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2020-2021学年河南省郑州市九年级（上）期末物理试卷（一模）+答案解析
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这是一份2020-2021学年河南省郑州市九年级（上）期末物理试卷（一模）+答案解析，共25页。试卷主要包含了《论衡》中记载，，你判断的依据是等内容，欢迎下载使用。
1．（3分）冬天把双手靠近电暖器会感觉到暖和，这是通过 的方式改变了双手的内能，把双手来回揉搓也能感觉到暖和，这是通过 的方式改变了双手的内能。电暖器的工作原理是 。
2．（2分）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”如图甲所示，因为受到地磁场的作用，“柢”即握柄，其静止时指向地磁场的 极。地磁场使地球生命免受宇宙射线的危害。有关地磁场形成的原因有很多假说，其中一种认为，在高温高压环境下，地核物质中的部分带电粒子向外地理逃逸到地幔层，并随着地球自转形南极成电流，从而产生磁场，如图所示，这种现象叫做 。
3．（3分）2020年11月24日，我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器（如图甲）。火箭加速上升的过程，探测器的机械能 。火箭用液态氢作燃料，若液态氢的热值为1.4×108J/kg，则500kg液态氢完全燃烧放出的热量是 J。12月6日，雷达引导嫦娥五号实现“太空牵手”﹣﹣上升器成功与轨道器和返回器组合体在月球轨道进行交会对接（如图乙）。雷达是通过 传递信息的。
4．（2分）如图所示，电源电压恒为3V，开关S闭合后电压表示数为2V，则灯L2两端的电压为 V，若断开开关，电压表示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
5．（3分）如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表V的示数将 ，电流表的A2的示数将 ，电压表V的示数与电流表A1的示数之比将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
6．（3分）用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器上端的金属球A后，下端B处两个相同的金属箔会张开一定的角度，如图所示。则金属杆中瞬间电流的方向是 （选填“由A至B”或“由B至A”），两个金属箔所带的电荷量 （选填“相等”或“不相等”），你判断的依据是： 。
二、选择题（每题3分，共24分，第7题至第12题是单项选择题；第13、14题是双向选择题，选对一项得1分，有错误选项不得分）
7．（3分）科技落后，就要受制于人。美国对中国科技公司进行封锁制裁，限制华为等中国公司获取芯片。十四五规划提出：把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（ ）
A．超导体B．绝缘体C．半导体D．导体
8．（3分）关于能源，下列说法不正确的是（ ）
A．垃圾分类有利于环保和节约能源
B．太阳能和天然气都属于可再生能源
C．光电池板将光能转化为电能
D．核反应堆中发生的是可控制的核裂变
9．（3分）如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD
10．（3分）下列四幅图中与动圈式话筒工作原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
11．（3分）关于安全用电、下列做法正确的是（ ）
A．使用试电笔辨别火线和零线时可以采用如图甲所示的方法
B．将电冰箱接入图乙所示的插线板来工作
C．如图丙所示，出远门时要检查有无关闭家中所有电源
D．用图丁方式拔出插头
12．（3分）某同学在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时，连接如图所示电路，将滑动变阻器的滑片移动到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯不亮。接下来的操作最合理的是（ ）
A．断开开关S，拆掉导线重新连接电路
B．断开开关S，更换灯泡重新实验
C．断开开关S，更换电源重新实验
D．观察电流表的示数是否为零，判断电路是否断路
13．（3分）如图为一种测量环境湿度仪器的简化工作原理图。电源电压恒为6V，定值电阻R为15Ω，R0为湿敏电阻，其阻值随环境湿度的增加而减小，阻值范围为10Ω～20Ω，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．闭合开关S，当环境湿度可控且逐渐增加时，在保证两电表安全的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表示数变大，R0两端的电压变大
B．电压表示数与电流表示数的比值不变
C．通过R0的最大电流为0.24A
D．R0在电路中的最小电阻值为15Ω
14．（3分）如图甲所示的电路图中，电源电压为6V，灯泡L的规格为“6V 3W”，其电流与电压的关系如图乙所示，当S、S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为0.5A，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L的额定电流为0.5A
B．定值电阻R1的阻值为15Ω
C．当S、S1、S3闭合，S2断开时，灯泡L与电阻R1串联
D．断开S1、S3，闭合S、S2调节滑片P，使灯泡的电功率为R2的2倍时，滑动变阻器接入电路中的电阻为5Ω
三、作图题（每小题3分，共6分）
15．（3分）放有条形磁体的小车静止在水平地面上，闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，请在图中括号里标明电源左端的极性和电磁铁右端的磁极。
16．（3分）高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，引发安全隐患。创新小组的同学们设计了一个检测螺丝松动的报警方案电路图。其工作原理是：螺丝（螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计）正常连接时，报警灯不亮：当螺丝松动时会与下端的导线分离而断开，此时报警灯亮起提醒工人及时维修。请根据其工作原理在方框内完成电路图。
四、实验探究题（第17题8分，第18题8分，第19题13分，共29分）
17．（8分）为比较两种液体的吸热能力，小明用如图甲所示的两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和电子表。收集的实验数据记录如表：
（1）某时刻温度计的示数如图乙所示，此温度值是 ℃。
（2）加热相同的时间，则液体1吸收的热量 液体2吸收的热量（选填“大于“、“小于”或者“等于”）
（3）分析表中数据可知， （选填“液体1”或“液体2”）的吸热能力较强。
（4）如果使两种液体快速升温，可以采用的有效做法是： 。
18．（8分）小君同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间有关。他连接了如图所示的电路进行实验，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与 是否有关。
（2）由于电流产生的热量不易直接直接测量，因此在实验中，电流通过导体产生热量的多少用 来反映，有很多物理实验都用到了这种方法，试举一例： 。
（3）为寻找普遍规律应该进行多次实验，多次实验的具体做法是： 。
19．（13分）小明想测出两个阻值未知的定值电阻R1、R2（R1约6Ω，R2约500Ω）的阻值和家里电暖器的额定功率，他做了如下实验。
（1）图甲是测量R1阻值的部分实物图，电源为两节干电池。
①用一根导线将电路连接完整（连线不得交叉）。
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到 （选填“A”或“B”）端。
③闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是导线 （选填“a”“b”或“c”）内部断路。
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则R1＝ Ω。
（2）小明从图甲中的器材和电阻箱（符号，规格“0～9999Ω5A）、若干开关及导线中，选择器材，连成图丙所示的电路，测出了R2的阻值。请完成小明的实验步骤；
①只闭合开关S1、S，调节滑动变阻器和电阻箱（阻值为R），使电压表有一个合适的读数U1；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S， ，记录电压表的读数U2；
③R2＝ 。（用测量的字母表示）
