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广东省广州市第四中学2022-2023学年九年级上学期期末物理试卷(含答案)
展开2022-2023学年广东省广州四中九年级(上)期末物理试卷
1. 有关分子热运动,下列说法正确的是( )
A. 甲图中注射器中的液体很难被压缩,说明液体分子之间存在引力
B. 乙图中用手捏海绵,海绵的体积变小了,说明分子间有间隙
C. 丙图中大量PM2.5尘粒在空中飞舞,这是分子在做无规则运动
D. 丁图中墨水滴入水中做扩散实验,水的温度越高扩散就越快
2. 如图所示是用相同的加热器给质量相等的甲、乙两种物质加热时,根据测量结果绘制的图象,已知甲、乙两物质的比热容分别为c甲、c乙,由图象可知( )
A. c甲>c乙,其中甲是晶体 B. c甲>c乙,其中乙是晶体
C. c甲
A. 图甲,厚玻璃内的空气被压缩时,空气的内能减少
B. 图乙,瓶子内的空气推动塞子跳起时,空气的内能增大
C. 图丙,试管内的水蒸气推动了塞子冲出时,水蒸气的内能减少
D. 图丁,汽缸内的气体推动活塞向下运动时,气体的内能增大
4. 如图是某品牌榨汁机,为保障安全,该榨汁机设置了电源开关S和安全开关S1.当杯体放在主机上时,S1自动闭合,此时再闭合S,电动机才能启动,开始榨汁。下列电路图符合上述要求的是( )
A. B. C. D.
5. 汽车装有安全带未系提示系统,当乘客坐在副驾驶座椅上时,座椅下的开关S1闭合,若未系安全带,则开关S2断开,仪表盘上的指示灯亮起,蜂鸣器工作;若系上安全带,则开关S2闭合,指示灯熄灭,蜂鸣器不工作。下列设计的电路图正确的是( )
A. B.
C. D.
6. 共享单车在车筐底部覆盖着太阳能发电板(如图所示),通过阳光给里面的蓄电池充电,从而为GPS和通信模块供电。此吋在太阳能发电板和蓄电池的电路中,发电板相当于( )
A. 电源 B. 用电器 C. 导线 D. 开关
7. 如图所示,小明将A、B两种不同的金属片分别插入土豆,制成“土豆电池”,闭合开关S,发光二极管发光,电压表有示数。关于电路的理解,以下说法错误的是( )
A. 金属片A是“土豆电池”的正极
B. 电子从“土豆电池”的B金属片流出经过二极管回到金属片A
C. 若断开开关,开关两接线柱间无电压
D. 发光二极管是由半导体材料制成的
8. 用“伏安法测电阻”的实验中,小雪和晓彤分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,分别画出了U−I图像,如图甲、乙所示。对于图像的分析,以下说法错误的是( )
A. 由图甲,定值电阻的阻值为1Ω
B. 由图甲,定值电阻的阻值不随其两端的电压和通过的电流而改变
C. 为减小误差,应用多次测量取平均值的方法,计算小灯泡的电阻
D. 由图乙及实验现象可知:小灯泡的电阻随灯丝温度的升高而增大
9. 以下四图为教材中四个实验探究中的部分简图,这四个实验探究中用到的主要科学探究方法相同的是( )
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ③④
10. 甲、乙两个用电器的电压之比为2:1,电流之比为1:2,通电时间之比为5:4,则两个用电器消耗的电能之比为( )
A. 5:1 B. 5:4 C. 4:5 D. 5:8
11. 小明在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”时,用规格相同的电加热器来加热质量相同的水和某种液体(c水>c液),假设电加热器放出的热量全部被液体吸收,并用图象对实验数据进行了处理,如图所示。实验过程中,0∼4min内,水吸收的热量______某种液体吸收的热量(选填“大于”、“小于”或“等于”)。分析图象可以得出:______(选填“甲”或“乙”)物质为水,该液体的比热容为______J/(kg⋅℃)[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]。
12. 扣动步枪扳机,射出一颗子弹。弹壳内火药燃烧将化学能转化为燃气的______能,燃气推动子弹在枪膛中运动,该过程相当于内燃机的______冲程。子弹以一定的速度水平射向静止的木块,如图甲所示,然后子弹和木块一起以某一速度开始向右摆动,如图乙所示。此过程中,子弹的动能______(选填“增大”、“不变”或“减小”),子弹和木块的机械能之和______(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
13. 新能源的开发和利用,成为当今的重点话题,氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,被认为是21世纪最理想的能源之一。0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量,全部被质量为200kg、温度为60℃的标准气压下的水吸收,水升高的温度为______℃。若这些燃料可使一台70kW的新能源汽车以恒定功率匀速行驶300s,则效率为______%[燃料的热值q=1.4×108J/kg、水的比热容c=4.2×103J/(kg⋅℃)]。
14. 测温模拟电路如图甲所示,温度表由量程为0∼3V的电压表改装而成,电源电压U为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系如图乙所示,则当开关S闭合后,电路可测量的最高温度为______℃,温度表的10℃应标在电压表______ V处(选填“1”、“2”、“3”);若增大U,电路可测量的最高温度将______(选填“变大”、“变小”、“不变”);若U增大3V,R增大40Ω,电路可测量的最高温度为______℃。
15. 芳芳设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路,其电路原理图如图甲所示。其中,电源两端电压20V(恒定不变),电压表的量程为0∼15V,R0是定值电阻,R0=300Ω,R1是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示,闭合开关S后,求:
(1)当环境温度为40℃时,热敏电阻R1的阻值是多少?
