精品解析：广东省深圳市龙岗区2024-2025学年九年级上学期期末考试物理试题

龙岗区2024-2025学年度第一学期九年级适应性考试试题 物理 注意事项： 1.本试卷共8页，满分70分，考试时间60分钟。 2.答题前，请将学校、班级、姓名和考号用规定的笔写在答题卡指定的位置上，并将条形码粘贴在答题卡的贴条形码区。请保持条形码整洁、不污损。 3.本卷试题，考生必须在答题卡上用规定的笔作答；凡在试卷、草稿纸上作答的，其答案一律无效。单项选择题每小题选出最佳答案后，用2B铅笔将答题区内对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案；答题卡必须保持清洁，不能折叠。 4.考试结束，请将答题卡交回。 主题一：能效革命——厨房中的物理 燃气灶的高效能量转换降低了碳排放，对环境可持续发展有积极影响。 1. 燃气的特殊气味是人为添加的臭味剂所产生的，而不是燃气本身所固有的。加入臭味剂的目的是（　　） A. 增大燃气的热值 B. 燃气泄漏时，更容易识别 C. 使燃气的分子热运动更快 D. 提高燃气燃烧时的加热效率 2. 从20世纪初至今，燃气灶的加热效率从30%增加到60%以上。以下做法不能提高加热效率的是（　　） A. 使用智能燃气灶根据烹饪需求实时调整火力大小 B. 优化燃烧室设计，确保燃料与空气的混合更加充分 C. 使用热值更小的燃料 D. 回收烟气中的热量，用于预热进入燃烧室的空气 3. 为了比较燃气炉与电热水壶的加热效率，某实验小组使用燃气炉与电热水壶分别将初温为的水加热到沸腾（一个标准大气压下），相关实验数据记录如下表。燃气的热值约为。 电热水壶 燃气炉 加热时间 2min30s 加热时间 4min 电能表指示灯闪烁次数 40次 消耗燃气 电价 0.67元 燃气价格 3.6元 （1）由表格中数据可知：_____的加热效率更高； （2）小明认为：使用燃气炉加热时，需要的时间更长，所以它的加热效率更低。他的判断不合理，你的科学依据是_____； （3）请写出使用电热水壶的一个优势：_____。 主题二电的由来——生活中的物理 “电”的由来可以追溯到公元前6世纪。从古至今，人们从未停止对电学的探索…… 4. 冬天，梳头时头发易飞起、打结。为减少此困扰，应选择（　　） A. 塑料梳甲 B. 塑料梳乙 C. 牛角梳甲 D. 牛角梳乙 5. 以下是小明自制“柠檬电池”的步骤。以下做法正确的是（　　） A. 【明原理】柠檬电池工作时将电能转化为化学能 B. 【标两极】将电压表正、负接线柱分别与A、B相连，若指针右偏，则A可标记为电池正极 C. 【测电流】可将电流表并联接在测柠檬电池的电流 D. 【增电压】若要使灯泡更亮，可将多个柠檬并联 6. 小明设计了“地磅”的电路图，如图甲所示，滑杆可在竖直放置的电阻上滑动，当货车质量增大时，电表示数_____（选填“变大”/“变小”），但该电路有_____的安全隐患。优化后的电路设计方案见图乙，则方案乙除了可以解决以上安全隐患，还有_____的优点（写一条即可）。 7. 1731年，格雷因区分了导体与绝缘体，让人们了解了不同材料的导电性能。项目小组决定追溯科学家研究的历程，在家开展项目式学习： 【项目提出】影响溶液导电性大小的因素有哪些？ 针筒材质：PVC塑料 当地室温25℃ 针筒 ① ② ③ ④ 溶液 盐水 盐水 小苏打 盐水 温度/℃ 室温 液柱高度/cm 5 8 5 5 针筒直径/cm 1.5 1.5 1.5 3 ________ 【项目设计】 （1）实验器材有：规格不同的针筒，不同种溶液，两个电流表等。若要探究溶液的导电性大小与液体种类的关系，请你选择两个合适针筒，并用笔画线代替导线在图2中将电路图连接完整； （2）小明设计了如上实验表格，则表格中“_____”处应填_____。 【项目交流】 （3）某次实验中测得①号针筒的电流，④号针筒的电流如图丙所示。可得出初步结论：_____。 （4）结合以上实验器材，还可探究溶液的导电性能与_____有关系。 8. 小明去养老院做社工，为老年人设计一个夜间感应灯电路，可实现在夜晚检测到人体活动时自动开启LED灯，其中S1为红外传感器（感应到红外线时自动闭合，否则断开），S2为光敏传感器（光线弱时自动闭合，光线强时自动断开）。请用笔画线代替导线将电路图连接完整。 9. 小明在探究通过导体的电流大小与哪些因素有关时，使用了以下实验器材：电源电压恒为，定值电阻六个（、、、、、），滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干。 实验一： （1）探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，电路连接后，移动滑动变阻器的滑片，采用描点方式，绘制了图乙的图像，由②到③的过程中滑动变阻器向_____（选填“A”或“B”）端移动。 （2）分析图像乙可得出结论：_____ 实验二： （3）探究通过导体的电流与导体电阻的关系时，正确连接电路后，闭合开关，小明发现电压表有示数，电流表无示数，则其故障是_____ （4）图丙是此实验中绘制的图像，由图可知，电压表的示数控制为_____V不变； （5）当接入电阻时，发现无论怎么移动滑片，电压表都无法达到实验中需要的电压值，为解决这一问题，可采取的办法有_____（写一种方法即可） 10. 小明喜欢养植物，为了帮助自己更好地照顾植物，他设计了一个智能植物浇水系统，如题10图甲所示； 【项目名称】“设计智能浇水控制系统” 【项目要求】控制电路中有一个比较器（未画出），当电路中土壤湿度，传感器两端的电压时，水泵启动给植物浇水；当电路中土壤湿度，传感器两端的电压时，水泵关闭； 【器材选择】电源电压、电流表、定值电阻、土壤湿度传感器、开关、导线等； 【项目制作】 （1）根据要求设计了如图乙所示的电路，要满足上述项目要求，应选择图丙中的湿度传感器_____（选填“A”或“B”）； （2）水泵自动启动时，土壤湿度传感器的阻值大小； 【项目评价】 （3）小明测试该系统时发现当电流表示数为时，一水泵停止工作，请通过计算判断是否符合项目要求？请分析可能原因并提出改进建议。 主题三：电的发展——智能化生活 近年来，我国智能化技术高速发展，极大地提升了生活的便利性和舒适度。 11. 国内众多汽车企业在技术研发、产品设计等方面不断创新。下列关于新能源汽车灯光设计，说法不正确的是（　　） A. 从节能减排考虑，可选择发光效率高的LED灯作为光源 B. 若要改变大灯亮度，可在大灯电路中串联一个可变电阻 C. 为了夜间开车安全，车内阅读灯应选择功率较大的LED灯 D. 为实现大灯亮度自动调节，可在车上安装光敏电阻 12. 智能电能表的计量误差在2%以内就是合格的。小明为检测他家的智能电能表（见题图）是否合格，关掉了家里其他用电器，让铭牌为“220V 1200W”的电磁炉单独工作了，结果发现电能表脉冲指示灯闪烁了324次，通过计算得出电磁炉消耗的电能是_____，据此可以判断他家的智能电能表是_____（选填“合格”或“不合格”）的。该智能电能表可以支持下列所有用电器（各1个）同时使用吗？请回答并说出你的理由：_____。 用电器 电冰箱 洗衣机 电饭煲 空调 电磁炉 额定功率 220W 330W 660W 1500W 1200W 13. 智能家居中，很多用电器的设计利用了电流的热效应，通过控制电流、电阻和通电时间来实现智能化管理。小明学习完焦耳定律，决定动手探究一下。 （1）请写出利用电流热效应工作的一款家用电器：_______ （2）为了比较电流和电阻对电流通过导体产生的热量哪个影响更大，小明改进了探究焦耳定律的实验装置，如题图所示，已知，。 a.只闭合S1，通电一段时间后，小明发现其中一个U形管的液面高度差没有变化，则发生此现象的原因可能是：_____ b.故障排除后，重新通电一段时间，_____（选填“左侧”或“右侧”）U形管内液柱的高度差更大。 c.闭合S1和S2，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，表明_____（填“电流”或“电阻”）影响更大。 14. 为了提高驾乘者在的舒适度，某车企多款车型的智能座椅都配备了通风和加热功能。在炎热天气，座椅通风能有效降低座椅表面温度；在寒冷天气，座椅通风和加热结合使用，能迅速提升座椅表面温度。题图是一款智能座椅的电路简化图，其中电源电压为，通风系统功率为，座椅通风和加热结合系统功率可在和之间连续调节，滑动变阻器为加热电阻。 （1）炎热天气中使用智能座椅，开关应接_____（选填“”或“和”），此时电路中流过的电流为多少？_____ （2）如果你是该智能座椅的设计师，为了电路安全，又要使座椅通风和加热结合系统功率可在和之间连续调节，请你分析下该如何设置滑动变阻器阻值大小的可调范围？ 主题四：能的交响——跨学科中的物理 电能，现代生活的无形力量，贯穿于各个学科领域，让我们揭开它在跨学科应用中的神秘面纱吧。 15. 冬天，小明的外婆总是手冷，他想为外婆做一个“暖宝宝”。 【驱动任务】制作一个暖宝宝 【方案设计】小明选择了5节串联的镍氢电池（充满电时电压为1.2V），一个电阻、开关和导线等材料，并绘制了电路图，如图所示。 （1）小明了解到，为了使暖宝宝发热温度适宜，应控制发热功率不高于12W，他应选用最小阻值R＝_____电阻； （2）小明希望暖宝宝通电后，能较快变热，他选择水作为介质，你认为可行吗？请说明理由：_____； （3）小圳了解到，某款暖宝宝的广告词中提到“使用天然鹅绒代替塑胶，保暖性能提升6倍”。请推测，导热性能更好的是_____（选填“天鹅绒”或“塑胶”）； （4）暖宝宝刚通电时，温度没有明显的变化，外婆以外暖宝宝坏了。但过了一段时间，暖宝宝温度有明显升高。为了让电路接通后能立即判断暖宝宝是否正常工作，请在以上电路中增加一个电学元件：_____； （5）外婆觉得暖宝宝温度偏低，请你对产品的电路设计提出改进建议：_____。 