广东省清远市九年级上学期1月期末物理试题-A4

这是一份广东省清远市九年级上学期1月期末物理试题-A4，共28页。试卷主要包含了选择题，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。
一、选择题：本大题共7小题，每小题3分，共21分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.
1．【运动主题】：运动享健康，小明参加校动会100m比赛项目，根据此情景，完成1一3题.
（1）如图所示，一条跑道的宽度大约是（ ）
A．0.25mB．1.25mC．2.50mD．3. 00m
（2）小明在这个项目中得了冠军，此过程他比同组选手（ ）
A．做功多B．功率大C．效率高D．速度快
（3）冲过终点后，小明换下跑鞋，发现跑鞋的鞋底是热的，从能量转换的角度看，与下列情景相同的是（ ）
A．热水暖手B．烤火暖手C．搓手取暖D．呵气暖手
2．下列生活情境中，体现人对物体做了功的是
A．投出篮球后，篮球在空中飞行B．背着书包在水平地面上行走
C．将掉在地上的树叶捡起来D．举着哑铃不动
3．如图是2024年10月30日神舟十九号发射加速升空的情景，神舟十九号上的宇航员（ ）
A．动能不变B．重力势能不变
C．机械能不变D．机械能增大
4．清远市飞来湖是清远环城水系的重要组成部分，水能较好地调节气候，是因为水的（ ）
A．内能较大B．比热容较大C．密度较小D．粘性较小
5．如图是电动公交车关门电路图，公交车的前后两门(电路开关)中的任意一个门没有关闭好，电动公交车都无法行驶，下面符合题要求的电路是（ ）
A．B．
C．D．
二、填空题：共7小题，每小题3分，共21分， 请将正确答案填写在答题卡对应的横线上.
6．在探索微小粒子的历程中，科学家发现原子是可分的。如图所示，A是 ： B是 ；A中带正电的微粒是 (均选填“质子”或“电子”或“原子核”)
7．如图甲是一种可以调节音量的电位器结构示意图，滑杆e端相当于乙图滑动变阻器 端(选填“1”“2”“3”)，将该电位器的铜片B和铜片C接入电路中，则滑杆e逆时针转动时，电位器接入电路的电阻 ，通过电位器的电流 ，从而调节音量.(后两空选填“变大”“变小”或“不变”)
8．家里的照明灯与电视机是 联的，照明灯开关与它控制的灯是 联的.某电阻丝的阻值为20Ω，通过它的电流为0.1A， 通电时间为1min，则该电阻丝产生的热量是 J (阻值保持不变)
9．如图甲所示是四冲程汽油机的 冲程示意图，它将 能转化为机械能，与它原理相同的是 (选填“乙”或“丙”)图所示的演示实验.
10．一物体重50N，小明用5N的水平推力推该物体沿水平地面匀速直线前进了 5m， 这个过程中，物体受到的阻力为 N， 小明对物体做的功为 J，重力做功为 J
11．如图所示，开关闭合时，电压表V测的是 (选填“L1”“L2”或“电源”)两端电压，V1测的是 (选填“L1”“L2”或“电源”)两端电压；通过两灯的电流I1 I2(选填“大于”“等于”或“小于”).
12．小灯泡L的额定电压为2.5V， 通过灯丝的电流与其两端的电压关系如图所示.由图象可知，小灯泡的额定电流是 .A， 小灯泡的额定功率是 W. 把此灯泡与15Ω的定值电阻并联在电源电压为1.5V 的电路中，电路的总电流是 A
三、作图题：本题3小题，共7分.
13．
（1）如图所示，小明站在地面上用一个滑轮组提升重物，请画出绕线的方法.
（2）如图所示，根据电路图，用笔画线代替导线连接实物图.
（3）如图所示，根据实物图在方框里画出对应的电路图.
四、实验题：本大题共3小题，每空1分， 共19分.
14．
（1）如图甲中木块的长度为 cm， 图乙中物体A重力为 N.
（2）如图中电流表的读数为 A.
（3）小明家11月底的电能表的示数如图所示，为 kW·h，12月底，小明家电能表的示数为91.6kW·h， 小明家12月用了 度电，每度电0.8元，则12月需缴电费 元.
15．小明在做“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示.
（1）利用甲图的滑轮组进行实验，要测量绳子自由端所受的拉力，应在弹簧测力计 (选填“保持静止”或“匀速上升”)时读数.
（2）表中的实验数据是利用 (选填“甲”或“乙”)图所示的滑轮组测
得的；第5次实验测得的滑轮组机械效率是 .(保留一位小数).
（3）分析表中数据，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度 ，与所提升物体的重力大小 ；(均选填“有关”或“无关”)
（4）采用甲滑轮组进行实验，若弹簧测力计没有竖直向上拉，测得的机械效率将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
16．如图所示，小明探究电流与电压、电阻的关系，器材有：电源(恒为4V)、电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、电阻R(分别为5Ω、10Ω、20Ω)、滑动变阻器(20Ω，2A)、开关、导线若干.
