安徽省阜阳市颍州区新世纪学校九年级上学期期末物理试卷-A4

这是一份安徽省阜阳市颍州区新世纪学校九年级上学期期末物理试卷-A4，共25页。试卷主要包含了填空题，选择题，实验题，计算与推导题等内容，欢迎下载使用。
1．（2分）指纹识别解锁是目前较为流行的手机解锁方式。如图所示，手指轻轻触碰感应区，识别出正确的指纹后手机自动开锁，则感应区相当于手机电路中的 。
2．（2分）寒潮从12月9日开始横扫我国中东大部分地区，给多省带来“断崖式降温”，局部地区降温幅度超12℃。如图所示，从物理学的角度看，冷天人们通过搓手可以取暖，说明 可以改变物体的内能。
3．（2分）为了让孩子学会感恩，在“母亲节”这天学校举行了“感恩母亲在行动”的主题活动。如图所示，小华用自己攒下的零花钱给妈妈买了一束康乃馨，他用梳过头的塑料梳子靠近花朵，花粉被吸附，这是因为梳子带了 ，能吸引轻小物体。
4．（2分）2月10日，全国文明城市创建工作推进会召开。如图，这是某学校LED。显示屏中滚动播放的内容，当显示屏中的“言”字部分未显示出来时，其他的LED．灯仍能正常发光，由此可知，显示屏的每个LED。灯之间是 联的。
5．（2分）如图左边这种“万能插座”已被禁止，你家还在用吗？这种插座孔大，人更容易触电，再者这种插座的内部金属插套与电器插头插销接触面积会过小，该处的电阻较 ；根据 定律可知，在使用中容易出现过热情况，从而引发火灾事故的发生。
6．（2分）如图甲所示，小灯泡的额定电压为5V，开关闭合后，小灯泡正常发光，如图乙所示，这是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系的图像，则电源电压为 V。
7．（2分）太和县课后延时服务全覆盖，大力推行课后服务“5+2”模式，学校每周5天、每天至少两个小时开展课后服务，结束时间与正常下班时间相衔接。在课后服务2h内，每间教室里有10盏40W的日光灯和两台1.5kW的空调同时工作，则一间教室在这2h内消耗的电能是 kW•h。
8．（2分）一个铭牌上标有“2.5V 0.75W”字样的小灯泡，小明为了验证小灯泡铭牌上的额定功率是否正确，他设计了如图所示的电路，移动滑动变阻器，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数为0.25A，说明该灯泡的灯丝与合格的灯丝相比 （选填“更粗”“更细”或“粗细一样”）。
9．（2分）图甲、乙分别是电熨斗的实物图和电路图。该电熨斗有高、中、低挡位，若三个电阻相等，则高、中、低挡的功率之比为 。
10．（2分）小明观察家中电冰箱的工作情况。当他打开或关闭冰箱门时，冰箱内的灯会亮起或熄灭，但不会影响压缩机的工作，请你根据描述和生活经验，完成电路连接。
二、选择题（每小题2分，共14分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
11．（2分）如图所示，胡椒作为一种香料，使用十分广泛，无论是中餐还是西餐的调味过程都少不了胡椒的参与。它独特的辛辣味丰富了我们的味觉层次，给我们带来了美妙的味觉体验。人们能闻到胡椒的气味，是因为胡椒（ ）
A．分子之间存在斥力
B．分子之间存在引力
C．分子之间存在间隙
D．分子在不停地做无规则运动
12．（2分）小明利用如图甲、乙所示的装置探究改变物体的内能和热机工作原理的两个演示实验。关于这两个实验的操作、实验现象的说法不正确的是（ ）
A．塞子冲出前，烧瓶和试管内气体的热量都增加
B．两个图中塞子冲出过程烧瓶和试管内气体的温度均降低
C．乙图中水蒸气推动瓶塞过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
D．酒精灯里面酒精燃烧的过程中，酒精的热值和比热容都不变
13．（2分）某电能表的表盘如图所示。关于该电能表，下列说法正确的是（ ）
A．“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用
B．“10（20）A”表示这个电能表能通过的最大电流是10A
C．“600r/（kW•h）”表示电能表上的转盘转过1r消耗的电能是600kW•h
D．该电能表的示数是12150kW•h
14．（2分）电给我们的工作和生活带来了极大的便利，但不正确用电也会带来很大的危害，甚至会危及生命。安全用电是每一位公民的必备素养。下列做法符合安全用电原则的是（ ）
A．只有大功率用电器才需使用三孔插座
B．控制用电器的开关短路不会引起空气开关跳闸
C．家中装有漏电保护器，所以更换灯泡不必切断电源
D．用试电笔辨别零、火线时，手一定不要碰到笔上的任何金属部分
15．（2分）小明家的卫生间里安装了风暖浴霸，它可以单独照明、单独吹风，但不能单独取暖，取暖时必须吹风。小明根据上述功能设计了下列如图所示的四个简化模拟电路图，其中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
16．（2分）如图甲所示，长度和材料相同、粗细不同的金属棒AB和CD。（阻值均不变）串联在电路中。将电压表分别并联AB和CD两端，电表指针的位置均如图乙所示，下列分析正确的是（ ）
A．通电后金属棒上创造了热，能量不守恒
B．AB两端的电压为0.5V
C．金属棒AB与CD的阻值之比为4：1
D．金属棒AB与CD消耗的电功率之比为5：1
17．（2分）图甲是中考体能测试中仰卧起坐测试仪，图乙是仰卧起坐计数装置简化电路。R1是一种光敏元件，每当上半身挡住了射向R1的红外线时，R1的电阻会变大，自动计数器会计数一次（计数器可视为电压表）。闭合开关，红外线被遮挡时，下列判断正确的是（ ）
A．R2消耗的电功率变大
B．R1两端的电压变小
C．R1与R2两端的电压之比变大
D．通过R1的电流变大
三、实验题（第18小题4分，第19小题4分，第20小题8分，共16分）
18．（4分）小明和家人到海边玩耍时，发现阳光下的海水和岸边的沙子温差较大。于是他带回一些岸边的沙子，想比较沙子和水这两种物质吸热能力的差异，他设计如图所示的实验装置，所使用仪器规格完全相同，在烧杯中分别装入质量和初温都相同的水和沙子。请你来帮他完成实验：
（1）实验过程中，通过 （选填“升高温度”或“加热时间”）来比较水和沙子吸收热量的多少。
（2）小明给水和沙子加热相同时间，沙子升高的温度更多，说明 的吸热能力更强。
19．（4分）如图，这是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
（1）实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来反映密闭空气温度的变化，这种实验方法是 。
（2）将甲、乙装置分别通电一段时间后，观察到甲装置右侧容器相连的U形管中液面的高度差较大，乙装置左侧容器相连的U形管中液面的高度差较大。由此可知，当通电时间一定时，电流产生的热量与 有关。
20．（8分）小静用图甲电路做“伏安法测量小灯泡电阻”的实验，滑动变阻器标有“50Ω 2A”的字样，小灯泡标有“2.5V”的字样。
（1）请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接，导线不得交叉。
（2）当开关闭合后，观察小灯泡的发光情况，测出小灯泡的几组电压和电流值，如下表所示。
由表格中数据可知，小灯泡正常工作时的电阻约为 Ω（计算结果保留到小数点后1位）。断开开关很长一段时间后，小灯泡的电阻可能是 （选填“0”“5”或“10”）Ω。
（3）小明只用一个电压表也测出了此小灯泡正常发光时的电阻，他用阻值为R0的定值电阻和两个开关，设计了图乙所示的电路，请在空白处填上适当内容。
①断开S2，闭合S、S1，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V；
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S1，闭合S、S2，记录下电压表示数为U；
③小灯泡正常发光时的电阻RL＝ （用已知量和测量量表示）。
四、计算与推导题（第21小题6分，第22小题6分，第23小题8分，共20分；解答要有必要的公式和过程）
21．（6分）热效率水平是一个国家柴油机技术综合实力的核心标志，提升热效率是柴油机诞生以来全行业的共同追求。我国某集团于2022年正式发布全球首款热效率突破52.28%的商用柴油机，远远高于目前市场现有主流产品平均46%的热效率。某型号安装此柴油机的载重汽车在某次测试中，在一段平直的公路上匀速行驶10km，牵引力恒为4.3×103N，消耗柴油2kg。（已知柴油的热值q＝4.3×107J/kg）求：
（1）2kg柴油完全燃烧放出的热量。
（2）此柴油机的效率。
22．（6分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关，当滑动变阻器R2的滑片移到最左端时，电流表的示数为0.5A，滑动变阻器R2的滑片移到中间时，电压表示数为3V。求：
（1）电源电压。
（2）滑动变阻器R2的滑片在中间时，电流表的示数。
（3）电路的最小功率。
23．（8分）为保证校园饮水安全，学校安装了直饮机，这是一种将市政自来水净化处理并通过消耗电能的方法进行加热和保温的器具，如图甲所示。其内部加热和保温的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S2是温控自动开关，可使水温控制在85℃～95℃，已知额定电压为220V，加热功率为660W，保温功率为55W，加热效率为84%。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）直饮机在加热状态时，电路的总电流是多少？
（2）在保温状态下当水温降到85℃时，将转换为加热状态，重新将水加热到95℃（未达到沸点），此过程仅需要加热1min40s，则直饮机贮水容器里水的质量多大？
（3）冬天同学们对热水的需求高，经常有同学装不到热水，小明查阅资料得知学校的用电器都是并联的且电压保持220V不变，于是提出应该多装一些直饮机，他认为并联的用电器都是独立工作互不影响的，增加直饮机数量各个用电器的电流不会变化，也就不会有不良影响。从用电安全的角度分析小明的说法有没有问题。
2023-2024学年安徽省阜阳市颍州区新世纪九年级（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、填空题（每小题2分，共20分）
1．（2分）指纹识别解锁是目前较为流行的手机解锁方式。如图所示，手指轻轻触碰感应区，识别出正确的指纹后手机自动开锁，则感应区相当于手机电路中的 开关 。
