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    2023-2024学年广东省广州市天河区九年级(上)期末物理试卷(含答案)

    2023-2024学年广东省广州市天河区九年级(上)期末物理试卷(含答案)第1页
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    2023-2024学年广东省广州市天河区九年级(上)期末物理试卷(含答案)

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    这是一份2023-2024学年广东省广州市天河区九年级(上)期末物理试卷(含答案),共18页。试卷主要包含了选择题,非选择题,计算题等内容,欢迎下载使用。
    1.(3 分)金秋时节,金桂飘香,这说明( )
    A.分子间存在引力 B.分子在不停地做无规则运动C.分子间存在斥力 D.分子可以再分
    2.(3 分)如图中的电风扇( )
    A.是一种热机B.把机械能转化为电能
    C.效率不能达到 100%D.能量不守恒
    3.(3 分)如图中显示的是天然气热水器的参数,则它的热效率是( )
    A.75%B.50%C.33.3%D.20%
    4.(3 分)如图,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速下压活塞,观察到硝化棉燃烧起来,在下压活塞的过程中( )
    A.气体的内能转化为活塞的机械能 B.能量转化情况与汽油机的做功冲程相同C.筒内气体的内能不变
    D.活塞对筒内气体做了功
    5.(3 分)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
    6.(3 分)如图 1,将热汤放在冷水中,图 2
    反映两者的温度变化,则( )
    A.在 0﹣6min,热汤的内能不断增加B.通过做功的方式改变热汤的内能C.冷水和热汤的比热容大小由图可知D.图 2 甲曲线是热汤,乙曲线是冷水
    7.(3 分)如图,纸与橡胶棒M 均不带电,用纸摩擦M 后,M 与带负电的塑料管互相排斥,则( )
    A.M 带正电
    B.M 不带电
    C.纸摩擦 M 时,纸失去了正电荷
    D.纸摩擦 M 时,电子从纸转移到 M
    8.(3 分)将阻值为 10Ω 的定值电阻 R1 与最大阻值为 20Ω 的滑动变阻器 R2 按图示电路图连接,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某一位置,则下列一定成立的是( )
    A.U1<U2B.I1=I2C.U1=U2D.I1>I2
    9.(3 分)电动车左右两刹车手柄开关分别为S1、S2,行驶中用任意一只手柄刹车时,该手柄上的开关就断开,电动机停止工作。如图所示电路设计符合要求的是( )
    A. B. C. D.
    10.(3 分)用太阳能电池(SC)和光敏电阻(LDR)组成的电路如图,在光照时,随着光照强度的增大,电压表示数会明显增大,而 LDR 的阻值会急剧减小到几百欧,先在黑暗环境中闭合开关,再开灯时( )
    A.可能导致短路B.LDR 阻值增大
    C.LDR 功率增大D.电流表示数不变二、非选择题:本题共 5 小题,共 60 分。按题目要求作答。
    11.(5 分)《天工开物》记载的一种捣谷用的摏如图 1,其简化图如图 2,摏的重心在 A 点,用脚在 B 点施加一个力 F1 使摏静止,不计摩擦。
    在图 2 中画出摏的重力 G 及 F1 的力臂 l1。
    根据杠杆的平衡条件 可知,此时 F1 G(选填“>”“=”“<”),摏属于 (选填“省力”“费力”“等臂”)杠杆。
    12.(4 分)小文分别采用图中甲、乙两种方式,将重为 300N 的货物从地面匀速搬运到同一辆汽车上,乙方式中绳子对货物的拉力 F=200N 平行于斜面。
    两方式中对货物所做有用功分别为 W 甲、W 乙,则 W 甲=J,W 甲W 乙(选填“>” “=”“<”)。
    乙方式中,拉力所做的功为J,机械效率 η 乙=。
    13.(5 分)甲、乙两液体冷却过程中的温度与时间关系如图,两液体在相同时间内放出的热量相等,m 甲
    <m 乙。
    乙所在的环境温度可能是。
    A.0℃B.20℃C.30℃D.40℃
    甲的比热容 (选填“>”“=”“<”)乙的比热容,依据是 。
    14.(6 分)小明家近期的用电量如图 1,居民用电阶梯收费标准如表格。
    (1)12 月需缴电费元。
    小明测量空调制热时的功率,在 10℃室内将空调单独接入电能表,如图 2,使空调开始制热,观察到脉冲灯在 15min 内闪烁了 600 次,则空调消耗电能kW•h,平均功率W, 再将空调接入监测仪,示数如图 3,图中显示空调工作电流为A,是否超出图 2 电能表的额定最大电流? 。(选填“是”“否”)
    将空调切换到制冷模式,发现脉冲灯闪烁速度变慢,说明空调制冷时比制热时(选填“消耗电能较小”“消耗电能较慢”“效率较低”)。
    分档
    单价(元/度)
    11~4 月