（3）小明想利用家里的电子式电能表测估电暖器的额定功率，他发现电能表参数被遮挡，每消耗1kW•h的电能指示灯闪烁次数看不到，于是他请同桌小华帮助一起设计实验，他们找来100W的灯泡和秒表，先让电暖器单独正常工作，记下烁10次所用时间为t1；再让电灯泡单独正常工作，记下闪烁10次所用时间为t2，则电暖器的电功率P＝ W。（写出表达式）
五、解答题（共2小题，满分25分）
20．（9分）在如图所示的电路中，电源电压为6V，保持不变，滑动变阻器R2标有“50Ω 1A”字样，只闭合开关S，电流表示数为0.3A。
（1）求电阻R1的阻值；
（2）求通电20s，电流通过电阻R1所做的功W；
（3）闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片P，使R1和R2消耗的总功率最小，求此最小总功率P最小。
21．（16分）疫情让大家更加认识到增强体质的重要性，这需要科学的膳食结构保障，比如我们应该多吃水果，补充维生素C，可是冬天打出来的果汁太凉，科技小组的同学设计了一款“智能榨汁杯“如图甲所示。其自动控温工作原理如图乙所示，控制电路中的电磁铁线圈电阻不计。R0是保护电阻，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图丙所示，电源电压U1，恒为6V；工作电路中，U2＝220V。R1、R2是加热电阻。当线圈中的电流I＞8mA时，加热电路接通，加热功率400W，加热效率为90%，保温功率80W。
（1）智能榨汁机开始加热时金属板应与 （选填“a”或“b“）端相连接。若要使智能榨汁机刚开始保温时的温度降低一些，可采取的措施是： （写一条即可）。
（2）若R0为200Ω，则智能榨汁机刚开始保温时果汁的温度约为多少？
（3）电阻丝R1的阻值是多少？
（4）该热水器在加热状态下，将500mL 20℃的果汁加热到50℃需要加热多长时间。[c＝4×103J/（kg•℃），ρ＝1.2×103kg/m3]
2020-2021学年河南省郑州市九年级（上）期末物理试卷（一模）
参考答案与试题解析
一.填空题（每空1分，共16分）
1．（3分）冬天把双手靠近电暖器会感觉到暖和，这是通过 热传递 的方式改变了双手的内能，把双手来回揉搓也能感觉到暖和，这是通过 做功 的方式改变了双手的内能。电暖器的工作原理是 电流的热效应 。
【解答】解：用电暖器暖手是把电暖器的热量转移到手上，即通过热传递的方式改变手的内能；搓手时两手摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能；电暖器是利用了电流的热效应。
故答案为：热传递；做功；电流的热效应。
2．（2分）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”如图甲所示，因为受到地磁场的作用，“柢”即握柄，其静止时指向地磁场的 北 极。地磁场使地球生命免受宇宙射线的危害。有关地磁场形成的原因有很多假说，其中一种认为，在高温高压环境下，地核物质中的部分带电粒子向外地理逃逸到地幔层，并随着地球自转形南极成电流，从而产生磁场，如图所示，这种现象叫做 电流的磁效应 。
【解答】解：（1）因为受到地磁场的作用，“柢”静止时指向地球南极附近，为地磁场的北极。
（2）带电粒子随着地球自转形成电流，从而产生磁场，符合电流的磁效应这一现象。
故答案为：北；电流的磁效应。
3．（3分）2020年11月24日，我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器（如图甲）。火箭加速上升的过程，探测器的机械能 增大 。火箭用液态氢作燃料，若液态氢的热值为1.4×108J/kg，则500kg液态氢完全燃烧放出的热量是 7×1010 J。12月6日，雷达引导嫦娥五号实现“太空牵手”﹣﹣上升器成功与轨道器和返回器组合体在月球轨道进行交会对接（如图乙）。雷达是通过 电磁波 传递信息的。
【解答】解：
（1）在火箭加速上升过程中，嫦娥五号探测器的速度增大，所以动能增大；高度增加，所以重力势能增大；动能和重力势能增大，所以 机械能将增大；
（2）500kg液态氢完全燃烧放出的热量为：
Q＝mq＝500kg×1.4×108J/kg＝7×1010J；
（3）电磁波可以在真空中传播，雷达是通过电磁波传递信息的。
故答案为：增大；7×1010；电磁波。
4．（2分）如图所示，电源电压恒为3V，开关S闭合后电压表示数为2V，则灯L2两端的电压为 2 V，若断开开关，电压表示数将 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：电路图可知，开关闭合时，两灯泡串联，电压表测量灯泡L2两端电压，而电压表的示数为2V，因此灯泡L2两端电压为2V；
当开关断路时，整个电路断路，电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电压表的示数等于电源电压，故电压表的示数变大。
故答案为：2；变大。
5．（3分）如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表V的示数将 不变 ，电流表的A2的示数将 变小 ，电压表V的示数与电流表A1的示数之比将 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：两电阻并联，A1测R1的电流，A2测R2的电流，电压表测电源电压，滑动变阻器滑片移动时，电源电压不变，则电压表示数不变；当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流减小，即电流表的A2的示数将变小；根据并联电路中各支路独立工作、互不影响，故电流表A1的示数不变；电压表与 A1 的示数都不变，其比值也不变。
故答案为：不变；变小；不变。
6．（3分）用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器上端的金属球A后，下端B处两个相同的金属箔会张开一定的角度，如图所示。则金属杆中瞬间电流的方向是 由A至B （选填“由A至B”或“由B至A”），两个金属箔所带的电荷量 相等 （选填“相等”或“不相等”），你判断的依据是： 两片箔片相同，张开的角度相同 。
【解答】解：丝绸摩擦过的玻璃棒失去电子带正电，验电器本身不带电。接触后，电子从验电器移至玻璃棒，验电器失去电子带上正电。电流的方向与电子流动的方向相反，所以瞬间电流的方向是从玻璃棒至验电器，即由A至B。
两片箔片相同，张开的角度相同，会平分电量，两个金属箔所带的电荷量相等。
故答案为：由A至B；相等；两片箔片相同，张开的角度相同。
二、选择题（每题3分，共24分，第7题至第12题是单项选择题；第13、14题是双向选择题，选对一项得1分，有错误选项不得分）
7．（3分）科技落后，就要受制于人。美国对中国科技公司进行封锁制裁，限制华为等中国公司获取芯片。十四五规划提出：把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（ ）
A．超导体B．绝缘体C．半导体D．导体
【解答】解：常见的半导体材料有：硅、锗、砷、镓等。芯片的核心部件是其中的电子芯片，是半导体硅制成的。
故选：C。
8．（3分）关于能源，下列说法不正确的是（ ）
A．垃圾分类有利于环保和节约能源
B．太阳能和天然气都属于可再生能源
C．光电池板将光能转化为电能
D．核反应堆中发生的是可控制的核裂变
【解答】解：A、垃圾分类后，有一部分垃圾可回收再利用，有一部分有害物质可得到妥善处理，有助于减少环境污染和节约能源。故A正确；
B、太阳能是可再生能源，天然气是不可再生能源。故B不正确；
C、太阳能电池板可以把太阳能转化为电能。故C正确；
D、核反应堆中发生的是可控的核裂变。故D正确。
故选：B。
9．（3分）如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD
【解答】解：A是吸气冲程、B是压缩冲程、D是做功冲程、C是排气冲程，蒸汽弹射装置是内能转化为机械能，与C图做功冲程相似；
AB、a图中，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，该过程中内能转化为机械能，燃气的内能减小，故AB正确；
C、蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似，而图A中汽油机的进气门打开，排气门关闭，活塞向下移动，是汽油机的吸气冲程，与蒸汽弹射装置工作时的原理不同，故C错误；
D、四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，所以汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD，故D正确。
故选：C。