【分析】一个完整的电路有导线、电源、开关和用电器组成。
【解答】解：手指轻轻触碰感应区，识别出正确的指纹后手机自动开锁，感应区相当于电路中的开关，对手机起控制作用。
故答案为：开关。
【点评】本题考查了电路的组成，属于基础题。
2．（2分）寒潮从12月9日开始横扫我国中东大部分地区，给多省带来“断崖式降温”，局部地区降温幅度超12℃。如图所示，从物理学的角度看，冷天人们通过搓手可以取暖，说明 做功 可以改变物体的内能。
【分析】改变内能的方式有两种，即做功和热传递；对物体做功，物体的内能会增加，物体对外做功，其内能会减小。
【解答】解：两手互相摩擦时，要克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使手的内能增加，温度升高，说明做功可以改变物体的内能。
故答案为：做功。
【点评】解决此类问题要弄清做功改变物体内能和热传递改变物体内能的区别。
3．（2分）为了让孩子学会感恩，在“母亲节”这天学校举行了“感恩母亲在行动”的主题活动。如图所示，小华用自己攒下的零花钱给妈妈买了一束康乃馨，他用梳过头的塑料梳子靠近花朵，花粉被吸附，这是因为梳子带了 电荷 ，能吸引轻小物体。
【分析】根据电荷间的相互作用规律“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”来判断；带电体有吸引轻小物体的性质。
【解答】解：小华用自己攒下的零花钱给妈妈买了一束康乃馨，他用梳过头的塑料梳子靠近花朵，花粉被吸附，这是因为梳子带了电荷，能吸引轻小物体。
故答案为：电荷。
【点评】此题考查的是物体带电的本质，是一道基础题。
4．（2分）2月10日，全国文明城市创建工作推进会召开。如图，这是某学校LED。显示屏中滚动播放的内容，当显示屏中的“言”字部分未显示出来时，其他的LED．灯仍能正常发光，由此可知，显示屏的每个LED。灯之间是 并 联的。
【分析】串联电路的特点：各用电器工作时相互影响，有一处有问题则整个电路都处于断路状态；
并联电路的特点：并联电路中的各用电器可以单独工作、互不影响。
【解答】解：由图可见当显示屏中的“谐”字部分未显示出来，当其中一盏灯烧坏，另外的灯仍能正常发光，由此可知，显示屏的每个小灯泡是互不影响的，所以它们之间能独立工作，一定是并联的；
故答案为：并。
【点评】本题考查串并联电路特点的理解，知道并联电路各用电器是可以独立工作的，互不影响。
5．（2分）如图左边这种“万能插座”已被禁止，你家还在用吗？这种插座孔大，人更容易触电，再者这种插座的内部金属插套与电器插头插销接触面积会过小，该处的电阻较 大 ；根据 焦耳 定律可知，在使用中容易出现过热情况，从而引发火灾事故的发生。
【分析】用电器的插头与插座的接触面积过小，电阻较大，由焦耳定律分析使用中容易出现过热的原因。
【解答】解：用电器的插头与插座的接触面积过小，电阻较大，在电流和通过时间相等时，根据Q＝I2Rt知，接触处产生较多的热量，容易出现过热情况，从而引发火灾事故的发生。
故答案为：大；焦耳。
【点评】本题考查了插座的认识，体现了物理知识来源于生活，服务于生活的理念，是一道好题。
6．（2分）如图甲所示，小灯泡的额定电压为5V，开关闭合后，小灯泡正常发光，如图乙所示，这是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系的图像，则电源电压为 7 V。
【分析】由图甲可知，定值电阻与小灯泡串联，根据小灯泡正常发光可知小灯泡两端的电压，由图乙可知通过小灯泡的电流，根据串联电路的电流特点可知通定值电阻的电流，根据图乙可知定值电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点可知电源电压。
【解答】解：由图甲可知，定值电阻与小灯泡串联，小灯泡正常发光，所以小灯泡两端的电压UL＝5V，
由图乙在，当小灯泡两端电压为5V时，通过小灯泡的电流为0.2A，
根据串联电路的电流特点可知，通过定值电阻的电流IR＝IL＝0.2A，
由图乙可知，当通过定值电阻的电流为0.2A时，定值电阻两端的电压UR＝2V，
根据串联的电路的电压特点可知，电源电压：U＝UL+UR＝5V+2V＝7V。
故答案为：7。
【点评】本题考查串联电路的特点与图像的分析，属于中档题。
7．（2分）太和县课后延时服务全覆盖，大力推行课后服务“5+2”模式，学校每周5天、每天至少两个小时开展课后服务，结束时间与正常下班时间相衔接。在课后服务2h内，每间教室里有10盏40W的日光灯和两台1.5kW的空调同时工作，则一间教室在这2h内消耗的电能是 6.8 kW•h。
【分析】根据W＝Pt分别求出10盏日光灯和2台空调消耗的电能，据此求出消耗的总电能。
【解答】解：由P=Wt可知，10盏日光灯2h消耗的电能：W1＝P1t＝10×40×10﹣3kW×2h＝0.8kW•h，
两台空调2h消耗的电能：W2＝P2t＝2×1.5kW×2h＝6kW•h，
则一间教室在这2h内消耗的电能：W＝W1+W2＝0.8kW•h+6kW•h＝6.8kW•h。
故答案为：6.8。
【点评】本题考查电能的计算，难度不大。