（1）请用笔画线代替导线帮小明将图甲中的实物图连接完整 。
（2）连接电路时，开关应处于 状态，并将滑动变阻器滑片P移到最 (选填“左”或“右”端).
（3）小明探究电流与电压的关系时，得到的实验数据如下表所示，其中第3次实验的电压表示数如图乙所示，为 V. 分析数据得出结论：电阻不变时，电流与电压成 。
（4）小明在探究电流与电阻的关系时，将5Ω电阻接入电路，记录电流表示数为0.3A；将电阻更换为10Ω，应移动滑动变阻器的滑片直至电压表示数为 V，记录此时电流表示数：再将电阻更换为20Ω，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成本实验.从本实验的可行性与安全性考虑，应控制电阻R两端的电压范围为 V(填范围)才能完成实验.
五、计算题：本大题共2小题，第19小题6分， 第20小题7分， 13
17．2024年3月22日我国自主研制的全球首款 XCA4000 起重机完成首吊，顺利将风电的风机吊装到位，如题图所示.某次作业中，将质量为4×104kg的配件吊起，竖直上升至150m高度， 用时 5min. (g取10N/kg)求：
（1）配件竖直上升过程的平均速度；
（2）配件的重力；
（3）配件上升过程中起重机对配件做的功和功率，
18．如图甲是某型号的电饭锅，其简化原理如图乙所示.它有高温烧煮和保温焖饭两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R1和R2为电热丝.当电饭锅处于高温烧煮挡时，电路的功率为1100W； 当电饭锅处于保温挡时，电路的总功率为22W.
（1）电饭锅在高温挡时电路中的电流.
（2）电阻丝R2的阻值.
（3）保温10min， 电热丝R1产生的热量.
六、综合能力题：本大题共3小题， 共19分.
19．水碓的发明是我国古代劳动人民智慧的结晶，水碓一般设置在溪流江河的岸边，利用水流推动进行工作。水碓的构造有水轮、连接水轮的横轴，横轴上穿着三根短横木(和轴成直角)(如图所示)。水碓工作时，水流冲击使水轮转动，短横木转动时碰到碓捎的末端，把它压飞，短横木转了过去，翘起的碓头就落下来，一起一落地春米。
（1）水碓利用了杠杆原理，其中碓捎的部分属于 (选填“省力”或“费力”)杠杆；
（2）碓头的石杵落下是受到 力的作用效果，落下过程中石杵的重力势能 (选填“变大”“变小”或“不变”)
（3）水碓在工作时，水流推动水轮转动，对水轮做功，通过传动装置最后提升了碓头。在此过程中，水流具有 能，能量发生了 . (选填“转移”或“转化”)；
（4）若要提高水碓的工作效率，你的建议是 。
20．小明发现太阳能热水器的玻璃管都是黑色的，物体的吸热本领与颜色有关吗?
为了探究这个问题，小明找来两个完全相同的透明塑料瓶，外壁均匀涂上相同厚度的黑白涂层，分别装入适量的水后置于太阳光下，如图所示.每隔3min测一次瓶中水的温度，测得数据如下表所示：
（1）两个相同的瓶内应装入质量和 相同的水.
（2）太阳光照射到瓶子上，瓶内的水变热，这是通过 的方式改变内能，
（3）小明通过观察 来比较水吸收热量的多少，
（4）通过对上述数据的分析，可初步得出结论： 。
（5）若黑色瓶中水的体积为2×10-4m3， 其从初温升至30℃吸收的热量是 J.（c水=4.2×103J/k℃，ρ水=1.0×103kg/m3]
（6）本次实验的结论在实际生活中的应用非常广泛，请你列举一例： 。
21．阅读短文，回答问题
刀片式磷酸铁锂电池
我国新能源汽车电池技术全球领先，目前我国新能源汽车所用电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池.“刀片电池”是我国新一代磷酸铁锂电池的一个名称，如题23图甲所示，刀片电池延续了磷酸铁锂的技术路线，通过改变电芯的形状优化了磷酸铁锂电池的性能.测试结果发现，这款电池在电池的空间利用率、能量密度、电池结构强度、电池轻量化、电池安全性等方面具有更优化的设计.电池的能量密度是指电池平均单位体积或质量所能储存的电能.电池的能量密度一般分质量能量密度和体积能量密度两个维度，如下所示。
储存的电能电池质量能量密度=储存的电能质量
电池体积能量密度=储存的电能体积
多片“刀片电池”串联起来就组装成电池组，国内某车型所安装的电池组的相关数据如表所示。
（1）该电池组在充电过程中主要将电能转化为 能.
（2）从表中数据可知，单片“刀片电池”稳定的放电电压为 V.单片“刀片电池”满电时储存的电能为 kW·h.
（3）若利用充电功率恒为 100kW的充电桩对该电池组进行充电， 可在0.5h 内将该电池组从电量为30%充至80%，此过程中的充电效率是 。
（4）从表中数据可知，这个磷酸铁锂电池的平均密度为 kg/m3.通常情况下，三元锂电池的平均密度大约是4500-5000kg/m3，这就体现了磷酸铁锂电池在 (在下列选项中选填一个序号)方面比三元锂电池具有更优化的设计.
①空间利用率 ②能量密度 ③电池结构强度 ④电池轻量化 ⑤电池安全性
（5）测试人员对安装了上述电池组的车型进行测试，充满电后，测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶1h，电池组的电量减少了12.5%，已知测试过程中汽车的能量转化效率为80%，此过程该车牵引力做功的功率是 W
答案解析部分
一、选择题：本大题共7小题，每小题3分，共21分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.
1．【运动主题】：运动享健康，小明参加校动会100m比赛项目，根据此情景，完成1一3题.
（1）如图所示，一条跑道的宽度大约是（ ）
A．0.25mB．1.25mC．2.50mD．3. 00m
（2）小明在这个项目中得了冠军，此过程他比同组选手（ ）
A．做功多B．功率大C．效率高D．速度快
（3）冲过终点后，小明换下跑鞋，发现跑鞋的鞋底是热的，从能量转换的角度看，与下列情景相同的是（ ）
A．热水暖手B．烤火暖手C．搓手取暖D．呵气暖手
【答案】（1）B
（2）D
（3）C
【知识点】能量的转化或转移；长度的估测；速度与物体运动
【解析】【解答】（1）运动员的身高大约1.6m左右，而跑道的宽度略小于人的身高，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
（2）短跑比赛时，先到达终点的成绩最好，即相同路程时，时间最短的成绩最好。根据v=st可知， 小明在这个项目中得了冠军，此过程他比同组选手的速度大，故选D。
（3） 冲过终点后，小明换下跑鞋，发现跑鞋的鞋底是热的， 即将机械能转化为内能，这和搓手取暖的方式相同，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
【分析】（1）将跑道的宽度与人的身高进行比较即可；
（2）根据短跑比赛的成绩的判断方法解答；
（3）根据能量转化的知识分析。
2．下列生活情境中，体现人对物体做了功的是
A．投出篮球后，篮球在空中飞行B．背着书包在水平地面上行走
C．将掉在地上的树叶捡起来D．举着哑铃不动
【答案】C
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】 A.投出篮球后，篮球在空中飞行，篮球不受到手的推力，因此人不对篮球做功，故A不合题意；
B.背着书包在水平地面上行走，书包受到向上的力，但是没有在这个方向上通过距离，因此人对书包不做功，故B不合题意；
C.将掉在地上的树叶捡起来，树叶受到向上的力，且在这个力的方向上通过距离，因此人对树叶做功，故C符合题意；
D.举着哑铃不动，哑铃没有在力的方向上通过距离，因此人对哑铃不做功，故D不合题意。
故选C。
【分析】做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。
3．如图是2024年10月30日神舟十九号发射加速升空的情景，神舟十九号上的宇航员（ ）
A．动能不变B．重力势能不变
C．机械能不变D．机械能增大
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】 神舟十九号发射加速升空的情景， 神舟十九号上的宇航员 的质量不变，度增大，则重力势能增大；质量不变，速度增大，则动能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，他的机械能变大。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能。
4．清远市飞来湖是清远环城水系的重要组成部分，水能较好地调节气候，是因为水的（ ）
A．内能较大B．比热容较大C．密度较小D．粘性较小
【答案】B
【知识点】比热容
【解析】【解答】 因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和土壤、沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，故能有效调节气候。
故选B。
【分析】 水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少，据此分析。
5．如图是电动公交车关门电路图，公交车的前后两门(电路开关)中的任意一个门没有关闭好，电动公交车都无法行驶，下面符合题要求的电路是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】 依题意可知，两个开关均闭合，电动机才能工作，所以两个开关和电动机应该串联，故C正确。
故选B。
【分析】 根据题意分析两个开关的连接方式、电动机的连接方式，然后选出正确的电路图。
二、填空题：共7小题，每小题3分，共21分， 请将正确答案填写在答题卡对应的横线上.
6．在探索微小粒子的历程中，科学家发现原子是可分的。如图所示，A是 ： B是 ；A中带正电的微粒是 (均选填“质子”或“电子”或“原子核”)
【答案】原子核；电子；质子
【知识点】原子结构
【解析】【解答】 探究发现，原子是由原子核，核外电子组成，电子绕着原子核转动，故A是原子核，B是（核外）电子。
原子核是由带正电的质子与不带电的中子组成，即A中带正电的微粒是质子。
【分析】 原子是由原子核和核外电子组成的，原子核由质子和中子组成；质子带正电，中子不带电，电子带负电。
7．如图甲是一种可以调节音量的电位器结构示意图，滑杆e端相当于乙图滑动变阻器 端(选填“1”“2”“3”)，将该电位器的铜片B和铜片C接入电路中，则滑杆e逆时针转动时，电位器接入电路的电阻 ，通过电位器的电流 ，从而调节音量.(后两空选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】3；变小；变大
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用
【解析】【解答】（1）根据甲图可知，滑杆e端在电位器上滑动，可以改变接入阻值大小，相当于乙图中的滑片3；
（2） 将该电位器的铜片B和铜片C接入电路中，则滑杆e逆时针转动时， 电位器接入的电阻片的长度变短，则接入电路的电阻变小。根据欧姆定律I=UR可知，通过电位器的电流变大，从而调节电量。
【分析】（1）根据甲图分析滑杆e端的作用分析；
（2）根据图片分析电位器接入长度的变化，进而分析接入阻值的变化，再根据欧姆定律分析通过电位器的电流变化即可。
8．家里的照明灯与电视机是 联的，照明灯开关与它控制的灯是 联的.某电阻丝的阻值为20Ω，通过它的电流为0.1A， 通电时间为1min，则该电阻丝产生的热量是 J (阻值保持不变)
【答案】并联；串联；12
【知识点】串联电路和并联电路的辨别；焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）家里的照明灯与电视机是并联的；
（2）照明灯开关与它控制的灯相互影响，那么二者串联；
（3） 该电阻丝产生的热量是Q=I2Rt=（0.1A）2×20Ω×60s=12J。
【分析】（1）在家庭电路中，所有的用电器都是并联；
（2）串联时用电器相互影响，并联时用电器不相互影响；
（3）根据Q=I2Rt计算电阻丝产生的热量。
9．如图甲所示是四冲程汽油机的 冲程示意图，它将 能转化为机械能，与它原理相同的是 (选填“乙”或“丙”)图所示的演示实验.
【答案】做功；内能；丙
【知识点】热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】根据甲图可知，两个气门关闭，活塞向下运动，那么为做功冲程，将燃气的内能转化为活塞的机械能。
乙中活塞向下按动时，对气体压缩，将机械能转化为内能；丙中塞子跳出时，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
故选丙。
【分析】根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程名称，并确定能量转化过程即可。
10．一物体重50N，小明用5N的水平推力推该物体沿水平地面匀速直线前进了 5m， 这个过程中，物体受到的阻力为 N， 小明对物体做的功为 J，重力做功为 J
【答案】5；25；0
【知识点】二力平衡的条件及其应用；功的计算及应用
【解析】【解答】根据题意可知，当物体在水平面上做匀速直线运动时，它受到的阻力和推力相互平衡，那么二者大小相等，即f=F=5N。
小明对物体做的功W=Fs=5N×5m=25J；
物体的重力做功W'=Gh=50N×0m=0J。
【分析】根据平衡力的知识计算物体受到的阻力。根据W=Fs计算小明对物体做的功，根据W=Gh计算重力做功多少。
11．如图所示，开关闭合时，电压表V测的是 (选填“L1”“L2”或“电源”)两端电压，V1测的是 (选填“L1”“L2”或“电源”)两端电压；通过两灯的电流I1 I2(选填“大于”“等于”或“小于”).
【答案】电源；L2 ；等于
【知识点】串联电路的电流规律；电压的测量及电压表的使用
【解析】【解答】根据图片可知，灯泡L1和L2串联，电压表V1与灯泡L2并联，则电压表V1测L2两端的电压。电压表V与电源并联，则它测电源电压。
根据串联电路各处电流都相等可知，通过两灯的电流11=I2。
【分析】电压表与被测的用电器并联，结合串联电路的电流特点分析解答。
12．小灯泡L的额定电压为2.5V， 通过灯丝的电流与其两端的电压关系如图所示.由图象可知，小灯泡的额定电流是 .A， 小灯泡的额定功率是 W. 把此灯泡与15Ω的定值电阻并联在电源电压为1.5V 的电路中，电路的总电流是 A
【答案】0.25；0.625；0.3
【知识点】并联电路的电流规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1）根据图像可知，当灯泡电压为2.5V时额定电流为0.25A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（2）当灯泡与电阻并联时，如果电源电压为1.5V，那么通过电阻的电流为：I=UR=1.5V15Ω=0.1A；
此时通过灯泡的电流为0.2A；
那么通过电路的总电流为：I总=I+IL=0.1A+0.2A=0.3A。
【分析】（1）根据图片确定灯泡的额定电流，根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（2）根据I=UR计算通过电阻的电流，根据图片确定通过灯泡的电流，最后根据I总=I+IL计算总电流即可。
三、作图题：本题3小题，共7分.
13．
（1）如图所示，小明站在地面上用一个滑轮组提升重物，请画出绕线的方法.
（2）如图所示，根据电路图，用笔画线代替导线连接实物图.
（3）如图所示，根据实物图在方框里画出对应的电路图.
