2023-2024学年江西省吉安市青原区九年级(上)期末物理试卷(含详细答案解析)
展开1.为了让同学们养成关注生活和社会的良好习惯,老师倡导同学们对身边一些常见的物理量进行估测。下列估测最接近实际的是( )
A. 教室内节能灯工作时的电流约为4AB. 一节新干电池的电压约为3V
C. 实验室所用一段导线的电阻约为100ΩD. 通过家用空调器的电流约为5A
2.中华传统美德中百善以孝为先,就读初三的李旦同学为了回报家人的养育之恩,利用中秋团圆的机会,亲手给家里人煲鸡汤。在此过程中,涉及到的有关物理现象不正确的是( )
A. 鸡汤香气四溢,说明分子在不停地做无规则运动
B. 煲汤升温过程中,鸡汤温度升高,内能增大
C. 锅盖“跳动”过程的能量转化与内燃机做功冲程相似
D. 煲汤过程中,锅内的水因汽化逐渐减少,水的比热容减小
3.下列关于电阻的说法,正确的是( )
A. 滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻线的横截面积的大小来改变电阻的
B. 长度、横截面积、温度均相同的铜导线和镍铬合金导线,镍铬合金的电阻大
C. 一切导体的电阻都随着温度的升高而增大
D. 当导体中电流为零时,导体的电阻也为零
4.加油站规定:“严禁用塑料桶装汽油”,这样规定的理由是( )
A. 塑料和汽油会起化学变化,使汽油变质
B. 汽油会腐蚀塑料,造成漏油
C. 塑料桶装汽油容易产生静电,引燃汽油造成火灾
D. 塑料桶装汽油容易产生静电,人触桶外壳会造成触电伤害
二、多选题:本大题共2小题,共6分。
5.如图所示的电路中,电源电压恒定不变,开关都闭合后,电路正常工作。当断开开关S1时,下列判断中正确的是( )
A. 电流表示数变小B. 电压表示数不变
C. 电压表和电流表示数之比变大D. 没有电流通过R0
6.如图所示,是电阻甲和乙的U−I图像,根据图像信息,正确的是( )
A. 当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
B. 当乙两端电压为2.5V,其电阻值为5Ω
C. 将甲和乙串联,若电流为0.4A,则乙功率为0.4W
D. 将甲和乙并联,若电压为1V,则它们的干路电流为0.4A
三、填空题:本大题共8小题,共16分。
7.烹饪食物主要是通过______(选填“做功”或“热传递”)的方式增大食物的内能;使用煤气时,煤气罐内的煤气质量减少,煤气的热值______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
8.为了实现中国2030年前“碳达峰”,新疆的达坂城号称“百里风区”风力发电站可以将风能转化为______能从而减少CO2的排放。在转化过程中,能的总量______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
9.将用不同纳米材料做成的A、B两板相互摩擦后,接入电路并闭合开关,电路中有电流通过(如图所示),则此时A、B板整体在电路中相当于______(填电路元件),A板相当于该元件的______极。
10.如图甲中电路,闭合开关后,电流表A和A1的偏转角度一样如图乙所示,则通过灯L1的电流为______ A,通过灯L2的电流为______ A。
11.如图所示电路,电源电压为6V。当开关S闭合时,规格相同的两盏灯L1和L2串联,且流过L1的电流为1A。则图中②位置处电表应为______表(选填“电流”或“电压”),①位置处电表示数大小为______。
12.十字路口的红、绿灯是______联的;现在的红、绿灯普遍使用发光二极管,制成发光二极管的主要材料是锗、硅,它们属于______材料(选填“半导体”、“导体”、“绝缘体”)。
13.某用电器的电阻是10Ω,接在220V的电源上,正常工作时的电流2A,则该用电器正常工作1min消耗了______ J的电能,该用电器的电功率是______ W。
14.已知定值电阻R1:R2=3:4,将它们串联接入电路,电阻两端的电压之比为______;将它们并联接入电路,相同时间内消耗的电能之比为______。
四、实验探究题:本大题共4小题,共28分。
15.小明同学为了“探究物体吸收的热量与物质种类的关系”,利用如图所示的实验装置进行实验,并记录数据如表所示,请你根据表中的数据回答下列问题:
(1)实验中,要在甲、乙两个相同的烧杯中分别加入______(选填“质量”或“体积”)相等的水和食用油,这种实验探究方法是______;
(2)另外还需选择两个完全相同的电加热器,选择相同的电加热器目的是为了______。
A.相同时间内,两个电加热器对水和食用油放出的热量相同。
B.在相同时间内,使水和食用油升高的温度相同。
(3)根据列表中的数据可知,使水和食用油升高相同的温度,______需要的加热时间更长,说明它的吸热本领更强。物理中用比热容来反映不同物质的吸热本领,其单位是______。______(选填“水”或“食用油”)更适合作汽车发动机的冷却液。
(4)根据表格中的数据,可得出食用油的比热容和水的比热容之比是______。
16.如图甲所示,是小明测量未知电阻Rx(阻值约为5Ω)的实验电路,滑动变阻器的规格为“30Ω1A”,电源电压为3V。
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片置于最______(选填“左”或“右”)端。
(2)检查电路无误后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则故障原因可能是______。
A.Rx断路
B.Rx短路
(3)排除故障后,闭合开关,电流表示数为0.4A,电压表示数如图乙所示,则Rx=______Ω;接下来他移动滑动变阻器的滑片,测出多组电压、电流数值,这样做的目的是______。
(4)完成实验后,小明还想继续探究电流与电阻的关系,他找来了10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω五个定值电阻。在保证电路各元件安全的情况下,要想完成五次实验,小明应控制定值电阻两端电压最小为______ V,该实验中,滑动变阻器的作用除了保护电路外,还有______的作用。实验中,完成了5Ω的电阻实验后,断开开关,将滑动变阻器调到最大值,并将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻。再次闭合开关,将滑动变阻器滑片适当滑动,使电压表示数恢复到上一次读数,此时滑动变阻器接入电路中的阻值比上一次更______(选填“大”或“小”)。
17.如图所示,小蕾同学所在小组在探究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时采用了的实验装置,其中a、b、c、d四个相同的容器内封闭着等量的空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
(1)实验中通过观察U形管中______的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少;
(2)甲图所示的实验装置,为了保证在______相同时研究电流通过电阻丝产生的热量与______的关系,通电一段时间,______(选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多;
(3)将甲装置改换如图乙所示,为探究电流通过导体时产生热量的多少与电流大小的关系,d容器中的电阻丝的电阻应该为______Ω(选填“5”或“10”);通电一段时间,c容器中电流产生的热量较多,则可以得出的实验结论是:在______和______一定时,电流越大,产生的热量越多。
18.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V。
(1)请将图甲中的电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左滑时,电路中电流变小。
(2)连接电路前,开关必须______;
(3)开关闭合前,发现电流表的指针如图乙所示,则应该进行的操作是______。
(4)移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.3V时,为了让灯泡正常发光,此时应将滑片向______(左/右)侧移动。
(5)当灯泡正常发光时,电流表示数如图丙所示,电流表的读数为______ A,则小灯泡额定功率为______ W。
(6)要完成上述表中数据测量,实验中滑动变阻器的总阻值至少为______Ω。
五、计算题:本大题共3小题,共22分。
19.为了减少大气污染,可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤,已知q秸秆煤=2.1×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg⋅℃),求:
(1)完全燃烧2kg秸秆煤可放出多少J热量;
(2)若这些热量有80%被水吸收,可使多少kg水温度由10℃升高到60℃。
20.如图所示,电阻R1的阻值为20Ω,当开关闭合时,电流表A的示数为0.6A,电流表A1的示数为0.2A。求:
(1)电源电压;
(2)通过电阻R2的电流;
(3)电阻R2的阻值。
21.在如图甲所示的电路中,电源电压恒定,定值电阻R1的阻值为16Ω,滑动变阻器的最大阻值是40Ω,小灯泡的额定电压为6V,通过小灯泡的电流与其两端电压的关系如图乙所示。当开关S2闭合,S1、S3断开时,滑动变阻器接入电路中的阻值为4Ω,小灯泡恰好正常发光。求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)电源电压;
(3)当开关S1、S2、S3都闭合时,移动滑动变阻器的滑片P,当电路消耗的总功率为6W时,求滑动变阻器接入电路中的电阻值。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:A、教室内节能灯工作时的电流约为0.1A,故A不符合实际;
B、一节新的干电池电压为1.5V,故B不符合实际;
C、因为长1m、横截面积为1mm2的铜导线电阻为0.017Ω,而实验用的导线一般不到0.3m,其电阻很小,一般我们是将其阻值忽略,故C符合实际;
D、家用空调器的工作电压为220V,功率一般为1000W左右,则工作时的电流为:I=PU=1000W220V≈5A,故D符合实际。
故选:D。
不同物理量的估算,有的需要凭借生活经验,有的需要简单的计算,有的要进行单位的换算,最后判断最符合实际的是哪一个。
本题考查了对常见物理量的了解,属于基础题。
2.【答案】D
【解析】解:A、煲鸡汤时,鸡汤香气四溢是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故A正确;
B、煲汤升温过程中,鸡汤吸收热量,温度升高,内能增大,故B正确;
C、煲鸡汤过程中,锅盖“跳动”是水蒸气的内能转化为锅盖的机械能,此过程中的能量转化与内燃机的做功冲程相似,故C正确;
D、煲汤过程中,锅内的水质量减少,但水的比热容不变,故D错误。
故选:D。
(1)扩散现象说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动;
(2)物体吸收热量,内能增加;
(3)煲鸡汤时限压阀转动,能量转化是内能转化为机械能;
(2)比热容是物质本身的一种特性,决定于物质的种类和状态,与质量多少无关。
本题考查了与热学相关的多个知识点,联系生活中的现象,能用相关热学知识做出解释是解答的关键。
3.【答案】B
【解析】解:A、滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的,是长度而不是横截面积,故A错误;
B、铜的导电能力比镍铬合金丝强,因此长度和横截面积均相同的铜导线和镍铬合金丝,在同一温度下,镍铬合金丝的电阻大,故B正确;
C、多数金属导体的电阻随着温度的升高而增大,不是一切导体电阻都如此,故C错误;
D、导体的电阻受材料、长度、横截面积、温度影响,不受外界的电流、电压影响,故D错误。
故选:B。
(1)材料、长度、横截面积、温度都影响电阻,而在实际生活中连续改变电阻最方便的办法就是改变长度,所以滑动变阻器是改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的;
(2)材料、长度、横截面积、温度都影响电阻;
(3)导体的电阻与温度有关,有的导体电阻随温度升高而增大,有的导体电阻随温度的升高而减小;
(4)电阻是导体本身的性质,不受外界电流、电压的影响。
(1)当电阻一定时,电流与电压成正比,当电压为0时,电流也为0,不要误以为电压为0时,电阻变成0了;
(2)记住影响电阻大小的四个因素。
4.【答案】C
【解析】解:汽油与塑料桶壁不断摩擦,使塑料桶带电产生火花放电,引燃汽油造成火灾,因此严禁用塑料桶装汽油。
故选:C。
塑料和油属于不同物质,相互摩擦出现一个物体带正电,一个物体带负电现象,由于塑料是绝缘体,不能把电荷及时导向大地,容易发生放电产生电火花,容易引燃塑料桶中的油。
掌握摩擦起电知识,由于放电容易出现电火花引燃其他的易燃物,所以要把摩擦过程的电荷及时导入大地。
5.【答案】ABC
【解析】解:根据实物图可知,开关都闭合后,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表测量干路中的电流;
当断开开关S1时,电路为R0的简单电路,有电流通过R0,电压表测量电源电压,电流表测量电路中的电流,故D错误;
由于电源电压不变,所以电压表的示数不变,故B正确;
根据并联电路的电流规律可知,断开开关S1时,电流表只测量通过R0的电流,干路中的电流变小,电流表示数变小,故A正确;
由于电压表示数不变,电流表示数变小,所以电压表和电流表示数之比变大,故C正确。
故选:ABC。
根据实物图可知,开关都闭合后,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表测量干路中的电流;
当断开开关S1时,电路为R0的简单电路,电压表测量电源电压,电流表测量电路中的电流;
根据并联电路电流的规律判定电流表示数的变化,进而判断出电压表和电流表示数之比的变化。
本题考查了电路的动态分析,分清电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
6.【答案】BC
【解析】解:
A.由图象可知,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故A错误;
B.由图象可知,当乙两端电压为2.5V时,通过的电流为0.5A,
由I=UR可得,乙的阻值R乙=U乙I乙=Ω,故B正确;
C.将甲和乙串联,若电流为0.4A,则通过两电阻的电流均为0.4A,
由图象可知此时U甲′=2V、U乙′=1V,
乙功率为P=U乙′I=1V×0.4A=0.4W,故C正确;
D.若甲和乙并联,若电压为1V,则它们两端的电压均为1V,
由图象可知此时I甲′=0.2A、I乙′=0.4A,
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,干路电流:
I=I甲′+I乙′=0.2A+0.4A=0.6A,故D错误。
故选:BC。
(1)根据图象读出甲两端电压为0.5V时通过的电流;
(2)根据图象读出乙两端电压为2.5V时通过的电流,根据欧姆定律求出其电阻值;
(3)将甲和乙串联,通过两电阻的电流相等,根据图象读出两电阻两端的电压,根据P=UI可得乙功率;
(4)将甲和乙并联,它们两端的电压相等,根据图象读出通过两电阻的电流,根据并联电路的电流特点求出干路的电流
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
7.【答案】热传递 不变
【解析】解:用煤气炉烹饪食物,食物从锅中吸收热量,用热传递的方式增大食物的内能;燃料的热值与质量无关,所以剩余煤气的热值不变。
故答案为:热传递;不变。
改变内能的方法有两个:做功和热传递;热值是燃料的一种特性,与质量、是否完全燃烧等无关。
本题考查内能的改变、对热值特性的理解,属于基础题。
8.【答案】电 不变
【解析】解:风力发电时将风能转化为电能;
根据能量守恒定律可知,能量在转化和转移的过程中,能量的总量不变。
故答案为:电;不变。
风力发电机在工作时,将风能转化为电能;
能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式或是从一个物体转移到另一个物体,能量的总量不变。
本题考查了风力发电时的能量转化,以及对能量守恒定律的理解,属于基础题。
9.【答案】电源 负
【解析】解:将A、B板接入如图所示的电路后闭合开关,电路中有电流通过,说明A、B板整体对外提供电能,相当于电路中的电源;
根据电路中电流方向可知,A板相当于电源负极。
故答案为:电源;负。
(1)电路的组成:电路是由提供电能的电源、消耗电能的用电器、控制电路通断的开关和输送电能的导线四部分组成,缺少或不完整都会影响电路的正常工作;
(2)在电源外部,电流从电源正极流向负极。
本题考查了电路组成和电源正负极的判断,属于基础知识考查。
10.【答案】
【解析】解:
由电路图甲可知,两灯泡并联,因电流表A在干路上,则电流表A测总电流,即通过电源的电流,电流表A1与灯L1串联,则电流表A1测通过灯L1的电流;
电流表A和A1的偏转角度一样如图乙所示,因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A的量程为0∼3A,分度值为0.1A,示数为0.7A,即干路上的电流I=0.7A。
电流表A1的量程为0∼0.6A,分度值为0.02A,示数0.14A,即通过灯 L1的电流I1=0.14A。
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可得,
通过灯L2的电流I2=I−I1=0.7A−0.14A=0.56A。
故答案为:0.14;0.56。
由电路图可知,两灯泡并联,电流表A1测L1支路的电流,电流表A测干路电流,根据并联电路的电流特点和电流表指针的位置确定两个电流表的量程,再根据分度值读出示数,然后根据并联电路的电流特点解答。
本题考查了并联电路电流的规律,分清电路的连接方式和电压表量程的判读是解决本题的关键。
11.【答案】电压 6 V
【解析】解:当开关S闭合时,L1和L2串联,则电流从正极出发,经开关S、灯泡L2、L1回到负极,其中表①为电压表(并联在L1、L2的两端),测量电源电压,示数为6V;
表②为电压表(并联在L2的两端)。
故答案为:电压;6。
电压表与被测用电器并联,并且在电路中相当于开路;电流表与被测用电器串联,并且在电路中相当于导线;
灯L1和L2串联,电流从电源正极流出,经开关S、电表②、灯泡L2、L1回到负极,据此分析回答。
本题考查了电压表和电流表的正确使用方法,能识别串、并联电路是关键。
12.【答案】并 半导体
【解析】解:(1)红、绿灯能独立工作、互不影响,所以红灯与绿灯的连接方式是并联;
(2)制成发光二极管的主要材料属于半导体。
故答案为:并;半导体。
(1)电路的基本连接形式有两种:一种是串联,在串联电路中电流只有一条路径,各用电器之间相互影响;另一种是并联,在并联电路中电流有多条流通路径,各个用电器之间互不影响,独立工作;
(2)发光二极管是由半导体材料制成的。
本题考查了串并联电路的辨别,明确串联电路和并联电路的特点、知道二极管的制作材料是半导体材料。
13.【答案】2.64×104 440
【解析】解:(1)该用电器正常工作1min消耗的电能:
W=UIt=220V×2A×60s=2.64×104J;
(2)该用电器的电功率:
P=UI=220V×2A=440W。
故答案为:2.64×104;440。
(1)根据W=UIt求出消耗的电能;
(2)根据P=UI求出用电器的电功率。
此题主要考查的是学生对电能和电功率计算公式的理解和掌握,基础性题目。
14.【答案】3:4 4:3
【解析】解:已知定值电阻R1:R2=3:4,将它们串联接入电路,串联电路的电流处处相等,根据U=IR可知电阻两端的电压之比为:U1U2=IR1IR2=R1R2=34;
将它们并联接入电路,根据并联电路的电压特点可知两电阻两端的电压相等,根据W=U2Rt可知相同时间内消耗的电能之比为:W1W2=U2R1tU2R2t=R2R1=43。
故答案为:3:4;4:3。
已知定值电阻R1:R2=3:4,将它们串联接入电路,串联电路的电流处处相等,根据U=IR可知电阻两端的电压之比;
将它们并联接入电路,根据并联电路的电压特点可知两电阻两端的电压相等,根据W=U2Rt可知相同时间内消耗的电能之比。
本题考查串并联电路的特点、欧姆定律的应用和电能的计算,是一道综合题。
15.【答案】质量 控制变量法 A 水 J/(kg⋅℃)水 1:2
【解析】解:(1)根据比较吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同(不同物质密度不同,根据m=ρV,体积相同的不同物质质量不同),故实验中,要在甲、乙两个相同的烧杯中分别加入质量相等的水和食用油,这种实验探究方法是控制变量法;
(2)另外还需选择两个完全相同的电加热器,根据转换法,选择相同的电加热器目的是为了相同时间内,两个电加热器对水和食用油放出的热量相同。故选A;
(3)根据列表中的数据可知,从20℃升高到24℃,水加热2分钟,食用油加热1分钟,即水和食用油升高相同的温度,水加热时间长,说明它的吸热本领更强。物理中用比热容来反映不同物质的吸热本领,其单位是J/(kg⋅℃);
根据Q=cmΔt,在质量和升高的温度相同时,水吸热多,故水更适合作发动机的冷却液。
(4)因从20℃升高到24℃,水加热2分钟,食用油加热1分钟,由转换法,食用油和水的吸热之比为1:2;根据Q=cmΔt可知,在质量和升高的温度相同的情况下,吸热与比热容成正比,可得出食用油的比热容和水的比热容之比是1:2。
故答案为:(1)质量;控制变量法;(2)A;(3)水;J/(kg⋅℃);水;1:2。
(1)(2)我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转换法;
比较物质吸热能力的2种方法:使相同质量的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(即比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强;或使相同质量的不同物质吸收相同的热量(即加热相同的时间),比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强;
(3)根据列表中的数据可知从20℃升高到24℃水和食用油的加热时间,据此回答;比热容单位是J/(kg⋅℃);
根据Q=cmΔt分析;
(4)根据从20℃升高到24℃,水和食用油的加热时间,根据Q=cmΔt可知,在质量和升高的温度相同的情况下,吸热与比热容成正比,据此得出食用油的比热容和水的比热容之比。
本题比较不同物质的吸热能力,考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法和Q=cmΔt的运用,为热学中的重要实验。
16.【答案】左 A5.5减小误差 1.5保持电压表的示数不变 大
【解析】解:(1)为了保护电路,开关闭合前应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处,即最左端;
(2)检查电路无误后,闭合开关,发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即出现这一现象的原因可能是Rx断路;故选:A;
(3)排除故障后闭合开关,电流表示数为0.4A,电压表示数如图乙,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2.2V,则Rx=UxIx=Ω;
为了减小误差,应多次测量取平均值;
(4)若要能顺利完成实验,定值电阻两端电压不能低于最小值,而定值电阻两端的电压最小时,接入到电路中的阻值为最大的电阻,且滑动变阻器阻值处于最大处,根据串联分压原理可知,U小R定大=UR定大+R滑大,即U小30Ω=3V30Ω+30Ω,
解得此时最小电压为:U小=1.5V;
探究电流与电阻的关系,移动滑动变阻器滑片,保持电压表的示数不变;
探究电流与电阻的实验中,应保持电阻两端的电压不变(即电压表示数不变);
将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,由串联分压的原理可知,其分得的电压增大(即电压表示数增大);
为使电压表示数减小为原来的值,由串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理可知应增大滑动变阻器连入电路中的电阻。
故答案为:(1)左;(2)A;(3)5.5;减小误差;(4)1.5;保持电压表的示数不变;大。
(1)为了保护电路,开关闭合前应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处;
(2)检查电路无误后,闭合开关,发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;
(3)根据图甲确定电压表选用量程,由图乙确定分度值读数,利用R=UI求出Rx的阻值;为了减小误差,应多次测量取平均值;
(4)若要能顺利完成实验,定值电阻两端电压不能低于最小值,而定值电阻两端的电压最小时,接入到电路中的阻值为最大的电阻,且滑动变阻器阻值处于最大处,根据串联分压特点得出此时最小电压,据此分析;
探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变,据此分析滑动变阻器的作用;
根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑动变阻器接入电路中的阻值。
本题测量未知电阻的阻值实验,考查了注意事项、电路故障、电阻的计算、控制变量法和欧姆定律的应用及实验操作能力等。
17.【答案】两管液面高度 电流和通电时间 电阻 b 5 电阻 通电时间
【解析】解:(1)根据转换法,实验中通过观察U形管中两管液面高度的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少;
(2)甲图所示的实验装置,两电阻串联,通过的电流和通电时间相同,而电阻不同,故为了保证在电流和通电时间相同时研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系,通电一段时间,由图可知,左侧容器中两管液面差大,由转换法以,b容器中电流产生的热量较多;
(3)将甲装置改换如图乙所示,为探究电流通过导体时产生热量的多少与电流大小的关系要控制容器中的电阻相同,通电时间相同,改变电流大小,故d容器中的电阻丝的电阻应该为5Ω;通电一段时间,c容器中电流产生的热量较多,则可以得出的实验结论是:在电阻和通电时间一定时,电流越大,产生的热量越多。
故答案为:(1)两管液面高度;(2)电流和通电时间;电阻;b;(3)5;电阻;通电时间。
(1)电流通过导体产生热量的多少不易直接观察,甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,电阻丝产生热量越多,气体膨胀程度越大,故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少,采用了转换法;
(2)电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外两个因素不变,结合串联、并联电路电流的规律和转换法可麦克分析;
(3)根据控制变量法和串联、并联电路电流的规律回答。
本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”,考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律。
18.【答案】断开 将电流表指针调零 右
【解析】解:(1)滑动变阻器的滑片向左滑时,电路中电流变小,说明电路中电阻较大,故变阻器选用右下接线柱与电流表串联在电路中,如下图所示:
;
(2)为了保护电路,在连接电路时开关要断开;
(3)开关闭合前,发现电流表的指针不在零刻度线处,则应该进行的操作是将电流表指针调零;
(4)电路连接正确操作后,小灯泡发光,此时电压表的示数为2.0V,小于灯泡额定电压2.5V,为了测量小灯泡的额定电功率,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故这时应该向右端移动滑动变阻器的滑片;
(5)电流表指针如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A;
则灯泡正常发光时的功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(6)由表中数据可知,灯泡两端电压最小为1.0V,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,电压为UR=U−U1=4.5V−1.0V=3.5V,此时电路中的电流为0.2A,滑动变阻器的阻值为:R滑=URI′=Ω。
故答案为:(1)见解答图;(2)断开;(3)将电流表指针调零;(4)0.75;(5)5;(6)17.5。
(1)滑动变阻器的滑片向左滑时,电路中电流变小,说明电路中电阻较大,据此确定变阻器选用的下端接线柱;
(2)为了保护电路,在连接电路时开关要断开,滑动变阻器的滑片要调到最大阻值处;
(3)电流表使用前需调零;
(4)比较电压表示数与灯泡额定电压大小,根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向;
(5)根据电流表选用量程确定分度值读数;利用P=UI求出灯泡的额定功率;
(6)小灯泡两端电压最小时,滑动变阻器接入电路中电阻最大,根据欧姆定律计算即可。
本题测量小灯泡的电功率实验,考查了电路连接、实验操作、电阻和功率的计算、数据处理、欧姆定律的应用等。
19.【答案】解:(1)完全燃烧2kg秸秆煤可放出的热量:Q放=m秸秆煤q秸秆煤=2kg×2.1×107J/kg=4.2×107J;
(2)根据题意可知,水吸收的热量Q吸=ηQ放=80%×4.2×107J=3.36×107J,
由Q吸=cmΔt可知,水的质量:m=Q吸c水Δt=3.36×107J4.2×103J/(kg⋅℃)×(60℃−10℃)=160kg。
答:(1)完全燃烧2kg秸秆煤可放出4.2×107J热量;
(2)若这些热量有80%被水吸收,可使160kg水温度由10℃升高到60℃。
【解析】(1)知道秸秆煤的质量和热值,利用Q放=mq求出完全燃烧2kg秸秆煤可放出的热量;
(2)根据题意可知,利用能量的利用效率求得水吸收的热量,利用Q吸=cmΔt求出水的质量。
本题考查热量的计算,解题的关键是吸热公式和热量完全燃烧放热公式的应用,是一道基础题。
20.【答案】解:由图可知,开关闭合时,两电阻并联,电流表A1测R1的电流,电流表A测总电流;
(1)由题意可知,干路电流为0.6A,通过R1的电流为0.2A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
则由欧姆定律可得电源电压:U=U1=I1R1=0.2A×20Ω=4V;
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R2的电流为:I2=I−I1=0.6A−0.2A=0.4A;
(3)由欧姆定律可得电阻R2的阻值:R2=U I2=4V0.4A=10Ω。
答:(1)电源电压为4V;
(2)通过电阻R2的电流为0.4A;
(3)电阻R2的阻值为10Ω。
【解析】由图知,开关闭合时,两电阻并联,电流表A1测R1的电流,电流表A测总电流;
(1)根据欧姆定律求出电阻R1两端的电压,由并联电路的电压特点可知电源电压;
(2)根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流;
(3)根据欧姆定律求出电阻R2的阻值。
本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,属于基础题。
21.【答案】解:
(1)由题知灯泡的额定电压为6V,由图象读出灯泡正常发光时的电流为IL=0.5A,
则小灯泡的额定功率:
P额=ULIL=6V×0.5A=3W;
(2)当开关S2闭合,S1、S3断开,L与R2串联,当滑动变阻器接入电路中的阻值为4Ω,小灯泡恰好正常发光,则电路的电流I=IL=0.5A,
滑动变阻器两端的电压:U2=IR2=0.5A×4Ω=2V;
电源电压为:U=UL+U2=6V+2V=8V;
(3)当开关S1、S2、S3都闭合时,R1、R2并联,
因并联电路各支路两端的电压相等,
则R1的功率:
P1=U2R1=(8V)216Ω=4W;
因总功率等于各电阻消耗功率之和,
所以R2的功率:P2=P−P1=6W−4W=2W;
由P=U2R可得,R2的电阻:R2=U2P2=(8V)22W=32Ω。
答:(1)小灯泡的额定功率为3W;
(2)电源电压为8V;
(3)当开关S1、S2、S3都闭合时,移动滑动变阻器的滑片P,当电路消耗的总功率为6W时,滑动变阻器接入电路中的电阻值为32Ω。
【解析】(1)由图象读出灯泡正常发光时的电流,由P=UI算出小灯泡的额定功率;
(2)当开关S2闭合,S1、S3断开,L与R2串联,当滑动变阻器接入电路中的阻值为4Ω,小灯泡恰好正常发光,根据U=IR算出滑动变阻器的电压,滑动变阻器的电压加灯泡两端的电压等于电源电压;
(3)当开关S1、S2、S3都闭合时,R1、R2并联,由P=U2R算出R1的功率;
总功率减去R1的功率即为R2的功率,根据P=U2R算出R2的电阻。
本题考查了串联和并联电路特点、欧姆定律以及电功率公式的应用,关键是利用好电源电压不变这一条件,注意知道灯泡电阻是变化的。加热时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
水的温度/℃
20
22
24
26
28
30
32
34
食用油的温度/℃
20
24
28
32
36
40
44
48
实验次数
1
2
3
4
u/v
1.0
1.5
2.0
2.5
I/A
0.2
0.25.
0.28
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