江苏省镇江市丹阳市2023-2024学年九年级下学期4月期中考试物理试题(解析版)
展开一、选择题(本题共 12 小题,每小题 2 分,共 24 分.每小题只有一个选项是正确的)
1. 调节收音机的音量,是为了改变声音的( )
A. 音调B. 响度C. 音色D. 频率
【答案】B
【解析】响度表示音量的大小,音调与频率有关;音色指声音的感觉特性,我们就可以通过音色的不同去分辨不同的人的说话声.所以改变音量就是改变响度的大小.
2. 某同学对预防病毒感染措施中使用的一些物品进行了估测,其中最接近实际的是( )
A. “常消毒”:常用的消毒湿巾的密度约为 1kg/m3
B. “勤洗手”:一瓶家用洗手液的质量约为 5kg
C. “戴口罩”:一只长方形口罩的面积约为 1.7dm2
D. “测体温”:一只测温枪所受的重力约为 10N
【答案】C
【解析】A.常用的消毒湿巾的密度略小于水的密度,约为
0.9g/cm3=0.9×103kg/m3
故A不符合题意;
B.一瓶家用洗手液的质量约为
500g=0.5kg
故B不符合题意;
C.一只长方形口罩长约为17cm,宽约为10cm,面积约为
17cm×10cm=170cm2=1.7dm2
故C符合题意;
D.一只测温枪的质量约为200g,所受的重力约为2N,故D不符合题意。
故选C。
3. 小明参观蜡像馆时,了解到手模制作的过程:先将蜡熔化,将手放到蜡液里面浸一下使手的表面涂满蜡液,再经过特殊工艺冷凝、脱模即可。在下列各图中,能正确描述蜡在整个过程中温度变化的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】蜡是非晶体,没有固定的熔点,熔化时温度不断上升,凝固时温度不断下降,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
4. 如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上,小球由A点以速度v沿轨道滚下,经过右侧等高点B后到达最高点C。下列分析正确的是( )
A. 小球在A、B、C 三点的速度大小关系是vC
C. 小球在A、B两点具有的动能相同
D. 整个过程只有重力对小球做功
【答案】B
【解析】AC.小球运动过程中,要克服摩擦力做功,机械能逐渐减小;小球质量不变,在A、B、C三点高度关系为
hA=hB
EA=EB
EkC
vC
B.小球在A、B两点高度相同,所以重力势能相等,速度不同,动能不同;在粗糙的弧形轨道上受摩擦力,要克服摩擦力做功,所以小球运动过程中,减小的动能全部用来克服摩擦力做功,所以小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功,故B正确;
D.小球受到竖直向下的重力的作用,下落中,移动了距离,小球的重力是做功的,因为是粗糙的弧形轨道,所以受摩擦力,要克服摩擦力做功,故D错误。
故选B。
5. 下列图中能反映直流电动机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A.此图研究的是电磁感应现象,是发电机的原理,故A不符合题意;
B.此图是电磁继电器,利用了电流的磁效应,故B不符合题意;
C.闭合开关后,处于磁场中的金属棒会受力运动,即通电导线在磁场中受到力的作用,是电动机的原理,故C符合题意;
D.此图研究的是电磁铁的磁性强弱和电流大小的关系,故D不符合题意。
故选C。
6. 如图所示,水平地面上的木块乙上叠放木块甲,在力F1和F2的作用下,以共同的速度v一起水平向右匀速运动,已知F1=100N,F2=10N,下列关于甲、乙和地面之间的摩擦力大小和方向说法正确的是( )
A. 甲对乙的摩擦力为100N,水平向左
B. 乙对地面的摩擦力为90N,水平向右
C. 甲受到的摩擦力为10N,水平向左
D. 地面对乙的摩擦力为10N,水平向右
【答案】B
【解析】A.甲、乙一起水平向右匀速运动,受力平衡,对甲做受力分析,水平方向上甲受到两个力拉力F1和乙对甲的摩擦力,二者是一对平衡力,大小相等,方向相反,故乙对甲方向水平向左,大小为
而甲对乙的摩擦力与乙对甲的摩擦力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,故甲对乙的摩擦力方向水平向右,大小为
故A错误;
B.甲、乙一起水平向右匀速运动,受力平衡,对乙做受力分析,水平方向上受到拉力F2和甲对乙的摩擦力,以及地面对乙的摩擦力
方向水平向左,而乙对地面的摩擦力,与地面对乙的摩擦力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,所以乙对地面的摩擦力方向水平向右,大小为
故B正确;
C.甲受到摩擦力是乙给甲的,由选项A的分析可知,甲受到的摩擦力为100N,水平向左,故C错误;
D.由选项B的分析可知,地面对乙的摩擦力为90N,方向水平向左,故D错误。
故选B。
7. 如图甲所示是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。小明在实验中用到了一个弹簧测力计、一个长方体木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。小明做第2次实验时控制不好力度,木块的速度随时间变化的图象如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 实验中只要拉动木块做匀速直线运动,滑动摩擦力大小就等于拉力大小
B. 第2次实验中,砝码在第末受到的的摩擦力方向与木块运动方向相同
C. 第2次实验和第3次实验中的长木板表面粗糙程度相同
D. 第2次实验中木块受到的滑动摩擦力在第末比第末要小
【答案】B
【解析】A.实验中只有沿水平方向拉动木块做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡的条件,弹簧测力计的示数才等于摩擦力的大小,故A错误;
B.根据图乙可知,第2次实验中,木块在第1s末是做加速运动,砝码在水平方向上受到摩擦力的作用,所以摩擦力的方向与砝码运动的方向相同,也与木块运动的方向相同,故B正确;
C.第2次实验和第3次实验中,压力相同,第3次实验中测力计示数大,木块受到滑动摩擦力大,故长木板表面粗糙程度不相同,故C错误;
D.滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与速度无关,木块在第1s末和第7s末运动时,压力和接触面的粗糙程度都相同,所以滑动摩擦力也相同,故D错误。
故选B。
8. 如图所示,只闭合开关 S1、S3 时,电流表 A1 与A2 的示数之比为 1∶3,下列说法正确的是( )
A. 电路最大电功率与最小电功率之比为9∶2
B. 若只闭合 S1、S3,R1与R2两端的电压之比为 1∶3
C. 若只闭合 S1、S2,电流表 A1与A2的示数之比 3∶1
D. 若只闭合 S2,R1 与 R2 的电功率之比为 1∶3
【答案】A
【解析】只闭合开关 S1、S3 时,、并联,电流表测电流,电流表测干路电流。电流表 A1 与A2 的示数之比为 1∶3,根据并联电流规律可知、电流之比为1∶2,根据并联分流原理可知、阻值之比为2∶1。
B.只闭合开关 S1、S3 时,、并联,R1与R2两端的电压之比为 1∶1,故B错误;
C.若只闭合 S1、S2,电流表 A1和被短路,所以电流表 A1无示数,故C错误;
D.若只闭合 S2,、串联,电流相等,因为、阻值之比为2∶1,根据可知功率和电阻成正比,所以R1 与 R2 的电功率之比为2∶1,故D错误;
A.电源电压不变,、并联时,总电阻最小,根据可知总功率最大。、串联时,总电阻最大,根据可知总功率最小。
由于、阻值之比为2∶1
所以电路最大电功率与最小电功率之比为
故A正确。
故选A。
9. 下列说法正确的是( )
A. 太阳能、风能、天然气都是可再生能源
B. 原子是由原子核和核外电子组成的
C. 核电站是利用核聚变释放的核能发电的
D. 能量在转化过程中是守恒的,因此能源是“取之不尽,用之不竭”的
【答案】B
【解析】A.太阳能、风能是取之不尽,用之不竭的可再生能源,天然气是化石燃料,属于不可再生能源,故A错误;
B.原子是由原子核和核外电子组成的,原子核一般由质子和中子组成,故B正确;
C.核电站是利用重核裂变释放的核能发电的,故C错误;
D.能量在转化过程中是守恒的,但是能量的转化和转移是有方向性的,能源的利用是有条件的,我们所能利用的能源是有限的,所以要节约能源,故D错误。
故选B。
10. 如图所示,甲、乙、丙装置完全相同,燃料的质量、液体的质量和初温都相等,当燃料燃尽时(烧杯内的液体均未沸腾),温度计示数T甲>T乙>T丙。下列说法正确的是( )
A. 选择甲、乙,可用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小
B. 选择乙、丙,可用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
C. 液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比,ca>cb
D. 燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比,q1>q2
【答案】D
【解析】A.选择甲、乙,液体的质量相同、种类不同,燃料的种类相同;不能比较燃料热值的大小,故A错误;
B.选择乙、丙,燃料的种类不同,不能利用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少,故B错误;
C.甲、乙所示实验中所用燃料种类与质量相同,相同时间内燃料燃烧释放的热量相等,燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收,则液体吸收的热量Qa=Qb,甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等,末温T甲>T乙,则,m相等,由可知,,故C错误;
D.甲、丙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同,加热质量相同的同种液体,液体温度升高的越高,则表明燃料放出的热量越多,燃料的热值越大,由于T甲>T丙,所以q1>q2,故D正确。
11. 图示电路中,电源为恒流源,能始终提供大小恒定的电流,R0为定值电阻,移动滑动变阻器R的滑片,则下列表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A.由图示可知,两电阻并联,电流表测变阻器的电流,电压表测总电压也就是各支路的电压;由于电源为恒流源,所以当电流表示数变大时,通过定值电阻的电流将变小,所以电压表示数会变小,故A错;
B.由欧姆定律可知,当电阻一定时,电流与电压成正比,电压与电流的图像应是一条直线,故B错;
CD.由于电流表示数增大,电压表示数减小,而总电流不变,由电功率的计算公式P=UI可知,总电功率是减小的,故C正确,D错误。
12. 如图甲所示,电源电压不变,小灯泡L的额定电流为0.6A,滑动变阻器R的最大阻值为50Ω,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。闭合开关S,在保证电路安全的前提下,最大范围调节滑动变阻器的滑片P,分别绘制了电流表示数与电压表示数、电流表示数与滑动变阻器R接入电路阻值的变化关系图像,如图乙、丙所示.则下列说法中正确的是( )
A. 小灯泡的额定功率为3W
B. 当电流表示数为0.25A时,滑动变阻器消耗的电功率为2.85W
C. 滑动变阻器的I﹣U图像与小灯泡的的I﹣U图像相交且存在两个交点
D. 若将电压表量程换为0~3V,滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为18Ω~50Ω
【答案】D
【解析】由图甲可知,灯泡和滑动变阻器串联,电流表测电路中电流,电压表测灯泡两端电压。
A.根据串联电路电流特点和图乙可知,当电流为0.6A时,电压表示数为6V,而小灯泡L的额定电流为0.6A,因此小灯泡的额定功率为
故A错误;
BC.由图乙可知,当电路中电流为0.6A时,灯泡两端电压为6V,由图丙可知,此时滑动变阻器阻值为10Ω,根据欧姆定律可知,滑动变阻器两端电压为
此时,滑动变阻器与灯泡两端电压都为6V,且通过灯泡和滑动变阻器的电流都为0.6A,滑动变阻器的I﹣U图像与小灯泡的的I﹣U图像相交,且只有一个交点。根据串联电路电压特点可知,电源电压为
由图乙可知,当电流表示数为0.25A时,电压表示数为1V,即灯泡两端电压为1V,则滑动变阻器两端电压为12V-1V=11V,滑动变阻器消耗的电功率为
故BC错误;
D.若将电压表量程换为0~3V,则灯泡两端电压最大为3V,由图乙可知,此时电路中电流为0.5A。根据串联电路电压特点可知,此时滑动变阻器两端电压最小为
根据欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的最小值为
因此滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为18Ω~50Ω,故D正确。
故选D。
二、填空题(本题共 9 小题,每空 1 分,共 28 分)
13.
(1)图1中,物体的长度为_______cm;
(2)图2中,温度计的示数为_______℃;
(3)图3中,电能表的示数为____kW·h。
【答案】(1)1.84##1.85##1.86 (2)-21 (3)2920.8
【解析】(1)长度测量需要估读到分度值的下一位,该刻度尺的分度值为0.1cm,故物体的长度应为1.84cm或1.85cm或1.86cm都可以。
(2)由图可知,温度计示数是负的,温度计分度值是1℃,故温度计示数为-21℃。
(3)家用电能表最后一个数字为十分位,故示数为2920.8kW·h。
14. 测量滑轮组机械效率的装置如图所示,用4N拉力F将重为7N的物体匀速提升0.5m,用时8s,拉力做的总功W总=_______J,滑轮组机械效率η =_______,拉力的功率P =_______W。
【答案】4 87.5% 0.5
【解析】[1]用4N拉力F将物体匀速提升0.5m,由图可知,动滑轮上有2股绳,则拉力做的总功
[2]将重为7N的物体匀速提升0.5m,则有用功
则滑轮组机械效率
[3]将物体匀速提升0.5m,用时8s,则拉力的功率
15. “神舟”飞船穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦,通过____的方式,将机械能转化为____.为避免飞船因高温而损坏,其外壳涂有的固体烧蚀材料在升温后,可迅速____(填物态变化名称)成气体,并____大量的热.
【答案】做功 内能 升华 吸收
【解析】[1][2][3][4]“神舟”飞船穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦,克服摩擦做功,故通过做功的方式,将机械能转化为内能,为避免飞船因高温而损坏,其外壳涂有固体烧蚀材料在升温后变为气体,物质从固态变为气态的过程叫做升华;升华是吸热过程,故烧蚀材料升华成气体,并吸收大量的热。
16. 如图所示,工作中的四冲程汽油机正处于________冲程,该冲程将内能转化为_________;若该汽油机每秒完成 60 个冲程,则每秒它对外做功____次、飞轮转过_________圈。
【答案】做功 机械能 15 30
【解析】[1]由图得,该冲程的火花塞点火,活塞向下运动,是做功冲程。
[2]做功冲程中,燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动,将内能转化为机械能。
[3][4]汽油机经历4个冲程,飞轮转动2圈,对外做功1次,则若该汽油机每秒完成 60 个冲程,每秒它对外做功
飞轮转过
17. 学生测量滑动摩擦力大小,水平匀速拉动木板,待测力计示数稳定后如图所示,测力计A的示数为3N,测力计B的示数为_________N,木块受到滑动摩擦力方向水平向_________。若测力计A的拉力增加至4N,测力计B的示数将_________(选填“变大”“变小”或“不变”);另一小组测量时发现测力计B的示数很难稳定,原因可能是_________(整个过程中,木块始终未脱离木板)。
【答案】1.6 右 不变 木板表面粗糙程度不均匀
【解析】[1]如图所示,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.6N。
[2]水平匀速拉动木板,待测力计示数稳定后,木块处于静止状态,拉力和摩擦力是平衡力,方向相反,拉力水平向左,则木块受到的滑动摩擦力方向水平向右。
[3]若测力计A的拉力增加至4N,木板加速运动,但木块仍静止,受力平衡,而压力和接触面粗糙程度不变,故木块受到的摩擦力将不变,此时B的示数仍等于摩擦力,为1.6N不变。
[4]影响滑动摩擦力的大小的因素有压力大小与接触面的粗糙程度,测量时发现测力计B的示数很难稳定,则滑动摩擦力发生变化,原因可能是木板表面粗糙程度不均匀。
18. 如图甲所示,冰块中有一金属块,冰和金属块的总质量是 234g,将冰块放入底面积为 100cm2 盛有水的圆柱形容器中,冰块完全沉入水中,这时容器中的水面上升了 2.2cm,当冰全部熔化后容器里水面又下降了 0.2cm,则冰的质量________g 如图乙所示。则金属块的密度是______kg/m3。(已知 ρ 冰=0.9×103kg/m3)
【答案】180 2.7×103
【解析】[1]冰块完全沉入水中,冰化成水后,质量不变,由知道,冰化成水后的体积
由题意知道,冰的体积减去熔化成水后的体积,就是水面下降的体积
解得冰的体积
V1=200cm3
冰的质量
冰块中所含的金属块质量
[2]由题意知道,冰块和金属块的总体积
金属块的体积
金属块的密度
19. 某电饭锅额定电压为220V,加热功率为1100W,保温功率为100W.在使用电饭锅时,应选用_____线插座;其在加热状态下发热体的电阻为_____Ω.若家中仅使用电饭锅正常工作0.5h,标有“1800imp/kW•h”的电能表指示灯闪烁900次,则保温时间为_____h.
