下电阻的平均值没有意义．
c、∵I=
，∴R=
，由图2所示I-U图象可知，随灯泡电压U增大，通过灯泡的电流I增大，但△U＞△I，由R=可知，随灯泡电压增大，灯泡电阻变大．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）灯泡短路；（3）电压表与滑动变阻器并联；（4）如上表所示；
（5）连接电路时开关没有断开；滑动变阻器阻值没有全部接入电路；（6）a、0.85；b、不合理；
灯泡在不同电压下阻值不同，求灯泡电阻的平均值没有意义；c、随电压增大，灯泡电阻增大．
分析：（1）根据电源电压确定电压表量程，滑动变阻器向左移动时电流表示数变大，则滑动变阻器接左下接线柱，电阻、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在电阻两端．
（2）灯泡不发光，可能是灯泡断路、短路，或灯泡之外电路断路造成的，根据电路故障现象分析故障原因．
（3）滑动变阻器与电阻串联，根据串联电路特点及电路现象分析原因．
（4）由欧姆定律可知，导体两端电压越大，通过导体的电流越大，据此把草稿纸上的数据填入表中．
（5）为保护电路，连接电路时，应断开开关，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值．
（6）由表中实验数据找出灯泡额定电压对应的电流，然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率；
灯泡电阻随温度变化为变化，求不同电压下灯泡电阻的平均值没有意义；
根据图象找出灯泡电流随电压变化的规律，然后由欧姆定律找出灯泡电阻的变化规律．
点评：本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、求灯泡功率、实验数据处理评价、影响灯泡电阻的因素等问题，是实验的常考问题，一定要掌握；连接电路图时要注意电表正负接线柱不要接反，注意滑动变阻器的接法；要熟练掌握实验的注意事项．
暑假作业北京艺术与科学电子出版社系列答案
第三学期赢在暑假系列答案
（1）如图1甲是他俩设计的实验电路，请你依照图甲用笔画线代替导线在图1乙中将没有连接完的实物电路补充完整，并要求滑动变阻器向左移动时电流表示数变大．
（2）小明连接完电路后，闭合开关，灯泡不发光，观察电流表有示数，电压表无示数，请你分析故障原因：______．
（3）若小明同学在做实验时，移动滑片的位置，发现电流表示数变大时，电压表示数却变小，你分析一下产生这个现象的原因是______．
（4）小楠连接好电路后，进行了实验，但是由于小楠同学的疏忽，做完实验后才发现，把测量的电流值都写在草稿纸上而忘了填入记录表格中．请你帮助小楠同学把记录在草稿纸上的电流值填入表中．
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 |
| 电压U/V | 1.0 | 1.8 | 2.5 |
| 电流I/A | ______ | ______ | ______ |
②______（写出一种即可）．
（6）小楠同学排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器，测得五组实验数据如下表所示：
| 实验次数 | 电压表读数/V | 电流表读数/A | 灯泡电阻/Ω | 灯泡电阻的平均值/Ω |
| 1 | 0.5 | 0.16 | 3.13 | R=  |
| 2 | 1.0 | 0.20 | 5.00 | |
| 3 | 1.5 | 0.27 | 5.56 | |
| 4 | 2.0 | 0.32 | 6.25 | |
| 5 | 2.5 | 0.34 | 7.35 |
b．你认为她的表格设计合理吗？______ 为什么？______
c．根据上述实验数据，小楠画出小灯泡的电流随其两端电压变化的关系曲线，如图2，由图可知灯泡电阻的变化规律是______．
第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、(14分)王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系，并记录了实测的数据(如下表所示)。请你根据记录表格中的有关数据，分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据(要求写出估算的过程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C调) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
频率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦长 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)类比水压是形成水流的原因，李楠同学猜想，血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为S1时，两端所需的压强差为△p1；若血管截面积减少10％时，为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为△p2。请你通过计算比较△P1、△P2的大小，说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。
三、(16分)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数。
CWNG系列三种锅主要技术参数
型号 | CWNG 0.7－80／60－AII | CWNG 1.05－80／60－AII | CWNG 1.4－80／60－AII |
功率／MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量／t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量／(kg·h－1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸／m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
烟囱尺寸／mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
热效率／％ | 75 | 75 | 75 |
出水温度／℃ | 80 | 80 | 80 |
回水温度／℃ | 60 | 60 | 60 |
总重量／t | 5 | 7.5 | 9 |
运行压力 | 常压 | 常压 | 常压 |
供暖面积／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循环水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比热容为4.2×103J／（kg·℃），假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题：
1．根据表格中的已知数据，请在表格中的四个( )内填上合适的数据。
2．按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNGl．05—80／60AH型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。
3．根据表格中已知数据计算燃烧的热值为多少。
四、(16分)李明得到一个国外生产的电热暖手器，铭牌上表示额定值的字样中，能看清楚的只有"24W"这几个字。为了能正确使用该电器，他把一只标有"600Ω，0.4A'’的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在1 min内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r(kW·h)的字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少?你在计算过程中忽略了什么因素的影响?由此导致的计算结果是偏大还是偏小?
