2021-2022学年江苏省苏州市昆山九年级上学期物理期末考试题及答案
展开1. 通过实验发现电流、电压、电阻三个物理量规律的科学家是( )
A. 法国的安培B. 德国的欧姆
C. 意大利的伏特D. 英国的焦耳
【答案】B
【解析】
【详解】欧姆通过大量的实验,发现了电流与电压、电阻三者间的关系,即欧姆定律。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B
2. 将物体A挂于弹簧测力计下,测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态,已知匀速运动的速度关系为v1<v2<v3,则测力计对物体A的拉力功率最大的是( )
A. 静止B. 竖直向上匀速运动
C. 竖直向上匀速运动D. 水平向右匀速运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.物体静止,有力无距离,所以拉力不做功,则测力计对物体A的拉力功率为0,故A不符合题意;
BC.物体沿拉力方向移动了距离,则拉力对物体做功;物体A均处于匀速直线运动状态,受力平衡,即拉力与重力平衡,则弹簧测力计对物体A的拉力相等,都等于A的重力;又因为v1<v2,由P=Fv可知,当力相同时,速度越大,功率越大,则C选项中拉力做功的功率较大,故B不符合题意,C符合题意;
D.拉力与运动方向垂直,所以拉力不做功,则测力计对物体A的拉力功率为0,故D不符合题意。
故选C。
3. 如图是单塔双索斜拉大桥,索塔两侧对称拉索承受了桥梁的重力,现仅有一辆载重汽车从桥梁左端速匀速驶向索塔的过程中,左侧拉索拉力大小( )
A. 一直减小B. 一直增大C. 先减小后增大D. 保持不变
【答案】A
【解析】
【详解】以索塔与桥面的交点为支点,左侧拉索的拉力为动力,汽车对桥的压力为阻力,当载重汽车从桥梁左端匀速驶向索塔的过程中,阻力臂逐渐减小,在阻力和动力臂不变时,根据杠杆的平衡条件知,左侧拉索拉力大小一直减小,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
4. 如图甲实心球向上运动,落回地面的过程中先后经过M、S两点。实心球在这两点的动能和重力势能如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 实心球上升过程中动能增大,重力势能减小
B. 实心球在运动过程中机械能不守恒
C. M点离地高度比在S点的低
D. M点到S点过程中实心球动能保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.实心球上升过程中质量不变、速度减小、高度增加,动能减小,重力势能增大,故A错误;
B.从图乙可以看出,实心球在M点的重力势能与动能之和大于实心球在S点的重力势能与动能之和,可知实心球在运动过程中机械能不守恒,故B正确;
C.从图乙可以看出,实心球在M点的重力势能比在S点的大,所以M点离地高度比在S点的高,故C错误;
D.M点的重力势能比在S点的大,由于机械能为动能和势能的和,机械能逐渐变小,所以M点到S点过程中实心球动能发生了改变,故D错误。
故选B。
5. 如图表示阻值不同的两个电阻的电流强度随电压变化的I-U曲线,从图中可知错误的是( )
A. 电阻不变时,电流与电压成正比
B. R1>R2
C. R1、R2串联后的总电阻的I-U曲线在区域Ⅲ
D. R1、R2并联后的总电阻的I-U曲线在区域Ⅰ
【答案】B
【解析】
【详解】A.两条图线都是过原点的直线,说明在电阻一定时,电流与电压成正比,故A正确,不符合题意;
B.从图像中可以看出,相同的电压下,通过R2的电流小,根据可得,R1<R2,故B错误,符合题意;
C.两电阻串联后,总电阻等于两电阻之和,总电阻比任一分电阻的阻值都大,由选项B分析可知,R1<R2时,R2对应的I-U曲线在R1对应的I-U曲线的下方,所以R1、R2串联后的总电阻的I-U曲线应在R2对应的I-U曲线的下方,因此其图像在区域Ⅲ中,故C正确,不符合题意;
D.两电阻并联后,总电阻小于任一分电阻,因此,R1、R2并联后的总电阻的I-U曲线应在R1对应的I-U曲线的上方,因此其图像在区域Ⅰ中,故D正确,不符合题意。
故选B。
6. 电动公交既节能、又环保。乘坐电动公交车时,车的前后两门(电路开关)中的任意一个门没有关闭好,电动公交车都无法行驶。如图中符合要求的电路是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.该电路只需要关好前门,电动机就开始工作,与题意不符,故A不符合题意;
B.只有同时关好前后门,电动机才工作,若任意一个门没有关闭好,则电动机不会工作,符合题意,故B符合题意;
C.该电路图只需要关好前门或者后门,电动车就可以启动了,与题意不符,故C不符合题意;
D.该电路需要前门关闭,后门打开,电动车才可以启动,与题意不符,故D不符合题意。
故选B。
7. 关于以下实验的说法,正确的是( )
