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江苏省2021-2022学年九年级(上)期末物理复习试卷3(含解析)
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江苏省2021-2022学年九年级(上)期末物理复习试卷(3)
一、选择题:本题共12小题,每小题2分,共24分.每小题给出的四个选项中只有一个选项正确.
1.某人骑着一辆共享单车(自行车),在平直公路上以某一速度匀速行驶,若人和车所受的阻力为20N,则通常情况下,骑车人消耗的功率最接近( )
A.1000W B.100W C.5W D.1W
2.利用如图所示的装置估测物体重G,当杠杆平衡时,已知力F大小为5N,则物体重( )
A.大于5N B.小于5N C.等于5N D.无法确定
3.掷实心球是我市中考体育考试项目之一。小马参加考试时,掷出去的实心球从a处出手后,在空中的运动轨迹如图所示,球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力)。则实心球( )
A.从a处到b处动能不变,重力势能增大
B.从b处到c处动能增大,机械能增大
C.在a、c处机械能相等
D.在d、e处机械能相等
4.关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.物体的比热容跟物体吸收和放出的热量有关
B.物体的比热容与物体的温度有关
C.物体的比热容与物体的质量有关
D.物体的比热容是物体的一种属性,与温度、质量都没有关系
5.一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为每分钟1200转,则汽油机每秒内( )
A.完成20个冲程,做功20次
B.完成40个冲程,做功40次
C.完成40个冲程,做功10次
D.完成20个冲程,做功20次
6.下列图象中,正确反映物理量之间关系的是( )
A.定值电阻的阻值与两端电压的关系
B.定值电阻的阻值与通过的电流的关系
C.通过定值电阻的电流与电压的关系
D.通过定值电阻的电流与阻值的关系
7.电能表上标有“3000r/kW•h”的字样,其中“kW•h”是下列哪一个物理量的单位( )
A.电流 B.电压 C.电功 D.电功率
8.电虽是人类的“好朋友”,但不遵守安全用电原则,也会被它伤害,下列做法符合安全用电原则的是( )
A.有金属外壳的家用电器,一定要将外壳接地
B.家用电器起火时应迅速用水扑灭
C.家中多个大功率用电器应接在同一插线板上使用
D.控制用电器的开关一定要接在零线上
9.为了安全,汽车行驶时驾驶员必须系好安全带。当系好安全带时,相当于闭合开关,指示灯不亮;未系好安全带时,相当于断开开关,指示灯发光。符合上述要求的电路图是( )
A. B.
C. D.
10.物理兴趣小组的同学连接了如图的电路;原先开关S1、S2是闭合的,现断开S2;那么下列现象中正确的是( )
A.电流表A3示数不变,A1示数增大,A2示数为零
B.电流表A3示数不变,A1示数减小,A2示数增大
C.电流表A3示数减小,A1示数不变,A2示数为零
D.电流表A3示数减小,A1示数增大,A2示数为零
11.在如图所示的电路中,当开关闭合时,电压表测量的是( )
A.灯L1端的电压 B.灯L2的电压
C.电源的电压 D.灯L1和L2的总电压
12.将标有“3V 3W”字样的甲灯和“6V 6W”字样的乙灯接入电路。若不考虑温度对电阻的影响,则对两灯接入电路后的结果有如下判断:①两灯串联,当其中一灯消耗的功率是3W时,两灯消耗的总功率是9W;②两灯串联后接到电压为9V的电源两端,两灯均能正常发光;③两灯并联,当其中一灯消耗的功率是1.5W时,另一灯两端的电压为3V;④两灯并联后接到电压为1.5V的电源两端,甲、乙两灯消耗的功率之比为2:1,其中判断正确是( )
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
二、填空题:本题共8小题,每空1分,共24分.
13.家庭电路中的电视、电冰箱和电灯是 联的,我国家庭电路的电压为 V;一节新干电池能提供的电压是 V。
14.如图,物体A和B所受的重力均为200N,不计摩擦和滑轮本身的重力,当匀速提起物体A时,则FA= N,当匀速放下物体B时,则FB= N。
15.采用古老的钻木取火方式,可以在几分钟内采火成功,这个过程中 能转化为 能,此过程是通过 方式改变内能的。
16.如图所示,将导体接到电路A、B之间时,导体与灯泡是 联的。如果将不同的导体分别接到A、B之间,闭合开关,可通过观察、比较 来判断不同导体导电能力的大小。若两个导体的导电差异不大,则可以用 表替换灯泡,作进一步的判断。
17.两条长度相等、横截面积不同的同种材料制成的电阻丝,粗电阻丝的电阻 细电阻丝的电阻;把它们串联在电路中,通过粗电阻丝的电流 通过细电阻丝的电流;把它们并联在电路中,粗电阻丝的电功率 通过细电阻丝的电功率。(选填大于/等于/小于)。
18.如图所示电路,电源电压不变,R1=30Ω,当S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.1A,当S1和S2都闭合时,电流表的示数为0.4A,则电源电压是 V,R2的电阻是 Ω,此时R1与R2的电功率P1:P2= 。
19.在照明电路的两根导线中,用测电笔接触其中一根,发现测电笔上氖管发光,这根线是 线,此时, (选填有/没有)电流通过人体。在照明电路中使用洗衣机时,出于安全考虑,常使用三孔插座,其中有一根线与洗衣机的外壳相连,它是 线。
20.电源电压不变,R1=10Ω,R2=15Ω.若甲、乙都是电压表,则S1、S2都闭合时,甲、乙两表的读数之比为 ;若甲、乙都是电流表,则S1闭合,S2断开时,甲、乙两表的读数之比为 ,此时,R1的电功率与整个电路的电功率之比为 。
三、解答题:本题7小题,共52分.解答22、23题时应有解题过程.
21.如图所示,轻质杠杆的A点挂一重物G,绳受的拉力为F2,O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力Fl的示意图并作画出其力臂。
22.有人发明了“感应照孔门把手”只有在夜间且有人摸门把手时,锁孔旁的灯才亮,从而方使夜间开锁,它利用感应开关S1(有人摸把手,S1闭合;无人摸把手,S1断开)以及光敏开关S2(白天,S2断开;夜间,S2闭合)控制电路,达到目的。请完成电路连接。
23.在图丙中完成家庭电路的连接,使其符合安全用电的要求。
24.把质量为20kg的水,从20℃加热到70℃,若用焦炭加热,且不计一切热量损失,求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)至少需要燃烧多少kg焦炭。(焦炭的热值3.0×107J/kg)
25.如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关后,滑动变阻器的滑片由b端移动到a端时,测得电阻R两端的电压与通过R的电流关系如图(b)所示。
求:(1)电源的电压
(2)滑动变阻器的最大电阻值
(3)滑动变阻器的滑片由b端移动到a端的过程中,电阻R消耗的功率变化了多少?