五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子(浮子及其连杆总重约15N)，在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计)，它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵(电泵)；D1、D2为弹簧，E1、E2为衔铁，F1、F2为电磁铁线圈；K1为最高水位限位开关。K2为最低水位限位开关，K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁F1通电时，K4接通，断电时，K3接通。电磁铁F2断电时，K5接通。S1、S2为开关。
1．请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。
2．要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大?(g=10N／kg)
3．若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。
六、(20分)在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为ll0mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r／min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g／(kW·h)，柴油的热值为4.3×107J／kg。请回答下列问题：
1．该柴油发动机的效率最高可达多少?
2．在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?
3．如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31％提高到近35％，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?
4．如果目前我国柴油的平均价格为3750元／吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?
第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、(14分)王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系，并记录了实测的数据(如下表所示)。请你根据记录表格中的有关数据，分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据(要求写出估算的过程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C调) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
频率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦长 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)类比水压是形成水流的原因，李楠同学猜想，血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为S1时，两端所需的压强差为△p1；若血管截面积减少10％时，为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为△p2。请你通过计算比较△P1、△P2的大小，说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。
三、(16分)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数。
CWNG系列三种锅主要技术参数
型号 | CWNG 0.7－80／60－AII | CWNG 1.05－80／60－AII | CWNG 1.4－80／60－AII |
功率／MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量／t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量／(kg·h－1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸／m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
烟囱尺寸／mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
热效率／％ | 75 | 75 | 75 |
出水温度／℃ | 80 | 80 | 80 |
回水温度／℃ | 60 | 60 | 60 |
总重量／t | 5 | 7.5 | 9 |
运行压力 | 常压 | 常压 | 常压 |
供暖面积／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循环水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比热容为4.2×103J／（kg·℃），假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题：
1．根据表格中的已知数据，请在表格中的四个( )内填上合适的数据。
2．按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNGl．05—80／60AH型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。
3．根据表格中已知数据计算燃烧的热值为多少。
四、(16分)李明得到一个国外生产的电热暖手器，铭牌上表示额定值的字样中，能看清楚的只有"24W"这几个字。为了能正确使用该电器，他把一只标有"600Ω，0.4A'’的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在1 min内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r(kW·h)的字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少?你在计算过程中忽略了什么因素的影响?由此导致的计算结果是偏大还是偏小?
五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子(浮子及其连杆总重约15N)，在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计)，它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵(电泵)；D1、D2为弹簧，E1、E2为衔铁，F1、F2为电磁铁线圈；K1为最高水位限位开关。K2为最低水位限位开关，K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁F1通电时，K4接通，断电时，K3接通。电磁铁F2断电时，K5接通。S1、S2为开关。
1．请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。
2．要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大?(g=10N／kg)
3．若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。
六、(20分)在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为ll0mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r／min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g／(kW·h)，柴油的热值为4.3×107J／kg。请回答下列问题：
1．该柴油发动机的效率最高可达多少?
2．在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?
3．如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31％提高到近35％，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?
4．如果目前我国柴油的平均价格为3750元／吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?