河南省郑州市惠济一中2023-2024学年九年级上学期月考物理试卷（12月份）

这是一份河南省郑州市惠济一中2023-2024学年九年级上学期月考物理试卷（12月份），共31页。试卷主要包含了填空题，选择题，作图题，实验探究题，综合应用题等内容，欢迎下载使用。
1．（3分）物理学家 做了大量的实验，最先精确地确定了电产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。冬天我们可以捧着电暖手器取暖，这是利用 方法改变手的内能，电暖手器会发热，这是利用了电流的 效应。
2．（1分）如图所示，这是小明用三合一充电器给三部手机同时充电的情景。若小明拔掉其中一部手机，则通过充电器的总电流将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
3．（2分）家庭电路中为了用电安全，洗衣机应选用 孔的插座。若人体不小心触碰到火线裸露处，家庭电路中的 （选填“漏电保护器”或“空气开关”）会自动断开，切断电路，起到保护作用。
4．（3分）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 挡位，此时电热壶的功率为 W。开关S接“2”时，通电1min，电流通过R2产生的热量为 J。
5．（3分）如图是现在家庭常用的电子式电能表表盘，表盘上标有3000r/（kW•h），表示每消耗1kW•h的电能，指示转盘转动3000转。小明将某家用电器单独接在该电能表上正常工作6min，电能表转盘转了300转。该家用电器消耗的电能 J，该家用电器的额定功率是 W，则这个家用电器可能是 （选填“电热水壶”、“台灯”或“电视机”）。
6．（2分）如图甲所示，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯正常发光的位置，电流表示数与两电压表示数的关系如图乙所示。则电源电压 V，灯的额定功率为 W。
二、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。第7～12题每小题只有一个选项符合题目要求；第13～14题每小题有两个选项符合题目要求，全部选对得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）
7．（2分）学完内能，小明做了以下总结，其中正确的是（ ）
A．两个物体的温度相同，则它们的内能一定相同
B．一个物体的质量不变，若温度降低，它的内能一定减少
C．甲物体传递了热量给乙物体，说明甲物体内能大
D．两物体相比，分子动能越大的物体，其内能越大
8．（2分）关于热值和热机效率，下列说法正确的是（ ）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．热机使用的燃料的热值越大，热机的效率就越高
9．（2分）下列数据最接近实际的是（ ）
A．一节新干电池的电压为2V
B．家用日光灯正常发光时的电流约为200mA
C．电饭煲的电功率约为80W
D．对人体而言的安全电压是36V
10．（2分）小融为宿舍设计了一套防盗报警装置，她在宿舍的门和窗户内倒分别安装了红外感应开关S1和S2，晚上睡前或者同学外出时闭合开关S3，报警装置启动；当有人从门或者窗户非法闯入时，红外感应开关就会自动闭合，警铃大响，R为保护电阻，图中设计符合要求的是（ ）
A．
B．
C．
D．
11．（2分）如图所示电路中，当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，两表示数之比U甲：U乙为3：2，当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，两表示数之比I甲：I乙为（ ）
A．2：1B．3：1C．3：2D．1：3
12．（2分）如图是普通家庭住宅内的简易配电图，下列说法正确的是（ ）
A．三孔插座的右侧插孔不会使试电笔氖管发光
B．图中a是电能表，b是空气开关
C．当人发生触电时，空气开关会迅速切断电路
D．空气开关“跳闸”后，可以立即闭合开关
（多选）13．（2分）体育中考跳绳的次数是自动记录，其简化电路如图甲所示。R1是光敏电阻，信号处理系统记录ab间的电压，每当绳子挡住射向R1的红外线时，R1的阻值会变大，自动计数器会计数一次。电源电压为6V，ab间电压随时间变化的图象如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该同学匀速连续跳绳1min的跳绳次数为100次
B．自动计数器计数一次时，ab间的电压2V
C．有红外线照射时，R1与R2阻值之比为2：1
D．有红外线照射和无红外线照射时，光敏电阻的阻值之比为1：4
（多选）14．（2分）把标有“6V 3W”的小灯泡L与最大阻值为100Ω的滑动变阻器RW连接在总电压恒为18V的电路中，如图所示。电流表和电压表选择的量程分别为“0～0.6A”和“0～15V”。要求闭合开关S后，两电表的示数均不超过所选量程的最大测量值，且灯泡L两端电压不超过额定值（设灯丝电阻不变）。下列说法正确的是（ ）
A．电路允许通过的最大电流为0.6A
B．电路消耗总电功率的最大值为27W
C．小灯泡L消耗电功率的最小值为0.75W
D．滑动变阻器RW允许调节的范围是24Ω～60Ω
三、作图题（每小题2分，共4分）
15．（2分）某实验小组的同学用如图所示的器材测量小灯泡的电功率。已知待测小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率估计在0.8W左右。请在图中用笔画线代替导线完成实物电路的连接。（要求：滑片P向右移动时，小灯泡变亮；导线不得交叉）
16．（2分）图中，将家庭电路补充完整（虚框内一处接保险丝“”，另一处用导线连接）。
四、实验探究题（第17题4分，第18题6分，第19题8分；共18分）
17．（4分）在“比较不同物质吸热升温情况”的实验中：
（1）小丽和小明用一套器材做加热水和煤油的实验，如图甲所示。在组装器材时应先调节 （选填A或B）的高度。
（2）组装好器材，他们先后在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油，分别加热相同的时间，比较水和煤油 ，得出结论。要完成该实验，除图甲所示器材外，还需要的一个测量工具是 。
（3）在对实验进行反思时，他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点，因此改进方案并设计了图乙所示的装置。与原方案相比，该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是 。（答出一个即可）
18．（6分）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关，他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲中两个容器内的电阻丝连接到电路中。
（2）实验中是通过观察 来显示容器内空气温度的变化，选用空气而不用水做实验，是因为相对于水，空气受热更容易 ，可使U形管中液柱上升更快，实验现象更明显；
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后， （填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下， 越大，所产生的热量越多。
（4）若通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
19．（8分）物理兴趣小组为了测量额定电压为2.5V小灯泡正常发光时的电阻设计了如下电学实验：
（1）小明同学检查电路时发现电路的连接有一根导线错误，请你在错误导线上打“×”号，并用笔画线代替导线连接正确；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该滑到 （填“A”或“B”）端；闭合开关后，移动滑片P，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时电阻为 Ω（结果保留一位小数）；
（3）在探究过程中，由于操作有误，在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出小灯泡后电压表的示数 （填“为零”“接近电源电压”或“不变”）；
（4）小组同学利用电流表和定值电阻，设计了如图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为UB，定值电阻的阻值为R0。
实验步骤如下：
①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为 ，（用已知符号表达），此时小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器位置不变， ，读出此时电流表的示数为I；
③测得小灯泡的额定电功率P甲＝ （用U、I和R0表示）。
五、综合应用题（20题8分，21题10分，共18分）
20．（8分）氢燃料是21世纪的理想能源。如图是我国自主研发的氢燃料新能源公交车，满载质量为4×103kg，某次满载后在10min内匀速直线行驶8.4km，消耗氢燃料0.4kg。公交车匀速直线行驶时所受的阻力为总重的（q氢燃料＝1.4×108J/kg ）。求公交车在此行驶过程中：
（1）消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）牵引力做功的功率；
（3）公交车发动机的热机效率。
21．（10分）图甲所示为一款双胆电饭煲，设计了旋转式多挡位开关，可实现单胆单独工作或双胆同时工作，其工作电路如图乙所示，其中R1和R2为两根电热丝，R1＝242Ω，R2＝60.5Ω，旋转开关可以改变触点1、2、3、4之间的连接方式，从而获得不同的挡位。
（1）如果要让处于最低挡位工作，则四个触点的连接方式是丙图中的 （选填A、B、C、D）。
（2）如果四个触点的连接方式为图丙B所示，则此时电饭煲的功率为多大？
（3）电饭煲最高挡位工作时的电功率是多大？
（4）如果电饭煲使用最高挡位将2kg米饭从20℃加热到80℃用时10.5min，求电饭煲在这段时间内加热的效率。【c米饭＝4.2×103J/（kg•℃）】
2023-2024学年河南省郑州市惠济一中九年级（上）月考物理试卷（12月份）
参考答案与试题解析
一、填空题（共6小题，每空1分，共14分）
1．（3分）物理学家 焦耳 做了大量的实验，最先精确地确定了电产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。冬天我们可以捧着电暖手器取暖，这是利用 热传递 方法改变手的内能，电暖手器会发热，这是利用了电流的 热 效应。
【分析】（1）当电流通过导体后电流所做的功转化成了热，即称之为电流的热效应。电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比、与导体的电阻成正比，与通电时间成正比，这就是焦耳定律。
（2）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。二者效果是相同的，实质不同，做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程；
【解答】解：物理学家焦耳做了大量实验，最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即其所产生的电热与电流、电阻和通电时间的关系是Q＝I2Rt，为人们利用电热提供了理论基础。
捧着电暖手器取暖，手从电暖手器处吸收热量，温度升高，内能增大，这是利用热传递的方法改变手内能的。
电流通过导体时导体都要发热，这个现象称为电流的热效应。
故答案为：焦耳；热传递；热。
【点评】知道电流的热效应，并对焦耳定律的得出和内容有一定的了解。
2．（1分）如图所示，这是小明用三合一充电器给三部手机同时充电的情景。若小明拔掉其中一部手机，则通过充电器的总电流将 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】3部手机在充电时能独立工作且互不影响，所以它们是并联的；再根据并联电路电流的特点判断电流的大小变化。
【解答】解：
用三合一充电器给三部手机同时充电时，3部手机能独立工作且互不影响，所以它们是并联的；
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，因此，若小明拔掉其中一部手机，则总电流将变小。
