题目内容
【题目】如图甲所示,电源电压不变,闭合开关S,当变阻器R2的滑片P从b端滑到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示,则下列选项正确的是
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A. R1的阻值为2![]()
B. 变阻器R2的最大阻值为16![]()
C. 电流表示数为0.2A时,在1min内R1产生的热量为36J
D. 电压表示数为1.5V时,R1与R2消耗功率相同
【答案】D
【解析】
由电路图可知,R1与R2串联,电压表测量电阻R1两端电压,电流表测量串联电路的电流;
A.根据图像可知;电阻R1两端电压U1=1V时电流I1=0.1A,由I=
可得,定值电阻R1=
=
=10Ω,故A错误;
B.当滑片P位于a端时,电路为R1的简单电路,此时电路中的电流最大,电压表测电源电压,由图像可知电压表示数为3V,即电源电压为3V;当滑片P位于b端时,R1与R2串联,此时电路中电流最小,电压表测R1两端电压,由图像可知,U1=1V时,电流I1=0.1A,则根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得:U2=U-U1=3V-1V=2V,可得R2=
=20Ω,故B错误;
C.当电路中的电流为0.2A时,根据图像读出电压表示数为2V,则1min内R1产生的热量Q=W1=U1It=2V×0.2A×60s=24J;故C错误;
D.电压表示数为1.5V时,即R1两端电压U1ˊ=1.5V,根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知,R2两端电压U2ˊ=3V-1.5V=1.5V,R1与R2消耗的电功率
=
=
=
=
,即电功率相等,故D正确。
【题目】根据能量转化与守恒定律,在与外界没有热传递的条件下,物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律,某兴趣小组设计了如图所示的实验:在容器里装一定质量的水,中间装上带有叶片的转轴,转轴上绕上绳子,绳子另一端通过滑轮与一重物相连;当重物下降时,绳子拉动转轴转动,带动叶片旋转,使容器里的水温度升高,结合水的比热计算出水增加的内能,以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
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(1)为了完成此实验,除已提供测质量的电子天平外,还需要的测量工具有:______、______。
(2)兴趣小组在实验过程中发现,水内能的增加量小于重物做功的大小,请写出造成这种现象的一种原因:______。
(3)改进实验后,获得了如下数据,规律得到验证。
实验 序号 | 重物质量 (kg) | 下降高度 (m) | 升高温度 (℃) | 实验 序号 | 重物质量 (kg) | 下降高度 (m) | 升高温度 (℃) | |
1 | 20 | 5 | 0.5 | 4 | 10 | 10 | 0.5 | |
2 | 20 | 10 | 1.0 | 5 | 30 | 10 | 1.5 | |
3 | 20 | 15 | 1.5 | 6 | 40 | 10 | 2.0 |
若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃,则25kg的重物需下降______m。
(4)若已知容器中水的质量是0.2kg,计算第二次实验中,当重物下降,重物的重力做功转化为水的内能增加的效率______。