精品解析:山西省大同市平城区部分学校2025-2026学年九年级上学期期中物理试题
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内容正文:
2025—2026学年九年级第一学期阶段二质量检测
物理部分
注意事项:
1.本卷分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分。全卷共6页,满分80分。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷相应的位置。
3.答案全部在答题卡上完成,答在本试卷上无效。
4.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷 选择题(共30分)
一、选择题(本大题共10个小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,请选出并在答题卡上将该项涂黑)
1. 秋天清晨,荷叶上常见晶莹的露珠。当两滴露珠靠得较近时,它们会自发地结合成一滴更大的水珠。这一现象体现了( )
A. 分子之间只存在引力 B. 分子之间存在引力
C. 分子之间只存在斥力 D. 分子之间存在斥力
2. 如图所示,手电筒由于长期使用,其后盖内的弹簧变松,导致弹簧与电池接触不良,手电筒内的灯泡不能发光。为了使灯泡发光,可以在弹簧与电池之间垫上( )
A. 塑料片 B. 硬纸片 C. 橡胶片 D. 金属片
3. 某用电器正常工作时的电流为5A,此用电器可能是( )
A. 家用空调 B. 电视机 C. 写字时用的台灯 D. 科学计算器
4. 如图所示,闭合开关S后,发现灯L1比灯L2亮,则通过两灯的电流I1与I2的大小关系是( )
A. I1=I2 B. I1>I2 C. I1<I2 D. 无法判断
5. 如图是古代省油灯的示意图,它下层盛水,能减慢上层油的消耗。点灯后,水在升温过程中( )
A. 吸热,内能增加 B. 吸热,比热容增大
C. 放热,内能减少 D. 放热,比热容减小
6. 2025年9月27日,在太原卫星发射中心,“长征六号改”运载火箭成功将卫星互联网低轨11组卫星发射升空。火箭起飞时,发动机内的燃料在剧烈燃烧过程中( )
A. 燃料的热值变大 B. 燃料的热值变小
C. 能量的总量保持不变 D. 发动机效率为100%
7. 如图所示的取火器是目前我国发现的最早的钻木取火器具。钻木使木头升温的过程中涉及的能量转化与下图中汽油机的哪个冲程相同( )
A. B.
C. D.
8. 在初次连接电路时,小组成员分别连接了如下电路。两个小灯泡都能正常工作的电路是( )
A. B.
C. D.
9. 如图是某同学自制的简易热机模型,向易拉罐内注入半罐水,将中性笔管的尖端朝外,另一端插入罐内,用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上,笔管的尖端对准小风扇的扇叶。点燃酒精灯,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来。下列说法正确的是( )
A. 喷出的蒸汽的运动属于分子热运动
B. 罐内的水是通过做功的方式增大内能的
C. 喷出的蒸汽使扇叶转动说明机械能可以转化为内能
D. 用保温材料覆盖易拉罐的上部可以提高模型的效率
10. 抽油烟机可以减少油烟对空气的污染。某型号的抽油烟机采用了“静电分离”技术。让抽油烟机内甲、乙两个金属板和油滴分别带上电荷,其中油滴带负电。当油烟上升时,带电的油滴会被其中一个金属板吸附,然后流入该金属板下方的油杯中。下图中关于金属板所带电荷及油杯位置符合描述的是( )
A. B.
C. D.
第Ⅱ卷 非选择题(共50分)
二、实验探究题(本大题共5个小题,11小题4分,12、13小题各6分,14、15小题各4分,共24分)
11. 实践小组利用图甲实验装置比较不同物质的吸热能力。图甲中的两个酒精灯完全相同,小组同学在两个完全相同的烧杯内分别装入了密度不同的A、B两种液体。
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
A液体的温度/℃
10
18
26
34
42
50
(1)图甲中有1处明显错误,请指出错误之处:___________。
(2)改正错误后,小组同学每隔相同时间记录一次A、B两种液体的温度,然后根据实验数据绘制了B液体的温度随时间变化的关系图像,如图乙所示。与A液体相关的实验数据如上表所示,请根据实验数据在图乙中画出A液体的图像。
(3)分析图像可知___________(选填“A”或“B”)液体的吸热能力较强。
12. 在“探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系”实验中。
(1)请根据图甲中的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整,并让电流表测量通过小灯泡L1的电流。
(2)正确连接电路后,闭合开关S,发现小灯泡L1不发光、L2发光,则电路中存在的故障是小灯泡L1___________(选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后,用电流表测出A、B、C三点的电流分别为IA、IB、IC,接下来,应更换规格___________(选填“相同”或“不同”)的小灯泡,进行多次实验。把实验数据记录在下表中,表中画横线处的电流值是图丙所示的电流表示数,为___________A。
实验次数
A点电流IA/A
B点电流IB/A
C点电流IC/A
1
0.24
0.32
0.56
2
0.26
__________
0.50
3
0.20
0.28
0.48
(4)分析表格中的数据可知,并联电路中电流的规律是___________。(用IA、IB和IC表示)
13. 小明在“探究串联电路中电压的规律”实验中。
实验思路:
(1)用电压表分别测出串联电路中各用电器以及___________两端的电压,分析这些电压之间的关系,找出串联电路中电压的规律。
实验过程:
(2)小明根据图甲所示的电路图连接了图乙所示的实物电路。此电路连接错误,但只需改动一根导线就能改为正确电路。请你在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路改接正确。
实验次数
电压UAB/V
电压UBC/V
电压UAC/V
1
1.5
1.4
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
(3)在改接电路时,开关应处于___________状态。电路改接正确后,小明进行了多次实验,记录的实验数据如上表所示。
实验结论:
(4)分析表中数据可初步得出结论:在由两个小灯泡组成的串联电路中,___________。
(5)接着,小明将小灯泡换成其他类型的用电器后,重新进行了多次实验,他这样做的目的是___________。
14. 用途不同,所用盐水的浓度可能不同。由于盐水能导电,于是创新小组和实践小组在跨学科实践课上开展了“探究盐水导电能力与盐水浓度关系”的学习活动。创新小组用电源、开关、小灯泡、玻璃管(管中的金属活塞上带有接线柱)、若干导线组成如图所示的电路进行实验,并记录实验数据在下表中。(盐水浓度是指盐水中盐的质量占盐水质量的百分比)
实验次数
盐水浓度/%
盐水液柱长度/cm
灯泡亮度
1
5
10
逐渐变亮
2
10
10
3
15
10
(1)本实验中,盐水导电能力的强弱是通过___________反映的。闭合开关后,小灯泡发光,此时盐水中的负离子(带负电)的移动方向是___________(选填“由A向B”或“由B向A”)。
(2)若实践小组也用如图所示的实验器材进行实验,在换用不同浓度的盐水后,发现小灯泡的亮度变化不明显,请你帮助实践小组的同学提出一条改进措施:___________。
(3)盐水的导电能力还可能与哪些因素有关呢?请你提出一个可探究的科学问题:___________。
15. 土壤电池是一种利用土壤中的微生物分解有机物来提供电压的装置。某同学用潮湿的土壤、铜片、锌片等制成了一个土壤电池(如图所示),请你帮助他设计实验辨别铜片和锌片哪个是该土壤电池的正极。
三、综合应用题(本大题共6个小题,16、17小题各4分,18小题2分,19小题4分,20、21小题各6分,共26分)
16. 某同学记录了如下错题,请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录
错题改正
如图所示,L1和L2是两个小灯泡,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1的示数为5V,电压表V2的示数为3V。求小灯泡L2两端的电压。
解:闭合开关S,小灯泡L1和L2串联接入电路中,电压表V1测量电源电压,电压表V2测量小灯泡L2两端的电压,所以小灯泡L2两端的电压为3V。
错误之处:___________。
错因分析:___________。
正确解答:___________。
请根据要求填空;
(1)错误之处:___________。
(2)错因分析:___________。
(3)正确解答:___________。
17. 跨学科实践
制作太阳能动力小车
太阳能可能成为全球未来供电的主要能源。同学们成立了制作太阳能动力小车的项目团队,制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程,收集了太阳能电池、电动机、开关、车架、车轮等器材,组装了如图所示的太阳能动力小车。
实验时,先组装好小车,然后在小车上固定好太阳能电池和电动机,用导线将它们与开关连接起来,最后闭合开关,小车就能运动。
(1)太阳能电池工作时,将太阳能转化为其他形式的能量,这个能量通过电动机驱动小车运动,电动机驱动小车运动过程中涉及的能量转化是___________能转化为___________能。
(2)在测试时,同学们发现当光照充足时,小车可以一直运动,但当光照较弱时,太阳能电池的电压太小,不足以使电动机驱动小车运动。为了解决这个问题,同学们利用电池组重新设计了电路,则当光照较弱时,电路情况为下图中的___________。(填字母代号)
A. B.
(3)为了进一步提升小车的性能,防止出现小车不运动的情况,同学们进行了讨论。请你从小车结构的角度思考,提出一条改进建议:___________。
18. 图甲所示是我国建造的世界第一高桥——花江峡谷大桥,该桥植入主缆的“智慧索”可实时监测数据。为防止主缆锈蚀,当“智慧索”监测到主缆内部的湿度较大时,自动除湿装置工作(相当于开关S闭合),指示灯L发光、压缩机(用表示)启动。若指示灯L损坏,不会影响压缩机的工作,请根据以上要求,将图乙电路示意图补充完整。
19. 2025年9月3日的大阅兵展示了我国在反潜作战领域的颠覆性突破。某新型鱼雷在水中高速运动时,为了维持动力系统的工作温度在安全范围内,冷却装置中的介质需能高效带走动力系统产生的热量。已知冷却装置选用了海水作为冷却介质,请你从比热容的角度解释该装置选用海水作为冷却介质的原因。
温馨提示:20、21小题,解题过程要有必要的文字说明、计算公式和演算步骤,只写最后结果不得分。
20. 如图所示的电路中,电源电压恒为3V,当开关S闭合时,小灯泡L1、L2正常发光,电流表A1的示数为1.2A,电流表A2的示数为0.3A。求解下列问题:
(1)电压表的示数是多少?
(2)通过小灯泡L1的电流是多少?
(3)若小灯泡L2的灯丝烧断,则电流表A1、A2的示数分别是多少?
21. 如图是我国的双塔一机光热储能电站,是全球首个采用双塔双镜场设计的光热储能电站,其最大储热量约为2.1×1012J。求解下列问题:
(1)光热储能电站的最大储热量相当于多少kg的煤完全燃烧放出的热量?(q煤取3.0×107J/kg)。
(2)若储能电站储存的2.1×1012J的能量全部用来加热水,可以使5×106kg的水升高80℃,则水吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(3)在(2)小问的前提下,储能电站工作的效率是多少?
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2025—2026学年九年级第一学期阶段二质量检测
物理部分
注意事项:
1.本卷分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分。全卷共6页,满分80分。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷相应的位置。
3.答案全部在答题卡上完成,答在本试卷上无效。
4.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷 选择题(共30分)
一、选择题(本大题共10个小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,请选出并在答题卡上将该项涂黑)
1. 秋天清晨,荷叶上常见晶莹的露珠。当两滴露珠靠得较近时,它们会自发地结合成一滴更大的水珠。这一现象体现了( )
A. 分子之间只存在引力 B. 分子之间存在引力
C. 分子之间只存在斥力 D. 分子之间存在斥力
【答案】B
【解析】
【详解】当两滴露珠靠近时,水分子间的相互吸引作用会让它们自动合并成一滴,说明分子之间存在引力,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2. 如图所示,手电筒由于长期使用,其后盖内的弹簧变松,导致弹簧与电池接触不良,手电筒内的灯泡不能发光。为了使灯泡发光,可以在弹簧与电池之间垫上( )
A. 塑料片 B. 硬纸片 C. 橡胶片 D. 金属片
【答案】D
【解析】
【详解】弹簧和电池接触不良的本质是电路在此处断开,要让灯泡发光,需要在两者之间垫入导体来接通电路: 塑料片、硬纸片、橡胶片都属于绝缘体,无法导电接通电路;金属片是导体,既可以填充弹簧变松产生的空隙、让电池和弹簧接触紧密,又能传导电流连通手电筒的工作电路,让灯泡发光。故选D。
3. 某用电器正常工作时的电流为5A,此用电器可能是( )
A. 家用空调 B. 电视机 C. 写字时用的台灯 D. 科学计算器
【答案】A
【解析】
【详解】A.家用空调正常工作电流约为5A,故A符合题意;
B.电视机正常工作电流约为0.5A,故B不符合题意;
C.台灯正常工作电流约为,故C不符合题意;
D.科学计算器使用干电池供电,工作电流仅为微安级别,故D不符合题意。
故选A。
4. 如图所示,闭合开关S后,发现灯L1比灯L2亮,则通过两灯的电流I1与I2的大小关系是( )
A. I1=I2 B. I1>I2 C. I1<I2 D. 无法判断
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知,两灯串联,根据串联电路电流规律可知,串联电路中电流处处相等,故闭合开关后,通过两灯的电流相等,即,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
5. 如图是古代省油灯的示意图,它下层盛水,能减慢上层油的消耗。点灯后,水在升温过程中( )
A. 吸热,内能增加 B. 吸热,比热容增大
C. 放热,内能减少 D. 放热,比热容减小
【答案】A
【解析】
【详解】AC.点灯后,水在升温的过程中,水吸收热量,内能增加,故A符合题意,C不符合题意;
BD.比热容是物质的一种特性,与温度无关,水在升温过程中比热容不变,故BD不符合题意。
故选A。
6. 2025年9月27日,在太原卫星发射中心,“长征六号改”运载火箭成功将卫星互联网低轨11组卫星发射升空。火箭起飞时,发动机内的燃料在剧烈燃烧过程中( )
A. 燃料的热值变大 B. 燃料的热值变小
C. 能量的总量保持不变 D. 发动机效率为100%
【答案】C
【解析】
【详解】AB.热值是燃料的一种特性,它的大小只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关,所以燃料燃烧过程中,其热值不变,故AB不符合题意;
C.根据能量守恒定律,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其他物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变,燃料燃烧过程中,化学能转化为内能等其他形式的能,能量总量不变,故C符合题意;
D.由于发动机工作时,燃料不可能完全燃烧,且燃烧产生的热量会有一部分散失到空气中,还有一部分用于克服机械摩擦等,所以有用功总是小于总功,根据机械效率公式可知发动机的效率不可能达到100%,故D不符合题意。
故选C。
7. 如图所示的取火器是目前我国发现的最早的钻木取火器具。钻木使木头升温的过程中涉及的能量转化与下图中汽油机的哪个冲程相同( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】钻木取火的过程将机械能转化为内能;
A.进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,是吸气冲程,无机械能向内能的转化,故A不符合题意;
B.两个气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,将机械能转化为内能,故B符合题意;
