内容正文:
太原五中2023—2024学年度第一学期
物理阶段知识落实(2023.10)
一、单项选择题(本大题共15小题)
1. 下列说法正确的是( )
A. 燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多 B. 同一物体的温度越高,所含的热量就越多
C. 热量只能从内能大的物体传递给内能小的物体 D. 1kg的0℃的冰熔化为1kg的0℃的水,其内能增大
2. 下列事实中,最能说明物体吸收的热量和物质种类有关的是( )
A. 体积相等的两杯水温度都升高10℃,它们吸收的热量相同
B. 质量相同的两块铜温度分别升高0℃和10℃,两者吸收的热量不同
C. 体积相等的水和煤油温度都升高10℃,吸收的热量不同
D. 质量相等的水和煤油温度都升高10℃,吸收的热量不同
3. 志愿者小亮为关爱老人,正在为社区老人蒸花馍。下列关于蒸花馍的物理现象描述不正确的是( )
A. 很远处就能闻到蒸熟的花馍香味是扩散现象
B. 热腾腾的“白气”弥漫说明分子在不停地做无规则运动
C. “蒸”是利用了热传递的方式改变内能使花馍的温度升高
D. 蒸熟的花馍粘住了蒸笼底部是由于分子间存在引力
4. 根据表中几种物质的比热容,判断下列说法不正确的是( )
物质
比热容/J(kg·°C)
物质
比热容/J(kg·°C)
水银
014×103
沙石
0.92×103
水
4.2×103
冰
2.1×103
A. 制作体温计常用水银做介质,原因之一是水银的比热容小
B. 北方楼房中的暖气用水做介质,利用了水的比热容大的特性
C. 由于水比沙石的比热容大,所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大
D. 由于水比冰的比热容大,所以冷却食品时0℃的水比0℃的冰效果好
5. 关于如图所示的四个情景,下列说法正确的是( )
A. 甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物,主要是由于大气压强的作用
B. 乙图中红墨水在热水中比在冷水中扩散快,说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关
C. 丙图双手互搓取暖,是通过热传递方式改变手的内能
D. 丁图中活塞向下运动,这是内燃机的压缩冲程
6. 如图所示,对于图片中所描述的物理过程的分析正确的是( )
A. 图甲,装置揭示的原理可制成电动机,它是将机械能转化为内能
B. 图乙,用带负电荷的橡胶棒a去接触不带电的金属球b时,瞬时电流方向由b至a
C. 图丙,试管内水蒸气将塞子冲出与汽油机压缩冲程的能量转化相同
D. 图丁,向上提与水面接触的玻璃板,弹簧测力计示数变大,因为受到了大气压的作用
7. 下列关于汽车的说法中,不正确的是( )
A. 汽车在刹车过程中,刹车片温度升高,是做功改变了它的内能
B. 给汽车加油时能闻到汽油的味道,说明分子在不停地做无规则运动
C. 汽油机在做功冲程中把内能转化为机械能
D. 汽油的热值为4.6×107J/kg,表示每燃烧1kg的汽油可以获得4.6×107J的热量
8. 下列关于物理概念或规律的说法中,正确的是( )
A. 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种物质的热值
B. 串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和
C. 使温度不同的物体相互接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低,这个过程叫做热传递
D. 热传递的实质是内能和其他形式能的相互转化
9. 前不久,据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说,“水氢发动机”可以利用水来制取氢气,从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道,认为目前的技术尚不成熟,所谓的“水氢发动机”要真正投入使用还有很长的路要走。对此,下列分析不正确的是( )
A. 氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B. 氢气是发动机的一种理想燃料,是因为氢气的热值大
C. “水氢发动机”是利用内能做功的机械
D. 目前利用水制取氢气耗能高,因此“水氢发动机”的效率很高
10. 如图甲所示,用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触不带电的验电器A的金属球时,A的金属箔片张角变大;再用带有绝缘手柄D的金属棒C同时接触A、B验电器的金属球,发现A的金属箔片张角变小,B的金属箔片张角变大。则下列说法不正确的是( )
A. 验电器的工作原理是同种电荷相互排斥
B. 当C棒接触两验电器的金属球时,瞬间电流方向从A到B
C. 玻璃棒接触验电器A的金属球时,A的金属箔片张角变大,说明金属球它失去了负电荷
D. 当C棒接触两验电器的金属球时,验电器A的金属箔片张角变小,说明它失去了正电荷
11. 汽车上的物理知识:以下说法正确的是( )
A. 汽车上的左右转向灯连接方式是串联
B. 发动机外装有水箱,用循环流动的水帮助发动机散热——水的密度大
C. 小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝——天冷时它可以防止车外的水蒸气液化成小水珠附着于玻璃上
D. 油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面,这样做有利于使运输过程中因摩擦而产生的电荷迅速传到大地上,避免因静电放电而引起火灾
12. 在科学探究时,为了减小误差或寻找物理规律,经常需要进行反复多次测量,如:
①“探究电流与电压关系”时,多次测量
②“研究杠杆的平衡条件”时,改变动力(臂)和阻力(臂),多次测量
③“研究串、并联电路的电流特点”时,换用不同阻值的定值电阻,多次测量
④“用电压表和电流表测定值电阻”时,多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值
⑤“测量灯泡的额定功率”
在上述实验中,属于多次实验寻找普遍规律的有( )
A. ②③⑤ B. ①②③ C. ①②⑤ D. ②③④
13. 冬季成都室内温度大约只有10°C,小涵爸爸想买一个电暖器放在10m2的书房里取暖,打算把书房里的温度加热到温暖的25℃。他通过某网商平台搜索到了一款取暖器,其部分广告页面如图。又通过网络查询得知,空气的比热容大约为1.0×103J/(kg·℃),空气密度约为1.29kg/m3,请根据这些信息判断下列分析正确的是( )
A. 此暖风机七天消耗1度电是有可能的
B. 图乙中的所说的“电表”是电能表,使用暖风机7小时仅耗电0.02kW·h
C. 即便认为“全屋”就只有10m2也不可能只用1度电使房间温度升高15℃
D. 此广告页面信息在有意误导消费,基本的物理知识可以帮助我们辨识其中真伪
14. 探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示,把100g某种固体碾碎放入试管中,插入温度计,再将试管放在装有水的烧杯中加热(物质在相同时间内吸收的热量相等)。根据实验数据画出的图像如图乙所示,从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精,酒精的热值3.0×107J/kg,这种物质的液态比热容c=1.5×103 J/(kg·℃),下列选项错误的( )
A. 该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能
B. 在AB段和BC段,该物质吸收的热量相同
C. 该物质固态时的比热容为3.0×103 J/(kg·℃)
D. 该装置能量的转化效率为50%
15. 如图所示的电路中,电源电压U保持不变。小严对电路进行了如下一些操作:
①只闭合开关S和S3,调节滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为0.2A时,电压表V2的示数为4V。
②只闭合开关S和S2,电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1。
③只闭合开关S、S1和S3,将滑片移动到最左端时,电流表的示数为I2;保持滑片位置不变,再闭合开关S2,电流表的示数变化了0.15A。已知I1∶I2=2∶21,U1∶U2=1∶6,下列说法正确的是( )
A. R3=10Ω B. U=6V
C. I1=0.9A,I2=1.0A D. P1∶P=6∶7
二、实验探究题(本大题共5小题)
16. 在探究比较不同物质的吸热能力的实验中,同学们设计了甲、乙两套实验装置,如图所示,在图甲中使用了相同的试管和温度计,在图乙中使用了相同的电加热器。
(1)图甲的实验操作中存在一处错误:没有控制___________相同。
(2)与图乙的实验装置相比,图甲的优点是:更容易控制___________相同。
(3)某小组实验中记录了实验数据(见表一),分析第1、3次或第2、4次实验数据可看出:质量相同的水和食用油升高相同的温度,吸收的热量的多少与物质的___________有关,本实验通过比较___________来比较吸收的热量的多少,该实验方法叫___________。
表一
物质
次数
质量m/kg
升高的温度t/℃
加热时间 t/min
水
1
0.1
10
2
2
0.2
10
4
食用油
3
0.1
10
1
4
0.2
10
2
表二
加热时间/min
0
1
2
水的温度/℃
16
20
24
液体的温度/℃
20
28
36
