2022年江苏省盐城市建湖县中考物理一模试卷
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一、选择题(共12小题,每小题2分,共24分.每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)。
1.(2分)以下估测接近实际的是( )
A.一个鸡蛋的质量约为500g
B.一个成年人身高约为1.70m
C.一个中学生受到的重力约为50N
D.人步行的速度约为10m/s
2.(2分)我国的北斗卫星导航系统具有定位、导航和通信等功能,它传递信息是利用( )
A.超声波 B.次声波 C.电磁波 D.可见光
3.(2分)下列说法正确的是( )
A.冬天戴眼镜的人从室外到温暖的室内镜片变得模糊,一定是凝华现象
B.用扇子扇沾有酒精的温度计的玻璃泡,其示数将一直下降
C.冰棍周围冒白气是汽化现象
D.洗澡间的玻璃上有水雾过一段时间又没了,发生的物态变化是先液化后汽化
4.(2分)在下列实例中,用做功的方式来改变物体内能的是( )
A.用热水袋暖手,手温度升高
B.用手反复弯折铁丝,弯折处铁丝的温度升高
C.在炉子上烧水,水的温度升高
D.将冰块放入饮料中,饮料的温度降低
5.(2分)荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程中速度变大,则他的( )
A.重力势能增加,动能不变
B.重力势能减小,动能增加
C.重力势能减小,动能减少
D.重力势能不变,动能增加
6.(2分)下列四幅图中,可以用来说明发电机原理的是( )
A. B.
C. D.
7.(2分)小华同学参观盐城海盐博物馆,看到一个放在玻璃罩中的展品A(可拍照。小华同学想用相机拍下来回家慢慢研究,展馆中的灯光比较暗,下列哪种方式拍照最清晰( )
A.从1处向下拍,且用闪光灯
B.从1处向下拍,不用闪光灯
C.从2处斜向下拍,且用闪光灯
D.从2处斜向下拍,不用闪光灯
8.(2分)如图所示的四种情景,可以用光沿直线传播原理解释的是( )
A.小孔成像 B.光的色散
C.水中倒影 D.钢笔移位
9.(2分)探究活动中,掌握研究问题的方法非常重要.例如,探究声音的产生的条件时,将发声的音叉触及水面,水花四溅.以下活动中所用方法与上述研究方法相同的是( )
A.在描述磁场时引入了磁感线
B.探究平面镜成像特点时,用等大的两个棋子探究像与物的大小关系
C.测量人体体温时,利用体温计内水银柱的长度变化来显示人体的温度高低
D.探究声音的传播时,将发声手机置于瓶内,不断抽出瓶内气体,听到的声音越来越小
10.(2分)电可以造福人类,但使用不当也会带来危害.下列说法不符合安全用电要求的是( )
A.不允许用铁丝或铜丝代替熔丝
B.用电器的金属外壳应该接地
C.发现用电器失火,应泼水灭火
D.使用测电笔时,手不能接触它的笔尖
11.(2分)为方便黑夜开灯,家中可安装一种带有指示灯的开关,如图(a)所示。这种开关是由一个指示灯和一个开关S构成。将该开关和照明灯连入电路,如图(b)所示。当开关S断开时,照明灯不发光、指示灯发光;当开关S闭合时,电路中的照明灯正常发光、指示灯不发光。请根据以上工作特点,对有关电路元件进行判断,下列正确的是( )
A.灯L1的电阻比L2大
B.图(b)电路中的灯L1是照明灯
C.照明灯的额定电压小于指示灯的额定电压
D.当开关S断开时,照明灯中没有电流通过
12.(2分)如图所示,电源电压恒定,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,已知:R>R0,在滑动变阻器的滑片P移动过程中,下列表示两电表读数I、U及R0和R消耗的电功率P0和PR分别随变阻器连入电路部分R的阻值变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、填空题(本题共8小题,每空1分,共24分)。
13.(3分)在煤炭、核能、太阳能中属可再生能源的是 到目前为止,核电站只能利用核 变释放的核能来发电。神舟十三号飞船在太空中飞行时,提供电源的太阳能帆板将太阳能能转化为 。
14.(3分)一只小虫跌落在小敏的新铅笔上,小敏突发奇想,驱赶小虫从铅笔的左端爬到右端用时5s,并用刻度尺测量铅笔的长度,如图所示。铅笔的长度是 cm;小虫爬行的平均速度约是 cm/s,合 km/h。
15.(3分)家庭电路中,电冰箱、电饭煲、日光灯等家用电器的连接方式是 联。如图所示的A点是灯头接导线的螺丝(灯丝完好),当电路中的开关S断开时,站在地面上的人不小心用手接触到A点时 (会/不会)触电;当开关S断开,站在地面上的人正确使用测电笔接触电路中的A点时,氖管 (发光/不发光)。
16.(3分)如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车。平衡车刹车时, 转化为内能,内能最终散失到空气中,此过程中所有的能量总和 (选填“增大”“不变”“减小”)。散失到空气中的内能无法再直接利用了,这是因为能量的转化和转移具有 性。
17.(3分)“西塞山前白鹭飞,桃花流水鳜鱼肥。”是唐代张志和描写湖州境内西苕溪美景的词句。如图所示是一只白鹭平行于水面飞行的画面。若以白鹭为参照物,它在水中的倒影是 (选填“运动”或“静止”)的,白鹭的倒影是由于 而形成的,如白鹭距水面1m,则水中倒影离白鹭 m。
18.(3分)小明在探究”海波熔化时温度的变化规律”的实验时,设计了甲、乙两种方案(如图所示)。实验应选用 方案,其优点是 ,实验过程中温度计的变化情况是 。
19.(3分)如图是四冲程汽油机的工作过程中 冲程;如果该汽油机每分钟转3600转,则该汽油机每秒做功 次;若该汽油机功率为10kW,机械效率为36%,使用的乙醇汽油热值为4×107J/kg,则汽油机工作1小时消耗 kg乙醇汽油。
20.(3分)已知甲、乙两灯的额定电压均为6V,如图是甲、乙两灯电流随其两端电压变化的曲线。现将两灯串联后接在某一电源两端,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全。则 (选填“甲”或“乙”)灯能正常发光,此时电路的工作电流为 A,电源最大电压为 V。
三、解答题:本题7小题,共52分.解答22、23题时应有解题过程。(6分)按照题目要求作图
21.(2分)杠杆在如图所示位置静止,在图中作出动力臂L1和阻力F2。
22.(2分)如图所示,一束水平光线从空气进入玻璃,在交界处同时发生反射和折射现象,在图上作出反射光线和折射光线。
23.(2分)请利用如图中给出的信息,在图中标出电源的正极、小磁针的S极、磁感线的方向。
24.(6分)如图所示,拉力F=80N,物体重G=120N,经过t=5s的时间,物体被匀速提高的距离h=2m。求:
(1)有用功;
(2)拉力做功的功率;
(3)该滑轮组的机械效率。
25.(9分)下表为一台电烤箱的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝。
XX牌电烤箱
额定电压
220V
额定功率
高温挡
1100W
低温挡
440W
电源频率
50Hz
求:(1)电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能;
(2)电路中R1的阻值;
(3)电烤箱在低温挡正常工作时,电路中的电流和R1的功率。
26.(6分)某小组同学用如图甲所示的装置进行“观察水的沸腾”的实验。
实验数据如下表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
温度/℃
90
92
94
98
98
98
98
(1)在图甲装置中,存在的错误是 。
(2)要完成该探究实验,除了图中所示的器材外,还需要的测量工具是 。
(3)3min记录温度时,温度计示数如图乙所示,此时温度为 ℃。
(4)请根据上表的数据,在图丙的坐标系中描点画出水的温度随时间变化图像。
(5)由表中数据可知,此时液面上的气压 (选填“小于”、“大于”或“等于”)1标准大气压。
(6)1个标准大气压下酒精的沸点是78℃,煤油的沸点是150℃,完成本实验所用的温度计液泡中的液体可能是 (选填“酒精”或“煤油”)。
27.(7分)某实验小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验:
(1)由图1可知,该凸透镜的焦距是 cm。
(2)实验时凸透镜与光屏的高度已调好,但烛焰在光屏上像的位置偏高,要想使像成在光屏中央,应调节光屏向 (填“上”或“下”)移动。
(3)如图2所示,若在光屏上(光屏未画出)得到清晰放大的实像,则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四点中的 点,此成像规律应用在 上(填一种器材名称)。
(4)在做实验的过程中,有飞虫落到了凸透镜上,遮住了凸透镜的一半。小韩同学观察到光屏上的像 。(选填“变大”、”交小”、“变暗”、“变亮“或”剩下半个烛焰”)。
(5)小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜(靠近凸透镜)之间(如图3所示),小明移动透镜和光屏,直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像,将近视眼镜镜片取下,发现光屏上的像变模糊了。
①为了使屏上的像重新变得清晰,在不移动凸透镜位置的前提下,小华应将光屏向 (靠近/远离)透镜方向移动,或将蜡烛 (靠近/远离)透镜方向移动。
②在图4所示的四个选项中,正确表示小莉同学近视眼成像和矫正情况的是 。
28.(8分)探究通过导体的电流与电压、电阻的关系实验。
(1)如图甲所示,用笔画线代替导线,将实验电路连接完整,使滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(2)小明正确、规范完成连接后,闭合开关,将滑动变阻器滑片从一端调节到另一端,并得到多组电流、电压值(如表格),当电流表示数为0.5A时电压表示数如图乙所示,其值为 V.根据表格数据分析可得出结论: ;
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.5
2.0
3.0
电流I/A
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
(3)小明进一步分析表格中数据很快求出了电源电压为 V,滑动变阻器最大阻值为 Ω;
(4)小明将原电路中滑动变阻器换成标有“20Ω2A”另一滑动变阻器,继续探究电流与电阻关系,实验中始终保持电压表示数为2V,则所选用的定值电阻阻值不能超过 Ω;
(5)将图甲电路中定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,进行多次实验后画出了灯泡的U﹣I图象如图丙所示,则该灯泡的额定功率为 W;若把这样的两只相同的灯泡串联起来接到电压为3V的电源两端,则两灯消耗的总功率为 W。
29.(10分)阅读短文,回答问题:
太阳能路灯
图甲是我市333省道两边的太阳能路灯,它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙,工作时能量流程图如图丙。
LED发光二极管是一种半导体器件,它具有工作电压低(2~4V)、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点.它与普通的白炽灯发光原理不同,可以把电直接转化为光。实验测得LED发光二极管两端加不同电压时的电流,数据如下表:
电压/V
1
1.5
2.0
2.3
2.5
2.8
3.0
3.3
3.5
3.6
3.7
电流/mA
0
0
0
5
10
60
160
380
690
900
1250
(1)关于流程①和②的能量转化,下列说法正确的是 ;
A.流程①是将太阳能转化为电能,流程②是将电能转化为光能
B.流程①是将电能转化为化学能,流程②是将电能转化为光能
C.流程①是将电能转化为化学能,流程②是将化学能转化为电能
D.流程①是将太阳能转化为电能,流程②是将化学能转化为光能
(2)为使额定电压为3.3V的LED发光二极管正常工作,应将 个LED发光二极管串联才能安全使用;
(3)如图乙所示,一般情况下关于控制开关S的接通状态下列说法正确的是 ;
A.白天S与a接通,夜晚S与b接通
B.白天S与a接通,夜晚S与c接通
C.白天S与b接通,夜晚S与c接通
D.白天S与c接通,夜晚S与a接通
(4)这种LED发光二极管的电压从3.3V变化到3.5V时,LED的电功率增加了 W;
(5)下列哪一幅图像所反映的关系符合LED发光二极管的特征? 。
参考答案与解析
一、选择题(共12小题,每小题2分,共24分.每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)。
1.(2分)以下估测接近实际的是( )
A.一个鸡蛋的质量约为500g
B.一个成年人身高约为1.70m
C.一个中学生受到的重力约为50N
D.人步行的速度约为10m/s
【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
【解答】解:
A、10个鸡蛋的质量大约1斤,而1斤=500g,所以一个鸡蛋的质量在50g左右。不符合实际;
B、中学生的身高在165cm左右,成年人的身高比中学生大一些,在170cm=1.70m左右。符合实际;
C、中学生的质量在50kg左右,受到的重力大约为G=mg=50kg×10N/kg=500N左右。不符合实际;
D、成年人正常步行的速度在4km/h=4×13.6m/s≈1.1m/s左右。不符合实际。
故选:B。
2.(2分)我国的北斗卫星导航系统具有定位、导航和通信等功能,它传递信息是利用( )
A.超声波 B.次声波 C.电磁波 D.可见光
【分析】导航仪是利用电磁波传递信息的,导航仪、地面端的中心控制系统、导航卫星间可以相互传递信息。
【解答】解:我国自行研制的北斗卫星导航系统具有定位、导航和通信等功能,它传递信息是利用的电磁波。
故选:C。
3.(2分)下列说法正确的是( )
A.冬天戴眼镜的人从室外到温暖的室内镜片变得模糊,一定是凝华现象
B.用扇子扇沾有酒精的温度计的玻璃泡,其示数将一直下降
C.冰棍周围冒白气是汽化现象
D.洗澡间的玻璃上有水雾过一段时间又没了,发生的物态变化是先液化后汽化
【分析】(1)物质由气态变成液态的现象叫做液化;
(2)由液态变成气态的现象叫做汽化。
(3)蒸发吸热。
【解答】解:A、冬天戴眼镜的人从室外到室内,室内温度较高的水蒸气遇到温度较低的镜片液化成小水滴附着在镜片上,镜片会模糊看不清东西,故A错误;
B、用扇子扇沾有酒精的温度计的玻璃泡,酒精蒸发吸热温度计示数下降,酒精蒸发完后示数再升高直到和室温相等,故B错误;
C、冰棒周围温度较高的水蒸气遇到温度较低的冰棒液化成小水滴,形成“白气”,故C错误;
D、洗澡间内温度较高的水蒸气遇到温度较低的玻璃上液化成小水滴,形成水雾;过一段时间又没了,是水雾又变成了气态,是汽化现象,故D正确。
故选:D。
4.(2分)在下列实例中,用做功的方式来改变物体内能的是( )
A.用热水袋暖手,手温度升高
B.用手反复弯折铁丝,弯折处铁丝的温度升高
C.在炉子上烧水,水的温度升高
D.将冰块放入饮料中,饮料的温度降低
【分析】知道改变物体内能的方式有两种:做功和热传递,热传递过程是能量的转移过程,而做功过程是能量的转化过程。
【解答】解:A、用热水袋暖手,手的温度升高,是热传递改变了物体的内能,不符合题意;
B、用手反复弯折铁丝,弯折处铁丝的温度升高,是手对铁丝做了功,属于做功改变物体的内能,符合题意;
C、在炉子上烧水,水的温度升高,是通过热传递改变物体的内能,不符合题意;
D、将冰块放入饮料中,饮料的温度降低,是热传递改变了物体的内能,不符合题意。
故选:B。
5.(2分)荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程中速度变大,则他的( )
A.重力势能增加,动能不变
B.重力势能减小,动能增加
C.重力势能减小,动能减少
D.重力势能不变,动能增加
【分析】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断:
(1)动能大小的影响因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大。
(2)重力势能大小的影响因素:质量、被举的高度。质量越大,高度越高,重力势能越大。
【解答】解:荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程中,质量不变,速度变大,则动能增大;同时高度变小,则重力势能减小,故B正确。
故选:B。
6.(2分)下列四幅图中,可以用来说明发电机原理的是( )
A. B.
C. D.
【分析】发电机原理是电磁感应现象,即闭合电路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,即发电机的原理图中没电源,有电源的实验装置图不是发电机。
【解答】解:A、是奥斯特实验,小磁针发针偏转说明通电导体周围有磁场,故A不符合题意;
B、是探究电磁铁的工作原理的实验,是验证电流的磁效应,故B不符合题意;
C、开关闭合后,电路中有电流,通电导体或线圈受到磁场力的作用发生运动,即通电导线在磁场中受力的作用,即是电动机的制作原理,故C不符合题意;
D、开关闭合后,在外力作用下使导体左右移动,切割磁感应线,则电流表指针发生偏转,说明此时有感应电流产生,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理,故D符合题意。
故选:D。
7.(2分)小华同学参观盐城海盐博物馆,看到一个放在玻璃罩中的展品A(可拍照。小华同学想用相机拍下来回家慢慢研究,展馆中的灯光比较暗,下列哪种方式拍照最清晰( )
A.从1处向下拍,且用闪光灯
B.从1处向下拍,不用闪光灯
C.从2处斜向下拍,且用闪光灯
D.从2处斜向下拍,不用闪光灯
【分析】根据不同反射面对光的反射效果不同,物体对光的反射可分为镜面反射和漫反射两类,镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律。
①漫反射时反射光线射向各个方向,所以我们能从各个不同方向看到本身不发光的物体;②镜面反射后的光线射向同一方向,正好处在这一方向上时,获得的光线很强,其他方向上几乎没有反射光线。
【解答】解:展馆中的灯光比较暗,展品反射的光线很少,要想拍摄出清晰的展品图片,需要用闪光灯;
玻璃罩上表面很平,当从①位置用闪光灯拍摄时,光线因发生镜面反射而沿垂直方向反射回去,照相机发生逆光无法得到清晰的图片,所以只能从②处斜向下拍。
故选:C。
8.(2分)如图所示的四种情景,可以用光沿直线传播原理解释的是( )
A.小孔成像 B.光的色散
C.水中倒影 D.钢笔移位
【分析】(1)光在同一均匀介质中沿直线传播,光沿直线传播的实例有:小孔成像、激光准直、影子、日食和月食等。
(2)光射到介质界面上会发生反射,光反射形成的现象:平面镜成像、水中的倒影、凹面镜成像。
(3)光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向就会发生偏转,光的折射形成的现象:放在有水的碗中的筷子看起来好像变折了、放大镜、池水看起来变浅等。
【解答】解:A、小孔成像是光的直线传播形成的,故A符合题意;
B、白光的色散是光的折射现象,故B不符合题意;
C、倒影实际上是茶杯在“平面镜”中成的虚像,是光的反射形成的,故C不符合题意;
D、透过玻璃砖看到钢笔“错位”了,是由于光玻璃中射向空气时发生折射形成的,故D不符合题意;
故选:A。
9.(2分)探究活动中,掌握研究问题的方法非常重要.例如,探究声音的产生的条件时,将发声的音叉触及水面,水花四溅.以下活动中所用方法与上述研究方法相同的是( )
A.在描述磁场时引入了磁感线
