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北师大版初中九年级物理第一学期期末素养综合测试课件
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这是一份北师大版初中九年级物理第一学期期末素养综合测试课件，共60页。
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.(新独家原创)下列有关探究影响重力势能大小因素实验的 说法,错误的是 ( )A.该实验使用了控制变量法B.该实验使用了转换法C.质量相同时,高度越大,重力势能越大D.实验结论是重力势能与质量和速度有关
解析 探究影响重力势能大小因素实验使用了转换法和控 制变量法,A、B不合题意;质量相同时,高度越大,重力势能越 大,C不合题意;影响重力势能大小的因素是质量和高度,D符 合题意。故选D。
2.(2024河南新乡实验中学期末)冬日手冷时可用其他物体来 捂手,这个物体必须和手有不同的 ( )A.热量 B.温度 C.质量 D.内能
解析 热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体,或者 从物体的高温部分传递到低温部分。因此冬日手冷时用来 捂手的物体的温度必须高于手的温度,A、C、D错误,B正 确。故选B。
3.(2024北京门头沟期末)下列说法中正确的是 ( )A.只有用加热的方式才能改变物体的内能B.温度升高越多的物体,吸收的热量越多C.长时间压在一起的铅板和金板互相渗入,这种现象是扩散 现象D.打扫卫生时房间内尘土飞扬,这种现象说明分子在不停地 做无规则运动
解析 改变内能的方式为热传递和做功,A错误;物体温度升 高,可能是其他物体对该物体做了功,也可能是该物体吸收了 热量,B错误;一切物质的分子处于永不停息的无规则运动之 中,当铅板与金板压在一起时,会有一些铅分子进入金板,同 时,金分子也会进入铅板,这种现象称为扩散,C正确;尘土飞 扬属于机械运动,不是分子运动的体现,D错误。故选C。
4.(新考法·设计实验)(2024甘肃兰州城关期末)小军同学用如 图所示实验装置比较水和植物油的吸热能力,在两个相同的 烧杯中分别倒入水和植物油(满足实验需要的条件)。分别 用相同规格的电加热器同时加热,用温度计测量它们的温度, 用停表记录加热的时间。加热5 min后,水中温度计的示数为 40 ℃,植物油中温度计的示数为50 ℃。下列说法正确的是 ( )
A.只要求水和植物油的质量相等B.只要求水和植物油的初始温度相同C.加热5 min,水吸收的热量比植物油吸收的热量少D.水的吸热能力比植物油的吸热能力强
解析 在探究不同物质的吸热能力的实验中,在两个相同烧 杯中分别加入质量相同、初温相同的水和植物油,A、B错 误;因为选用相同的电加热器加热,所以加热相同的时间吸收 的热量相同,C错误;水和植物油加热相同的时间,植物油升高 的温度多,所以水的比热容大,即水的吸热能力更强,D正确。 故选D。
5.(跨学科·语文)(2024河北张家口期末)东汉《论衡》一书中 提到“顿牟掇芥”,指的是摩擦过的玳瑁(海龟)外壳吸引草 屑的现象,这是因为 ( )A.异种电荷间存在引力B.分子之间存在着引力C.同种电荷间存在引力D.带电体吸引轻小物体
解析 摩擦过的玳瑁(海龟)外壳因摩擦起电而带上电荷,所 以吸引轻小的草屑。故选D。
6.(2024陕西咸阳实验中学期末)通常情况下,关于一段粗细 均匀的镍铬合金丝的电阻,下列说法正确的是 ( )A.合金丝的电阻跟该合金丝的横截面积无关B.合金丝的电阻跟该合金丝的长度有关C.合金丝两端的电压越大,合金丝的电阻越小D.通过合金丝的电流越小,合金丝的电阻越大
解析 粗细均匀的合金丝,其电阻跟该合金丝的横截面积有 关,故A错误;电阻大小与导体的长度、材料、横截面积和温 度有关,因此合金丝的电阻跟合金丝的长度有关,B正确;电阻 是导体本身的一种属性,其大小与合金丝两端的电压和通过 电流的大小无关,C、D错误。故选B。
7.(跨学科·物理学与日常生活)(2023陕西武功月考)关于教学 楼照明电路的总电阻R的大小,下列说法正确的是 ( )A.全楼只有一盏灯工作时,R最小B.全楼灯都亮时,R最小C.全楼灯都亮时,R最大D.以上说法都不对
解析 教学楼照明电路为并联电路,并联电路中总电阻的倒 数等于各支路电阻倒数之和,即支路越多,电阻越小,所以所 有灯都亮时,总电阻最小,故选B。
8.(新素材·现代科技)(2022辽宁营口中考)某科技小组为快递 公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R2为定值电 阻,R1为光敏电阻,当有光照射光敏电阻时其阻值变小。激光 被遮挡一次,计数器会自动计数一次(计数器可视为电压 表)。闭合开关,激光被遮挡瞬间,下列说法正确的是 ( )
A.电阻R1的阻值变小B.通过R2的电流变大C.电阻R1两端的电压变大D.电阻R2两端的电压变大
解析 由图知两电阻串联,计数器(电压表)测R1两端的电压, 已知当有光照射时光敏电阻的阻值变小,故激光被遮挡瞬间 电阻R1的阻值变大,电路的总电阻变大,由欧姆定律可知,电路 的电流变小,根据U=IR可知,R2两端的电压变小,由串联电路 的电压规律可知,R1两端的电压变大,故选C。
9.(2022安徽中考)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为 定值电阻。闭合开关,在保证电路元件安全的前提下,将滑动 变阻器的滑片由B端向A端移动的过程中 ( )
A.电流表的示数变大,电压表的示数变大B.电流表的示数变小,电压表的示数变小C.电流表的示数变小,电压表的示数变大D.电流表的示数变大,电压表的示数变小