10．（3分）下列四幅图中与动圈式话筒工作原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：当你对着话筒说话时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，而线圈处在磁场中，线圈振动时切割磁感线，能产生随着声音变化而变化的电流，感应电流经过放大后，通过扬声器还原成声音。话筒运用的是电磁感应的原理，即导体在闭合线圈中做切割磁感线运动，产生的感应电流；
A、该图是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B、图中没有电源，是发电机的原理图，当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，是电磁感应现象，故B符合题意；
C、闭合开关，通电导体在磁场中受到力的作用，导体会运动，是电动机的原理图，故C不符合题意；
D、该图探究电磁铁磁性与电流的关系，原理是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选：B。
11．（3分）关于安全用电、下列做法正确的是（ ）
A．使用试电笔辨别火线和零线时可以采用如图甲所示的方法
B．将电冰箱接入图乙所示的插线板来工作
C．如图丙所示，出远门时要检查有无关闭家中所有电源
D．用图丁方式拔出插头
【解答】解：A、测电笔是用来辨别火线和零线时，手要接触笔尾金属体，故A错误；
B、电冰箱有金属外壳，应使用三脚插头和三孔插座使外壳与大地接通，图中是两孔接线板，故B错误；
C、出远门时要检查有无关闭家中所有电器，避免意外发生短路引发火灾，故C正确；
D、拔出插头时不能拉电线，手应该捏住塑料壳向外拔，故D错误。
故选：C。
12．（3分）某同学在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时，连接如图所示电路，将滑动变阻器的滑片移动到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯不亮。接下来的操作最合理的是（ ）
A．断开开关S，拆掉导线重新连接电路
B．断开开关S，更换灯泡重新实验
C．断开开关S，更换电源重新实验
D．观察电流表的示数是否为零，判断电路是否断路
【解答】解：
A.如果灯丝断了或导线发生断路，拆掉导线重新连接电路，灯泡仍然不亮，故A不合理；
BC.当电路发生断路故障时，更换灯泡或更换电源后灯泡同样不发光，故BC不合理；
D.该电路为串联电路，闭合开关，灯泡不亮时，先观察电流表是否为零，如果为零，说明电路出现断路现象，然后检测出断路的位置，并进行处理，故D合理。
故选：D。
13．（3分）如图为一种测量环境湿度仪器的简化工作原理图。电源电压恒为6V，定值电阻R为15Ω，R0为湿敏电阻，其阻值随环境湿度的增加而减小，阻值范围为10Ω～20Ω，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．闭合开关S，当环境湿度可控且逐渐增加时，在保证两电表安全的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表示数变大，R0两端的电压变大
B．电压表示数与电流表示数的比值不变
C．通过R0的最大电流为0.24A
D．R0在电路中的最小电阻值为15Ω
【解答】解：由电路图可知，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
A．当环境的湿度增加时，因R0随环境湿度的增加而减小，根据串联电路分压特点，R0两端电压U0会变小，故A错误；
B．由图可知，电压表测R两端电压，电流表测R电流，由R＝可知，电压表示数与电流表示数的比值等于R的阻值，则电压表示数与电流表示数的比值不变，故B正确；
C．当R0＝10Ω时，电路中的总电阻最小，电路中的电流最大，即经过R0的电流最大，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
电路中的最大电流：I大＝＝＝0.24A，
但此时定值电阻两端的电压为：UR＝IR＝0.24A×15Ω＝3.6V，超出电压表量程，
故C错误；
D．电路分析可知，电流表与电压表随湿敏电阻阻值变小都要变大，且两者比值为定值电阻的阻值，故电压表比电流表先满偏。当电压表满偏时，湿敏电阻阻值最小。此时电流I＝＝0.2A，故湿敏电阻阻值为：R0＝＝15Ω，故D正确。
故选：BD。
14．（3分）如图甲所示的电路图中，电源电压为6V，灯泡L的规格为“6V 3W”，其电流与电压的关系如图乙所示，当S、S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为0.5A，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L的额定电流为0.5A
B．定值电阻R1的阻值为15Ω
C．当S、S1、S3闭合，S2断开时，灯泡L与电阻R1串联
D．断开S1、S3，闭合S、S2调节滑片P，使灯泡的电功率为R2的2倍时，滑动变阻器接入电路中的电阻为5Ω
【解答】解：A、由P＝UI可得，灯泡L的额定电流：I额＝＝＝0.5A；故A正确；
BC、当S、S1、S3闭合，S2断开时，电路中只有定值电阻R1，此时R1两端电压为6V，由I＝可得，R1的阻值：R1＝＝＝12Ω，故BC错误；
D、只闭合S、S2 时，灯泡和滑动变阻器串联，因串联电路各处电流都相等，由P＝UI可知，功率比等于电压比，即UL：U2＝PL：P2＝2：1，
由于电源电压为6V，所以滑动变阻器两端电压为U2＝×6V＝2V，小灯泡两端电压为UL＝×6V＝4V，由乙图可知，此时电路电流为0.4A，
由I＝可得，滑动变阻器接入电路的阻值：R2＝＝＝5Ω，故D正确。
故选：AD。
三、作图题（每小题3分，共6分）
15．（3分）放有条形磁体的小车静止在水平地面上，闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，请在图中括号里标明电源左端的极性和电磁铁右端的磁极。
【解答】解：
（1）闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，说明条形磁体受到了一个向左的排斥力，已知条形磁体左端为S极、右端为N极，根据同名磁极相互排斥可确定通电螺线管的左端是N极、右端为S极；
（2）根据安培定则，大拇指指向通电螺线管的N极，则电流从电磁铁右侧流入，所以电源的左端为负极，如图所示：
16．（3分）高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，引发安全隐患。创新小组的同学们设计了一个检测螺丝松动的报警方案电路图。其工作原理是：螺丝（螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计）正常连接时，报警灯不亮：当螺丝松动时会与下端的导线分离而断开，此时报警灯亮起提醒工人及时维修。请根据其工作原理在方框内完成电路图。
【解答】解：由题意可知，螺丝连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，螺丝不接入电路中，即螺丝所在电路部分发生了断路，指示灯会发光，说明螺丝与灯泡并联在电路中的，由于螺丝的电阻很小，能将灯泡短路，为了保护电路，防止电源短路，在电路中串联一个保护电阻，电路图如下图所示：
四、实验探究题（第17题8分，第18题8分，第19题13分，共29分）
17．（8分）为比较两种液体的吸热能力，小明用如图甲所示的两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和电子表。收集的实验数据记录如表：
（1）某时刻温度计的示数如图乙所示，此温度值是 26 ℃。
（2）加热相同的时间，则液体1吸收的热量 等于 液体2吸收的热量（选填“大于“、“小于”或者“等于”）
（3）分析表中数据可知， 液体1 （选填“液体1”或“液体2”）的吸热能力较强。
（4）如果使两种液体快速升温，可以采用的有效做法是： 减小液体的质量 。
【解答】解：（1）温度计分度值为1℃，该温度计分度值为 26℃；
（2）加热相同的时间，由转换法，则液体1吸收的热量等于液体2吸收的热量；
（3）分析表中数据可知，加热相同时间，液体1升温小，故液体1的吸热能力较强；
（4）根据Q＝cm△t，对一定的液体来而言，升高相同的温度，减小液体的质量，吸热相同，可使两种液体快速升温。
故答案为：（1）26；（2）等于；（3）液体 1；（4）减少液体的质量。
18．（8分）小君同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间有关。他连接了如图所示的电路进行实验，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与 电流的大小 是否有关。
（2）由于电流产生的热量不易直接直接测量，因此在实验中，电流通过导体产生热量的多少用 U形管液面的高度变化 来反映，有很多物理实验都用到了这种方法，试举一例： 比较电磁铁磁性的强弱可以转换为观察电磁铁吸引大头针的数目的多少 。
（3）为寻找普遍规律应该进行多次实验，多次实验的具体做法是： 在电路中串联一个滑动变阻器，多次移动滑片改变电流，观察实验现象 。