C.两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能,故C不符合题意;
D.进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程,无能量转化,故D不符合题意。
故选B。
8. 在初次连接电路时,小组成员分别连接了如下电路。两个小灯泡都能正常工作的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,闭合开关后,两个灯泡被短路,无法发光,故A不符合题意;
B.由图可知,闭合开关后,左边的灯泡被短路,右边的灯泡未接入电路,都不发光,故B不符合题意;
C.由图可知,闭合开关后,两个灯泡并联,都能发光,故C符合题意;
D.由图可知,闭合开关后,左边的灯泡被短路,右边的灯泡可以发光,故D不符合题意。
故选 C。
9. 如图是某同学自制的简易热机模型,向易拉罐内注入半罐水,将中性笔管的尖端朝外,另一端插入罐内,用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上,笔管的尖端对准小风扇的扇叶。点燃酒精灯,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来。下列说法正确的是( )
A. 喷出的蒸汽的运动属于分子热运动
B. 罐内的水是通过做功的方式增大内能的
C. 喷出的蒸汽使扇叶转动说明机械能可以转化为内能
D. 用保温材料覆盖易拉罐的上部可以提高模型的效率
【答案】D
【解析】
【详解】A.喷出的蒸汽是大量水分子聚集形成的宏观小液滴,属于宏观机械运动;分子热运动是肉眼无法直接观察到的分子无规则运动,二者本质不同。故A错误;
B.酒精灯燃烧的热量传递给罐内的水,水是通过热传递的方式增大内能,故B错误;
C.高温蒸汽推动扇叶转动,是蒸汽的内能转化为扇叶的机械能,故C错误;
D.用保温材料覆盖易拉罐上部,可以减少罐内热量向外界散失,让更多的内能用来产生蒸汽对外做功,减少能量损耗,因此可以提高模型的能量利用效率。故D正确。
故选D。
10. 抽油烟机可以减少油烟对空气的污染。某型号的抽油烟机采用了“静电分离”技术。让抽油烟机内甲、乙两个金属板和油滴分别带上电荷,其中油滴带负电。当油烟上升时,带电的油滴会被其中一个金属板吸附,然后流入该金属板下方的油杯中。下图中关于金属板所带电荷及油杯位置符合描述的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.两块金属板带同种电荷,带负电的油滴无法被其中某一块金属板吸引,故AB不符合题意;
C.甲板带负电、乙板带正电,带负电的油滴会被乙板吸引,油杯设置在乙板下方,可以承接从乙板流下的油滴,故C符合题意;
D.甲板带正电、乙板带负电,带负电的油滴会被左侧的甲板吸引,但油杯却放在右侧乙板的下方,无法承接油滴,故D不符合题意。
故选 C。
第Ⅱ卷 非选择题(共50分)
二、实验探究题(本大题共5个小题,11小题4分,12、13小题各6分,14、15小题各4分,共24分)
11. 实践小组利用图甲实验装置比较不同物质的吸热能力。图甲中的两个酒精灯完全相同,小组同学在两个完全相同的烧杯内分别装入了密度不同的A、B两种液体。
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
A液体的温度/℃
10
18
26
34
42
50
(1)图甲中有1处明显错误,请指出错误之处:___________。
(2)改正错误后,小组同学每隔相同时间记录一次A、B两种液体的温度,然后根据实验数据绘制了B液体的温度随时间变化的关系图像,如图乙所示。与A液体相关的实验数据如上表所示,请根据实验数据在图乙中画出A液体的图像。
(3)分析图像可知___________(选填“A”或“B”)液体的吸热能力较强。
【答案】(1)没有控制A、B两种液体的质量相等
(2) (3)B
【解析】
【小问1详解】
比较不同物质吸热能力的实验,需要控制两种液体的质量相同、初温相同,只改变物质种类。本实验中A、B密度不同,图甲里两种液体液面齐平、体积相等,根据,此时二者质量不相等,不符合实验控制变量的要求,这是明显错误。
【小问2详解】
根据表格给出的A液体加热时间和对应温度,在乙图的横纵坐标上找到对应位置描点,再用直线顺次连接所有点,就能得到A的温度变化图像。
【小问3详解】
两个酒精灯完全相同,相同时间内A、B吸收的热量相等;从数据和图像可知,加热相同时间时,A的温度升高得比B更快。根据吸热能力的判断规律:质量相同的不同物质,吸收相同热量时温度升高越慢,吸热能力(比热容)越强,因此B液体的吸热能力更强。
12. 在“探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系”实验中。
(1)请根据图甲中的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整,并让电流表测量通过小灯泡L1的电流。
(2)正确连接电路后,闭合开关S,发现小灯泡L1不发光、L2发光,则电路中存在的故障是小灯泡L1___________(选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后,用电流表测出A、B、C三点的电流分别为IA、IB、IC,接下来,应更换规格___________(选填“相同”或“不同”)的小灯泡,进行多次实验。把实验数据记录在下表中,表中画横线处的电流值是图丙所示的电流表示数,为___________A。
实验次数
A点电流IA/A
B点电流IB/A
C点电流IC/A
1
0.24
0.32
0.56
2
0.26
__________
0.50
3
0.20
0.28
0.48
(4)分析表格中的数据可知,并联电路中电流的规律是___________。(用IA、IB和IC表示)
【答案】(1) (2)断路
(3) ①. 不同 ②. 0.24
(4)IA+IB=IC
【解析】
【小问1详解】
要使电流表测量通过小灯泡的电流,电流表应与串联。电流从电源正极出发,经开关后分支,一支经电流表、回到电源负极,另一支经回到电源负极。
【小问2详解】
正确连接电路后,闭合开关S,发光,说明干路和支路是通路,不发光,故障是小灯泡断路。若短路,电源会被短路,也不会发光。
【小问3详解】
为了使实验结论具有普遍性,应更换规格不同的小灯泡进行多次实验。图丙中电流表接的是量程,分度值为0.02A,其示数为0.24A。
【小问4详解】
分析三组实验数据,每组的干路电流都等于两条支路的电流之和,即并联电路的干路电流等于各支路电流之和,用公式表示为。
13. 小明在“探究串联电路中电压的规律”实验中。
实验思路:
(1)用电压表分别测出串联电路中各用电器以及___________两端的电压,分析这些电压之间的关系,找出串联电路中电压的规律。
实验过程:
(2)小明根据图甲所示的电路图连接了图乙所示的实物电路。此电路连接错误,但只需改动一根导线就能改为正确电路。请你在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路改接正确。
实验次数
电压UAB/V
电压UBC/V
电压UAC/V
1
1.5
1.4
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
(3)在改接电路时,开关应处于___________状态。电路改接正确后,小明进行了多次实验,记录的实验数据如上表所示。
实验结论:
(4)分析表中数据可初步得出结论:在由两个小灯泡组成的串联电路中,___________。
(5)接着,小明将小灯泡换成其他类型的用电器后,重新进行了多次实验,他这样做的目的是___________。
【答案】(1)电源 (2)
(3)断开 (4)电源两端的电压等于各小灯泡两端的电压之和
(5)使实验结论更具有普遍性
【解析】
【小问1详解】
探究串联电路电压规律的实验思路,是分别测量两个串联用电器各自的电压,以及电源电压,对比三组数据总结电压关系。
【小问2详解】
原实物电路的错误是导线直接将开关和左端连通,导致电流不经过,故在连接开关右端与左端的导线上画“×”,连接的右端与的左端,修改后两个灯泡串联,符合甲图电路图。
【小问3详解】
电学实验中改接、连接电路时开关必须处于断开状态,保护电路安全。
【小问4详解】
分析表格数据知,在由两个小灯泡组成的串联电路中,电源两端的电压等于各小灯泡两端的电压之和。
【小问5详解】
仅用小灯泡做实验,得出的结论可能存在偶然性,应更换不同类型用电器多次实验,使实验结论更具普遍性。
14. 用途不同,所用盐水的浓度可能不同。由于盐水能导电,于是创新小组和实践小组在跨学科实践课上开展了“探究盐水导电能力与盐水浓度关系”的学习活动。创新小组用电源、开关、小灯泡、玻璃管(管中的金属活塞上带有接线柱)、若干导线组成如图所示的电路进行实验,并记录实验数据在下表中。(盐水浓度是指盐水中盐的质量占盐水质量的百分比)
实验次数
盐水浓度/%
盐水液柱长度/cm
灯泡亮度
1
5
10
逐渐变亮
2
10
10
3
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(1)本实验中,盐水导电能力的强弱是通过___________反映的。闭合开关后,小灯泡发光,此时盐水中的负离子(带负电)的移动方向是___________(选填“由A向B”或“由B向A”)。
(2)若实践小组也用如图所示的实验器材进行实验,在换用不同浓度的盐水后,发现小灯泡的亮度变化不明显,请你帮助实践小组的同学提出一条改进措施:___________。
(3)盐水的导电能力还可能与哪些因素有关呢?请你提出一个可探究的科学问题:___________。
【答案】(1) ①. 小灯泡的亮暗 ②. 由A向B
(2)在电路中串联接入一个电流表(合理即可)
(3)盐水的导电能力与盐水液柱的长度有什么关系(合理即可)
【解析】
【小问1详解】
本实验使用转换法,将不易直接观测的盐水导电能力强弱,转换为容易观察的小灯泡亮度,盐水导电能力越强,电路中电流越大,灯泡就越亮。
电路中电源外部的电流方向是从正极出发,经过开关、B活塞、盐水、A活塞、小灯泡回到电源负极,也就是电流在盐水中的方向为从B向A,而负电荷的定向移动方向与电流方向相反,因此盐水中带负电的负离子移动方向是由A向B。
【小问2详解】
盐水浓度变化较小时,电路电流变化幅度小,人眼很难区分小灯泡的亮度差异;串联电流表后可以精准测量电流的微小变化,直观反映盐水导电能力的不同。
【小问3详解】
结合电阻的影响因素(材料、长度、横截面积、温度),针对盐水导电能力提出可探究的单一变量科学问题,盐水的导电能力与盐水液柱的长度是否有关?
15. 土壤电池是一种利用土壤中的微生物分解有机物来提供电压的装置。某同学用潮湿的土壤、铜片、锌片等制成了一个土壤电池(如图所示),请你帮助他设计实验辨别铜片和锌片哪个是该土壤电池的正极。
【答案】实验器材:电压表、土壤电池、开关、导线。
实验步骤:①用导线将电压表、铜片、锌片、开关连接成串联电路;②闭合开关进行试触,观察电压表指针的偏转方向。
实验结论:若电压表指针正向偏转,则与电压表“+”接线柱相连的金属片是土壤电池的正极;若电压表指针反向偏转,则与电压表“-”接线柱相连的金属片是土壤电池的正极。(开放性试题,答案合理即可)
【解析】
【详解】略
三、综合应用题(本大题共6个小题,16、17小题各4分,18小题2分,19小题4分,20、21小题各6分,共26分)
16. 某同学记录了如下错题,请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录
错题改正
如图所示,L1和L2是两个小灯泡,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1的示数为5V,电压表V2的示数为3V。求小灯泡L2两端的电压。
解:闭合开关S,小灯泡L1和L2串联接入电路中,电压表V1测量电源电压,电压表V2测量小灯泡L2两端的电压,所以小灯泡L2两端的电压为3V。
错误之处:___________。
错因分析:___________。
正确解答:___________。
请根据要求填空;
(1)错误之处:___________。
(2)错因分析:___________。
(3)正确解答:___________。
【答案】(1)电压表测量小灯泡两端的电压
(2)对电压表的测量对象判断错误
(3)闭合开关,因为和串联,电压表测量电源电压,电压表测量两端的电压,根据串联电路电压特点可得两端的电压
【解析】
【小问1详解】
略
【小问2详解】
略
【小问3详解】
略
17. 跨学科实践
制作太阳能动力小车
太阳能可能成为全球未来供电的主要能源。同学们成立了制作太阳能动力小车的项目团队,制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程,收集了太阳能电池、电动机、开关、车架、车轮等器材,组装了如图所示的太阳能动力小车。
实验时,先组装好小车,然后在小车上固定好太阳能电池和电动机,用导线将它们与开关连接起来,最后闭合开关,小车就能运动。
(1)太阳能电池工作时,将太阳能转化为其他形式的能量,这个能量通过电动机驱动小车运动,电动机驱动小车运动过程中涉及的能量转化是___________能转化为___________能。
(2)在测试时,同学们发现当光照充足时,小车可以一直运动,但当光照较弱时,太阳能电池的电压太小,不足以使电动机驱动小车运动。为了解决这个问题,同学们利用电池组重新设计了电路,则当光照较弱时,电路情况为下图中的___________。(填字母代号)
A. B.
(3)为了进一步提升小车的性能,防止出现小车不运动的情况,同学们进行了讨论。请你从小车结构的角度思考,提出一条改进建议:___________。
【答案】(1) ①. 电 ②. 机械 (2)A
(3)组装小车时,采用更轻质的车架(合理即可)
【解析】
【小问1详解】
电动机通电线圈在磁场中受力转动,消耗电能,使小车获得运动的机械能,因此能量转化是电能转化为机械能。
【小问2详解】
A.图中电池组的开关闭合,太阳能电池的开关断开,光照弱时电动机靠电池组供电,小车可以运动,故A符合题意;
B.图中电池组的断开、太阳能电池的闭合,当光照弱时,仅靠太阳能电池无法提供足够的电压,故B不符合题意。
故选A。
【小问3详解】
从小车结构角度改进,目的是减小运动阻力、降低动力需求或提升太阳能利用率,如采用更轻的车架可以减小所需牵引力。
18. 图甲所示是我国建造的世界第一高桥——花江峡谷大桥,该桥植入主缆的“智慧索”可实时监测数据。为防止主缆锈蚀,当“智慧索”监测到主缆内部的湿度较大时,自动除湿装置工作(相当于开关S闭合),指示灯L发光、压缩机(用表示)启动。若指示灯L损坏,不会影响压缩机的工作,请根据以上要求,将图乙电路示意图补充完整。
【答案】
【解析】
【详解】“指示灯L损坏后不影响压缩机工作”,说明两个用电器可以独立通电、互不干扰,符合并联电路的特点,因此L和M必须是并联关系。开关S闭合时,指示灯和压缩机同时启动工作,说明开关S需要同时控制两个用电器,因此开关串联在电源和两个并联支路的干路中。如图所示:
19. 2025年9月3日的大阅兵展示了我国在反潜作战领域的颠覆性突破。某新型鱼雷在水中高速运动时,为了维持动力系统的工作温度在安全范围内,冷却装置中的介质需能高效带走动力系统产生的热量。已知冷却装置选用了海水作为冷却介质,请你从比热容的角度解释该装置选用海水作为冷却介质的原因。
【答案】海水的比热容较大,相同质量的海水和其他物质相比较,当它们升高的温度一定时,根据可知,海水能吸收更多的热量,让动力系统的工作温度维持在安全范围内,所以冷却装置选用海水作为冷却介质
【解析】
【详解】略
温馨提示:20、21小题,解题过程要有必要的文字说明、计算公式和演算步骤,只写最后结果不得分。
20. 如图所示的电路中,电源电压恒为3V,当开关S闭合时,小灯泡L1、L2正常发光,电流表A1的示数为1.2A,电流表A2的示数为0.3A。求解下列问题:
(1)电压表的示数是多少?
(2)通过小灯泡L1的电流是多少?
(3)若小灯泡L2的灯丝烧断,则电流表A1、A2的示数分别是多少?
【答案】(1)3V (2)0.9A
(3)0.9A,0
【解析】
【小问1详解】
闭合开关后,小灯泡和并联,电压表测量小灯泡两端的电压;根据并联电路中电压的规律可知,小灯泡两端的电压,故电压表的示数为。
【小问2详解】
电流表测量通过小灯泡的电流,电流表测量干路电流;根据并联电路中电流的规律可知,通过小灯泡的电流
【小问3详解】
若小灯泡的灯丝烧断,则小灯泡所在支路的电流为0,即电流表的示数为0。
小灯泡所在支路不受影响,所以通过小灯泡的电流仍为,即电流表的示数为。
21. 如图是我国的双塔一机光热储能电站,是全球首个采用双塔双镜场设计的光热储能电站,其最大储热量约为2.1×1012J。求解下列问题:
(1)光热储能电站的最大储热量相当于多少kg的煤完全燃烧放出的热量?(q煤取3.0×107J/kg)。
(2)若储能电站储存的2.1×1012J的能量全部用来加热水,可以使5×106kg的水升高80℃,则水吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(3)在(2)小问的前提下,储能电站工作的效率是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)80%
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知,煤完全燃烧放出的热量
由可得,完全燃烧的煤的质量
【小问2详解】
水吸收的热量
【小问3详解】
储能电站工作的效率
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