专题02 电流和电路（竞赛培优精练）九年级物理上学期全国通用

专题02电流和电路 竞赛培优精练 一、单选题 1.毛皮摩擦过的橡胶棒去接触不带电的验电器A,A的金属箔片张角变大，如图所示。再 用C棒去同时接触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。则下列说法正确的是() A.C棒与其手柄D均为导体 B.当C棒接触两验电器的金属球时，电子的定向移动方向为B到A C.当C棒接触两验电器的金属球时，瞬时电流方向为B到A D.毛皮摩擦橡胶棒的过程中，电子是由橡胶棒转移到毛皮 2.如图所示，下列说法正确的是() ①只闭合开关S1时，三个小灯泡串联，A1测L的电流 ②只闭合开关S1、S时，只有L1被短路，A1和A2的示数相等 ③只闭合开关S1、S2时，L2和L被短路，A1和A的示数相等 ④三个开关都闭合时，若A2示数0.5A,A示数0.4A,则通过L3和L1的电流之差是0.1A A.只有①②③ B.只有②③④ C.只有①②④ 试卷第1页，共3页 D.只有①③④ 3.在图中所示电路中，电源电压相同且保持不变，电路元件均完好，电流表A的示数比 A2大。下列方案中有可能使两电流表示数相同的是() ①用一个更小的电阻替换R: ②将图(a)中的R与图(b)中的R,互换； ③用一个更大的电阻替换R2: ④将图(a)中的R,与图(b)中的R影互换。 R R R2 (a) (b) A.①③ B.②④ C.②③④ D.①②③④ 4.小渝为声光控（有声音时声控开关自动闭合；光线较暗时光控开关自动闭合）楼道灯增 S S2 加了两个开关 ， 既能实现晚上有声音时灯会亮，又能避免雷雨天气灯会不断被点亮， 还能实现让灯一直亮，符合这一设想的电路是( 声控 光控 声控光控 A S2 B 声控 光控 声控光控 S S S2 ☒ 5.用带负电的橡胶棒去接触不带电的验电器A,A的金属箔片张角变大，如图所示。再用 C棒同时去接触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。则下列说法正确的是() 试卷第2页，共3页 A.验电器工作原理是异种电荷相互吸引 B.C棒与其手柄D均为导体 C.当C棒接触两验电器的金属球时，产生的电流方向为A到B D.当C棒接触两验电器的金属球时，产生的电流方向为B到A 6.如图所示的四个灯泡的连接方式说法正确的是() 1⑧84⑧48 A.四个灯泡并联 B.四个灯泡串联 C.、L、L并联，再与串联 LL4串联 D.上、L并联，再与、 二、多选题 7.验电器A、B原本均不带电，如图所示，先用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器A,A的 金属箔张开。再用带手柄D的直棒C同时接触验电器A、B的金属球，发现A的金属箔张 角变小，B的金属箔张开，下列说法中错误的是() A.验电器的工作原理是同种电荷互相排斥 B.直棒C为导体，手柄D为绝缘体 C.丝绸摩擦玻璃棒的过程中，电子由丝绸转移到玻璃棒 D.直棒C同时接触两验电器的金属球时，直棒C中的电流方向为从B向A 试卷第3页，共3页 三、填空题 8.在如图所示电路，闭合开关后，已知电流表A的示数是A示数的15倍；电流表A的 示数为0.6A,且A的示数为A示数的2倍，则通过三个灯泡的电流之比是：山：山 A. &⑧ A L A 9.如图所示，电流表有两个量程为0-0.6A和0-3A,开关闭合时，A和A的指针偏转角 度相同，且此时通过 、L的电流之比为61：当把灯泡从电路中拆除时，发现A的示 数减少了0.6A,则通过2的电流为一。 10.如图所示电路中，三个电阻器中有两个的阻值相等，电流表内阻不计，如果电流表 A1、A2的示数分别为0.2A和0.3A,则通过A的电流可能是或一。 试卷第4页，共3页 R R 四、作图题 11.如图所示的电路中，有几根导线尚未连接，请用笔画线代替导线补上。补上后要求： (1)两灯泡并联。 (2)电流表测灯L的电流(0.5A)。 12.按题目要求作图。 (1)如图，AC为一杠杆，O为支点，在B点处挂一重物，请画出杠杆在图示位置平衡时， 受到的最小动力F、阻力F的示意图以及阻力臂l2: A年 B (2)如图，某沿海地区形成海陆风，请在虚线框内用“箭头”表示夜晚近地面的风向： C 海洋 陆地 (3)在图所示的两个虚线框内分别填入电源或开关的符号，并满足闭合任何一个开关都能使 试卷第5页，共3页 小灯泡L发光，图中“箭头”表示开关闭合后的电流方向。 13.如图所示，是一种防倾斜报警电路原理图，通过灯泡提示被检测装置的倾斜情况。图 中S为重力开关，金属棒α可绕悬挂点O自由转动，始终处于竖直状态。报警电路固定在 某一物体上。当物体处于竖直方向时，α在导线A、B中间，不与A、B接触：当物体向左 偏离竖直方向时（左低右高），灯泡L亮；当物体向右偏离竖直方向时（左高右低），灯 泡L2亮。请按上面的要求把电路图画完整（画图时要求线路所有转折处均垂直）。 ⑧ L ⑧ 左 右 14.如图，A、B、C、D四个相同的小球静止时处于同一水平面上，悬线为绝缘体，若A 球带正电，请标出D球所带电荷种类及B球对A球的作用力F示意图。 ⊙ A B C 0 15.小明用两个单刀双掷开关、一个LED灯和若干导线，设计一个楼梯灯电路。无论是楼 上或楼下都可以任意开灯、熄灯，既可以在楼下开灯到楼上熄灯，又可以在楼上开灯到楼 下熄灯，请你根据小明设计的意图，用笔画线代替导线完成电路。 试卷第6页，共3页 LED灯一 触点 0 触点 楼上开关 触点 触点 楼下开关 楼梯 五、实验题 16.在图所示的电路中，电源电压保持不变，开关断开，小灯不发光。已知电路中仅有一 处故障，且只发生在电阻R或灯L上。 ()小王同学仅根据小灯不发光，直接排除了一种故障：一。然后，仅根据电流表的示 数情况又排除了一种故障： (2)小王同学排除了这两种故障后，在不更改电路的情况下，最终确定了故障情况，请写出 他的操作方法及判断的依据： 17.为了验证并联电路的电流特点，小乐设计了如图所示的电路进行实验。 020.4 又A L A 甲 乙 丙 丁 ()小乐先将电流表接在所在的支路上，画了电路图甲，请你在图乙中用笔画线代替导线， 分别将导线α，b正确的连接到相应的接线柱上。 (2)当她刚正确连接完所有的导线，两个灯泡立即发光，电流表指针偏向零刻度线左方，其 原因分别是和一。 试卷第7页，共3页 ③)过了一会儿后，观察到灯：继续发北，但灯不发光，电流表的示数为零，电路可能 存在的故障是 (4)排除故障后，她测出了支路的电流后想再测2支路以及干路上的电流，于是她连接 了如图丙所示的电路，当开关闭合后，两灯都发光，两个电流表的指针所指位置均为图丁 所示，则通过灯上的电流为A,通过灯L的电流为A。 (⑤)根据测量结果，在误差允许范围内你认为并联电路中电流规律是一。 六、计算题 18。如图所示的电路中，电源电压保持不变，当只闭合开关S时，电流表A的示数是 03A,问：（要求先画等效电路再解答） (①此时通过灯泡的电流是多少安？ ②当开关S、S。、S都闭合时，灯泡中的电流是 00m A,电流表A的示数是 .4A 此时通过灯泡和的电流各是多少安？ 七、综合题 19.增程式汽车作为一种新型绿色交通工具。它的动力系统主要由电池、电动机和增程器 组成，增程器主要由一个发动机（内燃机）和发电机组成，如图所示。在电池能量充足的 情况下，车辆以“纯电模式”行驶，此时发动机不工作，完全依赖电池进行驱动。当电池 的电量不足时，车辆以“增程模式”行驶，增程器启动，发动机驱动发电机产生电能，这 试卷第8页，共3页 些电能一部分直接驱动电动机，其余部分充入电池，以备后续使用。通过这种方式，使汽 车续航距离大大增加，并且在中低速行驶时（市区内），由于内燃机不直接参与驱动，因 此可以一直维持较高的效率，相比普通燃油车更省油。下表是某品牌增程式汽车的部分参 数，“电动机的能量效率”指电动机驱动汽车行驶克服阻力做的功与消耗电能之比，“增 程系统的效率”指发电机输出的电能与汽油完全燃烧产生的热量之比。 个发电机 电池 发动机 电动机 某品牌增程式电动汽车部分参数 电池容量 32kW.h 电动机的能量效率 90% 增程系统的效率 40% 风阻系数 0.24Ns21(kgm) 车身尺寸 (长1)5m×(宽b)2m×(高h)1.8m 车头正面投影面积m2 0.8 ()在“增程模式”下，当发电机给电池充电时，电池相当于一（选填“电源”或“用电 器”)。 (2)小明的爸爸某天驾驶传统燃油汽车上下班，己知上下班的总路程为20k,传统燃油汽 车的能量效率（指汽车行驶时克服阻力做的功与汽油完全燃烧放出的热量之比）为30%， 每天的油耗为2kg。若驾驶该增程式汽车，在“增程模式”下行驶相同距离，相比传统燃 油汽车一天可以节省多少kg汽油？（设传统燃油汽车和该增程式汽车行驶相同距离克服阻 力做的功相同，q汽取4.5×10Jkg)(计算结果保留一位小数) 正面风阻力×2 (3)已知汽车的风阻系数=空气密度×车头正面投影面积×车速的平方，则该款汽车以50km/ h的时速行驶100km克服正面风阻力做多少功？（空气密度取1.2kgm3) 20.为了响应国家“低碳环保”的号召，小明家购买了一辆混合动力汽车，如图甲所示。 混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可 试卷第9页，共3页 以充当发电机给蓄电池充电。汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动 力，使汽车行驶：当需要高速行驶，蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向 车轮输送动力，另外通过电机给蓄电池充电。 火花塞 指示灯 曲轴 器 定时开关 0 甲 今 ()在太阳的照射下车内温度很快升高，内能一（选填“增大”“不变”或“减小”）， 这是通过一（选填“做功”或“热传递”）方式改变其内能的。 (2)当发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于一（选填“用电器”或“电源”），蓄电池 的化学能（选填“增大”或“减小”）。 (3)如图乙所示，汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同 时闪亮、同时熄灭，如果其中一个损坏时，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中 的连接方式为一（选填“串联”或“并联”），转向横杆相当于电路中的一。 (4)在该混合动力汽车上装有一种定时音乐播放器，其原理如图丙所示，当闭合开关S, “定时开关”处于闭合状态时，播放器（选填“会”或“不会”）播放音乐。 (⑤)图丁所示是四冲程汽油机的一冲程。汽车行驶过程中，闻到尾气有汽油味，说明汽油 没有完全燃烧，则汽油的热值一（选填“变大”、“变小”或“不变”）。若该汽油机 使用热值更高的燃料，则汽油机的效率一（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (6)一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800rmin,此汽油机每秒钟完成一个做功冲程， 靠飞轮惯性完成个冲程。 (7)已知某次没电时，消耗了700g汽油为汽车提供了3×10J的有用功，则汽油完全燃烧放 出的热量为_J,若该过程中内燃机的效率为30%，则此测试过程中蓄电池增加的电能 为J。(q汽滋=4.6×10J/kg) 21.2023年3月25日我国自主研制的首款氢燃料飞机验证机在沈阳某机场完成首飞。 试卷第10页，共3页 专题02 电流和电路 竞赛培优精练 一、单选题 1．毛皮摩擦过的橡胶棒去接触不带电的验电器A，A的金属箔片张角变大，如图所示。再用C棒去同时接触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。则下列说法正确的是（　　） A．C棒与其手柄D均为导体 B．当C棒接触两验电器的金属球时，电子的定向移动方向为B到A C．当C棒接触两验电器的金属球时，瞬时电流方向为B到A D．毛皮摩擦橡胶棒的过程中，电子是由橡胶棒转移到毛皮 【答案】C 【详解】A．用C棒去同时接触A、B验电器的金属球，电荷发生了转移，说明C棒是导体。手柄D是人手握持的部分，为了防止电荷通过人体导入大地，手柄D必须是绝缘体，故A错误； B．验电器A带负电，有多余的电子，验电器B不带电，当用导体C棒连接A和B时，A上多余的电子会通过C棒向B发生定向移动，所以电子的定向移动方向为从A到B，故B错误； C．物理学中规定，正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反。因为电子的定向移动方向为从A到B，所以瞬时电流方向为从B到A，故C正确； D．毛皮和橡胶棒摩擦时，橡胶棒的原子核束缚电子的能力比毛皮强，所以电子会从毛皮转移到橡胶棒上，使橡胶棒带负电，毛皮带正电，故D错误。 故选C。 2．如图所示，下列说法正确的是（ ） ①只闭合开关S1时，三个小灯泡串联，A1测L1的电流 ②只闭合开关S1、S3时，只有L1被短路，A1和A2的示数相等 ③只闭合开关S1、S2时，L2和L3被短路，A1和A3的示数相等 ④三个开关都闭合时，若A2示数0.5A，A3示数0.4A，则通过L3和L1的电流之差是0.1A A．只有①②③ B．只有②③④ C．只有①②④ D．只有①③④ 【答案】D 【详解】①只有开关S1闭合时，电流流入三个灯泡，只有一条电流路径，则三个灯泡串联，A1测L1的电流，①正确； ②只闭合开关S1、S3时，只有灯泡L3发光，是灯泡L3的简单电路，L1和L2被短路，A1和A2的示数相等，②错误； ③只闭合开关S1、S2时，只有灯泡L1发光，是灯泡L1的简单电路，L2和L3被短路，A1和A3都测L1的电流，其示数相等，③正确； ④三个开关都闭合时，三个灯泡并联，A3测通过L1和L2的总电流，A2的示数是0.5A；A2测通过L2和L3的总电流，A3的示数是0.4A，则通过L3和L1的电流之差是0.1A，④正确，综上，正确的是①③④，错误的是②，故ABC错误，D正确。 故选D。 3．在图中所示电路中，电源电压相同且保持不变，电路元件均完好，电流表A1的示数比A2大。下列方案中有可能使两电流表示数相同的是（　　） ①用一个更小的电阻替换R3；    ②将图（a）中的R2与图（b）中的R1互换； ③用一个更大的电阻替换R2；    ④将图（a）中的R1与图（b）中的R3互换。 A．①③ B．②④ C．②③④ D．①②③④ 【答案】B 【详解】①闭合开关S后，由a电路图可知，电路为R1与R2的并联电路，电流表A1测干路中的电流，由b电路图可知，电路为R1与R3的串联电路，电流表A2测电路中电流。