辽宁省大连市金普新区2024-2025学年九年级上学期期末物理试卷

2024-2025学年辽宁省大连市金普新区九年级（上）期末物理试卷 一、选择题（本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，选对的得2分；第7～9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分） 1．（2分）王安石的《梅花》诗中与“分子永不停息地做无规则运动”有关的是（　　） A．墙角数枝梅 B．凌寒独自开 C．遥知不是雪 D．为有暗香来 2．（2分）静电虽然有时会带来很多麻烦，但是在工业和生活中也具有很重要的作用，下列属于静电应用的是（　　） A．静电复印 B．车辆尾部挂铁链 C．导电橡胶轮胎 D．静电释放器 3．（2分）“注意安全，珍爱生命”，下列做法中符合安全用电要求的是（　　） A．可以在高压线下放风筝 B．用电器着火时应用水灭火 C．开关要接在电灯和零线之间 D．更换灯泡前应先断开电源开关 4．（2分）下表是一些物质的比热容[单位是J/（kg•℃）]，根据表中数据说法正确的是（　　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103 砂石 0.92×103 铜 0.39×103 A．水的比热容大，所以水吸收的热量一定比铝多 B．水的比热容大，所以沿海城市昼夜温差较小 C．不同种类的物质比热容一定不同 D．同种物质比热容一定相同 5．（2分）如图为家庭部分电路示意图，正常发光的电灯突然熄灭，检查保险丝发现完好，再用试电笔先后检测插座的两孔氖管均发光，由此判断电路故障的原因可能是（　　） A．进户的零线断路 B．进户的火线断路 C．插座短路 D．电灯的灯丝断路 6．（2分）在如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器滑片位于中点。用一个阻值为20Ω的电阻替换，可能使电压表示数与替换R1前相等的方法是（　　） A．增大电源电压，不移动滑片P B．增大电源电压，向左移动滑片P C．减小电源电压，不移动滑片P D．电源电压不变，向左移动滑片P （多选）7．（2分）物理性质可以决定材料的选择和应用，下列实例与材料的物理性质相符的是（　　） A．电线线芯用铜制成是因为铜的导电性好 B．被毛皮摩擦过的塑料尺带负电是因为塑料原子核束缚电子能力强 C．热水壶的把手用胶木制成是因为胶木的导热性差 D．易碎品包装用泡沫塑料是因为其隔热效果好 （多选）8．（2分）如图所示，电炉子通电后，电炉丝热得发红，与之连接的导线却不怎么热，关于这一现象，下列说法正确的是（　　） A．导线外有绝缘层，所以电流通过时不产生热量 B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大 C．电炉丝的电功率比导线的电功率大 D．电炉丝电阻比导线电阻大，相同情况下电炉丝产生热量更多 （多选）9．（2分）物理小组利用手边的器材设计制作调光台灯，如图所示是小组设计的电路，电源电压为9V，滑动变阻器规格“50Ω 1A”，小灯泡规格“6V 0.6A”，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从最右端向左端移动，小灯泡工作电压不能超过其额定电压，灯丝电阻是变化的，则下列说法正确的是（　　） A．滑片向左移动，电压表V2示数变小 B．滑片向左移动，电压表V1示数与电流表A示数之比变小 C．滑动变阻器连入电路阻值不能小于5Ω D．滑片在最右端时灯泡实际功率是0.225W 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 10．（2分）小球在地面弹跳的频闪照片如图所示。在小球运动的过程中，有一部分机械能转化成了 　 　能，整个过程中，能量的总量 　 　。（填“增加”或“减少”或“不变”） 11．（2分）造成家庭电路中保险丝熔断的原因：一是总功率过大，二是　 　。在安装带有金属外壳的家用电器时，为了安全用电，家用电器的金属外壳应　 　。 12．（2分）2024年5月3日，长征五号运载火箭成功将探月工程嫦娥六号送入预定轨道。火箭利用氢作为燃料，是因为其 　 　大且密度小的物理性质；一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则这台内燃机的效率为 　 　%。 13．（2分）如图所示，把两端接有金属接线柱的塑料管、电源、开关、小灯泡用导线组装成电路，闭合开关后，将浓度均匀的盐水从注水口慢慢倒入塑料管中时，发现注入的盐水越多，灯泡越亮，说明盐水的电阻越　 　（选填“大”、“小”），此实验证明电阻大小和导体的　 　有关。 14．（2分）发动机是汽车的“心脏”，如图所示是某汽油机汽车部分发动机剖面图，图中的四冲程汽油机正处于　 　冲程；若飞轮转速1800r/min，该汽油机每秒做功　 　次。 15．（2分）如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲图中的电阻丝通电一段时间后，右侧比左侧U形管中液面的高度差大，说明电流通过导体产生的热量跟 　 　有关。乙图通电一段时间，电流通过R1产生的热量与通过R2产生的热量之比为 　 　。 三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4•） 16．（2分）如图所示是某家庭电路进户线和各元件的示意图，请在遵守安全用电原则的前提下，完成家庭电路的连接，其中开关只控制灯泡。 17．（2分）在如图所示的电路中，有两根导线尚未连接，请用笔画线代替导线补上。补上后要求： ①灯与滑动变阻器串联； ②闭合电键S，向左移动滑动变阻器的滑片，电流表示数变小。 四、实验题（本题共4小题，每小题6分，共24分） 18．（6分）如图甲所示是“探究不同物质吸热能力”实验装置，小明用两个相同的烧杯分别装入质量相同的A、B两种液体，用规格相同的电加热器分别加热。 （1）除如图所示的实验器材外，还需准备的测量器材有天平（砝码）和 　 　。 （2）实验中记录下两种物质温度随时间变化的图像，如图乙所示，对两杯液体同时加热5min，两杯液体吸收的热量QA　 　QB（选填“＞”、“＜”或“＝”）； （3）小明继续观察图像并思考：当对两杯液体加热相同的时间时，　 　升高的温度较大，表明 　 　（均选填“A”或“B”）液体的吸热能力更强。 （4）通过实验可以知道：不同物质的吸热能力是不同的。为了比较不同物质这种性质上的差别，物理学中引入了 　 　这个物理量。 （5）冬天，小明想自制一个暖手袋，若将质量相同、初温相同的A或B中的一种液体装入暖手袋作为供暖物质，选择 　 　液体，会放出更多的热量（选填“A”或“B”）。 