2022-2023学年江西省赣州市大余县九年级（上）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年江西省赣州市大余县九年级（上）期末物理试卷（含详细答案解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.估测是物理学习中的一种重要方法，下列估测符合实际的是( )
A. 普通家用台灯工作时的电流约为2A
B. 充电宝给手机电池充电时的电压为220V
C. 一台壁挂空调正常工作时的功率约为1000W
D. 一节新干电池的电压约为3V
2.学生发明了一款智能头盔，只有戴上头盔扣上卡扣后，头盔上的信号发射器才能发出信号，当电动车上的信号接收器(S1)接收到信号，再转动电动车钥匙(S2)，车才能正常启动，下列电路符合要求的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示是酒精浓度检测仪的简化电路图。电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。闭合开关S，酒后的驾驶员对着R2呼出气体，酒精气体浓度增大，则( )
A. 电路中总电阻增大B. 电流表A示数增大C. 电压表V示数减小D. 电路的总功率减小
4.关于热现象，下列说法错误的是( )
A. 常用水作冷却剂，是利用了水比热容大这一性质
B. 内能和温度有关，0℃的冰也有内能
C. 物体内能增大，温度可能不变
D. 液体很难被压缩，说明分子间有引力
5.如图所示，电源电压保持不变，R为定值电阻。闭合开关S，将滑片P从右端向左端移动过程中，下列说法错误的是( )
A. V1和V2示数不变，A示数变大B. V2和A示数的乘积先变大后变小
C. V1和A示数之比变小D. V2和A示数之比不变
二、多选题：本大题共1小题，共3分。
6.如图所示，下列说法正确的是( )
A. 摩擦起电的实质是创造了电荷
B. 利用图乙的原理，人们制造了发电机
C. 图丙中螺线管上方小磁针静止时a端是N极
D. 图丁装置可以研究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
三、填空题：本大题共8小题，共16分。
7.1831年，英国物理学家法拉第发现了______ 现象，该发现进一步解释了电与磁的联系，由此发明了______ (填“电动机”或“发电机”)，开辟了人类的电气化时代。
8.劳动课上小玉学习了一道中国传统美食“拔丝地瓜”的做法。刚出锅的“拔丝地瓜”香气四溢，这是______ 现象；制作“拔丝”需要用到糖浆，咀嚼感觉糖粘牙，因为分子间存在______ 。
9.如图所示是一台四冲程内燃机的______(选填“压缩”或“做功”)冲程，这个冲程是通过______(选填“做功”或“热传递”)的方式改变气缸内气体的内能。
10.如图所示，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球，验电器的两片金属箔张开，其工作原理是同种电荷互相______，此时金属箔带______电。
11.指南针指南北是因为地球周围存在______ ，指南针静止时N极所指的是地理的______ (填“南方”或“北方”)。
12.将灯泡L1“”和灯泡L2“”串联在电路中，当电路中的电流是0.3A时，L1、L2两端电压之比是______ ，灯泡______ 更亮。
13.如图所示，两容器中的电阻丝串联接到电源两端，是为了探究电流产生的热量与______ 的关系，通电一段时间后，______ (填“左”或“右”)侧U形管中液面高度的变化较大。
14.如图甲电路中，电源电压保持不变。闭合开关后，调节电阻箱的阻值，记录多组数据，得到电流随电阻箱阻值变化的图像如图乙所示，电源电压为______ V；当电流I=0.5A时，通电10s电阻箱消耗的电能为______ J。
四、实验探究题：本大题共4小题，共28分。
15.亲爱的同学，请你用所学的物理知识解答下列问题。
(1)小明在使用电压表测量用电器两端电压时，电压表应与用电器______ ，将电压表接入电路中，在开关断开时，电压表的指针如图甲所示，则应采取的操作是______ 。闭合开关，小明发现电压表的指针仍如图甲所示，则存在的问题是______ 。
(2)如图乙所示的电阻箱的示数为______ Ω。
(3)如图丙是小鹏家的电能表，该电能表正常工作的电压为______ V，一台家用电器单独接进家庭电路工作10min，电能表的表盘旋转120r，这段时间用电器消耗的电能为______ kW⋅h，用电器的实际功率是______ W。
16.小华用如图1甲所示电路，测量标有“2.5V”字样小灯泡的电阻，现有器材：电源(3V)、电流表、电压表、滑动变阻器(20Ω,2A)、开关、导线若干。
(1)根据图1甲，用笔画线代替导线，将图1乙中的实物图连接完整；
(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片P应调至最______ (填“左”或“右”)端；
(3)闭合开关，移动滑片P，发现灯泡始终不亮，电流表示数为零，电压表示数等于电源电压，可判断故障是灯泡L ______ ；
(4)排除故障后进行实验。移动滑片P，当电压表示数为2.2V时，电流表示数如图2甲，为______ A。此时小灯泡的电阻为______ Ω(结果保留一位小数)；
(5)根据实验数据，分别画出小灯泡和滑动变阻器的I−U图像，如图2乙。根据图像可知：小灯泡两端电压越大，电阻越______ ；当滑动变阻器电阻与小灯泡电阻相等时，小灯泡消耗的功率是______ W。
17.小组同学比较沙子和水的比热容，实验装置如图甲、乙所示。
(1)在两个相同的易拉罐内分别装入______ 、______ 相同的沙子和水。
(2)用两盏相同的酒精灯同时加热沙子和水，加热过程中需用玻璃棒不断搅拌，搅拌的目的是使沙子和水______ ，测得实验数据如表格所示。
(3)加热相同的时间，发现沙子的温度升得更高，有同学认为此过程中沙子吸收热量比水吸收热量多，该观点______ (填“正确”或“错误”)。
(4)分析数据可得沙子的比热容______ (填“大于”或“小于”)水的比热容，由此可以解释沿海地区比沙漠地区昼夜温差______ 的现象。
(5)上述实验中，主要用到的科学探究方法有转换法和______ 。
18.如图1甲所示为测量小灯泡额定功率的电路图，小灯泡L的额定电压为2.5V。
(1)实验原理______ ；
(2)在连接电路时，开关S应处于______ 状态；
(3)连接完电路后，闭合开关S，灯泡不亮，电流表和电压表都有较小的示数，无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，两表示数均无变化，其原因可能是：______ (填代号)；
A.灯泡短路
B.灯泡断路
C.滑动变阻器接的是下端两接线柱
(4)排除故障后，继续实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______ W；
(5)如果要使灯泡两端电压由2.5V调到2V，观察小灯泡在不同电压下的发光情况，应该把滑动变阻器的滑片向______ (填“左”或“右”)滑动；
【拓展反思】
小楚不小心把电流表弄坏了，他又找来一只额定电压为U额的小灯泡，设计了如图2所示的电路来测量该小灯泡的额定功率，其中R0为已知阻值的定值电阻。请把他的实验步骤补充完整；
(1)断开开关S2，闭合S1、S3，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为______ ；
(2)保持滑动变阻器的滑片位置不变，开关S3仍闭合，闭合开关S2，断开开关S1，记录下电压表的示数为U；
(3)小灯泡的额定功率P额=______ (请用U、U额、R0表示)。
五、计算题：本大题共3小题，共22分。
19.顺口溜“五月五、过端午、蒸粽子、吃包子、挂菖蒲、佩香囊、赛龙舟”，生动的呈现了某地端午文化习俗。蒸粽子是利用水沸腾产生的蒸气进行加热。若将2.5kg的水加热到沸腾，水温升高了80℃，[c水=4.2×103J/(kg⋅℃),q煤=3×107J/kg]，在此过程中，求：
(1)水吸收的热量；
(2)采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%，煤燃烧放出的热量；
(3)需要完全燃烧煤的质量。
20.如图所示电路，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关后，电流表示数为1.2A。
(1)求电源电压U；
(2)若在电路中串联接入一个电阻R2，使得接入前后电流表的示数变化0.4A，求R2的阻值。
21.善于观察的小明发现，家中的即热式水龙头使用时冬季水温偏低，夏季水温偏高，还发现水龙头标有“220V2200W”。于是他增加两个相同的发热电阻R、两个指示灯(电阻不计)设计了如图所示的电路进行改进，其中R0为改进前水龙头发热电阻。开关S1可以只与c相连或同时与a、b相连，使其具有两挡工作状态，且冬季与夏季水龙头工作的总电流之比为4：1。求：
(1)电阻R0的阻值；
(2)改进前，若水龙头的热效率为90%，正常加热100s提供的热量；
(3)改进后，冬季使用时水龙头工作的总电功率。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：A.根据常见用电器工作时的功率可知，普通台灯正常工作时的功率约为45W，根据P=UI可得，台灯工作时的电流约为I=PU=45W220V≈0.2A，故A不正确；
B.充电宝给手机电池充电时的电压为5V，故B不正确；
C.一台壁挂空调正常工作时的功率约为1000W，故C正确；
D.一节新干电池的电压为1.5V，故D错误。
故选：C。
首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。
物理学中，对各种物理量的估算能力，是我们应该加强锻炼的重要能力之一，这种能力的提高，对我们的生活同样具有很大的现实意义。
2.【答案】A
【解析】解：根据题意可知，当电动车上的信号接收器(S1)接收到信号，再转动电动车钥匙(S2)，车才能正常启动，这说明两个开关相互影响，是串联在一起的，一起控制电动机，故A正确。
故选：A。
根据电动车启动的条件分析两个开关与电动机的连接方式。
本题考查了电路的设计，能判定出两个开关的连接方式是解题的关键。
3.【答案】B
【解析】解：
闭合开关，R1和R2串联，电流表测量电路电流，电压表测量定值电阻R1两端的电压。
A、闭合开关S，酒后的驾驶员对着R2呼出气体，酒精气体浓度增大，酒精气体传感器R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，根据电阻串联的特点可知，电路中的总电阻减小，故A错误；
B、已知电路中的总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律I=UR可知电路中的电流增大，故电流表的示数增大，故B正确；
C、已知电路中的电流增大，定值电阻的阻值不变，根据U=IR1可知，定值电阻两端的电压变大，故电压表V的示数增大，故C错误；
D、已知电路中的电流增大，电源电压不变，根据P=UI可知电路的总功率增大，故D错误。
故选B。
本题考查敏感电阻、电路的动态分析，综合性强，难度适中。
4.【答案】D
【解析】解：A、常用水作冷却剂，利用了水比热容较大的特性，这样在同等情况下可以吸收更多的热量，故A正确；
B、任何温度的物体都具有内能，0℃的冰也有内能，故B正确；
C、晶体熔化吸热内能增大，温度保持不变，故C正确；
D、液体很难被压缩，说明分子间有斥力，故D错误。
故选：D。
(1)水具有较大的比热容，相同质量的水和其它物质相比，吸收相同的热量，温度变化小，因此水常被用来做取暖介质和冷却剂，比热容是物质的一种特性，其大小只与物质的种类和状态有关；
(2)内能是指物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，内能与物体的温度、状态和质量有关；
(3)晶体熔化吸热内能增大，温度保持不变；
(4)分子间存在相互的引力和斥力。
本题考查分子运动、内能、比热容，难度不大。
5.【答案】C
【解析】解：由图可知滑动变阻器和定值电阻是串联的，电压表V1测滑动变阻器两端的电压，电压表V2测滑动变阻器和定值电阻两端的电压，电流表测串联电路的电流；
闭合开关S，当滑片P从右端向左端移动的过程中，变阻器连入电路中的阻值变小，总电阻变小，由欧姆定律I=UR可知，整个电路中的电流变大，所以电流表A的示数逐渐变大；
电压表V2测电源电压，是不变的；根据U=IR可知，定值电阻两端的电压变大；根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器两端的电压变小，则电压表V1的示数变小；
A、V2示数等于电源电压，因而不变，A示数变大，由于电流表是示数变大，定值电阻的电压U=IR变大，则滑动变阻器的电压减小，V1示数减小，故A错误；
B、V2示数不变，A示数变大，则V2和A示数的乘积变大，故B错误。
C、电压表V1的示数变小，电流表A的示数变大，V1和A示数之比变小，故C正确；
D、V2示数不变，A示数变大，V2和A示数之比变小，故D错误。
故选：C。
根据电路图可知，滑动变阻器和定值电阻串联，电压表V1测的是滑动变阻器两端的电压，电压表V2测的是电源的电压，电流表测的是串联电路的电流；
根据滑片的移动方向分析电路中总电阻的变化，利用欧姆定律公式分析电路中的电流和电压变化情况，然后分析各个选项。
本题考查串联电路的特点和欧姆定律，属于中档题。
6.【答案】BC
【解析】解：A、摩擦起电过程是得到和失去电子的过程，因此其实质是电子的转移，不是产生了多余的电荷，故A错误；
B、发电机是利用电磁感应现象工作的，故B正确；
C、由安培定则可知，螺线管的右端为N极，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，小磁针的a端为N极，故C正确；
D、图中两电磁铁的电流相同，匝数不同，研究的是电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，故D错误。
故选：BC。
(1)由于不同物质的原子核对核外电子的束缚本领不同，在摩擦的过程中束缚本领强的得电子带负电，束缚本领弱的失电子带正电。摩擦起电的实质是电子的转移，因为电子是带负电的，所以失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
(2)电磁感应现象的内容是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流。
(3)根据安培定则和磁极间的相互作用进行判断。
(4)影响电磁铁磁性强弱的因素。知道电磁铁的磁性与电流的大小和线圈匝数有关。
本题综合考查了发电机原理、奥斯特实验、摩擦起电的实质等知识，属于基础知识的考查。
7.【答案】电磁感应 发电机
【解析】解：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，该发现进一步解释了电与磁的联系，由此发明了发电机，开辟了人类的电气化时代。
故答案为：电磁感应；发电机。
根据物理学史回答，发电机的工作原理是电磁感觉现象。
本题考查的是物理学史问题，属于识记内容。
8.【答案】扩散 引力
【解析】解：
(1)刚出锅的“拔丝地瓜”香气四溢，是分子不停地做无规则运动的结果，属于扩散现象。
(2)咀嚼时感觉糖粘牙，因为分子间存在引力。
故答案为：扩散；引力。
(1)扩散现象：不同的物质在相互接触时，物质的分子互相进入对方的现象就叫扩散现象。进入鲜花店时，香气扑鼻而来，长时间堆放煤的墙角，墙皮内部会变黑，把冰糖放入水中，过段时间水会变甜等现象都是扩散现象。
(2)分子间存在着相互作用的引力和斥力。
本题考查了扩散现象、分子间的作用力，属于基础题目。
9.【答案】压缩 做功
【解析】解：由图可知，内燃机两气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程是通过压缩气体做功将机械能转化为内能，使得缸内气体的内能变大，这是通过做功的方式改变气体的内能的。
故答案为：压缩；做功。
(1)汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能；
(2)改变内能有两种方式：即做功和热传递。
本题考查内燃机工作时的四个冲程、改变内能的两种方式，难度不大，要熟记。
10.【答案】排斥 负
【解析】解：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电(有多余的电子)，用它去接触验电器的金属球时，橡胶棒上多余的电子会转移到验电器上，则验电器也带上负电，即验电器的金属球和两个金属箔片上都带上了负电；由于同种电荷相互排斥，故其两个金属箔片会张开；验电器的制作原理是：同种电荷相互排斥。
故答案为：排斥；负。
(1)在实验室中，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电；
(2)验电器是检验物体是否带电的仪器，其制作原理是：同种电荷相互排斥。
知道实验室中如何取得正电荷和负电荷，且明白验电器的制作原理是解决该题的关键。
11.【答案】磁场 北方
【解析】解：(1)地球是个巨大的磁体，指南针之所以能够指南北是因为受到了地磁场的作用；
(2)指南针静止时，北极所指的方向是地理的北极附近，是地磁场的南极。
故答案为：磁场；北方。
地球周围存在磁场---地磁场，地磁场的形状和条形磁铁的磁场很相似，地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近。
本题考查我们对于地磁场和指南针的了解，是一道基础题。
12.【答案】5：6L2
【解析】解：根据串联电路电流特点，则，当电路中的电流是0.3A时，通过灯泡L1、L2的电流都是0.3A，实际电流等于额定电流，实际电压等于额定电压，小灯泡都正常发光。则实际电压之比U1：U2=2.5V：3.0V=5：6；L1、L2的电功率分别是P1=U1I=2.5V×0.3A=0.75W，P2=U2I=3.0V×0.3A=0.9W，P2>P1，所以灯泡L2更亮。
故答案为：5：6；L2。
串联电路中电流处处相等，当电路中的电流是0.3A时，通过两灯的电流都是0.3A，都等于它们的额定电流，实际电压等于额定电压；灯泡的亮度由实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。
本题主要考查实际功率与额定功率。当实际电流等于额定电流时，实际电压等于额定电压，实际功率等于额定功率。知道灯泡的亮度取决于实际功率的大小。
13.【答案】电阻 右
【解析】解：两容器中的电阻丝串联接到电源两端，则电流大小和通电时间相同，只有电阻大小不同，故是为了探究电流产生的热量与电阻的关系；
由Q=I2Rt可知，电流和通电时间一定，右侧电阻大，因此，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度的变化较大。
故答案为：电阻；右。
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，根据Q=I2Rt分析。
本题考查了对焦耳定律实验的理解和焦耳定律的应用，属于基础题。
14.【答案】6 5
【解析】解：(1)由电路图可知，电阻箱R与定值电阻R0串联，
由图乙可知，当通过电阻箱的电流I′=0.4A时，电阻箱接入电路的阻值R=5Ω，
由欧姆定律和串联电路的电压特点可知，电源电压：U=U0′+UR′=0.4A×R0+0.4A×5Ω……①
当通过电阻箱的电流I′′=0.3A时，电阻箱接入电路的阻值R′=10Ω，
由欧姆定律和串联电路的电压特点可知，电源电压：U=U0′′+UR′′=0.3A×R0+0.3A×10Ω……②
由①②解得：R0=10Ω，U=6V；
(2)当电流I=0.5A时，定值电阻R0两端的电压：U0=IR0=0.5A×10Ω=5V，
由串联电路的电压特点可知，电阻箱两端的电压：UR=U−U0=6V−5V=1V，
通电10s电阻箱消耗的电能：WR=URIt=1V×0.5A×10s=5J。
故答案为：6；5。
(1)由电路图可知，电阻箱R与定值电阻R0串联，从图乙图像中读取两组数据，根据欧姆定律和串联电路的电压特点列出电源电压的表达式，解方程求出定值电阻R0的阻值和电源电压；
(2)根据欧姆定律求出定值电阻R0两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电阻箱两端的电压，根据W=UIt求出通电10s电阻箱消耗的电能。
本题考查串联电路的特点、欧姆定律的应用和电功的计算，关键是根据图像读出相关的信息。
15.【答案】并联 调零 电压表的正负接线柱接反了 37602200.1600
【解析】解：(1)使用电压表测量用电器两端电压时，电压表应与用电器并联；
在开关断开时，如图甲所示，电压表的指针未指在零刻度线上，应采取的操作是调零，即调节表盘中间的调节螺丝，使指针指在零刻度线上；
闭合开关后，电压表的指针仍如图甲所示，指针反向偏转，说明电压表的正负接线柱接反了；
(2)电阻箱的示数：3×1000Ω+7×100Ω+6×10Ω+0×1Ω=3760Ω；
(3)由电压表的铭牌可知，该电能表正常工作的电压为220V；
“1200r/(kW⋅h)”表示用电器每消耗1kW⋅h的电能，电能表转盘转过1200转，
电能表的转盘转120转，用电器消耗的电能：
W=120r1200r/kW⋅hkW⋅h=0.1kW⋅h，
用电器的实际功率：
P=Wt=0.1kW⋅h1060h=0.6kW=600W。
故答案为：(1)并联；调零；电压表的正负接线柱接反了；(2)3760；(3)0.1；600。
(1)电压表应与被测用电器并联；
在使用电压表前要检查指针是否指在零刻度线上，若未指在零刻度线上，应调节表盘中间的调节螺丝，使指针指在零刻度线上，即调零；
在使用电压表时，电流要从电压表的正接线柱流入，负接线柱流出；
(2)电阻箱的读数方法：用Δ所对的数字乘以下面的倍数，然后把他们相加，就可得出电阻箱的示数；
(3)根据电能表的参数确定该电能表正常工作的电压；
“1200r/(kW⋅h)”表示，每消耗1kW⋅h的电能，电能表转盘转过1200转，据此求出电能表转盘转120转消耗的电能，再利用P=Wt求用电器的实际功率。
本题考查了电压表的使用方法、电阻箱的读数方法、消耗电能和电功率的计算，知识点多、综合性强，但都属于基础，难度不大。
16.【答案】右 小灯泡断路 0.249.2大 0.3
【解析】解：(1)灯泡额定电压2.5V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱与电源串联在电路中，如下图所示：
；
(2)为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片P应调至阻值最大处，即最右端；
(3)闭合开关，移动滑片P，发现灯泡始终不亮，电流表示数为零，说明电路可能断路，电压表示数等于电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即可判断故障是小灯泡断路；
(4)排除故障后进行实验。移动滑片P，当电压表示数为2.2V时，电流表示数如图2甲，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.24A，则此时小灯泡的电阻为：
R=ULIL=≈9.2Ω；
(5)当滑动变阻器的滑片移动使滑动变阻器接入电阻变小时，电路总电阻变小，电路中的电流变大，灯泡两端的电压变大，滑动变阻器两端的电压变小(可以为零)，因此图2乙的I−U图象中经过点(0.5V,0.25A)的图象是滑动变阻器的I−U图像，经过点(2.5V,0.25A)的是小灯泡的I−U图象；
由小灯泡的I−U图象可知，当小灯泡两端的电压增大时，通过灯的电流也变大，根据P=UI可知，灯的功率变大，温度升高，灯丝的电阻随温度的升高而增大，故小灯泡两端电压越大，电阻越大；
当滑动变阻器电阻与小灯泡电阻相等时，根据串联分压原理可知，它们两端的电压相等(两图像交点)，即U灯=U滑=12U=12×3V=1.5V，
由图2乙可知，I灯=0.2A，由P=UI可得，灯泡的实际电功率：
P灯=U灯I灯=1.5V×0.2A=0.3W。
故答案为：(1)见解答图；(2)右；(3)小灯泡断路；(4)0.24；9.2；(5)大；0.3。
(1)根据灯泡额定电压确定电压表量程，将电压表并联在灯泡两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱串联在电路中；
(2)为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片P应调至阻值最大处；
(3)闭合开关，移动滑片P，发现灯泡始终不亮，电流表示数为零，说明电路可能断路，电压表示数等于电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；
(4)根据电流表选用量程确定分度值读数，利用欧姆定律求出此时小灯泡的电阻；
(5)根据图2乙中图像分析得出小灯泡和滑动变阻器对应的图象；灯丝的电阻随温度的升高而增大；根据图象计算出当滑动变阻器电阻与小灯泡电阻相等时，小灯泡消耗的功率。
本题测小灯泡的电阻实验，考查了电路连接、注意事项、电路故障、电表的读数、电阻的计算、影响电阻大小的因素及电功率的计算等知识。
17.【答案】初温 质量 受热均匀 错误 小于 小 控制变量法
【解析】解：(1)由控制变量法，在两个相同的易拉罐内分别装入初温、质量相同的沙子和水。
(2)用两盏相同的酒精灯同时加热沙子和水，加热过程中需用玻璃棒不断搅拌，搅拌的目的是使沙子和水受热均匀，测得实验数据如表格所示。
(3)加热相同的时间，根据转换法，此过程中沙子吸收热量等于水吸收热量多，该观点错误。
(4)分析数据可知，加热相同时间，水升温慢，可得沙子的比热容小于水的比热容，根据Q=cmΔt可知，在相同条件下，吸热或放出相同的热量，水温度变化小，由此可以解释沿海地区比沙漠地区昼夜温差小的现象。
(5)上述实验中，主要用到的科学探究方法有转换法和控制变量法。
故答案为：(1)初温；质量；(2)受热均匀；(3)错误；(4)小于；小；(5)控制变量法。
(1)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；
(2)为使沙子和水受热均匀，需用玻璃棒不断搅拌；
(3)(5)比较物质吸热能力的2种方法：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；或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；
(4)根据Q=cmΔt分析。
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和Q=cmΔt的运用，为热学中的重要实验。
18.【答案】P=UI断开 C0.75左 U额 U额U−U额R0
【解析】解：(1)本实验原理是P=UI；
(2)为了保护电路，在连接电路时，开关S应处于断开状态；
(3)电流表和电压表都有较小的示数，说明电路为通路，电路总电阻大，造成电路中电流较小，无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，两表示数均无变化，说明滑动变阻器不起作用，故障原因为滑动变阻器接的是下端两接线柱。
(4)当电压表的示数为2.5V时，如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，此时通过小灯泡的电流为0.3A，小灯泡的额定功率；P=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W；
(5)如果要使灯泡两端电压由2.5V调到2V，应该把滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，灯泡两端电压变小；
【拓展反思】
(1)根据P=UI求小灯泡的额定功率，已知灯泡的额定电压，因此需要得到通过小灯泡的额定电流即可求出额定功率。断开开关S2，闭合S1、S3，此时电压表测的是灯泡两端电压，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为额定电压U额。
(2)保持滑动变阻器的滑片位置不变，开关S3仍闭合，闭合开关S2，断开开关S1，此时灯泡、R0以及动变阻器串联，电压表测量的是灯泡与R0两端的电压，记录下电压表的示数为U，则根据串联电路的电压特点可知R0两端电压为U0=U−U额，电路中得电流为I=U0R0=U−U额R0，此时灯泡两端电压为额定电压，通过电路的电流即为额定电流，即I额=I=U−U额R0，因此小灯泡的额定功率为P额=U额I额=U额U−U额R0。
故答案为：(1)P=UI；(2)断开；(3)C；(4)0.75；(5)左；【拓展反思】(1)U额；(2)U额U−U额R0。
(1)本实验原理是P=UI；
(2)为了保护电路，在连接电路时，开关S应处于断开状态；
(3)电流表和电压表都有较小的示数，说明电路为通路，电路总电阻大，造成电路中电流较小，无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，两表示数均无变化，说明滑动变阻器不起作用，据此分析；
(4)根据电流表选用小量程确定分度值读数，根据P=UI计算小灯泡的额定功率；
(5)灯两端电压要小于灯泡额定电压，应调节滑动变阻器，增大滑动变阻器两端的电压，根据电路图确定滑片的移动方向；
【拓展反思】分析开关转换时电路连接，根据串联电路电压规律及欧姆定律求出待测电阻的阻值。