【解答】解：（1）两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻丝和 这个容器内的电阻丝并联，这样流经左边电阻的电流是流经右边电阻电流的 2 倍，两个电阻阻值相同，所以探究的是电流对导体产生热量的影响，所以该实验探究的是电流的大小对导体产生热量的影响。
（2）密闭容器内部的空气根据热胀冷缩原理，气体受热膨胀会使 U 型管内液面发生变化，所以通过 U 型管液面的高度变化来反应导体产生热量的多少，此方法为转换法。在初中物理中很多实验都用到的转换法，例如比较电磁铁磁性的强弱可以转换为观察电磁铁吸引大头针的数目的多少；探究压力作用效果时通过海绵的凹陷程度来反应；探究声音产生的原因，通过乒乓球被弹开来反应。
（3）为了使实验具有普遍性，可以在电路中串联一个滑动变阻器可以改变电路中电流的大小；或者更换不通电源进行实验。
故答案为：
（1）电流的大小。
（2）U 型管液面的高度变化；比较电磁铁磁性的强弱可以转换为观察电磁铁吸引大头针的数目的多少。
（3）在电路中串联一个滑动变阻器，多次移动滑片改变电流，观察实验现象。
19．（13分）小明想测出两个阻值未知的定值电阻R1、R2（R1约6Ω，R2约500Ω）的阻值和家里电暖器的额定功率，他做了如下实验。
（1）图甲是测量R1阻值的部分实物图，电源为两节干电池。
①用一根导线将电路连接完整（连线不得交叉）。
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到 （选填“A”或“B”）端。
③闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是导线 （选填“a”“b”或“c”）内部断路。
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则R1＝ 5 Ω。
（2）小明从图甲中的器材和电阻箱（符号，规格“0～9999Ω5A）、若干开关及导线中，选择器材，连成图丙所示的电路，测出了R2的阻值。请完成小明的实验步骤；
①只闭合开关S1、S，调节滑动变阻器和电阻箱（阻值为R），使电压表有一个合适的读数U1；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S， 闭合开关S1、S2 ，记录电压表的读数U2；
③R2＝ 。（用测量的字母表示）
（3）小明想利用家里的电子式电能表测估电暖器的额定功率，他发现电能表参数被遮挡，每消耗1kW•h的电能指示灯闪烁次数看不到，于是他请同桌小华帮助一起设计实验，他们找来100W的灯泡和秒表，先让电暖器单独正常工作，记下烁10次所用时间为t1；再让电灯泡单独正常工作，记下闪烁10次所用时间为t2，则电暖器的电功率P＝ W。（写出表达式）
【解答】解：（1）①变阻器按一上一下连入电路中与电阻串联，如下图所示：
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处的B端；
③若导线a、c内部断路，则整个电路断路，两表都没有示数，若导线b内部断路，可导致电压表串联在电路中，电流表没有示数，但电压表串联在电路中测电源电压，电压表有示数，符合题意；
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.24A，由欧姆定律，则R1＝＝＝5Ω；
（2）①只闭合开关S1、S，调节滑动变阻器和电阻箱（阻值为R），使电压表有一个合适的读数U1，此时电压表测量定值电阻R2两端的电压；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S，闭合开关S1、S2，记录电压表的读数U2；，此时电压表测量定值电阻R2和电阻箱两端的总电压
③电路的电流为：I＝，
R2的电阻为：R2＝＝；
（3）首先让电暖气单独工作，记下转盘转动10圈所用的时间t1，再让电灯泡单独工作，记下转盘转动10圈所用的时间t2，两次消耗的电能相等，则Pt1＝P灯t2
电暖气的功率为P＝＝W。
故答案为：（1）①如上图所示；②B；③b；④5；（2）②闭合开关S1、S2；③；（3）。
五、解答题（共2小题，满分25分）
20．（9分）在如图所示的电路中，电源电压为6V，保持不变，滑动变阻器R2标有“50Ω 1A”字样，只闭合开关S，电流表示数为0.3A。
（1）求电阻R1的阻值；
（2）求通电20s，电流通过电阻R1所做的功W；
（3）闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片P，使R1和R2消耗的总功率最小，求此最小总功率P最小。
【解答】解：（1）只闭合开关S1，电路为只有R1的简单电路，电阻R1的阻值为：
R1＝＝＝20Ω；
（2）通电20s，电流通过电阻R1所做的功为：
W＝UI1t＝6V×0.3A×20s＝36J；
（3）闭合开关S2，R1、R2并联，要使R1和R2消耗的总功率最小，即电路中总电阻最大，即滑动变阻器滑片P移至最右端，R2的连入电路的阻值最大时总功率最小，
通过R2的最小电流为：
I2＝＝＝0.12A；
电路中最小电流I＝I1+I2＝0.3A+0.12A＝0.42A；
则最小总功率P最小＝UI＝6V×0.42A＝2.52W。
答：（1）电阻R1的阻值为20Ω；
（2）求通电20s，电流通过电阻R1所做的功W为36J；
（3）闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片P，使R1和R2消耗的总功率最小，此最小总功率P最小为2.52W。
21．（16分）疫情让大家更加认识到增强体质的重要性，这需要科学的膳食结构保障，比如我们应该多吃水果，补充维生素C，可是冬天打出来的果汁太凉，科技小组的同学设计了一款“智能榨汁杯“如图甲所示。其自动控温工作原理如图乙所示，控制电路中的电磁铁线圈电阻不计。R0是保护电阻，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图丙所示，电源电压U1，恒为6V；工作电路中，U2＝220V。R1、R2是加热电阻。当线圈中的电流I＞8mA时，加热电路接通，加热功率400W，加热效率为90%，保温功率80W。
（1）智能榨汁机开始加热时金属板应与 （选填“a”或“b“）端相连接。若要使智能榨汁机刚开始保温时的温度降低一些，可采取的措施是： 增大保护电阻R0（或减小电源电压） （写一条即可）。
（2）若R0为200Ω，则智能榨汁机刚开始保温时果汁的温度约为多少？
（3）电阻丝R1的阻值是多少？
（4）该热水器在加热状态下，将500mL 20℃的果汁加热到50℃需要加热多长时间。[c＝4×103J/（kg•℃），ρ＝1.2×103kg/m3]
【解答】解：（1）由甲图可知，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点b接通时，电路为R2的基本电路；继电器上方触点和触点a接通时，R1与R2串联；
因串联电路中的总电阻等于各部分电阻之和，所以继电器下方触点和触点b接通时，为R2的基本电路，电路处于加热状态；
继电器上方触点和触点a接通时，R1与R2串联，电路处于保温状态；
开始保温的温度越低，热敏电阻的阻值越小，由I＝和串联电路电阻特点可知：R＝﹣R0，因此使热水器刚开始保温时的温度降低一些，可增大保护电阻R0或减小电源电压；
（2）I＝8mA＝8×10﹣3A，
由I＝得，
电路的总电阻为：
R总＝＝＝750Ω，
根据串联电路电阻的规律知，
Rt的电阻为：
Rt＝R总﹣R0＝750Ω﹣200Ω＝550Ω，
由图丙可知，当Rt＝550Ω时，温度为80℃；
（3）电阻丝R2的阻值为：
R2＝＝＝121Ω，
总电阻为：
R总′＝＝＝605Ω，
则电阻丝R1的阻值为：
R1＝R总′﹣R2＝605Ω﹣121Ω＝484Ω；
（4）V＝500mL＝5×10﹣4m3，
根据密度公式ρ＝知，
果汁的质量为：
m＝ρV＝1.2×103kg/m3×5×10﹣4m3＝0.6kg，
果汁吸收的热量为：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4×103J/（kg•℃）×0.6kg×（50℃﹣20℃）＝7.2×104J，
由η＝可得，
加热电路消耗的能量：
W＝＝＝8×104J，
由P＝可得，
加热时间：
t＝＝＝200s。
答：（1）b； 增大保护电阻R0（或减小电源电压）；
（2）若R0为200Ω，则智能榨汁机刚开始保温时果汁的温度约为80℃；
（3）电阻丝R1的阻值是484Ω；
（4）该热水器在加热状态下，将500mL20℃的果汁加热到50℃需要加热200s。
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物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最终温度/℃
液体1
50
20
5
38
液体2
50
20
5
45
物理量
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最终温度/℃
