2021-2022学年江苏省溧阳市九年级上学期物理期末考试题及答案

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1. “珍爱生命，安全用电”是同学们日常生活中必须具备的安全意识，电冰箱、洗衣机等家用电器均采用三线插头将金属外壳接地，这样做的目的是（ ）
A. 节约用电避免浪费B. 确保用电器正常工作
C. 延长用电器使用寿命D. 防止发生触电事故
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】将有金属外壳的用电器采用三线插头将金属外壳接地，是为了防止用电器漏电时，人接触用电器造成触电事故，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
2. 一盏酒精灯在一直燃烧，酒精越来越少的过程中，关于剩余酒精说法正确的有（ ）
A. 比热容和热值均在减小B. 比热容和热值都不变
C. 比热容逐渐减小，热值不变D. 比热容不变，热值逐渐减小
【答案】B
【解析】
【详解】比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量等因素无关；热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与物质的质量等因素无关；故酒精越来越少的过程中，剩余的酒精的比热容和热值均不变。
故选B。
3. 关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A. 物体内能增加，一定要从外界吸收热量
B. 1kg，0℃的水和1kg，0℃的冰内能相同
C. 做功和热传递都能改变物体的内能
D. 热传递总是从内能大的传递给内能小的
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．改变物体内能的方式有两种：做功与热传递，物体内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故A错误；
B．物体内能与物体的温度、状态、物质的质量有关，温度相等的1kg0℃的水的内能大于1kg0℃的冰的内能，故B错误；
C．改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，即做功和热传递都可以改变物体的内能，且两种方法是等效的，故C正确；
D．热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体，内能大的物体的温度不一定高，故D错误。
故选C。
4. 如图所示是四冲程汽油机的压缩冲程，关于该过程中气缸内的气体，下列说法正确的是（ ）
A. 密度不变B. 内能增大C. 温度降低D. 分子热运动变慢
【答案】B
【解析】
【详解】A．汽油机的压缩冲程中，进气门、排气门均关闭。气缸内的气体的质量不变，活塞向上运动使气缸的体积缩小，故气体的密度变大。故A错误；
BCD．汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，对气缸内的气体做功，机械能转化为气缸内气体的内能，因此气缸内气体的内能增大，温度升高，气体分子运动的更剧烈。故B正确，CD错误。
故选B。
5. 一位同学用20s，从一楼走到三楼，他上楼时的功率可能是（ ）
A. 1.5WB. 15WC. 150WD. 1500W
【答案】C
【解析】
【详解】一个学生的质量约m=50kg，则一个学生的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N，每一层楼的高度约为3m，从一楼走到三楼，上升的高度：h=（3-1）×3m=6m，他上楼时克服重力做的功：W=Gh=500N×6m=3000J，则他上楼时的功率：，故ABD错误，C正确．故选C．
6. 小明用如图所示的两种方式，分别将相同的物体以相同的速度匀速提升相同的高度，两个滑轮完全相同，不计摩擦和绳重。则下列判断中正确的是（ ）
A. 两次绳端移动的速度相等B. F1做的功小于F2所做的功
C. F1做功的功率等于F2做功的功率D. 两装置的机械效率相等
【答案】B
【解析】
【详解】A．左图为定滑轮，则绳端速度与物体速度相同，右图为动滑轮，动滑轮上有两段绳子，则绳端速度为物体速度的两倍，物体的速度相同，则可知右图绳端速度更大，故A错误；
BD．物体上升高度相同，则两图克服物体重力做功相同，但右图还需要克服动滑轮重力做功，则可知F1做的功小于F2所做的功，拉力做功为总功，克服物体重力做功为有用功，则由可知，左图装置机械效率更高，故B正确，D错误；
C．物体提升时间相同，右图拉力做功更多，则由可知，F1做功的功率小于F2做功的功率，故C错误。
故选B。
7. 2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图所示是足球落地后又弹起的示意图，不计空气阻力。则足球（ ）
A. 在A点的机械能大于B点的机械能B. 在B点的机械能大于C点的机械能
C. 在A点机械能等于C点的机械能D. 在B点的重力势能小于D点的重力势能
【答案】A
【解析】
【详解】AC．由图可知，足球落地后又弹起，越弹越低，但不计空气阻力，故可知，在足球落地与地面接触碰撞时，有部分能量损失掉，转化为内能。足球由A点落地后经过B、C点，因此A点的机械能大于B、C点的机械能，故A正确，C错误；
B．由B点到C点的过程中，没有与地面碰撞即没有能量损失，因此在B点的机械能等于C点的机械能，故B错误；
D．重力势能与物体的质量和高度有关，同一个足球质量相同，B点的高度大于D点，因此在B点的重力势能大于D点的重力势能，故D错误。
故选A。
8. 在番茄上相隔一定距离分别插入铜片和锌片，制成番茄电池将铜片、锌片与电压表相连，电压表有偏转（如图所示）。下列说法正确的是（ ）
A. 锌片是番茄电池的正极
B. 电压表直接接在番茄电池上，会损坏电压表
C. 番茄电池对外供电时，电流将从锌片流出
D. 番茄电池可将化学能转化为电能
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，与电压表正接线柱“3”相连的为铜片，且图中电压表指针正向偏转，所以铜片为番茄电池的正极，故A错误；
B．由图可知，电压表示数较小，小于电压表的量程，因此将电压表直接接在该番茄电池上，不会损坏电压表，故B错误；
C．铜片为番茄电池的正极，锌片为番茄电池的负极，根据电源外部的电流方向可知，则番茄电池形成通路后，电流从铜片流出、从锌片流入，故C错误；
D．番茄电池中储存有化学能，工作时将化学能转化为电能，故D正确。
故选D。
9. 如图所示，某同学在做“测量小灯泡的电阻”的实验时，误将电流表和电压表调换了位置．闭合开关S后，下列现象中会发生的是
A. 电压表被烧坏B. 小灯泡不亮
C. 小灯泡被烧坏D. 电流表被烧坏
【答案】B
【解析】
【详解】分析电路的串并联时，由于电压表的内阻很大，把它看作开路；由于电流表的内阻很小，把它看作一根导线．由此可知，闭合开关S后，灯泡短路，电压表串联到电路中，小灯泡不亮 ，两个电表都无示数．B符合题意．
10. 小明用如图甲所示的电路测量定值电阻R的阻值，电源是两节新干电池（每节干电池的电压为1.5V）。闭合开关调节滑动变阻器的滑片P到某一位置，电压表和电流表示数如图乙所示，则定值电阻的阻值为（ ）
A. 1.6ΩB. 2ΩC. 8ΩD. 9.6Ω
【答案】B
【解析】
【详解】电源是两节新干电池（每节干电池的电压为1.5V），故电源电压为3V。由电路实物图可知，电路为定值电阻与滑动变阻器的串联电路，电流表测量该电路电流，选用小量程，示数为0.3A，电压表测量滑动变阻器两端的电压，选用小量程，示数为2.4V。根据串联电路的电压特点可知，定值电阻两端的电压为
U定=U-U滑=3V-2.4V=0.6V
由欧姆定律知，定值电阻的阻值为
故选B。
11. 由于一个滑动变阻器的最大阻值不够大，某同学将两个相同的滑动变阻器串联起来使用，如图，如果把两个接线柱接入电路中，要使两个滑动变阻器阻值最大，滑片P1、P2的位置是
A. P1在最右端，P2在最左端 B. P1在最左端，P2在最右端
C. P1在最左端，P2在最左端 D. P1在最右端，P2在最右端
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知，P1接了左上右下，P2接入了左上左下；则当滑片P1在最左端，P2在最右端时，两滑动变阻器的接入电阻均为最大，则两滑动变阻器串联后的总电阻最大．故选B.
【点睛】串联电路的总电阻等于各用电器电阻之和，因为滑动变阻器是靠改变连入电路中的电阻丝长度来改变电阻的，则可知当两滑动变阻器的导线全部接入时总电阻最大；则由接线的方式可知两滑片的位置．
12. 如图所示是家用电吹风的工作原理图，三角形金属触片可置于A、B、C三处，电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风。下列说法正确的是（ ）
A. 电热丝可以用超导材料制作B. 电风扇工作时将机械能转化为电能
C. 三角形触片置于B处时电吹风吹凉风D. 三角形触片置于A处时电风扇和电热丝串联
【答案】C
【解析】
【详解】A．超导材料的电阻为0，电热丝是利用电流的热效应工作的，由焦耳定律Q=I2Rt可知，当R=0时，Q=0，即不产生电热，所以电热丝不可以用超导材料制作。故A错误；
B．电风扇工作时要消耗电能才能旋转，因此是把电能转化为机械能。故B错误；
C．三角形触片置于B处时，此时电路只有电风扇接入电路，电热丝并未通电，因此电吹风吹凉风。故C正确；
D．三角形触片置于A处时，电流分别流过电风扇、电热丝，有两条路径，因此电风扇和电热丝是并联。故D错误。
故选C。
13. 甲、乙两个导体串联后接上电源，甲、乙两端的电压之比为3∶1，若把它们并联起来接入电源，则并联后甲、乙两端的电压之比和通过的电流之比分别是（ ）
A. 1∶1 1∶3B. 1∶1 3∶1C. 1∶3 1∶1D. 3∶1 1∶1
【答案】A
【解析】
【详解】甲、乙两个导体串联后接上电源，甲、乙两端的电压之比为3∶1，因串联电路电流处处都相等，根据欧姆定律可知，甲、乙两电阻的阻值之比为
根据并联电路的电压特点：在并联电路中，各支路两端的电压相等可知，并联后甲、乙两端的电压之比为1∶1，通过的电流之比为
故选A。
14. 计算机鼠标内装有自动控制传感器，其工作原理电路如图所示，物体M在导轨上左右移动时，可带动与之相连的滑动变阻器滑片P移动，通过电压表示数可反映物体M移动的距离，当物体M向右移动时，观察到的现象应该是（ ）
A. 电流表示数不变，电压表示数变大B. 电流表示数变大，电压表示数变大
C. 电压表示数和电流表示数比值变小D. 电压表示数和电流表示数比值不变
【答案】A
【解析】
【详解】AB．电压表在电路中相当于断路，当物体M向右移动时，电阻上的滑片右移，电路中的电阻不变，由可知电路中的电流不变，P点左侧部分变长，电流不变，左侧电阻变大，由U=IR可知左侧两端的电压变大，所以电流表示数不变，电压表示数变大，故A符合题意，B不符合题意；
CD．电流表示数不变，电压表示数变大，电压表示数和电流表示数比值变大，故CD不符合题意。
故选A。
15. 在如图甲所电路中，定值电阻，ab是一根长为40cm粗细均匀电阻丝，P为可滑动的金属夹。闭合开关后，将金属夹P由电阻丝的b端移到a端，该过程中，电压表示数U随P移动的距离s变化的图像如图乙所示。以下结论不正确的是（ ）
A. 电源电压是6VB. 电阻丝的总阻值为20Ω
C. s=10cm时，电压表示数为2.5VD. s=5cm时，该电路消耗的总功率是1.6W
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由于金属夹P是由电阻丝的b端移到a端，故当乙图中s=40cm时，没有电阻丝连入电路，只有定值电阻连入电路，此时电压表示数为两端电压也就是电源电压，所以电源电压为6V，故A正确，不符合题意；
B．故当乙图中s=0cm时，电阻丝全部连入电路，电压表示数为两端电压，，流过定值电阻的电流为
已知电源电压为6V，由于定值电阻与电阻丝串联，故电阻丝两端的电压为
电阻丝的电阻
故B正确，不符合题意；
C．已知电阻丝总长为40cm，总电阻为，故s=10cm时，电阻丝接入电路中的阻值
此时电路中的电流
则电压表示数为

故C错误，符合题意；
D．当s=5cm时，电阻丝接入电路中的阻值
电路中的总电阻
电路的总功率
故D错误，符合题意。
故选CD。
二、填空作图题（每空格1分，每图2分，共30分）
16. 如图甲所示是某一风景区的盘山公路，之所以要把上山的公路修成这般模样，是因为盘山公路相当于简单机械中的______，使用它可以省______。图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图______（乙/丙）钉子，为了将它钉进木块，应该用______（敲/拧）的方式更好。
【答案】 ①. 斜面 ②. 力 ③. 乙 ④. 拧
【解析】
【详解】[1][2]盘山公路是通过倾斜的公路，来回曲折爬升高度。因此盘山公路相当于简单机械中的斜面。斜面虽然加长了运动的距离，但可以在物体向上运动时省力。
[3][4]图乙是螺丝钉，一圈圈螺纹相当于倾斜的斜面，与盘山公路的原理相同。为了将它钉进木块，使用时用拧的比较好，拧的时候，相当于沿斜面向上运动的过程，可以省力。若用敲的方式，一圈圈螺纹相当于增加了接触面的粗糙程度，会使摩擦力变大，敲起来更费力。
17. 如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，用细线将重为G的物体悬挂在A点，在B点施加竖直向上的拉力F。在保持杠杆水平静止的情况下，拉力F=______G；若将拉力F改为沿图中虚线方向F将______（增大/不变/减小）。
【答案】 ①. （或0.5） ②. 增大
【解析】
【详解】[1]由图可知，竖直向上拉动时，动力臂为OB，阻力臂为OA，因为OA=AB，所以OB=2OA，根据杠杆平衡条件可得
所以有
[2]若将拉力F改为沿图中虚线方向，这时动力臂减小，阻力和阻力臂没变，根据杠杆平衡条件可得，动力F增大。
18. 某家用燃气热水器，将20kg的水从10℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，该过程中水吸收的热量是______，该热水器烧水的效率是______%，这是利用______的方式改变水的内能。（c水=4.2×103J/(kg·℃)，q煤气=4×107J/m3）
【答案】 ①. 4.2×106 ②. 50 ③. 热传递
【解析】
【详解】[1]水吸收的热量是
Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(60℃-10℃)=4.2×106J
[2]煤气放出的热量是
Q放=m煤气q煤气=0.21kg×4×107J/kg=8.4×106J
该热水器烧水的效率是
[3]煤气燃烧时温度较大，放出热量，把这些热量传递给水，水吸收热量后温度升高，内能增加。因此这是利用热传递的方式改变水的内能。
19. 两个规格为“6V 6W”“6V 3W”的小灯泡A、B，其电压与电流的关系如图所示。若将它们并联接在电压为6V的电源两端，则______（A/B）灯泡更亮，此并联电路的总电流为______A；若将它们串联接在电压为4V的电源两端，则______（A/B）灯泡更亮，此时电路的总功率为______W。
【答案】 ①. A ②. 1.5 ③. B ④. 1.2
【解析】
【详解】[1]若将它们并联接在电压为6V的电源两端，因为小灯泡的亮度取决于实际功率，并联电路各支路电压都相等，所以两个小灯泡都是在额定电压下正常工作，由题可知，灯泡A的额定功率为6W大于灯泡B的额定功率3W，所以灯泡A更亮。
[2]由图可知，通过灯泡A的电流为1.0A，通过灯泡B的电流为0.5A。根据并联电路的电流特点可知，此并联电路的总电流为
I总=IA+IB=1.0A+0.5A=1.5A
[3][4]若将它们串联接在电压为4V的电源两端，由图可知，此时串联电路中的电流为0.3A，灯泡A两端的电压为1V，灯泡B两端的电压为3V，此时两个灯泡的电功率分别为
PA=UAI=1V×0.3A=0.3W
PB=UBI=3V×0.3A=0.9W
小灯泡的亮度取决于实际功率，此时灯泡B的实际功率为大于灯泡A的实际功率，因此灯泡B更亮。此时电路中的总功率为
P总=PA+PB=0.3W+0.9W=1.2W
20. 小明用如图所示电路测量额定电流为0.3A的小灯泡的额定功率，按电路图连接好实物后进行如下操作，请帮他补充完整：
（1）只闭合开关S1，移动变阻器的滑片P，使电流表示数为0.3A；
（2）断开S1，闭合S2，___________；
（3）上一步操作中电阻箱示数如图所示，为___________Ω；
（4）小灯泡的额定功率P=___________W。
【答案】 ①. 保持滑片P位置不动，调节电阻箱R，使电流表示数为0.3A ②. 12 ③. 1.08
【解析】
【详解】（2）[1]只闭合开关S1，移动变阻器的滑片P，使电流表示数为0.3A时，变阻箱断路，灯泡与滑动变阻器串联，电流均为0.3A，当断开S1，闭合S2时，小灯泡断路，电阻箱与滑动变阻器串联，若保持滑片P位置不动，调节电阻箱R，使电流表示数为0.3A，则此时变阻箱的电阻等于上一步中灯泡的电阻。
（3）[2]如图所示，变阻箱的示数为
1×10Ω+2×1Ω=12Ω
（4）[3]小灯泡的电阻等于12Ω，电流为0.3A，故小灯泡的额定功率
P=I2R=(0.3A)2×12Ω=1.08W
21. 夏天，突然打开汽水瓶盖时，随着“膨”一声响，往往可以看到瓶口处出现白雾，这是因为：当突然打开瓶盖时，瓶内气体通过的___________方式，使得瓶内气体内能迅速___________（增大/减小），温度___________（升高/降低），瓶口附近的水蒸气___________（填物态变化名称）而形成小水珠导致。
【答案】 ①. 做功 ②. 减小 ③. 降低 ④. 液化
【解析】
【详解】[1][2][3]瓶内气体迅速膨胀，对瓶盖做功，气体的内能转化为瓶盖的机械能，气体内能减小，温度降低。
[4]瓶内温度降低，瓶口附近的水蒸气遇冷发生液化现象形成大量的小水珠。
22. 如图表示某白炽电灯将电能转化为光能和内能的大致比例，由此可以计算出该白炽灯的发光效率为______%；某LED灯泡光效率为90%，它只要有10W的功率就可以达到______W的白炽灯的亮度。
【答案】 ① 10 ②. 90
【解析】
【详解】[1]由图可知，共消耗电能100J，其中10J的能量转化为光能，90J的能量转化为内能。白炽灯的发光效率为
[2]LED灯泡与白炽灯的亮度相同，就需要让两者转化的光能相同，即
QLED=Q白
因此有
WLEDηLED=W白η白
由W=Pt可得
PLEDtηLED=P白tη白
即
10W×t×90%=P白×t×10%
解得
P白=90W
故某LED灯泡光效率为90%，它只要有10W的功率就可以达到90W的白炽灯的亮度。
23. 小明家的电能表表盘如图甲所示，小明家使用的用电器总功率不能超______W。他家的电冰箱正常工作的功率P随时间t变化的图像如图乙所示，若关闭其它用电器，让电冰箱正常工作5h，消耗的电能是______J，这个过程中电能表的指示灯闪烁______次。
[Failed t dwnlad image : httpqbm-images.ss-cn-][Failed t dwnlad image : http://qbm-images.ss-cn-][Failed t dwnlad image : http://qbm-images.ss-cn-]
【答案】 ①. 8800 ②. 7.2×105 ③. 640
【解析】
【详解】[1]由图甲可知，电能表所允许通过的最大的电流是40A，工作电压为220V，故小明家使用的用电器总功率最大值为
P=UI=220V×40A=8800W
所以小明家使用的用电器总功率不能超8800W。
[2]由图乙可知，在一个小时时间内，电冰箱有20min以120W的功率工作，其余时间功率为0，关闭其它用电器，让电冰箱正常工作5h，电冰箱以120W的功率工作的总时间为
t=20min×5=100min
消耗的电能是
W=P冰t=120W×100×60s=7.2×105J
[3]这个过程中电能表的指示灯闪烁
所以这个过程中电能表的指示灯闪烁640次。
24. 如图所示，小明要将购物车推上台阶，需要在车把手上A点（大黑点）处施加一个斜向下的力。已知购物车的支点在O点（小黑点），请在图中A点处画出最小的力F1及对应的力臂l1。
【答案】
【解析】
【详解】根据杠杆平衡条件可知，当阻力和阻力臂一定，动力臂最长时，动力最小。支点为O，动力作用点为A，动力臂等于AO时最长，故连接AO即为最小的力F1的力臂l1；因力的方向与力臂垂直，过点A向斜下方作AO的垂线，末端标上箭头，即为最小的力F1。如图所示：
25. 请将图中的三孔插座、灯泡和开关正确接入家庭电路，开关只控制灯泡的亮暗。
【答案】[Failed t dwnlad image : httpqbm-images.ss-cn-]
【解析】
【详解】三孔插座的接法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线；电灯的接法：火线首先进入开关，再接灯泡顶端的金属点，零线接在灯泡的螺旋套上。如图所示：
三、解答与探究（第26小9分，第27小题9分，第28小题7分，第29小题8分，第30小题8分，共41分）计算题解答时要有必要的文字说明、公式和运算过程，直接写出结果的不得分。
26. 体重为500N的工人师傅用如图所示滑轮组提升建筑材料，在400N的拉作用下，使重为700N建筑材料匀速直上升了2m。不计绳重和摩擦，绳子能承受的拉力足够。求：
（1）该过程中拉力做的功W拉；
（2）此过程滑轮组的机械效率η；
（3）该工人利用此滑轮组能提起物体的最大重力G物最大。
【答案】（1）1600J ；（2）；（3）
【解析】
【详解】解：（1）由图可知，绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
（2）滑轮组的机械效率为
（3）因为不计绳重和摩擦时，拉力为
所以动滑轮的重力为
使用滑轮组时人向下的最大拉力大小等于人自身的重力，即
因为不计绳重和摩擦时，拉力为
所以动滑轮能提升的最大物重
答：（1）该过程中拉力做的功为1600J；
（2）此过程滑轮组的机械效率为87.5%；
（3）该工人利用此滑轮组能提起物体的最大重力为900N。
27. 超声波加湿器（如图甲所示）内部配有湿度监测装置，其简化电路图如图乙所示。已知电源电压为20V，定值电阻R0为70Ω，电流表的量程0~100mA，电压表的量程为0~15V。利用湿敏电阻R可实现对环境湿度的精确测量，湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示。则
（1）在电路安全工作的前提下，求该装置能够测量的湿度范围；
（2）若环境湿度为70%不变，求图乙所电路工作5min消耗的电能。
【答案】（1）45%~85%；（2）480J
【解析】
【详解】解：（1）由电流表的量程0~100mA，电路中的最大电流是
I大=100mA=0.1A
由欧姆定律可知，电路中的总电阻是
因为串联电路的总电阻等于各部分电阻之和，所以此时湿敏电阻的阻值为
R'=R总-R0=200Ω-70Ω=130Ω
由图丙可知此时的湿度为45%。
由电压表的量程为0~15V，当电压表示数为15V时，根据串联电路的电压特点，R0两端的电压为
U0=U-U大=20V-15V=5V
由欧姆定律知，此时的电流为
由欧姆定律知，此时湿敏电阻的阻值为
由图丙可知此时的湿度为85%。
综上，该装置能够测量的湿度范围45%~85%。
（2）若环境湿度为70%不变，由图丙可知，此时湿敏电阻R的阻值为180Ω，由串联电路的特点可知，此时的电路总电阻为
R串总=R+R0=180Ω+70Ω=250Ω
此时的电流为
电路工作5min消耗的电能为
W=UI't=20V×0.08A×5×60s=480J
答：（1）该装置能够测量的湿度范围45%~85%；
（2）若环境湿度为70%不变，求图乙所电路工作5min消耗的电能480J。
28. 学校物理探究小组进行了以下三个热学实验：
（1）用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，该实验须控制沙子和水的（体积/质量）相等，以及加热装置相同，实验中需要记录的物理量为加热时间和______，其中______反映物质吸热的多少；
（2）用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验中控制酒精与碎纸片质量相等，烧杯中水的质量与初温相等，通过______反映燃料完全燃烧放出的热量。小明发现用碎纸片加热的烧杯中水温升得快，这______（能/不能）说明碎纸片的热值大；
（3）用图丙装置探究影响电流热效应的因素，A、B两烧瓶内煤油的质量及初温均相同，闭合开关，通电2min温度计2的示数变化更大，据此可步得出论：______；利用该装置______（可以/不可以）探究电热与电流的关系。
【答案】 ①. 温度计示数 ②. 加热时间 ③. 水温变化量 ④. 不能 ⑤. 当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的电热越多 ⑥. 可以
【解析】
【详解】（1）[1][2]用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，烧杯内的物质吸热后，温度会升高，因此还应记录温度计的示数。根据转换法，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。
（2）[3][4]用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，燃料燃烧时放出的热量被水吸收，水的内能增加，温度升高。放出的热量不同，水温的变化不一样，所以通过水温的变化量反映燃料完全燃烧放出的热量。燃料燃烧时有快有慢，应该比较的是燃料完全燃烧时放出热量的总和，即水温变化量的大小。所以用碎纸片加热的烧杯中虽然水温升得快，但温度变化量不一定大，故不能说明碎纸片的热值大。
（3）[5]用图丙装置探究影响电流热效应因素，A、B两烧瓶内煤油的质量及初温均相同，闭合开关，通电2min温度计2的示数变化更大说明B烧瓶内产生的热量更多。又因为RA、RB串联，串联电路的电流处处相等。因此可以得出结论当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的电热越多。
[6]在实验中，利用滑动变阻器可改变电路中的电流，先后两次观察同一只烧瓶中的温度计，在电阻、通电时间相同的情况下，可以探究电热与电流的关系。
29. 在“探究电流与电阻的关系”实验中，提供器材有电源（恒为4.5V），定值电阻R1（5Ω）、R2（10Ω）、R3（15Ω）、R4（20Ω）、R5（25Ω），变阻器R′“50Ω 1A”、电压表（0～3V、0～15V）、电流表（0～0.6A）、开关、导线若干。小明设计了如图甲所示的电路进行实验。
（1）电路连接完毕，闭合开关S，发现电流表有示数、电压表无示数，若电路故障只出现 在R1和R′上，则电路故障是___________；
（2）排除电路故障后，将滑动变阻器滑片P移到最___________（左/右）端，闭合开关，调节滑片P，使电压表的示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，为___________A；
（3）保持滑片P位置不变，断开开关，用R2替换R1，再闭合开关，发现电压表示数变___________（大/小），应向___________（左/右）移动滑片P才能满足实验要求；
（4）将电阻R3、R4、R5依次替换R2，重复实验，并绘制出I-R图像如图丙所示，由图像可得出的结论是：___________；
（5）为完成该实验探究，滑动变阻器连入电路的最小阻值为___________Ω；
（6）以现有的实验器材实验，定值电阻两端的预设电压可取的最小值为___________V。
【答案】 ①. R1短路 ②. 右 ③. 0.5 ④. 大 ⑤. 右 ⑥. 在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比 ⑦. 4 ⑧. 1.5
【解析】
【详解】（1）[1]闭合开关S，发现电流表有示数，说明电路为通路，电压表无示数，可能R1短路。
（2）[2]排除电路故障后，即此时R1完好，为保护电路，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，即最右端。
[3]由图乙可知，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数是0.5A。
（3）[4][5]保持滑片P位置不变，断开开关，用R2替换R1，电阻变大，其分得的电压增大，即发现电压表示数大于2.5V；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右移动才能达到实验要求。
（4）[6]根据实验所得的数据绘制出的I-R图像，电阻两端的电压始终保持
UV=IR=0.5A×5Ω=0.1A×25Ω=2.5V
为一定值，故由图像可得出的结论是：电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
（5）[7]要完成实验，需控制定值电阻两端的电压不变，根据分压原理，定值电阻最小时，滑动变阻器接入的电阻最小；由题意知，本实验中定值电阻两端的电压，即电压表的示数UV=2.5V，根据串联电路电压的规律可知变阻器分得的电压
U滑=U-UV=4.5V-2.5V=2V
当接入R=5Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为R滑，根据串联电路分压原理可知
代入数据

可得
R滑=4Ω
所以，为了完成整个实验，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为4Ω。
（6）[8]由串联电路的规律及分压原理有
等式左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器的最大电阻连入电路时，对应的定值电阻最大，这时控制的电压表示数最小，故有

解得U′V=1.5V，电压预设的最小值为U′V=1.5V。
30. 如图所示是我国某品牌自主研发的新能源汽车，正在由落地式充电桩进行充电。该落地式充电桩输入交流电、输出直流电，其参数如表格所示。该电动汽车的电源由8000节电池成，电池质量为0.05kg，该电源能量密度为0.25kW·h/kg（能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值）汽车每行驶100km的耗电量为20kW·h。求：
（1）该充电桩进行交、直流转换的效率ηI；
（2）该汽车电源能够储存的最大电能；
（3）将汽车从完全没电充电至66％的电能，充电桩在额定状态下需要工作的时间t；
（4）若汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min的过程中，受到的平均阻力是360N，则该过程中汽车将电能转化为机械能的效率？
【答案】（1）75%；（2）100kW·h；（3）4h；（4）50%
【解析】
【详解】解：（1）充电桩的额定输入功率为
P入=U入I入=220V×100A=22000W
充电桩的额定输出功率为
P出=U出I出=500V×33A=16500W
该充电桩进行交、直流转换的效率为
（2）所有电池的总质量为
m=8000×0.05kg=400kg
该汽车电源能够储存的最大电能
W=400kg×0.25kW·h/kg=100kW·h
（3）充电桩在额定状态下需要工作的时间
（4）汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min的路程为
s=vt1=20m/s×10×60s=12000m
受到的平均阻力是360N，由于做的是匀速直线运动，处于平衡状态，故牵引力等于阻力，即
f=F=360N
牵引力做的功为
W牵=Fs=360N×12000m=4320000J
汽车每行驶100km的耗电量为20kW·h，故在水平路面上匀速行驶10min的耗电量为
该过程中汽车将电能转化为机械能的效率是
答：（1）该充电桩进行交、直流转换的效率是75%；
（2）该汽车电源能够储存的最大电能是100kW·h；
（3）将汽车从完全没电充电至66％的电能，充电桩在额定状态下需要工作的时间是4小时；
（4）若汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min的过程中，受到的平均阻力是360N，则该过程中汽车将电能转化为机械能的效率是50%。JS-LY2101落地式充电桩
额定输入电压：220V交流
额定输出电压：500V直流
额定输入电流：100A交流
额定输出电流：33A直流