精品解析:江苏省无锡市2024-2025学年上学期期末九年级物理调研试卷
2025-12-15
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内容正文:
江苏省无锡市2024~2025学年第一学期期末九年级
物理调研试卷
一、选择题(共12小题,满分24分,每小题2分)
1. 下列工具使用时属于费力杠杆的是( )
A. 筷子夹食物 B. 独轮车运货
C. 扳手开瓶 D. 羊角锤拔钉
2. 关于内能,下列说法中正确的是( )
A. 0℃的物体没有内能
B. 物体具有内能,也可以同时具有机械能
C. 具有机械能的物体不一定具有内能
D. 物体内能大小与温度无关
3. 如图所示,为家用插线板示意图,图中A线接入家庭电路中,B线接台灯,C线接取暖器,两个用电器均正常工作时,A、B和C三处的电流分别为IA、IB和IC,则它们的大小关系正确的是( )
A. IA=IB B. IB=IC C. IB=IA+IC D. IA=IB+IC
4. 如图是小雯交作业的情景,下列过程中小雯对作业本做功的是( )
A. 抱着作业本停在教室门口 B. 抱着作业本沿水平走廊行走
C. 将作业本从一楼抱到三楼 D. 作业本不慎滑落,下落一段距离
5. 体育课上,老师通过改变音乐的节奏来控制同学们完成20个仰卧起坐的快慢。调节后改变了同学们做仰卧起坐时( )
A. 功率的大小 B. 做功的多少 C. 所需力的大小 D. 重心上升的高度
6. 2023年5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。不计燃料质量损耗,火箭搭载卫星在加速升空的过程中,下列说法正确的是( )
A. 火箭的动能减小,重力势能增加,机械能不变
B. 火箭的动能不变,重力势能不变,机械能不变
C. 火箭的动能增加,重力势能不变,机械能增加
D. 火箭的动能增加,重力势能增加,机械能增加
7. 用如图甲所示的电路探究串联电路的电压特点。关于该实验,下列说法中正确的是( )
A. 、灯泡规格应相同
B. 闭合开关前,电压表指针如图乙所示,说明电压表要校零
C. 闭合开关,测出两端电压后,仅将电压表左侧导线从a端改接到c端,可测出两端电压
D. 该实验得到的结论是串联电路中电压处处相等
8. 常见的智能锁可以设置密码、指纹和机械钥匙三种开锁方式。密码识别成功时闭合,电铃发出声音,电动机M工作开锁;指纹识别成功时闭合,电铃发出声音,电动机M工作开锁。机械钥匙直接开锁,与电路无关。下列电路设计中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
9. 用如图所示的装置探究动能大小与哪些因素有关。改变小车在斜面上的高度h,由静止释放,撞击水平面上的木块,观察木块被撞击后移动的距离。下列说法中正确的是( )
A. 木块被撞击后移动的距离越远,小车动能越大
B. 木块被撞击后滑行过程中受到水平面的摩擦力逐渐增大
C. 实验中,斜面和水平面必须是同种材料
D. 此装置是探究动能大小与质量的关系
10. 用如图甲所示的装置探究不同物质吸热升温的现象。两个相同试管内分别装有100g水和食用油,同时放置在红外加热器中,用温度传感器分别测得水和食用油的温度随时间变化图像如图乙所示[J/(kg⋅℃)],下列说法中正确的是( )
A. 实验中通过温度的变化来比较水和食用油吸收热量的多少
B. 加热3min,食用油吸收的热量比水多
C. 食用油的比热容为J/(kg⋅°C)
D. 水吸热升温比食用油快
11. 用如图所示的装置测量提升物体所做的功。经测量,斜面长m,高m,图甲中用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处,测力计示数N,图乙中沿竖直方向匀速提升小车,使之上升高度h,测力计示数N。关于该实验,下列说法中错误的是( )
A. 斜面可以省力,但不能省功 B. 斜面可以省力,也可以省功
C. 拉力做功为3.3J D. 拉力做功为3J
12. 如图甲所示,小灯泡L的规格是“6V,0.5A”,闭合开关S,当滑片P在A点时,滑动变阻器连入电路中的电阻为,电压表的示数为1V;当滑片P在B点时,滑动变阻器连入电路中的电阻为,电压表的示数为4V,且。小灯泡的图像如图乙所示,电源电压保持不变。下列说法中正确的是( )
A. 电源电压为10V
B. 小灯泡的电阻始终为12Ω
C. 当滑动变阻器接入电路中的电阻为20Ω时,电路中的电流为0.5A
D. 在保证电路安全的情况下,滑动变阻器接入电路的最小电阻为14Ω
二、填空题(共11小题,满分33分)
13. 小华和弟弟一起坐双人秋千,他们的重力分别是、,且,当秋千从最低点摆到最高点的过程中,人的___________能转化为重力势能。图中位置时,小华和弟弟的重力势能分别为和,则大小关系是___________。
14. 小明制作的水果电池工作时将化学能转化为___________能对外供电。用电压表测得该水果电池电压如图所示,其大小为___________V。由图示可知,铜片A是该水果电池的___________(选填“正”或“负”)极。小明继续用铝片C代替铜片A,接入电路,发现电压表指针偏至“0”刻度线左侧。据此你能提出的猜想是___________。
15. 如图所示,手摇爆米花机是劳动人民创造的黑科技。将少量玉米放入锅内,封好锅盖,在火炉上不断转动,使之均匀受热。当锅内达到一定气压后,打开锅盖,玉米花瞬间爆出,锅内气体膨胀对外做功,内能___________(选填“增大”、“减小”或“不变”),温度___________(选填“升高”、“降低”或“不变),此能量转化的过程和四冲程汽油机的___________冲程相似。
16. 用如图所示的装置探究影响导体电阻大小的因素。实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如下表所示。在M、N之间分别接上不同的电阻丝,闭合开关,通过观察___________来精确比较导体电阻的大小。为了探究导体电阻大小与导体长度的关系,应该选用编号为___________的两根电阻丝,利用器材还可以探究导体电阻的大小与导体的___________的关系。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
