广东省河源市紫金县2022-2023学年九年级上学期期末物理试卷(含答案)
展开2022-2023学年广东省河源市紫金县九年级(上)期末物理试卷
一、选择题:本大题共7小题,每小题3分,共21分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(3分)下列关于电压、电流和电功率的叙述,最接近实际的是( )
A.家用液晶电视的电功率约为800W
B.家用电冰箱的电流约为10A
C.我国家庭电路的电压为220V
D.对人体安全的电压不高于220V
2.(3分)中国物理学家在超导研究领域的重大突破,有望提高能源利用效率与传输效率。超导材料能用来制作( )
A.高压输电线 B.白炽灯灯丝
C.电烤炉电阻丝 D.压敏电阻
3.(3分)下列有关热学的说法正确的是( )
A.0℃的冰没有内能
B.物体温度升高,内能增大
C.物体温度越高,所含热量越多
D.燃料燃烧越充分,其热值越大
4.(3分)如图为汽油机工作循环中的某个冲程,关于此冲程的说法正确的是( )
A.进气门打开,排气门关闭
B.喷油嘴喷出雾状汽油
C.靠飞轮的惯性完成
D.内能转化为机械能
5.(3分)安全用电是每一位中学生应有的常识,下列做法符合安全用电原则的是( )
A.用湿手按开关
B.用木棍取下落在高压线上的风筝
C.使用测电笔辨别火线、零线时,手要接触笔尾的金属体
D.家用电器着火时立即用水灭火
6.(3分)下列四种情景中,能说明分子间存在斥力的是( )
A.①酒精和水混合后总体积变小
B.②左边肥皂膜戳破后棉线被拉向右边
C.③抽去玻璃板后,空气瓶内也慢慢变成红棕色
D.④注射器里的空气很难被压缩
7.(3分)连接在电路中的甲、乙两导体,通过它们的电流与其两端电压的关系如图所示,由图中信息可知( )
A.若增大甲导体的横截面积,则其电阻变大
B.当乙导体两端电压为0时,其电阻为0
C.乙导体为定值电阻
D.若将导体甲和乙并联在电源电压为2V的电路中,则干路中的电流为0.6A
二、填空题:本大题共7小题,每空1分,共21分.
8.(3分)小红和几个同学在竹海当中散步,翠竹的清香四处飘散,这是 现象,该现象表明组成物质的分子在不停地 ;春天里,挖几棵春笋,能做一顿美味 (选填“做功”或“热传递”)的方式使笋的内能增加。
9.(3分)原子是由原子核和核外 组成。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 (选填“同种”或“异种”)电荷相互排斥而张开。
10.(3分)小明仔细观察了家中的电能表,表盘信息如图所示,由此可知小明家同时工作的用电器总功率最大不能超过 W;在家庭电路中,各用电器之间是 的;当电路中只有一个电饭煲正常工作1min时,电能表的转盘转了24转 kW•h。
11.(3分)如图所示,若闭合开关S2,断开开关S1、S3,则灯 (选填“L1”或“L2”)能发光;若需要灯L1、L2并联,则应闭合开关 ;若同时闭合开关 ,则会使电源短路。
12.(3分)如图所示电路中,R1=R2=10Ω。当开关S闭合时,电流表的示数为0.6A,电源电压为 V;若把电流表换成电压表,电压表示数为 V;这两种情况下R2消耗的功率之比为 。
13.(3分)如图是汽油机的能量流向图,根据图中给出的信息可知,该内燃机的效率为 %。在能量的利用过程中,大量向外散失的能量不会自动再汇集回来,这说明能量的转化和转移具有 。人们用水作汽车冷却剂,是利用了水 大的性质。
14.(3分)甲醛对人体有严重的危害,因此房屋装修后,检测甲醛污染指数很重要。如图甲所示是技术员设计的检测甲醛污染指数的电路。电源电压恒为3V,R0为10Ω的定值电阻,R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻,污染指数随R变化的图象如图所示,50~100属于中度污染,100以上属于重度污染。当电压表示数为1.5V时 污染;当污染指数减小时,电流表的示数将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),电压表与电流表示数的比值将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
三、作图题:本题7分.
