题目内容

1．近期某地电价0.6元/度，液化石油气每罐（内装液化石油气15㎏）100元，木炭5元/㎏．液化石油气的热值为4.2×l07J/㎏，木炭的热值为3.4×107J/㎏．使用上述三种能源，理论上木炭最便宜．
实际上各种能源使用的效率差别较大．这三种能源在家庭日常生活中哪种更经济呢？小明制定了探究计划．除上述三种能源外，所需物品如下：烧水锅（容积20L）、电炉（220V，1500W）、液化石油气炉、炭炉、温度计、停表、天平、电子秤．小明实验组首先选择电能探究，他们的探究设计如下．
（1）把盛满水的烧水锅放在电炉上，用停表测量加热时间t，用公式W=Pt 算出消耗的电能，再算出所需的电费M．
（2）用温度计测量加热时间内水的温度变化△t，计算$\frac{M}{△t}$的值．$\frac{M}{△t}$表示加热时使水温每升高1℃所消耗电能的电费．请你在液化石油气和木炭中选择一种，帮助小明完成探究设计．
（3）把盛满水的烧水锅放在炭炉．
（4）用温度计测量质量为m的木炭完全燃烧后水的温度变化△t．计算$\frac{M}{△t}$的值．
（5）比较两种能源的$\frac{M}{△t}$的值．
完成本组实验后，小明组员和其他组讨论上两次实验中给水加热的初温需不需要一样，你认为需要（“需要”或“不需要”）保持一样呢．他们发现本次实验时间比较长，请你帮他们想个可以减少实验时间的方法减少水的质量．

分析 从理论上计算，假设提供3.6×106J的能量，需要交电费、需要完全燃烧液化气的质量及费用、需要完全燃烧木炭的质量及费用，进行比较得出哪种最便宜；
（1）知道电炉的电功率和加热时间，利用W=Pt求消耗的电能；
（2）为便于比较，求出水每升高1℃所消耗电能的电费；
（3）选择木炭，把盛满水的烧水锅放在炭炉上；
（4）用温度计测量质量为m的木炭完全燃烧后水的温度变化△t，求出用木炭的费用，计算$\frac{M′}{△t}$的值．
（5）实验中水加热时间比较长，原因是水的质量大或水的初温比较低，所以要想缩短加热的时间可以减小水的质量，提高水的初温．

解答 解：假设提供3.6×106J的能量，
用电：0.6元/度×3.6×106J=0.6元；
用液化气：
m气=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$≈0.086kg，费用：$\frac{100元}{15kg}$×0.086kg≈0.57元；
用木炭：
m炭=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{3.4×1{0}^{7}J/kg}$≈0.11kg，费用：5元/kg×0.11kg=0.55元；
可见，从理论上计算得出，用木炭最便宜；
（1）知道电炉的电功率和加热时间，利用W=Pt求消耗的电能；
（2）用温度计测量加热时间内水的温度变化△t，计算$\frac{M}{△t}$的值．$\frac{M}{△t}$表示加热时使水温每升高1℃所消耗电能的电费；
（3）把盛满水的烧水锅放在炭炉上；
（4）用温度计测量质量为m的木炭完全燃烧后水的温度变化△t，求出用木炭的费用，计算$\frac{M′}{△t}$的值；
（5）两次实验中给水加热的初温需要保持一样．水加热时间比较长期原因是水的质量大或水的初温比较低，所以要想缩短加热的时间可以减小水的质量，提高水的初温．
故答案为：木炭；（1）W=Pt；（2）加热时使水温每升高1℃所消耗电能的电费；（3）炭炉；（4）质量为m的木炭完全燃烧后；（5）需要；减少水的质量．

