内容正文:
六安皋城中学2025~2026学年度第一学期期末考试
九年级物理试卷
注:理化合卷,物理满分70分,建议用时70分钟,请合理分配时间。
一、填空题(每小题2分,共20分)
1. 如图所示为可调式握力器,可用于锻炼手部肌肉。锻炼时只要抓住左手柄,用力抓紧使其碰触右手柄上的计数按钮,即算完成一个握力动作。某健身人士用平均大小为500N的力抓握力器的手柄,使手柄在力的方向上移动6厘米碰触到计数按钮,1分钟内完成了30个握力动作。则他的功率为______W。
2. 如图所示,在20N的水平拉力F作用下,重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动,物体与地面间的滑动摩擦力为48N,则滑轮组的机械效率为___________。
3. 如图,将重为900N的重物从长4m,高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端,已知沿斜面所用推力是300N,则物体受斜面摩擦力为______N。
4. 2月10日,全国文明城市创建工作推进会召开。如图,这是某学校LED。显示屏中滚动播放的内容,当显示屏中的“言”字部分未显示出来时,其他的LED。灯仍能正常发光,由此可知,显示屏的每个LED。灯之间是_____________联的。
5. 为了防止电流过大将用电器核心部件烧毁,很多用电器都装有保险管,如图甲所示。乙、丙两图分别是两个保险管的截面图,若两管内保险丝的材料相同,长度相同,粗细不同,在相同条件下______(选填“乙”或“丙”)图中保险丝更容易熔断。
6. 请用笔画线代替导线在图中连接家庭电路,要求开关控制螺口灯泡。
7. 如图甲所示,小灯泡的额定电压为5V,开关闭合后,小灯泡正常发光,如图乙所示,这是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系的图像,则电源电压为_____________V。
8. 近年来,我市课后延时服务大力推行“5+2”模式,学校每周5天、每天至少两个小时开展课后服务,结束时间与正常下班时间相衔接。在课后服务2h内,每间教室里有12盏40W的日光灯和两台1.5kW的空调同时工作,则一间教室在这2h内消耗的电能是_________kW•h。
9. 如果加在某定值电阻两端的电压从6V升高到10V,通过该电阻的电流变化了0.1A,则该电阻的电功率变化了______。
10. 我校某物理兴趣小组设计了一款泡沫切割器,主要由输出电压为3V的电源和阻值为6Ω的电热丝构成。则该切割器在正常工作时,电热丝1min时间内放出的热量是_________J。
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11. 下面四幅图中所描述的力,对物体做了功的是( )
A. 提着滑板在水平路面上前行,手提滑板的力
B. 托着货物停在水平地面上,叉车对货物的力
C. 搬石头但没有搬动,手对石头的力
D. 使小车向前运动了一段距离的推力
12. 北京冬奥会引入的AI评分系统,能逐帧抓取运动员从起跳到落地之间的空中姿态,将运动员的精彩表现在最短时间内真切地呈现给观众,为裁判评分提供可视依据。如图所示,某次比赛系统呈现运动员上升(ab)及下落(bc)瞬间,下列说法中正确的是( )
A. 运动员在ab段重力势能增大,动能减小
B. 运动员在ab段重力势能减小,动能增大
C. 运动员在bc段重力势能减小,动能减小
D. 运动员在bc段重力势能增大,动能增大
13. 小明利用如图甲、乙所示的装置探究改变物体的内能和热机工作原理的两个演示实验。关于这两个实验的操作、实验现象的说法不正确的是( )
A. 塞子冲出前,烧瓶和试管内气体的热量都增加
B. 两个图中塞子冲出过程烧瓶和试管内气体的温度均降低
C. 乙图中水蒸气推动瓶塞过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
D. 酒精灯里面酒精燃烧的过程中,酒精的热值和比热容都不变
14. 电给我们的工作和生活带来了极大的便利,但不正确用电也会带来很大的危害,甚至会危及生命。安全用电是每一位公民的必备素养。下列符合家庭电路和安全用电原则的是( )
A. 开关必须接在用电器和零线之间
B. 控制用电器的开关短路不会引起空气开关跳闸
C. 家中装有漏电保护器,所以更换灯泡不必切断电源
D. 用试电笔辨别零、火线时,手一定不要碰到笔上的任何金属部分
15. 一种山地自行车行驶时,车轮带动电机的线圈转动,车灯就能发光,而且自行车行驶得越快,车灯就越亮。下列四幅图中能说明该电机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