锰铜合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
镍铬合金
0.5
0.5
17. 如图所示,电源电压不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P自上向下滑动,则电流表的示数___________(选填“增大”、“减小”或“不变”),电压表的示数___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
18. 物理社团的同学们发现实验室里有一卷剩余的导线,查阅说明书得知,该导线每米的电阻为0.02Ω。为了粗略估算导线的长度,他们用电压表、电流表、小灯泡和电源连接成如图所示的电路进行测量。闭合开关S后,电压表示数为6V,电流表示数为0.3A,则导线的电阻为___________Ω,这卷导线的长度为___________m。
19. 用如图所示的装置比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量。甲、乙中的烧杯、铁架台、温度计完全相同,在燃烧皿中放入质量相等的不同种燃料,同时点燃 ,给______相等的水加热,等待______(“燃烧相同时间”或“燃料燃尽”),通过观察______来比较两种燃料热值的大小。
20. 如图甲所示,小明在电动机的转动轴上固定一个“山字形”挡光板,利用槽型光耦传感器来测量电动机的转速。槽型光耦传感器两侧分别装有红外发光二极管L以及光敏电阻R,当R接收到二极管L发出的红外线时,电阻为零,未接收到红外线时,电阻很大相当于断路。图乙为测量电路,电源电压为5V。
(1)闭合开关S后,二极管L正常发光,其两端电压为1.2V、电流为50mA,则电阻的阻值为________Ω。当光敏电阻R上未接收到红外线时,两端的电压Uab为_________V;
(2)a、b、c为电压检测口,图丙是电动机转动过程中,电压检测装置记录下的电压U随时间t的变化图像,则检测的电压U是___________(选填“ab”、“ac”或“bc”)间电压,此时电动机的转速为___________r/s。
21. 如图所示,物体重210N,动滑轮重25N。工人用125N的拉力将物体匀速提升6m,用了15s,此过程中有用功是______J,拉力的功率是_____W,滑轮的机械效率是_____%,克服动滑轮重所做的额外功占总功的______%。
22. 如图是小红设计的定时闹钟音乐铃原理图。闭合开关S,“定时开关”到达设定时间时,所控制的播放器就能播放音乐。为了满足设计要求,应将“定时开关”接在虚线框___________(选填“a”或“b”)处,电源接在另一处;当播放器播放音乐时,“定时开关”处于___________(选填“闭合”或“断开”)状态,指示灯L___________(选填“能”或“不能”)发光。
23. 如图所示,2022北京冬奥会上,韩聪用力拉着隋文静正在匀速旋转,此时若将韩聪视作杠杆,则支点为O,是韩聪的重心,G是韩聪所受的重力,韩聪的质量为62kg,则_________N;请测量图片中各力臂的长度,估算出隋文静对韩聪的拉力_________N;在旋转过程中,韩聪对隋文静_________(选填“有”或“没有”)做功。(g取10N/kg)
三、作图题(共2小题,满分4分,每小题2分)
24. 如图所示,是病床呼叫电路。病人闭合开关,护士站内的电铃会响,同时对应病床的指示灯会亮。请用笔画线代替导线,将电路连接完整,要求:开关控制;开关控制。
25. 在图中用笔画线代替导线,将调光灯电路连接完整。要求:当滑片P顺时针转动时,灯变亮,导线不得交叉。
26. 工人利用图所示的滑轮组以最省力的方式向下拉绳将重物提升,请在图中画出滑轮组的绕绳方法。
27. 小明家购买的增程式电动汽车结构简图如图所示。相比纯电动汽车,它增加了一套发动机与发电机的组合。当电池电量耗尽时,可以通过燃烧汽油使发动机转动,从而带动发电机发电,使驱动电机工作,汽车继续行驶。若此款汽车满电的最大行驶里程为200km,满油满电的最大行驶里程为1000km,油箱最多装汽油60kg。
(1)60kg汽油完全燃烧放出的热量为多少焦耳?(J/kg)( )
(2)最大行驶里程是汽车在水平公路上,以一定的速度匀速行驶测得的数据。若此时汽车所受阻力为1000N。则匀速行驶1000km的过程中:
①汽车克服阻力做功为多少?( )
②若该过程中,发动机效率为40%,驱动电机效率为90%,则汽车发电机的发电效率为___________%。(保留整数)
四、实验探究题(共3小题,满分21分)
28. 小灯泡是常见的电学器材,用它可以做以下实验。
(1)在“观察手电筒”的活动中,从电路的组成看,图甲中金属片相当于电路中的___________;
(2)在“怎样使一个小灯泡亮起来”的活动中,图乙中A、B、C三种办法中可行的是___________;
(3)在“怎样使两个小灯泡亮起来”的活动中,采用如图丙所示的方法连接,两个小灯泡都亮了,两灯的连接方式为___________联。
29. 如图所示,是探究杠杆平衡条件的实验。
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆 _____(选填“是”或“不是”)平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 _____调节。
(2)如图乙所示,A点挂有2个质量为50g的钩码,当在B点挂 _____个质量为50g的钩码,能使杠杆在水平位置平衡。
(3)实验中需要改变实验条件,测量多组杠杆平衡时的动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据,目的是:__________。
(4)如图丙所示,在C点悬挂3个质量为50g的钩码,在D点用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置再次平衡,则拉力大小为 ________N。若保持杠杆平衡状态不变,将弹簧测力计由a方向缓慢转动到b方向的过程中,其示数将 _______(选填“变大”、“小”或“不变”)。如果测力计的量程为0~5N,保持支点O、悬挂点D位置不变,利用图丙中的杠杆能较为准确地测出的最大物体质量为 _________g(g取10N/kg)。