液体1
50
20
5
38
液体2
50
20
5
45
1．（3分）冬天把双手靠近电暖器会感觉到暖和，这是通过 的方式改变了双手的内能，把双手来回揉搓也能感觉到暖和，这是通过 的方式改变了双手的内能。电暖器的工作原理是 。
2．（2分）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”如图甲所示，因为受到地磁场的作用，“柢”即握柄，其静止时指向地磁场的 极。地磁场使地球生命免受宇宙射线的危害。有关地磁场形成的原因有很多假说，其中一种认为，在高温高压环境下，地核物质中的部分带电粒子向外地理逃逸到地幔层，并随着地球自转形南极成电流，从而产生磁场，如图所示，这种现象叫做 。
3．（3分）2020年11月24日，我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器（如图甲）。火箭加速上升的过程，探测器的机械能 。火箭用液态氢作燃料，若液态氢的热值为1.4×108J/kg，则500kg液态氢完全燃烧放出的热量是 J。12月6日，雷达引导嫦娥五号实现“太空牵手”﹣﹣上升器成功与轨道器和返回器组合体在月球轨道进行交会对接（如图乙）。雷达是通过 传递信息的。
4．（2分）如图所示，电源电压恒为3V，开关S闭合后电压表示数为2V，则灯L2两端的电压为 V，若断开开关，电压表示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
5．（3分）如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表V的示数将 ，电流表的A2的示数将 ，电压表V的示数与电流表A1的示数之比将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
6．（3分）用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器上端的金属球A后，下端B处两个相同的金属箔会张开一定的角度，如图所示。则金属杆中瞬间电流的方向是 （选填“由A至B”或“由B至A”），两个金属箔所带的电荷量 （选填“相等”或“不相等”），你判断的依据是： 。
二、选择题（每题3分，共24分，第7题至第12题是单项选择题；第13、14题是双向选择题，选对一项得1分，有错误选项不得分）
7．（3分）科技落后，就要受制于人。美国对中国科技公司进行封锁制裁，限制华为等中国公司获取芯片。十四五规划提出：把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（ ）
A．超导体B．绝缘体C．半导体D．导体
8．（3分）关于能源，下列说法不正确的是（ ）
A．垃圾分类有利于环保和节约能源
B．太阳能和天然气都属于可再生能源
C．光电池板将光能转化为电能
D．核反应堆中发生的是可控制的核裂变
9．（3分）如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD
10．（3分）下列四幅图中与动圈式话筒工作原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
11．（3分）关于安全用电、下列做法正确的是（ ）
A．使用试电笔辨别火线和零线时可以采用如图甲所示的方法
B．将电冰箱接入图乙所示的插线板来工作
C．如图丙所示，出远门时要检查有无关闭家中所有电源
D．用图丁方式拔出插头
12．（3分）某同学在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时，连接如图所示电路，将滑动变阻器的滑片移动到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯不亮。接下来的操作最合理的是（ ）
A．断开开关S，拆掉导线重新连接电路
B．断开开关S，更换灯泡重新实验
C．断开开关S，更换电源重新实验
D．观察电流表的示数是否为零，判断电路是否断路
13．（3分）如图为一种测量环境湿度仪器的简化工作原理图。电源电压恒为6V，定值电阻R为15Ω，R0为湿敏电阻，其阻值随环境湿度的增加而减小，阻值范围为10Ω～20Ω，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．闭合开关S，当环境湿度可控且逐渐增加时，在保证两电表安全的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表示数变大，R0两端的电压变大
B．电压表示数与电流表示数的比值不变
C．通过R0的最大电流为0.24A
D．R0在电路中的最小电阻值为15Ω
14．（3分）如图甲所示的电路图中，电源电压为6V，灯泡L的规格为“6V 3W”，其电流与电压的关系如图乙所示，当S、S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为0.5A，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L的额定电流为0.5A
B．定值电阻R1的阻值为15Ω
C．当S、S1、S3闭合，S2断开时，灯泡L与电阻R1串联
D．断开S1、S3，闭合S、S2调节滑片P，使灯泡的电功率为R2的2倍时，滑动变阻器接入电路中的电阻为5Ω
三、作图题（每小题3分，共6分）
15．（3分）放有条形磁体的小车静止在水平地面上，闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，请在图中括号里标明电源左端的极性和电磁铁右端的磁极。
16．（3分）高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，引发安全隐患。创新小组的同学们设计了一个检测螺丝松动的报警方案电路图。其工作原理是：螺丝（螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计）正常连接时，报警灯不亮：当螺丝松动时会与下端的导线分离而断开，此时报警灯亮起提醒工人及时维修。请根据其工作原理在方框内完成电路图。
四、实验探究题（第17题8分，第18题8分，第19题13分，共29分）
17．（8分）为比较两种液体的吸热能力，小明用如图甲所示的两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和电子表。收集的实验数据记录如表：
（1）某时刻温度计的示数如图乙所示，此温度值是 ℃。
（2）加热相同的时间，则液体1吸收的热量 液体2吸收的热量（选填“大于“、“小于”或者“等于”）
（3）分析表中数据可知， （选填“液体1”或“液体2”）的吸热能力较强。
（4）如果使两种液体快速升温，可以采用的有效做法是： 。
18．（8分）小君同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间有关。他连接了如图所示的电路进行实验，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与 是否有关。
（2）由于电流产生的热量不易直接直接测量，因此在实验中，电流通过导体产生热量的多少用 来反映，有很多物理实验都用到了这种方法，试举一例： 。
（3）为寻找普遍规律应该进行多次实验，多次实验的具体做法是： 。
19．（13分）小明想测出两个阻值未知的定值电阻R1、R2（R1约6Ω，R2约500Ω）的阻值和家里电暖器的额定功率，他做了如下实验。
（1）图甲是测量R1阻值的部分实物图，电源为两节干电池。
①用一根导线将电路连接完整（连线不得交叉）。
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到 （选填“A”或“B”）端。
③闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是导线 （选填“a”“b”或“c”）内部断路。
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则R1＝ Ω。
（2）小明从图甲中的器材和电阻箱（符号，规格“0～9999Ω5A）、若干开关及导线中，选择器材，连成图丙所示的电路，测出了R2的阻值。请完成小明的实验步骤；
①只闭合开关S1、S，调节滑动变阻器和电阻箱（阻值为R），使电压表有一个合适的读数U1；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S， ，记录电压表的读数U2；
③R2＝ 。（用测量的字母表示）
（3）小明想利用家里的电子式电能表测估电暖器的额定功率，他发现电能表参数被遮挡，每消耗1kW•h的电能指示灯闪烁次数看不到，于是他请同桌小华帮助一起设计实验，他们找来100W的灯泡和秒表，先让电暖器单独正常工作，记下烁10次所用时间为t1；再让电灯泡单独正常工作，记下闪烁10次所用时间为t2，则电暖器的电功率P＝ W。（写出表达式）
五、解答题（共2小题，满分25分）
