Question

20．隨著中國鐵路的發(fā)展，高鐵時(shí)代已經(jīng)來臨．今年4月，為滿足旅客踏青出游需要，江西南昌加開“春游高鐵專列”．小源和小軍同學(xué)去江西婺源旅游，愛思考的他們發(fā)現(xiàn)了許多與物理有關(guān)的知識(shí)．

（1）在站臺(tái)候車時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)高鐵采用的是電力機(jī)車，車頂上只連接了一根電源線，請(qǐng)根據(jù)牽引供電系統(tǒng)原理示意圖提出一個(gè)相關(guān)的問題：高鐵的供電系統(tǒng)是如何構(gòu)成通電回路的．
（2）列車到站前要提前剎車，這是因?yàn)榱熊噭x車后由于慣性，還要繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離；列車剎車時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
（3）通過隧道時(shí)，每個(gè)車廂的照明燈都會(huì)亮起，而且亮度相同．他們想：車廂的照明燈是并聯(lián)的，并聯(lián)電路中電流有什么樣的規(guī)律呢？
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
①小源同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示，通過實(shí)驗(yàn)并得到表一數(shù)據(jù)：
表一：

電流	第1次	第2次	第3次	第4次
I1/A	0.18	0.22	0.24	1.4
I2/A	0.18	0.22	0.24	0.28
I/A	0.36	0.44	0.48	0.56

②小軍同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖乙所示，用電流表依次測(cè)出A、B、C三處的電流，得到表二數(shù)據(jù)：
表二：

A處的電流IA/A	B處的電流IB/A	C處的電流IC/A
0.10	0.12	0.22

【分析與論證】
①小源同學(xué)分析數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)表格中有一個(gè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，請(qǐng)指出其錯(cuò)誤的原因：讀數(shù)時(shí)看錯(cuò)了量程；
②改正錯(cuò)誤后，根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到：并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路電流之和；
【交流與合作】討論交流后發(fā)現(xiàn)兩人的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都有不足之處，請(qǐng)指出：
小源：沒有選用不同規(guī)格的電阻；
小軍：沒有多次實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 （1）從供電系統(tǒng)原理進(jìn)行提問，如電路中各元件的連接方式、電流的路徑等；
（2）一切物體都有慣性；
分析列車剎車時(shí)機(jī)械能和內(nèi)能的變化，從而得出能量轉(zhuǎn)化；
【分析與論證】①電流表有兩個(gè)量程，大量程為小量程的5倍；根據(jù)表中I₁、I₂和I的關(guān)系進(jìn)行分析，并找出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；
②分析支路電流與干路電流的關(guān)系，并得出正確結(jié)論；
【交流與合作】為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性，需選擇不同規(guī)格的電阻進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)．

解答 解：（1）根據(jù)圖示和題意，提出的問題為：高鐵的供電系統(tǒng)是如何構(gòu)成通電回路的？
（2）因?yàn)榱熊噭x車后由于慣性，還要繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離，所以列車到站前要提前剎車；
列車剎車時(shí)，速度減小，因此機(jī)械能減小，并且由于摩擦產(chǎn)生熱量，故該過程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
【分析與論證】
①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，前3次實(shí)驗(yàn)中I₁=I₂，并且I=I₁+I₂，而第四次實(shí)驗(yàn)中，I₁=5I₂，并且I₁＞I，因此I₁的數(shù)值錯(cuò)誤，原因是讀數(shù)時(shí)看錯(cuò)了量程（看成了0～3A量程了）；
②因?yàn)楸碇兴拇螌?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都滿足I=I₁+I₂，因此可得出的結(jié)論：并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路電流之和；
【交流與合作】
根據(jù)小源的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，每一次兩支路電流都相等，由于并聯(lián)電壓相等，所以可知他所選用的電阻規(guī)格是相同的，因此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不具有普遍性和科學(xué)性；為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性和科學(xué)性，需選擇不同規(guī)格的電阻進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)；因此小源的不足之處是沒有選用不同規(guī)格的電阻；
小軍只進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性，不能得出普遍的規(guī)律，故小軍的不足之處是沒有多次實(shí)驗(yàn)．
故答案為：（1）高鐵的供電系統(tǒng)是如何構(gòu)成通電回路的？
（2）慣性；機(jī)械；
【分析與論證】①讀數(shù)時(shí)看錯(cuò)了量程；②等于；
【交流與合作】沒有選用不同規(guī)格的電阻；沒有多次實(shí)驗(yàn)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了能量轉(zhuǎn)化問題、慣性知識(shí)、數(shù)據(jù)分析以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出等，為得出普遍結(jié)論，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．