19．（6分）学习小组发现在只有一个小灯泡的电路中，灯泡两端的电压与电源两端的电压是相等的。那么，两个或两个以上用电器组成的串联电路中，各用电器两端的电压与电源两端的电压有什么关系？于是对“串联电路电压规律”展开如下探究： （1）小明同学提出，一节干电池电压1.5V，将两节干电池串联使用能够获得3V电压，基于上述结论猜想：串联电路中，各用电器两端电压与电源两端电压的关系可能是 　 　。 （2）为了避免探究结论具有偶然性，L1、L2应选择 　 　（选填“相同”或“不同”）规格的灯泡。 （3）小丽根据如图甲所示的电路图连接实物时，连接好最后一根导线，灯泡立即发光，请你指出小丽操作的不当之处：　 　。 （4）在测灯泡L1两端电压时，闭合开关S，发现两灯都不亮，电压表示数为零，故障原因可能是灯泡L2　 　。 （5）用电压表分别测出AB、BC、AC两点间的电压为UAB、UBC、UAC，经过多次实验，将得到的数据记录在表中。分析实验数据，可得到串联电路的电压关系是：　 　（用公式表示）。 实验次数 UAB/V UBC/V UAC/V 1 0.8 2.2 3.0 2 1.0 1.9 3.0 3 1.2 1.8 3.0 （6）小亮提出了新的想法，改用滑动变阻器设计了如图乙所示的电路，相比甲图所示实验方案，小亮设计的实验优点是：　 　。 20．（6分）物理学习小组在完成探究“电流与电压的关系”时，记录了如下实验过程： 【问题】电压是产生电流的原因，电流与电压有怎样的定量关系呢？ （1）除电压外，影响电流大小的因素还可能有 　 　。 【证据】 （2）为完成探究，连接如图甲所示电路图，请你用笔画线代替导线，帮助该小组把实物图连接完整。 （3）实验中，滑动变阻器的主要作用是 　 　。 （4）按照连接好的电路进行实验，定值电阻R＝5Ω，移动滑片，测得数据如下表所示，学习小组选择用图像法处理数据，在方格纸上描出数据点如图乙所示，请你连线确定电流I与电压U的关系图像。 实验序号 1 2 3 4 5 6 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.1 0.2 0.5 0.6 【解释】 （5）根据数据及图像，得出结论：电阻一定时，　 　。 【交流】 （6）隔壁小组同学在做同样的探究问题时，记录电流I与电压U的关系图像如图丙所示，请帮助该小组分析原因：　 　。 21．（6分）小明想用“伏安法”测量小灯泡灯丝电阻，实验器材有两节干电池，额定电压为2.5V的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。 【实验思路】 （1）实验原理：“伏安法”测电阻根据公式 　 　。 （2）设计电路图：要求测量不同电压下小灯泡的电阻，请在虚线框内画出实验电路图。 【实验过程】 （3）根据电路图连接好电路，闭合开关，移动滑片至某处，电流表的指针如图甲所“此时电流表的示数是 　 　A；继续移动滑片，测出小灯泡在不同电压下对应的电流值，并绘制出了小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。 【实验结论】 （4）分析图乙可知：小灯泡正常工作时电阻为 　 　Ω。 （5）小明想计算小灯泡在不同电压下的电阻的平均值来减小测量误差，他的想法是否合理并说明理由 　 　。 【解释交流】 （6）继续研究图像，同伴提出问题：图中的阴影部分的面积能够表达的物理含义是 　 　。 五、综合应用题（本题共3小题，共22分） 22．（6分）围炉煮茶是现在年轻人喜欢的休闲方式。如图所示为某折叠卡式炉，采用罐装丁烷气体作为燃料。水壶装入2kg初温为30℃的水，用卡式炉加热至100℃。用去十分之一的丁烷（已知罐装丁烷容量为250g，水的比热容为（c＝4.2×103J/（kg•℃），丁烷的热值为q＝4.8×107J/kg）。求： （1）水吸收的热量。 （2）丁烷完全燃烧放出的热量。 （3）卡式炉的加热效率。 23．（10分）如表所示是某型号电蒸锅的铭牌，内部加热盘电路如图所示，R1、R2是水箱中加热盘内的电热丝。闭合开关S1开始工作，当加热盘温度升高到103℃时，温控开关S2自动切换到保温状态。求：（不考虑电阻随温度变化） 型号 多功能双层蒸炖一体锅—G65A 工作电压 220V 加热功率 1210W 保温功率 110W （1）判断加热和保温状态对应的开关S2的位置； （2）求R1、R2的阻值； （3）小华用电蒸箱蒸鸡蛋羹，加热工作10min后保温5min，此过程共消耗多少电能。 24．（6分）课外学习小组对胸灯展开研究，下面是研究过程。 【项目提出】 学习小组观察路灯结构，发现顶端除了LED灯外，还有一个小风扇和两块太阳能电池板，如图甲所示。于是学习小组对路灯的构造及其工作过程展开研究。 【项目分析】 （1）路灯的供电机制 根据学过物理知识，小组同学提出想法：小风扇和太阳能电池都是电路的发电部件，如图乙所示，分别将风能和太阳能转化为电能，以 　 　能储存在蓄电池中。太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它属于 　 　（填“导体”、“半导体”或“超导体”）。 （2）路灯的电路连接 ①这套风光互补路灯中有两只LED灯（），请在图乙虚线框中画出两只LED灯的连接电路图。 ②两只LED灯上均标有“12V，3W”字样，灯正常发光时，通过开关S的电流为 　 　A。 【项目实施】 （3）学习小组查阅了大量关于风光互补发电系统的资料，资料显示，风光互补发电系统是将风能和太阳能结合，借助合理的技术手段，实现两种能源的互补利用，从而提升供电系统的连续性。为了最大化风能和太阳能的发电效率且保护系统安全，系统采用最大功率点跟踪的控制策略，简单地说就是根据预测风速和光照情况制定调度计划，再实时监控实际的风速与光照，根据实际与预测的差别决定是否调整调度计划。设置实际风速与预测风.速相差1m/s以上或实际光照强度与预测光照强度相差50W/m2以上时，调整调度计划。下表是某天调度算法显示风速和光照强度预测结果，请根据上述设置要求判断哪些时间的调度计划需要调整：　 　。 表1调度算法风速和光照强度预测结果 时间 预测风速（m/s） 实际风速（m/s） 预测光照强度（W/m2） 实际光照强度（W/m2） 调度计划调整 08：00 5 4.8 300 290 09：00 6 6.2 400 390 10：00 7 5.1 500 480 11：00 6 6.5 600 580 12：00 5 4.5 700 620 13：00 4 4.1 600 590 14：00 3 3.3 500 470 15：00 4 3.8 400 380 【项目拓展】 （4）某一家庭年耗电量3650kW•h，如果家用电器全部改用太阳能电池供电（供电效率为η1＝25%，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为P＝800W/m2，按1年365天，平均每天5h光照计算，同时配有高效（η2＝80%）蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是 　 　m2。 2024-2025学年辽宁省大连市金普新区九年级（上）期末物理试卷 参考答案与试题解析 题号 1 2 3 4 5 6 答案 D A D B A C 一、选择题（本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，选对的得2分；第7～9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分） 1．（2分）王安石的《梅花》诗中与“分子永不停息地做无规则运动”有关的是（　　） A．墙角数枝梅 B．凌寒独自开 C．遥知不是雪 D．为有暗香来 【分析】不同物质互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象说明分子在不停地做无规则运动。 【解答】解：王安石的《梅花》诗中，“为有暗香来”是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。故ABC错误，D正确。 故选：D。 【点评】此题考查了分子的热运动，属基础题目。 2．（2分）静电虽然有时会带来很多麻烦，但是在工业和生活中也具有很重要的作用，下列属于静电应用的是（　　） A．静电复印 B．车辆尾部挂铁链 C．导电橡胶轮胎 D．静电释放器 【分析】静电对人类有利的方面就加以利用，对人类有危害的方面就避免和防止；利用还是防止主要看是有利的还是有害的。 【解答】解：A、静电复印，是利用静电达到复印的目的，属于静电的利用，故A正确； B、利用运油车尾部的铁链将油与油罐摩擦产生的静电导入大地，防止静电积累到一定程度引起爆炸，属于静电防护，故B错误； CD、导电橡胶轮胎、静电释放器都是为了把电荷导走，属于静电防护，故CD错误。 故选：A。 【点评】本题考查是关于静电的防止与应用，要求同学们熟练掌握静电的防止与应用的具体实例。 3．（2分）“注意安全，珍爱生命”，下列做法中符合安全用电要求的是（　　） A．可以在高压线下放风筝 B．用电器着火时应用水灭火 C．开关要接在电灯和零线之间 D．更换灯泡前应先断开电源开关 【分析】（1）生活中要远离高压带电体； （2）生活中的水是导体； （3）控制电路的开关要接在用电器与火线之间； （4）检修电路、更换灯泡、搬动用电器前，应断开电源开关，以防止触电。 【解答】解：A、在高压电线附近放风筝易引发高压电弧触电，故A不符合安全用电要求； B、生活中的水是导体，电器起火时，应先切断电源，再施救，故B不符合安全用电要求； C、控制电灯的开关安装在火线与灯之间，防止维修或更换电灯时发生触电事故，故C不符合安全用电要求； D、更换灯泡前，应断开电源开关，以防止人接触灯泡时可能发生触电事故，故D符合安全用电要求。 故选：D。 【点评】本题考查安全用电的常识，解决此类题目要结合安全用电的知识进行分析解答。为防止因电带来的伤害，不能违反。 4．（2分）下表是一些物质的比热容[单位是J/（kg•℃）]，根据表中数据说法正确的是（　　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103 砂石 0.92×103 铜 0.39×103 A．水的比热容大，所以水吸收的热量一定比铝多 B．水的比热容大，所以沿海城市昼夜温差较小 C．不同种类的物质比热容一定不同 D．同种物质比热容一定相同 【分析】比热容是物质的一种特性；物质的比热容只跟物质的种类和状态有关，与物体质量的大小、温度高低、吸收或放出热量的多少均无关。 水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少，据此分析。 【解答】解：A.水的比热容大，根据Q＝cmΔt可知，水吸收的热量不一定比铝多，故A错误； B.因为水的比热容较大，白天，水吸收热量，温度升高的少；夜晚水放出热量，温度降低的少，使得海边昼夜温差较小，故B正确； C.不同种类的物质，比热容一般不同，但有的相同，如煤油和冰，故C错误； D.比热容与物质的状态有关，如水与冰，故D错误； 故选：B。 【点评】本题考查学生对比热容概念的理解，知道物质的比热容只跟物体的种类和状态有关，与物体质量的大小、温度高低、吸收或放出热量的多少均无关。 5．（2分）如图为家庭部分电路示意图，正常发光的电灯突然熄灭，检查保险丝发现完好，再用试电笔先后检测插座的两孔氖管均发光，由此判断电路故障的原因可能是（　　） A．进户的零线断路 B．进户的火线断路 C．插座短路 D．电灯的灯丝断路 【分析】（1）保险丝熔断是电流过大造成的，保险丝完好说明电路不是短路或总功率过大。 （2）家庭电路中出现电路故障时，氖管发光说明该部分一定直接或间接接触火线，找出通路部分，其余部分有可能是断路。 【解答】解：保险丝完好说明电路不是短路或总功率过大； 用试电笔先后检测插座的两孔，氖管均发光，说明插座的两孔直接或间接地与火线相连； 试电笔检测插座的右孔时，氖管发光说明和火线接通（如下图蓝线部分）；试电笔检测插座的左孔时，氖管发光说明和火线接通（如下图红线部分）； 正常发光的电灯突然熄灭，说明是断路，综合分析可知，断路在A点左侧的零线部分，即进户的零线断路，A正确。 故选：A。 【点评】家庭电路中出现电路故障时，如果是断路，氖管发光说明该部分一定直接或间接接触火线，找出通路部分，其余部分有可能是断路。 6．（2分）在如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器滑片位于中点。用一个阻值为20Ω的电阻替换，可能使电压表示数与替换R1前相等的方法是（　　） A．增大电源电压，不移动滑片P B．增大电源电压，向左移动滑片P C．减小电源电压，不移动滑片P D．电源电压不变，向左移动滑片P 【分析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，根据串联分压分析解答。 【解答】解：在如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器滑片位于中点。用一阻值为20Ω的电阻替换R1，根据串联分压可知，电阻变大，R1分的电压变大，为了使电压表示数与替换R1前相等的方法有，可以减小电源电压，不移动滑片；或者电源电压不变，向右移动滑片P， 而增大电源电压，不移动滑片或向左移动滑片，都会使得电压表示数变大； 故ABD错误，C正确。 故选：C。 【点评】本题主要考查电压的分配，关键是掌握串联电路的特点，常见题目。 （多选）7．（2分）物理性质可以决定材料的选择和应用，下列实例与材料的物理性质相符的是（　　） A．电线线芯用铜制成是因为铜的导电性好 B．被毛皮摩擦过的塑料尺带负电是因为塑料原子核束缚电子能力强 C．热水壶的把手用胶木制成是因为胶木的导热性差 D．易碎品包装用泡沫塑料是因为其隔热效果好 【分析】物质的物理属性包含：密度、比热容、硬度、透明度、导电性、导热性、弹性、磁性等等。 【解答】解：A.电线线芯用铜制成是因为铜的导电性好，故A符合题意； B.被毛皮摩擦过的塑料尺带负电是因为塑料原子核束缚电子能力强，故B符合题意； C.热水壶的把手用胶木制成是因为胶木的导热性差，故C符合题意； D.易碎品包装用泡沫塑料是因为其弹性效果好，故D不符合题意； 故选：ABC。 【点评】本题考查了物质的物理特征，物理特征的不同决定了它们各有各的用途，本题体现了物理和生活、生产的紧密联系性，这就要求我们学习物理要联系生活。 （多选）8．（2分）如图所示，电炉子通电后，电炉丝热得发红，与之连接的导线却不怎么热，关于这一现象，下列说法正确的是（　　） A．导线外有绝缘层，所以电流通过时不产生热量 B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大 C．电炉丝的电功率比导线的电功率大 D．电炉丝电阻比导线电阻大，相同情况下电炉丝产生热量更多 【分析】（1）电流通过导体时把电能转化为内能的现象叫做电流的热效应； （2）串联电路中电路处处相等； （3）根据P＝I2R可知电炉丝与导线的电功率的大小关系； （4）根据焦耳定律分析电炉丝和导线的发热多少。 【解答】解：A、由于导线有电阻，电流通过导线时，导线会发热，产生热效应，故A错误； B、电炉在使用时，电炉丝和导线串联，根据串联电路的电流特点可知，通过它们的电流相等，故B错误； C、电炉工作时，通过电炉丝和导线的电流相等，由于电炉丝的电阻比导线大，由P＝I2R可知，电炉丝的电功率比导线的电功率大，故C正确； D、通过电炉丝、导线的电流和通电时间相等，由于R电炉丝＞R导线，根据Q＝I2Rt可知，电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，因而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象，故D正确。 故选：CD。 【点评】本题考查串联电路的规律，应明确两电阻串联时，电路中的电流是相等的，同时应注意该现象的根本原因是因为发热量不同造成的。 （多选）9．（2分）物理小组利用手边的器材设计制作调光台灯，如图所示是小组设计的电路，电源电压为9V，滑动变阻器规格“50Ω 1A”，小灯泡规格“6V 0.6A”，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从最右端向左端移动，小灯泡工作电压不能超过其额定电压，灯丝电阻是变化的，则下列说法正确的是（　　） A．滑片向左移动，电压表V2示数变小 B．滑片向左移动，电压表V1示数与电流表A示数之比变小 C．滑动变阻器连入电路阻值不能小于5Ω D．滑片在最右端时灯泡实际功率是0.225W 【分析】A、闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表V1、V2分别测量滑动变阻器和灯泡两端的电压。滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，根据串联分压特点可知电压表V1的示数变化，根据串联电路的电压特点可知电压表V2示数变化； B、根据欧姆定律可知电压表V1示数与电流表A示数之比为滑动变阻器接入电路的阻值，滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的阻值变小； C、根据欧姆定律可知灯泡电阻；电路中电流的最大值为0.6A，根据欧姆定律可知总电阻，根据电阻串联的特点可知滑动变阻器连入电路阻值； D、若灯泡电阻不变，滑片在最右端时，根据欧姆定律可知电路电流，根据P＝I2R可知灯泡实际功率，但灯泡电阻是变化的，据此分析。 【解答】解：A、闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表V1、V2分别测量滑动变阻器和灯泡两端的电压。 滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，根据串联分压特点可知电压表V1的示数变小，根据串联电路的电压特点可知电压表V2示数变大，故A错误； B、根据欧姆定律可知电压表V1示数与电流表A示数之比为滑动变阻器接入电路的阻值，滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，故B正确； C、根据欧姆定律可知灯泡电阻RL＝＝＝10Ω； 电路中电流的最大值为0.6A，根据欧姆定律可知总电阻R＝＝＝15Ω，根据电阻串联的特点可知滑动变阻器连入电路阻值RP＝R﹣RL＝15Ω﹣10Ω＝5Ω，故C正确； D、若灯泡电阻不变，滑片在最右端时，根据欧姆定律可知电路电流I′＝＝＝0.15A， 根据P＝I2R可知灯泡实际功率是PL′＝I′2RL＝（0.15A）2×10Ω＝0.225W，但灯泡电阻是变化的，故D错误； 故选：BC。 【点评】本题考查欧姆定律的应用和电功率的计算，是一道综合题。 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 10．（2分）小球在地面弹跳的频闪照片如图所示。在小球运动的过程中，有一部分机械能转化成了 　内　能，整个过程中，能量的总量 　不变　。（填“增加”或“减少”或“不变”） 【分析】（1）小球在运动过程中和空气摩擦，有一部分机械能转化成了内能； （2）根据能量守恒回答。 【解答】解：如图，小球在地面弹跳，高度越来越低，说明机械能在不断减小，因为小球在运动过程中和空气摩擦，所以有一部分机械能转化成了内能；根据能量守恒可知，能量即不能创生，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式的能转化成其它形式的能。所以在小球运动的整个过程中，能量的总量不变。 故答案为：内；不变。 【点评】本题考查能量的转化、能量守恒定律，是一道基础题。 11．（2分）造成家庭电路中保险丝熔断的原因：一是总功率过大，二是　短路　。在安装带有金属外壳的家用电器时，为了安全用电，家用电器的金属外壳应　接地　。 【分析】（1）造成电流过大的原因有两个：一是总功率过大；二是短路。 （2）金属外壳的用电器一定要接地，防止用电器漏电时发生触电事故。 【解答】解：（1）造成保险丝熔断的原因是电流过大，而造成电流过大的原因有两个：一是总功率过大；二是短路； （2）在安装带有金属外壳的家用电器时，为了安全用电，家用电器的金属外壳应接地，若金属外壳的用电器外壳万一带电，电流会通过导线导入大地，防止造成触电事故的发生。 故答案为：短路；接地。 【点评】本题考查了两个内容：一是造成家庭电路电流过大的原因，二是家用电器接地的原理。这两个现象在生活中都可以见到，要会用物理知识解决实际问题。 12．（2分）2024年5月3日，长征五号运载火箭成功将探月工程嫦娥六号送入预定轨道。火箭利用氢作为燃料，是因为其 　热值　大且密度小的物理性质；一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则这台内燃机的效率为 　35　%。 【分析】热值大的燃料，相同质量完全燃烧后放出的热量更多；根据效率公式得出这台内燃机的效率。 【解答】解： 热值大的燃料，相同质量完全燃烧后放出的热量更多，故现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有较大的热值。 这台内燃机的效率约为η＝100%﹣25%﹣30%﹣10%＝35%。 故答案为：热值；35%。 【点评】本题考查热值和效率的知识，是一道综合题。 13．（2分）如图所示，把两端接有金属接线柱的塑料管、电源、开关、小灯泡用导线组装成电路，闭合开关后，将浓度均匀的盐水从注水口慢慢倒入塑料管中时，发现注入的盐水越多，灯泡越亮，说明盐水的电阻越　小　（选填“大”、“小”），此实验证明电阻大小和导体的　横截面积　有关。 【分析】影响电阻大小的因素有横截面积，长度，材料和温度会影响； 【解答】解：由图可知，利用此装置，可以通过加入盐水的多少，改变液体的横截面积，可以探究液体电阻大小与液体的横截面积的关系，从注水口处不断注入相同浓度的盐水，盐水的体积变大，盐水的横截面积也变大，根据影响电阻的因素和欧姆定律可知，整个电路中的电阻变小，电流变大，灯泡变亮；说明电阻大小和横截面积因素有关。 故答案为：小；横截面积。 【点评】本题考查了影响电阻大小的因素，属于基础题。 14．（2分）发动机是汽车的“心脏”，如图所示是某汽油机汽车部分发动机剖面图，图中的四冲程汽油机正处于　压缩　冲程；若飞轮转速1800r/min，该汽油机每秒做功　15　次。 【分析】（1）根据进气门、排气门的打开和关闭情况以及活塞的运动方向判断汽油机的冲程； （2）根据汽油机飞轮转速求出飞轮每秒的转数；汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2周，对外做功1次，据此求出汽油机每秒做功的次数。 【解答】解：（1）由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽油机此时正处于压缩冲程； （2）汽油机飞轮转速1800r/min＝30r/s，由于汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2周，对外做功1次，所以，该汽油机每秒做功15次。 故答案为：压缩；15。 【点评】本题考查四冲程汽油机冲程的判断、热机做功的有关计算以及功率的计算，解题的关键是知道汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2周，对外做功1次。 15．（2分）如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲图中的电阻丝通电一段时间后，右侧比左侧U形管中液面的高度差大，说明电流通过导体产生的热量跟 　电阻　有关。乙图通电一段时间，电流通过R1产生的热量与通过R2产生的热量之比为 　4：1　。 【分析】电流通过导体产生热量的多少是通过U形管中液面的高度差来反映的。甲图中，右侧比左侧U形管中液面的高度差大，说明电流通过右侧电阻丝产生的热量多。甲图中，两电阻丝串联，通电时间相同，通过它们的电流相等，而右侧电阻丝的电阻大，由此可知电流通过导体产生的热量跟什么有关； 乙图中，R2与一个相同阻值的电阻丝并联后，再与R1串联，R1在干路中，R2在支路中，且三个电阻丝的阻值相同，根据并联电路的电流规律可知通过R1与R2的电流关系，而R1与R2的阻值相同，通电时间相同，由Q＝I2Rt求电流通过R1产生的热量与通过R2产生的热量之比。 【解答】解：电流通过导体产生热量的多少是通过U形管中液面的高度差来反映的。甲图中，右侧比左侧U形管中液面的高度差大，说明电流通过右侧电阻丝产生的热量多。甲图中，两电阻丝串联，通电时间相同，通过它们的电流相等，而右侧电阻丝的电阻大，由此可知电流通过导体产生的热量跟电阻有关； 乙图中，R2与R3并联后，再与R1串联，R1在干路中，R2在支路中。三个电阻丝的阻值相同，由于并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和，所以通过R1是R2的电流的2倍，R1与R2的阻值相同，通电时间相同，由Q＝I2Rt可得，电流通过R1产生的热量与通过R2产生的热量之比 Q1：Q2＝：＝22：12＝4：1。 故答案为：电阻；4：1。 【点评】本题考查实验探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关，以及焦耳定律的应用，明确乙图中通过电阻丝的电流关系是关键之一。 三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4•） 16．（2分）如图所示是某家庭电路进户线和各元件的示意图，请在遵守安全用电原则的前提下，完成家庭电路的连接，其中开关只控制灯泡。 【分析】（1）灯泡的接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点；零线直接接入灯泡的螺旋套。 （2）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：（1）灯泡接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，这样在断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。既能控制灯泡，又能更安全。 （2）安装安全用电原则，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）在如图所示的电路中，有两根导线尚未连接，请用笔画线代替导线补上。补上后要求： ①灯与滑动变阻器串联； ②闭合电键S，向左移动滑动变阻器的滑片，电流表示数变小。 【分析】由题意可知，灯泡与滑动变阻器串联，向左移动滑动变阻器的滑片，电流表示数变小，说明变阻器接入电路中的电阻变大，即右下方接线柱串联在电路中，然后与电流表、开关串联组成电路。 