河南省新乡市封丘县2021-2022学年九年级(上)期中物理试卷(word版 含答案)
展开2021-2022学年河南省新乡市封丘县九年级(上)期中物理试卷
一、填空題(本题共6小题,每空1分,共14分)
1.(2分)简单电路是由电源、用电器、开关和导线组成的。我们给手机电池充电时,手机电池相当于 ;我们不能用湿毛巾来擦拭正在工作的充电器是因为平常的水是 。
2.(3分)如图所示的“胡辣汤”是郑州非常流行的风味小吃之一。刚出锅的“胡辣汤”香气特别浓,这是因为温度越高,分子的无规则运动越 (选填“剧烈”或“缓慢”);熬“胡辣汤”主要是通过 的方式改变物体的内能。质量为1.5kg的“胡辣汤”温度升高50℃吸收的热量为 。【胡辣汤的比热容为4.0×103J/(kg•℃)】
3.(2分)将两个不同的小灯泡串联在电路中发现一个较亮,另一个较暗,通过较亮灯泡的电流为200mA,合 A,通过较亮灯泡的电流 (选填“大于”、“等于”或“小于”)通过较暗灯泡的电流。
4.(3分)毛皮摩擦过的橡胶棒由于 (选填“得到”或“失去”)电子带负电,如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球验电器的金属箔由于 (选填“同种”或“异种”)电荷相互排斥而张开,接触瞬间电流的方向是 (选填“从金属球到金属箔”或“从金属箔到金属球”)。
5.(2分)如图所示的电路中,要使R1、R2串联,应闭合的开关是 ;要使R1、R2并联,应闭合的开关是 (选填“S1”“S2”或“S3”)。
6.(2分)甲、乙两根完全一样的导线,把甲剪去一半,剩下的一半跟乙相比, 的电阻大;把甲剩下的一半再均匀拉长到和乙相同,跟乙相比, 的电阻小。(均选填“甲”或“乙”)
二、选择题(本题共8小题每小题2分共16分。第7~12题每小题只有一个选项符合题目要求第13~14题每小题有两个选项符合题目要求,全部选对的得2分选对但不全的得1分,有错选的得0分)
7.(2分)同学们在经过十字路口时要注意按交通指示灯行走。路口交通指示灯通过三种不同颜色灯光的变化指挥车辆和行人的交通行为。据你对交通指示灯的了解,三种颜色的指示灯连接方式( )
A.一定是串联
B.一定是并联
C.有时是串联,有时是并联
D.不能判断是串联还是并联
8.(2分)如图所示,天和核心舱绕地球沿椭圆轨道运动,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点。它在大气层外运行,不受空气阻力,则下列关于核心舱的说法正确的是( )
A.在远地点的势能最大、动能为零
B.在近地点的动能最大、势能为零
C.从近地点向远地点运动过程中,势能增大、动能减小
D.从近地点向远地点运动过程中,动能增大、势能减小
9.(2分)下列说法正确的是( )
A.绝缘体不容易导电是因为绝缘体中几乎没有电荷
B.LED灯中的发光二极管主要是由半导体材料制成的
C.超导体是一种电阻超级大的材料
D.电路两端有电压,电路中就一定有电流
10.(2分)关于如图所示的滑动变阻器,下列说法不正确的是( )
A.通过改变接入电路的电阻丝的长度来改变电阻
B.“50Ω”表示接入电路的最大阻值为50Ω
C.“1.2A”表示允许通过的最大电流为1.2A
D.接“A、C”接线柱,向左移动滑片电阻变大
11.(2分)现需要研究的课题有:①导体的电阻跟它的横截面积的关系;②导体的电阻跟它的长度的关系;③导体的电阻跟它的材料的关系。给出三根镍铬合金线a、b、c(其长度关系la=lb>lc,横截面积关系Sa>Sb=Sc),电源、电流表、开关各一个、若干根导线,可以完成的研究课题是( )
A.只有① B.只有② C.①和② D.①、②和③
12.(2分)2021年7月24日,东京奥运会女子重剑个人决赛中我国选手孙一文战胜对手获得冠军。击剑比赛中当甲方运动员的剑(图中用“S甲”表示)击中乙方的导电服时,电路导通,乙方指示灯亮。反之,当乙击中甲时,甲方指示灯亮,下列电路符合要求是( )