20．（9分）在如图所示的电路中，电源电压为6V，保持不变，滑动变阻器R2标有“50Ω 1A”字样，只闭合开关S，电流表示数为0.3A。
（1）求电阻R1的阻值；
（2）求通电20s，电流通过电阻R1所做的功W；
（3）闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片P，使R1和R2消耗的总功率最小，求此最小总功率P最小。
21．（16分）疫情让大家更加认识到增强体质的重要性，这需要科学的膳食结构保障，比如我们应该多吃水果，补充维生素C，可是冬天打出来的果汁太凉，科技小组的同学设计了一款“智能榨汁杯“如图甲所示。其自动控温工作原理如图乙所示，控制电路中的电磁铁线圈电阻不计。R0是保护电阻，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图丙所示，电源电压U1，恒为6V；工作电路中，U2＝220V。R1、R2是加热电阻。当线圈中的电流I＞8mA时，加热电路接通，加热功率400W，加热效率为90%，保温功率80W。
（1）智能榨汁机开始加热时金属板应与 （选填“a”或“b“）端相连接。若要使智能榨汁机刚开始保温时的温度降低一些，可采取的措施是： （写一条即可）。
（2）若R0为200Ω，则智能榨汁机刚开始保温时果汁的温度约为多少？
（3）电阻丝R1的阻值是多少？
（4）该热水器在加热状态下，将500mL 20℃的果汁加热到50℃需要加热多长时间。[c＝4×103J/（kg•℃），ρ＝1.2×103kg/m3]
2020-2021学年河南省郑州市九年级（上）期末物理试卷（一模）
参考答案与试题解析
一.填空题（每空1分，共16分）
1．（3分）冬天把双手靠近电暖器会感觉到暖和，这是通过 热传递 的方式改变了双手的内能，把双手来回揉搓也能感觉到暖和，这是通过 做功 的方式改变了双手的内能。电暖器的工作原理是 电流的热效应 。
【解答】解：用电暖器暖手是把电暖器的热量转移到手上，即通过热传递的方式改变手的内能；搓手时两手摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能；电暖器是利用了电流的热效应。
故答案为：热传递；做功；电流的热效应。
2．（2分）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”如图甲所示，因为受到地磁场的作用，“柢”即握柄，其静止时指向地磁场的 北 极。地磁场使地球生命免受宇宙射线的危害。有关地磁场形成的原因有很多假说，其中一种认为，在高温高压环境下，地核物质中的部分带电粒子向外地理逃逸到地幔层，并随着地球自转形南极成电流，从而产生磁场，如图所示，这种现象叫做 电流的磁效应 。
【解答】解：（1）因为受到地磁场的作用，“柢”静止时指向地球南极附近，为地磁场的北极。
（2）带电粒子随着地球自转形成电流，从而产生磁场，符合电流的磁效应这一现象。
故答案为：北；电流的磁效应。
3．（3分）2020年11月24日，我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器（如图甲）。火箭加速上升的过程，探测器的机械能 增大 。火箭用液态氢作燃料，若液态氢的热值为1.4×108J/kg，则500kg液态氢完全燃烧放出的热量是 7×1010 J。12月6日，雷达引导嫦娥五号实现“太空牵手”﹣﹣上升器成功与轨道器和返回器组合体在月球轨道进行交会对接（如图乙）。雷达是通过 电磁波 传递信息的。
【解答】解：
（1）在火箭加速上升过程中，嫦娥五号探测器的速度增大，所以动能增大；高度增加，所以重力势能增大；动能和重力势能增大，所以 机械能将增大；
（2）500kg液态氢完全燃烧放出的热量为：
Q＝mq＝500kg×1.4×108J/kg＝7×1010J；
（3）电磁波可以在真空中传播，雷达是通过电磁波传递信息的。
故答案为：增大；7×1010；电磁波。
4．（2分）如图所示，电源电压恒为3V，开关S闭合后电压表示数为2V，则灯L2两端的电压为 2 V，若断开开关，电压表示数将 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：电路图可知，开关闭合时，两灯泡串联，电压表测量灯泡L2两端电压，而电压表的示数为2V，因此灯泡L2两端电压为2V；
当开关断路时，整个电路断路，电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电压表的示数等于电源电压，故电压表的示数变大。
故答案为：2；变大。
5．（3分）如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表V的示数将 不变 ，电流表的A2的示数将 变小 ，电压表V的示数与电流表A1的示数之比将 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：两电阻并联，A1测R1的电流，A2测R2的电流，电压表测电源电压，滑动变阻器滑片移动时，电源电压不变，则电压表示数不变；当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流减小，即电流表的A2的示数将变小；根据并联电路中各支路独立工作、互不影响，故电流表A1的示数不变；电压表与 A1 的示数都不变，其比值也不变。
故答案为：不变；变小；不变。
6．（3分）用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器上端的金属球A后，下端B处两个相同的金属箔会张开一定的角度，如图所示。则金属杆中瞬间电流的方向是 由A至B （选填“由A至B”或“由B至A”），两个金属箔所带的电荷量 相等 （选填“相等”或“不相等”），你判断的依据是： 两片箔片相同，张开的角度相同 。
【解答】解：丝绸摩擦过的玻璃棒失去电子带正电，验电器本身不带电。接触后，电子从验电器移至玻璃棒，验电器失去电子带上正电。电流的方向与电子流动的方向相反，所以瞬间电流的方向是从玻璃棒至验电器，即由A至B。
两片箔片相同，张开的角度相同，会平分电量，两个金属箔所带的电荷量相等。
故答案为：由A至B；相等；两片箔片相同，张开的角度相同。
二、选择题（每题3分，共24分，第7题至第12题是单项选择题；第13、14题是双向选择题，选对一项得1分，有错误选项不得分）
7．（3分）科技落后，就要受制于人。美国对中国科技公司进行封锁制裁，限制华为等中国公司获取芯片。十四五规划提出：把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（ ）
A．超导体B．绝缘体C．半导体D．导体
【解答】解：常见的半导体材料有：硅、锗、砷、镓等。芯片的核心部件是其中的电子芯片，是半导体硅制成的。
故选：C。
8．（3分）关于能源，下列说法不正确的是（ ）
A．垃圾分类有利于环保和节约能源
B．太阳能和天然气都属于可再生能源
C．光电池板将光能转化为电能
D．核反应堆中发生的是可控制的核裂变
【解答】解：A、垃圾分类后，有一部分垃圾可回收再利用，有一部分有害物质可得到妥善处理，有助于减少环境污染和节约能源。故A正确；
B、太阳能是可再生能源，天然气是不可再生能源。故B不正确；
C、太阳能电池板可以把太阳能转化为电能。故C正确；
D、核反应堆中发生的是可控的核裂变。故D正确。
故选：B。
9．（3分）如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD
【解答】解：A是吸气冲程、B是压缩冲程、D是做功冲程、C是排气冲程，蒸汽弹射装置是内能转化为机械能，与C图做功冲程相似；
AB、a图中，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，该过程中内能转化为机械能，燃气的内能减小，故AB正确；
C、蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似，而图A中汽油机的进气门打开，排气门关闭，活塞向下移动，是汽油机的吸气冲程，与蒸汽弹射装置工作时的原理不同，故C错误；
D、四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，所以汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD，故D正确。
故选：C。
10．（3分）下列四幅图中与动圈式话筒工作原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：当你对着话筒说话时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，而线圈处在磁场中，线圈振动时切割磁感线，能产生随着声音变化而变化的电流，感应电流经过放大后，通过扬声器还原成声音。话筒运用的是电磁感应的原理，即导体在闭合线圈中做切割磁感线运动，产生的感应电流；
