河南省郑州市树人外国语中学2022-2023学年九年级上学期期末物理试卷（含答案）

这是一份河南省郑州市树人外国语中学2022-2023学年九年级上学期期末物理试卷（含答案），共30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。
2022-2023学年河南省郑州市树人外国语中学九年级（上）期末物理试卷
一、填空题（本题共7小题，每空1分，共16分）
1．（3分）物理学中，把 　 　定向移动的方向规定为电流方向；我们可以利用发光二极管（LED）判断电流的方向，是因为发光二极管具有 　 　性；发光二极管（LED）是用 　 　材料制成的。
2．（2分）新冠肺炎病毒直径约为0.3μm，可通过飞沫传播，这 　 　（选填“是”或“不是”）扩散现象。用酒精消毒是一种有效的防控措施，在稀释酒精时，酒精和水混合后，总体积小于两者体积之和，原因是分子间有 　 　。
3．（2分）洛阳的饮食文化浓缩为一个字就是“汤”。如图所示，刚出锅的“牛肉汤”香气特别浓，这是因为温度越高，分子的无规则运动越 　 　，煮“牛肉汤”主要是通过 　 　的方式改变物体的内能。

4．（2分）如图1所示，烧瓶内盛少量的水，给瓶内打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能 　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）；继续打气，当瓶塞跳起时，可以看到瓶内出现白雾，此过程中能量转化与图2中 　 　（选填“甲”或“乙”）图相同。

5．（2分）广泛使用在营养计量中的“卡路里”简称“卡”，是能量的一个单位，“1卡”等于一标准大气压下，1g水温度升高1℃所吸收的热量，那么1卡等于 　 　J。人吃下食物后，食物的化学能转化为内能、机械能等其它形式的能量，在这个过程中，能的总量 　 　（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
6．（2分）如图所示的电能表示数是 　 　；根据参数分析，若单独使用一个电热水壶烧水时，5min内转盘正好转过300圈，则该电热水壶的电功率是 　 　。

7．（3分）某型号电饭煲有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处于　 　（填“保温”或“加热”）状态。如图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象，则图中阴影部分面积表示的物理量是　 　，电阻R2的阻值　 　Ω。

二、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。第8-13题每小题只有一个选项符合题目要求，第14-15题每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有错选的得0分）
8．（2分）下列关于温度、热量和内能的说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，温度一定升高
B．60℃的水一定比30℃的水含有的热量多
C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
D．机械能为零的物体，内能也为零
9．（2分）小滨妈妈做饭时，不小心把胡椒粉洒在粗粒盐上。小滨急中生智，拿塑料小勺在毛料布上摩擦了几下，然后把小勺靠近胡椒粉，胡椒粉立刻被吸到勺子上，成功将胡椒粉和粗粒盐分开。下列说法正确的是（　　）
A．胡椒粉能被塑料小勺吸引是因为胡椒粉带了电
B．若塑料小勺带负电是因为它得到了电子
C．塑料小勺与毛料布是通过摩擦的方法创造了电荷
D．塑料小勺摩擦毛料布带了电，说明小勺是导体
10．（2分）下列关于安全用电的说法正确的是（　　）
A．开关应接在零线与灯泡之间
B．不靠近低压带电体，不接触高压带电体
C．有电流通过人体时，一定会发生触电事故
D．保险丝用铅锑合金制成，因为它的电阻大而熔点低
11．（2分）2021年9月17日13时30分许，神舟十二号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，神十二安全降落在东风着陆场预定区域（如图所示为飞船返回过程模拟示意图）。下列有关说法正确的是（　　）

A．火箭的燃料燃烧的过程是内能转化为化学能
B．反推发动机点火后，发动机工作是机械能转化为内能
C．在大气层内的降落过程中，与空气摩擦是内能转化成机械能
D．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的热值
12．（2分）为加强疫情防控、保护师生安全，学校在校门口设立了红外人脸识别测温系统。若人脸识别通过，开关S1闭合；若红外测温数值在正常范围内，开关S2闭合。只有两个条件都满足时，系统才会启动电动机打开闸门放行。如图中电路设计符合要求的是（　　）
A． B．
C． D．
13．（2分）灯泡L的电流随电压变化的图象如图甲所示，将此灯泡与定值电阻R接入图乙所示的电路中，电源电压恒定，闭合开关S，小灯泡正常发光，功率为0.5W；再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.1A，则（　　）

A．电源电压为3V
B．再闭合开关S1后，灯泡变暗
C．定值电阻的阻值为10Ω
D．再闭合开关S1后，电路总功率为0.7W
（多选）14．（2分）学习了热机的知识后，小洛同学通过比较，分析了汽油机和柴油机的异同点，其中正确的是（　　）
A．在构造上，汽油机汽缸顶部是喷油嘴，柴油机汽缸顶部是火花塞
B．在吸气冲程中，汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物
C．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式
D．汽油机和柴油机都是将内能转化为机械能的机器
（多选）15．（2分）电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示。已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设通过电阻R和电动机M的电流分别为I1和I2；经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2。则（　　）

