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27. (8分)(2025·北京期中)请阅读《神奇的热电偶》,并回答问题。
神奇的热电偶
1821年,德国物理学家塞贝克发现了一种奇怪的现象：如图所示,把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路,然后把铜丝和铁丝的一个连接点D放在盛有冰水混合物的容器里保持低温,另一个连接点C放在火焰上加热,发现灵敏电流计的指针发生了偏转,表明这时闭合电路中产生了电流,塞贝克把这种电流叫作“热电流”,把这种电路叫“热电偶电路”。
(1)热电偶工作时产生的温差电压,为电路提供电能,在电路中相当于____。
(2)某科研小组利用如图所示的电路和温度传感器,测出了反映电流与温度差关系的数据如表所示。分析数据发现,热电流与两接点间的温度差有关,温度差越大,电流越____(选填“大”或“小”)；若把图中的酒精灯移走,将C放入另一杯冰水混合物中,稳定后,电流表的示数将____(选填“变大”“变小”或“变为零”)。
(3)根据电流与温度差的对应关系,可通过电流表示数得知C点的温度,利用这一原理可以制成热电偶温度计。用如图电路检验一杯90℃的热水,在冰始终没有完全熔化的情况下,产生的电流与时间的关系图像可能是下列选项中的____。
神奇的热电偶
1821年,德国物理学家塞贝克发现了一种奇怪的现象：如图所示,把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路,然后把铜丝和铁丝的一个连接点D放在盛有冰水混合物的容器里保持低温,另一个连接点C放在火焰上加热,发现灵敏电流计的指针发生了偏转,表明这时闭合电路中产生了电流,塞贝克把这种电流叫作“热电流”,把这种电路叫“热电偶电路”。
(1)热电偶工作时产生的温差电压,为电路提供电能,在电路中相当于____。
(2)某科研小组利用如图所示的电路和温度传感器,测出了反映电流与温度差关系的数据如表所示。分析数据发现,热电流与两接点间的温度差有关,温度差越大,电流越____(选填“大”或“小”)；若把图中的酒精灯移走,将C放入另一杯冰水混合物中,稳定后,电流表的示数将____(选填“变大”“变小”或“变为零”)。
(3)根据电流与温度差的对应关系,可通过电流表示数得知C点的温度,利用这一原理可以制成热电偶温度计。用如图电路检验一杯90℃的热水,在冰始终没有完全熔化的情况下,产生的电流与时间的关系图像可能是下列选项中的____。
答案：
(1)电源
(2)大 变为零
(3)C 解析:
(1)热电偶工作时产生的温差电压,为电路提供电能,在电路中相当于电源.
(2)分析数据可以发现,热电流与两接点间的温度差有关,温度差越大,电流越大;把图中的酒精灯移走,将C放入另一杯冰水混合物中,稳定后,两接点的温度相等均为$0^{\circ }C$,则温度差为零,由表中数据可知,此时电流表的示数变为零.
(3)在冰始终没有完全熔化的情况下,D点的温度保持$0^{\circ }C$不变,C点放在一杯$90^{\circ }C$的热水中,随着时间的增加,C点的温度迅速升高,C、D两点间的温度差变大;然后随着热水温度的降低,C点的温度又会逐渐降低,最后与室温相同,C、D两点间的温度差也变小,最后为一定值.由电流与C、D两点间温度差的关系可知,产生的电流先变大后变小,最后为一定值,故C可能.
(1)电源
(2)大 变为零
(3)C 解析:
(1)热电偶工作时产生的温差电压,为电路提供电能,在电路中相当于电源.
(2)分析数据可以发现,热电流与两接点间的温度差有关,温度差越大,电流越大;把图中的酒精灯移走,将C放入另一杯冰水混合物中,稳定后,两接点的温度相等均为$0^{\circ }C$,则温度差为零,由表中数据可知,此时电流表的示数变为零.