B.探究平面镜成像特点时,用等大的两个棋子探究像与物的大小关系
C.测量人体体温时,利用体温计内水银柱的长度变化来显示人体的温度高低
D.探究声音的传播时,将发声手机置于瓶内,不断抽出瓶内气体,听到的声音越来越小
【分析】物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】解:探究声音的产生的条件时,将发声的音叉触及水面,水花四溅。通过水花四溅,知道发声体在振动,采用的是转换法。
A、在描述磁场时,引入磁感线用来描述磁场的强弱和方向,采用的是模型法。故A不符合题意;
B、研究平面镜成像时,为了比较像与物体的大小,选用两支相同的蜡烛,采用的是等效替代法。故B不符合题意;
C、液体温度计利用液柱长度的变化来显示温度高低,采用的是转换法。故C符合题意;
D、探究声音的传播时,将发声手机置于瓶内,不断抽出瓶内气体,听到的声音越来越小。在此基础上得到真空不能传声,采用的是推理法。故D不符合题意。
故选:C。
10.(2分)电可以造福人类,但使用不当也会带来危害.下列说法不符合安全用电要求的是( )
A.不允许用铁丝或铜丝代替熔丝
B.用电器的金属外壳应该接地
C.发现用电器失火,应泼水灭火
D.使用测电笔时,手不能接触它的笔尖
【分析】(1)家庭电路要安装符合安全要求的保险丝,不能用铁丝或铜丝代替保险丝;
(2)对于金属外壳的家用电器,金属外壳一定接地,防止外壳漏电,发生触电事故;
(3)电器着火,首先应切断电源;
(4)测电笔的正确使用是:手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触零线或火线,氖管发光的是火线,氖管不发光的是零线。
【解答】解:A、当电路电流过大时,保险丝容易熔断而保护电路,如果用铁丝或铜丝代替保险丝后,就起不到保护作用了。故A正确;
B、家用电器使用时金属外壳要接地,当用电器的外壳和火线间的绝缘破损,使外壳带电,电流就会流入大地,不会对人体造成伤害。故B正确;
C、电器着火,为防止触电,首先应切断电源,生活用水是导体,不能用水扑灭电器火灾。故C错误;
D、使用测电笔时,手要与笔尾金属体接触,不能接触笔尖。故D正确。
故选:C。
11.(2分)为方便黑夜开灯,家中可安装一种带有指示灯的开关,如图(a)所示。这种开关是由一个指示灯和一个开关S构成。将该开关和照明灯连入电路,如图(b)所示。当开关S断开时,照明灯不发光、指示灯发光;当开关S闭合时,电路中的照明灯正常发光、指示灯不发光。请根据以上工作特点,对有关电路元件进行判断,下列正确的是( )
A.灯L1的电阻比L2大
B.图(b)电路中的灯L1是照明灯
C.照明灯的额定电压小于指示灯的额定电压
D.当开关S断开时,照明灯中没有电流通过
【分析】(1)当开关S闭合时,电路为L2的简单电路,由照明灯正常发光、指示灯不发光可知那个灯泡为照明灯;当开关S断开时,L1与L2串联,根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小可知两灯泡的实际功率关系,根据串联电路的电流特点和P=I2R比较指示灯L1的电阻与照明灯泡L2的电阻关系;
(2)当开关S闭合时,电路为L2的简单电路,照明灯正常发光,其两端的电压和额定电压相等;当开关S断开时,L1与L2串联,指示灯两端的电压小于,但不能确定其是否正常发光;
(3)当开关S断开时,L1与L2串联,照明灯中有电流通过。
【解答】解:
(1)当开关S闭合时,电路为L2的简单电路;由“此时照明灯正常发光、指示灯不发光”可知,L2为照明灯,L1为指示灯,故B错误;
当开关S断开时,L1与L2串联,
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,
所以,由“照明灯不发光、指示灯发光”可知,L1的实际功率大于L2的实际功率,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=I2R可知,指示灯L1的电阻大于照明灯L2的电阻,故A正确;
(2)当开关S闭合时,电路为L2的简单电路,照明灯正常发光,其额定电压为220V,
当开关S断开时,L1与L2串联,则指示灯两端的实际电压小于220V,但不能确定指示灯是否正常发光,所以,无法比较照明灯的额定电压与指示灯额定电压的关系,故C错误;
(3)当开关S断开时,L1与L2串联,照明灯中有电流通过,故D错误。
故选:A。
12.(2分)如图所示,电源电压恒定,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,已知:R>R0,在滑动变阻器的滑片P移动过程中,下列表示两电表读数I、U及R0和R消耗的电功率P0和PR分别随变阻器连入电路部分R的阻值变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【分析】(1)由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器R两端电压,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律得出电路中的电流,再根据欧姆定律得出电压表的示数;
(2)由P=I2R表示出两电阻的功率,根据电路特点分析解答。
【解答】解:
(1)由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器R两端电压,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路中的电流:I=URo+R,
据此可知,因U、R0不变,电流I随R增大而减小,且变阻器接入阻值越来越大时,电路中的电流减小得比较缓慢,故A错误;
电压表的示数:UV=IR=URo+R×R=UR0R+1,
所以,U一定,且R越增大时,电压表的示数越来越接近电源的电压(即电压表示数应增大得越来越缓慢),故B错误;
(2)R0消耗的功率:P0=I2R0,则P0与I是二次函数关系,图象应该是抛物线的一段(即曲线的一段),但图C中P0﹣R的图象是一次函数,故C错误;
R消耗的功率:PR=I2R=(URo+R)2R=U2R(R0+R)2=U2R(R0−R)2+4R0R=U2(R0−R)2R+4R0;
当R=R0时,PR有最大值;由上面关系式可知,PR先随R的增大而增大,PR达到最大值后,PR随R的增大而减小,故D正确。
故选:D。
二、填空题(本题共8小题,每空1分,共24分)。
13.(3分)在煤炭、核能、太阳能中属可再生能源的是 太阳能 到目前为止,核电站只能利用核 裂 变释放的核能来发电。神舟十三号飞船在太空中飞行时,提供电源的太阳能帆板将太阳能能转化为 电能 。
【分析】(1)像太阳能、风能、水能以及动、植物等这类可以长期提供或短时间内可以获得补充的能源属于可再生能源;
(2)目前利用核能的方式有两种:核裂变与核聚变,由于核聚变还不可控,所以目前运营的核电站是利用核裂变获得能量的;
(3)太阳能电池将太阳能转化为电能。
【解答】解:(1)太阳能取之不尽,属于可再生能源;煤炭和核能有一定的储量,而且不能在短时间内获得补充,是不可再生能源;
(2)由于核聚变还不可控,所以目前运营的核电站是利用核裂变获得能量的;
(3)提供电源的太阳能帆板将太阳能能转化为电能。
故答案为:太阳能;裂;电能。
14.(3分)一只小虫跌落在小敏的新铅笔上,小敏突发奇想,驱赶小虫从铅笔的左端爬到右端用时5s,并用刻度尺测量铅笔的长度,如图所示。铅笔的长度是 18.00 cm;小虫爬行的平均速度约是 3.6 cm/s,合 0.1296 km/h。
【分析】要弄清楚刻度尺的量程和分度值再去读数。刻度尺的读数时视线与刻度垂直,注意起始端从零刻度线开始的,要估读到分度值的下一位。根据公式v=st计算出小虫的爬行速度。
【解答】解:
此刻度尺的分度值为1mm,起始端从零开始,要估读到分度值的下一位,因此该物体的长度为18.00cm;
小虫爬行的速度v=st=18.00cm5s=3.6cm/s=0.036m/s=0.1296km/h。
故答案为:18.00;3.6;0.1296。
15.(3分)家庭电路中,电冰箱、电饭煲、日光灯等家用电器的连接方式是 并 联。如图所示的A点是灯头接导线的螺丝(灯丝完好),当电路中的开关S断开时,站在地面上的人不小心用手接触到A点时 会 (会/不会)触电;当开关S断开,站在地面上的人正确使用测电笔接触电路中的A点时,氖管 发光 (发光/不发光)。
【分析】(1)为了使用电器正常工作,相互不影响,用电器必须并联在家庭电路中。
(2)关控制灯泡时,火线首先进入开关,再进入灯泡,这样开关能控制灯泡,同时断开开关,切断火线,接触电灯不会发生触电事故。
(3)用测电笔的笔尖接触火线或与火线相连的用电器,测电笔的氖管会发光。
【解答】解:(1)家庭电路中,电冰箱、电饭煲、日光灯等全部并联,各用电器都能在额定电压下工作,而且互相不影响。
(2)断开开关,A处还和火线相连,接触A点,相当于接触火线,因此会发生触电事故。
(3)当开关S断开,站在地面上的人正确使用测电笔接触电路中的A点时,A点与火线相连,则氖管会发光。
故答案为:并;会;发光。
16.(3分)如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车。平衡车刹车时, 机械能 转化为内能,内能最终散失到空气中,此过程中所有的能量总和 不变 (选填“增大”“不变”“减小”)。散失到空气中的内能无法再直接利用了,这是因为能量的转化和转移具有 方向 性。
【分析】车辆刹车时,克服摩擦做功,将机械能转化为内能,根据能量守恒定律以及能量转化和转移的方向性解答。
【解答】解:
平衡车刹车时,克服摩擦做功,将机械能转化为内能,内能最终散失到空气中,此过程中所有的能量总和不变。
散失到空气中的内能无法再直接利用了,这是因为能量的转化和转移具有方向性。
故答案为:机械能;不变;方向。
17.(3分)“西塞山前白鹭飞,桃花流水鳜鱼肥。”是唐代张志和描写湖州境内西苕溪美景的词句。如图所示是一只白鹭平行于水面飞行的画面。若以白鹭为参照物,它在水中的倒影是 静止 (选填“运动”或“静止”)的,白鹭的倒影是由于 光的反射 而形成的,如白鹭距水面1m,则水中倒影离白鹭 2 m。
【分析】在研究物体运动时,要选择参照的标准,即参照物,物体的位置相对于参照物发生变化,则运动,不发生变化,则静止;
平面镜成像的特点是,像和物体大小相等、像和物体关于平面镜对称、像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离相等。
【解答】解:一只白鹭正平行于水面飞行,白鹭和白鹭所成的像关于水面是对称的,若以白鹭为参照物,像与白鹭间没有位置的变化,故像(即它在水中的倒影)是静止的;
白鹭的倒影属于平面镜成像,是由于光的反射而形成的;
已知白鹭到水面的距离等于1m,则“倒影”到水面的距离也为1m,所以白鹭的倒影离白鹭为2m。
故答案为:静止;光的反射;2。
18.(3分)小明在探究”海波熔化时温度的变化规律”的实验时,设计了甲、乙两种方案(如图所示)。实验应选用 甲 方案,其优点是 使物质均匀受热 ,实验过程中温度计的变化情况是 先升高,后不变,再升高 。
【分析】利用水浴法加热,可以使固态物质受热均匀,且可以防止温度上升较快,便于测量温度;
晶体在熔化的过程中,温度保持不变。
【解答】解:利用水浴法加热,不但能使试管受热均匀,而且物质的温度上升速度较慢,便于及时记录各个时刻的温度,故应选择甲装置。
实验过程中,海波吸收热量,温度升高,海波在熔化过程中温度不变,熔化结束后,温度计示数逐渐变大。
故答案为:甲;使物质均匀受热;先升高,后不变,再升高。
19.(3分)如图是四冲程汽油机的工作过程中 排气 冲程;如果该汽油机每分钟转3600转,则该汽油机每秒做功 30 次;若该汽油机功率为10kW,机械效率为36%,使用的乙醇汽油热值为4×107J/kg,则汽油机工作1小时消耗 2.5 kg乙醇汽油。
【分析】(1)汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程,根据进气门和排气门的开关情况和活塞的运动方向来判断冲程的类型;
(2)内燃机完成1个工作循环,四个冲程,飞轮转2转,对外做功1次;
(3)根据W=Pt求出汽油机工作1小时牵引力做的功,利用η=WQ放×100%求出乙醇汽油完全燃烧放出的热量,根据Q=mq求出需要乙醇汽油的质量。
【解答】解:(1)由图可见,进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,该冲程是排气冲程;
(2)该汽油机每分钟转3600转即每秒钟转60转,由“内燃机完成1个工作循环,飞轮转2转,对外做功1次”可知,该汽油机每秒做功30次;
(3)由P=Wt可得,汽油机工作1小时牵引力做的功:
W=Pt=10×103W×3600s=3.6×107J,
由η=WQ放×100%得,乙醇汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=Wη=3.6×107J36%=1×108J,
由Q=mq得,需要乙醇汽油的质量:
m=Q放q=1×108J4×107J/kg=2.5kg。
故答案为:排气;30;2.5。
20.(3分)已知甲、乙两灯的额定电压均为6V,如图是甲、乙两灯电流随其两端电压变化的曲线。现将两灯串联后接在某一电源两端,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全。则 乙 (选填“甲”或“乙”)灯能正常发光,此时电路的工作电流为 0.5 A,电源最大电压为 8 V。
【分析】两灯泡的额定电压相等,根据图像比较两灯泡的额定电流关系,根据串联电路的电流特点可知两灯泡串联时电路中的最大电流为两者额定电流中较小的,此时额定电流较小的灯泡能正常发光,根据图像读出此时两灯泡两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源的电压。
【解答】解:甲、乙两灯的额定电压均为6V,
由图像可知:甲灯的额定电流为1A,乙灯的额定电流为0.5A,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,两灯泡串联时,电路的最大电流I=I乙额=0.5A,此时乙灯能正常发光,
由图像可知,当电流为0.5A时所对应的电压分别U甲=2V,U乙=6V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源电压:U=U甲+U乙=2V+6V=8V。
故答案为:乙;0.5;8。
三、解答题:本题7小题,共52分.解答22、23题时应有解题过程。(6分)按照题目要求作图
21.(2分)杠杆在如图所示位置静止,在图中作出动力臂L1和阻力F2。
【分析】力臂是指支点到力的作用线的距离,重物对杠杆的拉力即为阻力F2。
【解答】解:延长F1的作用线,从支点O作F1的作用线的垂直距离,即为动力臂L1;
力F1使杠杆逆时针转动,则F2应阻碍杠杆的转动,即力F2的方向向下;
如图所示:
22.(2分)如图所示,一束水平光线从空气进入玻璃,在交界处同时发生反射和折射现象,在图上作出反射光线和折射光线。
【分析】根据反射定律:反射光线、入射光线、法线在同一个平面内,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,作出反射光线;
根据光由空气斜射进入玻璃折射光线向法线偏折,折射角小于入射角作出折射光线。
【解答】解:先过入射点作法线,在空气中法线的另一侧作出反射光线,注意反射角等于入射角;
在玻璃中法线的另一侧作出折射光线,注意折射角小于入射角,如图所示:
。
23.(2分)请利用如图中给出的信息,在图中标出电源的正极、小磁针的S极、磁感线的方向。
【分析】①根据磁极间的相互作用判断小磁针的磁极。
②根据通电螺线管的磁极判断出磁感线的方向。在磁体外部,磁感线总是从N极发出,回到S极。
③根据右手螺旋定则判断出电流的方向,确定电源的正负极。
【解答】解:由图知通电螺线管的右端为S极,则左端为N极,根据异名磁极相互吸引,小磁针的右端为S极,左端为N极。
因为在磁体外部,磁感线总是从N极发出,回到S极,所以图中磁感线的方向是指向右的。
根据右手螺旋定则,伸出右手使大拇指指示螺线管的左端,则四指弯曲所指的方向为电流的方向,所以电流从螺线管的右端流入,则电源的右端为正极。
故答案为:
24.(6分)如图所示,拉力F=80N,物体重G=120N,经过t=5s的时间,物体被匀速提高的距离h=2m。求:
(1)有用功;
(2)拉力做功的功率;
(3)该滑轮组的机械效率。
【分析】(1)利用W有=Gh求有用功;
(2)由图可知n=2,绳子自由端移动的距离s=nh,利用W总=Fs求拉力做的总功,利用P=W总t求拉力做功的功率;
(3)利用η=W有W总×100%求滑轮组的机械效率。
【解答】解:(1)拉力做的有用功:
W有=Gh=120N×2m=240J;
(2)由图可知n=2,绳子自由端移动的距离:
s=nh=2×2m=4m,
拉力做的总功:
W总=Fs=80N×4m=320J,
拉力做功的功率:P=W总t=320J5s=64W;
(3)滑轮组的机械效率:
η=W有W总×100%=240J320J×100%=75%。
答:(1)有用功为240J;
(2)拉力做功的功率为64W;
(3)该滑轮组的机械效率为75%。
25.(9分)下表为一台电烤箱的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝。
XX牌电烤箱
额定电压
220V
额定功率
高温挡
1100W
低温挡
440W
电源频率
50Hz
求:(1)电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能;
(2)电路中R1的阻值;
(3)电烤箱在低温挡正常工作时,电路中的电流和R1的功率。
【分析】(1)开关S1S2都闭合时,电路中只有电阻R1,电烤箱在高温挡正常工作,根据公式W=Pt可求消耗的电能。
(2)根据公式P=UI先求出电烤箱在高温挡正常工作时电路的电流,再根据欧姆定律计算出电路中R1的阻值。
(3)开关S1闭合S2断开时,两电阻串联,电烤箱在低温挡正常工作,根据公式P=UI可求电路电流,根据公式P=I2R1可求R1的功率。
【解答】解:(1)电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能W=P高t=1100W×10×60s=6.6×105J。
答:电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能6.6×105J。
(2)烤箱在高温挡正常工作时电路的电流I1=P高U=1100W220V=5A,
电路中R1的阻值R1=UI1=220V5A=44Ω,
答:电路中R1的阻值为44Ω。
(3)电烤箱在低温挡正常工作时,电路中的电流I=P低U=440W220V=2A,
R1的功率P1=I2R1=(2A)2×44Ω=176W。
答:电烤箱在低温挡正常工作时,电路中的电流和R1的功率分别为2A和176W。
26.(6分)某小组同学用如图甲所示的装置进行“观察水的沸腾”的实验。
实验数据如下表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
温度/℃
90
92
94
98
98
98
98
(1)在图甲装置中,存在的错误是 温度计的玻璃泡碰到了容器底 。
(2)要完成该探究实验,除了图中所示的器材外,还需要的测量工具是 秒表 。
(3)3min记录温度时,温度计示数如图乙所示,此时温度为 96 ℃。
(4)请根据上表的数据,在图丙的坐标系中描点画出水的温度随时间变化图像。
(5)由表中数据可知,此时液面上的气压 小于 (选填“小于”、“大于”或“等于”)1标准大气压。
(6)1个标准大气压下酒精的沸点是78℃,煤油的沸点是150℃,完成本实验所用的温度计液泡中的液体可能是 煤油 (选填“酒精”或“煤油”)。