A．Q1＝Q2 B．W1＝W2 C．I1＝I2 D．W1＞W2
三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分）
16．（2分）如图所示，楼梯照明灯是一个由感应开关控制的螺口灯，另外的三孔插座是可以独立供电，根据安全用电原则，请将感应开关、螺口电灯和三孔插座接入到家庭电路中。

17．（2分）如图所示，在电磁铁上方用弹簧挂着一个条形磁体，闭合开关S，条形磁体静止后，滑片P向右滑动时弹簧伸长。请用箭头标出磁感线的方向，并用“+”“﹣”在括号内标出电源正负极。

四、实验探究题（本题共3小题，第18题4分，第19题7分，第20题8分，共19分）
18．（4分）在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：

（1）小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是 　 　。闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在 　 　；
（2）如图（c）所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与 　 　的磁场相似；
（3）通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关。你怎样验证，方法是 　 　；
（4）小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。为此他又设计了如图（d）所示的实验．实验中，他将开关S从1换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的大头针数目．此时调节滑动变阻器是为了 　 　，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
19．（7分）为了比较甲乙两种液体的吸热能力，某同学设计了如下实验：
①在两个相同的烧杯中，分别装入初温、体积相等的甲、乙两种液体；
②在两个烧杯中分别放入规格相同的电加热器，在额定电压下加热相同时间；
③用温度计分别测出甲乙两种液体的末温。
请回答下列问题：
（1）在上述三个实验步骤中，存在错误的是步骤 　 　（填写步骤前的序号），该步骤中错误的内容应改为 　 　。
（2）步骤②中“加热相同时间”是为了 　 　。
（3）甲液体第3min的内能 　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）第5min的内能。
（4）根据实验测得的数据分别描绘出了甲乙两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图所示，由图可知，　 　（选填“甲”或“乙”）液体的吸热能力较强。若要使甲乙两种液体升高相同的温度，则 　 　（选填“甲”或“乙”）液体需要加热更长时间。
（5）进一步分析发现，若甲的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则乙的比热容为 　 　J/（kg•℃）。

20．（8分）小华利用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系。

（1）请你把接错的那一根导线找出来打上“×”，再画线把它接到正确的位置上。
（2）连接好电路，闭合开关前，滑片P应置于　 　（选填“左”或“右”）端。闭合开关后，无论如何调节滑动变阻器，电流表示数始终为零，电压表示数接近电源电压，则电路故障可能是　 　造成的。
（3）排除故障后，依次接入5Ω、10Ω、20Ω三个定值电阻，调节滑动变阻器滑片，保持电压表示数为　 　V，记下电流表的示数，描点做出如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像，可以得出实验结论：　 　。
（4）完成上述实验后，同组的小军利用一个阻值为R的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，测出了标有“2.5V”字样小灯泡的额定电功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S，将S1拨到触点　 　（选填“1”或“2”）。移动滑动变阻器的滑片　 　；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，将开关S1拨到触点　 　（选填“1”或“2”）读出电压表示数U；
③则小灯泡的额定功率P＝　 　（用已知量和测量量表示）。
五、综合应用题（本题共2小题，第21题7分，第22题8分，共15分）
21．（7分）学校组织学生到新郑始祖山下的农庄进行社会实践活动，小亮带了一台如图所示的便携式丁烷气炉，内置一瓶新的燃气，燃气质量800g，爱探究的小亮通过上网查到便携式丁烷气炉的热效率为30%。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q＝8×107J/kg]
（1）要使4L的水温度升高50℃，需要吸收多少热量？
（2）该瓶燃气完全燃烧能放出多少热量？使用这台便携式丁烷气炉时，这瓶燃气能让一标准大气压下多少kg的水由20℃烧开？

22．（8分）在综合实践活动中，小华设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间变化的关系图像如图乙所示，求：
（1）该电热饮水机是利用电流的 　 　（选填“磁”或“热”）效应工作的；电热饮水机要接入三孔插座中使用，这是为了 　 　。
（2）饮水机低温挡工作时，通过电阻R1的电流。
（3）电阻R2的阻值。
（4）30min内电路消耗的总电能。


2022-2023学年河南省郑州市树人外国语中学九年级（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、填空题（本题共7小题，每空1分，共16分）
1．（3分）物理学中，把 　正电荷定向移动　定向移动的方向规定为电流方向；我们可以利用发光二极管（LED）判断电流的方向，是因为发光二极管具有 　单向导电性　性；发光二极管（LED）是用 　半导体　材料制成的。
【分析】（1）电荷的定向移动形成电流；正电荷移动的方向是电流的方向；发光二极管具有单向导电性特点。可以用它判断电流的方向；
（2）二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性。
【解答】解：（1）物理学家刚刚开始研究电流时，规定正电荷移动的方向是电流的方向；可以利用发光二极管判断电流的方向，是因为发光二极管具有单向导电性特点；电流由它的正极流入负极流出，二极管发光，否则二极管不发光；
（2）制造发光二极管的主要材料是半导体材料。
故答案为：正电荷定向移动；单向导电性；半导体。
【点评】本题考查电流方向的规定，知道发光二极管的特点、电路的组成，半导体的特点，是一道基础题。
2．（2分）新冠肺炎病毒直径约为0.3μm，可通过飞沫传播，这 　不是　（选填“是”或“不是”）扩散现象。用酒精消毒是一种有效的防控措施，在稀释酒精时，酒精和水混合后，总体积小于两者体积之和，原因是分子间有 　间隙　。
【分析】构成物质的分子在不停地做无规则运动，并且温度越高，分子的运动越剧烈，分子的运动肉眼看不到。分子间有间隙。
【解答】解：飞沫的运动属于机械运动，所以飞沫传播不是扩散现象；
酒精和水混合后总体积小于混合前的体积之和，这说明分子间存在间隙。
故答案为：不是；间隙。
【点评】本题主要考查了分子间有间隙，是一道基础题。
3．（2分）洛阳的饮食文化浓缩为一个字就是“汤”。如图所示，刚出锅的“牛肉汤”香气特别浓，这是因为温度越高，分子的无规则运动越 　剧烈　，煮“牛肉汤”主要是通过 　热传递　的方式改变物体的内能。

【分析】（1）分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈；
（2）改变物体内能的方式有做功和热传递。
【解答】解：
（1）刚出锅的“牛肉汤”香气特别浓，这是因为温度越高，分子的无规则运动越剧烈；
（2）煮“牛肉汤”时，汤吸收热量，是通过热传递的方式改变物体的内能。
故答案为：剧烈；热传递。
【点评】本题考查了分子的无规则运动以及改变物体内能的方法，属基础知识的考查，难度不大。
4．（2分）如图1所示，烧瓶内盛少量的水，给瓶内打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能 　增大　（选填“增大”“减小”或“不变”）；继续打气，当瓶塞跳起时，可以看到瓶内出现白雾，此过程中能量转化与图2中 　甲　（选填“甲”或“乙”）图相同。

【分析】改变物体内能的两种方法：对物体做功、热传递；对物体做功物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能减少；物体吸收热量内能增加，物体放出热量内能减少。
热机的压缩冲程中机械能转化成内能，做功冲程中内能转化为机械能。
【解答】解：给瓶内打气，对气体做功，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能增大；
图2中甲两气门关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程，内能转化为机械能；
图2中乙两气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，机械能转化为内能；
所以，瓶塞跳起时的能量转化情况与图2中的甲图相同。
故答案为：增大；甲。
【点评】本题考查了做功改变物体内能、热机的冲程判断及能量转化，难度不大。
5．（2分）广泛使用在营养计量中的“卡路里”简称“卡”，是能量的一个单位，“1卡”等于一标准大气压下，1g水温度升高1℃所吸收的热量，那么1卡等于 　4.2　J。人吃下食物后，食物的化学能转化为内能、机械能等其它形式的能量，在这个过程中，能的总量 　保持不变　（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【分析】（1）利用Q吸＝cm△t求1g的水温度升高1℃所吸收的热量，即1卡的大小。
（2）能量既不会消灭也不会创生，它只会从一种形式转化成另一种形式或者从一个物体转移到另一个物体，在能的转化或转移的过程中，能的总量保持不变。
【解答】解：（1）由题知，1g的水温度升高1℃所吸收的热量为1卡，
1g的水温度升高1℃所吸收的热量：
Q吸＝c水m水△t＝4.2×103J/（kg•℃）×0.001kg×1℃＝4.2J，
所以1卡＝4.2J。
（2）由能量守恒定律可知，人吃下食物后，食物的化学能转化为内能、机械能等其它形式的能量，在这个过程中，能的总量保持不变。
故答案为：4.2；保持不变。
【点评】本题考查了热量单位卡与焦耳的换算关系，以及能量守恒定律的理解和应用，要利用好条件：1g的水温度升高1℃所吸收的热量为1卡。
6．（2分）如图所示的电能表示数是 　202.1kW•h　；根据参数分析，若单独使用一个电热水壶烧水时，5min内转盘正好转过300圈，则该电热水壶的电功率是 　1200W　。

【分析】（1）电能表是测量电功的仪表，电能表读数的方法是月末示数的减去月初的示数，最后一位是小数，单位kW•h；
（2）电能表上标有“3000r/kW•h”，表示每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，据此求电能表转盘转300r消耗的电能，再利用P＝求出电热水壶的实际功率。
【解答】解：（1）如图所示电能表的示数是2021，最后一位是小数，单位是kW•h，故示数为：202.1kW•h；
（2）“3000r/kW•h”表示每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，
电能表的转盘转300r，单独使用一个电热水壶烧水时工作5min消耗的电能：W＝kW•h＝0.1kW•h，
电热水壶的电功率：P＝＝＝1.2kW＝1200W。
故答案为：202.1kW•h；1200W。
【点评】本题考查了电能表的读数、以及电能和电功率的计算，明确电能表相关参数的意义是关键。
7．（3分）某型号电饭煲有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处于　加热　（填“保温”或“加热”）状态。如图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象，则图中阴影部分面积表示的物理量是　电饭煲加热时消耗的电能　，电阻R2的阻值　423.5　Ω。

