广东省佛山市南海区大沥镇2020-2021学年九年级下学期期中物理试题

这是一份广东省佛山市南海区大沥镇2020-2021学年九年级下学期期中物理试题，共21页。试卷主要包含了填空题，作图题，实验题，计算题，综合能力题等内容，欢迎下载使用。

2020-2021学年广东省佛山市南海区大沥镇九年级（下）期中物理试卷
一、单项选择题（本大题7小题，每小题3分，共21分）在每小题列出的四个选项中，只有一个是正确的，请把容题卡上对应题目所选的选项涂黑。
1．（3分）关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．原子的核式结构模型提出原子由质子和中子构成
B．在微观粒子中，按质量从大到小的排序是：原子、电子、原子核
C．光也是一种电磁波
D．阳光下尘土飞扬，表明分子在永不停息地做无规则运动
2．（3分）下列关于声现象的说法中，正确的是（　　）
A．敲击编钟能发声说明声音是由物体的振动产生的
B．钢尺振动得越快，响度越大
C．街头设置噪声监测仪可以控制噪声
D．人耳听不到的超声波不可能传递信息
3．（3分）“影”是生活中常见的光现象，如做光学游戏的“手影”、留下美好记忆照片的“摄影”、幻灯机射到屏幕上的“投影”、湖岸景色在水中形成的“倒影”等，如图，它们与物理知识对应关系正确的是（　　）
A． 手影﹣平面镜成像 B． 摄影﹣光的反射
C． 投影﹣凸透镜成像 D． 倒影﹣光的折射
4．（3分）下列有关热现象的说法中不正确的是（　　）
A．“干手器”将手烘干时会从手吸收热量
B．“白雾”是水汽化形成的
C．草上形成“白霜”是水蒸气凝华形成的
D．灯泡用久了，灯丝会变细，是因为灯丝发生了升华现象
5．（3分）下列判断与图示相符合的是（　　）
A．泡沫球一定带正电 B．电流周围存在磁场
C．通电螺线管右端是N极 D．磁场对电流有力的作用
6．（3分）如图所示是甲和乙两种物质的质量与体积关系图像，分析图像可知（　　）

A．若甲、乙的质量相等，则甲的体积较大
B．若甲、乙的体积相等，则甲的质量较小
C．乙物质的密度为0.5kg/m3
D．甲、乙两种物质的密度之比为4：1
7．（3分）如图所示，电源电压不变，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向右移动时（　　）

A．电流表A1示数变大，电压表V示数变大
B．电流表A2示数变小，电压表V示数变小
C．电压表V示数与电流表A2示数比值不变
D．电压表V示数与电流表A1示数比值不变
二、填空题（本大题7小题，每空1分，共21分）
8．（3分）如图所示，老师背对着同学们写黑板字时能辨别哪位同学的声音，这是因为不同人发出声音的　 　不同，同时还可以根据声音的　 　来大致判断同学声音的大小（选填“响度”、“音调”、“音色”）。温度一定时，声波在不同介质中的传播速度是　 　的（选填“相同”或“不同”）。

9．（3分）一只小鸟从平静的湖面上飞过，已知湖水深为4m。当小鸟距离湖面5m时，小鸟在湖中的倒影距小鸟　 　m，小鸟在湖面的“倒影”是　 　（选填“实”或“虚”）像；在小鸟向下俯冲的过程中，该“倒影”的大小将　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
10．（3分）某一物体的“路程﹣﹣时间”图象如图所示，由图象可知，该物体0～5s的做　 　（匀速/变速）直线运动，5～10s该物体相对地面是　 　（运动/静止）的，该物体在0～20s内的平均速度为　 　m/s。

11．（3分）二极管是电子电路的重要元件，电路符号为“”，当电流从它的“+”流入时，二极管的电阻很小，可视为二极管短路；当电流从它的“﹣”流入时，二极管的电阻为无限大，可视为二极管开路。可见，二极管具有　 　（选填“单向”或“双向”）导电性能。如图所示，灯L1和L2的连接方式是　 　（选填“串联”或“并联”），当开关S闭合后，两灯的发光情况应是：　 　。

12．（3分）流星进入地球大气层，与大气摩擦并燃烧，该过程是通过　 　方式增加了流星的内能，其能量转化与汽油机的　 　冲程相同，若某单缸四冲程汽油机的转速为1800r/min，则它每秒钟完成　 　个做功冲程。
13．（3分）如图甲所示电路，电源电压为6V，当S闭合时，电压表的读数如图乙所示，则L1两端的电压为　 　V，L2两端的电压为　 　V．当开关S断开时，电压表的示数接近于　 　V。
14．（3分）在某一温度下，两个电路元件A和B中的电流与电压的关系如图所示，由图可知，元件A的电阻是　 　Ω，将元件A、B串联后接在电源两端，流过元件A、B的电流是0.4A，则电源电压为　 　V。将元件A、B并联后接在1V的电源两端，电路每分钟消耗的电能为　 　J。

三、作图题（共7分）
15．（7分）我国古代的“千里眼”是富有想象力的神话，随着科学技术的飞速发展，天文望远镜已将神话变成现实。如图中天文望远镜是由两个透镜组成的，请完成这条入射光线经过两个透镜的光路（其中F1是透镜L1的焦点，F2是透镜L2的焦点）。

16．如图所示，水面上方有一发光点A1，水中另有一发光点A2．人在空气中看到A1在水中像的位置就是A2在水中的像的位置。请画出：①A1发出的光经水面反射进入人眼的光路图；②A2发出的光经折射进入人眼的光路图。（保留作图痕迹）

17．根据条件作图。
根据安全用电原则，将图中开关、两只“220V 40W”电灯连在家庭电路中，要求开关同时控制两灯，且能正常发光。

四、实验题（本大题3小题，共20分）
18．（7分）（1）如图所示，圆形物体的直径是　 　cm；秒表的读数为　 　s；电能表的读数为　 　kW•h。

（2）小秋同学想用天平和量筒测量酸奶密度，于是他依次进行了如图甲、乙、丙三次测量。请你帮小秋补充数据记录表格，并结合小秋的实验过程，将相关数据记录在表格中。

物理量


酸奶的体积
V/mL
酸奶的密度
ρ/（g•cm﹣3）
测量值
不填
不填


19．（6分）在探究“石蜡和冰熔化的温度变化规律”及“水沸腾的温度变化特点”时，记录的实验数据如表所示。请回答下列问题。
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
…
石蜡的温度/℃
40
41
42
44
46
47
48
49
51
52
54
56
…
冰的温度/℃
﹣9
﹣6
﹣3
0
0
0
0
0
0
0
2
4
…
水的温度/℃
89
91
93
95
97
99
99
99
99
99
99
99
…
（1）在上述探究实验中，都需要的测量工具是秒表和　 　。
（2）根据表中的实验数据可以判断：冰加热到6min时，其状态是　 　（选填“固态”、“液态”或“固液共存态”）；冰和石蜡中属于非晶体的是　 　；
（3）如图所示是小红探究水沸腾的温度随时间变化作出的图象，这一图象是否正确，你判断的依据是　 　。
（4）小华发现自己组的水比邻组的水先沸腾，其原因可能是　 　（写出一种情况即可）。
（5）在标准大气压下，水银的凝固点和沸点分别为﹣39℃和357℃，酒精的凝固点和沸点分别为﹣117℃和78℃．在做“观察水的沸腾现象”的实验时，应选用　 　（选填“水银”或“酒精”）温度计。

20．（7分）在“测定小灯泡的电功率”的实验中，已知待测小灯泡的额定电压为2.5V，实验中滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，电流表（0～0.6A），电压表（0～3V），电源电压3V，导线若干。

（1）在图甲中，请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向左移时电压表示数变小）；
（2）如果闭合开关，发现灯泡发光较暗，电流表有示数。任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零）且小于3V，具体原因是 　 　；
（3）故障排除后，移动滑片P，当滑片位于某一位置时，电流表的示数如图乙，其读数为 　 　A，结合图丙，为使小灯泡正常发光，应该将滑片向 　 　调节（选填“A”或“B”）；
（4）图丙是小楚根据实验数据绘成的I﹣U图像，由图可知小灯泡的额定功率是 　 　W，在多次测量中，细心的小楚发现：当电流表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（5）测完小灯泡的功率后，意犹未尽的小楚还想继续探究电流与电阻的关系，她将电流表的量程仍选为0～0.6A，只将图中的小灯泡换为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的四个定值电阻，其余的器材均不变，若她想让这四个定值电阻都能进行实验，则定值电阻两端电压值最小不得小于 　 　V。
五、计算题（本大题2小题，共13分）
21．（6分）如图所示的电动自行车，它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行。制造自行车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示，请解答：
材料技术指标
锰钢
铝合金
钛合金
碳纤维
性能（强度）
强
较弱
较强
强
密度（kg/m3）
7.9×103
3.0×103
4.5×103
1.6×103
（1）小航开着它以18km/h的正常速度匀速行驶在平直的道路上，则6min通过的路程为多少m？
（2）若让你设计制造强度高并且轻便的电动自行车车架，你应该选择表中的什么材料？
（3）若车架的体积为5×10﹣3m3，则根据你选择车架的质量与最重的材料的车架相比能够减轻多少t？