15.(2分)如图所示电路,请在图中〇位置画上电流表或电压表,使闭合开关S后两灯均发光。
16.(2分)光控开关在天黑时自动闭合,声控开关在有声音时自动闭合。请用笔画线代替导线,将图中的器材连接成只有在夜晚且有人经过发声时
17.(3分)如图所示,在遵守安全用电原则的前提下,请用笔画线代替导线将三孔插座、电灯和控制电灯的开关正确接入家庭电路中。
四、实验题:本大题共3小题,第16小题7分,第17、18小题各6分,共19分.
18.(7分)小明用相同的酒精灯分别给水和某液体加热(如图甲),以探究水和某液体的吸热能力。
(1)在安装实验器材时,正确的安装顺序是 (选填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)实验中用到天平这一测量工具,目的是控制水和液体的 相同。除了天平和图中的器材以外,还需要的测量工具是 。
(3)实验是通过 (选填“加热时间”或“温度计的示数”)比较物质吸收热量的多少;通过 判断物质的吸热能力。
(4)根据实验数据,小明作出了水和该液体的温度随加热时间变化的图象如图乙所示。由图象可知,该液体的温度比水的温度升高得 (选填“快”或“慢”),这表明 (选填“该液体”或“水”)的吸热本领更强。
19.(6分)如图所示,在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,现有以下实验器材:额定电压为3.8V的小灯泡(正常发光时电阻约为12Ω),规格分别为R1(10Ω,1A)、R2(20Ω,1A)、R3(50Ω,1A)的滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)为了完成该实验,应选用滑动变阻器 (选填“R1”“R2”或“R3”)。
(2)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(3)正确连接电路,闭合开关S后,无论怎样移动滑片P,电压表有示数且示数为12V。若电路中只有一个用电器出现故障,则出现故障的原因是 。
(4)排除故障后,继续实验,将滑片P移到某一位置时,为测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,直至电压表的示数为3.8V,此时电流表的示数如图丙所示 A,则小灯泡的额定功率是 W。
20.(6分)如图是探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气。
(1)在图甲中,通过两电热丝的电流大小 (选填“相等”或“不相等”);用图甲装置探究的是电流通过导体产生的热量与导体 的关系。
(2)用图乙装置探究的是电流通过导体产生的热量与 的关系。
(3)实验是通过观察U形管中液面的 来比较各容器中电热丝产生热量的多少。这种探究问题的方法叫 法。该实验探究中还利用了 法。
五、计算题:本大题共2小题,第19小题6分,第20小题7分,共13分.
21.(6分)在如图所示电路中,电源电压为9伏且不变,电阻R2的阻值为10欧。闭合开关S,电流表A的示数为1.2安,求:
(1)通过电阻R2的电流I2;
(2)电阻R1的阻值。
22.(7分)如图是某种家用电热水器的简化电路图,开关S可根据水温切换成加热和保温两种状态,R1、R2都是发热电阻,热水器主要参数如下表。求:[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
额定电压
220V
容积
10L
加热功率
880W
保温功率
100W
(1)在加热状态下,电热水器正常工作10min产生的热量;
(2)水箱中装满初温为25℃的水,加热使水温度升高到45℃,水吸收的热量;
(3)R2的阻值。
六、综合能力题:本大题共3小题,第21、22小题各6分,第23小题7分,共19分.
23.(6分)如图甲是某品牌家用电吹风简化图,其电路如图乙所示,R1、R2为电阻丝,M为电动机。通过调节开关,可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
(1)要使电吹风正常工作,图甲中的A处应安装 ,B处应安装 。(均选填“电动机”或“电阻丝”)
(2)如图乙,要使电吹风处于“冷风”状态,应闭合开关 ;要使电吹风处于“暖风”状态,应闭合开关 ;要使电吹风处于“热风”状态,应闭合开关 。
(3)电吹风用了几年后,由于电阻丝的升华,实际发热功率会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
24.(6分)阅读短文,回答问题。
揭秘“雪蜡车”
如图甲所示,一台看似普通的红色厢卡犹如变形金刚,可迅速伸展出近百平方米的空间。这是全世界单层厢体面积最大的雪蜡车,雪蜡车总体空间布局、人机及信息环境交互系界面、空气、噪声、光色等已经具备形成行业标准能力,是一次领先的、典型的中国创造。据了解,配备了国内最大功率的氢燃料电池,如图乙所示(负极),经过催化剂(铂)的作用,失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜(正极)。而电子是不能通过质子交换膜的,电子只能经外电路到达燃料电池阴极板,与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧可以从空气中获得,因此只要不断地给阳极板供应氢,并及时把水分带走,就可以不断地提供电能,实际效率能达60%~80%,是普通内燃机热机效率的2~3倍。
(1)氢燃料电池在使用过程中氢气 (选填“有”或“没有”)发生燃烧现象;
(2)氢燃料电池是将氢的 能直接转化为 能;
(3)在燃料电池外电路,电流方向 (选填“从A到B”或“从B到A”);
(4)若该雪蜡车氢燃料电池的转换效率为70%,车上有50kg的氢燃料。该车以54km/h的速度匀速行驶时输出功率为49kW。已知氢的能量密度值是1.4×108J/kg,则50kg的氢燃料可产生 J的电能,这些氢燃料可使该车以54km/h的速度匀速行驶 km。
25.(7分)小明用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)本实验的原理是 。
(2)正确连接电路后,当闭合开关S后,读得电压表的示数为2.1V,则Rx= Ω。
(3)该实验中,滑动变阻器除了对电路有保护作用外,另一个作用是 。
(4)小明用一个小灯泡替换了电路中的Rx,改变滑动变阻器的滑片位置后测出若干组电压表和电流表的示数,然后根据测得的数据作出了电流随电压变化的图象如图乙所示,其图象是曲线而不是一条直线 。
(5)若实验中只有一个电压表和一个已知电阻R0,电源电压未知,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx请将以下实验步骤补充完整。
①先闭合S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1。
②再 ,用电压表测出电源的电压为U。
③请写出Rx的表达式:Rx= (用已知量和测量量表示)。
2022-2023学年广东省河源市紫金县九年级(上)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题:本大题共7小题,每小题3分,共21分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(3分)下列关于电压、电流和电功率的叙述,最接近实际的是( )
A.家用液晶电视的电功率约为800W
B.家用电冰箱的电流约为10A
C.我国家庭电路的电压为220V
D.对人体安全的电压不高于220V
【解答】解:A、家用液晶电视的电功率约为200W,故A错误;
B、正常工作的家用电冰箱的电流约为1A;
C、我国家庭电路的电压为220V;
D、对人体安全的电压不高于36V。
故选:C。
2.(3分)中国物理学家在超导研究领域的重大突破,有望提高能源利用效率与传输效率。超导材料能用来制作( )
A.高压输电线 B.白炽灯灯丝
C.电烤炉电阻丝 D.压敏电阻
【解答】解:超导材料的特点就是在温度很低时电阻为零,利用超导体的零电阻可以实现远距离输电;
白炽灯泡的灯丝、电烤炉的发热电阻丝,不能用超导体材料制作,故A符合题意。
故选:A。
3.(3分)下列有关热学的说法正确的是( )
A.0℃的冰没有内能
B.物体温度升高,内能增大
C.物体温度越高,所含热量越多
D.燃料燃烧越充分,其热值越大
【解答】解:A、一切物体都具有内能,故A错误。
B、物体的温度升高、状态不变,故B正确;
C、热量是一个过程量、具有热量;
D、热值是燃料的一种特性,故D错误。
故选:B。
4.(3分)如图为汽油机工作循环中的某个冲程,关于此冲程的说法正确的是( )
A.进气门打开,排气门关闭
B.喷油嘴喷出雾状汽油
C.靠飞轮的惯性完成
D.内能转化为机械能
【解答】解:观察图可知,汽油机的进气门和排气门都关闭,气缸内汽油和空气的混合气体发生燃烧,将内能转化为机械能,不需要靠飞轮惯性完成,D正确。
故选:D。
5.(3分)安全用电是每一位中学生应有的常识,下列做法符合安全用电原则的是( )
A.用湿手按开关
B.用木棍取下落在高压线上的风筝
C.使用测电笔辨别火线、零线时,手要接触笔尾的金属体
D.家用电器着火时立即用水灭火
【解答】解:A、生活用水是导体,容易发生触电事故;
B、因为高压输电线上是高压,可能会发生高压电弧触电;
C、使用测电笔时,手接触笔尾金属体,接触零线时氖管不发光;
D、家用电器失火,由于生活用水是导体,当人接触时,故D不符合安全用电原则。
故选:C。
6.(3分)下列四种情景中,能说明分子间存在斥力的是( )
A.①酒精和水混合后总体积变小
B.②左边肥皂膜戳破后棉线被拉向右边
C.③抽去玻璃板后,空气瓶内也慢慢变成红棕色
D.④注射器里的空气很难被压缩
【解答】解:A、酒精和水混合后总体积变小,故A不符合题意;
B、左边肥皂膜戳破后棉线被拉向右边,故B不符合题意;
C、抽去玻璃板后,说明分子在永不停息地做无故则运动;
D、注射器里的空气很难被压缩,故D符合题意。
故选:D。
7.(3分)连接在电路中的甲、乙两导体,通过它们的电流与其两端电压的关系如图所示,由图中信息可知( )
A.若增大甲导体的横截面积,则其电阻变大
B.当乙导体两端电压为0时,其电阻为0
C.乙导体为定值电阻
D.若将导体甲和乙并联在电源电压为2V的电路中,则干路中的电流为0.6A
【解答】解:A、电阻是导体的特性、长度,在导体的材料,若增大甲导体的横截面积,故A错误;
B、电阻是导体的特性、长度,与导体两端的电压和通过的电流无关,其电阻不为0Ω;
C、由图可知,即通过的电流与两端的电压成正比,而乙的图像不是直线,故C错误;
D、并联电路中电源电压等于各个支路两端的电压;由图可知,由图可知,通过乙的电流为0.8A,故D正确。
故选:D。
二、填空题:本大题共7小题,每空1分,共21分.
8.(3分)小红和几个同学在竹海当中散步,翠竹的清香四处飘散,这是 扩散 现象,该现象表明组成物质的分子在不停地 做无规则运动 ;春天里,挖几棵春笋,能做一顿美味 热传递 (选填“做功”或“热传递”)的方式使笋的内能增加。
【解答】解:能闻到翠竹的清香,属于扩散现象。
炒笋的过程中,笋吸收热量,是通过热传递的方式使其内能增加的。
故答案为:扩散;做无规则运动。
9.(3分)原子是由原子核和核外 电子 组成。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 同种 (选填“同种”或“异种”)电荷相互排斥而张开。
【解答】解:原子是由原子核和核外电子组成。毛皮摩擦过的橡胶棒对电子的束缚能力强,如图所示。
故答案为:电子;得到。
10.(3分)小明仔细观察了家中的电能表,表盘信息如图所示,由此可知小明家同时工作的用电器总功率最大不能超过 4400 W;在家庭电路中,各用电器之间是 并联 的;当电路中只有一个电饭煲正常工作1min时,电能表的转盘转了24转 0.02 kW•h。
【解答】解:(1)由图可知,电能表的额定最大电流是20A最大=UI最大=220V×20A=4400W;
(2)家庭电路中各用电器之间可以单独工作,各用电器之间是并联的;
1200r/(kW•h)表示电路中没消耗1kW•h电能,电能表的转盘转过1200转,
则电能表的转盘转了24转,电饭煲消耗的电能:W=;。
