河北省衡水市第六中学2022-2023学年九年级上学期期中考试物理试卷(含答案)
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这是一份河北省衡水市第六中学2022-2023学年九年级上学期期中考试物理试卷(含答案),共31页。试卷主要包含了选择题,填空题,实验探究题,计算题等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年河北省衡水六中九年级(上)期中物理试卷
一、选择题(1-10为单选题,每小题3分;11-12为多选题,每小题至少有两个正确选项,每小题3分,漏选3分,错选不得分;共38分)
1.下列生活情景中,通过热传递改变物体内能的是( )
A.用冰袋降温
B.锯木头时,锯条变热
C.反复弯折铁丝,弯折处变热
D.跑步使身体变得暖和
2.下列现象和推断不符合实际的是( )
A.现象:抽去玻璃板,两瓶中的气体都会变成红棕色。推断:分子在不停地做无规则运动
B.现象:稍稍用力向上拉玻璃板,弹簧测力计示数变大。推断:分子间只有引力没有斥力
C.现象:棉花被点燃。推断:外界对物体做功,物体的内能增大,温度升高
D.现象:当塞子跳起时瓶内出现白雾。推断:物体对外界做功,物体内能减小,温度降低
3.如图所示试管中装有水,用带玻璃管的胶塞塞住,在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮,小叶轮转动,下列说法正确的是( )
A.小叶轮的转动是热传递的结果
B.小叶轮的转动是内能转化为机械能
C.小叶轮的转动是机械能转化为内能
D.内燃机中的压缩冲程与此相同
4.以下四幅图中,关于能量转化说法错误的是( )
A.图甲所示,过山车向下运动时是重力势能转化为动能
B.图乙所示,水电站将水的机械能转化为电能
C.图丙所示,自行车运动员奋力蹬车时,人体内的一部分化学能转化为动能
D.图丁所示,汽车在刹车过程中,刹车片会发热,将内能转化为动能
5.如图所示电路中,甲、乙两处分别接入电流表或电压表,当开关闭合后( )
A.甲、乙均接电压表
B.甲、乙均接电流表
C.甲接电流表、乙接电压表
D.甲接电压表、乙接电流表
6.如图所示,为两种材料不同,横截面积也不同的圆柱形导体连接在电路中的电路图( )
A.A导体横截面积较小,电阻较大,电流较小
B.B导体横截面积较大,电阻较小电流较大
C.A、B材料不同,无法判断电阻大小,无法确定电流大小
D.A、B导体串联,电流大小相等
7.小明在做“用滑动变阻器改变小灯泡亮度”的实验时,连接了如图所示的电路,闭合开关后,在此过程中( )
A.滑动变阻器的电阻变小 B.电压表示数变大
C.电流表示数变大 D.灯变暗
8.对于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量定值电阻”的这两个实验,下列说法不正确的是( )
A.它们都是采用控制变量的研究方法
B.它们的滑动变阻器在实验电路中的作用是不同的
C.前者多次测量的目的是分析多组数据,得出电流跟电阻的关系
D.后者多次测量的目的是取电阻的平均值,减小误差
9.某同学在探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”时,发现通过电阻a、b的电流随电压变化情况如图像所示,则下列结论与图像相符的是( )
A.电阻一定时,电流随着电压的增大而减小
B.电压相同时,通过a的电流大
C.电流相同时,b两端的电压大
D.两个电阻阻值的关系是Ra>Rb
10.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,电路正常工作。过了一会儿,则下列判断中可能的是( )
A.电阻R短路 B.电阻R断路 C.灯L短路 D.灯L断路
(多选)11.(4分)如图所示电路中,电源电压为6V,L1和L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为2V,则下列说法不正确的是( )
A.L1与L2的灯丝电阻之比为1:2
B.L1两端的电压为4V
C.L2两端的电压为2V
D.通过L1与L2的电流之比为2:1
12.(4分)某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值,图中不能测量Rx阻值的电路图是( )
