广东省惠州市博罗县九年级上学期期末考试物理试题（解析版）-A4

这是一份广东省惠州市博罗县九年级上学期期末考试物理试题（解析版）-A4，共22页。试卷主要包含了单项选择题，填空题，作图题，实验题，计算题，综合能力题等内容，欢迎下载使用。
考试时间：80min 满分：100分
说明：请将答案填写在答题卡上指定的区域内，否则将视为无效答案。
一、单项选择题：（每小题3分，共21分）
1. “全国中小学安全教育平台”中强调了安全用电，下列做法符合安全用电原则的是（ ）
A. 有人触电时，不能直接徒手去救，应先切断电源
B. 选用插座时，所有家用电器都使用两孔插座
C. 可用铜丝代替保险丝使用
D. 家用电器检修时，不用断开电源开关
【答案】A
【解析】
【详解】A．有人触电时，不能直接徒手去救，否则会使救人者触电，应先切断电源，或用绝缘体将导线挑开，使接触者尽快脱离电源，故A正确，符合题意；
B．洗衣机、空调等家用电器都使用三孔插座，是由于这些用电器的外壳有金属，金属是导体，当用电器漏电时，会使外壳带电，使用三孔插座，接上地线，电流就会流入大地，不致对人造成伤害，故B错误，不符合题意；
C．当用铜丝或铁丝代替后，铜丝或铁丝的熔点很高，温度即使升高到一定程度，它也不会自动熔断，起不到保护电路的作用，故不符合安全用电原则，故C错误，不符合题意；
D．家用电器检修时，容易碰到电器的金属部分，应切断电源，可以保证金属部分不带电，确保不会发生触电事故，故D错误，不符合题意。
故选A。
2. 如图所示是环保卫士小明在进行垃圾分类，下列各环节中小明对瓶子做功的是（ ）
A. 从地上拾起瓶子
B. 保持瓶子在水平方向上走到可回收垃圾桶
C. 拿着瓶子站在垃圾桶旁不动
D. 瓶子离开手后掉落桶中
【答案】A
【解析】
【详解】A．拾起瓶子的过程中，小明对瓶子施加一个向上的力，瓶子向上移动了距离，所以小明对瓶子做了功，故A符合题意；
B．沿水平方向走的过程中，小明对瓶子施加一个向上的力，瓶子在水平方向上移动了距离，并没有在向上的方向上移动距离，所以小明对垃圾没有做功，故B不符合题意；
C．拿着瓶子站在垃圾桶旁不动时，小明对瓶子施加一个向上的力，瓶子没有移动距离，所以小明对瓶子没有做功，故C不符合题意；
D．瓶子掉落垃圾桶过程中，瓶子向下移动了距离，但小明没有对瓶子施加力，所以小明对瓶子不做功，故D不符合题意。
故选A。
3. 小刚去河北省旅游时，发现了如图所示美食“油炸糕”。下列说法正确的是（ ）
A. 刚出锅的“油炸糕”很烫，是因为“油炸糕”含有的热量很多
B. 圆饼刚入油锅时，油将温度传递给“油炸糕”
C. “油炸糕”从油锅里捞出装入盘子后的一段时间内，内能会逐渐减小
D. 煮油时，油锅里的油在沸腾后温度不断上升
【答案】C
【解析】
【详解】A．“油炸糕”很烫，因为“油炸糕”的温度很高，热量是过程量，不能用含有修饰，故A错误；
B．热传递的条件是温度差，传递的是热量，圆饼刚入锅时油将热量传递给“油炸糕”，故B错误；
C．“油炸糕”从油锅里捞出装入盘子后，向外传递能量，温度逐渐降低，内能逐渐减小，故C正确；
D．油锅里的油在沸腾后温度不变，故D错误。
故选C。
4. 2022年11月29日晚，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭点火升空，成功将航天员费俊龙、邓清明、张陆送入太空，打响了中国空间站建造阶段的收官之战。火箭喷气发动机是火箭的动力。下列说法中正确的是（ ）

A. 火箭喷气发动机不属于热机
B. 火箭通常选用热值较大的物质作为燃料
C. 火箭发射升空，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能
D. 如果燃料燃烧得不充分，其热值就会减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．火箭喷气发动机工作时把内能转化成机械能的装置，属于热机，故A错误；
B．火箭采用热值较大的物质作为火箭的燃料，原因是相同质量的热值较大的物质完全燃烧时，可以释放出更多的热量，故B正确；
C．火箭的燃料在燃烧的过程中，化学能转化为内能，内能对外做功，转化为火箭的机械能，在能量转化的过程中，有一部分能量散失掉了，故C错误；
D．燃料的热值仅与燃料的种类有关，与燃料燃烧是否充分无关，故D错误。
故选B。
5. 指南针是我国古代四大发明之一，早期的指南针叫“司南”，如图所示。关于司南的说法正确的是（ ）
A. 司南周围存在磁场，不存在磁感线
B. 司南周围的磁场分布是均匀的
C. 司南只有一个磁极在其勺柄上
D. 司南对放入其周围的铜棒有力的作用