22．（7分）如图所示电路，电源电压为5V不变，定值电阻R0阻值为5Ω，滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”字样，灯L标有“3V 1.2W”，电压表量程为0～3V．（不考虑灯丝电阻的变化，且保证各元件均安全）求：
（1）当S1闭合、S2接b，灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？
（2）保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，R0的电功率是多少？
（3）当S1闭合、S2接a时，R0的最小电功率是多少？

六、综合能力题（本大题3小题，共18分）
23．（6分）在“探究凸透镜成像规律”的实验中：

（1）实验用光具座的长度为1m，如果有焦距为10cm、25cm的两块凸透镜，应该选择焦距为　 　cm的凸透镜完成实验。
（2）实验前应点燃蜡烛，观察烛焰、凸透镜和光屏的中心是否在同一高度上，这样做的目的是使像能够成在　 　。
（3）当蜡烛、凸透镜和光屏的相对位置如图甲所示时，光屏上出现清晰的像，则像是倒立　 　的实像，利用此成像原理可以制成　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。
（4）实验中，不但虚像可以用肉眼直接看到，实像也可以用肉眼直接看到，如图乙所示在第（3）的基础上，拿掉光屏，用肉眼在　 　（选填“A”、“B”或“C”）位置沿图示方向能看到这个实像。
（5）若在图甲的光屏上得到了清晰的烛焰像，阿春老师将眼镜片放在凸透镜前，光屏上的像变模糊了，适当向左移动光屏，屏上的像就又清晰了，由此可判断阿春老师是　 　（选填“近视”或“远视”）眼。
24．（6分）阅读材料，回答问题。
我国现有两艘常规动力航母，滑跃式起飞。据悉国产核动力航母也指日可待，核动力航母将采用弹射起飞，弹射器（系统）由4个子系统组成：①能量贮存系统；②能量转换系统；③弹射系统；④监视系统。电磁弹射系统的强储能系统要求在45秒内充满所需的能量，为此航母上专门设计了盘式储能交流发电机（旋转磁极），最大输出电压1600V，输出电流为5000A，效率为90%，发电机定子线圈的电阻为8毫欧。整个电磁弹射系统中，弹射体是电磁弹射系统的核心组成部分，是一种把输入的电能转换为动能，从而在一定距离内推动舰载飞机加速到规定弹出速度的功率执行部件。
问：（1）核能属于　 　（选填“一次”或“二次”）能源，核动力航母核反应堆中发生的是　 　（选填“聚变”或“裂变”）反应。
（2）盘式储能交流发电机的输出功率为　 　kW；每一次储能时，发电机定子线圈将会产生　 　的热量。
（3）根据（2）中计算结果，发电机最好选用　 　做定子线圈。
A.导体
B.绝缘体
C.超导体
D.半导体
（4）电磁弹射系统中的弹射体和　 　的工作原理相同。
A.发动机
B.电动机
C.电磁起重机
D.电热水壶
25．（6分）在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热融的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态（如图甲）。其内部电路如图乙，R1、R2是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙。

（1）打印笔工作时，PTC电阻发热，塑料受热逐渐变软变稀，此时　 　能转化为内能。“塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态”发生的物态变化是　 　。
（2）打印笔工作有快、慢两挡。快挡打印时，图中开关S1应处于　 　状态。该打印笔工作过程中的最大电流是　 　A。
（3）打印笔正常工作时的温度能自动稳定在250℃左右，根据图丙信息，当温度超过250℃时，电阻增大，功率　 　，产热减慢，温度下降；反之，也能自动调节。温度为250℃时，打印笔快挡平均每分钟产生的热量为　 　J。

