


2023年河北省石家庄市中考物理一模试题
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一、选择题
1.(2分)生活中关于普通家用水银体温计,下列接近实际情况的是( )
A.一支体温计的质量约为50g
B.一支体温计的长度约为18cm
C.测量体温时,将体温计夹在腋下停留时间约为5min
D.体温计所测温度范围为﹣20℃~100℃
2.(2分)安全驾驶,生命至上。下列有关汽车使用方面,说法正确的是( )
A.汽车的扬声器(喇叭)是空气振动发声的
B.汽车安装降噪玻璃,是在传播过程中减弱噪声
C.行驶时调节汽车音响的音量,是改变了声音的音调
D.汽车导航和倒车雷达,都是利用了超声波进行工作的
3.(2分)中华诗词,寄情于景,包含了各种自然现象。有关物态变化的解释正确的是( )
A.“露似真珠月似弓”露是液化形成的,需要吸热
B.“千里冰封,万里雪飘”冰和雪都是凝固形成的,需要吸热
C.“腾蛇乘雾,终为土灰”雾是汽化形成的,需要放热
D.“床前明月光,疑是地上霜”霜是凝华形成的,需要放热
4.(2分)跑步是一项健身运动,2023石家庄马拉松赛在河北省石家庄市高新区火炬广场鸣枪开跑,3万名选手参与,有关比赛中力学知识,下列说法正确的是( )
A.比赛过程,以路边树木为参照物,运动员是静止的
B.经过弯道时,运动员身体微倾,此时身体受力平衡
C.人跑步时鞋底与地面间的摩擦,属于有害摩擦
D.比赛异常激烈,运动员互相超越,最终平均速度最大的荣获冠军
5.(2分)如图所示,下列有关现象说法正确的是( )
A.如图甲,把可自由旋转的螺线管水平悬挂起来并通电,螺线管静止时B端指向南极附近
B.乙图所示装置的工作原理是电流的磁效应
C.利用丙装置可探究在什么情况下磁可以生电,应用此原理可制成动圈式话筒
D.丁图为奥斯特实验,可研究通电导体在磁场中受力情况
(多选)6.(3分)如图所示是“探究凸透镜成像规律”的实验装置图,此时光屏上承接到清晰的像。下列说法正确的是( )
A.光屏上成的是倒立等大的实像,投影仪应用了这个原理
B.保持凸透镜不动,将蜡烛向左移动5cm后,适当移动光屏可成清晰缩小的像
C.保持蜡烛和光屏不动,将透镜向右移动,可在光屏上再次成清晰的像
D.贴近凸透镜左侧放一个镜片后像变模糊,向右移动蜡烛仍能在光屏上成清晰的像,则该镜片可能为老花镜片
(多选)7.(3分)如图所示,放置于水平桌面上的A、B两容器,底面积相等,注入液面高度相同的水,将两个完全相同密度小于水的小球分别放入A、B两个容器中(图中未画出),水不溢出。则下列说法正确的是( )
A.放入小球前,A、B容器底受到水的压强相等
B.放入小球后,A、B容器底对水平桌面的压强增加量相等
C.放入小球前,水对A容器底部的压力大于水对B容器底部的压力
D.放入小球后,水对A容器底部的压力增加量大于水对B容器底部的压力增加量
(多选)8.(3分)如图所示的电路中,电源电压保持U恒定,滑动变阻器的最大阻值为R1、R2、R3均为定值电阻,且R1=2R2=2R3。以下说法正确的是( )
A.若a、b均为电流表,开关都闭合,滑动变阻器滑片P从中点移到左端时,电压表V与a表的示数之比保持不变,电压表V的示数与b表示数的乘积变小
B.若a、b均为电压表,开关都闭合,滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,电表a与电表b的示数之比变小,电表a与电表b的示数的变化量相等
C.若a、b均为电压表,开关都闭合,滑动变阻器滑片P从中点移到左端时,a电压表的示数增大了 ,电路总功率减小了
D.只闭合开关S1,滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,电压表V与电流表A的示数之比变小,两表示数乘积变大
二、填空及简答题
9.(3分)小明利用玻璃瓶、细管和带颜色的水自制了一个气压计和一个温度计,如图所示的甲、乙两个装置。
(1)小明拿着图甲中的“自制气压计”乘电梯上二十楼的过程中,发现细管中的水柱会 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