A. 图甲:水蒸气对瓶塞做功,水蒸气的内能增加
B. 图乙:活塞压缩空气,内能转化为机械能
C. 图丙:烧水过程,通过热传递改变内能
D. 图丁:做“比较不同燃料燃烧时放出热量”实验时烧杯内水的质量不需要相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中,试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气对塞子做功,水蒸气的内能减少,温度降低,故A错误;
B.乙图中,迅速向下压活塞,由于压缩玻璃筒内的空气对其做功,使得空气的内能增加,温度升高,将机械能转化为内能,故B错误;
C.烧水时水从火焰中吸收热量,温度升高,是利用热传递的方式改变物体内能的,故C正确;
D.做“比较不同燃料燃烧时放出热量”实验时,根据控制变量法可知,实验中需要控制水的质量相同,根据水升高的温度判定燃料燃烧放热的多少,故D错误。
故选C。
8. 用如图所示的装置探究滑轮组机械效率,下列说法不正确的是( )
A. 实验时弹簧测力计可以在静止时读数
B. 测量机械效率的原理:
C. 此装置可以探究滑轮组机械效率与绳子股数的关系
D 实验测量工具可以不用刻度尺
【答案】A
【解析】
【详解】A.若弹簧测力计在静止时读数,则没有测量出绳子与滑轮间的摩擦,拉力偏小,总功偏小,根据,此时所测的机械效率偏大,则该方法是错误的,故A不正确,符合题意;
B.测量机械效率的原理就是有用功跟总功的比值,即:,故B正确,不符合题意;
C.在物体重力一定以及提升的高度一定的情况下,改变绳子缠绕形式可以探究滑轮组机械效率与绳子股数的关系,故C正确,不符合题意;
D.从图中可以看出,绳子承重股数为n=3,物体提升的高度为h,因此绳子自由端移动的距离为s=3h,则滑轮组的机械效率为
所以实验中可以不测量h和s,即刻度尺可以不用,故D正确,不符合题意。
故选A。
9. 如图1所示,是同学在探究“电流与电阻关系”实验中设计的电路图、以及绘制的图像(图2),对此提出了以下的见解,其中说法不正确的是( )
A. 该实验中滑动变阻器的作用:保护了电路和控制定值电阻的电压不变
B. 实验中滑动变阻器最大阻值过小可能会导致部分电阻的电压达不到预设电压值
C. 由图2图像中的阴影部分面积对应的物理量是电压
D. 用10Ω的电阻代替5Ω电阻实验时,为达到实验目的应调节滑片向右移动
【答案】D
【解析】
【详解】A.探究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,还有控制电阻电压不变的作用,故A正确,不符合题意;
B.研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变,假设电源电压一定,根据串联电路电压的规律,定值电阻与滑动变阻器分得的电压均为定值,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻与定值电阻的比值为一定值,接入电路中的定值电阻越大,变阻器连入电路中的电阻越大,滑动变阻器的最大阻值太小可能会导致部分电阻的电压达不到预设电压值,故B正确,不符合题意;
C.图2图像中的阴影部分面积等于电阻R乘以电流I,即U=IR,故C正确,不符合题意;
D.根据串联电路的分压原理可知,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,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数不变,故D错误,符合题意。
故选D。
10. 关于家庭电路及安全用电,下列说法中正确的是( )
A. 甲图:两孔插座和三孔插座是串联的
B. 乙图:白炽灯泡的金属螺纹壳既可接火线,也可接零线
C. 丙图:图中测电笔的使用是正确的
D. 丁图:发生此类触电时,电路中的“漏电保护器”会自动断开,切断电路
【答案】D
【解析】
【详解】A.插座上的两孔插座和三孔插座之间工作时互不影响,所以是并联的,故A错误;
B.为了防止出现触电现象,在家庭电路中白炽灯的金属螺纹壳应接在零线上,故B错误;
C.使用测电笔时,手要接触测电笔尾部金属体,才能形成回路,辨别出火线和零线,故C错误;
D.人站在地面上单手接触火线时,电流直接由人体流入大地,火线和零线中电流不相等,出现漏电现象,漏电保护器起作用,能自动切断电源,故D正确。
故选D。
11. 如图甲所示,将一个标有“36V 25W”的小灯泡接在电压为12V的恒压电源上,闭合开关的瞬间(t=0)开始利用传感器记录电路中电流随时间的变化情况(如图乙),利用慢速摄影技术可以观察到前0.04s灯丝经历了从不发光、微微发光到逐渐变亮的过程,从第0.04s后灯泡逐渐变为稳定发光。下列说法正确的是( )
A. 灯丝的实际功率一直不变
B. 闭合开关瞬间,灯丝的实际功率最小
C. 小灯泡稳定发光后实际功率为12W