2020-2021学年广东省佛山市南海区大沥镇九年级（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（本大题7小题，每小题3分，共21分）在每小题列出的四个选项中，只有一个是正确的，请把容题卡上对应题目所选的选项涂黑。
1．【解答】解：
A、卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，该模型认为：原子是由原子核和核外电子组成，故A错误；
B、原子的质量主要聚集在原子核上，所以按质量从大到小的排序是：原子、原子核、电子，故B错误；
C、光是一种电磁波，故C正确；
D、在阳光下能看到尘土飞扬，是机械运动，是可见的，不属于分子的运动，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：
A、敲击编钟时编钟振动发声，说明声音是由于物体的振动而产生的，故A正确；
B、钢尺振动得越快音调越高，故B错误；
C、噪声监测仪可以监控噪声污染，但不能控制噪声污染，故C错误；
D、人耳听不到超声波，不是因为超声波不能传递信息，而是因为超声波的振动频率超出了人耳的听觉频率范围，故D错误。
故选：A。
3．【解答】解：A、手影是影子，光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体，在物体的后面形成的光照不到的暗区叫影子，故A错误；
B、摄影是利用凸透镜成倒立、缩小、实像，透镜是光的折射原理，故B错误；
C、投影是利用凸透镜成倒立、放大、实像，故C正确；
D、岸上的景物在水中的倒影是平面镜成像，平静的水面相当于平面镜，其原理是光的反射，故D错误。
故选：C。
4．【解答】解：A、用干手器将手烘干属于汽化现象，会吸收热量，故A正确；
B、“白雾”是由水蒸气液化而来的，放出热量，故B错误；
C、草叶上形成“白霜”是水蒸气凝华而成的小冰晶，会放出热量，故C正确；
D、灯泡用久了，灯丝会变细，是灯丝直接升华为气态导致的，故D正确。
故选：B。
5．【解答】解：A、用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，吸引泡沫球，泡沫球有两种可能：一是带正电，二是不带电，故A错；
B、通电螺线管有磁性，能吸引小铁钉，说明电流的周围存在磁场，故B正确；
C、如图，先标出螺线管中的电流方向，用右手握住通电螺线管，让四指指向电流方向，则大拇指指向通电螺线管的N极，左侧为N极，故C错；
D、本图为研究电磁感应现象的实验，故D错。
故选：B。

6．【解答】解：
A、图像的横轴表示体积，纵轴表示质量，由图像可知，当甲和乙的质量相同时，乙物质的体积大，A错误：
B、由图像可知，当甲和乙的体积相同时，甲的质量大，故B错误；
C、体积为10cm3的乙物质的质量为5g，则乙物质的密度ρ乙＝＝＝0.5g/cm3＝0.5×103kg/m3，故C错误；
D、体积为10cm3的甲物质的质量为20g，则甲物质的密度：ρ甲＝＝＝2g/cm3，则ρ甲：ρ乙＝2g/cm3：0.5g/cm3＝4：1，故D正确。
故选：D。
7．【解答】解：由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测干路电流，电压表测电源两端的电压。
因电源电压不变，所以滑片移动时电压表V的示数不变；
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的电流不变，即电流表A1的示数不变，则电压表V示数与电流表A1示数比值不变；
当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路中的电阻变大，由I＝可得，通过R2的电流变小，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A2的示数变小；则电压表V示数与电流表A2示数比值变大；综上所述，D正确，ABC错误。
故选：D。
二、填空题（本大题7小题，每空1分，共21分）
8．【解答】解：老师背对着同学们写黑板字时能辨别哪位同学的声音，这是因为不同人声音的音色不同，同时还可以根据声音的响度来大致判断声音的大小。
温度一定时，声波在不同介质中的传播速度是不同的。
故答案为：音色；响度；不同。
9．【解答】解：已知小鸟距水面5m，小鸟的像到水面的距离也是5m，则该“倒影”距小鸟的距离为5m+5m＝10m；由于平面镜所成的像为虚像，所以小鸟在湖面的“倒影”是虚像；因为像和物体的大小相等，所以不管小鸟向下俯冲还是向上飞，像始终和小鸟等大，因此若小鸟向下俯冲的过程中，该“倒影”的大小不会改变。
故答案为：10；虚；不变。
10．【解答】解：由v﹣t可知：
0～5s内图线是倾斜的直线，表示物体做匀速直线运动；
5～10s内图线是一条平行于横轴的直线，表示物体相对地面静止；
该物体在0～20s内匀的路程s＝4m，则其平均速度v＝＝＝0.2m/s。
故答案为：匀速；静止；0.2。
11．【解答】解：半导体二极管（发光二极管）中，电流只能从它的一端流向另一端，不能反向流动即单向导电性能；
由电路图可知，两盏灯泡的两端分别连在电源的两端，所以它们是并联的；
当闭合开关S后，电流从正极出发向下流经二极管的“﹣“极，此时二极管的电阻很大，所以处于断路状态，即灯泡L2不亮；电流从正极出发向上流经二极管的“+“极，二极管的电阻很小，所以处于短路状态，即上面的支路接通，所以灯泡L1亮。
故答案是：单向；并联；L1发光，L2不发光。
12．【解答】解：
流星体进入地球大气层，并与大气摩擦做功，机械能转化为内能，流星的内能增大，温度升高，因此该过程是通过做功的方式改变物体内能的，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同；
飞轮的转速是1800r/min＝30r/s，因为飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成2×30＝60个冲程，做功×60＝15（次）。
故答案为：做功；压缩；15。
13．【解答】解：由电路图可知，L1和L2是串联，电压表测L1两端的电压；因为电源电压为6V，因此电压表的量程为0～3V，其分度值为0.1V，故电压表示数为1.5V；
即L1两端的电压：U1＝1.5V；
由串联电路电压特点可知，L2两端的电压：U2＝U﹣U1＝6V﹣1.5V＝4.5V。
当开关S断开时，电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电压表的示数接近于电源电压，即6V。
故答案为：1.5；4.5；6。
14．【解答】解：（1）由图像可知，当A两端的电压UA＝3.0V时，通过的电流IA＝0.6A，
由I＝可得，元件A的电阻：
RA＝＝＝5Ω；
（2）将元件A、B串联后接在电源两端，流过元件A、B的电流是0.4A时，
由图像可知它们两端的电压分别为UA＝2.0V，UB＝2.5V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U＝UA+UB＝2.0V+2.5V＝4.5V；
（3）将元件A、B并联后接在1V的电源两端时，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，UA＝UB＝1V，
由图像可知，通过它们的电流分别为：
IA＝0.2A，IB＝0.1A，
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：
I＝IA+IB＝0.2A+0.1A＝0.3A，
电路每分钟消耗的电能为：
W＝UIt＝1V×0.3A×1×60s＝18J。
故答案为：5；4.5；18。
三、作图题（共7分）
15．【解答】解：延长线过凹透镜另一侧焦点的光线，经凹透镜发散后，将平行于主光轴；该光线平行于凸透镜的主光轴入射到凸透镜上，再经凸透镜折射后过凸透镜右侧的焦点F2，如图所示：

16．【解答】解：①根据平面镜成像的特点作出A1关于水面的像点A1′，连接A1′与人眼，交于水面一点O，过O点垂直水面作出法线，A1到O为入射光线，O到人眼为反射光线，如图所示；
②A2到O为入射光线，O到人眼为折射光线，如图所示：

17．【解答】解：据图可知，对于插座来说，左零线，右火线，所以上面的线是火线，右面的线是零线，故在连接灯泡时，开关接火线，灯泡接零线。两只“220V 40W”电灯在家庭电路中并联才能正常工作，又因为开关同时控制两灯，所以开关在干路上，即灯泡并联后再与开关串联。如图所示：