(2)将图乙所示的“自制温度计”放入热水中,一段时间后,发现细管中液面上升,是利用了液体 的规律。
(3)用力捏图乙中“自制温度计”,发现管中水柱会上升,是因为: 。
10.(2分)小明家的电能表月初的示数为4373.6kW•h,月末示数如图所示,他家这个月消耗电能 kW•h。他只用电热水壶烧水时,观察电能表上的铝盘5min内转过了300r,则该电热水壶的实际功率为 W。
11.(3分)如图甲所示,是小红拍摄的一张荷花照片,在照片上能看到三朵荷花,水面上方的荷花、莲叶上的“荷花”和水中的“荷花”。其中莲叶上的“荷花”是由于光的 形成的“影子”;水中的“荷花”是由于光的 (选填“反射”“折射”)现象形成的虚像。小红还看到了水中的“鱼”,如图乙所示,鱼在水中A点的位置,试画出她看到鱼的光路图。
12.(3分)如图所示,小明妈妈驾驶着轿车在水平路面上高速行驶时,感觉到汽车“发飘”,也就是轿车对地面的压力减小了,请你从流体规律角度做出解释: ;轿车在急加速时,小明妈妈感觉靠背对她的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”),此时是靠 (选填“安全带”“头枕”)来防止惯性造成伤害的。
13.(3分)小明利用两套相同的实验装置“探究物质的比热容大小”。如图甲所示,在A、B烧杯中分别装有质量、温度均相同的a、b两种液体,将两个完全相同的电热器分别放入两个烧杯中。小明经过实验得出系列数据,并画出a、b两种液体的温度随时间变化的关系图象,如图乙所示。
(1)从图乙中可看出,当两者的温度都升高到60℃的过程中,液体a吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)液体b吸收的热量,因此可判定液体a与液体b的比热容之比为 。
(2)若实验中提供的水和食用油的质量均为100g,则烧杯B中的液体在20min内吸收了 J的热量。[假设没有热损失,c水=4.2×103J/(kg•℃),c油=2.1×103J/(kg•℃)]
三、实验探究题
14.(4分)小明利用如图甲所示的实验装置,探究“海波和石蜡的熔化规律”。
(1)小明将分别装有石蜡和海波的试管先后放入烧杯中,利用水浴加热,其好处是 ;(写出一个即可)
(2)小明利用酒精灯边加热边观察现象,并记录数据,绘制出石蜡和海波温度随时间的变化图象,如图乙所示,可得出海波在熔化时的特点是: ;
(3)如图乙所示,海波在第6min时刻处于 (选填“固态”“液态”“固液共存”)状态,若此时撤去酒精灯,过一段时间后,发现 (选填“固态”“液态”)变多了。
15.(6分)小明学习浮力知识后,想利用弹簧测力计改装成“简易液体密度计”,用来测量液体密度。请你帮他完善实验步骤。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)小明竖直拿起弹簧测力计首先观察其量程,然后检查弹簧测力计的指针是否指在 上;调节好测力计后,小明将一实心小球悬挂在已经调好的弹簧测力计下方,指针恰好到测力计最大刻度值,如图甲所示;
(2)接着,他将小球浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示,此时小球受到的浮力为 N,小球的密度为 g/cm3;
(3)然后,小明用测力计提着小球浸没在某未知液体中,弹簧测力计的示数为3N,如图丙所示,则指针在3N位置时对应的液体密度为 g/cm3;
(4)更换不同液体,重复实验,将测力计上相应的刻度标为液体密度值,制成了“简易液体密度计”。请分析弹簧测力计上的示数越小,对应的液体密度值越 。
【拓展】若装有液体的容器底面积为40cm2,高为16cm,现倒入深度为8cm的水,将另一个体积为160cm3的实心球放入容器中,静止时水对容器底压力增加量为1N。则该实心球的密度为 kg/m3。
16.(7分)物理实验小组设计了如图甲所示电路图来测量小灯泡的电功率,提供的器材有:电压为3V的电源、标有“2.5V”的小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)连接电路时,小组成员发现实物图中有一根导线连接错误,请在需要改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法。
(2)正确修改实物图并连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现两电表始终无示数,检查故障发生在小灯泡或滑动变阻器上,则故障可能是 。
(3)排除故障后闭合开关,从最左端开始移动滑片,记录多组数据,绘制成I﹣U图象,如图乙所示。根据图象信息,计算出小灯泡正常发光时的功率为 W,该电路所选的滑动变阻器规格为: (填写选项即可)。
A.10Ω,0.5A
B.20Ω,1A
C.25Ω,0.5A
D.30Ω,1A
(4)在滑动变阻器滑片向右移动过程中,小灯泡的亮度 。(选填“变亮”、“变暗”或“不变”)
【拓展】为了测量额定电流为I0的小灯泡的额定功率,实验小组又设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定且未知,R0为已知阻值的定值电阻,R为滑动变阻器),实验操作如下:
①只闭合开关 ,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为I0。
②保持滑动变阻器滑片P位置不变,改变开关的通断情况,再记下电流表示数为I,则小灯泡L的额定功率P额= 。(均用I0、R0和I表示)
四、计算应用题(解答时,要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)
17.(5分)如图甲用一辆汽车打捞深井中的物体。汽车始终以2m/s的速度沿水平路面向右匀速直线运动,直到刚好把物体完全打捞出井口。汽车牵引力的功率P与时间t的关系图象如图乙所示,t=0s时绳子刚好拉紧(忽略物体出水时对井中水面高度的影响,不计水的阻力、绳重和滑轮轴处摩擦)。已知汽车受到地面的摩擦阻力为1000N,动滑轮重为1000N,g取10N/kg。求:
(1)物体的重力;
(2)从提出水面到刚好到井口的过程中,利用滑轮组提升物体所做的有用功;
(3)在前10s提升物体的过程中,滑轮组的机械效率。
18.(5分)如图甲所示电路,电源电压恒定,小灯泡L标有“6V 3.6W”字样,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。断开开关S2,闭合S、S1,将滑片P移动至距左端处时,电流表指针恰好满偏;断开开关S1,闭合S、S2,将滑片P置于最右端,电压表示数为8V,电流表示数为0.1A,表盘如图乙中(a)(b)所示。(灯丝电阻保持不变,整个过程始终保证电路安全)求:
(1)小灯泡的额定电流和电阻R1的阻值;
(2)滑动变阻器最大阻值和电源电压;
(3)断开开关S2,闭合S、S1,电压表可接在a、b、c任意两点之间,保持电表量程均不变。调节滑动变阻器滑片,为保证电路安全,求满足上述条件的滑动变阻器阻值范围。
2023年河北省石家庄市中考物理一模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题
1.【解答】解:A、一支体温计的质量约为10g,故A错误;
B、一支体温计的长度约为12cm,故B错误;
C、测量体温时,将体温计夹在腋下停留时间约为5min,让示数稳定,故C正确。
D、体温计所测温度范围为35℃~42℃,故D错误。
故选:C。
2.【解答】解:A、汽车的扬声器(喇叭)是喇叭内的膜片振动发声的,故A错误;
B、汽车安装降噪玻璃,是在传播过程中控制噪音,故B正确;
C、行驶时调节汽车音响的音量,是改变了声音的响度,故C错误;
D、汽车导航利用电磁波工作;倒车雷达利用超声波工作,故D错误。
故选:B。
3.【解答】解:A、“露似真珠月似弓”露是液化形成的,需要放热,故A错误;
B、冰凝固形成的,需要放热,雪是凝华形成的,需要放热,故B错误;
C、雾是液化形成的,需要放热,故C错误;
D、霜是凝华形成的,需要放热,故D正确。
故选:D。
4.【解答】解:A、比赛过程,运动员与路边树木的位置发生了变化,以路边树木为参照物,运动员是运动的,故A错误;
B、经过弯道时,运动员身体微倾,此时身体受力不平衡,故B错误;
C、人跑步时鞋底与地面间的摩擦,属于有益摩擦,故C错误;
D、比赛异常激烈,运动员互相超越,最终平均速度最大的荣获冠军,故D正确。
故选:D。
5.【解答】解:
A、由安培定则可知,螺线管B端为N极,A端为S极;而地理南极为地磁的N极,因为同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,故螺线管N极将指向地磁场的南极,即指向地理的北极附近,故A错误;
B、乙图所示装置中的导体通电后在磁场中受力运动,不是电流的磁效应,故B错误;
C、丙图中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,这是电磁感应现象,应用此原理可制成动圈式话筒,故C正确;
D、丁图为奥斯特实验,说明电流的周围存在磁场,故D错误。
故选:C。
6.【解答】解:A、由图示知,物距等于像距,此时在光屏上成的像是倒立、等大的实像,而投影仪的原理是:当物距大于一倍焦距、小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像,故A错误;
B、保持凸透镜不动,将蜡烛向左移动5cm后,适当向左移动光屏,物距大于两倍焦距,可成清晰缩小的像,故B正确;
C、物体和光屏(像)之间的最短距离为4f,由图可知,若蜡烛、光屏不动,只移动凸透镜不能再次成实像,故C错误;
D、贴近凸透镜左侧放一个镜片后像变模糊,向右移动蜡烛仍能在光屏上成清晰的像,说明该镜片对光线有会聚作用,而老花镜片是凸透镜,故D正确。
故选:BD。
7.【解答】解:A、放入小球前,A、B容器分别注入液面高度相同的水,根据液体压强公式p=ρgh可知,A、B容器底受到水的压强相等,故A正确;
B、由于两个小球完全相同,故压力的增加量相等,压力的增加量等于小球的重力即ΔF=G,Δp==,所以放入小球后,A、B容器底对水平桌面的压强增加量相等,故B正确;
C、由于A、B两容器底面积相等,根据压强公式F=pS可知,水对A容器底部的压力等于水对B容器底部的压力,故C错误;
D、放入小球后,排开水的体积相等,由于A上段变细,横截面积变小,根据公式V=Sh,所以水在A容器中上升的高度比在B容器中上升的高度高,根据公式Δp=ρgΔh,所以水对A容器底部的压强增加量大于水对B容器底部的压强的增加量,再根据公式ΔF=ΔpS,可知放入小球后,水对A容器底部的压力增加量大于水对B容器底部的压力增加量,故D正确。
故选:ABD。
8.【解答】解:A、若a、b均为电流表,开关都闭合,R1、R2、R3并联,电压表V测电源两端的电压,电流表a测R2、R3的电流,电流表b测R1、R2的电流,根据欧姆定律U=IR可知,电压表V与a表的示数之比为R2、R3并联的电阻,根据并联电路电阻关系=+可知,R2、R3并联并联后的总电阻为,所以电压表V与a表的示数之比保持不变;滑动变阻器滑片P从中点移到左端时,变阻器接入电路中的电阻变大,则通过滑动变阻器电流变小,由于R2为定值电阻,通过其电流不变,所以电流表b的示数变小,则电压表V的示数与b表示数的乘积变小,故A正确;
B、若a、b均为电压表,开关都闭合,R1、R2、R3串联,电表a测量R1、R2串联电压,电表b测量R2、R3串联电压,滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,电阻变小,则电路中的电流变大,所以R2、R3的电压变大,即电表b的示数变大,根据串联电路的电压规律U=U1+U2可知,R1的电压变小,即电表a示数变小,所以电表a与电表b的示数之比变小;根据U=IR可知,电表b示数的变化量ΔUb=ΔI(R2+R3),电表a示数的变化量与电压表V示数变化量相等,即ΔUa=ΔU3=ΔI•R3,所以ΔUa<ΔUb,故B错误;
C、若a、b均为电压表,开关都闭合,R1、R2、R3串联,电表a测量R1、R2串联电压,电表b测量R2、R3串联电压,当滑动变阻器滑片P在中点时,三个电阻值相等,根据串联电路的电压规律可知,每个电阻的电压为,则Ua′=Ub′=,电路中的电流I=,电路的总功率P=UI=,当滑动变阻器滑片P移到左端时,a表的示数Ua″=,电路中的电流I′=,则a表的示数增加了ΔU′=Ua″=﹣=,电路总功率P′=UI′=U•=,所以电路总功率减小了ΔP=P﹣P′=﹣=,故C正确;
D、只闭合开关S1,R1、R2、R3串联,电压表V串联R3的电压,电流表A测量串联的电流,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,滑动变阻器的电阻变小,电路中的电流变大,电压表V示数变大,电压表V与电流表A的示数之比为R3的阻值,保持不变,两表示数乘积变大,故D错误。
故选:AC。
二、填空及简答题
9.【解答】解:(1)大气压与高度有关,随高度的升高而减小,上楼时,高度在升高,外界大气压减小,瓶内气压会进一步向外压水柱使得水柱升高;
(2)将“自制温度计”放入热水中,瓶内的水温度升高,体积变大,致使细管中液面上升,是利用了液体热胀冷缩的规律;
(3)用力捏玻璃瓶,瓶子会发生微小形变,瓶内体积变小,压强增大,细管中的水柱会上升。
故答案为:(1)升高;(2)热胀冷缩;(3)用力捏玻璃瓶,瓶子发生微小形变,瓶内体积变小,压强增大。
10.【解答】解:(1)电能表的读数:数字方框中最后一位是小数,单位是kW•h,
由图知,月末的电能表示数为4453.6kW•h;
他家这个月消耗电能为:W=4453.6kW•h﹣4373.6kW•h=80kW•h;
(2)“3000r/kW•h”表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能,电能表上的转盘转过3000转,则电能表的转盘转300转消耗的电能为:
W==0.1kW•h,
电热水壶的实际功率为:
P===1.2kW=1.2×103W。
故答案为:80;1.2×103。
11.【解答】解:(1)因为光的直线传播,所以在荷花后面光照不到的区域形成了荷花的影子,故其中甲是荷花的影子。
(2)水面相当于平面镜,荷花在水平面中成像,是利用光的反射形成的,属于镜面反射。
(3)人看到的鱼在水中,光是从水中斜射入空气中进入了人的眼睛,当光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角,人感觉光是沿直线传播的,逆着光看去,好像是从光的反向延长线的交点处来的,比实际位置要浅,所以看到的水中的“鱼”,是鱼的虚像,虚像在实际鱼的上方,故直接连接眼睛与A上方一点B,与水面的交点即为入射点O,连接A和入射点O即为入射光线,如下图所示:
故答案为:直线传播;反射;见解答。
12.【解答】解:(1)在路面上静止的轿车,轿车对路面的压力大小等于轿车的重力,当轿车在路面上高速行驶时,车顶的空气流速大于车底的空气流速,车上方的压强小于下方的压强,会产生向上的压强差、压力差,从而产生一定大小的向上的升力,使轿车对路面的压力小于汽车所受的重力,故轿车对路面的压力与静止使相比变小,即轿车在水平路面上高速行驶时对地面的压力小于静止时对地面的压力。
(2)轿车在急加速时,人由于惯性继续保持原来的速度向前运动,所以小明妈妈感觉靠背对她的压力变大。在座位的靠背上安装“头枕”,此时头枕可以起到保护颈椎的作用。
故答案为:当轿车在路面上高速行驶时,车顶的空气流速大于车底的空气流速,车上方的压强小于下方的压强,会产生向上的压强差、压力差,从而产生一定大小的向上的升力,轿车对地面的压力减小;变大;头枕。
13.【解答】解:(1)实验中用相同的加热器加热,根据转换法可知,加热相同的时间,液体a吸收的热量等于液体b吸收的热量;
根据图像可知,质量相同的两种液体升高相同的温度,b的加热时间为a的加热时间的2倍,则b吸收的热量为a吸收热量的2倍,根据c=可知,液体a的比热容与液体b的比热容之比为1:2;
(2)由于a的比热容小,则a为食用油、b为水;加热20min,水和食用油吸收的热量相同,则烧杯B中的m=100g=0.1kg;
液体在20min内吸收的热量为:
Q水=c水mΔt水=4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg×(60℃﹣20℃)=1.68×104J。
故答案为:(1)小于;1:2;(2)1.68×104。
三、实验探究题
14.【解答】解:(1)水浴加热可以更准确的控制反应温度,使试管中物质均匀受热等;
(2)由图乙可以得到海波的熔化特点:吸收热量但温度不变;
(3)图像中4~11min是一段水平线段,海波处于熔化状态,在第6min时海波刻处于固液共存状态,若此时撤去酒精灯,过一段时间后,放出热量,发现固态状态变多了。
故答案为:(1)试管中物质受热更均匀;(2)吸热但温度保持不变;(3)固液共存固态;
15.【解答】解:(1)使用弹簧测力计时首先观察其量程,然后检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上;
(2)由图知物体的重力为G=5N,物体浸没水中受到的拉力为F=4N,由称重法知物体受到的浮力为:
F浮=G﹣F=5N﹣4N=1N,
由浮=ρ液gV排得小球的体积为:V=V排===1×10﹣4m3,
小球的密度为:
ρ====5×103kg/m3=5g/cm3;
(3)小球浸没在某未知液体中,受到的浮力为:
F浮′=G﹣F′=5N﹣3N=2N,
由浮=ρ液gV排得液体的密度为:
ρ液====2×103kg/m3=2g/cm3,则指针在3N位置时对应的液体密度为 2g/cm3;
(4)弹簧测力计上的示数越小,由称重法F浮=G﹣F知浮力越大,在排开液体体积一定时由浮=ρ液gV排知对应的液体密度值越大;
【拓展】
静止时水对容器底压力增加量ΔF=ΔpS=ρ水gΔhS=1N,即1.0×103kg/m3×10N/kg×40×10﹣4m2×Δh=1N,解得Δh=0.025m,
排开水的体积为:
V排=SΔh=40×10﹣4m2×0.025m=1×10﹣4m3=100cm3<160cm3,所以小球漂浮在水中,小球的重力等于浮力,即G′=F浮′=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N;
小球的质量为:m球===0.1kg,
小球的密度为:
ρ球===0.625×103kg/m3。
故答案为:(1)零刻度线;(2)1;5;(3)2;(4)大;(5)0.625×103。
16.【解答】解:(1)电流表应与被测电路串联,电压表应与被测电路并联,而图甲中电流表并联在灯泡两端,电压表串联在电路中,因此电流表和电压表的连接都是错误的,改接电路如下图所示:
;
(2)闭合开关,移动滑动变阻器滑片,电流表无示数,说明电路可能存在断路故障,再结合电压表也无示数,说明电压表不能与电源的正负极形成通路,即可能是与电压表并联部分之外的电路存在断路,而题中给出故障发生在小灯泡或滑动变阻器上,由此可判断出电路故障是滑动变阻器断路;
( 3)根据小灯泡的额定电压为2.5V,在图乙中可读出此电压下对应的电流为0.25A,灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W;
因小灯泡与滑动变阻器串联接入电路,可知当电路中的电流最小时,电路总电阻最大,由图乙可知电路中最小电流为0.1A,对应小灯泡的电压为0.5V,根据串联电路电压特点可知滑动变阻器两端的电压为U滑=3V﹣0.5V=2.5V,此时滑动变阻器接入电路的电阻R滑=,据此判断滑动变阻器所选规格应为C;
(4)在滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,则电路总电阻变小,由I=可知电路中电流变大,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由P=I2R可知,灯泡的实际功率变大,亮度变亮;
【拓展】首先只闭合开关 S和S2,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为I0,此时电流表与灯泡串联后再与定值电阻R0并联,灯泡正常发光;
接着保持滑动变阻器滑片P位置不变,改变开关的通断情况,即此时只闭合开关S和S1,再记下电流表示数为I,而此时电流表测的是灯泡和定值电阻R0的总电流。
因两次操作过程中电路的连接方式不变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯均正常发光,由并联电路电流的规律可知,通过定值电阻的电流为I﹣I0,再根据U=IR可得定值电阻两端电压U0=R0(I﹣I0),
结合并联电路电压规律可知,小灯泡的额定电压为U额=U0=R0(I﹣I0),
则小灯泡的额定功率的表达式为P额=U额I额=(I﹣I0)R0I0。
故答案为:(1)见上图;(2)滑动变阻器断路;( 3)0.625;C;(4)变亮;【拓展】S和S2;(I﹣I0)R0I0
四、计算应用题(解答时,要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)
17.【解答】解:(1)由图乙知,10s~25s物体在水中上升,25s~50s物体在空中上升,
物体被打捞出水后,汽车功率为P=3.2×104W,
由P=Fv可得,此时汽车的牵引力为:
F牵===1.6×104N,
汽车对绳端接力:
F拉=F牵﹣f=1.6×104N﹣1000N=1.5×104N,
不计水的阻力、绳重和滑轮轴处摩擦,由F=(G+G动)可得,物体的重力:
G=2F拉﹣G动=2×1.5×104N﹣1000N=2.9××104N;
(2)由图甲知,通过动滑轮绳子的段数n=2,
由v=和s=nh可得,将物体提出水面到刚好到井口的过程中上升高度:
h=s=vt=×2m/s×(50s﹣25s)=25m,
所以,滑轮组提升物体从提出水面到井口的的有用功为:
W有=Gh=2.9×104N×25m=7.25×105J;
(3)在前10s内,如图乙可知,汽车的功率P′=2.2×104W,
汽车的牵引力为:
F牵′===1.1×104N,
滑轮组绳端的拉力:
F拉′=F牵′﹣f=1.1×104N﹣1000N=1×104N,
此时动滑轮挂钩提升物体的拉力:
F物=2F拉′﹣G动=2×1×104N﹣1000N=1.9×104N,
滑轮组的机械效率:
η=====95%。
答:(1)物体的重力为2.9××104N;
(2)从提出水面到刚好到井口的过程中,利用滑轮组提升物体所做的有用功为7.25×105J;
(3)在前10s提升物体的过程中,滑轮组的机械效率为95%
18.【解答】解:(1)小灯泡正常发光时,根据,
由题可知:断开开关S1,闭合S、S2,电压表示数为8V,电流为0.1A,则电阻
。
(2)断开开关S2,闭合S、S1,滑动变阻器和灯泡串联,将滑片移至距左端处时,电流表满偏,此时灯泡正常发光,电流为0.6A;断开开关S1,闭合S、S2时变阻器和电阻R1串联,滑片P置于右端时,电流为0.1A;
根据电源电压不变,6V+0.6A×R2=8V+0.1A×R2,
得变阻器最大电阻:R2=100Ω,U=18V;
(2)断开开关S2,闭合S、S1,根据题意可知,电压表选大量程,电流表选小量程,
①若电压表并联在a和c两端时,超过电压表量程(舍);
②若电压表并联在a和b两点间,当Imax=0.6A,滑动变阻器接入的最小电阻:
。(由题可知,灯电阻);当电压表示数为15V时,
滑动变阻器最大电阻为Rmax=5RL=5×10Ω=50Ω。故滑动变阻器的范围为20Ω~50Ω;
③若电压表并联在b和c两点间,当Imax=0.6A,滑动变阻器接入的最小电阻Rmin=20Ω,
滑动变阻器阻值增大时,电路始终安全,则变阻器接入最大电阻为Rmax=100Ω。
故滑动变阻器的范围为20Ω~100Ω;
综上,滑动变阻器调节范围20Ω~50Ω。
故答案为:(1)0.6A,80Ω;(2)100Ω,18V;(3)电压表并联在a和c两端;滑动变阻器调节范围20Ω﹣50Ω。
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