16. 小明家预购置一部新能源汽车。他了解到，某品牌汽车将搭载先进的“刀2”技术，有望帮助纯电车的续航顺利突破。于是小明查阅了关于第二代刀片电池的相关信息： “刀片电池是一种新型的磷酸铁锂电池，第二代刀片电池在技术上进行了多项优化和升级。采用了新型风液混合均温散热系统，以更好地控制电池包的温度，降低发热概率。能量密度从第一代的增至第二代的，提升幅度高达35%。这一提升有望显著提高纯电动车的续航水平……” 什么是电池能量密度？它的提升对汽车续航有多大影响？小明展开了项目式学习。 【项目任务】提高电池能量密度对续航的影响 子任务一】了解电池能量密度 电池能量密度是衡量电池性能的一个重要指标，指电池充满电时储存的电能与其质量的比值。高能量密度的电池在相同重量下能提供更多的电能。不同类型的电池具有不同的能量密度。电池能量密度还受到其材料体系的影响。此外，材料压实密度、碳含量和活性物质百分比、电解液、电池制造工艺、温度和压力等环境因素，都会影响电池能量密度。 （1）阅读上文，写出电池能量密度的文字表达式_____。 （2）小明联想到，寒假时，家里的电动汽车在北方老家时的续航里程比在深圳时低，请你据此提出一个影响电池能量密度大小的猜想：_____。 【子任务二】比较电池能量密度 小明发现他的遥控车有两种不同的充电电池：镍氢电池（充满电时电压为1.2V）和锂离子电池（充满电的电压为），他设计了以下方案比较两者的能量密度： ①将两种电池充满电，分别与相同规格的小灯泡、开关、导线连接，如图所示； ②用秒表记录小灯泡能工作的时间； ③根据，可知小灯泡工作的时间与消耗的电能成正比，求出时间和电池质量之比，即可比较几种电池能量密度。 （3）小明有额定电压为和这两个规格的小灯泡，他应选择=_____的小灯泡做实验。 （4）请你写出小明的实验方案存在的不合理之处：_____。 （5）小红在此基础上，添加了电压表和电流表。实验中收集到的数据如下： 电池种类 电压表示数 电流表示数 灯泡工作时间 电池总质量 锂离子电池 3.7V 0.3A 200min 38g 镍氢电池 2.4V 0.24A 500min 50g 通过计算，能量密度较大的是_____。小红认为小明的实验需要耗时太长，请你写出一个减少耗时的有效措施：_____。 【子任务三】电池能量密度的提升对续航的影响 （6）小明查阅到一款电车相关参数见表，还了解到汽车在行驶时，除了受到地面的摩擦力，还会受空气阻力，该款汽车在常温常压下，在车速时，空气阻力的大小与汽车行驶速度的平方成正比，如图所示。请结合以上信息，计算在满电状态下，该汽车用第二代刀片电池比起第一代刀片电池，在水平沥青道路（摩擦力约为总重力的0.015倍）上，以最高时速匀速行驶，理论上最多能增加续航_____km。（保留一位小数，不计零件之间的摩擦） 总质量 1.5t 电池能量密度 140W·h/kg 电池质量 300kg 最高续航 600km 最大功率 160kW 最大时速 160km/h （7）实际上，汽车在满电状态下，也达不到预期续航公里数。请你提出一条除了提高电池能量密度以外的提升续航的策略：_____。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 龙岗区2024-2025学年度第一学期九年级适应性考试试题 物理 注意事项： 1.本试卷共8页，满分70分，考试时间60分钟。 2.答题前，请将学校、班级、姓名和考号用规定的笔写在答题卡指定的位置上，并将条形码粘贴在答题卡的贴条形码区。请保持条形码整洁、不污损。 3.本卷试题，考生必须在答题卡上用规定的笔作答；凡在试卷、草稿纸上作答的，其答案一律无效。单项选择题每小题选出最佳答案后，用2B铅笔将答题区内对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案；答题卡必须保持清洁，不能折叠。 4.考试结束，请将答题卡交回。 主题一：能效革命——厨房中的物理 燃气灶的高效能量转换降低了碳排放，对环境可持续发展有积极影响。 1. 燃气的特殊气味是人为添加的臭味剂所产生的，而不是燃气本身所固有的。加入臭味剂的目的是（　　） A. 增大燃气的热值 B. 燃气泄漏时，更容易识别 C. 使燃气的分子热运动更快 D. 提高燃气燃烧时的加热效率 【答案】B 【解析】 【详解】AD．热值是燃料的一种属性，燃气燃烧时的加热效率是有效利用的热量与燃气产生的总热量的比值；燃气加入的臭味剂会随燃气一起燃烧，但不会对燃烧过程产生显著影响，不会改变燃气的热值或热效率，故AD不符合题意； B．燃气的特殊气味是人为添加的臭味剂所产生的，而不是燃气本身所固有的。加入臭味剂的目的是燃气泄漏时，更容易识别，让使用者提高警惕，故B符合题意； C．燃气中加入臭味剂不能使燃气的分子热运动更快，也不是加臭味剂的目的，故C不符合题意。 故选B。 2. 从20世纪初至今，燃气灶的加热效率从30%增加到60%以上。以下做法不能提高加热效率的是（　　） A. 使用智能燃气灶根据烹饪需求实时调整火力大小 B. 优化燃烧室设计，确保燃料与空气的混合更加充分 C. 使用热值更小的燃料 D. 回收烟气中的热量，用于预热进入燃烧室的空气 【答案】C 【解析】 【详解】A．使用智能燃气灶时，根据烹饪需求实时调整火力大小，可以节约燃气，提高燃料的利用率，从而提高热机效率，故A不符合题意； B．优化燃烧室设计，确保燃料与空气的混合更加充分，可以提高燃料的利用率，从而提高热机效率，故B不符合题意； C．热值是燃料的一种特性，热值越小，相同质量的燃料在相同条件下，完全燃烧放出的热量越少；使用热值更小的燃料完成同一项任务需要的燃料更多，不能提高加热效率，故C符合题意； D．回收烟气中的热量，用于预热进入燃烧室的空气，可以提高燃料的利用率，从而提高热机效率，故D不符合题意。 故选C。 3. 为了比较燃气炉与电热水壶的加热效率，某实验小组使用燃气炉与电热水壶分别将初温为的水加热到沸腾（一个标准大气压下），相关实验数据记录如下表。燃气的热值约为。 电热水壶 燃气炉 加热时间 2min30s 加热时间 4min 电能表指示灯闪烁次数 40次 消耗燃气 电价 0.67元 燃气价格 3.6元 （1）由表格中的数据可知：_____的加热效率更高； （2）小明认为：使用燃气炉加热时，需要的时间更长，所以它的加热效率更低。他的判断不合理，你的科学依据是_____； （3）请写出使用电热水壶的一个优势：_____。 【答案】（1）电热水壶 （2）电热水壶和煤气炉在相同时间内放出的热量不同 （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 一个标准大气压下，将初温为的水加热到沸腾，水吸收的热量为 据表可知，使用燃气炉完全燃烧0.007m3，放出的热量为 燃气炉的加热效率为 使用电热水壶消耗的电能为 电热水壶的加热效率为 因此电热水壶的加热效率更高。 【小问2详解】 由于电热水壶和煤气炉在相同时间内放出的热量不同，因此不能通过加热时间的长短来表示两种装置放出热量的多少。 【小问3详解】 使用电热水壶，避免了明火的使用，降低了火灾风险。 主题二电的由来——生活中的物理 “电”的由来可以追溯到公元前6世纪。从古至今，人们从未停止对电学的探索…… 4. 冬天，梳头时头发易飞起、打结。为减少此困扰，应选择（　　） A. 塑料梳甲 B. 塑料梳乙 C. 牛角梳甲 D. 牛角梳乙 【答案】C 【解析】 【详解】梳头时头发易飞起、打结，是因为头发与梳子摩擦起电，而梳子与头发摩擦后，头发带上同种电荷，带同种电荷，相互排斥，故头发会飞起、打结； AB．塑料梳子与头发摩擦，容易起电，故AB不符合题意； CD．牛角梳不容易摩擦起电，同时还有隔离静电的作用，但C梳子的齿稀疏，更容易梳透头发，不容易打结，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 5. 以下是小明自制“柠檬电池”的步骤。以下做法正确的是（　　） A. 【明原理】柠檬电池工作时将电能转化为化学能 B. 【标两极】将电压表正、负接线柱分别与A、B相连，若指针右偏，则A可标记为电池正极 C. 【测电流】可将电流表并联接在测柠檬电池的电流 D. 【增电压】若要使灯泡更亮，可将多个柠檬并联 【答案】B 【解析】 【详解】A．柠檬电池工作时将化学能转化为电能，故A错误； B．电压表有明确的正负接线柱之分，将电压表正、负接线柱分别与A、B相连，若指针右偏，说明电压表的正负接线柱连接正确，因此与电压表正接线柱连接的A为水果电池的正极，故B正确； C．电流表相当于导线，与柠檬电池直接相连会发生电源短路，故C错误； D．电池串联会累加电压，因此若要使灯泡更亮，可将多个柠檬串联，故D错误。 故选B。 6. 小明设计了“地磅”的电路图，如图甲所示，滑杆可在竖直放置的电阻上滑动，当货车质量增大时，电表示数_____（选填“变大”/“变小”），但该电路有_____的安全隐患。优化后的电路设计方案见图乙，则方案乙除了可以解决以上安全隐患，还有_____的优点（写一条即可）。 【答案】 ①. 变大 ②. 将电源短接 ③. 见解析 【解析】 【详解】[1]由图甲可知，电表串联在电路中，所以该电表应该是电流表。当货车质量增大时，滑杆P向下滑动，电阻R接入的有效电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流将增大，则电表示数变大。 [2]由于整个电路中没有其他电阻，而滑杆P可以滑到电阻R的最下端，此时电阻R接入的有效电阻为0，此时电源被短路了。 [3]由图乙可知，电路中电阻R全部接入到电路中，为定值电阻，根据欧姆定律，整个电路中电流不变，而电压表测的是电阻R上面部分的电压，当没有重物在地磅上时，滑片P在电阻R的最上端，没有电阻，此时电压表的读数为0，当货车质量增大时，电阻R上面部分的电阻增大，电压也将增大，故方案乙除了可以解决之前电路容易短路的安全隐患外，还有的优点：①电压表盘可以从0刻度线开始记数；②表盘改装后刻度均匀。 7. 1731年，格雷因区分了导体与绝缘体，让人们了解了不同材料的导电性能。项目小组决定追溯科学家研究的历程，在家开展项目式学习： 【项目提出】影响溶液导电性大小的因素有哪些？ 针筒材质：PVC塑料 当地室温25℃ 针筒 ① ② ③ ④ 溶液 盐水 盐水 小苏打 盐水 温度/℃ 室温 液柱高度/cm 5 8 5 5 针筒直径/cm 1.5 1.5 1.5 3 ________ 【项目设计】 （1）实验器材有：规格不同的针筒，不同种溶液，两个电流表等。若要探究溶液的导电性大小与液体种类的关系，请你选择两个合适针筒，并用笔画线代替导线在图2中将电路图连接完整； （2）小明设计了如上实验表格，则表格中“_____”处应填_____。 【项目交流】 （3）某次实验中测得①号针筒的电流，④号针筒的电流如图丙所示。可得出初步结论：_____。 （4）结合以上实验器材，还可探究溶液的导电性能与_____有关系。 【答案】（1） （2）电流表示数 （3）在其他条件相同时，溶液横截面积越大，导电性越强 （4）温度（同种液体横截面积不变时液体的长度） 【解析】 【小问1详解】 探究溶液的导电性的大小与液体种类的关系，要控制除了液体不同种类外的其他条件都相同，故选择①、③，电路连接如图 【小问2详解】 实验中用电压相同时通过溶液的电流大小来表示溶液的导电性，表格中则表格中第一列最后一行处应填电流表的示数。 【小问3详解】 ①号针管是盐水，电流，④号针管是盐水，如图，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流表示数为0.2A；两个针管同为盐水，盐水柱的长度相同， ④针管的横截面积是①针管的两倍，而通过④针管的电流是①针管的两倍，由此可知，在其他条件相同时，溶液横截面积越大，导电性越强。 【小问4详解】 从上面的实验器材①、②可知，还可以保持液体的种类和针筒的横截面积相同，改变液体的长度，测量电流的大小，故探究液体的导电性的大小与同种液体横截面积不变时液体长度的关系；上面的实验是在室温25℃时进行的，可以改变室内与液体的温度，探究液体的导电性能与温度的关系。 8. 小明去养老院做社工，为老年人设计一个夜间感应灯电路，可实现在夜晚检测到人体活动时自动开启LED灯，其中S1为红外传感器（感应到红外线时自动闭合，否则断开），S2为光敏传感器（光线弱时自动闭合，光线强时自动断开）。请用笔画线代替导线将电路图连接完整。 【答案】 【解析】 【详解】由题知，夜间感应灯需在晚上且有人活动时才开启，即S、S1、S2都闭合时，灯泡才亮，所以S1、S2应串联，电路的连接如图所示： 9. 小明在探究通过导体的电流大小与哪些因素有关时，使用了以下实验器材：电源电压恒为，定值电阻六个（、、、、、），滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干。 实验一： （1）探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，电路连接后，移动滑动变阻器的滑片，采用描点方式，绘制了图乙的图像，由②到③的过程中滑动变阻器向_____（选填“A”或“B”）端移动。 （2）分析图像乙可得出结论：_____ 实验二： （3）探究通过导体的电流与导体电阻的关系时，正确连接电路后，闭合开关，小明发现电压表有示数，电流表无示数，则其故障是_____ （4）图丙是此实验中绘制的图像，由图可知，电压表的示数控制为_____V不变； （5）当接入电阻时，发现无论怎么移动滑片，电压表都无法达到实验中需要的电压值，为解决这一问题，可采取的办法有_____（写一种方法即可） 【答案】（1）A （2）当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 （3）电流表短路 （4）2 （5）换用最大阻值更大滑动变阻器 【解析】 【小问1详解】 探究导体的电流与电压的关系电阻不变，移动滑动变阻器的滑片，由图像可知，由②到③的过程中，电流变大，由欧姆定律可知，电路中的总电阻变小，故滑动变阻器的滑片向A端移动。 【小问2详解】 从图乙可知，电阻一定时，电阻R的图像是过原点的一条直线，是正比例函数的图线，故可得结论：当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 【小问3详解】 正确连接电路后，闭合开关，电压表有示数，电流表无示数，故障是电流表短路，没有电流流过电流表，此时电路仍是通路，定值电阻两端有电压。 【小问4详解】 由丙图的数据可得 探究电流与电阻的关系时，需保持定值电阻两端的电压不变，从图像丙可知，电压表的示数控制2V不变。 