A. B.
C. D.
二、填空题(每空1分,共19分)
13.我国北方房屋中的“暖气”用水作为介质,是因为水的 大;用暖气取暖利用了 方式改变了人体内能;在汽油机的压缩冲程,汽缸内气体温度升高 的方式使汽缸内气体内能发生改变。
14.(2分)小明一家驾车旅行,加油时闻到汽油味,说明分子在 ,如图为汽车发动机的一个冲程,其能量转化情况是 。
15.(2分)2021年10月16日,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭成功发射。发射过程中,燃气对火箭做功 (选填“增大”、“减小”或“不变”);火箭一般使用液态氢作为燃料,若完全燃烧0.5kg的氢燃料 J(已知氢燃料热值q=1.4×108J/kg)。
16.(2分)联欢晚会上,想装一些彩灯增加气氛,每只小彩灯工作电压不能大于6V,则至少需要 只彩灯 联起来才能使用。
17.某导体两端电压为5V,通过的电流为0.1A,则该导体的电阻为 ,若它两端的电压变为0,则通过它的电流为 ,电阻是 。
18.(2分)在某一温度下,两个电路元件A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示。则由图可知,元件B的电阻为 Ω;将A和B并联后接在电压为2V的电源两端,则干路电流是 A。
19.在如图甲所示的电路中,当滑片P由b移到a的过程中,电压表示数U及滑动变阻器接入电路的电阻R2的变化情况如图乙所示。则电阻R1的阻值为 Ω;电源电压为 V;当滑片P移到中点时,通过R2的电流为 A。
20.(2分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P向右移动时1示数的差值将 ,电压表V与电流表A示数的比值将 。(均选填“变大”、“不变”或“变小”)
三、实验探究题(每空2分,共30分)
21.(10分)如图有五组实验装置,烧杯、温度计、铁架台和酒精灯等装置完全相同,五个装置烧杯中所装液体的关系为:mA=mD=mE<mB=mC,请完成下列实验:
(1)比较水和油的比热容:
①器材选择:选择 和D两组装置进行实验。
②实验过程中通过 (选填“升高温度”或“加热时间”)来反映物质吸收热量的多少,实验记录数据如下表:
物质
初始温度/℃
加热时间/min
末温/℃
水
20
6
35
油
20
6
65
③通过数据可知 (选填“水”或“油”)的吸热能力弱,油的比热容为 J/(kg•℃)。(c水=4.2×103J/(kg•℃))
(2)比较酒精和煤油的热值,(整个实验过程中被加热液体未沸腾)选择B、C两组装置,在B、C两个酒精灯中注入 的酒精和煤油,待两种燃料 后,比较水温的高低就可判断燃料热值的大小。
22.(12分)某同学为了探究电流跟电阻的关系,连接了如图甲所示的电路,电源电压4.5V恒定不变
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并画出正确的连接位置;
(2)先将5Ω定值电阻接入电路,滑片P移到阻值最大处,闭合开关;移动滑片P的同时,眼睛应注视 使其示数为某一预设值,记下电流表示数为0.5A;之后断开开关,换用10Ω的定值电阻接入电路,闭合开关 (填“A”或“B”)端移动,直至电压表示数为 时,记录电流表示数;
(3)该同学多次实验得到如图乙所示的图象,由图象可以得出结论: ;
(4)该同学在桌上发现一个标识模糊的定值电阻,接着他将该电阻接入电路,并重复刚才的实验步骤,电压表都无法达到刚才的预设值,则该定值电阻阻值不可能小于 Ω。
23.(8分)在做“伏安法”测量小灯泡电阻的实验时,已知待测小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的电路补充完整,要求:滑片P向右移动时,灯泡变暗
(2)电路确认无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,接下来应进行的操作是 。
(3)下表是按正确的操作测得的实验数据记录如下表:
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
0.27
电阻/Ω
则小灯泡正常工作时的电阻为 Ω;利用该装置能否探究“电流与电压的关系”?答: 。
四、计算题(24题6分,25题7分,共13分)
24.(6分)如图所示,某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5kg,水的初温为22℃,共消耗了0.06m3的天然气,该燃气灶烧水的热效率为70%。[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为4.0×107J/m3]求:
(1)0.06m3的天然气完全燃烧所放出的热量;
(2)以上过程中,水吸收的热量;
(3)密闭的锅内水烧开时的温度。
25.(7分)如图所示的电路,闭合S1,断开S2,将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大时,电流表的读数为0.2A,电压表的示数为2V1、S2都闭合,将滑动变阻器接入电路的阻值调到0时,电压表的示数为6V
(1)R1的阻值是多少?
(2)滑动变阻器的最大阻值R3是多少?
(3)R2的阻值是多少?
2022-2023学年河北省衡水六中九年级(上)期中物理试卷
(参考答案与解析)
一、选择题(1-10为单选题,每小题3分;11-12为多选题,每小题至少有两个正确选项,每小题3分,漏选3分,错选不得分;共38分)
1.下列生活情景中,通过热传递改变物体内能的是( )
A.用冰袋降温
B.锯木头时,锯条变热
C.反复弯折铁丝,弯折处变热
D.跑步使身体变得暖和
【分析】热传递是能的转移过程,即能量从高温物体向低温物体转移,在此过程中能的形式不发生变化;
做功实质是能的转化过程,做功的过程中能量的形式改变了。
【解答】解:A、用冰袋降温,故A符合题意;
B、锯木头时,是克服摩擦做功,故B不符合题意;
C、反复弯折铁丝,是利用做功的方式改变物体内能的;
D、跑步使身体变得暖和,故D不符合题意。
故选:A。
2.下列现象和推断不符合实际的是( )
A.现象:抽去玻璃板,两瓶中的气体都会变成红棕色。推断:分子在不停地做无规则运动
B.现象:稍稍用力向上拉玻璃板,弹簧测力计示数变大。推断:分子间只有引力没有斥力
C.现象:棉花被点燃。推断:外界对物体做功,物体的内能增大,温度升高
D.现象:当塞子跳起时瓶内出现白雾。推断:物体对外界做功,物体内能减小,温度降低
【分析】(1)物质是由大量分子组成的,组成物质的分子永不停息地做无规则的运动,分子间存在相互作用的引力和斥力;
(2)做功可以改变物体的内能,对物体做功,物体的内能增大,物体对外做功,内能减小。
【解答】解:A、抽去玻璃板后,两瓶中的气体都会变成红棕色,说明气体分子在不停地做无规则运动;
B、因为玻璃和水接触在一起,故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力,弹簧测力计的读数将变大,故B错误;
C、将活塞迅速下压,使筒内的气体内能变大,达到棉花的燃点,故C正确;
D、向烧瓶内打气,瓶内气体膨胀对外做功,内能减小,说明物体对外界做功,故D正确。
故选:B。
3.如图所示试管中装有水,用带玻璃管的胶塞塞住,在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮,小叶轮转动,下列说法正确的是( )
A.小叶轮的转动是热传递的结果
B.小叶轮的转动是内能转化为机械能
C.小叶轮的转动是机械能转化为内能
D.内燃机中的压缩冲程与此相同
【分析】(1)内能的利用有两个方面,一是用来加热物体,二是用来做功;
(2)给试管中的水加热,燃料燃烧的化学能转化成水的内能,高温的水蒸气推动叶轮转动,说明内能转化成了叶轮的动能。
【解答】解:燃料燃烧的过程是化学能转化为内能,这种内能传递给水,高温的水蒸气可以驱动叶轮转动,内能会减少,是内能做功的结果,选项B正确;
内燃机的压缩冲程是压缩空气做功,将机械能转为内能。
故选:B。
4.以下四幅图中,关于能量转化说法错误的是( )
A.图甲所示,过山车向下运动时是重力势能转化为动能
B.图乙所示,水电站将水的机械能转化为电能
C.图丙所示,自行车运动员奋力蹬车时,人体内的一部分化学能转化为动能
D.图丁所示,汽车在刹车过程中,刹车片会发热,将内能转化为动能
【分析】判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,总是消耗的能量转化为得到的能量。
【解答】解:
A、图甲所示,速度增大,故A正确;
B、图乙所示,将机械能转化为电能;
C、图丙所示,人体内的一部分化学能转化为动能;
D、图丁所示,刹车片会发热,故D错误。
故选:D。
5.如图所示电路中,甲、乙两处分别接入电流表或电压表,当开关闭合后( )
A.甲、乙均接电压表
B.甲、乙均接电流表
C.甲接电流表、乙接电压表
D.甲接电压表、乙接电流表
【分析】电压表与被测用电器并联,并且在电路中相当于开路;电流表与被测用电器串联,并且在电路中相当于导线;
根据电压表和电流表的正确使用方法以及在电路中的作用进行分析。
【解答】解:由图可知,乙与灯泡并联,甲与两个灯泡串联,该电路为串联电路,乙测量左边灯泡两端的电压。
故选C。
故选:C。
6.如图所示,为两种材料不同,横截面积也不同的圆柱形导体连接在电路中的电路图( )
A.A导体横截面积较小,电阻较大,电流较小
B.B导体横截面积较大,电阻较小电流较大
C.A、B材料不同,无法判断电阻大小,无法确定电流大小
D.A、B导体串联,电流大小相等
【分析】(1)电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关;
(2)根据串联电路的电流特点可知通过两段导体的电流关系。