【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】滑轮组的设计与组装；根据实物图画电路图；实物的电路连接
【解析】【解答】（1）根据图片可知，人站立在地面上，则绳子自由端的拉力向下，推测可知，绳头应该系在定滑轮上，如下图所示：
（2）根据电路图可知，两个灯泡并联，开关在干路上，且在正极一侧，如下图所示：
（3）根据实物图可知，灯泡L1和L2并联，开关S1在正极一侧的干路上，S2与灯泡L2串联，且在正极一侧，如下图所示：
【分析】（1）根据人的位置确定拉力的方向，再按照从上到下，从外到内的顺序缠绕滑轮组即可；
（2）根据电路图连接实物图时，要保持串并联关系一致，还要保证连接的先后顺序一致；
（3）根据实物图画电路图时，要保持串并联关系一致，还要保证连接的先后顺序一致，据此分析解答。
四、实验题：本大题共3小题，每空1分， 共19分.
14．
（1）如图甲中木块的长度为 cm， 图乙中物体A重力为 N.
（2）如图中电流表的读数为 A.
（3）小明家11月底的电能表的示数如图所示，为 kW·h，12月底，小明家电能表的示数为91.6kW·h， 小明家12月用了 度电，每度电0.8元，则12月需缴电费 元.
【答案】（1）1.90；1.2
（2）1.4
（3）31.6k；60；48
【知识点】长度及其测量；电流的测量及电流表的使用；电能表参数的理解
【解析】【解答】（1）①根据甲图可知，刻度尺的分度值为1mm，则木块的长度为：2.90cm-1.00cm=1.90cm；
②图乙中测力计的分度值为0.2N，则物体A的重力为1.2N。
（2）电流表的量程为0-3A，分度值为0.1A，则示数为1.4A；
（3）根据图片可知，电能表的示数为31.6kW·h，则小明家12月用电： 91.6kW·h -31.6kW·h=60kW·h=60度。12月应缴电费：0.8元/度×60度=48元。
【分析】（1）①根据图片确定刻度尺的分度值，根据“测量值=准确值+估读值”分别记录两个刻度值，然后相减即可；
②根据乙图确定测力计的分度值，根据指针位置读出示数；
（2）根据图片确定电流表的分度值，根据指针的位置读出示数；
（3）电能表的最后一个数字为小数。前后两次电能表的示数之差就是消耗的电能。电费=单价×电能。
15．小明在做“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示.
（1）利用甲图的滑轮组进行实验，要测量绳子自由端所受的拉力，应在弹簧测力计 (选填“保持静止”或“匀速上升”)时读数.
（2）表中的实验数据是利用 (选填“甲”或“乙”)图所示的滑轮组测
得的；第5次实验测得的滑轮组机械效率是 .(保留一位小数).
（3）分析表中数据，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度 ，与所提升物体的重力大小 ；(均选填“有关”或“无关”)
（4）采用甲滑轮组进行实验，若弹簧测力计没有竖直向上拉，测得的机械效率将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
【答案】（1）匀速上升
（2）甲；74.1%
（3）无关；“有关
（4）偏小
【知识点】滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】（1）用甲图的滑轮组进行实验，要测量绳子自由端所受的拉力，应在弹簧测力计匀速上升时读数；
（2）①根据第1组数据可知，滑轮组承担重力的绳子段数n=sh=，则选择的滑轮组为甲；
② 第5次实验测得的滑轮组机械效率是 ：η=W有W总=GhFs=4N××0.9m≈74.1%；
（3）根据实验1、2、3可知，当钩码的重力相等时，虽然高度增大，但是滑轮组的机械效率不变，即滑轮组的机械效率与上升的高度无关。
根据实验3、4、5可知，当高度不变时，钩码的重力越大，则滑轮组的机械效率变大，即：滑轮组的机械效率与物体重力大小有关。
（4） 采用甲滑轮组进行实验，若弹簧测力计没有竖直向上拉，则拉力增大，根据η=W有W总=GhFs可知，测得的机械效率将变小。
【分析】（1）当弹簧测力计匀速上升时比静止时偏大，因为滑轮转动时会受到摩擦力；
（2）①根据n=sh计算承担重力的绳子段数n，据此确定选择的滑轮组。
②根据η=W有W总=GhFs计算第5次测得滑轮组的机械效率。
（3）根据表格数据分析影响滑轮组机械效率的因素即可；
（4）当测力计没有竖直向上拉时，确定拉力的大小变化，再根据η=W有W总=GhFs分析滑轮机械效率的变化即可。
16．如图所示，小明探究电流与电压、电阻的关系，器材有：电源(恒为4V)、电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、电阻R(分别为5Ω、10Ω、20Ω)、滑动变阻器(20Ω，2A)、开关、导线若干.
（1）请用笔画线代替导线帮小明将图甲中的实物图连接完整 。
（2）连接电路时，开关应处于 状态，并将滑动变阻器滑片P移到最 (选填“左”或“右”端).
（3）小明探究电流与电压的关系时，得到的实验数据如下表所示，其中第3次实验的电压表示数如图乙所示，为 V. 分析数据得出结论：电阻不变时，电流与电压成 。
（4）小明在探究电流与电阻的关系时，将5Ω电阻接入电路，记录电流表示数为0.3A；将电阻更换为10Ω，应移动滑动变阻器的滑片直至电压表示数为 V，记录此时电流表示数：再将电阻更换为20Ω，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成本实验.从本实验的可行性与安全性考虑，应控制电阻R两端的电压范围为 V(填范围)才能完成实验.
【答案】（1）
（2）断开；左
（3）2；正比
（4）1.5；2V～3V
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】 （1）电压表并联在定值电阻两端，由表格数据可知，电压表连接小量程，电路图如图所示：
（2）为保护电路，连接电路时，应断开开关，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P移至左端；
（3）根据电压表的量程和分度值读数，示数为2V。根据表格数据可知，电阻不变时，电流与电阻两端的电压成正比。
（4）根据表格数据可知，电压表的上升U=IR=0.3A×5Ω=1.5V。
定值电阻和滑动变阻器组成串联电路，
根据串联分压的原理，电阻越大，滑动变阻器的阻值越大，分的电压越大，
即UR：UP=R：RP=20Ω：20Ω=1：1，
UR：（4V-UR）=1：1
解得：UR=2V，
电压表的量程是0-3V，所以最大值是3V；
那么应控制电阻R两端的电压范围为2V～3V。
【分析】 （1）电压表并联在定值电阻两端，由表格数据可知，电压表连接小量程；
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处，起到保护电路的作用；
（3）根据电压表的量程和分度值读数，电阻不变时，电流跟电压成正比，由欧姆定律公式计算电阻值；
（4）探究电流与电阻关系，应控制电压不变，由U=IR计算电压，定值电阻和滑动变阻器组成串联电路，根据串联分压的原理，电阻越大，滑动变阻器的阻值越大，分的电压越大，由此计算控制的最低电压，最大电压由电压表的量程决定。
五、计算题：本大题共2小题，第19小题6分， 第20小题7分， 13
17．2024年3月22日我国自主研制的全球首款 XCA4000 起重机完成首吊，顺利将风电的风机吊装到位，如题图所示.某次作业中，将质量为4×104kg的配件吊起，竖直上升至150m高度， 用时 5min. (g取10N/kg)求：
（1）配件竖直上升过程的平均速度；
（2）配件的重力；
（3）配件上升过程中起重机对配件做的功和功率，
【答案】（1）解：配件竖直上升过程的平均速度v=st=150m60s×5=0.5m/s。
（2）解：配件的重力G=mg= 4×104kg×10N/kg=4×105N；
（3）解： 起重机 对配件做的功W=Gh=4×105N×150m=6×107J；
则起重机对配件做功的功率：P=Wt=6×107J300s=2×105W。
【知识点】功率的计算；速度公式及其应用；重力及其大小的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据v=st计算配件竖直上升过程的平均速度；
（2）根据G=mg计算配件的重力；
（3）根据W=Gh计算对配件做的功，根据P=Wt计算对配件做功的功率。
18．如图甲是某型号的电饭锅，其简化原理如图乙所示.它有高温烧煮和保温焖饭两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R1和R2为电热丝.当电饭锅处于高温烧煮挡时，电路的功率为1100W； 当电饭锅处于保温挡时，电路的总功率为22W.
（1）电饭锅在高温挡时电路中的电流.
（2）电阻丝R2的阻值.
（3）保温10min， 电热丝R1产生的热量.
【答案】（1）解：（1）由P=U2R可知，在电压U一定时，电阻R越小，电功率越大，由电路图可知，S应接2触点时，电路电阻最小，此时电饭煲功率最大，电饭煲在高温烧煮挡。
由题意高温烧煮时功率为1100W，
电饭锅在高温挡时电路中的电流I=P高温U=1100W220V=5A。
（2）解：根据题意可知，S应接2触点时，此时只有R1，此时电饭煲在高温烧煮挡。
则电阻R1=U2P高温=（220V）21100W=44Ω；
S应接1触点时，此时R1和R2串联，此时电饭煲在低温档。
此时总电阻为：R总=U2P低温=（220V）222W=2200Ω；
则电阻R2=R总-R1=2200Ω-44Ω=2156Ω。
（3）解：电饭煲保温时电流为I保温=P保温U=22W220V=0.1A，
保温电热丝R0消耗的电能：
W=I保温2R0t=（0.1A）2×44Ω×10×60s=264J。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【分析】 （1）电饭煲在高温烧煮挡时，电路电阻最小，开关S与触点2连接时，电阻R被短路，电路电阻最小，功率最大。利用P=UI求得电饭锅在高温挡时电路中的电流。
（2）根据题意可知，S接2触点时，此时只有R1，此时电饭煲在高温烧煮挡，根据R1=U2P高温计算R1的阻值。
S接1触点时，此时R1和R2串联，此时电饭煲在低温档。根据R总=U2P低温计算此时的总电阻，再根据R2=R总-R1计算R2的阻值。
（3）已知保温电流与额定电压，由电功率公式P=UI可以求出保温功率；由W=I2Rt可以求出保温时消耗的电能。
六、综合能力题：本大题共3小题， 共19分.
19．水碓的发明是我国古代劳动人民智慧的结晶，水碓一般设置在溪流江河的岸边，利用水流推动进行工作。水碓的构造有水轮、连接水轮的横轴，横轴上穿着三根短横木(和轴成直角)(如图所示)。水碓工作时，水流冲击使水轮转动，短横木转动时碰到碓捎的末端，把它压飞，短横木转了过去，翘起的碓头就落下来，一起一落地春米。
（1）水碓利用了杠杆原理，其中碓捎的部分属于 (选填“省力”或“费力”)杠杆；
（2）碓头的石杵落下是受到 力的作用效果，落下过程中石杵的重力势能 (选填“变大”“变小”或“不变”)
（3）水碓在工作时，水流推动水轮转动，对水轮做功，通过传动装置最后提升了碓头。在此过程中，水流具有 能，能量发生了 . (选填“转移”或“转化”)；
（4）若要提高水碓的工作效率，你的建议是 。
【答案】（1）费力
（2）重；变小
（3）动；转移
（4）减小水碓的重力或减小转动时受到的摩擦力
【知识点】势能的影响因素；能量的转化或转移；杠杆的分类
【解析】【解答】（1）根据图片可知，中间的木棍为支点， 碓头施加阻力，水轮的横轴施加动力。此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；
（2）碓头的石杵落下是受到重力的作用效果，落下过程中石杵的质量不变，高度减小，则重力势能变小；
（3）水碓在工作时，水流推动水轮转动，对水轮做功，通过传动装置最后提升了碓头。在此过程中，水流具有动能，能量发生了转移；
（4） 若要提高水碓的工作效率，我的建议是：减小水碓的重力或减小转动时受到的摩擦力。
【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）地面附近的物体都受到重力作用，因此都有向下运动的趋势。重力势能与物体的质量和高度有关；
（3）物体由于运动而具有的能量叫动能，根据能量转化和转移的知识解答。
（4） 水碓 的重力和转动时的摩擦都会影响它的工作效率，据此分析解答。
20．小明发现太阳能热水器的玻璃管都是黑色的，物体的吸热本领与颜色有关吗?
为了探究这个问题，小明找来两个完全相同的透明塑料瓶，外壁均匀涂上相同厚度的黑白涂层，分别装入适量的水后置于太阳光下，如图所示.每隔3min测一次瓶中水的温度，测得数据如下表所示：
（1）两个相同的瓶内应装入质量和 相同的水.
（2）太阳光照射到瓶子上，瓶内的水变热，这是通过 的方式改变内能，
（3）小明通过观察 来比较水吸收热量的多少，
（4）通过对上述数据的分析，可初步得出结论： 。
（5）若黑色瓶中水的体积为2×10-4m3， 其从初温升至30℃吸收的热量是 J.（c水=4.2×103J/k℃，ρ水=1.0×103kg/m3]
（6）本次实验的结论在实际生活中的应用非常广泛，请你列举一例： 。
【答案】（1）初温
（2）热传递
（3）温度计的示数变化
（4）黑色物体比白色物体吸热能力强
（5）5.88×104
（6）太阳能热水器中的集热管都是黑色的
【知识点】热量的计算；控制变量法与探究性实验方案
【解析】【解答】（1）根据题意可知，为了反应瓶内水吸收热量的多少，需要控制两个相同的瓶内应装入质量和初温相同的水。
（2）阳光照射到瓶子上，瓶内的水变热，这是通过热传递的方式改变内能；
（3）小明通过观察温度计的示数变化来比较水吸收热量的多少；
（4）根据表格可知，当其它条件相同时，经过9min时，白色瓶内水温度升高：25℃-23℃=2℃，黑色瓶内水温度升高：27℃-23℃=4℃，即黑色瓶内水温度升高的多，那么得到结论：黑色物体比白色物体吸热能力强；
（5）黑色瓶内水的质量m=ρV= 1.0×103kg/m3 × 2×10-4m3 =2kg；
则水吸收的热量：Q=cm△t= 4.2×103J/(kg·℃)×2kg×（30℃-23℃）=5.88×104J；
（6）夏季时，太阳能热水器中的集热管都是黑色的，有利于充分吸收热量，使水快速升高。
【分析】（1）根据题意可知，质量和初温相同的水，吸收的热量越多，则对应的水升高的温度越多
（2）做功改变内能的本质为能量的转化，热传递改变内能的本质为能量的转移；
（3）根据（1）中的分析解答；
（4）根据表格数据分析物体的吸热本领大小与颜色的关系；
（5）根据Q=cm△t计算水吸收的热量；
（6）根据自己的生活经验分析解答。
21．阅读短文，回答问题
刀片式磷酸铁锂电池
我国新能源汽车电池技术全球领先，目前我国新能源汽车所用电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池.“刀片电池”是我国新一代磷酸铁锂电池的一个名称，如题23图甲所示，刀片电池延续了磷酸铁锂的技术路线，通过改变电芯的形状优化了磷酸铁锂电池的性能.测试结果发现，这款电池在电池的空间利用率、能量密度、电池结构强度、电池轻量化、电池安全性等方面具有更优化的设计.电池的能量密度是指电池平均单位体积或质量所能储存的电能.电池的能量密度一般分质量能量密度和体积能量密度两个维度，如下所示。
储存的电能电池质量能量密度=储存的电能质量
电池体积能量密度=储存的电能体积
多片“刀片电池”串联起来就组装成电池组，国内某车型所安装的电池组的相关数据如表所示。
（1）该电池组在充电过程中主要将电能转化为 能.
（2）从表中数据可知，单片“刀片电池”稳定的放电电压为 V.单片“刀片电池”满电时储存的电能为 kW·h.
（3）若利用充电功率恒为 100kW的充电桩对该电池组进行充电， 可在0.5h 内将该电池组从电量为30%充至80%，此过程中的充电效率是 。
（4）从表中数据可知，这个磷酸铁锂电池的平均密度为 kg/m3.通常情况下，三元锂电池的平均密度大约是4500-5000kg/m3，这就体现了磷酸铁锂电池在 (在下列选项中选填一个序号)方面比三元锂电池具有更优化的设计.
①空间利用率 ②能量密度 ③电池结构强度 ④电池轻量化 ⑤电池安全性
（5）测试人员对安装了上述电池组的车型进行测试，充满电后，测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶1h，电池组的电量减少了12.5%，已知测试过程中汽车的能量转化效率为80%，此过程该车牵引力做功的功率是 W
【答案】（1）化学
（2）3.2；0.64
（3）46%
（4）2.6×103；④
（5）7680
【知识点】密度公式及其应用；能量的转化或转移；电功率的计算
【解析】【解答】（1）该电池组在充电过程中主要将电能转化为化学能；
（2）电池组的总电压为384V，数量为120片，
则单片“刀片电池”稳定的放电电压为：384V120片=3.2V/片；
单片“刀片电池”满电时储存的电能为：76.8kW·h120=0.64kW·h；
（3）0.5h内消耗的电能W充=Pt=100kW×0.5h=50kW·h；
冲入的电能W=（80%-50%）W总= 76.8kW·h ×30%=23.04kW·h；
则充电功率为：η=WW充=23.04kW·h50kW·h≈46%。
（4）根据题意可知， 磷酸铁锂电池质量为：m=76.8kW·h170Wh/kg=76800W·h170Wh/kg≈452kg；
磷酸铁锂电池体积为：m=76.8kW·h442Wh/L=76800W·h442Wh/L≈173.76L=0.17376m3；
则磷酸铁锂电池的密度：ρ=mV=452kg0.17376m3≈2.6×103kg/m3；
比较可知，磷酸铁锂电池的密度小于三元锂电池的密度，那么体现了磷酸铁锂电池在电池轻量化方面有优势，故选④。
（5）该过程中牵引力做功：W输出=W总×12.5%×80%= 76.8kW·h×12.5%×80%=7.68kW·h=2.7648×107J；
那么牵引力做功的功率：P=W输出t=2.7648×107J3600s=7680W。
【分析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）根据串联电路的电压规律计算单片“刀片电池”稳定的放电电压。刀片电池组储藏的电能除以数量即可。
（3）根据W充=Pt计算0.5h内消耗的电能，再根据W=（80%-50%）W总计算冲入的电能，最后根据η=WW充计算充电效率；
（4）根据题意分别计算出磷酸铁锂电池的质量和体积，并计算出它的密度 ，最后进行比较即可；
（5）首先根据W输出=W总×12.5%×80%计算出牵引力做功，再根据P=W输出t计算牵引力做功的功率。
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.70%
2
2.0
0.2
1.0
0.6
66.7%
3
2.0
0.3
1.0
0.9
66.7%
4
3.0
0.3
1.4
0.9
71.4%
5
4.0
0.3
1.8
0.9
-
序号
电压U/V
电流I/A
1
1.0
0.2
2
1.5
0.30
3

0.40
日照时间/min
0
3
6
9
12
16
18
21
24
27
30
白色瓶水温/℃
23
24
25
25
26
27
27
28
29
29
30
黑色瓶水温/℃
23
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
电池组
满电时储存的电能
76.8kW·h
体积能量密度
442Wh/L
质量能量密度
170Wh/kg
稳定的放电电压
384V
包含“刀片电池”数量
120片
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.70%
2
2.0
0.2
1.0
0.6
66.7%
3
2.0
0.3
1.0
0.9
66.7%
4
3.0
0.3
1.4
0.9
71.4%
5
4.0
0.3
1.8
0.9
-
序号
电压U/V
电流I/A
1
1.0
0.2
2
1.5
0.30
3

0.40
日照时间/min
0
3
6
9
12
16
18
21
24
27
30
白色瓶水温/℃
23
24
25
25
26
27
27
28
29
29
30
黑色瓶水温/℃
23
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
电池组
满电时储存的电能
76.8kW·h
体积能量密度
442Wh/L
质量能量密度
170Wh/kg
稳定的放电电压
384V
包含“刀片电池”数量
120片