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精品解析：2023年湖南省长沙市雨花区南雅中学中考物理二模试题（解析版）
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这是一份精品解析：2023年湖南省长沙市雨花区南雅中学中考物理二模试题（解析版），共21页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（本大题共12小题，每小题3分，共36分。第1-10小题为单选题，每小题只有1个选项符合题意；第11-12题为双选题，每小题有两个答案符合题意，选对但少选得2分，错选得0分。）
1. 下列估测符合实际的是（ ）
A. 人正常步行的速度约为5m/s
B. 人游泳时受到的浮力约为500N
C. 珠穆朗玛峰顶的大气压约为1.5×106Pa
D. 人脉搏跳动10次所用时间约为1min
【答案】B
【解析】
【详解】A．正常人步行的速度约为1.1m/s，故A不符合题意；
B．人游泳时大致处于漂浮状态，故浮力等于重力，约为500N，故B符合题意；
C．珠穆朗玛峰顶海拔高，大气压要低于标准大气压，标准大气压约1×105Pa，故C不符合题意；
D．正常人1min脉搏跳动60~100次，故D不符合题意。
故选B。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，发生漫反射时光线不遵守光的反射定律
B. 图乙中，电视遥控器发出的是紫外线
C. 图丙中，“钢笔错位”是由光的折射形成的
D. 图丁中，电视机屏幕的色彩是由红、黄、蓝三种色光混合成的
【答案】C
【解析】
【详解】A．镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律，发生漫反射时，所有的光线都遵守光的反射定律，故A错误；
B．红外线可以用在电视机遥控器上，遥控器发出红外线，可以实现无线遥控，故B错误；
C．“钢笔错位”是折射现象，是由光的折射形成的，故C正确；
D．红、绿、蓝三种单色光按不同的比例混合能合成任意一种色光，所以彩色电视机的荧光屏上丰富多彩的画面是由红、绿、蓝三种单色光合成的，故D错误。
故选C。
3. 我国的二十四节气已被列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产。长期以来，我国各地劳动人民按节气安排生产活动，积累了丰富的经验。下图所示关于几个节气中物态变化的现象描述中，属于吸热的是（ ）
A. 立春时节冰化成的水B. 白露时节草叶上的露珠
C. 霜降时节枝头上的霜D. 冬至时节房檐上的冰
【答案】A
【解析】
【详解】A．立春时节冰化成水，是熔化现象，熔化吸热，故A符合题意；
B．白露时节草叶上的露珠，是空气中的水蒸气液化形成的小水滴，液化放热，故B不符合题意；
C．霜降时节枝头上的霜， 是空气中的水蒸气凝华形成的小冰粒，凝华放热，故C不符合题意；
D．冬至时节房檐上的冰，是雪熔化后的水凝固形成的，凝固放热，故D不符合题意。
故选A。
4. 2023年2月23日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号”乙运载火箭，成功发射中星26号卫星，如图。下列说法中正确的是（ ）
A. 火箭的燃料含有大量的热量，燃烧时能提供巨大的推力
B. 高压气体将火箭推向太空的过程中，原理与内燃机的压缩冲程相同
C. 火箭发射的过程中是靠电磁波和控制中心取得联系的
D. 火箭升空的过程中，燃料的热值越来越小
【答案】C
【解析】
【详解】A．热量是过程量，不用能含有来描述，故A错误；
B．高压气体将火箭推向太空的过程中，将内能转化为机械能，原理与内燃机的做功冲程相同，故B错误；
C．电磁波传输速度快，且可以在真空中传播，火箭发射的过程中是靠电磁波和控制中心取得联系的，故C正确；
D．燃料的热值是燃料的一种属性，与质量大小无关，故D错误。
故选C。
5. 通过“测量滑轮组机械效率”的实验可知，下列各措施中能提高机械效率的是（ ）
A. 减小提升高度B. 增大提升速度
C. 改用质量小定滑轮D. 增大被提升物体的质量
【答案】D
【解析】
【详解】AB．滑轮组的机械效率
所以减少提升高度或增大提升速度，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故AB不符合题意；
C．改用质量小的定滑轮，不能减少额外功，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故C不符合题意；
D．增大被提升物体的质量，可以增加提升物体的重力，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率，故D符合题意。
故选D。
6. 如图所示为一商场运行中的自动扶梯，小慧站在匀速上行的自动扶梯上。下列说法正确的是（ ）
A. 小慧对扶梯的压力和扶梯对小慧的支持力是一对平衡力
B. 小慧背着书包站在扶梯上匀速上行，她对背包没有做功
C. 以地面为参照物，小慧是运动的
D. 若自动扶梯突然停止，小慧由于惯性会向后倒
【答案】C
【解析】
【详解】A．小慧对扶梯的压力和扶梯对小慧的支持力是作用在不同物体上的两个力，所以不是一对平衡力，故A错误；
B．小慧背着书包站在扶梯上匀速上行时，书包受到小慧施加的作用力，并且书包在该力的方向上通过了距离，所以她对背包做功，故B错误；
C．以地面为参照物，小慧与地面之间有位置变化，所以小慧是运动的，故C正确；
D．自动扶梯突然停止时，小慧的下半身随之停止，而其上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，所以小慧会向前倒，故D错误。
故选C。
7. 关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（ ）
A. 家庭电路中的电冰箱和空调是串联的
B. 电能表是测量消耗电能的仪表
C. 电灯开关安装在零线上
D. 导致家庭电路中电流过大的原因一定是短路
【答案】B
【解析】
【详解】A．家庭电路中电冰箱和空调工作时互不影响，所以电冰箱和空调是并联的，故A错误；
B．电能表是测量电功或用电器消耗电能的仪表，故B正确；
C．家庭电路中控制用电器的开关应该与火线连接，断开开关时，才能切断火线，避免发生触电事故，所以电灯开关安装在火线上，故C错误；
D．导致家庭电路中电流过大的原因可能是发生了短路，也可能是用电器的总功率过大，故D错误。
故选B。
8. 下列有关电与磁的说法正确的是（ ）
A. 磁悬浮列车能够悬浮是利用异名磁极相互排斥的原理
B. 磁场是由无数磁感线组成的
C. 直流电动机是把机械能转化为电能的装置