【分析】(1)在温度计测量液体温度时,正确的方法是:温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体中;不要碰到容器底或容器壁;
(2)要完成该探究实验,需要用温度计测量温度,秒表测量时间;
(3)会进行温度计的读数,为能正确的读数,首先要认清温度计的分度值。
(4)根据表格中数据描点连线,作出水的沸腾图像;
(5)1标准大气压下水的沸点是100℃.沸点跟气压有关,气压越高,沸点越高;
(6)对比水的沸点、酒精的沸点、煤油的沸点确定温度计中的液体是哪一种。
【解答】解:(1)根据图甲可知,在温度计测量液体温度时,温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体中;不要碰到容器底或容器壁;而图中温度计的玻璃泡碰到了容器底。
(2)要完成该探究实验,需要用温度计测量温度,秒表测量时间,故除了图中所示的器材外,还需要的测量工具是秒表;
(3)由图知,温度计的分度值为1℃,液柱上表面在90℃以上第6小格,所以温度计的读数为96℃。
(4)根据数据描点后,用平滑曲线连接作出水的沸腾图像如图所示:
(5)由表中数据可知水的沸点为96℃。,此时液面上的气压 小于1标准大气压;
(6)由于酒精的沸点为78℃低于水的沸点,煤油的沸点是150℃高于水的沸点,所以温度计中液体是煤油。
故答案为:(1)温度计的玻璃泡碰到了容器底;(2)秒表;(3)96;(4)如上图;(5)小于;(6)煤油。
27.(7分)某实验小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验:
(1)由图1可知,该凸透镜的焦距是 15.0 cm。
(2)实验时凸透镜与光屏的高度已调好,但烛焰在光屏上像的位置偏高,要想使像成在光屏中央,应调节光屏向 上 (填“上”或“下”)移动。
(3)如图2所示,若在光屏上(光屏未画出)得到清晰放大的实像,则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四点中的 c 点,此成像规律应用在 投影仪 上(填一种器材名称)。
(4)在做实验的过程中,有飞虫落到了凸透镜上,遮住了凸透镜的一半。小韩同学观察到光屏上的像 变暗 。(选填“变大”、”交小”、“变暗”、“变亮“或”剩下半个烛焰”)。
(5)小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜(靠近凸透镜)之间(如图3所示),小明移动透镜和光屏,直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像,将近视眼镜镜片取下,发现光屏上的像变模糊了。
①为了使屏上的像重新变得清晰,在不移动凸透镜位置的前提下,小华应将光屏向 靠近 (靠近/远离)透镜方向移动,或将蜡烛 靠近 (靠近/远离)透镜方向移动。
②在图4所示的四个选项中,正确表示小莉同学近视眼成像和矫正情况的是 B 。
【分析】(1)要解决此题,首先要掌握焦点和焦距的概念:平行于主光轴的光线会聚于一点,此点为凸透镜的焦点。由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距,粗略测量薄透镜的焦距时,可以测出从焦点到凸透镜的距离即可。
(2)为使所成像能在光屏的中心,必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上;
(3)根据f<u<2f时,凸透镜成倒立放大的实像,应用是投影仪来解答此题;
(4)凸透镜成像属于光的折射现象,物体发出的光线经凸透镜折射后,会聚在凸透镜另一侧的光屏上,形成物体的实像;如果凸透镜的口径大,透过的光多,像就亮;口径小,透过的光少,像就暗。
(5)①凹透镜对光线有发散作用,能使光线的会聚点推迟延后;②近视眼是远处物体的像成在视网膜的前方,需配戴凹透镜。
【解答】解:(1)其中光屏上出现的最小、最亮的光斑即为焦点,焦点到凸透镜的距离是60.0cm﹣45.0cm=15.0cm,所以凸透镜的焦距是15.0cm。
(2)为使所成像能在光屏的中心,必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上。由于烛焰在光屏上像的位置偏高,要想使像成在光屏中央,应调节蜡烛使烛焰向上调节,或将光屏向上调节或将凸透镜向下调节;
(3)由屏上得到清晰放大的实像可知,此时f<u<2f时,应用是投影仪,由图可知,c点正好在f和2f之间。
(4)凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,小虫落在透镜上后,整个物体发出的光虽有一小部分被挡住,但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同,大小不变;由于透镜的一小部分被遮住,因此折射出的光线与原来相比减少了,故亮度会变暗。
(5)①近视镜是凹透镜,对光线起了发散作用,因此去掉近视镜后,光屏应向靠近透镜的方向移动,或将蜡烛靠近凸透镜方向移动,才能成清晰的像;
②近视眼是远处物体的像不能呈现在视网膜上,而是呈现在视网膜的前方,如图丙,因此需配戴凹透镜才能看清远处的物体,如图甲,故选B。
故答案为:(1)15.0;(2)上;(3)c;投影仪;c;(4)变暗;(5)①靠近;靠近;②B。
28.(8分)探究通过导体的电流与电压、电阻的关系实验。
(1)如图甲所示,用笔画线代替导线,将实验电路连接完整,使滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(2)小明正确、规范完成连接后,闭合开关,将滑动变阻器滑片从一端调节到另一端,并得到多组电流、电压值(如表格),当电流表示数为0.5A时电压表示数如图乙所示,其值为 2.5 V.根据表格数据分析可得出结论: 导体电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比 ;
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.5
2.0
3.0
电流I/A
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
(3)小明进一步分析表格中数据很快求出了电源电压为 3 V,滑动变阻器最大阻值为 10 Ω;
(4)小明将原电路中滑动变阻器换成标有“20Ω2A”另一滑动变阻器,继续探究电流与电阻关系,实验中始终保持电压表示数为2V,则所选用的定值电阻阻值不能超过 40 Ω;
