江西省抚州市南丰县2020-2021学年九年级(上)期中物理【试卷+答案】
展开2020-2021学年江西省抚州市南丰县九年级(上)期中物理试卷
一、填空题(毎空1分,共20分)
1.(3分)夏日荷塘里荷花盛开,微风吹过,飘来阵阵花香,说明分子在 ;荷叶上的两滴露珠接触后合成一滴。表明分子间有 力。
2.(3分)人体安全电压不高于36V,当通过人体的电流接近30mA时就会有生命危险。据此可以推断,人体是 (填“导体”或“绝缘体”),人体电阻约 Ω。
3.(3分)因为电压表内阻较大,如果将电压表错接与小灯泡串联了,往往会造成小灯泡 (填开路或短路);张小辉同学用电压表测小灯泡L2两端电压时,使用量程是“0﹣3V”,但他读数时,却粗心读到了“0﹣15V”量程,故示数读为12V,此时小灯泡L2两端实际电压应该是 V。
4.(3分)水稻是喜温植物,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻。隐含的物理知识是,水的 较大。气温降低时,水能够 (选填“放出”或“吸收”)较多的热量。
5.(3分)已 知天然气的热值为4.0×107J/m3,完全燃烧 0.05m3天然气可以放出 J的热量,这些热量若只有42%被水吸收,则可以使常温下5kg的水温度上升 ℃。
6.(3分)如图所示,是小敏同学在某次实验探究中连接的电路。开关S2控制的是灯 ,电流表测量的是 的电流。
7.(3分)如图所示电路,开关S1、S2、S3都已断开。(1)要使灯L1和L2组成串联电路,应闭合开关 ;(2)要使灯L1和L2组成并联电路,应闭合开关 。
8.(3分)为探究不同物质的吸热能力,选取质量和初温均相同的不同物质A和B,用相同的酒精灯同时加热相同的时间,温度随时间的变化图象如图所示。在实验中必须使用的测量工具有钟表和 ;由图象可判断 物质的比热容大。
9.(3分)如图所示,当开关S闭合后,要使电阻R1、R2并联,甲是 表,乙是 表。
10.(3分)二极管是电子电路的重要元件,它的电路符号为,当电流从它A端流入时,二极管的电阻很小,可视为二极管短路。当电流从它B端流入时,二极管的电阻很大,可视为二极管断路。如图所示,灯L1、L2的连接方式是 (填“串联”或“并联”);当开关S闭合后,灯L2 (填“亮”或“不亮”)。
二、选择题(共26分,把你认为正确选项的代号填涂在答题卡的相应位置上。第11~16小题,每小题只有一个正确选项,每小题3分;第17、18小题为不定项选择,每小题有一个或几个正确选项,每小题3分,全部选择正确得4分,选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分)
11.(3分)以下是某同学作出的一些估测数据,明显不符合事实的是( )
A.一台普通家用冰箱工作时的电流约为1A
B.人体的安全电压不高于36V
C.一名普通中学生上一层楼需做的功大约为1500J
D.初中物理实验中使用的一段铜导线电阻约为10Ω
12.(3分)生活中人们常说某些食品含有的“热量”多,从物理学的角度看,这个“热量”的含义应该是( )
A.热量 B.内能 C.生物质能 D.温度
13.(3分)甲、乙两物体的质量相同,若它们吸收相同的热量后升高的温度之比是3:2,则甲、乙两种物质的比热容之比是( )
A.2:3 B.1:3 C.3:2 D.3:4
14.(3分)有两个用丝线悬吊的通草球,其中有一个带正电,将两球靠近时,下列判断正确的是( )
A.如果两个小球互相吸引,另一个小球一定带负电
B.如果两个小球互相排斥,另一个小球一定带正电
C.如果两个小球互相吸引,另一个小球一定不带电
D.如果两个小球互相排斥,另一个小球一定不带电
15.(3分)如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图,其中属于利用机械能转化内能冲程的是( )
A. B.
C. D.
16.(3分)关于温度、热量、和内能,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体
D.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
17.(3分)如图所示,闭合开关S后,发现电压表示数等于电源电压,造成这一现象的可能原因是( )
A.R1短路了 B.R1开路了 C.R2短路了 D.R2开路
18.(3分)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S1、S2,断开开关S3,当滑片P向左滑动时( )
A.灯泡L2亮度变亮,电流表示数减小
B.灯泡L1亮度不变,电压表示数增大
C.电流表示数不变,电压表示数增大
D.电流表示数不变,电压表示数不变
三、简答与计算题(共26分,第19题5分,第20题6分,第21题7分,第22题8分)
19.如图所示是收音机上用以调节音量的一种电位器,图乙为其说明书中的内部结构示意图。
(1)电位器实质是什么电路元件?