【分析】（1）由图知，开关S接触点1时，只有R1连入电路中，S接触点2时，两电阻串联，由P＝分析电饭煲的工作状态；
（2）由图象知，电饭煲工作的功率和工作时间，由此可知面积表示的物理量。
（3）根据P＝求出两种情况下电路中的总电阻，利用电阻的串联求出电阻R2的阻值。
【解答】解：（1）由甲图可知，开关S接触点1时，只有R1连入电路中，S接触点2时，两电阻串联，
电源电压一定，开关接触点1时，电路的电阻较小，由P＝可知，电路消耗的功率较大，电饭煲处于加热状态；
（2）由乙图象知，横坐标表示工作时间，纵坐标表示电饭煲的电功率，阴影部分面积S＝Pt＝W，且此时的功率P＝0.8kW，该功率较大，为加热功率，
所以，图中阴影部分面积表示的物理量是电饭煲加热时消耗的电能。
（3）由P＝可得，R1的阻值：
R1＝＝＝60.5Ω；
保温时电路中的总电阻：
R＝＝＝484Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的阻值：
R2＝R﹣R1＝484Ω﹣60.5Ω＝423.5Ω。
故答案为：加热；电饭煲加热时消耗的电能；423.5。
【点评】本题考查了电功率公式的灵活应用，要能正确分析开关在不同状态电路结构，关键是能看懂图象，将图象与所学知识联系起来，是一道好题。
二、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。第8-13题每小题只有一个选项符合题目要求，第14-15题每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有错选的得0分）
8．（2分）下列关于温度、热量和内能的说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，温度一定升高
B．60℃的水一定比30℃的水含有的热量多
C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
D．机械能为零的物体，内能也为零
【分析】（1）晶体熔化过程中，吸收热量，但温度不变；
（2）热量是指热传递过程中传递能量的多少，是过程量；
（3）改变内能的方法有两个：做功和热传递；
（4）一切物体都具有内能。
【解答】解：
A、物体吸收热量，温度可能不变，比如，晶体在熔化过程中，吸收热量，但温度不变，故A错误；
B、热量是过程量，不能说含有热量，故B错误；
C、物体的内能增加，可能是从外界吸收热量，也可能是外界对物体做功，故C正确；
D、一切物体都有内能，因此机械能为零的物体，内能一定不为零，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查的是学生对影响物体内能大小的因素的理解以及内能、温度与热量三者之间的关系的掌握，是中考的热点，也是难点。
9．（2分）小滨妈妈做饭时，不小心把胡椒粉洒在粗粒盐上。小滨急中生智，拿塑料小勺在毛料布上摩擦了几下，然后把小勺靠近胡椒粉，胡椒粉立刻被吸到勺子上，成功将胡椒粉和粗粒盐分开。下列说法正确的是（　　）
A．胡椒粉能被塑料小勺吸引是因为胡椒粉带了电
B．若塑料小勺带负电是因为它得到了电子
C．塑料小勺与毛料布是通过摩擦的方法创造了电荷
D．塑料小勺摩擦毛料布带了电，说明小勺是导体
【分析】两种不同物质组成的物体相互摩擦后，物体能吸引轻小物体的现象是摩擦起电；
摩擦起电的实质是电荷的转移，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电；
容易导电的物体叫做导体，比如金属；不容易导电的物体叫做绝缘体，比如塑料。
【解答】解：A、塑料小勺在毛料布上摩擦了几下，塑料小勺能吸引胡椒粉是因为它带了电，带电体有吸引轻小物体的性质，故A错误；
B、塑料小勺和毛料布在摩擦的过程中，若塑料小勺带负电是因为它得到了电子，故B正确；
C、摩擦起电的实质是电荷的转移，所以塑料小勺带电不是创造了电荷，而是发生了电荷的转移，故C错误；
D、塑料小勺不容易导电，所以塑料小勺是绝缘体，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查了摩擦起电的实质，是一道基础题。
10．（2分）下列关于安全用电的说法正确的是（　　）
A．开关应接在零线与灯泡之间
B．不靠近低压带电体，不接触高压带电体
C．有电流通过人体时，一定会发生触电事故
D．保险丝用铅锑合金制成，因为它的电阻大而熔点低
【分析】（1）开关要连接在火线和用电器之间；
（2）安全用电原则：不接触低压带电体，不靠近高压带电体；
（3）人体的安全电流不高于30mA，当通过人体的电流达到一定的数值时，人才会触电，若通过人体的电流很小时，人不会发生触电事故；
（4）传统家用保险丝是由电阻率较大而熔点低的铅锑合金制成的，当电路中电流过大时，保险丝熔断，自动切断电路，起到保险作用。
【解答】解：A、根据安全用电的原则，开关要连接在火线和灯泡之间，故A错误；
B、不接触低压带电体，不靠近高压带电体，故B错误；
C、当通过人体的电流达到一定的数值时，人才会触电，若通过人体的电流很小时，人不会发生触电事故，故C错误；
D、保险丝用铅锑合金制成，因为它的电阻大而熔点低，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查的是日常生活中的一些安全用电常识。只要同学们牢记安全用电常识，并正确规范操作，避免危险发生。
11．（2分）2021年9月17日13时30分许，神舟十二号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，神十二安全降落在东风着陆场预定区域（如图所示为飞船返回过程模拟示意图）。下列有关说法正确的是（　　）

A．火箭的燃料燃烧的过程是内能转化为化学能
B．反推发动机点火后，发动机工作是机械能转化为内能
C．在大气层内的降落过程中，与空气摩擦是内能转化成机械能
D．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的热值
【分析】（1）燃料燃烧是化学变化，将化学能转化为内能；
（2）利用内能做功，将内能转化为机械能；
（3）克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
（4）氢具有较大的热值，和其他燃料相比，完全燃烧相同质量的氢可以释放出更多的热量。
【解答】解：A、燃料燃烧是化学变化，将化学能转化为内能，故A错误；
B、反推发动机点火后，发动机将内能转化为机械能，故B错误；
C、在大气层内的降落过程中，火箭与空气摩擦做功，机械能转化成内能，故C错误；
D、火箭的发动机选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的氢可以释放出更多的热量，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了燃烧现象、做功等的能量转化，以及热值等知识的理解，难度不大。
12．（2分）为加强疫情防控、保护师生安全，学校在校门口设立了红外人脸识别测温系统。若人脸识别通过，开关S1闭合；若红外测温数值在正常范围内，开关S2闭合。只有两个条件都满足时，系统才会启动电动机打开闸门放行。如图中电路设计符合要求的是（　　）
A． B．
C． D．
【分析】由题意可知，只有当人脸识别通过、体温在正常范围都满足时，系统才会启动电动机打开闸门，说明开关S1、S2相互影响、不能独立工作即为串联，据此进行解答。
【解答】解：只有当人脸识别通过、体温在正常范围都满足时，系统才会启动电动机打开闸门，当人脸识别不通过或体温不正常时，闸门就不会打开，这说明两个开关是相互影响的，所以两个开关是串联的，由选项可知B正确。
故选：B。
【点评】本题考查了电路的设计，正确得出两开关的连接方式是关键。
13．（2分）灯泡L的电流随电压变化的图象如图甲所示，将此灯泡与定值电阻R接入图乙所示的电路中，电源电压恒定，闭合开关S，小灯泡正常发光，功率为0.5W；再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.1A，则（　　）

A．电源电压为3V
B．再闭合开关S1后，灯泡变暗
C．定值电阻的阻值为10Ω
D．再闭合开关S1后，电路总功率为0.7W
【分析】（1）由小灯泡中的电流随它两端电压变化的图象可知，当U＝2V时，IL＝0.25A，此时灯的电功率为0.5W，由此可知电源电压U；
（2）当再闭合开关S1后，因为灯与电阻并联，电流表示数变化值就是此时通过电阻R的电流IR，利用欧姆定律求R的大小；
（3）根据并联电路的电流规律求出干路电流，利用P＝UI得到电路消耗的电功率。
【解答】解：
A、由小灯泡的I﹣U图象、结合P＝UI可知，当灯泡的实际功率为0.5W时，UL＝2V，IL＝0.25A，
由图乙所示的电路图可知，只闭合开关S时，只有灯泡接入电路，灯泡两端电压等于电源电压，则电源电压：U＝UL＝2V；故A错误；
B、由电路图可知，闭合开关S后再闭合开关S1，灯泡与电阻R并联，根据并联电路的电压特点可知灯泡两端的电压不变，则灯泡的亮度不变，故B错误；
C、闭合开关S后再闭合开关S1，灯泡与电阻R并联，电流表测干路电流，电流表示数变大，
由题知，电流表示数变化了0.1A，则通过电阻R的电流：IR＝ΔI＝0.1A，
由I＝可得，电阻R的阻值：R＝＝＝20Ω，故C错误；
D、根据并联电路的电流规律可知干路电流：I＝IL+IR＝0.25A+0.1A＝0.35A，则电路总功率：P＝UI＝2V×0.35A＝0.7W，故D正确。
故选：D。
【点评】本题关键有二：一是从I﹣U图象得出电源电压，二是电阻R并联入电路，电路中增加的电流即为通过电阻R的电流。
（多选）14．（2分）学习了热机的知识后，小洛同学通过比较，分析了汽油机和柴油机的异同点，其中正确的是（　　）
A．在构造上，汽油机汽缸顶部是喷油嘴，柴油机汽缸顶部是火花塞
B．在吸气冲程中，汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物
C．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式
D．汽油机和柴油机都是将内能转化为机械能的机器
【分析】柴油机和汽油机的主要区别：
（1）汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油，产生高温高压的燃气推动活塞做功。
（2）柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大；柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油遇到高温的空气，达到着火点而燃烧，点燃方式是压燃式，燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功，柴油机的压缩比例更大、温度更高、做功更多，效率更高。
【解答】解：A、柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的气缸上是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故A错误；
B、在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故B错误；
C、汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C正确；
D、汽油机和柴油机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，都是将把内能转化为机械能，故D正确。
故选：CD。
【点评】本题考查了学生对汽油机和柴油机区别的掌握，属于热机基础内容的考查，识记性内容，比较简单。
（多选）15．（2分）电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示。已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设通过电阻R和电动机M的电流分别为I1和I2；经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2。则（　　）

A．Q1＝Q2 B．W1＝W2 C．I1＝I2 D．W1＞W2
【分析】（1）电阻R和电动机串联接到电路中，开关接通后，通过电阻R和电动机的电流相等；已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，根据焦耳定律判断电流产生热量的关系。
（2）对电阻R来说，电流所做的功（消耗的电能）等于电流产生的热量；电动机正常工作时是非纯电阻用电器，电流所做的功（消耗的电能）大于电流产生的热量。
【解答】解：
电阻R和电动机串联接到电路中，开关接通后，根据串联电路的电流特点可知：通过电阻R和电动机的电流相等，即I1＝I2；
已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知：Q1＝Q2；
对电阻R来说，电流所做的功W1＝Q1，电动机正常工作时是非纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为内能、大部分转化为机械能，则电流所做的功（消耗的电能）大于电流产生的热量，即：W2＞Q2，所以，W1＜W2，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
【点评】本题把握纯电阻电路与非纯电阻电路区别的能力，抓住欧姆定律适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路，而焦耳定律对两种电路均适用。
三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分）
16．（2分）如图所示，楼梯照明灯是一个由感应开关控制的螺口灯，另外的三孔插座是可以独立供电，根据安全用电原则，请将感应开关、螺口电灯和三孔插座接入到家庭电路中。

【分析】家庭电路中的用电器是并联的；开关连在火线与电灯之间，为了用电的安全，灯泡的螺旋口要接零线；
三孔插座的接法：上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。
【解答】解：灯泡与插座是并联接入家庭电路中的；为了用电的安全，开关应接在火线与灯泡之间，灯泡的螺旋口要接零线；
三孔插座的接法：上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线，如图所示：
【点评】掌握家庭电路的灯泡、开关、三孔插座、两孔插座、保险丝的接法，同时考虑使用性和安全性。
17．（2分）如图所示，在电磁铁上方用弹簧挂着一个条形磁体，闭合开关S，条形磁体静止后，滑片P向右滑动时弹簧伸长。请用箭头标出磁感线的方向，并用“+”“﹣”在括号内标出电源正负极。

【分析】（1）首先要明确电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数的多少；
根据滑动变阻器的滑片P向右移动时弹簧缩短，确定电磁铁磁性强弱的变化，根据磁体间的相互作用规律，从而可以判断出电磁铁的磁极极性，根据磁体周围的磁感线都是从N极出来，回到S极，进行判断；
（2）由安培定则可判断出图中电源的正负极；.
【解答】解：（1）滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中的电阻变小，由欧姆定律I＝，则电路中的电流变大，磁铁的磁性变强，此时弹簧伸长，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管上端为N极，下端为S极，磁体周围的磁感线都是从N极出来，回到S极，如下图所示：
（2）右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电流从螺线管的上后端流出，下前端流入，则电源右端为负极，左端为正极，如下图所示：

【点评】本题考查欧姆定律、影响因素电磁铁磁性强弱的、磁体间的相互作用规律、安培定则等知识。
四、实验探究题（本题共3小题，第18题4分，第19题7分，第20题8分，共19分）
18．（4分）在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：

（1）小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是 　确定通电螺线管周围磁场的方向　。闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在 　磁场　；
（2）如图（c）所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与 　条形磁体　的磁场相似；
（3）通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关。你怎样验证，方法是 　改变螺线管中的电流方向，观察小磁针的指向变化情况　；
（4）小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。为此他又设计了如图（d）所示的实验．实验中，他将开关S从1换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的大头针数目．此时调节滑动变阻器是为了 　控制两次实验的电流大小不变　，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
【分析】（1）将小磁针放入磁场中，小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同；通电螺线管周围存在磁场；
（2）通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似；
（3）要验证通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，需要改变电流方向，观察小磁针静止时的N极指向，来判断直螺线管周围的磁场方向；
（4）影响螺线管磁性强弱的因素有电流的大小和线圈匝数的多少，在实验中，应注意控制变量法的运用。
【解答】解：
（1）因为小磁针放入磁场中，小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同，所以实验中使用小磁针是为了确定通电螺线管周围磁场的方向；闭合开关后观察到小磁针按一定的规律发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场；
（2）由图（c）有机玻璃板上的小磁针分布状态可知，通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似；
（3）通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，验证方法是改变螺线管中电流方向，观察小磁针的指向变化情况；
（4）实验中，他将开关S从l换到2上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，为了保证电流大小不变，应调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数以及吸引大头针的数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
故答案为：（1）确定通电螺线管周围磁场的方向；磁场；（2）条形磁体；（3）改变螺线管中的电流方向，观察小磁针的指向变化情况；（4）控制两次实验的电流大小不变。
【点评】本题是“探究通电螺线管外部磁场”的实验，考查了实验现象的分析、转换法和控制变量法的运用等，有一定综合性。
19．（7分）为了比较甲乙两种液体的吸热能力，某同学设计了如下实验：
①在两个相同的烧杯中，分别装入初温、体积相等的甲、乙两种液体；
②在两个烧杯中分别放入规格相同的电加热器，在额定电压下加热相同时间；
③用温度计分别测出甲乙两种液体的末温。
请回答下列问题：
（1）在上述三个实验步骤中，存在错误的是步骤 　①　（填写步骤前的序号），该步骤中错误的内容应改为 　装入等质量的甲、乙两种液体　。
（2）步骤②中“加热相同时间”是为了 　吸收相同的热量　。
（3）甲液体第3min的内能 　小于　（选填“大于”“等于”或“小于”）第5min的内能。
（4）根据实验测得的数据分别描绘出了甲乙两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图所示，由图可知，　甲　（选填“甲”或“乙”）液体的吸热能力较强。若要使甲乙两种液体升高相同的温度，则 　甲　（选填“甲”或“乙”）液体需要加热更长时间。
（5）进一步分析发现，若甲的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则乙的比热容为 　2.1×103　J/（kg•℃）。

【分析】（1）根据控制变量法结合Q吸＝cmΔt可判断，实验中还需要控制不变的物理量是：甲、乙两液体的质量、初温；
（2）（4）我们使用相同规格的电加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；
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。
（2）加热时间相同时，加热器放出的热量是相同的，则液体吸收的热量也相同；
（3）根据转换法可知，对液体加热的时间越长，液体吸收的热量就越多，液体的内能就越多；
（5）根据图像读出加热5min甲、乙液体升高的温度，根据c＝可知，在质量和吸热相同的情况下，比热容与升高的温度成反比得出乙的比热容。
【解答】解：
（1）要比较甲、乙两种液体的吸热能力，实验需要采用控制变量法，根据吸热公式Q吸＝cmΔt可知，需控制甲、乙两液体的质量相同，故在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的甲、乙两种液体是不合理的，应当装入等质量的甲乙液体，所以步骤①错误；
（2）因相同的电热器在相同时间内放出的热量相等，所以吸收热量的多少可以用加热时间的长短来反映；为了比较两种液体的吸热能力，应当控制加热时间相同，即步骤③加热时间相同是为了使两种液体吸收相等的热量；
（3）根据转换法可知，对液体加热的时间越长，液体吸收的热量就越多，液体的内能就越多，因此甲液体第3min的内能小于第5min的内能；
（4）由甲、乙两种液体温度随时间变化关系的图象知，甲、乙两种液体升高相同的温度，甲液体加热时间长，则甲液体的吸热能力强；
（5）由图像可知，加热5min，
甲升高的温度为：Δt甲＝30℃﹣10℃＝20℃；
乙液体升高的温度为：Δt乙＝50℃﹣10℃＝40℃；
根据c＝可知，在质量和吸热相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，乙的比热容：c乙＝×c甲＝×4.2×103J/（kg•℃）＝2.1×103J/（kg•℃）。
故答案为：（1）①；装入等质量的甲、乙两种液体；（2）吸收相同的热量；（3）小于；（4）甲；甲；（5）2.1×103。
【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。
20．（8分）小华利用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系。

（1）请你把接错的那一根导线找出来打上“×”，再画线把它接到正确的位置上。
（2）连接好电路，闭合开关前，滑片P应置于　左　（选填“左”或“右”）端。闭合开关后，无论如何调节滑动变阻器，电流表示数始终为零，电压表示数接近电源电压，则电路故障可能是　电阻断路　造成的。
（3）排除故障后，依次接入5Ω、10Ω、20Ω三个定值电阻，调节滑动变阻器滑片，保持电压表示数为　2　V，记下电流表的示数，描点做出如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像，可以得出实验结论：　电压一定时，电流与电阻成反比　。
（4）完成上述实验后，同组的小军利用一个阻值为R的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，测出了标有“2.5V”字样小灯泡的额定电功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S，将S1拨到触点　2　（选填“1”或“2”）。移动滑动变阻器的滑片　2.5V　；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，将开关S1拨到触点　1　（选填“1”或“2”）读出电压表示数U；
③则小灯泡的额定功率P＝　2.5V×　（用已知量和测量量表示）。
【分析】（1）原电路中，电流表与电阻并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联；
（2）连接好电路，为保护电路，闭合开关前，滑片P应置于阻值最大处；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，则与电压表并联的电路断路了；
（3）根据如图乙所示的电流随电阻R变化的图像得出电阻的电压，研究电流与电阻关系实验中，要控制电阻的电压不变，根据电流与电阻之积为一定值得出实验结论；
（4）若该电路中没有电流表，电压表和定值电阻应起到测量电流的作用，故将灯与定值电阻串联后再与变阻器串联；要测灯的额定功率，首先使灯正常发光，先将电压表与灯并联，通过移动滑片的位置，使灯的电压为额定电压；保持滑片位置不动，通过开关的转换，使电压表测灯与定值电阻的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，可求出此时定值电阻的电压，由欧姆定律可求出灯的额定电流，根据P＝UI可求出灯的额定功率。
【解答】解：（1）原电路中，电流表与电阻并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联，改正后如下所示：

（2）连接好电路，闭合开关前，滑片P应置于阻值最大处的左端；闭合开关后，无论如何调节滑动变阻器，电流表示数始终为零，电路可能断路，电压表示数接近电源电压，电压表与电源连通，则电路故障可能是电阻断路造成的；
（3）根据如图乙所示的电流随电阻R变化的图像知，电阻的电压为：
UV＝IR＝0.1A×20Ω＝0.2A×10Ω＝0.4A×5Ω＝2V，研究电流与电阻关系实验中，要控制电阻的电压不变，排除故障后，依次接入5Ω、10Ω、20Ω三个定值电阻，调节滑动变阻器滑片，保持电压表示数为2V，记下电流表的示数，因电流与电阻之积为一定值，可以得出实验结论：电压一定时，电流与电阻成反比；
（4）实验步骤
①闭合开关S，将S1拨到触点2，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，将开关S1拨到触点1读出电压表示数U；
③在①中，电压表测灯的电压，灯正常发光；
在②中，电压表测灯与R0的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压：U0＝U﹣2.5V，由欧姆定律，通过定值电阻的电流：I0＝＝，即灯的额定电流，小灯泡的额定功率表达式：
P＝UL×IL＝2.5V×。
故答案为：（1）如上图所示；（2）左；断路；（3）2；电压一定时，电流与电阻成反比；（4）①2；2.5；②1；③2.5V×。
【点评】本题探究电流与电阻的关系，考查电路连接、注意事项、故障和数据分析、控制变量法及设计方案测额定功率的能力。
五、综合应用题（本题共2小题，第21题7分，第22题8分，共15分）
21．（7分）学校组织学生到新郑始祖山下的农庄进行社会实践活动，小亮带了一台如图所示的便携式丁烷气炉，内置一瓶新的燃气，燃气质量800g，爱探究的小亮通过上网查到便携式丁烷气炉的热效率为30%。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q＝8×107J/kg]
（1）要使4L的水温度升高50℃，需要吸收多少热量？
（2）该瓶燃气完全燃烧能放出多少热量？使用这台便携式丁烷气炉时，这瓶燃气能让一标准大气压下多少kg的水由20℃烧开？

【分析】（1）已知水的体积，利用m＝ρV求其质量，又知道水的比热容、初温和末温，利用Q吸＝cmΔt求水吸收的热量；
（2）利用Q放＝mq求燃气完全燃烧能放出多少热量；知道丁烷气炉的效率，可求水吸收的热量，再利用Q吸＝cm（t﹣t0）求水的质量（注意：1标准大气压下，水的沸点为100℃）。
【解答】解：（1）4L＝4×10﹣3m3，
由ρ＝可得，水的质量：
m水＝ρ水V水＝1×103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg，
水吸收的热量：
Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×50℃＝8.4×105J；
（2）燃气完全燃烧能放出的热量：
Q放＝m燃气q＝0.8kg×8×107J/kg＝6.4×107J，
由η＝可得水吸收的热量：
Q吸′＝Q放×30%＝6.4×107J×30%＝1.92×107J，
1标准大气压下，水的沸点为100℃，
由Q吸＝cm（t﹣t0）得水的质量：
m′＝＝≈57kg。
答：（1）要使4L的水温度升高50℃，需要吸收8.4×105J的热量；
（2）该瓶燃气完全燃烧能放出6.4×107J的热量；这些热量能让一标准大气压下57kg的水由20℃烧开。
【点评】本题考查了学生对燃料完全燃烧放热公式Q放＝mq、吸热公式Q吸＝cmΔt＝cm（t﹣t0）、效率公式的应用，因条件已给出，难度不大。
22．（8分）在综合实践活动中，小华设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间变化的关系图像如图乙所示，求：
（1）该电热饮水机是利用电流的 　热　（选填“磁”或“热”）效应工作的；电热饮水机要接入三孔插座中使用，这是为了 　防止外壳带电后发生触电事故　。
（2）饮水机低温挡工作时，通过电阻R1的电流。
（3）电阻R2的阻值。
（4）30min内电路消耗的总电能。

【分析】（1）电流具有热效应；有金属外壳的用电器，其外壳要接地；
（2）S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，此时为低挡；根据图乙可知低挡的功率；根据P＝UI求出通过R1的电流；
（3）S1、S2闭合时，R1、R2并联接入电路，此时为高挡；根据图乙可知高挡的功率；然后求出R2的功率，根据P＝求出电阻R2的阻值；
（4）根据W＝Pt求出30min内电路消耗的总电能。
【解答】解：（1）电流通过电阻丝时，会产生热量，这就是电流的热效应，电热饮水机是利用电流的热效应工作的；
电热饮水机有金属外壳，为了防止外壳带电后发生触电事故，饮水机的外壳要接地，需要使用三孔插座；
（2）S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，此时为低挡；由图乙可知低挡的功率为220W，
根据P＝UI可得通过R1的电流为：
I1＝＝＝1A；
（3）S1、S2闭合时，R1、R2并联接入电路，此时为高挡；由图乙可知高挡的功率为660W，
则R2的功率P2＝P高﹣P低＝660W﹣220W＝440W；
根据P＝可得电阻R2的阻值为：
R2＝＝＝110Ω；
（4）电热饮水机消耗的电能：
W＝W高+W低＝P高t高+P低t低＝660W×10×60s+220W×20×60s＝6.6×105J。
答：（1）热；防止外壳带电后发生触电事故；
（2）饮水机低温挡工作时，通过电阻R1的电流为1A；
（3）电阻R2的阻值为110Ω；
（4）30min内电路消耗的总电能为6.6×105J。
【点评】本题考查消耗电能、电功率、电热的计算，关键是公式的应用，要熟记这些公式。