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2021-2022学年山东省菏泽市东明县九年级(上)期末物理试卷(含详细答案解析)
展开2021-2022学年山东省菏泽市东明县九年级(上)期末物理试卷
1. 热学知识在日常生活中有广泛的应用,下列说法正确的是( )
A. 四月的菏泽牡丹飘香,说明分子间有空隙
B. 摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能
C. 热机通过压缩冲程将机械能转化为内能
D. 暖气片内用水作为导热介质是因为水的沸点较高
2. 有关温度,热量和内能的说法中,正确的是( )
A. 0℃的物体没有内能
B. 温度高,物体的热量越多
C. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
D. 改变内能的两种方式是做功和热传递
3. 通常情况下,下列物品属于导体的是( )
A. 橡胶棒 B. 玻璃棒 C. 陶瓷筷子 D. 湿木棒
4. 已知:R1
5. “测定小灯泡的额定功率”实验电路图如图所示,a、b电表分别表示( )
A. a是电流表,b是电压表 B. a是电压表,b是电流表
C. a、b都是电压表 D. a、b都是电流表
6. 历史上最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系的物理学家是( )
A. 安培 B. 伏特 C. 奥斯特 D. 焦耳
7. 如图所示,闭合开关S后,灯泡L1和L2都发光,两电表均有示数,由于某个灯泡发生故障,两灯泡都熄灭,电流表示数为零,电压表示数比原来还大,以下对电路和电路故障的分析正确的是( )
A. 灯泡L1和L2发光时,两灯并联 B. 电压表测的是灯泡L1的电压
C. 灯泡熄灭是由于灯泡L2开路 D. 灯泡熄灭是由于灯泡L2短路
8. 在如图所示的电路中,电源的电压保持不变,R1为定值电阻。开关S闭合后,将滑动变阻器R2的滑动触头向右移动时,下列说法正确的是( )
A. 电压表V的示数减小
B. 电流表A的示数减小
C. 电流表A1的示数减小
D. 滑动变阻器R2消耗的电功率变大
9. 据如图所示的两盏白炽灯铭牌可知( )
A. 甲灯一定比乙灯亮
B. 正常发光时,甲灯的电阻大于乙灯的电阻
C. 正常发光时,甲灯消耗的电功率是乙灯电功率的4倍
D. 正常发光时,甲灯消耗的电能是乙灯消耗电能的4倍
10. 如图闭合开关S,且将滑动变阻器的滑片P向左移动时,电磁铁( )
A. b端是N极,磁性减弱 B. a端是S极,磁性增强
C. a端是N极,磁性增强 D. b端是S极,磁性减弱
11. 如图所示的实验装置中,能说明电动机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
12. 家用电磁炉的内部有一金属线圈,当线圈中通入交流电后会产生变化的磁场。金属器皿放在电磁炉上时,金属器皿内就会产生电流,将电能转化为内能来加热食物。下列设备中利用“磁生电”原理工作的是( )
A. 电风扇 B. 电饭锅 C. 电磁继电器 D. 动圈式话筒
13. 冬天孩子们围着火炉取暖,这是利用______的方式获取内能;而远离火炉的孩子同时还要靠双手反复摩擦让手感到温暖,这是利用______的方式增加了手的内能。(以上两空选填“做功”或“热传递”)
14. 柴油机工作时需要用冷水冷却发动机,这是利用水的______的特点,油箱内的油用去一半后,油的热值______(填“变大”“变小”或“不变”)如图是柴油机的______冲程。
15. 将一支铅笔芯接在电压为3V电源两端,测出通过铅笔芯的电流是150mA,则该铅笔芯的电阻为______Ω;若将这支铅笔芯两端的电压增加到6V,则通过它的电流是______ A。
16. 小明家有辆排量1.6L的汽车,行驶100km油耗约为5kg,汽油的热值为4.6×107J/kg,若这些汽油完全燃烧,可放出______J热量,燃油汽车产生的______对环境会造成污染。
17. 如图所示,虚线框内有两个阻值分别为5Ω、10Ω的电阻,小明同学想了解其连接方式,于是用3V的电源、电流表和开关进行了检测,闭合开关后,测得电流表的读数为0.2A.则两个电阻的连接方式是______。若要增大电流表的读数,可以采取的措施有______。
18. 用两节串接后的干电池给小灯泡供电,电压是3V,小灯泡发光时通过的电流为0.3A,此时小灯泡的电阻为______Ω,工作0.5min消耗的电功为______J。
19. 某电热水壶加热电阻丝的阻值为22Ω,通电后流过电阻丝的电流为10A,电热水壶加热时的功率为______ W;若加热时有84%的热量被水吸收,则壶内1kg水的温度由34℃加热到100℃所需要的时间为______ s[已知c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]。
20. 电磁铁的磁性强弱与它的匝数和通过它的电流有关。为了证明“电磁铁的磁性强弱与匝数有关”,小美用两个匝数不同的电磁铁(电阻不同)设计了二种连接方式:
A.将两个电磁铁直接串联在电路中 B.将两个电磁铁直接并联在电路中
(1)以上二种设计中,你认为正确的是______
(2)简述你的理由______。
21. 闭合开关S后,通电螺线管与磁极间的磁感线形状如图所示,请在图中用箭头标明磁感线的方向,并用“+”、“-”号标出电源的正、负极。
22. 小明冬天取暖时发现:电暖器的电热丝热得发红,而与电热丝相连的导线却不怎么热.