【解答】解：经分析可知，灯泡与滑动变阻器串联，变阻器右下方接线柱与电流表、开关串联组成电路时，向左移动滑动变阻器的滑片，电流表示数变小；由于是两节干电池供电，且有滑动变阻器保护电路，电流表可选用小量程。如下图所示： 【点评】本题考查了根据题意连接实物图，正确的判断滑动变阻器接入电路中的下方接线柱是关键。 四、实验题（本题共4小题，每小题6分，共24分） 18．（6分）如图甲所示是“探究不同物质吸热能力”实验装置，小明用两个相同的烧杯分别装入质量相同的A、B两种液体，用规格相同的电加热器分别加热。 （1）除如图所示的实验器材外，还需准备的测量器材有天平（砝码）和 　秒表　。 （2）实验中记录下两种物质温度随时间变化的图像，如图乙所示，对两杯液体同时加热5min，两杯液体吸收的热量QA　＝　QB（选填“＞”、“＜”或“＝”）； （3）小明继续观察图像并思考：当对两杯液体加热相同的时间时，　B　升高的温度较大，表明 　A　（均选填“A”或“B”）液体的吸热能力更强。 （4）通过实验可以知道：不同物质的吸热能力是不同的。为了比较不同物质这种性质上的差别，物理学中引入了 　比热容　这个物理量。 （5）冬天，小明想自制一个暖手袋，若将质量相同、初温相同的A或B中的一种液体装入暖手袋作为供暖物质，选择 　A　液体，会放出更多的热量（选填“A”或“B”）。 【分析】（1）（2）（3）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，这种方法叫转换法； 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）比热容的概念：单位质量的某种物质升高或降低1℃吸收或放出热量叫做这种物质的比热容。 （5）根据Q＝cmΔt分析。 【解答】解：（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，这种方法叫转换法，故要完成该探究实验，除了图甲中所示的器材外，还需要的测量工具有天平和秒表； （2）在探究“比较不同物质吸热的情况”实验中，是通过加热时间长短来反映物质吸收热量多少的，加热时间相等，所以A、B两种液体吸收的热量QA＝QB； （3）由图可知，当对两杯液体加热相同的时间时，两种液体吸收的热量相同，B升高的温度较大，表明A液体的吸热能力更强； （4）不同物质的吸热能力是不同的。为了比较不同物质这种性质上的差别，物理学中引入了比热容这个物理量； （5）由（3）知A液体的吸热能力更强，比热容更大，根据Q＝cmΔt，质量相同的A、B降低相同的温度，A放热多，效果好，故选择A装入暖手袋作为供暖物质。 故答案为：（1）秒表；（2）＝；（3）B；A；（4）比热容；（5）A。 【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。 19．（6分）学习小组发现在只有一个小灯泡的电路中，灯泡两端的电压与电源两端的电压是相等的。那么，两个或两个以上用电器组成的串联电路中，各用电器两端的电压与电源两端的电压有什么关系？于是对“串联电路电压规律”展开如下探究： （1）小明同学提出，一节干电池电压1.5V，将两节干电池串联使用能够获得3V电压，基于上述结论猜想：串联电路中，各用电器两端电压与电源两端电压的关系可能是 　各用电器两端电压之和等于电源两端电压　。 （2）为了避免探究结论具有偶然性，L1、L2应选择 　不同　（选填“相同”或“不同”）规格的灯泡。 （3）小丽根据如图甲所示的电路图连接实物时，连接好最后一根导线，灯泡立即发光，请你指出小丽操作的不当之处：　连接电路时没有断开开关　。 （4）在测灯泡L1两端电压时，闭合开关S，发现两灯都不亮，电压表示数为零，故障原因可能是灯泡L2　断路　。 （5）用电压表分别测出AB、BC、AC两点间的电压为UAB、UBC、UAC，经过多次实验，将得到的数据记录在表中。分析实验数据，可得到串联电路的电压关系是：　UAB+UBC＝UAC　（用公式表示）。 实验次数 UAB/V UBC/V UAC/V 1 0.8 2.2 3.0 2 1.0 1.9 3.0 3 1.2 1.8 3.0 （6）小亮提出了新的想法，改用滑动变阻器设计了如图乙所示的电路，相比甲图所示实验方案，小亮设计的实验优点是：　移动滑片改变电阻进行多次测量，不需要更换灯泡　。 【分析】（1）根据串联电池的电压分析； （2）为了避免探究结论具有偶然性，L1、L2应选择不同的灯泡； （3）连接电路时开关应断开； （4）根据灯泡不亮分析故障，结合电压表示数分析故障位置； （5）根据表格数据分析结论； （6）根据滑动变阻器可以改变电阻分析。 【解答】解：（1）一节干电池电压1.5V，将两节干电池串联使用能够获得3V电压，因而电池串联电压也是相加，故猜想是串联电路中，各用电器两端电压之和等于电源两端电压。 （2）为了避免探究结论具有偶然性，L1、L2应选择不同的灯泡； （3）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，请你指出小丽操作的不当之处：连接电路时没有断开开关； （4）在测灯泡L1两端电压时，闭合开关S，发现两灯都不亮，电路是断路，电压表示数为零，电压表并联以外的部分断路，故障原因可能是灯泡L2断路。 （5）根据表格数据知，AB、BC、AC两点间的电压为UAB+UBC＝UAC； （6）改用滑动变阻器设计了如图乙所示的电路，相比甲图所示实验方案，可以移动滑片改变电阻进行多次测量，不需要更换灯泡。 故答案为：（1）各用电器两端电压之和等于电源两端电压； （2）不同； （3）连接电路时没有断开开关； （4）断路； （5）UAB+UBC＝UAC； （6）移动滑片改变电阻进行多次测量，不需要更换灯泡。 【点评】本题是探究串联电路电压的特点，属于中档题。 20．（6分）物理学习小组在完成探究“电流与电压的关系”时，记录了如下实验过程： 【问题】电压是产生电流的原因，电流与电压有怎样的定量关系呢？ （1）除电压外，影响电流大小的因素还可能有 　电阻　。 【证据】 （2）为完成探究，连接如图甲所示电路图，请你用笔画线代替导线，帮助该小组把实物图连接完整。 （3）实验中，滑动变阻器的主要作用是 　保护电路，改变定值电阻两端的电压　。 （4）按照连接好的电路进行实验，定值电阻R＝5Ω，移动滑片，测得数据如下表所示，学习小组选择用图像法处理数据，在方格纸上描出数据点如图乙所示，请你连线确定电流I与电压U的关系图像。 实验序号 1 2 3 4 5 6 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.1 0.2 0.5 0.6 【解释】 （5）根据数据及图像，得出结论：电阻一定时，　通过导体的电流与导体两端的电压成正比　。 【交流】 （6）隔壁小组同学在做同样的探究问题时，记录电流I与电压U的关系图像如图丙所示，请帮助该小组分析原因：　电压表并联在了滑动变阻器两端　。 【分析】（1）影响电流大小的因素是电压和电阻； （2）把电压表并联在待测电阻两端，根据电源电压，确定电压表所选量程； （3）滑动变阻器在实验中起到保护电路和改变定值电阻两端的电压的作用； （4）把画出的电流与电阻的对应点连接起来； （5）由连接的I﹣U图像，判断电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压的关系； （6）图丙中I﹣U图像是一条直线，电压为零时，电流最大，电压增大时，电流变小，由此判断电压表接入的位置； 【解答】（1）影响电流大小的因素除了电压还有电阻； （2）电压表并联在待测电阻两端，由电源是两节干电池组成，确定电压表所选量程为0﹣3V连入电路，电路的连接情况如下： （3）滑动变阻器在实验中所起的作用：保护电路和和改变定值电阻两端的电压； （4）把电流与电阻对应点连接起来： （5）定值电阻的I﹣U图像是一条经过原点的直线，由此可知电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比； （6）图丙中I﹣U图像是一条直线，电压为零时，电流最大，电压增大时，电流变小，由此可知电压表并联在了滑动变阻器两端。 故答案为：（1）电阻；（2）见解答；（3）保护电路，改变定值电阻两端的电压；（4）见解答；（5）通过导体的电流与电梯两端的电压成反比；（6）电压表并联在了滑动变阻器两端。 【点评】本题考查了实物图的连接，滑动变阻器在探究电流与电压关系实验中的作用，图像绘制，通过实验数据归纳在电阻一定时，通过导体的电流与导体电阻的关系，欧姆定律的应用。 21．（6分）小明想用“伏安法”测量小灯泡灯丝电阻，实验器材有两节干电池，额定电压为2.5V的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。 【实验思路】 （1）实验原理：“伏安法”测电阻根据公式 　R＝　。 （2）设计电路图：要求测量不同电压下小灯泡的电阻，请在虚线框内画出实验电路图。 【实验过程】 （3）根据电路图连接好电路，闭合开关，移动滑片至某处，电流表的指针如图甲所“此时电流表的示数是 　0.26　A；继续移动滑片，测出小灯泡在不同电压下对应的电流值，并绘制出了小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。 【实验结论】 （4）分析图乙可知：小灯泡正常工作时电阻为 　10　Ω。 （5）小明想计算小灯泡在不同电压下的电阻的平均值来减小测量误差，他的想法是否合理并说明理由 　不合理，灯丝电阻随温度变化而变化　。 【解释交流】 （6）继续研究图像，同伴提出问题：图中的阴影部分的面积能够表达的物理含义是 　电压为1V，电流为0.1A时小灯泡的电功率　。 【分析】（1）本实验的原理是R＝； （2）测量不同电压下小灯泡的电阻，电路中应该串联在滑动变阻器； （3）根据电流表的量程和分度值读数； （4）由图乙可知小灯泡正常发光时的电流，根据欧姆定律计算出小灯泡正常发光时的电阻； （5）小灯泡的电阻随温度的升高而变大； （6）分析图丙可知图中阴影部分面积的物理含义。 【解答】解：（1）本实验的原理是R＝； （2）测量不同电压下小灯泡的电阻，电路中应该串联在滑动变阻器，如图所示： ； （3）如图甲所示，电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，此时电流表的示数为0.26A； （4）如图乙所示，小灯泡定值电阻两端电压为2.5V时，电流为0.25A，小灯泡正常工作时电阻R＝＝＝10Ω； （5）不合理，因为不同电压时，灯丝的温度不同，电阻不同，求电阻的平均值没有实际的物理意义； （6）图中阴影部分面积的物理含义是电压为1V，电流为0.1A时小灯泡的电功率。 故答案为：（1）R＝；（2）见解答图；（3）0.26；（4）10；（5）不合理，灯丝电阻随温度变化而变化；（6）电压为1V，电流为0.1A时小灯泡的电功率。 【点评】本题考查了伏安法测电阻的实验，是初中物理非常重要的一个实验，要熟练掌握电压表、电流表及滑动变阻器的正确使用。 五、综合应用题（本题共3小题，共22分） 22．（6分）围炉煮茶是现在年轻人喜欢的休闲方式。如图所示为某折叠卡式炉，采用罐装丁烷气体作为燃料。水壶装入2kg初温为30℃的水，用卡式炉加热至100℃。用去十分之一的丁烷（已知罐装丁烷容量为250g，水的比热容为（c＝4.2×103J/（kg•℃），丁烷的热值为q＝4.8×107J/kg）。求： （1）水吸收的热量。 （2）丁烷完全燃烧放出的热量。 （3）卡式炉的加热效率。 【分析】（1）根据Q吸＝cm（t﹣t0）得出水吸收的热量； （2）根据Q放＝m′q得出丁烷完全燃烧放出的热量； （3）根据效率公式得出卡式炉的加热效率。 【解答】解：（1）水吸收的热量为： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣30℃）＝5.88×105J； （2）丁烷完全燃烧放出的热量为： Q放＝m′q＝×kg×4.8×107J/kg＝1.2×106J； （3）卡式炉的加热效率η＝＝＝49%。 答：（1）水吸收的热量为5.88×105J； （2）丁烷完全燃烧放出的热量为1.2×106J； （3）卡式炉的加热效率为49%。 【点评】本题考查热量的计算，主要有水吸热公式、燃料燃烧放热公式以及热效率公式的应用。 23．（10分）如表所示是某型号电蒸锅的铭牌，内部加热盘电路如图所示，R1、R2是水箱中加热盘内的电热丝。闭合开关S1开始工作，当加热盘温度升高到103℃时，温控开关S2自动切换到保温状态。求：（不考虑电阻随温度变化） 型号 多功能双层蒸炖一体锅—G65A 工作电压 220V 加热功率 1210W 保温功率 110W （1）判断加热和保温状态对应的开关S2的位置； （2）求R1、R2的阻值； （3）小华用电蒸箱蒸鸡蛋羹，加热工作10min后保温5min，此过程共消耗多少电能。 【分析】（1）由图可知，当S1闭合、S2接a时，R1、R2串联，当S1闭合、S2接b时，只有R2工作，根据串联电路的电阻特点和P＝可知电蒸锅加热状态和保温状态的电路连接； （2）根据加热功率和P＝可求出R2的阻值，根据保温功率和P＝可求出R1、R2的串联总电阻，根据串联电路的电阻特点求出R1的阻值； （3）根据W＝Pt分别求出加热过程和保温过程消耗的电能，据此求出消耗的总电能。 【解答】接：（1）由图可知，当S1闭合、S2接a时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路的总功率最小，电蒸锅处于保温状态； 当S1闭合、S2接b时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电蒸锅处于加热状态； （2）由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝40Ω； R1、R2的串联总电阻：R＝＝＝440Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R1的阻值：R1＝R﹣R2＝440Ω﹣40Ω＝400Ω； （3）由P＝可知，电蒸锅加热过程消耗的电能：W＝P加热t＝1210W×10×60s＝7.26×105J， 保温过程消耗的电能：W2＝P保温t＝110W×5×60s＝3.3×104J， 消耗的总电能：W1＝W1+W2＝7.26×105J+3.3×104J＝7.59×105J。 答：（1）S2接a时，电蒸锅处于保温状态；S2接b时，电蒸锅处于加热状态； （2）R1、R2的阻值分别为400Ω、40Ω； （3）此过程共消耗的总电能为7.59×105J。 【点评】本题考查串联电路的特点、电功率公式以及电功公式的应用，属于电功率多挡位问题，难度不大。 24．（6分）课外学习小组对胸灯展开研究，下面是研究过程。 【项目提出】 学习小组观察路灯结构，发现顶端除了LED灯外，还有一个小风扇和两块太阳能电池板，如图甲所示。于是学习小组对路灯的构造及其工作过程展开研究。 【项目分析】 （1）路灯的供电机制 根据学过物理知识，小组同学提出想法：小风扇和太阳能电池都是电路的发电部件，如图乙所示，分别将风能和太阳能转化为电能，以 　化学　能储存在蓄电池中。太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它属于 　半导体　（填“导体”、“半导体”或“超导体”）。 （2）路灯的电路连接 ①这套风光互补路灯中有两只LED灯（），请在图乙虚线框中画出两只LED灯的连接电路图。 ②两只LED灯上均标有“12V，3W”字样，灯正常发光时，通过开关S的电流为 　0.5　A。 【项目实施】 （3）学习小组查阅了大量关于风光互补发电系统的资料，资料显示，风光互补发电系统是将风能和太阳能结合，借助合理的技术手段，实现两种能源的互补利用，从而提升供电系统的连续性。为了最大化风能和太阳能的发电效率且保护系统安全，系统采用最大功率点跟踪的控制策略，简单地说就是根据预测风速和光照情况制定调度计划，再实时监控实际的风速与光照，根据实际与预测的差别决定是否调整调度计划。设置实际风速与预测风.速相差1m/s以上或实际光照强度与预测光照强度相差50W/m2以上时，调整调度计划。下表是某天调度算法显示风速和光照强度预测结果，请根据上述设置要求判断哪些时间的调度计划需要调整：　10：00和12：00　。 表1调度算法风速和光照强度预测结果 时间 预测风速（m/s） 实际风速（m/s） 预测光照强度（W/m2） 实际光照强度（W/m2） 调度计划调整 08：00 5 4.8 300 290 09：00 6 6.2 400 390 10：00 7 5.1 500 480 11：00 6 6.5 600 580 12：00 5 4.5 700 620 13：00 4 4.1 600 590 14：00 3 3.3 500 470 15：00 4 3.8 400 380 【项目拓展】 （4）某一家庭年耗电量3650kW•h，如果家用电器全部改用太阳能电池供电（供电效率为η1＝25%，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为P＝800W/m2，按1年365天，平均每天5h光照计算，同时配有高效（η2＝80%）蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是 　12.5　m2。 【分析】（1）目前直接利用太阳能的途径主要有两种：一种是用集热器把水等物质加热，例如太阳能热水器；另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能；半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。 （2）根据二极管的单向导电性画图；并联电路干路电流等于各支路电流之和。 （3）分析表格数据进行判断。 （4）由W＝Pt计算发光面积。 【解答】解：（1）路灯的供电机制 根据学过物理知识，小组同学提出想法：小风扇和太阳能电池都是电路的发电部件，如图乙所示，分别将风能和太阳能转化为电能，以化学能储存在蓄电池中。太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它属于半导体。 （2）路灯的电路连接 ①这套风光互补路灯中有两只LED灯（），因为LED灯有单向导电性，所以正极与蓄电池正极相连，在图乙虚线框中画出两只LED灯的连接电路图如下所示： 。 ②两只LED灯上均标有“12V，3W”字样，灯正常发光时，通过开关S的电流为I干＝2I＝2×＝2×＝0.5A。 （3）学习小组查阅了大量关于风光互补发电系统的资料，资料显示，风光互补发电系统是将风能和太阳能结合，借助合理的技术手段，实现两种能源的互补利用，从而提升供电系统的连续性。为了最大化风能和太阳能的发电效率且保护系统安全，系统采用最大功率点跟踪的控制策略，简单地说就是根据预测风速和光照情况制定调度计划，再实时监控实际的风速与光照，根据实际与预测的差别决定是否调整调度计划。设置实际风速与预测风.速相差1m/s以上或实际光照强度与预测光照强度相差50W/m2以上时，调整调度计划。根据上述设置要求结合表格数据可判断10：00（速度差大于1m/s）和12：00（光照强度差大于50W/m2）时间的调度计划需要调整。 （4）某一家庭年耗电量3650kW•h，如果家用电器全部改用太阳能电池供电（供电效率为η1＝25%，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为P＝800W/m2，按1年365天，平均每天5h光照计算，同时配有高效（η2＝80%）蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是：W＝η1η2Pt，则3650kW•h＝25%×80%×0.8kW/m2×S×365×5h，解之得S＝12.5m2。 故答案为：（1）化学；半导体；（2）①见解析；②0.5；（3）10：00和12：00；（4）12.5。 【点评】本题综合考查了太阳能的利用及其相关的知识点。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$