解析 由图知两电阻串联,电流表测电路中的电流,电压表测 滑动变阻器两端的电压;将滑动变阻器的滑片由B端向A端移 动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻 变小;根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表的示 数变大;根据U=IR可知,R两端的电压变大,根据串联电路总电 压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电 压表的示数变小,故选D。
10.如图所示,是小明测量未知电阻Rx阻值的实验电路,电源电 压不变,其中R0为阻值已知的定值电阻。当闭合开关S1和S2 时,电流表的示数为I1;当只闭合开关S1时,电流表的示数为I2, 则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.Rx= B.Rx= C.Rx= R0 D.Rx= R0
解析 当只闭合开关S1时,电路为R0的简单电路,电流表测电 路中的电流,则I0=I2;当闭合开关S1和S2时,R0与Rx并联,电流表 测干路电流,即I=I1,因并联电路中各支路独立工作、互不影 响,所以,通过R0的电流不变,因并联电路中干路电流等于各支 路电流之和,所以,通过Rx的电流Ix=I-I0=I1-I2,因并联电路中各 支路两端的电压相等且等于电源电压,由欧姆定律得电源电 压U=IxRx=I0R0,即(I1-I2)Rx=I2R0,解得Rx= ,故选D。
二、填空题(每空2分,共26分)
11.(2024甘肃白银九中期末)小明将排球斜向上抛出,排球离 开手后,手对排球 (选填“做功”或“不做功”)。球 的运动轨迹如图所示,a、b、c、d为轨迹上的点,其中a、c两 点高度相同,则球在a、b、c、d四点中 点的重力势能 最大;球在a点的机械能 d点的机械能。(不考虑空气阻 力)
解析 小明将排球斜向上抛出,排球离开手后,手对排球不施 加力的作用,手对排球不做功。质量一定时,重力势能的大小 与高度有关,所以球在a、b、c、d四点中b点的重力势能最 大。不计空气阻力,球在运动的过程中机械能守恒,所以球在 a点的机械能等于d点的机械能。
12.(跨学科·物理学与日常生活)(2023安徽阜南期中)夏季,在 高速公路服务区内,一些重型汽车停在有水的坑里。这是因 为重型汽车在高速行驶过程中,通过 的方式增加了 轮胎的内能,使轮胎的温度上升;轮胎停在水中,通过 的方式减少内能,降低轮胎温度,以保证行车安全。
解析 重型汽车在高速行驶过程中,轮胎与地面发生摩擦,将 机械能转化为内能,这是通过做功的方式增加了轮胎的内能; 轮胎停在水中,轮胎放出的热量被水吸收,这是通过热传递的 方式减少轮胎的内能,使轮胎的温度降低。
13.甲、乙两物体质量之比是4∶1,用两个相同的酒精灯分别 给它们加热,假设酒精灯放出的热量都被它们吸收,甲、乙两 物体温度随时间变化的图像如图所示,则经过4 min,甲、乙 升高的温度之比是 ;若甲的比热容是0.4×103 J/(kg· ℃),则乙的比热容是 。
0.8×103 J/(kg·℃)
解析 已知m甲∶m乙=4∶1,Q甲=Q乙,c甲=0.4×103 J/(kg·℃),经过4 min,Δt甲=60 ℃-40 ℃=20 ℃,Δt乙=60 ℃-20 ℃=40 ℃,所以Δt 甲∶Δt乙=20 ℃∶40 ℃=1∶2。根据Q=cmΔt得c甲m甲Δt甲=c乙m乙 Δt乙,c乙= = =0.8×103 J/(kg·℃)。
14.(跨学科·物理学与日常生活)如图所示的运油车正在卸油, 快速流出的油和油罐由于 现象会积累过多电荷,为 防止发生事故,用一条“绳子”把运油车与静电消除器相连, “绳子”芯应是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
解析 运油车卸油时,快速流出的油和油罐由于不断摩擦,会 使油和油罐带上等量异种电荷,这是摩擦起电现象;“绳子” 与静电消除器相连后能将静电消除,说明其容易导电,所以 “绳子”芯是导体。
15.(新课标·模型建构)(2024辽宁铁岭期末)如图所示,电源电 压保持不变,S是单刀双掷开关,当开关S接在a处时,电压表示 数为6 V,当开关S接在b处时,电压表示数为9 V,同时电流表 示数变化了0.1 A,则R0的阻值为 Ω,如果定值电阻R1的 阻值为10 Ω,则电源电压为 V。
解析 当S接a时,电路为R1与R0串联,电压表测R1两端的电压; 当S接b时,电路为R2与R0串联,电压表测R2两端的电压;因串联 电路中总电压等于各分电压之和,所以,由I= 可得:当S接a时,电源电压U=I1R0+U1=I1R0+6 V①;当S接b时,电源电压U=I2R 0+U2=I2R0+9 V②;因串联电路中,当电压表的示数变大时,R0两 端的电压变小,则电路中的电流变小,所以,I2
16.(跨学科·化学)实验室中的大量实验表明,通过某一金属氧 化物制成的棒的电流I遵循I=kU3的规律(其中U表示棒两端 的电压,式中k=0.02 A/V3)。现将该棒与一个遵从欧姆定律的 电阻器串联在一起后,接在一个电源电压不变的6 V电源 上。(1)当串联的电阻器阻值R1= Ω时,电路中的电流为0. 16 A。(2)当串联的电阻器阻值R2= Ω时,棒两端电压是电阻 器两端电压的2倍(结果保留1位小数)。
解析 (1)由I=kU3得棒两端的电压U= = =2 V,电阻器两端的电压U1=U电源-U=6 V-2 V=4 V,则电阻器的阻值 R1= = =25 Ω;(2)棒和电阻器串联,设棒和电阻器两端的电压分别为U棒和U2,则U棒∶U2=2∶1,又因为U棒+U2=6 V,则 U棒=4 V,U2=2 V,电路中的电流为I'=k =0.02 A/V3×(4 V)3=1.28 A,电阻器阻值为R2= = ≈1.6 Ω。
