2022-2023学年江苏省扬州市邗江区九年级上学期物理期末试题及答案

这是一份2022-2023学年江苏省扬州市邗江区九年级上学期物理期末试题及答案，共25页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1. 下列图中的简单机械，属于费力杠杆的是（ ）
A. 面包夹B. 旗杆的滑轮
C. 动滑轮D. 盘山公路
【答案】A
【解析】
【详解】A．面包夹是阻力臂大于动力臂，是动力大于阻力，是费力杠杆，故A符合题意；
B．旗杆的滑轮是定滑轮，是等臂杠杆，故B不符合题意；
C．动滑轮是省力杠杆，故C不符合题意；
D．盘山公路是斜面，故D不符合题意。
故选A。
2. 下列物理量估测不合理的是（ ）
A. 一节新的干电池的电压为1.5V
B. 电冰箱工作时的电功率约为2000W
C. 中学生将一个鸡蛋从地上捡起并缓缓举过头顶，做功约1J
D. 一位同学用20s从一楼走到三楼，他上楼时的功率大约为150W
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据常见的电压值可知，一节新干电池的电压为1.5V，合理，故A不符合题意；
B．电冰箱工作时的电流约为1A，工作的电功率约为
P=UI=220V×1A=220W
不合理，故B符合题意；
C．一个鸡蛋的质量约50g，即0.05kg；中学生身高约1.6m，过头顶时的高度约2m；中学生将一个鸡蛋从地面拾起缓缓举过头顶，做的功约为
W=Gh=mgh=0.05kg×10N/kg×2m=1J
合理，故C不符合题意；
D．一位同学质量约为50kg，楼的高度约为
h=3m×(3-1)=6m
上楼时做功为
W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×6m=3000J
从一楼走到三楼用的时间为20s，功率约为
合理，故D不符合题意。
故选B。
3. 关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（ ）
A. 0℃的冰块内能为零
B. 物体温度不变，内能可能增大
C. 具有机械能的物体不一定具有内能
D. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
【答案】B
【解析】
【详解】A．0℃的冰块是由分子构成，分子在不停地做无规则运动，所以分子的动能和势能不可能为0，因此0℃的冰块的内能不可能为0，故A错误；
B．物体温度不变，内能可能增大，例如晶体熔化的过程中，不断吸热，内能增大，但温度保持不变，故B正确；
C．具有机械能的物体是由分子构成，分子在不停地做无规则运动，所以物体一定具有内能，故C错误；
D．热传递的条件是温度差，不是内能差，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，内能大的物体温度不一定高，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知AB＞AC，施加的力分别为F1、F2拉力做的功为W1、W2， 拉力做功的功率分别为P1、P2， 则下列判断中正确的是

A. F1＜F2， W1=W2，P1＞P2 B. F1＞F2， W1＞W2， P1＞P2C. F1＜F2， W1＜W2， P1＜P2 D. F1＜F2， W1=W2， P1＜P2
【答案】D
【解析】
【详解】将同一物体分别沿光滑斜面（无摩擦力）AB、AC以相同的速度，匀速拉到顶点A，拉力F1、F2对物体所做的功等于物体克服重力所做的功，而同一物体升高相同的高度克服重力做的功相同，故W1=W2；又因，W相同，AB＞AC，所以F1＜F2，再由知，速度相同，F1＜F2，则P1＜P2.
所以选择D.