并联电路中总电阻小于任何一个支路的电阻，即a电路中的总电阻小于R1的电阻，用一个更小的电阻替换R3，由于串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，即b电路中的总电阻始终大于R1的电阻，即a电路中的总电阻小于b电路中的总电阻，电源电压相同且不变，故电流表A1的示数仍然比A2大，故①不符合题意； ②若将（a）中的R2与（b）中的R1互换，则a电路中的总电阻为，b电路中的总电阻为，两电路中的总电阻有可能相同，故有可能使两电流表的示数相同，故②符合题意； ③用一个更大的电阻替换R2，则a电路中的总电阻仍然小于R1的电阻，b电路中的总电阻仍然大于R1的电阻，即电流表A1的示数仍然比A2大，故③不符合题意； ④若将（a）中的R1与（b）中的R3互换，则a电路中的总电阻为，b电路中的总电阻为，两电路中的总电阻有可能相同，故有可能使两电流表的示数相同，故④符合题意；综上所述，有可能使两电流表示数相同的是②④，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 4．小渝为声光控（有声音时声控开关自动闭合；光线较暗时光控开关自动闭合）楼道灯增加了两个开关、，既能实现晚上有声音时灯会亮，又能避免雷雨天气灯会不断被点亮，还能实现让灯一直亮，符合这一设想的电路是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．图中声控和光控开关串联在一个支路，S1和S2串联在另一个支路，两个支路并联，要实现声光控，需要断开S1和S2所在的支路，但无法实现“避免雷雨天会不断被点亮”的功能，因为没有开关可以断开声光控支路，故A不符合题意； B．电路中，声控开关、光控开关串联，再与开关S2并联后，与开关S1串联，当S1闭合，在晚上有声音时，灯会被点亮；若S1断开，即使晚上有声音，灯也不会被点亮，能避免雷雨天气灯会不断被点亮；当S1、S2都闭合时，灯能一直亮，故B符合题意； C．电路中，在晚上有声音时，声控开关、光控开关同时闭合，灯会被点亮，或者开关S1、S2同时闭合时，灯会被点亮；若S1闭合，即使晚上没有声音，灯也会一直亮；若S2闭合，不管白天或晚上，只要有声音，灯也会亮，不能避免雷雨天气灯会不断被点亮，故C不符合题意； D．电路中，开关S1、S2并联后，与声控开关、光控开关串联，当S1或S2闭合，同时在晚上有声音时，声控开关、光控开关同时闭合，灯会被点亮，在白天或者晚上没有声音时，灯不会亮；若S1、S2断开，在晚上有声音时，灯也不会亮，不能实现让灯一直亮，故D不符合题意。   故选B。 5．用带负电的橡胶棒去接触不带电的验电器A，A的金属箔片张角变大，如图所示。再用C棒同时去接触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。则下列说法正确的是（    ） A．验电器工作原理是异种电荷相互吸引 B．C棒与其手柄D均为导体 C．当C棒接触两验电器的金属球时，产生的电流方向为A到B D．当C棒接触两验电器的金属球时，产生的电流方向为B到A 【答案】D 【详解】A．验电器是利用同种电荷相互排斥的原理工作的，故A错误； B．C棒为导体，而手柄D应为绝缘体，否则电荷会通过人体流出，故B错误； CD．用带负电的橡胶棒去接触不带电的验电器A时，验电器A也会带负电，用C棒去同时接触A、B验电器的金属球时，因验电器A带了负电，则A验电器上的自由电子向B验电器转移，又因为负电荷定向移动的方向与电流方向相反，所以产生的电流方向为从B到A，故C错误，D正确。 故选D。 6．如图所示的四个灯泡的连接方式说法正确的是（    ） A．四个灯泡并联 B．四个灯泡串联 C．、、并联，再与串联 D．、并联，再与、串联 【答案】C 【详解】由电路图知，图中四个灯泡中，灯L1、L2、L3是并列连接，所以三个灯泡并联，然后再与L4串联，等效电路图如下图所示： 故C正确，ABD错误。 故选C。 二、多选题 7．验电器A、B原本均不带电，如图所示，先用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器A，A的金属箔张开。再用带手柄D的直棒C同时接触验电器A、B的金属球，发现A的金属箔张角变小，B的金属箔张开，下列说法中错误的是（　　） A．验电器的工作原理是同种电荷互相排斥 B．直棒C为导体，手柄D为绝缘体 C．丝绸摩擦玻璃棒的过程中，电子由丝绸转移到玻璃棒 D．直棒同时接触两验电器的金属球时，直棒中的电流方向为从向 【答案】CD 【详解】A．验电器是利用同种电荷相互排斥的原理工作的，故A正确，不符合题意； B．由题意可知，直棒C应是导体，手柄D应为绝缘体，否则电荷会通过人体导出，故B正确，不符合题意； C．丝绸摩擦玻璃棒的过程中，电子由玻璃棒转移到丝绸，玻璃棒失去电子，带正电，故C错误，符合题意； D．