三、实验探究题(17题8分,18题5分,19题7分,共20分)
17.(新考法·设计实验)(2024河南商丘期中)如图是“探究物 体动能的大小与什么因素有关”实验的示意图。
(1)该实验中,探究物体的动能是指 的动能;(2)该实验中,物体动能的大小是通过 来 反映的;(3)该实验中,物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下,与 木块B碰撞前的速度,通过改变 来实现;(4)如果本实验装置的水平面绝对光滑且无空气阻力,那么我 们不能完成该实验,原因是 。
木块B将做匀速直线运动
解析 (1)本实验的研究对象是小球A;(2)实验中通过木块B 被小球A推动的距离来比较动能的大小;(3)小球由静止开始 自由滑下,通过斜面将重力势能转化为动能,通过改变高度达 到改变到达水平面时的速度的目的;(4)若水平面绝对光滑且 无空气阻力,木块B将做匀速直线运动。
18.(2024甘肃酒泉五校联考)小明利用4节新干电池,阻值分 别为10 Ω、20 Ω、30 Ω、40 Ω、50 Ω的定值电阻,铭牌上标 有“20 Ω 1 A”的滑动变阻器等实验器材探究电流与电阻 的关系。
(1)小明连接好如图所示的电路,检查时发现电路中有一处连 接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线, 将电路连接正确;
答案 (1)如图所示
(2)小明将10 Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关,调节滑动 变阻器的滑片,使定值电阻两端电压为4 V,读出并记录电流 表示数;保持滑动变阻器的滑片位置不变,把10 Ω的定值电阻 换成20 Ω的定值电阻后,直接闭合开关,电压表的示数将 (选填“大于”“小于”或“等于”)4 V,此时应将滑动 变阻器的滑片在原来基础上向 (选填“左”或
“右”)端移动,直到电压表的示数再次变为4 V,记录电流表 的示数;(3)当小明将50 Ω定值电阻接入电路时,无论怎样调节滑动变 阻器的滑片,都无法使定值电阻两端电压为4 V,则原因可能 是 (写出一条即可);(4)完成实验探究后,小明得出结论:当导体两端的电压一定 时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
所选滑动变阻器的最大阻值太小(或电源电压过)
解析 (1)该电路有一处故障是电阻与电流表并联了,电流表 应与电阻串联,电压表应与电阻并联;(2)实验中,当把10 Ω的 电阻换成20 Ω的电阻后,根据串联分压规律,电阻两端的电压 变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路 电压的特点,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压规律,要 增大滑动变阻器电阻阻值,故应把滑动变阻器滑片向左滑动; (3)4节新干电池电压为6 V,电阻两端的电压始终保持UV=4 V,根据串联电路电压的特点,变阻器分得的电压:U滑=U-UV= 6 V-4 V=2 V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据
分压规律,当接入50 Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R 滑=0.5×50 Ω=25 Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值 至少为25 Ω的滑动变阻器,而现有变阻器的最大电阻太小;控 制定值电阻两端电压不变,变阻器分得的电压过小,即电源电 压太大了;故当小明将50 Ω定值电阻接入电路时,无论怎样调 节滑动变阻器的滑片,都无法使定值电阻两端电压为4 V,则 原因可能是所选滑动变阻器的最大阻值太小或电源电压过 大;(4)在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电 阻成反比。
19.(新考法·设计实验)(2023江西中考)【实验名称】测量小灯泡正常发光时的电阻【实验器材】额定电压为2.5 V的小灯泡(正常发光时电阻约 10 Ω)、两节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(20 Ω 1 A)、开关、导线若干。
【实验原理】 【实验步骤】(1)如图甲所示,是某同学连接的电路。他检查电路连接完好后,正准备闭合开关,同组的另一同学及时提醒他,这样操作存在不足,其不足之处是 。`
变阻器的滑片移至阻值最大处
(2)正确操作后,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表和电压表均 无示数;断开开关,将电压表接在C接线柱上的导线改接到B 接线柱上,闭合开关,电压表指针有明显偏转而电流表仍无示 数,则故障是 。(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表 的示数为2.5 V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发 光时的电流为 A,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数)。
【拓展】该同学实验兴致正浓,他又分别测出了2 V和3 V电压下小灯泡的电阻,然后用这三次电阻的平均值作为小灯泡 正常发光时的电阻值。他的这种做法是 (选填“正 确”或“错误”)的,理由是 。
灯丝电阻随温度发生变化
解析 【实验原理】电阻大小等于导体两端电压与电流的 比值,故测电阻的原理为R= ;【实验步骤】(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大 处,图甲闭合开关前没有将滑动变阻器的滑片移至阻值最大 处;(2)闭合开关,却发现灯泡不发光,电流表示数为0,说明电 路可能断路;将电压表接在C接线柱上的导线改接到B接线柱 上,电压表并联在灯泡和滑动变阻器两端,闭合开关,电压表 指针有明显偏转而电流表仍无示数,说明电压表与电源连通, 则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,与电压表并联
的滑动变阻器断路了;(3)由图乙可知,电流表选用小量程,分 度值为0.02 A,电流为I=0.26 A,根据欧姆定律可知,灯泡正常 工作时的电阻为:R= = ≈9.6 Ω;【拓展】灯丝两端的电压越高,温度越高,电阻越大,利用多次测量求平均值的方 法来减小误差没有意义,只有测定值电阻的阻值才能采用多 次测量求平均值的方法来减小误差,故求灯泡的电阻平均值 不合理。
四、计算题(20题6分,21题10分,22题8分,共24分)
20.(2024河北沧州实验中学期中)如图所示的电路中,电源电 压恒定,灯泡L正常发光时的电压为2.5 V,电流为0.5 A,定值 电阻R1阻值为15 Ω,当闭合开关S,断开开关S1、S2,小灯泡正 常发光,此时滑动变阻器R2连入电路的阻值为4 Ω,求:(1)电源电压;(2)闭合开关S、S1、S2,调节滑动变阻器的阻值为15 Ω,则电压表与电流表的示数。
解题思路 (1)闭合开关S,断开开关S1、S2,灯泡L与滑动变阻 器R2串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流, 根据串联电路的电压特点和欧姆定律算出电源电压;(2)闭合 开关S、S1、S2,定值电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流表测量 干路的电流,电压表被短路,示数为零,根据并联电路的电流 特点和欧姆定律算出干路中的电流。
解析 (1)闭合开关S,断开开关S1、S2,灯泡L与滑动变阻器R2 串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流,此 时小灯泡正常发光,电路中的电流等于小灯泡的额定电流,为 0.5 A,由串联电路电压的特点和欧姆定律得电源电压为U= UL+IR2=2.5 V+0.5 A×4 Ω=4.5 V; (3分)(2)闭合开关S、S1、S2,定值电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流 表测量干路的电流,电压表被短路,示数为零。干路的电流为 I'=I1+I2= + = + =0.6 A。 (3分)
21.(新课标·模型建构)(2024安徽黄山期中)国庆期间,小李驾 车沿高速公路到某地旅游,行驶的路程为276 km,用时3 h。 假设汽车匀速行驶且受到的牵引力为1 000 N,汽油机的效率 为30%,汽油的热值为4.6×107 J/kg。(1)该汽车在高速公路上匀速行驶3 h牵引力所做的功是多 少?(2)该汽车在高速公路上匀速行驶3 h消耗汽油的质量是多 少?(3)发动机的效率是汽车的重要指标之一。厂家提供的某汽
车出厂的部分参数如下:①测试数据:平直公路上以v的速度匀速行驶,行驶路程为s时, 耗油量为m,发动机输出功率为P;②使用燃料:95号汽油(热值为q)。请用以上参数(把它们当成已知量)推导出在测试条件下,该 汽车发动机的效率η。
解题思路 (1)根据W=Fs求出牵引力所做的功;(2)根据效率 公式求出汽油完全燃烧放出的热量,根据Q放=mq求出消耗汽 油的质量;(3)根据速度公式求出汽车行驶的时间,根据W=Pt 求出发动机做的功,根据Q放=mq求出汽油完全燃烧放出的热 量,根据效率公式求出该汽车发动机的效率。
解析 (1)牵引力做的功:W=Fs=1 000 N×276×103m=2.76×108 J; (3分)(2)由η= 可知,汽油燃烧放出的热量:Q放= = =9.2×108 J,由Q放=mq可知,消耗的汽油的质量:m= = =20 kg; (3分)
(3)汽车行驶的时间:t= ,汽车发动机所做的功:W'=Pt=P× = ,汽油完全燃烧放出的热量:Q放'=mq,汽车发动机的效率:η= = 。 (4分)
22.(新课标·模型建构)(2024河南郑州高新区期中)随着人们 生活水平不断提高,私家车已日益普及。如图甲是一种测量 小汽车油箱内油量的装置原理图,它主要由电源、压敏电阻 R(电阻随所受压力的变化而变化)、油量表(实质上是电流 表)等组成电路。压敏电阻R在一定范围内的阻值与所受压 力的关系如图乙所示,油箱位于压敏电阻上方,电源电压为12 V。求:
(1)未放油箱时,电路中的电流;(2)压敏电阻表面能承受的最大压力是500 N,则该油量表(电流表)的量程;(3)若油箱的质量忽略不计,当油量表(电流表)的示数为0.06 A时,油箱内汽油的重力。
解题思路 (1)根据图乙可知,未放油箱时,即压敏电阻未受 到压力时,电阻R为400 Ω,根据欧姆定律得出此时电路中的电 流;(2)压敏电阻表面能承受的最大压力是500 N,由图乙可知, 在压力为500 N时,R2=80 Ω,根据欧姆定律得出电路中的最大 电流,进而得出油量表的量程;(3)当油量表(电流表)的示数为 0.06 A时,根据欧姆定律得出压敏电阻的阻值;由图乙可知此 时汽油和油箱的总重力,结合题意可知汽油的重力。