故答案为:4400;并联。
11.(3分)如图所示,若闭合开关S2,断开开关S1、S3,则灯 L1 (选填“L1”或“L2”)能发光;若需要灯L1、L2并联,则应闭合开关 S1、S2 ;若同时闭合开关 S1、S3 ,则会使电源短路。
【解答】解:如果闭合开关S2,断开开关S1、S2,灯L2没有连入电路,电流只流经灯L1,故L8亮,灯L2不发光;
如果需要L1、L6灯并联,电流的路径有两条,需要闭合开关S1、S2;
同时闭合开关S7、S3,电流依次流经S3、S6,然后流回电源的负极,引起电源短路。
故答案为:L1;S1、S5;S1、S3。
12.(3分)如图所示电路中,R1=R2=10Ω。当开关S闭合时,电流表的示数为0.6A,电源电压为 6 V;若把电流表换成电压表,电压表示数为 3 V;这两种情况下R2消耗的功率之比为 4:1 。
【解答】解:当开关S闭合时,电阻R1被短路,只有电阻R2接入电路,
根据I=得电源电压为:
U=IR8=0.6A×10Ω=2V;
R2消耗的功率为:
P2=I8R2=(0.2A)2×10Ω=3.6W;
若把电流表换成电压表,两电阻串联1两端的电压,此时电路中的的电流为:
I′===0.7A,
R2两端的电压为:
U2=I′R2=0.3A×10Ω=4V,即电压表示数为3V;
R2消耗的功率为:
P4′=I′2R2=(3.3A)2×10Ω=2.9W,
所以这两种情况下R2消耗的功率之比为:
P4:P2′=3.2W:0.9W=8:1。
故答案为:6;8;4:1。
13.(3分)如图是汽油机的能量流向图,根据图中给出的信息可知,该内燃机的效率为 30 %。在能量的利用过程中,大量向外散失的能量不会自动再汇集回来,这说明能量的转化和转移具有 方向性 。人们用水作汽车冷却剂,是利用了水 比热容 大的性质。
【解答】解:由图可知,有用功的能量:100%﹣33%﹣30%﹣7%=30%;
在能量的利用过程中,大量向外散失的能量不会自动再汇集回来;
用水作汽车冷却剂是利用了水的比热容大的特点,在同等情况下。
故答案为:30;方向性。
14.(3分)甲醛对人体有严重的危害,因此房屋装修后,检测甲醛污染指数很重要。如图甲所示是技术员设计的检测甲醛污染指数的电路。电源电压恒为3V,R0为10Ω的定值电阻,R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻,污染指数随R变化的图象如图所示,50~100属于中度污染,100以上属于重度污染。当电压表示数为1.5V时 重度 污染;当污染指数减小时,电流表的示数将 变小 (选填“变大”、“不变”或“变小”),电压表与电流表示数的比值将 不变 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S后0与可变电阻R串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,当电压表示数为5.5V时R=U﹣U0=7V﹣1.5V=4.5V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,此时电路中的电流:I==,即=,
解得:R=10Ω,
由图乙可知,甲醛污染指数大于100;
(2)由图乙可知,当污染指数减小时,电路的总电阻变大,
由I=可知,即电流表的示数将变小,
由R=可知0的阻值,则其比值不变。
故答案为:重度;变小。
三、作图题:本题7分.
15.(2分)如图所示电路,请在图中〇位置画上电流表或电压表,使闭合开关S后两灯均发光。
【解答】解:由图可知,左侧圈串联在电路中,下方的圈与灯泡并联,如图所示:
16.(2分)光控开关在天黑时自动闭合,声控开关在有声音时自动闭合。请用笔画线代替导线,将图中的器材连接成只有在夜晚且有人经过发声时
【解答】解:经分析可知,光控开关和声控开关串联共同控制灯泡的亮暗
17.(3分)如图所示,在遵守安全用电原则的前提下,请用笔画线代替导线将三孔插座、电灯和控制电灯的开关正确接入家庭电路中。
【解答】解:(1)灯泡接法:火线进入开关,再进入灯泡顶端的金属点,这样在断开开关能切断火线。既能控制灯泡。
(2)三孔插座的接法:上孔接地线;左孔接零线。如图所示:
四、实验题:本大题共3小题,第16小题7分,第17、18小题各6分,共19分.