D. 小磁针的北极在某点所受磁场力方向跟该点磁场方向相同
【答案】D
【解析】
【详解】A．磁悬浮列车能够悬浮是利用同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的原理，故A错误；
B．磁场是磁体周围存在的一种特殊的物质，磁感线是为了研究磁场的性质而假象出来的曲线，故B错误；
C．直流电动机是把电能转化为机械能的装置，故C错误；
D．磁场中某一点的磁场方向与这一点放置的小磁针自由静止时北极的受力方向相同，故D正确。
故选D。
9. 某商场内设有自动售货机，方便购物者购买。它可通过手机扫码（闭合S1）或通过投币（闭合S2），启动电动机完成自动售货；在光线较暗时光控开关S3自动闭合，接通灯泡照明。图中电路设计符合要求的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题意可知，通过手机扫码使开关S1闭合或通过投币使开关S2闭合，都能启动电动机完成自动售货，说明开关S1和开关S2可以独立工作、互不影响，则开关S1和开关S2应并联，再与电动机串联；在光线较暗时光控开关S3自动闭合，接通灯泡照明（即灯泡只由光控开关S3控制），因灯泡与电动机工作时互不影响，则两用电器应并联，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
10. 如图所示，电源电压保持不变，在a、b间接一个“6V 2W”的小灯泡L1时，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时，小灯泡刚好正常发光。若在a、b间换接另一个“6V 3W”的小灯泡L2，闭合开关，则（ ）
A. 滑片P的位置保持不变，L2也刚好正常发光
B. 把滑片P向左调适当距离，L2才能正常发光
C. 把滑片P向右调适当距离，L2才能正常发光
D. 无论怎样调节滑片P，L2总不能正常发光
【答案】B
【解析】
【详解】闭合开关，灯泡L1和滑动变阻器串联接入电路，调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时，小灯泡L1刚好正常发光，灯泡L1两端的电压为其额定电压6V；由可知，两灯泡的额定电压相等，额定功率越大，电阻越小，故“6V 3W”的小灯泡的电阻比“6V 2W”的小灯泡的电阻更小一些；用灯泡L2更换灯泡L1后的电阻变小，根据串联电路的分压原理，灯泡L2两端的电压低于6V；要使得灯泡L2正常发光，需要使灯泡L2两端的电压为其额定电压6V，根据串联分压原理可知此时需要减小滑动变阻器接入电路中的电阻，即把滑片P向左调适当距离。所以，ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
11. 近年来，我国多个城市推出了多种新型共享单车，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 碳纤维强度高密度小，适合作为车架材料
B. 下坡时，人和车的重力势能全部转化为人和车的动能
C. 尾灯是靠光的折射来提醒后方司机注意安全的
D. 骑单车上坡之前要快速蹬几下，目的是通过增大速度来增大人和自行车的动能
【答案】AD
【解析】
【详解】A．碳纤维强度高密度小，适合作为车架材料，能减小车的质量，故A正确；
B．下坡时，需要克服摩擦阻力和空气阻力做功，有一部分机械能转化为内能，所以人和车的势能一部分转化为人和车的动能，故B错误；
C．自行车的尾灯主要由互成直角的小平面镜组成，将汽车射来的光再沿原路反射回去，引起后方司机的注意，故C错误；
D．骑单车上坡之前要紧蹬几下，人和自行车的质量不变，速度变大，其动能变大，上坡时就会有更多的动能转化为重力势能，这样自行车就会爬得更高，故D正确。
故选AD。
12. 如图所示的声现象中，说法正确的是（ ）
A. 拨动张紧的橡皮筋发声，表明声音是由橡皮筋的振动产生的
B. 花样游泳运动员在水中能够听到水下音响发出的音乐声，说明液体能够传声
C. 用大小相同的力敲击玻璃瓶，玻璃瓶发出声音的音调不同，从左往右音调变高
D. 利用超声波清洗眼镜，表明声可以传递信息
【答案】AB
【解析】
【详解】A．用力拨动绷紧的橡皮筋时，橡皮筋会振动，而我们会听到振动的橡皮筋发出声音，说明声音是由物体振动发出的，故A正确；
B．花样游泳运动员潜在水中能听到音乐，说明水（液体）能够传递声音，故B正确；
C．当用相同的力敲击瓶子时，振动的物体是瓶子和水，瓶中盛水越多，瓶子和水的质量越大，越难振动，音调越低，所以从左至右音调越来越低，故C错误；
D．超声波可以使水振动，清除眼镜上的污渍，说明声音可以传递能量，故D错误。
故选AB。
二、填空题（每空2分，共22分）
13. 如图所示是一款无人驾驶的太阳能汽车，其利用车顶的太阳能电池板提供电能。电能是_________（选填“一次”或“二次”）能源，太阳能汽车外形呈流线型，快速行驶时对地面的压力比静止时_________。
【答案】 ①. 二次 ②. 小
【解析】
【详解】[1]人类使用的电能一般由其它形式的能转化而来的，太阳能电池就是将太阳能转电能的装置，故电能属于二次能源。
[2]太阳能汽车外形呈流线型，空气经过上方时速度快，压强小，快速行驶时会产生向上的升力，因此快速行驶时对地面的压力比静止时小。
14. 举世闻名的三峡水利枢纽工程的船闸实现了上下游通航，轮船在闸室中前进时，若以河岸为参照物，该轮船是_________的，一艘轮船从长江驶入大海，船身要_________（选填“上浮”或“下沉”）一些。
【答案】 ①. 运动 ②. 上浮
【解析】
【详解】[1]轮船在闸室中前进时，若以河岸为参照物，轮船与岸的位置在不断发生变化，该轮船是运动的。
[2]轮船从长江驶入大海，因船在水面上仍然处于漂浮状态，所受浮力与船的重力相等，而船的重力不变，所以浮力不变；由于海水的密度大于江水的密度，根据F浮=ρ水gV排可知，轮船排开水的体积变小，即船身会上浮一些。
15. 如图甲所示为分别测量小灯泡L和定值电阻R后得到的I﹣U关系图像。如图乙，把L和R并联到电压为4V的电路两端，则A1和A2的读数之比为_________；若把L和R串联到电压为5V的电路两端，L两端的电压是_________V。
【答案】 ①. 1∶3 ②. 1
【解析】
【详解】[1]并联电路中各支路两端的电压相等，将小灯泡L和定值电阻R并联在电源电压为4V的电路中时，它们两端的电压均为4V，由图像可知对应的电流
IL=0.8A，IR=0.4A
根据右图可知，闭合开关后，L、R并联，电流表A1测量通过R的电流，电流表A2测量干路电流，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，干路电流
I=IL+IR=0.8A+0.4A=1.2A
则A1和A2的读数之比为
[2]把L和R串联到电压为5V的电路两端，根据串联电路的电流处处相等，从图中可知，当电路中的电流为0.4A时，L、R两端的电压分别为1V、4V，总电压为
U=1V+4V=5V
符合题目要求，故L两端的电压是1V。
16. 用电烤箱烤面包时，房间里都弥漫着面包的香味，这是_________现象。小黎购买了某品牌电烤箱，有高、中、低三个挡位，如图是其内部的简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触，且R2=R1。电源电压保持不变时，该电烤箱的高挡与低挡的电功率之比是_________。
【答案】 ①. 扩散 ②. 4∶1
【解析】
【详解】[1]一切分子都在做无规则的运动，面包的香味分子运动到人的鼻子处，被人所感知，这是扩散现象。
[2]当开关S1接b，开关S2断开时，电阻R1和R2串联，电路总电阻最大，电流最小，此时电烤炉是低挡，其电功率
当开关S1接a，开关S2闭合时，电阻R1和R2并联，电路总电阻最小，电流最大，此时电烤炉是高挡，其电功率
则该电烤箱的高挡与低挡的电功率之比是
17. 学完浮力后小雅突发奇想，用如下方法测量不吸水长方体B物体的质量，已知ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，小雅先量出长方体B的高为0.15m，然后取一个足够高的圆柱体容器置于水平地面上，如图甲所示，将长方体B放置于容器内，缓慢向容器中加水，直到容器中水的深度为0.14m时停止加水，其所加水的质量与容器中水的深度关系如图乙所示，停止加水时，水对容器底部的压强是_________Pa；长方体B的质量为_________kg；停止加水后，小雅用一根轻质细杆（不计细杆的体积）与长方体B的上表面相连，将长方体B竖直下压2cm，此时水对容器底部的压力为_________N。（设物体上、下表面始终与水面平行）
【答案】 ①. 1400 ②. 2.4 ③. 108
【解析】
【详解】[1]由题意可知，停止加水时，水的深度为0.14m；由可知，此时水对容器底部的压强
[2]由图乙可知，当水的深度h1=0.06m时，容器中加入水的质量m水1=1.2kg；当水的深度h1=0.06m时，质量变化出现拐点，所以拐点时物体B恰好漂浮，则水的深度由h1到h2时，深度增加量
容器中水的质量的增加量
增加的水的体积
则容器的底面积
当水的深度h1=0.06m时，水的体积
则B浸入水的体积
则B的底面积
由于B处于漂浮状态，由物体的浮沉条件可知
则B的质量
[3]将B竖直下压2cm，即0.02m，设水面上升的高度为，则
解得
此时水面的高度
此时水对容器底部的压强
此时水对容器底部的压力
三、实验题（18题4分，19题6分，20题4分，21题6分，22题8分，共28分）
18. 为了比较甲、乙两种液体的比热容，小瑶进行了如下的实验：用两个完全相同的电加热器同时给质量和初温都相同的甲、乙两种液体加热，其他条件相同；分别记录加热的时间和对应的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图所示。回答下列问题。
（1）加热相同的时间时，甲吸收的热量_________乙吸收的热量（填“大于”“小于”或“等于”）；
（2）若已知甲的比热容是1.8×103J/(kg·℃)，则乙的比热容是_________J/(kg·℃)。
【答案】 ①. 等于 ②. 2.4×103
【解析】
【详解】（1）[1]使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，加热相同的时间时，根据转换法，甲吸收的热量等于乙吸收的热量。
（2）[2]根据右图可知，升高30℃，甲、乙的加热时间分别为3min和4min，由转换法得到甲、乙的吸热之比为3∶4，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，若已知甲的比热容是1.8×103J/(kg·℃)，乙液体的比热容为
19. 如图所示是“探究凸透镜成像规律”的实验装置，凸透镜的焦距是10cm。
（1）完成图甲中光线通过凸透镜后的光路图________；
（2）蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图乙所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、_________的实像；
（3）如果将蜡烛向远离凸透镜方向移动一小段距离，再将_________（选填“远视镜片”或“近视镜片”）放到蜡烛和凸透镜之间，又能在光屏上看到清晰的像。
【答案】 ①. ②. 缩小 ③. 近视镜片
【解析】
【详解】（1）[1]平行主光轴的光线，过凸透镜后将经过凸透镜的焦点，如图：
（2）[2]如图乙，此时物距大于两倍焦距，成倒、立缩小的实像。
（3）[3]如果将蜡烛向远离凸透镜方向移动一小段距离，则像也会跟着向左移动，要使像重新回到光屏上，需要将光进行发散，即在蜡烛和凸透镜之间放一块近视眼镜片。
20. 如图是小沁“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验操作过程，铁块和木块的大小、形状完全相同，木块表面比铁块表面粗糙。实验时，小沁用弹簧测力计拉动物体在水平放置的长木板上做匀速直线运动。
（1）比较乙、丙两图可得：摩擦力的大小与________有关。
（2）同学们经过讨论并反复验证，改进了实验方案如图丁所示。A物体所受的摩擦力方向为水平向_________。
【答案】 ①. 接触面粗糙程度 ②. 左
【解析】
【详解】（1）[1]乙、丙两图中，压力相同，接触面的粗糙程度不同，故探究的是摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
（2）[2]如图丁，当向左拉动B时，A相对于B向右运动，故受到B的摩擦力水平向左。
21. 小罗在学习制作发电机时，利用如图所示的装置探究感应电流产生的条件。
（1）如图所示，保持蹄形磁体竖直放置，使导体AB从图示位置向上运动，灵敏电流计指针_________偏转；
（2）若想使AB的感应电流与原来方向相反，下列操作可行的是_________（选填字母）；
A．保持AB运动方向不变，对调磁体的磁极
B．改变导体AB运动方向的同时对调磁体的磁极
（3）利用电磁感应原理工作的装置有_________（选填字母）；
A.电铃
B.扬声器
C.电磁起重机
D动圈式话筒
【答案】 ①. 会 ②. A ③. D
【解析】
【详解】（1）[1]由图甲可知，导体AB从图示位置向上运动，闭合电路的一部分做切割磁感线运动，所以电路中就有感应电流。