8．（2分）一个铭牌上标有“2.5V 0.75W”字样的小灯泡，小明为了验证小灯泡铭牌上的额定功率是否正确，他设计了如图所示的电路，移动滑动变阻器，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数为0.25A，说明该灯泡的灯丝与合格的灯丝相比 更细 （选填“更粗”“更细”或“粗细一样”）。
【分析】根据I=PU计算标有“2.5V 0.75W”字样的小灯泡正常发光时通过灯泡的电流，根据R=UI比较该灯泡的电阻与合格的灯丝电阻的大小，根据影响电阻的因素比较该灯泡的灯丝与合格的灯丝的横截面积的大小。
【解答】解：标有“2.5V 0.75W”字样的小灯泡正常发光时通过灯泡的电流：IL=PLUL=，
如图所示的电路灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电压表测灯泡两端电压，电流表测通过灯泡的电流，
移动滑动变阻器，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数为0.25A，根据R=UI可知该灯泡的电阻与合格的灯丝电阻要大，
导体的材料、长度相同时，横截面积越小，电阻越大，所以该灯泡的灯丝比合格的灯丝更细。
故答案为：更细。
【点评】本题考查影响电阻的因素和电功率公式的灵活运用。
9．（2分）图甲、乙分别是电熨斗的实物图和电路图。该电熨斗有高、中、低挡位，若三个电阻相等，则高、中、低挡的功率之比为 6：3：2 。
【分析】由图乙可知，当开关S接1时，只有R1工作，开关S接2时，R1、R2串联，开关S接3时，R1、R2、R3串联，根据串联电路的电阻特点求出各种状态下的电阻，根据P=U2R可知电熨斗高、中、低挡位的电路连接并求出电熨斗高、中、低挡位的功率之比。
【解答】解：由图乙可知，当开关S接1时，只有R1工作，
开关S接2时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝2R1，
开关S接3时，R1、R2、R3串联，此时电路中的总电阻：R′＝R1+R2+R3＝3R1，
由于电源电压相等，由P=U2R可知，当开关S接1时，电路中的总电阻最小，总功率最大，电熨斗为高挡，
开关S接3时，电路中总电阻最大，总功率最小，电熨斗为低挡，
开关S接2时，电熨斗为中挡；
由P=U2R可知，电熨斗高、中、低挡位的功率之比：P高：P中：P低=1R1：12R1：13R1=6：3：2。
故答案为：6：3：2。
【点评】本题考查串联电路的特点和电功率公式的灵活运用，能正确分析电路连接是解题的关键。
10．（2分）小明观察家中电冰箱的工作情况。当他打开或关闭冰箱门时，冰箱内的灯会亮起或熄灭，但不会影响压缩机的工作，请你根据描述和生活经验，完成电路连接。
【分析】（1）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）为了安全，开关要接在火线与用电器之间，金属外壳要接地。
【解答】解：当打开或关闭冰箱门时，冰箱内的灯会亮起或熄灭，但不会影响压缩机的工作，说明灯、压缩机并联，并且各有开关控制，两开分别接在火线与灯、压缩机之间，金属外壳要接地，如图所示：
【点评】本题考查了家庭电路的连接，属于基础题目。
二、选择题（每小题2分，共14分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
11．（2分）如图所示，胡椒作为一种香料，使用十分广泛，无论是中餐还是西餐的调味过程都少不了胡椒的参与。它独特的辛辣味丰富了我们的味觉层次，给我们带来了美妙的味觉体验。人们能闻到胡椒的气味，是因为胡椒（ ）
A．分子之间存在斥力
B．分子之间存在引力
C．分子之间存在间隙
D．分子在不停地做无规则运动
【分析】扩散表明分子不停地做无规则的运动。
【解答】解：人们能闻到胡椒的气味，就是胡椒分子不停地做无规则运动。
故选：D。
【点评】本题考查了扩散的应用，属于基础题。
12．（2分）小明利用如图甲、乙所示的装置探究改变物体的内能和热机工作原理的两个演示实验。关于这两个实验的操作、实验现象的说法不正确的是（ ）
A．塞子冲出前，烧瓶和试管内气体的热量都增加
B．两个图中塞子冲出过程烧瓶和试管内气体的温度均降低
C．乙图中水蒸气推动瓶塞过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
D．酒精灯里面酒精燃烧的过程中，酒精的热值和比热容都不变
【分析】（1）热量是一个过程量，只能说吸收热量或放出热量；
（2）物体对外做功，内能减少；
（3）内燃机的压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；
（4）热值是燃料的一种特性，与质量、放出的热量无关。
【解答】解：A、热量是一个过程量，只能说吸收热量或放出热量，故A错误；
B、两个图中塞子冲出过程均是烧瓶和试管内气体对塞子做功，自身内能减小，温度降低，故B正确；
C、乙图中水蒸气推动瓶塞过程中内能转化为机械能，与热机做功冲程的能量转化相同，故C正确；
D、热值与比热容是物质的特性，与质量、燃烧情况等因素无关，所以酒精灯里面酒精燃烧的过程中，酒精的热值和比热容都不变，故D正确。
故选：A。
【点评】本题主要考查改变内能的方式、热值的特性，属于基础知识。
13．（2分）某电能表的表盘如图所示。关于该电能表，下列说法正确的是（ ）
A．“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用