16. 如图所示,一条形磁铁A静止在较光滑的水平桌面上,通电螺线管B靠近A放置,且与A位于同一水平面上。开关闭合后,下列说法中正确的是( )
A. A可能向右移动
B. 滑片P向上滑动时,B对A的作用力增大
C. 滑片P向下滑动时,A可能向右移动
D. 若对调电源正负极,A运动时受向左的摩擦力
17. 如图所示,电源电压为4.5V保持不变,电压表的量程为,电流表的量程为,滑动变阻器R的规格是“25Ω 1A”,灯泡L上标有“2.5V 1.25W”的字样。若闭合开关S,在保证电路安全的情况下,忽略温度对灯丝电阻的影响,则下列说法正确的是( )
A. 小灯泡的电阻为2Ω
B. 电流表的示数变化范围是
C. 滑动变阻器允许调节的阻值范围是
D. 电路消耗的最大总功率为2.7W
三、实验题(第18小题4分,第19小题6分,第20小题8分,共18分)
18. 某实验小组用外形相同的实心铝棒和铁棒及其他器材组成如图所示装置,探究磁场对通电导体的作用。
(1)为了让静止的金属棒在受力后更容易发生运动,金属导轨上应该放置铝棒;
(2)闭合开关S后,发现金属棒向左运动;断开开关,将连接电源正负极的导线对调,闭合开关后,发现金属棒向右运动。由此可知:金属棒受力运动的方向与__________有关;
(3)生活中的__________(选填“动圈式扬声器”、“动圈式话筒”或“电灯泡”)就是利用了该实验所揭示的原理工作的。
19. 如图所示,甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝,瓶中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时,在两瓶中加入质量、初温相同的煤油,此方案是探究电流通过电阻丝产生的热量与__________的关系。
(2)若甲、乙两瓶内换用了质量、初温相同的不同液体,且电阻丝的阻值R甲与R乙相等时,可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后,同学们观察到乙瓶内温度计温度高一些,甲瓶内液体吸收的热量__________乙瓶内液体吸收的热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同),甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲__________c乙。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
20. 小静用图甲电路做“伏安法测量小灯泡电功率”的实验,滑动变阻器标有“50Ω 2A”的字样,小灯泡标有“2.5V”的字样。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接,导线不得交叉;
(2)实验时,移动滑动变阻器的滑片发现小灯泡始终不亮,电压表无示数,电流表有示数,则故障可能是灯泡______(选填“短路”或“断路”);
(3)当电路正常后,闭合开关,观察小灯泡的发光情况,测出小灯泡的几组电压和电流值,如下表所示。
实验次数
小灯泡发光情况
电压表示数/V
电流表示数/A
1
较暗
1
0.16
2
不很亮
1.5
0.20
3
明亮
2.5
0.26
由表格中数据可知,小灯泡正常工作时的电功率为______W;
(4)小明只用一个电压表可以测出此小灯泡正常发光时的电阻,他用阻值为R0的定值电阻和两个开关,设计了图乙所示的电路,请在空白处填上适当内容。
①断开S2,闭合S、S1,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S1,闭合S、S2,记录下电压表示数为U;
③小灯泡正常发光时的电阻RL=______(用已知量和测量量表示)。
四、计算题(第21小题4分,第22小题6分,第23小题8分,共18分)
21. 物理学中常用磁感线来形象地描述磁场,用磁感应强度(用字母B表示)来描述磁场的强弱,它的国际单位是特斯拉(符号是T),磁感应强度B越大,表明磁场越强。有一种电阻,它的大小随磁场强弱的变化而变化,这种电阻叫做磁敏电阻,某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图甲所示,为了研究某电磁铁周围磁场强度,小明利用该磁敏电阻设计了如图乙所示的电路进行实验,请解答下列问题:
(1)当S1断开,S2闭合时,电压表的示数为3V,则此时电流表的示数为多少A?
(2)闭合S1和S2,移动两个滑动变阻器的滑片,当电流表示数为0.04A时,电压表的示数为6V,求此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为多少?
22. 热效率水平是一个国家柴油机技术综合实力的核心标志,提升热效率是柴油机诞生以来全行业的共同追求.我国某集团于2022年正式发布全球首款热效率突破52.28%的商用柴油机,远远高于目前市场现有主流产品平均46%的热效率。某型号安装此柴油机的载重汽车在某次测试中,在一段平直的公路上匀速行驶10km,牵引力恒为,消耗柴油2kg。(已知柴油的热值)求:
(1)2kg柴油完全燃烧放出的热量;
(2)此柴油机的效率。
23. 为保证校园饮水安全,我们学校安装了直饮机,这是一种将市政自来水净化处理并通过消耗电能的方法进行加热和保温的器具,如图甲所示。其内部加热和保温的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,S1是温控自动开关,可使水温控制在85℃~95℃,已知额定电压为220V,加热功率为660W,保温功率为55W,加热效率为84%。[]
(1)直饮机在加热状态时,电路的总电流是多少?
(2)在保温状态下当水温降到85℃时,将转换为加热状态,重新将水加热到95℃(未达到沸点),此过程仅需要加热1min40s,则直饮机贮水容器里水的质量多大?
(3)冬天同学们对热水的需求高,经常有同学接不到热水,小明查阅资料得知学校的用电器都是并联的且电压保持220V不变,于是提出可以适当提高饮水机加热功率同时又不改变保温功率的方案。若要完成他的设计仅让加热功率达到1265W,则需要调整原来电路中的哪个电阻?调整后该电阻的阻值是多少?
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六安皋城中学2025~2026学年度第一学期期末考试
九年级物理试卷
注:理化合卷,物理满分70分,建议用时70分钟,请合理分配时间。
一、填空题(每小题2分,共20分)
1. 如图所示为可调式握力器,可用于锻炼手部肌肉。锻炼时只要抓住左手柄,用力抓紧使其碰触右手柄上的计数按钮,即算完成一个握力动作。某健身人士用平均大小为500N的力抓握力器的手柄,使手柄在力的方向上移动6厘米碰触到计数按钮,1分钟内完成了30个握力动作。则他的功率为______W。
【答案】15
【解析】
【详解】1分钟内做功为
则功率为
2. 如图所示,在20N的水平拉力F作用下,重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动,物体与地面间的滑动摩擦力为48N,则滑轮组的机械效率为___________。
【答案】80%
【解析】
【详解】由题图可知,绳子承重股数为n=3,则滑轮组的机械效率为
3. 如图,将重为900N的重物从长4m,高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端,已知沿斜面所用推力是300N,则物体受斜面摩擦力为______N。
【答案】75
【解析】
【详解】总功为
有用功为
则额外功为
则物体受斜面摩擦力为
4. 2月10日,全国文明城市创建工作推进会召开。如图,这是某学校LED。显示屏中滚动播放的内容,当显示屏中的“言”字部分未显示出来时,其他的LED。灯仍能正常发光,由此可知,显示屏的每个LED。灯之间是_____________联的。
【答案】并
【解析】
【详解】[1]当显示屏中的“言”字部分未显示出来时,其他的LED,灯仍能正常发光,说明字与字之间的灯是独立工作,互不影响,故灯之间是并联。
5. 为了防止电流过大将用电器核心部件烧毁,很多用电器都装有保险管,如图甲所示。乙、丙两图分别是两个保险管的截面图,若两管内保险丝的材料相同,长度相同,粗细不同,在相同条件下______(选填“乙”或“丙”)图中保险丝更容易熔断。
【答案】丙
【解析】
【详解】才材料、长度的相同的保险丝,横截面积越小的保险丝,即越细的保险丝电阻越大,根据公式Q=I2Rt可知,在电流和通电时间相同的情况下,细的保险丝产生的热量多,温度更容易升高,更容易达到保险丝的熔点,因此丙图的保险丝更容易烧断。
6. 请用笔画线代替导线在图中连接家庭电路,要求开关控制螺口灯泡。
【答案】
【解析】
【详解】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。据此作图。
7. 如图甲所示,小灯泡的额定电压为5V,开关闭合后,小灯泡正常发光,如图乙所示,这是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系的图像,则电源电压为_____________V。
【答案】7
【解析】
【详解】小灯泡正常发光,小灯泡两端的电压为5V,由图乙可知,通过小灯泡的电流为0.2A,根据串联电路电流规律可知,通过定值电阻的电流也为0.2A,由图乙可知,定值电阻两端的电压为2V,根据串联电路电压规律可知,电源电压