用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器A，A的金属箔张开，此时验电器A带正电，用带绝缘柄的金属杆将两个验电器的金属球接触时，B验电器上自由电子向验电器A转移，负电荷移动的方向与电流方向相反，故产生的电流方向为A到B，故D错误，符合题意。 故选CD。 三、填空题 8．在如图所示电路，闭合开关后，已知电流表的示数是示数的1.5倍；电流表的示数为0.6 A，且的示数为示数的2倍，则通过三个灯泡的电流之比是 A． 【答案】 【详解】根据电路图可知，电流从正极出发，一条经过L3、电流表A3、电流表A1流入电源负极；另一条先经过电流表A2后出现分支，一条经过L1流入电源负极，另一条经过L2、A1流入电源负极，因此三个灯泡连接方式是并联，电流表A3测灯泡L3的电流，电流表A2测灯泡L1、L2的总电流，电流表A1测灯泡L2、L3的总电流，电流表A2的示数为0.6A，故，A2的示数为A1示数的2倍，故A1示数为0.3A，故，电流表A1的示数是A3示数的1.5倍，故A3示数为0.2A，则通过灯泡L3的电流为0.2A，通过灯泡L2的电流是 通过灯泡L1的电流是 所以通过三个灯泡的电流之比 9．如图所示，电流表有两个量程为0~0.6A和0~3A，开关闭合时，和的指针偏转角度相同，且此时通过、的电流之比为6:1；当把灯泡从电路中拆除时，发现的示数减少了0.6A，则通过的电流为 。 【答案】0.05A 【详解】由图可知，灯L1、L2、L3并联，电流表A2是测量通过灯泡L2和L3的总电流，电流表A是测量通过灯泡Ll和L2的总电流；电流表A1测量通过灯泡的总电流；因为并联电路中，干路电流等于各支路电流之和。当把灯泡L1从电路中拆除时，因为并联，所以流过L2和L3的电流没有发生变化。发现A1的示数减少了0.6A，说明流过L1的电流I1为0.6A。又因为两个开关都闭合时，通过L1、L3的电流之比为6:1，所以流过L3的电流为 开关闭合时，两个电流表指针偏转角度相同，且电流表有两个量程分别为0~0.6A，0~3A，所以A1选择的是大量程，A2选择的是小量程。又因为电流表指针指示同一位置，大小量程相差5倍，即 解得。 10．如图所示电路中，三个电阻器中有两个的阻值相等，电流表内阻不计，如果电流表A1、A2的示数分别为0.2A和0.3A，则通过A3的电流可能是 或 。 【答案】 0.35A 0.4A 【详解】[1][2]分析电路可知，、、并联，电流表测干路总电流，电流表测、的总电流，电流表测、的总电流。如果电流表A1、A2的示数分别为0.2A和0.3A，根据并联电流规律，则有   ① 三个电阻器中有两个的阻值相等，若，则   ② 联立①②，解得，则通过A3的电流为 若，则，则①中两式不成立，不可能，舍去；若，则   ③ 联立①③，解得，则通过A3的电流为 所以通过A3的电流可能是0.35A或0.4A。 四、作图题 11．如图所示的电路中，有几根导线尚未连接，请用笔画线代替导线补上。补上后要求： （1）两灯泡并联。 （2）电流表测灯L1的电流（0.5A）。 【答案】 【详解】因为两灯泡并联，所以要让电流分别通过L1和L2。电流表测灯L1的电流，所以电流表应与L1串联。电流从电源正极出发，经过开关后，分为两条支路：一条支路经过L2，另一条支路经过L1和电流表，两条支路电流汇合后，回到电源负极。注意电流从电流表正接线柱流入，负接线柱流出，量程选择0~0.6A，如图所示： 12．按题目要求作图。 (1)如图，AC为一杠杆，O为支点，在B点处挂一重物，请画出杠杆在图示位置平衡时，受到的最小动力F1、阻力F2的示意图以及阻力臂l2； (2)如图，某沿海地区形成海陆风，请在虚线框内用“箭头”表示夜晚近地面的风向； (3)在图所示的两个虚线框内分别填入电源或开关的符号，并满足闭合任何一个开关都能使小灯泡L发光，图中“箭头”表示开关闭合后的电流方向。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）在B点画竖直向下的阻力，从O向作用线作垂线段，标为阻力臂；在 A 点作垂直于OA的力，方向向上，标为，如下图所示： （2）夜晚，由于砂石比热容较小，陆地降温快，气温低，气压高；水比热容较大，海洋降温慢，气温高，气压低。近地面风从陆地吹向海洋，如下图所示： （3）由题可知，闭合任何一个开关都能使小灯泡L发光，说明两个开关并联，故电路补充如下图所示： 13．如图所示，是一种防倾斜报警电路原理图，通过灯泡提示被检测装置的倾斜情况。图中S为重力开关，金属棒a可绕悬挂点O自由转动，始终处于竖直状态。报警电路固定在某一物体上。当物体处于竖直方向时，a在导线A、B中间，不与A、B接触；当物体向左偏离竖直方向时（左低右高），灯泡L1亮；当物体向右偏离竖直方向时（左高右低），灯泡L2亮。请按上面的要求把电路图画完整（画图时要求线路所有转折处均垂直）。 【答案】 【详解】依题意可知，灯泡L1与导线A相连，灯泡L2与导线B相连。两灯并联，如图所示： 14．