【小问5详解】 当接入30Ω电阻时，保持定值电阻两端电压2V不变，由串联电路中电压的分配规律得滑动变阻器两端的电压 故滑动变阻器的最大阻值 当接入电阻时，发现无论怎么移动滑片，电压表都无法达到实验中需要的电压值，可能是滑动变阻器的阻值太小，为解决这一问题，可采取的办法有换用最大阻值更大的滑动变阻器。 10. 小明喜欢养植物，为了帮助自己更好地照顾植物，他设计了一个智能植物浇水系统，如题10图甲所示； 【项目名称】“设计智能浇水控制系统” 【项目要求】控制电路中有一个比较器（未画出），当电路中土壤湿度，传感器两端的电压时，水泵启动给植物浇水；当电路中土壤湿度，传感器两端的电压时，水泵关闭； 【器材选择】电源电压、电流表、定值电阻、土壤湿度传感器、开关、导线等； 【项目制作】 （1）根据要求设计了如图乙所示的电路，要满足上述项目要求，应选择图丙中的湿度传感器_____（选填“A”或“B”）； （2）水泵自动启动时，土壤湿度传感器的阻值大小； 【项目评价】 （3）小明测试该系统时发现当电流表示数为时，一水泵停止工作，请通过计算判断是否符合项目要求？请分析可能原因并提出改进建议。 【答案】（1）A （2）7.5Ω （3）否，计算见解析，见解析 【解析】 【小问1详解】 根据图柄可知，当电路中土壤湿度，A传感器两端的电压为3V时，B传感器两端的电压小于3V，当电路中土壤湿度，A传感器两端的电压为5V时，B传感器两端的电压为4V，故A传感器符合题意。 【小问2详解】 由图乙·可知，与串联，，恰好启动，定值电阻两端的电压为 电路中的电流为 水泵自动启动时，土壤湿度传感器的阻值大小 【小问3详解】 计算过程：当时，总电阻为 土壤湿度传感器的阻值为 湿敏电阻两端的电压为 该系统不合格，改进建议：增大的阻值；换用更小的电源电压。 主题三：电的发展——智能化生活 近年来，我国智能化技术高速发展，极大地提升了生活的便利性和舒适度。 11. 国内众多汽车企业在技术研发、产品设计等方面不断创新。下列关于新能源汽车灯光的设计，说法不正确的是（　　） A. 从节能减排考虑，可选择发光效率高的LED灯作为光源 B. 若要改变大灯亮度，可在大灯电路中串联一个可变电阻 C. 为了夜间开车安全，车内阅读灯应选择功率较大的LED灯 D. 实现大灯亮度自动调节，可在车上安装光敏电阻 【答案】C 【解析】 【详解】A．随着LED技术的不断进步，LED灯的能效比不断提高，这使得LED灯在照明需求相同的情况 下，消耗的电能更少，有利于环保和节能，故A正确，不符合题意； BD．将大灯串联一个可变电阻，改变可变电阻连入电路的电阻，就改变了电路的总电阻，从而改变了电路中的电流，同时大灯分得电压发生改，由知，大灯的实际功率发生改变，从而改变了其亮度；同理将光敏电阻与大灯串联时，随着环境亮度发生改变时，光敏电阻的阻值发生改变，能改变大灯的亮度，故BD正确，不符合题意； C．汽车的挡风玻璃相当于平面镜，车内开灯越亮时，车内物体较亮，会通过挡风玻璃成车内景物清晰的像，影响司机观察路况，容易发生交通事故，故C错误，符合题意。 故选C。 12. 智能电能表的计量误差在2%以内就是合格的。小明为检测他家的智能电能表（见题图）是否合格，关掉了家里其他用电器，让铭牌为“220V 1200W”的电磁炉单独工作了，结果发现电能表脉冲指示灯闪烁了324次，通过计算得出电磁炉消耗的电能是_____，据此可以判断他家的智能电能表是_____（选填“合格”或“不合格”）的。该智能电能表可以支持下列所有用电器（各1个）同时使用吗？请回答并说出你的理由：_____。 用电器 电冰箱 洗衣机 电饭煲 空调 电磁炉 额定功率 220W 330W 660W 1500W 1200W 【答案】 ①. 0.2 ②. 合格 ③. 见解析 【解析】 【详解】[1][2]由图可知，电能表上参数1600imp/(kW·h)表示每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次，指示灯闪烁324次，电能表测量电磁炉消耗的电能 电磁炉单独工作10min应消耗的电能 电能表测量消耗电能的差值ΔW=W-W′=0.2025kW·h-0.2kW·h=0.0025kW·h 智能电能表的计量误差为 智能电能表的计量误差在2%以内，所以他家的智能电能表是合格的。 [3]由电能表参数知，他家电能表允许通过的最大电流为40A，能接用电器的最大功率P大=UI=220V×40A=8800W 由表中数据知，所有用电器（各1个）同时使用时的总功率P总=220W+330W+660W+1500W+1200W=3910W<8800W 所以表中所列用电器（各1个）可以同时使用。 13. 智能家居中，很多用电器的设计利用了电流的热效应，通过控制电流、电阻和通电时间来实现智能化管理。小明学习完焦耳定律，决定动手探究一下。 （1）请写出利用电流热效应工作的一款家用电器：_______ （2）为了比较电流和电阻对电流通过导体产生的热量哪个影响更大，小明改进了探究焦耳定律的实验装置，如题图所示，已知，。 a.