A、该图是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B、图中没有电源，是发电机的原理图，当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，是电磁感应现象，故B符合题意；
C、闭合开关，通电导体在磁场中受到力的作用，导体会运动，是电动机的原理图，故C不符合题意；
D、该图探究电磁铁磁性与电流的关系，原理是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选：B。
11．（3分）关于安全用电、下列做法正确的是（ ）
A．使用试电笔辨别火线和零线时可以采用如图甲所示的方法
B．将电冰箱接入图乙所示的插线板来工作
C．如图丙所示，出远门时要检查有无关闭家中所有电源
D．用图丁方式拔出插头
【解答】解：A、测电笔是用来辨别火线和零线时，手要接触笔尾金属体，故A错误；
B、电冰箱有金属外壳，应使用三脚插头和三孔插座使外壳与大地接通，图中是两孔接线板，故B错误；
C、出远门时要检查有无关闭家中所有电器，避免意外发生短路引发火灾，故C正确；
D、拔出插头时不能拉电线，手应该捏住塑料壳向外拔，故D错误。
故选：C。
12．（3分）某同学在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时，连接如图所示电路，将滑动变阻器的滑片移动到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯不亮。接下来的操作最合理的是（ ）
A．断开开关S，拆掉导线重新连接电路
B．断开开关S，更换灯泡重新实验
C．断开开关S，更换电源重新实验
D．观察电流表的示数是否为零，判断电路是否断路
【解答】解：
A.如果灯丝断了或导线发生断路，拆掉导线重新连接电路，灯泡仍然不亮，故A不合理；
BC.当电路发生断路故障时，更换灯泡或更换电源后灯泡同样不发光，故BC不合理；
D.该电路为串联电路，闭合开关，灯泡不亮时，先观察电流表是否为零，如果为零，说明电路出现断路现象，然后检测出断路的位置，并进行处理，故D合理。
故选：D。
13．（3分）如图为一种测量环境湿度仪器的简化工作原理图。电源电压恒为6V，定值电阻R为15Ω，R0为湿敏电阻，其阻值随环境湿度的增加而减小，阻值范围为10Ω～20Ω，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．闭合开关S，当环境湿度可控且逐渐增加时，在保证两电表安全的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表示数变大，R0两端的电压变大
B．电压表示数与电流表示数的比值不变
C．通过R0的最大电流为0.24A
D．R0在电路中的最小电阻值为15Ω
【解答】解：由电路图可知，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
A．当环境的湿度增加时，因R0随环境湿度的增加而减小，根据串联电路分压特点，R0两端电压U0会变小，故A错误；
B．由图可知，电压表测R两端电压，电流表测R电流，由R＝可知，电压表示数与电流表示数的比值等于R的阻值，则电压表示数与电流表示数的比值不变，故B正确；
C．当R0＝10Ω时，电路中的总电阻最小，电路中的电流最大，即经过R0的电流最大，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
电路中的最大电流：I大＝＝＝0.24A，
但此时定值电阻两端的电压为：UR＝IR＝0.24A×15Ω＝3.6V，超出电压表量程，
故C错误；
D．电路分析可知，电流表与电压表随湿敏电阻阻值变小都要变大，且两者比值为定值电阻的阻值，故电压表比电流表先满偏。当电压表满偏时，湿敏电阻阻值最小。此时电流I＝＝0.2A，故湿敏电阻阻值为：R0＝＝15Ω，故D正确。
故选：BD。
14．（3分）如图甲所示的电路图中，电源电压为6V，灯泡L的规格为“6V 3W”，其电流与电压的关系如图乙所示，当S、S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为0.5A，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L的额定电流为0.5A
B．定值电阻R1的阻值为15Ω
C．当S、S1、S3闭合，S2断开时，灯泡L与电阻R1串联
D．断开S1、S3，闭合S、S2调节滑片P，使灯泡的电功率为R2的2倍时，滑动变阻器接入电路中的电阻为5Ω
【解答】解：A、由P＝UI可得，灯泡L的额定电流：I额＝＝＝0.5A；故A正确；
BC、当S、S1、S3闭合，S2断开时，电路中只有定值电阻R1，此时R1两端电压为6V，由I＝可得，R1的阻值：R1＝＝＝12Ω，故BC错误；
D、只闭合S、S2 时，灯泡和滑动变阻器串联，因串联电路各处电流都相等，由P＝UI可知，功率比等于电压比，即UL：U2＝PL：P2＝2：1，
由于电源电压为6V，所以滑动变阻器两端电压为U2＝×6V＝2V，小灯泡两端电压为UL＝×6V＝4V，由乙图可知，此时电路电流为0.4A，
由I＝可得，滑动变阻器接入电路的阻值：R2＝＝＝5Ω，故D正确。
故选：AD。
三、作图题（每小题3分，共6分）
15．（3分）放有条形磁体的小车静止在水平地面上，闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，请在图中括号里标明电源左端的极性和电磁铁右端的磁极。
【解答】解：
（1）闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，说明条形磁体受到了一个向左的排斥力，已知条形磁体左端为S极、右端为N极，根据同名磁极相互排斥可确定通电螺线管的左端是N极、右端为S极；
（2）根据安培定则，大拇指指向通电螺线管的N极，则电流从电磁铁右侧流入，所以电源的左端为负极，如图所示：
16．（3分）高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，引发安全隐患。创新小组的同学们设计了一个检测螺丝松动的报警方案电路图。其工作原理是：螺丝（螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计）正常连接时，报警灯不亮：当螺丝松动时会与下端的导线分离而断开，此时报警灯亮起提醒工人及时维修。请根据其工作原理在方框内完成电路图。
【解答】解：由题意可知，螺丝连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，螺丝不接入电路中，即螺丝所在电路部分发生了断路，指示灯会发光，说明螺丝与灯泡并联在电路中的，由于螺丝的电阻很小，能将灯泡短路，为了保护电路，防止电源短路，在电路中串联一个保护电阻，电路图如下图所示：
四、实验探究题（第17题8分，第18题8分，第19题13分，共29分）
17．（8分）为比较两种液体的吸热能力，小明用如图甲所示的两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和电子表。收集的实验数据记录如表：
（1）某时刻温度计的示数如图乙所示，此温度值是 26 ℃。
（2）加热相同的时间，则液体1吸收的热量 等于 液体2吸收的热量（选填“大于“、“小于”或者“等于”）
（3）分析表中数据可知， 液体1 （选填“液体1”或“液体2”）的吸热能力较强。
（4）如果使两种液体快速升温，可以采用的有效做法是： 减小液体的质量 。
【解答】解：（1）温度计分度值为1℃，该温度计分度值为 26℃；
（2）加热相同的时间，由转换法，则液体1吸收的热量等于液体2吸收的热量；
（3）分析表中数据可知，加热相同时间，液体1升温小，故液体1的吸热能力较强；
（4）根据Q＝cm△t，对一定的液体来而言，升高相同的温度，减小液体的质量，吸热相同，可使两种液体快速升温。
故答案为：（1）26；（2）等于；（3）液体 1；（4）减少液体的质量。
18．（8分）小君同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间有关。他连接了如图所示的电路进行实验，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与 电流的大小 是否有关。
（2）由于电流产生的热量不易直接直接测量，因此在实验中，电流通过导体产生热量的多少用 U形管液面的高度变化 来反映，有很多物理实验都用到了这种方法，试举一例： 比较电磁铁磁性的强弱可以转换为观察电磁铁吸引大头针的数目的多少 。
（3）为寻找普遍规律应该进行多次实验，多次实验的具体做法是： 在电路中串联一个滑动变阻器，多次移动滑片改变电流，观察实验现象 。
【解答】解：（1）两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻丝和 这个容器内的电阻丝并联，这样流经左边电阻的电流是流经右边电阻电流的 2 倍，两个电阻阻值相同，所以探究的是电流对导体产生热量的影响，所以该实验探究的是电流的大小对导体产生热量的影响。