如图，A、B、C、D四个相同的小球静止时处于同一水平面上，悬线为绝缘体，若A球带正电，请标出D球所带电荷种类及B球对A球的作用力F示意图。 【答案】 【详解】A、B两球相互排斥，A球带正电，则B球也带正电。B、C两球相互吸引，且C、D两球相互排斥，故B、C、D三球均带电，B球带正电，C、D两球均带负电。A、B两球相互排斥，B球对A球的作用力方向为水平向左，作用点在A球重心上，如图所示： 15．小明用两个单刀双掷开关、一个LED灯和若干导线，设计一个楼梯灯电路。无论是楼上或楼下都可以任意开灯、熄灯，既可以在楼下开灯到楼上熄灯，又可以在楼上开灯到楼下熄灯，请你根据小明设计的意图，用笔画线代替导线完成电路。 【答案】 【详解】由题意可知，无论是楼上或楼下都可以任意开灯、灭灯，既可以在楼下开灯到楼上灭灯，又可以在楼上开灯到楼下灭灯，这说明楼上开关和楼下开关是串联的，所以应分别将两个开关中的两个触点相互连接，与单刀相连的接线柱接入电路，如图 五、实验题 16．在图所示的电路中，电源电压保持不变，开关断开，小灯不发光。已知电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R或灯L上。 (1)小王同学仅根据小灯不发光，直接排除了一种故障： 。然后，仅根据电流表的示数情况又排除了一种故障： 。 (2)小王同学排除了这两种故障后，在不更改电路的情况下，最终确定了故障情况，请写出他的操作方法及判断的依据： 。 【答案】(1) 电阻R短路 灯L短路 (2)见解析 【详解】（1）[1]若小灯泡不发光则有可能是定值电阻R断路；或者小灯泡断路或短路，但不可能是定值电阻R短路，故他排除了定值电阻R短路。 [2]在灯不亮的情况下电流表若没有示数有两种情况：定值电阻R断路，或者小灯泡断路。若电流表有示数，只有一种情况，小灯泡短路，故根据电流表示数情况排除的是小灯泡短路。 （2）闭合开关S，小灯泡发光，电流表有示数，则只可能是定值电阻断路；若小灯泡不发光，且电流表无示数，则说明小灯泡断路。 17．为了验证并联电路的电流特点，小乐设计了如图所示的电路进行实验。 (1)小乐先将电流表接在所在的支路上，画了电路图甲，请你在图乙中用笔画线代替导线，分别将导线a，b正确的连接到相应的接线柱上。 (2)当她刚正确连接完所有的导线，两个灯泡立即发光，电流表指针偏向零刻度线左方，其原因分别是 和 。 (3)过了一会儿后，观察到灯继续发光，但灯不发光，电流表的示数为零，电路可能存在的故障是 。 (4)排除故障后，她测出了支路的电流后想再测支路以及干路上的电流，于是她连接了如图丙所示的电路，当开关闭合后，两灯都发光，两个电流表的指针所指位置均为图丁所示，则通过灯的电流为 A，通过灯的电流为 A。 (5)根据测量结果，在误差允许范围内你认为并联电路中电流规律是 。 【答案】(1) (2) 开关未断开 电流表接线柱接反 (3)断路 (4) 1.92 0.48 (5)干路电流等于各支路电流之和 【详解】（1）据甲图可知，电流从正极出发，依次经过开关、电流表、灯泡回到负极，则乙图中导线应该接在电流表的“-”接线柱上；根据甲图可知，电流在电流表和开关之间分成两条支路，则在乙图中，电流从电流表的“”的接线分成两条支路，因此将导线接在电流表的“”接线柱上，如下图所示： （2）[1][2]当她刚正确连接完所有的导线，两个灯泡立即发光，说明连接电路时开关没断开；电流表指针偏向零刻度线左方，说明电流表的正负极接反了，故其原因分别是开关未断开和电流表接线柱接反。 （3）过了一会儿后，观察到灯继续发光，说明干路是通路；但灯不发光，电流表的示数为零，电路可能存在的故障是断路。 （4）[1][2]根据丙图可知，电流表测干路电流，测的电流，那么前者的示数大于后者；根据丁图可知，电流表选择大量程，分度值为0.1A，示数应该是，选择小量程，分度值为0.02A，示数是，根据并联电路电流特点可知，通过灯泡的电流为 （5）由测量结果可知，在误差允许范围内，并联电路中干路电流和各支路电流的关系是：干路电流等于各支路电流之和。 六、计算题 18．如图所示的电路中，电源电压保持不变，当只闭合开关时，电流表的示数是，问：（要求先画等效电路再解答） (1)此时通过灯泡的电流是多少安？ (2)当开关、、都闭合时，灯泡中的电流是，电流表的示数是，此时通过灯泡和的电流各是多少安？ 【答案】(1)0.3A (2)0.8A，0.6A 【详解】（1）当只闭合开关S1时，电流从电源正极出发，依次经过开关S1、电流表A、灯泡L1和灯泡L3，最后回到电源负极。此时，灯泡L1和L3串联。其等效电路图如图所示： 根据串联电路的电流特点，电路中各处的电流相等。电流表A测的是该串联电路的电流，其示数为I=0.3A，因此，通过灯泡L3的电流I3等于电路中的总电流，即 （2）当开关S1、S2、S3都闭合时，开关S2与灯泡L1并联，由于闭合的开关相当于一根导线，因此灯泡L1被短路，没有电流通过L1。电流流过开关S2后，在节点处分为两路，分别流过灯泡L2和灯泡L3（电流先经过S3再到L3），然后汇合流回电源负极。此时，灯泡L2和L3并联。其等效电路图如图所示： 电流表A测量的是干路总电流，设为I总，由题意可知I总=1.4A，通过灯泡L2的电流 设通过灯泡L3的电流为I3，根据并联电路的电流特点可知，干路电流等于各支路电流之和，即 所以，通过灯泡L3的电流 因此，通过灯泡L2的电流是0.8A，通过灯泡L3的电流是0.6A。 七、综合题 19．增程式汽车作为一种新型绿色交通工具。它的动力系统主要由电池、电动机和增程器组成，增程器主要由一个发动机（内燃机）和发电机组成，如图所示。在电池能量充足的情况下，车辆以“纯电模式”行驶，此时发动机不工作，完全依赖电池进行驱动。当电池的电量不足时，车辆以“增程模式”行驶，增程器启动，发动机驱动发电机产生电能，这些电能一部分直接驱动电动机，其余部分充入电池，以备后续使用。通过这种方式，使汽车续航距离大大增加，并且在中低速行驶时（市区内），由于内燃机不直接参与驱动，因此可以一直维持较高的效率，相比普通燃油车更省油。下表是某品牌增程式汽车的部分参数，“电动机的能量效率”指电动机驱动汽车行驶克服阻力做的功与消耗电能之比，“增程系统的效率”指发电机输出的电能与汽油完全燃烧产生的热量之比。 某品牌增程式电动汽车部分参数 电池容量 32kW·h 电动机的能量效率 90% 增程系统的效率 40% 风阻系数 0.24N·s2/（kg·m） 车身尺寸 （长l）5m×（宽b）2m×（高h）1.8m 车头正面投影面积/m2 0.8 (1)在“增程模式”下，当发电机给电池充电时，电池相当于 （选填“电源”或“用电器”）。 (2)小明的爸爸某天驾驶传统燃油汽车上下班，已知上下班的总路程为20km，传统燃油汽车的能量效率（指汽车行驶时克服阻力做的功与汽油完全燃烧放出的热量之比）为30%，每天的油耗为2kg。若驾驶该增程式汽车，在“增程模式”下行驶相同距离，相比传统燃油汽车一天可以节省多少kg汽油？（设传统燃油汽车和该增程式汽车行驶相同距离克服阻力做的功相同，q汽油取4.5×107J/kg）（计算结果保留一位小数） (3)已知汽车的风阻系数=，则该款汽车以50km/h的时速行驶100km克服正面风阻力做多少功？（空气密度取1.2kg/m3） 【答案】(1)用电器 (2)0.4kg (3) 【详解】（1）当发电机给电池充电时，发电机相当于电源，电池相当于用电器。 （2）传统模式下每天的油耗为2kg，燃烧汽油放出的热量为 传统燃油汽车的能量效率为30%，则汽车克服阻力做的功为 在增程模式下行驶相同距离，电动机的能量效率为90%，则消耗的电能为 增程系统的效率为40%，则增程模式下汽油完全燃烧产生的热量为 增程模式下消耗汽油的质量为 一天可以节省的汽油质量为 （3）汽车的风阻系数=，汽车的风阻系数为，则汽车正面风阻力为 汽车行驶100km克服正面风阻力做的功为 20．为了响应国家“低碳环保”的号召，小明家购买了一辆混合动力汽车，如图甲所示。混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶；当需要高速行驶，蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另外通过电机给蓄电池充电。 (1)在太阳的照射下车内温度很快升高，内能 （选填“增大”“不变”或“减小”），这是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式改变其内能的。 (2)当发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于 （选填“用电器”或“电源”），蓄电池的化学能 （选填“增大”或“减小”）。 (3)如图乙所示，汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭，如果其中一个损坏时，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中的连接方式为 （选填“串联”或“并联”），转向横杆相当于电路中的 。 (4)在该混合动力汽车上装有一种定时音乐播放器，其原理如图丙所示，当闭合开关 S，“定时开关”处于闭合状态时，播放器 （选填“会”或“不会”）播放音乐。 (5)图丁所示是四冲程汽油机的 冲程。汽车行驶过程中，闻到尾气有汽油味，说明汽油没有完全燃烧，则汽油的热值 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。若该汽油机使用热值更高的燃料，则汽油机的效率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (6)一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是 1800r/min，此汽油机每秒钟完成 个做功冲程，靠飞轮惯性完成 个冲程。 (7)已知某次没电时，消耗了700g汽油为汽车提供了3×106J的有用功，则汽油完全燃烧放出的热量为 J，若该过程中内燃机的效率为30%，则此测试过程中蓄电池增加的电能为 J。（q汽油=4.6×107J/kg） 【答案】(1) 增大 热传递 (2) 用电器 增大 (3) 并联 开关 (4)不会 (5) 做功 不变 不变 (6) 15 45 (7) 3.22×107 6.66×106 【详解】（1）[1]当物体的状态和质量均不变时，温度升高，内能增加；在太阳的照射下车内温度很快升高，其内能增大。 [2]改变物体内能的方式有做功和热传递，热量从温度高的太阳光传递到温度低的车上，车吸收热量温度升高，是通过热传递改变内能的。 （2）[1][2]发电机给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能转化为化学能，相当于用电器，其化学能增大。 （3）[1][2]转向灯一个损坏另一个仍亮，说明两灯之间独立工作，互不影响，则两灯采用并联连接。转向横杆控制电路通断，相当于开关。 （4）由图丙可知，定时开关并联在播放器的两端，当“定时开关”闭合时，播放器被定时开关短路，没有电流通过播放器，播放器不会播放音乐。 （5）[1]图丁中汽油机两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，此时为汽油机的做功冲程。 [2]热值是燃料的一种特性，其大小与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧程度无关，因此当汽油没有完全燃烧时其热值不变。 [3]热机的效率为用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，其大小取决于热机的设计及结构，如摩擦损耗等，与燃料的热值无关，因此使用更高热值的燃料，汽油机的效率不变。 （6）[1]曲轴转速1800r/min = 30r/s，汽油机的曲轴每转2转完成1个工作循环，对外做1次功。则每秒转30转时做功冲程的个数 [2]汽油机的一个工作循环中，要经历吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。其中只有做功冲程获得动力对外做功，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的。因此靠飞轮惯性完成的冲程个数 （7）[1]汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=0.7kg×4.6×107J/kg=3.22×107J [2]由得内燃机输出的有用能量W有用=Q放η=3.22×107J×30%=9.66×106J 蓄电池增加的电能W=W有用-W机械=9.66×106J-3×106J=6.66×106J 21．2023年3月25日我国自主研制的首款氢燃料飞机验证机在沈阳某机场完成首飞。 (1)飞机在空中飞行时与空气产生摩擦，使机身表面材料失去电子而带上 （选填“正”或“负”）电荷； (2)飞机加速升空的过程中，飞机的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。随着氢燃料不断消耗，氢燃料的热值 ；（选填“变大”、“不变”或“变小”） (3)飞机储氢质量为4.5kg，氢内燃机效率为40%，所储氢完全燃烧时将化学能 （选填“转化”或“转移”）为内能，产生的可利用能量为 J；某车同样使用氢燃料电池发电驱动，在水平路面上匀速行驶，平均牵引力为1000N，假设飞机氢燃料燃烧产生的可利用能量全部用于该车做功，可供该车行驶 m路程；（氢的热值取1.4×108J/kg） (4)燃油飞机发动机每燃烧1kg燃油排放约3kg的温室气体，若质量和外观与该氢燃料飞机相同的燃油飞机，它的能量转化效率为，做相同的有用功，使用氢燃料飞机可减少约 kg温室气体的排放（q氢=1.4×108J/kg，q航空燃油=5.0×107J/kg）。 【答案】(1)正 (2) 不守恒 不变 (3) 转化 2.52×108 2.52×105 (4)50.4 【详解】（1）飞机在空中飞行时与空气产生摩擦，机身表面材料失去电子而带上正电。 （2）[1]加速升空的过程中，飞机的速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，所以机械能变大，机械能不守恒。 [2]热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性，燃料消耗，热值不变。 （3）[1][2][3]氢燃烧时，发生化学变化，将化学能转化为内能；产生的可利用能量为 这些能量全部用于车做功，可供该车行驶路程为 （4）燃油释放的能量 消耗燃油的质量 产生的温室气体，即做相同的有用功，使用氢燃料飞机可减少约温室气体的排放。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $