Question

5．电学问题，千姿百态，异彩纷呈．请认真思考并解决以下各题：

（1）丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为玻璃棒在摩擦过程中失去（选填“得到”或“失去”）电子；
（2）连接图1的实物图，满足以下三个要求：①只闭合S₁时，L₁光发，L₂不发光；②只闭合S₂时，L₁、L₂都不发光；③S₁、S₂都闭合时，L₁、L₂都发光．
（3）图2中，甲、乙是电流表或电压表．当开关S闭合后，若要使电阻R₁、R₂并联，则甲是电压表，乙是电流表
（4）在图3示的电路中，电源电压恒为3V，闭合开关S，电流表的示数为0.3A；再闭合开关S₁，电流表的示数0.5A，此时R₁的电功率为0.6W，电路的总电阻为6Ω；
（5）下表列出了小王家两件家用电器铭牌上的主要项目：

BC-65B电冰箱	FS-69电扇
额定电压：220V 工作频率：50Hz 额定功率：70W 耗电量：0.50kW•h/24h	规格：400mm 额定电压：220V 工作频率：50Hz 额定功率：65W

①根据表中信息，可以算出电扇连续正常运转10h消耗的电能为0.65kW•h；
②某日上午8：00，小王看了一下家中的电能表，示数如图4．然后他们一家外出旅游，其间家中只有电冰箱正常使用．第2天上午8：00他们回家时，电能表示数变为9062.9kW•h，你还能发现电冰箱是间歇（选填“连续”或“间歇”）工作的；
（6）甲、乙两个灯泡分别标有“220V 40W”“220V 60W”字样，则正常工作时甲、乙的电阻之比为3：2，如果两灯泡钨丝长短一样，则钨丝较粗的是乙；
（7）如图5是电吹风送热风的工作电路，对应的额定功率为1100W，将它接入220V电路中正常工作（送热风）10分钟，电吹风消耗的电能是6.6×10⁵焦．如果电热丝电阻为48.4Ω，则10分钟电热丝产生6×10⁵焦的热量；
（8）如图6所示的电路，AB和CD均为镍铬合金线．闭合开关后，通过观察电流表示数的大小，可以比较出合金线电阻的大小，这种研究方法叫转换法（填“等效替代法”或“转换法”）．

Answer 1

分析 （1）根据正负电荷的规定及摩擦起电的实质答题；
（2）根据要求判断灯的连接关系及开关的作用，连接实物图；
（3）如不考虑电表的读数功能，分析电路时，电压表所在支路可视为断路；电流表可视为一根导线；
根据并联的定义确定甲乙两表的类型；
（4）分析开关转换时，电路的连接及电流表测量的电流，根据通过R₂支路电流不变，由并联电路电流的规律求出通过R₁的电流，根据P=UI求R₁的功率；根据欧姆定律求总电阻；
（5）①由表中电扇的耗电量，求连续正常运转10h消耗的电能；
②由表中冰厢的耗电量，由电能表的原读数确定现在的读数；根据冰厢的功率，由P=$\frac{W}{t}$的变形公式求出耗电0.05kW•h所用的时时间与24小时比较；
（6）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的变形公式，在电压相同时，灯的电阻与功率成反比作答；
电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，在其它条件相同时，横截面积越大，导体的电阻越小，反之电阻越大；
（7）根据W=Pt求电吹风消耗的电能；根据Q=W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{丝}}$t求10分钟电热丝产生的热量；
（8）所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法．

解答 解：（1）丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为玻璃棒在摩擦过程中失去电子；
（2）连接图1的实物图，满足以下三个要求：
①只闭合S₁时，L₁光发，L₂不发光；
②只闭合S₂时，L₁、L₂都不发光；
③S₁、S₂都闭合时，L₁、L₂都发光．
分析可知，两灯发光互不影响，两灯为并联，S₁为总开关；
在灯L₁支路上没有开关；S₂在支路上，S₂只控制L₂，据此连接实物图，如下所示：

（3）并联的定义：将两个灯泡的两端并列地连接在一起，再接入电路中，这两个灯泡的连接方式为并联．要使电阻R₁、R₂并联，因此，应将开关S闭合，这样R₁的右端与R₂的左端连接在一起了；
应再将R₁的左端与R₂的右端连接在一起，两灯即为并联，所以乙表为电流表，甲为电压表；
（4）在图3示的电路中，闭合开关S，为R₂的简单电路，电流表的示数为I₂=0.3A，即为通过R₂的电流；
再闭合开关S₁，两电阻并联，电流表的示数I=0.5A，即为两电阻并联的总电流；
在开关转换的过程中，因R₂的电压始终为电源电压保持不变，根据欧姆定律，通过R₂的电流保持不变，由并联电路电流的规律，通过R₁的电流I₁=I-I₂=0.5A-0.3A=0.2A；
此时R₁的电功率为P₁=UI₁=3V×0.2A=0.6W；
根据欧姆定律，电路的总电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω；
（5）由上表可知，电风扇的额定功率P_电扇=65W，电扇连续正常运转10h消耗的电能：
W_电扇=P_电扇t=0.065kW×10h=0.65kW•h；
电冰箱上铭牌0.50kW•h/24h的含义是：电冰箱每24h耗电0.50kW•h，
由题可知，电冰箱工作24小时，从所给数据可以看出24小时电冰箱消耗电能0.5kW•h，原来电能表的示数为9062.4kW•h（注意电能表示数最后一位是小数），
电能表示数变为：9062.4kW•h+0.5kW•h=9062.9kW•h；
因冰箱的功率P_冰箱=70W=0.07kW，
耗电0.50kW•h的工作的时间为t=$\frac{{W}_{冰厢}}{{P}_{冰厢}}=\frac{0.5kW•h}{0.07kW}$≈7.14h＜24h，
故电冰厢没有一直工作，而是间歇工作的；
（6）甲、乙两个灯泡分别标有“220V 40W”“220V 60W”字样，表示两灯的额定电压均为220V，甲、乙灯的额定功率分别为40W、60W，
根据R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知，即在电压不变时，灯的电阻与电功率成成反比，
则正常工作时甲、乙的电阻之比为60W：40W=3：2，
在材料和长度一定时，导体的电阻与横截面积有关，横截面积越大，电阻越小．
两灯泡钨丝长短一样，灯丝越粗，电阻越小，因为乙灯的电阻小，所以钨丝较粗的是乙灯；
（7）已知吹热风的额定功率为1100W，将它接入220V电路中正常工作（送热风）10分钟，电吹风消耗的电能W=Pt=1100W×10×60s=6.6×10⁵J；
由并联电路电压的规律，电热丝的电压为220V，如果电热丝电阻为48.4Ω，
则10分钟电热丝产生的热量：Q=W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{丝}}$t=$\frac{{（220V）}^{2}}{48.4Ω}$×10×60J=6×10⁵J；
（8）如图6所示的电路，AB和CD均为镍铬合金线，闭合开关后，通过观察电流表示数的大小，可以比较出合金线电阻的大小，这种研究方法叫转换法．
故答案为：（1）正；失去；
（2）如上图所示；
（3）电压表；电流表；
（4）0.6W；6Ω；
（5）①0.65；②9062.9；间歇；
（6）3：2；乙；
（7）6.6×10⁵；6×10⁵；
（8）电流表示数的大小；转换法．

点评 本题考查正负电荷的规定及摩擦起电的实质、电路图的设计、电路的识别、影响电阻大小的因素、并联电路的规律及欧姆定律的应用、电功率公式的应用、电功的计算、电能表的读及转换法的应用，涉及的知识多，综合性强．