解析 (1)未放油箱时,即压敏电阻未受到压力时,由图乙可 知,电阻R为400 Ω,此时电路中的电流最小,为I1= = =0.03 A; (2分)(2)压敏电阻表面能承受的最大压力是500 N,由图乙可知,在 压力为500 N时,R2=80 Ω,电路中的最大电流为I2= = =0.15 A,该油量表实质上是电流表,故油量表的量程为0.03~0.15 A; (3分)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.(新独家原创)下列有关探究影响重力势能大小因素实验的 说法,错误的是 ( )A.该实验使用了控制变量法B.该实验使用了转换法C.质量相同时,高度越大,重力势能越大D.实验结论是重力势能与质量和速度有关
解析 探究影响重力势能大小因素实验使用了转换法和控 制变量法,A、B不合题意;质量相同时,高度越大,重力势能越 大,C不合题意;影响重力势能大小的因素是质量和高度,D符 合题意。故选D。
2.(2024河南新乡实验中学期末)冬日手冷时可用其他物体来 捂手,这个物体必须和手有不同的 ( )A.热量 B.温度 C.质量 D.内能
解析 热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体,或者 从物体的高温部分传递到低温部分。因此冬日手冷时用来 捂手的物体的温度必须高于手的温度,A、C、D错误,B正 确。故选B。
3.(2024北京门头沟期末)下列说法中正确的是 ( )A.只有用加热的方式才能改变物体的内能B.温度升高越多的物体,吸收的热量越多C.长时间压在一起的铅板和金板互相渗入,这种现象是扩散 现象D.打扫卫生时房间内尘土飞扬,这种现象说明分子在不停地 做无规则运动
解析 改变内能的方式为热传递和做功,A错误;物体温度升 高,可能是其他物体对该物体做了功,也可能是该物体吸收了 热量,B错误;一切物质的分子处于永不停息的无规则运动之 中,当铅板与金板压在一起时,会有一些铅分子进入金板,同 时,金分子也会进入铅板,这种现象称为扩散,C正确;尘土飞 扬属于机械运动,不是分子运动的体现,D错误。故选C。
4.(新考法·设计实验)(2024甘肃兰州城关期末)小军同学用如 图所示实验装置比较水和植物油的吸热能力,在两个相同的 烧杯中分别倒入水和植物油(满足实验需要的条件)。分别 用相同规格的电加热器同时加热,用温度计测量它们的温度, 用停表记录加热的时间。加热5 min后,水中温度计的示数为 40 ℃,植物油中温度计的示数为50 ℃。下列说法正确的是 ( )
A.只要求水和植物油的质量相等B.只要求水和植物油的初始温度相同C.加热5 min,水吸收的热量比植物油吸收的热量少D.水的吸热能力比植物油的吸热能力强
解析 在探究不同物质的吸热能力的实验中,在两个相同烧 杯中分别加入质量相同、初温相同的水和植物油,A、B错 误;因为选用相同的电加热器加热,所以加热相同的时间吸收 的热量相同,C错误;水和植物油加热相同的时间,植物油升高 的温度多,所以水的比热容大,即水的吸热能力更强,D正确。 故选D。
5.(跨学科·语文)(2024河北张家口期末)东汉《论衡》一书中 提到“顿牟掇芥”,指的是摩擦过的玳瑁(海龟)外壳吸引草 屑的现象,这是因为 ( )A.异种电荷间存在引力B.分子之间存在着引力C.同种电荷间存在引力D.带电体吸引轻小物体
解析 摩擦过的玳瑁(海龟)外壳因摩擦起电而带上电荷,所 以吸引轻小的草屑。故选D。
6.(2024陕西咸阳实验中学期末)通常情况下,关于一段粗细 均匀的镍铬合金丝的电阻,下列说法正确的是 ( )A.合金丝的电阻跟该合金丝的横截面积无关B.合金丝的电阻跟该合金丝的长度有关C.合金丝两端的电压越大,合金丝的电阻越小D.通过合金丝的电流越小,合金丝的电阻越大
解析 粗细均匀的合金丝,其电阻跟该合金丝的横截面积有 关,故A错误;电阻大小与导体的长度、材料、横截面积和温 度有关,因此合金丝的电阻跟合金丝的长度有关,B正确;电阻 是导体本身的一种属性,其大小与合金丝两端的电压和通过 电流的大小无关,C、D错误。故选B。
7.(跨学科·物理学与日常生活)(2023陕西武功月考)关于教学 楼照明电路的总电阻R的大小,下列说法正确的是 ( )A.全楼只有一盏灯工作时,R最小B.全楼灯都亮时,R最小C.全楼灯都亮时,R最大D.以上说法都不对
解析 教学楼照明电路为并联电路,并联电路中总电阻的倒 数等于各支路电阻倒数之和,即支路越多,电阻越小,所以所 有灯都亮时,总电阻最小,故选B。
8.(新素材·现代科技)(2022辽宁营口中考)某科技小组为快递 公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R2为定值电 阻,R1为光敏电阻,当有光照射光敏电阻时其阻值变小。激光 被遮挡一次,计数器会自动计数一次(计数器可视为电压 表)。闭合开关,激光被遮挡瞬间,下列说法正确的是 ( )
A.电阻R1的阻值变小B.通过R2的电流变大C.电阻R1两端的电压变大D.电阻R2两端的电压变大
解析 由图知两电阻串联,计数器(电压表)测R1两端的电压, 已知当有光照射时光敏电阻的阻值变小,故激光被遮挡瞬间 电阻R1的阻值变大,电路的总电阻变大,由欧姆定律可知,电路 的电流变小,根据U=IR可知,R2两端的电压变小,由串联电路 的电压规律可知,R1两端的电压变大,故选C。
9.(2022安徽中考)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为 定值电阻。闭合开关,在保证电路元件安全的前提下,将滑动 变阻器的滑片由B端向A端移动的过程中 ( )
A.电流表的示数变大,电压表的示数变大B.电流表的示数变小,电压表的示数变小C.电流表的示数变小,电压表的示数变大D.电流表的示数变大,电压表的示数变小