8. 近年来,我市课后延时服务大力推行“5+2”模式,学校每周5天、每天至少两个小时开展课后服务,结束时间与正常下班时间相衔接。在课后服务2h内,每间教室里有12盏40W的日光灯和两台1.5kW的空调同时工作,则一间教室在这2h内消耗的电能是_________kW•h。
【答案】6.96
【解析】
【详解】由题意可知,一间教室内用电器的总功率为
由可知,2h内这些用电器消耗的电能
9. 如果加在某定值电阻两端的电压从6V升高到10V,通过该电阻的电流变化了0.1A,则该电阻的电功率变化了______。
【答案】1.6W
【解析】
【详解】电阻两端的电压变化,电阻保持不变,当电阻两端的电压为6V时,通过电阻的电流为
该电阻的电功率为
当电阻两端的电压为10V时,通过电阻的电流为
该电阻的电功率为
电流变化量
解得R=40Ω,所以该电阻的电功率变化了
10. 我校某物理兴趣小组设计了一款泡沫切割器,主要由输出电压为3V的电源和阻值为6Ω的电热丝构成。则该切割器在正常工作时,电热丝1min时间内放出的热量是_________J。
【答案】
90
【解析】
【详解】切割器正常工作时,通过电热丝的电流为
电热丝1min内放出的热量
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11. 下面四幅图中所描述的力,对物体做了功的是( )
A. 提着滑板在水平路面上前行,手提滑板的力
B. 托着货物停在水平地面上,叉车对货物的力
C. 搬石头但没有搬动,手对石头的力
D. 使小车向前运动了一段距离的推力
【答案】D
【解析】
【详解】A.提着滑板在水平路上前行,人给滑板一个向上的力,滑板向上没有移动距离,人对滑板没有做功,故A不符合题意;
B.托着货物停在水平地面上,叉车对货物有力的作用,但没有在力的方向上通过距离,所以不做功,故B不符合题意;
C.用力搬石头,但未搬动,有力作用在物体上,但没有移动距离,所以不做功,故C不符合题意;
D.小车在推力的作用下向前运动了一段距离,有力作用在小车上,小车在该力的方向上通过了距离,所以做了功,故D符合题意。
故选D。
12. 北京冬奥会引入的AI评分系统,能逐帧抓取运动员从起跳到落地之间的空中姿态,将运动员的精彩表现在最短时间内真切地呈现给观众,为裁判评分提供可视依据。如图所示,某次比赛系统呈现运动员上升(ab)及下落(bc)瞬间,下列说法中正确的是( )
A. 运动员在ab段重力势能增大,动能减小
B. 运动员在ab段重力势能减小,动能增大
C. 运动员在bc段重力势能减小,动能减小
D. 运动员在bc段重力势能增大,动能增大
【答案】A
【解析】
【详解】AB.由图可知,运动员在ab段上升时,高度变大,速度减小,说明运动员重力势能增大,动能减小,故A正确,B错误。
CD.运动员在bc段下落时,高度变小,速度变大,明运动员重力势能减小,动能增大,故CD错误。
故选A。
13. 小明利用如图甲、乙所示的装置探究改变物体的内能和热机工作原理的两个演示实验。关于这两个实验的操作、实验现象的说法不正确的是( )
A. 塞子冲出前,烧瓶和试管内气体的热量都增加
B. 两个图中塞子冲出过程烧瓶和试管内气体的温度均降低
C. 乙图中水蒸气推动瓶塞过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
D. 酒精灯里面酒精燃烧的过程中,酒精的热值和比热容都不变
【答案】A
【解析】
【详解】A.甲图中,对烧瓶内打气,对瓶内气体做功,烧瓶内气体的内能增加;乙图中,加热时试管内水不断汽化成高温水蒸气,试管内气体的内能增加,故A错误,符合题意;
B.两个图中塞子冲出过程均是烧瓶和试管内气体对塞子做功,自身内能减小,温度降低,故B正确,不符合题意;
C.乙图中水蒸气推动瓶塞过程中内能转化为机械能,与热机做功冲程的能量转化相同,故C正确,不符合题意;
D.热值与比热容是物质的属性,与质量、燃烧情况等因素无关,所以酒精灯里面酒精燃烧的过程中,酒精的热值和比热容都不变,故D正确,不符合题意。
故选A。
14. 电给我们的工作和生活带来了极大的便利,但不正确用电也会带来很大的危害,甚至会危及生命。安全用电是每一位公民的必备素养。下列符合家庭电路和安全用电原则的是( )
A. 开关必须接在用电器和零线之间
B. 控制用电器的开关短路不会引起空气开关跳闸
C. 家中装有漏电保护器,所以更换灯泡不必切断电源
D. 用试电笔辨别零、火线时,手一定不要碰到笔上的任何金属部分
【答案】B
【解析】
【详解】A.开关必须接在火线和用电器之间,这样断开开关时,用电器与火线断开,避免触电,故A不符合题意;
B.控制用电器的开关短路时,相当于开关一直处于闭合状态,此时用电器会持续工作,但电路的总电流不会超过空气开关的额定电流,因此不会引起空气开关跳闸,故B符合题意;