26.小华同学测滑轮组机械效率时所用的实验装置如图所示,小华同学对同一滑轮组进行实验探究,得到了下表中的数据
次数
项目
1
2
3
钩码重G/N
4
6
8
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
a
3
绳端上移的距离s/m
0.3
b
0.3
机械效率η
74%
80%
c
(1)将表中数据补充完整。a处填 ; b处填 ; c处填
(2)实验中拉动弹簧测力计时,要注意让弹簧测力计沿着竖直方向做 运动。
(3)分析比较表中的数据,你认为同一滑轮组机械效率发生变化的主要原因是 。
(4)如果继续增大钩码的重量,不计摩擦及绳重,滑轮组的机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
27.某同学在做“探究不同物质的吸热能力”的实验时,使用相同的电加热器给甲、乙两种液体加热,得到的实验数据如下表:
物质
次数
质量m/kg
升高温度△t/℃
加热的时间t/min
甲
1
0.1
10
2
2
0.2
10
4
乙
3
0.1
10
1
4
0.2
10
2
(1)实验中记录加热时间的目的是
(2)分析第1、2次或第3、4次实验数据,可以得出同种物质升高相同的温度时,吸收的热量的多少物质的 有关。
(3)分析第1、3次或第2、4次实验数据,可以得出质量相等的不同物质,升高相同的温度时,吸收的热量 (选填“相同”或“不同”)
(4)分析第1、4次实验数据可以发现加热时间相同,单位质量的不同物质升高的温度 (选填“相同”或“不同”)。
(5)由上述分析可以得出 (选填“甲”或“乙”)物质的吸热能力强。
(6)该实验采用的物理学研究方法是 和 。
28.用如图甲所示的电路图测量某电阻丝的电阻,电源电压为3V,滑动变阻器的最大电阻是20Ω.
(1)根据电路图,请你用笔画线代替导线,将如图乙所示的器材连接成完整的电路(要求滑动变阻器滑片向右移动时,电流表示数增大)。
(2)连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态,实验前,应将滑片P移到 端(选填“A”或“B”)。
(3)闭合开关,滑片P向右缓慢移动时,发现电流表示数逐渐增大,电压表示数始终为零,可能是电阻丝处发生了 (选填“短路”或“断路”)。
(4)故障排除后,调节滑片P的位置,读取了对应的电压、电流的数值,并记录在表中,由表可知,电阻丝的阻值是 Ω。
次数
第一次
第二次
第三次
U/V
0.8
1.0
1.6
I/A
0.16
0.2
0.32
(5)为了测量“额定电压为3.8V,额定电流小于0.6A的小灯泡”的额定功率,除了将乙图中的电阻丝更换成小灯泡外,还必须 (选填“增大”或“减小”)电源电压,并更换 (选填“电压表”或“电流表”)的量程。电路改进并正确操作,当电压表的示数为3.8V时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
29.阅读短文,回答问题。
扫地机器人
扫地机器人是一款能自动清扫地面的智能家用电器(如图甲所示)。
机器人通过电动机旋转产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒;其轮子的防滑皮采用凸凹材质制成;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。当剩余电量减为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电。
机器人中吸尘电机的吸入功率、风量和真空度是衡量其优劣的重要参数。风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。真空度指主机内部气压与外界的气压差。
下表为某扫地机器人的部分参数。
额定工作电压
12V
额定功率
30W
电池容量
2500mAh
工作噪音
<50dB
(1)机器人工作时,主机内部的气压 (大于/小于/等于)大气压而产生吸力。
(2)下列说法中错误的是
A.地面有静电时,轻小物体会吸附在地板上而不易清扫
B.当遇到玻璃门等透明障碍物时,使用红外线感应器效果较好
C.机器人工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤
D.采用凸凹材质的轮皮,可增大机器人与地面间的摩擦
(3)若风量为0.015m3/s时,10min内通过吸尘电机排出的空气质量为 kg.(ρ空气=1.3kg/m3)
(4)光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件。图乙为某光敏电阻的控制电路,电源电压U0恒定,RG为光敏电阻,其阻值随空气透光程度的增大而增大,R0为定值电阻。当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时,电压表的示数分别为6V和3V,则R0= Ω。
(5)为监测空气的透光程度,现将电压表表盘的相关刻度值转化为表示空气中灰尘数目的刻度,则转化后表盘上指针偏转程度越大表示空气中灰尘数目越 (多/少)。
答案与解析
一、选择题:本题共12小题,每小题2分,共24分.每小题给出的四个选项中只有一个选项正确.
1.某人骑着一辆共享单车(自行车),在平直公路上以某一速度匀速行驶,若人和车所受的阻力为20N,则通常情况下,骑车人消耗的功率最接近( )
A.1000W B.100W C.5W D.1W
【分析】自行车匀速行驶时受到的阻力和骑车者的动力是一对平衡力,两个力的大小相等,一般情况下骑车速度约为5m/s,根据P===Fv求出骑车人消耗的功率。
【解答】解:
自行车匀速行驶时,其受到的阻力和骑车者的动力是一对平衡力,两个力的大小相等,
所以,骑车者的动力:F=f=20N,
一般情况下骑车速度约为5m/s,则骑车者消耗的功率约为:
P===Fv=20N×5m/s=100W。
故选:B。
【点评】本题考查了学生根据物理知识进行分析和估测的能力,体现了物理和生活的紧密联系,是一道好题。
2.利用如图所示的装置估测物体重G,当杠杆平衡时,已知力F大小为5N,则物体重( )
A.大于5N B.小于5N C.等于5N D.无法确定
【分析】画出动力臂,分析动力臂与阻力臂之间的大小关系,又知道动力大小,利用杠杆的平衡条件估测物重。
【解答】解:如图,动力臂为LOA,阻力臂为LOB,LOA<LOC=LOB,
∵FLOA=GLOB,LOA<LOB,
∴G<F=5N。
故选:B。
【点评】画出动力臂,和阻力臂比较得出动力臂和阻力臂之间的大小关系是本题关键。
3.掷实心球是我市中考体育考试项目之一。小马参加考试时,掷出去的实心球从a处出手后,在空中的运动轨迹如图所示,球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力)。则实心球( )
A.从a处到b处动能不变,重力势能增大
B.从b处到c处动能增大,机械能增大
C.在a、c处机械能相等
D.在d、e处机械能相等
【分析】(1)动能的大小与物体的质量以及速度有关,质量越大、速度越大,动能越大;
(2)重力势能的大小和物体的质量以及物体所处的高度有关,质量越大、高度越高,重力势能越大;
(3)不计空气阻力和摩擦力,即说明机械能是守恒的。
【解答】解:
A.实心球从a处到b处,质量不变,速度变小,则动能减小,同时高度变大,重力势能增大,故A错误;
B.实心球从b处到c处,质量不变,速度变大,则动能增大,因不计空气阻力,所以球在空中运动时的机械能守恒(即机械能不变),故B错误;
C.不计空气阻力,说明球在空中的机械能是守恒的,所以在a、c处机械能相等,故C正确;
D.从d处到e处,实心球需要克服摩擦阻力做功,一部分机械能转化为实心球的内能,所以在d处机械能大于e处,故D错误。
故选:C。
【点评】本题借助于中考体育测试中考查学生对动能和势能大小的影响因素、机械能守恒的理解和掌握,要求学生掌握相关知识,并能结合实际进行分析。
4.关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.物体的比热容跟物体吸收和放出的热量有关
B.物体的比热容与物体的温度有关
C.物体的比热容与物体的质量有关
D.物体的比热容是物体的一种属性,与温度、质量都没有关系
【分析】单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容;
比热容是物质的一种特性,和物体吸收热量的多少、温度的高低、质量的大小都没有关系,与物质的种类、状态有关。
【解答】解:A、比热容大的物体不一定吸热,更不要说吸收热量的多少,所以A错;
B、比热容的大小和物体的温度无关,所以B错;
C、比热容的大小和物体的质量无关,所以C错;
D、物体的比热容与物质的种类和物体的状态有关,与物体的温度、质量是无关的,所以D是正确的。
故选:D。
【点评】此题考查的是我们对于比热容的理解,我们要知道比热容只与物质的种类和状态有关,与其它因素无关。
5.一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为每分钟1200转,则汽油机每秒内( )
A.完成20个冲程,做功20次
B.完成40个冲程,做功40次
C.完成40个冲程,做功10次
D.完成20个冲程,做功20次
【分析】汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成。在一个工作循环中曲轴转2圈,飞轮转2周,做功一次。
【解答】解:四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min,则该飞轮每秒钟转20圈。因为一个工作循环飞轮转2圈,完成四个工作冲程,做功1次,所以每秒钟飞轮转20圈,完成40个冲程,共做功10次。
故选:C。
【点评】本题主要考查对热机飞轮转速的含义的理解以及对热机工作循环中各冲程情况的了解。
6.下列图象中,正确反映物理量之间关系的是( )
A.定值电阻的阻值与两端电压的关系
B.定值电阻的阻值与通过的电流的关系
C.通过定值电阻的电流与电压的关系
D.通过定值电阻的电流与阻值的关系
【分析】(1)掌握电阻是导体本身的一种性质,与外加的电压大小无关;
(2)根据电流与电阻的关系进行判断;
(3)根据电流与电压的关系进行判断;
(4)对于定值电阻,其阻值不变,结合图象进行判断;
【解答】解:A、电阻是导体本身的一种性质,与电压、电流的大小无关,由图知,定值电阻不随电压的变化而变化,故A正确;
B、定值电阻的阻值不随电流的变化而变化,由图知,定值电阻的阻值随电流的增大而增大,故B错误;
C、对于定值电阻,通过的电流与其两端的电压成正比,而图象中导体中的电流与电压不成正比关系,故C错误;
D、对于定值电阻,其阻值不变,而图象中定值电阻的阻值是变化的,故D错误。
故选:A。
【点评】此题考查了学生对电阻、电压、电流关系的理解,此题的难点是通过图象判断所表示两个物理量之间的关系。
7.电能表上标有“3000r/kW•h”的字样,其中“kW•h”是下列哪一个物理量的单位( )
A.电流 B.电压 C.电功 D.电功率
【分析】根据对各单位的掌握分析答题。
【解答】解:A、电流的单位是安培,符号为“A”,故A不符合题意;
B、电压的单位是伏特,符号为“V”,故B不符合题意;
C、电功的单位是焦耳或千瓦时,符号为“J”或“kW•h”,故C符合题意;
D、电功率的单位是瓦特,符号为“W”,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】本题是一道基础题,掌握各单位的物理量即可正确解题,比较简单。
8.电虽是人类的“好朋友”,但不遵守安全用电原则,也会被它伤害,下列做法符合安全用电原则的是( )
A.有金属外壳的家用电器,一定要将外壳接地
B.家用电器起火时应迅速用水扑灭
C.家中多个大功率用电器应接在同一插线板上使用
D.控制用电器的开关一定要接在零线上
【分析】利用下列知识分析判断:
(1)为防止因用电器漏电使其金属外壳带电而发生触电事故,一般用电器的金属外壳接地;
(2)发现用电器着火了,要立即断开电源再想法灭火;
(3)家庭电路电流过大的原因:一是短路,二是用电器的总功率过大;
(4)火线首先过开关再进入开关控制的用电器,零线直接进入用电器。
【解答】解:A、为了防止因漏电而发生触电事故,有金属外壳的家用电器,外壳一定要接地。故A正确;
B、水是导体,发生电火灾时如果直接用水去灭火,会发生触电事故。故B错误;
C、家庭电路中不能同时使用很多大功率用电器,否则会使电路中电流的过大,而引起火灾。故C错误;
D、火线首先过开关再进入开关控制的用电器,零线直接进入用电器,这样更安全。故D错误。
故选:A。
【点评】本题主要考查了安全用电的基础知识,涉及的知识点较多,但都是我们应掌握的内容。
9.为了安全,汽车行驶时驾驶员必须系好安全带。当系好安全带时,相当于闭合开关,指示灯不亮;未系好安全带时,相当于断开开关,指示灯发光。符合上述要求的电路图是( )
