山东省德州市德城区2023-2024学年九年级上学期1月期末物理试题

这是一份山东省德州市德城区2023-2024学年九年级上学期1月期末物理试题，共22页。试卷主要包含了选择题，填空题，作图与实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
（90分钟，100分）
注：请同学们将题答在答题卡上，答在试卷上无效。
一、选择题（本大题包括12小题，每小题3分，共36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. “天宫”课堂中，航天员王亚平与地面的同学进行了天地对话。传递信息利用的是（ ）
A. 次声波B. 电磁波C. 红外线D. 紫外线
【答案】B
【解析】
【详解】A．次声波属于声音，而声音的传播需要介质，太空中没有空气，不能传声，所以不能利用次声波来传递航天员与地面的信息。故A不符合题意；
B．电磁波可以在真空中传播，航天员与地面的互动利用电磁波来传递信息，故B符合题意；
CD．红外线与紫外线属于不可见光，虽然可以在真空中传播，但不是用来传递信息的，故CD不符合题意。
故选B。
2. 风力发电路灯的核心部件是小型风力发电机，其工作原理是（ ）
A. 电磁感应B. 电流的磁效应
C. 磁场对电流的作用D. 磁极间的相互作用
【答案】A
【解析】
【详解】当风吹过的时候，线圈会在磁铁中做切割磁感线运动，线圈中就产生感应电流，这是电磁感应现象，利用电磁感应现象制成了发电机，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3. 验电器是实验室里常常用验电器来检验物体是否带电．用带正电的玻璃棒接触验电器的金属球，可以发现验电器原来闭合的两片金属箔张开一定的角度，如图所示．以下判断中正确的是
A. 金属球带正电，金箔片都带负电，它们因排斥而张开
B. 金属球带正电，金箔片都带正电，它们因排斥而张开
C. 金属球带负电，金箔片都带正电，它们因吸引而张开
D. 金属球带负电，金箔片都带负电，它们因吸引而张开
【答案】B
【解析】
【详解】带正电的玻璃棒接触不带电的验电器时，玻璃棒由于缺少电子，会从金属球上夺得电子，使金属球失去电子而带正电，金属球通过金属杆和两片金属箔相连接，两片金属箔片因缺少电子而带正电，所以两金属箔片因同种电荷相互排斥而张开，故ACD错误、B正确。
故选B。
4. 高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，检修工作非常艰苦且重要。青少年科技创新大赛的获奖作品（5G高铁轨道螺丝警报器），设计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理是：螺丝（螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计）连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，此时电灯亮起而发出警报，及时提醒工人修理。下列符合题意的电路图是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意知道，螺丝连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，螺丝不接入电路中，即螺丝所在电路发生了断路，此时指示灯会发光，这表明螺丝与灯泡是并联在电路中的，由于螺丝的电阻很小，能把灯泡短路；为了保护电路，防止电源短路，在干路中应该接上一个保护电阻，故D符合题意。
故选D。
5. 关于图所示的热现象，说法正确的是（ ）
A. 图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能
B. 图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能
C. 图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能
D. 图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能
【答案】C
【解析】
【详解】A．不管物体温度高低，都具有内能，一切物体都具有内能，故A错误；
B．冬天搓手取暖是通过做功的方式改变手的内能，此过程中将机械能转化为内能，故B错误；
C．用湿毛巾冷敷降温，湿毛巾从人体吸收热量，使人体降温，内能减小，所以是通过热传递的方式减小人体的内能，故C正确；