(2)当环境温度为40℃时,电压表的示数是多少?
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值,则此电路所允许的最高环境温度是多少?
16. 图甲是小明家购买的某型号电热加湿器,乙是其内部的电原理图,表为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,S为旋转型开关,1、2、3、4为触点,通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”、“高挡”之间的切换低挡为小功率加热,高挡为大功率加热。
额定电压/V
220
高挡额定功率/W
400
低挡额定功率/W
100
最大注水量/kg
1
(1)旋转开关S接触点1、2时为“关”,接触点______时为“高挡”,接触点______时为“低挡”。
(2)某次使用加湿器工作时,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。将注水仓中水的温度升高20℃,水吸收的热量为多少?加湿器在高挡正常工作时的加热效率为70%,将注水仓中水的温度升高20℃,利用高挡加热正常工作需要多长时间?水的比热容为c水=4.2×103J/(kg⋅℃)
(3)求R1的电阻为多少?
(4)一天,小明断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在加热,发现家中如图丙所示的电能表的转盘在5min内转了27圈,求此时加湿器的实际电功率为多少?
17. 如图所示,两个烧杯中分别装有甲、乙两种液体(m甲>m乙)。用两个规格相同的加热器连入电路加热,该过程中忽略液体蒸发且加热器产生的热量全部被液体吸收,得到温度与加热时间的图线。
(1)甲液体第1分钟内能______(选填“大于”“等于”或“小于”)第2分钟内能;甲液体内能的改变是通过______方式实现的。
(2)两种液体的比热容c甲______c乙(选填“>”“<”或“=”),你判断的依据是______。
18. 小雨为比较“不同物质的吸热能力”设计了如下实验方案:将质量和初温相同的水和煤油分别装入烧杯中,固定在铁架台上,用两个相同的酒精灯同时给水和煤油加热,实验装置如图甲、乙所示,实验时每隔一段时间记录水和煤油的温度。
(1)在安装、调整实验器材时,如图甲所示,应先调整位置______(填“A”或“B”)。
(2)实验中,小雨根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图象,如图丙所示。由图象可知,对水和煤油加热相同的时间,则水吸收的热量______(填“大于”或“小于”或“等于”)煤油吸收的热量;______的温度升高的多,______的吸热能力更强。
(3)由图象丙可知,水和煤油的比热容之比为______。
(4)小雨想煤油也是一种燃料,于是做了一个煤油灯,如图丁所示,用它来加热与图乙中相同的煤油。通过对比丁图与______(填“甲”或“乙”)图,能够探究煤油和酒精的热值大小。
(5)实验中,应使两种燃料的______相等。待酒精灯和煤油灯燃烧相同的时间后,小雨发现丁图中煤油升高的温度较高,这______(填“能”或“不能”)说明煤油的热值较大。
19. 在探究“电压一定时,电流跟电阻的关系”的实验中,设计电路图如图甲所示。
(1)请根据图甲电路图用笔画线代替导线将图乙所示实物连接成完整电路(导线不允许交叉)
(2)实验中,滑动变阻器的作用是:______。
(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的片,电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是______
A.电流表坏了B.滑动变阻器短路C.电阻处接触不良D.电阻短路
(4)排除电路故障进行实验,多次改变R的阻值,调节滑动变阻器,使电压示数保持不变,实验数据记录如下表。其中第5次实验电流表示数如图丙所示,其读数为______A。
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
电流V/A
0.6
0.3
0.2
0.15
______
(5)实验结论是:______。
20. 小明同学设计了如图甲所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值(已知待测电阻阻值约5Ω左右)。