A. B.
C. D.
【分析】由题意知,未系好安全带时指示灯亮,系好安全带灯泡不亮,说明开关断开指示灯亮,否则灯泡不亮即被短路了。
【解答】解:由题意知,指示灯与S并联,但电路不会出现短路,即电路中有保护电阻;
结合选项可知C符合题意,ABD不符合。
故选:C。
【点评】本题利用了对用电器短路时,用电器将不工作设计电路,注意不能出现对电源短路的情况,电阻是保护电阻,可使电路对电源不被短路。
10.物理兴趣小组的同学连接了如图的电路;原先开关S1、S2是闭合的,现断开S2;那么下列现象中正确的是( )
A.电流表A3示数不变,A1示数增大,A2示数为零
B.电流表A3示数不变,A1示数减小,A2示数增大
C.电流表A3示数减小,A1示数不变,A2示数为零
D.电流表A3示数减小,A1示数增大,A2示数为零
【分析】由电路图可知,两灯泡并联在电源两端,电流表A1、A2分别测两支路电流,电流表A3测干路电流,根据电路结构及并联电路特点逐一分析各选项,然后做出选择。
【解答】解:(1)开关S2断开,灯L1两端电压不变,灯的电阻不变,
由欧姆定律可知,流过灯L1的电流不变,因此电流表A1示数不变;
(2)开关S1、S2都闭合时,IA3=IA1+IA2,
开关S2断开,灯L2所在支路断路IA2=0,IA3′=IA1,
电流表A3示数变小,故ABD错误,C正确;
故选:C。
【点评】本题是一道闭合电路的动态分析题,分析清楚电路结构,熟练应用欧姆定律、并联电路特点是正确解题的关键。
11.在如图所示的电路中,当开关闭合时,电压表测量的是( )
A.灯L1端的电压 B.灯L2的电压
C.电源的电压 D.灯L1和L2的总电压
【分析】先分析电路的连接方式,然后根据电压表与被测用电器并联连接进行分析。
【解答】解:由图可知,当开关闭合时,两灯串联,电压表并联在L1两端,所以电压表测量灯L1两端的电压。
故选:A。
【点评】本题考查电路连接方式的识别、电压的正确使用方法,是一道基础题。
12.将标有“3V 3W”字样的甲灯和“6V 6W”字样的乙灯接入电路。若不考虑温度对电阻的影响,则对两灯接入电路后的结果有如下判断:①两灯串联,当其中一灯消耗的功率是3W时,两灯消耗的总功率是9W;②两灯串联后接到电压为9V的电源两端,两灯均能正常发光;③两灯并联,当其中一灯消耗的功率是1.5W时,另一灯两端的电压为3V;④两灯并联后接到电压为1.5V的电源两端,甲、乙两灯消耗的功率之比为2:1,其中判断正确是( )
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
【分析】知道两灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI求出额定电流,根据欧姆定律求出两灯泡的电阻。
①两灯串联,当甲灯泡消耗的功率为3W时,电路中的电流和额定电流相等,根据电阻的串联和P=I2R求出两灯消耗的总功率;当乙灯泡消耗的功率为3W时,根据P=I2R求出电路中的电流,再根据P=I2R求出两灯消耗的总功率;
②两灯泡的额定电流相等,两灯串联后正常发光时的电流和额定电流相等,根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;
③两灯并联,根据并联电路的电压特点分别求出两灯泡消耗的功率是1.5W时另一个灯泡两端的电压;
④两灯并联后接到电压为1.5V的电源两端时,根据并联电路的电压特点和P=求出甲、乙两灯消耗的功率之比。
【解答】解:由P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为:
I甲===1A,I乙===1A,
由I=可得,两灯泡的电阻分别为:
R甲===3Ω,R乙===6Ω;
①两灯串联,当甲灯泡消耗的功率为3W时,电路中的电流为I=1A,
两灯消耗的总功率:
P=I2(R甲+R乙)=(1A)2×(3Ω+6Ω)=9W,
当乙灯泡消耗的功率为3W时,由P=I2R可得,电路中的电流:
I===A,
两灯消耗的总功率:
P=I2(R甲+R乙)=(A)2×(3Ω+6Ω)=4.5W,
综上可知,①不正确;
②两灯串联后,正常发光时的电流均为1A,
则电源的电压:
U=I(R甲+R乙)=1A×(3Ω+6Ω)=9V,故②正确;
③两灯并联,当甲消耗的功率是1.5W时,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由P=可得,乙灯泡两端的电压:
U乙′=U甲′===V,
同理,当乙消耗的功率是1.5W时,甲灯泡两端的电压:
U甲′=U乙′===3V,
综上可知,③不正确;
④两灯并联后接到电压为1.5V的电源两端时,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,甲、乙两灯消耗的功率之比:
====,故④正确;
由以上可知,选项ABD错误,C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,正确讨论①③的两种情况是关键。
二、填空题:本题共8小题,每空1分,共24分.
13.家庭电路中的电视、电冰箱和电灯是 并 联的,我国家庭电路的电压为 220 V;一节新干电池能提供的电压是 1.5 V。
【分析】家庭电路中用电器和用电器之间是并联的,开关和开关控制的用电器之间是串联的。
记住我国家庭电路的电压、对人体的安全电压和一节干电池的电压。
【解答】解:因为家庭电路中各用电器之间既可以单独工作又互不影响,所以,家庭电路中的电视、电冰箱、电灯之间的连接方式为并联;
我国家庭电路的电压是220V,一节新干电池的电压是1.5V。
故答案为:并;220;1.5。
【点评】本题考查学生对生活中常见电源电压的了解及用电器与用电器、开关与用电器的连接方法,属于基础性的内容。
14.如图,物体A和B所受的重力均为200N,不计摩擦和滑轮本身的重力,当匀速提起物体A时,则FA= 100 N,当匀速放下物体B时,则FB= 200 N。
【分析】不考虑滑轮重力和摩擦,使用动滑轮省力一半,使用定滑轮不省力;使用动滑轮省力一半,据此比较。
【解答】解:不计摩擦和滑轮本身的重力,
左图使用的是动滑轮,拉力FA=G=×200N=100N;
右图使用的是定滑轮,FB=G=200N,
故答案为:100;200。
【点评】本题考查了动滑轮和定滑轮的特点,灵活运用定滑轮和动滑轮的特点是关键。
15.采用古老的钻木取火方式,可以在几分钟内采火成功,这个过程中 机械 能转化为 内 能,此过程是通过 做功 方式改变内能的。
【分析】判断能量的转化时,要知道消耗了什么能,得到了什么能;做功和热传递都可以改变物体的内能,前者是能量的转化,后者是能量的转移。
【解答】解:钻木取火的过程中克服摩擦对物体做功,物体内能增加、温度升高,达到燃料的燃点而被点燃,此过程中机械能转化为内能。
故答案为:机械;内;做功。
【点评】解答本题应先明确装置工作的过程,才能进一步分析能量的转化,并能区分做功与热传递改变内能的实质。
16.如图所示,将导体接到电路A、B之间时,导体与灯泡是 串 联的。如果将不同的导体分别接到A、B之间,闭合开关,可通过观察、比较 灯泡的亮暗 来判断不同导体导电能力的大小。若两个导体的导电差异不大,则可以用 电流 表替换灯泡,作进一步的判断。
【分析】电流先后经过各个用电器的连接方法叫做串联;
电路中接入的电阻不同,会导致电路中电流也不同,所以灯泡的亮度也不同,因此我们可以简单的通过灯泡的亮暗比较两个电阻的阻值大小,这种方法叫做转换法,如果要精确比较,还是要用电流表。
【解答】解:若将某一导体接到电路A、B之间,则电流会先后经过导体与灯泡,它们是串联的;
将不同导体接到电路A、B之间时,电路中接入的电阻不同,会导致电路中电流也不同,所以灯泡的亮度也不同,因此我们可以简单的通过灯泡的亮暗比较两个电阻的阻值大小;若两个导体的电阻差异不大,则必须用电流表替换灯泡,作更为准确的判断。
故答案为:串;灯泡的亮暗;电流。
【点评】本题型中将比较电阻的大小转化为比较灯泡的亮度或电流表的示数,这是我们物理学中经常用到的转换法,故在平时的学习时,应注意对常见物理研究方法的积累。
17.两条长度相等、横截面积不同的同种材料制成的电阻丝,粗电阻丝的电阻 小于 细电阻丝的电阻;把它们串联在电路中,通过粗电阻丝的电流 等于 通过细电阻丝的电流;把它们并联在电路中,粗电阻丝的电功率 大于 通过细电阻丝的电功率。(选填大于/等于/小于)。
【分析】(1)解答此题要知道影响电阻大小的因素有:导体的材料、长度和横截面积;
(2)串联电路中各处的电流相等;
(3)并联电路的电压相等,根据电功率的计算公式分析即可判断。
【解答】解:
由题知,两电阻丝的材料、长度均相同,横截面积越大(导体越粗),电阻越小,即粗电阻丝的电阻小于细电阻丝的电阻;
因为串联电路中各处的电流相等,所以两金属丝串联时,通过它们的电流相等;
若将它们并联后接入电路,它们两端的电压相等,即U粗=U细;且粗电阻丝的电阻小于细电阻丝的电阻,再由P=可知,粗电阻丝的功率大于细电阻丝的功率。
故答案为:小于;等于;大于。
【点评】本题考查影响电阻大小的因素、串并联电路的电流、电压关系和电功率的应用。
18.如图所示电路,电源电压不变,R1=30Ω,当S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.1A,当S1和S2都闭合时,电流表的示数为0.4A,则电源电压是 9 V,R2的电阻是 90 Ω,此时R1与R2的电功率P1:P2= 3:1 。
【分析】当S1闭合、S2断开时,电路为R2的简单电路,电流表测通过R2的电流;当S1和S2都闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R2的电流不变,根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压,再根据欧姆定律求出R2的阻值,利用P=UI求出R1与R2的电功率之比。
【解答】解:当S1闭合、S2断开时,电路为R2的简单电路,电流表测通过R2的电流,即I2=0.1A;
当S1和S2都闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,即I=0.4A,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,通过R2的电流不变,仍然为I2=0.1A;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R1的电流:I1=I﹣I2=0.4A﹣0.1A=0.3A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=I1R1=0.3A×30Ω=9V,
R2的阻值:
R2===90Ω,
此时R1与R2的电功率之比:
P1:P2=UI1:UI2=I1:I2=0.3A:0.1A=3:1。
故答案为:9;90;3:1。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,要注意开关S2闭合前后通过R2的电流不变。
19.在照明电路的两根导线中,用测电笔接触其中一根,发现测电笔上氖管发光,这根线是 火 线,此时, 有 (选填有/没有)电流通过人体。在照明电路中使用洗衣机时,出于安全考虑,常使用三孔插座,其中有一根线与洗衣机的外壳相连,它是 地 线。
【分析】(1)测电笔中的氖管发光与否是判断火线和零线的主要依据,发光则为火线,不发光则为零线。但手一定要接触笔尾金属体,这样才能和大地连成通路,使电流通过,氖管才有可能发光。
(2)三孔插座的上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线。
【解答】解:(1)测电笔是用来辨别零线和火线的工具,使用测电笔时,若氖管发光,表明测电笔接触的是火线;
人站在大地上,手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触火线,火线和大地之间的电压是220V,在测电笔和人体中都有电流通过;
(2)三孔插座的上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线。三脚插头的上端的一脚和地线相连,三脚插头的上端的一脚和用电器金属外壳相连,如果用电器漏电,人接触用电器时,人体和地线并联,人体被短路,没有电流通过人体,不会对人体造成伤害。
故答案为:火;有;地。
【点评】(1)掌握试电笔的结构、检测火线和零线的原理、正确使用方法等等。
(2)掌握两孔和三孔插座的接法。使用三孔插座的好处。
20.电源电压不变,R1=10Ω,R2=15Ω.若甲、乙都是电压表,则S1、S2都闭合时,甲、乙两表的读数之比为 3:5 ;若甲、乙都是电流表,则S1闭合,S2断开时,甲、乙两表的读数之比为 5:2 ,此时,R1的电功率与整个电路的电功率之比为 3:5 。
【分析】(1)若甲、乙都是电压表,则S1、S2都闭合时,两电阻串联,电压表甲测R2两端的电压,乙电压表测电源的电压,根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出两电阻两端的电压之比,根据串联电路的电压特点求出两电压表的示数之比;
(2)若甲、乙都是电流表,则S1闭合,S2断开时,两电阻并联,电流表甲测干路电流,电流表乙测R2支路的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出两支路的电流之比,根据并联电路的电流特点求出两电流表的示数之比,利用P=UI求出R1的电功率与整个电路的电功率之比。
【解答】解:(1)若甲、乙都是电压表,则S1、S2都闭合时,两电阻串联,电压表甲测R2两端的电压,乙电压表测电源的电压,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I=可得,两电阻两端的电压之比:
====,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,两电压表的示数之比:
===;
(2)若甲、乙都是电流表,则S1闭合,S2断开时,两电阻并联,电流表甲测干路电流,电流表乙测R2支路的电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过R1、R2的电流之比:
===,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,两电流表的示数之比:
===;
此时R1的电功率与整个电路的电功率之比:
=====。
故答案为:3:5; 5:2; 3:5。
【点评】本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的应用,分清电路的串并联和电表所测的电路元件是解题的关键。
三、解答题:本题7小题,共52分.解答22、23题时应有解题过程.
21.如图所示,轻质杠杆的A点挂一重物G,绳受的拉力为F2,O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力Fl的示意图并作画出其力臂。
【分析】在阻力与阻力臂一定时,由杠杆平衡条件可知,动力臂越大,动力越小,根据图示确定最大动力臂,然后作出最小的动力;
从支点作力的作用线的垂线段,即可作出力的力臂。
【解答】解:由图可知,力F1作用在B点时,力臂L1最大,此时力F1最小,过支点O作力F1作用线的垂线段,即为 Fl的力臂L1,方向斜向上,如图所示;
【点评】本题考查了作最小力示意图及作力臂问题,熟练应用杠杆平衡条件、由图示确定最大力臂是正确解题的关键。
22.有人发明了“感应照孔门把手”只有在夜间且有人摸门把手时,锁孔旁的灯才亮,从而方使夜间开锁,它利用感应开关S1(有人摸把手,S1闭合;无人摸把手,S1断开)以及光敏开关S2(白天,S2断开;夜间,S2闭合)控制电路,达到目的。请完成电路连接。
【分析】由题意可知,只有在夜间且有人摸门把手时,锁孔旁的灯才亮,否则灯不亮,说明感应开关S1、光敏开关S2不能独立工作即为串联,共同控制灯,据此进行解答。
【解答】解:由题意可知,感应开关S1、光敏开关S2串联共同控制灯,如下图所示:
【点评】本题考查了串并联电路的设计,根据题意得出两开关的连接方式是关键。
23.在图丙中完成家庭电路的连接,使其符合安全用电的要求。
【分析】家庭电路中,开关控制灯泡时,火线首先进入开关,再进入灯泡顶端的金属点,零线直接进入灯泡的螺旋套;家庭电路中,三孔插座的上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线。
【解答】解:(1)火线首先进入开关,再进入灯泡顶端的金属点,零线直接进入灯泡的螺旋套。这样开关既能控制灯泡,又能在灯泡损坏时,断开开关,切断火线,更换灯泡时更安全;
(2)三孔插座的上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线。当金属外壳的用电器插入三孔插座时,能使金属外壳接地,防止漏电时发生触电事故。
如下图所示:
【点评】在家庭电路中,安装各个元件,不但考虑各元件能正常工作,更要考虑使用的安全性。
24.把质量为20kg的水,从20℃加热到70℃,若用焦炭加热,且不计一切热量损失,求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)至少需要燃烧多少kg焦炭。(焦炭的热值3.0×107J/kg)
【分析】(1)知道水的质量、初温和末温以及比热容,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
(2)不计一切热量损失,焦炭完全燃烧释放的热量和水吸收的热量相等,根据Q放=mg求出需要燃烧焦炭的质量。
【解答】解:
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×20kg×(70℃﹣20℃)=4.2×106J;
(2)不计一切热量损失,焦炭完全燃烧释放的热量:
Q放=Q吸=4.2×106J,
由Q放=mg可得,需要燃烧焦炭的质量:
m′===0.14kg。
答:(1)水吸收的热量为4.2×106;
(2)至少需要燃烧0.14kg焦炭。
【点评】本题考查了吸热公式和燃料完全燃烧释放热量公式的应用,是一道较为简单的计算题。
25.如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关后,滑动变阻器的滑片由b端移动到a端时,测得电阻R两端的电压与通过R的电流关系如图(b)所示。
求:(1)电源的电压
(2)滑动变阻器的最大电阻值
(3)滑动变阻器的滑片由b端移动到a端的过程中,电阻R消耗的功率变化了多少?
【分析】由电路图可知,滑动变阻器与定值电阻R串联,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表V2测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路为R的简单电路,电压表测电源的电压,根据图(b)读出R两端的最大电压即为电源的电压;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,根据图(b)读出电路中电流和R两端的电压,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值;
(3)根据P=UI求出变阻器的滑片在b端和a端时R消耗的功率,进一步求出电阻R消耗功率的变化量。
【解答】解:由电路图可知,滑动变阻器与定值电阻R串联,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表V2测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路为R的简单电路,电压表测电源的电压,由图(b)可知,电源电压为12V;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,
由图(b)可知,此时R两端的电压U2=4V,电路中的最小电流I=0.5A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,变阻器两端的最大电压:
U1=U﹣U2=12V﹣4V=8V,
由I=可得,变阻器的最大阻值:
R滑大===16Ω;
(3)当变阻器的滑片在b端时,R消耗的功率:P=U2I=4V×0.5A=2W,
当变阻器的滑片在a端时,R消耗的功率:P′=U2′I′=12V×1.5A=18W,
则电阻R消耗的功率变化了:△P=P′﹣P=18W﹣2W=16W。
答:(1)电源的电压为12V;
(2)变阻器的最大阻值为16Ω;
(3)滑动变阻器的滑片由b端移动到a端的过程中,电阻R消耗的功率变化了16W。
【点评】此题是电流动态问题的基本题型,从图象中提取有用信息是解决此类问题的关键。
26.小华同学测滑轮组机械效率时所用的实验装置如图所示,小华同学对同一滑轮组进行实验探究,得到了下表中的数据
项目
次数
1
2
3
钩码重G/N
4
6
8
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
a
3
绳端上移的距离s/m
0.3
b
0.3
机械效率η
74%
80%
c
(1)将表中数据补充完整。a处填 2.5 ; b处填 0.3 ; c处填 89%
(2)实验中拉动弹簧测力计时,要注意让弹簧测力计沿着竖直方向做 匀速直线 运动。
(3)分析比较表中的数据,你认为同一滑轮组机械效率发生变化的主要原因是 改变提起的物体重 。
(4)如果继续增大钩码的重量,不计摩擦及绳重,滑轮组的机械效率将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】(1)根据s=nh求出绳端上移的距离,根据η=×100%=×100%求出第二次的拉力和第三次滑轮组的机械效率;
(2)用滑轮组竖直拉动物体时,绳端要竖直向上或向下做匀速直线拉动;
(3)分析表格中数据可知,用同一个滑轮组提升物体时,物重越大,效率越高;
(4)根据(3)的结论可知继续增大钩码的重量时滑轮组机械效率的变化。
【解答】解:(1)由图可知,n=3,
第二次绳子自由端移动的距离s2=nh=3×0.1m=0.3m,即b=0.3;
∵η=×100%=×100%,
∴第二次:80%=×100%=×100%,解得F2=2.5N,即a=2.5;
第三次:η=×100%=×100%≈89%,即c=89%;
(2)实验中拉动弹簧测力计时,要注意让弹簧测力计沿着竖直方向做匀速直线运动;
(3)实验中只是改变了钩码的重,滑轮组的机械效率发生了变化,因此使同一滑轮组机械效率发生变化的主要原因是:钩码的重;
(4)如果继续增大钩码的重量,不计摩擦及绳重,滑轮组的机械效率将变大。
故答案为:
(1)2.5;0.3;89%;
(2)匀速直线;
(3)改变提起的物体重;
(4)变大。
【点评】本题考查了有用功、总功、滑轮组效率的计算,要注意使用滑轮组时,做的额外功不变,增加钩码的重,增大了有用功,则有用功占总功的比例增大,也就是机械效率变大。
27.某同学在做“探究不同物质的吸热能力”的实验时,使用相同的电加热器给甲、乙两种液体加热,得到的实验数据如下表:
物质
次数
质量m/kg
升高温度△t/℃
加热的时间t/min
甲
1
0.1
10
2
2
0.2
10
4
乙
3
0.1
10
1
4
0.2
10
2
(1)实验中记录加热时间的目的是 在相同时间内产生的热量相等
(2)分析第1、2次或第3、4次实验数据,可以得出同种物质升高相同的温度时,吸收的热量的多少物质的 质量 有关。
(3)分析第1、3次或第2、4次实验数据,可以得出质量相等的不同物质,升高相同的温度时,吸收的热量 不同 (选填“相同”或“不同”)
(4)分析第1、4次实验数据可以发现加热时间相同,单位质量的不同物质升高的温度 不同 (选填“相同”或“不同”)。
(5)由上述分析可以得出 甲 (选填“甲”或“乙”)物质的吸热能力强。
(6)该实验采用的物理学研究方法是 转换法 和 控制变量法 。
【分析】(1)探究物质的吸热性能大小时,必须控制物质吸收的热量相等,因此实验中选用了两个相同的电加热器;
(2)(3)(4)根据控制变量法的要求,分析表中实验数据,根据实验所控制的变量与实验现象得出相应的结论;
(5)加热相同时间,甲乙吸收的热量相同,质量也相同,通过比较温度变化来比较吸热能力。
(6)吸收热量的多少用加热时间来表示,用到了转换法,此实验还用到了控制变量法。
【解答】解:
(1)实验中用同样的加热器,放出的热量才相同,物质吸收的热量才会相同,故用同样的加热器的目的是在相同的时间里供给的热量相同;
(2)分析第1、2次或第3、4次实验数据,可以得出的初步结论是:同种物质升高相同温度时,吸收热量的多少与物质的质量有关;
(3)由表中第1、3次或第2、4次实验数据可知,质量相同的甲和乙升高相同的温度,吸收的热量不相等;
(4)分析第1、4次实验数据可以发现质量不同,升高的温度相同、加热时间相同(2min),单位质量(0.1kg)的不同物质升高的温度不相同(10℃);
(5)由表中第1、3次实验数据可知,液体质量和升高的温度相等而液体种类不同,甲液体的加热时间比乙液体的加热时间长,甲液体比乙液体吸收的热量多,由此可得:甲的吸热能力更强。
(6)吸收热量的多少用加热时间来表示,用到了转换法,此实验还用到了控制变量法。
故答案为:(1)在相同时间内产生的热量相等;(2)质量;(3)不同;(4)不同;(5)甲;(6)转换法;控制变量法。
【点评】本题考查了实验数据分析,应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题。解决此题要学会用控制变量法进行分析,把吸收的热量转化为通电时间的长短,考查了学生对数据的分析和理解,是中考中常见的题目。
28.用如图甲所示的电路图测量某电阻丝的电阻,电源电压为3V,滑动变阻器的最大电阻是20Ω.
(1)根据电路图,请你用笔画线代替导线,将如图乙所示的器材连接成完整的电路(要求滑动变阻器滑片向右移动时,电流表示数增大)。
(2)连接电路时,开关应处于 断开 (选填“闭合”或“断开”)状态,实验前,应将滑片P移到 A 端(选填“A”或“B”)。
(3)闭合开关,滑片P向右缓慢移动时,发现电流表示数逐渐增大,电压表示数始终为零,可能是电阻丝处发生了 短路 (选填“短路”或“断路”)。
(4)故障排除后,调节滑片P的位置,读取了对应的电压、电流的数值,并记录在表中,由表可知,电阻丝的阻值是 5 Ω。
次数
第一次
第二次
第三次
U/V
0.8
1.0
1.6
I/A
0.16
0.2
0.32
(5)为了测量“额定电压为3.8V,额定电流小于0.6A的小灯泡”的额定功率,除了将乙图中的电阻丝更换成小灯泡外,还必须 增大 (选填“增大”或“减小”)电源电压,并更换 电压表 (选填“电压表”或“电流表”)的量程。电路改进并正确操作,当电压表的示数为3.8V时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是 1.14 W。
【分析】(1)根据滑动变阻器滑片向右移动时,电流表示数增大,确定变阻器B接线柱连入电路中;
(2)连接电路时为保护电路,开关应处于断开状态,将滑片P移到阻值最大处;
(3)闭合开关,滑片P向右缓慢移动时,发现电流表示数逐渐增大,说明电路为通路,根据电压表示数始终为零分析可能的原因;
(4)由表可知,根据欧姆定律求出电阻丝的阻值,同理,其它两次的测量结果也为5Ω,得出电阻丝的阻值;
(5)原来的电源电压为3V,灯的额定电压为3.8V,据此分析;
根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求出小灯泡的额定功率。
【解答】解:(1)滑动变阻器滑片向右移动时,电流表示数增大,即电阻变小,故变阻器B接线柱连入电路中,如下所示:
(2)连接电路时,开关应处于断开状态,实验前,应将滑片P移到阻值最大的A端;
(3)闭合开关,滑片P向右缓慢移动时,发现电流表示数逐渐增大,电路为通路,电压表示数始终为零,可能是电阻丝处发生了短路。
(4)由表可知,根据欧姆定律,电阻丝的阻值是:
R===5Ω,同理,其它两次的测量结果也为5Ω,故电阻丝的阻值是5Ω;
(5)测量“额定电压为3.8V,额定电流小于0.6A的小灯泡”的额定功率,因原来的电源电压为3V,故除了将乙图中的电阻丝更换成小灯泡外,还必须增大电源电压,原来电压表选用小量程,故更换电压表的量程。电路改进并正确操作,当电压表的示数为3.8V时,电流表的示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.3A,则小灯泡的额定功率是:
P=ULIL=3.8V×0.3A=1.14W。
故答案为:(1)如上所示;(2)断开;A;(3)短路;(4)5;(5)增大;电压表;1.14。
【点评】本题测量某电阻丝的电阻,考查电路连接、注意事项、故障分析、电阻计算及测量灯的额定功率的电路的连接及额定功率的计算。
29.阅读短文,回答问题。
扫地机器人
扫地机器人是一款能自动清扫地面的智能家用电器(如图甲所示)。
机器人通过电动机旋转产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒;其轮子的防滑皮采用凸凹材质制成;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。当剩余电量减为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电。
机器人中吸尘电机的吸入功率、风量和真空度是衡量其优劣的重要参数。风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。真空度指主机内部气压与外界的气压差。
下表为某扫地机器人的部分参数。
额定工作电压
12V
额定功率
30W
电池容量
2500mAh
工作噪音
<50dB
(1)机器人工作时,主机内部的气压 小于 (大于/小于/等于)大气压而产生吸力。
(2)下列说法中错误的是 D
A.地面有静电时,轻小物体会吸附在地板上而不易清扫
B.当遇到玻璃门等透明障碍物时,使用红外线感应器效果较好
C.机器人工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤
D.采用凸凹材质的轮皮,可增大机器人与地面间的摩擦
(3)若风量为0.015m3/s时,10min内通过吸尘电机排出的空气质量为 11.7 kg.(ρ空气=1.3kg/m3)
(4)光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件。图乙为某光敏电阻的控制电路,电源电压U0恒定,RG为光敏电阻,其阻值随空气透光程度的增大而增大,R0为定值电阻。当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时,电压表的示数分别为6V和3V,则R0= 6 Ω。
(5)为监测空气的透光程度,现将电压表表盘的相关刻度值转化为表示空气中灰尘数目的刻度,则转化后表盘上指针偏转程度越大表示空气中灰尘数目越 多 (多/少)。
【分析】(1)利用流体压强与流速的关系分析:流速越大的位置压强越小;
(2)①静电现象,带电体具有吸引轻小物体的性质;
②增大摩擦的方法:增大压力和增大接触面的粗糙程度;
③声音的强弱等级用分贝来表示。0dB是人能听到的最微弱的声音;30﹣40dB是较为理想的安静环境;70dB会干扰生活、影响工作;长期生活在90dB以上的噪声环境中,听力会受到严重的影响;超过150dB的噪声环境,会使双耳完全失去听力;
④红外线的物理特性有:热作用强;穿透云雾的能力强;
(3)根据风量和时间求出空气的体积,再利用m=ρ空气V通过吸尘电机提出的空气质量。
(4)根据串联电路电流相等的特点,利用欧姆定律列出光敏电阻在不同阻值的电流方程,联立即可解得定值电阻的阻值;
(5)利用欧姆定律找出电压表示数与对应的总阻值(R0+RG)的关系,即可判断表盘上从左到右相邻两刻度线对应阻值的减小量。
【解答】解:
(1)由流体压强与流速的关系:流速越大的位置压强越小可知,机器人在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强小,
在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒,故主机内部的气压小于大气压而产生吸力。
(2)A.地面有静电时,由于带电体具有吸引轻小物体的性质,所以轻小物体会吸附在地板上而不易清扫,故A正确;
B.当遇到玻璃门等透明或半透明障碍物时,其将直接穿过而不产生任何回波,这样扫地机器人就无法感应到前方有障碍物,
于是也就无法做出减速的工作了,所以不能使用红外线感应器,使用超声波感应器较好,故B错误。
C.为了保护听力,应控制噪声不超过90dB,机器人工作时发出的声音小于50dB,所以不会对人的听力造成损伤,故C正确;
D.采用凸凹材质的轮皮,是为了在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大机器人与地面间的摩擦,故D正确;
故选B。
(3)当风量为0.015m3/s时,t=10min=600s,则通过吸尘电机提出的空气体积:
V=0.015m3/s×600s=9m3,
由ρ=得,通过吸尘电机排出的空气质量:
m=ρ空气V=1.3kg/m3×9m3=11.7kg。
(4)由电路图可知,光敏电阻RG和定值电阻R0串联,电压表测定值电阻R0两端的电压,
当光敏电阻RG1=6Ω时,电压表的示数U1=6V,光敏电阻两端的电压U=U0﹣U1,
此时电路中的电流I1==,即=…①
当光敏电阻RG2=18Ω时,电压表的示数U1=3V,光敏电阻两端的电压U′=U0﹣U2,
此时电路中的电流I2==,即=…②
联立①②可解得:U0=12V,R0=6Ω。
(5)设电压表示数为U,此时电路中的电流I==,
即U=,电源电压U0恒定,R0为定值电阻,
由此可见,电压表的示数U与总阻值(R0+RG)成反比,则转化后表盘上从左到右相邻两刻度线对应阻值的减小量将减小,即转化后表盘上指针偏转程度越大表示空气中灰尘数目越多。
故答案为:(1)小于;(2)B; (3)11.7; (4)6; (5)多。
【点评】本题涉及到力学、声学、光学、电学等物理知识较多,跨度大,综合性很强,有一定的难度,需要仔细分析判断,学生要熟练掌握电功率公式、电流的定义式、效率公式的综合应用。
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