【答案】三 44 0.05
【解析】[1]为了防止电饭锅的金属外壳因漏电而发生触电事故,应该选用三线插座。
[2]由P=可得,在加热状态下发热体的电阻
[3]由电能表的表盘参数可知,电路消耗1kW•h电能,指示灯闪烁1800次,指示灯闪烁了900次消耗的电能W=×900kW•h=0.5kW•h=1.8×106J
已知电饭锅正常工作的总时间为0.5h,设加热时间为t1,则保温时间为
t2=0.5×3600s﹣t1=1800s﹣t1
由P=可得,电饭锅消耗的电能
P加热t1+P保温(1800s﹣t1)=1.8×106J
即1100W×t1+100W×(1800s﹣t1)=1.8×106J
解得t1=1620s,则保温时间为
t2=1800s﹣1620s=180s=0.05h
20. 小明同学在探完“电流通过导体产生热量多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。实验中通过观察两个U形管中___________变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻产生的热量与___________的关系。若图乙的实验中增大容器外的电阻,则实验效果更___________(选填“明显”或“不明显”)。
【答案】液面高度差 电阻 不明显
【解析】[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但内部封闭气体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。
[2]如图甲,两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电阻不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电阻的关系。
[3]图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联, 根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即I右=I左, 两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I右=I内+I外, 所以,I左>I内, 若乙图增大容器外的电阻,则流经容器外电阻的分流I外减小,根据串联电路电流的特点,这样会导致通过右侧容器中电阻的电流I内增大,同时会使左侧容器内电阻的电流变小。从而使通过左、右两容器中电阻的电流差变小,根据Q=I2Rt可知,两个U形管中液面高度的变化相差会小,实验效果更不明显。
21. 如图,所用小灯泡的额定电压为3.8V,电源电压为6V。电压表的量程为0~3V,利用现有器材测小灯泡在不同电压下的功率,设计的电路如图1所示。在滑片从最左端向右滑动的过程中,电流I随电压U变化的图像如图2所示。由图像可知,小灯泡的额定功率为_____W,滑动变阻器的最大阻值为_______Ω(阻值保留一位小数)。
【答案】1.596 8.3
【解析】[1]分析电路图可知,开关闭合后,滑动变阻器与灯L串联,电流表测串联电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,电源电压为6V,当调节滑片使电压表示数为2.2V时,灯L两端的电压为
此时灯正常工作,由电流表示数I与电压表示数U关系图像可知,当滑动变阻器两端电压为2.2V时,通过灯的电流为0.42A,则灯的额定功率为
[2]当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路中电阻最大,此时电路中电流最小,根据串联分压规律可知此时滑动变阻器两端电压最大,由I-U关系图像可知,此时滑动变阻器两端电压为3.0V,通过滑动变阻器的电流为0.36A,则滑动变阻器的最大电阻为
三、解答题(本题共 7 小题,共 48 分.解答 23、24、25、28 题时应有必要的解题过程)
22. (1)如图,画出物体在光滑斜面上下滑时的受力示意图。
(2)请将图中的开关和三孔插座正确接入家庭电路,使开关能控制插座的通、断电。
(3)如图,在括号里标出电源的“+”极或“﹣”极并用箭头标出磁感线方向。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)物体受到重力,方向竖直向下;物体和斜面接触,斜面给物体有支持力,方向垂直于斜面向上;由于斜面光滑,因此物体与斜面之间没有摩擦力。如图所示:
(2)三孔插座,上孔接地,左孔接零线,右孔接火线。由题知,开关能控制插座的通、断电,说明开关和三孔插座串联,为了用电的安全,开关应该接到用电器和火线之间,所以右孔通过开关接火线。如图所示:
(3)由图知,小磁针的右端为N极,根据磁极间的相互作用规律可知,螺线管的左端为S极、右端为N极;在磁体的周围,磁感线从磁体的N极出来回到S极,所以图中磁感线的方向是向左的;螺线管的右端为N极,根据安培定则可以确定电流从螺线管的左端流入、右端流出,从而可知电源的左端为正极,如下图所示:
23. 2020年11月10日8时12分,我国“奋斗者”号载人潜水器,坐底马里亚纳海沟。其下潜的速度为20m/s,从接触水面开始计时,50s时悬停,向海底发射一束超声波,12s后收到信息。(超声波在海水中的速度是1500m/s)
(1)潜水器下潜50s的深度;
(2)潜水器悬停处距海底的距离;
(3)“奋斗者”号还需多长时间潜到海底。
【答案】(1)1000m;(2)9000m;(3)450s
【解析】解:(1)由知道,潜水器下潜50s的深度
s1=v1t1=20m/s×50s=1000m
(2)由知道,超声波在海水中传播的路程
s2=v2t2=1500m/s×12s=18000m
潜水器悬停处距海底的距离
(3)由知道, “奋斗者”号潜到海底的时间
答:(1)潜水器下潜50s的深度为1000m;
(2)潜水器悬停处距海底的距离为9000m;
(3)“奋斗者”号还需450s潜到海底。
24. 为将一批建材运到10m高的施工处,工人利用如图所示的滑轮组提升建材。装置中动滑轮重100N,工人每次匀速提升一箱重700N的建材用时50s,不计绳重和摩擦。求:
(1)每次提升建材时人所做的有用功;
(2)该滑轮组的机械效率;
(3)工人重600N,双脚与地面接触面积为400cm2,求匀速拉起建材的过程中,工人对地面的压强。
【答案】(1)7000J;(2)87.5%;(3)5000Pa
【解析】解:(1)每次提升建材时人所做的有用功
(2)每次提升建材时人的拉力
绳子自由端移动的距离
每次提升建材时人做的总功
该滑轮组的机械效率
(3)匀速拉起建材的过程中,工人对地面的压力
工人对地面的压强
答:(1)每次提升建材时人所做的有用功是7000J;
(2)该滑轮组的机械效率是87.5%;
(3)匀速拉起建材的过程中,工人对地面的压强是5000Pa。
25. 某电热管R1(阻值不随温度变化)的标识模糊不清,只剩有“220V **A”字样,为了测出该电热管的额定电流,将它接入如图甲的电路。电路中电源电压恒定不变,电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器R2标有“120Ω 0.5A”。测量并画出电压表示数U与电流表示数I 的图像,如图乙。求:
(1)当电流为0.2A时,滑动变阻器接入电路的阻值;
(2)电源电压;
(3)电热管的额定电流。
【答案】(1)80Ω;(2)24V;(3)5.5A
【解析】解:由题图可知,两电阻串联在电路中,电流表测的是电路电流,电压表测的是滑动变阻器的两端电压。
(1)由乙图可知,当通过变阻器的电流时,其两端电压为,根据欧姆定律可得,此时滑动变阻器连入电路的电阻为
(2)由题图可知,当电路电流为时,根据欧姆定律可得,电源电压为
①
当电路电流为时,变阻器的两端电压为,根据欧姆定律可得,电源电压为
②
联立①②解得,U=24V,,故电源电压为24V。
(3)根据欧姆定律可得,电热管的额定电流为
答:(1)当电流为0.2A时,滑动变阻器接入电路的阻值为80Ω;
(2)电源电压为24V;
(3)电热管的额定电流为5.5A。
26. 小华在课外探究弹簧的伸长量跟拉力的变化关系,记录了相应实验数据如下表:
(1)分析实验数据,可得到的结论是: ;
(2)如图甲,小华利用完全相同的小桶分别盛满四种液体,用该弹簧测力计称出液体和小桶的总重力,记录的部分数据在下表中。
①通过分析比较此表,小华推测在液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律,在如图乙所示的图像中能正确反映这一规律的图像是__________;
②若酒精的密度为0.8g/cm3,试根据表格中的数据计算出盐水的密度为__________g/cm3,小桶的重为__________N,若查到蜂蜜的密度为1.4g/cm3,则上表空格中数据应为________N;
(3)小明想用该装置设计一个直接测量液体密度的“密度秤”,他找来一个重力为G0的小桶,挂在弹簧下面的挂钩上,测量时,在桶中加满待测液体体积为V,根据指针指示的刻度F,根据以上所给物理量推导出液体的密度ρ=__________;
(4)该弹簧密度计能测到液体密度的最大值为_________g/cm3,利用现有的长度刻度线作为该“密度秤”的刻度线,则该“密度秤”的分度值是_________g/cm3;小华想提高该“密度秤”的精度,在不更换弹簧的前提下,你的办法是________________。
【答案】(1)见解析 (2)C 1.1 1 3.8 (3) (4)2 0.1 增大桶的容积
【解析】(1)由表中数据可知:在所挂物体质量在0∼600g的范围内,弹簧的长度随物体质量的增大而增加,且成正比;当物体的质量超过600g后,不再有此规律,即:在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长和受到的拉力成正比。
(2)[1]根据表格数据可知,液体密度越大,测得液体和小桶的总重力越大,且不装入液体时,测力计的示数不为0(此时测力计测空桶的重);结合图乙中的图像可知,只有C图像符合题意,故选C。
[2][3]由表格中数据知,称出酒精和小桶的总重力为2.6N,则
G桶+ρ酒精Vg=G1
G桶+0.8×103kg/m3×10N/kg×V=2.6N①
称出水和小桶的总重力为2.8N,则
G桶+ρ水Vg=G2
G桶+1.0×103kg/m3×10N/kg×V=3.0N②
②-①解得V=2×10-4m3,G桶=1N,盐水的密度为
[4]小桶中盛满蜂蜜时总重力
G4=G桶+ρ蜂蜜gV=1N+1.4×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=3.8N
(3)液体的密度
(4)[1]小桶重力G桶=1N,小桶的质量
当质量为100g的小桶挂在弹簧下面的挂钩上时,弹簧伸长1.00cm,伸长1cm时物体的质量为100g,长度变为3.00cm,即该“密度秤”的零刻度线在3.00cm处;弹簧测力计的最大测量值是5N,指针在5.00cm处,该“密度秤”能测量的最大质量为
m大=100g/cm×(5.00cm-1.00cm)=400g
该“密度秤”能测量的最大的密度为
[2]由图可知,1.00cm~5.00cm之间有20个格,该“密度秤”的分度值
[3]要提高该”密度秤“的精确程度,即减小密度值的分度值,在弹性限度内,由密度公式可知,可增大桶的容积,在最大质量一定时,减小密度测量值,从而减小密度值的分度值。
27. 小华准备做“测量小灯泡电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.8A”的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)小华设计了图甲所示的电路,她应选择滑动变阻器 _______(选填“R1”或“R2”)完成实验。
(2)实验过程中出现灯泡不亮、电流表有示数、电压表无示数,则故障可能是 __________(故障只发生在灯泡或滑动变阻器)。
(3)排除故障后,移动滑片,小灯泡正常发光时,读出电流表的示数为0.25A,则小灯泡的额定功率为 __________W。
(4)实验中,小华向左移动滑片时,小灯泡变亮,若滑动变阻器接入电路电阻和小灯泡电阻分别变化ΔR1和ΔR2,则ΔR1_____ΔR2(选填“>”、“=”或“<”)。
(5)实验结束后,小明想在尝试算出滑动变阻器上滑片一侧的阻值,利用原有器材设计了如图乙所示电路,若电压表示数为3.6V,则滑动变阻器滑片右侧电阻r=_____Ω。
(6)在此基础上,小华设计了如图丙所示的电路来测定额定电压为3V的小灯泡L的额定功率。电源电压为4.5V,定值电阻R0的阻值为10Ω,R1规格为“20Ω 1A”。请帮助他完成以下实验步骤:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 ________V时,小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的示数为0.5V;
③小灯泡的额定功率P额=_________W。
【答案】(1)R2 (2)小灯泡短路 (3)0.625 (4)> (5)6 (6)1.5 1.35
【解析】(1)[1]小灯泡额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω,由欧姆定律可得,灯的额定电流约为
根据串联电路的特点及欧姆定律可得,灯正常发光时滑动变阻器连入电路的电阻约为
故应选择滑动变阻器R2完成实验。
(2)[2]实验过程中出现灯泡不亮、电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表并联电路短路或电压表短路,故障只发生在灯泡或滑动变阻器,则故障可能是灯泡短路。
(3)[3]当灯泡两端电压为额定电压,即电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光;读出此时电流表的示数为0.25A,则小灯泡的额定功率为
PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W
(4)[4]当滑动变阻器电阻变小时,小灯泡变亮,灯丝的温度升高,电阻变大,电流表示数变大,由欧姆定律知电路的总电阻变小;电路的总电阻
R=R滑+R灯
所以滑动变阻器接入电阻减小量ΔR1大于灯泡电阻增大量ΔR2,总电阻才能变小。
(5)[5]滑动变阻器滑片右侧电阻r与左侧电阻串联,根据串联电路的电流规律得
即
解得
r=6Ω
(6)实验步骤:
①[6]开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片右边的电阻与灯泡串联,电压表测滑动变阻器的电压,要使小灯泡正常发光,则灯泡两端的电压为
UL=U额=3V
根据串联电路电压的规律可得
UV=U-UL=4.5V-3V=1.5V
所以,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为1.5V,则灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的全部电阻与定值电阻串联,电流
电压表测量滑动变阻器滑片右边电阻两端的电压,此时电压表示数为U右=0.5V;滑动变阻器滑片右边电阻为
故在步骤①中
灯的额定电流为
③[7]则小灯泡的额定功率为
P额=ULIL=3V×0.45A=1.35W
28. 阅读短文,回答问题。
观光电梯电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具。电梯的结构示意图如图 1所示。电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧,在电梯空载时,轿厢总重和配重的重力基本相等。满载上升时,主电动机利用与钢丝绳之间的摩擦提供动力,驱动轿厢。
某观光电梯其相关参数如下表。为了安全,电梯设置了超载自动报警系统,其工作原理如图 2所示。控制电路的电源电压U为12V,压力传感器的电阻R与所受人或货物对它的压力F的关系图像如图3所示,电磁继电器阻值可忽略。当电流大于0.1A时,会启动警报系统,同时无论如何按压运行控制器,电动机均不转动。此外,电梯需经常保养,“运行频次比ω”是电梯养护的重要指标,ω一般用电梯每天平均待机时间与运行时间之比来表示。
(1)为便于观光,电梯的外壁采用玻璃材料,主要是因为玻璃有较好的____性。该观光电梯配重的重力约为 _______N.(g取10N/kg)
(2)下列有关该电梯的说法中,正确的是 。
A. 主电机与钢丝绳之间的摩擦为有害摩擦
B. 超载自动报警系统中电磁铁的右端为S极
C. 电梯满载上行时,电动机需顺时针转动
D. 报警电铃的工作原理是电磁感应
(3)根据题意,补全图3中超载自动报警系统中的受控电路。(要求导线不相交)
(4)当电梯的载重量为2000N时,R0 与R功率之比为 1:2,此时R的功率是________W.该电梯的最大载重量为____N.若电梯上升时载重临近最大载重,则电梯在________(选填“启动”或“停止”)时容易引起误报。
(5)该商业大厦每天营业时间为12h,设电梯均在额定功率下工作。经测算,该观光电梯平均每天耗电72kW•h,则该观光电梯的“运行频次比”ω=____。
【答案】(1)透光 5000 (2)C (3) (4)0.4W 8000N 启动 (5)3.8
【解析】(1)[1]电梯的外壁采用玻璃材料,玻璃的透光性好,便于游客观察外面的景色。
[2]轿厢总重和配重的重力基本相等,所以观光电梯配重的重力为
(2)A.满载上升时,主电动机利用与钢丝绳之间的摩擦提供动力,驱动轿厢,所以主电机与钢丝绳之间的摩擦为有益摩擦。故A错误;
B.根据右手螺旋定则可以判断出,超载自动报警系统中电磁铁的右端为N极,左端是S极,故B错误;
C.电梯满载上行时,电动机顺时针转动,电动机受到摩擦力逆时针,根据物体间力的作用是相互的,钢丝绳受到的摩擦力顺时针,顺时针的摩擦力拉动轿厢上升,故C正确;
D.报警电铃的工作原理是:当电磁铁有电流通过时,电磁铁具有磁性吸引衔铁,动触头和左侧的静触头接通,电铃、电源组成通路,电路工作,所以电铃是利用电流磁效应工作的。故D错误。
故选D。
(3)当超载时,压力传感器受到的压力增大,电阻减小,电流增大,电磁铁的磁性增强,吸引衔铁,工作电路电源和电铃接通;当正常运行时,当电磁铁磁性较弱时,电磁铁不能吸引衔铁,工作电路电源和电动机接通,电动机正常工作,连接电路如图。
(4)[1]在控制电路中R0与R是串联的,R0与R电阻之比等于功率之比,所以电阻之比是1︰2,从图像上找到压力是2000N时,R的电阻为160Ω,求出R0的电阻为80Ω,R的功率
[2][3]电路最大电流是0.1A,电源电压为12V,所以电阻最小值
所以R的最小电阻为
从图像看当压敏电阻为40Ω时压力为8000N,由题知轿厢总重和配重的重力基本相等(即轿厢的重力被平衡),所以该电梯的最大载重量为8000N;在电梯启动时,有超重现象,人对轿厢的压力增大,电阻变小,电流变大,所以通知在启动时报警。
(5)设电梯的待机是为t1,工作时间为t2,观光电梯平均每天耗电72kW•h
所以
解得待机时间:t1=9.5h,工作时间:t2=2.5h“运行频次比”
弹簧下方所挂钩质量/g
0
100
200
300
400
500
600
700
指针的位置/cm
2
3
4
5
6
7
7.5
7.5
液体种类
酒精
水
盐水
蜂蜜
弹簧测力计的示数F/N
2.6
3.0
3.2
额定电压/V
220
额定运行功率/kW
25
额定待机功率/kW
1
最大载重/N
轿厢质量/kg
500
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