D. 灯丝从0~0.04s实际功率逐渐变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.电源的电压恒定,则小灯泡两端的电压不变,由图乙可知,通过灯泡的电流先减小后不变,由P=UI可知,灯丝的实际功率先变小后不变,故A错误;
B.闭合开关瞬间,电流最大,灯丝的实际功率最大,故B错误;
C.灯泡稳定发光后实际功率为
故C正确;
D.由P=UI可知灯丝从0~0.04s实际功率逐渐变小,故D错误。
故选C。
12. 在甲、乙两个精密电子仪器中,为了便于调节电路中的电流,其调节部分都使用了R1、R2两个滑动变阻器,如图所示,其中R1的总电阻是200Ω,R2的总电阻是5000Ω,开始时两滑动变阻器都处于最大阻值位置。下面的几种调节中,能既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是( )
A. 甲仪器先调节R1,再调节R2,乙仪器先调节R2,再调节R1
B. 甲仪器先调节R2,再调节R1,乙仪器先调节R1,再调节R2
C. 甲、乙两仪器都是先调节R2,再调节R1
D. 甲、乙两仪器都是先调节R1,再调节R2
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知,R2比R1大很多(R2>>R1),左图所示R2与R1并联时,电流表接在干路上,并联电路两端电压相等,电流表示数
调节R1阻值变化大,对电流影响大,所以要快速将电路中的电流调到要求位置,应先调节小电阻R1,再调节R2;
右图所示R2与R1串联时,电流表示数
调节R2阻值变化大,对电流影响大,所以要快速将电路中的电流调到要求位置,应先调节大电阻R2,再调节R1。综合以上分析,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
二、填空题
13. 如图,旗杆的顶端安装着一个______滑轮,用来改变拉力的______。
【答案】 ①. 定 ②. 方向
【解析】
【详解】[1][2]旗杆顶端的滑轮的轴的位置固定不变,是定滑轮,使用定滑轮是为了改变拉力的方向。
14. 一节新干电池的电压为 ___________V;如图所示,将图中的一节干电池正确装入图中电池盒中,则电池的正极应接到电池盒的 ___________端(选填“A”或“B”)。
【答案】 ①. 1.5 ②. B
【解析】
【详解】[1]不同的电源提供的电压不一样,一节新干电池的电压是1.5V。
[2]电池盒的弹簧端要连接电池的负极,电池的正极应接到电池盒的B接线柱。
15. 小明在玻璃试管内装入适量沙子,将温度计插在沙子中。用力晃动十余下,发现温度计示数变大了,这说明沙子的内能 ___________(选填“增大”“减小”或“不变”),这主要是通过 ___________的方式改变沙子的内能。
【答案】 ①. 增大 ②. 做功
【解析】
【详解】[1][2]用力晃动试管十余下,发现温度计示数变大了,说明沙子的温度升高了,这是因为晃动试管时,试管内的沙子互相摩擦做功,将机械能转化为内能,通过做功的方式改变物体的内能,使沙子的内能增大。
16. 某校九年级举行登楼比赛的物理实践活动,要求参赛选手登上同一教学楼的顶楼,“比一比,看谁的功率大”。如果你的班级要取胜,则应推选出体重较 ___________并且上楼速度较 ___________的同学参加比赛。
【答案】 ①. 重 ②. 快
【解析】
【详解】[1][2]根据功率公式,做功越多、所用时间越短,则功率越大。设楼的高度为h,根据公式
W=Fs=Gh
参赛选手登上同一教学楼的顶楼,所以h相同,因此较重的同学做功多。根据得
经过相同的路程,速度大的同学所用时间较短。所以要想取胜,参赛同学体重越重、上楼速度越快越好。
17. 如图所示,完全相同的两个小球A、B分别与轻质细线和轻质弹簧连接,将两球拉高使细线与弹簧在同一水平方向上,此时弹簧处于原长状态,且弹簧长度小于细线长度,由静止释放后,两球运动到最低点时在同一水平面上(不计空气阻力),判断两个小球在最低点时,A球的动能 ___________B球的动能(填“大于”、“小于”或“等于”),你判断的理由是:___________。
【答案】 ①. 大于 ②. 见详解
【解析】
【详解】[1][2]重力势能与物体的质量和高度有关,完全相同的两个小球A、B在同一水平方向上由静止释放时,重力势能相同,不计空气阻力,释放后两球运动到最低点的过程中,A球的重力势能转化为动能,而B球的重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能,因为B球的重力势能有一部分转化成弹簧的弹性势能,所以,两个小球在最低点时,A球的动能大于B球的动能。
18. 如图所示,是水的凝固图像。分析图像发现,AB段比CD段降温慢,其原因是 ___________。图像中,B点的内能 ___________(选填“大于”、“小于”或“等于”)C点的内能。若水的质量为500g,水从A点降温到B点,要放出 ___________J的热量。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】 ①. 水的比热容比冰大 ②. 大于 ③. 2.1×104