18.(7分)小明用相同的酒精灯分别给水和某液体加热(如图甲),以探究水和某液体的吸热能力。
(1)在安装实验器材时,正确的安装顺序是 自下而上 (选填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)实验中用到天平这一测量工具,目的是控制水和液体的 质量 相同。除了天平和图中的器材以外,还需要的测量工具是 秒表 。
(3)实验是通过 加热时间 (选填“加热时间”或“温度计的示数”)比较物质吸收热量的多少;通过 加热相同的时间,比较升高的温度 判断物质的吸热能力。
(4)根据实验数据,小明作出了水和该液体的温度随加热时间变化的图象如图乙所示。由图象可知,该液体的温度比水的温度升高得 快 (选填“快”或“慢”),这表明 水 (选填“该液体”或“水”)的吸热本领更强。
【解答】解:(1)用酒精灯加热时,要使用外焰加热,所以器材的组装顺序应自下而上;
(2)本题探究不同物质吸热能力,依据控制变量法,即需要用天平测质量;实验中需要控制水和煤油的质量相同;
(3)根据转换法可知,本实验通过加热时间判断物质吸收热量的多少,比较升高的温度判断物质的吸热能力强弱。
(4)由图象可知,某液体的温度比水的温度升高得快。
故答案为:(1)自下而上;(2)质量;(3)加热时间,比较升高的温度;水。
19.(6分)如图所示,在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,现有以下实验器材:额定电压为3.8V的小灯泡(正常发光时电阻约为12Ω),规格分别为R1(10Ω,1A)、R2(20Ω,1A)、R3(50Ω,1A)的滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)为了完成该实验,应选用滑动变阻器 R3 (选填“R1”“R2”或“R3”)。
(2)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(3)正确连接电路,闭合开关S后,无论怎样移动滑片P,电压表有示数且示数为12V。若电路中只有一个用电器出现故障,则出现故障的原因是 小灯泡断路 。
(4)排除故障后,继续实验,将滑片P移到某一位置时,为测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 B (选填“A”或“B”)端移动,直至电压表的示数为3.8V,此时电流表的示数如图丙所示 0.3 A,则小灯泡的额定功率是 1.14 W。
【解答】解:(1)小灯泡的额定电压为3.8V,正常发光时电阻约为12Ω=≈0.32A;
根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为U滑=U﹣U额=12V﹣8.8V=8.7V,
则滑动变阻器的阻值为:
R滑===25.6Ω3;
(2)小灯泡的额定电压为8.8V,故电压表选用大量程并联在电灯泡两端
;
(3)正确连接电路,闭合开关S后,小灯泡均不亮;电压表有示数且示数为12V,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,若电路中只有一个用电器出现故障;
(4)由图甲可知,电压表选用大量程,电压表的示数如图乙所示,其示数为3V,为测量小灯泡的额定功率,根据串联电路电压规律,根据分压原理,故应将滑片P向B端移动,此时电流表的示数如图丙所示,分度值3.02A,则小灯泡额定功率为:
P=UI=3.8V×7.3A=1.14W。
故答案为:(1)R7;(2)见解答图;(3)小灯泡断路;0.3。
20.(6分)如图是探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气。
(1)在图甲中,通过两电热丝的电流大小 相等 (选填“相等”或“不相等”);用图甲装置探究的是电流通过导体产生的热量与导体 电阻 的关系。
(2)用图乙装置探究的是电流通过导体产生的热量与 电流 的关系。
(3)实验是通过观察U形管中液面的 高度差 来比较各容器中电热丝产生热量的多少。这种探究问题的方法叫 转换 法。该实验探究中还利用了 控制变量 法。
【解答】解:(1)在图甲中,将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,导体的电阻大小不同。
(2)在图乙中,电阻和通电时间是相同的,故探究导体产生的热量与通过导体的电流的关系。
(3)电流通过电热丝产生热量的多少不能直接观察,实验中通过U形管中液面的高度差的变化来反映;电流产生热量跟导体的电阻大小,实验中采用了控制变量法。
故答案为:(1)相等;电阻;(3)高度差;控制变量。
五、计算题:本大题共2小题,第19小题6分,第20小题7分,共13分.
21.(6分)在如图所示电路中,电源电压为9伏且不变,电阻R2的阻值为10欧。闭合开关S,电流表A的示数为1.2安,求:
(1)通过电阻R2的电流I2;
(2)电阻R1的阻值。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流;
(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过电阻R2的电流为:
I2===0.9A;
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R4的电流:
I1=I﹣I2=7.2A﹣0.5A=0.3A,
电阻R2的阻值:
R1===30Ω。
答:(1)通过电阻R4的电流为0.9A;
(2)电阻R4的阻值为30Ω。
22.(7分)如图是某种家用电热水器的简化电路图,开关S可根据水温切换成加热和保温两种状态,R1、R2都是发热电阻,热水器主要参数如下表。求:[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
额定电压
220V
容积
10L
加热功率
880W
保温功率
100W
(1)在加热状态下,电热水器正常工作10min产生的热量;
(2)水箱中装满初温为25℃的水,加热使水温度升高到45℃,水吸收的热量;
(3)R2的阻值。
【解答】解:
(1)已知P加热=880W,时间t=10min=600s,
则正常加热10min电热水器产生的热量Q=W=Pt=880W×600s=5.28×105J;
(2)已知电热水器的容积V=10L=10dm2=0.01m3,
由ρ=可知
m=ρV=7.0×103kg/m2×0.01m3=10kg,
则水吸收的热量:
Q=cm(t﹣t7)=4.2×102 J/(kg•℃)×10kg×(45℃﹣25℃)=8.4×104J;
(3)当开关S跳至a触点位置时,只有电阻R1接入电路,电路的总电阻较小可知,即电热水器处于加热状态,
由P=可得1的阻值:
R1===55Ω,
开关S跳至b触点位置时,两电阻串联,电热水器处于保温状态可得
R===484Ω,
根据串联电路电阻规律可知,加热电阻R2的阻值:
R8=R﹣R1=484Ω﹣55Ω=429Ω。
答:(1)在加热状态下,电热水器正常工作10min产生的热量是5.28×105J;
(2)水箱中装满初温为25℃的水,加热使水温度升高到45℃5J的热量;
(3)R2的阻值为429Ω。
六、综合能力题:本大题共3小题,第21、22小题各6分,第23小题7分,共19分.
23.(6分)如图甲是某品牌家用电吹风简化图,其电路如图乙所示,R1、R2为电阻丝,M为电动机。通过调节开关,可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
(1)要使电吹风正常工作,图甲中的A处应安装 电阻丝 ,B处应安装 电动机 。(均选填“电动机”或“电阻丝”)
(2)如图乙,要使电吹风处于“冷风”状态,应闭合开关 S ;要使电吹风处于“暖风”状态,应闭合开关 S、S1 ;要使电吹风处于“热风”状态,应闭合开关 S、S1、S2 。
(3)电吹风用了几年后,由于电阻丝的升华,实际发热功率会 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【解答】解:
(1)电吹风是利用电动机将被加热电阻附近的空气吹出而产生热风的,所以A处应为电阻丝;
(2)要使电吹风处于“冷风”状态,则内部加热电阻不能接入电路,不闭合其他开关,只需要将一根电阻丝接入电路,此时应闭合S、S1,仅电阻丝R1和电动机工作;要使电吹风处于“热风”状态,分析电路图可知、S5、S2,使电阻丝R1、R2和电动机同时工作;
(3)由于电阻丝的升华,会导致灯丝变细,电阻变大,由公式P=,电阻丝的实际发热功率变小。
故答案为:(1)电阻丝;电动机;S、S1;S、S7、S2;(3)变小。
24.(6分)阅读短文,回答问题。
揭秘“雪蜡车”
如图甲所示,一台看似普通的红色厢卡犹如变形金刚,可迅速伸展出近百平方米的空间。这是全世界单层厢体面积最大的雪蜡车,雪蜡车总体空间布局、人机及信息环境交互系界面、空气、噪声、光色等已经具备形成行业标准能力,是一次领先的、典型的中国创造。据了解,配备了国内最大功率的氢燃料电池,如图乙所示(负极),经过催化剂(铂)的作用,失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜(正极)。而电子是不能通过质子交换膜的,电子只能经外电路到达燃料电池阴极板,与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧可以从空气中获得,因此只要不断地给阳极板供应氢,并及时把水分带走,就可以不断地提供电能,实际效率能达60%~80%,是普通内燃机热机效率的2~3倍。
(1)氢燃料电池在使用过程中氢气 没有 (选填“有”或“没有”)发生燃烧现象;
(2)氢燃料电池是将氢的 化学 能直接转化为 电 能;
(3)在燃料电池外电路,电流方向 从B到A (选填“从A到B”或“从B到A”);
(4)若该雪蜡车氢燃料电池的转换效率为70%,车上有50kg的氢燃料。该车以54km/h的速度匀速行驶时输出功率为49kW。已知氢的能量密度值是1.4×108J/kg,则50kg的氢燃料可产生 4.9×109 J的电能,这些氢燃料可使该车以54km/h的速度匀速行驶 1500 km。
【解答】解:(1)由材料可知氢燃料电池在使用过程中氢气没有发生燃烧现象;
(2)由材料可知氢燃料电池是将氢的化学能直接转化为电能;
(3)从图中信息可知:在燃料电池外电路,电流方向从B到A。
(4)50kg的氢燃料产生的热量:
Q=mq=50kg×1.4×105J/kg=7×109J
50kg的氢燃料产生的电能:
W=Qη=7×109J×70%=4.2×109J
该车行驶所用的时间:
t===100000s,
54km/h=15m/s
这些氢燃料可使该车以432km/h的速度匀速行驶的路程:
s=vt=15m/s×100000s=1500000m=1500km。
故答案为:(1)没有;(2)化学;电;(4)7.9×109;1500。
25.(7分)小明用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)本实验的原理是 R= 。
(2)正确连接电路后,当闭合开关S后,读得电压表的示数为2.1V,则Rx= 7 Ω。
(3)该实验中,滑动变阻器除了对电路有保护作用外,另一个作用是 改变电阻两端的电压 。
(4)小明用一个小灯泡替换了电路中的Rx,改变滑动变阻器的滑片位置后测出若干组电压表和电流表的示数,然后根据测得的数据作出了电流随电压变化的图象如图乙所示,其图象是曲线而不是一条直线 灯丝的电阻随温度升高而增大 。
(5)若实验中只有一个电压表和一个已知电阻R0,电源电压未知,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx请将以下实验步骤补充完整。
①先闭合S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1。
②再 闭合S1 ,用电压表测出电源的电压为U。
③请写出Rx的表达式:Rx= •R0 (用已知量和测量量表示)。
【解答】解:(1)在伏安法测电阻的实验中,用电压表测电阻两端的电压,根据R=x的阻值,所以伏安法测电阻的实验原理是R=;
(2)正确连接电路后,当闭合开关S后,电流表的示数为0.3Ax===7Ω;
(3)在伏安法测电阻的实验中,为了减小误差,故该实验中,另一个作用是改变电阻两端的电压;
(4)由图乙可知,当灯泡两端电压增大,根据P=UI可知,温度升高,故灯泡电流随电压变化的图象不是一条直线;
(5)实验步骤:
①先闭合S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U3;
②再闭合S1,用电压表测出电源的电压为U;
③在步骤②中,闭合S和S1,R8短路,用电压表测出待测电阻两端的电压即电源电压为U;
在步骤①中,两电阻串联x两端的电压为U1,根据串联电路电压的规律,定值电阻两端的电压U0=U﹣U3,
根据串联电路分压原理,
==,
则Rx的表达式:Rx=•R0。
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