30. 小明用如图所示的电路探究通过导体的电流与电阻大小的关系。器材有:电压可以调节的学生电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器(50Ω 1A),阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω的电阻各一个,导线若干。
实验序号
①
②
③
④
⑤
电阻R/Ω
5
10
15
20
30
电流I/A
0.3
0.15
0.1
(1)请你用笔画线代替导线,把电路连接完整;( )
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至___________(选填“A”或“B”)端;
(3)连接好电路后,小明将电阻从小到大依次接入电路,进行实验,部分数据记录如表所示。
①由第1、2、3次实验数据可得出的初步结论是___________;
②第4次实验时,小明将阻值为20Ω的电阻代替15Ω接入电路后,未移动滑片P的位置,闭合开关S,电流表示数为0.09A,则实验中电源电压为___________V。为得到正确的实验数据,小明应将滑动变阻器的滑片P从原位置向___________(选填“A”或“B”)端移动,同时要观察电压表的示数,直至___________时,再读出电流表的示数;
③第5次实验时,小明将滑片P移至B端时,发现仍无法完成探究,仔细分析后,小明认为此时只需将电源电压调为___________V可完成探究。
五、综合能力题(共1小题,满分9分,每小题9分)
31. 如图甲所示,为制作电缆时的“绝缘挤包”过程示意图。在进料口加入pvc绝缘材料,经加热器熔化后均匀覆盖在裸铜线的外层,再通过水槽中的水进行冷却形成封闭套结构。经过电缆张紧器上的滑轮B施压以后,紧密缠绕,形成电缆卷。
(1)关于电缆的“绝缘挤包”过程,下列说法中错误的是___________;
A.电缆使用铜作为导体,是因为铜的导电性能好
B.用水冷却,主要是因为水的比热容大
C.电缆张紧器上的滑轮B应尽量选用质量很小的轻质滑轮
D.将电缆张紧器的转动轴O靠近A端,可以增大滑轮B对电缆的压力
(2)电缆经过水槽进行冷却时,水槽中进水口每分钟注入体积为5L、温度为20℃的水,出水口每分钟排出等体积末温为60℃的水,则水槽中的水每分钟吸收的热量为___________J;若电缆在水槽中的行走速度提高到原来的2倍,为了使电缆经过水槽后达到相同的冷却效果,出水口水的温度不得超过70℃,则水槽每分钟的进水量至少为___________L;【c水=4.2×103J/(kg⋅℃),ρ水=1×103kg/m3】
(3)云数据中心对供电电压、电流有极高的要求,其正常工作时两端电压U需保持不变,输电电流I恒定。如图乙所示,电缆电阻视为R,某次输电过程中,电缆获得的电压为发电厂输出电压的10%,现缩短电缆长度使得阻值R减为原来的一半,为确保云数据中心所获得的电压U不变,则此时电缆获得的电压占发电厂输出电压的百分比为多少?(保留一位小数)( )
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江苏省无锡市2024~2025学年第一学期期末九年级
物理调研试卷
一、选择题(共12小题,满分24分,每小题2分)
1. 下列工具使用时属于费力杠杆的是( )
A. 筷子夹食物 B. 独轮车运货
C. 扳手开瓶 D. 羊角锤拔钉
【答案】A
【解析】
【详解】A.筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A符合题意;
B.独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B不符合题意;
C.扳手在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C不符合题意;
D.羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D不符合题意。
故选A。
2. 关于内能,下列说法中正确的是( )
A. 0℃的物体没有内能
B. 物体具有内能,也可以同时具有机械能
C. 具有机械能的物体不一定具有内能
D. 物体内能大小与温度无关
【答案】B
【解析】
【详解】A.一切物体都具有内能,故A错误;
B.内能和机械是两种完全不同的能量,物体可能同时具有内能和机械能,故B正确;
C.内能是一切物体都具有的,故C错误;
D.内能大小与物体的温度和质量都有关系,故D错误。
应选B。
3. 如图所示,为家用插线板示意图,图中A线接入家庭电路中,B线接台灯,C线接取暖器,两个用电器均正常工作时,A、B和C三处的电流分别为IA、IB和IC,则它们的大小关系正确的是( )
A. IA=IB B. IB=IC C. IB=IA+IC D. IA=IB+IC
【答案】D
【解析】
【详解】ACD.插线板上所接入的用电器之间是并联的,所以A线是插线板的干路,B线和C线是两条支路,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以三处电流关系IA=IB+IC,故AC错误,D正确;
B.因并联电路中各支路两端电压相等,等于电源电压,所以台灯和取暖器两电压相等,而且取暖器功率比台灯大,由可知,IB<IC,故B错误。
故选D。
4. 如图是小雯交作业的情景,下列过程中小雯对作业本做功的是( )
A. 抱着作业本停在教室门口 B. 抱着作业本沿水平走廊行走
C. 将作业本从一楼抱到三楼 D. 作业本不慎滑落,下落一段距离
【答案】C
【解析】
【详解】做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是在力的方向上移动的距离。
A.抱着作业本停在教室门口,虽然用了力,但作业本在力的方向上没有移动距离,所以小雯对作业本没有做功,故A不符合题意;
B.抱着作业本沿水平走廊行走,力与距离的方向垂直,所以不做功,故B不符合题意;
C.将作业本从一楼抱到三楼的过程中,小雯对作业本施加了力,作业本在力的方向移动了距离,所以小雯对作业本做了功,故C符合题意;
