精品解析：江苏省南通市如东县2020-2021学年九年级（上）期末考试物理试题

2020-2021学年江苏省南通市如东县九年级（上） 期末物理试卷 一、选择题（第1卷共10小题，每小题2分，共20分每小题给出的四个选项中只有一个选项正确.第1-10题为物理试题） 1. 下列过程中，人对物体做功的是（　　） A. 举着杠铃原地不动 B. 背着书包匀速走上楼梯 C. 捧着奖牌水平匀速前进 D. 推出的铅球在飞行过程中 2. 下列现象不会引起家庭电路发生火灾的是（　　） A. 用电器总功率过大 B. 短路 C. 开关内两根线相碰 D. 线路连接处接触不良 3. 当温度一定时，关于两根铜线电阻大小的判断正确的是（　　） A. 串联在同一电路中，两端电压小的铜线电阻大 B. 并联在同一电路中，通过电流大的铜线电阻大 C. 长短相同时，粗的铜线电阻大 D. 粗细相同时，长的铜线电阻大 4. 下面四幅图片分别代表了汽油机四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，螺线管接上电源后，小磁针静止时指向正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 小明探究“杠杆的平衡条件”，实验现象如图所示，他认为：动力支点到动力作用点的距离阻力支点到阻力作用点的距离。为了纠正小明的错误认识，我们应（　　） A. 左侧去掉2个钩码，右侧去掉1个钩码 B. 左侧增加2个钩码，右侧增加1个钩码 C. 去掉右侧钩码，换用弹簧测力计在处竖直向下拉 D. 去掉右侧钩码，换用弹簧测力计在处斜向下拉 7. 如图所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，先后加热质量、初温相同的甲、乙两种液体，多次实验表明，要让甲、乙升高相同的温度，甲需要的加热时间更长，以下分析正确的是（　　） A. 比较液体吸热多少，可以观察温度计的示数变化 B. 加热甲、乙两液体时，选用的酒精灯规格可以不同 C. 若不用温度计，可比较两液体从初温到沸腾的加热时间 D. 若选择冷却剂，甲液体比乙液体的冷却效果要更好一些 8. 高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，检修工作非常艰苦且重要。青少年科技创新大赛的获奖作品（5G高铁轨道螺丝警报器），设计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理是：螺丝（螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计）连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，此时电灯亮起而发出警报，及时提醒工人修理。下列符合题意的电路图是（　　） A. B. C. D. 9. 小明将长木板端垫高做成斜面，用频闪照相机记录了半径为10cm的球，沿斜面向下，由A处运动到B处的过程。频闪照相机每隔0.2s拍一张照片，照片记录了物体在不同时刻的位置如图所示。已知球的质量为10kg。由图可估算出从A到B的过程中球的重力做功功率最接近于（　　） A. 100W B. 160W C. 220W D. 280W 10. 金属铂对温度变化很灵敏，小明找来金属铂丝自制了温度计，如图所示为该温度计的电路原理图，Rt为金属铂丝，R0是定值电阻，电源电压不变，已知电表的示数能随温度的升高而变大，则金属铂丝电阻Rt、电路中电流I、定值电阻消耗的电功率P0、电路中的总功率P随度t变化的图像符合题意的是（　　） A. B. C. D. 二、填空题（共5小题） 11. 一节新干电池的电压为_______V；如图所示，将图甲中的一节干电池正确装入图乙电池盒，则电池盒的正极是______端（选填“A”或“B”）；若要获得3V的电压，则2节图甲新干电池间的连接方式应该是______（选填“串联”或“并联”）。 12. 经过1.5h，小华家中电能表的示数从图示变成了，则此段时间内消耗的电能为______度，电能表的转盘转动了______圈，家庭电路实际消耗的功率为______W。 13. 释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。某夹心饼干的营养成分表上标有“每100g能量2100kJ”，该标识的含义与______相似（选填“热量”“比热容”或“热值”），小华吃了一块20g的这种饼干，进入体内的化学能是 _____J。其中的一部分化学能转化为______能，以维持人体温度正常，进入体内的化学能如果用来烧水，可以让10kg的水温度升高______℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 14. 小明用如图所示的方法“测量提升物体所做的功”，操作时他将小车先后倒放和正放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处，实验记录在如下表中； 小车放法 小车重G/N 提升高度h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 倒放 4 15 1 90 正放 4 15 0.7 90 （1）分析比较F与G的大小，可得初步结论：用斜面提升物体时，______。 （2）小车倒放时，沿斜面拉比沿竖直提升多做功______J；分析发现，小车正放时沿斜面拉也比沿竖直提升做功多，可得初步结论：用斜面提升物体时，______。 （3）小车正放时比倒放时的斜面机械效率______（选填“大”或“小”），由此可知：用同一斜面提升同一物体时，斜面的机械效率与______有关。 15. 某科技小组设计了如图所示的电路测量小灯泡的额定功率，已知小灯泡上标有“2V”字样，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，其实验步骤如下： （1）按电路图连接好电路后，将滑动变阻器滑片P滑到最右端b点，闭合开关S1，断开开关S2，无论怎样移动滑片P发现电压表示数总保持不变，出现该现象的原因可能是灯泡L出现了______故障。 （2）排除故障后，将滑动变阻器的滑片P移至最右端的b点，闭合开关S1和S2，电压表的示数为3V；再断开开关S2，电压表的示数为2.4V，则电源电压U＝______V，此时灯泡电阻RL＝______Ω。 （3）保持S1闭合，S2断开，当滑片P恰好移至滑动变阻器的中点时，灯泡正常发光，则电压表的示数应为_____V，小灯泡的额定功率为______W。 三、解答题（本题共8小题，共50分） 16. 按要求作图：磁体旁的小磁针静止时所指方向如图所示，请画出通过小磁针中心的一条磁感线，并标出磁体的N极。 17. 如图所示，为某款遥控LED夜灯的内部原理图，其内部设有与遥控器匹配的无线接收模块，该模块可控制LED夜灯的亮灭，请根据正常使用情况将图中元件连接完整。 18. 如图所示是羊角锤拔钉子时的情景，A点是动力作用点，请画出在拔钉子的最小动力F1的方向和羊角锤所受阻力F2的示意图。 19. 小明组装了如图所示的装置，已知物体A、B的质量分别为0.3kg、0.25kg，当挂上物体B一段时间后，物体A以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升0.5m，B接触地面，不考虑空气阻力，g取10N/kg。在物体A上升0.5m的过程中，求： （1）物体B做有用功； （2）该装置的机械效率； （3）物体B做功的功率。 20. 如图甲为某同学设计的调光灯电路，S为选择开关，当S接触a点时，小灯泡正常发光但不能调光；当S接触b点时，电路断开；当S接触c点时，滑片P调至最右端时，灯泡的实际功率为额定功率的一半。已知变阻器的铭牌上标有“1A”，小灯泡额定电压为6V，灯泡L的电流与电压关系如图乙所示，电源电压恒为9V。求： （1）当S接触a点时，小灯泡10s内消耗的电能； （2）定值电阻R0的阻值； （3）S接触c点，调节滑片，保证电路安全，电路总电功率最大变化值。 21. 在“探究电流与电阻的关系”实验中，提供器材有：电源电压为3V保持不变，三个定值电阻R1（5Ω）、R2（10Ω）、R3（15Ω），标有“30Ω 1A”的滑动变阻器R、电压表（可用量程：0～3V、0～15V）、电流表（0～0.6A）、开关各1只，导线若干。 （1）如图甲是某组同学连接的实物电路，电路中有一根导线连接错了，请在该导线上打“x”然后画正确的连线______。 （2）选择5Ω的定值电阻R1，正确连接电路进行实验，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至______端（选填“A”或“B”）。闭合开关，移动滑片使电压表的示数为U1，电流表的示数如图乙所示，则此时电路中的电流为_____A。 （3）滑动变阻器滑片位置不变，将定值电阻R1换成定值电阻R2，继续实验，为使电压表的示数保持U1不变，应向______（选填“左”或“右”）移动滑片。此过程中，电阻R2与滑动变阻器R消耗的电功率之比______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）以现有的实验器材实验，定值电阻两端的预设电压可取的最小值为______V。 22. 小明在玩“水枪”玩具时，发现当“水枪”水平放置时，推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，“空中水平抛出物体的落地水平距离与哪些素有关呢？”他提出了如下猜想： 猜想1：与空中水平抛出物体的初速度有关； 猜想2：与空中水平抛出物体离地面高度有关； 为验证猜想，小明和同学设计了如图所示的实验装置。 （1）为便于实验数据的采集，落地点的材料应选用______（选填“光滑木板”“橡皮泥”或“毛巾”）； （2）让金属小球从斜槽上静止释放，小球的______能转化为小球的动能，实验中控制小球到达水平槽时速度的方法是控制______，通过调节升降旋钮，可控制的猜想因素______； （3）如表是小明在实验中测得的数据： 实验序号 抛出点离地面的高度H/m 小球在斜槽上由静止释放时的高度h/m 落地点与抛出点的水平距离s/m 落地点与抛出点的水平距离的平方s2/m2 1 0.5 0.1 0.45 0.2 2 0.5 0.2 0.63 0.4 3 0.5 0.3 0.78 0.6 4 1.0 0.1 0.63 0.4 5 1.0 0.2 0.89 0.8 6 1.0 0.3 1.10 1.2 ①分析实验序号为______的数据，可知猜想1是______（选填“正确”或“错误”）； ②综合分析表中所给数据，请你写出s与h、H之间的关系式：______； （4）小华认为“空中抛出物体质量越大，落地水平距离越大”。为此，小华选择了乒乓球和几个质量不同的金属小球，使它们均从斜槽的同一位置静止释放，发现所有金属小球落地点的水平距离s几乎相同，但乒乓球落地点的水平距离s总是较小，小华的实验______（选填“能”或“不能”）证明她的猜想是正确的，理由是：______。 23. 阅读短文，回答问题： 智能设温电热水壶 泡茶或冲奶粉等常需要不同温度的热水，小明自制一款智能设温电热水壶，它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动±10%，这款电热水壶可以将纯净水加热到所需的不同温度（60℃、80℃、100℃）时就自动断开电路。 工作原理如图甲所示：铁质搭钩CA可绕转轴A转动，提杆BD可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离电路断开，烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。双金属片对提杆D点的力F随加热时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路电磁铁对搭钩吸引力F2与线圈中的电流I关系如图丙。已知，BC=4cm，AB=2cm，发热定值电阻R阻值为100Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计。 （1）小明自制的电热水壶通过_____方式使双金属片的内能增加，当双金属片推起挺杆使搭钩与锁扣脱开时，搭钩CBA是_____（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆； （2）关于该电热水壶，下列说法正确的是_____； A．当开关S1闭合时，弹簧没有弹性势能 B．当U=200V时，电热水壶可以工作 C．当达到设定值时，挺杆受到金属片向下的拉力 D．搭钩CBA可以用铝质材料制成 （3）当搭钩与锁扣恰好脱开时，提杆对搭钩作用力为_____N，若电热水壶预设温度为60℃，在220V的电压下，则这段时间内发热电阻R放出的热量是_____J； （4）当预设温度为60℃时，该热水壶最大允许通过电流是_____A；若此时发热电阻放出热量的70%使壶内水温达到设定温度60℃，那么，电热水壶的容量最大为_____L[设水的初温为20℃，c水=4.2×103J/（kg•℃）]； （5）当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱扣的是_____（选填“电磁铁”或“双金属片”），若电路和各个元件的参数保持不变，提高该热水壶加热的预设温度，需要将_____（选填“双金属片”、“弹簧”或“搭钩”）的固定点适当向左移动。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2020-2021学年江苏省南通市如东县九年级（上） 期末物理试卷 一、选择题（第1卷共10小题，每小题2分，共20分每小题给出的四个选项中只有一个选项正确.第1-10题为物理试题） 1. 下列过程中，人对物体做功的是（　　） A. 举着杠铃原地不动 B. 背着书包匀速走上楼梯 C. 捧着奖牌水平匀速前进 D. 推出的铅球在飞行过程中 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．举着杠铃原地不动，有力但没有移动距离，不做功，故A不符合题意； B．背着书包匀速走上楼梯，有力作用在书包上，书包在力方向上通过了距离，所以做了功，故B符合题意； C．捧着奖牌水平匀速前进，对奖牌的力的方向与运动的方向垂直，没有做功，故C不符合题意； D．推出的铅球在飞行过程中，球离开手后，人对球没有力的作用，不做功，故D不符合题意。 故选B。 2. 下列现象不会引起家庭电路发生火灾的是（　　） A. 用电器总功率过大 B. 短路 C. 开关内两根线相碰 D. 线路连接处接触不良 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．用电器总功率过大，会使电路中的电流过大，导致导线过热，可能会发生火灾，故A不符合题意； B．电路短路，也会使电路中的电流过大，可能发生火灾，故B不符合题意； C．开关内两根导线相碰，相当于开关闭合，不会引起家庭电路火灾，故C符合题意； D．线路连接处接触不良，接触的地方电阻较大，产生的热量较多，可能会引起火灾，故D不符合题意。 故选C。 3. 当温度一定时，关于两根铜线电阻大小的判断正确的是（　　） A. 串联在同一电路中，两端电压小的铜线电阻大 B. 并联在同一电路中，通过电流大的铜线电阻大 C. 长短相同时，粗的铜线电阻大 D. 粗细相同时，长的铜线电阻大 【答案】D 【解析】 【详解】A．两根铜线串联在同一电路中，电流处处相等，根据欧姆定律可知，两端电压小的铜线电阻也小，故A错误； B．两根铜线并联在同一电路中，各个支路的电压都相等，根据欧姆定律可知，通过电流大的铜线电阻小，故B错误； C．在材料、长度相同的情况下，导体越粗，横截面积越大，电阻越小，所以，长度相同的两根铜线，粗的那根电阻较小，故C错误； D．在材料、横截面积相同的情况下，导体越长，导体电阻越大，所以，粗细相同的两根铜线，长的那根电阻较大，故D正确。 故选D。 4. 下面四幅图片分别代表了汽油机四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．在汽油机的四个冲程中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；A图气门都关闭，活塞向上运行，汽缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能。故A符合题意； B．排气门打开，活塞向上运动，汽缸容积减小，排气冲程，没有能量转化。故B不符合题意； C．气门都关闭，活塞向下运行，汽缸容积增大，火花塞点火，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，是做功冲程。故C不符合题意； D．进气门打开，活塞向下运行，汽缸容积增大，是吸气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。 故选A。 5. 如图所示，螺线管接上电源后，小磁针静止时指向正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图电流从左侧流入，右侧流出，由安培定则可知左端为通电螺线管的S极，由异名磁极相吸可知小磁针右侧为N极，故A错误； B．由图电流从上端流入，下端流出，由安培定则可知上端为通电螺线管的S极，由异名磁极相吸可知小磁针下端为N极，故B正确； C．由图电流从左侧流入，右侧流出，由安培定则可知右端为通电螺线管的N极，由异名磁极相吸可知小磁针左侧为S极，故C错误； D．由图电流从右侧流入，左侧流出，由安培定则可知右端为通电螺线管的N极，由异名磁极相吸可知小磁针右侧为S极，故D错误。 故选B。 6. 小明探究“杠杆的平衡条件”，实验现象如图所示，他认为：动力支点到动力作用点的距离阻力支点到阻力作用点的距离。为了纠正小明的错误认识，我们应（　　） A. 左侧去掉2个钩码，右侧去掉1个钩码 B. 左侧增加2个钩码，右侧增加1个钩码 C. 去掉右侧钩码，换用弹簧测力计在处竖直向下拉 D. 去掉右侧钩码，换用弹簧测力计在处斜向下拉 【答案】D 【解析】 【详解】解：“动力支点到动力作用点的距离阻力支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直方向的条件下得出的，此时的力臂是支点到力作用点的距离。为得出普遍结论，应改变力的方向使力臂不等于支点到力作用点的距离，多做几次实验，得出实验结论，故正确的实验操作应该是D，去掉右侧钩码，换用弹簧测力计在处斜向下拉。 故选D。 7. 如图所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，先后加热质量、初温相同的甲、乙两种液体，多次实验表明，要让甲、乙升高相同的温度，甲需要的加热时间更长，以下分析正确的是（　　） A. 比较液体吸热多少，可以观察温度计的示数变化 B. 加热甲、乙两液体时，选用的酒精灯规格可以不同 C. 若不用温度计，可比较两液体从初温到沸腾加热时间 D. 若选择冷却剂，甲液体比乙液体的冷却效果要更好一些 【答案】D 【解析】 【详解】AB．“探究不同物质吸热升温的现象”时，要用相同的加热器加热，相同时间内加热器放出的热量相同，即相同时间内物质吸收的热量是相同的，所以用加热时间表示物质吸收热量的多少，故AB错误； C．不同物质的沸点是不同的，所以比较两种液体从初温到沸腾的加热时间不能反映物质吸收热量的多少，故C错误； D．根据，质量相同的不同物质，升高相同的温度，比热容大的吸热多，液体冷却效果好；让相同质量的甲、乙两种液体升高相同的温度，甲需要的加热时间更长，则甲的比热容大，故选择冷却剂，甲液体冷却效果更好，故D正确。 故选D。 8. 高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，检修工作非常艰苦且重要。青少年科技创新大赛的获奖作品（5G高铁轨道螺丝警报器），设计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理是：螺丝（螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计）连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，此时电灯亮起而发出警报，及时提醒工人修理。下列符合题意的电路图是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据题意知道，螺丝连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，螺丝不接入电路中，即螺丝所在电路发生了断路，此时指示灯会发光，这表明螺丝与灯泡是并联在电路中的，由于螺丝的电阻很小，能把灯泡短路；为了保护电路，防止电源短路，在干路中应该接上一个保护电阻，故D符合题意。 故选D。 9. 小明将长木板端垫高做成斜面，用频闪照相机记录了半径为10cm的球，沿斜面向下，由A处运动到B处的过程。频闪照相机每隔0.2s拍一张照片，照片记录了物体在不同时刻的位置如图所示。已知球的质量为10kg。由图可估算出从A到B的过程中球的重力做功功率最接近于（　　） A. 100W B. 160W C. 220W D. 280W 【答案】A 【解析】 【详解】小球的半径为10cm，直径为 d=10cm×2＝20cm＝0.2m 由图可知，球下落的高度约为4个小球的直径，则球下落的高度为 h＝4×0.2m＝0.8m 从A到B的过程中球的重力做的功为 W＝Gh＝mgh＝10kg×10N/kg×0.8m＝80J 根据图可知，从A到B的过程中球所用的时间为 t＝0.2s×4＝0.8s 则从A到B的过程中球的重力做功的功率为 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 10. 金属铂对温度变化很灵敏，小明找来金属铂丝自制了温度计，如图所示为该温度计的电路原理图，Rt为金属铂丝，R0是定值电阻，电源电压不变，已知电表的示数能随温度的升高而变大，则金属铂丝电阻Rt、电路中电流I、定值电阻消耗的电功率P0、电路中的总功率P随度t变化的图像符合题意的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．由图可知，该电路为串联电路，电表并联在了Rt的两端，故电表为电压表，电表的示数能随温度的升高而变大，根据串联电路的分压规律可知，Rt的电阻是变大的，即温度升高，Rt的电阻变大，故A不符合题意； B．温度升高，Rt的电阻变大，总电阻变大，根据可知，电流是变小的，故B不符合题意； C．温度升高，电流变小，根据P=I2R可知，定值电阻的功率变小，故C符合题意； D．温度升高，电流变小，根据P=UI可知，总功率变小，故D不符合题意。 故选C。 二、填空题（共5小题） 11. 一节新干电池的电压为_______V；如图所示，将图甲中的一节干电池正确装入图乙电池盒，则电池盒的正极是______端（选填“A”或“B”）；若要获得3V的电压，则2节图甲新干电池间的连接方式应该是______（选填“串联”或“并联”）。 【答案】 ①. 1.5 ②. B ③. 串联 【解析】 【详解】[1]一节新的干电池的电压为1.5V。 [2]电池盒中弹簧与电池的负极连接，所以电池盒的正极是B端。 [3]串联电路中，电压等于用电器电压之和。要获得3V的电压，则2节图甲新干电池间的连接方式应该是串联。 12. 经过1.5h，小华家中电能表的示数从图示变成了，则此段时间内消耗的电能为______度，电能表的转盘转动了______圈，家庭电路实际消耗的功率为______W。 【答案】 ①. 3.3 ②. 9900 ③. 2200 【解析】 【详解】[1]由于电能表的最后一位数是小数，单位kW·h，原来电能表的示数为2020.7kW·h，后来电能表的示数为2024.0kW·h，这段时间内消耗的电能 [2]3000r/kW·h表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000转，此段时间内电能表的转盘转动的圈数 [3]家庭电路实际消耗的功率 13. 释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。某夹心饼干的营养成分表上标有“每100g能量2100kJ”，该标识的含义与______相似（选填“热量”“比热容”或“热值”），小华吃了一块20g的这种饼干，进入体内的化学能是 _____J。其中的一部分化学能转化为______能，以维持人体温度正常，进入体内的化学能如果用来烧水，可以让10kg的水温度升高______℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】 ①. 热值 ②. 4.2×105 ③. 内 ④. 10 【解析】 【详解】[1]夹心饼干的营养成分表上标有“每100g能量2100kJ”，该标识的含义为每100g夹心饼干能够提供的能量为2100kJ，则1kg提供的能量为21000kJ，即2.1×107J，可表达为2.1×107J/kg；热值表示1kg燃料完全燃烧时放出的热量，可见其含义与热值相似。 [2]吃一块20g的这种饼干获得的能量 Q＝2.1×107J/kg×20×10﹣3kg＝4.2×105J [3]人类的活动需要的能量来自于食物的化学能，其中的一部分化学能转化为内能，以维持人体温度正常；另一部分化学能转化为机械能。 [4]如果进入体内的化学能全部用来烧水（即水吸收的热量为4.2×105J），由知道，水升高的温度 14. 小明用如图所示的方法“测量提升物体所做的功”，操作时他将小车先后倒放和正放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处，实验记录在如下表中； 小车放法 小车重G/N 提升高度h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 倒放 4 15 1 90 正放 4 15 0.7 90 （1）分析比较F与G的大小，可得初步结论：用斜面提升物体时，______。 （2）小车倒放时，沿斜面拉比沿竖直提升多做功______J；分析发现，小车正放时沿斜面拉也比沿竖直提升做功多，可得初步结论：用斜面提升物体时，______。 （3）小车正放时比倒放时的斜面机械效率______（选填“大”或“小”），由此可知：用同一斜面提升同一物体时，斜面的机械效率与______有关。 【答案】 ①. 可以省力 ②. 0.3 ③. 不能省功 ④. 大 ⑤. 摩擦力大小 【解析】 【详解】（1）[1]根据表格中的数据可知，使用斜面时，拉力要小于重力，即用斜面提升物体时，可以省力。 （2）[2]小车倒放时，拉力所做的功为 W总=Fs=1N×0.9m=0.9J 竖直提升所做的功为 W有=Gh=4N×0.15m=0.6J 则沿斜面拉比沿竖直提升多做的功为 W=W总-W有=0.9J-0.6J=0.3J [3]小车正放或倒放时，沿斜面拉也比沿竖直提升做功多，这表明用斜面提升物体时，不能省功。 （3）[4][5]小车正放时，拉力所做的功为 W总'=F's=0.7N×0.9m=0.63J 两次的有用功相同，总功不同，小车正放时受到的摩擦力要小一些，克服摩擦做的额外功要小一些，根据总功等于有用功与额外功之和以及公式可知，小车正放时比倒放时的斜面机械效率大，即总功越大机械效率越低，故斜面的机械效率与摩擦力大小有关。 15. 某科技小组设计了如图所示的电路测量小灯泡的额定功率，已知小灯泡上标有“2V”字样，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，其实验步骤如下： （1）按电路图连接好电路后，将滑动变阻器滑片P滑到最右端b点，闭合开关S1，断开开关S2，无论怎样移动滑片P发现电压表示数总保持不变，出现该现象的原因可能是灯泡L出现了______故障。 （2）排除故障后，将滑动变阻器的滑片P移至最右端的b点，闭合开关S1和S2，电压表的示数为3V；再断开开关S2，电压表的示数为2.4V，则电源电压U＝______V，此时灯泡电阻RL＝______Ω。 （3）保持S1闭合，S2断开，当滑片P恰好移至滑动变阻器的中点时，灯泡正常发光，则电压表的示数应为_____V，小灯泡的额定功率为______W。 【答案】 ①. 短路 ②. 3 ③. 5 ④. 1 ⑤. 0.2 【解析】 【详解】（1）[1]将滑动变阻器滑片P滑到最右端b点，闭合开关S1，断开开关S2，灯与变阻器串联，电压表测变阻器的电压，若灯泡L断路，整个电路断路，电压表没有示数，不符合题意；若灯泡L短路，电路为变阻器的简单电路，电压表测电源电压，故无论怎样移动滑片P发现电压表示数总保持不变，符合题意，故出现该现象的原因可能是灯泡L出现了短路故障。 （2）[2][3]排除故障后，将滑动变阻器的滑片P移至最右端的b点，闭合开关S1和S2，灯泡短路，电压表的示数为3V，即电源电压为3V；再断开开关S2，灯与变阻器串联，电压表的示数为2.4V，由串联电路电压的规律灯的电压为 U灯＝U-UP=3V﹣2.4V＝0.6V 由分压原理，此时灯泡电阻为 （3）[4][5]小灯泡上标有“2V”字样，表示灯的额定电压为2V，保持S1闭合，S2断开，当滑片P恰好移至滑动变阻器的中点时，灯与变阻器串联，灯泡正常发光，则灯的电压为2V，根据串联电路电压的规律，则电压表的示数应为 UV＝U-UL'=3V﹣2V＝1V 电路的电流即灯的额定电流 小灯泡的额定功率 P＝ULIL＝2V×0.1A＝0.2W 三、解答题（本题共8小题，共50分） 16. 按要求作图：磁体旁的小磁针静止时所指方向如图所示，请画出通过小磁针中心的一条磁感线，并标出磁体的N极。 【答案】 【解析】 【详解】小磁针N极指向右下方，则说明该点磁感线的方向指向右下方，而磁体外部磁感线由N极出发回到S极，故U型磁体下端为N极，上端为S极，如图所示： 17. 如图所示，为某款遥控LED夜灯的内部原理图，其内部设有与遥控器匹配的无线接收模块，该模块可控制LED夜灯的亮灭，请根据正常使用情况将图中元件连接完整。 【答案】 【解析】 【详解】由题可知无线接收模块是控制LED灯亮灭的开关，所以无线接收模块与LED灯串联，为保证用电安全，无线接收模块应接在火线上，如图所示： 18. 如图所示是羊角锤拔钉子时的情景，A点是动力作用点，请画出在拔钉子的最小动力F1的方向和羊角锤所受阻力F2的示意图。 【答案】 【解析】 【详解】由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂时动力臂最长，动力F1最小，由图可知要拔起钉子，动力F1的方向应该垂直于OA向右；过钉子与羊角锤的接触点作竖直向下的力，即阻力F2；如图所示： 19. 小明组装了如图所示的装置，已知物体A、B的质量分别为0.3kg、0.25kg，当挂上物体B一段时间后，物体A以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升0.5m，B接触地面，不考虑空气阻力，g取10N/kg。在物体A上升0.5m的过程中，求： （1）物体B做的有用功； （2）该装置的机械效率； （3）物体B做功的功率。 【答案】（1）1.5J；（2）60%；（3）0.5W 【解析】 【详解】解：（1）物体B做的有用功就是物体A克服重力做的功，即 W有＝GAhA＝mAghA＝0.3kg×10N/kg×0.5m＝1.5J （2）图中通过动滑轮的绳子段数n＝2，则B物体运动的距离为 sB＝2hA＝2×0.5m＝1m 则物体B做的总功为 W总＝FsB＝GBsB＝mBgsB＝0.25kg×10N/kg×1m＝2.5J 该装置的机械效率为 (3)由题知，物体A运动的时间为 物体B运动的时间和A的相同，则物体B做功的功率为 答：（1）物体B做的有用功为1.5J； （2）该装置的机械效率为60%； （3）物体B做功的功率为0.5W。 20. 如图甲为某同学设计的调光灯电路，S为选择开关，当S接触a点时，小灯泡正常发光但不能调光；当S接触b点时，电路断开；当S接触c点时，滑片P调至最右端时，灯泡的实际功率为额定功率的一半。已知变阻器的铭牌上标有“1A”，小灯泡额定电压为6V，灯泡L的电流与电压关系如图乙所示，电源电压恒为9V。求： （1）当S接触a点时，小灯泡10s内消耗的电能； （2）定值电阻R0的阻值； （3）S接触c点，调节滑片，保证电路安全，电路总电功率最大变化值。 【答案】（1）36J；（2）5Ω；（3）1.35W 【解析】 【详解】解：（1）当S接触a点时，小灯泡和电阻R0串联，小灯泡正常发光，小灯泡额定电压为6V，从图乙找出此时灯泡电流为0.6A，小灯泡10s内消耗的电能 W=U灯It=6V×0.6A×10s=36J （2）电源电压恒为9V，当S接触a点时，小灯泡和电阻R0串联，从（1）知，此时电路中的电流为0.6A，定值电阻R0的电压 UR0=U-U灯=9V-6V=3V 由得到，定值电阻R0的阻值 （3）电源电压不变，根据P=UI可知，当电路中电流最小时，总功率最小，电流最大时，总功率最大，S接触c点，灯泡和滑动变阻器R1串联，当灯泡正常发光时，电路中电流最大为0.6A，此时电路的总功率 P1=UI=9V×0.6A=5.4W 滑片P调至最右端时，总电阻最大，根据分析可知，此时电路中的电流最小，灯泡的实际功率为额定功率的一半 从图乙找到此时电路中的电流为0.45A，此时电路的总功率 P2=UI′=9V×0.45A=4.05W 电路总电功率最大变化值 ΔP=P1-P2=5.4W-4.05W=1.35W 答：（1）当S接触a点时，小灯泡10s内消耗的电能为36J； （2）定值电阻R0的阻值为5Ω； （3）S接触c点，调节滑片，保证电路安全，电路总电功率最大变化值为1.35W。 21. 在“探究电流与电阻的关系”实验中，提供器材有：电源电压为3V保持不变，三个定值电阻R1（5Ω）、R2（10Ω）、R3（15Ω），标有“30Ω 1A”的滑动变阻器R、电压表（可用量程：0～3V、0～15V）、电流表（0～0.6A）、开关各1只，导线若干。 （1）如图甲是某组同学连接的实物电路，电路中有一根导线连接错了，请在该导线上打“x”然后画正确的连线______。 （2）选择5Ω的定值电阻R1，正确连接电路进行实验，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至______端（选填“A”或“B”）。闭合开关，移动滑片使电压表的示数为U1，电流表的示数如图乙所示，则此时电路中的电流为_____A。 （3）滑动变阻器滑片位置不变，将定值电阻R1换成定值电阻R2，继续实验，为使电压表的示数保持U1不变，应向______（选填“左”或“右”）移动滑片。此过程中，电阻R2与滑动变阻器R消耗的电功率之比______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）以现有的实验器材实验，定值电阻两端的预设电压可取的最小值为______V。 【答案】 ①. ②. B ③. 0.38 ④. 右 ⑤. 变小 ⑥. 1 【解析】 【详解】（1）[1]原电路中，电流表与电阻并联，电压表与电阻串联是错误的，电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联，如下所示： （2）[2][3]为了保护电路闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，即B端；如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.38A； （3）[4]研究电流与电阻的关系时，要控制电压不变，当R0的阻值变大时，根据分压原理，电压表示数变大，要减小电压表示数，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器的电压，由分压原理，就要增大变阻器连入电路中的电阻大小，即向右端移动。 [5]根据P＝UI，电流相等，R2的电压变小，R的电压变大，故电阻R2与滑动变阻器R消耗的电功率之比变小。 （4）[6]由串联电路的规律及分压原理有 ﹣﹣﹣﹣﹣① 等式左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器的最大电阻连入电路时，对应的定值电阻最大，这时控制的电压表示数最小，代入数据可得 解得UV＝1V，所以电压预设的最小值为UV＝1V。 22. 小明在玩“水枪”玩具时，发现当“水枪”水平放置时，推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，“空中水平抛出物体的落地水平距离与哪些素有关呢？”他提出了如下猜想： 猜想1：与空中水平抛出物体的初速度有关； 猜想2：与空中水平抛出物体离地面的高度有关； 为验证猜想，小明和同学设计了如图所示的实验装置。 （1）为便于实验数据的采集，落地点的材料应选用______（选填“光滑木板”“橡皮泥”或“毛巾”）； （2）让金属小球从斜槽上静止释放，小球的______能转化为小球的动能，实验中控制小球到达水平槽时速度的方法是控制______，通过调节升降旋钮，可控制的猜想因素______； （3）如表是小明在实验中测得的数据： 实验序号 抛出点离地面的高度H/m 小球在斜槽上由静止释放时的高度h/m 落地点与抛出点的水平距离s/m 落地点与抛出点的水平距离的平方s2/m2 1 0.5 0.1 0.45 0.2 2 0.5 0.2 0.63 0.4 3 0.5 0.3 078 0.6 4 1.0 0.1 0.63 0.4 5 1.0 0.2 0.89 0.8 6 1.0 0.3 1.10 1.2 ①分析实验序号为______的数据，可知猜想1是______（选填“正确”或“错误”）； ②综合分析表中所给数据，请你写出s与h、H之间的关系式：______； （4）小华认为“空中抛出物体质量越大，落地水平距离越大”。为此，小华选择了乒乓球和几个质量不同的金属小球，使它们均从斜槽的同一位置静止释放，发现所有金属小球落地点的水平距离s几乎相同，但乒乓球落地点的水平距离s总是较小，小华的实验______（选填“能”或“不能”）证明她的猜想是正确的，理由是：______。 【答案】 ①. 橡皮泥 ②. 重力势 ③. 小球从斜槽相同高度由静止释放 ④. 水平抛出物体离地面的高度 ⑤. 1、2、3或4、5、6 ⑥. 正确 ⑦. s2＝4Hh ⑧. 不能 ⑨. 几个质量不同的金属小球，使它们均从斜槽的同一位置静止释放，发现所有金属小球落地点的水平距离s几乎相同，说明空中抛出物体时，落地水平距离跟质量无关。 【解析】 【详解】（1）[1]实验中要测量水平抛出物体的落地点和抛出点的水平距离，要准确找到落地点，落地点的材料要选择保留痕迹的材料，故选择橡皮泥。 （2）[2]小球从斜槽滚下时，小球的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，小球的动能增大，小球滚下时重力势能转化为动能。 [3]小球从斜槽相同高度由静止释放，小球的重力势能转化为动能，小球的重力势能相同，动能相同，小球到达水平槽时速度相同。 [4]调节升降旋钮可以调节斜槽的高度，可以控制水平抛出物体距离地面的高度。 （3）①[5][6]由实验1、2、3或4、5、6知，抛出点离地面高度相同，小球在斜槽上由静止释放时的高度越高，小球水平抛出的速度越大，落地点与抛出点的水平距离，越大，故猜想1是正确的； ②[7]由实验1和4，或实验2和5，或实验3和6可知，在小球在斜槽上由静止释放时的高度h一定时，落地点与抛出点的水平距离的平方s2跟抛出点离地面的高度H成正比；由实验1、2、3或4、5、6知，在抛出点离地面高度H相同时，落地点与抛出点的水平距离的平方s2跟小球在斜槽上由静止释放时的高度h成正比，并且由各次实验数据知 整理可得 （4）[8][9]几个质量不同的金属小球，使它们均从斜槽的同一位置静止释放，发现所有金属小球落地点的水平距离s几乎相同，说明空中抛出物体时，落地水平距离跟质量无关，所以实验不能正确猜想是正确的。 23. 阅读短文，回答问题： 智能设温电热水壶 泡茶或冲奶粉等常需要不同温度的热水，小明自制一款智能设温电热水壶，它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动±10%，这款电热水壶可以将纯净水加热到所需的不同温度（60℃、80℃、100℃）时就自动断开电路。 工作原理如图甲所示：铁质搭钩CA可绕转轴A转动，提杆BD可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离电路断开，烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。双金属片对提杆D点的力F随加热时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路电磁铁对搭钩吸引力F2与线圈中的电流I关系如图丙。已知，BC=4cm，AB=2cm，发热定值电阻R阻值为100Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计。 （1）小明自制的电热水壶通过_____方式使双金属片的内能增加，当双金属片推起挺杆使搭钩与锁扣脱开时，搭钩CBA是_____（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆； （2）关于该电热水壶，下列说法正确的是_____； A．当开关S1闭合时，弹簧没有弹性势能 B．当U=200V时，电热水壶可以工作 C．当达到设定值时，挺杆受到金属片向下的拉力 D．搭钩CBA可以用铝质材料制成 （3）当搭钩与锁扣恰好脱开时，提杆对搭钩的作用力为_____N，若电热水壶预设温度为60℃，在220V的电压下，则这段时间内发热电阻R放出的热量是_____J； （4）当预设温度为60℃时，该热水壶最大允许通过的电流是_____A；若此时发热电阻放出热量的70%使壶内水温达到设定温度60℃，那么，电热水壶的容量最大为_____L[设水的初温为20℃，c水=4.2×103J/（kg•℃）]； （5）当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱扣的是_____（选填“电磁铁”或“双金属片”），若电路和各个元件的参数保持不变，提高该热水壶加热的预设温度，需要将_____（选填“双金属片”、“弹簧”或“搭钩”）的固定点适当向左移动。 【答案】 ①. 热传递 ②. 费力 ③. B ④. 0.6 ⑤. 2.904×105J ⑥. 2.4 ⑦. 1.21 ⑧. 双金属片 ⑨. 弹簧 【解析】 【详解】（1）[1]改变物体内能的方式有两种做功和热传递，小明自制的电热水壶通过热传递方式使双金属片的内能增加。 [2]搭钩CBA的支点是A，动力作用点是B，阻力作用点是C，由图可知动力臂小于阻力臂，所以该杠杆是费力杠杆。 （2）[3]A．当开关S1闭合时，搭钩被锁，弹簧被拉长，所以弹簧有弹性势能，故A错误； B．它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动±10%，所以工作时的最低电压 U=220V×（1-10%）=198V 故B正确； C．双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，所以挺杆应受到双金属片向上的力，故C错误； D．铝具有延展性，所以搭钩CBA不可以用铝质材料制成，故D错误。 故选B。 （3）[4]由题意知,当搭钩在C点受到0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，自动切断电路时双金属推动提杆所需的力FB，根据杠杆的平衡条件 FB×BA=FC×（CB+BA） 得在B点施加的力 [5]当F=0.6N时，从图乙可得，通电时间t=10min=600s，这段时间发热电阻R放出的热量 （4）[6]当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，由图丙知，此时该热水壶最大允许通过的电流是2.4A。 [7]此时发热电阻放出热量的70%使壶内水温达到设定温度60℃，则水吸收的热量 Q1=0.7Q=0.7×2.904×105J 则电热水壶中水的质量 电热水壶中水的体积 （5）[8]双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，所以当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱扣的是双金属片。 [9]将弹簧固定点适当左移，由于弹簧伸长更多，能产生更大的拉力，使搭钩与锁扣间的摩擦力增大，需要更高的温度才能让双金属片推起挺杆。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $