2022-2023学年江苏省苏州中学伟长班-下学期九年级物理开学测试卷
展开初三物理
一.选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分)
1.下列估测符合生活实际的是( )
A.两节新干电池串联电压为4V B.人骑自行车的功率约为70W
C.教室内一盏日光灯工作时的电流约为1A D.一名中学生跳一次绳时克服自身重力做功约为200J
2.下列事例中,利用做功的方法使物体(加“.”的字)内能增大的是( )
A.用手摸冰块时,感到很凉 B.“神七”返回舱进入大气层与空气摩擦生热
C.把红薯放在烤炉中烤熟 D.食品放入冰箱内温度降低
3.甲、乙两个烧杯中分别装有初温为20℃和40℃的两杯水,用酒精灯加热两杯水至沸腾,他们吸收的热量之比为2:3,则甲、乙两杯水的质量之比为( )
A.2:1B.1:2C.3:4D.4:3
4.如图所示,光滑的半圆形轨道固定在水平桌面上,轨道上的A、C两点在同一高度,B点为最低点,小球从A点由静止自由释放,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.小球不能到达C点 B.小球到达C点时惯性消失
C.小球由A点运动到B点的过程中受到的是非平衡力
D.小球从A点运动到B点的过程中动能转化为重力势能,机械能守恒
5.如图为四冲程汽油机工作过程中某冲程的示意图,此冲程的名称及能量转化是( )
A.做功冲程,内能转化为机械能 B.做功冲程,机械能转化为内能
C.压缩冲程,内能转化为机械能 D.压缩冲程,机械能转化为内能
6.如图甲所示是安装在木板正面的部分电路,其中a、b、c、d是穿越木板的接线柱,两个灯座的两端分别接在两个接线柱上,安装两个相同的小灯泡L1、L2木板背面的部分接线柱之间有导线相连着,从而使木板正背两面的电路组成一个完整的电路。闭合开关通电后,灯都能正常发光,下列说法正确的是( )
A.用一根导线接在任意两个接线柱上,如果出现一灯亮一灯灭的现象则可以判断两灯是并联
B.用手将其中一个小灯泡取掉,若另一灯泡仍发光,则说明两灯是串联
C.在电源和开关之间串联接入电流表,闭合开关,两灯亮,电流表示数如图乙所示,则通过灯L1的电流可能是0.3A
D.若将电流表分别接在ac、bd之间,发现电流表示数相同,则说明两灯一定串联
7.如图甲所示,一个滑轮组竖直固定在水平支架上,已知每个滑轮均重20N,滑轮组下端挂有重为G的物体A,用力F通过滑轮组绳的末端竖直向上匀速提升重物A,重物A向上运动的速度为v,力F做功的功率P随物体上升速度v之间的关系图像如图乙所示。不计绳重与摩擦,g=10N/kg。则下列说法正确的是( )
A.拉力F的大小为120N B.滑轮组对A的拉力为140N
C.拉力F的功率为1.2W时,10s内滑轮组对物体A做功12J
D.若在物体A下再加挂80N的重物,滑轮组的机械效率可以达到90%
第7题图 第8题图 第9题图
8.如图所示,圆强形轨道CD固定,水平杠杆OA的A端恰在圆的圆心处,小圆环E套在轨道上通过细线与水平杆OA端相连,一重物G悬挂在杠杆上的B点。在E环从C点沿轨道顺时针转到D点的过程中,细线对A端的拉力F的变化情况,以下说法正确的是( )
A.保持不变 B.先变小再变大 C.一直变小 D.先变大再变小
9.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。现对电路分别进行下列操作:①将滑动变阻器滑片向右移;②用电阻R3(R3<R1)替换电阻R1;③闭合开关S。其中能使电流表与电压表示数均变大的操作有( )
A.0个B.1个C.2个D.3个
10.小亮利用阻值为R0的定值电阻和一块电压表测量未知电阻,Rx的阻值。他选择了满足实验要求的器材(电源输出电压恒定),并连接了部分实验电路,如图所示,此时图中最后一根导线未连接,在将其连接好后,进行了如下主要操作:
①闭合开关S1、S2,读出并记录电压表的示数为U1;
②只闭合开关S1,读出并记录电压表的示数为U2;③用U1、U2和R0表示Rx;
请选出最后一根导线的连接方式及Rx的表达式( )
A.连接ac;Rx= B.连接bc;Rx=
C.连接ad;Rx= D.连接bd;Rx=
第10题图 第11题图 第12题图
11.如图所示,拉力F为10N,物体A以0.2m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左6N的摩擦力,弹簧测力计示数为20N。下列说法正确的是( )
A.物体A受到物体B的摩擦力为20N B.此时拉力F的功率为2W
C.此时滑轮组的机械效率为70% D.当拉力F增大到20N时,物体B将向左运动
12.在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从最左端滑到最右端,两电压表示数随电流表示数变化的完整图线如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.R1的电功率减小 B.R2的电功率变化范围为UcIa~0
C.R2的最大功率为UbIb D.电路的最大总功率为2UbIb
二、填空题(本题10小题,每空1分,共28分)
13.家庭中使用的电热水壶正常工作时的电压为 伏,它与家庭中的其他用电器之间是 的(选填“串联”或“并联”)。电热水壶工作时的电流约为6 (填单位),壶身上的水位计是利用 原理工作的。
14.如图所示的甲、乙两个电路中,闭合开关后,输电线均因电流过大使保险丝熔断。甲电路中输电线电流过大的原因是 ,乙电路中输电线电流过大的原因是 。
第14题图 第16题图
15.根据物理量的单位可以写出相对应的公式,已知电功率的单位是“V•A”,对应的电功率的公式为 ;一款磁吸式充电宝包括一个主充电宝和四个子充电宝。每个子充电宝的容量是600mAh,对外提供的电压为5V,一个子充电宝能提供的电能是 J。
16.运用知识解决问题:如图,轻质杠杆的OA:OB=4:1,放在水平地面上的物体甲的重力G甲=200N,当杠杆水平平衡时,物体甲对地面的压力为100N,则物体乙的重力G乙= 。若是想让物体甲对地面的压强为零,轻质杠杆的O′A′:O′B′= 。
17.为什么沿海地区温差比内陆地区小?
答:这是因为水的比热容比较大。水和泥土相比,在同样受热或冷却的情况下。吸收或放出的热量 ,水的温度变化比泥土 ,因此在受太阳照射条件相同时,沿海地区夏季比内陆地区凉爽,冬季比内陆地区温暖,在一天之内温度变化较 。
18.如图所示,在烧杯中加入盐水,然后将连在电压表上的铜片和锌片插入盐水中制成一个盐水电池,观察电压表指针的偏转与连线可知: 片是盐水电池的负极,此时电压表的示数为 伏,如果小明读错了量程,他得到的 伏。由本实验可知,电压表 (选填“可以”、“不可以”)直接接在电源两端。
第18题图 第19题图
19.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,灯L与电阻R的阻值相等。闭合开关S,电路正常工作,电压表示数为U0,电流表示数为I0。过了一会儿,灯L熄灭,若电路中仅有一处故障,且只发生在灯L或电阻R上。
(1)如果两个电表中只有一个电表的示数变大,该电表的示数为 ,故障是 。
(2)如果两个电表的示数均变大,可能对应的故障 。
20.如图所示,为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放,最高到达右侧圆弧槽B点处;然后再次滑下,最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
(1)物体从A点滑到水平面时,重力所做的功为 。
(2)物体从A点滑到B点的过程中,损失的机械能转化为物体内能的效率为η,则物体到达B点时温度升高了 。(物体比热容用c表示)
(3)C点距离水平面的高度为 。
21.伏安法测电阻时由于电流表电阻不为零,电压表电阻不是无穷大,会带来误差。为此现在设计A、B两种方案。如图所示,单刀双掷开关连通1时电压表和电流表的示数为U1和I1,连通2时电压表和电流表的示数为U2和I2,连通3时电压表和电流表的示数为U3和I3,连通4时电压表和电流表的示数为U4和I4,最佳方案是 (填A或者B),电阻值R= 。
22.在如图所示的电路中,电阻R1=10欧姆,R2=4欧姆,R3=6欧姆,R4=3欧姆,电压U=12伏特,且保持不变。如在a、b间接一电阻,使流过R3的电流为零,则R的阻值为 ;如在a、b间接一电压表,其读数为 伏特:如在a、b间接一电流表,其读数为 安培。(电压表、电流表的内阻对电路的影响可以忽略)
三、作图和解答题(本题8小题,共48分)
23.(6分)(1)在图中,画出动力臂l1和阻力F2。
(2)利用如图所示的滑轮组,西西用1.5N的拉力拉着重为10N的物体A沿水平方向做匀速直线运动。请画出滑轮组的绕线情况。
(3)如图所示家庭电路,S控制灯泡,S1控制两孔插座、S2控制三孔插座。用笔画线表示导线,将它们连入电路。
24.(6分)如图所示,在斜面上将一个重4.5N的物体从底部匀速拉到顶部,沿斜面向上的力为1.8N,斜面长1.5m,高0.3m。求:
(1)拉力做的有用功;
(2)斜面的机械效率;
(3)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。
25.(6分)每周五下午会开设很多丰富多彩的校本课,有趣的电就是其中之一,学生可以在课上探究一些生活中碰到的实际问题。小灯泡作为中学最常使用的电学元件之一,通常认为其电阻不随温度而发生变化,但在实际应用中其电阻并非定值。小雨同学在校本课上设计一个测量某种型号小灯泡I﹣U图像的电路,如图甲。电源电压恒为6V,滑动变阻器最大电阻60Ω。
(1)当开关S1、S2均闭合,滑片处于a端时,求电流表A1的示数;
(2)当开关S1闭合,S2断开,滑片离a端处时,电流表A2的示数0.2A,求此时小灯泡的电阻;
(3)在开关S1闭合、S2断开的情况下,某同学描绘出小灯泡I﹣U图象如图乙。求图中C点对应的电路中滑动变阻器接入电路的阻值大小和滑动变阻器消耗的功率。
26.(5分)为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患,小明同学设计了如下图所示的探究实验:将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA=mB<mc,hA=hC>hB),推动小木块运动一段距离后停止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法,回答:
(1)在图甲和图丙实验中,A球、C球刚滚到水平面时的速度 。(选填“相等”或“不相等”)
(2)小球推动小木块运动的距离越大,表示安全隐患 。(选填“越大”、“不变”或“越小”)
(3)用来研究超载安全隐患时,我们应选择 两个图所示实验进行比较。
(4)用来研究超速安全隐患时,我们应选择 两个图所示实验进行比较。
(5)实验中,小球碰撞木块后继续向前运动,木块在水平木板上滑动一段距离后停下,设碰撞前一瞬间小球的动能为E0,木块克服摩擦力所做的功为W,则E0 W(选填“>”、“<”或“=”)。
27.(6分)如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置,两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
①本实验是研究电流的 效应,从能量转化的角度分析,是电能转化为 能。
②连接好电路后闭合开关,通电一段时间,观察到右侧液面高于左侧液面,如图甲所示,表明在电流和通电时间相同的情况下, 越大,产生的热量越多;
③图中U形管 (选填“是”或“不是”)连通器,乙图中R3与R2并联,此时通过R1的电流比通过R2的电流 。
④某小组在利用乙图装置实验时,发现左右两侧U形管液面上升高度相同,与其他小组的实验现象都不同,经检查气密性良好,请你分析实验现象不同的原因: 。
28.(6分)探究电流与电压和电阻的关系
(1)如图甲,实验电路中接错了一根导线,在接错的导线上打“×”,再画线把它改到正确的位置上。
(2)利用改后的正确电路探究电流与电压的关系,测得数据如表:R=10Ω
(3)如图乙,在电流表表盘上,画出所选的接线柱和第4次实验中指针的位置。
(4)根据表中数据,在图丙中描点并画出R的I﹣U图象。
(5)通过实验得出的结论是:在电阻一定时, 成正比。
(6)要探究电流与电阻的关系,只将第4次实验电路中的定值电阻由10Ω换成15Ω,闭合开关,电压表示数比第4次实验的电压表示数 (填“大”或“小”),要保持电压表的示数仍为2.4V,应将滑动变阻器的滑片P向 移动。
29.(6分)小明做“测小灯泡的电功率”实验时,所用器材有:电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,标有“40Ω 1A”的滑动变阻器以及符合实验要求的电压表、电流表、开关和导线。
(1)如图甲所示是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
(2)小明改正错误后,闭合开关前应将滑片P置于最 端。
(3)小明通过移动滑片P,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成了如图乙所示的U﹣I图象,根据图象提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是 W。
(4)若实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,小明又用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置,设计了如图丙所示的电路,然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为 V,接着保持滑片位置不变,将电压表的 点(选填“a”或“b”)接线改接到c点,观察并记录电压表示数U,则小灯泡的额定功率可表示为P额= ;所选用的定值电阻R0的阻值不得超过 Ω。
30.(7分)近年来,在宾馆、厂矿、医院、学校等单位使用全自动不锈钢电热开水器(外型如图1所示)越来越普遍。原因是它具有自动控水、自动测温、自动控温、热效率高、安全卫生、使用方便等优点。某电热开水器说明书上的铭牌如表:
(1)根据所给数据,你知道该电热开水器电热管的电阻值大约为 Ω。
(2)若不计能量损失,那么该电热开水器在正常工作的情况下,把一个容量的20℃的水烧开,需要 S(设容器内的气压为1个标准大气压);
(3)某次电路中只有该电热开水器工作的情况下,小明发现电热开水器所在电路中标有3000r/kW•h的电能表在10min时间内转过了1200转,请你据此计算出电热开水器的实际功率是 V;(不考虑电阻随温度的变化)
(4)此全自动不锈钢电热开水器的机械部分结构如图2所示,当容器内水面上升时,浮力球也随之上升,通过连杆推动活塞向左活动(如图3),当水位到达一定位置时,活塞关闭进水口,停止进水;当容器内水量不足时,水面下降,浮力球随之下降,连杆带动活塞向右运动,进水口打开,向容器内进水。
若在进水口处水的压强为4×104Pa,活塞的横截面积为3.0×10﹣4m2,且当活塞正好堵住进水口时,连接活塞与浮力小球的边杆与水平面的夹角为45°(如图4所示)。若已知连杆支点上下长度之比为1:3,不计连杆、浮力小球的重及及摩擦,则浮力小球的体积最小为________(g取10N/kg)
====,故B正确。
故选:B。
4.如图所示,光滑的半圆形轨道固定在水平桌面上,轨道上的A、C两点在同一高度,B点为最低点,小球从A点由静止自由释放,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.小球不能到达C点
B.小球到达C点时惯性消失
C.小球由A点运动到B点的过程中受到的是非平衡力
D.小球从A点运动到B点的过程中动能转化为重力势能,机械能守恒
【分析】(1)(4)轨道是光滑的,且不计空气阻力,则小球在滚动的过程中,其机械能是守恒的;动能的大小与质量和速度有关,重力势能的大小与质量和高度有关;
(2)任何物体在任何情况下都有惯性;
(3)物体受到平衡力作用时,会保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解:
A、轨道是光滑的,不计空气阻力,小球的机械能是守恒的,小球从A点由静止自由释放,AC的高度相同,根据机械能守恒可知,小球能到达C点,故A错误;
B、惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,任何物体在任何情况下都有惯性,所以达B点后仍然具有惯性,故B错误;
C、小球从A点运动到B点的过程中,运动的方向、运动的速度都发生了变化,受到的是非平衡力,故C正确;
D、从A点运动到B点的过程中,质量不变,高度变小,速度变大,重力势能变小,动能变大,重力势能转化为动能,故D错误。
故选:C。
5.如图为四冲程汽油机工作过程中某冲程的示意图,此冲程的名称及能量转化是( )
A.做功冲程,内能转化为机械能
B.做功冲程,机械能转化为内能
C.压缩冲程,内能转化为机械能
D.压缩冲程,机械能转化为内能
【分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程;
汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能,做功冲程是内能转化为机械能,排气和吸气冲程没有能的转化。
【解答】解:如图,进气门和排气门都是关闭的,活塞上行,因此是压缩冲程,在压缩冲程中机械能转化为内能,故D正确、ABC错误。
故选:D。
6.如图甲所示是安装在木板正面的部分电路,其中a、b、c、d是穿越木板的接线柱,两个灯座的两端分别接在两个接线柱上,安装两个相同的小灯泡L1、L2木板背面的部分接线柱之间有导线相连着,从而使木板正背两面的电路组成一个完整的电路。闭合开关通电后,灯都能正常发光,下列说法正确的是( )
A.用一根导线接在任意两个接线柱上,如果出现一灯亮一灯灭的现象则可以判断两灯是并联
B.用手将其中一个小灯泡取掉,若另一灯泡仍发光,则说明两灯是串联
C.在电源和开关之间串联接入电流表,闭合开关,两灯亮,电流表示数如图乙所示,则通过灯L1的电流可能是0.3A
D.若将电流表分别接在ac、bd之间,发现电流表示数相同,则说明两灯一定串联
【分析】(1)并联的各用电器互不影响,能独立工作,串联的各用电器相互影响,不能独立工作,据此分析答题;
(2)由图乙确定电流表量程与分度值,读出电流表示数,根据串并联电路的特点求出流过灯泡的电流;
(3)串联电路电流处处相同,并联电路干路中的电流等于支路电流的和。
【解答】解:
A、在串联电路中如果使用导线短路其中一个用电器,另一用电器仍能工作;在并联电路中如果用导线短路其中一条支路,电流就不会从其他支路走,所有用电器都不能工作。所以用一根导线接在接在任意两个接线柱上,如果出现一个灯亮一个灯灭的现象则可以判断两灯是串联的;故A错误;
B、用手将其中一个小灯泡取掉,若另一灯泡仍发光,说明两灯泡互不影响,能独立工作,两灯泡是并联关系;故B错误;
C、由图乙可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.3A;由于两灯的连接方式位置未知,所以,如果两灯串联,则通过灯泡L1的电流是0.3A,如果两灯泡并联,则流过灯泡的电流为×0.3A=0.15A;故C正确;
D、若将电流表分别接在ac、bd之间,发现电流表示数相同,若两灯泡规格相同,则两灯可能是并联;故D错误。
故选:C。
7.如图甲所示,一个滑轮组竖直固定在水平支架上,已知每个滑轮均重20N,滑轮组下端挂有重为G的物体A,用力F通过滑轮组绳的末端竖直向上匀速提升重物A,重物A向上运动的速度为v,力F做功的功率P随物体上升速度v之间的关系图像如图乙所示。不计绳重与摩擦,g=10N/kg。则下列说法正确的是( )
A.保持不变B.先变小再变大
C.一直变小D.先变大再变小
【分析】由题意可知,在E环顺时针转动中,杠杆始终处于平衡状态,且阻力与重物的重力大小相等,阻力臂为OB不变,分析在E环转动过程中动力臂的变化,再根据杠杆平衡的条件可判断动力的大小变化。
【解答】解:由题意可知,在E环顺时针转动中,杠杆始终处于平衡状态,且阻力与重物的重力大小相等,阻力臂为OB不变;根据杠杆平衡的条件可知,在阻力和阻力臂均不变时,动力臂越大,动力会越小;E环在竖直位置时,动力臂最大为OA,则此时动力最小,所以E环从C端移动到D端的过程中,动力会随角θ的变大而先变小后变大。
故选:B。
9.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。现对电路分别进行下列操作:①将滑动变阻器滑片向右移;②用电阻R3(R3<R1)替换电阻R1;③闭合开关S。其中能使电流表与电压表示数均变大的操作有( )
A.0个B.1个C.2个D.3个
【分析】开关断开时,两电阻串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,
①将滑动变阻器滑片向右移,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据串联电路电阻规律判断电路总电阻的变化,根据欧姆定律判断此时通过电路的电流变化,根据U=IR可知定值电阻两端的电压变化,根据串联电路电压规律判断滑动变阻器两端的电压变化;
②用电阻R3(R3<R1)替换电阻R1,根据串联电路电阻规律可知电路总电阻变化,根据欧姆定律可知通过电路的电流变化,根据串联分压原理可知定值电阻两端的电压变化,根据串联电路电压规律可知滑动变阻器两端的电压变化;
③闭合开关S,定值电阻被短路,电路为滑动变阻器的简单电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压即电源电压,据此判断电压表示数变化,
根据串联电路电阻规律可知电路总电阻变化,根据欧姆定律可知通过电路的电流变化。
【解答】解:开关断开时,两电阻串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,
①将滑动变阻器滑片向右移,滑动变阻器接入电路的电阻变大,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流变小,所以电流表示数变小,根据U=IR可知定值电阻两端的电压变小,串联电路总电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压变大,即电压表示数变大,故①不可行;
②用电阻R3(R3<R1)替换电阻R1,根据串联电路电阻规律可知电路总电阻变小,根据欧姆定律可知通过电路的电流变大,所以电流表示数变大,根据串联分压原理可知定值电阻两端的电压变小,根据串联电路电压规律可知滑动变阻器两端的电压变大,即电压表示数变大,故②可行;
③闭合开关S,定值电阻被短路,电路为滑动变阻器的简单电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压即电源电压,所以电压表示数变大,
根据串联电路电阻规律可知电路总电阻变小,根据欧姆定律可知通过电路的电流变大,即电流表示数变大,故③可行。
故选:C。
10.小亮利用阻值为R0的定值电阻和一块电压表测量未知电阻,Rx的阻值。他选择了满足实验要求的器材(电源输出电压恒定),并连接了部分实验电路,如图所示,此时图中最后一根导线未连接,在将其连接好后,进行了如下主要操作:
①闭合开关S1、S2,读出并记录电压表的示数为U1;
②只闭合开关S1,读出并记录电压表的示数为U2;
③用U1、U2和R0表示Rx;
请选出最后一根导线的连接方式及Rx的表达式( )
A.连接ac;Rx=
B.连接bc;Rx=
C.连接ad;Rx=
D.连接bd;Rx=
【分析】①闭合开关S1、S2,两电阻串联接入电路,电压表测电源电压;
②连接bc,只闭合开关S1,两电阻串联接入电路,电压表测待测电阻两端的电压;
③根据串联电路电压规律计算定值电阻两端的电压,根据串联电路电流特点欧姆定律表示通过电路的电流,根据欧姆定律可得待测电阻的阻值的表达式。
【解答】解:①闭合开关S1、S2,两电阻串联接入电路,电压表测电源电压,读出并记录电压表的示数为U1;
②连接bc,只闭合开关S1,两电阻串联接入电路,电压表测待测电阻两端的电压,读出并记录电压表的示数为U2;
③串联电路总电压等于各部分电压之和,所以定值电阻两端的电压:U0=U1﹣U2,
串联电路各处电流相等,根据欧姆定律可得通过电路的电流:I==,
根据欧姆定律可得待测电阻的阻值:Rx===。
故选:B。
11.如图所示,拉力F为10N,物体A以0.2m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左6N的摩擦力,弹簧测力计示数为20N。下列说法正确的是( )
A.物体A受到物体B的摩擦力为20N
B.此时拉力F的功率为2W
C.此时滑轮组的机械效率为70%
D.当拉力F增大到20N时,物体B将向左运动
【分析】(1)物体B静止在地面上,处于平衡状态;水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和,据此求物体A对它向左的摩擦力,由于力的作用是相互的,可求物体A受到的摩擦力;
(2)由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2v物,利用P===Fv求拉力做功的功率;
(3)由图知,水平使用滑轮组,拉力做的有用功W有用=fs物,拉力端移动距离s=ns物,拉力做的总功W总=Fs,滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比;
(4)若拉力F增大到12N时,A将做加速运动。而A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变,则A和B之间的摩擦力不变,所以物体B的运动状态不会改变,即物体B仍然静止。
【解答】解:
A、物体B静止在地面上,处于平衡状态;则水平方向上物体B受到向右的拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和,即fB+6N=20N,则fB=14N;由于力的作用是相互的,物体A受到的摩擦力为fA=fB=14N,故A错误;
B、由图可知n=2,拉力端移动速度:v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s,
拉力做功的功率:P===Fv=10N×0.4m/s=4W,故B错误;
C、由图知,水平使用滑轮组,拉力做的有用功:W有=fAs物,
拉力端移动距离:s=ns物,
拉力做的总功:W总=Fs=F×ns物=nFs物,
滑轮组的机械效率:
η=====×100%=70%,故C正确;
D、若拉力F增大到20N时,A在运动过程中,A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变,则A和B之间的摩擦力不变,所以物体B的运动状态不会改变,即物体B仍然静止,不会向左运动,故D错误。
故选:C。
12.在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片故电热水壶工作时的电流约为6A。
壶身上的水位计是利用连通器原理工作的。
故答案为:220;并联;A;连通器。
14.如图所示的甲、乙两个电路中,闭合开关后,输电线均因电流过大使保险丝熔断。甲电路中输电线电流过大的原因是 用电器的总功率过大 ,乙电路中输电线电流过大的原因是 短路 。
【分析】家庭电路中电流过大的原因有两种,一是电路短路,二是用电器总功率过大。
【解答】解:家庭电流中电流过大总共有2个原因:短路和总功率过大,
图甲:用电器总功率等于各个用电器功率之和,并联的用电器越多,总功率越大,根据公式P=UI可知,电流会非常大;
图乙:金属件将火线和零线接通,造成短路,电流直接通过导线,由于导线电阻很小,导致电流过大。
故答案为:用电器的总功率过大;短路。
15.根据物理量的单位可以写出相对应的公式,已知电功率的单位是“V•A”,对应的电功率的公式为 P=UI ;一款磁吸式充电宝包括一个主充电宝和四个子充电宝。每个子充电宝的容量是600mAh,对外提供的电压为5V,一个子充电宝能提供的电能是 1.08×104 J。
【分析】已知电功率的单位是“V•A”,V为电压的单位,A为电流的单位,对应的电功率的公式为P=UI;
根据W=UIt得出一个子充电宝能提供的电能。
【解答】解:已知电功率的单位是“V•A”,V为电压的单位,A为电流的单位,对应的电功率的公式为P=UI;
一个子充电宝能提供的电能W=UIt=5V×A×1×3600s=1.08×104J。
故答案为:P=UI;1.08×104。
16.运用知识解决问题:如图,轻质杠杆的OA:OB=4:1,放在水平地面上的物体甲的重力G甲=200N,当杠杆水平平衡时,物体甲对地面的压力为100N,则物体乙的重力G乙= 400N 。若是想让物体甲对地面的压强为零,轻质杠杆的O′A′:O′B′= 2:1 。
【分析】(1)已知甲对地面压力,然后根据压力、重力与拉力之间的关系,求出物体甲对杠杆的拉力,再利用杠杆平衡条件计算物体乙的重力;
(2)若是想让物体甲对地面的压强为零,即甲对地面的压力为零,故此时杠杆平衡。
【解答】解:(1)物体甲对地面的压力:
F压=100N,
则物体甲对杠杆的拉力为F1=G甲﹣F压=200N﹣100N=100N,
根据杠杆平衡条件可得:F1×OA=G乙×OB,
因为OA:OB=4:1,
【分析】由图知,灯泡L与电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;
闭合电键S,灯L熄灭,且故障只能发生在灯L或电阻R上,则灯L熄灭的原因是可能是电阻断路,也可能是灯泡断路,还可能是灯泡短路;结合电表的示数变化进一步确定电路的故障。
【解答】解:由图知,灯泡L与电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;
闭合开关S,由于灯L与电阻R的阻值相等,其分担的电压相等,根据串联电路的电压规律可知,电源电压为2U0;
灯L熄灭,且故障只能发生在灯L或电阻R上,则灯L熄灭的原因可能有以下几种情况:电阻R断路,或灯泡L断路,或灯泡短路;
如果电阻R断路,此时电压表串联在电路中,由于电压表的电阻非常大,则此时电流表示数变小,几乎是0,电压表相当于测电源电压,电压表示数会增大为2U0,即此时只有一个电表的示数变大;
如果灯泡断路,则整个电路断路,此时电流表和电压表示数都变为0,即两个电表的示数都变小了;
如果灯泡短路,电路中总电阻变小,则电流表的示数增大,此时电路为电阻R的简单电路,则电阻两端的电压等于电源电压,电压表示数为2U0,由于电源电压不变,电阻变为原来的一半,根据欧姆定律可知,电流会变为原来的2倍,即电流表示数为2I0,即两个电表的示数都变大;
由此可知,如果只有一个电表的示数变大,则故障是电阻R断路,电压表示数等于电源电压2U0;如果两个电表的示数都变大,则故障是灯L短路,电压表示数等于电源电压2U0,电流表A示数为2I0。
故答案为:(1)2U0;R断路;(2)L短路。
20.如图所示,为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放,最高到达右侧圆弧槽B点处;然后再次滑下,最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
(1)物体从A点滑到水平面时,重力所做的功为 mgH 。
(2)物体从A点滑到B点的过程中,损失的机械能转化为物体内能的效率为η,则物体到达B点时温度升高了 。(物体比热容用c表示)
(3)C点距离水平面的高度为 2h﹣H 。
【分析】(1)由重力公式G=mg可得质量为m的物体的重力,根据公式W=GH可得物体从A点滑到水平面时重力所做的功;
(2)根据W=Gh可得物体从A点滑到B点的过程中损失的机械能,根据能量转化效率公式可计算物体增加的内能,根据吸热公式可计算物体到达B点时升高的温度;
(3)再次滑下的过程损失的机械能不变,则达到C点时物体的机械能为物体在B点的机械能与损失的机械能之差,根据做功公式计算C点距离水平面的高度。
【解答】解:
(1)质量为m的物体的重力为:G=mg,物体从A点滑到水平面时,重力所做的功:W=GH=mgH;
(2)A、B两点距离水平面的高度分别为H、h,
物体从A点滑到B点的过程中,损失的机械能(重力势能的减少量)为:ΔE=GΔh=mg(H﹣h),
机械能转化为物体内能的效率为η,则物体增加的内能(吸收的热量):Q吸=ΔEη=mg(H﹣h)η,
由Q吸=cmΔt可知,物体到达B点时温度升高了:Δt===;
(3)再次滑下的过程,水平面的粗糙程度不变,长度也不变,即物体克服摩擦力做的功不变,即损失的机械能不变,
所以达到C点时物体的机械能(此时只有重力势能):EC=EB﹣ΔE=mgh﹣mg(H﹣h)=mg(2h﹣H),
由W=Gh可得,C点距离水平面的高度为:hC====2h﹣H。
故答案为:(1)mgH;(2);(3)2h﹣H。
21.伏安法测电阻时由于电流表电阻不为零,电压表电阻不是无穷大,会带来误差。为此现在设计A、B两种方案。如图所示,单刀双掷开关连通1时电压表和电流表的示数为U1和I1,连通2时电压表和电流表的示数为U2和I2,连通3时电压表和电流表的示数为U3和I3,连通4时电压表和电流表的示数为U4和I4,最佳方案是 B (填A或者B),电阻值R= ﹣ 。
【分析】先分析两种方案中电压表和电流表的测量对象以及连接方式,然后根据串并联电路电流、电压规律以及欧姆定律可选择合适的方案以及电阻的表达式。
【解答】解:
【A方案】:当开关连通1时,电压表与电阻R并联,则电压表测量电阻R两端电压,电流表测量通过电阻R和电压表的总电流,由欧姆定律可知,电压表和电流表的比值为电压表和电阻R的总电阻;
当开关连通2时,电流表与电阻串联,电流表测量通过电阻的电流,此时电压表测量电阻R和电流表两端的总电压,由欧姆定律可知,电压表和电流表的比值为电流表和电阻R的总电阻;
综合两种情况可知,无法表示出电阻R的表达式;
【B方案】:当开关连通3时,电流表与电阻R串联,再与电压表并联,则电压表测量电阻R和电流表两端的总电压,电流表测量电阻R中的电流,由欧姆定律可知,电压表和电流表的比值为电阻R和电流表的总电阻,即R+RA=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
当开关连通4时,电压表与电流表并联,再与电阻R串联,因此电压表测量电流表两端的电压,电流表测量自己的电流,则由欧姆定律可知,电压表和电流表的比值为电流表的电阻,即RA=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
综合①②可知,电阻值R=R+RA﹣RA=﹣,故最佳方案为B方案。
R2、R3串联后电流I分===0.75A,
R3两端的电压为U3=I分R3=0.75A×6Ω=4.5V,
电阻R3、R4两端的电压之和也就是电压表的示数U分=U3+U4=4.5V+4.5V=9V。
(3)通过电阻R2的电流I2===3A,
R3、R4并联后电阻为R并===2Ω,
再与R1串联后总电阻为R串=R1+R并=10Ω+2Ω=12Ω,
此时这段电路的电流为I1===1A,
所以通过通过R1的电流为1A,R3两端的电压为U3=I1R并=1A×2Ω=2V,
通过R3的电流为I3==≈0.33A,
所以电流表的示数为I=I2+I3=3A+0.33A=3.33A。
答:1.2Ω;9;3.33。
23.(1)在图中,画出动力臂l1和阻力F2。
【分析】力臂是指支点到力的作用线的距离。可以根据垂直关系做出力臂或画出力的示意图。
【解答】解:图中杠杆支点在O点,反向延长力F1的作用线,从支点O作F1的作用线的垂线段,垂线段的长即为动力臂l1;
过力臂L2的右端做力臂L2的垂线,即为力F2的作用线,与杠杆的交点即为F2的作用点;力F1使杠杆沿顺时针转动,则F2应阻碍杠杆的转动,即力F2的方向向左上方,如图所示:
(2)利用如图所示的滑轮组,西西用1.5N的拉力拉着重为10N的物体A沿水平方向做匀速直线运动。请画出滑轮组的绕线情况。
【分析】先确定弹簧测力计的分度值再根据指针位置读数;物体A受到的拉力等于弹簧测力计的示数,由于沿水平方向左做匀速直线运动,根据二力平衡条件,可求物体A受到的摩擦力,求出拉力F与物体A受到摩擦力大小的关系,据此确定使用滑轮组的有效股数n,根据“奇动偶定”的原则组装滑轮组。
【解答】解:由图知,弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数F=3.6N,即对物体A的拉力F拉=3.6N。
由于物体A做匀速直线运动,处于平衡状态,所以物体A受到的摩擦力、拉力符合二力平衡条件,是一对平衡力,
则物体A受到的摩擦力f=F拉=3.6N,拉力F拉与物体A受到摩擦力f的大小的关系为=2.4,
所以滑轮组的绳子股数应该是n=3,从动滑轮的左挂钩开始绕起,依次绕过左边的定滑轮、右边的动滑轮,如图所示:
(3)如图所示家庭电路,S控制灯泡,S1控制两孔插座、S2控制三孔插座。用笔画线表示导线,将它们连入电路。
【分析】家庭电路中的用电器是并联的;开关控制用电器时,开关要接在用电器和火线之间;三孔插座的接法:上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线;两孔插座的接法:左孔接零线、右孔接火线。
【解答】解:S控制灯泡,则先从火线连接到开关S、灯泡,然后回到零线上;
S1控制两孔插座,则火线通过开关S1连接到插座的右孔,插座的左孔接零线;
S2控制三孔插座,则火线通过开关S2连接到插座的右孔,插座的左孔接零线,插座的上孔接地线,如图所示:
24.如图所示,在斜面上将一个重4.5N的物体从底部匀速拉到顶部,沿斜面向上的力为1.8N,斜面长1.5m,高0.3m。求:
(1)拉力做的有用功;
【分析】(1)当开关S1,S2均闭合,滑片处于a端时,电路为R最大阻值的简单电路,电流表A1测电路中的电流,根据欧姆定律求出电路中的电流;
(2)当开关S1闭合,S2断开,滑片离a端处时,灯泡与变阻器串联,电流表A2测电路中的电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,根据题意得出变阻器接入电路中的电阻,利用电阻的串联求出此时小灯泡的电阻;
(3)在开关S1闭合,S2断开的情况下,根据图乙读出灯泡两端的电压和通过的电流,根据串联电路的电压特点求出变阻器两端的电压,根据P=UI求出滑动变阻器消耗的功率。
【解答】解:(1)当开关S1,S2均闭合,滑片处于a端时,灯泡和电流表A2被短路,则电路为滑动变阻器最大阻值的简单电路,电流表A1测电路中的电流,
则电流表A1的示数为:
I1===0.1A;
(2)当开关S1闭合,S2断开,滑片离a端处时,灯泡与变阻器串联,电流表A2测电路中的电流,
此时变阻器接入电路中的电阻为:
R′=(1﹣)R=×60Ω=20Ω,
根据I=可知电路中的总电阻为:
R总===30Ω;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,此时小灯泡的电阻:
RL=R总﹣R′=30Ω﹣20Ω=10Ω;
(3)在开关S1闭合,S2断开的情况下,
由图乙可知,图中C点灯泡两端的电压UL=3.9V,通过灯泡的电流IL=0.3A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,变阻器两端的电压:
UR=U﹣UL=6V﹣3.9V=2.1V,
因串联电路中各处的电流相等,此时通过滑动变阻器的电流为:IR=IL=0.3A,
此时滑动变阻器的电阻为:
R″===7Ω;
此时滑动变阻器消耗的功率:
PR=URIR=2.1V×0.3A=0.63W。
答:(1)当开关S1,S2均闭合,滑片处于a端时,电流表A1的示数为0.1A;
(2)当开关S1闭合,S2断开,滑片离a端处时,小灯泡的电阻为10Ω;
(3)在开关S1闭合,S2断开的情况下,图中C点对应的电路中滑动变阻器接入电路的阻值大小为7Ω,滑动变阻器消耗的功率为0.63W。
26.为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患,小明同学设计了如下图所示的探究实验:将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA=mB<mc,hA=hC>hB),推动小木块运动一段距离后停止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法,回答:
(1)在图甲和图丙实验中,A球、C球刚滚到水平面时的速度 相等 。(选填“相等”或“不相等”)
(2)小球推动小木块运动的距离越大,表示安全隐患 越大 。(选填“越大”、“不变”或“越小”)
(3)用来研究超载安全隐患时,我们应选择 甲、丙 两个图所示实验进行比较。
(4)用来研究超速安全隐患时,我们应选择 甲、乙 两个图所示实验进行比较。
(5)实验中,小球碰撞木块后继续向前运动,木块在水平木板上滑动一段距离后停下,设碰撞前一瞬间小球的动能为E0,木块克服摩擦力所做的功为W,则E0 > W(选填“>”、“<”或“=”)。
【分析】(1)实验中为使小球运动到水平面时的速度相同,让小球从同一高度处由静止滚下;
(2)实验中运用转换法来研究小球动能的大小,即观察小球撞击木块移动的距离远近,安全隐患越大;
(3)动能大小的影响因素:质量和速度;由控制变量法,速度一定时,质量越大,动能越大。
(4)由控制变量法,质量一定时,速度越大,动能越大;
(5)木块滑动过程中,克服摩擦力做功。
【解答】解:(1)小球从同一高度释放,运动到水平面时,它们的速度相等;
(2)实验中通过比较滚下的小球撞击木块移动的距离,来比较小球动能的大小。在同样的平面上木块被撞得越远,小球的动能就越大,安全隐患越大;
(3)超载是指汽车的速度一定时,质量越大动能越大。选择到达水平面的速度相等,质量不同的AC小球进行实验。
(4)超速是指汽车的质量一定,速度越大,动能越大。选择质量相等到达水平面速度不同的AB小球。
(5)球与木块碰撞的过程中,球对木块做功,由于碰撞后小球继续运动,仍具有动能,做功的大小小于球最初的动能;木块在运动过程中,克服摩擦做功,机械能转化为内能,即木块克服摩擦做的功等于木块的动能大小,也就是小于碰撞前小球的动能。
故答案为:(1)相等;(2)越大;(3)甲、丙;(4)甲、乙;(5)>。
27.如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置,两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
①本实验是研究电流的 热 效应,从能量转化的角度分析,是电能转化为 内 能。
②连接好电路后闭合开关,通电一段时间,观察到右侧液面高于左侧液面,如图甲所示,表明在电流和通电时间相同的情况下, 电阻 越大,产生的热量越多;
③图中U形管 不是 (选填“是”或“不是”)连通器,乙图中R3与R2并联,此时通过R1的电流比通过R2的电流 大 。
④某小组在利用乙图装置实验时,发现左右两侧U形管液面上升高度相同,与其他小组的实验现象都不同,经检查气密性良好,请你分析实验现象不同的原因: R3断路 。
【分析】①电流流过导体时会产生热量,这是电流的热效应;电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程;
;
(3)第4次实验电流为0.24A,根据电流表小量程分度值为0.02A,画出指针的位置,如图乙所示:
(4)根据描点法作图,如图丙所示:
(5)由表中数据,电压是原来的几倍,通过的电流是原来的几倍,故得出的结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(6)只将第4次实验电路中的定值电阻由10Ω换成15Ω,闭合开关,根据串联分压原理可知,电压表示数比第4次实验的电压表示数大;
探究电流与电阻的关系时,应控制电阻两端的电压不变,即本次实验中应使电压表示数减小为2.4V,由串联电路的电压规律可知应增大变阻器分得的电压,根据分压原理,应增大变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,直到电压表的示数为2.4V。
故答案为:(1)如图甲所示;(3)如图乙所示;(4)如图丙所示;(5)通过导体的电流与导体两端的电压;(6)大;左。
29.小明做“测小灯泡的电功率”实验时,所用器材有:电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,标有“40Ω 1A”的滑动变阻器以及符合实验要求的电压表、电流表、开关和导线。
(1)如图甲所示是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
(2)小明改正错误后,闭合开关前应将滑片P置于最 左 端。
(3)小明通过移动滑片P,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成了如图乙所示的U﹣I图象,根据图象提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是 0.5 W。
(4)若实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,小明又用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置,设计了如图丙所示的电路,然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为__2.5__V,接着保持滑片位置不变,将电压表的 b 点(选填“a”或“b”)接线改接到c点,观察并记录电压表示数U,则小灯泡的额定功率可表示为P额= 2.5V× ;所选用的定值电阻R0的阻值不得超过 2.5 Ω。
【分析】(1)原电路中,电流表与灯并联,电压表串联在电路中,是错误的,电流表应与灯串联,电压表与灯并联,据此改正;
次数
1
2
3
4
电压U/V
1.2
1.6
2.0
2.4
电流I/A
0.12
0.16
0.20
0.24
功率
3kW
容量
20升
额定电压
220V
水咀数
1
重量
16kg
外形尺寸(cm)
42×29×69.5
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