综合实践活动研究制作风速仪提出问题风速是气象观测中的重要参数常用风速仪测量风速仪工作原理是什么怎样设计制作简易风速仪呢实地学习同学们来到气象馆了解了杯式风速仪的工作原理如图甲所示质量较小的风杯可在任意方向的风力带动下绕轴转动转动时传感器将风速转换成输出电流信号再经系统处理后显示出风速值在测量范围内电流随风速增大而均匀增大杯式风速仪工作参数量程输出电流信号范围启动风速电功率设计制作受到杯式风速仪工作原理的启

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193545. （2024•西工大附中•七模）综合实践活动——研究制作风速仪：

【提出问题】风速是气象观测中的重要参数，常用风速仪测量。风速仪工作原理是什么？怎样设计制作简易风速仪呢？
【实地学习】同学们来到气象馆，了解了杯式风速仪的工作原理。如图甲所示，质量较小的风杯可在360°任意方向的风力带动下绕轴转动，转动时传感器将风速转换成输出电流信号，再经系统处理后显示出风速值。在测量范围内电流随风速增大而均匀增大。

杯式风速仪工作参数
量程	0.4～50m/s
输出电流信号范围	4～20mA
启动风速	0.4m/s
电功率	≤0.48W

【设计制作】受到杯式风速仪工作原理的启发，同学们设计并制作了简易风速仪，其原理如图乙所示。
电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，电流表量程为0～0.6A，R₀为10Ω的定值电阻，R₁为压力传感器，无风时R₁受到的压力为零，有风时迎风板受到的压力能大小不变地传递给R₁，R₁的阻值随压力F大小变化的关系如图丙所示。读出电表示数，即可知此时的风速。
同学们通过查阅资料，知道了风压是指单位面积上垂直于气流方向的平面上所受风的压力，风压与风速的关系如下表。

风速v/（m•s^﹣1）	2	4	6	10	12	16	24
风压p/Pa	2.5	10	22.5	62.5	90	160	360

【进行实验】迎风板是一块面积为0.15m²的轻质薄板，测量时风始终垂直吹在迎风板上，记录电表示数，发现风速增大，电流表示数随着增大。
【交流评价】同学们从实验制作、实验效果等方面进行交流评价。
（1）关于文中杯式风速仪，下列说法不正确的是　   　。
A.风吹动风杯说明风具有能量
B.转轴中使用轴承可减小摩擦
C.风杯用密度小的材料制成
D.能在60m/s风速下正常工作
（2）杯式风速仪正常工作20min，最多消耗　      　 J的电能；某次杯式风速仪显示风速为31.4m/s，则输出的电流信号为　     　 mA。
（3）实验中，读出简易风速仪中电流表示数为0.4A，电压表示数为8V。
①R₁＝　     　 Ω，所测的风速＝　   　 m/s；
②恒流源提供　      　 A的恒定电流。

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[考点]

电功与电能的计算，

[校正]

[答案]

（1）D；（2）576；14；（3）①20；8；②1.2。

[解析]

解：（1）A、风是流动的空气，具有动能，能带动风杯转动，说明风具有能量，故A正确；
B、在相同条件下，滚动摩擦比滑动摩擦小，用滚动代替滑动可以减小摩擦，故B正确；
C、为了使风杯受到风的作用转动起来，应减小装置的质量，所以用密度小的材料制成，故C正确；
D、由表中参数可知，杯式风速仪的量程为 0.4﹣50m/s，所以杯式风速仪不能在60m/s风速下正常工作，故D错误。
故选D。
（2）由表中数据可知，杯式风速仪正常工作时消耗的最大功率为0.48W，所以正常工作20min最多消耗的电能为
W＝Pt＝0.48W×20×60s＝576J；
输出电流信号范围是4﹣20mA，杯式风速仪的量程为0.4﹣50m/s，由于在测量范围内电流随着风速增大而均匀增大；
风速变化量与电流变化量的比值不变；设输出的电流信号为I，则

＝

，
解得：I＝14mA；
（3）①根据乙图可知，R₀与R₁，并联。简易风速仪中电流表示数为0.4A，即通过R₁的电流为0.4A，此时电压表示数为8V时，所以R₁的电阻：
R₁＝