只闭合S1，通电一段时间后，小明发现其中一个U形管的液面高度差没有变化，则发生此现象的原因可能是：_____ b.故障排除后，重新通电一段时间，_____（选填“左侧”或“右侧”）U形管内液柱的高度差更大。 c.闭合S1和S2，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，表明_____（填“电流”或“电阻”）影响更大。 【答案】（1）电饭煲 （2） ①. 密闭装置漏气 ②. 右侧 ③. 电流 【解析】 【小问1详解】 由生活经验知，电饭煲、电热水壶、电熨斗等都是利用电流热效应工作的。 小问2详解】 [1]由图2知，只闭合S1，R1与R2串联，通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，说明与此相连的容器可能漏气，导致热量向外散失，也可能是对应电阻丝短路。 [2]故障排除后，重新通电一段时间，通电时间和电流相等，且，由可知，R2上的产生热量较多，所以右侧U形管内液柱的高度差更大。 [3]闭合S1和S2，R2与R3并联后再与R1串联，，所以通过R1的电流等于通过R2的电流的2倍；左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，说明电流通过左侧电阻丝R1产生的热量更多；，，说明电流对热量的产生影响更大。 14. 为了提高驾乘者在的舒适度，某车企多款车型的智能座椅都配备了通风和加热功能。在炎热天气，座椅通风能有效降低座椅表面温度；在寒冷天气，座椅通风和加热结合使用，能迅速提升座椅表面温度。题图是一款智能座椅的电路简化图，其中电源电压为，通风系统功率为，座椅通风和加热结合系统功率可在和之间连续调节，滑动变阻器为加热电阻。 （1）炎热天气中使用智能座椅，开关应接_____（选填“”或“和”），此时电路中流过的电流为多少？_____ （2）如果你是该智能座椅的设计师，为了电路安全，又要使座椅通风和加热结合系统功率可在和之间连续调节，请你分析下该如何设置滑动变阻器阻值大小的可调范围？ 【答案】（1） ①. ②. 2A （2），见解析 【解析】 【小问1详解】 [1]在炎热天气，不能座椅加热，但需要电动机工作，给座椅吹风，据图可知，开关应接。 [2]只有电动机工作，已知电源电压为，通风系统功率为，此时电路中的电流为 【小问2详解】 座椅通风和加热结合系统工作时，据图可知，电路为与电动机并联，当系统功率为时，加热功率为 滑动变阻器阻值 当系统功率为时，加热功率为 滑动变阻器阻值为 滑动变阻器的阻值大小可调范围为。 主题四：能的交响——跨学科中的物理 电能，现代生活的无形力量，贯穿于各个学科领域，让我们揭开它在跨学科应用中的神秘面纱吧。 15. 冬天，小明外婆总是手冷，他想为外婆做一个“暖宝宝”。 【驱动任务】制作一个暖宝宝 【方案设计】小明选择了5节串联的镍氢电池（充满电时电压为1.2V），一个电阻、开关和导线等材料，并绘制了电路图，如图所示。 （1）小明了解到，为了使暖宝宝发热温度适宜，应控制发热功率不高于12W，他应选用最小阻值R＝_____的电阻； （2）小明希望暖宝宝通电后，能较快变热，他选择水作为介质，你认为可行吗？请说明理由：_____； （3）小圳了解到，某款暖宝宝的广告词中提到“使用天然鹅绒代替塑胶，保暖性能提升6倍”。请推测，导热性能更好的是_____（选填“天鹅绒”或“塑胶”）； （4）暖宝宝刚通电时，温度没有明显的变化，外婆以外暖宝宝坏了。但过了一段时间，暖宝宝温度有明显升高。为了让电路接通后能立即判断暖宝宝是否正常工作，请在以上电路中增加一个电学元件：_____； （5）外婆觉得暖宝宝温度偏低，请你对产品的电路设计提出改进建议：_____。 【答案】（1）3Ω （2）不可行，水的比热容大，温度升高得较慢 （3）塑胶 （4）小灯泡 （5）并联多一个电阻或减少定值电阻的阻值或增加电源电压 【解析】 【小问1详解】 发热功率不小于12W，五节串联电池的电压为U＝5×1.2V＝6V 则他应选用最小电阻的阻值为 【小问2详解】 水的比热容较大，等质量的水和其他物质吸收相同的热量，升温更小，所以变热更慢，故不可行。 【小问3详解】 某款暖宝宝的广告词中提到“使用天然鹅绒代替塑胶，保暖性能提升6倍”说明其导热性能弱一些，可知导热性能更好的是塑胶。 【小问4详解】 在线路中可以串联一个小灯泡，若小灯发光，说明电路正常，暖宝宝正常工作。 【小问5详解】 由知，为了提高发热功率可并联一个发热电阻从而减小总电阻，或减小定值电阻的阻值或增加电源电压。 16. 小明家预购置一部新能源汽车。他了解到，某品牌汽车将搭载先进的“刀2”技术，有望帮助纯电车的续航顺利突破。于是小明查阅了关于第二代刀片电池的相关信息： “刀片电池是一种新型的磷酸铁锂电池，第二代刀片电池在技术上进行了多项优化和升级。采用了新型风液混合均温散热系统，以更好地控制电池包的温度，降低发热概率。能量密度从第一代的增至第二代的，提升幅度高达35%。这一提升有望显著提高纯电动车的续航水平……” 什么是电池能量密度？它的提升对汽车续航有多大影响？小明展开了项目式学习。 【项目任务】提高电池能量密度对续航的影响 【子任务一】了解电池能量密度 电池能量密度是衡量电池性能的一个重要指标，指电池充满电时储存的电能与其质量的比值。高能量密度的电池在相同重量下能提供更多的电能。不同类型的电池具有不同的能量密度。电池能量密度还受到其材料体系的影响。此外，材料压实密度、碳含量和活性物质百分比、电解液、电池制造工艺、温度和压力等环境因素，都会影响电池能量密度。 （1）阅读上文，写出电池能量密度的文字表达式_____。 （2）小明联想到，寒假时，家里的电动汽车在北方老家时的续航里程比在深圳时低，请你据此提出一个影响电池能量密度大小的猜想：_____。 【子任务二】比较电池的能量密度 小明发现他的遥控车有两种不同的充电电池：镍氢电池（充满电时电压为1.2V）和锂离子电池（充满电的电压为），他设计了以下方案比较两者的能量密度： ①将两种电池充满电，分别与相同规格的小灯泡、开关、导线连接，如图所示； ②用秒表记录小灯泡能工作的时间； ③根据，可知小灯泡工作的时间与消耗的电能成正比，求出时间和电池质量之比，即可比较几种电池能量密度。 （3）小明有额定电压为和这两个规格的小灯泡，他应选择=_____的小灯泡做实验。 （4）请你写出小明的实验方案存在的不合理之处：_____。 （5）小红在此基础上，添加了电压表和电流表。实验中收集到的数据如下： 电池种类 电压表示数 电流表示数 灯泡工作时间 电池总质量 锂离子电池 3.7V 0.3A 200min 38g 镍氢电池 2.4V 0.24A 500min 50g 通过计算，能量密度较大的是_____。小红认为小明的实验需要耗时太长，请你写出一个减少耗时的有效措施：_____。 【子任务三】电池能量密度提升对续航的影响 （6）小明查阅到一款电车相关参数见表，还了解到汽车在行驶时，除了受到地面的摩擦力，还会受空气阻力，该款汽车在常温常压下，在车速时，空气阻力的大小与汽车行驶速度的平方成正比，如图所示。请结合以上信息，计算在满电状态下，该汽车用第二代刀片电池比起第一代刀片电池，在水平沥青道路（摩擦力约为总重力的0.015倍）上，以最高时速匀速行驶，理论上最多能增加续航_____km。（保留一位小数，不计零件之间的摩擦） 总质量 1.5t 电池能量密度 140W·h/kg 电池质量 300kg 最高续航 600km 最大功率 160kW 最大时速 160km/h （7）实际上，汽车在满电状态下，也达不到预期续航公里数。请你提出一条除了提高电池能量密度以外的提升续航的策略：_____。 【答案】（1） （2）电池能量密度可能与温度有关，同一电池，温度越低，电池能量密度越小 （3）3.8V （4）接在两种电池上时，小灯泡不能正常工作，灯泡的实际功率不同 （5） ①. 锂离子电池 ②. 电路中并联多个相同的灯泡 （6）179.8 （7）适当降低速度，使空气的阻力与摩擦力的和最小，可以增大续航 【解析】 【小问1详解】 电池能量密度是衡量电池性能的一个重要指标，指电池充满电时储存的电能与其质量的比值，文字表达式为： 【小问2详解】 寒假时，家里的电动汽车在北方老家时的续航里程比在深圳时低，由此可知，电池能量密度可能与温度有关，同一电池，温度越低，电池能量密度越小。 【小问3详解】 镍氢电池充满电时电压为1.2V，锂离子电池充满电的电压为，为了电路安全，电源电压不应高于灯泡的额定电压，故选择3.8V的小灯泡。 【小问4详解】 接在两种电池上时，小灯泡不能正常工作，灯泡的实际功率不同，不能用相同时间消耗相同的电能来比较能量密度。 【小问5详解】 [1]锂离子电池的能量密度为 镍氢电池的能量密度为 故能量密度较大的是锂离子电池。 [2]实验需要耗时太长，为减少耗时可增大电路的总功率，有效措施是在电路中并联多个灯泡，使电路的总电流增大，由可知，电路的总功率增大，在消耗电能不变时，由可知，耗时缩短。 【小问6详解】 由题意可知，当车速大于或等于5m/s时，空气的阻力与汽车行驶速度的平方成正比，则以最高时速行驶时，受到空气的阻力 摩擦力 汽车匀速行驶时受到的阻力与牵引力是平衡力，汽车受到的牵引力为 第二代刀片电池充满电时储存的电能 第一代刀片电池充满电时储存的电能 该汽车用第二代刀片电池比用第一代刀片电池理论上最多能增加续航 理论上最多能增加续航179.8km。 【小问7详解】 由知，电池存储的能量一定，要使电动车行驶的距离远，可以减小牵引力，汽车匀速行驶，牵引力等于空气阻力和摩擦力的和，降低速度可以使空气的阻力减小，由流体压强与流速的关系可知，减速的同时增大了汽车对地面的压力，从而增大了摩擦力；当车速合适时，空气的阻力与摩擦力的和可以达到最小值；因此适当降低速度，使空气的阻力与摩擦力的和最小，可以增大续航。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $