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沪粤版初中物理九年级第一学期期末素养综合测试卷课件
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这是一份沪粤版初中物理九年级第一学期期末素养综合测试卷课件，共60页。
一、选择题(每小题2分,共20分)1. (2024广东汕头潮南期末,2,★☆☆)关于下面四幅图的说法正确的是 ( ) A. 甲图:发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体B. 乙图:一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水后,温度不变,内能不变C. 丙图:瓶内空气推开瓶塞的演示实验与热机如图所示的冲程原理相同,都是机
械能转化为内能D. 丁图:通过做功的方式增加内能
解析 热量总是从温度高的物体传向温度低的物体或者从物体的高温部分 传向物体的低温部分,A错误;一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水后,物态发生变化,温 度不变,内能增加,B错误;瓶内空气推开瓶塞,瓶内气体内能减少,内能转化为机械 能,热机的压缩冲程,活塞压缩气体做功,机械能转化为内能,瓶内空气推开瓶塞 的演示实验与热机如图所示的冲程原理不同,C错误;两手相互摩擦,克服摩擦力 做功,手的温度升高,机械能转化成内能,通过做功增加物体的内能,D正确。
2. (2024山西洪洞期末,5,★☆☆)某学校安装了如 图所示的免接触式杀菌净手器。其工作原理如下:开关S1闭合后,指示灯亮起;将 手放到装置上,感应开关S2自动闭合,电动机工作喷出雾状消毒液,5秒后感应开 关自动断开,完成工作。下列电路符合要求的是 ( )
解析 由题意可知,电动机工作与否不会影响指示灯的工作,所以指示灯与 电动机是并联的;由题意可知,开关S1控制整个电路,开关S2只控制电动机,则开关 S1在干路上,开关S2与电动机串联在同一条支路上,C正确。
3. (2024广东广州天河期末,5,★★☆)如图1,小明分别使用甲、乙两种机械匀速 提升物体M(绳长不变),做功情况如图2,则( ) A. 甲的总功大于乙 B. 甲的机械效率等于乙C. 甲的机械效率高于乙
D. 甲提升M的高度小于乙
解析 由图2可知,甲、乙两种机械做的有用功: = ,额外功:W甲额
D. 从P到Q的过程,小球的重力势能转化为动能,再由动能转化为重力势能
解析 由于小球由静止从M点沿粗糙轨道开始运动,在轨道上运动过程中要 克服摩擦力做功,部分机械能转化为内能,因此球到达P点的机械能小于在O点的 机械能,O、P处在同一水平高度,球的重力势能相等,则球在P点的动能一定小于 在O点动能,A错误;小球从M点由静止沿粗糙轨道开始运动,球在M点只有重力势 能,球在轨道上运动过程中要克服摩擦力做功,部分机械能转化为内能,球在最高 点N的机械能一定小于在M点的机械能,且在N点具有动能和重力势能,所以N点 的高度一定小于M点的高度,B错误;小球从M到O的过程,高度减小,速度增大,同 时克服摩擦做功,减少的重力势能转化为动能和内能,C正确;从P到Q的过程,小 球先升高再降低,动能转化为重力势能,再由重力势能转化为动能,D错误。
5. (2024陕西延安期中,9,★★☆)在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同 的甲、乙两种不同液体,用两个完全相同的电加热器对其加热,每隔一段时间用 温度计分别测量它们的温度,并画出了温度随时间变化的图像如图所示,由图像 可知 ( )A. 甲液体比热容小
B. 甲、乙的比热容之比为2∶1C. 0~2 min内乙液体吸收的热量多D. 升高相同的温度时,甲液体吸收的热量少
解析 质量和初温相同的两种液体,用两个完全相同的电加热器对其加热, 相同时间内吸收的热量相同,根据c= 可知,温度升高较慢的比热容较大,升温较快的比热容较小,由图知甲升温更慢,由此可知甲液体的比热容更大,A、C不 符合题意。由图可知,0~2 min内甲、乙两种液体吸收的热量相同,甲的温度升高 了Δt甲=50 ℃-25 ℃=25 ℃,乙的温度升高了Δt乙=75 ℃-25 ℃=50 ℃,由c= 可得,甲、乙两种液体的比热容的比值为 = = = = ,B符合题意。质量和初温相同的不同物质,升高相同温度时,加热时间长的物质吸收的热量多,由图 可知甲液体吸收的热量更多,D不符合题意。
6. (2024北京石景山期末,11,★★☆)如图所示电路,各元件 完好。下列说法正确的是 ( )A. 将e、g间导线改接到e、 f 间,闭合开关S,两灯均发光,灯泡两端的电压一定相等B. 增加一根导线,将d、 f 接通,闭合开关S,两灯均发光,通过两灯的电流一定相等
C. 增加一根导线,将e、 f 接通,闭合开关S,两灯均发光,通过两灯的电流一定相等D. 增加一根导线,将c、 f 接通,闭合开关S,两灯均发光,灯泡两端的电压一定相等
解析 将e、g间导线改接到e、 f 间,闭合开关S,两灯串联,均发光,通过两灯 的电流相等,但灯泡两端的电压不一定相等,A错误;增加一根导线,将d、 f 接通, 闭合开关S,两灯并联,两灯均发光,灯泡两端的电压一定相等,但通过两灯的电流 不一定相等,B错误;增加一根导线,将e、 f 接通,闭合开关S,灯L1被短路,不能发光, 只有灯L2发光,C错误;增加一根导线,将c、 f 接通,闭合开关S,两灯并联,两灯均发 光,灯泡两端的电压一定相等,D正确。
7. (2024广东珠海期末,7,★★☆)如图甲所示是某天然气监测仪的电路原理图,已 知电源电压恒为3 V,R0为5 Ω的定值电阻,气敏电阻R阻值与天然气含量指数的关 系如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A. R的阻值随天然气含量指数的增大而减小B. 天然气含量指数越大,电压表的示数越小C. 当天然气含量指数为25时,电压表示数为1 VD. 当电压表示数为2 V时,天然气泄漏等级为安全
解析 由图甲可知,开关闭合后,R与R0串联,电压表测量R两端的电压。由图 乙知,气敏电阻R的阻值随天然气含量指数增大而增大,A错误;天然气含量指数 越大,气敏电阻R的阻值越大,电路的总电阻越大,电源电压恒定,由欧姆定律可知, 电路中电流越小,定值电阻两端的电压越小,根据串联电路电压规律可知,气敏电 阻两端的电压越大,即电压表示数越大,B错误;当天然气含量指数为25时,由图乙 可知,R的阻值为2.5 Ω,此时电路中的电流:I= = = =0.4 A,由欧姆定律可得,此时电阻R两端的电压:UR=IR=0.4 A×2.5 Ω=1 V,即电压表的示数是1 V,C正确;当电压表示数为UR'=2 V时,由串联电路电压规律可得,R0两端的电压U0' =U-UR'=3 V-2 V=1 V,电路中电流为:I'=I0'= = =0.2 A,根据I= 可得电路中的总电阻:R总'= = =15 Ω,则气敏电阻R的阻值R'=R总'-R0=15 Ω-5 Ω=10 Ω,由
图乙可知,此时天然气含量指数为100,由表格可知此时天然气泄漏等级处于危 险,D错误。
8. (新独家原创,★★☆)实验是学习物理最根本的方法,对图 中相关实验的说法正确的是 ( )A. 甲:探究电阻与长度的关系时,在电路中先接入金属丝全部长度,再将其剪半接入电路B. 甲:探究电阻与横截面积的关系时,在电路中先接入金属丝全部长度,再将其对 折后接入电路C. 乙:探究电流与电压的关系时,滑动变阻器的作用是保持电阻R两端的电压不变
D. 乙:探究电流与电阻的关系时,用10 Ω的电阻换下5 Ω的电阻时,应将滑片向左动
解析 探究电阻与长度的关系时,在电路中先接入金属丝全部长度,再将其 剪半接入电路,仅改变了导体的长度,符合控制变量法要求,A正确;探究电阻与横 截面积的关系时,在电路中先接入金属丝全部长度,再将其对折后接入电路,对折 后金属丝的长度和横截面积都发生了改变,不符合控制变量法要求,B错误;研究 电流与电压的关系时,应保持电阻不变,调节滑动变阻器滑片的位置,改变电阻两 端电压,C错误;用10 Ω的定值电阻换下5 Ω的定值电阻时,根据分压规律,定值电 阻两端的电压变大,要保持电压表示数不变,所以要减小电压表示数,增大变阻器 分得的电压,应增大变阻器连入电路中的电阻,即滑片向右移动,D错误。
9. (2023广东雷州期末,4,★★☆)如图所示电路中,电源电压恒定。闭合开关,电 路正常工作一段时间后,灯泡L突然熄灭,电路中只有两个电表有示数。电阻R或 灯泡L仅有一个出现了故障,其他元件均完好。下列说法:①可能灯泡L断路;② 可能灯泡L短路;③可能电阻R断路;④可能电阻R短路;其中正确的是 ( ) A. ①② B. ③④ C. ②④ D. ①③
解析 电路正常工作时,R与灯泡L串联,电流表测量电路中的电流,电压表 V 测电源两端的电压,电压表 V1测L两端的电压;①若灯泡L断路,电路中无电流,电 流表示数变为0,此时两个电压表测量的都是电源电压,有示数,故①正确;②若灯 泡L短路,电路是通路,电路中有电流,电流表有示数,根据U=IR可知,电压表 V1示 数为0,电压表 V测电源两端的电压,有示数,故②正确;③若电阻R断路,电路中无 电流,电流表示数变为0,电压表 V1与电源两极之间是断开的,无示数,电压表 V测 电源两端的电压,有示数,故③错误;④若电阻R短路,电路是通路,电路中有电流, 电流表有示数,此时两个电压表测量的都是电源电压,有示数,故④错误。
10. (2024北京海淀期末,15,★★★)如图甲所示,电源两端电压保 持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。滑动变阻器的滑片P从b端移至a端的过 程中,滑动变阻器消耗的电功率P与其接入电路中的阻值R的关系如图乙所示。 下列说法正确的是 ( )A. 滑片从b端移至a端的过程中,电压表、电流表的示数都增大B. 电源两端电压为9 VC. 当R接入电路的阻值为10 Ω时,电路消耗的总电功率最大
D. 滑片从b端移至a端的过程中,电路消耗的总电功率变化了2.4 W
解析 由图甲可知,开关闭合后,变阻器R与定值电阻R0串联,电流表测量电路 中的电流,电压表测量变阻器两端的电压;当变阻器滑片从b端移至a端的过程中, 变阻器接入电阻变小,电路总电阻变小,由欧姆定律可知,电路的总电流变大;定 值电阻R0两端的电压变大,根据串联电路电压规律可得,变阻器两端的电压变小, 即电压表的示数变小,A错误;由图乙可知,变阻器的接入电阻为R1=10 Ω时,其消 耗的电功率为P1=0.9 W。由P=UI=I2R可得,通过变阻器的电流即电路中的电流:I1 = = =0.3 A,由串联电路规律和欧姆定律可得,电源电压:U=I1(R1+R0),即U=0.3 A×(10 Ω+R0)……①。变阻器的接入电阻为R2=20 Ω时,其消耗的电功率为 P1=0.8 W,由P=UI=I2R可得,通过变阻器的电流即电路中的电流:I2= = =0.2 A,由串联电路规律和欧姆定律可得,电源电压:U=I2(R2+R0),即U=0.2 A×(20 Ω
+R0)……②,联立①②,解得:R0=10 Ω,U=6 V,B错误;当变阻器的滑片在a端时,变阻 器接入电阻为0,此时电路为R0的简单电路,电路中的电流最大,由P=UI可知此时 电路消耗的电功率最大,由P=UI= 可得,最大电功率:P大= = =3.6 W,C错误;由图乙可知,变阻器的滑片在b端时,变阻器接入电阻最大R大=20 Ω,此时电 路中电流最小:I小=I2=0.2 A,根据P=UI计算电路消耗的最小电功率:P小=UI小=6 V× 0.2 A=1.2 W;因此滑片从b端移至a端的过程中,电路消耗的总电功率变化了:ΔP= P大-P小=3.6 W-1.2 W=2.4 W,D正确。
11. (2024甘肃武威期中,14,★☆☆)2023年10月26日11时14 分,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心 点火发射(燃料燃烧质量忽略不计),搭载载人飞船的火箭在加速升空的过程中, 机械能 ,能量 (两空均选填“守恒”或“不守恒”)。
二、填空题(每空1分,共28分)
解析 火箭在加速升空的过程中,质量不变、速度增大,动能增大,高度增大、重 力势能增大,所以机械能增大,即机械能不守恒;对于能量转化和转移的全过程来 讲,遵循能量守恒定律,因此能量是守恒的。
12. (2024广东东莞外国语学校期末,12,★☆☆)如图所示,斜面长3 m,高1 m,工人 用400 N沿斜面向上的推力,在10 s内将重为900 N的箱子匀速推到车上,在此过 程中工人做的有用功为 J,斜面机械效率为 ,推力做功的功 率为 W。
解析 此过程中工人克服箱子重力做的有用功:W有=Gh=900 N×1 m=900 J,工人 推力做的总功:W总=Fs=400 N×3 m=1 200 J,斜面的机械效率:η= = =75%,推力做功的功率:P= = =120 W。
13. (2024广东梅州兴宁一中教育集团期末,9,★☆☆)如图所示是化学老师演示的点燃氢气与空气混合物的实验。在易拉罐的顶部开一小孔,收 集氢气期间用棉花堵住小孔,这种收集方式是利用了氢气的 较小的特 点。收集完毕后拿掉棉花团,用点燃的小木条点燃小孔处的氢气,易拉罐内的氢 气立即爆炸,易拉罐向上飞起。这一过程是因为氢气具有可燃性,且热值较大,燃 烧后放出大量的 。这一过程与内燃机的 冲程能量转化情况 相同。
解析 在易拉罐的顶部开一小孔,收集氢气期间用棉花堵住小孔,这种收集方式 是利用了氢气的密度较小的特点;用点燃的小木条点燃小孔处的氢气,因为氢气 热值很大,短时间内释放出大量的热量,所以易拉罐内的氢气立即爆炸;在易拉罐 向上飞起的过程中,内能转化为机械能;内燃机的做功冲程也是将内能转化为机 械能,二者能量转化情况相同。
14. (2024广东肇庆外国语学校期中,11,★☆☆)“可燃冰”作为新型能源,有着巨 大的开发使用潜力。同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的 数十倍,说明“可燃冰”的 很大。以10倍的关系粗略计算,1 kg“可燃 冰”完全燃烧放出的热量为 J,这些热量可以使 kg的 水从20 ℃加热至100 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤气=4.2×107 J/kg\]
4.2×108
解析 同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明 “可燃冰”的热值大;1 kg煤气完全燃烧放出的热量:Q放=mq煤气=1 kg×4.2×107 J/ kg=4.2×107 J,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量:Q放'=Q放×10=4.2×107 J×10=4. 2×108 J;由题知,Q吸=Q放'=4.2×108 J。由Q=cmΔt,可得水的质量:m'= = =1 250 kg。
15. (2024广东汕头潮南期末,12,★☆☆)目前新能源汽车在 全球范围内受到了越来越多的关注,众多汽车制造商纷纷加入新能源汽车的研 发和生产中。如图是某次北京车展中展出的电动汽车,当给汽车蓄电池充电时, 蓄电池相当于 (选填“电源”或“用电器”),由于汽车各转向灯能独 立工作,因此各转向灯之间是 联的,其中一盏灯因断路而熄灭,其余灯 (选填“不受影响”或“也会熄灭”)。
解析 当给汽车蓄电池充电时,消耗电能,蓄电池相当于用电器。汽车各转向灯 能独立工作,互不影响,因此转向灯是并联的,其中一盏灯因断路而熄灭,其余灯 不受影响。
16. (2024广东汕头澄海期末,10,★☆☆)某天晚上,小明看到家里的电能表如图甲 所示,读数为 度,第二天早上起来再看则如图乙所示,这一晚上小明 家一共耗电 J。小明家同时工作的用电器的总功率不能超过 W。
解析 甲电能表的示数为2 024.1 kW·h=2024.1度,这一晚上小明家消耗的电能 为:2 034.1 kW·h-2 024.1 kW·h=10 kW·h=10×3.6×106 J=3.6×107 J;由图知,电能表 的工作电压是220 V,电能表工作时允许通过的最大电流为40 A,小明家同时工作 的用电器最大总功率:P最大=UI最大=220 V×40 A=8 800 W。
17. (2024广东肇庆高要期末,13,★★☆)如图甲所示电路中,电流表A1与A2指针指 示的位置如图乙所示,则通过灯L1电流是 A,通过灯L2电流是 A。若L1灯丝断了,L2的亮度将 (选填“变亮”“变暗”或“不变”) (不考虑温度对灯丝的影响)。