(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,将图乙所示的实物电路连接完整。要求:滑动变阻器滑片向右滑动时电流表示数增大。
(2)实验前为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片应置于______ 端(选填“左”或“右”)。
(3)闭合开关,无论怎样移动滑片P,发现电流表始终无示数,电压表示数接近电源电压,其故障原因可能是______ 。
(4)排除故障后,当电压表示数为1.8V时,电流表示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为______ A,它的阻值是______ Ω。
(5)某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0−999.9)和电流表(指针能正常偏转,但刻度盘示数模糊不清)等器材,测电阻Rx的阻值,设计的电路如图。请你完成下列实验步骤:
①正确连接电路,断开S1、S2,将电阻箱R阻值调至最大;
②闭合S1,标记电流表指针所指的位置;
③______ ,
④电阻Rx=______ 。(用测得量的符号表示)
答案和解析
1.【答案】D
【解析】A、分子之间存在相互作用的引力和斥力;液体很难被压缩,说明分子间有斥力,故A错误;
B、因为海绵内有空隙,所以用手捏海绵,海绵的体积变小了,不能说明分子间有间隙,故B错误;
C、PM2.5尘粒不是分子,尘粒的运动属于物体的机械运动,不能说明分子在做无规则运动,故C错误;
D、在做墨水滴入水中的扩散实验中,水的温度越高,扩散就越快,故D正确。
故选:D。
分析:分子动理论:物质是由分子组成的,分子永不停息地做无规则运动;分子之间存在相互作用的引力和斥力。因为分子很小,人肉眼看不到,能看到的不是分子的运动。
本题难点:分子运动与机械运动的区别,理解并记住:分子动理论的基本观点,知道分子的运动是人用肉眼看不到的,能看到的不是分子的运动。
2.【答案】B
【解析】解:
(1)用相同的加热器给质量相等的甲、乙两种物质加热时,在相同时间内,乙物质比甲物质的温度升高的快,根据吸热公式Q=cmΔt,可知乙物质的比热容小于甲物质的比热容,即c甲>c乙;
(2)由图象可看出,乙物质升高到一定温度时不再升高,说明其具有一定的熔化温度,则为晶体;
甲温度不断升高,没有一定的熔化温度,为非晶体。
故选:B。
此题考查了比热容的概念以及应用的知识点,要求学生会看熔化和凝固的温度的时间图象。
3.【答案】C
【解析】解:A、图甲,厚玻璃内的空气被压缩时,活塞对空气做功,瓶内空气温度升高,空气的内能增加;故A错误;
B、图乙,瓶子内的空气推动塞子跳起时,空气对活塞做功,空气的内能减小;故B错误;
C、图丙,试管内的水蒸气推动了塞子冲出时,水蒸气对塞子做功,水蒸气的内能减少;故C正确;
D、图丁,汽缸内的气体推动活塞向下运动时(即做功冲程),内能转化为机械能,气缸内气体的内能减少;故D错误。
故选:C。
(1)根据温度与内能的关系和做功可以改变物体的内能角度分析解答问题。
(2)做功可以改变物体的内能,当外界对物体做功时,物体的内能增大,当物体对外界做功时,物体的内能就会减小。
本题考查做功改变物体的内能,当外界对物体做功时,物体的内能增大,当物体对外界做功时,物体的内能就会减小。
4.【答案】B
【解析】解:
由题意可知,只有开关S1、S都闭合后,才开始榨汁,即电动机才开始工作,说明两开关相互影响,一个开关不能单独控制电动机,两开关是串联的,两开关、电动机与电源组成串联电路,由图示电路图可知,B正确。
故选:B。
串联的各电路元件相互影响,不能独立工作;并联的各电路元件互不影响,能独立工作;根据题意确定两开关与电动机的连接方式,然后分析电路图答题。
(1)根据电路元件是否相互影响,判断出它们的连接方式,相互影响为串联,互不影响为并联;
(2)根据开关的控制作用,确定开关的位置,控制整个电路,开关在干路上,单独控制某个用电器,开关在支路上。
5.【答案】B
【解析】由电路图可知:
A、系上安全带时开关S2闭合,会造成电源短路,故A不符合题意;
B、当乘客坐在副驾驶座椅上时,开关S1闭合,蜂鸣器和指示灯均工作,系上安全带后开关S2闭合,蜂鸣器和指示灯被短路均不工作,此时电路安全,故B符合题意;
C、只有当乘客坐在副驾驶座椅上且系上安全带时,两开关闭合,蜂鸣器和指示灯才工作,故C不符合题意;
D、当乘客坐在副驾驶座椅上时,开关S1闭合,蜂鸣器和指示灯均工作,系上安全带后开关S2闭合,蜂鸣器和指示灯仍工作,故D不符合题意。
故选:B。