【解析】
【详解】[1]由于水的比热容比冰大,冰和水的质量相等,放出相同的热量时,水的温度下降得少,所以AB段比CD段降温慢。
[2]BC段是水的凝固过程,该过程放出热量、内能减小,温度不变,所以物体在B点时具有的内能大于在C点时的内能。
[3]水从A点降温到B点放出的热量为
19. 老师做“电池+口香糖锡纸=取火工具”的实验:取口香糖锡纸,中间剪掉一些(如图乙所示),将锡纸条连接电池的正负极(如图甲所示),很快发现锡纸条开始着火,锡纸具有导电性,此时电路处于 ___________(选填“断路“或“短路”)状态,使电路迅速产生大量热量并释放出来,这是利用了电流的 ___________效应;已知锡纸条上ab、bc、cd段长度相等,则 ___________段的最先燃烧起来。
【答案】 ①. 短路 ②. 热 ③. ab
【解析】
【详解】[1]因为锡属于金属,具有导电性,将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,带锡另一端接在电池的负极,形成了电源短路,此时电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧。
[2]由于锡纸条有电阻,当有电流通过时,会产生热量,这是利用了电流的热效应。
[3]由图知,锡纸条上相同长度的ab段、bc段、cd段,三段的长度和材料相同,ab段横截面积较小,在材料和长度相同时,横截面积越小电阻越大,所以ab段的电阻大,cd段横截面积大,电阻小,在电流相同和通电时间相同时,由知,电阻越大,产生的热量越多,故ab段产生的热量多。
20. 如图是小明设计的风力测定仪,O是转动轴,金属杆OC下面连接着一块受风板,AB是电阻片,它跟金属杆组合在一起的作用相当于一个______。该风力测定仪工作时,风力越大,灯泡的亮度越______。小明发现,在风力变化不大时,仅凭灯泡的亮度难以准确显示风力大小,要克服这个缺点,可以在电路中串联一个______表。
【答案】 ①. 滑动变阻器 ②. 亮 ③. 电流
【解析】
【详解】[1]由图知,无风时OC是竖直的,连入电路的电阻是AB段;有风时,OC杆偏转一定的角度,连入电路的电阻变为BP段,连入电路的电阻随风力的大小而改变,所以金属杆OC与弧形电阻AB组合在一起相当于一个滑动变阻器。
[2][3]风越大,OC杆偏转的角度越大,BP段接入电路的电阻越小,则总电阻变小,电源电压不变,由欧姆定律可知电路中的电流变大,灯泡越亮;仅凭灯泡的亮度难以准确显示风力大小,可以在电路中串联一个灵敏电流表,可以显示风力的微小变化。
21. 如图所示,这是某品牌电热水器的内部简化电路,R1和R2均为电热丝,R1=4R2,其阻值不随温度变化而变化。则当开关S1闭合、开关S2接a时,电热水器处于 ___________(选填“高温”、“中温”或“低温”)挡;中温挡与低温挡的额定功率之比为 ___________。
【答案】 ①. 高温 ②. 5∶4
【解析】
【详解】[1]当开关S1断开,S2接b时,两电热丝串联,电路的总电阻最大,根据可知此时电路总功率最小,电热水器处于低温挡;当开关S1闭合,S2接b时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻较大,根据可知此时电路总功率较小,电热水器处于中温挡;当开关S1闭合,S2接a时,两电热丝并联,电路的总电阻最小,根据可知此时电路总功率最大,电热水器处于高温挡。
[2]根据可知,中温档时电热水器的功率为
低温档时电热水器的功率为
则中温挡与低温挡的额定功率之比为
22. 如图甲所示,测量废旧日光灯丝的电阻,电源电压3V恒定不变。测量后作出了U-I图像如图乙,在实验中同学们发现刚过B点,灯丝就开始发红,当达到C点时出现明显的红炽状态。同学们此时好奇地轻轻吹了一下日光灯丝,此时电流表的示数 ___________(选填“增大”、“减小”或“不变”),于是他们继续保持滑动变阻器滑片不动,将日光灯丝吹到刚好不发红,则此时电流表的示数应为 ___________A,此时对灯丝功率是 ___________W。
【答案】 ①. 增大 ②. 1 ③. 3
【解析】
【详解】[1]由图甲可知,灯丝与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量灯丝两端的电压。图乙是灯丝的U-I图像,由图中数据利用欧姆定律可知,滑片位于A、B两点时(图中没有标出A、B两点)灯丝的电阻分别为2.5Ω、3Ω,由题意可知滑片从A移动到B的过程中,灯丝的温度逐渐升高,所以可知灯丝的电阻随温度的升高而增大;轻轻吹一下日光灯丝时,加快了散热,则灯丝的温度降低,灯丝的电阻变小,根据串联电阻的规律可知,电路的总电阻变小,由欧姆定律可知,此时电路中的电流增大,即电流表的示数增大。
[2][3]在B点时(灯丝刚好不发红),由图乙可知,此时电流表的示数为0.2A,灯丝两端的电压为0.6V,则此时灯丝的电阻为