解析 由电路图可知,两灯泡并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测通过灯L2所 在支路电流,因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以电流表 A1示数大于A2示数;由于两电流表指针位置相同,因此电流表A1的量程是0~3 A, 分度值是0.1 A,示数为2.2 A,即干路电流I=0.22 A;电流表A2的量程是0~0.6 A,分 度值是0.02 A,示数为0.44 A,即通过灯L2的电流I2=0.44 A;则通过灯L1的电流I1=I-I2=2.2 A-0.44 A=1.76 A;两灯泡并联,两灯两端的电压都等于电源电压,若L1灯丝 断了,L2两端的电压还是电源电压,L2的电阻不变,通过L2的电流不变,所以L2的亮 度不变。
18. (2024广东江门期末,14,★★☆)如图是一个小灯泡L和一个定值电阻R的I-U 图像,由图像可知,当小灯泡L两端的电压变小时,其电阻 (选填“变大” “变小”或“不变”),定值电阻R的阻值为 Ω;当把小灯泡L和定值电 阻R并联接在2 V的电源两端时,电路的总电流为 A。
解析 由图像可知,小灯泡两端的电压分别为1 V、2 V、4 V时,对应的电流分别 为0.4 A、0.6 A、0.8 A,则对应的电阻分别为RL1= = =2.5 Ω,RL2= = ≈3.3 Ω,RL3= = =5 Ω,由此可见,当小灯泡L两端的电压变小时,其电阻变小;由图像可知,当UR=4 V时,通过电阻R的电流IR=0.4 A,由I= 可得,R= = =10 Ω;当把小灯泡L和定值电阻R并联接在2 V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,UL=UR'=2 V,由图像可知,对应的电流分别为IL=0.6 A,IR'=0.2 A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电路的总电流:I=IL+IR'=0.6 A+0.2 A=0.8 A。
19. (2024广西防城港期末,22,★★☆)图甲所示电路,电源电压为4.5 V,小灯泡的 额定电压为2.5 V。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一 位置的过程中,两电表的示数关系如图乙所示。则小灯泡的额定功率为 W,滑动变阻器的阻值变化范围为 。
解析 由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L两端的电压,电流表 测电路中的电流。小灯泡的额定电压为2.5 V,由图乙可知,当UL=2.5 V时,通过小 灯泡的电流即额定电流:IL=0.25 A;小灯泡的额定功率:P额=ULIL=2.5 V×0.25 A=0.625 W。当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,灯泡分得 的电压最小。由图乙可知,小灯泡两端的最小电压:UL'=0.5 V时,通过的电流:IL'= 0.08 A,此时滑动变阻器两端的电压:UR'=U-UL'=4.5 V-0.5 V=4 V,由串联电路的电 流特点可知,通过滑动变阻器的电流:I小=IL'=0.08 A,则滑动变阻器接入电路中的 最大阻值:R大= = =50 Ω;当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时,电路中的电流最大,灯泡分得的电压最大,由图乙可知,小灯泡两端电压为UL=2.5 V时,滑 动变阻器两端的电压:UR=U-UL=4.5 V-2.5 V=2 V,由串联电路的电流特点可知,通
过滑动变阻器的电流:I大=IL=0.25 A,则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R小= = =8 Ω。综上分析可得滑动变阻器的阻值变化范围为8~50 Ω。
20. (2023广西南宁期末,16,★★★)现利用热敏电 阻R制作温度报警器,它的阻值随温度变化的部分数据如表所示,由表格可知,热 敏电阻的阻值随环境温度的升高而 (选填“增大”或“减小”);报警器 的一部分电路如图所示,图中两个虚线框中,一个为热敏电阻R,一个为定值电阻R0,电源电压恒为12 V,当环境温度升高,电压表示数达到或超过8 V时,便触发报警 器(图中未画出)报警,则热敏电阻应接在虚线框 (选填“1”或“2”)内,不 考虑报警器对电路的影响,要求环境温度达到或超过60 ℃时开始报警,则R0的阻 值为 Ω。
解析 由图可知两电阻串联接入电路,由表格数据可知热敏电阻的阻值随环境 温度的升高而减小;当热敏电阻的阻值随环境温度的升高而减小,根据串联电路 电阻规律可知电路的总电阻变小,电源电压不变,根据欧姆定律可知电路中的电 流变大,由U=IR可知,定值电阻两端的电压变大。根据串联电路电压规律可知热 敏电阻两端的电压随温度的升高而减小;题目要求电压表示数达到或超过8 V 时,便触发报警器,所以电压表应与定值电阻R0并联接入电路,则热敏电阻R应接 在虚线框2位置,定值电阻R0接在1位置;由表格数据可知,环境温度为60 ℃时热敏 电阻的阻值:R=700 Ω,由题意可知,当定值电阻两端的电压即电压表示数U0=8 V 时,报警器报警。根据串联电路总电压等于各部分两端电压之和可知,报警时热 敏电阻两端的电压U1=U-U0=12 V-8 V=4 V。根据串联电路各处电流相等和欧姆
定律可得,此时通过电路的电流:I= = ,即 = ,则定值电阻的阻值R0=1 400 Ω。
21. (2024山西运城期末,12,★☆☆)(6分)“求真”实验小组 进行了如下的热学实验。
三、实验探究题(共25分)
(1)小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图甲),探究水和煤油的吸热能 力:①在两个相同的烧杯中应加入初温和 相同的水和煤油,实验中用相同的 酒精灯加热的目的是 。②水和煤油的温度随时间变化图像如图乙所示,根据图乙可判断出a物质是 。(2)如图丙所示,为比较酒精和煤油的热值,小晋用两个相同规格的烧杯装相等质 量的水,取 (选填“体积”或“质量”)相等的酒精和煤油,分别放入两 个燃烧皿中。分别给烧杯加热直到酒精和煤油完全燃烧。通过比较 来确定酒精和煤油热值的大小。
(3)两实验均用到了控制变量法和 法。
使水和煤油在相同时间内吸收相等的热量
解析 (1)①比较不同物质吸热能力,要控制不同物质的初温和质量相同,故在两 烧杯中分别装入初温相同且质量相等的煤油和水;实验中选用相同酒精灯加热 的目的是:使水和煤油在相同时间内吸收相等的热量;②由图乙可知,a、b两物质 加热相同时间(吸收相同热量)后,a升高的温度小,可知a物质的吸热本领强,b物质 的吸热本领弱,所以a物质是水,b物质是煤油;(2)实验时为了控制变量,应用天平分别测出等质量的酒精和煤油,将其放入燃烧 皿内;因燃料燃烧放出热量的多少不易测量,但燃料燃烧放出的热量可以被水吸 收,从而使水温发生变化,所以可以通过水升高的温度来比较燃料热值的大小关 系;(3)实验中采用了控制变量法和转换法。
22. (2024江西九江期末,19,★☆☆)(8分)小明在测量滑轮组 机械效率的实验中,所用装置如图所示,实验中每个钩码重2 N,测得的数据如表:
(1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉 动过程中读数。(2)第1次实验测得的机械效率为 。(结果保留两位有效数字)(3)分析表中数据可知:第4次实验是用图 装置做的。(选填“a”“b”或 “c”)(4)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组, 可以提高滑轮组的 机械效率;分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动 滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率 。(5)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。
解析 (1)在测绳端拉力时,需竖直向上匀速拉动测力计;(2)由表中实验数据可知,第一次实验,有用功W有用=Gh=4 N×0.1 m=0.4 J;总功W总= Fs=1.8 N×0.3 m=0.54 J,滑轮组效率η= ×100%= ×100%=74%;(3)由数据知第4次实验中,s为h的5倍,所以滑轮组由5段绳子承担物重,由图示可 知,第4次实验所用的是图c装置;(4)分析第1、2次实验数据可知,使用同一滑轮组,提升的钩码重力越大,机械效率 越高,可得使用同一滑轮组,增加物重可以提高滑轮组的机械效率;分析第1、3次 实验数据,提升的物重相同,动滑轮重力越大,机械效率越低;(5)分析第3、4次实验数据可知,使用同一滑轮组提升相同的钩码,钩码被提升的 高度改变,机械效率不变,可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
23. (2024广西防城港期末,28,★★★)(11分)为了测定小灯泡的电阻,小明选取了 相应器材进行实验,已知小灯泡上标有“2.5 V”字样。 (1)小明连接好电路,如图甲所示,但检查后发现有一导线连接错误,错误导线是 (选填“①”“②”或“③”),假如闭合开关,会出现的现象是 。
灯泡异常亮,移动滑片,灯泡的亮度不变,过一会儿可能熄灭
(2)故障排除后,先调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙 所示,示数为 A,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。(3)由一组实验数据绘出小灯泡的I-U图像形状如图丙,该图像不是一条直线,原 因是灯泡的电阻随 的变化而变化。A、B两点电阻的大小关系是RA RB。(4)另一实验小组同学实验时发现桌上没有电流表,却多了一个滑动变阻器R0(最 大阻值用R0表示),他设计了如图丁电路,也测出了小灯泡在U0=2.5 V时的电阻,请 根据下列步骤列出表达式。①闭合开关,先调节滑动变阻器R0的滑片到最左端,再调节另一滑动变阻器的滑 片,直到电压表的读数为U0。
②接着调节变阻器R0的滑片到最右端,读出这时电压表的示数,用U表示。③小灯泡正常发光时电阻的表达式R= (用U、U0、R0 字母表示)。
解析 (1)由图甲可知,滑动变阻器同时接了上面两个接线柱,应上下接线柱各选 一个接入电路,所以导线②连接错误;假如闭合开关,因灯泡两端电压等于电源电 压3 V,大于其额定电压2.5 V,故灯泡异常亮,移动滑片,灯泡的亮度不变,过一会儿 可能熄灭;(2)小灯泡正常发光时,其两端电压为2.5 V;由图乙知,电流表的量程为0~0.6 A,所 以分度值为0.02 A,示数为0.5 A,则小灯泡正常发光时的电阻:R= = =5 Ω;(3)造成小灯泡的I-U图像不是一条直线的原因:灯泡的电阻随温度的升高而变 大,B点的电压、电流较大,灯泡功率较大,灯丝温度较高,所以RA
24. (2023湖南益阳中考,26,★☆☆)(7分)早在3 000 年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳,通常用于从井中提水。如图所示 是古代民间的提水设施辘轳,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次 取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m,水桶的质量为1 kg,在这一过 程中,人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中: (1)人做的有用功为多少?(2)辘轳的机械效率多大?(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少?
四、计算题(共27分)
解析 (1)拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m,水的重力:G水=m水g=10 kg×10 N/ kg=100 N。 (1分)做的有用功:W有用=G水h水=100 N×4 m=400 J; (1分)(2)辘轳的机械效率η= ×100%= ×100%=80%; (2分)(3)此过程的额外功W额外=W总-W有用=500 J-400 J=100 J; (1分)额外功包含克服水桶重力做的功和克服井绳重力、摩擦力做的功,
解题思路 (1)知道水的质量,利用G=mg求其重力,再利用W=Gh求所做的有 用功;(2)机械效率等于有用功与总功之比。(3)额外功包含克服水桶重力做的功和克服井绳重力与摩擦阻力做的功,据此分析。
对水桶做的额外功:W额桶=G桶h桶=m桶gh桶=1 kg×10 N/kg×4 m=40 J; (1分)克服井绳重力与摩擦阻力做的功:W额余=W额外-W额桶=100 J-40 J=60 J。 (1分)
25. (2024广东广州天河期末,16,★★☆)(8分)小明看到一则 新闻(材料一),若该汽车行驶过程中牵引力保持1 400 N不变,q氢=1.4×108 J/kg,求:
(1)5 kg氢完全燃烧放出的热量。(2)该汽车行驶400 km牵引力所做的功。(3)该汽车氢燃料发动机的效率。(4)小明查阅了大量资料,总结各种内燃机的效率范围如材料二,据此判断,(3)中 算出的效率是否符合材料二? (选填“是”或“否”)。
5.6×108 J
解题思路 (1)根据Q=mq求出5 kg氢完全燃烧放出的热量;(2)根据W=Fs求出牵引力所做的功;(3)根据η= ×100%求出该汽车氢燃料发动机的效率;(4)根据表中数据分析回答。
解析 (1)5 kg氢完全燃烧放出的热量为:Q放=mq氢=5 kg×1.4×108 J/kg=7×108 J; (2分)(2)牵引力所做的功为:W=Fs=1 400 N×400×103 m=5.6×108 J; (2分)(3)该汽车氢燃料发动机的效率为:η= ×100%= ×100%=80%; (2分)(4)由表中数据可知,氢燃料发动机效率为35%~50%,而(3)中算出的效率为80%, 故(3)中算出的效率不符合材料二。 (2分)
26. (2024广西凤山期末,30,★★☆)(12分)如图甲为新型电饭 锅。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,S1和S2为温控 开关,其中S2有A、B两个触点,可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转 换。当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温挡,高温功率1 100 W。已知R1=55 Ω,
(1)处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是多大?(2)求电阻R2的阻值。(3)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像,求本次煮饭过程 中电饭锅消耗的电能。
解题思路 (1)已知高温挡的功率和电源电压,根据公式I= 可得电路的总电流;(2)当S1闭合,S2连接触点A时,R1和R2并联,为高温挡,已知R1的阻值,根据公式I= 可得通过R1的电流,再根据并联电路的电流规律,求出通过R2的电流,利用公式R= 可得其阻值;(3)当S1断开,S2连接触点B时,电阻R1和R2串联,为低温挡,根据串联电路的电阻规 律可得电路的总电阻,利用公式P= 可得低温挡的功率;只闭开关S1时,只有电阻R1接入电路,为中温挡,利用公式P = 求出中温挡的功率;结合图丙,通过公式W=Pt可得三个挡位分别消耗的电能,而煮饭过程中电饭锅消耗的电能就是三个 挡位消耗的电能之和。
解析 (1)高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流:I= = =5 A。 (2分)(2)由电路图知,当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温挡,电阻R1、R2并联。通过R1的电流:I1= = =4 A。 (1分)通过R2的电流:I2=I-I1=5 A-4 A=1 A。 (1分)R2的阻值:R2= = =220 Ω。 (2分)(3)由电路图知,当S1断开,S2连接触点B时,电阻R1和R2串联,处于低温挡。电路的总电阻:R总=R1+R2=55 Ω+220 Ω=275 Ω。 (1分)此时电路消耗的功率:P低= = =176 W。 (1分)
一、选择题(每小题2分,共20分)1. (2024广东汕头潮南期末,2,★☆☆)关于下面四幅图的说法正确的是 ( ) A. 甲图:发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体B. 乙图:一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水后,温度不变,内能不变C. 丙图:瓶内空气推开瓶塞的演示实验与热机如图所示的冲程原理相同,都是机
械能转化为内能D. 丁图:通过做功的方式增加内能
解析 热量总是从温度高的物体传向温度低的物体或者从物体的高温部分 传向物体的低温部分,A错误;一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水后,物态发生变化,温 度不变,内能增加,B错误;瓶内空气推开瓶塞,瓶内气体内能减少,内能转化为机械 能,热机的压缩冲程,活塞压缩气体做功,机械能转化为内能,瓶内空气推开瓶塞 的演示实验与热机如图所示的冲程原理不同,C错误;两手相互摩擦,克服摩擦力 做功,手的温度升高,机械能转化成内能,通过做功增加物体的内能,D正确。
2. (2024山西洪洞期末,5,★☆☆)某学校安装了如 图所示的免接触式杀菌净手器。其工作原理如下:开关S1闭合后,指示灯亮起;将 手放到装置上,感应开关S2自动闭合,电动机工作喷出雾状消毒液,5秒后感应开 关自动断开,完成工作。下列电路符合要求的是 ( )
解析 由题意可知,电动机工作与否不会影响指示灯的工作,所以指示灯与 电动机是并联的;由题意可知,开关S1控制整个电路,开关S2只控制电动机,则开关 S1在干路上,开关S2与电动机串联在同一条支路上,C正确。
3. (2024广东广州天河期末,5,★★☆)如图1,小明分别使用甲、乙两种机械匀速 提升物体M(绳长不变),做功情况如图2,则( ) A. 甲的总功大于乙 B. 甲的机械效率等于乙C. 甲的机械效率高于乙
D. 甲提升M的高度小于乙
解析 由图2可知,甲、乙两种机械做的有用功: = ,额外功:W甲额
D. 从P到Q的过程,小球的重力势能转化为动能,再由动能转化为重力势能
解析 由于小球由静止从M点沿粗糙轨道开始运动,在轨道上运动过程中要 克服摩擦力做功,部分机械能转化为内能,因此球到达P点的机械能小于在O点的 机械能,O、P处在同一水平高度,球的重力势能相等,则球在P点的动能一定小于 在O点动能,A错误;小球从M点由静止沿粗糙轨道开始运动,球在M点只有重力势 能,球在轨道上运动过程中要克服摩擦力做功,部分机械能转化为内能,球在最高 点N的机械能一定小于在M点的机械能,且在N点具有动能和重力势能,所以N点 的高度一定小于M点的高度,B错误;小球从M到O的过程,高度减小,速度增大,同 时克服摩擦做功,减少的重力势能转化为动能和内能,C正确;从P到Q的过程,小 球先升高再降低,动能转化为重力势能,再由重力势能转化为动能,D错误。
5. (2024陕西延安期中,9,★★☆)在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同 的甲、乙两种不同液体,用两个完全相同的电加热器对其加热,每隔一段时间用 温度计分别测量它们的温度,并画出了温度随时间变化的图像如图所示,由图像 可知 ( )A. 甲液体比热容小
B. 甲、乙的比热容之比为2∶1C. 0~2 min内乙液体吸收的热量多D. 升高相同的温度时,甲液体吸收的热量少
解析 质量和初温相同的两种液体,用两个完全相同的电加热器对其加热, 相同时间内吸收的热量相同,根据c= 可知,温度升高较慢的比热容较大,升温较快的比热容较小,由图知甲升温更慢,由此可知甲液体的比热容更大,A、C不 符合题意。由图可知,0~2 min内甲、乙两种液体吸收的热量相同,甲的温度升高 了Δt甲=50 ℃-25 ℃=25 ℃,乙的温度升高了Δt乙=75 ℃-25 ℃=50 ℃,由c= 可得,甲、乙两种液体的比热容的比值为 = = = = ,B符合题意。质量和初温相同的不同物质,升高相同温度时,加热时间长的物质吸收的热量多,由图 可知甲液体吸收的热量更多,D不符合题意。
6. (2024北京石景山期末,11,★★☆)如图所示电路,各元件 完好。下列说法正确的是 ( )A. 将e、g间导线改接到e、 f 间,闭合开关S,两灯均发光,灯泡两端的电压一定相等B. 增加一根导线,将d、 f 接通,闭合开关S,两灯均发光,通过两灯的电流一定相等
C. 增加一根导线,将e、 f 接通,闭合开关S,两灯均发光,通过两灯的电流一定相等D. 增加一根导线,将c、 f 接通,闭合开关S,两灯均发光,灯泡两端的电压一定相等
解析 将e、g间导线改接到e、 f 间,闭合开关S,两灯串联,均发光,通过两灯 的电流相等,但灯泡两端的电压不一定相等,A错误;增加一根导线,将d、 f 接通, 闭合开关S,两灯并联,两灯均发光,灯泡两端的电压一定相等,但通过两灯的电流 不一定相等,B错误;增加一根导线,将e、 f 接通,闭合开关S,灯L1被短路,不能发光, 只有灯L2发光,C错误;增加一根导线,将c、 f 接通,闭合开关S,两灯并联,两灯均发 光,灯泡两端的电压一定相等,D正确。
7. (2024广东珠海期末,7,★★☆)如图甲所示是某天然气监测仪的电路原理图,已 知电源电压恒为3 V,R0为5 Ω的定值电阻,气敏电阻R阻值与天然气含量指数的关 系如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A. R的阻值随天然气含量指数的增大而减小B. 天然气含量指数越大,电压表的示数越小C. 当天然气含量指数为25时,电压表示数为1 VD. 当电压表示数为2 V时,天然气泄漏等级为安全
解析 由图甲可知,开关闭合后,R与R0串联,电压表测量R两端的电压。由图 乙知,气敏电阻R的阻值随天然气含量指数增大而增大,A错误;天然气含量指数 越大,气敏电阻R的阻值越大,电路的总电阻越大,电源电压恒定,由欧姆定律可知, 电路中电流越小,定值电阻两端的电压越小,根据串联电路电压规律可知,气敏电 阻两端的电压越大,即电压表示数越大,B错误;当天然气含量指数为25时,由图乙 可知,R的阻值为2.5 Ω,此时电路中的电流:I= = = =0.4 A,由欧姆定律可得,此时电阻R两端的电压:UR=IR=0.4 A×2.5 Ω=1 V,即电压表的示数是1 V,C正确;当电压表示数为UR'=2 V时,由串联电路电压规律可得,R0两端的电压U0' =U-UR'=3 V-2 V=1 V,电路中电流为:I'=I0'= = =0.2 A,根据I= 可得电路中的总电阻:R总'= = =15 Ω,则气敏电阻R的阻值R'=R总'-R0=15 Ω-5 Ω=10 Ω,由
图乙可知,此时天然气含量指数为100,由表格可知此时天然气泄漏等级处于危 险,D错误。
8. (新独家原创,★★☆)实验是学习物理最根本的方法,对图 中相关实验的说法正确的是 ( )A. 甲:探究电阻与长度的关系时,在电路中先接入金属丝全部长度,再将其剪半接入电路B. 甲:探究电阻与横截面积的关系时,在电路中先接入金属丝全部长度,再将其对 折后接入电路C. 乙:探究电流与电压的关系时,滑动变阻器的作用是保持电阻R两端的电压不变
D. 乙:探究电流与电阻的关系时,用10 Ω的电阻换下5 Ω的电阻时,应将滑片向左动
解析 探究电阻与长度的关系时,在电路中先接入金属丝全部长度,再将其 剪半接入电路,仅改变了导体的长度,符合控制变量法要求,A正确;探究电阻与横 截面积的关系时,在电路中先接入金属丝全部长度,再将其对折后接入电路,对折 后金属丝的长度和横截面积都发生了改变,不符合控制变量法要求,B错误;研究 电流与电压的关系时,应保持电阻不变,调节滑动变阻器滑片的位置,改变电阻两 端电压,C错误;用10 Ω的定值电阻换下5 Ω的定值电阻时,根据分压规律,定值电 阻两端的电压变大,要保持电压表示数不变,所以要减小电压表示数,增大变阻器 分得的电压,应增大变阻器连入电路中的电阻,即滑片向右移动,D错误。
9. (2023广东雷州期末,4,★★☆)如图所示电路中,电源电压恒定。闭合开关,电 路正常工作一段时间后,灯泡L突然熄灭,电路中只有两个电表有示数。电阻R或 灯泡L仅有一个出现了故障,其他元件均完好。下列说法:①可能灯泡L断路;② 可能灯泡L短路;③可能电阻R断路;④可能电阻R短路;其中正确的是 ( ) A. ①② B. ③④ C. ②④ D. ①③
解析 电路正常工作时,R与灯泡L串联,电流表测量电路中的电流,电压表 V 测电源两端的电压,电压表 V1测L两端的电压;①若灯泡L断路,电路中无电流,电 流表示数变为0,此时两个电压表测量的都是电源电压,有示数,故①正确;②若灯 泡L短路,电路是通路,电路中有电流,电流表有示数,根据U=IR可知,电压表 V1示 数为0,电压表 V测电源两端的电压,有示数,故②正确;③若电阻R断路,电路中无 电流,电流表示数变为0,电压表 V1与电源两极之间是断开的,无示数,电压表 V测 电源两端的电压,有示数,故③错误;④若电阻R短路,电路是通路,电路中有电流, 电流表有示数,此时两个电压表测量的都是电源电压,有示数,故④错误。
10. (2024北京海淀期末,15,★★★)如图甲所示,电源两端电压保 持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。滑动变阻器的滑片P从b端移至a端的过 程中,滑动变阻器消耗的电功率P与其接入电路中的阻值R的关系如图乙所示。 下列说法正确的是 ( )A. 滑片从b端移至a端的过程中,电压表、电流表的示数都增大B. 电源两端电压为9 VC. 当R接入电路的阻值为10 Ω时,电路消耗的总电功率最大
D. 滑片从b端移至a端的过程中,电路消耗的总电功率变化了2.4 W
解析 由图甲可知,开关闭合后,变阻器R与定值电阻R0串联,电流表测量电路 中的电流,电压表测量变阻器两端的电压;当变阻器滑片从b端移至a端的过程中, 变阻器接入电阻变小,电路总电阻变小,由欧姆定律可知,电路的总电流变大;定 值电阻R0两端的电压变大,根据串联电路电压规律可得,变阻器两端的电压变小, 即电压表的示数变小,A错误;由图乙可知,变阻器的接入电阻为R1=10 Ω时,其消 耗的电功率为P1=0.9 W。由P=UI=I2R可得,通过变阻器的电流即电路中的电流:I1 = = =0.3 A,由串联电路规律和欧姆定律可得,电源电压:U=I1(R1+R0),即U=0.3 A×(10 Ω+R0)……①。变阻器的接入电阻为R2=20 Ω时,其消耗的电功率为 P1=0.8 W,由P=UI=I2R可得,通过变阻器的电流即电路中的电流:I2= = =0.2 A,由串联电路规律和欧姆定律可得,电源电压:U=I2(R2+R0),即U=0.2 A×(20 Ω
+R0)……②,联立①②,解得:R0=10 Ω,U=6 V,B错误;当变阻器的滑片在a端时,变阻 器接入电阻为0,此时电路为R0的简单电路,电路中的电流最大,由P=UI可知此时 电路消耗的电功率最大,由P=UI= 可得,最大电功率:P大= = =3.6 W,C错误;由图乙可知,变阻器的滑片在b端时,变阻器接入电阻最大R大=20 Ω,此时电 路中电流最小:I小=I2=0.2 A,根据P=UI计算电路消耗的最小电功率:P小=UI小=6 V× 0.2 A=1.2 W;因此滑片从b端移至a端的过程中,电路消耗的总电功率变化了:ΔP= P大-P小=3.6 W-1.2 W=2.4 W,D正确。
11. (2024甘肃武威期中,14,★☆☆)2023年10月26日11时14 分,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心 点火发射(燃料燃烧质量忽略不计),搭载载人飞船的火箭在加速升空的过程中, 机械能 ,能量 (两空均选填“守恒”或“不守恒”)。
二、填空题(每空1分,共28分)
解析 火箭在加速升空的过程中,质量不变、速度增大,动能增大,高度增大、重 力势能增大,所以机械能增大,即机械能不守恒;对于能量转化和转移的全过程来 讲,遵循能量守恒定律,因此能量是守恒的。
12. (2024广东东莞外国语学校期末,12,★☆☆)如图所示,斜面长3 m,高1 m,工人 用400 N沿斜面向上的推力,在10 s内将重为900 N的箱子匀速推到车上,在此过 程中工人做的有用功为 J,斜面机械效率为 ,推力做功的功 率为 W。
解析 此过程中工人克服箱子重力做的有用功:W有=Gh=900 N×1 m=900 J,工人 推力做的总功:W总=Fs=400 N×3 m=1 200 J,斜面的机械效率:η= = =75%,推力做功的功率:P= = =120 W。
13. (2024广东梅州兴宁一中教育集团期末,9,★☆☆)如图所示是化学老师演示的点燃氢气与空气混合物的实验。在易拉罐的顶部开一小孔,收 集氢气期间用棉花堵住小孔,这种收集方式是利用了氢气的 较小的特 点。收集完毕后拿掉棉花团,用点燃的小木条点燃小孔处的氢气,易拉罐内的氢 气立即爆炸,易拉罐向上飞起。这一过程是因为氢气具有可燃性,且热值较大,燃 烧后放出大量的 。这一过程与内燃机的 冲程能量转化情况 相同。
解析 在易拉罐的顶部开一小孔,收集氢气期间用棉花堵住小孔,这种收集方式 是利用了氢气的密度较小的特点;用点燃的小木条点燃小孔处的氢气,因为氢气 热值很大,短时间内释放出大量的热量,所以易拉罐内的氢气立即爆炸;在易拉罐 向上飞起的过程中,内能转化为机械能;内燃机的做功冲程也是将内能转化为机 械能,二者能量转化情况相同。
14. (2024广东肇庆外国语学校期中,11,★☆☆)“可燃冰”作为新型能源,有着巨 大的开发使用潜力。同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的 数十倍,说明“可燃冰”的 很大。以10倍的关系粗略计算,1 kg“可燃 冰”完全燃烧放出的热量为 J,这些热量可以使 kg的 水从20 ℃加热至100 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤气=4.2×107 J/kg\]
4.2×108
解析 同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明 “可燃冰”的热值大;1 kg煤气完全燃烧放出的热量:Q放=mq煤气=1 kg×4.2×107 J/ kg=4.2×107 J,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量:Q放'=Q放×10=4.2×107 J×10=4. 2×108 J;由题知,Q吸=Q放'=4.2×108 J。由Q=cmΔt,可得水的质量:m'= = =1 250 kg。
15. (2024广东汕头潮南期末,12,★☆☆)目前新能源汽车在 全球范围内受到了越来越多的关注,众多汽车制造商纷纷加入新能源汽车的研 发和生产中。如图是某次北京车展中展出的电动汽车,当给汽车蓄电池充电时, 蓄电池相当于 (选填“电源”或“用电器”),由于汽车各转向灯能独 立工作,因此各转向灯之间是 联的,其中一盏灯因断路而熄灭,其余灯 (选填“不受影响”或“也会熄灭”)。
解析 当给汽车蓄电池充电时,消耗电能,蓄电池相当于用电器。汽车各转向灯 能独立工作,互不影响,因此转向灯是并联的,其中一盏灯因断路而熄灭,其余灯 不受影响。
16. (2024广东汕头澄海期末,10,★☆☆)某天晚上,小明看到家里的电能表如图甲 所示,读数为 度,第二天早上起来再看则如图乙所示,这一晚上小明 家一共耗电 J。小明家同时工作的用电器的总功率不能超过 W。
解析 甲电能表的示数为2 024.1 kW·h=2024.1度,这一晚上小明家消耗的电能 为:2 034.1 kW·h-2 024.1 kW·h=10 kW·h=10×3.6×106 J=3.6×107 J;由图知,电能表 的工作电压是220 V,电能表工作时允许通过的最大电流为40 A,小明家同时工作 的用电器最大总功率:P最大=UI最大=220 V×40 A=8 800 W。
17. (2024广东肇庆高要期末,13,★★☆)如图甲所示电路中,电流表A1与A2指针指 示的位置如图乙所示,则通过灯L1电流是 A,通过灯L2电流是 A。若L1灯丝断了,L2的亮度将 (选填“变亮”“变暗”或“不变”) (不考虑温度对灯丝的影响)。
解析 由电路图可知,两灯泡并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测通过灯L2所 在支路电流,因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以电流表 A1示数大于A2示数;由于两电流表指针位置相同,因此电流表A1的量程是0~3 A, 分度值是0.1 A,示数为2.2 A,即干路电流I=0.22 A;电流表A2的量程是0~0.6 A,分 度值是0.02 A,示数为0.44 A,即通过灯L2的电流I2=0.44 A;则通过灯L1的电流I1=I-I2=2.2 A-0.44 A=1.76 A;两灯泡并联,两灯两端的电压都等于电源电压,若L1灯丝 断了,L2两端的电压还是电源电压,L2的电阻不变,通过L2的电流不变,所以L2的亮 度不变。
18. (2024广东江门期末,14,★★☆)如图是一个小灯泡L和一个定值电阻R的I-U 图像,由图像可知,当小灯泡L两端的电压变小时,其电阻 (选填“变大” “变小”或“不变”),定值电阻R的阻值为 Ω;当把小灯泡L和定值电 阻R并联接在2 V的电源两端时,电路的总电流为 A。
解析 由图像可知,小灯泡两端的电压分别为1 V、2 V、4 V时,对应的电流分别 为0.4 A、0.6 A、0.8 A,则对应的电阻分别为RL1= = =2.5 Ω,RL2= = ≈3.3 Ω,RL3= = =5 Ω,由此可见,当小灯泡L两端的电压变小时,其电阻变小;由图像可知,当UR=4 V时,通过电阻R的电流IR=0.4 A,由I= 可得,R= = =10 Ω;当把小灯泡L和定值电阻R并联接在2 V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,UL=UR'=2 V,由图像可知,对应的电流分别为IL=0.6 A,IR'=0.2 A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电路的总电流:I=IL+IR'=0.6 A+0.2 A=0.8 A。
19. (2024广西防城港期末,22,★★☆)图甲所示电路,电源电压为4.5 V,小灯泡的 额定电压为2.5 V。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一 位置的过程中,两电表的示数关系如图乙所示。则小灯泡的额定功率为 W,滑动变阻器的阻值变化范围为 。
解析 由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L两端的电压,电流表 测电路中的电流。小灯泡的额定电压为2.5 V,由图乙可知,当UL=2.5 V时,通过小 灯泡的电流即额定电流:IL=0.25 A;小灯泡的额定功率:P额=ULIL=2.5 V×0.25 A=0.625 W。当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,灯泡分得 的电压最小。由图乙可知,小灯泡两端的最小电压:UL'=0.5 V时,通过的电流:IL'= 0.08 A,此时滑动变阻器两端的电压:UR'=U-UL'=4.5 V-0.5 V=4 V,由串联电路的电 流特点可知,通过滑动变阻器的电流:I小=IL'=0.08 A,则滑动变阻器接入电路中的 最大阻值:R大= = =50 Ω;当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时,电路中的电流最大,灯泡分得的电压最大,由图乙可知,小灯泡两端电压为UL=2.5 V时,滑 动变阻器两端的电压:UR=U-UL=4.5 V-2.5 V=2 V,由串联电路的电流特点可知,通
过滑动变阻器的电流:I大=IL=0.25 A,则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R小= = =8 Ω。综上分析可得滑动变阻器的阻值变化范围为8~50 Ω。
20. (2023广西南宁期末,16,★★★)现利用热敏电 阻R制作温度报警器,它的阻值随温度变化的部分数据如表所示,由表格可知,热 敏电阻的阻值随环境温度的升高而 (选填“增大”或“减小”);报警器 的一部分电路如图所示,图中两个虚线框中,一个为热敏电阻R,一个为定值电阻R0,电源电压恒为12 V,当环境温度升高,电压表示数达到或超过8 V时,便触发报警 器(图中未画出)报警,则热敏电阻应接在虚线框 (选填“1”或“2”)内,不 考虑报警器对电路的影响,要求环境温度达到或超过60 ℃时开始报警,则R0的阻 值为 Ω。
解析 由图可知两电阻串联接入电路,由表格数据可知热敏电阻的阻值随环境 温度的升高而减小;当热敏电阻的阻值随环境温度的升高而减小,根据串联电路 电阻规律可知电路的总电阻变小,电源电压不变,根据欧姆定律可知电路中的电 流变大,由U=IR可知,定值电阻两端的电压变大。根据串联电路电压规律可知热 敏电阻两端的电压随温度的升高而减小;题目要求电压表示数达到或超过8 V 时,便触发报警器,所以电压表应与定值电阻R0并联接入电路,则热敏电阻R应接 在虚线框2位置,定值电阻R0接在1位置;由表格数据可知,环境温度为60 ℃时热敏 电阻的阻值:R=700 Ω,由题意可知,当定值电阻两端的电压即电压表示数U0=8 V 时,报警器报警。根据串联电路总电压等于各部分两端电压之和可知,报警时热 敏电阻两端的电压U1=U-U0=12 V-8 V=4 V。根据串联电路各处电流相等和欧姆
定律可得,此时通过电路的电流:I= = ,即 = ,则定值电阻的阻值R0=1 400 Ω。
21. (2024山西运城期末,12,★☆☆)(6分)“求真”实验小组 进行了如下的热学实验。
三、实验探究题(共25分)
(1)小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图甲),探究水和煤油的吸热能 力:①在两个相同的烧杯中应加入初温和 相同的水和煤油,实验中用相同的 酒精灯加热的目的是 。②水和煤油的温度随时间变化图像如图乙所示,根据图乙可判断出a物质是 。(2)如图丙所示,为比较酒精和煤油的热值,小晋用两个相同规格的烧杯装相等质 量的水,取 (选填“体积”或“质量”)相等的酒精和煤油,分别放入两 个燃烧皿中。分别给烧杯加热直到酒精和煤油完全燃烧。通过比较 来确定酒精和煤油热值的大小。
(3)两实验均用到了控制变量法和 法。
使水和煤油在相同时间内吸收相等的热量
解析 (1)①比较不同物质吸热能力,要控制不同物质的初温和质量相同,故在两 烧杯中分别装入初温相同且质量相等的煤油和水;实验中选用相同酒精灯加热 的目的是:使水和煤油在相同时间内吸收相等的热量;②由图乙可知,a、b两物质 加热相同时间(吸收相同热量)后,a升高的温度小,可知a物质的吸热本领强,b物质 的吸热本领弱,所以a物质是水,b物质是煤油;(2)实验时为了控制变量,应用天平分别测出等质量的酒精和煤油,将其放入燃烧 皿内;因燃料燃烧放出热量的多少不易测量,但燃料燃烧放出的热量可以被水吸 收,从而使水温发生变化,所以可以通过水升高的温度来比较燃料热值的大小关 系;(3)实验中采用了控制变量法和转换法。
22. (2024江西九江期末,19,★☆☆)(8分)小明在测量滑轮组 机械效率的实验中,所用装置如图所示,实验中每个钩码重2 N,测得的数据如表:
(1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉 动过程中读数。(2)第1次实验测得的机械效率为 。(结果保留两位有效数字)(3)分析表中数据可知:第4次实验是用图 装置做的。(选填“a”“b”或 “c”)(4)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组, 可以提高滑轮组的 机械效率;分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动 滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率 。(5)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。
解析 (1)在测绳端拉力时,需竖直向上匀速拉动测力计;(2)由表中实验数据可知,第一次实验,有用功W有用=Gh=4 N×0.1 m=0.4 J;总功W总= Fs=1.8 N×0.3 m=0.54 J,滑轮组效率η= ×100%= ×100%=74%;(3)由数据知第4次实验中,s为h的5倍,所以滑轮组由5段绳子承担物重,由图示可 知,第4次实验所用的是图c装置;(4)分析第1、2次实验数据可知,使用同一滑轮组,提升的钩码重力越大,机械效率 越高,可得使用同一滑轮组,增加物重可以提高滑轮组的机械效率;分析第1、3次 实验数据,提升的物重相同,动滑轮重力越大,机械效率越低;(5)分析第3、4次实验数据可知,使用同一滑轮组提升相同的钩码,钩码被提升的 高度改变,机械效率不变,可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
23. (2024广西防城港期末,28,★★★)(11分)为了测定小灯泡的电阻,小明选取了 相应器材进行实验,已知小灯泡上标有“2.5 V”字样。 (1)小明连接好电路,如图甲所示,但检查后发现有一导线连接错误,错误导线是 (选填“①”“②”或“③”),假如闭合开关,会出现的现象是 。
灯泡异常亮,移动滑片,灯泡的亮度不变,过一会儿可能熄灭
(2)故障排除后,先调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙 所示,示数为 A,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。(3)由一组实验数据绘出小灯泡的I-U图像形状如图丙,该图像不是一条直线,原 因是灯泡的电阻随 的变化而变化。A、B两点电阻的大小关系是RA RB。(4)另一实验小组同学实验时发现桌上没有电流表,却多了一个滑动变阻器R0(最 大阻值用R0表示),他设计了如图丁电路,也测出了小灯泡在U0=2.5 V时的电阻,请 根据下列步骤列出表达式。①闭合开关,先调节滑动变阻器R0的滑片到最左端,再调节另一滑动变阻器的滑 片,直到电压表的读数为U0。
②接着调节变阻器R0的滑片到最右端,读出这时电压表的示数,用U表示。③小灯泡正常发光时电阻的表达式R= (用U、U0、R0 字母表示)。
解析 (1)由图甲可知,滑动变阻器同时接了上面两个接线柱,应上下接线柱各选 一个接入电路,所以导线②连接错误;假如闭合开关,因灯泡两端电压等于电源电 压3 V,大于其额定电压2.5 V,故灯泡异常亮,移动滑片,灯泡的亮度不变,过一会儿 可能熄灭;(2)小灯泡正常发光时,其两端电压为2.5 V;由图乙知,电流表的量程为0~0.6 A,所 以分度值为0.02 A,示数为0.5 A,则小灯泡正常发光时的电阻:R= = =5 Ω;(3)造成小灯泡的I-U图像不是一条直线的原因:灯泡的电阻随温度的升高而变 大,B点的电压、电流较大,灯泡功率较大,灯丝温度较高,所以RA
24. (2023湖南益阳中考,26,★☆☆)(7分)早在3 000 年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳,通常用于从井中提水。如图所示 是古代民间的提水设施辘轳,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次 取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m,水桶的质量为1 kg,在这一过 程中,人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中: (1)人做的有用功为多少?(2)辘轳的机械效率多大?(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少?
四、计算题(共27分)
解析 (1)拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m,水的重力:G水=m水g=10 kg×10 N/ kg=100 N。 (1分)做的有用功:W有用=G水h水=100 N×4 m=400 J; (1分)(2)辘轳的机械效率η= ×100%= ×100%=80%; (2分)(3)此过程的额外功W额外=W总-W有用=500 J-400 J=100 J; (1分)额外功包含克服水桶重力做的功和克服井绳重力、摩擦力做的功,
解题思路 (1)知道水的质量,利用G=mg求其重力,再利用W=Gh求所做的有 用功;(2)机械效率等于有用功与总功之比。(3)额外功包含克服水桶重力做的功和克服井绳重力与摩擦阻力做的功,据此分析。
对水桶做的额外功:W额桶=G桶h桶=m桶gh桶=1 kg×10 N/kg×4 m=40 J; (1分)克服井绳重力与摩擦阻力做的功:W额余=W额外-W额桶=100 J-40 J=60 J。 (1分)
25. (2024广东广州天河期末,16,★★☆)(8分)小明看到一则 新闻(材料一),若该汽车行驶过程中牵引力保持1 400 N不变,q氢=1.4×108 J/kg,求:
(1)5 kg氢完全燃烧放出的热量。(2)该汽车行驶400 km牵引力所做的功。(3)该汽车氢燃料发动机的效率。(4)小明查阅了大量资料,总结各种内燃机的效率范围如材料二,据此判断,(3)中 算出的效率是否符合材料二? (选填“是”或“否”)。
5.6×108 J
解题思路 (1)根据Q=mq求出5 kg氢完全燃烧放出的热量;(2)根据W=Fs求出牵引力所做的功;(3)根据η= ×100%求出该汽车氢燃料发动机的效率;(4)根据表中数据分析回答。
解析 (1)5 kg氢完全燃烧放出的热量为:Q放=mq氢=5 kg×1.4×108 J/kg=7×108 J; (2分)(2)牵引力所做的功为:W=Fs=1 400 N×400×103 m=5.6×108 J; (2分)(3)该汽车氢燃料发动机的效率为:η= ×100%= ×100%=80%; (2分)(4)由表中数据可知,氢燃料发动机效率为35%~50%,而(3)中算出的效率为80%, 故(3)中算出的效率不符合材料二。 (2分)
26. (2024广西凤山期末,30,★★☆)(12分)如图甲为新型电饭 锅。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,S1和S2为温控 开关,其中S2有A、B两个触点,可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转 换。当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温挡,高温功率1 100 W。已知R1=55 Ω,
(1)处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是多大?(2)求电阻R2的阻值。(3)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像,求本次煮饭过程 中电饭锅消耗的电能。
解题思路 (1)已知高温挡的功率和电源电压,根据公式I= 可得电路的总电流;(2)当S1闭合,S2连接触点A时,R1和R2并联,为高温挡,已知R1的阻值,根据公式I= 可得通过R1的电流,再根据并联电路的电流规律,求出通过R2的电流,利用公式R= 可得其阻值;(3)当S1断开,S2连接触点B时,电阻R1和R2串联,为低温挡,根据串联电路的电阻规 律可得电路的总电阻,利用公式P= 可得低温挡的功率;只闭开关S1时,只有电阻R1接入电路,为中温挡,利用公式P = 求出中温挡的功率;结合图丙,通过公式W=Pt可得三个挡位分别消耗的电能,而煮饭过程中电饭锅消耗的电能就是三个 挡位消耗的电能之和。
解析 (1)高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流:I= = =5 A。 (2分)(2)由电路图知,当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温挡,电阻R1、R2并联。通过R1的电流:I1= = =4 A。 (1分)通过R2的电流:I2=I-I1=5 A-4 A=1 A。 (1分)R2的阻值:R2= = =220 Ω。 (2分)(3)由电路图知,当S1断开,S2连接触点B时,电阻R1和R2串联,处于低温挡。电路的总电阻:R总=R1+R2=55 Ω+220 Ω=275 Ω。 (1分)此时电路消耗的功率:P低= = =176 W。 (1分)
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