(2)它调节收音机音量的原理是什么?
(3)若电位器的滑动触头按顺时针方向转动时,收音机的音量增大,则电位器接入电路中的应该是哪两个接线柱?
20.如图所示电路,R1=6Ω,闭合开关S时,电流表A1示数为0.5A,电流表A2示数为0.3A.求:
(1)电压表示数;
(2)R2的阻值。
21.如图所示,电源电压为9V,闭合开关,当滑动变阻器滑片移动到最右端时,测得它两端的电压恰好是电阻R1的两倍即U2=2U1,此时电流表示数是0.1A,求:
(1)滑动变阻器R2的最大阻值。
(2)当滑动变阻器的滑片移动到最左端时,电流表的示数。
(3)断开开关后,电阻R1的阻值。
22.汽车已进入百姓家庭,汽车发动机性能的好坏倍受人们关注。在汽车发动机的设计过程中,既要考虑能量的有效利用,又要考虑发动机的冷却问题。[汽油热值为4.6×107 J/kg,汽油密度为0.7×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃)]
(1)为了防止发动机过热,汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度.6kg水在冷却系统中温度升高50℃,所吸收的热量是多少?
(2)15L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧40min,可以释放出多少能量(假设汽油完全燃烧)?若发动机输出的功率为6×104 W,则此汽车发动机的效率是多少?(汽车发动机效率的计算结果精确到0.1%)
四、实验与探究题(共28分,第23题7分,24题7分,25题7分,26题7分)
23.(1)如图所示是课本上的演示实验:甲图说明 可以改变物体的内能,乙图中水蒸气将塞子冲出去的过程中,能量转化是 。
小乐同学练习使用电流表测电流,他在连接电路前,观察电流表出现如图丙所示的现象,这时他应该 ;他连好电路在测量电流时观察到电流表又出现如图丙所示的现象,则他出现的错误是 。
(2)如图丁所示,有两个验电器A和B,其中A带负电,金属箔张开一定角度;B不带电。现用带绝缘手柄的金属棒将AB连接起来,在连接的瞬间A验电器的金属箔张角 (选填“变大”、“变小”或“不变”);B验电器 (选填“带正电”、“带负电”或“不带电”);金属棒中的电流方向是 (选填“从A到B”或“从B到A”)。
24.为了验证并联电路的电流特点,小薇设计了如图所示的电路进行实验。
(1)小薇先将电流表接在L1所在的支路上,画了电路图甲,请你在图乙中用笔画线代替导线,分别将导线a,b正确的连接到相应的接线柱上。
(2)当她刚正确连接完所有的导线,两个灯泡立即发光,其原因是 。
(3)观察到灯L2继续发光,但灯L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 。
(4)排除故障后,她测出了L1支路的电流后想再测L2支路以及干路上的电流,于是她连接了如图丙所示的电路,当开关闭合后,两灯都发光,两个电流表的指针所指位置均为图丁所示,则通过灯L1的电流为 A,通过灯L2的电流为 A.在误差允许范围内你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 。(写出关系式即可)
(5)为了验证结论的普遍性,小薇应采用 方法进行验证。
25.阅读短文,将问题答案的序号填写到对应的横线上。
A.小华和小明中午赤脚在海边玩耍,觉得沙子很烫。
B.小华和小明跳到海水里游泳,感到海水比沙子凉很多。
C.小华对小明说,为什么海水会比沙子凉很多?
D.小明说,可能是海水的温度比沙子低。
E.傍晚她们又来到海边,仔细测试沙子和海水的温度,发现沙子比海水凉。
F.小明说,为什么中午海水比沙子凉,傍晚沙子却比海水凉?
G.小华说,可能是海水和沙子吸(放)热的本领不一样。
H.小华和小明取同样质量的海水和沙子,在相同的条件下分别用酒精灯加热,记下相同时间内海水和沙子分别升高的温度值;移去酒精灯,再记下相同时间内降低的温度值。
I.小华和小明在笔记本上写道:实验数据表明,海水吸(放)热的本领比沙子强。
短文的叙述中,
(1)属于体验的有 ;
(2)属于提出问题的有 ;
(3)属于假设的有 ;
(4)属于描述实验过程的有 ;
(5)属于结论的有 。
26.在“探究电流与电阻的关系”实验中,小敏选择了如下器材:电源(电压恒为4.4V)、滑动变阻器“25Ω 2A”、电流表、电压表、开关、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)各一个、导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线帮助小敏完成如图甲电路的连接;
(2)开关闭合前,小敏应把变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端;闭合开关后,发现电流表有示数,电压表示数为零。经检查,电流表、电压表正常且连接完好,则电路存在的故障可能是 。
(3)排除故障后,多次改变R的阻值,根据实验数据画出如图乙所示的I﹣R图象,可得到的结论是 。
(4)在上述实验中,小敏用10Ω的电阻替换5Ω的电阻,为了完成实验,她应该将滑动变阻器的滑片向
端移动(选填“A”或“B”),使电压表示数为 V。
(5)上述实验完成后,小敏又找来一个阻值为25Ω的定值电阻,想继续做上述实验。当她在原电路中用25Ω的电阻替换20Ω的电阻后,无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表的示数达到原来控制的电压值,原因是 ,此时,若要让电压表示数达到原来控制的电压值,滑动变阻器接入电路的阻值应为 Ω。
2020-2021学年江西省抚州市南丰县九年级(上)期中物理试卷
参考答案与解析
一、填空题(毎空1分,共20分)
1.(3分)夏日荷塘里荷花盛开,微风吹过,飘来阵阵花香,说明分子在 做无规则运动 ;荷叶上的两滴露珠接触后合成一滴。表明分子间有 引 力。
【解答】解:(1)荷塘里荷花盛开,微风吹过,飘来阵阵花香,是扩散现象,说明分子在做无规则运动。
(2)荷叶上的两滴露珠接触后合成一滴,是由于分子间引力的作用。
故答案为:做无规则运动;引。
2.(3分)人体安全电压不高于36V,当通过人体的电流接近30mA时就会有生命危险。据此可以推断,人体是 导体 (填“导体”或“绝缘体”),人体电阻约 1200 Ω。
【解答】解:人体是导体;
故答案为:导体;1200Ω。
3.(3分)因为电压表内阻较大,如果将电压表错接与小灯泡串联了,往往会造成小灯泡 开路 (填开路或短路);张小辉同学用电压表测小灯泡L2两端电压时,使用量程是“0﹣3V”,但他读数时,却粗心读到了“0﹣15V”量程,故示数读为12V,此时小灯泡L2两端实际电压应该是 2.4 V。
【解答】解:
电压表的内阻非常大,如果将电压表与小灯泡串联,通过小灯泡的电流非常小,接近为0,小灯泡相当于处于开路状态;
0~3V量程分度值是0~15V量程分度值的倍,0~15V量程读数是12V,则0~3V量程的正确读数是12V×=2.4V。
故答案为:开路;2.4。
4.(3分)水稻是喜温植物,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻。隐含的物理知识是,水的 比热容 较大。气温降低时,水能够 放出 (选填“放出”或“吸收”)较多的热量。
【解答】解:水的比热容是常见物质中最大的;
根据Q放=cm(t﹣t0),气温降低时,由于水的比热容比较大,在质量一定时,水可以放出更多的热量。这样可在夜晚防止霜冻,保护秧苗。
故答案为:比热容;放出。
5.(3分)已 知天然气的热值为4.0×107J/m3,完全燃烧 0.05m3天然气可以放出 2×106 J的热量,这些热量若只有42%被水吸收,则可以使常温下5kg的水温度上升 40 ℃。
【解答】解:(1)完全燃烧0.05m3天然气放出的热量:
Q放=Vq=0.05m3×4×107J/m3=2×106J;
(2)由η=得,水吸收的热量:
Q吸=Q放×η=2×106J×42%=8.4×105J,
由Q吸=cm△t得水升高温度:
△t===40℃。
故答案为:2×106;40。
6.(3分)如图所示,是小敏同学在某次实验探究中连接的电路。开关S2控制的是灯 L2 ,电流表测量的是 干路 的电流。
【解答】解:由图可知:电流从电源正极出发,经过开关S1、电流表之后分成两条路,一条经过灯L1回到负极;另一条经过灯L2、开关S2回到负极。开关S2与灯L2串联,所以开关S2控制的是灯L2;电流表接在干路上,电流表测量的是干路电流。
故答案为 L2,干路。
7.(3分)如图所示电路,开关S1、S2、S3都已断开。(1)要使灯L1和L2组成串联电路,应闭合开关 S2 ;(2)要使灯L1和L2组成并联电路,应闭合开关 S1、S3 。
【解答】解:(1)使灯泡L1、L2串联,则应将两灯泡首尾相连接到电源两端,则由图可知只能闭合S2,断开S1、S3才能实现两灯泡L1、L2串联。
(2)要使L1、L2并联,则应让电流从同一导线分别流入两灯泡中再汇合在同一导线中流回电源负极,则只能闭合S1、S3,断开S2。
故答案为:S2;S1、S3。
8.(3分)为探究不同物质的吸热能力,选取质量和初温均相同的不同物质A和B,用相同的酒精灯同时加热相同的时间,温度随时间的变化图象如图所示。在实验中必须使用的测量工具有钟表和 温度计 ;由图象可判断 物质的比热容大。
【解答】解:要测量物体的温度,就要使用测量温度的工具﹣﹣﹣温度计;
在横轴上任取一点,保证加热时间相同,也就保证了两种物质吸收相同的热量;
作纵轴的平行线,与A、B有两个交点,由图线可知A的温度升得更高;
根据Q吸=cm(t﹣t0),吸收的热量相等,质量相等,初温相等,B的末温低说明B的比热容大。
故答案为:温度计;B。
9.(3分)如图所示,当开关S闭合后,要使电阻R1、R2并联,甲是 电压 表,乙是 电流 表。
【解答】解:要使电阻R1、R2并联,由图可知电流必须从开关S分别流入支路R1、支路R2和电表乙,然后流回负极,所以甲为电压表,乙为电流表。
故答案为:电压;电流。
10.(3分)二极管是电子电路的重要元件,它的电路符号为,当电流从它A端流入时,二极管的电阻很小,可视为二极管短路。当电流从它B端流入时,二极管的电阻很大,可视为二极管断路。如图所示,灯L1、L2的连接方式是 并联 (填“串联”或“并联”);当开关S闭合后,灯L2 不亮 (填“亮”或“不亮”)。
【解答】解:(1)由电路图可知,两盏灯泡的两端分别连在电源的两端,所以它们是并联的;
(2)当闭合开关S后,电流从正极出发向下流经二极管的B端,所以二极管的电阻很大,所以处于断路状态,即灯泡L2不亮;
故答案为:并联,不亮。
二、选择题(共26分,把你认为正确选项的代号填涂在答题卡的相应位置上。第11~16小题,每小题只有一个正确选项,每小题3分;第17、18小题为不定项选择,每小题有一个或几个正确选项,每小题3分,全部选择正确得4分,选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分)
11.(3分)以下是某同学作出的一些估测数据,明显不符合事实的是( )
A.一台普通家用冰箱工作时的电流约为1A
B.人体的安全电压不高于36V
C.一名普通中学生上一层楼需做的功大约为1500J
D.初中物理实验中使用的一段铜导线电阻约为10Ω
【解答】解:A、一台普通家用冰箱工作时的电流约为1A,故A符合事实;
B、经验证明,不高于36V的电压对人体是安全的,故B符合事实;
C、一名普通中学生上一层楼需做的功约为:W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×3m=1500J,故C符合事实;
D、物理实验中使用的一段铜导线电阻远小于1Ω,达不到10Ω;故D不符事实;
故选:D。
12.(3分)生活中人们常说某些食品含有的“热量”多,从物理学的角度看,这个“热量”的含义应该是( )
A.热量 B.内能 C.生物质能 D.温度
【解答】解:日常生活中人们所说的食品中的“热量”,指的是食物中含有的能量,是生物质能。
故选:C。
13.(3分)甲、乙两物体的质量相同,若它们吸收相同的热量后升高的温度之比是3:2,则甲、乙两种物质的比热容之比是( )
A.2:3 B.1:3 C.3:2 D.3:4
【解答】解:由题意可知,m甲=m乙,Q甲=Q乙,△t甲:△t乙=3:2,
由Q吸=cm△t得甲、乙两种物质的比热容之比:
==××=××==2:3。
故选:A。
14.(3分)有两个用丝线悬吊的通草球,其中有一个带正电,将两球靠近时,下列判断正确的是( )
A.如果两个小球互相吸引,另一个小球一定带负电
B.如果两个小球互相排斥,另一个小球一定带正电
C.如果两个小球互相吸引,另一个小球一定不带电
D.如果两个小球互相排斥,另一个小球一定不带电
【解答】解:有两个用丝线悬吊的通草球,其中有一个带正电,将两球靠近时,
AC、如果两个小球互相吸引,另一个小球有两种可能,即可能带负电,也可能不带电,故AC错误;
BD、如果两个小球互相排斥,据同种电荷互相排斥可知,另一个小球一定带正电,故B正确,D错误;
故选:B。
15.(3分)如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图,其中属于利用机械能转化内能冲程的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:
A、进气门开启,气体流入汽缸,是吸气冲程,此冲程无能量转化,故A不符合题意;
B、两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,此冲程机械能转化为内能,故B符合题意;
C、两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,此冲程内能转化为机械能,故C不符合题意;
D、排气门开启,气体流出汽缸,是排气冲程,此冲程无能量转化,故D符合题意。
故选:B。
16.(3分)关于温度、热量、和内能,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体
D.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
【解答】A、温度高的物体内能一定大;错误,因为内能的大小与物体的温度、质量和体积都有关。故A不正确。
B、热量是一过程量,描述它的术语是“吸收”和“放出”,不能用含有。故B不正确。
C、内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体,能量是从高温物体转移到低温物体。故C正确
D、物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变。错误,内能的大小还与质量和体积有关。故D不正确。
故选:C。
17.(3分)如图所示,闭合开关S后,发现电压表示数等于电源电压,造成这一现象的可能原因是( )
A.R1短路了 B.R1开路了 C.R2短路了 D.R2开路
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压。
A.R1短路时,电压表被断路,示数为零,与题意不符,故A错误;
B.R1开路时,电路断路,电压表串联在电路中测电源的电压,与题意相符,故B正确;
C.R2短路时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,与题意相符,故C正确;
D.R2开路时,电路断路,电压表被断路无示数,与题意不符,故D错误。
故选:BC。
18.(3分)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S1、S2,断开开关S3,当滑片P向左滑动时( )
A.灯泡L2亮度变亮,电流表示数减小
B.灯泡L1亮度不变,电压表示数增大
C.电流表示数不变,电压表示数增大
D.电流表示数不变,电压表示数不变
【解答】解:
(1)闭合开关S1、S2,断开开关S3,变阻器与灯L1串联,电压表测P以右电阻丝的电压,电流表测电路中的电流;因电压表接在滑片处,故电流要全部经过变阻器,滑片移动不影响接入电路中电阻的大小,由欧姆定律可知,电路的电流不变,即电流表示数不变,故A错误;
(2)电路的电流不变,根据P=I2R可知,灯L1的实际功率不变,则L1的亮度不变;滑片P向左滑动时,滑片P以右电阻丝的阻值变大,由U=IR可知,电压表示数变大,BC正确,D错误;
故选:BC。
三、简答与计算题(共26分,第19题5分,第20题6分,第21题7分,第22题8分)
19.如图所示是收音机上用以调节音量的一种电位器,图乙为其说明书中的内部结构示意图。
(1)电位器实质是什么电路元件?
(2)它调节收音机音量的原理是什么?
(3)若电位器的滑动触头按顺时针方向转动时,收音机的音量增大,则电位器接入电路中的应该是哪两个接线柱?
【解答】答:(1)据图可知,电位器也是利用改变接入电路中电阻丝的长度改变电阻的,所以其实质就是一个滑动变阻器;
(2)据(1)可知,该电位器是通过改变连入电路中电阻丝的长度改变电阻,从而改变电路中的电流,达到改变音量的目的;
(3)据图可知,滑动触头按顺时针方向转动时,收音机的音量增大,即电阻变小,所以电阻丝的有效长度变短,故应该是滑片右边的电阻丝接入电路,故oa两个接线柱;
20.如图所示电路,R1=6Ω,闭合开关S时,电流表A1示数为0.5A,电流表A2示数为0.3A.求:
(1)电压表示数;
(2)R2的阻值。
【解答】解:由电路图可知,两电阻并联,电流表A1测干路电路,电流表A2测R2支路的电流,电压表测电源电压。
(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R1的电流:
I1=I﹣I2=0.5A﹣0.3A=0.2A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=可知,电源的电压即电压表的示数:
U=I1R1=0.2A×6Ω=1.2V;
(2)R2的阻值:
R2===4Ω。
答:(1)电压表示数为1.2V;
(2)R2的阻值为4Ω。
21.如图所示,电源电压为9V,闭合开关,当滑动变阻器滑片移动到最右端时,测得它两端的电压恰好是电阻R1的两倍即U2=2U1,此时电流表示数是0.1A,求:
(1)滑动变阻器R2的最大阻值。
(2)当滑动变阻器的滑片移动到最左端时,电流表的示数。
(3)断开开关后,电阻R1的阻值。
【解答】解:(1)闭合开关,当滑动变阻器滑片移动到最右端时,测得它两端的电压恰好是电阻R1的两倍即U2=2U1,根据串联电路电压的规律,电源电压U=U1+U2=3U1,U1=V=3V,变阻器的电压:
U2=9V﹣3V=6V,因此时电流表示数是I=0.1A,根据串联电路电流的规律,通过变阻器的电流I=0.1A,根据欧姆定律,滑动变阻的最大电阻R滑==60Ω;
(2)由(1)知,通过电阻R1的电流I=0.1A,电阻R1==30Ω,当滑动变阻器的滑片移动到最左端时,电路中只有R1,两端电压为电源电压,电流表的示数即通过R1的电流I1===0.3A;
(3)电阻是导体的一种性质,影响电阻大小的因素为导体的长度、横截面积、材料和温度,与其两端是否加电压及电压的大小无关,所以当断开开关后,虽然为电路为断路,但电阻R1的电阻大小不变,仍为30Ω。
答:(1)滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω;
(2)当滑动变阻器的滑片移动到最左端时,电流表的示数为0.3A;
(3)断开开关后,电阻R1的阻值为30Ω。
22.汽车已进入百姓家庭,汽车发动机性能的好坏倍受人们关注。在汽车发动机的设计过程中,既要考虑能量的有效利用,又要考虑发动机的冷却问题。[汽油热值为4.6×107 J/kg,汽油密度为0.7×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃)]
(1)为了防止发动机过热,汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度.6kg水在冷却系统中温度升高50℃,所吸收的热量是多少?
(2)15L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧40min,可以释放出多少能量(假设汽油完全燃烧)?若发动机输出的功率为6×104 W,则此汽车发动机的效率是多少?(汽车发动机效率的计算结果精确到0.1%)
【解答】解:
(1)水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×6kg×50℃=1.26×106J;
(2)消耗汽油的体积V=15L=0.015m3,
由ρ=得,
消耗汽油的质量:m=ρV=0.7×103kg/m3×0.015m3=10.5kg,
汽油燃烧放出的热量:Q放=mq=10.5 kg×4.6×107 J/kg=4.83×108J,
发动机做有用功:W=pt=6×104W×40×60s=1.44×108J,
发动机的效率:η=×100%=×100%=29.8%。
答:(1)水吸收的热量为1.26×106J;
(2)汽车发动机的效率是29.8%。
四、实验与探究题(共28分,第23题7分,24题7分,25题7分,26题7分)
23.(1)如图所示是课本上的演示实验:甲图说明 做功 可以改变物体的内能,乙图中水蒸气将塞子冲出去的过程中,能量转化是 内能转化为机械能 。