(3)在冰始终没有完全熔化的情况下,D点的温度保持$0^{\circ }C$不变,C点放在一杯$90^{\circ }C$的热水中,随着时间的增加,C点的温度迅速升高,C、D两点间的温度差变大;然后随着热水温度的降低,C点的温度又会逐渐降低,最后与室温相同,C、D两点间的温度差也变小,最后为一定值.由电流与C、D两点间温度差的关系可知,产生的电流先变大后变小,最后为一定值,故C可能.
28. (12分)如图甲所示的电路中,电源电压恒定。当$S_1$断开,S、$S_2、$$S_3$闭合时,电流表$A_1$的示数为0.4A,电流表$A_2$的示数为0.5A,电压表示数如图乙所示。则：
(1)通过灯泡$L_2$的电流是多少？
(2)灯泡$L_2$两端的电压和电源电压各是多少？
(3)当断开开关$S_2$和$S_3、$闭合开关S和$S_1$时,电压表指针的偏转角度仍如图乙所示,灯泡$L_2$两端的电压是多少？
(1)通过灯泡$L_2$的电流是多少？
(2)灯泡$L_2$两端的电压和电源电压各是多少？
(3)当断开开关$S_2$和$S_3、$闭合开关S和$S_1$时,电压表指针的偏转角度仍如图乙所示,灯泡$L_2$两端的电压是多少？
答案：
(1)0.1A
(2)6V 6V
(3)4.8V
解析:
(1)由图甲可知,当$S_{1}$断开,S、$S_{2}$、$S_{3}$闭合时,两灯泡并联,电压表测灯泡$L_{1}$两端的电压,电流表$A_{1}$测通过灯泡$L_{1}$的电流,电流表$A_{2}$测干路电流,则通过灯泡$L_{1}$的电流$I_{1}=0.4A$,干路电流$I=0.5A$,由并联电路的电流规律可得,通过灯泡$L_{2}$的电流$I_{2}=I-I_{1}=0.5A-0.4A=0.1A$.
(2)由图乙可知,电压表的量程为0~15V,则其示数为6V,即灯泡$L_{1}$两端的电压$U_{1}=6V$,由并联电路的电压规律可知,灯泡$L_{2}$两端的电压$U_{2}=U_{1}=6V$、电源电压$U=U_{1}=6V$.
(3)由图甲可知,当断开开关$S_{2}$和$S_{3}$、闭合开关S和$S_{1}$时,两灯泡串联,电压表测灯泡$L_{1}$两端的电压,因为串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和,所以灯泡$L_{1}$两端的电压小于电源电压,则此时电压表的量程为0~3V,由图乙可知,此时电压表的示数即灯泡$L_{1}$两端的电压$U_{1}'=1.2V$,则灯泡$L_{2}$两端的电压$U_{2}'=U-U_{1}'=6V-1.2V=4.8V$.
(1)0.1A
(2)6V 6V
(3)4.8V
解析:
(1)由图甲可知,当$S_{1}$断开,S、$S_{2}$、$S_{3}$闭合时,两灯泡并联,电压表测灯泡$L_{1}$两端的电压,电流表$A_{1}$测通过灯泡$L_{1}$的电流,电流表$A_{2}$测干路电流,则通过灯泡$L_{1}$的电流$I_{1}=0.4A$,干路电流$I=0.5A$,由并联电路的电流规律可得,通过灯泡$L_{2}$的电流$I_{2}=I-I_{1}=0.5A-0.4A=0.1A$.
(2)由图乙可知,电压表的量程为0~15V,则其示数为6V,即灯泡$L_{1}$两端的电压$U_{1}=6V$,由并联电路的电压规律可知,灯泡$L_{2}$两端的电压$U_{2}=U_{1}=6V$、电源电压$U=U_{1}=6V$.
(3)由图甲可知,当断开开关$S_{2}$和$S_{3}$、闭合开关S和$S_{1}$时,两灯泡串联,电压表测灯泡$L_{1}$两端的电压,因为串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和,所以灯泡$L_{1}$两端的电压小于电源电压,则此时电压表的量程为0~3V,由图乙可知,此时电压表的示数即灯泡$L_{1}$两端的电压$U_{1}'=1.2V$,则灯泡$L_{2}$两端的电压$U_{2}'=U-U_{1}'=6V-1.2V=4.8V$.
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