(5)将图甲电路中定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,进行多次实验后画出了灯泡的U﹣I图象如图丙所示,则该灯泡的额定功率为 0.625 W;若把这样的两只相同的灯泡串联起来接到电压为3V的电源两端,则两灯消耗的总功率为 0.6 W。
【分析】(1)根据题目要求,分析清楚电路结构,然后连接电路图。
(2)由图示电压表确定电压表量程与分度值,读出电压表示数。根据电压和电流值的变化趋势即可得出结论。
(3)根据滑动变阻器接入电路的阻值为零可知电源电压全部加在电阻两端;根据电路图,根据滑片的移动方向判断滑动变阻器接入电路的阻值如何变化,然后由欧姆定律判断电路电流如何变化。应用欧姆定律求出电阻阻值。
(4)根据电阻R和滑动变阻器串联分压的特点,计算出最大电阻值。
(5)由图象读出额定电压下的电流值,利用P=UI即可求额定功率。
【解答】解:(1)由图甲所示电路图可知,滑动变阻器接左下接线柱时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路图如下图所示。
(2)由图乙所示电压表可知,电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表示数是2.5V。
由表格数据可知:电压增大为原来的几倍,则电流也随之增大为原来的几倍,所以可以得出的结论是:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
(3)因为当滑片在左端时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,电路总电阻最小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路电流最大,则电流表和电压表示数都为最大。电阻两端的电压即为电源电压,所以电源电压为表格中最大的电压值,即为3V;
当滑片在右端时,滑动变阻器和电阻串联电路,电路总电阻最大,因电源电压不变,由欧姆定律可知,电路电流最小,则电流表和电压表示数都为最小。
由表格数据可知:Imin=0.2A,Umin=1V,
由串联电路电压特点可得:U滑=U﹣Umin=3V﹣1V=2V,
∴由欧姆定律可得:R滑=U滑Imin=2V0.2A=10Ω;
(4)由题意可知,电阻R的最大阻值,此时电阻与滑动变阻器串联,
则电路中最小电流为Imin=U−U定R滑=3V−2V20Ω=0.05A,
那么,此时的电阻R最大值为Rmax=U定Imin=2V0.05A=40Ω:
故要求电阻的最大值不能大于40Ω。
(5)由图象可知电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,额定功率P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W;
当两个同样灯泡串联时接到电压为3V的电源两端,每个灯泡电压为1.5V,由图象可知电压为1.5V时,通过灯泡的电流为0.2A,两灯总功率P=UI=3V×0.2A=0.6W;
故答案为:(1)如上图所示;(2)2.5;在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;(3)3;10;(4)40;(5)0.625;0.6。
29.(10分)阅读短文,回答问题:
太阳能路灯
图甲是我市333省道两边的太阳能路灯,它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙,工作时能量流程图如图丙。
LED发光二极管是一种半导体器件,它具有工作电压低(2~4V)、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点.它与普通的白炽灯发光原理不同,可以把电直接转化为光。实验测得LED发光二极管两端加不同电压时的电流,数据如下表:
电压/V
1
1.5
2.0
2.3
2.5
2.8
3.0
3.3
3.5
3.6
3.7
电流/mA
0
0
0
5
10
60
160
380
690
900
1250
(1)关于流程①和②的能量转化,下列说法正确的是 C ;
A.流程①是将太阳能转化为电能,流程②是将电能转化为光能
B.流程①是将电能转化为化学能,流程②是将电能转化为光能
C.流程①是将电能转化为化学能,流程②是将化学能转化为电能
D.流程①是将太阳能转化为电能,流程②是将化学能转化为光能
(2)为使额定电压为3.3V的LED发光二极管正常工作,应将 8 个LED发光二极管串联才能安全使用;
(3)如图乙所示,一般情况下关于控制开关S的接通状态下列说法正确的是 B ;
A.白天S与a接通,夜晚S与b接通
B.白天S与a接通,夜晚S与c接通
C.白天S与b接通,夜晚S与c接通
D.白天S与c接通,夜晚S与a接通
(4)这种LED发光二极管的电压从3.3V变化到3.5V时,LED的电功率增加了 1.161 W;
(5)下列哪一幅图像所反映的关系符合LED发光二极管的特征? A 。
【分析】(1)据题目的实际判断出能量的转化过程即可;
(2)据串联电路中电压的规律分析即可判断;
(3)当开关与b点接触时,LED灯才接入电路。当开关与a点接触时,LED灯处于断路状态。
(4)知道LED灯的电压和电流,由P=UI可求出电功率。然后将两个电功率值相减,得出增加的电功率。
(5)根据表中数据,分析LED灯两端电压和通过灯泡电流的关系,确定正确的图像。
【解答】解:
(1)由图可知,流程①是太阳能电池板对蓄电池充电的过程,是将电能转化为化学能,储存在电池中;流程②蓄电池给灯泡供电过程,是将化学能转化为电能;故选C;
(2)由于太阳能电池板产生的电压较大,而LED发光二极管是一种半导体器件,它工作电压低(2~4V),所以将它们串联接在电路中,则串联的个数n=24V3.3V≈8(进一法)。
(3)太阳能路灯的原理:白天,太阳能电池板需对蓄电池充电;夜晚,蓄电池对LED灯供电。
所以,由图可知,白天S应与a接通,夜晚S应与c接通,故选B。
(4)当电压为3.3V时,电流为380mA,LED的电功率P1=U1×II=3.3V×0.38A=1.254W,
当电压为3.5V时,电流为690mA,此时LED的电功率P2=U2×I 2=3.5V×0.69A=2.415W,
LED增加的电功率△P=P2﹣P1=2.415W﹣1.254W=1.161 W。
(5)根据表中数据可知,当电压在2V或低于2V时,通过灯泡的电流为0,即此时电阻趋向无穷大;在电压超过2V后,电流随电压的增大而迅速增大,由欧姆定律可知,二极管的电阻逐渐减小,故A正确。
故答案为:(1)C;(2)8; (3)B;(4)1.161;(5)A。
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