D.作业本不慎滑落,下落一段距离,作业本在重力的方向上移动了距离,所以重力做了功,但小雯对作业本不做功,故D不符合题意。
故选C。
5. 体育课上,老师通过改变音乐的节奏来控制同学们完成20个仰卧起坐的快慢。调节后改变了同学们做仰卧起坐时( )
A. 功率的大小 B. 做功的多少 C. 所需力的大小 D. 重心上升的高度
【答案】A
【解析】
【详解】A.在仰卧起坐过程中,要克服身体的重力做功,老师通过改变音乐的节奏来控制仰卧起坐的快慢,可以改变做功的快慢,也就是改变功率的大小。故A正确;
B.在仰卧起坐过程中,做功的多少不变,故B错误;
C.在仰卧起坐过程中,所需力的大小不变,故C错误;
D.在仰卧起坐过程中,重心上升的高度,故D错误。
故选A。
6. 2023年5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。不计燃料质量损耗,火箭搭载卫星在加速升空的过程中,下列说法正确的是( )
A. 火箭的动能减小,重力势能增加,机械能不变
B. 火箭的动能不变,重力势能不变,机械能不变
C. 火箭的动能增加,重力势能不变,机械能增加
D. 火箭的动能增加,重力势能增加,机械能增加
【答案】D
【解析】
【详解】火箭加速上升过程中,火箭的质量不变、速度增大,动能增加;质量不变、高度增大,重力势能增加,故机械能增加。故ABC错误,D正确。
故选D。
7. 用如图甲所示的电路探究串联电路的电压特点。关于该实验,下列说法中正确的是( )
A. 、灯泡规格应相同
B. 闭合开关前,电压表指针如图乙所示,说明电压表要校零
C. 闭合开关,测出两端电压后,仅将电压表左侧导线从a端改接到c端,可测出两端电压
D. 该实验得到的结论是串联电路中电压处处相等
【答案】B
【解析】
【详解】A.探究串联电路的电压特点,为使得到的结论具有普遍性,应换用不同规格的灯泡进行多次实验,故A错误;
B.闭合开关前,电压表指针如图乙所示,指针在零刻度的右边,即电压表使用前未调零,需要校零,故B正确;
C.若将电压表左侧导线从a端改接到c端,则电流从电压表负接线柱流入了,正接线柱流出了,不能测出L2两端的电压,故C错误。
D.题干中未说明灯泡规格,不能得出“串联电路中电压处处相等”的结论,且串联电路中,电路两端电压等于各用电器两端电压之和,故D错误。
故选B。
8. 常见的智能锁可以设置密码、指纹和机械钥匙三种开锁方式。密码识别成功时闭合,电铃发出声音,电动机M工作开锁;指纹识别成功时闭合,电铃发出声音,电动机M工作开锁。机械钥匙直接开锁,与电路无关。下列电路设计中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知,密码识别成功时S1闭合,电铃发出声音,电动机M工作开锁;指纹识别成功时S2闭合,电铃发出声音,电动机M工作开锁;这说明密码识别、指纹识别互不影响,所以这两个开关是并联的;电铃发出声音,电动机通电开锁,这说明电铃与电动机并联;所以该电路为两个开关并联,电动机和电铃并联,然后两个并联部分再串联在电路中,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
9. 用如图所示的装置探究动能大小与哪些因素有关。改变小车在斜面上的高度h,由静止释放,撞击水平面上的木块,观察木块被撞击后移动的距离。下列说法中正确的是( )
A. 木块被撞击后移动的距离越远,小车动能越大
B. 木块被撞击后滑行过程中受到水平面的摩擦力逐渐增大
C. 实验中,斜面和水平面必须是同种材料
D. 此装置是探究动能大小与质量的关系
【答案】A
【解析】
【详解】A.木块被撞击后移动的距离越远,说明小车对木块做功越多,则小车的动能越大,故A正确;
B.木块在水平面滑行过程,压力不变,接触面的粗糙程度不变,所受的摩擦力不变,故B错误;
CD.改变小车在斜面上的高度,则小车到达水平面的速度不同,探究的是动能大小与速度的关系,而斜面和水平面的材料是否相同,对实验无影响,不必控制相同,故CD错误。
故选A。
10. 用如图甲所示的装置探究不同物质吸热升温的现象。两个相同试管内分别装有100g水和食用油,同时放置在红外加热器中,用温度传感器分别测得水和食用油的温度随时间变化图像如图乙所示[J/(kg⋅℃)],下列说法中正确的是( )
A. 实验中通过温度的变化来比较水和食用油吸收热量的多少
B. 加热3min,食用油吸收的热量比水多
C. 食用油的比热容为J/(kg⋅°C)
D. 水吸热升温比食用油快
【答案】C
【解析】
【详解】A.相同的加热器对其加热时,即表明在相同的时间内两种液体所吸收的热量是相同的,所以加热时间的长短,表明液体吸收热量的多少。实验中通过加热时间的长短来比较水和食用油吸收热量的多少,故A错误;
B.加热3min,食用油吸收的热量和水一样多,故B错误;
C.内,水和食用油吸收的热量相同,由图像可知水的温度从上升到,食用油的温度从上升到,则
得
故C正确;
D.由图像可知,加热相同时间,水吸热升温比食用油慢,故D错误。
故选C。
11. 用如图所示的装置测量提升物体所做的功。经测量,斜面长m,高m,图甲中用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处,测力计示数N,图乙中沿竖直方向匀速提升小车,使之上升高度h,测力计示数N。关于该实验,下列说法中错误的是( )
A. 斜面可以省力,但不能省功 B. 斜面可以省力,也可以省功
C. 拉力做功为3.3J D. 拉力做功为3J
【答案】B
【解析】
【详解】AB.图乙中沿竖直方向匀速提升小车,测力计示数N,根据二力平衡,可知小车重力为,而,所以斜面可以省力;使用任何机械都不能省功,故A正确,不符合题意,B错误,符合题意;
C.拉力做功为
故C正确,不符合题意;
D.拉力做功为
故D正确,不符合题意。
故选B。
12. 如图甲所示,小灯泡L的规格是“6V,0.5A”,闭合开关S,当滑片P在A点时,滑动变阻器连入电路中的电阻为,电压表的示数为1V;当滑片P在B点时,滑动变阻器连入电路中的电阻为,电压表的示数为4V,且。小灯泡的图像如图乙所示,电源电压保持不变。下列说法中正确的是( )
A. 电源电压为10V
B. 小灯泡的电阻始终为12Ω
C. 当滑动变阻器接入电路中的电阻为20Ω时,电路中的电流为0.5A
D. 在保证电路安全的情况下,滑动变阻器接入电路的最小电阻为14Ω
【答案】D
【解析】
【详解】由电路图知,小灯泡与滑动变阻器串联在电路,电压表测小灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.当电压表示数,即小灯泡两端电压分别为1V和4V时,由图乙知,通过电路的电流分别为0.2A和0.45A,据欧姆定律知
U=1V+0.2A×R1=1V+0.2A×3R2
U=4V+0.45A×R2
解以上两式得,电源电压U=13V。故A错误;
B.由图乙知,小灯泡的I-U图线不是过原点的倾斜直线,两端的电压与电流不成正比,所以小灯泡的电阻是变化的,正常工作时,电阻
故B错误;
C.小灯泡正常工作时,通过电路的电流为0.5A,变阻器两端的电压
U滑=U-U灯=13V-6V=7V
据串联电路的分压特点知
解得,此时变阻器接入电路的阻值R滑=14Ω。故C错误;
D.当小灯泡正常工作时,电路中的电流最大,变阻器接入电路的阻值最小,为14Ω。故D正确。
故选D。
二、填空题(共11小题,满分33分)
13. 小华和弟弟一起坐双人秋千,他们的重力分别是、,且,当秋千从最低点摆到最高点的过程中,人的___________能转化为重力势能。图中位置时,小华和弟弟的重力势能分别为和,则大小关系是___________。
【答案】 ①. 动 ②. >
【解析】
【详解】[1]荡秋千的人从最低点摆到最高点的过程中,其质量不变,速度变小,故其动能变小,同时其质量不变,高度变大,故其重力势能增大,动能转化为重力势能。
[2]两人坐在同一个秋千上,高度相同,小华的重力大于弟弟的重力,所以小华的重力势能较大。
14. 小明制作的水果电池工作时将化学能转化为___________能对外供电。用电压表测得该水果电池电压如图所示,其大小为___________V。由图示可知,铜片A是该水果电池的___________(选填“正”或“负”)极。小明继续用铝片C代替铜片A,接入电路,发现电压表指针偏至“0”刻度线左侧。据此你能提出的猜想是___________。
【答案】 ①. 电 ②. 1.5 ③. 正 ④. 水果电池的正负极和金属电极的材料有关
【解析】
【详解】[1]小明制作的水果电池工作时提供电能,是将化学能转化为电能对外供电。
[2]用电压表测得该水果电池电压如图所示,量程是0~3V,分度值为0.1V,其大小为1.5V。
[3]由图示可知,铜片A与电压表正接线柱相连,且正向偏转,说明铜片是该水果电池的正极。小明继续用铝片C代替铜片A,接入电路,发现电压表指针偏至“0”刻度线左侧,说明电极材料改变了,使得电池的正负极改变,据此能提出的猜想是水果电池的正负极与极板材料是否有关。
15. 如图所示,手摇爆米花机是劳动人民创造的黑科技。将少量玉米放入锅内,封好锅盖,在火炉上不断转动,使之均匀受热。当锅内达到一定气压后,打开锅盖,玉米花瞬间爆出,锅内气体膨胀对外做功,内能___________(选填“增大”、“减小”或“不变”),温度___________(选填“升高”、“降低”或“不变),此能量转化的过程和四冲程汽油机的___________冲程相似。
【答案】 ①. 减小 ②. 降低 ③. 做功
【解析】
【详解】[1][2]锅内达到一定气压后,打开锅盖,玉米花会瞬间爆出,锅内气体膨胀对外做功,将气体的内能转化为玉米花的机械能,气体的内能减少,温度降低。
[3]汽油机的做功冲程中内能转化为机械能,故此能量转化的过程和四冲程汽油机的做功冲程相似。
16. 用如图所示的装置探究影响导体电阻大小的因素。实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如下表所示。在M、N之间分别接上不同的电阻丝,闭合开关,通过观察___________来精确比较导体电阻的大小。为了探究导体电阻大小与导体长度的关系,应该选用编号为___________的两根电阻丝,利用器材还可以探究导体电阻的大小与导体的___________的关系。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
锰铜合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
镍铬合金
0.5
0.5
【答案】 ①. 电流表示数 ②. BD ③. 材料(或横截面积)
【解析】
【详解】[1]闭合开关,根据电流的流法可知,电阻丝、电流表、灯泡串联接入电路,电阻丝的阻值越大,电路的电流越小,所以可通过观察电流表示数,来精确比较导体电阻的大小。
[2]为了探究导体电阻大小与导体长度的关系,需要控制导体电阻的横截面积和材料相同,观察表格中的数据,只有B、D合适,都是镍铬合金、横截面积都是0.5mm2,长度不同,一个是1.0m,另一个是0.5m,故应该选用编号为B、D的两根电阻丝。
[3]观察表格中的数据,从A、D数据可知,它们的材料不同,分别是锰铜合金、镍铬合金,长度相同,都是0.5m,横截面积相同,都是0.5mm2,故可探究导体电阻的大小与导体的材料的关系;从C、D数据可知,它们的材料相同,都是镍铬合金,长度相同,都是0.5m,横截面积不同,分别是1.0mm2、0.5mm2,故可探究导体电阻的大小与导体的横截面积的关系。
17. 如图所示,电源电压不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P自上向下滑动,则电流表的示数___________(选填“增大”、“减小”或“不变”),电压表的示数___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 ①. 减小 ②. 减小
【解析】
【详解】[1][2]由电路图知,小灯泡与滑动变阻器串联在电路中,电流表测电路中的电流,电压表测小灯泡两端的电压,滑片向下滑动时,变阻器接入电路的阻值变大,电路中的总电阻变大,电源电压不变,据欧姆定律知,电路的电流变小,电流表的示数减小,据串联电路的分压特点知,变阻器两端的电压变大,小灯泡两端的电压变小,电压表的示数减小。
18. 物理社团的同学们发现实验室里有一卷剩余的导线,查阅说明书得知,该导线每米的电阻为0.02Ω。为了粗略估算导线的长度,他们用电压表、电流表、小灯泡和电源连接成如图所示的电路进行测量。闭合开关S后,电压表示数为6V,电流表示数为0.3A,则导线的电阻为___________Ω,这卷导线的长度为___________m。
