电荷。中心电极对负电荷有 力,对正电荷有排斥力。由于负电荷离中心电极距离更近,所以吸引力大于排斥力,金属小球就会滚向中心电极。当金属小球与中心电极碰撞时,负电荷被中和,此时金属小球带正电,由于同种电荷相互 ,金属小球会 中心电
中心电极 金属小球 极。当金属小球与接地的金属板碰撞时,正电荷被
导入地下,此时小球又恢复电中性。
图23
34.小明要测量小灯泡的额定功率,实验室提供的器材如下:符合要求的电源、额定电压为
U0的小灯泡、阻值为R的定值电阻、滑动变阻器、单刀双掷开关各一个、电压表一块、导线若干。他设计了如图24所示的电路进行实验。
(1)请你帮助小明将实验电路补充完整;
L (2)连接好电路后,请你将正确的操作
步骤补充完整:将开关S扳向1, 调节滑动变阻器,使 ; 将开关S扳向2,保持滑动变阻器
(3)小灯泡的额定功率P= 。
(用U0、U、R表示)
35.课外物理兴趣小组的同学们想利用一枚硬币发电。实验桌上已备有如下器材:一枚干净
的硬币,一块符合实验要求的电压表,两根导线,一片与硬币面积相同的铝片,一烧杯 纯净水,几张餐巾纸,一副干净的橡胶手套。 小丽同学带上干净的橡胶手套进行了如下操作:
(1)将几张餐巾纸剪的与硬币面积相同,将剪好的纸片在杯中的水中浸湿。 (2)将硬币放在桌面上,把浸湿的纸片放在硬币上,再将铝片放在湿纸片上。
(3)将电压表正、负接线柱接出的导线分别与硬币和铝片接触,观察电压表的示数。
通过上述实验操作,同学们发现电压表并无示数,已知实验器材均完好。小明经过反思,帮助小丽添加了一种物品,就使实验成功。请你写出:(1)添加的物品;(2)补..充的实验步骤。
36.实验桌上有如下器材:符合实验要求的电源、已调零的电压表,电阻箱、定值电阻R0、
开关各一个,导线若干。请利用上述实验器材,设计一个实验证明:在串联电路中,一个电阻的阻值增大,其两端的电压也增大。 要求:(1)画出实验电路图;(2)写出实验
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的滑片不动,记录电压表的示数U;
图24 V 1 R P S 2
步骤;(3)画出实验数据记录表。
五、科普阅读题(共6分,每小题3分)
(一)阅读《物体电阻与温度的关系》,回答37题。
物体电阻与温度的关系
当温度不断升高,物体的电阻是否会不断变大,最终变成无限大呢?其实,不同材料的物体情况各有不同。
金属导体,如铁、铜等,其电阻率(电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量)随温度的升高而变大。这是因为温度升高,金属材料中自由电子运动的阻力会增大,电阻就会不断变大。到了一定温度,物态开始发生变化,例如:从固体变成液体,再从液体变成气体。在物态变化时,由于原子的排列变得更为混乱、分散,电阻率还会出现跳跃式的上升。
半导体,由于其特殊的晶体结构,所以具有特殊的性质。如硅、锗等元素,它们原子核的最外层有4个电子,既不容易挣脱束缚,也没有被原子核紧紧束缚,所以半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。但温度升高,半导体原子最外层的电子获得能量,挣脱原子核的束缚成为自由电子,可供其他电子移动的空穴增多,所以导电性能增加,电阻率下降。掺有杂质的半导体变化较为复杂,当温度从绝对零度上升,半导体的电阻率先是减小,到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后,电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升。当温度升得更高,半导体会产生新的载体(和未掺杂质的半导体一样),于是电阻率会再度下降。
绝缘体和电解质,它们的电阻率与温度的关系一般不成比例。
还有一些物体,如锰铜合金和镍铬合金,其电阻率随温度变化极小,可以利用它们的这种性质来制作标准电阻。
当温度极高时,物质就会进入新的状态,成为等离子体。此时,原子被电离,电子溢出,原子核组合成离子团,因此即使原本物质是绝缘体,成为等离子体后也可导电。
如果温度更高会是什么情况?据报道,美国能源部布鲁克海文国家实验室下属的研究小组,利用相对论重离子对撞机成功地制造出有史以来最高温度,该极端状态产生的物质成为新的夸克胶子混合态,其温度约为四万亿摄氏度,是太阳核心温度的25万倍。这种物质存在的时间极短(大约只有10s~28s),所以它的电性质尚不明确。
总之,物体电阻与温度之间的关系非常复杂,温度升高到一定程度时,物体的电阻
并不一定会变得无限大,使得电流完全无法通过。
37. 请根据上述材料,回答下列问题:
(1)绝缘体成为等离子体后 导电。(选填“能够”或“不能”)
(2)本文的第二自然段,研究的科学问题的自变量是温度,因变量是 。
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(3)一般情况下,随着温度的升高,下列说法正确的是 。
A.金属导体的导电性会增强 B.半导体材料的电阻率可能会减小
(二)阅读《潮汐发电》,回答38题。
潮 汐 发 电
C.用镍铬合金制成的滑动变阻器的最大阻值变小
在海湾或有潮汐的河口,可见到海水或江水每天有两次的涨落现象,早上的称为潮,晚上的称为汐。潮汐现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成。涨潮时,大量海水汹涌而来,水位逐渐升高;落潮时,海水奔腾而去,水位陆续下降。每天海水涨潮、退潮各两次,涨潮与退潮一般间隔6小时。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的新型能源。
潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或有潮汐的河口建筑堤坝、闸门和厂房,围成水库,水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差,从而可驱动水轮发电机组发电。如图25所示是潮汐发电的原理图。与普通的水利发电的不同在于海水与河水相比,海水落差不大,但流量较大,并且呈间歇性。
潮汐电站一般有三种类型,“单库双向型”就是其中之一,即用一个水库,涨潮与落潮时均可发电,只是在水库内外水位相同的平潮时不能发电。位于我国浙江省的江厦潮汐电站就是一个单库双向型电站,建成于1980年5月,总装机容量为3200kW,年发电量约为107kW·h,为世界第三大潮汐发电站。
38.请根据上述材料,回答下列问题:
(1)潮汐发电是将潮水的机械能转化为 能。 (2)一个单库双向型潮汐电站一天可以发电 次。 (3)若江厦潮汐电站一年有350天正常发电,平均实际发电功率为2000kW,则此电站每
天发电的时间约为 h。(结果请保留整数)
六、计算题(共6分,每小题3分)
39.小萱有一款带USB接口的小电扇,如图26
甲所示,该风扇部分参数见表1。她还有一只移动电源,如图26乙,其主要参数见表2。求:
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乙
图25 堤坝 水轮机
甲
图26
(1)该电扇正常工作1h所消耗的电能; (2)用乙图中的移动电源为该电扇供电,
最多能支持电扇正常工作多长时间?
表1 表2
产品类别 ××型USB电风扇 产品类别 ××移动电源
产品类型 聚合物锂电池 额定电压 5V
输入电压 5V 额定功率 3 W
输出电压 5V 高 度 29cm
电池容量 5000mAh 网罩直径 20cm
40.小亮家的电热砂锅有“大火”和“小火”两个档位。小亮根据电热砂锅的工作特点,设
计出如图27所示的模拟电路图,加热电阻R1和R2阻值均为40Ω。当两个开关均闭合,开始“大火”炖煮;当汤的温度达到沸点时一个开关会自动断开,另一个开关仍闭合,可以维持“小火”炖煮。求:
(1)在汤沸腾之前,电热砂锅消耗的电功率P; (2)在维持“小火”炖煮时,电路中的电流I。
S2 R2
220V S1 R1
图27
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