C.家中装有漏电保护器,更换灯泡时仍需切断电源,否则可能因接触到火线而触电,故C不符合题意;
D.用试电笔辨别零、火线时,手必须接触笔尾的金属体,这样才能形成回路,使氖管发光,故D不符合题意。
故选B。
15. 一种山地自行车行驶时,车轮带动电机的线圈转动,车灯就能发光,而且自行车行驶得越快,车灯就越亮。下列四幅图中能说明该电机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题意知,车灯能发光是因为线圈在做切割磁感线时产生感应电流,即是发电机的工作过程。
A.图中电磁继电器是电磁铁的应用,利用了电流的磁效应,故A不符合题意;
B.图中是奥斯特实验,说明通电导线周围有磁场,即电流的磁效应,故B不符合题意;
C.闭合开关,导体棒做切割磁感线运动时,电路中产生感应电流,是电磁感应现象,应用是发电机,故C符合题意;
D.闭合开关,通电导体棒在磁场中受力运动,是电动机的原理图,故D不符合题意。
故选C。
16. 如图所示,一条形磁铁A静止在较光滑的水平桌面上,通电螺线管B靠近A放置,且与A位于同一水平面上。开关闭合后,下列说法中正确的是( )
A. A可能向右移动
B. 滑片P向上滑动时,B对A的作用力增大
C. 滑片P向下滑动时,A可能向右移动
D. 若对调电源正负极,A运动时受向左的摩擦力
【答案】D
【解析】
【详解】A.闭合开关后,由安培定则可得,螺线管B的左端为N极,右端为S极,条形磁铁A左端为N极,由异名磁极相互吸引可知,A受到向左的吸引力,A可能向左移动,故A错误;
B.滑片P向上滑动时,接入电路的电阻变大,由欧姆定律可知,电路电流变小,螺线管磁性减弱,B对A的作用力减小,故B错误;
C.滑片P向下滑动时,接入电路的电阻变小,由欧姆定律可知,电流变大,螺线管磁性增强,A受到向左的吸引力变大,A可能向左移动,故C错误;
D.对调电源正负极,螺线管电流方向改变,磁极改变,即螺线管的右端为N极,由同名磁极相互排斥,A向右运动,因此A运动受到摩擦力的方向向左,故D正确。
故选D。
17. 如图所示,电源电压为4.5V保持不变,电压表的量程为,电流表的量程为,滑动变阻器R的规格是“25Ω 1A”,灯泡L上标有“2.5V 1.25W”的字样。若闭合开关S,在保证电路安全的情况下,忽略温度对灯丝电阻的影响,则下列说法正确的是( )
A. 小灯泡的电阻为2Ω
B. 电流表的示数变化范围是
C. 滑动变阻器允许调节的阻值范围是
D. 电路消耗的最大总功率为2.7W
【答案】B
【解析】
【详解】如图所示电路,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡的电压,电流表测量串联电路中的电流;
A.灯泡标有“2.5V 1.25W”字样,则灯泡的电阻为
故A错误;
B.当滑动变阻器接入阻值最大时,电路中电流最小,此时电路中的最大电阻为
此时电路中的最小电流为:
在保证电路安全的情况下,灯泡两端的电压不能超过额定电压,此时电路中的电流最大,最大电流为
电流表的示数变化范围是,故B正确;
C.当滑动变阻器接入阻值最大时,电路中电流最小,滑动变阻器允许调节的最大阻值为25Ω;电路中电流最大时,滑动变阻器的最小值
滑动变阻器允许调节的阻值范围是,故C错误。
D .电源电压不变,电路中电流最大时,电路消耗的总功率最大,最大功率为
故D错误。
故选B。
三、实验题(第18小题4分,第19小题6分,第20小题8分,共18分)
18. 某实验小组用外形相同的实心铝棒和铁棒及其他器材组成如图所示装置,探究磁场对通电导体的作用。
(1)为了让静止的金属棒在受力后更容易发生运动,金属导轨上应该放置铝棒;
(2)闭合开关S后,发现金属棒向左运动;断开开关,将连接电源正负极的导线对调,闭合开关后,发现金属棒向右运动。由此可知:金属棒受力运动的方向与__________有关;
(3)生活中的__________(选填“动圈式扬声器”、“动圈式话筒”或“电灯泡”)就是利用了该实验所揭示的原理工作的。
【答案】 ①. 电流的方向 ②. 动圈式扬声器
【解析】
【详解】(2)[1]闭合开关S后,发现金属棒向左运动;断开开关,将连接电源正负极的导线对调,闭合开关后,电流的方向发生改变,发现金属棒向右运动,可以得到金属棒受力运动的方向与电流的方向有关。
(3)[2]该实验所揭示的原理是磁场对通电导体有力的作用。动圈式扬声器是利用磁场对通电导体有力的作用的原理工作,与实验原理一致;动圈式话筒是利用电磁感应现象工作;电灯泡是利用电流的热效应工作。