5. 如图所示，小周老师将一个有部分水的矿泉水瓶盖紧盖子后，用力不断扭转瓶身，突然盖子飞出去了，伴随着响声的同时发现瓶内还出现了白雾，对于该实验现象判断正确的是（ ）
A. 扭转瓶身时，将内能转化为机械能
B. 扭转瓶身时，瓶内气体温度升高，内能增大
C. 盖子飞出时，将机械能转化内能
D. 盖子飞出时，白雾的产生说明瓶内气体内能增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．扭转瓶身时，对瓶内气体做功，将机械能转化为内能，故A错误；
B．扭转瓶身时，对瓶内气体做功，瓶内气体温度升高，内能增大，故B正确；
C．盖子飞出时，气体对外做功，将内能转化为机械能，故C错误；
D．盖子飞出时，白雾的产生是因为瓶内气体内能减小，温度降低，水蒸气遇冷发生了液化，故D错误。
故选B。
6. 用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示｡不计摩擦，下列分析正确的是（ ）
A. 动滑轮的重力为5N
B. 该滑轮组的机械效率可以达到100%
C. 滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D. 每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图象可知，当物重为10N时，滑轮组的机械效率为50%，不计摩擦，滑轮组的机械效率
η=
动滑轮重力为
G动=
故A错误；
B．使用滑轮组时，不计摩擦，由η可知机械效率不可能达到100%，故B错误；
C．由图可知，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，与拉力做功的多少无关，故C错误；
D．每次提升重物时，不计摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组做的额外功为
W额=G动h=10N×0.5m=5J
故D正确。
故选D。
7. 下列几组物质中，均属于绝缘材料的是（ ）
A. 水银、玻璃、油B. 干木柴、陶瓷、海水
C. 塑料、橡胶、陶瓷D. 玻璃、石墨、纯净水
【答案】C
【解析】
【详解】解答：A. 水银容易导电属于导体，玻璃和油不容易导电，属于绝缘体，故A不符合题意；B. 海水容易导电属于导体，干木柴和陶瓷不容易导电，属于绝缘体，故B不符合题意；C. 塑料、橡胶、陶瓷都不容易导电，都属于绝缘体，故C符合题意；D. 石墨容易导电属于导体，玻璃、纯净水不容易导电，属于绝缘体，故D不符合题意．
点睛：熟记常见的导体：人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等．常见的绝缘体有陶瓷、玻璃、橡胶、油等；知道导体和绝缘体没有绝对的界限．
8. 如图所示，闭合开关后，两盏灯均不亮，电压表示数为零，产生这一现象原因可能是
A. L1短路B. L1断路C. L2短路D. L2断路
【答案】B
【解析】
【分析】闭合开关，灯泡不亮，原因有两个：短路或断路；又因为两灯都不亮，不可能是一灯短路，只能是断路。
【详解】A．如果L1短路不能发光，L2能够发光，电压表测量电源电压有示数，则A不符合题意；
B．如果L1断路不能发光，L2断路不发光，电压表断路无示数，则B符合题意；
C．如果L2短路不能发光，L1能够发光，电压表相当于与导线并联无示数，则C不符合题意；
D．如果L2断路不能发光，L1也是断路不能发光，电压表测量电源电压有示数，则D不符合题意。
9. 某品牌电动车刹车时，电动机必须断电，否则会引发事故。电动车左右两刹车手柄开关分别为、，行驶中用任意一只手柄刹车时，该手柄上的开关就断开，电动机停止工作。下列电路设计符合要求的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题知，任一只手柄刹车时，该手柄上的开关立即断开，电动机停止工作，说明两开关相互影响、不能独立工作，所以两开关应串联接在电路中，比较可知A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
10. 如图是小柯连接的电路，开关闭合后，发现灯L2比L1亮，关于该电路分析正确的是（ ）
A. 通过L2的电流比L1的电流大
B. L2的电阻比L1的电阻大
C. L2两端电压比L1两端电压小
D. L2的实际功率比L1的实际功率小
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图可知，两个灯泡组成串联电路，串联电路中电流处处相等，所以通过两灯电流相等，故A不符合题意；
B．两灯电流相等，且L2的实际功率比L1的实际功率大，由P=I2R可知，L2的电阻比L1的电阻大，故B符合题意；
C．由U=IR知，L2两端电压比L1两端电压大，故C不符合题意；
D．灯泡亮度有灯泡的实际功率决定，L2比L1亮，所以L2的实际功率比L1的实际功率大，故D不符合题意；
11. 某电子秤的简化电路如图所示，R0是定值电阻，Rx是压敏电阻，其阻值随着压力增大而减小，电源电压恒定不变，闭合开关S，当Rx上方压力增大时，对电路中变化的量描述正确的是（ ）
A. 电压表的示数变大B. 通过Rx的电流变小
C. 电阻Rx的阻值变大D. 电路的总功率变小
【答案】A
【解析】
【详解】闭合开关S，根据电流的流法，可以看到，这是一个串联电路，两电阻是串联的，电压表测的示定值电阻R0的电压，当Rx上方压力增大时，Rx的阻值是变小的。
