题目内容
【题目】焦耳等科学家运用多种方法、不同实验,测出做功(W)和做功产生的热(Q)两者之间的比值关系。其中最经典的是1847年焦耳设计的桨叶轮实验。如图甲,在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮,多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动,转动的叶片与水摩擦,产生的热使水的温度升高。焦耳通过测量所挂重物的重力和重物下落的距离,计算出重物的重力做的功,即翼轮克服水的摩擦所做的功(W);测量绝热桶中水升高的温度,从而计算出水吸收的热(Q)。
(1)焦耳做这个实验的目的是_____。
(2)小柯利用刻度尺、温度计、天平、双层真空平底圆柱体保温杯、水等器材,粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系。具体方案是:
①用刻度尺测量空保温杯内部高度,记为h杯。
②用天平称量一定质量的水,记为m水,水的比热容,记为c水,用温度计测出水的温度,记为t1。
③将水倒入保温杯中,测量杯中水的高度,记为h水.计算出h杯﹣h水,这也就是杯中水下落的_____。
④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计(连接处密闭绝热),盖紧保温杯,如图乙。
⑤将保温杯慢慢上、下翻转多次(n次),计算出水的重力所做的功(W)。
⑥测出杯中水的温度,记为t2,计算出水吸收的热(Q)。
⑦根据⑤、⑥数据,得出W、Q两者的比值关系。
(3)用方案中测得的数据得到的W、Q两者比值的关系式是_____。(用相关的符号表达)
【答案】研究摩擦做功和产生热量的关系 高度
【解析】
(1)[1]根据题意知道,焦耳做这个实验的目的是研究摩擦做功和产生热量的关系;
(2)[2]根据题意知道,要粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系,由具体方案知道,将水倒入保温杯中,测量杯中水的高度,记为h水,计算出h杯 -h水,这也就是杯中水下落的高度;将保温杯慢慢上、下翻转多次(n次),计算出水的重力所做的功是:
W=Gh=nmg(h杯 -h水),
(3)[3]根据实验方案知道,水吸收的热量是:
,
重力所做的功为:
W=Gh=nmg(h杯 -h水)
所以,W、Q两者比值的关系式是:
【题目】小欣同学在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时,准备以下器材:电源电压为4.5V且保持不变,电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(20Ω 1A)、五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、开关、导线若干。根据如图的电路图进行实验
(1)导线连接之前,开关S应该_________(选填“断开”、“闭合”);
(2)将电路连接正确后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表指针有明显偏转,原因可能是__________;
(3)探究电流与电压的关系时,小欣通过调节滑动变阻器滑片P,测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压如下表所示。
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电压U/V | 0.51 | 1.01 | 1.51 | 2.01 | 2.51 |
电流I/A | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
梁老师看到小欣的数据后说小欣的实验操作中存在问题,并且其中有一组数据是错误的。小欣在实验操作中存在的问题是_____。请你帮他分析出错的是第_________次,原因是________________。去掉出错的实验数据,分析可得到的结论是:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成_________比
(4)接着小欣又探究电流与电阻的关系,他只更换定值电阻,其余连接均不变。其实验步骤如下:
①在电路中接入阻值为5Ω的定值电阻,移动滑动变阻器的滑片,使得电压表示数为U0=2V,记录电流表示数;
②断开开关,用10Ω的定值电阻替换5Ω的定值电阻再闭合开关,他应该将滑动变阻器的阻值_________(选填“调大”或“调小”)直到电压表示数为U0,再记录电流表示数;
③断开开关,用15Ω的定值电阻替换10Ω的定值电阻再闭合开关,他调节滑动变阻器的阻值,发现电压表示数始终不能调为U0。
为完成五次探究,小欣设计了如下三个调整方案,你认为不可行的是(_____________)
A.如果只调整电压表的示数,则应控制电压表示数U0的范围为2.5V~3V;
B.如果只更换滑动变阻器,则更换的滑动变阻器最大阻值不小于25Ω,最大电流不小于0.4A;
C.如果只更换电源,则更换的电源电压范围是2V-3.6V。
【题目】如图所示是某款电热水壶,表中是水壶的部分参数;请回答下列问题:
额定电压 | 220V |
额定功率 | 1000W |
额定容量 | 1.5L |
水壶净重 | 1kg |
(1)该电热水壶正常工作时发热体的电阻是多大?
(2)该电热水壶的效率是80%,在1标准大气压下,把1kg水从20℃烧开需要7min,此时水壶的实际电压是多大?