故答案为：变小。
【点评】掌握家庭电路中各用电器之间的连接方法，知道并联电路的电流特点可顺利解答此题。
3．（2分）家庭电路中为了用电安全，洗衣机应选用 三 孔的插座。若人体不小心触碰到火线裸露处，家庭电路中的 漏电保护器 （选填“漏电保护器”或“空气开关”）会自动断开，切断电路，起到保护作用。
【分析】三线插头中间的插片是接地的，目的就是为了防止触电；当电路中的电流过大时，保险丝熔断或空气开关自动断开；带有漏电保护器的总开关具有空气开关和漏电保护器的功能，当出现漏电时，能自动“跳闸”对人或电路起到保护作用。
【解答】解：洗衣机等家用电器应使用三孔插座，当洗衣机的金属外壳漏电时，电流能通过地线流入大地，不会发生触电事故；
若人体不小心触碰到火线裸露处，此时火线和零线上的电流大小不同，家庭电路中的漏电保护器会自动断开，切断电路，起到保护作用。
故答案为：三；漏电保护器。
【点评】本题从另一角度考查三线插头中地线的作用及空气开关、漏电保护器的作用，从而加强安全用电的意识。
4．（3分）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 加热 挡位，此时电热壶的功率为 968 W。开关S接“2”时，通电1min，电流通过R2产生的热量为 120 J。
【分析】（1）由电路图可知，开关S接“1”时电路为R2的简单电路，开关S接“2”时R1与R2串联，根据P＝可知电源电压一定时，电路中的总电阻越小、功率越大，电热水壶处于加热挡，反之处于保温挡；
（2）开关S接“1”时电路为R2的简单电路，由P＝可得电功率；开关S接“2”时，R1与R2串联，由串联电路电阻的规律求出总电阻，根据欧姆定律求出电路中的电流，利用Q＝I2Rt求出通电1min电流通过R2产生的热量。
【解答】解：根据可知，电压一定时，电阻越大，功率越小；电阻越小，功率越大。
由电路图可知，开关S接1时，只有R2接入电路，开关S接2时，R1、R2串联，由于串联时电阻大于任何一个分电阻，所以开关S接1时，电路中电阻最小，总功率最大，此时是加热挡，则开关S接2时，是保温挡。
电热壶加热挡时，只有R2工作，此时的功率为：；
开关S接“2”时，R1、R2串联，电路中的电流为：，
通电1min，电流通过R2产生的热量为：；
故答案为：加热；968；120。
【点评】本题考查串联电路的规律、欧姆定律、电功率公式、焦耳定律公式的运用，属于常考题，难度适中。
5．（3分）如图是现在家庭常用的电子式电能表表盘，表盘上标有3000r/（kW•h），表示每消耗1kW•h的电能，指示转盘转动3000转。小明将某家用电器单独接在该电能表上正常工作6min，电能表转盘转了300转。该家用电器消耗的电能 3.6×105 J，该家用电器的额定功率是 1000 W，则这个家用电器可能是 电热水壶 （选填“电热水壶”、“台灯”或“电视机”）。
【分析】3000r/（kW•h）表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转3000转，求出电能表转盘转了300转消耗的电能，然后根据P＝求出用电器的功率，进而选择是哪种用电器。
【解答】解：
3000r/（kW•h）表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转3000转，
电能表转盘转了300转，该家用电器消耗的电能：
W＝＝0.1kW•h＝3.6×105J，
工作时间t＝6min＝0.1h，
该用电器的功率：
P＝＝＝1kW＝1000W，
因为用电器正常工作，所以用电器的额定功率等于1000W；
而电热水壶的功率在1000W左右，台灯的功率一般小于40W，电视机的功率在200W左右，所以这个家用电器可能是电热水壶。
故答案为：3.6×105；1000；电热水壶。
【点评】本题考查了电能的求法以及电功率的计算，关键是电能表的参数的理解。
6．（2分）如图甲所示，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯正常发光的位置，电流表示数与两电压表示数的关系如图乙所示。则电源电压 9 V，灯的额定功率为 4.2 W。
【分析】由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表V1测L两端电压，电压表V2测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片位于最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，滑动变阻器分得的电压最大，根据图象可知电压表V1和电压表V2的示数，根据P＝UI求出灯泡的功率，根据串联电路电压规律求出电源电压；
（2）当电流表示数最大时，灯泡正常发光，根据图象读出电压表V2的示数，再根据串联电路电压规律求出灯泡两端电压，利用P＝UI求出灯泡的额定功率。
【解答】解：由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表V1测L两端电压，电压表V2测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片位于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，由串联分压的规律可知变阻器分得的电压最大，则此时灯泡两端的电压最小，所以根据图乙可知，此时电路电流为0.2A，灯泡两端电压为1V，滑动变阻器两端电压为8V；
因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电源电压：U＝UL1+U滑＝1V+8V＝9V；
（2）根据题意可知，当电流表示数最大时，灯泡正常发光，由图乙可知，此时电路电流为0.6A，滑动变阻器两端电压为2V，
因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以灯泡的额定电压：UL＝U﹣U滑′＝9V﹣2V＝7V，
灯泡的额定功率：PL＝ULI最大＝7V×0.6A＝4.2W。
故答案为：9；4.2。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，正确的判断两电压表和电流表对应的示数关系是关键。