小乐同学练习使用电流表测电流,他在连接电路前,观察电流表出现如图丙所示的现象,这时他应该 将电流表指针调零 ;他连好电路在测量电流时观察到电流表又出现如图丙所示的现象,则他出现的错误是 电流表正负接线柱接反了 。
(2)如图丁所示,有两个验电器A和B,其中A带负电,金属箔张开一定角度;B不带电。现用带绝缘手柄的金属棒将AB连接起来,在连接的瞬间A验电器的金属箔张角 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”);B验电器 带负电 (选填“带正电”、“带负电”或“不带电”);金属棒中的电流方向是 从B到A (选填“从A到B”或“从B到A”)。
【解答】解:(1)甲图中用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,棉花就会燃烧;
乙图试管内水蒸气对塞子做功,塞子飞出,水蒸气的内能转化为塞子的机械能;
观察电流表表盘可知,电流表指针指在零刻度左侧,这时他应该将电流表指针调零;实验中闭合开关后,电流表出现了如图丙所示的现象,原因是电流表正负接线柱接反了;
(2)A原来带负电,用带绝缘手柄的金属棒将AB连接起来,连接的瞬间,A上带负电的电子传到B上,使B带上负电荷,A带的负电减少,验电器A带的负电减少,金属箔片张角变小,而电流方向与自由电子定向移动的方向相反,所以金属棒中的电流方向B→A。
故答案为:(1)做功;内能转化为机械能;将电流表指针调零;电流表正负接线柱接反了;(2)变小;带负电;从B到A。
24.为了验证并联电路的电流特点,小薇设计了如图所示的电路进行实验。
(1)小薇先将电流表接在L1所在的支路上,画了电路图甲,请你在图乙中用笔画线代替导线,分别将导线a,b正确的连接到相应的接线柱上。
(2)当她刚正确连接完所有的导线,两个灯泡立即发光,其原因是 连接电路时没有断开开关 。
(3)观察到灯L2继续发光,但灯L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 L1断路 。
(4)排除故障后,她测出了L1支路的电流后想再测L2支路以及干路上的电流,于是她连接了如图丙所示的电路,当开关闭合后,两灯都发光,两个电流表的指针所指位置均为图丁所示,则通过灯L1的电流为 1.92 A,通过灯L2的电流为 0.48 A.在误差允许范围内你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 I=I1+I2 。(写出关系式即可)
(5)为了验证结论的普遍性,小薇应采用 更换不同规格的灯泡进行多次实验 方法进行验证。
【解答】解:(1)由题意可知,两灯并联,将电流表串联在L1的支路上,如图所示:
;
(2)当她刚正确连接完所有的导线,两个灯泡立即发光,说明连接电路时没有断开开关;
(3)灯L2继续发光,灯L1不发光,电流表的示数为零,则可能是L1断路造成的;
(4)由电路图知:灯泡L1和L2并联,电流表A2测量灯泡L2的电流,电流表A1测量干路电流;
由并联电路的电流特点可知电流表A1的示数比电流表A2的示数大;
因为两电流表指针位置相同,所以它们的量程不同,
则电流表A1的量程是0~3A,分度值为0.1A,其示数IA1=2.4A,即干路电流为2.4A;
电流表A2的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,其示数IA2=0.48A,即灯泡L2的电流为0.48A,
根据并联电路的电流特点可得,灯泡L1的电流I1=I﹣I2=2.4A﹣0.48A=1.92A;
在误差允许范围内,并联电路中干路电流和各支路电流的关系是:干路电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2;
(5)为了验证结论的普遍性,可采用的方法是更换不同规格的灯泡进行多次实验。
故答案为:(1)如上图所示;(2)连接电路时没有断开开关;(3)L1断路;(4)1.92;0.48;I=I1+I2;(5)更换不同规格的灯泡进行多次实验。
25.阅读短文,将问题答案的序号填写到对应的横线上。
A.小华和小明中午赤脚在海边玩耍,觉得沙子很烫。
B.小华和小明跳到海水里游泳,感到海水比沙子凉很多。
C.小华对小明说,为什么海水会比沙子凉很多?
D.小明说,可能是海水的温度比沙子低。
E.傍晚她们又来到海边,仔细测试沙子和海水的温度,发现沙子比海水凉。
F.小明说,为什么中午海水比沙子凉,傍晚沙子却比海水凉?
