题目内容

20．小强一家计划中考结束后到某溶洞旅游，于是爸爸买回一种新式手电筒．它的前端有3颗发光灯，能发出耀眼的白光，老板说那是3颗并联关系的高亮度发光二极管．想起爷爷有一个老式的手电，小强想到：可否做一个调查，对二者作对比研究呢？结果，小强收集到以下一些资料：
A．爷爷的手电需要三节干电池（每节电压为1.5V）供电，更换“南孚牌”新电池后可连续正常发光3小时；采用白炽灯泡，发光时灯丝温度很高，正常工作电流约为0.3A；灯泡使用寿命约为50小时，为方便更换，灯头采用螺旋式．
B．爸爸的新手电使用二节干电池供电，但发光时亮度比爷爷的老手电要亮得多；更换“南孚牌”新电池后可连续发光20小时；发光二极管属冷光源，正常发光时温度几乎不升高（接近室温），所以其使用寿命极高，可达10万小时；另外，抗震能力强，电光转换效率（电流通过电灯时，转化成的光能在所消耗的电能中占的百分比）高也是其显著特征；灯泡被直接焊接在一小块电路板上．
（1）爷爷的手电筒的额定工作电压是4.5V；所用灯泡　正常发光时灯丝的电阻约是15Ω．
（2）经过比较，两种手电除灯泡及其连接不同外，其他电路一样，请在图中方框内帮小强画出他家新买的手电的电路图（框内已画出了发光二极管的符号）．
（3）发光二极管手电有许多优点，如：抗震能力强、寿命长、电光转换效率高、灯泡不需频繁更换．
（4）比较而言，老式手电的灯泡寿命很低，主要因为老式手电的灯泡灯丝温度高，灯丝容易熔断．
（5）新式手电为什么将灯泡焊接在电路板上，而不采用螺旋式灯头呢？
答：新式手电灯泡使用寿命长，不需频繁更换，所以将灯泡焊接在电路板上．
（6）经测量，手电筒在不能正常发光时，干电池的电能被消耗80%，计算一节“南孚牌”干电池所储存的电能大约是6075焦耳．

分析 ①三节干电池串联的电池组的电压为各节电池电压之和，根据R=$\frac{U}{I}$计算出电阻．
②三个发光二极管并联，开关控制干路．
③由题目所给信息中可以获得发光二极管手电的优点．
④老式手电的灯泡寿命很低，由题目所给信息可知是因为发光时灯丝温度很高．
⑤新式手电灯泡使用寿命长，不需频繁更换，所以将灯泡焊接在电路板上，而不采用螺旋式灯头．
⑥已知老式手电的电源电压和工作电流以及通电时间，根据公式W=UIt可求灯泡正常发光所消耗的电能，进一步求出一节干电池所储存的电能．

解答 解：①三节干电池串联后的电压为1.5V×3=4.5V，小灯泡的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω．
②开关控制干路，三个二极管并联，注意的是二极管的正负不能接错，因为二极管具有单向导电性．如图：

③发光二极管手电的优点有节能、亮度高、灯泡不需频繁更换．
④由题目所给信息可知发光时，老式手电的灯泡灯丝温度高，灯丝容易熔断．
⑤新式手电灯泡使用寿命长，不需频繁更换，所以将灯泡焊接在电路板上．
⑥由老式手电的相关数据可知灯泡正常发光所消耗的电能：
W=UIt=4.5V×0.3A×3×3600s=14580J，
所以1节干电池所储存的电能为：$\frac{14580J}{3×80%}$=6075J．
故答案为：（1）4.5；15；（2）电路图如上图所示；（3）灯泡不需频繁更换；（4）老式手电的灯泡灯丝温度高，灯丝容易熔断；（5）新式手电灯泡使用寿命长，不需频繁更换，所以将灯泡焊接在电路板上；（6）6075．

点评 本题考查电功的计算和根据题意设计电路图，关键是能从题目所给信息中找到有用的数据，这是本题的重点，难点是根据题意画电路图．

练习册系列答案
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10．在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击后，陷入沙坑中的情况如图所示．
（1）在此实验中，我们是通过木桩陷入沙坑中的深浅程度来比较各铁块的重力势能大小的．
（2）若A、B两铁块质量相等，则铁块下落的高度关系是 h A＜h B得出的结论是物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大；若B、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量的关系 m B＞ m C得出的结论是物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大．
11．如图甲所示，小明小组的几位同学将200g的水注入烧杯中做了“观察水的沸腾”实验，他 们记录了水在不同时刻的温度值，如表所示：
时间t/min0l23456789
温度t/℃90929496979899999899
（1）分析表中数据过程中，小聪同学发现有个温度值是不妥的，不妥的数据是第8min的数值．
（2）在实验小组观察到沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程中的两种情况如图乙所示．其中图b （a/b）是水沸腾前的情况．
（3）实验中使用水银温度计而不用酒精温度计是因为酒精的沸点没有水的沸点高，水银的沸点比水的沸点高．
（4）若开始加热时水对烧杯底的 压强为p1，加热至第9min时水对烧杯底的压强为p2，则p1＞（＞、=、＜）p2．
8．如图所示是体积相同的甲乙两实心球浸在水中的情况，则（　　）
A．甲受到的浮力大B．乙的密度大
C．乙排开的液体少D．甲乙受到的浮力相等
15．2015年4月25日西藏发生大地震，西藏各族人民万众一心，众志成城，在世界屋脊上挺起不屈的脊梁．地震灾难发生时，空军某部前往救援，直升机在加速上升的过程中（忽略燃油变化），下列关于直升机的动能和势能变化情况的描述，正确的是（　　）
A．动能增大，势能减小B．动能减小，势能增大
C．动能增大，势能增大D．动能减小，势能减小
5．在体育课上，小明沿着竖直的杆匀速向上爬，小刚沿着竖直的绳匀速向上爬中绳的表面比杆的表面更粗糙一些，下面说法正确的是（　　）
A．小明受到的摩擦力一定大
B．小刚受到的摩擦力一定大
C．小明和小刚受到的摩擦力一定相等
D．谁的体重大，谁受到的摩擦力一定大
12．在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明采用的实验装置如图所示，
在探究“二力平衡的条件”的实验中，小宇同学采用的实验装置如图所示：
（1）实验时，向左盘和右盘同时加入等重的砝码时，木块处于静止状态．不计滑轮摩擦以及绳重．此时木块在水平方向受到2个力作用，这几个力是平衡力．（选填“是”或“不是”）
（2）小明把右盘中的砝码换成一个更重的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，此时木块在水平方向受到3个力的作用，这几个力是平衡力．选填“是”或“不是”）
9．阅读短文，回答问题：

如图甲是一种可调温蒸汽电熨斗，其说明书的部分内容如下：
产品特点：
具有干湿两用功能．干用功能是指在无水状态下，通过电加热管加热底板，底板温度上升，直接压烫衣物；湿用功能是指在蒸汽状态下熨烫．
自动恒温设置，针对不同面料可调节底板温度．
技术参数：
自身质量：1.3kg
额定功率：1000W
额定电压：220V
在额定电压下工作时能达到的最大喷气量：15g/min
（1）某师傅在用熨斗干烫衣服时，用了19N向下的力压熨斗，如果熨斗底板与衣服接触的面积为160cm2，在此过程中，衣服受到的压强为2000Pa．（g取10N/kg）
（2）用熨斗汽烫前先预热，使金属底板的温度从20℃升高到220℃，温控开关自动断开．已知金属底板的质量为1kg，金属底板的比热容为0.46×103 J/（kg．℃）．则蒸汽电熨斗预热过程中金属底板吸收的热量为9.2×104J．
（3）设计生产电熨斗时，技术人员会根据不同部分的作用选用具有不同物理属性的材料．“水位观察窗”选用的材料应具有很好的透明度（填“硬度”、“延展性”或“透明度”）；用熨斗汽烫时，可以看到熨斗底板蒸汽口的周围有大量“白雾”，这是因为水先汽化后液化（上两格均填物态变化名称）形成的小水珠；某次使用时发现从蒸汽口喷出的是水柱而不是“白雾”，请你猜想可能的原因是水的温度未达到沸点，没有沸腾．
（4）若某次使用中，该电熨斗（额定电压下）在最大喷气量状态下工作时消耗的电能中只有70%被水吸收，则该状态下每克水喷出前吸收的热量是2800J．
（5）如图乙所示为自动调温电熨斗的电路图，右下方为温控部分，A为双金属片，由两层不同金属黏合而成，受热时二者膨胀的快慢不同．在未通电和低于预定温度时，双金属片A和静片B上的触点接通，指示灯L亮，电热丝R发热，当温度达到预定温度时，由于双金属片的金属层b（填“a”或“b”）膨胀较快，向左弯曲，电路断开，如图丙所示．调节调温旋钮C，使静片向左时，调温电熨斗的预定温度值将变高（填“高”或“低”）．
（6）近年来用一种主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作为发热体，既可省电，又能自动调温，避免了老产品采用双金属片制成的调温器温控质量不可靠的问题．如图丁是“PTC”材料的电阻随温度变化的关系图象，当发热体产生的热与向外散发的热平衡时，温度达到一个稳定值．由图象可以判定：通电后，PTC电熨斗的功率变化情况是先变大后变小，稳定时的温度应取T1-T2区间的某一值．
10．如图所示，用6N的力握住总重为1.5N的水杯静止不动，水杯与手之间的摩擦力是1.5 N；若将手的握力增大到8N，手与水杯之间摩擦力将不变（选填“变大”、“变小”或“不变”）；若将水杯总重增加到2N，手握住水杯仍然静止不动，则手与水杯之间摩擦力的大小变为2N．

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