【解答】解:两导体的材料不同,横截面积也不同;由图可知,根据串联电路的电流规律可知,故D正确。
故选:D。
7.小明在做“用滑动变阻器改变小灯泡亮度”的实验时,连接了如图所示的电路,闭合开关后,在此过程中( )
A.滑动变阻器的电阻变小 B.电压表示数变大
C.电流表示数变大 D.灯变暗
【分析】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端的电压变化,根据P=UI可知灯泡实际功率的变化,进一步判断亮暗的变化。
【解答】解:由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,
闭合开关后,向右移动滑片时,电路中的总电阻变大;
由I=可知,即电流表的示数变小;
由U=IR可知,灯泡两端的电压变小,故B错误;
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,
所以,由P=UI可知,灯泡变暗。
故选:D。
8.对于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量定值电阻”的这两个实验,下列说法不正确的是( )
A.它们都是采用控制变量的研究方法
B.它们的滑动变阻器在实验电路中的作用是不同的
C.前者多次测量的目的是分析多组数据,得出电流跟电阻的关系
D.后者多次测量的目的是取电阻的平均值,减小误差
【分析】根据实验目的、实验原理、滑动变阻器的用法、实验进行多次测量的目的进行分析答题。
【解答】解:A.在“探究电流跟电阻的关系”时需要采用控制变量法,故A错误;
B.探究电流与电阻关系实验,伏安法测定值电阻实验中,这两个实验使用滑动变阻器的作用不同,不符合题意;
C.探究电流跟电阻的关系实验,得出电流跟电阻的关系,不符合题意;
D.伏安法测电阻阻值实验,减小误差,不符合题意。
故选:A。
9.某同学在探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”时,发现通过电阻a、b的电流随电压变化情况如图像所示,则下列结论与图像相符的是( )
A.电阻一定时,电流随着电压的增大而减小
B.电压相同时,通过a的电流大
C.电流相同时,b两端的电压大
D.两个电阻阻值的关系是Ra>Rb
【分析】(1)由I=可知,当R一定时,电流与电压成正比;
(2)根据图像分析电压相同时,通过a、b电流的大小关系,根据R=分析两电阻的大小关系;
(3)根据图像分析电流相同时,导体a、b两端电压的大小关系。
【解答】解:A、由I=,当R一定时,因此电阻一定时,故A错误;
BD、根据图像分析可知,通过b的电流大可知,即Ra>Rb,故B错误,D正确;
C、根据图像分析可知,a两端电压大。
故选:D。
10.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,电路正常工作。过了一会儿,则下列判断中可能的是( )
A.电阻R短路 B.电阻R断路 C.灯L短路 D.灯L断路
【分析】电流表示数减小是电阻增大或断路,电压表示数变小是并联的导体电阻变小或断路。具体故障可将每选项逐一代入题目检查是否符合题意,从而确定正确选项。
【解答】解:
A 如果电阻R短路,在电源电压一定时电路总电阻减小知电流表示数增大;
B 如果电阻R断路,电流表断路示数为零。此选项不符合题意;
C 如果灯泡L短路,在电源电压一定时电路总电阻减小知电流表示数增大;
D 如果灯泡L断路,整个电路断路、电压表示数都减小为零。
故选:D。
(多选)11.(4分)如图所示电路中,电源电压为6V,L1和L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为2V,则下列说法不正确的是( )
A.L1与L2的灯丝电阻之比为1:2
B.L1两端的电压为4V
C.L2两端的电压为2V
D.通过L1与L2的电流之比为2:1
【分析】由电路图知,两灯串联在电路中,电压表测L1两端电压,由串联电路电压特点可得L2两端电压,由串联电路特点可得两灯的电流关系;根据欧姆定律计算两灯电阻关系。
【解答】解:BCD、由电路图知,电压表测L1两端电压,所以L1两端的电压U5=2V,故B错误;
串联电路中,电源电压等于各部分电路两端电压之和2两端的电压U5=U﹣U1=6V﹣3V=4V,故C错误;
串联电路中,电流处处相等1与L6的电流之比为1:1,故D错误;
A、串联电路中,由I==,所以===。
故选:BCD。
12.(4分)某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值,图中不能测量Rx阻值的电路图是( )