本题“测量小灯泡额定功率”，考查电路连接、注意事项、额定功率计算、串联电路的规律及欧姆定律的运用，同时也考查了测电阻实验方案的设计。
19.【答案】解：(1)水吸收的热量：Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg⋅℃)×2.5kg×80℃=8.4×105J；
(2)煤炉加热水的效率为10%，煤燃烧放出的热量为：Q放=Q吸η=8.4×105J10%=8.4×106J；
(3)根据Q放=mq可知，煤的质量为：m煤=Q放q煤=8.4×106J3×107J/kg=0.28kg。
答：(1)水吸收的热量为8.4×105J；
(2)采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%，煤燃烧放出的热量为8.4×105J；
(3)需要完全燃烧煤的质量为0.28kg。
【解析】(1)知道水的比热容、水的质量、水的初温和末温，利用公式Q吸=cmΔt计算水吸收的热量；
(2)根据煤炉加热的效率求出煤燃烧放出的热量；
(3)根据煤放出的热量和煤的热值，利用Q放=mq计算煤的质量。
本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，难度不大。
20.【答案】解：(1)电路为只有R1的简单电路，电阻R1的阻值为10欧，闭合开关后，电流表示数为1.2安，则电源电压：
U=I1R1=1.2A×10Ω=12V；
(2)将R2串联在电路中，电路中电流应减小0.4A，此时电路中电流为：
I串=I1−0.4A=1.2A−0.4A=0.8A，
电路中总电阻为：
R总=UI串=12V0.8A=15Ω，
R2的阻值为：
R2=R总−R1=15Ω−10Ω=5Ω；
答：(1)电源电压U=12V；
(2)R2的阻值为5Ω。
【解析】(1)已知电阻和电流大小，根据U=IR求出电源电压U；
(2)将R2串联在电路中，电路中电流应减小0.4A，利用之前的电流算出此时电路中的电流，根据R=UI求出电路的总电阻，根据电阻的串联求出R2的阻值。
本题考查了串、并联电路的特点和串、并联电路电流的规律，并能熟练的掌握应用欧姆定律分析和计算电路问题。
21.【答案】解：(1)根据P=U2R算出R0的电阻得R0的电阻为：R0=U额2P额=(220V)22200W=22Ω；
(2)改装前，由于水龙头的热效率为90%，根据P=Wt得正常加热100s提供的热量，
Q=Wη=Ptη=2200W×100s×90%=1.98×105J；
(3)由电路图可知，将开关S与a、b相连时工作的电路元件，R与R0并联，电源的电压一定时，根据P=UI=U2R可知，电路的总电阻最小时，电路的总功率最大，水龙头处于高温状态，用于冬季；
将开关S与c相连时，R与R0串联，总电阻较大，总功率较小，水龙头处于低温状态，用于夏季；
水龙头分别处于冬季与夏季时总电流之比为4：1，根据P=UI，电源电压不变，则总电功率之比也为4：1，即P高温：P低温=(U2R+U2R0)：U2R+R0=4：1解得：R=R0=22Ω。
高温挡时的电功率P高温=U2R+U2R0=(220V)222Ω+(220V)222Ω=4400W。
答：(1)R0的阻值为22Ω。
(2)正常加热100s产生的热量为1.98×105J；
(3)改装后冬季使用时水龙头工作的总电功率为4400W。
【解析】(1)根据P=U2R算出R0的电阻；
(2)根据Q=ηW=ηPt算出正常加热100s提供的热量；
(3)由电路图可知，将开关S与a、b相连时工作的电路元件，R与R0并联，电源的电压一定时，根据P=UI=U2R可知，电路的总电阻最小时，电路的总功率最大，水龙头处于高温状态；
由电路图可知，将开关S与c相连时，R与R0串联，总电阻较大，总功率较小，水龙头处于低温状态；
水龙头分别处于冬季与夏季时总电流之比为4：1，根据P=UI，电源电压不变，则总电功率之比也为4：1，即P高温：P低温=(U2R+U2R0)：U2R+R0=4：1，算出R的电阻，根据P高温=U2R+U2R0算出冬季加热功率。
本题考查了欧姆定律、电功公式、电功率公式的应用，正确的判断水龙头处于不同工作状态时电路的连接方式是关键。加热时间/min
0
1
2
3
4
5
温度/℃
沙子
18
22
29
37
45
-
水
18
19
21
23
25
27