【答案】A
【解析】
【详解】A．司南周围存在地磁场，并且司南自身也是磁体，周围存在磁场，磁感线是人们为了方便描述磁场而建立的模型，是想象的，不存在，故A正确；
B．司南是类似与条形磁铁磁体，周围的磁场分布不均匀，故B错误；
C．任何一个磁体都有两个磁极，故C错误；
D．磁性是能够吸引铁、钴、镍等金属的性质，不包含铜，故司南对放入其周围的铜棒没有有力的作用，D错误。
故选A 。
6. 如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是（ ）
A. 改变电流方向，小磁针偏转方向不变
B. 该实验说明电流周围存在磁场
C. 利用该实验原理可以指成发电机
D. 最早发现该实验现象的科学家是法拉第
【答案】B
【解析】
【详解】A. 将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转，该实验证明了通电导线周围存在磁场，且磁场方向与电流方向有关，故改变电流方向，小磁针偏转方向改变，故A错误；
B. 该实验说明电流周围存在磁场，故B正确；
C. 利用该实验原理即电流的磁效应可以制成电磁铁、电磁继电器等，故C错误；
D. 最早发现该实验现象的科学家是奥斯特，故D错误。
故选B。
7. 如图所示为一款吊扇灯，由一个电动机和三个灯泡组合而成，闭合总开关后，风扇和灯可以各自独立工作，灯泡互不影响。下列设计的电路图中，符合实际的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，三个灯泡和电动机串联，它们之间互相影响，不能独立工作，故A不符合题意；
B．由图可知，三个灯泡并联后再和电动机串联，电动机和灯泡之间互相影响，不能独立工作，故B不符合题意；
C．由图可知，三个灯泡串联后再和电动机并联，三个灯泡之间互相影响，故C不符合题意；
D．由图可知，三个灯泡和电动机都是并联，三个灯由一个开关控制，电动机有一个开关控制，闭合总开关后，风扇和灯可以各自独立工作，灯泡互不影响，故D符合题意。
故选D。
二、填空题：（每小题3分，共21分）
8. 惠州市家庭电路的电压为___________V；教室内的一盏日光灯通过的电流约为___________（选填“0.02”“0.2”或“2”）A；白炽灯长时间使用后，灯丝由于升华而变细，则通过它的电流将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 ①. 220 ②. 0.2 ③. 变小
【解析】
【详解】[1]不同国家的家庭电路电压有所不同，我国家庭电路的电压为220V。
[2]教室内一盏日光灯的电功率大约是40W，工作的电流约为
[3]白炽灯长时间使用后，灯丝由于升华而变细，这盏日光灯的电阻变大，家庭电路电压不变，由可知，通过它的电流将变小。
9. 电动自行车轻便、节能、环保。骑车前，将车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，车钥匙相当于简单电路中的___________；电动车的某一个转向灯出现故障时，其它转向灯还能工作，由此可以判断转向灯之间是___________联的。给电动车充电的过程中，电能转化为___________能储存在电动车内部的电池中。
【答案】 ①. 开关 ②. 并 ③. 化学
【解析】
【详解】[1]将车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下车子就通电，说明车钥匙起到了控制电路通断的作用，在简单电路中，起到控制电路通断作用的元件是开关，所以车钥匙相当于简单电路中的开关。
[2]当某一个转向灯出现故障时，其它转向灯还能工作，这表明各转向灯之间互不影响，在电路中，用电器互不影响的连接方式是并联，所以转向灯之间是并联的。
[3]给电动车充电的过程中，消耗电能，电池储存化学能，所以是电能转化为化学能储存在电动车内部的电池中。
10. 小明在探究“滑轮组的机械效率与什么因素有关”的实验中，组装了如图所示的装置。小明用4N的力将重10N的物体匀速竖直提升了10cm，则小明做的有用功为______J，装置的机械效率是______（结果保留一位小数）；若用此装置提升20N的物体，其机械效率会______（选填“升高”“降低”或“不变”）。
【答案】 ①. 1 ②. 83.3% ③. 升高
【解析】
【详解】[1]小明做的有用功为
[2]由图可知，承担物重的有效绳子段数，则装置的机械效率为
[3]若用此装置提升20N的物体，有用功增加，额外功基本不变，则机械效率会升高。