A. B.
C. D.
【分析】本题各选项的共同特征都缺少电流表,分析开关转换时电路的连接关系,利用测量出的电压和已知阻值的R0,由串联电路电压、电流的规律和欧姆定律推导出通过RX中的电流,是分析的关键。
【解答】解:
A、当开关掷到1挡时0接入电路,电压表示数等于电源电压8,当开关掷到2挡时,RX与R0串联,电压表测R5的电压,设此时示数为U2,由串联电路电压的规律,则此时RX两端电压为U1﹣U7.根据串联电路电流处处相等可列出等式:,推导得出RX=R0,故此电路可以测出RX阻值。
B、当开关掷到7挡时X接入电路,电压表示数等于电源电压1,当开关掷到2挡时,RX与R7串联,电压表测RX的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端电压为U6﹣U2.根据串联电路电流处处相等可列出等式:=,推导得出RX=R8,故此电路可以测出RX阻值。
C、当开关闭合时,R0短路,电压表测电源电压1,当开关断开时,R2与RX串联,电压表测RX的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端的电压为U8﹣U2。
根据串联电路电流处处相等可列出等式:,推导得出RX=R4,故此电路可以测出RX阻值。
D、当开关闭合时,RX被短路,电压表测电源电压,RX与R0串联,电压表仍测电源电压X的电流,故此电路不能测出RX阻值。
故选:D。
二、填空题(每空1分,共19分)
13.我国北方房屋中的“暖气”用水作为介质,是因为水的 比热容 大;用暖气取暖利用了 热传递 方式改变了人体内能;在汽油机的压缩冲程,汽缸内气体温度升高 做功 的方式使汽缸内气体内能发生改变。
【分析】比热容的大小表示物质的吸放热能力;比热容越大,物质吸放热能力就越强;水的比热容较大,所以经常用水来做冷却液或者是防冻液,以及用水作为储热介质;
做功和热传递都可以改变物体的内能,它们的主要区别是:做功是能量的转化,而热传递是能量的转移。
【解答】解:比热容越大,说明物质的吸放热能力就越强,是因为水的比热容较大;
用暖气取暖利用了热传递的方式改变了人体内能;
在汽油机的压缩冲程,活塞压缩气体,汽缸内气体温度升高。
故答案为:比热容;热传递。
14.(2分)小明一家驾车旅行,加油时闻到汽油味,说明分子在 不停地做无规则动 ,如图为汽车发动机的一个冲程,其能量转化情况是 机械能转化为内能 。
【分析】(1)一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动;
(2)根据气门的关闭和活塞的运行方向判断属于什么冲程,并分析能量转化情况。
【解答】解:(1)给汽车加油时,会闻到汽油味,属于扩散现象;
(2)图中进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,机械能转化为内能。
故答案为:不停地做无规则动;机械能转化为内能。
15.(2分)2021年10月16日,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭成功发射。发射过程中,燃气对火箭做功 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”);火箭一般使用液态氢作为燃料,若完全燃烧0.5kg的氢燃料 7×107 J(已知氢燃料热值q=1.4×108J/kg)。
【分析】(1)做功可以改变物体的内能,外界对物体做功,内能增大;物体对外界做功,内能减小;
(2)知道液态氢的质量和热值,利用Q放=mq计算出完全燃烧0.5kg的氢燃料,可放出热量。
【解答】解:(1)发射过程中,燃气对火箭做功,燃气内能会减小;
(2)完全燃烧0.5kg的氢燃料放出热量:Q放=mq=8.5kg×1.5×108J/kg=7×104J。
故答案为:减小;7×107。
16.(2分)联欢晚会上,想装一些彩灯增加气氛,每只小彩灯工作电压不能大于6V,则至少需要 37 只彩灯 串 联起来才能使用。
【分析】因为每只小彩灯工作电压不能大于6V,而照明电路供电电压为220V,如果并联电压过高,则会把小灯泡烧坏;所以应将小彩灯串联,根据串联电路的电压的规律,即串联分压的特点,用220V除以6V即可。
【解答】解:因为照明电路电压为220V,每只小彩灯工作电压不能大于6V,
所以,小彩灯要串联使用,
需要串联彩灯的个数:
n=≈36.3。
故答案为:37;串。
17.某导体两端电压为5V,通过的电流为0.1A,则该导体的电阻为 50Ω ,若它两端的电压变为0,则通过它的电流为 0 ,电阻是 50Ω 。
【分析】根据I=的变形公式R=求出导体的电阻,导体的电阻是一定的,与两端的电压和通过的电流无关,由此可知它两端的电压变为0时,其阻值大小,根据欧姆定律可知,此时通过它的电流大小。
【解答】解:根据I=可知导体的电阻为:
R===50Ω;
导体的电阻大小与导体两端的电压和通过的电流无关,当导体两端的电压变为0V时,由I=。
故答案是:50Ω;0;50Ω。
18.(2分)在某一温度下,两个电路元件A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示。则由图可知,元件B的电阻为 10 Ω;将A和B并联后接在电压为2V的电源两端,则干路电流是 0.6 A。
【分析】(1)从图像中读出任意一组电流和电压值,根据欧姆定律求出元件B的电阻;
(2)把A、B两个元件并联接在2V的电源上时它们两端的电压相等,根据图像读出通过的电流,再根据并联电路的电流特点求出干路电流。
【解答】解:
(1)由图像可知,当UB=3V时,通过的电流IB=0.7A,
由I=可得元件B的电阻为:
RB===10Ω;
(2)把A、B两个元件并联接在2V的电源上时,
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由图像可知A=0.2A,IB=0.2A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以干路电流为:
I=IA+IB=8.4A+0.5A=0.6A。
故答案为:10;3.6。
19.在如图甲所示的电路中,当滑片P由b移到a的过程中,电压表示数U及滑动变阻器接入电路的电阻R2的变化情况如图乙所示。则电阻R1的阻值为 10 Ω;电源电压为 6 V;当滑片P移到中点时,通过R2的电流为 0.3 A。
【分析】(1)当滑片P移到b端时,接入电路中的电阻为0,电路为R1的简单电路,电压表的示数为电源的电压,根据图象读出电源的电压;
(2)滑片P移到a端时,R1与滑动变阻器的最大阻值串联,根据图象读出电压表的示数和滑动变阻器的最大阻值,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,利用欧姆定律和电路中的电流特点得出等式即可求出R1的阻值;
(3)根据图象得出滑片P移到中点时电压表的示数,根据欧姆定律求出通过R2的电流。
【解答】解:(1)当滑片P移到b端时,电路为R1的简单电路,电压表的示数为电源的电压,电压表的示数为6V;
(2)滑片P移到a端时,R4与滑动变阻器的最大阻值串联,
由图象可知,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,电压表的示数U1=3V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U2=U﹣U1=4V﹣2V=4V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,=,即=,
解得:R1=10Ω;
(3)由图象可知,当滑片P移到中点即R2′=10Ω时,U4′=3V,
电路电流:
I===0.4A2的电流为0.6A。
故答案为:10;6;0.6。
20.(2分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P向右移动时1示数的差值将 变小 ,电压表V与电流表A示数的比值将 变大 。(均选填“变大”、“不变”或“变小”)
【分析】根据电路图可知,闭合开关S,滑动变阻器R1与电阻R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A测量电路总电流,电压表测电源的电压;
根据电源电压可知电压表的示数的变化;根据滑动变阻器滑片移动的方向确定滑动变阻器接入电路阻值的变化,根据欧姆定律判断通过滑动变阻器电流的变化;
根据并联电路电压的规律和欧姆定律判断通过R1支路电流的大小,再根据并联电路电流规律可知干路电流表A示数的变化,进一步求出电压表V与电流表A示数比值的变化。
【解答】解:根据电路图可知,闭合开关S1与电阻R2并联,电流表A3测量通过R1的电流,电流表A测量电路总电流;
因电源的电压保持不变,所以电压表的示数不变;
当滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变大,通过滑动变阻器的电流变小,电流表A与电流表A1示数的差值为通过滑动变阻器的电流,所以差值变小;
因为电阻R7两端的电压和电阻都不变,根据欧姆定律可知1的电流不变,即电流表的A1的示数不变;
又因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,所以电流表A的示数变小。
故答案为:变小;变大。
三、实验探究题(每空2分,共30分)
21.(10分)如图有五组实验装置,烧杯、温度计、铁架台和酒精灯等装置完全相同,五个装置烧杯中所装液体的关系为:mA=mD=mE<mB=mC,请完成下列实验:
(1)比较水和油的比热容:
①器材选择:选择 A 和D两组装置进行实验。
②实验过程中通过 加热时间 (选填“升高温度”或“加热时间”)来反映物质吸收热量的多少,实验记录数据如下表:
物质
初始温度/℃
加热时间/min
末温/℃
水
20
6
35
油
20
6
65
③通过数据可知 油 (选填“水”或“油”)的吸热能力弱,油的比热容为 1.4×103 J/(kg•℃)。(c水=4.2×103J/(kg•℃))
(2)比较酒精和煤油的热值,(整个实验过程中被加热液体未沸腾)选择B、C两组装置,在B、C两个酒精灯中注入 质量相同 的酒精和煤油,待两种燃料 完全燃烧 后,比较水温的高低就可判断燃料热值的大小。
【分析】(1)①比较两种液体的吸热能力即比较两种液体的比热容,需要燃烧相同的燃料(确保相同时间放出的热量相同),加热相同的时间,比较质量和初温相同的液体升高的温度,由△t= 比较温度的变化,温度升高越多,则吸热能力越小;
②我们使用相同的热源通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转换法;