＝20Ω；
由丙图可知，R₁＝20Ω 时对应的压力F＝6N，迎风板受到的压强为

；
由风压与风速的关系分析可得风压与风速的关系为p＝kv²；代入数据有10Pa＝k×（4m/s）²，则k＝

Pas²/m²；
40Pa时有：40Pa＝

Pas²/m²×v²；v＝8m/s；
②乙图中，R₁与R₀并联，电流表示数为0 4A，电压表示数为8V，通过R₀的电流为

；
恒流源提供的恒定电流为I＝I₀+I₁＝0.8A+0.4A＝1.2A。
故答案为：（1）D；（2）576；14；（3）①20；8；②1.2。

[点评]

本题考查了"电功与电能的计算，"，属于"常考题"，熟悉题型是解题的关键。

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（1）实验前，断开家中全部用电器，将该“节电器”插在家中的插座上，记录此时家中电能表的示数W₁。
（2）将一个电暖气接入家庭电路中，让它在额定功率下持续工作60min后，使电暖气停止工作，记录此时        。
（3）第二次实验，他将        ，       ，使电暖气停止工作，记录电能表的示数W₃。
（4）根据实验记录的数据，计算前、后两次家中耗电量W_前=       ，W_后=       ，发现：W_前＞W_后，由此可以得到结论：该款“节电器”       。

共享时间:2024-11-19 难度:1 相似度:2

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199571. （2023•唐南中学•三模）电热膜是一种新型的电加热器件，如图甲所示是一种常见的电热膜。电热膜是在绝缘的聚酯薄膜表面，经过特殊工艺加工形成的一条条薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图乙所示。
电热膜通电工作时没有发红、炽热或发光现象的产生。它与被加热的物体直接接触，产生的热量很快传给被加热物体，所以电热膜本身的温度并不太高，不易氧化，使用寿命长。
$德优题库$
（1）电热膜取暖器工作时，室内空气温度升高是通过        方式增加空气内能的。
（2）在制造电热膜时，不会出现厚度不均匀引起过热的现象。而是导电墨线的电阻随温度升高而        ，如图丙所示，与普通电取暖器相比，电热膜取暖器温度升高时发热功率        （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）某根导电墨线的局部导电材料脱落，如图丁中A部分，这根导电墨线的电阻会        （选填“增大”“减小”或“不变”）
（4）将图戊中一块电热膜接入电路，导电墨线的连接方式是        ，正常工作时金属导线中A、B处电流分别为I_A和I_B，则I_A       I_B（选填“＞”“＜”或“=”）。
（5）市售电热膜的额定电压为220V，房间取暖电热膜功率为220W每平方米，某家庭装修时考虑用电热膜为房间进行取暖，若铺设面积为15m²，则通电正常工作2h消耗的电能为        kW?h。

共享时间:2023-04-13 难度:4 相似度:1.25

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193978. （2024•高新一中•五模）阅读下列短文，回答问题。
智能电加热眼罩近几年，近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素，为有效保护眼睛，降低近视率，目前市场上推出一款电加热眼罩（如图甲），对缓解眼疲劳有一定效果，电加热眼罩是在绝缘的聚酯薄膜表面有序排列10根一样的具有发热、控温双重功能PTC加热丝，PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成。电加热眼罩内部结构如图乙所示，PTC加热丝两端与金属导线相连，形成网状结构，由6V的锂电池供电。每根PTC加热丝电阻随温度变化的关系如图丙所示，当温度达到40℃时，PTC加热丝的发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等）温度保持不变，实现智能控温。
$德优题库$
（1）PTC是        （选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）材料
（2）如图乙所示的加热电路，PTC加热丝的连接方式是        联，正常工作时金属导线中A、B处电流分别为I_A和I_B，则I_A       I_B（填选“＜”、“=”或“＞”）。
（3）将眼罩加热电路开关闭合，其功率随时间变化的图象最可能是图丁的        。
$德优题库$
（4）眼罩加热电路的最大发热功率为        W，当温度为40℃时，通电10min,眼罩加热电路消耗的电能        J。

共享时间:2024-05-13 难度:5 相似度:1.2

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qb@dyw.com

2024-06-08

初中物理 | | 实验题

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