11. 如1图所示的实验装置，当塞子从试管口喷出时，水蒸气的内能转化为塞子的______。这个能量转化过程与汽油机工作时______（选填“2”或“3”）图的能量转化过程一样。汽油机工作时，常常用水来冷却发动机，是利用了水______的特性。
【答案】 ①. 机械能 ②. 2 ③. 比热容大
【解析】
【详解】、
[1][2]如1图所示的实验装置，当试管内水被酒精灯加热后，水蒸气的内能逐渐增大，最后会把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为了塞子的机械能。2图中，气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，内能转化为机械能。3图中，气门都关闭，活塞上行，是压缩冲程，机械能转化为内能。所以1图和2图的能量转化过程一样。
[3]水的比热容最大，与其它物质相比，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量最多。所以汽油机工作时，常常用水来冷却发动机。
12. 如图是“探究通电导体产生的热量与___________大小关系”的实验装置，实验中通过观察和比较U形管内_________________________来判断电流通过导体产生热量的大小。若通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为___________J。
【答案】 ①. 电流 ②. 液面的高度差 ③. 12
【解析】
【详解】[1]由图可知，两个容器内的电阻大小相同，装置右侧中两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联，根据串并联电路电流的特点可知，通过左侧容器内电阻的电流大于右侧容器内电阻的电流；通电时间和电阻相同，电流不同，所以探究的是导体产生的热量与电流大小的关系。
[2]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，可以通过U形管液面高度差的变化来反映，采用的是转换法。
[3]由图可知，装置右侧中两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右侧两个电阻的总电流和左侧的电阻电流相等，右侧两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知I右=I右内+I右外
由并联电路电压的规律和欧姆定律可知I右内=I右外
通过左侧容器中电阻丝的电流是0.4A，则通过右侧容器中电阻丝的电流
在1min内产生的热量Q=I右内2Rt=(0.2A)2×5Ω×1×60s=12J
13. 小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常，他观察家中的电能表示数如1图所示为___________kW•h。现仅接通一台电热水器（其铭牌如2图所示），观察到电能表指示灯1min内闪烁80次，则1min内消耗电能为___________J，其两端电压___________（选填“高于”“等于”或“低于”）220V。
【答案】 ①. 3023.6 ②. 9×104J ③. 等于
【解析】
【详解】[1]电能表的读数方法：最后一位是小数，由1图可得家中的电能表示数为3023.6kW·h。
[2]电能表指示灯 1min 内闪烁 80 次，电能表参数“3200imp/(kW·h)”，则 1min 内消耗电能为
[3]由2图可知，电热水器的额定功率为1500W，电热水器的实际功率为
即电热水器的实际功率等于额定功率，所以实际电压等于额定电压，为220V。
14. 如图所示是定值电阻甲和标有“6V 3W”小灯泡乙的U-I图像。灯泡正常发光时的电流为___________A；定值电阻的阻值为________Ω；若将两者并联在电路中，干路允许通过的最大电流为___________A。
【答案】 ①. 0.5 ②. 10 ③. 1.1
【解析】
【详解】[1]由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流
[2]由图像可知，甲的U-I图像是一条倾斜直线，说明阻值不变，任取一点可得甲的阻值为
[3]两者并联时，它们两端的最大电压等于小灯泡的额定电压6V，由图象可知，甲的电流I甲=0.6A，乙的电流I乙=0.5A，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则干路允许通过的最大电流为
三、作图题：（2分+2分+3分=7分）
15.