二、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。第7～12题每小题只有一个选项符合题目要求；第13～14题每小题有两个选项符合题目要求，全部选对得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）
7．（2分）学完内能，小明做了以下总结，其中正确的是（ ）
A．两个物体的温度相同，则它们的内能一定相同
B．一个物体的质量不变，若温度降低，它的内能一定减少
C．甲物体传递了热量给乙物体，说明甲物体内能大
D．两物体相比，分子动能越大的物体，其内能越大
【分析】物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能，内能的大小与温度、质量以及它所处的状态都有关系；热传递是能量从高温物体传到低温物体或从同一物体的高温部分传到低温部分的过程。
【解答】解：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能；
A、两个物体的温度相同，分子动能与分子势能相同，如果两个物体质量不同，具有的分子数目不同，它们的内能不一定相同，故选项A不正确；
B、一个物体的质量不变，若温度降低，温度降低，分子热运动的剧烈程度降低，分子动能与分子势能变小，它的内能一定减少，故选项B正确；
C、热传递是能量从高温物体传到低温物体或从同一物体的高温部分传到低温部分的过程，故选项C不正确；
D、两物体相比，分子动能越大的物体，它的分子数目不一定多，分子热运动的动能与分子势能的总和不一定大，故选项D不正确；
故选：B。
【点评】本题考查内能的概念的理解，以及温度、内能以及热量的关系，概念较多容易混淆，需重点掌握。
8．（2分）关于热值和热机效率，下列说法正确的是（ ）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．热机使用的燃料的热值越大，热机的效率就越高
【分析】（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关；
（2）热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。
【解答】解：
A、热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B、热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故B错误；
C、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故C正确；
D、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，与燃料的热值无关，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了学生对热值概念和热机效率的了解与掌握，明确热值是燃料的一种特性（只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关）是本题的关键。
9．（2分）下列数据最接近实际的是（ ）
A．一节新干电池的电压为2V
B．家用日光灯正常发光时的电流约为200mA
C．电饭煲的电功率约为80W
D．对人体而言的安全电压是36V
【分析】首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。
【解答】解：A、一节新干电池的电压为1.5V；故A错误；
B、日光灯正常发光时的电流约0.2A，即200mA；故B正确；
C、电饭煲的电功率在1000W以上；故C错误；
D、对人体而言的安全电压是不高于36V；故D错误；
故选：B。
【点评】此题考查对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出符合实际的选项即可。
10．（2分）小融为宿舍设计了一套防盗报警装置，她在宿舍的门和窗户内倒分别安装了红外感应开关S1和S2，晚上睡前或者同学外出时闭合开关S3，报警装置启动；当有人从门或者窗户非法闯入时，红外感应开关就会自动闭合，警铃大响，R为保护电阻，图中设计符合要求的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【分析】由题意可知，晚上睡前或者同学外出时闭合开关S3，报警装置启动；当有人从门或者窗户非法闯入时，红外感应开关就会自动闭合，警铃大响，R为保护电阻，说明红外感应开关S1和S2可以独立工作即为并联，且开关S3和电铃、保护电阻R均位于干路，据此进行解答。
【解答】解：经分析可知，开关S1和S2并联，开关S3和电铃、保护电阻R均位于干路。
A．由电路图可知，闭合开关S3后，只有开关S1和S2同时闭合时，警铃才可能响，故A不符合题意；
B．由电路图可知，闭合开关S3后，开关S1和S2只要闭合一个或同时闭合，警铃均能响，故B符合题意；
C．由电路图可知，闭合开关S3后，警铃响，闭合开关S1和S2中任意一个时都不响，故C不符合题意；
D．由电路图可知，闭合开关S3后，警铃响，开关S1和S2是否闭合都不影响警铃，故D不符合题意。
故选：B。
【点评】本题考查了电路图的设计，从选项中找出完全符合题意的选项即可。
11．（2分）如图所示电路中，当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，两表示数之比U甲：U乙为3：2，当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，两表示数之比I甲：I乙为（ ）
A．2：1B．3：1C．3：2D．1：3
【分析】（1）当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，两电阻串联，甲电压表测电源的电压，乙电压表测R2两端的电压，根据串联电路的电压特点求出两电阻两端的电压之比，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电阻的阻值之比；
（2）当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，两电阻并联，电流表甲测通过R2支路的电流，电流表乙测干路电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出两支路的电流之比，根据并联电路的电流特点求出干路电流之比。
【解答】解：（1）当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，两电阻串联，甲电压表测电源的电压，乙电压表测R2两端的电压，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，两电阻两端的电压之比：
＝＝＝，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由I＝可得，两电阻的阻值之比：
＝＝＝；
（2）当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，两电阻并联，电流表甲测通过R2支路的电流，电流表乙测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，通过两电阻的电流之比：
＝＝＝，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，两电流表的示数之比：
＝＝＝。
故选：D。
【点评】本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律的应用，关键是开关闭合与断开、不同电表时电路串并联的辨别以及电表所测电路元件的判断。
12．（2分）如图是普通家庭住宅内的简易配电图，下列说法正确的是（ ）
A．三孔插座的右侧插孔不会使试电笔氖管发光
B．图中a是电能表，b是空气开关
C．当人发生触电时，空气开关会迅速切断电路
D．空气开关“跳闸”后，可以立即闭合开关
【分析】（1）氖管都发光，说明氖管接触的是火线；
（2）在家庭电路中，电能表应接在最前面；
（3）漏电保护器原理是当火线电流比零线电流大太多的话就说明电路的某个地方可能接地漏电，电流从大地导走了，从而切断电路；当电路中的电流过大时，空气开关会断开电路。
【解答】解：A、三孔插座的右侧插孔与火线相连，会使试电笔氖管发光，故A错误；
B、根据图示可知，进户线先连接a，再连接b，所以a为电能表，b为空气开关，故B正确；
C、当人发生触电时，不会造成电路中的电流过大，空气开关不会切断电路，故C错误；
D、空气开关“跳闸”后，必须检查电路故障的原因，修好后才能再次闭合开关，故D错误。
故选：B。
【点评】空气开关出现“跳闸”的原因：一是短路，二是用电器总功率过大；用电器漏电时漏电保护器切断。
（多选）13．（2分）体育中考跳绳的次数是自动记录，其简化电路如图甲所示。R1是光敏电阻，信号处理系统记录ab间的电压，每当绳子挡住射向R1的红外线时，R1的阻值会变大，自动计数器会计数一次。电源电压为6V，ab间电压随时间变化的图象如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该同学匀速连续跳绳1min的跳绳次数为100次
B．自动计数器计数一次时，ab间的电压2V
C．有红外线照射时，R1与R2阻值之比为2：1
D．有红外线照射和无红外线照射时，光敏电阻的阻值之比为1：4
【分析】由甲图电路知，R1与R2串联，ab间电压为R1两端的电压。
（1）由图乙可知跳绳一次的时间，然后求出1min内跳绳的次数；
（2）由题知，当绳子挡住射向R1的红外线时，R1的阻值会变大，自动计数器会计数一次，根据串联电路的分压原理可知R1分得电压增大，根据图乙读出此时ab间的电压，根据串联电路的分压原理求出此时R1与R2阻值之比；
（3）当无红外线照射时，R1阻值变小，R1分得电压减小，根据图乙读出此时ab间的电压，根据串联电路的分压原理求出此时R1与R2阻值之比，进一步得出有红外线照射和无红外线照射时光敏电阻的阻值之比。
【解答】解：
由甲图电路知，R1与R2串联，ab间电压为R1两端的电压。
A、由图乙可知，跳绳一次的时间为0.6s，则1min内跳绳的次数n＝＝100次，故A正确；
B、由题知，当绳子挡住射向R1的红外线时（即无红外线照射R1），R1的阻值会变大，自动计数器会计数一次，
根据串联电路的分压原理知，R1分得电压增大，由图乙知，此时U1＝Uab＝4V，故B错误；
由串联电路的分压原理有：＝＝，即：＝＝，则R1＝2R2；
C、当有红外线照射时，R1阻值变小，R1分得电压减小，由图乙知，此时U1'＝Uab'＝2V，
由串联电路的分压原理有：＝＝，即：＝＝，则R1′＝R2；
即有红外线照射时，R1′与R2阻值之比为1：2，故C错误；
D、有红外线照射和无红外线照射时，光敏电阻R1的阻值之比＝＝，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，从图象中获取有用的信息是关键。
（多选）14．（2分）把标有“6V 3W”的小灯泡L与最大阻值为100Ω的滑动变阻器RW连接在总电压恒为18V的电路中，如图所示。电流表和电压表选择的量程分别为“0～0.6A”和“0～15V”。要求闭合开关S后，两电表的示数均不超过所选量程的最大测量值，且灯泡L两端电压不超过额定值（设灯丝电阻不变）。下列说法正确的是（ ）
A．电路允许通过的最大电流为0.6A
B．电路消耗总电功率的最大值为27W
C．小灯泡L消耗电功率的最小值为0.75W
D．滑动变阻器RW允许调节的范围是24Ω～60Ω
【分析】（1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P＝和P＝UI分别求出灯泡的电阻和额定电流，然后结合电流表的量程和串联电路的特点确定电路中允许通过的最大电流；
（2）电路中的电流最大时，电路消耗的电功率最大，根据P＝UI求出总电功率的最大值；
（3）当电压表的示数最大时，此时滑动变阻器连入的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡消耗的电功率最小；根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的最小电流，利用P＝UI求出灯泡消耗的最小电功率；
（4）当电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出最小值；当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据欧姆定律求出其大小，进一步得出滑动变阻器RW允许调节的范围。
【解答】解：
由图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；
（1）由P＝可得小灯泡的电阻：
RL＝＝＝12Ω；
根据P＝UI可得，灯泡的额定电流：
I额＝＝＝0.5A；
因为串联电路中电流处处相等，且电流表的量程为0～0.6A，灯泡的额定电流为0.5A，
所以，电路允许通过的最大电流为I最大＝0.5A，故A错误；
（2）电源电压不变，当电路中的电流最大时，电路消耗的总电功率最大，
则电路消耗总电功率的最大值为：
P总最大＝UI最大＝18V×0.5A＝9W，故B错误；
（3）为保护电压表，滑动变阻器两端的电压最大为15V，由串联分压规律可知，此时滑动变阻器连入的电阻最大，电路中的电流最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时灯泡两端的电压：
UL′＝U﹣UW最大＝18V﹣15V＝3V，
则电路中的最小电流为：
I最小＝＝＝0.25A，
小灯泡L消耗电功率的最小值：
PL最小＝UL′I最小＝3V×0.25A＝0.75W，故C正确；
（4）当电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
则电路中的最小总电阻：
R总最小＝＝＝36Ω，
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小电阻：
RW最小＝R总最小﹣RL＝36Ω﹣12Ω＝24Ω，
当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
则滑动变阻器接入电路中的最大电阻：
RW最大＝＝＝60Ω，
所以，滑动变阻器RW允许调节的范围为24Ω～60Ω，故D正确。
故选：CD。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是会根据电流表的量程和灯泡的额定电流确定电路中的最大电流以及根据电压表的最大示数确定滑动变阻器接入电路中的最大阻值。
三、作图题（每小题2分，共4分）
15．（2分）某实验小组的同学用如图所示的器材测量小灯泡的电功率。已知待测小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率估计在0.8W左右。请在图中用笔画线代替导线完成实物电路的连接。（要求：滑片P向右移动时，小灯泡变亮；导线不得交叉）
【分析】根据小灯泡的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联，额定功率估计在0.8W左右，根据P＝UI求出灯的额定功率确定电流表选用小量程串联在电路中；由滑片P向右移动时，小灯泡变亮确定变阻器的变阻器的接线柱。
【解答】解：
小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选用0﹣3V量程与灯并联，
额定功率估计在0.8W左右，根据P＝UI可得，灯的额定电流约为：I＝＝＝0.32A；电流表选用0﹣0.6A量程串联在电路中，
滑片P向右移动时，小灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，故变阻器的右下接线柱连入电路中，如图所示：
【点评】本题考查电路实物的连接，了解实验目的明确各元件的连接方式和确定电表规格是关键。
16．（2分）图中，将家庭电路补充完整（虚框内一处接保险丝“”，另一处用导线连接）。
【分析】家庭电路中，为了保证安全，开关、保险丝应该安装在火线上，保证断电时切断火线。
【解答】解：家庭电路中，为了保证安全，开关、保险丝应该安装在火线上，保证断电时切断火线。根据灯泡的右侧开关与火线相连，确定上方的导线是火线，保险丝应该安装在火线上，如图：
【点评】本题考查家庭电路的组成与安装，属于简单的基础题。
四、实验探究题（第17题4分，第18题6分，第19题8分；共18分）
17．（4分）在“比较不同物质吸热升温情况”的实验中：
（1）小丽和小明用一套器材做加热水和煤油的实验，如图甲所示。在组装器材时应先调节 A （选填A或B）的高度。
（2）组装好器材，他们先后在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油，分别加热相同的时间，比较水和煤油 升高的温度 ，得出结论。要完成该实验，除图甲所示器材外，还需要的一个测量工具是 秒表 。
（3）在对实验进行反思时，他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点，因此改进方案并设计了图乙所示的装置。与原方案相比，该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是 该方案避免两次加热，用同一热源加热确保在相等时间内吸收的热量相等 。（答出一个即可）
【分析】（1）组装实验仪器是实验中的一个重要环节，应从最优化的角度去考虑，避免重复调整。
（2）实验需要测量水与煤油的加热时间，需要用到秒表；液体吸收相等的热量，升高的温度越高，液体的吸热能力越弱。
（3）分析图示实验，根据图示实验装置分析答题。
【解答】解：
（1）组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的A部分，使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，然后再固定图中的B部分，这样可以避免重复调整；
（2）在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油，分别加热相同的时间，比较水和煤油升高的温度，得出结论。实验中需要测量水与煤油的加热时间，需要用到秒表；
（3）由图乙所示实验可知，实验用同一烧杯用“水浴法”对水与煤油同时加热，该方案避免两次加热，用同一热源加热确保在相等时间内吸收的热量相等；
故答案为：（1）A；（2）升高的温度；秒表；（3）该方案避免两次加热，用同一热源加热确保在相等时间内吸收的热量相等。
【点评】“比较不同物质的吸热能力”的实验是热学最主要的实验。此实验不仅考查学生对基本过程的掌握情况，更进一步考查学生运用基本知识和方法分析问题、提出问题的能力。要知道“水浴法”加热的优点。
18．（6分）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关，他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲中两个容器内的电阻丝连接到电路中。
（2）实验中是通过观察 液面高度差的变化 来显示容器内空气温度的变化，选用空气而不用水做实验，是因为相对于水，空气受热更容易 膨胀 ，可使U形管中液柱上升更快，实验现象更明显；
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后， 右 （填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下， 电阻 越大，所产生的热量越多。
（4）若通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 与此相连的容器有可能漏气 。
【分析】（1）根据“在电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”，可确定是串联电路，根据电流流向法，从电源的正极出发依次连接电路元件，然后回到电源负极即可；
（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（3）由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，据Q＝I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答；
（4）可从漏气、橡胶管没有扎住等方面进行分析。
【解答】解：（1）将滑动变阻器，两相同的透明容器中的U形管，开关，逐一顺次连接即可，滑动变阻的连线要注意一上一下，如下图所示：
；
（2）电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U形管内液柱的高度差来反映，这种方法是初中物理常用的转换法；
要在较短的时间内达到明显的实验效果，即要求容器内的物质的体积变化较大，而空气相对于水来说，受热更容易膨胀，可以使U形管中液柱上升更快，实验现象更明显；
（3）因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高；
（4）电阻丝通电后产生热量，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的容器有可能漏气，也可能是对应的容器内的电阻丝短路。
故答案为：（1）见解答图；（2）液面高度差的变化；膨胀；（3）右；电阻；（4）与此相连的容器有可能漏气。
【点评】本题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键。
19．（8分）物理兴趣小组为了测量额定电压为2.5V小灯泡正常发光时的电阻设计了如下电学实验：
（1）小明同学检查电路时发现电路的连接有一根导线错误，请你在错误导线上打“×”号，并用笔画线代替导线连接正确；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该滑到 A （填“A”或“B”）端；闭合开关后，移动滑片P，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时电阻为 8.3 Ω（结果保留一位小数）；
（3）在探究过程中，由于操作有误，在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出小灯泡后电压表的示数 接近电源电压 （填“为零”“接近电源电压”或“不变”）；
（4）小组同学利用电流表和定值电阻，设计了如图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为UB，定值电阻的阻值为R0。
实验步骤如下：
①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为 ，（用已知符号表达），此时小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器位置不变， 闭合开关S、S2，断开开关S1，保持滑动变阻器滑片位置不变 ，读出此时电流表的示数为I；
③测得小灯泡的额定电功率P甲＝ U额×（I﹣） （用U、I和R0表示）。
【分析】（1）电压表并联在灯泡的两端；
（2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该滑到阻值最大处；
根据电流表选用小量程确定分度值读数，由欧姆定律I＝得出小灯泡正常发光时的电阻；
（3）直接将小灯泡从灯座上拔出，分析电路的连接，由串联电路电压的规律分析；
（4）要测灯的额定功率，应先使灯正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R0应起到电压表的测量作用，故将R0与电流表串联后再与灯并联，通过移动变阻器的滑片使电流表示数为I1＝时，由并联电路电压的规律，灯的电压为额定电压，灯正常发光；
保持滑片位置不变，通过开关的转换，使电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流，根据P＝UI写出灯的额定功率的表达式。
【解答】解：（1）电压表应该并联在灯泡的两端，如下图所示：
；
（2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该滑到阻值最大处，即A端；
如图2所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，通过小灯泡的电流为0.3A，
由欧姆定律I＝，则小灯泡正常发光时电阻为：
R＝＝≈8.3Ω；
（3）在探究过程中，由于操作有误，在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，则电压表串联在电路中测电源电压（原来测灯的电压），由串联电路电压的规律，那么拔出小灯泡后电压表的示数变大；
（4）①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电流表示数为时，此时小灯泡正常发光；
②保持滑片P位置不动，闭合开关S、S2，断开开关S1，保持滑动变阻器滑片位置不变，读出此时电流表的示数为I；
③在①中，电流表测定值电阻的电流，由欧姆定律，定值电阻的电压为：
U0＝I1R0＝×R0＝U额，
根据并联电路电压的规律，灯的电压为额定电压，灯正常发光；
在②中，电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流：
I额＝I﹣，
则小灯泡的额定功率表达式：
P额＝U额×I额＝U额×（I﹣）。
故答案为：（1）见解答图；（2）A；8.3；（3）接近电源电压；（4）①；②闭合开关S、S2，断开开关S1，保持滑动变阻器滑片位置不变；③U额×（I﹣）。
【点评】本题测量小灯泡正常发光时的电阻实验，考查电路连接、操作过程、电表读数、电阻计算，同时考查设计方案测额定功率的能力。
五、综合应用题（20题8分，21题10分，共18分）
20．（8分）氢燃料是21世纪的理想能源。如图是我国自主研发的氢燃料新能源公交车，满载质量为4×103kg，某次满载后在10min内匀速直线行驶8.4km，消耗氢燃料0.4kg。公交车匀速直线行驶时所受的阻力为总重的（q氢燃料＝1.4×108J/kg ）。求公交车在此行驶过程中：
（1）消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）牵引力做功的功率；
（3）公交车发动机的热机效率。
【分析】（1）知道消耗氢燃料的质量、热值，利用Q放＝mq计算完全燃烧放出的热量；
（2）由平衡条件可以求出公交车的牵引力，根据W＝Fs求出牵引力所做的功，利用P＝求出牵引力做功的功率；
（3）根据η＝×100%求出公交车发动机的热机效率。
【解答】解：（1）0.2kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
Q放＝m氢燃料q氢燃料＝0.4kg×1.4×108J/kg＝5.6×107J；
（2）公交车所受的阻力：
f＝G＝mg＝×4×103kg×10N/kg＝2×103N，
公交车匀速直线行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，牵引力：
F＝f＝2×103N，
牵引力所做的功：
W＝Fs＝2×103N×8.4×103m＝1.68×107J，
牵引力做功的功率：
P＝＝＝2.8×104W；
（3）公交车发动机的热机效率：
η＝×100%＝×100%＝30%。
答：（1）消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量为5.6×107J；
（2）牵引力做功的功率为2.8×104W；
（3）公交车发动机的热机效率为30%。
【点评】本题考查了学生对燃料完全燃烧放热公式、功、功率公式和效率公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大。
21．（10分）图甲所示为一款双胆电饭煲，设计了旋转式多挡位开关，可实现单胆单独工作或双胆同时工作，其工作电路如图乙所示，其中R1和R2为两根电热丝，R1＝242Ω，R2＝60.5Ω，旋转开关可以改变触点1、2、3、4之间的连接方式，从而获得不同的挡位。
（1）如果要让处于最低挡位工作，则四个触点的连接方式是丙图中的 C （选填A、B、C、D）。
（2）如果四个触点的连接方式为图丙B所示，则此时电饭煲的功率为多大？
（3）电饭煲最高挡位工作时的电功率是多大？
（4）如果电饭煲使用最高挡位将2kg米饭从20℃加热到80℃用时10.5min，求电饭煲在这段时间内加热的效率。【c米饭＝4.2×103J/（kg•℃）】
【分析】分析图乙、丙，得出A、B、C、D四个挡位中电路的组成。
（1）当R1与R2串联时，电路中总电阻最大，电源电压一定，由P＝UI＝可知，此时电路的功率最小，处于最低挡位；
（2）如果四个触点的连接方式为图丙B所示，即连接1、2和3、4时，R1单独工作，利用P＝UI＝可算出此时电功率；
（3）在最高挡位工作时，总功率最大，总电阻最小，此时R1与R2并联，先利用P＝UI＝可求R1的电功率，然后根据总功率等于各电阻消耗功率之和求出最高挡位的功率；
（4）根据吸热公式计算将2kg的米饭由20℃加热到80℃，水吸收的热量，根据电功公式计算电饭煲在高挡工作10.5min消耗的电能，根据热效率公式计算此过程中电饭煲的工作效率。
【解答】解：由图乙、丙可知：A图、单独将1、3触点连接时，电路中只有R2；B图、将1、2和3、4分别相连时，电路中只有R1；C图、单独将3、4触点连接时，电路中R1、R2串联；D图、将1、3和2、4分别相连时，电路中R1、R2并联；
（1）根据串联电路的电阻特点可知，当R1与R2串联，电路中总电阻最大，电源电压一定，由P＝可知，此时电路的功率最小，处于最低挡位，且双胆同时工作，故此时四个触点的连接方式是丙图中的C；
（2）如果四个触点的连接方式为图丙B所示，即连接1、2和3、4时，R1单独工作，
此时电功率为：P1＝＝＝200W；
（3）在最高挡位工作时，总功率最大，总电阻最小，根据并联电路的电阻特点可知，当R1与R2并联时，电路中的总电阻最小，
此时R2的电功率为：P2＝＝＝800W，
则最高挡位的功率：P高＝P1+P2＝200W+800W＝1000W；
（4）将2kg的米饭由20℃加热到80℃，米饭吸收的热量：Q吸＝c米饭m（t﹣t0）＝4.2×103[J/（kg•℃）×2kg×（80℃﹣20℃）＝5.04×105J，
电饭煲在加热挡工作10.5min消耗的电能：W＝P加热t′＝1000W×10.5×60s＝6.3×105J，
此过程中电饭煲的工作效率：η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）C；
（2）如果四个触点的连接方式为图丙B所示，则此时电饭煲的功率为200W；
（3）电饭煲最高挡位工作时的消耗的电功率是1000W；
（4）如果电饭煲使用最高挡位将2kg米饭从20℃加热到80℃用时10.5min，电饭煲在这段时间内加热的效率为80%。
【点评】本题为电学综合题，考查了电功率多位问题，吸热公式、效率公式以及电功率公式的灵活运用，分析得出电饭锅处于不同挡位时的电路组成是关键。