(4)对实验有着浓厚兴趣的小明同学回到家后,用两个相同的电热器分别给质量相同的水和某种液体加热,每隔1min记录一次数据,如表二所示,若水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),则他所用液体的比热容为___________J/(kg•℃)。
(5)某同学用如图甲装置测酒精的热值,加热前酒精灯的质量为m1,加热一段时间后变为m2;试管中水的质量为M,水的初温t1,末温t2,水的比热容用c表示。用以上符号表达该同学测酒精热值的计算式是___________。该同学测算发现,测量值比课本中的“标准值“小很多,请你写一条产生该误差的原因:___________。
17. 木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料,对它们取不同质量进行完全燃烧,得到了下表的数据:
燃料的质量/g
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
Q木柴/J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭/J
3.0×106
6.0×106
9.0×106
120×106
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
136×106
(1)从表中的数据可以得到,相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是___________的;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越___________。
(2)从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料,___________和___________的比值是不变的,这个不变的比值,反映了燃料本身的一种性质,物理学中把它称之为___________,它是用来描述燃料完全燃烧时,释放热量能力大小的物理量。
(3)完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是___________J;如果这些热量完全用于加热水,可使___________kg的水温度升高10℃;实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多,原因是用燃气灶烧水时,除了水吸收的热量外,一部分传给了盛水的容器,另外一部分传给了___________(答一个即可)。[q天然气=4.2×107J/m3,C水=4.2×103J/(kg•℃)]
(4)在烧水过程中,人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收,为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例,物理中引入___________来描述,我们总是希望它的值越___________越好。
18. 小明做“测小灯泡电阻”的实验时,所用器材有电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
(1)在图甲中请你用笔画线代替导线。将实验电路连接完整____
(2)小明连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后,发现连线正确,请你找出实验中两个操作可能不当之处:______
(3)改正(2)的错误,在实验开始前应将滑动变阻器的滑片先调到甲图所示的最______端;
(4)小明根据实验数据绘制了如图乙所示的图像,根据图像提供的信息,小灯泡正常工作时的电阻约为______Ω;
(5)小明根据图乙计算出灯泡在不同电压下的电阻,发现所测小灯泡的电阻值相差较大,原因可能是由于引起______;
(6)完成上述实验后,小明进一步思考,只用一只仪表结合已知最大阻值为的滑动变阻器,在不超过2.5V恒定的电源电压下,不考虑温度对电阻的影响,能否测出小灯泡的阻值呢?于是他设计了两种情况的电路如图丙、丁所示。其步骤如下;
A.在丙图中将滑动变阻器滑片滑到a端,记下电压表示数,再滑到b端记下电压表示数
B.小明通过这两个数据和,可计算出灯泡电阻,其表达式为______
C.在丁图中将滑动变阻器滑片滑到a端,记下电流表示数,再滑到b端记下电流表示数;
D.小明通过这两个数据和,也可计算出灯泡的电阻,其表达式为______
19. 如图所示,是研究电阻大小与什么因素有关的电路。木板上甲、乙、丙三根电阻线分别是铜线、镍铬合金线、镍铬合金线,长短粗细如图所示(甲丙导线粗细相同,乙比丙粗)。
(1)实验中,是通过观察______来粗略地比较AB间所接导线电阻大小的;
(2)若研究导体电阻与材料的关系,在A、B间先后接入的两根电阻线是______(填写序号“甲”、“乙”或“丙”);
(3)若只选择导线丙,可以研究导体电阻与______的关系。
(4)若把A、B分别接在5、6接线柱上,闭合开关,用酒精灯对丙加热,这种设想是研究______对电阻的影响。
三、作图与简答题(本大题共2小题)
20. 在炎热的夏天,小明和同学们利用星期天的休闲时间来到某浴场,他们赤脚丫走在沙滩上,感觉沙滩很烫脚而进入海水中又觉得海水很凉,请用所学的物理知识进行解释。
21. 如图所示,图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图,图中画出了吸气冲程中活塞与曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况.请在图乙中,画出压缩冲程中活塞运动的方向(用“↑”或“↓”表示)和进气门、排气门的开闭情况.
四、填空与阅读理解题(本大题共8小题)
22. 在物理学中常提到“热”字,但其含义各不相同,有温度、热量、内能等含义。这盆水很热,这里的“热”是指______;摩擦生热,这里的“热”是指______。
23. 合肥市投产的垃圾焚烧站,每年可以处理垃圾2.1×105t。若被处理的垃圾的热值为5.4×106J/kg,若完全燃烧全年的垃圾产生热量的80%被水吸收,则可将 ___________t的水温度升高60℃。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
24. 小华用电能表测量家中电热水器的热效率,他断开家中的其他用电器,仅让电热水器工作,40min把质量为40kg、初温为20℃的水加热到45℃,水吸收的热量是______J;此过程中标有“3000imp/(kW·h)”字样的电能表闪烁了4000次,则该热水器的效率为______。
25. 天然气热水器将40kg的水从15℃加热到65℃,此过程中天然气完全燃烧释放热量的84%被水吸收,水吸收热量______J,需要消耗天然气______kg,这是通过______方式改变水的内能。已知[,]
26. 电风扇转动时,叶片具有_______,该能量是由 ______能转化的,可见电流能够做功。人体的安全电压不高于______V,人体是 ______(选填“导体”或“绝缘体”)。
27. 小华发现家里电能表上标有“220V 30A,3000imp/(kw·h)”字样,该电能表能接入用电器的最大总功率为______W,当多个用电器正常工作时,指示灯在1min内闪烁了90次,这段时间内电路消耗的电能为______kw·h,他再将额定功率为1000W的电水壶接入该电路,发现额定电流为30A的熔丝熔断了,这是电路发生了___________故障。
28. 如图甲所示电路,电源电压保持不变,当闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P使阻值从最大变化到最小,两个电阻的“U-I”关系图像如图乙所示。电源电压为___________V,滑动变阻器的最大阻值为___________Ω,电路的最大总功率和最小总功率之比为___________。
29. 热电偶
把两种不同材料的导线(如铁线和铜线)组成如图所示的闭合回路,当AB两端存在温度差时,这就是塞贝克效应,这种电路叫热电偶;实验表明:热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关;跟接点A和B间的温度差的大小有关,温度差越大,回路电流越大,利用热电偶可以测量温度,只要选用适当的金属作热电偶材料就可轻易测量到从-180℃到+200℃的温度。请回答下列问题:
请回答下列问题:
(1)如图所示,其它条件不变,只将铁丝换成铜丝,电路中将______(有/无)电流;
(2)其它条件不变,移去酒精灯,一段时间后______;
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
(3)这样的热电偶实际上是一个电源,它的电能是由______能转化而来;
(4)利用热电偶做成的温度计,与液体温度计相比,不受液体的沸点、凝固点等因素的影响,因而具有明显的测量范围大的优势,因此,在选用适当的金属做热电偶材料时,主要考虑金属材料的( )
A.熔点的高低 B.密度的大小 C.比热容的大小 D.质量的大小
(5)将一块铜片和一块锌片插在一个切开的柳橙上,就制作出了一个水果电池,将铜片、锌片和LED灯用导线连接,我们发现LED发光了,LED灯将电能转化为了______能。
五、计算题(本大题共2小题)
30. 某品牌汽油车行驶1h,耗油6kg,汽车发动机的输出功率为25kW(已知汽油的热值为4.5×107J/kg);求:
(1)6kg汽油完全燃烧放出的热量;
(2)该品牌汽车发动机的热机效率(结果保留一位小数)。
31. 孝顺的小明同学给爷爷网购了一台铭牌上标有“220V,1210W”字样的电热足浴器。求:
(1)足浴器的电热丝电阻是多大?
(2)足浴器将质量为4kg、初温为20℃的水加热至45℃,水吸收的热量是多少?
(3)若晚上用电高峰时实际电压只有200V,足浴器加热上述的水需要工作多长时间?
32. 如图所示,电源电压恒定,R2=30Ω。
(1)开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片在最右端时,此时电流表示数0.2A,求电源电压是多少伏?
(2)开关S1、S2都闭合,滑动变阻器滑片在最右端时。电流表示数0.5A,R1最大电阻是多少欧姆?
(3)开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片在最左端时,5min内电阻R2产生多少热量?
33. 如图所示,L是“12V 6W”的小灯泡,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器(阻值0—24Ω),设电源电压和灯泡电阻不变.
(1)求小灯泡的电阻值.
(2)闭合开关S、S1.滑片P在a端时,小灯泡恰能正常发光,电流表示数为0.9A,求R1的阻值.若滑动变阻器的滑片向右移至某处时,电流表示数为0.8A,求此时电路消耗的总功率.
(3)闭合开关S,断开开关S1,求在滑片P移动过程中,灯泡消耗的最小功率.
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太原五中2023—2024学年度第一学期
物理阶段知识落实(2023.10)
一、单项选择题(本大题共15小题)
1. 下列说法正确的是( )
A. 燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多 B. 同一物体的温度越高,所含的热量就越多
C. 热量只能从内能大的物体传递给内能小的物体 D. 1kg的0℃的冰熔化为1kg的0℃的水,其内能增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.燃料燃烧时放出热量的多少,与燃料的质量、热值、是否完全燃烧等情况有关,只给出燃料热值大,不知道燃料的质量和燃烧情况,无法判断出放出热量的多少,故A错误;
B.热量是过程量,不能说含有多少热量,故B错误;
C.热量是从高温物体传递给低温物体,而高温物体内能可能小,低温物体内能可能更大,故热量可能从内能小的物体传递给内能大的物体,故C错误;
D.物体的内能与温度、质量、状态等因素有关,物体的内能变化,物体的温度不一定变化,例如0℃冰吸热熔化成0℃的水,物体内能增大了,而温度还是0℃不变,故D正确。
故选D。
2. 下列事实中,最能说明物体吸收的热量和物质种类有关的是( )
A. 体积相等的两杯水温度都升高10℃,它们吸收的热量相同
B. 质量相同的两块铜温度分别升高0℃和10℃,两者吸收的热量不同
C. 体积相等的水和煤油温度都升高10℃,吸收的热量不同
D. 质量相等的水和煤油温度都升高10℃,吸收的热量不同
【答案】D
【解析】
【详解】A.由控制变量法可知,研究对象的体积相同,种类也相同,质量也相同,升高的温度也相同,吸收的热量也相同,所以无法判断物体吸收的热量和什么因素有关,故A不符合题意;
B.由题意可知,研究对象的质量相同,种类相同,升高的温度不同,吸收的热量也不同,说明物体吸收的热量和其升高的温度有关,故B不符合题意;
C.由题意可知,研究对象为水和煤油,虽然体积相同但是密度不同,所以质量也不同,升高的温度相同,吸收的热量也不同,说明物体吸收的热量可能和物质种类有关,也可能和质量有关,故C不符合题意;
D.由题意可知,研究对象的质量相同,升高的温度相同,但是种类不同,所以吸收的热量也不同,可以说明物体吸收的热量和物质种类有关,故D符合题意。
故选D。
3. 志愿者小亮为关爱老人,正在为社区老人蒸花馍。下列关于蒸花馍的物理现象描述不正确的是( )
A. 很远处就能闻到蒸熟的花馍香味是扩散现象
B. 热腾腾的“白气”弥漫说明分子在不停地做无规则运动
C. “蒸”是利用了热传递的方式改变内能使花馍的温度升高
D. 蒸熟的花馍粘住了蒸笼底部是由于分子间存在引力
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于分子是运动的,花馍的香味分子通过运动分散到周围的空气中,所以很远处就能闻到蒸熟的花馍香味,这是扩散现象,故A正确,不符合题意;
B.热腾腾的“白气”是水蒸气遇冷液化成的小水珠,“白气”弥漫是小水珠的机械运动,不能说明分子不停地做无规则运动,故B错误,符合题意;
C.蒸花馍时,花馍从水蒸气中吸收热量内能增加,温度升高,属于热传递改变物体的内能,故C正确,不符合题意;
D.因为分子间存在相互作用的吸引力,所以蒸熟的花馍粘住了蒸笼底部,故D正确。
故选B。
4. 根据表中几种物质的比热容,判断下列说法不正确的是( )
物质
比热容/J(kg·°C)
物质
比热容/J(kg·°C)
水银
0.14×103
沙石
0.92×103
水
4.2×103
冰
2.1×103
A. 制作体温计常用水银做介质,原因之一是水银的比热容小
B. 北方楼房中的暖气用水做介质,利用了水的比热容大的特性
C. 由于水比沙石的比热容大,所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大
D. 由于水比冰的比热容大,所以冷却食品时0℃的水比0℃的冰效果好
【答案】D
【解析】
【详解】A.水银的比热容比较小,根据有
可知吸收(放出)相同的热量,水银温度变化明显,可以更准确地测量物体的温度,故A正确,不符合题意;
B.水的比热容比较大,根据可知,和其它液体相比,降低相同的温度时可以放出更多的热量,取暖效果更好,故B正确,不符合题意;
C.因为水比沙石的比热容大,在吸收和放出相同的热量时,水的温度变化值更小,沙石的温度变化值大,所以内陆地区比沿海地区的昼夜温差大,故C正确,不符合题意;
D.虽然水比冰的比热容大,但冰在熔化成0℃的水的过程中会吸收热量,所以0℃的冰冷却的效果会更好,故D错误,符合题意。
故选D。
5. 关于如图所示的四个情景,下列说法正确的是( )
A. 甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物,主要是由于大气压强的作用
B. 乙图中红墨水在热水中比在冷水中扩散快,说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关
C. 丙图双手互搓取暖,是通过热传递方式改变手的内能
D. 丁图中活塞向下运动,这是内燃机的压缩冲程
【答案】B
【解析】
【详解】A.分子间存在引力,甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物,是由于分子间存在作用力,故A错误;
B.分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,运动越距离,故乙图中红墨水在热水中比在冷水中扩散快,说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关,故B正确;
C.改变内能方式有做功和热传递,丙图双手互搓取暖,是通过做功的方式改变手的内能,故C错误;
D.丁图中火花塞放电,活塞向下运动,这是内燃机的做功冲程,内能转化为机械能,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,对于图片中所描述的物理过程的分析正确的是( )
A. 图甲,装置揭示的原理可制成电动机,它是将机械能转化为内能
B. 图乙,用带负电荷的橡胶棒a去接触不带电的金属球b时,瞬时电流方向由b至a
C. 图丙,试管内水蒸气将塞子冲出与汽油机压缩冲程的能量转化相同
D. 图丁,向上提与水面接触的玻璃板,弹簧测力计示数变大,因为受到了大气压的作用
【答案】B
【解析】
【详解】A.图中装置有电源,说明通电导体磁场中受力而运动,电动机的工作原理,它将电能转化为机械能,故A错误;
B.用带负电荷的橡胶棒a去接触不带电的金属球b时,橡胶棒上的负电荷转移到金属球上,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的方向与电流方向相反,因此瞬时电流方向由b至a,故B正确;
C.试管内水蒸气将塞子冲出,内能转化为机械能;汽油机压缩冲程将机械能转化为内能,二者能量转化不同,故C错误;
D.向上提与水面接触的玻璃板,弹簧测力计示数变大,说明分子之间有引力,故D错误。
故选B。
7. 下列关于汽车的说法中,不正确的是( )
A. 汽车在刹车过程中,刹车片温度升高,是做功改变了它的内能
B. 给汽车加油时能闻到汽油的味道,说明分子在不停地做无规则运动
C. 汽油机在做功冲程中把内能转化为机械能
D. 汽油的热值为4.6×107J/kg,表示每燃烧1kg的汽油可以获得4.6×107J的热量
【答案】D
【解析】
【详解】A.汽车在刹车过程中,要克服摩擦力做功,使刹车片的温度升高、内能增加,是做功改变了它的内能,故A正确,不符合题意;
B.给汽车加油时能闻到汽油的味道,是汽油分子运动到空气中,说明分子在不停地做无规则运动,故B正确,不符合题意;
C.根据能量转化可知,在汽油机的做功冲程中,将内能转化为机械能,故C正确,不符合题意;
D.根据物质的热值定义可知,汽油的热值是4.6×107J/kg,说明完全燃烧1kg汽油完全燃烧所放出的热量是4.6×107J ,故D错误,符合题意。
故选D。
8. 下列关于物理概念或规律的说法中,正确的是( )
A. 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种物质的热值
B. 串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和
C. 使温度不同的物体相互接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低,这个过程叫做热传递
D. 热传递的实质是内能和其他形式能的相互转化
【答案】C
【解析】
【详解】A.单位质量的燃料完全燃烧时释放出的热量是燃料的热值,并非是燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,故A错误;
B.若考虑导线电阻影响,串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压和导线两端电压之和,故B错误;
C.使温度不同的物体相互接触,低温物体吸收热量,温度升高,高温物体放出热量,温度降低,这个过程叫热传递;故C正确;
D.热传递的实质是能量的转移,而不是能量的转化,故D错误。
故选C。
9. 前不久,据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说,“水氢发动机”可以利用水来制取氢气,从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道,认为目前的技术尚不成熟,所谓的“水氢发动机”要真正投入使用还有很长的路要走。对此,下列分析不正确的是( )
A. 氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B. 氢气是发动机的一种理想燃料,是因为氢气的热值大
C. “水氢发动机”是利用内能做功的机械
D. 目前利用水制取氢气耗能高,因此“水氢发动机”的效率很高
【答案】D
【解析】
【详解】A.氢气燃烧生成水,其燃烧无污染是最大的优点,因此也是“水氢发动机”备受关注的原因之一,A项正确,故A项不符合题意;
B.因为氢气的热值高、密度小,所以氢气是发动机的一种理想燃料,B项正确,故B项不符合题意;
C.“水氢发动机”是利用氢气燃烧释放的内能来对外做功,从而推动机器运转,C项正确,故C项不符合题意;
D.利用水制取氢气耗能高,即消耗其他形式的能量多于氢气燃烧释放的内能,且内能不可能全部转化为机械能,所以“水氢发动机”的效率较低,这也是它没有真正投入使用的重要原因,D项错误,故D项符合题意。
故选D。
10. 如图甲所示,用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触不带电的验电器A的金属球时,A的金属箔片张角变大;再用带有绝缘手柄D的金属棒C同时接触A、B验电器的金属球,发现A的金属箔片张角变小,B的金属箔片张角变大。则下列说法不正确的是( )
A. 验电器的工作原理是同种电荷相互排斥
B. 当C棒接触两验电器的金属球时,瞬间电流方向从A到B
C. 玻璃棒接触验电器A的金属球时,A的金属箔片张角变大,说明金属球它失去了负电荷
D. 当C棒接触两验电器的金属球时,验电器A的金属箔片张角变小,说明它失去了正电荷
【答案】D
【解析】
【详解】A.玻璃棒与验电器A接触,箔片带上同种电荷,箔片张开,说明同种电荷相互排斥,故验电器的工作原理是同种电荷互相排斥,故A正确,不符合题意;
B.物体带正电是因为失去了部分电子。用带正电的物体去接触不带电的验电器A的金属球,则验电器A上的部分电子将转移到物体上,使得验电器A也带正电。此时用金属棒C同时接触A、B验电器的金属球,则验电器B上的部分电子会转移到验电器A上,使得验电器B也带正电。因电子定向移动的方向与电流方向相反,则金属棒C接触A、B验电器的瞬间,电流方向是从A到B,故B正确,不符合题意;
C.带正电的物体接触验电器A的金属球时,A的金属箔片张角变大,是因为验电器A上的部分电子将转移到物体上,使得验电器A也带正电,故C正确,不符合题意;
D.当C棒接触两验电器的金属球时,验电器A的金属箔片张角变小,是因为验电器B上的部分电子转移到了验电器A上,发生了电中和现象,故D不正确,符合题意。
故选D。
11. 汽车上的物理知识:以下说法正确的是( )
A. 汽车上的左右转向灯连接方式是串联
B. 发动机外装有水箱,用循环流动的水帮助发动机散热——水的密度大
C. 小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝——天冷时它可以防止车外的水蒸气液化成小水珠附着于玻璃上
D. 油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面,这样做有利于使运输过程中因摩擦而产生的电荷迅速传到大地上,避免因静电放电而引起火灾
【答案】D
【解析】
【详解】A.汽车上的左右转向灯可以独立工作,连接方式是并联,故A错误;
B.因为水的比热容大,与同质量的其他物质相比,在升高相同温度时,吸收更多热量;所以汽车的发动机外有一个水套,利用循环流动的水冷却发动机,故B错误;
C.小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝,它可以防止车内形成的水蒸气液化成水滴附着于玻璃上,故C错误;
D.油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面,这样做有利于使运输过程中因颠簸而产生的电荷迅速传到大地上,避免因静电放电而引起火灾,故D正确。
故选D。
12. 在科学探究时,为了减小误差或寻找物理规律,经常需要进行反复多次测量,如:
①“探究电流与电压关系”时,多次测量
②“研究杠杆的平衡条件”时,改变动力(臂)和阻力(臂),多次测量
③“研究串、并联电路的电流特点”时,换用不同阻值的定值电阻,多次测量
④“用电压表和电流表测定值电阻”时,多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值
⑤“测量灯泡的额定功率”
在上述实验中,属于多次实验寻找普遍规律的有( )
A. ②③⑤ B. ①②③ C. ①②⑤ D. ②③④
【答案】B
【解析】
【详解】①“探究电流与电压关系”时,多次测量,为了得到电流和电压的规律,即得出普遍性的规律,故①符合题意;
②“研究杠杆的平衡条件”时,改变动力(臂)和阻力(臂),多次测量,是为了得出杠杆的平衡条件,即得出普遍性的规律,故②符合题意;
③“研究串、并联电路的电流特点”时,换用不同阻值的定值电阻,多次测量,是为了得出普遍性的规律,故③符合题意;
④“用电压表和电流表测定值电阻”时,多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值,根据欧姆定律得出多个电阻求平均值,是为减小误差,故④不符合题意;
⑤“测量灯泡的额定功率”,需要知道灯泡的额定电压和额定电流,根据P=UI得到小灯泡的额定功率,不是为了减小误差或寻找物理规律,故⑤不符合题意。
故选B。
13. 冬季成都室内温度大约只有10°C,小涵的爸爸想买一个电暖器放在10m2的书房里取暖,打算把书房里的温度加热到温暖的25℃。他通过某网商平台搜索到了一款取暖器,其部分广告页面如图。又通过网络查询得知,空气的比热容大约为1.0×103J/(kg·℃),空气密度约为1.29kg/m3,请根据这些信息判断下列分析正确的是( )
A. 此暖风机七天消耗1度电是有可能的
B. 图乙中的所说的“电表”是电能表,使用暖风机7小时仅耗电0.02kW·h
C. 即便认为“全屋”就只有10m2也不可能只用1度电使房间温度升高15℃
D. 此广告页面信息在有意误导消费,基本的物理知识可以帮助我们辨识其中真伪
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图丙可知,暖风机的额定功率是800W,此暖风机七天消耗电能
W=Pt=0.8kW×24×7h=134.4kW·h>1kW·h
故A错误;
B.由图乙可知,使用暖风机7小时消耗的电能
W电=5.1kW·h-3.1kW·h=2kW·h
故B错误;
C.房间的高度约为3m,房间的容积
V=Sh=10m2×3m=30m3
房间内空气的体积等于房间的容积,空气的质量
m=ρV=1.29g/cm3×30m3=38.7kg
室温升高15℃时空气所吸收的热量
Q吸=cmΔt=1.0×103J/(kg·℃)×38.7kg×15℃=5.805×105J
如果不考虑热量的损失,电暖器消耗的电能
W′=Q吸=5.805×105J=0.16125kW·h<1kW·h
所以用1度电能使房间温度升高15℃,故C错误;
D.由选项A可知此暖风机七天消耗电能大于1度电,此广告页面信息在有意误导消费,我们可以用物理知识帮助辨识其中真伪,故D正确。
故选D。
14. 探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示,把100g某种固体碾碎放入试管中,插入温度计,再将试管放在装有水的烧杯中加热(物质在相同时间内吸收的热量相等)。根据实验数据画出的图像如图乙所示,从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精,酒精的热值3.0×107J/kg,这种物质的液态比热容c=1.5×103 J/(kg·℃),下列选项错误的( )
A. 该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能
B. 在AB段和BC段,该物质吸收的热量相同
C. 该物质固态时的比热容为3.0×103 J/(kg·℃)
D. 该装置能量的转化效率为50%
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,3至6min,物质吸热但温度保持50℃不变,故该物质是晶体,在熔化的过程中,吸收热量,但温度不变,内能变大,即该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能,故A正确,不符合题意;
B.由于用同一个热源加热,在相同时间内,物质吸收的热量是相同的,从开始加热(A点)到开始熔化(B点)用时3分钟,晶体熔化的时间(BC段)用时也是3 min,所以,在AB段和BC段该物质吸收的热量相同,故B正确,不符合题意;
C.AB段为固态,CD段为液态,固态加热的时间为3min,液态加热的时间2min。用相同的热源加热,在相同的时间内吸收的热量是相同的,即AB段为吸热是CD段的1.5倍
Q固=1.5Q液 ①
AB段升高的温度为
CD段升高的温度为
根据,结合①,则有
该物质固态时的比热容为
故C正确,不符合题意;
D.CD段(加热2 min)吸收的热量为
Q液=cm(t﹣t0)=1.5×103J/(kg·℃)×0.1kg×40℃=6×103J
由图可知从开始加热到实验结束共用10min,故从开始加热到实验结束该物质吸收的热量
4g酒精完全燃烧放出的热量
Q放=m酒精q=0.004kg×3.0×107J/kg=1.2×105J
这种装置能量的转化效率
故D错误,符合题意。
故选D。
15. 如图所示的电路中,电源电压U保持不变。小严对电路进行了如下一些操作:
①只闭合开关S和S3,调节滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为0.2A时,电压表V2的示数为4V。
②只闭合开关S和S2,电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1。
③只闭合开关S、S1和S3,将滑片移动到最左端时,电流表的示数为I2;保持滑片位置不变,再闭合开关S2,电流表的示数变化了0.15A。已知I1∶I2=2∶21,U1∶U2=1∶6,下列说法正确的是( )
A. R3=10Ω B. U=6V
C. I1=0.9A,I2=1.0A D. P1∶P=6∶7
【答案】B
【解析】
【详解】只闭合开关S和S3,定值电阻R1和滑动变阻器串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测滑动变阻器两端R的电压,调节滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为I=0.2A时,电压表V2的示数为U02=4V,根据串联电路总电压等于各部分电压之和,根据欧姆定律可得电源电压:
U=IR1+U02=0.2A×R1+4V………①,
只闭合开关S和S2,三个定值电阻串联接入电路,电压表V1 测R1两端的电压,电压表V2测 R2、R3两端的电压,电压表V1 和V2的示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1,串联电路各处电流相等,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,已知U1:U2= 1:6,根据欧姆定律可得
6R1=R2+R3………②
只闭合开关S、S1和S3,将滑片移动到最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,R1、 R2并联接入电路,电流表测通过干路的电流,电压表V1 测电源电压,电流表的示数为I2,并联电路干路电流等于各支路电流之和,V测电路各支路两端电压相等。
已知I1∶I2=2:21,根据欧姆定律可得
………③
②③联立可得R2=2R1,R3=4R1,保持滑片位置不变,再闭合开关S2,三个电阻并联接入电路,电流表的示数变化了0.15A,根据并联电路电流规律可知通过R3的电流为0.15A,则电源电压:
U=IR=0.15A×4R1………④
①④联立可得R1= 10Ω,U=6V;则R2= 20Ω,R3 =40Ω,
故AC错误;B正确;题目中未指明P1和P,故D无法计算。
故选B。
二、实验探究题(本大题共5小题)
16. 在探究比较不同物质的吸热能力的实验中,同学们设计了甲、乙两套实验装置,如图所示,在图甲中使用了相同的试管和温度计,在图乙中使用了相同的电加热器。
(1)图甲的实验操作中存在一处错误:没有控制___________相同。
(2)与图乙的实验装置相比,图甲的优点是:更容易控制___________相同。
(3)某小组实验中记录了实验数据(见表一),分析第1、3次或第2、4次实验数据可看出:质量相同的水和食用油升高相同的温度,吸收的热量的多少与物质的___________有关,本实验通过比较___________来比较吸收的热量的多少,该实验方法叫___________。
表一
物质
次数
质量m/kg
升高的温度t/℃
加热时间 t/min
水
1
0.1
10
2
2
0.2
10
4
食用油
3
0.1
10
1
4
0.2
10
2
表二
加热时间/min
0
1
2
水的温度/℃
16
20
24
液体的温度/℃
20
28
36
(4)对实验有着浓厚兴趣的小明同学回到家后,用两个相同的电热器分别给质量相同的水和某种液体加热,每隔1min记录一次数据,如表二所示,若水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),则他所用液体的比热容为___________J/(kg•℃)。
(5)某同学用如图甲装置测酒精的热值,加热前酒精灯的质量为m1,加热一段时间后变为m2;试管中水的质量为M,水的初温t1,末温t2,水的比热容用c表示。用以上符号表达该同学测酒精热值的计算式是___________。该同学测算发现,测量值比课本中的“标准值“小很多,请你写一条产生该误差的原因:___________。
【答案】 ①. 水和食用油的质量 ②. 水和食用油吸收的热量 ③. 种类 ④. 加热时间 ⑤. 转换法 ⑥. 2.1×103 ⑦. ⑧. 没有考虑在加热过程中热量的散失
【解析】
【详解】(1)[1]由图可知水和食用油的体积相同,由于水和食用油的密度不同,则水和食用油的质量不同;所以,错误为没有控制水和食用油的质量不变。
(2)[2]与图甲的实验装置相比,图乙的优点是用同一酒精灯加热时,更容易控制水和食用油吸收的热量相同。
(3)[3]由表中第1、2 次或第3、4次实验数据可知,液体的种类和升高的温度相同而液体的质量不同,液体吸收的热量不同,由此可知:同种物质升高相同温度时,吸收的热量与物质的质量有关;由第1、3 次或第2、4 次实验数据可知,液体的质量和升高的温度相同而液体种类不同,液体吸收的热量不同,由此可知:质量相同的水和煤油升高相同的温度,吸收的热量与物质的种类有关。
[4][5]实验中通过加热时间表示物质吸收热量的多少,加热时间越长,吸收的热量越多,采用的是转换法。
(4)[6]相同时间内,物质吸收的热量相同;物质的质量相同,加热1min,Δt水=4℃,Δt液=8℃,根据可知,该液体的比热容为
(5)[7]水吸收的热量为
不考虑热损失时,酒精燃烧放出的热量为
燃烧酒精的质量为
根据可得,酒精的热值为
[8]测量值比课本中的“标准值”小很多,原因:一是没有考虑在加热过程中热量的散失,二是酒精没有完全燃烧。
17. 木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料,对它们取不同质量进行完全燃烧,得到了下表的数据:
燃料的质量/g
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
Q木柴/J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭/J
3.0×106
60×106
9.0×106
12.0×106
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
13.6×106
(1)从表中的数据可以得到,相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是___________的;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越___________。
(2)从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料,___________和___________的比值是不变的,这个不变的比值,反映了燃料本身的一种性质,物理学中把它称之为___________,它是用来描述燃料完全燃烧时,释放热量能力大小的物理量。
(3)完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是___________J;如果这些热量完全用于加热水,可使___________kg的水温度升高10℃;实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多,原因是用燃气灶烧水时,除了水吸收的热量外,一部分传给了盛水的容器,另外一部分传给了___________(答一个即可)。[q天然气=4.2×107J/m3,C水=4.2×103J/(kg•℃)]
(4)在烧水过程中,人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收,为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例,物理中引入___________来描述,我们总是希望它的值越___________越好。
【答案】 ①. 不同 ②. 多 ③. 放出热量 ④. 质量 ⑤. 热值 ⑥. 4.2×105 ⑦. 10 ⑧. 空气 ⑨. 热效率 ⑩. 高
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由表格中数据可知,完全燃烧质量相同的木材、焦炭、木炭放出的热量不同。
[2] 对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越多。
(2)[3][4]对于同一种燃料,完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比,即放出热量与质量的比值不变。
[5]物理学中用热值表示燃料的这一特性。
(3)[6]完全燃料0.01m3的天然气放出的热量:
[7]由于
由
得,水的质量:
[8]天然气完全燃烧放出的热量一部分被水吸收,还会被容器、空气吸收。
(4)[9][10]为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例,物理中引入的是热效率的概念,能量损失越少,热效率越高,便能节约能源,减小对环境的破坏。
18. 小明做“测小灯泡电阻”的实验时,所用器材有电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
(1)在图甲中请你用笔画线代替导线。将实验电路连接完整____
(2)小明连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后,发现连线正确,请你找出实验中两个操作可能不当之处:______
(3)改正(2)的错误,在实验开始前应将滑动变阻器的滑片先调到甲图所示的最______端;
(4)小明根据实验数据绘制了如图乙所示的图像,根据图像提供的信息,小灯泡正常工作时的电阻约为______Ω;
(5)小明根据图乙计算出灯泡在不同电压下的电阻,发现所测小灯泡的电阻值相差较大,原因可能是由于引起______;
(6)完成上述实验后,小明进一步思考,只用一只仪表结合已知最大阻值为的滑动变阻器,在不超过2.5V恒定的电源电压下,不考虑温度对电阻的影响,能否测出小灯泡的阻值呢?于是他设计了两种情况的电路如图丙、丁所示。其步骤如下;
A.在丙图中将滑动变阻器滑片滑到a端,记下电压表示数,再滑到b端记下电压表示数
B.小明通过这两个数据和,可计算出灯泡电阻,其表达式为______
C.在丁图中将滑动变阻器滑片滑到a端,记下电流表示数,再滑到b端记下电流表示数;
D.小明通过这两个数据和,也可计算出灯泡的电阻,其表达式为______
【答案】 ①. ②. 见解析 ③. 左 ④. 12.5 ⑤. 灯泡电阻受温度影响 ⑥. ⑦.
【解析】
【详解】(1)[1]灯泡的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯泡并联,如下图所示:
(2)[2]连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭,说明连接完最后一根导线,电路是通路,且电路电流很大,电路电阻很小,可能连接电路时开关没有断开,可能闭合开关前,滑动变阻器滑片没有置于阻值最大处。
(3)[3]在改正(2)的错误后,在实验开始前应将滑动变阻器的滑片先调到阻值最大处,即甲图所示的最左端。
(4)[4]根据U-I图象可知,灯在额定电压下的电流为0.2A,由欧姆定律可得,小灯泡正常工作时的电阻
(5)[5]根据图乙计算出灯泡在不同电压下的电阻,所测小灯泡的电阻值相差较大,可能是由于灯丝电阻受温度影响。
(6)[6]在丙图中将滑动变阻器滑片滑到a端,电路为灯泡的简单电路,电压表测电源电压,则电源电压为Ua;再滑到b端,灯泡与变阻器的最大阻值串联,电压表测灯的电压,即此时灯泡的电压为Ub,由串联电路电压的规律,变阻器的电压为
U滑=Ua-Ub
由串联电路中各处的电流相等和欧姆定律可得
[7]滑片滑到a端时,为灯泡的简单电路,由欧姆定律可得电源电压
U=IaR灯2①
再滑到b端时,灯与变阻器的最大电阻串联,由欧姆定律和串联电路的规律,电源电压为
U=Ib(R滑+R灯2)②
由①②解得
19. 如图所示,是研究电阻大小与什么因素有关的电路。木板上甲、乙、丙三根电阻线分别是铜线、镍铬合金线、镍铬合金线,长短粗细如图所示(甲丙导线粗细相同,乙比丙粗)。
(1)实验中,是通过观察______来粗略地比较AB间所接导线电阻大小的;
(2)若研究导体电阻与材料的关系,在A、B间先后接入的两根电阻线是______(填写序号“甲”、“乙”或“丙”);
(3)若只选择导线丙,可以研究导体电阻与______的关系。
(4)若把A、B分别接在5、6接线柱上,闭合开关,用酒精灯对丙加热,这种设想是研究______对电阻的影响。
【答案】 ①. 灯泡的亮度 ②. 甲、丙 ③. 长度 ④. 温度
【解析】
【详解】(1)[1]灯泡的亮度可粗略地比较AB间所接导线电阻大小,在电压一定时,灯泡越亮,表明电流越大,故该电阻线的电阻越小。
(2)[2]研究导体电阻与材料的关系,要保持长度和横截面积相同,材料不同,故要将甲、丙两根电阻线先后接在A、B间,这样符合控制变量的思想。
(3)[3]若只选择导线丙,材料、横截面积不变,只可改变长度,可以研究导体电阻与长度的关系。
(4)[4]若把A、B分别接在5、6上,闭合开关,用酒精灯对丙进行加热,改变导体的温度,来观察温度改变后导体的电阻变化情况,是研究温度对电阻的影响。
三、作图与简答题(本大题共2小题)
20. 在炎热的夏天,小明和同学们利用星期天的休闲时间来到某浴场,他们赤脚丫走在沙滩上,感觉沙滩很烫脚而进入海水中又觉得海水很凉,请用所学的物理知识进行解释。
【答案】见解析
【解析】
【详解】因为水的比热容大,沙子比热容小。吸收相同的热量前提下,沙子升温较高,所以,沙子比较烫,水比较凉。
21. 如图所示,图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图,图中画出了吸气冲程中活塞与曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况.请在图乙中,画出压缩冲程中活塞运动的方向(用“↑”或“↓”表示)和进气门、排气门的开闭情况.
【答案】
【解析】
【详解】在压缩冲程中,活塞向上运动,压缩气体做功,机械能转化为内能,所以两个气门都是关闭的.如图:
四、填空与阅读理解题(本大题共8小题)
22. 在物理学中常提到“热”字,但其含义各不相同,有温度、热量、内能等含义。这盆水很热,这里的“热”是指______;摩擦生热,这里的“热”是指______。
【答案】 ①. 温度 ②. 内能
【解析】
【详解】[1]这盆水很热是反映水的冷热程度,所以这个“热”指温度。
[2]摩擦生热是通过克服摩擦做功,使物体的内能增加,所以这里的“热”指内能。
23. 合肥市投产的垃圾焚烧站,每年可以处理垃圾2.1×105t。若被处理的垃圾的热值为5.4×106J/kg,若完全燃烧全年的垃圾产生热量的80%被水吸收,则可将 ___________t的水温度升高60℃。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】3.6×106
【解析】
【详解】由Q放=mq可得,完全燃烧全年的垃圾产生热量为
水吸收的热量为
由可得,温度升高60℃的水质量为
24. 小华用电能表测量家中电热水器的热效率,他断开家中的其他用电器,仅让电热水器工作,40min把质量为40kg、初温为20℃的水加热到45℃,水吸收的热量是______J;此过程中标有“3000imp/(kW·h)”字样的电能表闪烁了4000次,则该热水器的效率为______。
【答案】 ①. 4.2×106 ②. 87.5%
【解析】
【详解】[1]水吸收的热量是
Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(45℃-20℃)=4.2×106J
[2]此过程中电热水器消耗的电能为
W=4.8×106J
则该热水器的效率为
η=87.5%
25. 天然气热水器将40kg的水从15℃加热到65℃,此过程中天然气完全燃烧释放热量的84%被水吸收,水吸收热量______J,需要消耗天然气______kg,这是通过______方式改变水的内能。已知[,]
【答案】 ①. 8.4×106 ②. 0.25 ③. 热传递
【解析】
【详解】[1]水吸收的热量
[2]由可得,天然气完全燃烧释放的热量
由得,需要消耗天然气的质量
[3]用天然气烧水的过程中,水吸收热量,温度升高,内能增大,这是通过热传递的方式改变水的内能。
26. 电风扇转动时,叶片具有_______,该能量是由 ______能转化的,可见电流能够做功。人体的安全电压不高于______V,人体是 ______(选填“导体”或“绝缘体”)。
【答案】 ①. 动能 ②. 电 ③. 36 ④. 导体
【解析】
【详解】[1]物体由于运动而具有的能量为动能,所以电风扇转动时,叶片具有动能。
[2]电风扇转动时,消耗了电能,所以是将电能转化为电风扇转动的机械能。
[3]不超过36V的电压对人体是无害的,所以人体的安全电压不高于36V。
[4]人体内70%是水,且体内有大量的电解质,所以人体容易导电是导体。
27. 小华发现家里电能表上标有“220V 30A,3000imp/(kw·h)”字样,该电能表能接入用电器的最大总功率为______W,当多个用电器正常工作时,指示灯在1min内闪烁了90次,这段时间内电路消耗的电能为______kw·h,他再将额定功率为1000W的电水壶接入该电路,发现额定电流为30A的熔丝熔断了,这是电路发生了___________故障。
【答案】 ①. 6600 ②. 0.03 ③. 短路
【解析】
【详解】[1]由题意可知,电能表的额定电压为220V,允许通过的额定最大电流为30A,则电能表能接入用电器的最大总功率为
P=UI=220V×30A=6600W
[2]指示灯在1min内闪烁90次,这段时间内电路消耗的电能为
[3]多个用电器正常工作时通过电路的电流
将额定功率为1000W的电水壶接入该电路,电水壶通过的电流
家庭电路中用电器之间为并联,则此时通过电路的总电流
I总=I0+I'=8.2A+4.5A=12.7A<30A
但额定电流为30A的熔丝却熔断了,说明电路发生了短路故障。
28. 如图甲所示电路,电源电压保持不变,当闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P使阻值从最大变化到最小,两个电阻的“U-I”关系图像如图乙所示。电源电压为___________V,滑动变阻器的最大阻值为___________Ω,电路的最大总功率和最小总功率之比为___________。
【答案】 ①. 6 ②. 20 ③. 3∶1
【解析】
【详解】[1]由电路图知道,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,R1两端的电压最大,R2两端的电压为0,由图像知道,向下倾斜的直线为滑动变阻器R2的U-I关系图像,向上倾斜的直线为电阻R1的U-I图像,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,当滑动变阻器电阻最小时,电流最大为
I大=0.6A
由U-I图像知道,电路中的最小电流
I=0.2A
R1两端的电压U1=2V,R2两端的电压U2=4V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压
U=U1+U2=2V+4V=6V
[2]由知道,滑动变阻器的最大阻值
[3]由知道,电路的最大总功率和最小总功率之比
P大∶P小=UI大∶UI小=I大∶I小=0.6A∶0.2A=3∶1
29. 热电偶
把两种不同材料的导线(如铁线和铜线)组成如图所示的闭合回路,当AB两端存在温度差时,这就是塞贝克效应,这种电路叫热电偶;实验表明:热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关;跟接点A和B间的温度差的大小有关,温度差越大,回路电流越大,利用热电偶可以测量温度,只要选用适当的金属作热电偶材料就可轻易测量到从-180℃到+200℃的温度。请回答下列问题:
请回答下列问题:
(1)如图所示,其它条件不变,只将铁丝换成铜丝,电路中将______(有/无)电流;
(2)其它条件不变,移去酒精灯,一段时间后______;
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
(3)这样的热电偶实际上是一个电源,它的电能是由______能转化而来;
(4)利用热电偶做成的温度计,与液体温度计相比,不受液体的沸点、凝固点等因素的影响,因而具有明显的测量范围大的优势,因此,在选用适当的金属做热电偶材料时,主要考虑金属材料的( )
A.熔点的高低 B.密度的大小 C.比热容的大小 D.质量的大小
(5)将一块铜片和一块锌片插在一个切开的柳橙上,就制作出了一个水果电池,将铜片、锌片和LED灯用导线连接,我们发现LED发光了,LED灯将电能转化为了______能。
【答案】 ①. 无 ②. B ③. 内 ④. A ⑤. 光
【解析】
【详解】(1)[1]由题意知,电路中产生回路的条件有两个:相互连接的金属丝的材料不同;相互连接的两个节点间的温度不同,其它条件不变,只将铁丝换成铜丝,这样相互连接的材料相同,电路中电流为0。
(2)[2]电流的大小与材料的种类和温度差的大小有关,其它条件不变,移去酒精灯,温度会降低,电流会慢慢的变小,故选B。
(3)[3]热电偶实际上是一个电源,在此电路中,内能转化为电能,所以它的电能是由内能转化而来的。
(4)[4]利用热电偶做成的温度计有明显的测量范围大的优势,由于测量的温度变化较大,在选用适当的金属做热电偶材料时,要考虑金属材料的熔点的高低,熔点越高,测量的范围越大,故选A。
(5)[5]将铜片、锌片和LED灯用导线连接,LED发光,消耗电能,产生光能,将电能转化光能。
五、计算题(本大题共2小题)
30. 某品牌汽油车行驶1h,耗油6kg,汽车发动机的输出功率为25kW(已知汽油的热值为4.5×107J/kg);求:
(1)6kg汽油完全燃烧放出的热量;
(2)该品牌汽车发动机的热机效率(结果保留一位小数)。
【答案】(1)2.7×108J;(2)33.3%
【解析】
【详解】解:(1)6kg汽油完全燃烧放出热量
Q放=mq=6kg×4.5×107J/kg=2.7×108J
(2)由 知道,汽车发动机所做的有用功
W=Pt=25×1000W×1×3600s=9×107J
该品牌汽车发动机的热机效率
答:(1)6kg汽油完全燃烧放出的热量2.7×108J;
(2)该品牌汽车发动机的热机效率为33.3%。
31. 孝顺的小明同学给爷爷网购了一台铭牌上标有“220V,1210W”字样的电热足浴器。求:
(1)足浴器的电热丝电阻是多大?
(2)足浴器将质量为4kg、初温为20℃的水加热至45℃,水吸收的热量是多少?
(3)若晚上用电高峰时的实际电压只有200V,足浴器加热上述的水需要工作多长时间?
【答案】(1)40Ω;(2)4.2×105J;(3)420s
【解析】
【详解】解:(1)足浴器的电热丝电阻
(2)水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(45℃-20℃)=4.2×105J
(3)因为不计热量损失,所以足浴器消耗的电能
W=Q吸=4.2×105J
因为电热丝电阻不变,所以实际电压只有200V时足浴器的实际功率
加热所需时间
答:(1)足浴器的电热丝电阻是40Ω;
(2)水吸收的热量是4.2×105J;
(3)足浴器加热上述的水需要工作的时间为420s。
32. 如图所示,电源电压恒定,R2=30Ω。
(1)开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片在最右端时,此时电流表示数0.2A,求电源电压是多少伏?
(2)开关S1、S2都闭合,滑动变阻器滑片在最右端时。电流表示数0.5A,R1最大电阻是多少欧姆?
(3)开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片在最左端时,5min内电阻R2产生多少热量?
【答案】(1)6V;(2)20Ω;(3)129.6J
【解析】
【详解】解:(1)分析电路图可知,开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片在最右端时,此时为只有定值电阻的简单电路,因此电源电压为
U=IR2=0.2A×30Ω=6V
(2)分析电路图可知,开关S1、S2都闭合,滑动变阻器滑片在最右端时,此时为滑动变阻器与定值电阻并联的电路,根据并联电路电压和电流的特点可知,定值电阻两端电压等于滑动变阻器两端电压等于电源电压仍为6V,通过定值电阻的电流I2=0.2A,所以,流经滑动变阻器的电流为
I滑=I-I2=0.5A-0.2A=0.3A
所以滑动变阻器的最大阻值为
(3)分析电路图可知,开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片在最左端时,此时为定值电阻与滑动变阻器最大阻值串联的电路。根据串联电路电阻的特点,电路总电阻为
R总3=R定+R滑=30Ω+20Ω=50Ω
此时电路的电流为
根据焦耳定律,5min内电阻R2产生的热量
Q=I32R2t=(0.12A)2×30Ω×5×60s=129.6J
答:(1)电源电压为6V;
(2)R1最大电阻是30Ω;
(3)开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片在最左端时,5min内电阻R2产生的热量是129.6J。
33. 如图所示,L是“12V 6W”的小灯泡,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器(阻值0—24Ω),设电源电压和灯泡电阻不变.
(1)求小灯泡的电阻值.
(2)闭合开关S、S1.滑片P在a端时,小灯泡恰能正常发光,电流表示数为0.9A,求R1的阻值.若滑动变阻器的滑片向右移至某处时,电流表示数为0.8A,求此时电路消耗的总功率.
(3)闭合开关S,断开开关S1,求在滑片P移动过程中,灯泡消耗的最小功率.
【答案】(1)24Ω (2)30Ω 96W (3)1.5W
【解析】
【分析】(1)根据灯的铭牌知道灯的额定电压和额定功率,利用求灯丝电阻;
(2)分析电路图,当闭合开关、,滑片在端时,滑动变阻器连入电阻为0,电路中和并联,电流表测干路电流。
知道灯正常发光,灯两端的电压为额定电压,由此知道电源电压,能求出通过灯的电流,利用并联电路的电流关系求通过的电流;
再利用欧姆定律求电阻的阻值;
当滑动变阻器的滑片向右移至某处时,知道电流表的示数(干路中的电流),利用求此时电路消耗的总功率;
(3)闭合开关,断开开关,电路中滑动变阻器和灯串联,当滑动变阻器的电阻全连入时,电路中的电流最小,电功率最小,根据求灯泡消耗的最小功率。
【详解】(1),
灯丝电阻:
;
(2)当闭合开关、,滑片在端时,如图,
电阻和灯并联,灯正常发光,
,
通过灯的电流:
,
,
,
;
当滑动变阻器的滑片向右移至某处时,电流表的示数为,
即:,
此时电路消耗的总功率:
;
(3)闭合开关,断开开关,如图,电路中滑动变阻器和灯串联,
当滑动变阻器电阻全连入时,电路中的电阻最大,电路中的电流最小,
,
此时灯的电功率最小:
。
答:(1)小灯泡的电阻值为;
(2)的阻值为;电路消耗的总功率为;
(3)灯泡消耗的最小功率为。
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