【答案】 ①. 20 ②. 1000
【解析】
【详解】[1]观察该图,闭合开关后,根据电流的流法可知,小灯泡、导线、和电流表串联接入电路,电压表并联在导线两端,电压表示数为6V,说明导线的电压为6V,电流表示数为0.3A,说明流过导线的电流为0.3A,根据可知,导线的电阻为
导线的电阻为20Ω。
[2]由[1]解析可知,导线的电阻为20Ω,该导线每米的电阻为0.02Ω,这卷导线的长度为
这卷导线的长度为1000m。
19. 用如图所示的装置比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量。甲、乙中的烧杯、铁架台、温度计完全相同,在燃烧皿中放入质量相等的不同种燃料,同时点燃 ,给______相等的水加热,等待______(“燃烧相同时间”或“燃料燃尽”),通过观察______来比较两种燃料热值的大小。
【答案】 ①. 质量 ②. 燃料燃尽 ③. 温度计示数的变化
【解析】
【详解】[1][2][3] 比较不同燃料的热值实验中,应控制被加热液体的种类相同而燃料不同,即质量相同的不同燃料完全燃烧释放的热量被相同质量的同种液体吸收;然后根据通过液体温度计示数变化来反映放出热量多少。所以,实验时需要分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的水,需等燃料全部燃尽,通过观察温度计示数的上升情况来比较两种燃料热值的大小。
20. 如图甲所示,小明在电动机的转动轴上固定一个“山字形”挡光板,利用槽型光耦传感器来测量电动机的转速。槽型光耦传感器两侧分别装有红外发光二极管L以及光敏电阻R,当R接收到二极管L发出的红外线时,电阻为零,未接收到红外线时,电阻很大相当于断路。图乙为测量电路,电源电压为5V。
(1)闭合开关S后,二极管L正常发光,其两端电压为1.2V、电流为50mA,则电阻的阻值为________Ω。当光敏电阻R上未接收到红外线时,两端的电压Uab为_________V;
(2)a、b、c为电压检测口,图丙是电动机转动过程中,电压检测装置记录下的电压U随时间t的变化图像,则检测的电压U是___________(选填“ab”、“ac”或“bc”)间电压,此时电动机的转速为___________r/s。
【答案】 ①. 76 ②. 0 ③. ab ④. 5
【解析】
【详解】(1)[1]由图乙知,电路分为两个支路,其中一个支路是R1与二极管L串联,另一支路是R2与光敏二极管R串联。二极管正常发光时,R1两端的电压
U1=U-UL=5V-1.2V=3.8V
电阻R1的阻值
[2]当光敏电阻上未接收到红外线时,R2电阻很大,相当于断路,则R2与电源未接通,两端电压为0。
(2)[3]当光敏电阻上接收到红外线时,其电阻为0,则R2两端电压等于电源电压,Uab=5V;当光敏电阻上未接收到红外线时,R2断路,两端电压为0,所以图丙中检测的电压是ab间的电压。
[4]由图丙知,挡光板挡光时间0.09s,不挡光时间为0.01s,电动机转动一圈,挡光两次,所以电动机转动一周的时间
t=2×(0.09s+0.01s)=0.2s
其转速
21. 如图所示,物体重210N,动滑轮重25N。工人用125N的拉力将物体匀速提升6m,用了15s,此过程中有用功是______J,拉力的功率是_____W,滑轮的机械效率是_____%,克服动滑轮重所做的额外功占总功的______%。
【答案】 ①. 1260 ②. 100 ③. 84 ④. 10
【解析】
【详解】[1]根据做功的计算公式可得,此过程中的有用功为
W有用=Gh=210N×6m=1260J
[2]由图可知,n为2,所以拉力端移动的距离为
s=2h=2×6m=12m
根据做功的计算公式可得,拉力做的总功为
W=Fs=125N×12m=1500J
根据功率的计算公式可得,拉力做功的功率为
[3]根据机械效率的计算公式可得,滑轮组的机械效率为
[4]根功的计算公式可得,提升动滑轮做的额外功为
W额1=G动h=25N×6m=150J
由题意可得,克服动滑轮重所做的额外功占总功的百分比为
22. 如图是小红设计的定时闹钟音乐铃原理图。闭合开关S,“定时开关”到达设定时间时,所控制的播放器就能播放音乐。为了满足设计要求,应将“定时开关”接在虚线框___________(选填“a”或“b”)处,电源接在另一处;当播放器播放音乐时,“定时开关”处于___________(选填“闭合”或“断开”)状态,指示灯L___________(选填“能”或“不能”)发光。
【答案】 ①. a ②. 断开 ③. 能
【解析】
【详解】[1]若a处为电源,则灯泡与播放器并联,且播放器一直工作,不受定时开关的控制,故a处应该接开关,b处接电源。
[2]当到达设定时间,定时开关断开,播放器接通,播放音乐。
[3]此时灯泡所在电路是通路,有电流经过,故灯泡能发光。
23. 如图所示,2022北京冬奥会上,韩聪用力拉着隋文静正在匀速旋转,此时若将韩聪视作杠杆,则支点为O,是韩聪的重心,G是韩聪所受的重力,韩聪的质量为62kg,则_________N;请测量图片中各力臂的长度,估算出隋文静对韩聪的拉力_________N;在旋转过程中,韩聪对隋文静_________(选填“有”或“没有”)做功。(g取10N/kg)
【答案】 ①. 620 ②. 310(305~315均可) ③. 没有
【解析】
【详解】[1]韩聪的质量为62kg,则重力
G=mg=62kg×10N/kg=620N
[2]如图所示:
拉力F的力臂是OB,重力的力臂是OA,由图可知,拉力F的力臂大约为重力力臂的二倍,根据杠杆平衡条件可得
G×OA=F×OB
代入数据可得
620N×OA=F×2OA
解得F=310N。
[3]在旋转过程中,在力的方向上没有移动距离,所以韩聪对隋文静没有做功。
三、作图题(共2小题,满分4分,每小题2分)
24. 如图所示,是病床呼叫电路。病人闭合开关,护士站内的电铃会响,同时对应病床的指示灯会亮。请用笔画线代替导线,将电路连接完整,要求:开关控制;开关控制。
【答案】
【解析】
【详解】由题意可知两灯互不影响属于并联且同时都与电铃串联,故电铃应在干路,电路图如下:
25. 在图中用笔画线代替导线,将调光灯电路连接完整。要求:当滑片P顺时针转动时,灯变亮,导线不得交叉。
【答案】
【解析】
【详解】由题意可知,当滑片顺时针转动时,灯变亮,则变阻器接入电路的电阻变小,即变阻器接入电路中电阻丝的长度变短,所以应将滑片P右侧的电阻丝串联接入电路中,即:将灯泡左端的接线柱与B接线柱连接,开关右端的接线柱与C接线柱连接,如图所示:
26. 工人利用图所示的滑轮组以最省力的方式向下拉绳将重物提升,请在图中画出滑轮组的绕绳方法。
【答案】
【解析】
【详解】要使滑轮组最省力,就需要与动滑轮相连的绳子段数更多,所以要从动滑轮绕起,依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮,保证绳子的自由端向下拉,如图所示:
27. 小明家购买的增程式电动汽车结构简图如图所示。相比纯电动汽车,它增加了一套发动机与发电机的组合。当电池电量耗尽时,可以通过燃烧汽油使发动机转动,从而带动发电机发电,使驱动电机工作,汽车继续行驶。若此款汽车满电的最大行驶里程为200km,满油满电的最大行驶里程为1000km,油箱最多装汽油60kg。
(1)60kg汽油完全燃烧放出的热量为多少焦耳?(J/kg)( )
(2)最大行驶里程是汽车在水平公路上,以一定的速度匀速行驶测得的数据。若此时汽车所受阻力为1000N。则匀速行驶1000km的过程中:
①汽车克服阻力做功为多少?( )
②若该过程中,发动机效率为40%,驱动电机效率为90%,则汽车发电机的发电效率为___________%。(保留整数)
【答案】 ①. J ②. J ③. 82
【解析】
【详解】(1)[1]60kg汽油完全燃烧放出的热量为
(2)①[2]由可知,汽车克服阻力做功为
②[3]汽车满电的最大行驶里程为200km,满油满电的最大行驶里程为1000km,该过程中,汽车发动机发出的电能
汽车发电机的发电效率为
四、实验探究题(共3小题,满分21分)
28. 小灯泡是常见的电学器材,用它可以做以下实验。
(1)在“观察手电筒”的活动中,从电路的组成看,图甲中金属片相当于电路中的___________;
(2)在“怎样使一个小灯泡亮起来”的活动中,图乙中A、B、C三种办法中可行的是___________;
(3)在“怎样使两个小灯泡亮起来”的活动中,采用如图丙所示的方法连接,两个小灯泡都亮了,两灯的连接方式为___________联。
【答案】 ①. 导线 ②. B ③. 串
【解析】
【详解】(1)[1]图甲中的金属片可以将开关与灯泡连接起来组成一个完整的电路,则金属片相当于电路中的导线。
(2)[2]由图乙可知,B的接法是将小灯泡的底端和侧边分别接在了电池的两极上,有闭合回路,能形成电流,且灯泡接入了电路,能发光,是正确的接法;A、C的接法没有将灯泡接入电路,没有电流通过灯泡,灯泡不发光,是错误的,故可行的是B。
(3)[3]如图丙所示的方法连接,电流只有一条路径,故两灯的连接方式是串联。
29. 如图所示,是探究杠杆平衡条件的实验。
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆 _____(选填“是”或“不是”)平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 _____调节。
(2)如图乙所示,A点挂有2个质量为50g的钩码,当在B点挂 _____个质量为50g的钩码,能使杠杆在水平位置平衡。
(3)实验中需要改变实验条件,测量多组杠杆平衡时的动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据,目的是:__________。
(4)如图丙所示,在C点悬挂3个质量为50g的钩码,在D点用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置再次平衡,则拉力大小为 ________N。若保持杠杆平衡状态不变,将弹簧测力计由a方向缓慢转动到b方向的过程中,其示数将 _______(选填“变大”、“小”或“不变”)。如果测力计的量程为0~5N,保持支点O、悬挂点D位置不变,利用图丙中的杠杆能较为准确地测出的最大物体质量为 _________g(g取10N/kg)。
【答案】(1) ①. 是 ②. 右
(2)3 (3)寻找普遍规律,避免偶然性
(4) ①. 1.2 ②. 变大 ③. 2500
【解析】
【小问1详解】
[1]杠杆平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动,图中杠杆保持静止,是平衡状态。
[2]如图甲所示,杠杆左端下沉,其右端偏高,说明杠杆左侧偏重,应将右端平衡螺母向右端移动,使杠杆在水平位置平衡。
【小问2详解】
设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件可得,
解得,应在B点挂3个质量均为50g的钩码。
【小问3详解】
探究杠杆平衡的条件时进行多次实验,多次改变挂在支点O两侧钩码的质量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力,动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是通过实验数据总结实验结论,寻找普遍规律,避免偶然性。
【小问4详解】
[1]在C点悬挂3个质量为50g的钩码的总重力
在D点用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置再次平衡,根据杠杆的平衡条件可得
解得
[2]若在D点斜向右下方拉弹簧测力计,仍保持杠杆水平平衡,斜向下拉时,阻力和阻力臂一定,动力臂变小,动力变大,则弹簧测力计的示数将变大。
[3]弹簧测力计的量程为,当拉力等于5N,物体挂在左边第1格,保持支点O、悬挂点D位置不变,并竖直向下拉时,拉起物体的重力最大。
代入数据得,
解得
由可得,
30. 小明用如图所示的电路探究通过导体的电流与电阻大小的关系。器材有:电压可以调节的学生电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器(50Ω 1A),阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω的电阻各一个,导线若干。
实验序号
①
②
③
④
⑤
电阻R/Ω
5
10
15
20
30
电流I/A
0.3
0.15
0.1
(1)请你用笔画线代替导线,把电路连接完整;( )
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至___________(选填“A”或“B”)端;
(3)连接好电路后,小明将电阻从小到大依次接入电路,进行实验,部分数据记录如表所示。
①由第1、2、3次实验数据可得出的初步结论是___________;
②第4次实验时,小明将阻值为20Ω的电阻代替15Ω接入电路后,未移动滑片P的位置,闭合开关S,电流表示数为0.09A,则实验中电源电压为___________V。为得到正确的实验数据,小明应将滑动变阻器的滑片P从原位置向___________(选填“A”或“B”)端移动,同时要观察电压表的示数,直至___________时,再读出电流表的示数;
③第5次实验时,小明将滑片P移至B端时,发现仍无法完成探究,仔细分析后,小明认为此时只需将电源电压调为___________V可完成探究。
【答案】 ①. ②. B ③. 电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。 ④. 4.5 ⑤. B ⑥. 电压表示数为1.5V ⑦. 4
【解析】
【详解】(1)[1]探究通过导体的电流与电阻大小关系,需要用串联电路,电流表测量电路中的电流,电流由电流表正接线柱流入,负接线柱流出,电流表的负接线柱与定值电阻的右接线柱相连,作图如下:
(2)[2]为了保护电路,闭合开关前,应将滑片置于变阻器阻值最大处的B端。
(3)①[3]由表格数据知,第1、2、3次实验中,每次对应的电流与电阻的乘积都是定值1.5,所以在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
②[4]用20Ω电阻代替15Ω电阻,滑片未移动,设变阻器接入电路的阻值为R滑,电源电压为U,则有
0.1A×(15Ω+R滑)=U,0.09A×(20Ω+R滑)=U
解以上两式得,电源电压U=4.5V。
[5][6]实验中每次电流与电阻和乘积为1.5,则保持不变的电压为1.5V,用20Ω代替15Ω电阻后,滑片位置不变,变阻器接入电阻的阻值不变,据串联电路的分压特点知,定值电阻两端的电压变大,为了让其两端电压保持不变,应增大变阻器接入电路的阻值,即向B端移动滑片,让分得的电压变大,直至为1.5V。
③[7]实验中,变阻器需要分去的电压
U滑=U-U0=4.5V-1.5V=3.0V
第五次实验定值电阻为30Ω时,据串联电路的分压特点有
30Ω:50Ω=1.5V:U滑1
解得,变阻器接入电路的阻值最大时,分得的电压U滑1=2.5V<3.0V,因此无法完成实验,设将电源电压调为U总,则有
20Ω:50Ω=1.5V:(U总-1.5V)
解得,调节后的电源电压U总=4V。
五、综合能力题(共1小题,满分9分,每小题9分)
31. 如图甲所示,为制作电缆时的“绝缘挤包”过程示意图。在进料口加入pvc绝缘材料,经加热器熔化后均匀覆盖在裸铜线的外层,再通过水槽中的水进行冷却形成封闭套结构。经过电缆张紧器上的滑轮B施压以后,紧密缠绕,形成电缆卷。
(1)关于电缆的“绝缘挤包”过程,下列说法中错误的是___________;
A.电缆使用铜作为导体,是因为铜的导电性能好
B.用水冷却,主要是因为水的比热容大
C.电缆张紧器上的滑轮B应尽量选用质量很小的轻质滑轮
D.将电缆张紧器的转动轴O靠近A端,可以增大滑轮B对电缆的压力
(2)电缆经过水槽进行冷却时,水槽中进水口每分钟注入体积为5L、温度为20℃的水,出水口每分钟排出等体积末温为60℃的水,则水槽中的水每分钟吸收的热量为___________J;若电缆在水槽中的行走速度提高到原来的2倍,为了使电缆经过水槽后达到相同的冷却效果,出水口水的温度不得超过70℃,则水槽每分钟的进水量至少为___________L;【c水=4.2×103J/(kg⋅℃),ρ水=1×103kg/m3】
(3)云数据中心对供电电压、电流有极高的要求,其正常工作时两端电压U需保持不变,输电电流I恒定。如图乙所示,电缆电阻视为R,某次输电过程中,电缆获得的电压为发电厂输出电压的10%,现缩短电缆长度使得阻值R减为原来的一半,为确保云数据中心所获得的电压U不变,则此时电缆获得的电压占发电厂输出电压的百分比为多少?(保留一位小数)( )
【答案】 ①. C ②. J ③. 8 ④.
【解析】
【详解】(1)[1]A.铜是导体,电缆用铜,是因为铜可以导电,具有良好的导电性,故A正确,不符合题意;
B.水的比热容大,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以用来冷却,故B正确,不符合题意;
C.电缆张紧器是为了让电缆紧绷,所以应该用质量大的滑轮,质量大,重力大,对电缆的压力大,能起到紧绷的作用,故C错误,符合题意;
D.由图可知,O是支点,O靠近A端,滑轮B对电缆的压力的力臂变小,根据杠杆的平衡条件可得,压力变大,故D正确,不符合题意。
故选C。
(2)[2]水的体积
V=5L=5×10-3m3
这些水的质量
m=ρ水V=1×103kg/m3×5×10-3m3=5kg
水吸收的热量
Q吸=c水m(t1-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(60℃-20℃)=8.4×105J
[3]电缆在水槽中的行走速度提高到原来的2倍,则时间缩短为,即0.5min水吸收的热量为8.4×105J,1min水吸收的热量是1.68×106J,出水口水的温度不得超过70℃,为了使电缆经过水槽后达到相同的冷却效果,则水槽每分钟的进水量
(3)[4]第一次:云数据中心的电压为U,由题意可得,电缆获得的电压为发电厂输出电压的10%,则电缆电压
第二次:云数据中心的电压U不变,电缆电阻,且输出电流I不变,则电缆电压
总电压
此时电缆获得的电压占发电厂输出电压的百分比
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