（2）[2]A．保持AB运动方向不变，对调磁体的磁极，磁场的方向改变、导体运动的方向不变，感应电流的方向改变，故A符合题意；
B．AB运动方向和磁体的磁极同时对调，磁场的方向、导体运动的方向同时发生了变化，感应电流方向不变，故B不符合题意。
故选A。
（3）[3]AC．电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁，利用电流的磁效应，故AC不符合题意；
B．扬声器是把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理，故B不符合题意；
D．动圈式话筒是把声信号转变成电信号的，声信号的振动带动线圈在磁场中振动，产生电流，是电磁感应原理，故D符合题意。
故选D。
22. 在测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻实验中，电源是两节新干电池，实物图如图所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整，要求滑片向右移动，灯泡变亮________；
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表示数近似电源电压，如果电路连接完好，只有一个元件有故障，则该故障是_________；
（3）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡两端电压为2.5V时，电流表表盘如图乙所示，示数为_________A，小灯泡正常发光时的电阻为_________Ω（结果保留一位小数）。
【答案】 ①. ②. 灯泡断路 ③. 0.24 ④. 10.4
【解析】
【详解】（1）[1]电压表接线要保证正进负出，故灯泡接左接线柱，或接电压表“﹢3”接线柱，滑动变阻器右移灯泡变亮，说明电流变大，电阻变小，故滑动变阻器下端接右接线柱，如图所示：
（2）[2]小灯泡不亮，电压表有示数，说明小灯泡出现了断路。
（3）[3]电流表接0.6接线柱，故分度值为0.02A，读数为0.24A。
[4]小灯泡正常发光时的电阻为
四、计算题（本大题共2小题，第23题6分，第24题8分，共14分）
23. 如图甲所示为大学校园的无人快递配送车，其质量为500kg，与地面接触的总面积是0.05m2。在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.04倍。如图乙是配送车某次运动的路程与时间图像。求（g取10N/kg）：
（1）配送车静止时对水平地面的压强；
（1）10min内配送车的平均速度；
（3）0~5min配送车的功率。
【答案】（1）1×105Pa；（2）2m/s；（3）400W
【解析】
【详解】解：（1）配送车静止时，对水平地面的压力
F=G=mg=500kg×10N/kg=5000N
配送车对水平地面的压强
（2）根据图象可知，配送车在10min内通过的路程为1.2km，10min内配送车的平均速度
（3）配送车的重力
G=mg=500kg×10N/kg=5000N
配送车匀速行驶受到的阻力
f=0.04G=0.04×5000N=200N
由于配送车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，则牵引力
F牵=f=200N
配送车前5min内运动的路程
s1=0.6km=600m
牵引力在前5min内所做的功为
W=F牵s1=200N×600m=1.2×105J
功率为
答：（1）配送车静止时对水平地面的压强为1×105Pa；
（2）10min内配送车的平均速度为2m/s；
（3）0~5min配送车的功率为400W。
24. 如图所示电路，电源两端电压保持不变，灯泡的阻值不变。当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，灯L的电功率为PL，电流表的示数为I1；当开关S1断开、S2闭合时灯L的电功率为PL′，电流表的示数为I2。已知PL∶PL′＝9∶4。当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P在C点时，电阻器接入电路的电阻为RC，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，已知U1∶U2＝9∶7，RC的电功率为3W。通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P，会形成不同的电路，在这些不同的电路中，电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为4∶1，电路消耗的功率为最大时灯正常发光。求：
（1）若某时刻灯泡的实际功率为30W，求此时灯泡工作100s，消耗的电能为多少？
（2）电流表的示数I1与I2的比值；
（3）灯泡的额定功率是多少。
【答案】（1）3000J；（2）1.5；（3）100W
【解析】
【详解】解：（1）灯泡工作100s，消耗的电能为
（2）开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，灯泡L和滑动变阻器的最大阻值串联，电流表测量电路的电流，电压表V1测量L两端的电压，电压表V2测量滑动变阻器两端的电压，已知此时电流表的示数为I1，则灯L的电功率为
①
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电源电压为
②
当开关S1断开、S2闭合时，L和R1串联，电流表测量电路电流，电压表V1测量电源电压，电压表V2测量R1两端的电压，此时电流表的示数为I2，则灯L的电功率为
③
电源电压为
④
已知
PL∶PL′＝9∶4⑤
联立①③⑤得
I1∶I2=3∶2=1.5
（3）开关S1、S2都断开，变阻器的滑片P在C点时，设变阻器接入电路的阻值为RC，灯泡L与电阻R1、RC串联，电压表V1测L与R1两端的总电压，电压表V2测R1与RC两端的总电压。已知U1∶U2＝9∶7，，据串联分压特点可知
化简可得
⑥
因为电源电压不变，联立②④可得电源电压为
因为I1∶I2=3∶2，所以代入数据整理得
⑦
开关S1、S2都闭合，电路中只有灯L接入电路时，电路中电阻最小，电路消耗的功率最大；开关S1、S2都断开，且变阻器的滑片在B端时，灯泡、R1与变阻器的最大阻值串联，此时总电阻最大，电路消耗的功率最小。电源电压一定，根据可知，总功率与总电阻成反比，则电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比
整理得
⑧
联立⑥⑦⑧可解得
,
开关S1、S2都断开，滑片P在C点时，根据欧姆定律可知变阻器两端的电压为
根据可得，灯泡的额定功率与上述状态下变阻器消耗功率之比为
故灯泡的额定功率为
答：（1）此时灯泡工作100s，消耗的电能为3000J；
（2）电流表的示数I1与I2的比值为1.5；
（3）灯泡的额定功率是100W。
一、选择题（本大题共12小题，每小题3分，共36分。第1-10小题为单选题，每小题只有1个选项符合题意；第11-12题为双选题，每小题有两个答案符合题意，选对但少选得2分，错选得0分。）
1. 下列估测符合实际的是（ ）
A. 人正常步行的速度约为5m/s
B. 人游泳时受到的浮力约为500N
C. 珠穆朗玛峰顶的大气压约为1.5×106Pa
D. 人脉搏跳动10次所用时间约为1min
【答案】B
【解析】
【详解】A．正常人步行的速度约为1.1m/s，故A不符合题意；
B．人游泳时大致处于漂浮状态，故浮力等于重力，约为500N，故B符合题意；
C．珠穆朗玛峰顶海拔高，大气压要低于标准大气压，标准大气压约1×105Pa，故C不符合题意；
D．正常人1min脉搏跳动60~100次，故D不符合题意。
故选B。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，发生漫反射时光线不遵守光的反射定律
B. 图乙中，电视遥控器发出的是紫外线
C. 图丙中，“钢笔错位”是由光的折射形成的
D. 图丁中，电视机屏幕的色彩是由红、黄、蓝三种色光混合成的
【答案】C
【解析】
【详解】A．镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律，发生漫反射时，所有的光线都遵守光的反射定律，故A错误；
B．红外线可以用在电视机遥控器上，遥控器发出红外线，可以实现无线遥控，故B错误；
C．“钢笔错位”是折射现象，是由光的折射形成的，故C正确；
D．红、绿、蓝三种单色光按不同的比例混合能合成任意一种色光，所以彩色电视机的荧光屏上丰富多彩的画面是由红、绿、蓝三种单色光合成的，故D错误。
故选C。
3. 我国的二十四节气已被列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产。长期以来，我国各地劳动人民按节气安排生产活动，积累了丰富的经验。下图所示关于几个节气中物态变化的现象描述中，属于吸热的是（ ）
A. 立春时节冰化成的水B. 白露时节草叶上的露珠
C. 霜降时节枝头上的霜D. 冬至时节房檐上的冰
【答案】A
【解析】
【详解】A．立春时节冰化成水，是熔化现象，熔化吸热，故A符合题意；
B．白露时节草叶上的露珠，是空气中的水蒸气液化形成的小水滴，液化放热，故B不符合题意；
C．霜降时节枝头上的霜， 是空气中的水蒸气凝华形成的小冰粒，凝华放热，故C不符合题意；
D．冬至时节房檐上的冰，是雪熔化后的水凝固形成的，凝固放热，故D不符合题意。
故选A。
4. 2023年2月23日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号”乙运载火箭，成功发射中星26号卫星，如图。下列说法中正确的是（ ）
A. 火箭的燃料含有大量的热量，燃烧时能提供巨大的推力
B. 高压气体将火箭推向太空的过程中，原理与内燃机的压缩冲程相同
C. 火箭发射的过程中是靠电磁波和控制中心取得联系的
D. 火箭升空的过程中，燃料的热值越来越小
【答案】C
【解析】
【详解】A．热量是过程量，不用能含有来描述，故A错误；
B．高压气体将火箭推向太空的过程中，将内能转化为机械能，原理与内燃机的做功冲程相同，故B错误；
C．电磁波传输速度快，且可以在真空中传播，火箭发射的过程中是靠电磁波和控制中心取得联系的，故C正确；
D．燃料的热值是燃料的一种属性，与质量大小无关，故D错误。
故选C。
5. 通过“测量滑轮组机械效率”的实验可知，下列各措施中能提高机械效率的是（ ）
A. 减小提升高度B. 增大提升速度
C. 改用质量小定滑轮D. 增大被提升物体的质量
【答案】D
【解析】
【详解】AB．滑轮组的机械效率
所以减少提升高度或增大提升速度，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故AB不符合题意；
C．改用质量小的定滑轮，不能减少额外功，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故C不符合题意；
D．增大被提升物体的质量，可以增加提升物体的重力，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率，故D符合题意。
故选D。
6. 如图所示为一商场运行中的自动扶梯，小慧站在匀速上行的自动扶梯上。下列说法正确的是（ ）
A. 小慧对扶梯的压力和扶梯对小慧的支持力是一对平衡力
B. 小慧背着书包站在扶梯上匀速上行，她对背包没有做功
C. 以地面为参照物，小慧是运动的
D. 若自动扶梯突然停止，小慧由于惯性会向后倒
【答案】C
【解析】
【详解】A．小慧对扶梯的压力和扶梯对小慧的支持力是作用在不同物体上的两个力，所以不是一对平衡力，故A错误；
B．小慧背着书包站在扶梯上匀速上行时，书包受到小慧施加的作用力，并且书包在该力的方向上通过了距离，所以她对背包做功，故B错误；
C．以地面为参照物，小慧与地面之间有位置变化，所以小慧是运动的，故C正确；
D．自动扶梯突然停止时，小慧的下半身随之停止，而其上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，所以小慧会向前倒，故D错误。
故选C。
7. 关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（ ）
A. 家庭电路中的电冰箱和空调是串联的
B. 电能表是测量消耗电能的仪表
C. 电灯开关安装在零线上
D. 导致家庭电路中电流过大的原因一定是短路
【答案】B
【解析】
【详解】A．家庭电路中电冰箱和空调工作时互不影响，所以电冰箱和空调是并联的，故A错误；
B．电能表是测量电功或用电器消耗电能的仪表，故B正确；
C．家庭电路中控制用电器的开关应该与火线连接，断开开关时，才能切断火线，避免发生触电事故，所以电灯开关安装在火线上，故C错误；
D．导致家庭电路中电流过大的原因可能是发生了短路，也可能是用电器的总功率过大，故D错误。
故选B。
8. 下列有关电与磁的说法正确的是（ ）
A. 磁悬浮列车能够悬浮是利用异名磁极相互排斥的原理
B. 磁场是由无数磁感线组成的
C. 直流电动机是把机械能转化为电能的装置
D. 小磁针的北极在某点所受磁场力方向跟该点磁场方向相同
【答案】D
【解析】
【详解】A．磁悬浮列车能够悬浮是利用同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的原理，故A错误；
B．磁场是磁体周围存在的一种特殊的物质，磁感线是为了研究磁场的性质而假象出来的曲线，故B错误；
C．直流电动机是把电能转化为机械能的装置，故C错误；
D．磁场中某一点的磁场方向与这一点放置的小磁针自由静止时北极的受力方向相同，故D正确。
故选D。
9. 某商场内设有自动售货机，方便购物者购买。它可通过手机扫码（闭合S1）或通过投币（闭合S2），启动电动机完成自动售货；在光线较暗时光控开关S3自动闭合，接通灯泡照明。图中电路设计符合要求的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题意可知，通过手机扫码使开关S1闭合或通过投币使开关S2闭合，都能启动电动机完成自动售货，说明开关S1和开关S2可以独立工作、互不影响，则开关S1和开关S2应并联，再与电动机串联；在光线较暗时光控开关S3自动闭合，接通灯泡照明（即灯泡只由光控开关S3控制），因灯泡与电动机工作时互不影响，则两用电器应并联，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
10. 如图所示，电源电压保持不变，在a、b间接一个“6V 2W”的小灯泡L1时，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时，小灯泡刚好正常发光。若在a、b间换接另一个“6V 3W”的小灯泡L2，闭合开关，则（ ）
A. 滑片P的位置保持不变，L2也刚好正常发光
B. 把滑片P向左调适当距离，L2才能正常发光
C. 把滑片P向右调适当距离，L2才能正常发光
D. 无论怎样调节滑片P，L2总不能正常发光
【答案】B
【解析】
【详解】闭合开关，灯泡L1和滑动变阻器串联接入电路，调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时，小灯泡L1刚好正常发光，灯泡L1两端的电压为其额定电压6V；由可知，两灯泡的额定电压相等，额定功率越大，电阻越小，故“6V 3W”的小灯泡的电阻比“6V 2W”的小灯泡的电阻更小一些；用灯泡L2更换灯泡L1后的电阻变小，根据串联电路的分压原理，灯泡L2两端的电压低于6V；要使得灯泡L2正常发光，需要使灯泡L2两端的电压为其额定电压6V，根据串联分压原理可知此时需要减小滑动变阻器接入电路中的电阻，即把滑片P向左调适当距离。所以，ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
11. 近年来，我国多个城市推出了多种新型共享单车，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 碳纤维强度高密度小，适合作为车架材料
B. 下坡时，人和车的重力势能全部转化为人和车的动能
C. 尾灯是靠光的折射来提醒后方司机注意安全的
D. 骑单车上坡之前要快速蹬几下，目的是通过增大速度来增大人和自行车的动能
【答案】AD
【解析】
【详解】A．碳纤维强度高密度小，适合作为车架材料，能减小车的质量，故A正确；
B．下坡时，需要克服摩擦阻力和空气阻力做功，有一部分机械能转化为内能，所以人和车的势能一部分转化为人和车的动能，故B错误；
C．自行车的尾灯主要由互成直角的小平面镜组成，将汽车射来的光再沿原路反射回去，引起后方司机的注意，故C错误；
D．骑单车上坡之前要紧蹬几下，人和自行车的质量不变，速度变大，其动能变大，上坡时就会有更多的动能转化为重力势能，这样自行车就会爬得更高，故D正确。
故选AD。
12. 如图所示的声现象中，说法正确的是（ ）
A. 拨动张紧的橡皮筋发声，表明声音是由橡皮筋的振动产生的
B. 花样游泳运动员在水中能够听到水下音响发出的音乐声，说明液体能够传声
C. 用大小相同的力敲击玻璃瓶，玻璃瓶发出声音的音调不同，从左往右音调变高
D. 利用超声波清洗眼镜，表明声可以传递信息
【答案】AB
【解析】
【详解】A．用力拨动绷紧的橡皮筋时，橡皮筋会振动，而我们会听到振动的橡皮筋发出声音，说明声音是由物体振动发出的，故A正确；
B．花样游泳运动员潜在水中能听到音乐，说明水（液体）能够传递声音，故B正确；
C．当用相同的力敲击瓶子时，振动的物体是瓶子和水，瓶中盛水越多，瓶子和水的质量越大，越难振动，音调越低，所以从左至右音调越来越低，故C错误；
D．超声波可以使水振动，清除眼镜上的污渍，说明声音可以传递能量，故D错误。
故选AB。
二、填空题（每空2分，共22分）
13. 如图所示是一款无人驾驶的太阳能汽车，其利用车顶的太阳能电池板提供电能。电能是_________（选填“一次”或“二次”）能源，太阳能汽车外形呈流线型，快速行驶时对地面的压力比静止时_________。
【答案】 ①. 二次 ②. 小
【解析】
【详解】[1]人类使用的电能一般由其它形式的能转化而来的，太阳能电池就是将太阳能转电能的装置，故电能属于二次能源。
[2]太阳能汽车外形呈流线型，空气经过上方时速度快，压强小，快速行驶时会产生向上的升力，因此快速行驶时对地面的压力比静止时小。
14. 举世闻名的三峡水利枢纽工程的船闸实现了上下游通航，轮船在闸室中前进时，若以河岸为参照物，该轮船是_________的，一艘轮船从长江驶入大海，船身要_________（选填“上浮”或“下沉”）一些。
【答案】 ①. 运动 ②. 上浮
【解析】
【详解】[1]轮船在闸室中前进时，若以河岸为参照物，轮船与岸的位置在不断发生变化，该轮船是运动的。
[2]轮船从长江驶入大海，因船在水面上仍然处于漂浮状态，所受浮力与船的重力相等，而船的重力不变，所以浮力不变；由于海水的密度大于江水的密度，根据F浮=ρ水gV排可知，轮船排开水的体积变小，即船身会上浮一些。
15. 如图甲所示为分别测量小灯泡L和定值电阻R后得到的I﹣U关系图像。如图乙，把L和R并联到电压为4V的电路两端，则A1和A2的读数之比为_________；若把L和R串联到电压为5V的电路两端，L两端的电压是_________V。
【答案】 ①. 1∶3 ②. 1
【解析】
【详解】[1]并联电路中各支路两端的电压相等，将小灯泡L和定值电阻R并联在电源电压为4V的电路中时，它们两端的电压均为4V，由图像可知对应的电流
IL=0.8A，IR=0.4A
根据右图可知，闭合开关后，L、R并联，电流表A1测量通过R的电流，电流表A2测量干路电流，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，干路电流
I=IL+IR=0.8A+0.4A=1.2A
则A1和A2的读数之比为
[2]把L和R串联到电压为5V的电路两端，根据串联电路的电流处处相等，从图中可知，当电路中的电流为0.4A时，L、R两端的电压分别为1V、4V，总电压为
U=1V+4V=5V
符合题目要求，故L两端的电压是1V。
16. 用电烤箱烤面包时，房间里都弥漫着面包的香味，这是_________现象。小黎购买了某品牌电烤箱，有高、中、低三个挡位，如图是其内部的简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触，且R2=R1。电源电压保持不变时，该电烤箱的高挡与低挡的电功率之比是_________。
【答案】 ①. 扩散 ②. 4∶1
【解析】
【详解】[1]一切分子都在做无规则的运动，面包的香味分子运动到人的鼻子处，被人所感知，这是扩散现象。
[2]当开关S1接b，开关S2断开时，电阻R1和R2串联，电路总电阻最大，电流最小，此时电烤炉是低挡，其电功率
当开关S1接a，开关S2闭合时，电阻R1和R2并联，电路总电阻最小，电流最大，此时电烤炉是高挡，其电功率
则该电烤箱的高挡与低挡的电功率之比是
17. 学完浮力后小雅突发奇想，用如下方法测量不吸水长方体B物体的质量，已知ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，小雅先量出长方体B的高为0.15m，然后取一个足够高的圆柱体容器置于水平地面上，如图甲所示，将长方体B放置于容器内，缓慢向容器中加水，直到容器中水的深度为0.14m时停止加水，其所加水的质量与容器中水的深度关系如图乙所示，停止加水时，水对容器底部的压强是_________Pa；长方体B的质量为_________kg；停止加水后，小雅用一根轻质细杆（不计细杆的体积）与长方体B的上表面相连，将长方体B竖直下压2cm，此时水对容器底部的压力为_________N。（设物体上、下表面始终与水面平行）
【答案】 ①. 1400 ②. 2.4 ③. 108
【解析】
【详解】[1]由题意可知，停止加水时，水的深度为0.14m；由可知，此时水对容器底部的压强
[2]由图乙可知，当水的深度h1=0.06m时，容器中加入水的质量m水1=1.2kg；当水的深度h1=0.06m时，质量变化出现拐点，所以拐点时物体B恰好漂浮，则水的深度由h1到h2时，深度增加量
容器中水的质量的增加量
增加的水的体积
则容器的底面积
当水的深度h1=0.06m时，水的体积
则B浸入水的体积
则B的底面积
由于B处于漂浮状态，由物体的浮沉条件可知
则B的质量
[3]将B竖直下压2cm，即0.02m，设水面上升的高度为，则
解得
此时水面的高度
此时水对容器底部的压强
此时水对容器底部的压力
三、实验题（18题4分，19题6分，20题4分，21题6分，22题8分，共28分）
18. 为了比较甲、乙两种液体的比热容，小瑶进行了如下的实验：用两个完全相同的电加热器同时给质量和初温都相同的甲、乙两种液体加热，其他条件相同；分别记录加热的时间和对应的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图所示。回答下列问题。
（1）加热相同的时间时，甲吸收的热量_________乙吸收的热量（填“大于”“小于”或“等于”）；
（2）若已知甲的比热容是1.8×103J/(kg·℃)，则乙的比热容是_________J/(kg·℃)。
【答案】 ①. 等于 ②. 2.4×103
【解析】
【详解】（1）[1]使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，加热相同的时间时，根据转换法，甲吸收的热量等于乙吸收的热量。
（2）[2]根据右图可知，升高30℃，甲、乙的加热时间分别为3min和4min，由转换法得到甲、乙的吸热之比为3∶4，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，若已知甲的比热容是1.8×103J/(kg·℃)，乙液体的比热容为
19. 如图所示是“探究凸透镜成像规律”的实验装置，凸透镜的焦距是10cm。
（1）完成图甲中光线通过凸透镜后的光路图________；
（2）蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图乙所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、_________的实像；
（3）如果将蜡烛向远离凸透镜方向移动一小段距离，再将_________（选填“远视镜片”或“近视镜片”）放到蜡烛和凸透镜之间，又能在光屏上看到清晰的像。
【答案】 ①. ②. 缩小 ③. 近视镜片
【解析】
【详解】（1）[1]平行主光轴的光线，过凸透镜后将经过凸透镜的焦点，如图：
（2）[2]如图乙，此时物距大于两倍焦距，成倒、立缩小的实像。
（3）[3]如果将蜡烛向远离凸透镜方向移动一小段距离，则像也会跟着向左移动，要使像重新回到光屏上，需要将光进行发散，即在蜡烛和凸透镜之间放一块近视眼镜片。
20. 如图是小沁“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验操作过程，铁块和木块的大小、形状完全相同，木块表面比铁块表面粗糙。实验时，小沁用弹簧测力计拉动物体在水平放置的长木板上做匀速直线运动。
（1）比较乙、丙两图可得：摩擦力的大小与________有关。
（2）同学们经过讨论并反复验证，改进了实验方案如图丁所示。A物体所受的摩擦力方向为水平向_________。
【答案】 ①. 接触面粗糙程度 ②. 左
【解析】
【详解】（1）[1]乙、丙两图中，压力相同，接触面的粗糙程度不同，故探究的是摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
（2）[2]如图丁，当向左拉动B时，A相对于B向右运动，故受到B的摩擦力水平向左。
21. 小罗在学习制作发电机时，利用如图所示的装置探究感应电流产生的条件。
（1）如图所示，保持蹄形磁体竖直放置，使导体AB从图示位置向上运动，灵敏电流计指针_________偏转；
（2）若想使AB的感应电流与原来方向相反，下列操作可行的是_________（选填字母）；
A．保持AB运动方向不变，对调磁体的磁极
B．改变导体AB运动方向的同时对调磁体的磁极
（3）利用电磁感应原理工作的装置有_________（选填字母）；
A.电铃
B.扬声器
C.电磁起重机
D动圈式话筒
【答案】 ①. 会 ②. A ③. D
【解析】
【详解】（1）[1]由图甲可知，导体AB从图示位置向上运动，闭合电路的一部分做切割磁感线运动，所以电路中就有感应电流。
（2）[2]A．保持AB运动方向不变，对调磁体的磁极，磁场的方向改变、导体运动的方向不变，感应电流的方向改变，故A符合题意；
B．AB运动方向和磁体的磁极同时对调，磁场的方向、导体运动的方向同时发生了变化，感应电流方向不变，故B不符合题意。
故选A。
（3）[3]AC．电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁，利用电流的磁效应，故AC不符合题意；
B．扬声器是把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理，故B不符合题意；
D．动圈式话筒是把声信号转变成电信号的，声信号的振动带动线圈在磁场中振动，产生电流，是电磁感应原理，故D符合题意。
故选D。
22. 在测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻实验中，电源是两节新干电池，实物图如图所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整，要求滑片向右移动，灯泡变亮________；
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表示数近似电源电压，如果电路连接完好，只有一个元件有故障，则该故障是_________；
（3）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡两端电压为2.5V时，电流表表盘如图乙所示，示数为_________A，小灯泡正常发光时的电阻为_________Ω（结果保留一位小数）。
【答案】 ①. ②. 灯泡断路 ③. 0.24 ④. 10.4
【解析】
【详解】（1）[1]电压表接线要保证正进负出，故灯泡接左接线柱，或接电压表“﹢3”接线柱，滑动变阻器右移灯泡变亮，说明电流变大，电阻变小，故滑动变阻器下端接右接线柱，如图所示：
（2）[2]小灯泡不亮，电压表有示数，说明小灯泡出现了断路。
（3）[3]电流表接0.6接线柱，故分度值为0.02A，读数为0.24A。
[4]小灯泡正常发光时的电阻为
四、计算题（本大题共2小题，第23题6分，第24题8分，共14分）
23. 如图甲所示为大学校园的无人快递配送车，其质量为500kg，与地面接触的总面积是0.05m2。在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.04倍。如图乙是配送车某次运动的路程与时间图像。求（g取10N/kg）：
（1）配送车静止时对水平地面的压强；
（1）10min内配送车的平均速度；
（3）0~5min配送车的功率。
【答案】（1）1×105Pa；（2）2m/s；（3）400W
【解析】
【详解】解：（1）配送车静止时，对水平地面的压力
F=G=mg=500kg×10N/kg=5000N
配送车对水平地面的压强
（2）根据图象可知，配送车在10min内通过的路程为1.2km，10min内配送车的平均速度
（3）配送车的重力
G=mg=500kg×10N/kg=5000N
配送车匀速行驶受到的阻力
f=0.04G=0.04×5000N=200N
由于配送车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，则牵引力
F牵=f=200N
配送车前5min内运动的路程
s1=0.6km=600m
牵引力在前5min内所做的功为
W=F牵s1=200N×600m=1.2×105J
功率为
答：（1）配送车静止时对水平地面的压强为1×105Pa；
（2）10min内配送车的平均速度为2m/s；
（3）0~5min配送车的功率为400W。
24. 如图所示电路，电源两端电压保持不变，灯泡的阻值不变。当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，灯L的电功率为PL，电流表的示数为I1；当开关S1断开、S2闭合时灯L的电功率为PL′，电流表的示数为I2。已知PL∶PL′＝9∶4。当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P在C点时，电阻器接入电路的电阻为RC，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，已知U1∶U2＝9∶7，RC的电功率为3W。通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P，会形成不同的电路，在这些不同的电路中，电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为4∶1，电路消耗的功率为最大时灯正常发光。求：
（1）若某时刻灯泡的实际功率为30W，求此时灯泡工作100s，消耗的电能为多少？
（2）电流表的示数I1与I2的比值；
（3）灯泡的额定功率是多少。
【答案】（1）3000J；（2）1.5；（3）100W
【解析】
【详解】解：（1）灯泡工作100s，消耗的电能为
（2）开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，灯泡L和滑动变阻器的最大阻值串联，电流表测量电路的电流，电压表V1测量L两端的电压，电压表V2测量滑动变阻器两端的电压，已知此时电流表的示数为I1，则灯L的电功率为
①
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电源电压为
②
当开关S1断开、S2闭合时，L和R1串联，电流表测量电路电流，电压表V1测量电源电压，电压表V2测量R1两端的电压，此时电流表的示数为I2，则灯L的电功率为
③
电源电压为
④
已知
PL∶PL′＝9∶4⑤
联立①③⑤得
I1∶I2=3∶2=1.5
（3）开关S1、S2都断开，变阻器的滑片P在C点时，设变阻器接入电路的阻值为RC，灯泡L与电阻R1、RC串联，电压表V1测L与R1两端的总电压，电压表V2测R1与RC两端的总电压。已知U1∶U2＝9∶7，，据串联分压特点可知
化简可得
⑥
因为电源电压不变，联立②④可得电源电压为
因为I1∶I2=3∶2，所以代入数据整理得
⑦
开关S1、S2都闭合，电路中只有灯L接入电路时，电路中电阻最小，电路消耗的功率最大；开关S1、S2都断开，且变阻器的滑片在B端时，灯泡、R1与变阻器的最大阻值串联，此时总电阻最大，电路消耗的功率最小。电源电压一定，根据可知，总功率与总电阻成反比，则电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比
整理得
⑧
联立⑥⑦⑧可解得
,
开关S1、S2都断开，滑片P在C点时，根据欧姆定律可知变阻器两端的电压为
根据可得，灯泡的额定功率与上述状态下变阻器消耗功率之比为
故灯泡的额定功率为
答：（1）此时灯泡工作100s，消耗的电能为3000J；
（2）电流表的示数I1与I2的比值为1.5；
（3）灯泡的额定功率是100W。
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