（2）密闭容器内部的空气根据热胀冷缩原理，气体受热膨胀会使 U 型管内液面发生变化，所以通过 U 型管液面的高度变化来反应导体产生热量的多少，此方法为转换法。在初中物理中很多实验都用到的转换法，例如比较电磁铁磁性的强弱可以转换为观察电磁铁吸引大头针的数目的多少；探究压力作用效果时通过海绵的凹陷程度来反应；探究声音产生的原因，通过乒乓球被弹开来反应。
（3）为了使实验具有普遍性，可以在电路中串联一个滑动变阻器可以改变电路中电流的大小；或者更换不通电源进行实验。
故答案为：
（1）电流的大小。
（2）U 型管液面的高度变化；比较电磁铁磁性的强弱可以转换为观察电磁铁吸引大头针的数目的多少。
（3）在电路中串联一个滑动变阻器，多次移动滑片改变电流，观察实验现象。
19．（13分）小明想测出两个阻值未知的定值电阻R1、R2（R1约6Ω，R2约500Ω）的阻值和家里电暖器的额定功率，他做了如下实验。
（1）图甲是测量R1阻值的部分实物图，电源为两节干电池。
①用一根导线将电路连接完整（连线不得交叉）。
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到 （选填“A”或“B”）端。
③闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是导线 （选填“a”“b”或“c”）内部断路。
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则R1＝ 5 Ω。
（2）小明从图甲中的器材和电阻箱（符号，规格“0～9999Ω5A）、若干开关及导线中，选择器材，连成图丙所示的电路，测出了R2的阻值。请完成小明的实验步骤；
①只闭合开关S1、S，调节滑动变阻器和电阻箱（阻值为R），使电压表有一个合适的读数U1；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S， 闭合开关S1、S2 ，记录电压表的读数U2；
③R2＝ 。（用测量的字母表示）
（3）小明想利用家里的电子式电能表测估电暖器的额定功率，他发现电能表参数被遮挡，每消耗1kW•h的电能指示灯闪烁次数看不到，于是他请同桌小华帮助一起设计实验，他们找来100W的灯泡和秒表，先让电暖器单独正常工作，记下烁10次所用时间为t1；再让电灯泡单独正常工作，记下闪烁10次所用时间为t2，则电暖器的电功率P＝ W。（写出表达式）
【解答】解：（1）①变阻器按一上一下连入电路中与电阻串联，如下图所示：
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处的B端；
③若导线a、c内部断路，则整个电路断路，两表都没有示数，若导线b内部断路，可导致电压表串联在电路中，电流表没有示数，但电压表串联在电路中测电源电压，电压表有示数，符合题意；
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.24A，由欧姆定律，则R1＝＝＝5Ω；
（2）①只闭合开关S1、S，调节滑动变阻器和电阻箱（阻值为R），使电压表有一个合适的读数U1，此时电压表测量定值电阻R2两端的电压；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S，闭合开关S1、S2，记录电压表的读数U2；，此时电压表测量定值电阻R2和电阻箱两端的总电压
③电路的电流为：I＝，
R2的电阻为：R2＝＝；
（3）首先让电暖气单独工作，记下转盘转动10圈所用的时间t1，再让电灯泡单独工作，记下转盘转动10圈所用的时间t2，两次消耗的电能相等，则Pt1＝P灯t2
电暖气的功率为P＝＝W。
故答案为：（1）①如上图所示；②B；③b；④5；（2）②闭合开关S1、S2；③；（3）。
五、解答题（共2小题，满分25分）
20．（9分）在如图所示的电路中，电源电压为6V，保持不变，滑动变阻器R2标有“50Ω 1A”字样，只闭合开关S，电流表示数为0.3A。
（1）求电阻R1的阻值；
（2）求通电20s，电流通过电阻R1所做的功W；
（3）闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片P，使R1和R2消耗的总功率最小，求此最小总功率P最小。
【解答】解：（1）只闭合开关S1，电路为只有R1的简单电路，电阻R1的阻值为：
R1＝＝＝20Ω；
（2）通电20s，电流通过电阻R1所做的功为：
W＝UI1t＝6V×0.3A×20s＝36J；
（3）闭合开关S2，R1、R2并联，要使R1和R2消耗的总功率最小，即电路中总电阻最大，即滑动变阻器滑片P移至最右端，R2的连入电路的阻值最大时总功率最小，
通过R2的最小电流为：
I2＝＝＝0.12A；
电路中最小电流I＝I1+I2＝0.3A+0.12A＝0.42A；
则最小总功率P最小＝UI＝6V×0.42A＝2.52W。
答：（1）电阻R1的阻值为20Ω；
（2）求通电20s，电流通过电阻R1所做的功W为36J；
（3）闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片P，使R1和R2消耗的总功率最小，此最小总功率P最小为2.52W。
21．（16分）疫情让大家更加认识到增强体质的重要性，这需要科学的膳食结构保障，比如我们应该多吃水果，补充维生素C，可是冬天打出来的果汁太凉，科技小组的同学设计了一款“智能榨汁杯“如图甲所示。其自动控温工作原理如图乙所示，控制电路中的电磁铁线圈电阻不计。R0是保护电阻，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图丙所示，电源电压U1，恒为6V；工作电路中，U2＝220V。R1、R2是加热电阻。当线圈中的电流I＞8mA时，加热电路接通，加热功率400W，加热效率为90%，保温功率80W。
（1）智能榨汁机开始加热时金属板应与 （选填“a”或“b“）端相连接。若要使智能榨汁机刚开始保温时的温度降低一些，可采取的措施是： 增大保护电阻R0（或减小电源电压） （写一条即可）。
（2）若R0为200Ω，则智能榨汁机刚开始保温时果汁的温度约为多少？
（3）电阻丝R1的阻值是多少？
（4）该热水器在加热状态下，将500mL 20℃的果汁加热到50℃需要加热多长时间。[c＝4×103J/（kg•℃），ρ＝1.2×103kg/m3]
【解答】解：（1）由甲图可知，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点b接通时，电路为R2的基本电路；继电器上方触点和触点a接通时，R1与R2串联；
因串联电路中的总电阻等于各部分电阻之和，所以继电器下方触点和触点b接通时，为R2的基本电路，电路处于加热状态；
继电器上方触点和触点a接通时，R1与R2串联，电路处于保温状态；
开始保温的温度越低，热敏电阻的阻值越小，由I＝和串联电路电阻特点可知：R＝﹣R0，因此使热水器刚开始保温时的温度降低一些，可增大保护电阻R0或减小电源电压；
（2）I＝8mA＝8×10﹣3A，
由I＝得，
电路的总电阻为：
R总＝＝＝750Ω，
根据串联电路电阻的规律知，
Rt的电阻为：
Rt＝R总﹣R0＝750Ω﹣200Ω＝550Ω，
由图丙可知，当Rt＝550Ω时，温度为80℃；
（3）电阻丝R2的阻值为：
R2＝＝＝121Ω，
总电阻为：
R总′＝＝＝605Ω，
则电阻丝R1的阻值为：
R1＝R总′﹣R2＝605Ω﹣121Ω＝484Ω；
（4）V＝500mL＝5×10﹣4m3，
根据密度公式ρ＝知，
果汁的质量为：
m＝ρV＝1.2×103kg/m3×5×10﹣4m3＝0.6kg，
果汁吸收的热量为：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4×103J/（kg•℃）×0.6kg×（50℃﹣20℃）＝7.2×104J，
由η＝可得，
加热电路消耗的能量：
W＝＝＝8×104J，
由P＝可得，
加热时间：
t＝＝＝200s。
答：（1）b； 增大保护电阻R0（或减小电源电压）；
（2）若R0为200Ω，则智能榨汁机刚开始保温时果汁的温度约为80℃；
（3）电阻丝R1的阻值是484Ω；
（4）该热水器在加热状态下，将500mL20℃的果汁加热到50℃需要加热200s。
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日期：2021/5/20 17:52:56；用户：18727515989；邮箱：18727515989；学号：22506600物理量
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最终温度/℃
液体1
50
20
5
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物质
质量/g
初始温度/℃
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最终温度/℃
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