点评 本题考查了消耗电能的计算、燃料完全燃烧公式的应用，涉及到实验步骤的完善，需要弄清实验原理，有难度．

练习册系列答案
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18．一列正在减速进站的载有乘客的动车，小明同学坐在该车的座位上．在进站过程中，对该列车和小明同学的叙述正确的是（　　）
A．列车的运动状态保持不变
B．列车的动能不断减小
C．以站台为参照物，小明同学是静止的
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19．一辆10轮渣土运输车，装载渣土后总质量为10t，这辆车所受重力多大？如果按规定车辆对地面的压强不得超过7×105Pa，假设每只轮胎与地面的接触面积始终是0.02m2，那么这辆车是否违规超载了？（g取10N/kg）
16．如图是某型号国产战机从“辽宁号”航母训练舰上起飞的图片．下列有关说法中正确的是（　　）
A．飞机起飞时，是利用空气的浮力来升空的
B．飞机起飞时，以航母为参照物飞机是运动的
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3．如图a是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图，其中电源电压U=4.5V且保持不变，电压表量程为0～3V，R0是300Ω的定值电阻，R1是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图b所示．若闭合开关S（　　）
A．环境温度为40℃时，热敏电阻阻值是150Ω
B．电压表V示数越小，环境温度越高
C．电压表的最小示数是1.5V
D．此电路允许的最高环境温度为60℃
6．迪翔和宇凡同学合作进行了“探究电路与电压、电阻的关系”的实验：
【提出问题】
通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？
【猜想】
a．迪翔同学根据电压是形成电流的原因，猜想导体中的电流跟导体两端的电压成正比；
b．宇凡同学根据电阻是对电流的阻碍作用的大小，猜想导体中的电流跟导体的电阻成反比．
【进行实验】
（1）图1是两位同学准备的实验器材，另外他们还准备了几个阻值大小不同的定值电阻，请你用笔画线代替导线，将未连接完的实物电路连接完整，要求滑动变阻值的滑片向左移动时电流表的示数变大．
（2）两位同学连接好电路后，正准备合上开关，再一次检查电路时，迪翔发现滑动变阻器滑片P的位置不对，于是，他将滑片P移到阻值最大处；宇凡同学又发现电流表指针在如图2所示的位置，于是，他将电流表校零后再进行实验．当他们闭合开关后，方向电流表示数为0，且电压表指针超过量程．你认为造成这一现象的原因是定值电阻开路．
（3）电路检查并纠正完毕，迪翔首先负责探究了“通过电阻的电流跟电阻两端电压的关系”．图3所示的是他们移动滑动变阻器的过程中，电压表和电流表出现的一组数据，此时，电压为2.4V，电流为0.24A．经过多次实验，收集数据，迪翔绘出了如图4甲所示的图象．
（4）而后，宇凡同学负责探究了“电流与电阻的关系”，他先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下电流值．接着断开开关，取下5Ω电阻，改接10Ω的电阻（滑动变阻器滑片位置未动），当他接入10Ω电阻后，闭合开关，移动滑片P，将滑动变阻器阻值增大，直至电压表示数为1.5V，再次记下电流值．经过多次实验，收集数据，宇凡同学绘出了如图4乙所示的图象．
【分析与论证】
综合上面两位同学绘出的图象，将你对电流与电压、电阻的关系正确认识的结论写在横线上：
一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比．
13． 小明想利用一块电压表和已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值．小明选择了满足实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图所示．
（1）请你在图中只添加一根导线完成实验电路的连接．
（2）请补全实验步骤：
①断开S1、S2、S3，按如图连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P调至最左端；
②调节滑动变阻器至合适阻值，断开S3，闭合S1、S2，将此事电压表的示数U1记录在表格中，断开开关S1；
③保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关S2，闭合开关S1、S3，将此时电压表的示数U2记录在表格中，断开开关S1．
（3）请你用U1、U2和R0表示出Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$．
10．在“探究杠杆平衡的条件”实验中：

（1）小明观察到杠杆静止在如图甲所示的位置，为了进行实验他接下来的操作是将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，使杠杆在水平位置平衡．
（2）如图乙杠杆在水平位置平衡，如果在杠杆两端钩码的下面各增加一个大小相等的钩码，则杠杆不平衡右端下降；使杠杆恢复原来的平衡后，如果将两串钩码同时向靠近支点的方向移动相同的距离，则杠杆不平衡右端下降．（选填：“仍然平衡”、“不平衡左端下降”、“不平衡右端下降”）
（3）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将变大（选填“变大”、“变小”、“不变”），其原因是测力计拉力的力臂减小，杠杆仍在水平位置平衡，根据公式F1L1=F2L2可知，F2L2相同，拉力的力臂L1减小，则拉力变大．
11．下列关于弹力的说法中，正确的是（　　）
A．只有弹簧、橡皮筋才能产生弹力
B．弹力的方向总是竖直向下
C．弹簧的弹力总是跟弹簧的长度成正比
D．只有相互接触并发生弹性形变的物体间才存在弹力作用

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