2023年上海市虹口区中考物理二模试卷(含答案)
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一、选择题(本大题共6题,每题2分,共12分。每题只有一个正确选项)
1.(2分)下列粒子中,带负电的是( )
A.电子 B.中子 C.质子 D.核子
2.(2分)能分辨出钢琴声和小提琴声的主要依据是( )
A.响度 B.音调 C.音色 D.振幅
3.(2分)首先发现电流磁效应的物理学家是( )
A.牛顿 B.奥斯特 C.托里拆利 D.阿基米德
4.(2分)如图所示,O为杠杆的支点,A点悬挂一重物,为使杠杆在水平位置平衡,若在B点施加一个力并使该力最小,该力应沿( )
A.BM方向 B.BN方向 C.BP方向 D.BQ方向
5.(2分)将物体放在凸透镜前20厘米处,在透镜另一侧的光屏上成倒立放大的像,则凸透镜的焦距可能是( )
A.5厘米 B.10厘米 C.15厘米 D.30厘米
6.(2分)P、Q是同一直线上相距6米的两点,甲、乙两小车分别经过P点向Q点做直线运动,它们的s﹣t图像分别如图(a)(b)所示。甲、乙在经过Q点后距Q点2米处相遇,则( )
A.甲比乙早1秒通过Q点 B.乙比甲早1秒通过Q点
C.甲比乙早3秒通过P点 D.乙比甲早3秒通过P点
二、填空题(本大题共7题,共23分)
7.(3分)教室里的电灯是 连接的(选填“串联”或“并联”),它们正常工作时的电压为 伏,测量它们消耗电能多少的仪表是 表。
8.(3分)生活中蕴含着很多物理知识:运动员把铅球掷出,这主要表明力可以改变物体的 。春天的公园里花香四溢,这是由于分子在不停地做 运动形成的,并且温度越 (选填“高”或“低”),分子运动越剧烈。
9.(3分)电梯匀速下降时,以电梯厢为参照物,电梯厢内的货物是 的(选填“运动”或“静止”);其重力势能 ,惯性 。(后两空均选填“增大”“不变”或“减小”)
10.(3分)体积为1×10﹣3米3的物体,浸没在水中时受到浮力的大小为 牛,若该物体受到的重力为20牛,其受到重力和浮力的合力大小为 牛,方向为竖直 。
11.(3分)某导体两端的电压为6伏,5秒内通过该导体横截面的电荷量为3库,通过该导体的电流为 安,该导体的电阻为 欧,若导体两端的电压变为12伏,则导体的电阻为 欧。
12.(5分)在如图所示的电路中,电源电压为U0,电阻R1、R2的阻值均为R0,闭合开关S,发现电压表示数变小。现电路中是否存在故障未知,仅知若电路存在故障,可能发生在电阻R1、R2上,其他元件仍保持完好。请写出电路所有可能的情况,以及闭合开关S后相对应的电流表和电压表的示数。
13.(3分)小王在观看“天宫课堂”时,观察到宇航员将两端开口的塑料管插入水槽后,管中水面会上升。于是他在实验室中开展研究,过程如下。
①他先将塑料管甲插入水槽,如图(a)所示,管内外水面相平,这是由于塑料管与水槽构成了一个 。
②他换用塑料管乙、丙进行实验,发现插入水槽后乙、丙两管内水面上升到不同位置,如图(b)所示。比较塑料管乙、丙的粗细和管内水面上升的高度,可得: ,管内外水面高度差越大。
③他在“天宫课堂”中看到的实验现象如图(c)所示,对比图(b)发现:太空中管内水面上升比在地球上显著,丙管中水喷出。为了探究原因,他查阅资料后得知:
(a)液体分子间存在的相互作用力可以形成向上的合力F;
(b)“天宫课堂”的实验处于微重力环境。
请结合上述信息分析造成图(c)所示现象的原因: 。
三、作图题(本大题共2题,共5分)
14.(2分)根据平面镜成像特点,在图中画出物体AB在平面镜MN中所成的像A'B'。
15.(3分)在如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:闭合电键S后,向右移动滑动变阻器的滑片P过程中,小灯泡L亮度不变,电流表的示数变小。
四、综合题(本大题共5题,共30分)
16.(6分)质量为0.2千克的水温度升高10℃,求水吸收的热量Q吸。[c水=4.2×103焦/(千克•℃)]
17.(6分)物体在50牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动,10秒内前进了2米。求此过程中拉力所做的功W和功率P。
18.(6分)如图所示,均匀正方体甲和盛有水的轻质薄壁圆柱形容器乙置于水平地面,甲、乙底面积相同。甲的质量与乙容器中水的质量均为2千克,甲的密度为2×103千克/米3,乙容器中水的深度为0.2米。
①求水的体积V水。
②求水对容器底部的压强p水。
③将甲沿水平方向切去一半,求甲剩余部分对地面的压强p甲。
19.(6分)在如图所示的电路中,电源电压为12伏,M、N两点间可接入不同元件。现有阻值为10欧的定值电阻R1、标有“20Ω 2A”字样的滑动变阻器R2、阻值未知的定值电阻R0。
①若将R1接入M、N间,求:
(a)通过R1的电流I1。
(b)10秒内电流通过R1所做的功W1。
②若将变阻器R2分别与电阻R1、R0串联后接入M、N间,移动变阻器的滑片,发现两电路中电流表示数最大值的差值为1安。求R2与R0串联后电流表示数的最小值Imin。
20.(6分)小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍)、滑动变阻器两个(分别标有“20Ω 2A”“50Ω 2A”字样)、待测小灯(标有“3.8V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。他选取一个变阻器进行实验,正确连接电路且实验步骤正确。他闭合开关并记录第一组数据,然后移动变阻器滑片到中点附近时,发现电流表指针自原位置偏转了半小格,如图(a)所示,他记录此示数为0.15安,电压表示数如图(b)所示。他设法使小灯泡正常发光,发现正常发光时电流表示数为0.2安。
①计算小灯泡的额定功率P额。
②小王同学计算了小灯的电阻,发现随着小灯两端电压增大,小灯电阻阻值在不断变大。请通过分析计算实验中所用电源的电压U。
2023年上海市虹口区中考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共6题,每题2分,共12分。每题只有一个正确选项)
1.(2分)下列粒子中,带负电的是( )
A.电子 B.中子 C.质子 D.核子
【分析】据原子结构的相关基础知识可以确定带负电的微粒是哪一个。
【解答】解:由原子结构的相关知识可知:原子是由带负电的电子和原子核组成的,原子核又是由带正电的质子和不带电的中子构成的。所以原子中带负电的粒子是电子。
故选:A。
【点评】加强对基础知识的记忆,对于解决此类识记性的基础题目非常方便。
2.(2分)能分辨出钢琴声和小提琴声的主要依据是( )
A.响度 B.音调 C.音色 D.振幅
【分析】我们常用音色来区别不同乐器发出的声音。
【解答】解:音色反映了声音的品质和特色,不同发声体的材料、结构不同,发出声音的音色也就不同。我们能区分钢琴声和小提琴声,这是因为它们发出声音的音色不同。
故选:C。
【点评】本题考查了音色的特点,不同乐器发出声音的音色不同。
3.(2分)首先发现电流磁效应的物理学家是( )
A.牛顿 B.奥斯特 C.托里拆利 D.阿基米德
【分析】根据对科学家及其主要贡献的掌握分析答题。
【解答】解:首先发现电流磁效应的物理学家是奥斯特,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】本题是一道基础题,了解物理学史是正确解题的关键。
4.(2分)如图所示,O为杠杆的支点,A点悬挂一重物,为使杠杆在水平位置平衡,若在B点施加一个力并使该力最小,该力应沿( )
A.BM方向 B.BN方向 C.BP方向 D.BQ方向
【分析】由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,在阻力和阻力臂都一定的情况下,动力臂越长则动力越小。所以要判断哪个动力最小,就看哪个动力对应的动力臂最长。支点与动力作用点之间的连线就是最长的动力臂,与这条动力臂垂直的力即为最小动力。
【解答】解:由图可知,O为支点,A点挂一重物,阻力方向向下,为使杠杆在水平位置平衡,在B点施加一个力,则动力F与杠杆垂直且方向向下,
要使该力最小,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,在阻力和阻力臂都一定的情况下,动力臂越长则动力越小;
由图可知,BQ对应的动力臂最长,所以该力应沿BQ方向。
故选:D。
【点评】首先判断最小力的力臂,一般找支点和作用点之间的最长距离为最大力臂,在该点施加的力才最小。确定好最小的力,还要根据杠杆情况判断施力方向。
5.(2分)将物体放在凸透镜前20厘米处,在透镜另一侧的光屏上成倒立放大的像,则凸透镜的焦距可能是( )
A.5厘米 B.10厘米 C.15厘米 D.30厘米
【分析】将物体放在凸透镜前20cm处,在透镜另一侧的光屏上成倒立放大的像,确定凸透镜物距和焦距的关系,从而确定凸透镜的焦距取值范围。
【解答】解:将物体放在凸透镜前20cm处,在透镜另一侧的光屏上成倒立放大的像,
由凸透镜成像规律可知,2f>u>f,成倒立、放大的实像,
已知物距u=20cm,则2f>20cm>f,解得20cm>f>10cm,所以该凸透镜的焦距可能为15cm。
故选:C。
【点评】本题考查了凸透镜成像规律的应用,凸透镜成像的三种情况的物距和焦距,像距和焦距,成像性质是凸透镜成像习题的重要依据,一定要熟练掌握。
6.(2分)P、Q是同一直线上相距6米的两点,甲、乙两小车分别经过P点向Q点做直线运动,它们的s﹣t图像分别如图(a)(b)所示。甲、乙在经过Q点后距Q点2米处相遇,则( )
A.甲比乙早1秒通过Q点 B.乙比甲早1秒通过Q点
C.甲比乙早3秒通过P点 D.乙比甲早3秒通过P点
【分析】由题可知甲、乙在经过Q点后距Q点2米处相遇,故P与相遇点的距离为6m+2m=8m;
从图象上找出甲车和乙车到达相遇点时各自对应的横坐标﹣时间,据此分析甲车和乙车通过8
m时所用的时间的大小,据此即可判断谁先经过P点,结合通过6m的时间可以判断先经过Q点。
【解答】解:因为P、Q是同一直线上相距6m的两点,P点是起点(图象上是点O),Q点是终点(Q点位于纵轴的6m处)。由图可知:当两车的纵坐标都是8m时,甲车对应的时间是3s,而乙车对应的时间是6s,所以,乙比甲早3s通过P点,PQ距离为6m,当两车的纵坐标都是6m时,甲车对应的时间是3s×=2.25s,而乙车对应的时间是6s×=4.5s,4.5s﹣2.25s=2.25s;3s>2.25s,所以乙比甲早0.75s通过Q点,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了运动图像的分析,重点掌握速度的计算,属于中档题。
二、填空题(本大题共7题,共23分)
7.(3分)教室里的电灯是 并联 连接的(选填“串联”或“并联”),它们正常工作时的电压为 220 伏,测量它们消耗电能多少的仪表是 电能 表。
【分析】各家用电器之间都是并联的,用电器才能正常工作,并且各用电器之间互不影响;我国家用电器的额定电压是220V;家用电器是消耗电能,把电能转化为其他形式的能量的。电能表是测量电路消耗电能的仪表。
【解答】解:教室里的电灯之间互不影响,是并联连接的,它们正常工作时的电压为220伏,测量它们消耗电能多少的仪表是电能表。
故答案为:并联;220;电能。
【点评】此题考查了家庭电路的电压、家庭电路中的基本连接方式和电能表的作用,属电学的基本常识,难度不大。
8.(3分)生活中蕴含着很多物理知识:运动员把铅球掷出,这主要表明力可以改变物体的 运动状态 。春天的公园里花香四溢,这是由于分子在不停地做 无规则 运动形成的,并且温度越 高 (选填“高”或“低”),分子运动越剧烈。
【分析】(1)力的作用效果:力改变物体的运动状态;力使物体发生形状变化;
(2)分子动理论的基本观点:物质是由分子或原子组成的;一切分子都在不停地做无规则运动;分子之间存在着相互作用的引力和斥力;温度越高分子运动得越剧烈。
【解答】解:(1)运动员把铅球掷出,铅球从静止变为运动,力改变了物体的运动状态;
(2)春天的公园里花香四溢,这是由于分子在不停地做无规则运动形成的,并且温度越高,分子运动越剧烈。
故答案为:运动状态;无规则;高。
【点评】本题通过日常生活现象考查了分子动理论的应用,以及力的作用效果等,难度不大,是一道基础题。
9.(3分)电梯匀速下降时,以电梯厢为参照物,电梯厢内的货物是 静止 的(选填“运动”或“静止”);其重力势能 减小 ,惯性 不变 。(后两空均选填“增大”“不变”或“减小”)
【分析】(1)在研究机械运动时要先选择参照物,如果物体相对于参照物位置不变,则物体静止;如果物体相对于参照物位置发生变化,则物体是运动的。
(2)动能的大小跟质量和速度有关;重力势能大小跟质量和高度有关。
(3)物体保持原有运动状态不变的性质叫惯性。
【解答】解:电梯匀速下降时,以电梯厢为参照物,货物的位置没有发生改变,货物是静止的;
货物的质量不变,高度减低,重力势能减小;
货物的质量不变,惯性不变。
故答案为:静止;减小;不变。
【点评】本题主要考查学生对运动和静止的相对性、惯性、动能和重力势能的变化等知识的理解和掌握,难度不大。
10.(3分)体积为1×10﹣3米3的物体,浸没在水中时受到浮力的大小为 9.8 牛,若该物体受到的重力为20牛,其受到重力和浮力的合力大小为 10.2 牛,方向为竖直 向下 。
【分析】(1)物体浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,根据F浮=ρ液gV排求出其受到浮力的大小;
(2)若物体受到的重力为20N,物体受到重力和浮力的方向相反、作用在同一直线上,合力等于重力和浮力的差值,方向与力大的方向一致。
【解答】解:(1)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,物体浸没在水中时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×1×10﹣3m3=9.8N;
(2)若物体受到的重力为20N,
因物体受到重力和浮力的方向相反、作用在同一直线上,且G>F浮,
所以,物体受到重力和浮力的合力:
F合=G﹣F浮=20N﹣9.8N=10.2N,
方向和重力的方向相同,即竖直向下。
故答案为:9.8;10.2;向下。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用和同一条直线上的二力合成,要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
11.(3分)某导体两端的电压为6伏,5秒内通过该导体横截面的电荷量为3库,通过该导体的电流为 0.6 安,该导体的电阻为 10 欧,若导体两端的电压变为12伏,则导体的电阻为 10 欧。
【分析】(1)知道5秒内通过该导体横截面的电荷量,根据I=求出通过该导体的电流,又知道导体两端的电压,利用欧姆定律求导体的电阻;
(2)电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的电压和通过的电流无关。
【解答】解:通过该导体的电流:I===0.6A,
由I=可得导体的电阻:R===10Ω,
因电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,
所以,将该导体两端的电压降到0V时,导体的电阻仍为10Ω不变。
故答案为:0.6;10;10。
【点评】本题考查了电流的定义式和欧姆定律的应用,关键是知道导体的电阻与两端的电压和通过的电流无关,是一道基础题目。
12.(5分)在如图所示的电路中,电源电压为U0,电阻R1、R2的阻值均为R0,闭合开关S,发现电压表示数变小。现电路中是否存在故障未知,仅知若电路存在故障,可能发生在电阻R1、R2上,其他元件仍保持完好。请写出电路所有可能的情况,以及闭合开关S后相对应的电流表和电压表的示数。
【分析】开关闭合前,电压表测量电源电压,电流表示数为0,开关闭合后,电压表测量电阻R2的电压,电流表测量电路中的电流,对每个电阻可能出现的断路或短路分析。
【解答】解:开关闭合前,电压表测量电源电压,电流表示数为0,开关闭合后,电压表测量电阻R2的电压,电流表测量电路中的电流,
(1)由于串联分压,闭合开关后,电压表测量电阻R2的电压,若电路正常,电压表示数一定减小,但有示数,此时电流表有示数;
(2)若电阻R2短路,闭合开关后,电压表被短路,无示数,电流表有示数;
(3)若电阻R2断路,闭合开关后,电压表有示数且等于电源电压,故示数不变,电流表无示数;此情况不符合题意;
(4)若电阻R1短路,闭合开关后,电压表有示数,且等于电源电压,故示数不变,电流表有示数;此情况不符合题意;
(5)若电阻R1断路,闭合开关前后,电压表都没有示数,故不符合题意;
故答案为:(1)电压表有示数,电流表有示数,电路正常;(2)电压表无示数,电流表有示数,电阻R2短路。
【点评】本题考查串联电路故障的分析,关键是知道电压表的作用和串联分压的特点。
13.(3分)小王在观看“天宫课堂”时,观察到宇航员将两端开口的塑料管插入水槽后,管中水面会上升。于是他在实验室中开展研究,过程如下。
①他先将塑料管甲插入水槽,如图(a)所示,管内外水面相平,这是由于塑料管与水槽构成了一个 连通器 。
②他换用塑料管乙、丙进行实验,发现插入水槽后乙、丙两管内水面上升到不同位置,如图(b)所示。比较塑料管乙、丙的粗细和管内水面上升的高度,可得: 管越细 ,管内外水面高度差越大。
③他在“天宫课堂”中看到的实验现象如图(c)所示,对比图(b)发现:太空中管内水面上升比在地球上显著,丙管中水喷出。为了探究原因,他查阅资料后得知:
(a)液体分子间存在的相互作用力可以形成向上的合力F;
(b)“天宫课堂”的实验处于微重力环境。
请结合上述信息分析造成图(c)所示现象的原因: 液体分子间存在相互作用力使水形成向上的合力,当该合力与其重力相等时,液体不再上升,由于“天宫课堂”的实验处于微重力环境,所以液体受到的重力比地球上要小的多,这导致在太空中管内水面上升比在地球上显著。 。
【分析】(1)上端开口,下端连通的容器叫连通器,连通器中装有同种液体且不流动时,连通器各容器中液面的高度总是相平的。
(2)通过图(b)中两管粗细与各自管内外水面高度差之间的比较得出结论。
(3)结合给出的两个知识点进行综合分析即可。
【解答】解:①上端开口,下端连通的容器叫连通器,连通器中装有同种液体且不流动时,连通器各容器中液面的高度总是相平的;在图(a)中塑料管与水槽构成了一个连通器。
②在图(b)中,塑料管丙比塑料管乙细,管丙内外水面高度差大,故可得到管越细,管内外水面高度差越大。
③对比图(b)发现:太空中管内水面上升比在地球上显著,丙管中水喷出。结合给出的两个知识点综合可知:液体分子间存在相互作用力使水形成向上的合力,当该合力与其重力相等时,液体不再上升,由于天宫课堂”的实验处于微重力环境,所以液体受到的重力比地球上要小的多,这导致在太空中管内水面上升比在地球上显著。
故答案为:①连通器;②管越细;③液体分子间存在相互作用力使水形成向上的合力,当该合力与其重力相等时,液体不再上升,由于“天宫课堂”的实验处于微重力环境,所以液体受到的重力比地球上要小的多,这导致在太空中管内水面上升比在地球上显著。
【点评】本题考查了分子间的作用力、连通器原理,最后一空要求根据实验现象和所给出的知识要点解释现象的成因,考查了学生运用知识解释现象的能力,同学们在做习题时要注意培养这种能力。
三、作图题(本大题共2题,共5分)
14.(2分)根据平面镜成像特点,在图中画出物体AB在平面镜MN中所成的像A'B'。
【分析】平面镜成像的特点是:像与物关于平面镜对称,可以先作出物体A、B端点AB的像点A′、B′,连接A′、B′即为物体AB在平面镜中所成的像。
【解答】解:先作出端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,用虚线连接A′、B′即为物体AB的像,如图所示:
【点评】本题考查了如何作出物体在平面镜中的像,在作出物体在平面镜中所成的像时,注意先作出端点或关键点的像点,用虚线连接就能得到物体在平面镜中的像,一定要掌握这种技巧。
15.(3分)在如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:闭合电键S后,向右移动滑动变阻器的滑片P过程中,小灯泡L亮度不变,电流表的示数变小。
【分析】根据向右移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L亮度不变确定灯泡与变阻器的连接方式,由电流表示数变小确定变阻器的接线情况。
【解答】解:
由题知,闭合电键S后,向右移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L亮度不变,说明变阻器与灯泡在工作时互不影响;因为并联电路中各支路互不影响,所以变阻器与灯泡应并联;
向右移动滑片P,电流表示数变小,说明变阻器连入电路的阻值变大,故应将变阻器的左下接线柱接入电路中,电流表应测干路电流,电流表接在干路上,实物连接如图所示:
【点评】本题考查根据要求连接实物,关键是变阻器和电流表的连接。
四、综合题(本大题共5题,共30分)
16.(6分)质量为0.2千克的水温度升高10℃,求水吸收的热量Q吸。[c水=4.2×103焦/(千克•℃)]
【分析】知道水的质量、水的比热容、水温度升高值,利用吸热公式Q吸=cmΔt求水吸收的热量。
【解答】解:Q吸=c水mΔt
=4.2×103J/(kg•℃)×0.2kg×10℃
=8.4×103J。
答:水吸收的热量为8.4×103J。
【点评】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cmΔt的掌握和运用,注意温度升高了(Δt)与升高到(末温)的区别。
17.(6分)物体在50牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动,10秒内前进了2米。求此过程中拉力所做的功W和功率P。
【分析】知道水平拉力的大小和前进的距离,根据W=Fs求出拉力做的功,根据P=求出功率的大小。
【解答】解:拉力做的功:
W=Fs=50N×2m=100J;
拉力的功率:
P===10W。
答:此过程中拉力做的功为100J,功率为10W。
【点评】本题考查了功和功率的计算,难度不大,是一道较为简单的计算题。
18.(6分)如图所示,均匀正方体甲和盛有水的轻质薄壁圆柱形容器乙置于水平地面,甲、乙底面积相同。甲的质量与乙容器中水的质量均为2千克,甲的密度为2×103千克/米3,乙容器中水的深度为0.2米。
①求水的体积V水。
②求水对容器底部的压强p水。
③将甲沿水平方向切去一半,求甲剩余部分对地面的压强p甲。
【分析】①已知水的质量,根据密度公式计算水的体积;
②已知时的深度,根据液体压强公式计算水对容器底部的压强;
③根据密度公式计算甲的体积,进一步计算正方体甲的边长,甲对地面的压力等于自身的重力,根据重力公式计算甲沿水平方向切去一半的重力,根据压强公式计算甲剩余部分对地面的压强。
【解答】解:①水的体积V水===2×10﹣3m3;
②水对容器底部的压强p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
③甲的体积:V===10﹣3m3,
则正方体甲的边长为0.1m,
将甲沿水平方向切去一半,甲的重力:G=G甲=mg=×2kg×10N/kg=10N,
此时甲对地面的压力等于自身的重力,
则甲剩余部分对地面的压强p甲===1000Pa。
答:①水的体积为2×10﹣3m3;
②水对容器底部的压强为2000Pa;
③将甲沿水平方向切去一半,甲剩余部分对地面的压强为1000Pa。
【点评】本题考查密度公式、重力公式、压强定义式、液体压强公式的灵活运用。
19.(6分)在如图所示的电路中,电源电压为12伏,M、N两点间可接入不同元件。现有阻值为10欧的定值电阻R1、标有“20Ω 2A”字样的滑动变阻器R2、阻值未知的定值电阻R0。
①若将R1接入M、N间,求:
(a)通过R1的电流I1。
(b)10秒内电流通过R1所做的功W1。
②若将变阻器R2分别与电阻R1、R0串联后接入M、N间,移动变阻器的滑片,发现两电路中电流表示数最大值的差值为1安。求R2与R0串联后电流表示数的最小值Imin。
【分析】①(a)将R1接入M、N间,根据欧姆定律计算通过R1的电流;
(b)根据W=UIt计算10秒内电流通过R1所做的功;
②将变阻器R2分别与电阻R1、R0串联后接入M、N间,电流表测通过电路的电流,
根据串联电路电阻规律、欧姆定律表示两电路中电流表示数最大值的差值,R2与R0串联后,滑动变阻器接入电路最大阻值时,电流表示数的最小,进一步计算最小值。
【解答】解:①(a)将R1接入M、N间,根据欧姆定律可得通过R1的电流I1===1.2A;
(b)10秒内电流通过R1所做的功W1=UI1t=12V×1.2A×10s=144J;
②将变阻器R2分别与电阻R1、R0串联后接入M、N间,电流表测通过电路的电流,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可知滑动变阻器接入电路的电阻为0时,通过电路的电流最大,两电路中电流表示数最大值的差值为1A,则﹣=±1A,
即﹣=±1A,
解方程可得R0=60Ω或R0≈5.5Ω,
R2与R0串联后,滑动变阻器接入电路最大阻值时,电流表示数的最小,
最小值Imin====0.15A或=≈0.47A。
答:①(a)通过R1的电流I1为1.2A;
(b)10秒内电流通过R1所做的功W1为144J;
②R2与R0串联后电流表示数的最小值Imin为0.15A或0.47A。
【点评】本题考查串联电路特点、欧姆定律、电功公式的灵活运用,最后一问有难度。
20.(6分)小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍)、滑动变阻器两个(分别标有“20Ω 2A”“50Ω 2A”字样)、待测小灯(标有“3.8V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。他选取一个变阻器进行实验,正确连接电路且实验步骤正确。他闭合开关并记录第一组数据,然后移动变阻器滑片到中点附近时,发现电流表指针自原位置偏转了半小格,如图(a)所示,他记录此示数为0.15安,电压表示数如图(b)所示。他设法使小灯泡正常发光,发现正常发光时电流表示数为0.2安。
①计算小灯泡的额定功率P额。
②小王同学计算了小灯的电阻,发现随着小灯两端电压增大,小灯电阻阻值在不断变大。请通过分析计算实验中所用电源的电压U。
【分析】①已知小灯泡的额定电压和额定电流,根据P额=U额I额求出小灯泡的额定功率;
②首先判断所选用的滑动变阻器规格,确定滑动变阻器的最大阻值,再根据两次调节得到数据确定电源电压的范围,最终根据电压为2V的整数倍确定电源电压。
【解答】解:①由题意知灯泡的额定电压为3.8V,灯泡正常发光时的电流为0.2A,则小灯泡的额定功率
P额=U额I额=3.8V×0.2A=0.76W
②由图(b)可知,实验中电压表接0~3V的量程,小于小灯泡额定电压3.8V,故电压表是并联在滑动变阻器两端,电源电压等于灯泡两端电压与滑动变阻器两端的电压之和,灯泡的额定电流为0.2A。移动变阻器滑片到中点附近时,电路中的电流I=0.15A,变阻器两端的电压(电压表示数)UR=2.4V,则滑动变阻器接入电路中的阻值为:
R==16Ω,
由“移动变阻器滑片到中点附近”可知,滑动变阻器的最大阻值为:
R滑≈2R=2×16Ω=32Ω>20Ω,
则实验中选用的滑动变阻器规格为“50Ω 2A”,
由图a可知,电流表的量程是0~3A,一个小格是0.1A,电流表指针自原位置偏转了半小格后是0.15A,说明原来是0.1A,
由题意可知,闭合开关记录第一组数据时,滑动变阻器以最大阻值接入电路中,此时电路中的电流为0.1A,小于灯泡的额定电流,此时灯泡两端的电压值小于灯泡的额定电压3.8V,
滑动变阻器两端的电压:
U滑1=I1R滑大=0.1A×50Ω=5V,
则此时电源电压
5V<U<(3.8V+5V)=8.8V①
第二次的实验数据中的电流为0.15A,小于灯泡的额定电流,故此时灯泡两端的电压值小于灯泡的额定电压3.8V,电压表的示数即滑动变阻器两端电压为2.4V,可得电源电压
2.4V<U<(3.8V+2.4V)=6.2V②
综合①②可得,5V<U<6.2V,又因电源电压U为2V整数倍,所以U为6V。
答:①小灯泡的额定功率P额为0.76W;
②实验中所用电源的电压U为6V。
【点评】本题考查了电功率的有关计算,解答本题的关键是充分理解题干所给信息。
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