    0.6
    ≤200 度

    0.64
    200~400 度

    0.9
    >400 度
    15.(9 分)图 1 中 L 和 LED 均标有“3.8V”,将它们与其他器材连接了图 2 的实物图,其中电源可提供不同的电压并显示出来。
    实验测得的数据和亮度如下表:
    在方框中画出图 2 对应的电路图(用“”、“”表示数字电流表 A1 和 A2)。
    当 U=1.0V 时,L 不发光,有没有电流流过 L?。
    当 L 正常发光时,LED 是否正常发光?,依据是,此时 L 的功率 LED 的功率(选填“>”“<”“=”),干路电流为 A。
    三、计算题:16~17 题结合题目要求,涉及计算的,应写出必要的文字说明,公式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,演算过程及结果都要在数字后面写上正确的单位。
    16.(10 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 1400N 不变,q 氢=1.4×108J/kg,求,
    材料一
    氢能源汽车明年 1 月开跑
    跨时代核心科技——氢燃料发动机,采用全新绿色氢能源,真正实现零排放! 加满 5kg 氢可跑 400 公里!
    (1)5kg 氢完全燃烧放出的热量。
    该汽车行驶 400km 牵引力所做的功。
    该汽车氢燃料发动机的效率。
    小明再查阅了大量资料,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”“否”)。
    电源电压示数 U/V
    1.0
    2.0
    3.0
    3.8
    5.0
    8
    电流表 A1 示数/A
    0.144
    0.206
    0.254
    0.290
    0.332
    0.417
    L 亮度
    看不到发光
    微亮
    较亮

    很亮
    非常亮
    电流表 A2 示数/A
    0.000
    0.000
    0.006
    0.01
    0.026
    0.038
    LED 亮度
    看不到发光
    较暗

    很亮
    很亮
    非常亮
    材料二
    内燃机种类
    效率范围
    汽油机
    20%﹣30%
    柴油机
    30%﹣45%
    氢燃料发动机
    35%﹣50%
    17.(16 分)分别用甲、乙两款充电器通过同一根数据线给手机充电,示意图及简化电路如图 1,从电池电量 0%充电至 100%过程中,数据线两端电压 U、数据线和手机的总功率 P 与充电时间t 的关系如图 2。
    求甲充电时,0﹣2min,数据线和手机消耗的总电能。
    用甲、乙充电时,10~20min,流经数据线的电流分别为 I 甲、I 乙,数据线产生的热量分别为 Q 甲、
    Q 乙,数据线阻值可认为不变,
    ①求 I 甲。
    ②图 1 数据线 AB 阻值为 0.001Ω,流经电流为 I 甲,求 AB 间电压UAB。
    ③判断 I 甲 I 乙(选填“>”“<”“=”)。
    ④通过分析,比较Q 甲、Q 乙大小。
    用红外成像测温仪拍摄充电时的手机背面,0min 和 10min 的画面和温度如图 3,0~10min,背面三种材料,哪一种材料温度变化最大?塑料板的温度升高多少?
    18.(5 分)我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。
    如图 1,质量忽略不计的杆秤水平静止,O 为支点,则被测物体的质量为kg,若被测物体质量增大,应该调节秤砣悬挂点向 (选填“左”“右”)移动才能使杆秤再次平衡。
    小星想自制一个杆秤,设计图为图 2,要求:①测量范围为 0﹣300g;②分度值为 20g;③在筷子上做刻度,相邻两刻度之间的距离相等且适当大一些。
    现有一根总长 18cm 的轻质一次性筷子、纸盘、细绳,以及钩码 50g、80g、400g 各一。
    小星通过计算得出,若纸盘放上 300g 的物体,当杆秤水平静止时,钩码质量 m 与图中 l1 的关系如表格。请你帮小星选一个最合适的钩码作为秤砣,并说明不选择其他钩码的理由。
    m/g
    50
    80
    400
    l1/cm
    18.00
    11.25
    2.25
    2023-2024 学年广东省广州市天河区九年级(上)期末物理试卷
    参考答案与试题解析
    一、选择题:本题共 10 小题,每小题 3 分,共 30 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题目要求。
    1.(3 分)金秋时节,金桂飘香,这说明( )
    A.分子间存在引力 B.分子在不停地做无规则运动C.分子间存在斥力 D.分子可以再分
    【解答】解:金秋时节,金桂飘香的香味,这是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。故 B 正确、ACD 错误。
    故选:B。
    2.(3 分)如图中的电风扇( )
    A.是一种热机B.把机械能转化为电能
    C.效率不能达到 100%D.能量不守恒
    【解答】解:A、电风扇的主要部件是电动机,不是热机,故 A 错误;
    B、电风扇工作时主要把电能转化为机械能,故 B 错误;
    C、由于存在能量散失等,所以电风扇的工作效率不能达到 100%,故 C 正确;
    D、自然界中一切能量的转化和转移都是守恒的,故D 错误。故选:C。
    3.(3 分)如图中显示的是天然气热水器的参数,则它的热效率是( )
    A.75%B.50%C.33.3%D.20%
    【解答】解:从图中可知总能量 W=W1+W2=500J+1500J=2000J,
    它的热效率η= ?2 = 1500? =75%。
    故选:A。
    ?2000?
    4.(3 分)如图,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速下压活塞,观察到硝化棉燃烧起来,在下压活塞的过程中( )
    A.气体的内能转化为活塞的机械能 B.能量转化情况与汽油机的做功冲程相同C.筒内气体的内能不变
    D.活塞对筒内气体做了功
    【解答】解:AB、下压活塞时,活塞对筒内的空气做功,机械能转化为空气的内能,使气体的内能增加,汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能,与压缩冲程相同,故 AB 错误;
    CD、下压活塞时,活塞对筒内的空气做功,机械能转化为空气的内能,使气体的内能增加、故 D 正确,
    C 错误。故选:D。
    5.(3 分)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
    【解答】解:A、由图 2 可知,甲、乙两种机械做的有用功:W 甲有=W 乙有,额外功:W 甲额<W 乙额,所以总功:W 甲总<W 乙总,故A 错误;
    ?有
    BC、由 η= ?

    可知,甲的机械效率高于乙,故 B 错误,C 正确;
    D、根据W=Gh 可知,有用功相同,则物体上升的高度相同,故D 错误。故选:C。
    6.(3 分)如图 1,将热汤放在冷水中,图 2 反映两者的温度变化,则( )
    A.在 0﹣6min,热汤的内能不断增加B.通过做功的方式改变热汤的内能C.冷水和热汤的比热容大小由图可知D.图 2 甲曲线是热汤,乙曲线是冷水
    【解答】解:A、在 0﹣6min,热汤的热量传递给冷水,温度降低,热汤的内能不断减小,故 A 错误。
    B、通过热传递的方式改变热汤的内能,故 B 错误。
    C、水和热汤的比热容大小由图不可以求出,故 C 错误。
    D、从图中可以看出,图 2 甲曲线是热汤,乙曲线是冷水,故D 正确。故选:D。
    7.(3 分)如图,纸与橡胶棒M 均不带电,用纸摩擦M 后,M 与带负电的塑料管互相排斥,则( )
    A.M 带正电
    B.M 不带电
    C.纸摩擦 M 时,纸失去了正电荷
    D.纸摩擦 M 时,电子从纸转移到 M
    【解答】解:据题知 M 与带负电的塑料管互相排斥,说明 M 带负电,而 M 带电是由于与纸摩擦造成的,根据摩擦起电的实质是电子的转移,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电,由此可知在摩擦过程中M 得到电子,纸失去电子,即电子从纸转移到 M,故ABC 错误,D 正确。
    故选:D。
    8.(3 分)将阻值为 10Ω 的定值电阻 R1 与最大阻值为 20Ω 的滑动变阻器 R2 按图示电路图连接,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某一位置,则下列一定成立的是( )
    A.U1<U2B.I1=I2C.U1=U2D.I1>I2
    【解答】解:闭合开关,两电阻串联,串联电路中电流处处相等,故 B 正确、D 错误;
    根据串联分压特点可知,两电阻相同时,所分电压相等,且滑动变阻器接入电路的阻值与定值电阻的阻值不一定相等,故二者所分电压不一定相等,故AC 错误。
    故选:B。
    9.(3 分)电动车左右两刹车手柄开关分别为S1、S2,行驶中用任意一只手柄刹车时,该手柄上的开关就断开,电动机停止工作。如图所示电路设计符合要求的是( )
    A.B.
    C.D.
    【解答】解:由题知,任一只手柄刹车时,该手柄上的开关立即断开,电动机停止工作,说明两开关相互影响、不能独立工作,所以两开关应串联接在电路中,且与电动机、保险电阻串联,比较可知 A 符合题意。
    故选:A。
    10.(3 分)用太阳能电池(SC)和光敏电阻(LDR)组成的电路如图,在光照时,随着光照强度的增大, 电压表示数会明显增大,而 LDR 的阻值会急剧减小到几百欧,先在黑暗环境中闭合开关,再开灯时( )
    A.可能导致短路B.LDR 阻值增大
    C.LDR 功率增大D.电流表示数不变
    【解答】解:先在黑暗环境中闭合开关,再开灯时光照强度增大,电压表示数会明显增大,LDR 的阻
    值会急剧减小到几百欧,由 I= ?知电路中的电流增大,电流表示数增大,但不会造成短路,由于 LDR
    ?
    两端的电压和通过的电流都变大,由 P=UI 知 LDR 的功率会增大,故 C 正确,ABD 错误。故选:C。
    二、非选择题:本题共 5 小题,共 60 分。按题目要求作答。
    11.(5 分)《天工开物》记载的一种捣谷用的摏如图 1,其简化图如图 2,摏的重心在 A 点,用脚在 B 点施加一个力 F1 使摏静止,不计摩擦。
    在图 2 中画出摏的重力 G 及 F1 的力臂 l1。
    根据杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2 可知,此时 F1 > G(选填“>”“=”“<”),摏属于 费力 (选填“省力”“费力”“等臂”)杠杆。
    【解答】解:(1)根据重力的方向竖直向下且结合摏的重心在 A 点可作出摏的重力的示意图如下图所示;
    反向延长力 F1 画出力 F1 的作用线,再由 O 向 F1 的作用线作垂线段,即为该力的力臂 l1,如下图所示:

    (2)根据杠杆平衡条件 F1l1=F2l2,因为摏在使用过程中,是以 O 为支点,此时动力臂 l1 明显小于摏的重力 G 的阻力臂的大小,因此根据杠杆的平衡条件可知摏属于费力杠杆。
    故答案为:(1)见上图;(2)F1l1=F2l2;>;费力。
    12.(4 分)小文分别采用图中甲、乙两种方式,将重为 300N 的货物从地面匀速搬运到同一辆汽车上,乙
    方式中绳子对货物的拉力 F=200N 平行于斜面。
    两方式中对货物所做有用功分别为 W 甲、W 乙,则 W 甲= 300 J,W 甲 = W 乙(选填“>” “=”“<”)。
    乙方式中,拉力所做的功为 500 J,机械效率 η 乙= 60% 。
    【解答】解:(1)两方式中对货物所做有用功分别为:
    W 甲=Gh=300N×1m=300J;
    W 乙=Gh=300N×1m=300J;即 W 甲=W 乙;
    (2)乙方式中,拉力所做的功:
    W 总=Fs=200N×2.5m=500J,
    机械效率 η 乙=
    ?有用
    ?总
    = 300? =60%。
    500?
    故答案为:(1)300;=;(2)500;60%。
    13.(5 分)甲、乙两液体冷却过程中的温度与时间关系如图,两液体在相同时间内放出的热量相等,m 甲
    <m 乙。
    乙所在的环境温度可能是 A 。
    A.0℃ B.20℃ C.30℃ D.40℃
    甲的比热容 > (选填“>”“=”“<”)乙的比热容,依据是 由图可知液体的初温是 60℃,放热 15 分钟后甲液体的未温是 40℃,乙的末温为 20℃,相同时间甲、乙放出的热量相等,根据热量的计算公式Q=cmΔt 可得Q 放=c 甲m 甲(60℃﹣40℃)=c 乙m 乙(60℃﹣20℃)化简可得:c 甲m 甲×20℃
    =c 乙m 乙×40℃由题意可知,m 甲<m 乙,所以c 甲>c 乙,即甲的比热容更大 。
    【解答】解:由图可知,乙的温度可以降到 10℃以下,说明周围环境温度低于 10℃,故 A 符合题意,
    BCD 不符合题意。
    由图可知液体的初温是 60℃,放热 15 分钟后甲液体的未温是 40℃,乙的末温为 20℃,相同时间甲、乙放出的热量相等,根据热量的计算公式 Q=cmΔt 可得 Q 放=c 甲m 甲(60℃﹣40℃)=c 乙m 乙(60℃
    ﹣20℃)化简可得:c 甲m 甲×20℃=c 乙m 乙×40℃由题意可知,m 甲<m 乙,所以c 甲>c 乙,即甲的比热
    容更大。
    故答案为:(1)A;(2)>;由图可知液体的初温是 60℃,放热 15 分钟后甲液体的未温是 40℃,乙的
    末温为 20℃,相同时间甲、乙放出的热量相等,根据热量的计算公式 Q=cmΔt 可得 Q 放=c 甲m 甲(60℃
    ﹣40℃)=c 乙m 乙(60℃﹣20℃)化简可得:c 甲m 甲×20℃=c 乙m 乙×40℃由题意可知,m 甲<m 乙, 所以 c 甲>c 乙,即甲的比热容更大。
    14.(6 分)小明家近期的用电量如图 1,居民用电阶梯收费标准如表格。
    (1)12 月需缴电费 120 元。
    小明测量空调制热时的功率,在 10℃室内将空调单独接入电能表,如图 2,使空调开始制热,观察到脉冲灯在 15min 内闪烁了 600 次,则空调消耗电能 0.5 kW•h,平均功率 2000 W,再将空调接入监测仪,示数如图 3,图中显示空调工作电流为 20 A,是否超出图 2 电能表的额定最大电流? 否 。(选填“是”“否”)
    将空调切换到制冷模式,发现脉冲灯闪烁速度变慢,说明空调制冷时比制热时 消耗电能较慢
    (选填“消耗电能较小”“消耗电能较慢”“效率较低”)。
    【解答】解:(1)由图可知,12 月份用电 200 度,由表可知用电量≤200 度时,电的单价 0.6 元/度,12月需缴电费 0.6 元/度×200 度=120 元;
    电能表的指示灯在 15min 内闪烁 600 次消耗的电能:
    W= 600 kW•h=0.5kW•h,
    1200
    则空调的实际功率:
    P= ? = 0.5??⋅ℎ =2kW=2000W;

    ?15
    60
    图 3 中显示空调工作电流 20A,不超过最大电流 60A;
    脉冲灯闪烁速度变慢,说明功率越小,说明空调制冷时比制热时消耗电能较慢。故答案为:(1)120;(2)0.5;2000;20;否;(3)消耗电能较慢。
    15.(9 分)图 1 中 L 和 LED 均标有“3.8V”,将它们与其他器材连接了图 2 的实物图,其中电源可提供不
    分档
    单价(元/度)
    11~4 月

    0.6
    ≤200 度

    0.64
    200~400 度

    0.9
    >400 度
    同的电压并显示出来。
    实验测得的数据和亮度如下表:
    在方框中画出图 2 对应的电路图(用“”、“”表示数字电流表 A1 和 A2)。
    当 U=1.0V 时,L 不发光,有没有电流流过 L? 有 。
    当 L 正常发光时,LED 是否正常发光? 正常 ,依据是 LED 两端的实际电压与 LED 的额定电压相等 ,此时 L 的功率 > LED 的功率(选填“>”“<”“=”),干路电流为 0.3 A。
    【解答】解:(1)分析实物图可知,灯泡 L1 和 LED 小灯泡 L2 并联,电流表 A1 测量通过 L1 的电流,电流表 A2 测量通过L2 的电流,电压表测量 L1 两端的电压。图 2 对应的电路图如图所示:
    根据表格可知当 U=1.0V 时时电流表A1 的示数为 0.144A,所以有电流流过L;
    由于 LED 的电压为 3.8V,根据表格可知当 L 正常发光时,电源电压为 3.8V,所以 LED 两端的实际电压与 LED 的额定电压相等,则 LED 正常发光;
    根据表格可知此时通过 L 的电流为 0.290A,大于通过 LED 的电流为 0.01A,根据 P=UI 可知L 的功率大于 LED 的功率;
    干路电流 I=IL+ILED=0.290A+0.01A=0.3A。
    故答案为:(1)见解答图;(2)有;(3)正常;LED 两端的实际电压与 LED 的额定电压相等;>;0.3。三、计算题:16~17 题结合题目要求,涉及计算的,应写出必要的文字说明,公式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,演算过程及结果都要在数字后面写上正确的单位。
    16.(10 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 1400N 不变,q 氢=1.4×108J/kg,求,
    材料一
    电源电压示数 U/V
    1.0
    2.0
    3.0
    3.8
    5.0
    8
    电流表 A1 示数/A
    0.144
    0.206
    0.254
    0.290
    0.332
    0.417
    L 亮度
    看不到发光
    微亮
    较亮

    很亮
    非常亮
    电流表 A2 示数/A
    0.000
    0.000
    0.006
    0.01
    0.026
    0.038
    LED 亮度
    看不到发光
    较暗

    很亮
    很亮
    非常亮
    氢能源汽车明年 1 月开跑
    跨时代核心科技——氢燃料发动机,采用全新绿色氢能源,真正实现零排放! 加满 5kg 氢可跑 400 公里!
    (1)5kg 氢完全燃烧放出的热量。
    该汽车行驶 400km 牵引力所做的功。
    该汽车氢燃料发动机的效率。
    小明再查阅了大量资料,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? 否 (选填“是”“否”)。
    【解答】解:(1)5kg 氢完全燃烧放出的热量为:
    Q 放=mq 氢=5kg×1.4×108J/kg=7×108J;
    牵引力所做的功为:
    W=Fs=1400N×400×103m=5.6×108J;
    该汽车氢燃料发动机的效率为:
    材料二
    内燃机种类
    效率范围
    汽油机
    20%﹣30%
    柴油机
    30%﹣45%
    氢燃料发动机
    35%﹣50%
    η= ?
    ?

    ×100%=
    5.6×108?
    8×100%=80%;
    7×10 ?
    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。
    答:(1)5kg 氢完全燃烧放出的热量为 7×108J;
    该汽车行驶 400km 牵引力所做的功为 5.6×108J;
    该汽车氢燃料发动机的效率为 80%;
    否。
    17.(16 分)分别用甲、乙两款充电器通过同一根数据线给手机充电,示意图及简化电路如图 1,从电池电量 0%充电至 100%过程中,数据线两端电压 U、数据线和手机的总功率 P 与充电时间t 的关系如图 2。
    求甲充电时,0﹣2min,数据线和手机消耗的总电能。
    用甲、乙充电时,10~20min,流经数据线的电流分别为 I 甲、I 乙,数据线产生的热量分别为 Q 甲、
    Q 乙,数据线阻值可认为不变,
    ①求 I 甲。
    ②图 1 数据线 AB 阻值为 0.001Ω,流经电流为 I 甲,求 AB 间电压UAB。
    ③判断 I 甲 < I 乙(选填“>”“<”“=”)。
    ④通过分析,比较Q 甲、Q 乙大小。
    用红外成像测温仪拍摄充电时的手机背面,0min 和 10min 的画面和温度如图 3,0~10min,背面
    三种材料,哪一种材料温度变化最大?塑料板的温度升高多少?
    【解答】解:(1)由图 2 甲充电的功率﹣时间图像可知,0﹣2min,数据线和手机消耗的总功率 P1=80W,则充电时,0﹣2min,数据线和手机消耗的总电能:W1=P1t=80W×2×60s=9600J;
    ①由图 2 甲充电图像可知,10~20min,甲充电时的功率 P 甲=36W,充电电压U 甲=9V,
    ?
    由 P=UI 可知,流经数据线的电流 I = 甲 = 36? =4A;
    甲?

    9?
    ?
    ②由 I= ?可知,AB 间电压 UAB=I 甲RAB=4A×0.001Ω=0.004V;
    ③由图 2 乙充电图像可知,10~20min,乙充电时的功率 P 乙=56W,充电电压 U 甲=9V,
    ?
    由 P=UI 可知,流经数据线的电流 I = 乙 = 56? ≈6.2A,
    所以 I 甲<I 乙;
    乙?

    9?
    ④数据线的电阻相同,流经数据线的电流 I 甲<I 乙,由焦耳定律 Q=I2Rt 可知,相同时间内数据线产生的热量 Q 甲<Q 乙;
    由图可知,0min 时,背面三种材料的温度均为 25℃,第 10min 时,玻璃板的温度为 30℃,塑料
    板的温度为 35℃,玻纤板的温度 40℃, 所以玻纤板材料的温度变化最大;
    塑料板升高的温度Δt=35℃﹣25℃=10℃。
    答:(1)甲充电时,0﹣2min,数据线和手机消耗的总电能为 9600J;
    ①I 甲为 4A;
    ②AB 间电压UAB 为 0.004V;
    ③<;
    ④数据线的电阻相同,流经数据线的电流 I 甲<I 乙,由焦耳定律 Q=I2Rt 可知,相同时间内数据线产生的热量 Q 甲<Q 乙;
    玻纤板材料的温度变化最大;塑料板升高的温度为 10℃。
    18.(5 分)我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。
    如图 1,质量忽略不计的杆秤水平静止,O 为支点,则被测物体的质量为 0.4 kg,若被测物体质量增大,应该调节秤砣悬挂点向 右 (选填“左”“右”)移动才能使杆秤再次平衡。
    小星想自制一个杆秤,设计图为图 2,要求:①测量范围为 0﹣300g;②分度值为 20g;③在筷子上做刻度,相邻两刻度之间的距离相等且适当大一些。
    现有一根总长 18cm 的轻质一次性筷子、纸盘、细绳,以及钩码 50g、80g、400g 各一。
    小星通过计算得出,若纸盘放上 300g 的物体,当杆秤水平静止时,钩码质量 m 与图中 l1 的关系如表格。请你帮小星选一个最合适的钩码作为秤砣,并说明不选择其他钩码的理由。
    m/g
    50
    80
    400
    l1/cm
    18.00
    11.25
    2.25
    【解答】解:(1)由杠杆平衡,可得 G1L1=G2L2,即 m1gL1=m2gL2,m1= ?2?2 = 0.1??×0.2? =0.4kg;
    ?1
    0.05?
    若被测物体质量增大,L2 不变,G1 不变,由杠杆平衡,可知 L1 增大,故应该调节秤砣悬挂点向右移动。
    (2)由图可知,LAB=3cm,钩码的最大力臂为LBC=15cm,被测物最大值质量为 300g=0.3kg,
    ?
    物???0.3??×3??
    则钩码的最小质量为 m===0.06kg=60g;
    钩码???
    15??
    50g 钩码所对应力臂是 18cm,杆秤的长度不够;400g 钩码对应力臂是 2.25cm,因为要求在筷子上所做刻度之间的距离相等且适当大一些,故不符合要求;80g 钩码对用力臂是 11.25cm 最合适,故选 80g 钩码。
    故答案为:(1)0.4;右;
    (2)选择 80g 钩码;
    由图可知,LAB=3cm,钩码的最大力臂为 LBC=15cm,被测物最大值质量为 300g=0.3kg,
    ?
    物???0.3??×3??
    则钩码的最小质量为 m===0.06kg=60g;
    钩码???
    15??
    50g 钩码所对应力臂是 18cm,杆秤的长度不够;400g 钩码对应力臂是 2.25cm,因为要求在筷子上所做刻度之间的距离相等且适当大一些,故不符合要求;80g 钩码对用力臂是 11.25cm 最合适,故选 80g 钩码。

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