(1)请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题:______
(2)如图是小明进行实验探究的部分电路,A、B烧瓶中装有质量相等初温相同的煤油,金属丝电阻分别为RA、RB,RA
(1)电流表的内阻为______Ω.电流表接入电路后,R两端的电压变化了______(保留小数点后二位数字)
(2)当电流通过电流表时,电流表的指针发生偏转,其工作原理是______。
24. 某学习小组计划探究电流与电阻的关系,设计的电路如图甲所示。
(1)根据甲图把乙图中的电路连接时,要求滑动触头向右移动时,电路中电流变大。开关应该和滑动变阻器的______点相连(选填“A”或“B”)。
(2)在闭合开关进行实验前,滑动变阻器的滑动触头应位于______(选填“A”或“B”)端。
(3)为得到多组实验数据,进行实验时需要更换连入电路中的定值电阻。每次更换定值电阻后,都需要调节滑动变阻器,使电压表的示数______。
(4)某次实验时,闭合开关,调节滑动变阻器,发现电压表的示数始终等于电源电压,电流表示数为零,则电路中的故障是______。
(5)某次实验中,电流表示数如图丙所示,该电流表的示数为______ A。
(6)某同学分析实验数据发现在电压一定的情况下,电流与电阻成反比,于是他作出了如图丁所示的I−1R图线,则实验中该同学加在电阻两端的电压为______ V。
25. 某电热水瓶的铭牌如下表所示。若热水瓶内装满水,在额定电压下工作(外界大气压强为1个标准大气压)。求:
(1)保温时通过电热水瓶的电流;
(2)加热时电热水瓶的电阻;
(3)若瓶内20℃的水加热10min正好烧开,则加热时电热水瓶的热效率。
型号DSP−19B
电源220V50Hz
功率
加热时1200W
保温时30W
容量2L
26. 如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R0、R1均为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S1,当滑动变阻器的滑动触头在a端时,电压表V1的示数为2.4V,电流表示数为0.3A。将R2的滑动触头从a端移动到b端的过程中,电压表V1和V2的示数与电流表示数的关系分别如图乙中的图线①和②所示。
(1)求R1的阻值;
(2)求R2的最大阻值;
(3)当滑动触头从a端移动到b端的过程中,R1消耗的最大功率和最小电功率分别是多少?
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:A、四月的菏泽牡丹飘香,是牡丹的芳香分子无规则运动的结果,故A错误;
B、摩擦生热是克服摩擦做功,消耗机械能转化为内能,是通过做功改变了物体的内能,故B错误;
C、在热机(内燃机)的压缩冲程中,将机械能转化为内能,故C正确;
D、暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大,质量相同的水和其它物质相比,升高相同的温度,水吸热多,故D错误。
故选:C。
(1)物质是由分子或原子组成的,构成物质的分子总在不停地做无规则运动,分子间存在相互作用的引力和斥力;
(2)改变物体内能的方法:一是做功,二是热传递;
(3)在热机(内燃机)的压缩冲程中,机械能转化为内能;在做功冲程中,内能转化为机械能;
(4)水的比热容较大,质量相同的水和其它物质相比,升高相同的温度,水吸热多。
本题考查了分子的无规则运动、改变物体内能的方法、压缩冲程的能量转化、水的比热容较大的应用,属于基础题目。
2.【答案】D
【解析】解:A、任何物体都有内能,0℃的物体也具有内能,故A错误;
B、热量是过程量,不能说物体具有热量,故B错误;
C、热量总是从高温物体传向低温物体,内能大的物体的温度不一定高,故C错误;
D、改变内能的两种方式是做功和热传递,热传递是内能的转移,做功是能的转化,故D正确;
故选:D。
本题主要考查学生对温度、内能、热量关系的了解和掌握,并能利用上述关系解释问题是解决该题的关键
3.【答案】D
【解析】解:容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体。
A、橡胶棒不易导电,是绝缘体,故A错误;
B、玻璃棒不易导电,是绝缘体,故B错误;
C、陶瓷筷子不易导电,是绝缘体,故C错误;
D、湿木棒容易导电,是导体,故D正确。
故选:D。
常见的导体包括:人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等。常见的绝缘体有陶瓷、玻璃、橡胶、油等;导体和绝缘体没有绝对的界限。
此题考查了导体与绝缘体的概念以及生活中常见的实例;生活中哪些物体为导体,哪些物体为绝缘体,属于识记的内容,比较简单。
4.【答案】C
【解析】解:当两个电阻串联时,相当于增加了长度(横截面积和材料相同),串联总电阻大于其中的任意一个;当两个电阻并联时,相当于增加了横截面积(长度和材料相同),并联总电阻小于其中的任意一个,所以并联时的电阻最小;
接在同一电源上,电压相等,由欧姆定律I=UR可知并联时电路中的电流最大。
故选:C。
根据串联和并联的电阻特点判断,找出哪种情况下电阻最小,当电压一定时,根据欧姆定律得出此时的电流最大。
理解并会运用:电阻越串越大,大于其中的任意一个;电阻越并越小,小于其中的任意一个。
5.【答案】B
【解析】解:根据图示可知,a与电阻并联,因此为电压表;
b与电阻串联,因此为电流表。
故选:B。
电流表相当于导线,即串联在电路中,电压表相当于断路,即并联在电路中。
本题考查电压表和电流表在电路中的作用,属于基础题。
6.【答案】D
【解析】解:A、安培建立了安培定则,用于判断通电螺线管的磁极,故A不符合题意;
B、伏特在1800年发明伏特电堆,发明了电池,故B不符合题意;
C、奥斯特发现了电流的磁效应,故C不符合题意;
D、在大量实验的基础上,英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系,即发现了焦耳定律,故D符合题意.
故选D.
结合各物理学家的主要贡献分析答题.
平时多了解物理学史,了解科学家的贡献,有利于解此类题.
7.【答案】C
【解析】解:由图可知,开关闭合后,两个灯泡串联在电路中,电流表测量电路中的电流,电压表测量的是灯泡L2两端的电压,根据串联电路的电压特点可知,此时电压表示数要小于电源电压;
某个灯泡发生故障,两灯泡都熄灭,电流表示数为零,说明电路出现了断路现象;电压表示数比原来还大,说明电压表与电源之间是接通的,即测量的是电源电压,所以故障是与电压表并联的灯泡L2断路;
综上所述ABD错误,C正确。
故选:C。
由图可知,开关闭合后,两个灯泡串联在电路中,电流表测量电路中的电流,电压表测量的是灯泡L2两端的电压;某个灯泡发生故障,两灯泡都熄灭,说明电路中无电流,根据电压表的示数变化判定故障的原因。
本题考查了学生利用电流表、电压表判断电路故障的分析能力,电路故障分短路和断路两种情况,平时做实验时试一试,多总结、提高分析能力。
8.【答案】B
【解析】解:由电路图可知,开关S闭合后,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流,电压表V测电源两端的电压。
AC.因电源的电压保持不变,所以滑片移动时电压表V的示数不变,故A错误;