19. 如图所示,甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝,瓶中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时,在两瓶中加入质量、初温相同的煤油,此方案是探究电流通过电阻丝产生的热量与__________的关系。
(2)若甲、乙两瓶内换用了质量、初温相同的不同液体,且电阻丝的阻值R甲与R乙相等时,可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后,同学们观察到乙瓶内温度计温度高一些,甲瓶内液体吸收的热量__________乙瓶内液体吸收的热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同),甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲__________c乙。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】(1)电阻 (2) ①. 等于 ②. 大于
【解析】
【小问1详解】
由图可知,此时两电阻丝串联,所以通过的电流相同,通电时间也相同,两电阻丝的阻值分别为、,故该装置可以探究电流通过电阻产生的热量和电阻的关系。
【小问2详解】
[1]电阻丝的阻值时,相同时间内两电阻丝上产生的热量相同,且相同时间内散热相同,则甲瓶内液体吸收的热量等于乙瓶内液体吸收的热量。
[2]甲、乙两瓶内换用了质量、初温相同的不同液体,乙瓶液体温度高,即,根据可知,甲瓶液体的比热容大于乙瓶液体的比热容。
20. 小静用图甲电路做“伏安法测量小灯泡电功率”的实验,滑动变阻器标有“50Ω 2A”的字样,小灯泡标有“2.5V”的字样。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接,导线不得交叉;
(2)实验时,移动滑动变阻器的滑片发现小灯泡始终不亮,电压表无示数,电流表有示数,则故障可能是灯泡______(选填“短路”或“断路”);
(3)当电路正常后,闭合开关,观察小灯泡的发光情况,测出小灯泡的几组电压和电流值,如下表所示。
实验次数
小灯泡发光情况
电压表示数/V
电流表示数/A
1
较暗
1
0.16
2
不很亮
1.5
0.20
3
明亮
2.5
0.26
由表格中数据可知,小灯泡正常工作时的电功率为______W;
(4)小明只用一个电压表可以测出此小灯泡正常发光时的电阻,他用阻值为R0的定值电阻和两个开关,设计了图乙所示的电路,请在空白处填上适当内容。
①断开S2,闭合S、S1,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S1,闭合S、S2,记录下电压表示数为U;
③小灯泡正常发光时的电阻RL=______(用已知量和测量量表示)。
【答案】(1) (2)短路
(3)0.65 (4)
【解析】
【小问1详解】
小灯泡与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,故用一根导线将灯泡的右端接线柱与电流表负接线柱相连,电压表并联在小灯泡两端,电源为两节干电池,电源电压约为3V,故电压表选择小量程即可,作图如下:
【小问2详解】
实验时,移动滑动变阻器的滑片发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,说明电路为通路,电压表无示数,则故障可能是灯泡短路。
【小问3详解】
由表格中数据可知,小灯泡电压为2.5V时,电流为0.26A,则小灯泡正常工作时的电功率
【小问4详解】
①断开S2,闭合S、S1,灯泡、和滑动变阻器串联,电压表测灯泡电压。移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,则灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S1,闭合S、S2,连接方式不变,电压表改测灯泡和总电压,记录下电压表示数为U;
③根据串联电压规律,电压为,根据串联分压原理则有
解得小灯泡正常发光时的电阻
四、计算题(第21小题4分,第22小题6分,第23小题8分,共18分)
21. 物理学中常用磁感线来形象地描述磁场,用磁感应强度(用字母B表示)来描述磁场的强弱,它的国际单位是特斯拉(符号是T),磁感应强度B越大,表明磁场越强。有一种电阻,它的大小随磁场强弱的变化而变化,这种电阻叫做磁敏电阻,某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图甲所示,为了研究某电磁铁周围磁场强度,小明利用该磁敏电阻设计了如图乙所示的电路进行实验,请解答下列问题:
(1)当S1断开,S2闭合时,电压表的示数为3V,则此时电流表的示数为多少A?
(2)闭合S1和S2,移动两个滑动变阻器的滑片,当电流表示数为0.04A时,电压表的示数为6V,求此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为多少?
【答案】(1)
(2)0.3T
【解析】
【小问1详解】
由图乙可知,当S1断开,S2闭合时,螺线管没有电流通过,即R周围没有磁场;由图甲可知,当磁敏电阻R周围没有磁场时,其阻值为100Ω,此时右侧电路中R与R2串联,电压表测磁敏电阻R的电压,当电压表的示数为3V,根据欧姆定律得,电流表的示数为
【小问2详解】
当电流表示数为0.04A时,电压表的示数为6V,磁敏电阻的阻值为
由图像甲知,此时的磁感应强度为0.3T。
22. 热效率水平是一个国家柴油机技术综合实力的核心标志,提升热效率是柴油机诞生以来全行业的共同追求.我国某集团于2022年正式发布全球首款热效率突破52.28%的商用柴油机,远远高于目前市场现有主流产品平均46%的热效率。某型号安装此柴油机的载重汽车在某次测试中,在一段平直的公路上匀速行驶10km,牵引力恒为,消耗柴油2kg。(已知柴油的热值)求:
(1)2kg柴油完全燃烧放出的热量;
(2)此柴油机的效率。
【答案】(1);(2)50%
【解析】
【详解】解:(1)2kg柴油完全燃烧放出的热量为
(2)牵引力做的功为
此柴油机的效率为
答:(1)2kg柴油完全燃烧放出的热量为。
(2)此柴油机的效率。
23. 为保证校园饮水安全,我们学校安装了直饮机,这是一种将市政自来水净化处理并通过消耗电能的方法进行加热和保温的器具,如图甲所示。其内部加热和保温的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,S1是温控自动开关,可使水温控制在85℃~95℃,已知额定电压为220V,加热功率为660W,保温功率为55W,加热效率为84%。[]
(1)直饮机在加热状态时,电路的总电流是多少?
(2)在保温状态下当水温降到85℃时,将转换为加热状态,重新将水加热到95℃(未达到沸点),此过程仅需要加热1min40s,则直饮机贮水容器里水的质量多大?
(3)冬天同学们对热水的需求高,经常有同学接不到热水,小明查阅资料得知学校的用电器都是并联的且电压保持220V不变,于是提出可以适当提高饮水机加热功率同时又不改变保温功率的方案。若要完成他的设计仅让加热功率达到1265W,则需要调整原来电路中的哪个电阻?调整后该电阻的阻值是多少?
【答案】(1)3A (2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
直饮机在加热状态时,电路的总电流为
【小问2详解】
消耗的电能为
则水吸收的热量为
则水的质量为
【小问3详解】
分析电路可知,只闭合开关S时,单独工作,此时总电阻较大,根据,总功率较小,为保温挡;同时闭合开关S、,、并联,此时总电阻较小,根据,总功率较大,为加热挡。若仅让加热功率达到1265W,则需要调整原来电路中的。调整后的功率为
则调整后的阻值为
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