D．向下压活塞，对筒内空气做功，空气内能增加，温度升高，将机械能转化为内能；汽油机做功冲程是将内能转化为机械能，二者能量转化不同，故D错误。
故选C。
6. 如题图甲为某可调亮度台灯，图乙为其用于调光的电位器结构图。abc是它的三个接线柱，ac分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连。转动旋钮，滑片在弧形电阻丝上滑动即可调节灯泡亮度。下列分析正确的是（ ）
A. 电位器与灯泡并联
B. 电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度的
C. 若只将ab接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变亮
D. 若只将bc接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗
【答案】B
【解析】
【详解】AB．电位器是通过滑片的移动而改变电阻丝的长度，从而改变接入电路的阻值，来改变电路中的电流，而改变灯泡的亮度的，所以应与灯泡串联在电路中，故A错误，B正确；
C．将ab接入电路，顺时针转动旋钮时，电位器接入电路的电阻丝的长度变长，电阻变大，电路中的电流变小，灯泡变暗，故C错误；
D．将bc接入电路，顺时针转动旋钮时，电位器接入电路的电阻丝长度变短，电阻变小，电路中的电流变大，灯泡变亮，故D错误。
故选B。
7. 我国自行研制的第三艘航空母舰福建号采用了最先进的电磁弹射器。电磁弹射器的弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力而快速起飞。下列各图能正确反映电磁弹射器工作原理的是（ ）

A B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】依题意电磁弹射器的弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力运动，与电动机原理相同。
A．图A是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图B是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，故B不符合题意；
C．图C有电源，通电导体在磁场中受力运动，是电动机原理，故C符合题意；
D．图D没有电源，是探究电磁感应现象的实验，故D不符合题意。
故选C。
8. 在物理实验操作考核中，小明把两灯串联，闭合开关后，发现L1亮，L2不亮。为了找出原因，他把电压表并联在L2两端，如图所示，发现电压表示数为0，则原因可能是（ ）
A. L1 断路B. L1短路C. L2 断路D. L2 短路
【答案】D
【解析】
【详解】由图可知，该电路为串联电路，电压表测量的是灯泡L2两端的电压；闭合开关后，发现L1亮，说明电路是通路，电路出现了短路现象，电压表示数为0，说明与电压表并联部分电阻为0，所以故障是灯泡L2短路。
故选D。
9. 如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，两个定值电阻的阻值R1＞R2，闭合开关S，电阻R1、R2两端的电压分别为U1、U2，通过两个电阻的电流分别为I1、I2，它们的实际电功率分别为P1、P2，相等时间内它们消耗的电能分别为W1、W2，下列判断中正确的是（ ）
A. I1＞I2B. U1=U2C. P1＞P2D. W1＞W2
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB．由图可知两电阻并联，电压相等，即U1=U2，因R1＞R2，由可知I1＜I2，故A错误，B正确；
C．由可知它们的实际电功P1＜P2，故C错误；
D．由可知相等时间内它们消耗的电能W1＜W2，故D错误。
故选B。
10. 质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容，。下列说法中（ ）

①甲物质是水
②0~12min乙温度降低了20℃
③0~12min甲放出了的热量
④乙物质的比热容为
A. 只有①②正确B. 只有②④正确
C. 只有①③正确D. 只有①④正确
【答案】D
【解析】
【详解】①时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图像可知，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；根据Q放=cmΔt可知，在质量相等、放热也相同的情况下，谁的温度降低得快，它的比热容小；所以，甲液体的比热容大，若A、B两种液体中，一种物质是水，则一定是甲物质，故①正确；
②由图可知，0~12min乙的温度从60℃降低至20℃，所以乙的温度降低
Δt乙=60℃-20℃=40℃
故②错误；
③0~12min甲放出的热量
Q水放=c水m水Δt甲=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×(60℃-40℃)=4.2×104J
故③错误；
④由题知，而水和液体的质量相同，即m水=m乙，而水和另种液体在相同时间内放出的热量相等，即Q水放=Q乙放，则
c水m水Δt甲=c乙m乙Δt乙
结合图像可得，0~12min水放出的热量，即另一种液体放出的热量
Q水放=Q乙放=4.2×104J
则另一种液体的比热容
故④正确，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
11. 在图所示的电路中，电源电压不变。若将一个电流表串接在电路A、B两点中的某处。则闭合开关后，在向右移动滑动变阻器滑片P的过程中，电压表示数与电流表示数的比值（ ）
A. 一定变小B. 可能变小C. 一定不变D. 可能变大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】由图可知，闭合开关后，该电路为并联电路，电压表测量的是电源的电压；电流表在A处时，测量的是通过R1的电流；电流表在B处时，测量的是干路中的电流；由于电源电压不变，滑片移动过程中，电压表示数不变；闭合开关后，在向右移动滑动变阻器滑片P的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据可知，通过滑动变阻器的电流变小；并联电路各支路互不影响，则通过电阻R1的电流不变，即A点的电流不变；根据并联电路电流的特点可知，干路中的电流变小，即B点的电流变小；电压表示数不变，A点电流不变，A点接电流表时，电压表示数与电流表示数的比值不变；电压表示数不变，B点电流减小，B点接电流表时，电压表示数与电流表示数的比值变大，故D符合题意。故选D。
12. 如图甲所示的电路中，电源电压不变，小灯泡L的阻值不变，滑动变阻器R的规格是“100；1A”。闭合开关，在保证电路元件安全且能使小灯泡正常发光的前提下，最大范围内移动滑片，绘制了通过变阻器的电流与变阻器阻值关系的图象，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A. 电源电压为6V
B. 小灯泡的电阻为10
C. 小灯泡的额定功率为1.8W
D. 整个电路电功率最小时，20s内滑动变阻器消耗电能为12J
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意及图中数据可得，当滑动变阻器接入电路的电阻为20Ω时，通过电阻的电流为0.3A，则滑动变阻器两端的电压为
U=IR=0.3A×20Ω=6V
而电源电压应该大于6V，故A错误；
B．由题意及欧姆定律可得
有
解得
RL=20Ω
U电=12V
故B错误；
C．由题意可得，要保证电路安全且灯泡正常发光，则通过灯泡的电流最大为其额定电流，结合上述分析可得，小灯泡的额定电流为0.3A，额定电压为
U额=U电-U=12V-6V=6V
则小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=6V×0.3A=1.8W
故C正确；
D．整个电路中电源电压不变，当电流最小时，功率最小，由题意可得，电功率最小时，20s内滑动变阻器消耗的电能为
W=I2Rt=(0.1A)2×100Ω×20s=20J
故D错误。
故选C。
二、填空题（本题共7小题，每空1分，共15分）
13. 图表示四冲程汽油机处于___________冲程。汽车尾气带走的能量___________（选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有___________。
【答案】 ①. 排气 ②. 不能 ③. 方向性
【解析】
【详解】[1]由图示知，汽缸的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。
[2][3]燃料燃烧放出的能量中有部分热散失，被尾气带走，而尾气带走的能量不会再自动变成燃料的化学能，这是因为能量的转化具有方向性。
14. 小何找到了一个容积为3L的水壶，装满一壶初温为的水在标准大气压下加热至沸腾，水需要吸收___________J的热量，若把水壶里的水倒掉一半，剩下的水比热容是___________。
【答案】 ①. 1.008×106J ②. 4.2×103
【解析】
【详解】[1]水壶容积为
V=3L=3×10-3m3
则装满水质量为
故将一壶初温20℃的水在标准大气压下加热至沸腾水吸收热量为
[2] 比热容是物质的一种特性；把水倒掉一半，比热容不变，仍为。
15. 防范触电事故重要的是要有安全用电意识，要遵守安全用电原则。生活中，电冰箱的三线插头必须要插入三孔插座中，这样可以让它的金属外壳与___________相连；家庭电路中，发生触电事故都是人体直接或间接跟___________线接触造成的。
【答案】 ①. 大地 ②. 火
【解析】
【详解】[1]生活中，电冰箱的三线插头必须要插入三孔插座中，这样可以让它的金属外壳与大地相连，当冰箱发生漏电现象时，可将电导向大地，避免出现触电现象。
[2]人体是导体，火线带的电压超过人体的安全电压，家庭电路中，发生触电事故都是人体直接或间接跟火线接触造成的。
16. 在探究串、并联电路中电流的规律时，做了如图所示的实验。闭合开关后，电流表A1、A2的示数分别为0.5A和0.3A，则通过小灯泡的电流为______A，通过小灯泡的电流为______A。

【答案】 ①. 0.2 ②. 0.3
【解析】
【详解】[1][2]由图可知小灯泡 L1 与小灯泡 L2并联，A2与 L2串联，测的是 L2的电流，A1在干路上，所以 L2的电流为0.3A， L1 的电流为
I1=I-I2=0.5A-0.3A=0.2A
17. 如图所示，将标有“3V 3W”的灯泡L1和标有“6V 3W”的灯泡L2串联在电路中，闭合开关S，其中只有一只灯泡正常发光，设小灯泡电阻不变，则L1两端的电压及通过L1的电流分别是______、______。
【答案】 ①. 1.5V ②. 0.5A
【解析】
【详解】[1][2]由可得，两灯泡的额定电流分别为
因串联电路中各处的电流相等，且其中只有一只灯泡正常发光，所以，电路中的电流即通过L1的电流为
由可得，灯泡L1的电阻为
此时L1两端的电压为
18. 现只将额定电压为220V的空调连入家庭电路中，正常工作2h，空调使用前后电能表的示数如图所示，该空调消耗的电能为___________度，它的额定功率为___________W。
【答案】 ①. 2 ②. 1000
【解析】
【详解】[1]由图得，该空调消耗的电能为
[2]空调的额定功率为
19. 如图所示，电源电压为4.5V，电流表量程为“0～0.6A”，滑动变阻器R规格为“10Ω，1A”，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。闭合开关S后，灯L不发光，电压表有示数，电流表无示数。经检查，故障出现在R上，则R ______（选填“断路”或“短路”）。排除故障后，在保证电路各元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数变化范围是 ______。
【答案】 ①. 断路 ②. 0.3A~0.5A
【解析】
【分析】
【详解】[1]由图像可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电流，闭合开关S后，灯L不发光，电压表有示数，电流表无示数，则是电压表串联在电路中，即滑动变阻器断路造成的。
[2]小灯泡L标有“2.5V 1.25W”，可求得灯泡电阻为
灯泡额定电流为
电流表量程0~0.6A，滑动变阻器允许最大电流为1A，因此电路允许最大电流为0.5A，此时滑动变阻器有最小值，当电路电流为0.5A时，电路总电阻为
滑动变阻器接入阻值为
当滑动变阻器接入最大阻值10Ω时，电路中电流为
因此电流表的示数范围是0.3A~0.5A。
三、作图与实验探究题（本大题共7小题，共28分）
20. 用笔画线表示导线，将图中的开关、插座分别接入家庭电路中。
【答案】
【解析】
【详解】从用电安全考虑，开关要接在灯泡和火线之间，这样在断开开关时能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故；三孔插座的接法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线，如图所示：
21. 请画出图实物图所对应的电路图。
【答案】
【解析】
【详解】由图得，两灯泡串联，电压表测量灯泡L1电压，电流表测量电路电流，根据实物图连接电路图，如图所示：
22. 在如图所示的通电螺线管旁有一静止磁体，请标出电源的正负极及螺线管磁感线的方向。
【答案】
【解析】
【详解】磁体静止时，根据异名磁极相互吸引可知，靠近磁体S极的是通电螺线管的北极，即通电螺线管的右端为N极；则由右手螺旋定则可知，电流由螺线管的右侧流入，则电源右侧为正极；在磁体的外部磁感线的方向是从N极到S极；如图所示
23. 如图是探究产生感应电流的条件的实验装置图：
(1)实验中，通过观察灵敏电流计的________来判断电路中产生感应电流；
(2)闭合开关，若导体ab不动，左右移动磁体，电路中________（选填“有”或“无”）感应电流；
(3)如果想利用该装置探究磁场对通电导体的作用，只需要将灵敏电流计换成________。
【答案】 ①. 指针的偏转 ②. 有 ③. 电源
【解析】
【详解】(1)[1]有电流通过灵敏电流计时灵敏电流计的指针会发生偏转，故实验中，通过观察灵敏电流计的指针的偏转来判断电路中产生感应电流。
(2)[2]闭合开关，若导体ab不动，左右移动磁体，闭合电路的一部分导体ab也切割了磁感线，故电路中有感应电流。
(3)[3]探究磁场对通电导体的作用，需要有电源、开关、导线等组成闭合电路，还要有永磁体，根据如图所示的电路，只需要将灵敏电流计换成电源即可。
24. 某实验小组用规格完全相同的实验器材，对初温相同的100g水、200g水、100g煤油进行加热，如图所示。若要探究不同物质的吸热差异应选择___________（选填“甲、乙、丙”中的两个）两图进行对比实验；在处理实验数据时，小组成员绘制了从开始加热到沸腾前液体的温度随时间变化图像如图丁，分析可知100g煤油对应的图像是___________。已知水的比热容大于煤油的比热容。
【答案】 ①. 甲丙 ②. c
【解析】
【详解】[1]若要探究不同物质的吸热差异，根据控制变量法，应保持液体的质量相同，种类不同，故应选择甲、丙两图进行对比实验。
[2]水的比热容大于煤油的比热容，在质量相同时，吸收相同的热，煤油的温度上升的更快，如果a为200g水的图像，则b为100g水的图像，c为100g煤油对应的图像。
25. 小聪用图甲所示电路图探究电流跟电压、电阻的关系。

（1）连接电路时，开关应___________；
（2）若定值电阻R开路，闭合开关后___________（选填“电流表”或“电压表”）无示数；
（3）实验完成后记录数据的纸被同学无意撕断，只剩图乙表格。根据表格数据我们能判断小聪探究的是电流跟___________（选填“电压”或“电阻”）的关系；
（4）用“2.5V，0.3A”小灯泡替换R来完成研究小灯泡电阻的实验。闭合开关移动滑片，电压表示数如图丙，此时电压为___________V，电流表示数可能是下列数据中的___________（选填序号）。

【答案】 ①. 断开 ②. 电流表 ③. 电压
④. 2 ⑤. C
【解析】
【详解】（1）[1]实验中为保护电路，连接电路中，开关需要断开。
（2）[2]图中电路为串联电路，若定值电阻R开路，电路为断开状态，所以电流表无示数。
（3）[3]由乙图可知，实验中，电压是变化，而电压与电流的比值为定值，所以可断定该实验是来探究电流与电压关系的。
（4）[4]丙图中，电压表选用的是小量程，分度值为0.1V，则读数为2V。
[5]当用灯泡正常发光时的电阻计算当电压为2V时的电流为
因为灯泡电阻受温度的影响会随温度的升高而增加，所以电压为2V时，灯泡的电阻小于正常发光时的电阻，导致电流会比计算出来的结果偏大，故C符合题意，AB不符合题意。
故选C。
26. 如图甲是小伟在“测量定值电阻的阻值”的实验中连接的实验电路，（电源电压U保持不变，滑动变阻器的最大阻值为）。请完成以下问题：
（1）实验电路中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”使电路符合实验要求；___________
（2）电路连接正确后，闭合开关，移动滑片，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则被测电阻的阻值是___________Ω；
（3）完成测电阻实验后，小伟想，假如没有电流表，应该也能测出电阻的阻值，于是他设计了如图丙所示的电路，请你帮助他将实验步骤补充完整。
①___________；
②未知电阻阻值的表达式___________（用已知量和所测物理量的符号表示）；
【答案】 ①. ②. 5 ③. 将滑片置于阻值最大处，闭合开关，读出此时电压表示数 ④.
【解析】
【详解】（1）[1]实验中，定值电阻R1与变阻器串联，电压表应与定值电阻并联测量定值电阻R1电压，电流表应串联在电路中测量电路电流，电路更改如下图所示：
（2）[2]由图乙得，电流表的分度值为0.02A，示数为0.5A，由欧姆定律得，被测电阻的阻值是
（3）[3][4]由图丙得，定值电阻R1与变阻器串联，电压表测量定值电阻R1电压，将滑片置于阻值最大处，闭合开关，读出此时电压表示数，此时变阻器的电压为
电路中电流为
由欧姆定律得，未知电阻阻值的表达式
27. 在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。

（1）要探究电热与电阻的关系。应选用__________组合，并将它们__________接到电源两端进行实验。
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，__________。
（3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．探究平面镜成像的特点
【答案】 ①. 甲、乙 ②. 串联 ③. 通过导体的电流越大，产生的热量越多 ④. B
【解析】
【详解】（1）[1][2]要研究电热与电阻的关系，需要控制通过电阻的电流与通电时间相同，而电阻的阻值不同，因此选用甲和乙组合，将它们串联接到电源两端进行实验。
（2）[3]乙和丙，由于串联在电路中，可知通过电路乙中5Ω电阻的电流大于通过丙中5Ω电阻的电流，当在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，可知气压差越大，温度差越大，热量越多，可以得出的结论是：通过导体的电流越大，产生的热量越多。
（3）[4] A．实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，这用到了转化法，而探究电流与电压、电阻的关系时，用到的方法是控制变量法，故A不符合题意；
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布时，磁体周围磁场的强弱转化为吸引铁屑的多少，故B符合题意；
C．研究光的传播时，引入“光线”，这是模型法，故C不符合题意；
D．探究平面镜成像的特点，用到的是替代法，故D不符合题意。
故选B。
四、计算题（本大题包括3小题，共21分）
28. 近些年来，国家大力提倡开发各种绿色可再生能源，助力实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。如图所示是宜昌某风电场，总装机容量5×104kW，年发电量9000万度。问：
（1）该风电场年发电时间可达多少小时？
（2）如果火电站的发电效率为40%，要得到相同的电能，每年需要多少吨煤？（煤的热值为3.0×107J/kg）

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】解：（1）年发电量
W=9000万度=9×107kW⋅h
根据题意可得该风电场年发电时间为
（2）这些电能为
如果火电站的发电效率为40%，则煤燃烧放出的热量为
则需要完全燃烧煤的质量为
答：（1）该风电场年发电时间可达；
（2）如果火电站的发电效率为40%，要得到相同的电能，每年需要吨煤。
29. 如图所示，电源电压恒为18V，滑动变阻器R上标有“30Ω 1A”的字样，定值电阻，小灯泡L上标有“6V 3W”字样（设小灯泡的电阻不随温度变化），电流表的量程为0~3A，求：
（1）闭合开关S、，断开，滑动变阻器的滑片P移到最上端a时，电流表的示数；
（2）闭合开关S、，断开时，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器接入电路中的阻值。
【答案】（1）1A；（2）24Ω
【解析】
【详解】解：（1）闭合开关S、，断开，滑动变阻器的滑片P移到最上端a时，电路化为R1的简单电路，电流表测量电路电流，电流表的示数为
（2）闭合开关S、，断开时，变阻器的下半部分与灯泡串联，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡恰好正常发光，由得，电路中电流为
变阻器的电压为
由欧姆定律得，此时滑动变阻器接入电路中的阻值
答：（1）闭合开关S、，断开，滑动变阻器的滑片P移到最上端a时，电流表的示数1A；
（2）闭合开关S、，断开时，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器接入电路中的阻值24Ω。
30. 图甲为市面上的某款电热毛巾架，额定电压220V，简化的工作电路如图乙，该毛巾架通过智能系统实现加热、保温挡自动切换，图丙为该毛巾架在正常工作30分钟内功率的变化情况。
完成下列问题：
（1）加热状态下，毛巾架正常工作时的电流为多大？
（2）分析计算图乙电路中定值电阻R0、R1的阻值各为多少欧？
（3）毛巾架正常工作30分钟总共消耗多少电能？
【答案】（1）2A；（2）110Ω，495Ω；（3）3.6×105J
【解析】
【详解】解：（1）由图乙可知，加热功率为P热=440W，故由P=UI可得，加热状态下通过毛巾架的电流为
（2）由可知，电源电压不变时，电路的电阻越大，功率越小，由电路图可知，开关S闭合，S1闭合时，电路为R0的简单电路，电路电阻较小，故此时电路处于加热状态，由可得，电阻R0的阻值为
当开关S断开时，R1与R0串联，此时电路的电阻较大，处于保温状态，故由可得，此时电路的总电阻为
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，故可得电阻R1的阻值为
R1=R总-R0=605Ω﹣110Ω=495Ω
（3）由W=Pt可得，该电热水器正常工作30分钟消耗的电能为
W总=P热t热+P温t温=440W×10×60s+80W×(30﹣10)×60s=3.6×105J
答：（1）加热状态下，毛巾架正常工作时电流为2A；
（2）定值电阻R0、R1的阻值分别为110Ω、495Ω；
（3）毛巾架正常工作30分钟总共消耗3.6×105J电能。