A. B.
C. D.
13.(2分)下列对图中有关现象的描述,正确的是( )
A.图甲,水蒸气对木塞做功与汽油机做功冲程的原理相同
B.图乙,抽去玻璃板,由于扩散现象,两瓶中的气体都会变成红棕色
C.图丙,汽缸内的气体推动活塞向下运动,气体内能增加
D.图丁,向上拉浸没在水中的玻璃板直至脱离水面的过程,测力计示数不变
14.(2分)关于如图所示的实物电路在开关S1、S2都闭合后,下列说法正确的是( )
A.电流表测量通过灯泡L1的电流
B.通过灯泡L1与L2的电流一定不相等
C.灯泡L1与L2两端的电压一定相等
D.灯泡L1与L2两端的电压之和等于电源电压
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
15.(2分)在如图中,将电源灯泡两个元件符号填入电路空缺处。要求开关S闭合后电流方向如图所示。
16.(2分)教室有二氧化碳通风机,S1是手动开关S2是自动控制开关。只有手动闭合S1,二氧化碳达到定值时闭合S2电动机才工作,请你根据以上要求将如图的电路连接完整。
四实验探究题(本题共3小题,第17小题4分,第18小题6分,第19小题9分,共19分)
17.(4分)用如图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领
(1)将分别装有相同质量的水和煤油的试管用同一盏酒精灯进行加热,可以认为在相同时间内水和煤油 相同,然后通过比较水和煤油 的方法来完成探究实验。
(2)取相同质量的水和煤油是为了 (选填“便于比较”或“控制变量”)。
(3)根据实验测得的数据分别描绘出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像,如图乙所示。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),则煤油的比热容为 J/(kg•℃)。
18.(6分)如图,这是小明和小聪“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。
(1)按图所示的电路图连接电路。闭合开关,发现电压表示数为零,则小灯泡的故障可能是 或 。
(2)测出L1两端的电压后,小明断开开关,准备拆下电压表,改接在B、C之间测量L2两端的电压。小聪认为小明的操作太麻烦,只需将与A点相连的导线改接到C点即可。小聪的办法 (选填“正确”或“不正确”),原因是 。
(3)他们测得的实验数据如表所示。
实验次数
L1两端的电压
L2两端的电压
AC间的电压/V
1
1.4
1.4
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.1
1.7
2.8
①上面设计的表格中存在的问题是 。
②分析表格中的数据,得出的实验结论是 。
19.(9分)在“探究并联电路的电流特点”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路进行实验:
(1)为了防止损坏电流表,在不能事先估计电流大小的情况下,应先进行 正确选择电流表的量程。
(2)实验中,小明应该选择两个规格 (选填“相同”或“不相同”)的小灯泡。
(3)请用笔画线代替导线按图甲中的电路图把图乙中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(4)小明在连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(5)小明测出了L1支路上的电流I1=0.8A,然后他把电流表依次接入电路分别测量出L2支路电流I2、干路电流I,两次测得的结果都如图丙所示,则I2= A。小明由此数据得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是I= (写关系式即可)。
(6)本次实验的不足之处是 。
五、综合应用题(本题共2小题,第20小题8分,第21小题9分,共17分)
20.(8分)如图所示,已知电源电压为6V,电压表V1、V2的规格相同,闭合开关S,电压表V2的示数为2.5V,通过灯泡L2的电流为0.5A,问:
(1)通过灯泡L1的电流是多少?
(2)灯泡L1两端的电压是多少?
(3)若灯泡L1灯丝被烧断,则电压表V1和电压表V2的示数分别为多少?
21.(9分)如图所示,这是一台压路机,其发动机为柴油机,质量为20t,车轮与水平地面总接触面积为0.5m2。某次压路作业中,它以2m/s的速度水平匀速前进1000m,此时压路机的发动机输出功率为120kW。求:(g取10N/kg)
(1)汽油机和柴油机在构造上的主要区别是:汽油机汽缸顶部有火花塞,而柴油机汽缸顶部是 ,柴油机工作的四个冲程中,除做功冲程外,其他三个冲程的完成都是依靠飞轮的 。
(2)压路机静止在水平地面时,对地面的压强是多少?
(3)压路机前进过程中受到的阻力是多少?
(4)若完成此次作业至少消耗了3.75kg柴油,则发动机的效率是多少?(q油=4×107J/kg)
参考答案与解析
一、填空題(本题共6小题,每空1分,共14分)
1.(2分)简单电路是由电源、用电器、开关和导线组成的。我们给手机电池充电时,手机电池相当于 用电器 ;我们不能用湿毛巾来擦拭正在工作的充电器是因为平常的水是 导体 。
【解答】解:(1)我们给手机电池充电时,手机电池消耗电能,所以此时手机电池相当于用电器。
(2)平常的水中含有一些能自由移动的离子,所以平常的水是导体。
故答案为:用电器;导体。
2.(3分)如图所示的“胡辣汤”是郑州非常流行的风味小吃之一。刚出锅的“胡辣汤”香气特别浓,这是因为温度越高,分子的无规则运动越 剧烈 (选填“剧烈”或“缓慢”);熬“胡辣汤”主要是通过 热传递 的方式改变物体的内能。质量为1.5kg的“胡辣汤”温度升高50℃吸收的热量为 3.15×105J 。【胡辣汤的比热容为4.0×103J/(kg•℃)】
【解答】解:
(1)刚出锅的“胡辣汤”香气特别浓,这是因为温度越高,分子的无规则运动越剧烈;
(2)熬“胡辣汤”时,汤吸收热量,是通过热传递的方式改变物体的内能;
(3)“胡辣汤”吸收的热量:
Q吸=cmΔt=4.0×103J/(kg•℃)×1.5kg×50℃=3.15×105J。
故答案为:剧烈;热传递;3.15×105J。
3.(2分)将两个不同的小灯泡串联在电路中发现一个较亮,另一个较暗,通过较亮灯泡的电流为200mA,合 0.2 A,通过较亮灯泡的电流 等于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)通过较暗灯泡的电流。
【解答】解:通过较亮灯泡的电流为200mA,合200mA=200×10﹣3A=0.2A;
由题知,两个不同的小灯泡串联在电路中,所以通过两灯的电流是相等的,依据是串联电路中电流处处相等。
故答案为:0.2;等于。
4.(3分)毛皮摩擦过的橡胶棒由于 得到 (选填“得到”或“失去”)电子带负电,如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球验电器的金属箔由于 同种 (选填“同种”或“异种”)电荷相互排斥而张开,接触瞬间电流的方向是 从金属箔到金属球 (选填“从金属球到金属箔”或“从金属箔到金属球”)。
【解答】解:毛皮摩擦过的橡胶棒对电子的束缚能力强,得到电子带负电,如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球验电器的金属箔由于同种电荷互相排斥而张开,电流的方向是正电荷定向移动的方向,故为从金属箔到金属球。
故答案为:得到;同种;从金属箔到金属球。
5.(2分)如图所示的电路中,要使R1、R2串联,应闭合的开关是 S2 ;要使R1、R2并联,应闭合的开关是 S1、S3 (选填“S1”“S2”或“S3”)。
【解答】解:(1)要使R1、R2串联,电流只有一条流通路径,由电路图知,电流路径应为:电源正极→R1→S2→R2→电源负极,由此可判断出:开关S1、S3应断开,而开关S2应闭合;
(2)要使R1、R2并联时,电流有两条流通路径,由电路图知:开关S1与S3闭合,而S2应断开;
故答案为:S2;S1、S3。
6.(2分)甲、乙两根完全一样的导线,把甲剪去一半,剩下的一半跟乙相比, 乙 的电阻大;把甲剩下的一半再均匀拉长到和乙相同,跟乙相比, 乙 的电阻小。(均选填“甲”或“乙”)
【解答】解:
把甲剪去一半,剩下的一半导线跟乙相比,材料、横截面积都相同,但长度减小了,电阻变小,所以小于乙的电阻,即乙的电阻大;
把甲剩下的一半再拉长到和乙相同,跟乙相比,材料不变,长度一样,但是横截面积变小了,电阻变大,所以大于乙的电阻,即乙的电阻小。
故答案为:乙; 乙。
二、选择题(本题共8小题每小题2分共16分。第7~12题每小题只有一个选项符合题目要求第13~14题每小题有两个选项符合题目要求,全部选对的得2分选对但不全的得1分,有错选的得0分)
7.(2分)同学们在经过十字路口时要注意按交通指示灯行走。路口交通指示灯通过三种不同颜色灯光的变化指挥车辆和行人的交通行为。据你对交通指示灯的了解,三种颜色的指示灯连接方式( )
A.一定是串联
B.一定是并联
C.有时是串联,有时是并联
D.不能判断是串联还是并联