A．由上述可知，Rx的阻值是变小的，电路的总电阻是变小的，电路的电流是变大的，流过R0的电流是变大的，R0是定值电阻，则R0的电压是变大的，电压表的示数变大，故A正确；
B．由A解析可知，电路的电流是变大的，这是一个串联电路，电流处处相等，通过Rx的电流是变大的，故B错误；
C．Rx是压敏电阻，其阻值随着压力增大而减小，Rx上方压力增大，则电阻Rx的阻值变小，故C错误；
D．由A解析可知，电路的电流是变大的，电源电压恒定不变，根据电功率的公式可知，电路的总功率变大，故D错误。
故选A。
12. 待测电阻Rx的阻值约为500Ω。提供的器材有：两节新干电池；电压表（量程为0~3V、0~15V）、电流表（量程为0~0.6A、0~3A）、滑动变阻器R1（10Ω 1A）、电阻箱R2（0~999Ω 5A）各一个；开关、导线若干。小华设计的四个电路如图所示，其中能准确测出Rx阻值的有几个？（ ）
A. 1个B. 2 个C. 3 个D. 4 个
【答案】A
【解析】
【详解】①由电路图可知，闭合总开关，单刀双掷开关可以使电压表分别测量Rx两端电压和电源电压，根据串联电路特点可知电阻箱两端电压，已知电阻箱的阻值和两端电压，根据欧姆定律即可求出电路中的电流，最后利用即可求出被测电阻，由于电阻箱的阻值变化范围比较大，可以改变电阻箱连入电路的电阻，从而多次测量求平均值减小误差，故能准确测出Rx阻值；
②由电路图可知，被测电阻和滑动变阻器串联，电压表测量电阻Rx两端电压，电流表测量通过电路的电流，电源的电压为3V，当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流
小于电流表的分度值0.02A，电流表无法测出电流大小其大小，也就无法测出Rx的阻值；
③由电路图可知，闭合总开关，当单刀双掷开关与Rx连接，读出电流表示数，当单刀双掷开关与R2连接，保持滑动变阻器的滑片不动，调节R2的阻值，使电流表示数与原来的示数相同，读出电阻箱R2值，即为Rx的阻值，由于R1的最大阻值和R2的阻值相差太大，R1的滑片滑动对电路中的电表示数基本上没有影响，所以不能多次测量；即不能准确测Rx阻值；
④由电路图可知，闭合总开关，当单刀双掷开关与Rx连接，电压表测量Rx两端电压，读出电压表示数；当单刀双掷开关与R2连接，保持滑动变阻器的滑片不动，调节R2的阻值，使电压表示数与原来的示数相同，读出电阻箱R2值，即为Rx的阻值，由于R1的最大阻值和R2的阻值相差太大，R1的滑片滑动对电路中的电表示数基本上没有影响，所以不能多次测量，即不能准确测Rx阻值。
综上，可以较准确地测出Rx阻值的是①。
故选A。
二、填空题（本题共9小题，每空1分，共28分）
13. 简单机械的使用，给人们的生活带来很多便利。小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正，A的树干相当于______（选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”下同）。图乙所示晾衣架在靠近天花板上的轮子是______，若晾衣架的总重为100N，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力F＝______N。丙图的螺丝刀也是一种简单机械，叫轮轴，手柄______（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力。
【答案】 ①. 动滑轮 ②. 定滑轮 ③. 25 ④. 粗
【解析】
【详解】[1]图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正，在拉动时，A的树干和绳子一起运动，起到省力的作用，相当于动滑轮。
[2]图乙所示晾衣架在靠近天花板上的轮子，轴是固定的，起到改变力的方向的作用，是定滑轮。
[3]由图乙知有四段绳子提起晾衣杆，n＝4，晾衣架的总重为100N，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力
[4]丙图的螺丝刀，手柄相当于轮轴的轮，手柄越粗，轮半径越大，相当于动力臂越大，故螺丝刀用起来更省力。
14. 随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展．汽车应用了许多物理知识，请你解答：
（1）汽油机是汽车的“心脏”，其中_________冲程将机械能转化为内能；
（2）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将_________（升高/不变/降低）；
（3）汽车发动机在工作时：发动机的温度会升得很高，通常在发动机外装有水套，汽车发动机用水作为冷却剂的主要原因是_________；
（4）汽车在爬坡时，驾驶员的操作总是加大油门同时将变速器换为低档．加大油门是使发动机发挥最大的功率，换为低档是为了减慢车速，那么，在爬坡时减慢车速的目的是___________________________．
（5）某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成______个工作循环，对外做功______次。
【答案】 ①. 压缩 ②. 降低 ③. 水的比热容大 ④. 增大牵引力 ⑤. 20 ⑥. 20
【解析】
【详解】（1）[1]在汽油机的四个冲程中，压缩冲程时，活塞压缩缸内气体，对气体做功，将机械能转化为内能。
（2）[2]当汽油在发动机内燃烧不充分时，燃料的利用率下降，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值变小，这时发动机的效率将降低。
（3）[3]汽车发动机用水作为冷却剂的主要原因是水的比热容较大，和其它物质相比，相同质量的水升高相同温度时，可以吸收较多热量。
（4）[4]爬坡时需要发动机有很大的牵引力，而单靠增大功率无法达到必要的牵引力，由
可知，当功率一定时，速度越小，牵引力越大，故减小速度可以增大发动机的牵引力。
（5）[5][6]四冲程汽油机的飞轮转速为2400r/min，则该飞轮每秒钟转40圈；因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以飞轮转40圈，共20个工作循环，对外做功20次。
15. 旋转式变阻器（如图所示）与滑动变阻器相比，外形不同，但原理都是通过改变接入电路的导体的___________来改变其接电路的电阻。若图中旋转式变阻器的A、B两接线柱连入电路，则连入电路的弧形电阻片是___________段（选填“AP”、“PC”或“AC”），当转轴顺时针旋转时，它连入电路的电阻将___________选填（“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 ①. 长度 ②. AP ③. 变大
【解析】
【详解】[1]滑动变阻器是通过改变接入电路的导体的长度来改变其连入电路的电阻的，由于转式变阻器与滑动变阻器工作原理相同，所以转式变阻器也是通过改变接入电路的导体的长度来改变其连入电路的电阻的。
[2][3]图中旋转式变阻器的A、B两接线柱连入电路，则连入电路的弧形电阻片是AP段；当轴顺时针旋转时，AP段连入电路的电阻丝的长度变大，它连入电路的电阻将变大。
16. 为践行“低碳理念”，LED节能灯在生活中使用越来越广泛。现有一盏标有“24V 12W”LED灯，其亮度与“220V 100W”的普通白炽灯相当。
（1）若上述LED灯和白炽灯都正常工作相同时间，两灯消耗的电能之比是______；
（2）某种白炽灯工作时的能量转化情况如图，则该白炽灯的发光效率是____。
【答案】 ①. 3∶25 ②. 10%
【解析】
【详解】（1）[1]两灯正常工作时的功率为
PLED=12W，P白炽灯=100W
由W=Pt可知两灯消耗的电能之比
WLED∶W白炽灯=PLEDt∶P白炽灯 t=PLED∶P白炽灯=12W∶100W=3∶25
（2）[2]白炽灯的发光效率
17. 把1 kg初温为35 ℃的水加热到85 ℃，消耗了10 g的煤气，此过程燃气完全燃烧放出的热量为___________J，加热装置的效率为___________。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值q煤气=4.2×107 J/kg]
【答案】 ①. 4.2×105 ②. 50%
【解析】
【详解】[1]10g煤气完全燃烧放出的热量为
Q放=m煤气q=10×10-3kg×4.2×107J/kg=4.2×105J
[2]水吸收的热量为
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(85℃-35℃)=2.1×105J
加热装置的效率为
18. 利用如图所示装置可完成以下实验。
（1）要探究“不同物质吸热升温的现象”，应选择___________两图进行实验；
（2）利用图甲估测燃料1的热值，可将器材中的液体a调整为水（水的比热容已知），还应准备的测量工具是___________。通过粗略测量，发现热值的测量值比真实值要小很多，原因可能是___________（写出一点即可）。
【答案】 ①. 甲、丙 ②. 天平 ③. 燃料不可能完全燃烧或热量有损失，Q放>Q吸
【解析】
【详解】（1）[1]要探究“不同物质吸热升温的现象”，需要燃烧相同的燃料，比较质量和初温相同的液体升高的温度，故应选用甲、丙两套装置。
（2）[2][3]由题意可知，燃料1燃烧提供热量来加热水，由Q放=m燃料1q和Q吸=c水mΔt可知，为估测燃料1的热值，应用托盘天平测出燃料1的质量和水的质量；燃料1在燃烧时，可能不能完全燃烧，故热值会偏小，也可能的原因是热量有损失，使得Q放>Q吸。
19. 如图所示为小亮设计的电路图，闭合开关_____时，L1、L2和L3组成串联电路；闭合开关_____时，L1和L2组成并联电路。如果要使灯L2亮、灯L1、L3不亮，则应将闭合开关_____。
【答案】 ①. S3 ②. S1和S2 ③. S1
【解析】
【详解】[1]由图可知，要使灯L1、L2和L3组成串联电路，应将三灯首尾相连接到电源两端，则需闭合开关S3。
[2]要使L1、L2组成并联电路，则需让电流从电源流出分别流入两灯中再汇合共同流入电源负极，则需闭合开关S1、S2。
[3]如果要使灯L2亮、灯L1、L3不亮，只要电流通过灯L2，则应将开关S1闭合。
20. 小明家电能表上月底的示数为，本月底的示数如图所示,他家本月消耗电能 _______ kW·h.小明家同时工作的用电器总功率不得超过 ________ W.小明将一个电风扇单独接入电路中,10min内电能表的指示灯闪烁了32次,此过程中电风扇消耗电能 _______ J,其功率为 _______ W．
【答案】 ①. 100.5 ②. 8800 ③. 36000 ④. 60
【解析】
【详解】第一空．小明家本月消耗电能2918.7 kW·h-2818.2 kW·h=100.5 kW·h；
第二空．小明家同时工作的用电器总功率不得超过P总=UI=220V40A=8800W;
第三空．电风扇单独接入电路中,10min消耗电能:W= kW·h=0.01 kW·h=36000J;
第四空．电风扇的功率：P===60W.
21. 如图甲所示，闭合开关S，从最右端a向左移动滑片P直至小灯泡正常发光，两电压表的示数与电流表示数的关系如图乙所示，则电源电压为_______V，小灯泡的额定功率为_______W。
【答案】 ①. 4.5 ②. 1.05
【解析】
【详解】[1][2]由图甲得，灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1、V2分别测量灯泡、滑动变阻器的电压，电流表测量电路电流。滑动变阻器的滑片最右端a向左移动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电阻变小，电路中的电流变大，灯泡分到的电压变大，滑动变阻器分到的电压变小。从由图乙得，当电路电流为0.1A时，两电压表的示数分别为0.5V、4V，电源电压为
电路中电流最大为0.3A，滑动变阻器的电压为1V，此时灯泡正常发光，灯泡的额定电压为
小灯泡的额定功率为
三、解答题（本大题共7小题，共48分）
22. 如图所示，用滑轮组提升重物用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法．
（ ）
【答案】
【解析】
【详解】对由一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，在不计滑轮自重及摩擦的情况下，动滑轮和重物由几股绳子承担，拉力就是滑轮组提升物重的几分之一．由此可知绳子股数越多越省力，根据题意滑轮组最省力的绕法是绳子股数最多，即三股绕线的方法．
23. 甲图为按压式订书机，乙图是该订书机工作时杠杆原理的简化图，请在图乙中画出阻力臂l2和人手在A点施加的最小动力F1。
【答案】
【解析】
【详解】过O点作阻力F2的垂线，即为阻力F2对支点O的力臂l2；由杠杆原理可知，当阻力和阻力臂一定时，要让动力最小，则需动力臂最长。阻力方向向上，阻碍杠杆逆时针转动，则动力促使杠杆逆时针转动，那么动力的方向应该向下。连接支点O与动力的作用点A即为最长力臂，过动力的作用点作垂线就得到施加的最小动力F1；OA长度大于l2，由杠杆原理F1l1=F2l2可知，F1小于F2，作图时F1的线段长度小于F2的线段长度。如图所示：
24. 图中所示电路中，有两个小灯泡，请在图中〇内，分别填入及或的符号，要求开关闭合时两灯均能发光，两电表的示数均不为零且电流表示数尽可能小。
【答案】详情见解析
【解析】
【详解】若上面的〇内为电灯，要使两灯都发光，电流从电源正极流出经过两灯回到负极，另外两个〇内必须是电压表，该图不符合题意；
若中间的〇内为电灯，要使两灯都发光，电流从电源正极流出，经过开关后分为两条支路，一条支路为灯、电流表，另一条支路为另一灯，再回到负极，所以上面〇内为电流表，下面〇内为电压表，如甲图所示，开关闭合时两灯均能发光，两电表的示数均不为零；
若下面〇内为电灯，要使两灯都发光，电流从电源正极流出，分为两条支路，一条支路为开关、灯，另一条支路为另一灯，再经电流表回到负极，所以上面〇内为电流表，中间〇内为电压表，如乙图所示，开关闭合时两灯均能发光，两电表的示数均不为零；
题目还要求，电流表的示数尽可能小，而甲图测量一条支路的电流，乙图测量干路电流，所以甲图符合题意，答案如下图所示
25. 百度联手奇瑞汽车，在安徽省芜湖市打造了国内首个全无人车运营区域．某正在测试中的一款无人汽车，其质量为1.6×103kg，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶75min，消耗汽油6.4kg，所受的阻力是汽车总重的0.05倍，汽油的热值是4.5×107J/kg.求:
(1)汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力．
(2)汽车行驶75min牵引力做功．
(3)汽车发动机的效率．
【答案】(1)800N；(2)7.2×107；(3)25%
【解析】
【详解】（1）由知道，汽车总重力是：，
故汽车行驶时受到的阻力是：，
由于汽车在平直公路上匀速行驶，即汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，；
（2）由知道，汽车行驶的距离是：
，
牵引力做功是：；
（3）6.4kg汽油完全燃烧放出的热量是：，
所以，汽车发动机的效率是：
26. 如图甲所示，电路中电源电压不变，定值电阻R0=10Ω，滑动变阻器R最大阻值为15Ω，灯泡L的额定电压为6V，其电流和两端电压的关系如图乙所示。当闭合开关S、S1，断开S2，滑动变阻器滑片位于最右端时，灯泡L的实际功率为1.2W。求：
（1）灯泡的额定功率；
（2）电源电压；
（3）只闭合开关S、S2，电路消耗的最小电功率。
【答案】（1）4.8W；（2）11V；（3）4.84W
【解析】
【详解】解：（1）由图乙可知，当灯泡两端电压为6V时，通过灯泡的电流为0.8A，即灯泡的额定电流为0.8A，所以灯泡的额定功率为
P额=U额I额=6V×0.8A=4.8W
（2）当只闭开关S、S1，滑动变阻器滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为15Ω，L与滑动变阻器R串联。由图像知，当通过灯泡的电流为0.6A时，灯泡两端电压UL=2V，灯泡的实际功率为
PL实=UL×IL=2V×0.6A=1.2W
由串联电路特点和欧姆定律可得，电源电压为
U=UL+U滑大=UL+ILR滑大=2V+0.6A×15Ω=11V
（3）只闭合开关S、S2，R0与R串联，当R接入阻值最大为15Ω时，电路中的电阻最大，根据可知，当电压一定时，电功率最小，最小电功率为
答：（1）灯泡的额定功率为4.8W；
（2）电源电压为11V；
（3）只闭合开关S、S2，电路消耗的最小电功率为4.84W。
27. 在探究杠杆平衡条件的实验中，每个钩码重1N。
（1）实验前杠杆如图甲所示，需调节___________使杠杆处于水平位置平衡；
（2）杆平衡后如图乙所示在杠杆B点挂3个相同的钩码，则在杠杆的D点挂___________个相同的钩码，就可使杠杆重新在水平位置平衡；
（3）保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时测出多组动力臂l1和动力F1数据绘制了l1﹣F1的关系图像，如图丙所示。由图像推算，当l1为0.6m时，F1为___________N；
（4）如图丁所示，用竖直向上的力匀速拉动质量分布均匀的另一杠杆，杠杆转动过程中，拉力F的大小将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。现用竖直向上的拉力将重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，此时杠杆的机械效率为___________。若将重物的悬挂点由A点（为第1次）向右移至B点（为第2次），将重物提升相同的高度，两次有用功___________（选填“相等”或“不等”），第___________（选填“1”或“2”）次杠杆的机械效率高。
【答案】 ①. 平衡螺母 ②. 4 ③. 0.5 ④. 不变 ⑤. 90% ⑥. 相等 ⑦. 2
【解析】
【详解】（1）[1]杠杆左端向下倾斜，右端上翘，说明左端沉，故应向右调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）[2]设一个钩码重为G，一格为l，根据杠杆平衡条件可得
3G×4l=FD×3l
所以FD =4G，即需在D点挂4个钩码。
（3）[3]由于题中的阻力和阻力臂不变，利用图像中任意一组数据都能得出
F2l2=F1l1=0.1m×3N=0.3N·m
故若当l1为0.6m时，F1为
（4）[4]当重物被提升的过程中，根据数学知识可知动力臂与阻力臂的比值不变，且重物的重力不变，由杠杆平衡条件可知拉力不变；
[5]物体上升的高度为
h=10cm=0.1m
拉力移动的距离为
s=25cm=0.25m
此时杠杆的机械效率为
[6]杠杆提升物体时，对物体做有用功，克服杠杆重做额外功，并且
W有用+W额=W总
设杠杆重心升高的距离为h，所以有
Gh1+G杠杆h=Fh2
G不变，h1不变，G杠杆不变，物体从A点到B点，物体还升高相同的高度，有用功不变，即两次所做的有用功相等；
[7]杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，则Gh1+G杠杆h变小，所以Fh2也变小；由
可知，总功变小，有用功不变，所以机械效率变大，即第2次杠杆的机械效率高。
28. 在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为10Ω）。
（1）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整___________；
（2）连接完电路后闭合开关，发现电压表的示数接近电源电压，反复移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数基本不变。发生故障的原因可能是___________；
（3）闭合开关前，应将图甲中滑动变阻器的滑片滑到___________（选填“A”或“B”）端。闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是 ___________V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向___________（选填“A”或“B”）端移动；
（4）实验中应根据___________（灯泡亮度/电压表示数/电流表示数）确定灯泡是否正常发光了。根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像（如图丙所示），分析图像可知：
① 小灯泡的额定功率为___________W；
② 当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
③ 实验中观察到：当小灯泡两端的电压低于0.5V时，小灯泡不发光，根据图像分析其原因是___________。
【答案】 ①. ②. L断路或滑动变阻器短路 ③. A ④. 2.2 ⑤. B ⑥. 电压表示数 ⑦. 0.625W ⑧. 变大 ⑨. 实际功率远小于额定功率
【解析】
【详解】（1）[1]小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为
故电流表选用小量程与灯串联，电路如下图
（2）[2]当滑动变阻器短路时，电压表测灯泡两端的电压，即电源电压，反复移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数基本不变，符合题意；
当滑动变阻器断路时，整个电路断路，则电压表示数为0，反复移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数不变，仍然为零，不符合题意；
当灯泡断路时，电压表串联在电路中，电压表与电源两极连接，测量电源电压，反复移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数基本不变，符合题意；
当灯泡短路时，电压表示数为0，反复移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数基本不变，仍然为零，不符合题意；
故发生故障的原因可能是滑动变阻器短路或者灯泡断路。
（3）[3]闭合开关前，为保护电路，应将图甲中滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处的A端；
[4][5]由图乙知道，电压表使用0～3V量程，分度值0.1V，示数为2.2V，小于灯的额定电压2.5V，由串联电路的分压原理知道，要使灯泡正常发光，应向B端移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的电阻变小，从而使灯泡两端的电压增大到2.5V为止。
（4）[6] 灯在额定电压下正常发光，实验中应根据电压表示数确定灯泡是否正常发光了；
① [7]根据制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像知道，灯在额定电压下的电流为0.25A，小灯泡的额定功率为
P=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W
②[8]当电压表的示数增大时，通过灯的电流也变大，由P=UI知道，灯的功率变大，灯的温度升高，灯丝的电阻变大，由欧姆定律，电压表与电流表的示数之比即灯的电阻变大。
③[9]灯泡的额定功率为0.625W；由图像知道，当小灯泡两端的电压低于0.5V 时，通过灯泡的电流小于0.1A，由P=UI知道，灯泡的实际功率过小，所以不能看到灯泡发光。
29. 小明实验小组探究电流与电阻的关系。可供使用的实验器材有：电源（电压为6V，保持不变），电流表、电压表、开关各一个，阻值不同的定值电阻四个（5 Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω 2A”、“50Ω 1A”），导线若干。
（1）小明正确连接电路后，将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1.5V，记下此时电流表的示数I1，此时滑动变阻器接入电路的阻值为___________Ω；
（2）将5Ω电阻换成10Ω电阻后，闭合开关，此时滑片应向___________（选填“c”或“d”）端移动，同时要观察___________（选填电流表/电压表）才可能达到实验目的。移动滑动变阻器滑片的目的是___________；
（3）为了能用5Ω、10Ω、15Ω三个定值电阻进行实验，应选择规格是___________的滑动变阻器；
（4）小明在换用15Ω电阻做实验时，发现电压表的小量程突然损坏，他灵机一动，断开开关，将___________就解决了这个问题；
（5）小明将实验得到的数据填入表中，分析实验数据，得出的结论是___________；
（6）实验时若小明也想用20Ω的定值电阻做该实验，则通过计算可知，它所用的滑动变阻器的最大阻值不能小于___________Ω。
【答案】 ①. 15 ②. d ③. 电压表 ④. 控制定值电阻两端电压不变 ⑤. 50Ω 1A ⑥. 电压表并联在变阻器两端 ⑦. 电压一定时，电流与电阻成反比 ⑧. 60
【解析】
【详解】（1）[1]根据欧姆定律可知电路中的电流
根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压
U滑=U-U1=6V-1.5V=4.5V
根据欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路的阻值
（2）[2][3][4]实验中应保持定值电阻两端的电压不变，将5Ω电阻换成10Ω电阻后，由串联分压可知，闭合开关，定值电阻两端的电压变大，为保持定值电阻两端的电压不变，由串联电路电压的规律可知应让滑动变阻器两端的电压变大，由串联分压可知此时滑片应向右端移动，同时要观察电压表才可能达到实验目的，实验中移动滑动变阻器滑片的目的是保持定值电阻两端的电压不变。
（3）[5]为了能用5Ω、10Ω、15Ω三个定值电阻进行实验，定值电阻两端的电压始终保持UV=1.5V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压
U滑=U-UV=6V-1.5V=4.5V
变阻器分得的电压为电压表示数的
根据分压原理，当接入15Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为
R滑=3×15Ω=45Ω>20Ω
即应选择规格为“50Ω 1A”的滑动变阻器。
（4）[6]小明在换用15Ω电阻做实验时，发现电压表的小量程突然损坏，由串联电路的电压规律可知，此时滑动变阻器两端的电压
U滑=U-UV=6V-1.5V=4.5V
因此可将电压表选用大量程并在滑动变阻器两端。
（5）[7]由表中数据可知，根据欧姆定律可知
UV=IR=0.3A×5Ω=1.5V
得出的结论：当电阻两端电压一定时，电流与电阻成反比。
（6）[8]实验中应保持定值电阻两端的电压不变，为1.5V，根据串联分压特点可知
实验时用20Ω的定值电阻做该实验，则滑动变阻器的最大阻值不能小于
3×20Ω=60Ω
30. 阅读短文，回答问题。
“阳光动力2号”太阳能飞机
世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图）飞机的表面使用一种碳纤维材料，其承载能力要比一般材料更好，但质量仅与一辆小型汽车相差无几。飞机上设有的通话、网络等设备，可随时保证飞机与地面的联系。白天，飞机飞行高度达到海拔8500米，依靠两翼上安装的太阳能电池板为直流电动机提供动力，同时对锂电池充电以保证夜间或阴雨天不间断飞行。晚上，依靠储存在锂电池里的电能继续飞行。并且下降到1500米的高度，以减少能耗。飞机的有关技术参数如下表：
（1）白天飞机在高海拔高度飞行，而晚上下降到低海拔高度飞行，这一过程_________能转化为___________能；
（2）若锂电池充满电后的总储存量约为6×108J。某次飞行消耗了锂电池总储存量的20%，发动机转换效率为70%，则发动机输出的机械能为___________J，若这些机械能改由航空燃油来提供，不计能量损失，需要完全燃烧氢气___________m3（已知氢气的热值为1.4×108J/m3）；
（3）若飞机发动机最大功率为54kW，飞机在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航，所受的阻力为___________N，若飞机沿水平方向飞行过程中所受阻力与速度的平方成正比，则当飞机以15m/s速度沿水平方向运行时，发动机输出的功率为___________ W。
【答案】 ①. 重力势 ②. 动 ③. 8.4×107 ④. 0.6 ⑤. 1.8×103 ⑥. 6.75×103
【解析】
【详解】（1）[1][2]白天飞机在高海拔高度飞，而晚上下降到低海拔高度飞行，高度降低，质量不变，所以重力势能减小，而速度增大，动能增大，这一过程是重力势能转化为动能。
（2）[3][4]飞机的锂电池总的储存能量6×108J，飞机飞行消耗了锂电池总储存量的20%，发动机输出的机械能为
W机=6×108J×20%×70%=8.4×107J
由题意可知
Q=Vq= W机
不考虑能量损失，需要完全燃烧氢气体积为
（3）[5]由
可得，飞机在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航时，所受的阻力为
[6]飞机沿水平方向飞行过程中所受阻力与速度成正比，即f=kv2，所以飞机分别以30m/s和15m/s的速度飞行时，有
带入数据得
解得f2=450N，当飞机以15m/s速度沿水平方向运动时，发动机的推力为
F2=f2=450N
发动机输出的功率为
P2=F2v2=450N×15m/s=6.75×103W
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.3
0.15
0.1
飞机净/总质量/kg
2300/3600
发动机最大功率 kW
54
锂电池能量密度/ kW·h/kg
0.25
发动机转换效率
70%
锂电池的总质量/kg
667
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