（1）如图所示的电路中，有两根导线尚未连接，请用笔画线代替导线补全电路，要求：
①电压表测小灯泡两端电压；
②闭合开关，向左端移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡变亮。
（2）如图所示，两异名磁极相互靠近，磁体旁的小磁针静止时N极指向右侧，请在图中标出图中磁感线的方向并在虚线框中标出磁体的磁极。
（3）如图所示，小杰用测电笔鉴别某家庭电路中的输电线时，只有接触中间那条电线a时测电笔的氖管发光。请你按照安全用电的原则，用笔画线将此家庭电路连接完整，要求：
①开关控制螺丝口电灯；
②保险丝保护三孔插座。
【答案】（1） （2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
为使电压表测小灯泡两端电压，应将电压表并联在灯泡两端，闭合开关，向左端移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡变亮，说明电路中电流变大，电阻变小，所以滑动变阻器应选择左下接线柱与灯泡串联。实物连接如图所示：
【小问2详解】
图中小磁针静止时其N极向右，说明该点的磁场方向向 右，所以磁感线的方向是向右的；因磁体周围的磁感线从N极发出，回到S极，故左侧磁体的右端为N极，如图所示：
【小问3详解】
如图所示，用测电笔测试某家庭电路中三条输电线时，只有接触中间那条电线时测电笔氖管才发光，即说明中间这条线是火线，则上面一条是零线，下面一条是地线；对于灯泡来说：火线首先过开关，然后进入灯泡顶端的金属块，零线直接进入螺旋套；对于三孔插座来说：三孔插座的上孔接地线、左孔接零线、右孔接火线，将保险盒接在火线和插座之间。如图所示：
四、实验题：（6分+7分+7分=20分）
16.
（1）如1-1图所示电流表的读数为___________A；在使用电压表时，闭合开关后发现其指针如1-2图所示，原因是__________________________；用一个带电的玻璃棒去靠近细线悬挂着不带电的轻质小球，小球被吸引过来，如题16-1-3图所示，原因是带电体具有___________________的性质。
（2）如图所示，MN连接电源，闭合开关后，导体棒AB向左运动，若将蹄形磁体的N、S极对调，导体棒AB将向________运动；MN换接灵敏电流计，闭合开关，让导体棒AB水平向左运动时，观察到灵敏电流计指针___________（选填“偏转”或“不偏转”），请说出一个此现象在生活中的应用实例：___________________。
【答案】（1） ①. 0.36 ②. 电压表正、负接线柱接反 ③. 吸引轻小物体
（2） ①. 右 ②. 偏转 ③. 发电机（或动圈式话筒）
【解析】
【小问1详解】
[1]如1-1图所示电流表选择是0-0.6A的量程，分度值为0.02A，读数为0.36A。
[2]在使用电压表时，闭合开关后发现其指针如1-2图所示，指针指向没有刻度的一侧，说明指针反偏，原因是电压表正、负接线柱接反。
[3]轻质小球是轻小物体，用一个带电的玻璃棒去靠近细线悬挂着不带电的轻质小球，小球被吸引过来，如1-3图所示，原因是带电体具有吸引轻小物体的性质。
【小问2详解】
[1]如图所示，MN连接电源，闭合开关后，导体棒AB向左运动，若将蹄形磁体的N、S极对调，磁场方向改变，导体棒AB受到的磁力方向改变，导体棒AB将向右运动。
[2]MN换接灵敏电流计，闭合开关，让导体棒AB水平向左运动时，即导体棒AB做切割磁感线运动，会产生感应电流，能观察到灵敏电流计指针偏转。
[3]发电机是利用电磁感应现象原理工作的，是利用闭合电路中的部分导体切割磁感线运动，产生感应电流。
17. 如1图所示，在比较“不同液体吸热本领大小”的实验中，小华将两支相同的试管（分别盛有初温相同的A、B两种液体）放入同一个红外加热器中，两个温度传感器的探头部分与两试管内的液体接触良好，并通过数据采集线与计算机相连接。利用红外加热器对两试管内的液体加热，在其沸腾前记录到A、B两种液体温度随时间变化如下表格。
（1）实验中应取___________（选填“质量”或“体积”）相同的A、B两种液体；
（2）实验中通过比较两种液体______________________（选填“升高的温度”或“加热的时间”）来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少；
（3）根据表格实验数据可知，___________（选填“A”或“B”）液体的吸热能力强；
（4）2图中①是B液体加热时温度随时间变化的图线，如果将初温相同的B液体质量增加到原来的2倍，不考虑热损失，用相同的加热器加热，再绘制出一条温度随时间变化的图线，则为图中的第___________条（选填“①”“②”或“③”）；
（5）本题中的实验数据表格存在的缺陷是______________________________；本实验需要的测量工具除温度计、天平外还需要___________；
（6）小华测量了液体的质量m和升高的温度Δt，并读取红外加热器的加热电功率P及加热时间t；3图是小华在草稿纸上计算液体的比热容的过程，则根据此过程计算出液体的比热容___________（选填“大于”“等于”或“小于”）其真实值。
【答案】（1）质量 （2）加热的时间
（3）A （4）③
（5） ①. 没有标注单位 ②. 秒表
（6）大于
【解析】
【小问1详解】
比较“不同液体吸热本领大小”的实验中，采用的是控制变量法，需要控制两种液体的质量是相同的。
【小问2详解】
比较吸热多少时采用了转换法，实验选择同一个电加热器，根据加热时间的长短来反映液体吸热的多少。
【小问3详解】
由图乙可知，加热相同时间，吸收相同的热量，液体A的温度变化小，升高温度较小的A液体吸热能力强。
【小问4详解】
由图可知，①是B液体加热时温度随时间变化的图线，当保持B液体初温相同，将初温相同的B液体质量增加到原来的2倍，在不考虑热损失的情况下，利用相同的加热器加热，升高相同温度时，根据Q=cmΔt可知，其吸收热量将是原来的2倍，也就是加热时间变为原来的2倍，由此可知，图中的③符合题意。
【小问5详解】
[1][2]本题中的实验数据表格存在的缺陷是没有没有标注单位；本实验需要测量液体的质量、温度以及加热时间，所以除温度计、天平外还需要秒表。
【小问6详解】
在计算液体比热容时，理论上Q吸= cmΔt，W=Pt且Q吸=W，但在实际情况中，存在热量损失，即液体吸收的热量Q＜W，而计算时认为Q=W，使得计算的Q偏大。根据计算出液体的比热容大于其真实值。
18. 小真同学用如1图所示的电路图测量“小灯泡正常发光时的电阻”，他选用的电源电压为3V，小灯泡铭牌上标有“2.5V”字样，2图是连接完整的实验电路。
（1）连接好电路，闭合开关后，缓慢将滑动变阻器的滑片移动一小段距离，发现灯泡始终不发光，则下列操作更合理的是________（选填序号）；
A. 直接断开开关，检查导线、灯泡或滑动变阻器是否有故障；
B. 继续移动滑动变阻器滑片，观察两电表是否有示数变化；
（2）实验过程中，某时刻电压表的示数3图所示，为_________V；若要测得小灯泡正常发光时的电阻，滑片P应向___________（选填“A”或“B”）端移动；
（3）通过移动滑动变阻器的滑片，多次测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，如下表所示，当小灯泡正常发光时，电阻为___________Ω；通过灯泡的电流与灯泡两端的电压不成正比，这是因为___________对小灯泡电阻的影响；
（4）实验结束后，断开开关整理完器材，小真估测此时小灯泡的电阻值可能是___________（选填序号）；
A. 0ΩB. 3ΩC. 5ΩD. 12.5Ω
（5）同组的小知同学发现：小真实验时正确连接电路后，刚闭合开关S就立即记录了数据；可知本次实验使用的滑动变阻器的最大阻值为___________Ω。
【答案】（1）B （2） ①. 1.8 ②. A
（3） ①. 12.5 ②. 温度
（4）B （5）32.5
【解析】
【小问1详解】
闭合开关后，缓慢将滑动变阻器的滑片移动一段距离，发现灯泡始终不发光，有可能是因为变阻器阻值过大，电路中电流过小导致的，所以应继续移动滑动变阻器滑片，观察两电表是否有示数变化。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
【小问2详解】
[1]实验过程中，某时刻电压表的示数3图所示，选择的是0-3V的量程，分度值为0.1A，示数为1.8V。
[2]灯泡铭牌上标有“2.5V”字样，所灯泡的额定电压是2.5V，所以若要测得小灯泡正常发光时的电阻，根据串联电阻的分压特点和电压规律，应增大灯泡的电压，则应减小变阻器的电压，所以滑片P应向A端移动，减小变阻器的阻值。
【小问3详解】
[1]由表数据可知，灯泡正常发光即电压表示数为2.5V时，电流为0.2A，则小灯泡正常发光时电阻为
[2]通过灯泡的电流与灯泡两端的电压不成正比，是因为小灯泡灯丝的电阻随温度升高而变大。
【小问4详解】
由表可知，灯泡电压为0.4V时，电流为0.08A，则电阻为
灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，小灯泡在断电一段时间后，灯丝温度降低，灯泡电阻阻值减小，则灯泡电阻可能是5Ω。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
【小问5详解】
闭合开关前，变阻器滑片要移到阻值最大处。由表可知，刚闭合开关S时，灯泡电压为0.4V，电流为0.08A，则滑动变阻器的最大阻值为
五、计算题：（6分+7分=13分）
19. 如图所示，青秀山风景区用低碳环保的观光车在景区接送旅客，汽车总质量为，该车某次在水平路面上受到的牵引力为，10min匀速行驶了3600m，求：
（1）汽车的行驶速度；
（2）汽车牵引力做的功；
（3）汽车牵引力做功的功率。
【答案】（1）；
（2）；
（3）
【解析】
【小问1详解】
由可知，汽车的行驶速度为
【小问2详解】
由可知，汽车牵引力做的功为
【小问3详解】
由可知，汽车牵引力做功的功率为
20. 小雯买了一款可以通过USB接口连到电脑上的电热杯垫，如图甲所示，电热杯垫有加热和保温两挡功能。杯垫内部简化电路图如图乙所示，、为加热电阻，USB接口的输出电压为5V，的阻值为10Ω，加热功率为7.5W。求：
（1）电热杯垫保温时电路中的电流；
（2）保温30min产生的热量；
（3）电阻的阻值。
【答案】（1）0.5A；（2）4500J；（3）5Ω
【解析】
【详解】解：（1）由电路图可知，当只闭合S1时，只有电阻工作，此时电路中电阻最大，电源电压一定，根据P知，电功率最小，为保温状态；两开关都闭合时，两电阻并联，电路中电阻最小，电功率最大，为加热状态；则只闭合S1时，通过的电流，即整个电路的电流为
（2）保温30min时产生的热量为
（3）当S1、S2同时闭合时，与并联，处于加热状态，由P=UI可得，加热状态时整个电路的电流为
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过的电流为
由欧姆定律可得
答：（1）电热杯垫保温时电路中的电流为0.5A；
（2）保温30min时产生的热量是4500J；
（3）电阻的阻值是5Ω。
六、综合能力题：（6分+6分+6分=18分）
21. 阅读以下材料，回答相应问题：
研究发现，当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变，在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。现有一小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。
（1）如1图所示，小球从A点静止释放，在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是____________________ ，若小球到达C点时所受外力突然消失，小球将____________（选填“静止”或“做匀速直线运动”）；如考虑轨道摩擦力，小球____________到达C点（选填“能”或“不能”）；
（2）若将BC段改为水平光滑轨道，如2图所示，小球仍从A点静止释放，则小球在B点的速度____________M点速度，小球经过M点时的机械能____________A点的机械能（两空均选填“大于”“小于”或“等于”）；
（3）一小球以初速度v竖直向上抛出，做竖直上抛运动，不计空气阻力，则小球在向上运动的过程中小球的重力势能Ep与高度h图像应是（ ）（选填字母序号）。
A. B. C. D.
【答案】（1） ①. 先变大后变小 ②. 静止 ③. 不能
（2） ①. 等于 ②. 等于
（3）B
【解析】
【小问1详解】
[1][2]从A运动到装置底部的过程中，小球的重力势能转化为动能，动能变大，从装置底部运动到C的过程中，小球的动能转化为重力势能，动能变小，故在小球从A到C的过程中，动能先变大后变小；到达与A等高的C处时，动能最小，速度为零，此时若所受外力突然消失，由牛顿第一定律可知，小球将静止。
[3]如考虑轨道摩擦力，运动过程中机械能将减小，小球不能到达与A等高的C点。
【小问2详解】
[1][2]若将轨道BC段改为水平，小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动，运动过程中只有小球重力势能与动能之间的转化，所以机械能守恒，故B点小球速度等于M点速度，小球经过M点时的机械能等于A点的机械能。
【小问3详解】
重力势能的大小与物体的质量m和相对高度h的关系为Ep＝mgh，一小球以初速度v竖直向上抛出，做竖直上抛运动，向上运动过程中，高度增大，质量不变，重力势能与高度成正比，小球在向上运动的过程中小球的重力势能Ep与高度h图像应是过坐标原点的一条直线，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
22. LED灯是一种新型的环保节能灯，小梦为了探究LED灯与家用普通白炽灯、普通节能灯的发光效率，他用如图所示的装置进行了实验（其中R0为光敏电阻，其电阻值与光照强度成反比）其实验步骤如下：
① 先把“220V 15W”的普通白炽灯接入灯座，通过调整，使灯泡与温度计的玻璃泡距离约为2 cm，灯泡与热敏电阻的距离约为30 cm。闭合开关S 和S1，通电10min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表。
②接着分别把规格相同的普通节能灯和LED灯接入灯座，重复上述实验。
根据小梦的探究，请回答：
(1) 电能转化为内能最多的灯是 ___________，这是通过观察 ___________来比较的。
(2) 电能转化为光能最多的灯是___________，这是通过观察 ___________来比较的。
(3) LED灯的发光效率较___________（填“高”或“低”）。
(4) 综合分析表中数据可知，15W的LED灯的发光亮度与___________的白炽灯发光亮度相当。
【答案】 ①. 白炽灯 ②. 温度计示数的变化（只要体现出温度或温度变化即可得分） ③. LED灯 ④. 电流表示数的变化（只要现出电流或电流变化即可得分） ⑤. 高 ⑥. 150W
【解析】
【详解】(1)从表格中可以看出，在三种灯通电时间相同的情况下，白炽灯所在的盒内温度上升得最快，因此电能转化为的内能最多，这是转换法的应用；
(2)从电流表的示数上可以看出，在相等时间内，电流表示数越大，即光敏电阻阻值越小，因为光敏电阻阻值与光照强度成反比，所以LED灯在相同时间内发光强度最强，即电能转化为的光能最多；
(3)发光效率是电能转化为光能的百分比，从上述分析可知，LED灯在相等时间内将更多的电能转化为光能，因此发光效率较高；
(4)电压不变，通过LED灯的电流是白炽灯电流的10倍，则LED灯的电功率是白炽灯的10倍，灯泡的亮度由实际功率决定，即15W的LED灯与150W的白炽灯发光亮度相当。
23. 阅读下列材料，回答问题：
3D打印
3D打印机是一种可快速成型的机器，原理是把数据和原料放进3D打印机中，通过逐层打印的方式来构造物体，热融技术是添加打印丝材到打印喷头，加热到190℃~230℃，熔化后从喷头挤出细细的料丝，液体在铜头管道中流动会受到较大的阻力，3D打印属于增材制造，精度越高速度越慢。某家用级别3D打印机所使用的丝材主要是ABS和PLA塑料，当在给ABS塑料进行加热的时候，它就会逐渐变软变稀再变成液体；而PLA塑料加热到一定温度时直接从固体变成液体的。1图所示是某型号3D打印机，表格为其部分技术参数：