【解答】解:根据常识可以知道,交通指示灯中的三个灯不会同时亮,且工作时互不影响,所以可以判断出三个指示灯一定是并联的。
故选:B。
8.(2分)如图所示,天和核心舱绕地球沿椭圆轨道运动,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点。它在大气层外运行,不受空气阻力,则下列关于核心舱的说法正确的是( )
A.在远地点的势能最大、动能为零
B.在近地点的动能最大、势能为零
C.从近地点向远地点运动过程中,势能增大、动能减小
D.从近地点向远地点运动过程中,动能增大、势能减小
【解答】解:
A、卫星质量一定,在远地点时相对地球的高度最大,势能最大,卫星仍在运动,故动能不为零;故A错误;
B、卫星质量一定,在近地点时速度最大,动能最大,相对地球有一定高度,势能不为零;故B错误;
CD、卫星在运行过程中不受空气阻力,机械能保持不变,从近地点向远地点运动过程中,速度变小,动能变小;高度变大,势能变大,动能转化为势能;故C正确,D错误。
故选:C。
9.(2分)下列说法正确的是( )
A.绝缘体不容易导电是因为绝缘体中几乎没有电荷
B.LED灯中的发光二极管主要是由半导体材料制成的
C.超导体是一种电阻超级大的材料
D.电路两端有电压,电路中就一定有电流
【解答】解:A、绝缘体不容易导电的原因是绝缘体内部几乎没有自由移动的电荷,而不是几乎没有电荷,故A错误;
B、LED灯中的发光二极管具有单向导电性,主要是由半导体材料制成的,故B正确;
C、超导是在温度极低时电阻为零的现象,超导体的电阻为0,故C错误;
D、电路两端有电压,若电路是断路,则电路无电流,故D错误。
故选:B。
10.(2分)关于如图所示的滑动变阻器,下列说法不正确的是( )
A.通过改变接入电路的电阻丝的长度来改变电阻
B.“50Ω”表示接入电路的最大阻值为50Ω
C.“1.2A”表示允许通过的最大电流为1.2A
D.接“A、C”接线柱,向左移动滑片电阻变大
【解答】解:A、滑动变阻器的原理是通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变接入电路中电阻的大小,故A正确;
BC、滑动变阻器上标有“50Ω 1.2A”的字样,其中50Ω表示其最大阻值为50Ω,1.2A表示允许通过它的最大电流为1.2A,故BC正确;
D、接“A、C”接线柱,当滑片向左移动时,变阻器接入电路的电阻变小,说明接入电路的电阻丝变短,电阻变小,故D错误。
故选:D。
11.(2分)现需要研究的课题有:①导体的电阻跟它的横截面积的关系;②导体的电阻跟它的长度的关系;③导体的电阻跟它的材料的关系。给出三根镍铬合金线a、b、c(其长度关系la=lb>lc,横截面积关系Sa>Sb=Sc),电源、电流表、开关各一个、若干根导线,可以完成的研究课题是( )
A.只有① B.只有② C.①和② D.①、②和③
【解答】解:给出三根镍铬合金线a、b、c(其长度关系la=lb>lc,横截面积关系Sa>Sb=Sc),
(1)如果取a、b两根镍铬合金线,它们的材料、长度均相同,只有横截面积不同,分别接入电路中,观察电流表示数,可判断电阻大小,据此可以研究导体的电阻跟它的横截面积的关系。故①可以完成;
(2)如果取b、c两根镍铬合金线,它们的材料、横截面积均相同,只有长度不同,分别接入电路中,观察电流表示数,可判断电阻大小。据此可以研究导体的电阻跟它的长度的关系。故②可以完成;
(3)已知三根合金线的材料相同,在研究导体的电阻跟它的材料的关系时,无法达到控制变量法的要求。故③不能完成。
综上所述,可以完成的研究课题是①和②。
故选:C。
12.(2分)2021年7月24日,东京奥运会女子重剑个人决赛中我国选手孙一文战胜对手获得冠军。击剑比赛中当甲方运动员的剑(图中用“S甲”表示)击中乙方的导电服时,电路导通,乙方指示灯亮。反之,当乙击中甲时,甲方指示灯亮,下列电路符合要求是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:因为甲方指示灯和乙方指示灯可以单独工作,并且互不影响,因此甲、乙指示灯为并联连接;
根据题意可知,甲方开关控制乙方指示灯的工作,乙方开关控制甲方指示灯的工作,因此D选项电路符合要求。
故选:D。
13.(2分)下列对图中有关现象的描述,正确的是( )
A.图甲,水蒸气对木塞做功与汽油机做功冲程的原理相同
B.图乙,抽去玻璃板,由于扩散现象,两瓶中的气体都会变成红棕色
C.图丙,汽缸内的气体推动活塞向下运动,气体内能增加
D.图丁,向上拉浸没在水中的玻璃板直至脱离水面的过程,测力计示数不变
【解答】解:A、图甲,木塞冲出,是因为水蒸气对木塞做功,这个过程水蒸气的内能转化为木塞的机械能,汽油机的做功冲程是将汽油燃烧产生的内能转化为活塞的机械能,两者的原理相同,故 A正确;
B、图乙,抽去玻璃板,两瓶中的气体都会变成红棕色,这是扩散现象,说明气体分子在不停地做无规则运动,故B正确;
C、物体对外做功,物体自身的内能减小,温度降低,图丙中,汽缸内的气体推动活塞向下运动时,气体对外做功,气体内能减小,故C错误;
D、图丁,因为玻璃分子和水分子之间存在引力,所以向上拉浸没在水中的玻璃板直至脱离水面的过程,测力计示数将变大,故D错误。
故选:AB。
14.(2分)关于如图所示的实物电路在开关S1、S2都闭合后,下列说法正确的是( )
A.电流表测量通过灯泡L1的电流
B.通过灯泡L1与L2的电流一定不相等
C.灯泡L1与L2两端的电压一定相等
D.灯泡L1与L2两端的电压之和等于电源电压
【解答】解:A、如图可知,在S1、S2都闭合后,电流表与灯泡L1串联在一起,电流表测量通过灯泡L1的电流,故A正确;
BCD、在S1、S2都闭合后,两灯泡并联,并联电路各并联支路两端电压相等,故有U=U1=U2;
由于灯泡的规格不知道,其电阻值是未知的,根据欧姆定律可知,通过两个灯泡的电流无法判定,可能相等,也可能不相等,故BD错误,C正确。
故选:AC。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
15.(2分)在如图中,将电源灯泡两个元件符号填入电路空缺处。要求开关S闭合后电流方向如图所示。
【解答】解:由图可知,下面导线的电流一个向左,一个向右,这说明中间的电路元件为电源,且电源的下端为正极;上方的元件为灯泡,此时两个灯泡是并联的,如图所示:
16.(2分)教室有二氧化碳通风机,S1是手动开关S2是自动控制开关。只有手动闭合S1,二氧化碳达到定值时闭合S2电动机才工作,请你根据以上要求将如图的电路连接完整。
【解答】解:由题意,只有手动闭合S1,CO2达到定值时闭合S2电动机才工作,即两开关同时闭合时电动机才工作,只闭合其中一个开关电动机都不能工作,所以两开关串联后再控制灯泡,如图所示:
四实验探究题(本题共3小题,第17小题4分,第18小题6分,第19小题9分,共19分)
17.(4分)用如图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领
(1)将分别装有相同质量的水和煤油的试管用同一盏酒精灯进行加热,可以认为在相同时间内水和煤油 吸热 相同,然后通过比较水和煤油 升高的温度 的方法来完成探究实验。
(2)取相同质量的水和煤油是为了 便于比较 (选填“便于比较”或“控制变量”)。
(3)根据实验测得的数据分别描绘出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像,如图乙所示。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),则煤油的比热容为 2.1×103 J/(kg•℃)。
【解答】解:(1)在两个完全相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的水和煤油。实验中选择相同规格的电加热器,根据转换法,可以认为在相同时间内水和煤油吸热相同,然后比较升高的温度的方法来完成探究实验的;
(2)实验中取相同质量的水和煤油,虽然控制了变量,但事实上比热容与质量无关;结合(1)可知,控制两液体的质量相同,是为了便于比较它们吸热能力的强弱;
(3)根据Q=cm△t,在质量和吸热相同的情况下,比热容与升高的温度成反比,故煤油的比热容:c=30℃−10℃50℃−10℃×4.2×103J/(kg•℃)=2.1×103J/(kg•℃)。
故答案为:(1)吸热;升高的温度;(2)便于比较;(3)2.1×103。
18.(6分)如图,这是小明和小聪“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。
(1)按图所示的电路图连接电路。闭合开关,发现电压表示数为零,则小灯泡的故障可能是 L1短路 或 L2断路 。
(2)测出L1两端的电压后,小明断开开关,准备拆下电压表,改接在B、C之间测量L2两端的电压。小聪认为小明的操作太麻烦,只需将与A点相连的导线改接到C点即可。小聪的办法 不正确 (选填“正确”或“不正确”),原因是 电压表的正负接线柱接反了 。
(3)他们测得的实验数据如表所示。
实验次数
L1两端的电压
L2两端的电压
AC间的电压/V
1
1.4
1.4
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.1
1.7
2.8
①上面设计的表格中存在的问题是 L1两端的电压和L2两端的电压没有标明单位 。
②分析表格中的数据,得出的实验结论是 串联电路的总电压等于各部分电压之和 。
【解答】解:(1)因为闭合开关,发现电压表示数为零,可能是电压表的正负接线柱没有与电源正负极相连,或电压表短路,则可能L1短路或是L2断路;
(2)因已测量出L1的电压,故与A点相连的为电压表的负接线柱,在测L2两端的电压时,电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上,这样电流从电压表负接线柱流入了,电压表的正负接线柱接反了,所以不能测出L2两端的电压,此方法不正确;
(3)①上面设计的表格中存在的问题是未标明L1两端的电压和L2两端的电压的单位;的单位;
②第1次实验中,1.4V+1.4V=2.8V;
第2次实验中,1.2V+1.6V=2.8V;
第3次实验中,1.1V+1.6V=2.8V;
得出的实验结论是串联电路的总电压等于各部分电压之和。
故答案为:(1)L1短路;L2断路;
(2)不正确;电压表的正负接线柱接反了;
(3)①L1两端的电压和L2两端的电压没有标明单位;
②串联电路的总电压等于各部分电压之和。
19.(9分)在“探究并联电路的电流特点”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路进行实验:
(1)为了防止损坏电流表,在不能事先估计电流大小的情况下,应先进行 试触 正确选择电流表的量程。
(2)实验中,小明应该选择两个规格 不相同 (选填“相同”或“不相同”)的小灯泡。
(3)请用笔画线代替导线按图甲中的电路图把图乙中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(4)小明在连接电路时,开关应处于 断开 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(5)小明测出了L1支路上的电流I1=0.8A,然后他把电流表依次接入电路分别测量出L2支路电流I2、干路电流I,两次测得的结果都如图丙所示,则I2= 0.2 A。小明由此数据得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是I= I=I1+I2 (写关系式即可)。
(6)本次实验的不足之处是 只做一次实验,结论具有偶然性 。
【解答】解:(1)为了防止损坏电流表,在不能事先估计电流大小的情况下,应先用大量程试触以正确选择电流表或电流表的量程;
(2)为避免实验的偶然性,要选择两个不同规格的灯泡多次实验;
(3)该电路为并联电路,电流表测量灯泡L1的电流,开关控制整个电路,实物图如图所示:
;
(4)为保护电路安全,连接电路时,开关应断开;
(5)因干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流大于支路电流,在图丙中,因指针偏转角度相同,测干路电流时应选用大量程,分度值为0.1A,示数为1A;测通过L2支路的电流选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A;
由数据可得:并联电路中干路电流等于各支路电流之和,并联电路中电流规律的表达式是:I=I1+I2;
(6)本次实验的不足之处是:只做一次实验,结论具有偶然性。
故答案为:(1)试触;(2)不相同;(3)如上图;(4)断开;(5)0.2;I=I1+I2;(6)只做一次实验,结论具有偶然性。
五、综合应用题(本题共2小题,第20小题8分,第21小题9分,共17分)
20.(8分)如图所示,已知电源电压为6V,电压表V1、V2的规格相同,闭合开关S,电压表V2的示数为2.5V,通过灯泡L2的电流为0.5A,问:
(1)通过灯泡L1的电流是多少?