四、实验题（本大题3小题，共20分）
18．【解答】解：
（1）由图知：1cm之间有10个小格，所以1个小格代表的是0.1cm＝1mm，即此刻度尺的分度值为1mm；物体左端与8.00cm对齐，右端示数9.20cm，所以物体的长度为L＝9.20cm﹣8.00cm＝1.20cm；
秒表分针指在在3和4中间偏向“4”一侧；秒针指在在48.7s处，所以此时为3′48.7″＝228.7s；
从电能表上可以看出电能表的示数为155467，最后一位是小数，单位是kW•h，故电能表的读数为15546.7kW•h；
（2）实验中根据天平的两次测量值之差可以测量倒入量筒中酸奶的质量，故第二列的物理量为：烧杯和酸奶的总质量m1/g；第三列的物理量为：烧杯的质量m2/g；
天平的分度值为0.2g，则甲图中：m＝50g+20g+10g+2g＝82g；
丙图中：m'＝20g+10g+3.4g＝33.4g；
量筒中酸奶的质量：m＝m1﹣m2＝82g﹣33.4g＝48.6g；
由图可知，量筒的分度值为2mL，则酸奶的体积为：V＝40mL＝40cm3；
酸奶的密度：ρ＝＝＝1.215g/cm3。
故答案为：（1）1.20；228.7；15546.7；（2）烧杯和酸奶的总质量m1/g；烧杯的质量m2/g；40；1.215。
19．【解答】解：（1）测量温度的仪器是温度计，测量时间的仪器是秒表；
（2）由表格数据知，石蜡熔化时，不断吸收热量，温度不断升高，所以石蜡是非晶体；
冰熔化时，不断吸收热量，温度保持0℃不变，所以冰是晶体，冰从第3min开始熔化，到第9min结束，所以冰在第6min时是固液共存态。冰在第10min时，冰依据熔化完，是液态；图中所示水在99℃的时候，吸收热量，温度不变，水的沸点是99℃；
（3）水沸腾的特点是吸收热量，但温度不变，所以如图所示是小红探究水沸腾的温度随时间变化作出的图象是错误的；
（4）造成水先沸腾的原因可能有水的质量少、水的初温高、加了盖子热量散失少等；
（5）水的沸点是100℃，而酒精的沸点是78℃，所以不能用酒精温度计测量水的沸点。水银的沸点高于水的沸点，所以可以用水银温度计测量水的沸点。
故答案为：（1）温度计；（2）固液共存；石蜡；（3）错误；沸腾时水虽吸热 但温度保持不变；（4）所用的水比较少；（5）水银。
20．【解答】解：
（1）要求滑动变阻器的滑片P向左移动时，电压表示数变小，即电流变小，电阻变大，故右下接线柱连入电路中，如下所示：