（1）2图是打印机电路示意图，当打印机正常工作时，电磁铁的上方为___________（选填“N”或“S”）极；
（2）下列说法中错误的是（ ）
A. 打印丝材ABS塑料是非晶体，而PLA塑料是晶体
B. 该打印机工作工作1min，放出热量1.5×104J
C. 打印喷头主要利用电流的热效应工作的
D. 打印机工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤
（3）3D打印机正常工作时的电流大约是___________A（计算结果保留1位小数），打印喷头工作时主要用了电流的___________效应；
（4）不同的打印丝材温度要求是有差异的，利用温度传感器可实现对打印喷头温度的精确测量。2图中，U1＝9V，电磁铁的线圈电阻忽略不计，当电磁继电器线圈的电流达到100mA时，衔铁被吸下来。3图是温度传感器R1阻值随温度变化的图像，当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为60Ω时，喷头的温度最高可达到________℃。要使打印丝料能熔化，滑动变阻器的滑片可以___________（选填“不”“向左”或“向右”）移动。
【答案】（1）S （2）B
（3） ①. 1.1 ②. 热
（4） ①. 170 ②. 向右
【解析】
【小问1详解】
由2图可知，电流从电磁铁下端流入，上端流出，电磁铁的正面，电流从右侧流向左侧，由右手定则可知，电磁铁的下端是N极，上端是S极。
【小问2详解】
A．由题中材料可知，当在给ABS塑料进行加热的时候，它就会慢慢转换成一种液体，而PLA塑料直接从固体演变成液体的，所以打印丝材ABS塑料是非晶体，而PLA塑料是晶体，故A正确，不符合题意；
B．该打印机工作工作1min，消耗的电能为W=Pt=250W×60s=1.5×104J
而打印机喷头放出的热量小于消耗的电能，故B错误，符合题意；
C．热融技术是添加打印丝材到打印头，加热到190℃~230℃，熔化后从喷头挤出细细的料丝，故打印喷头主要利用电流的热效应工作的，故C正确，不符合题意；
D．为了保护听力，应控制噪声不超过90dB，打印机工作时发出声音为50dB~60dB，不会对人的听力造成损伤，故D正确，不符合题意。
故选B。
【小问3详解】
[1]由表中数据，根据P=UI，该3D打印机正常工作时的电流大约为
[2]热融技术是添加打印丝材到打印头，加热到190℃~230℃，熔化后从喷头挤出细细的料丝，故打印喷头主要利用电流的热效应工作的。
【小问4详解】
[1]2图控制电路中，U1=9V，当电磁继电器线圈的电流达到100mA=0.1A时，衔铁被吸下来，此时电路的总电阻为
则R1的阻值为
根据3图温度传感器R1阻值随温度变化的图像知喷头的温度最高可达到170℃。
加热时间
0
1
2
3
4
A的温度
10
14
18
22
26
B的温度
10
18
26
34
42
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
发光情况
熄灭
微光
较暗
较亮
亮
明亮
更明亮
电压
0.4
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
3
电流
0.08
0.11
0.14
0.17
0.19
0.2
0.21
灯泡类型
盒内初温
盒内末温
电流表示数
白炽灯
20 ℃
78 ℃
6mA
普通节能灯
20 ℃
50 ℃
15 m A
LED灯
20 ℃
35 ℃
60 m A
型号
XXX
成形技术
热融
额定电压
220V
额定输入功率
250W
最大打印速度
80mm/s
工作噪音
50dB~60dB
净重
25kg
喷嘴最高工作温度
250℃