G.小华说,可能是海水和沙子吸(放)热的本领不一样。
H.小华和小明取同样质量的海水和沙子,在相同的条件下分别用酒精灯加热,记下相同时间内海水和沙子分别升高的温度值;移去酒精灯,再记下相同时间内降低的温度值。
I.小华和小明在笔记本上写道:实验数据表明,海水吸(放)热的本领比沙子强。
短文的叙述中,
(1)属于体验的有 ABE ;
(2)属于提出问题的有 CF ;
(3)属于假设的有 DG ;
(4)属于描述实验过程的有 H ;
(5)属于结论的有 I 。
【解答】解:
A.小华和小明中午赤脚在海边玩耍,觉得沙子很烫。只是小华和小明对沙子的温度较高的一种感觉体验,应属于对生活的体验;
B.小华和小明跳到海水里游泳,感到海水比沙子凉很好。只是小华和小明对海水和沙子的冷热程度不同的一种感觉,应属于对生活的体验;
C.小华对小明说,为什么海水会比沙子凉很多?这种说法是对海水和沙子的温度的高低作出提问,应属于科学探究过程中的提出问题环节;
D.小明说,可能是海水的温度比沙子低。这种说法是对海水和沙子的温度作出猜测,应属于科学探究过程中的猜想与假设环节;
E.傍晚她们又来到海边,仔细测试沙子和海水的温度,发现沙子比海水凉。这种说法是对海水和沙子的温度作出实际测量进一步体验了海水和沙子温度的高低的不同,应属于对生活的体验;
F.小明说,为什么中午海水比沙子凉,傍晚沙子却比海水凉?这种说法是对海水和沙子不同时间时的温度作出提问,应属于科学探究过程中的提出问题环节;
G.小华说,可能是海水和沙子吸(放)热的本领不一样。这种说法是对海水和沙子的吸(放)热的本领作出猜测,应属于科学探究过程中的猜想与假设环节;
H.小华和小明取同样质量的海水和沙子,在相同的条件下分别用酒精灯加热,记下相同时间内海水和沙子分别升高的温度值;移去酒精灯,再记下相同时间内降低的温度值。这种说法是利用控制变量法对海水和沙子的温度随吸(放)热量的变化而变化作出实验,应属于科学探究过程中的实验过程环节;
I.小华和小明在笔记本上写道:实验数据表明,海水吸(放)热的本领比沙子强。这是通过实验后得出的结论,应属于科学探究过程中的分析论证得出结论环节。
故答案为:(1)ABE;(2)CF;(3)DG;(4)H;(5)I。
26.在“探究电流与电阻的关系”实验中,小敏选择了如下器材:电源(电压恒为4.4V)、滑动变阻器“25Ω 2A”、电流表、电压表、开关、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)各一个、导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线帮助小敏完成如图甲电路的连接;
(2)开关闭合前,小敏应把变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端;闭合开关后,发现电流表有示数,电压表示数为零。经检查,电流表、电压表正常且连接完好,则电路存在的故障可能是 电阻R短路 。
(3)排除故障后,多次改变R的阻值,根据实验数据画出如图乙所示的I﹣R图象,可得到的结论是 电压一定时,电流与电阻成反比 。
(4)在上述实验中,小敏用10Ω的电阻替换5Ω的电阻,为了完成实验,她应该将滑动变阻器的滑片向
端移动(选填“A”或“B”),使电压表示数为 2 V。
(5)上述实验完成后,小敏又找来一个阻值为25Ω的定值电阻,想继续做上述实验。当她在原电路中用25Ω的电阻替换20Ω的电阻后,无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表的示数达到原来控制的电压值,原因是 变阻器的最大电阻太小 ,此时,若要让电压表示数达到原来控制的电压值,滑动变阻器接入电路的阻值应为 30 Ω。
【解答】解:
(1)由图乙知,电阻的电压为:UV=IR=0.4A×5Ω=﹣﹣﹣﹣﹣﹣=0.1A×20Ω=2V﹣﹣﹣﹣①,故电压表选用小量程与电阻并联,电流表选用小量程与电阻串联,如下所示:
(2)开关闭合前,小敏应把变阻器的滑片置于阻值最大处的B端;闭合开关后,发现电流表有示数,电路为通路,电压表示数为零。经检查,电流表、电压表正常且连接完好,则电路存在的故障可能是电阻R短路;
(3)根据①,因电流与电阻之积为一定值,故得到的结论是电压一定时,电流与电阻成反比;
(4)根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向B端移动,使电压表的示数为2V。
(5)电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=4.4V﹣2V=2.4V,变阻器分得的电压为电压表示数的1.2倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1.2×25Ω=30Ω>25Ω,故当她在原电路中用25Ω的电阻替换20Ω的电阻后,无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表的示数达到原来控制的电压值,原因是变阻器的最大电阻太小,此时,若要让电压表示数达到原来控制的电压值,滑动变阻器接入电路的阻值应为30Ω。
故答案为:(1)如上所示;(2)B;电阻R短路;(3)电压一定时,电流与电阻成反比;(4)B;2;(5)变阻器的最大电阻太小;30。
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