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以滑片移动时通过R1支路的电流不变,即电流表A1的示数不变,故C错误;
BD.将滑动变阻器R2的滑动触头向右移动时,变阻器接入电路中的电阻变大,由I=UR可知,通过R2的电流变小,而变阻器两端的电压不变(等于电源电压),则由P=UI可知,滑动变阻器R2消耗的电功率变小,故D错误;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流变小,即电流表A的示数变小,故B正确。
故选:B。
由电路图可知,开关S闭合后,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流,电压表V测电源两端的电压。
(1)根据电源的电压可知滑片移动时电压表V的示数变化,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过R1支路电流的变化,从而得出电流表A1的示数变化;
(2)根据滑片的移动方向可知变阻器接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知通过R2的电流变化,利用P=UI得出滑动变阻器R2消耗的电功率变化,利用并联电路的电流特点可知干路电流变化,从而得出电流表A的示数变化。
本题考查了电路的动态分析,涉及到并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,利用好“并联电路中各支路独立工作、互不影响”是关键。
9.【答案】C
【解析】解:A.灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,而两灯泡工作时的实际功率未知,所以甲灯不一定比乙灯亮,故A错误;
B.两灯泡正常发光时的电压均为220V,甲灯泡的额定电功率大,由P=U2R可知,甲灯的电阻较小,故B错误;
C.灯泡正常发光时,P甲=100W,P乙=25W,则甲灯的电功率是乙灯电功率的4倍,故C正确;
D.由P=Wt可知,两灯泡正常发光时消耗的电能不仅与额定功率有关,还与通电时间有关,由于通电时间未知,所以不能确定正常发光时两灯消耗电能的大小关系,故D错误。
故选:C。
(1)灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,与额定功率的大小无关;
(2)两灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据P=U2R比较两灯泡的电阻关系;
(3)灯泡正常发光时的功率和额定功率相等;
(4)根据P=Wt可知,灯泡消耗的电能与电功率和通电时间有关。
本题考查了学生对用电器铭牌参数含义和电功率公式、电功公式的理解与掌握,要注意各用电器只有在额定电压下才能够正常工作。
10.【答案】C
【解析】解:电流从螺线管的左端流入,右手握住螺线管,四指指向电流的方向,大拇指指向a端,b端是S极,a端是N极;将滑动变阻器滑片P向左移动时,连入电路的电阻变小,电流增大,在螺旋管的匝数一定时,电流越大,电磁铁的磁性越强。
故选:C。
(1)安培定则:伸出右手,用右手握住螺旋管,四指指向电流的方向,大拇指所指的方向是N极。
(2)影响电磁铁磁性强弱的因素:电流的大小和线圈的匝数。
(3)滑动变阻器的作用是改变连入电路的电阻的长度,改变连入电路的电阻,改变电路中的电流。
此题主要考查了电流大小对电磁铁磁性的影响,同时考查了滑动变阻器阻值大小的判断及安培定则,注意安培定则是用右手。
11.【答案】B
【解析】解:
A、奥斯特实验,说明了通电导体周围存在磁场,故A不符合题意;
B、当闭合开关后,通电导体在磁场中受力运动,是电动机的原理,故B符合题意;
C、图为电磁继电器的原理图,是利用电流的磁效应制成的,故C不符合题意;
D、当导体在磁场中做切割磁感线运动时,检流计的指针会发生偏转,说明会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的原理,故D不符合题意。
故选:B。
要解答本题需掌握:电动机的原理是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理制成的。
电动机是将电能转化为机械能的机械,它在工作时要消耗电能,因此解题时观察图形中有无电源是此题的解题关键。
12.【答案】D
【解析】解:金属器皿放在电磁炉上时,金属器皿内就会产生电流,这是电磁感应现象;
A、电风扇的主要部件是电动机,电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动,故A不符合题意;
B、电饭锅是利用电流的热效应工作的,故B不符合题意;
C、电磁继电器的工作原理是电流的磁效应,故C不符合题意;
D、动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理,故D符合题意。
故选:D。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。
本题考查的是电与磁之间联系的应用,难度不大,属于基础考查。
13.【答案】热传递 做功
【解析】解:冬天围着火炉取暖是利用热传递的方式改变物体的内能,使人的温度升高,所以感到温暖;
搓手是通过做功的方式改变手的内能,使手的温度升高,内能增大,这样也会感到温暖;
故答案为:热传递,做功。
解决此类问题要结合改变物体内能的方式做功和热传递,利用能量的转化与转移进行分析解答。
此题结合实例分析,考查对改变物体内能的两种方式理解情况。
14.【答案】比热容大 不变 压缩
【解析】解:(1)柴油机工作时需要用冷水来冷却发动机,这是利用水的比热容大的特点,在同等情况下,水可以吸收更多的热量;
(2)热值是燃料的一种性质,其大小与燃料的质量等无关,油箱内的油用去一半后,油的热值不变;
(3)如图所示,两侧气门关闭,活塞向上运动,是柴油机工作的压缩冲程。
故答案为:比热容大;不变;压缩。
(1)水的比热容较大,质量相同的水和其它液体相比较,升高相同的温度时,吸收的热量多;吸收或放出相同的热量时,温度变化较小,因此常用来做冷却剂、取暖剂等。
(2)热值是燃料的一种性质,其大小与燃料的质量等无关;
(3)根据图中气门的活塞的情况判断其属于哪个冲程。
本题主要围绕热机的使用考查了有关比热容、热值等概念,以及热机冲程的辨别等,综合性强,但难度不大。
15.【答案】200.3
【解析】解:已知铅笔芯两端的电压为U=3V,通过的电流为I=150mA=0.15A,
由I=UR可知铅笔芯的电阻为:R=UI=3V0.15A=20Ω;
若铅笔芯两端的电压变为U′=6V,其电阻不变,
则通过它的电流为:I′=U′R=6V20Ω=0.3A。
故答案为:20;0.3。
已知铅笔芯两端的电压和通过的电流,利用欧姆定律可求出铅笔芯的电阻;电阻是导体的一种特性,只与导体的材料、长度和横截面积有关,因此当铅笔芯两端的电压增加时,其电阻不变;再利用I=UR可求出此时通过的电流。
本题考查了对欧姆定律的应用,解题关键是要理解电阻的特性,与其两端的电压或通过的电流大小无关。
16.【答案】2.3×108噪声(或尾气)
【解析】解:这些汽油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J;
燃油汽车产生的噪声(或尾气)会对环境会造成污染。
故答案为:2.3×108;噪声(或尾气)。
汽油完全燃烧放出的热量可以利用公式Q=mq进行求解;
燃油汽车会造成大气污染、噪声污染。
本题考查热量的计算以及热机的污染等知识,难度不大。
17.【答案】串联;增大电压或只接一个电阻或将两电阻并联
【解析】解:因为把10Ω的阻值接入3V电源两端时,电阻中的电流为I=UR=3V10Ω=0.3A,而串联电路的总电阻比任何一个电阻都大,电流则会小于0.3A,而并联电路总电阻比任何一个电阻都小,则电流会比0.3A大,又因为0.2A<0.3A,所以电阻的连接为串联。
若要增大电流表的读数,可以采取的措施有增大电压或只接一个电阻或将两电阻并联。
故答案为:串联,增大电压或只接一个电阻或将两电阻并联。
根据串并联电路电阻的特点进行分析,即先计算出任一电阻接入电路的电流值,与0.2A进行比较即可判断出电阻的连接方式。
知道串并联电路电阻的特点,会灵活应用欧姆定律。
18.【答案】10 27
【解析】解:已知灯泡两端的电压是3V,发光时通过灯泡的电流为0.3A,由欧姆定律的变形公式R=UI=3V0.3A=10Ω;
已知灯泡工作时间t=0.5min=30s,所以求解电功可结合公式W=UIt=3V×0.3A×30s=27J;
故答案为:10,27。
题目已知灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,所以可结合欧姆定律公式I=UR的变形公式R=UI求解灯泡的电阻;
求解电功时可结合公式W=UIt进行求解计算。
此题考查了对欧姆定律公式的理解与应用,电功的计算,计算时要书写正确的公式并进行单位换算。
19.【答案】2200 150
【解析】解:(1)电热水壶加热时的功率:P=I2R=(10A)2×22Ω=2200W;
(2)水吸收的热量:
Q吸=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×1kg×(100℃−34℃)
=2.772×105J。
根据η=Q吸W可知电热水壶需要消耗的电能为:
W=Q吸η=2.772×105J84%=3.3×105J,
该电热水壶加热的时间:
t=WP=3.3×105J2200W=150s。
故答案为:2200;150。
(1)根据P=I2R求出电热水壶加热时的功率;