解析 由图知两电阻串联,电流表测电路中的电流,电压表测 滑动变阻器两端的电压;将滑动变阻器的滑片由B端向A端移 动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻 变小;根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表的示 数变大;根据U=IR可知,R两端的电压变大,根据串联电路总电 压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电 压表的示数变小,故选D。
10.如图所示,是小明测量未知电阻Rx阻值的实验电路,电源电 压不变,其中R0为阻值已知的定值电阻。当闭合开关S1和S2 时,电流表的示数为I1;当只闭合开关S1时,电流表的示数为I2, 则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.Rx= B.Rx= C.Rx= R0 D.Rx= R0
解析 当只闭合开关S1时,电路为R0的简单电路,电流表测电 路中的电流,则I0=I2;当闭合开关S1和S2时,R0与Rx并联,电流表 测干路电流,即I=I1,因并联电路中各支路独立工作、互不影 响,所以,通过R0的电流不变,因并联电路中干路电流等于各支 路电流之和,所以,通过Rx的电流Ix=I-I0=I1-I2,因并联电路中各 支路两端的电压相等且等于电源电压,由欧姆定律得电源电 压U=IxRx=I0R0,即(I1-I2)Rx=I2R0,解得Rx= ,故选D。
二、填空题(每空2分,共26分)
11.(2024甘肃白银九中期末)小明将排球斜向上抛出,排球离 开手后,手对排球 (选填“做功”或“不做功”)。球 的运动轨迹如图所示,a、b、c、d为轨迹上的点,其中a、c两 点高度相同,则球在a、b、c、d四点中 点的重力势能 最大;球在a点的机械能 d点的机械能。(不考虑空气阻 力)
解析 小明将排球斜向上抛出,排球离开手后,手对排球不施 加力的作用,手对排球不做功。质量一定时,重力势能的大小 与高度有关,所以球在a、b、c、d四点中b点的重力势能最 大。不计空气阻力,球在运动的过程中机械能守恒,所以球在 a点的机械能等于d点的机械能。
12.(跨学科·物理学与日常生活)(2023安徽阜南期中)夏季,在 高速公路服务区内,一些重型汽车停在有水的坑里。这是因 为重型汽车在高速行驶过程中,通过 的方式增加了 轮胎的内能,使轮胎的温度上升;轮胎停在水中,通过 的方式减少内能,降低轮胎温度,以保证行车安全。
解析 重型汽车在高速行驶过程中,轮胎与地面发生摩擦,将 机械能转化为内能,这是通过做功的方式增加了轮胎的内能; 轮胎停在水中,轮胎放出的热量被水吸收,这是通过热传递的 方式减少轮胎的内能,使轮胎的温度降低。
13.甲、乙两物体质量之比是4∶1,用两个相同的酒精灯分别 给它们加热,假设酒精灯放出的热量都被它们吸收,甲、乙两 物体温度随时间变化的图像如图所示,则经过4 min,甲、乙 升高的温度之比是 ;若甲的比热容是0.4×103 J/(kg· ℃),则乙的比热容是 。
0.8×103 J/(kg·℃)
解析 已知m甲∶m乙=4∶1,Q甲=Q乙,c甲=0.4×103 J/(kg·℃),经过4 min,Δt甲=60 ℃-40 ℃=20 ℃,Δt乙=60 ℃-20 ℃=40 ℃,所以Δt 甲∶Δt乙=20 ℃∶40 ℃=1∶2。根据Q=cmΔt得c甲m甲Δt甲=c乙m乙 Δt乙,c乙= = =0.8×103 J/(kg·℃)。
14.(跨学科·物理学与日常生活)如图所示的运油车正在卸油, 快速流出的油和油罐由于 现象会积累过多电荷,为 防止发生事故,用一条“绳子”把运油车与静电消除器相连, “绳子”芯应是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
解析 运油车卸油时,快速流出的油和油罐由于不断摩擦,会 使油和油罐带上等量异种电荷,这是摩擦起电现象;“绳子” 与静电消除器相连后能将静电消除,说明其容易导电,所以 “绳子”芯是导体。
15.(新课标·模型建构)(2024辽宁铁岭期末)如图所示,电源电 压保持不变,S是单刀双掷开关,当开关S接在a处时,电压表示 数为6 V,当开关S接在b处时,电压表示数为9 V,同时电流表 示数变化了0.1 A,则R0的阻值为 Ω,如果定值电阻R1的 阻值为10 Ω,则电源电压为 V。
解析 当S接a时,电路为R1与R0串联,电压表测R1两端的电压; 当S接b时,电路为R2与R0串联,电压表测R2两端的电压;因串联 电路中总电压等于各分电压之和,所以,由I= 可得:当S接a时,电源电压U=I1R0+U1=I1R0+6 V①;当S接b时,电源电压U=I2R 0+U2=I2R0+9 V②;因串联电路中,当电压表的示数变大时,R0两 端的电压变小,则电路中的电流变小,所以,I2
16.(跨学科·化学)实验室中的大量实验表明,通过某一金属氧 化物制成的棒的电流I遵循I=kU3的规律(其中U表示棒两端 的电压,式中k=0.02 A/V3)。现将该棒与一个遵从欧姆定律的 电阻器串联在一起后,接在一个电源电压不变的6 V电源 上。(1)当串联的电阻器阻值R1= Ω时,电路中的电流为0. 16 A。(2)当串联的电阻器阻值R2= Ω时,棒两端电压是电阻 器两端电压的2倍(结果保留1位小数)。
解析 (1)由I=kU3得棒两端的电压U= = =2 V,电阻器两端的电压U1=U电源-U=6 V-2 V=4 V,则电阻器的阻值 R1= = =25 Ω;(2)棒和电阻器串联,设棒和电阻器两端的电压分别为U棒和U2,则U棒∶U2=2∶1,又因为U棒+U2=6 V,则 U棒=4 V,U2=2 V,电路中的电流为I'=k =0.02 A/V3×(4 V)3=1.28 A,电阻器阻值为R2= = ≈1.6 Ω。
三、实验探究题(17题8分,18题5分,19题7分,共20分)
17.(新考法·设计实验)(2024河南商丘期中)如图是“探究物 体动能的大小与什么因素有关”实验的示意图。
(1)该实验中,探究物体的动能是指 的动能;(2)该实验中,物体动能的大小是通过 来 反映的;(3)该实验中,物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下,与 木块B碰撞前的速度,通过改变 来实现;(4)如果本实验装置的水平面绝对光滑且无空气阻力,那么我 们不能完成该实验,原因是 。
木块B将做匀速直线运动
解析 (1)本实验的研究对象是小球A;(2)实验中通过木块B 被小球A推动的距离来比较动能的大小;(3)小球由静止开始 自由滑下,通过斜面将重力势能转化为动能,通过改变高度达 到改变到达水平面时的速度的目的;(4)若水平面绝对光滑且 无空气阻力,木块B将做匀速直线运动。
18.(2024甘肃酒泉五校联考)小明利用4节新干电池,阻值分 别为10 Ω、20 Ω、30 Ω、40 Ω、50 Ω的定值电阻,铭牌上标 有“20 Ω 1 A”的滑动变阻器等实验器材探究电流与电阻 的关系。
(1)小明连接好如图所示的电路,检查时发现电路中有一处连 接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线, 将电路连接正确;
答案 (1)如图所示
(2)小明将10 Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关,调节滑动 变阻器的滑片,使定值电阻两端电压为4 V,读出并记录电流 表示数;保持滑动变阻器的滑片位置不变,把10 Ω的定值电阻 换成20 Ω的定值电阻后,直接闭合开关,电压表的示数将 (选填“大于”“小于”或“等于”)4 V,此时应将滑动 变阻器的滑片在原来基础上向 (选填“左”或
“右”)端移动,直到电压表的示数再次变为4 V,记录电流表 的示数;(3)当小明将50 Ω定值电阻接入电路时,无论怎样调节滑动变 阻器的滑片,都无法使定值电阻两端电压为4 V,则原因可能 是 (写出一条即可);(4)完成实验探究后,小明得出结论:当导体两端的电压一定 时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
所选滑动变阻器的最大阻值太小(或电源电压过)
解析 (1)该电路有一处故障是电阻与电流表并联了,电流表 应与电阻串联,电压表应与电阻并联;(2)实验中,当把10 Ω的 电阻换成20 Ω的电阻后,根据串联分压规律,电阻两端的电压 变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路 电压的特点,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压规律,要 增大滑动变阻器电阻阻值,故应把滑动变阻器滑片向左滑动; (3)4节新干电池电压为6 V,电阻两端的电压始终保持UV=4 V,根据串联电路电压的特点,变阻器分得的电压:U滑=U-UV= 6 V-4 V=2 V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据
分压规律,当接入50 Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R 滑=0.5×50 Ω=25 Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值 至少为25 Ω的滑动变阻器,而现有变阻器的最大电阻太小;控 制定值电阻两端电压不变,变阻器分得的电压过小,即电源电 压太大了;故当小明将50 Ω定值电阻接入电路时,无论怎样调 节滑动变阻器的滑片,都无法使定值电阻两端电压为4 V,则 原因可能是所选滑动变阻器的最大阻值太小或电源电压过 大;(4)在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电 阻成反比。
19.(新考法·设计实验)(2023江西中考)【实验名称】测量小灯泡正常发光时的电阻【实验器材】额定电压为2.5 V的小灯泡(正常发光时电阻约 10 Ω)、两节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(20 Ω 1 A)、开关、导线若干。
【实验原理】 【实验步骤】(1)如图甲所示,是某同学连接的电路。他检查电路连接完好后,正准备闭合开关,同组的另一同学及时提醒他,这样操作存在不足,其不足之处是 。`
变阻器的滑片移至阻值最大处
(2)正确操作后,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表和电压表均 无示数;断开开关,将电压表接在C接线柱上的导线改接到B 接线柱上,闭合开关,电压表指针有明显偏转而电流表仍无示 数,则故障是 。(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表 的示数为2.5 V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发 光时的电流为 A,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数)。
【拓展】该同学实验兴致正浓,他又分别测出了2 V和3 V电压下小灯泡的电阻,然后用这三次电阻的平均值作为小灯泡 正常发光时的电阻值。他的这种做法是 (选填“正 确”或“错误”)的,理由是 。
灯丝电阻随温度发生变化
解析 【实验原理】电阻大小等于导体两端电压与电流的 比值,故测电阻的原理为R= ;【实验步骤】(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大 处,图甲闭合开关前没有将滑动变阻器的滑片移至阻值最大 处;(2)闭合开关,却发现灯泡不发光,电流表示数为0,说明电 路可能断路;将电压表接在C接线柱上的导线改接到B接线柱 上,电压表并联在灯泡和滑动变阻器两端,闭合开关,电压表 指针有明显偏转而电流表仍无示数,说明电压表与电源连通, 则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,与电压表并联
的滑动变阻器断路了;(3)由图乙可知,电流表选用小量程,分 度值为0.02 A,电流为I=0.26 A,根据欧姆定律可知,灯泡正常 工作时的电阻为:R= = ≈9.6 Ω;【拓展】灯丝两端的电压越高,温度越高,电阻越大,利用多次测量求平均值的方 法来减小误差没有意义,只有测定值电阻的阻值才能采用多 次测量求平均值的方法来减小误差,故求灯泡的电阻平均值 不合理。
四、计算题(20题6分,21题10分,22题8分,共24分)
20.(2024河北沧州实验中学期中)如图所示的电路中,电源电 压恒定,灯泡L正常发光时的电压为2.5 V,电流为0.5 A,定值 电阻R1阻值为15 Ω,当闭合开关S,断开开关S1、S2,小灯泡正 常发光,此时滑动变阻器R2连入电路的阻值为4 Ω,求:(1)电源电压;(2)闭合开关S、S1、S2,调节滑动变阻器的阻值为15 Ω,则电压表与电流表的示数。
解题思路 (1)闭合开关S,断开开关S1、S2,灯泡L与滑动变阻 器R2串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流, 根据串联电路的电压特点和欧姆定律算出电源电压;(2)闭合 开关S、S1、S2,定值电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流表测量 干路的电流,电压表被短路,示数为零,根据并联电路的电流 特点和欧姆定律算出干路中的电流。
解析 (1)闭合开关S,断开开关S1、S2,灯泡L与滑动变阻器R2 串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流,此 时小灯泡正常发光,电路中的电流等于小灯泡的额定电流,为 0.5 A,由串联电路电压的特点和欧姆定律得电源电压为U= UL+IR2=2.5 V+0.5 A×4 Ω=4.5 V; (3分)(2)闭合开关S、S1、S2,定值电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流 表测量干路的电流,电压表被短路,示数为零。干路的电流为 I'=I1+I2= + = + =0.6 A。 (3分)
21.(新课标·模型建构)(2024安徽黄山期中)国庆期间,小李驾 车沿高速公路到某地旅游,行驶的路程为276 km,用时3 h。 假设汽车匀速行驶且受到的牵引力为1 000 N,汽油机的效率 为30%,汽油的热值为4.6×107 J/kg。(1)该汽车在高速公路上匀速行驶3 h牵引力所做的功是多 少?(2)该汽车在高速公路上匀速行驶3 h消耗汽油的质量是多 少?(3)发动机的效率是汽车的重要指标之一。厂家提供的某汽
车出厂的部分参数如下:①测试数据:平直公路上以v的速度匀速行驶,行驶路程为s时, 耗油量为m,发动机输出功率为P;②使用燃料:95号汽油(热值为q)。请用以上参数(把它们当成已知量)推导出在测试条件下,该 汽车发动机的效率η。
解题思路 (1)根据W=Fs求出牵引力所做的功;(2)根据效率 公式求出汽油完全燃烧放出的热量,根据Q放=mq求出消耗汽 油的质量;(3)根据速度公式求出汽车行驶的时间,根据W=Pt 求出发动机做的功,根据Q放=mq求出汽油完全燃烧放出的热 量,根据效率公式求出该汽车发动机的效率。
解析 (1)牵引力做的功:W=Fs=1 000 N×276×103m=2.76×108 J; (3分)(2)由η= 可知,汽油燃烧放出的热量:Q放= = =9.2×108 J,由Q放=mq可知,消耗的汽油的质量:m= = =20 kg; (3分)
(3)汽车行驶的时间:t= ,汽车发动机所做的功:W'=Pt=P× = ,汽油完全燃烧放出的热量:Q放'=mq,汽车发动机的效率:η= = 。 (4分)
22.(新课标·模型建构)(2024河南郑州高新区期中)随着人们 生活水平不断提高,私家车已日益普及。如图甲是一种测量 小汽车油箱内油量的装置原理图,它主要由电源、压敏电阻 R(电阻随所受压力的变化而变化)、油量表(实质上是电流 表)等组成电路。压敏电阻R在一定范围内的阻值与所受压 力的关系如图乙所示,油箱位于压敏电阻上方,电源电压为12 V。求:
(1)未放油箱时,电路中的电流;(2)压敏电阻表面能承受的最大压力是500 N,则该油量表(电流表)的量程;(3)若油箱的质量忽略不计,当油量表(电流表)的示数为0.06 A时,油箱内汽油的重力。
解题思路 (1)根据图乙可知,未放油箱时,即压敏电阻未受 到压力时,电阻R为400 Ω,根据欧姆定律得出此时电路中的电 流;(2)压敏电阻表面能承受的最大压力是500 N,由图乙可知, 在压力为500 N时,R2=80 Ω,根据欧姆定律得出电路中的最大 电流,进而得出油量表的量程;(3)当油量表(电流表)的示数为 0.06 A时,根据欧姆定律得出压敏电阻的阻值;由图乙可知此 时汽油和油箱的总重力,结合题意可知汽油的重力。
解析 (1)未放油箱时,即压敏电阻未受到压力时,由图乙可 知,电阻R为400 Ω,此时电路中的电流最小,为I1= = =0.03 A; (2分)(2)压敏电阻表面能承受的最大压力是500 N,由图乙可知,在 压力为500 N时,R2=80 Ω,电路中的最大电流为I2= = =0.15 A,该油量表实质上是电流表,故油量表的量程为0.03~0.15 A; (3分)
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