B．“10（20）A”表示这个电能表能通过的最大电流是10A
C．“600r/（kW•h）”表示电能表上的转盘转过1r消耗的电能是600kW•h
D．该电能表的示数是12150kW•h
【分析】从电能表表盘可得到的信息：
①“50Hz”表示这个电能表要在50Hz的交流电路中使用；
②10（20）A中，10A表示电能表的标定电流，20A是指电能表平时工作时允许通过的最大电流；
③600/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，转盘转动600次。
【解答】解：A、“50Hz”表示这个电能表要在50Hz的交流电路中使用，故A正确；
B、10（20）A中，10A表示电能表的标定电流，20A是指电能表平时工作时允许通过的最大电流或额定最大电流，故B错误；
C、600/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转600次，故C错误；
D、该电能表的示数是1215.0kW•h，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查对电能表参数的理解，关键是理解电能表各参数的物理意义。
14．（2分）电给我们的工作和生活带来了极大的便利，但不正确用电也会带来很大的危害，甚至会危及生命。安全用电是每一位公民的必备素养。下列做法符合安全用电原则的是（ ）
A．只有大功率用电器才需使用三孔插座
B．控制用电器的开关短路不会引起空气开关跳闸
C．家中装有漏电保护器，所以更换灯泡不必切断电源
D．用试电笔辨别零、火线时，手一定不要碰到笔上的任何金属部分
【分析】（1）大功率用电器、带金属外壳的用电器必须使用三孔插座；
（2）空气开关跳闸可能是短路、用电器的总功率过大；
（3）在检修灯泡时，一定要先断开电源开关后检修；
（4）使用试电笔，手要接触笔尾的金属部分，才能导电。
【解答】解：A、大功率用电器、带金属外壳的用电器必须使用三孔插座，故A错误；
B、控制用电器的开关短接时，相当于开关闭合，用电器正常工作，不会引起空气开关跳闸，故B正确；
C、在更换灯泡时，一定要先断开电源开关后检修，故C错误；
D、用试电笔辨别零、火线时，手要接触笔尾的金属部分，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查安全用电原则，属于基础题目。
15．（2分）小明家的卫生间里安装了风暖浴霸，它可以单独照明、单独吹风，但不能单独取暖，取暖时必须吹风。小明根据上述功能设计了下列如图所示的四个简化模拟电路图，其中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【分析】根据题意分析三个开关的连接方式、电动机与R以及L的连接方式，然后选出正确的电路图。
【解答】解：根据题意可知，风暖浴霸可以单独照明、单独取暖和单独吹风，这说明电动机、发热元件、灯泡工作时互不影响，是并联的；
当闭合照明开关时，灯L发光；当断开照明开关、闭合取暖开关和吹风开关时，发热元件实现供暖，同时电动机工作带动空气流动使室内升温，这说明照明开关控制灯、取暖开关控制发热体、吹风开关控制电动机，故B正确。
故选：B。
【点评】本题考查了根据题意选择正确的电路图，会根据串并联的特点判断各电路元件的连接方式和位置是关键。
16．（2分）如图甲所示，长度和材料相同、粗细不同的金属棒AB和CD。（阻值均不变）串联在电路中。将电压表分别并联AB和CD两端，电表指针的位置均如图乙所示，下列分析正确的是（ ）
A．通电后金属棒上创造了热，能量不守恒
B．AB两端的电压为0.5V
C．金属棒AB与CD的阻值之比为4：1
D．金属棒AB与CD消耗的电功率之比为5：1
【分析】（1）根据能量守恒定律判断A选项的正误；
（2）长度和材料相同、粗细不同的金属棒AB和CD，由图可知AB和CD的横截面积关系，根据影响导体电阻的因素是可知AB和CD的电阻关系，根据串联电路的电流规律和欧姆定律可知AB和CD两端的电压关系，两次电压表的指针位置相同，由此可知两次测量时电压表所选择的量程，结合图乙得出AB和CD两端的电压大小，根据欧姆定律可得AB和CD的电阻之比，根据P＝UI可得AB与CD消耗的电功率之比。
【解答】解：A、能量守恒定律告诉我们：能量既不能创造，也不会消灭；当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量不变。通电后金属棒发热，是电能转化为内能，能量是守恒的，故A错误；
BCD、长度和材料相同、粗细不同的金属棒AB和CD，由图可知AB的横截面积小于CD的横截面积，则AB的电阻大于CD的电阻，
由图甲可知，AB和CD串联，通过AB和CD的电流相等，由U＝IR可知AB两端的电压大于CD两端的电压，
由于两次测量时电压表的指针位置相同，所以测AB两端的电压时，
电压表所选择的量程是0～15V，其示数，即AB两端的电压为UAB＝5V，故B错误；
测CD两端的电压时，电压表所选择的量程是0～3V，其示数，即CD两端的电压为UCD＝1V，
由R=UI可知，AB和CD的阻值之比为RAB：RCD＝UAB：UCD＝5V：1V＝5：1，故C错误；