(2)知道水的质量和比热容以及初温、末温,根据Q=cm△t可以求出水所吸收的热量,根据电热水壶加热的效率求出电热水壶正常工作时的需要消耗的电能,已知加热功率根据Q=W=Pt求出所需要的时间。
本题考查了学生对吸热公式、电功公式、功率公式和效率公式的理解与掌握。
20.【答案】A;串联电路中,各处的电流是相同的,即通过两个电磁铁的电流相同
【解析】解:
为了证明“电磁铁的磁性强弱与匝数有关”,应控制通过两电磁铁的电流相同,改变线圈的匝数;
(1)A是正确的连接方式;
(2)理由:串联电路中,各处的电流是相同的,即通过两个电磁铁的电流相同;若两个电磁铁并联,由于电阻不同,则通过的电流不同。
故答案为:(1)A;(2)串联电路中,各处的电流是相同的,即通过两个电磁铁的电流相同。
探究“电磁铁的磁性强弱与匝数有关”时采用控制变量法,应控制电流相同。
掌握电磁铁磁性强弱的影响因素,利用控制变量法和转换法探究电磁铁磁性强弱的影响因素。
21.【答案】解:由磁感线的形状知通电螺线管的右端为N极,磁感线由磁体的N极发出,回到S极;由右手螺旋定则知,电源的右端为正极,左端为负极。如下图所示:
【解析】由右侧磁极及磁感线的形状可知螺线管的磁极,则由右手螺旋定则可知电流的方向及电源的正负极;
本题考查了通电螺线管极性的判断和电流方向的判断。右手螺旋定则的内容为:用右手握住螺线管,四指指向电流方向,大拇指所指的方向为N极方向。
22.【答案】电流通过导体产生的热量与哪些因素有关?或为什么电热丝热得发红,而与电热丝相连的导线却不怎么热?;电流;通电时间;导体的电阻
【解析】解:(1)电流一起通过电热丝和与之相连的导线,电热丝热的发红,由此提问“电流通过导体产生的热量有哪些因素有关?”或为什么电热丝热得发红,而与电热丝相连的导线却不怎么热?
(2)如图,A、B电阻丝串联,通过的电流和通电时间相同,因为RA
(2)电流,通电时间,导体的电阻.
(1)根据所看到的现象结合所学的知识进行提问;
(2)由焦耳定律可知,电流通过导体产生的热量与电流、导体的电阻和通电时间有关,为了研究电流与导体电阻的关系,要控制通过的电流和通电时间不变;实验时因为RA
23.【答案】0.690.20通电导体在磁场中受力而运动
【解析】解:
(1)由I=UR得,接入电流表后,电路的总电阻:R总=UI′=6V0.29A=60029Ω,
则电流表的内阻为:RA=R总−R=60029Ω−20Ω=2029Ω≈0.69Ω,
此时定值电阻R两端的电压:UR=I′R=0.29×20Ω=5.8V,
则R两端的电压变化了:△U=U−UR=6V−5.8V=0.20V。
(2)当电流通过电流表时,电流表的指针发生偏转,这是因为电流表内部的通电导体在磁场中受力而运动,即其工作原理是通电导体在磁场中受力而运动。
故答案为:(1)0.69;0.20;(2)通电导体在磁场中受力而运动。
(1)求出接入电流表后电路的总电阻,减去定值电阻的阻值,即为电流表的内阻。再根据欧姆定律求出定值电阻两端的电压,即可得出电压的变化量;
(2)电流表是利用了通电导体在磁场中受力的原理制成的。
能灵活运用欧姆定律对电路中的电流、电压、电阻进行分析和计算,是解答的关键,同时还要了解电流表的工作原理。
24.【答案】B A 不变 电阻R断路 0.243
【解析】解:(1)滑动触头向右移动时,电路中电流变大,则说明向右移动滑动触头时,滑动变阻器连入电路的阻值变小,即要求连入电路的电阻丝的长度减小,所以接入电路的是B接线柱,如图所示:
。
(2)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图知,滑片右侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的A端。
(3)探究“电流与电阻的关系”,要保证定值电阻两端的电压为一定值,即每次更换定值电阻后,都需要调节滑动变阻器,使电压表的示数保持不变。
(4)电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联定值电阻R断路了。
(5)由图丙可知,电流表使用的是0∼0.6A量程,分度值为0.02A,所以电流表的读数为0.24A。
(6)在本实验中,定值电阻两端的电压是一定的,所以我们可以取坐标系中任何一点进行计算。如取坐标系中(0.2,0.60)进行分析,坐标系中横轴表示的电阻的倒数,所以此点对应的电阻R=10.2Ω−1=5Ω;纵轴对应的电流为0.60A。由欧姆定律可得,定值电阻两端的电压为U=IR=0.60A×5Ω=3V。
故答案为:(1)如图所示;(2)A;(3)不变;(4)电阻R断路;(5)0.24;(6)3。
(1)滑动变阻器滑动触头向右移动时,电路中电流变大,说明向右移动滑动触头时,滑动变阻器连入电路的阻值变小,据此连接电路。
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处。
(3)根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同。
(4)电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,与电压表并联的支路断路了。
(5)根据电流表选用的量程确定分度值然后读数;
(6)在探究电流与电阻的关系时,定值电阻两端的电压是一定的,可以选取图象上任任意一点进行计算。
本题探究电流与电阻的关系,考查电路连接、注意事项、控制变量法、故障分析、电流表读数及欧姆定律的应用。
25.【答案】解:(1)由P=UI可得,保温时通过电热水瓶的电流为:
I=P1U=30W220V≈0.14A;
(2)由P=U2R可得,电热水瓶加热时的电阻为:
R=U2P2=(220V)21200W≈40.33Ω;
(3)由ρ=mV可得,瓶内水的质量为:
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10−3m3=2kg,
瓶内水吸收的热量:
Q=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(100℃−20℃)=6.72×105J,
由P=Wt可得,加热时电热水瓶消耗的电能:
W=P2t=1200W×10×60s=7.2×105J,
加热时电热水瓶的热效率:
η=QW×100%=6.72×105J7.2×105J×100%≈93.3%。
答:(1)保温时通过电热水瓶的电流是0.14A;
(2)加热时电热水瓶的电阻是40.33Ω;
(3)加热时电热水瓶的热效率是93.3%。
【解析】(1)根据电热水瓶的铭牌可知保温时的功率和电压,根据I=PU求出保温时通过电热水瓶的电流;
(2)根据电热水瓶的铭牌可知加热时的功率和电压,根据R=U2P求出电热水瓶的电阻;
(3)先根据m=ρV求出瓶内水的质量,再根据Q=cm(t−t0)求出瓶内水吸收得热量,由W=Pt求出消耗的电能,代入η=QW即可求出加热时电热水瓶的热效率。
本题考查电流、电阻的计算,水吸热的计算以及消耗电能和热效率的计算。关键是根据理解电热器铭牌的含义。
26.【答案】解:(1)闭合开关S1,当滑动变阻器的滑动触头在a端时,R2接入电路中的阻值为0,电路为R0、R1的简单电路,V1测量R1两端的电压,示数为2.4V,电流表测量电路中的电流,示数为0.3A,
由I=UR可得,R1的阻值:R1=U1I=2.4V0.3A=8Ω;
(2)将R2的滑动触头从a端移动到b端的过程中,R0、R1、R2串联,V2测R1、R2的总电压,电压表V1的示数与电流表示数的关系如图乙中的图线①所示,电压表V2的示数与电流表示数的关系如图乙中的图线②所示;
滑动变阻器的滑片在b点时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,
从图乙可知,电路中最小电流为0.15A,此时R1两端的电压为1.2V,R1和R2两端的总电压为2.7V,
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以R2两端的电压为:U2=UV2−U1=2.7V−1.2V=1.5V,
则滑动变阻器的最大阻值:R2=U2I′=1.5V0.15A=10Ω;
(3)由图像可知,电路最大电流为0.3A,最小电流为0.15A,
则R1消耗的最大功率和最小电功率分别为:P1大=I2R1=(0.3A)2×8Ω=0.72W,
P1小=I′2R1=(0.15A)2×8Ω=0.18W。
答:(1)R1的阻值为8Ω;
(2)R2的最大阻值为10Ω;
(3)当滑动触头从a端移动到b端的过程中,R1消耗的最大功率和最小电功率分别是0.72W、0.18W。
【解析】(1)闭合开关S1,当滑动变阻器的滑动触头在a端时,R2接入电路中的阻值为0,电路为R0、R1的简单电路,V1测量R1两端的电压,V2测量R1、R2两端的总电压,电流表测量电路中的电流,根据欧姆定律可知R1的阻值;
(2)将R2的滑动触头从a端移动到b端的过程中,由题知电压表V1和V2的示数与电流表示数的关系分别如图乙中的图线①和②所示。
滑动变阻器的滑片在b点时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,从图像中读出电路电流和电压表的示数,根据串联电路电压规律和欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值;
(3)由图像可知电路最大电流和最小电流,根据P=I2R求出R1消耗的最大功率和最小电功率。
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,关键是从图中获取有效的信息。
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