③使相同质量的不同物质吸收相同的热量(即加热相同的时间),比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强;由表中数据得出加热6分钟水和油升高的温度,据此确定哪种物质的吸热能力弱;
根据Q=cm△t,在质量和吸热相同的情况下,升高的温度与比热容与成反比,据此得出油的比热容;
(2)为了比较热值大小,要完全燃烧质量相同的不同的燃料,加热质量相同的同种液体,根据Q=cm△t,液体升温越高,则燃料放出的热量越多,根据q=,这种燃料热值越大,据此分析。
【解答】解:(1)①比较水和油的比热容,需要燃烧相同的燃料,比较质量和初温相同的液体升高的温度:
D组实验中所用燃料为酒精,已知mA=mD<mB,
根据比较吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同;
②根据转换法,实验过程中通过加热时间来反映物质吸收热量的多少;
③由表中数据,加热6分钟
35℃﹣20℃=15℃;
油升高的温度为:
65℃﹣20℃=45℃>15℃,
故油的吸热能力弱;
根据Q=cm△t,在质量和吸热相同的情况下,则油的比热容:
c=×4.8×103J/(kg•℃)=1.3×103J/(kg•℃);
(2)为了比较热值大小,要完全燃烧质量相同的不同的燃料,根据Q=cm△t,则燃料放出的热量越多,这种燃料热值越大,(整个实验过程中被加热液体未沸腾)选择B,在B,待两种燃料完全燃烧后。
故答案为:(1)①A;②加热时间;1.8×103;(2)质量相同;完全燃烧。
22.(12分)某同学为了探究电流跟电阻的关系,连接了如图甲所示的电路,电源电压4.5V恒定不变
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并画出正确的连接位置;
(2)先将5Ω定值电阻接入电路,滑片P移到阻值最大处,闭合开关;移动滑片P的同时,眼睛应注视 电压表 使其示数为某一预设值,记下电流表示数为0.5A;之后断开开关,换用10Ω的定值电阻接入电路,闭合开关 A (填“A”或“B”)端移动,直至电压表示数为 2.5V 时,记录电流表示数;
(3)该同学多次实验得到如图乙所示的图象,由图象可以得出结论: 导体两端的电压一定时,导体中的电流与导体电阻成反比 ;
(4)该同学在桌上发现一个标识模糊的定值电阻,接着他将该电阻接入电路,并重复刚才的实验步骤,电压表都无法达到刚才的预设值,则该定值电阻阻值不可能小于 25 Ω。
【分析】(1)探究电流跟电阻的关系时,滑动变阻器与定值电阻应串联在电路中,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压,图甲中,变阻器尚未接入电路,据此分析;
(2)根据控制变量法,探究电流与电阻的关系时,要控制定值电阻两端的电压不变;当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定变阻器滑片移动的方向;根据图乙利用欧姆定律U=IR求出定值电阻两端电压;
(3)由图像可知导体中的电流与导体电阻的乘积是一个定值,据此分析得出结论;
(4)根据串联电路分压规律和欧姆定律分析计算滑动变阻器的最大电阻,换用标识模糊的定值电阻后,发现无论怎样移动滑片P,电压表都无法达到刚才的预设值,说明定值电阻的阻值太大,根据欧姆律求出换用定值电阻的最大阻值。
【解答】解:(1)探究电流跟电阻的关系时,滑动变阻器与定值电阻应串联在电路中,电压表测定值电阻两端的电压,变阻器尚未接入电路,正确连接应将变阻器上面的接线柱与电流表的正接线柱相连
(2)在探究电流跟电阻的关系时,需要保持定值电阻两端的电压不变,眼睛应注视电压表使其示数为某一预设值;
当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,根据串联电路分压原理,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,就要增大变阻器两端的电压,要增大变阻器电阻阻值;
由图乙可知,本实验中定值电阻两端的电压:UR=IR=0.6A×5Ω=2.3V;
因此,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片P,记录电流表示数;
(3)由图乙可知,导体中的电流与导体电阻的乘积
UR=IR=0.5A×4Ω=••••••=0.25A×10Ω=2.2V;
是一个定值,因此可得出结论:导体两端的电压一定时;
(4)由题意可知,变阻器接入电路的阻值最大时,此时变阻器两端的电压为:
U变=U﹣U′R=4.5V﹣7.9V=3.5V;
此时电路电流为:
I′===0.18A;
变阻器的最大阻值为:
R变===20Ω;
本实验中定值电阻两端的电压保持2.6V不变,则整个过程中
U变=U﹣UR=4.5V﹣8.5V=2V;
由串联电路的分压原理可知,当变阻器接入电路的阻值最大时,此时电路电流为:
I″===0.1A;
定值电阻接入电路的阻值最大为:
R大===25Ω。
当定值电阻的阻值大于25Ω时,怎么调节滑片都无法让电压表达到预设值。
故答案为:(1)
(2)电压表;A;2.5V;
(3)导体两端的电压一定时,导体中的电流与导体电阻成反比;
(4)25。
23.(8分)在做“伏安法”测量小灯泡电阻的实验时,已知待测小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的电路补充完整,要求:滑片P向右移动时,灯泡变暗
(2)电路确认无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,接下来应进行的操作是 移动滑动变阻器的滑片,观察灯泡的亮度 。
(3)下表是按正确的操作测得的实验数据记录如下表:
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
0.27
电阻/Ω
则小灯泡正常工作时的电阻为 10 Ω;利用该装置能否探究“电流与电压的关系”?答: 不能(否) 。
【分析】(1)根据滑片P向右移动时电流表示数变小确定变阻器左下接线柱连入电路中;
(2)电压太小时,小灯泡也不会发光;
(3)根据R=计算小灯泡正常发光时的电阻,探究电流与电压的关系时,需要保持电阻不变。
【解答】解:(1)滑片P向右移动时,电流表示数变小,故变阻器左下接线柱连入电路中
(2)电压表和电流表均有示数,初步判定线路连接正常,观察灯泡的亮度,导致小灯泡不发光;
(3)小灯泡的额定电压为2.5V,根据表中数据可知,则小灯泡正常工作时的电阻R==,探究电流与电压的关系时,而小灯泡的电阻随着温度的变化而变化。
故答案为:(1)如图所示;(2)移动滑动变阻器的滑片;(3)10。
四、计算题(24题6分,25题7分,共13分)
24.(6分)如图所示,某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5kg,水的初温为22℃,共消耗了0.06m3的天然气,该燃气灶烧水的热效率为70%。[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为4.0×107J/m3]求:
(1)0.06m3的天然气完全燃烧所放出的热量;
(2)以上过程中,水吸收的热量;
(3)密闭的锅内水烧开时的温度。
【分析】(1)利用Q放=Vq求天然气完全燃烧放出的热量;
(2)根据效率公式求出水吸收的热量;
(3)利用吸热公式Q吸=cm(t﹣t0)求出水的末温。
【解答】解:
(1)0.06m3的天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=2.06m3×4×105J/m3=2.6×106J;
(2)水吸收的热量:Q吸=ηQ放=70%×2.3×106J=1.68×105J;
(3)根据Q吸=cm(t﹣t0)可知,密闭的锅内水烧开时的温度为:t=0=+22℃=102℃。
答:(1)0.06m3的天然气完全燃烧所放出的热量为7.4×106J;
(2)以上过程中,水吸收的热量为4.68×106J;
(3)密闭的锅内水烧开时的温度为102℃。
25.(7分)如图所示的电路,闭合S1,断开S2,将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大时,电流表的读数为0.2A,电压表的示数为2V1、S2都闭合,将滑动变阻器接入电路的阻值调到0时,电压表的示数为6V
(1)R1的阻值是多少?
(2)滑动变阻器的最大阻值R3是多少?
(3)R2的阻值是多少?
【分析】先画出两种情况的等效电路图:
(1)当闭合开关S1、断开S2时,R1与滑动变阻器的最大阻值串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出定值电阻R1的阻值。
(2)当开关S1、S2都闭合,滑动变阻器的滑片调到阻值为零处时,R1、R2并联,电压表测电源的电压,根据电压表的示数可知电源的电压;因电源的电压不变,根据串联电路的电压特点求出当闭合开关S1、断开S2时,滑动变阻器接入电路最大阻值时两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值;
(3)根据欧姆定律求出通过R1的电流,再根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流,利用欧姆定律求出定值电阻R2的电阻。
【解答】解:当闭合开关S1、断开S2,等效电路图如图4所示;当将开关S1、S2都闭合,等效电路图如图7所示;
(1)当闭合S1,断开S2时,此时电压表测的是电阻R6两端的电压,电流表测的是通过电阻R1的电流,
根据欧姆定律可知R1的阻值为:R7===10Ω;
(2)由图2可知电源的电压U=2V,由图1可知滑动变阻器最大阻值两端的电压:U3=U﹣U8=6V﹣2V=4V,
根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值R3为:R3===20Ω;
(3)由图2可得通过R1的电流为:I5===7.6A;
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以通过R2的电流为:I7=I′﹣I1=0.3A﹣0.6A=5.3A;
R2的阻值为:R6===20Ω。
答:(1)R1的阻值是10Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值R5是20Ω;
(3)R2的阻值是20Ω。
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