由P＝UI可知，AB与CD消耗的电功率之比为PAB：PCD＝UAB：UCD＝5V：1V＝5：1，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查能量守恒定律和欧姆定律、串联电路的电流、电压规律，以及影响电阻的因素，难度适中。
17．（2分）图甲是中考体能测试中仰卧起坐测试仪，图乙是仰卧起坐计数装置简化电路。R1是一种光敏元件，每当上半身挡住了射向R1的红外线时，R1的电阻会变大，自动计数器会计数一次（计数器可视为电压表）。闭合开关，红外线被遮挡时，下列判断正确的是（ ）
A．R2消耗的电功率变大
B．R1两端的电压变小
C．R1与R2两端的电压之比变大
D．通过R1的电流变大
【分析】A.当红外线被遮住，根据电路中电流的变化情况，判断R2功率的变化情况；
B.红外线被遮住，根据电路中电流的变化情况，电压的变化情况；
C.红外线被遮住，根据串联电路中电压的分配特点进行判断；
D.红外线被遮住，根据电路中的总电阻变化情况，可知电路的变化情况。
【解答】解：A.当红外线被遮住，R1的电阻变大，电路总电阻变大，电流变小，R2消耗的电功率P2＝I2R2可知电流变小，功率变小，故A错误；
B.当红外线被遮住，R1的电阻变大，电路总电阻变大，电路变小，由电阻R2两端的电压U2＝IR2可知，U2变小，R1两端的电压U1＝U﹣U1变大，故B错误；
C.红外线被遮住，R1的电阻变大，由串联电路中电压的分配与电阻成正比得：U1U2=R1R2，R1变大，R2不变，R1R2变大，所以R1与R2两端的电压之比变大，故C正确；
D.当红外线被遮住，R1的电阻变大，电路总电阻变大，由I=UR知电流变小，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了欧姆定律及串联电路中电压分配特点。
三、实验题（第18小题4分，第19小题4分，第20小题8分，共16分）
18．（4分）小明和家人到海边玩耍时，发现阳光下的海水和岸边的沙子温差较大。于是他带回一些岸边的沙子，想比较沙子和水这两种物质吸热能力的差异，他设计如图所示的实验装置，所使用仪器规格完全相同，在烧杯中分别装入质量和初温都相同的水和沙子。请你来帮他完成实验：
（1）实验过程中，通过 加热时间 （选填“升高温度”或“加热时间”）来比较水和沙子吸收热量的多少。
（2）小明给水和沙子加热相同时间，沙子升高的温度更多，说明 水 的吸热能力更强。
【分析】我们使用相同的酒精灯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：
Ⅰ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；
Ⅱ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。
【解答】解：（1）根据转换法可知，实验过程中，通过加热时间来比较水和沙子吸收热量的多少；
（2）根据Q＝cmΔt可知：质量相同的物质，加热时间相同，升高温度低的物质比热容大；
因为水和沙子的质量相同，它们的加热时间相同，水升高的温度低于沙子升高的温度，
所以水的比热容大，即水吸热的能力更强；
故答案为：（1）加热时间；（2）水。
【点评】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，为热学中的重要实验。
19．（4分）如图，这是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
（1）实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来反映密闭空气温度的变化，这种实验方法是 转换法 。
（2）将甲、乙装置分别通电一段时间后，观察到甲装置右侧容器相连的U形管中液面的高度差较大，乙装置左侧容器相连的U形管中液面的高度差较大。由此可知，当通电时间一定时，电流产生的热量与 电流和电阻 有关。
【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器内空气温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（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，由控制变量法结合转换法回答。
【解答】解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器内空气温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故利用甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系；乙装置中，已知R2＝R1，R1位于干路，R2位于支路，R1的电流大于R2的电流，通电时间相同，利用乙装置可探究电流产生的热量与电流的关系；
故答案为：（1）转换法；（2）电流和电阻。
【点评】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及焦耳定律的运用。
20．（8分）小静用图甲电路做“伏安法测量小灯泡电阻”的实验，滑动变阻器标有“50Ω 2A”的字样，小灯泡标有“2.5V”的字样。
（1）请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接，导线不得交叉。
（2）当开关闭合后，观察小灯泡的发光情况，测出小灯泡的几组电压和电流值，如下表所示。
由表格中数据可知，小灯泡正常工作时的电阻约为 9.6 Ω（计算结果保留到小数点后1位）。断开开关很长一段时间后，小灯泡的电阻可能是 5 （选填“0”“5”或“10”）Ω。
（3）小明只用一个电压表也测出了此小灯泡正常发光时的电阻，他用阻值为R0的定值电阻和两个开关，设计了图乙所示的电路，请在空白处填上适当内容。
①断开S2，闭合S、S1，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V；
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S1，闭合S、S2，记录下电压表示数为U；
③小灯泡正常发光时的电阻RL＝ 2.5VR0U−2.5V （用已知量和测量量表示）。
【分析】（1）根据小灯泡L标有“2.5V“，确定电压表选用小量程与灯并联，电流表与小灯泡串联；
（2）①根据表中数据确定灯泡额定电压对应的额定电流，利用欧姆定律求出小灯泡正常工作时的电阻；
②灯丝的电阻随温度的升高而增大；
（3）利用电压表和一定值电阻测量小灯泡得出电阻，先用电压表测量小灯泡的电压，然后测量小灯泡和电阻两端的总电压，此过程中要保持滑动变阻器的滑片位置不变，则定值电阻两端的电压等于两次电压之差，根据欧姆定律计算得到电路中的电流；再根据欧姆定律公式表示出小灯泡的电阻。
【解答】解：（1）小灯泡L标有“2.5V“，灯的电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，电流表与小灯泡串联，如下所示：
（2）由表中数据可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.26A，则小灯泡正常工作时的电阻约为：
RL=ULIL=≈9.6Ω；
根据表中第一组数据，由欧姆定律，第1次实验中灯泡的电阻为：
R1=U1I1=1V0.16A=6.25Ω，
由于灯丝的电阻随温度的降低而减小，但不为零，故断开开关很长一段时间后，小灯泡的电阻可能是5Ω；
（3）实验步骤：
①断开S2，闭合S、S1，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开S1，闭合S、S2，记下此时电压表的示数为U；
③在步骤①中，灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，此时灯泡正常发光；
在步骤②中，灯泡、定值电阻和滑动变阻器仍串联，电压表测灯泡和定值电阻两端的总电压，因滑动变阻器滑片位置不动，电路的连接关系不变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据串联电路电压规律，定值电阻两端的电压为U0＝U﹣2.5V，
根据串联电路电流特点结合欧姆定律可知，小灯泡额定电流为：
IL＝I0=U0R0=U−2.5VR0；
则小灯泡电阻表达式为：
RL=ULIL=2.5VU−2.5VR0=2.5VR0U−2.5V。
答：（1）见解答图；（2）9.6；5；（3）③2.5VR0U−2.5V。
【点评】本题测量小灯泡的电阻，考查电路连接、数据处理和设计方案测灯正常发光的能力。
四、计算与推导题（第21小题6分，第22小题6分，第23小题8分，共20分；解答要有必要的公式和过程）
21．（6分）热效率水平是一个国家柴油机技术综合实力的核心标志，提升热效率是柴油机诞生以来全行业的共同追求。我国某集团于2022年正式发布全球首款热效率突破52.28%的商用柴油机，远远高于目前市场现有主流产品平均46%的热效率。某型号安装此柴油机的载重汽车在某次测试中，在一段平直的公路上匀速行驶10km，牵引力恒为4.3×103N，消耗柴油2kg。（已知柴油的热值q＝4.3×107J/kg）求：
（1）2kg柴油完全燃烧放出的热量。
（2）此柴油机的效率。
【分析】（1）根据Q放＝mq求出柴油完全燃烧放出的热量；
（2）根据η=WQ放×100%求出此柴油机的效率。
【解答】解：（1）2kg柴油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝2kg×4.3×107J/kg＝8.6×107J；
（2）牵引力做的功为：W＝Fs＝4.3×103N×104m＝4.3×107J；
此柴油机的效率为：
η=WQ放×100%=4.3×107J8.6×107J×100%＝50%。
答：（1）2kg柴油完全燃烧放出的热量为8.6×107J；
（2）此柴油机的效率为50%。
【点评】本题主要考查的是学生对热量计算公式、效率计算公式的理解和掌握，基础性题目。
22．（6分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关，当滑动变阻器R2的滑片移到最左端时，电流表的示数为0.5A，滑动变阻器R2的滑片移到中间时，电压表示数为3V。求：
（1）电源电压。
（2）滑动变阻器R2的滑片在中间时，电流表的示数。
（3）电路的最小功率。
【分析】（1）当滑动变阻器R2的滑片移到最左端时，电路为定值电阻R1的简单电路，根据欧姆定律求出电源电压；
（2）当滑动变阻器R2的滑片在中间时，定值电阻与滑动变阻器R2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，根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据欧姆定律求出此时电流表的示数；
（3）根据欧姆定律求出滑动变阻器R2的滑片移到中间时，滑动变阻器接入电路的电阻，进而求出滑动变阻器的最大的电阻；由P＝UI=U2R可知，电源电压一定时，电路中的总电阻最大时，电路的功率最小，根据串联电路的电阻特点求出电路中的最大总电阻，根据P＝UI=U2R求出电路的最小功率。
【解答】解：（1）当滑动变阻器R2的滑片移到最左端时，电路为定值电阻R1的简单电路，
由欧姆定律可知，电源电压：U＝I1R1＝0.5A×10Ω＝5V；
（2）当滑动变阻器R2的滑片在中间时，滑动变阻器R2的电压为3V，定值电阻与滑动变阻器R2串联，定值电阻的电压：U′1＝U﹣U2＝5V﹣3V＝2V
电流表的示数：I′1=U′1R1=2V10Ω=0.2A；
（3）当滑动变阻器R2的滑片在中间时，R2总阻值的一半接入电路，由欧姆定律可知，此时滑动变阻器接入电路的电阻：R22=U2I2=U2I′1=3V0.2A=15Ω，则滑动变阻器的最大阻值：R2＝2×15Ω＝30Ω，
当滑动变阻器R2接入电路的阻值最大时，电路的最小功率：P最小=U2R总大=U2R1+R2=(5V)210Ω+30Ω=0.625W。
答：（1）电源电压为5V；
（2）滑动变阻器R2的滑片在中间时，电流表的示数为0.2A；
（3）电路的最小功率为0.625W。
【点评】本题考查串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的应用，注意电压表所测的电压。
23．（8分）为保证校园饮水安全，学校安装了直饮机，这是一种将市政自来水净化处理并通过消耗电能的方法进行加热和保温的器具，如图甲所示。其内部加热和保温的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S2是温控自动开关，可使水温控制在85℃～95℃，已知额定电压为220V，加热功率为660W，保温功率为55W，加热效率为84%。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）直饮机在加热状态时，电路的总电流是多少？
（2）在保温状态下当水温降到85℃时，将转换为加热状态，重新将水加热到95℃（未达到沸点），此过程仅需要加热1min40s，则直饮机贮水容器里水的质量多大？
（3）冬天同学们对热水的需求高，经常有同学装不到热水，小明查阅资料得知学校的用电器都是并联的且电压保持220V不变，于是提出应该多装一些直饮机，他认为并联的用电器都是独立工作互不影响的，增加直饮机数量各个用电器的电流不会变化，也就不会有不良影响。从用电安全的角度分析小明的说法有没有问题。
【分析】（1）根据P＝UI求出直饮机在加热状态时电路的总电流；
（2）根据W＝Pt求出直饮机加热1min40s消耗的电能，根据效率公式求出水吸收的热量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水的质量；
（3）用电器过多会导致干路电流过大，由焦耳定律可知，在电阻和通电时间一定时，电流越大，电流产生的热量越多，据此分析作答。
【解答】解：（1）由P＝UI可知，直饮机在加热状态时电路的总电流：I=P加热U=660W220V=3A；
（2）直饮机将水从85℃加热到95℃所需的时间t′＝1min40s＝100s，
直饮机消耗的电能：W=P加热t′=660W×100s=6.6×104J，
由η=Q吸W可知，水吸收的热量：Q吸=ηW=84%×6.6×104J=5.544×104J，
由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，水的质量：m=Q吸c水(t−t0)=5.544×104J4.2×103J/(kg⋅℃)×(95℃−85℃)=1.32kg；
（3）小明的说法是错误的，虽然各个用电器之间是并联独立工作的，但用电器过多会导致干路电流过大，由焦耳定律可知，在电阻和通电时间一定时，电流越大，电流产生的热量越多，所以过多安装直饮机容易出现用电安全问题。
答：（1）直饮机在加热状态时，电路的总电流是3A；
（2）直饮机贮水容器里水的质量1.32kg；
（3）从用电安全的角度分析小明的说法是错误的，虽然各个用电器之间是并联独立工作的，但用电器过多会导致干路电流过大，由焦耳定律可知，在电阻和通电时间一定时，电流越大，电流产生的热量越多，所以过多安装直饮机容易出现用电安全问题。
【点评】本题考查并联电路的特点、电功率公式、效率公式、吸热公式以及密度公式的应用，是一道电热综合题，有一定的难度。
实验次数
小灯泡发光情况
电压表示数/V
电流表示数/A
1
较暗
1
0.16
2
不很亮
1.5
0.20
3
明亮
2.5
0.26
题号
11
12
13
14
15
16
17
答案
D
A
A
B
B
D
C
实验次数
小灯泡发光情况
电压表示数/V
电流表示数/A
1
较暗
1
0.16
2
不很亮
1.5
0.20
3
明亮
2.5
0.26