由图乙可知,在C点时,灯丝两端的电压为3V,等于电源电压,说明滑动变阻器接入的电阻为零,再继续保持滑动变阻器滑片不动,将日光灯丝小心地吹到刚好不发红,故灯丝的电阻不变仍为3Ω,由欧姆定律可得此时电流表的示数(即通过灯丝的电流)为
此时灯丝功率为
P=UI=3V×1A=3W
23. 在测Rx电阻的实验中,同学们分别设计了甲乙两种电路。
(1)部分同学们认为甲电路设计比乙电路设计好。因为甲电路设计可以多次测量求平均值减小误差,而乙电路设计做不到这点。他们的想法是:___________。(选填“正确的”或“错误的”)。
(2)如电路图乙所示,测量Rx的阻值的实验步骤如下:
①当闭合开关S,S1接a时,调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U1;
②当闭合开关S,S1接b时,___________(选填“需要”或“不需要”)调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U2;
③Rx的阻值表达式为Rx=___________。(用U1、U2、R0表示)
【答案】 ①. 错误的 ②. 不需要 ③.
【解析】
【详解】(1)[1]甲图可以通过移动滑动变阻器的滑片,多次改变电路中的电流值和电压表的示数,多次测量求平均值减小测量的误差;乙图可以通过移动滑动变阻器的滑片,多次改变电路中的电流值和电压表的示数,多次测量求平均值减小测量的误差;故他们的想法是错误的;
(2)[2][3]当闭合开关S,S1接a时,两个定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量Rx的电压,调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U1;当闭合开关S,S1接b时,两个定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量Rx和R0两端两端的电压,不需要调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U2,根据串联电路的电压特点可知R0两端的电压为U2﹣U1,根据欧姆定律可知电路中的电流
[3]根据欧姆定律可知Rx的阻值表达式为
三、解答题
24. “节约用水,人人有责!”如图甲所示,是用水后及时关闭水龙头时的情景,水龙头手柄看作是一个杠杆,F2是的阻力,请你在如图乙中画出施加在A点的最小动力F1及其力臂l1的示意图。
【答案】
【解析】
【详解】根据杠杆的平衡条件可知,在阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小,阻力方向向上,所以动力的方向应该向下,连接OA,当以OA作为动力臂时,动力臂最长,所需的动力最小,所以过A点作OA的垂线,就得到在A点施加的最小动力F1,如图所示:
25. 如图所示,用滑轮组提升重300N的重物,绳上最多能提供100N的动力,请画出滑轮组绳子的绕法(不计动滑轮、绳重和摩擦)。
【答案】
【解析】
【详解】用滑轮组提升重300N的重物,绳上最多能提供100N的动力,所以动滑轮上至少3根绳子,如下图所示:
26. 如图是一种调光台灯电位器(滑动变阻器)的内部结构示意图,a、b、c是它的三个接线柱,要求:旋钮带动滑片顺时针转动时,灯泡变亮,请完成该电路的连接。
【答案】
【解析】
【详解】旋钮带动滑片顺时针转动时,灯泡变亮,说明顺时针转动时滑动变阻器的阻值变小,此时应接b、c接线柱,如下图所示:
27. 如图所示为“一开三孔”开关(即一个开关和一个三孔插座连在一起),部分电路已接好,请你用笔画线代替导线将电路补充完整,要求开关控制插座。
【答案】
【解析】
【详解】开关控制用电器时,为了安全,开关先连接火线,由图知,最上面的导线为火线,中间的导线为零线,最下面的导线为接地线,上孔接地线、左孔接零线、右孔接火线,开关控制插座,故开关应与插座串联,如下图所示。
28. 用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体,所用拉力为200N,不计绳重和摩擦,将重物提升3m所用时间为10s,求:
(1)滑轮组的机械效率;
(2)拉力的功率;
(3)若物重为1080N,则滑轮组的机械效率多大。
【答案】(1)80%;(2)180W;(3)90%
【解析】
【详解】解:(1)由图可知绳子承重股数n=3,绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×3m=9m
有用功为物体克服重力所做的功,即
W有=Gh=480N×3m=1440J
拉力做的总功为
W总=Fs=200N×9m=1800J
则滑轮组的机械效率为
(2)根据得,拉力做功的功率为
(3)因为不计绳重和摩擦时,,所以动滑轮的重力
则物重为1080N时,则滑轮组的机械效率
答:(1)滑轮组的机械效率为80%;
(2)拉力的功率为180W;
(3)若物重为1080N,则滑轮组的机械效率为90%。
29. 如图所示,图甲是“10V 10W”的灯泡L和电阻R1的I﹣U图像,将它们按图乙所示接入电路中,滑动变阻器上标有“16Ω 2.5A”字样,电源电压恒定。只闭合开关S1,滑片P位于a端,此时电流表的示数为0.5A。求:
(1)灯泡L正常发光的电阻;
(2)电源电压;
(3)闭合开关S1和S2,滑片P位于b端,此时整个电路的总功率是多少?
【答案】(1)10Ω;(2)10V;(3)20W
【解析】
【详解】解:(1)根据可知灯泡L正常发光的电阻
(2)只闭合开关S1、滑片P位于a端时,灯泡L与R2的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,由图甲可知,电流表的示数为0.5A时,灯泡L两端的电压UL=2V,
由欧姆定律可得,R2两端的电压为
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压为
(3)从图中可知,通过R1的电流为0.3A时,R1两端的电压为3V,根据欧姆定律可知R1的阻值为
闭合开关S1和S2,滑片P位于b端,此时滑动变阻器接入电路的阻值为0,灯泡和定值电阻并联,电流表测量干路电流。此时灯泡两端的电压等于额定电压,故灯泡正常发光,电功率为10W,此时R1的电功率为
此时整个电路的总功率为
答:(1)灯泡L正常发光的电阻为10Ω;
(2)电源电压为10V;
(3)闭合开关S1和S2,滑片P位于b端,此时整个电路的总功率是20W。
30. “探究杠杆的平衡条件”的实验中。
(1)实验前,杠杆处于静止状态如图甲所示,此时杠杆 ___________平衡状态(选填“是”或“不是”),为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 ___________调;
(2)如图乙所示,在A点挂2个重力均为0.5N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为 ___________N;
(3)竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图丙所示,此过程中,弹簧测力计的示数 ___________(均选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)若要使图丙状态下的弹簧测力计读数减小,可将弹簧测力计绕B点 ___________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动一个小角度;
(5)如图丁(a)是用来提升重物的轮轴,是一种变形杠杆,图丁(b)是它的杠杆示意图。若图丁中R=4r,作用在C点重物的拉力为F2=600N,作用在D点的动力F1=200N,则轮轴的机械效率为η=___________%。
【答案】 ①. 是 ②. 左 ③. 1.5 ④. 不变 ⑤. 顺时针 ⑥. 75
【解析】
【详解】(1)[1]当物体静止或做匀速直线运动时,处于平衡状态;图甲中杠杆静止,处于平衡状态。
[2]图甲中杠杆的左端偏高,平衡螺母应向偏高的左端移动,使杠杆在水平位置平衡。
(2)[3]一个钩码的重力为0.5N,设杠杆每格的长度为L;图乙中,根据杠杆平衡条件可知
2×0.5N×3L=FB×2L
所以FB=1.5N,即弹簧测力计的示数为1.5N。
(3)[4]力臂等于支点到力的作用线的距离,竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图丙所示,此过程中,弹簧测力计拉力的力臂变小,钩码对杠杆拉力的力臂也变小,但是根据三角形的相似性,动力臂和阻力臂的比值是不变的,根据杠杆平衡条件知,拉力大小不变。
(4)[5]根据杠杆平衡条件知,要使弹簧测力计读数减小,在阻力和阻力臂不变时,需要增大动力臂,当弹簧测力计与杠杆垂直时,动力臂最长,拉力最小,所以需要将弹簧测力计顺时针转动。
(5)[6]利用轮轴提升重物时,物体升高的高度和绳子自由端移动距离的比值等于轴半径与轮半径的比值;即
已知R=4r,则
即s=4h;提升重物的有用功
W有用=F2h=600N×h
总功
W总=F1s=200N×s=200N×4h=800N×h
轮轴的机械效率为
31. 小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中。
(1)小明设计了如图1所示的三种方案,你认为将木块放在图 ___________(填“甲”、“乙”或“丙”)位置最合理。该实验是通过观察 ___________来判断小球动能的大小。
(2)图2实验中,探究的是动能与 ___________的关系。让两小球从同一高度由静止释放的目的是 ___________。
(3)若水平面绝对光滑,本实验将 ___________(填“能”或“不能”)达到探究目的。
(4)为了探究小明又将装置进行了改造成如图3所示,他用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度,撞击同一木块。观察到木块被撞击后移动的情况是 ___________。
A.质量大的铁球将木块推动的距离较远
B.质量小的铁球将木块推动的距离较远
C.质量不同的铁球将木块推动的距离相同
【答案】 ①. 乙 ②. 木块移动的距离 ③. 质量 ④. 使小球到达水平面的速度相同 ⑤. 不能 ⑥. C
【解析】
【详解】(1)[1]探究“动能的大小与哪些因素有关”时,让小球从某一高度由静止滑下,小球到达水平面后撞击木块,根据木块移动的距离判定动能的大小,故乙是最合理的。
[2]实验中通过观察木块被撞击后移动的距离来判断动能大小,这是转换法。
(2)[3]由图2可知,小球滚下的高度相同,小球的质量不同,所以探究的是动能与质量的关系。
[4]让两小球从同一高度由静止释放的目的是使小球到达水平面的速度相同。
(3)[5]若水平面绝对光滑且不计空气阻力,小球在水平方向将不受力的作用,那么小球与木块将一直做匀速直线运动,无法比较其距离的大小,也就无法得出其动能的大小,因此,实验无法得出结论。
(4)[6]用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,撞击同一木块,由于弹簧的压缩程度相同,则具有的弹性势能相同,转换成的动能相同,所以推动木块移动的距离也相同,故AB错误,C正确。
故选C。
32. 为了解家用节能灯的耗能情况,小明进行了以下实践。
(1)如图所示是小明家节能灯和电能表的实物。如图中电能表的示数为 ___________kW·h,该电能表所接电路允许使用的最大电功率是 ___________W;
(2)接着打开室内的一盏节能灯,节能灯正常发光。他以指示灯某一次闪烁后立即开始计时,1min电能表指示灯闪烁了50次,则电功率是 ___________W,他发现与节能灯铭牌标值明显不符,原因最可能是 ___________;
A.小明家的节能灯比较特殊,功率很大
B.小明没有关闭其他的用电器
(3)解决上述问题后,小明经过思考设计了以下两种实验方案重新进行测量:
甲方案:测量出电能表显示消耗1kW·h电能所用的时间t;
乙方案:以指示灯某一次闪烁后立即开始计时,测量闪烁3次所用时间t。
你认为 ___________(选填“甲”或“乙”)方案更合理,并说出另一个方案的不足之处:___________。
【答案】 ①. 3415.2 ②. 8800 ③. 1000 ④. B ⑤. 乙 ⑥. 所需时间太长
【解析】
【详解】(1)[1]电能表读数:数字方框中最后一位是小数,单位是kW·h,由图可知,电能表示数为3415.2kW·h。
[2]据电能表的表盘参数可知,家中用电器的总功率不能超过
P大=UI=220V×40A=8800W
(2)[3][4] 3000imp/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h电能,电能表的指示灯闪烁3000次,则电能表指示灯闪烁了50次,节能灯1min消耗的电能
节能灯电功率
由图可知,节能灯的额定功率为10W,此时计算出的结果为1000W,两者相差很大,所以据实际情况分析可知,很可能是由于在测量时小明没有关闭其他的用电器造成的,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[5][6]若只有节能灯工作,由可知,电能表显示消耗1kW·h电能所用的时间
时间太长,此方案不合理;若测量电能表指示灯闪烁3次所用时间是比较好测量和记录的,所以据此方法计算出节能灯的电功率更合理,故乙方案更合理。
33. 如图所示,小华用图甲所示电路测量小灯泡的电功率(U额=2.5V)。
(1)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应位于______(选填“A”或“B”)端;
(2)闭合开关后,小华发现无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数为3V,电流表示数为零,已知仅导线发生故障,则图甲中导线______(选填“①”、“②”或“③”)发生了______(填写故障名称);
(3)小华同学,移动滑片P到某一点时,电压表示数(如图乙所示)为______V,若她想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向______(选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为______V;
(4)小华同学移动滑片P,绘制成图丙所示的U﹣I图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是______W;
(5)在交流和评估环节中,两组的同学发现,他们使用的器材完全相同,但所测得的小灯泡的额定功率却相差较大。交流发现,他们所设计的实验电路略有不同,经老师提醒,原来实际的电流表电阻虽然很小,但并不为零,实际的电压表电阻虽然很大,但并不是无穷大。所以,按丁图测得小灯泡的额定功率与真实值相比______(选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
【答案】 ①. A ②. ① ③. 断路 ④. 2.2 ⑤. B ⑥. 2.5 ⑦. 0.75 ⑧. 偏大
【解析】
【详解】(1)[1]为保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,滑片远离下端连接导线的接线柱时滑动变阻器接入电路中的电阻变大,由图知,滑片右侧下端接线柱连接导线,则滑片越靠近A端滑动电阻器接入电路中的电阻越大,所以为使滑动变阻器接入电路中的阻值最大,滑片应移到阻值最大的A端。
(2)[2][3]电流表示数为零,连接电流表的电路可能断路,或者发生电流表与电压表串联;电压表示数始终为3V,可能是被测小灯泡断路或电压表直接测量电源两端电压。已知仅导线发生故障,如果②、③导线发生断路,电压表无示数,不符合题意,当图甲中导线①发生断路时,电压表串联在电路中测电源电压,示数为电源电压值,电流表与电压表串联,示数几乎为零,符合题意。
(3)[4]图乙中电压表选用0~3V量程,在0~1V之间有10个小格,因此电压表的分度值为0.1V,图乙中指针指在2V右侧的第2个小格处,因此电压表示数为2.2V。
[5][6]电压表示数为2.2V,电压表测量小灯泡两端电压,因此此时小灯泡两端电压小于灯泡的额定电压2.5V,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路的电压规律,应减小滑动变阻器的电压,由分压原理可知,电阻越小,分压越小,所以应减小滑动变阻器连入电路中的电阻值,故滑片应向B端移动,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V。
(4)[7]根据图丙所示的小灯泡电流随电压变化的关系图像可知,灯在额定电压U额=2.5V时的电流为I额=0.3A,则小灯泡的额定功率为
(5)[8]丁图中,电流表与小灯泡串联,测量小灯泡的电流,小灯泡的电流测量是准确的,电压表测电流表和小灯泡两端的电压,根据串联电路的电压规律,电压表示数大于小灯泡的实际电压,即U测>U实,根据可知,P测>P实,即测得小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。
34. 阅读分析题
热阻
当物体或物体的不同部分之间存在温度差时,就会发生热传递。热传导是热传递的一种方式,物体对热量的传导有阻碍作用,称为热阻,用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度成正比、与横截面积S成反比,还与物体的材料有关,关系式为,式中称为材料的导热系数,不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温,往往使用导热系数较小的材料。如果墙壁一侧是高温环境,温度始终为,另一侧是低温环境,温度始终为,墙壁温度变化随着厚度改变而均匀递增(或递减),所以在墙壁中形成稳定的热量流动,则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q与墙壁两侧的温度差成正比,与墙壁的热阻成反比。
(1)发生热传导的条件是相互接触的物体之间存在___________。
(2)热量传导过程和电流相似,温度差相当于电路中( )
A.电流 B.电压 C.电阻 D.电功率
(3)铜汤勺放在热汤中,把手很快就会烫手,而塑料把手的汤勺不会烫手。由此可知铜和塑料的导热系数大小:λ铜_________λ塑料(填“>”“<”或“=”)。
(4)如图所示,热量在墙壁中传导,虚线标出的墙壁正中间处的温度为_______。
(5)下列图像与文中信息描述一致的是( )
A. B. C. D.
【答案】 ①. 温度差 ②. B ③. > ④. ⑤. C
【解析】
【详解】(1)[1]由材料知,发生热传导的条件是相互接触的物体之间存在温度差。
(2)[2]热传递的条件是温度差,电压是形成电流的原因,热量传导过程和电流相似,温度差相当于电路中电压。
故选B。
(3)[3]铜汤勺放在热汤中,把手很快就会烫手,而塑料把手的汤勺不会烫手,说明塑料的传热发到性能差,根据题意知,导热系数越小,热阻越大,导热能力越差,所以铜导热系数大于塑料的导热系数,即
(4)[4]墙壁中形成稳定的热量流动,相同时间内,温度的减少相同,所以墙壁正中间处的温度为
(5)[5]物体的热阻与物体在热传导方向上的长度成正比、与横截面积S成反比,还与物体的材料有关,关系式为,式中称为材料的导热系数,不同材料的导热系数一般不同。
故选C。
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