分析:由题意知,当乘客坐在副驾驶座椅上时开关S1闭合指示灯亮起、蜂鸣器工作,则S1可控制指示灯和蜂鸣器;若系上安全带,开关S2闭合,指示灯熄灭、蜂鸣器不工作,则蜂鸣器和指示灯被短路,据此进行解答。
本题利用了用电器短路时不工作来设计电路,注意不能出现电源短路的情况,电阻起保护电路的作用。
6.【答案】A
【解析】解:
太阳能电池板将太阳能转化电能,蓄电池充电时将电能转化为化学能储存起来,此时发电板相当于电源,故A正确。
故选:A。
太阳能发电板供电时,消耗了太阳能,得到了电能,据此进行分析。
本题考查太阳能发电板供电过程的能量转化,关键是分析得出消耗掉的能量和得到的能量。
7.【答案】C
【解析】解:A、由图中电压表的正、负接线柱可知,金属片A为电源的正极,金属片B为电源的负极,故A正确;
B、电流从A流出,经过发光二极管后回到B,导线中自由电子定向移动的方向与电流的方向相反,所以电子从“土豆电池”的B金属片流出经过二极管回到金属片A,故B正确;
C、若断开开关,开关两接线柱间的电压为电源的电压,故C错误;
D、发光二极管是由半导体材料制成的,故D正确。
故选:C。
根据电压表的连接情况分析判断出电源的正负极,电流是从电源的正极流出回到电源的负极;电压表并联在电源的两端,测量的是电源的电压;二极管是由半导体材料制成的。
本题主要考查电压表的使用、电流的方向等,能根据电压表的接法判断电源的正负极是本题的难点。
8.【答案】C
【解析】解:
AB、根据图甲可知,电压与电流成正比,因此该电阻为定值电阻,即电阻是导体自身的性质,它不随导体两端的电压和导体中的电流改变而改变,
根据图示可知,当电阻两端电压为3V时,通过的电流为3A,由I=UR可知,定值的电阻:R=UI=3V3A=1Ω,故AB正确;
C、测定小灯泡的电阻时,多次测量是为了寻找灯丝电阻与温度的关系,不能求平均值减小误差,故C错误。
D、由乙图可知,电压与电流不成正比,即当灯泡两端电压发光改变时,灯泡的阻值也随之发生变化,且电压变化比电流变化快,因此小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大,故D正确;
故选:C。
(1)电阻一定时,电流与电压成正比;根据图甲判断该电阻是否为定值电阻,然后利用图中数据以及欧姆定律的变形公式求出定值电阻的阻值;
(2)根据图乙判断灯丝电阻的特点,然后分析多次测量小灯泡电阻的目的。
本题考查了图象分析、利用欧姆定律的变形公式计算电阻,以及导体的电阻是导体本身的一种性质,不随电压和电流的改变而改变;关键会根据图象判断电阻是否为定值电阻。
9.【答案】D
【解析】解:①在探究串联电路的电压规律实验中,需要选择规格不同的小灯泡进行多次实验,归纳电路总电压与每个小灯泡两端电压的等量关系,采用的是归纳法;
②探究电荷间相互作用规律,需要选择多个带电体研究彼此间相互作用,归纳同种电荷、异种电荷间的相互作用,采用的是归纳法;
③电路此时热量与多个因素有关,探究影响电流热效应的因素,采用的是控制变量法;
④导体电阻与多个因素有关,探究电阻的大小与什么因素有关,采用的是控制变量法。
所以,①②研究方法相同,③④研究方法相同。
故选:D。
分析实例中的科学研究方法,然后找出相同的研究方法。
本题考查了物理中的科学研究方法的种类区分,注意在初中物理中灵活应用这些研究方法。
10.【答案】B
【解析】本题考查了电功公式的灵活应用,要注意各量之间的关系不要颠倒
已知甲、乙两个用电器两端电压之比、通过电流之比、通电时间之比,利用W=UIt可求得两电阻消耗电能之比。
已知甲、乙两个用电器的电压之比为2:1,电流之比为1:2,通电时间之比为5:4,则两电阻消耗电能之比:
W1W2=U1I1tU2I2t=21×12×54=54,故B正确,ACD错误。
11.【答案】等于 乙 2.1×103
【解析】解:
(1)如图所示,根据转换法,实验中,0∼4min内水吸收的热量等于某种液体吸收的热量;
(2)分析图象可知,升高40℃,甲用时4min,乙用时8min,根据比较吸热能力的方法,乙的吸热能力强,比热容大,分析图象可知物质乙是水;
(3)根据c=QmΔt,在质量和升高温度相同的情况下,比热容与吸热多少成正比,故该液体的比热容:
c=4min8min×4.2×103J/(kg⋅℃)=2.1×103J/(kg⋅℃)。
故答案为:等于;乙;2.1×103。
(1)我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转化法;
(2)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;
(3)根据c=QmΔt,在质量和升高温度相同的情况下,比热容与吸热多少成正比得出另一液体的比热容。
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。
12.【答案】内 做功 减小 减小
【解析】解:(1)火药燃烧是化学变化,火药的化学能转化为燃气的内能,使燃气温度升高,内能增加;
(2)燃气推动子弹在枪膛中运动,燃气内能转化为子弹的机械能,相当于内燃机的做功冲程;
(3)子弹进入木块的过程中受到阻力的作用,导致子弹的速度变小,动能减小;子弹进入木块的过程中要克服摩擦阻力做功,子弹和木块的内能都会增大,所以其内能之和增大,则子弹和木块的机械能之和减小。
故答案为:内;做功;减小;减小。
(1)燃烧属于化学变化,将火药的化学能转化为内能;
(2)内燃机是利用内能做功的机器,在做功冲程中将内能转化为机械能;
(3)影响动能大小因素是质量和速度,质量一定时,速度越大,动能越大;做功可以改变物体内能,对物体做功,物体内能增大。
本题考查了燃烧过程的能量转化、内燃机的工作原理、动能的影响因素、做功与内能的改变等知识的应用,综合性较强,但难度不大。
13.【答案】40 50
【解析】解:(1)0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为:Q放=qm=1.4×108J/kg×0.3kg=4.2×107J,
由题知水吸收的热量为:Q吸=Q放=4.2×107J,
由Q吸=cmΔt可知水升高的温度为:Δt=Q吸cm水=4.2×107J4.2×103J/(kg⋅℃)×200kg=50℃,
在标准气压下水的沸点是100℃,而60℃+50℃=110℃>100℃,
因此水实际升高的温度为:100℃−60℃=40℃;
(2)新能源汽车做的功为:W=Pt=70×103W×300s=2.1×107J,
则效率为:η=WQ放×100%=2.1×107J4.2×107J×100%=50%。
故答案为:40;50。
(1)已知氢燃料的热值和消耗的质量,利用Q放=qm可求出氢燃料完全燃烧放出的热量,即水吸收的热量,再利用Q吸=cmΔt求出水升高的温度,标准气压下水的沸点为100℃,据此判断水升高后的末温是否超出100℃,若超出再根据实际末温和初温求出水升高的温度;
(2)已知新能源汽车的功率和行驶的时间,利用W=Pt可求出汽车做的功,再利用η=WQ放×100%求出汽车的效率。
本题考查了热值、比热容、功和效率的计算公式的应用,需要注意在标准气压下水的沸点是100℃。
14.【答案】30;2;变小;30
【解析】解:由电路图甲可知,R、Rt串联,电压表测Rt两端电压,
(1)当电压表的示数最大,即Ut=3V时,电路允许测量的温度最高,
根据串联电路两端的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得:
定值电阻R两端的电压:UR=U−Ut=6V−3V=3V,
则电路中的电流:I=URR=3V40Ω=0.075A,
由I=UR可得,热敏电阻的阻值:Rt=UtI=3V0.075A=40Ω,
由图象可知,此电路允许的最高环境温度为30℃;
(2)当室内温度为10℃时,由乙图得出此时热敏电阻的阻值为Rt′=20Ω,
因串联电路的总电阻等于各分电阻之和,所以电路的总电阻:R总=R+Rt′=40Ω+20Ω=60Ω,
电路中的电流:I′=UR总=6V60Ω=0.1A,
电压表的示数:UV=I′Rt′=0.1A×20Ω=2V,
故温度表的10℃应标在电压表2V处;
(3)若增大电源电压U,电压表的量程仍为0∼3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压变大,根据欧姆定律可知电路的电流变大,热敏电阻的阻值Rt的阻值变小,电路可测量的最高温度变小;
(4)若U增大3V,即电源电压为3V+6V=9V,R增大40Ω,此时电压表的量程仍为0∼3V,
根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,变为9V−3V=6V,
由I=UR可得,此时电路的电流为I′=U′R′=6V40Ω+40Ω=340A,
热敏电阻的阻值Rt的阻值为Rt′=Ut′I′=3V340A=40Ω,
由图乙可知,此时电路可测量的最高温度为30℃;。
由电路图甲可知,两电阻串联,电压表测Rt两端电压。
(1)当电压表的示数最大时电路允许测量的温度最高,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出热敏电阻的阻值,由图象读出环境的最高温度;(2)当室内温度为10℃时,由乙图得出此时热敏电阻的阻值,利用串联电路的电压特点和欧姆定律可知电路中的电流,根据欧姆定律求出电压表的示数;
(3)若增大电源电压U,电压表的量程仍为0∼3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,根据欧姆定律知电路的电流增大,热敏电阻的阻值Rt的阻值减小,由图乙可知电路可测量最高温度的变化;
(4)若U增大3V,R增大40Ω,此时电压表的量程仍为0∼3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,根据欧姆定律求出此时电路的电流和热敏电阻的阻值Rt的阻值,由图乙读出此时电路可测量的最高温度。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是根据图象读出热敏电阻对应的温度。
15.【答案】解:由电路图可知,闭合开关,R0、R1串联,电压表测R0两端的电压。
(1)由图乙知,当环境温度为40℃时,R1的阻值是200Ω;
(2)当环境温度为40℃时,由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,此时电路中的电流:
I1=UR0+R1=20V300Ω+200Ω=0.04A,
此时电压表的示数为:
UV=U0=IR0=0.04A×300Ω=12V;
(3)从图乙中可知,环境温度越高,热敏电阻的阻值越小,根据串联分压特点可知,热敏电阻分得的电压越小,则R0两端的电压越大,
电压表两端电压不能超过其最大测量值,故当R0两端的电压达到15V时,此电路所允许的环境温度最高,
此时电路中的电流为:I最大=U0最大R0=15V300Ω=0.05A,
根据串联电路的电压特点可知,此时热敏电阻两端的电压为:
U1小=U−U0最大=20V−15V=5V,
根据欧姆定律可知此时热敏电阻的阻值为:
R1′=U1小I最大=5V0.05A=100Ω;
由图乙可知,热敏电阻的阻值为100Ω时,对应的环境温度为80℃,即此电路所允许的最高环境温度是80℃。
答:(1)当环境温度为40℃时,热敏电阻R1的阻值是200Ω;
(2)当环境温度为40℃时,电压表的示数是12V;
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值,则此电路所允许的最高环境温度是80℃。
【解析】(1)R1的电阻随环境温度变化的关系如图乙所示,从图乙中找到当环境温度为40℃时,R1的阻值即可;
(2)由电路图可知,闭合开关,R0、R1串联,电压表测R0两端的电压;已知电源电压和两电阻的阻值,由欧姆定律可得此时电路中的电流,然后由公式U=IR求出R0两端的电压(即电压表的示数);
(3)从图乙中可知,环境温度越高,热敏电阻的阻值越小,根据串联分压特点可知,R0两端的电压越大,电压表两端电压不能超过其最大测量值,故当R0两端的电压达到15V时,此时的温度是此电路所允许的最高环境温度;
根据欧姆定律求出此时电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出此时热敏电阻两端的电压,根据欧姆定律求出此时热敏电阻的阻值,根据图乙可知此电路所允许的最高环境温度。
本题考查串联电路的特点和欧姆定律的应用等知识,关键是从图像中找到有用的信息,并考查综合分析能力,有一定难度。
16.【答案】3、4 2、3
【解析】解:(1)由图可知,旋转开关S接触点2、3时,R1、R2串联;旋转开关S接触点3、4时,只有R1工作;
根据串联电路的电阻特点可知,串联电路的总电阻大于任一分电阻,
所以,当旋转开关S接触点3、4时,只有R1工作,电路中的总电阻最小,根据P=U2R可知,电路中的总功率最大,加湿器处于高挡;
当旋转开关S接触点2、3时,R1、R2串联,电路中的总电阻最大,总功率最小,加湿器处于低挡;
(2)水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×1kg×20℃=8.4×104J;
由η=Q吸W可知,加湿器在高挡正常工作时消耗的电能:W=Q吸η=8.4×104J70%=1.2×105J,
由P=Wt可知,利用高挡加热正常工作需要的时间:t=WP高=1.2×105J400W=300s;
(3)由P=U2R可知,R1的阻值:R1=U2P高=(220V)2400W=121Ω;
(4)4000r/kW⋅ℎ表示电路中用电器每消耗1kW⋅ℎ电能,电能表的转盘转过4000r,
则电能表的转盘27圈,加湿器消耗的电能:W′=27r4000r/kW⋅ℎ=274000kW⋅ℎ,
此时加湿器的实际功率:P实=W′t′=274000kW⋅ℎ560ℎ=0.081kW=81W。
答:(1)3、4;2、3;
(2)水吸收的热量为为8.4×104J;利用高挡加热正常工作需要的时间为300s;
(3)R1的电阻为121Ω;
(4)此时加湿器的实际电功率为81W。
(1)由图可知,旋转开关S接触点2、3时,R1、R2串联;旋转开关S接触点3、4时,只有R1工作;根据串联电路的电阻特点和P=U2R可知高挡和低挡的电路连接;
(2)知道加湿器内水的质量、比热容和升高的温度,利用Q吸=cmΔt求出水吸收的热量;根据效率公式求出加湿器在高挡正常工作时消耗的电能,利用P=Wt求出利用高挡加热正常工作需要的时间;
(3)根据高挡的额定功率和P=U2R求出R1的阻值;
(4)4000r/kW⋅ℎ表示电路中用电器每消耗1kW⋅ℎ电能,电能表的转盘转过4000r,据此求出电能表的转盘27圈,加湿器消耗的电能,利用P=Wt求出此时加湿器的实际功率。
本题是一道电热综合题,考查了串联电路的特点、对电能表的参数的理解和掌握、电功率公式、吸热公式、效率公式以及电功公式的应用,能正确分析不同挡位下的电路连接方式是解题的关键。
17.【答案】(1)小于 热传递
(2)<由Q=cmΔt可知,吸收热量相同时,质量大的物质温度升高的多,其比热容一定小
【解析】(1)由图可知,液体从第1分钟到第2分钟,一直吸收热量,温度升高,内能变大,因此甲液体第1分钟的内能小于第2分钟的内能;甲液体通过吸收电热器放出的热量增加内能,因此是通过热传递的方式实现的;
(2)由题知用规格相同的加热器加热时,加热相同时间,吸收的热量相同,由图可知当甲、乙均加热2min时(吸收的热量相同),甲的温度变化多,又已知m甲>m乙,由Q=cmΔt可知,甲的比热容较小,即c甲
分析:(1)改变内能的方式有两种:做功和热传递;做功是指能量的转化,热传递是指能量的转移;
(2)用相同规格的加热器加热时,加热时间相同,吸收的热量相同,由图可知甲、乙加热相同时间时的温度变化大小,再利用Q=cmΔt分析即可。
本题考查了改变内能的方式和比热容及其计算公式的理解,属于基础题,难度不大。
18.【答案】B 等于 煤油 水 2:1 乙 质量 不能
【解析】解:(1)实验前,首先调整好实验装备,根据酒精灯外焰的高度调整B的高度,根据烧杯和烧杯中水的高度调整A的高度;
(2)根据转换法可知,相同时间内水和煤油吸收的热量的相同;
由图丙可知,加热相同时间,煤油的温度升高的多,水的温度升高的少,所以水的吸热能力更强;
(3)根据水和煤油两种液体的温度随加热时间变化的图象知,加热5分钟,水升高的温度为:30℃−10℃=20℃;
煤油升高的温度为:50℃−10℃=40℃;
根据Q=cm△t,在质量和吸热相同的情况下,比热容之比等于升高的温度的反比,故知水的比热容与煤油的比热容之比为40℃:20℃=2:1;
(4)探究不同燃料的热值大小时,需要使用质量相同的不同燃料对质量相同的同种液体进行加热,故选图乙和图丁实验;
(5)由Q放=mq可知,燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关,又与燃料的热值大小有关,而在实验中没有控制燃料的质量相同,故据此不能说明甲的热值较大。
故答案为:(1)B;(2)等于;煤油;水;(3)2:1;(4)乙;(5)质量;不能。
(1)实验时,需用酒精灯的外焰加热,所以要调整好铁圈的高度,然后根据温度计的使用规则固定好其位置;
(2)比较物质吸热能力的2种方法:
①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;
②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;
(3)根据Q吸=cmΔt求出水和煤油的比热容之比;
(4)探究不同燃料的热值大小时,需要使用质量相同的不同燃料对质量相同的同种液体进行加热;
(5)比较燃料燃烧值的大小,应控制燃烧燃料的质量相等;让相同质量的燃料完全燃烧,根据水升高的温度比较燃料的热值大小。
本题比较不同物质的吸热能力以及不同燃料的热值的大小,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.【答案】保护电路和控制R的电压不变 C0.120.12电压不变时,电流与电阻成反比
【解析】解:(1)变阻器按一下一上接入电路中与电阻串联,电压表与电阻并联,如下图所示:
(2)实验中,滑动变阻器的基本作用是保持电路,研究电流跟电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,故变阻器的另一个作用是控制R的电压不变。
(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,电路中无电流,说明电路断路,
移动滑动变阻器的片,电压表示数始终接近电源电压,则造成这一现象的原因可能是电阻处接触不良,故选:C。
(4)由图丙可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其读数为0.12A。
(5)由表中数据,因电阻两端的电压始终为:U=IR=0.6A×5Ω=----=0.12A×25Ω=3V,为一定值,
故实验结论是:电压不变时,电流与电阻成反比。
故答案为:(1)如上图所示;(2)保护电路和控制R的电压不变;(3)C;(4)0.12;(5)电压不变时,电流与电阻成反比。
(1)变阻器按一下一上接入电路中与电阻串联,电压表与电阻并联;
(2)实验中,滑动变阻器的基本作用是保持电路,研究电流跟电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,据此分析变阻器的另一个作用;
(3)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了;
(4)根据电流表选用小量程确定分度值读数;
(5)由表中数据,求出电流与电阻之积分析得出结论。
本题是研究电压一定时,电流跟电阻的关系的实验,考查电路连接、变阻器的作用、故障分析、电流表读数及数据分析和控制变量法的运用,属于常考命题点,难度不大。
20.【答案】左 Rx断路 0.36断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻箱阻值R0 R0
【解析】解:(1)根据电路图可知,待测电阻、滑动变阻器串联接入电路中,电流表测量电路中的电流;电压表并联在待测电阻的两端,滑动变阻器滑片向右滑动时电流表示数增大,根据欧姆定律可知,电路中的总电阻变小,即滑动变阻器接入电路的电阻变小,故滑动变阻器应接右下接线柱;
电源有两节干电池组成,电源电压为3V,待测电阻阻值约5Ω左右,则电路中的最大电流为:I=URx=3V5Ω=0.6A,所以电流表选择小量程;如图所示:
;
(2)实验前为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处的最左端;
(3)闭合开关后,无论怎样移动滑片P,发现电流表始终无示数,则一定发生断路故障;同时电压表有示数,说明此时电压表与电源连通,测电源电压,电压表与电源两端连接的地方无故障,故障一定是Rx断路;
(4)当电压表示数为1.8V时,电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则通过Rx的电流大小为0.3A,
由欧姆定律可得,它的阻值:Rx=UI1=1.8V0.3A=6Ω;
(5)①正确连接电路,断开S1、S2,将电阻箱R阻值调至最大;
②闭合S1,标记电流表指针所指的位置;
③断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻箱阻值R0;
④根据等效替代法,电阻Rx=R0。
故答案为:(1)如图;(2)左;(3)Rx断路;(4)0.3;6;(5)③断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻箱阻值R0;④R0。
(1)待测电阻、滑动变阻器串联接入电路中,电流表测量电路中的电流;电压表并联在待测电阻的两端,滑动变阻器串联在电路中且一上一下的接法;
(2)实验前为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处;
(3)电路故障判断,当电流表无示数,电压表有示数且示数为电源电压值,故障一定是断路故障,且电压表测谁的电压,即谁断路;
(4)根据电流表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律求出阻值的大小;
(5)等效替代法测电阻,电源电压不变,当Rx中的电流等于电阻箱中的电流时,电阻箱的接入电阻等于Rx的阻值。
本题测量电阻Rx的阻值,考查电路连接、故障分析、电表读数、电阻计算,以及用等效替代法测电阻,考查的较全面。
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