（2）如果闭合开关，发现灯泡发光较暗，电流表有示数，则电路为通路，电路的电流较小，电路的电阻较大，任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零）且小于3V，则变阻器没有了变阻的作用，具体原因是将变阻器下面两个接线柱连入了电路中；
（3）由图乙知电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，为使小灯泡正常发光，达到额定电流0.25A，增大滑动变阻器的阻值，应该将滑片向A调节；
（4）根据实验数据绘成的I﹣U图像知，灯在额定电压下的电流为0.25A，由图可知小灯泡的额定功率是：
P＝ULI＝2.5V×0.25A＝0.625W；
由图知，当电压分别为0.5V、1.0V、1.5V和2.5V时，对应的电流分别为0.1A、0.15A、0.2A和0.25A，由欧姆定律R＝，对应的电阻分别为5Ω、6.7Ω、7.5Ω和10Ω，故在多次测量中，细心的小明发现：当电流表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比（即灯的电阻） 变大；
（5）灯的电压不能小于U′，由串联电路电压的规律及分压原理有：＝，
即 ＝，
U′＝1.8V，即他想让这四个定值电阻都能进行实验，则定值电阻两端电压值最小不得小于1.8V。
故答案为：（1）如上所示；（2）将变阻器下面两个接线柱连入了电路中；（3）0.3；A；（4）0.625；变大；（5）1.8。
五、计算题（本大题2小题，共13分）
21．【解答】解：（1）已知自行车行驶的速度v＝18km/h＝5m/s，所用时间t＝6min＝360s，
由v＝可得，6min通过的路程s＝vt＝5m/s×360s＝1800m；
（2）选择碳纤维材料，因为在强度相同时，体积相同时，密度小质量小，车较轻；
（3）已知选择碳纤维材料；
由ρ＝可得碳纤维车架的质量：
m1＝ρ碳纤维V＝1.6×103kg/m3×5×10﹣3m3＝8kg，
锰钢车架质量：
m2＝ρ锰钢V＝7.9×103kg/m3×5×10﹣3m3＝39.5kg，
所以，减轻的质量m＝m2﹣m1＝39.5kg﹣8kg＝31.5kg＝0.0315t。
答：（1）6min通过的路程为1800m；
（2）选择碳纤维材料；
（3）选择车架的质量与最重的材料的车架相比能够减轻0.0315t。
22．【解答】解：（1）当S1闭合、S2接b时，灯泡L与变阻器R串联，电压表测R两端的电压，
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，
所以，由P＝UI可得，电路中的电流：
I＝＝＝0.4A，
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：
UR＝U﹣UL＝5V﹣3V＝2V，
由I＝可得，滑动变阻器接入电路的阻值：
R＝＝＝5Ω；
（2）保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，定值电阻R0与变阻器R串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I′＝＝＝0.5A，
则R0的电功率：
P0＝（I′）2R0＝（0.5A）2×5Ω＝1.25W；
（3）当S1闭合、S2接a时，定值电阻R0与变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
当电压表的示数UR′＝3V时，R0两端的电压：
U0＝U﹣UR′＝5V﹣3V＝2V，
此时电路中的电流：
I″＝＝＝0.4A，
此时变阻器接入电路中的电阻：
R′＝＝＝7.5Ω，
所以，电路中的最小电流为0.4A，此时R0的电功率最小，则
P0小＝（I″）2R0＝（0.4A）2×5Ω＝0.8W。
答：（1）当S1闭合、S2接b，灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是5Ω；
（2）保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，R0的电功率是1.25W；
（3）当S1闭合、S2接a时，R0的最小电功率是0.8W。
六、综合能力题（本大题3小题，共18分）
23．【解答】解：（1）光具座的长度是1m，根据凸透镜实验的光具座至少为凸透镜焦距的4倍，所以凸透镜选择10cm；
（2）把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在桌面上，点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上，这样做的目的是使像能成在光屏的中央；
（3）由图可知，此时的物距大于像距，成倒立、缩小的实像，是照相机的应用；
（4）凸透镜成实像时，像与物体在蜡烛的两侧，此时应在蜡烛的异侧透过凸透镜观察实像，故应在C处；
（5）将另一只眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像也变得模糊了，向左移动光屏（即像变近了），又可以在光屏上看到烛焰清晰的像，说明该眼镜对光线有会聚作用，是凸透镜，应用于远视眼镜。
答案为：（1）10；（2）光屏的中央；（3）缩小；照相机；（4）C；（5）远视。
24．【解答】解：（1）可以从自然界直接获取的能源叫一次能源，核能属于一次能源，核裂变是可控的，核动力航母核反应堆中发生的是裂变反应；
（2）发电机的输出功率：
P输出＝U输出I输出＝1600V×5000A＝8×106W＝8000kW；
每一次储能时，发电机定子线圈产生的热量：
Q＝I2Rt＝（5000A）2×8×10﹣3Ω×45s＝9×106J；
（3）发电机的定子线圈产生的热量越少，电能转化为机械能的效率越高，根据Q＝I2Rt知，电流和通电时间一定，定子线圈的电阻越小产生的热量越少，而超导体的电阻为零，不产生热量，效率最高，故C正确；
（4）电动机主要将电能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能；
弹射体是电磁弹射系统的核心组成部分，是一种把输入的电能转换为动能的部件，与电动机的原理相同，故B正确。
故答案为：（1）一次；裂变；（2）8000；9×106J；（3）C；（4）B。
25．【解答】解：（1）打印笔工作时，PTC电阻发热，塑料受热会逐渐变软变稀，此时消耗电能，得到内能，即将电能转化为内能；
塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态是塑料由液态变成固态的凝固过程；
（2）由电路图可知，当S闭合、S1断开时，电路只有R1工作，电阻较大（大于并联时的总电阻），根据P＝可知，此时电路消耗的功率较小，为慢挡打印；
当再闭合开关S1时，两电阻并联，总电阻最小，根据P＝可知，此时总功率较大，为快挡打印；
根据图丙知PTC的电阻最小为800Ω，
该打印笔工作过程中的最大电流是：
I最大＝+＝+＝0.55A；
（3）由图像可知，当温度超过250℃时，电阻增大，根据P＝可知，功率减小，产热减慢，温度下降；
当温度低于250℃时，电阻减小，根据P＝可知，功率增大，产热加快，温度上升；
由图丙可知，温度为250℃时，一个发热电阻的阻值为1210Ω，
则一个发热体的功率：P＝＝＝40W，
因为R1、R2是相同的PTC发热电阻，打印笔工作有快、慢两挡。
所以快挡打印时，打印笔的电功率：P总＝2P＝2×40W＝80W，
打印笔快挡平均每分钟产生的热量为：
Q＝W＝P总t＝80W×60s＝4800J。
故答案为：（1）电；凝固；（2）闭合；0.55；（3）减小；4800。
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