(2)灯泡L1两端的电压是多少?
(3)若灯泡L1灯丝被烧断,则电压表V1和电压表V2的示数分别为多少?
【解答】解:(1)因为灯泡L1和L2 串联,串联电路中电流处处相等,已知通过灯泡L2电流为0.5A,则通过灯泡L1电流:I1=I2=0.5A;
(2)因为 灯泡L1和L2 串联,电压表V1测灯泡L1两端电压,电压表V2测灯泡L2两端的电压,闭合开关S,电压表V2的示数为2.5V,即灯泡L2两端电压U2=2.5V,
又因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以灯泡L1两端电压:U1=U﹣U2=6V﹣2.5V=3.5V;
(3)若灯泡L1灯丝烧断,此时V2与L2并联后再与V1串联,
V2与L2并联,由并联电路电阻的规律可知,并联部分的总电阻比L2的电阻还小,而V1的电阻比并联部分的总电阻大得多,则并联部分分得的电压几乎为0,电压表V1分得的电压接近于电源电压,即电压表V1的示数为6V,电压表V2的示数为0V。
答:(1)通过灯泡L1的电流是0.5A,电流表示数为0.5A;
(2)灯泡L1两端的电压为3.5V;
(3)若灯泡L1灯丝烧断,则电压表V1的示数为6V,电压表V2的示数为0V。
21.(9分)如图所示,这是一台压路机,其发动机为柴油机,质量为20t,车轮与水平地面总接触面积为0.5m2。某次压路作业中,它以2m/s的速度水平匀速前进1000m,此时压路机的发动机输出功率为120kW。求:(g取10N/kg)
(1)汽油机和柴油机在构造上的主要区别是:汽油机汽缸顶部有火花塞,而柴油机汽缸顶部是 喷油嘴 ,柴油机工作的四个冲程中,除做功冲程外,其他三个冲程的完成都是依靠飞轮的 惯性 。
(2)压路机静止在水平地面时,对地面的压强是多少?
(3)压路机前进过程中受到的阻力是多少?
(4)若完成此次作业至少消耗了3.75kg柴油,则发动机的效率是多少?(q油=4×107J/kg)
【解答】解:(1)由汽油机和柴油机的结构可知,汽油机的顶部有火花塞,柴油机的顶部有喷油嘴;
柴油机工作的四个冲程中,只有做功冲程独立完成,为汽车提供动力,其它冲程要靠飞轮的惯性来完成;
(2)压路机静止时对水平地面的压力:
F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N,
对水平地面的压强:
p=FS=2×105N0.5m2=4×105Pa;
(3)由P=Wt=Fst=Fv可得,压路机的牵引力:
F牵=Pv=120×103W2m/s=6×104N,
因压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,压路机前进过程中受到的阻力f=F牵=6×104N;
(4)这次压路作业,压路机牵引力做的功:
W=F牵s=6×104N×1000m=6×107J,
3.75kg柴油完全燃烧释放的热量:
Q放=mq油=3.75kg×4×107J/kg=1.5×108J,
发动机的效率:
η=WQ放×100%=6×107J1.5×108J×100%=40%。
答:(1)喷油嘴;惯性;
(2)压路机静止时,对水平地面的压强是4×105Pa;
(3)压路机前进过程中受到的阻力是6×104N;
(4)发动机的效率是40%。
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