江苏省南通市2024-2025学年九年级（上）11月期中物理试卷（解析版）

这是一份江苏省南通市2024-2025学年九年级（上）11月期中物理试卷（解析版），共20页。
考生在答题前请认真阅读本注意事项：
1．本试卷共12页，满分为150分，其中1～10题为物理、11～25为化学、26～37为物理，考试时间为150分钟．考试结束后，请将答题卡交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、考试号用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写在答题卡上指定的位置．
3．答案必须按要求填涂、书写在答题卡上，在试卷、草稿纸上答题一律无效．
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O 16 C 59 N 14 Ca 40 Li 7 Fe 56
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
第Ⅰ卷共20小题，每小题2分，共40分．每小题给出的四个选项中只有一个选项正确．答案请按要求填涂在答题卡上．
1. 我国的古诗词中蕴含着诸多物理知识，下列诗句说明物体具有弹性势能的是（ ）
A. 会挽雕弓如满月B. 飞流直下三千尺
C. 春风十里扬州路D. 黄河远上白云间
【答案】A
【解析】A．“会挽雕弓如满月”，这句诗描述的是把雕弓拉弯成满月的形状。在这个过程中，雕弓发生了弹性形变，因此具有弹性势能。故A符合题意；
B．“飞流直下三千尺”，这句诗描述的是瀑布从高处直落的景象。这里主要体现的是重力势能转化为动能的过程，与弹性势能无关。故B不符合题意；
C．“春风十里扬州路”，这句诗描述的是春风拂过扬州十里长路的情景。这里并没有涉及到物体的弹性形变，因此与弹性势能无关。故C不符合题意；
D．“黄河远上白云间”，这句诗描述的是黄河水远远流上白云之间的壮丽景象。这里主要体现的是黄河水的高度，与重力势能有关，但与弹性势能无关。故D不符合题意。
故选A。
2. 如图，同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，将它们串联后接入电路中，则这两段导体的电阻及通过的电流大小是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由于两段导体材料相同、长度相同，，所以，；由于它们是串联在电路中，根据串联电路电流处处相等可知，。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3. 以下描述的现象中，改变内能的方式与其他不同的是（ ）
A. 人晒太阳后暖和B. 双手互搓后暖和
C. 锯条锯木头后发热D. 铁丝反复弯折后发热
【答案】A
【解析】人晒太阳后暖和，这是通过热传递改变了人的内能；双手互搓后暖和，是通过做功改变手的内能的；锯条锯木头后发热，是通过做功改变锯条的内能的；铁丝反复弯折后发热，是通过做功改变铁丝的内能的，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
4. 《天工开物》记载了古人采用摔打收获稻谷的场景，如图，下列对应过程描述了稻谷的能量变化不正确的是（ ）
A. 扬起稻秆——势能增加B. 甩下稻秆——动能增加
C. 击落稻谷——内能减小D. 摊开晾晒——内能增加
【答案】C
【解析】A．扬起稻秆，稻秆质量不变，高度变高，重力势能增加，故A正确，不符合题意；
B．甩下稻秆，稻秆的质量不变，速度变大，动能增加，故B正确，不符合题意；
C．击落稻谷，外界对稻谷做功，稻谷内能增加，故C错误，符合题意；
D．摊开晾晒，稻谷吸收热量，内能增加，故D正确，不符合题意。
故选C。
5. 如图所示，小明将A、B两种不同的金属片分别插入土豆，制成土豆电池，闭合开关S，发光二极管被点亮，电压表正向偏转有示数。则（ ）
A. 断开开关，A、B两金属片间仍有电流
B. 土豆电池供电时是电能转化为化学能
C. 发光二极管工作时化学能转化为电能
D. A金属片是土豆电池的正极
【答案】D
【解析】A．断开开关S，电路处于断开状态，根据电流的产生条件，电路中不会有电流通过，故A不符合题意；
B．土豆电池供电时，是将土豆电池内部的化学能转化为电能，供电路中的用电器使用，故B不符合题意；
C．发光二极管工作时，消耗电能来转化为光能，而不是化学能转化为电能，故C不符合题意；
D．电压表正向偏转有示数，说明电压表的正接线柱连接的是电源的正极。因此，与电压表正接线柱连接的A金属片是土豆电池的正极，故D符合题意。
故选D。
6. 物理小组为探讨温度对物体导电性能的影响，设计如图所示的电路，当S接1或2时，分别对废灯泡玻璃灯芯、废日光灯管中的钨丝加热，电路可能发生的现象（ ）
A. S接1时，毫安表的示数为零，灯泡不亮
B. S接1时，毫安表的示数变大，灯泡不亮
C. S接2时，电流表的示数变大，灯泡变亮
D. S接2时，电流表的示数不变，亮度不变
【答案】B
【解析】AB．当开关S接1时，毫安表与废灯泡玻璃灯芯串联，形成一条支路，而灯泡与这条支路串联。废灯泡玻璃灯芯在常温下是绝缘体，串联电路不通，则毫安表的示数应该为零，灯泡不发光。将废灯泡玻璃灯芯加热到红炽状态，玻璃变成了导体，电路接通。在玻璃由绝缘体变成导体的过程中，有一段电路中的电流太小不足以让灯泡发光的阶段，毫安表示数慢慢变大。故A不符合题意，B符合题意；
CD．当开关S接2时，电流表与废日光灯管中的钨丝串联，形成另一条支路，灯泡与这条支路串联。无论废日光灯管中的钨丝是冷是热，它都是导体。加热过程中，钨丝的电阻随温度的升高而增大，因此在钨丝的串联电路中，电流表的示数会变小，灯泡的亮度会变暗。故CD错误。
7. 为喜迎建国75周年，国庆期间千余架无人机在濠河之滨上演灯光秀。无人机起飞时灯不亮，空中表演时亮灯，下列电路设计符合要求的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据题意知道，无人机起飞时灯不亮，空中表演时亮灯，则当开关S1闭合时电动机启动起飞，空中表演时再闭合S2亮灯，说明指示灯和电动机可以独立工作、互不影响即为并联，且开关S1位于干路，开关S2位于灯支路，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
8. 小明同学按照如图所示的电路“研究串联电路中电流、电压的特点”，当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，电流表和电压表均有示数。则故障原因可能是（ ）
A. L1断路B. L1短路C. L2断路D. L2短路
【答案】D
【解析】串联电路中一灯亮一灯不亮，则可能不亮的灯泡短路了，即L2短路，电流表有示数，说明电路故障不可能是断路，电压表有示数，说明电压表所测部分没有短路，综合判断，所以是L2短路。
故选D。
9. 如图，弹簧左端固定于竖直墙壁，右端与物块M连接，置于粗糙水平面上，当M位于O点时弹簧不发生形变。现将物块M拉至A处由静止释放，M向左最远可运动至B点。则（ ）
A. 物块的动能从A到O一直增加
B. 物块的动能从A到O先增加后减小
C. 弹簧的弹性势能从A到O一直增大
D. 弹簧的弹性势能从O到B一直减小
【答案】B
【解析】AB．从A到O，刚开始向左的拉力大于向右的摩擦力，物块M做加速运动，动能变大；弹簧的形变量减小，弹力逐渐减小，小于摩擦力，物块M开始做减速运动，动能减小，所以物块的动能从A到O先增加后减小，故A不符合题意，B符合题意；
C．从A到O，弹簧的弹性形变量减小，弹性势能减小，故C不符合题意；
D．从O到B，弹簧的弹性形变量逐渐增大，所以弹性势能逐渐增大，故D不符合题意。
故选B。
10. 如图所示的电路中，电源为恒流源，始终提供大小恒定的电流，为定值电阻。调节变阻器R接入电路的阻值，将电流表、电压表的示数依次记录在表中，可以判断（ ）
A. 实验过程中R逐渐增大
B. 实验过程中两端电压不变
C. 定值电阻的阻值为20Ω
D. 恒流源提供的恒定电流为1.5A
【答案】D
【解析】A．由电路图可知，R与R0并联，电流表测R的电流，电压表测电源电压。由表格数据知U减小，I增大，根据知R逐渐减小，故A不符合题意；
B．R逐渐减小，并联电路的总电阻逐渐减小，而总电流不变，由U=IR知恒流源电压减小，则两端电压减小，故B不符合题意；
CD．因电源为恒流源，始终提供大小恒定的电流，则由表格数据可得
解得
R0=10Ω，I=1.5A
故C不符合题意，D符合题意。
11. 电瓶车行驶中是将电能转化为______能，向右拨动转向按键，右转灯闪烁起来，转向按键相当于电路中的______。若右前转灯坏了，右后转灯仍能正常工作，说明前后转向灯是______（选填“串”或“并”）联的。
【答案】机械 开关 并
【解析】[1]电瓶车行驶时，它利用电池储存的电能来驱动电机运转，从而使电瓶车前进。因此，电瓶车行驶中是将电能转化为机械能。
[2]当向右拨动转向按键时，右转灯会闪烁起来。这说明转向按键在电路中起到了控制电流通断的作用，相当于电路中的开关。
[3]若右前转灯坏了，但右后转灯仍能正常工作，这说明前后转向灯之间的工作是互不影响的。它们是并联连接的。
12. 如图，在研究“做功与内能变化关系”的实验中，向瓶内装少量水，用塞子塞紧并向瓶内打气，瓶内气压增大到一定程度时瓶塞跳起，瓶口附近会出现______，说明此过程中，气体对______（选填“内”或“外”）做功，内能______（选填“增大”或“减小”），这与汽油机的______冲程能量转化情况相同。
【答案】白雾 外 减小 做功
【解析】[1][2][3][4]在研究“做功与内能变化关系”的实验中，当向瓶内装少量水，并用塞子塞紧后向瓶内打气时，瓶内的气压会逐渐增大。当气压增大到一定程度时，瓶塞会突然跳起。 瓶塞跳起的过程中，瓶内的气体会对瓶塞做功，气体的内能会减小，温度也会相应降低。因此，瓶口附近的水蒸气会因为遇冷而液化成小水珠，形成“白雾”。这个过程与汽油机的做功冲程非常相似。汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气会推动活塞向下运动，对外做功，同时燃气的内能也会减小，温度降低。
13. 为比较不同燃料燃烧放热的差异，小明设计了如图所示的甲、乙两组对比实验，实验装置、烧杯内水的初温和质量都相同，实验中还应控制燃料燃烧的______（选填“时间”或“质量”）相同，燃烧放热是通过______（选填“温度计变化的示数”或“加热时间”）来反映的。忽略热量损失和水的质量变化，燃料燃尽，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙，则燃料1放出的热量______（选填“>”或“ 8∶3
【解析】[1]为了比较不同燃料燃烧放热的差异，除了实验装置、烧杯内水的初温和质量相同外，还需要控制燃料燃烧的质量相同，这样才能比较两种燃料的燃烧放热能力。
[2]实验中，让两种质量相等的不同燃料燃烧放热给两杯完全相同的水加热，水吸热温度升高的越多，则燃料燃烧放出的热量也越多。燃料燃烧放热是通过温度计变化的示数来反映的。
[3]由于实验忽略了热量损失和水的质量变化，观察图丙，可以看到燃料1燃尽时，5分钟将水加热到100℃，且让水沸腾持续了5分钟；而燃料2燃尽时将同样的水只加热到80℃，说明燃料1放出的热量多。
[4]由于实验中忽略了热量的散失和水的质量变化，且两种燃料燃烧时均匀放热，因此在相同的时间内水吸收的热量等于燃料燃烧放出的热量，燃料在相等的时间内放出的热量相等。分析图丙可知，燃料1在5分钟将水升高80℃，则燃料1在10分钟放出的热量
燃料2在15分钟将同样的水升高60℃。则燃料2在15分钟放出的热量
由Q吸=Q放=mq，可以得到： c水m水Δt水=m燃料q； 由于实验中控制了燃料燃烧的质量相同，则燃料1与燃料2的热值之比
14. 混合动力汽车是一种新能源汽车，配有空气质量监测仪等多种车载设备，当全力加速行驶时，汽油机和蓄电池同时向车轮输出能量，正常行驶时汽油机可对蓄电池充电。
（1）若四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，则汽油机某一单缸每秒对外做功___________次，蓄电池在充电时相当于______；
（2）车载空气质量监测仪的原理如图，已知电源电压，，气敏电阻R的电压与定值电阻的电压的关系为（A为空气质量指数，与空气质量等级的对应关系如下表）。当电压表示数为6V时，气敏电阻电压______V，此时车内空气质量等级为______，当电压表示数增大时，空气质量指数变______。
【答案】（1）20 用电器 （2）12 优 大
【解析】（1）[1]四冲程汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程，其中只有做功冲程对外做功，其它三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。已知飞轮转速为2400r/min，即40r/s，由于飞轮每转两圈完成一个工作循环，做功一次，所以汽油机每秒完成20个工作循环，对外做功20次。
[2]蓄电池在充电时，是将电能转化为化学能储存起来，所以蓄电池在充电时相当于用电器。
（2）[1]当电压表示数为6V时（即U0 =6V），气敏电阻的电压
由 ，代入数据得
根据空气质量指数A与空气质量等级的对应关系表，当A=30时（在0~50范围内），空气质量等级为优。
[2]当电压表示数增大时，即U0增大，由于总电压U不变，所以气敏电阻的电压UR会减小。根据，当U0增大、UR减小时，A会增大，即空气质量指数变大，空气质量变差。
15. 如图，用小球和木块探究动能与哪些因素有关。
（1）实验中是通过比较______来比较动能大小；本实验研究的是______（选填“小球”或“木块”）的动能；
（2）图甲、乙是为了研究动能大小与______的关系。继续研究影响动能大小的另一因素时，你的操作是______；
（3）某同学先将小球从斜面某处由静止释放，记录木块被撞出的距离为；接着他仅将该小球从同一位置静止释放，记录木块继续被撞出的距离为，则______。
【答案】（1）木块被撞出的距离 小球 （2）质量 见解析 （3）大于
【解析】（1）[1]实验中，我们是通过比较木块被撞出的距离来间接比较小球动能的大小的。这是转换法的运用。
[2]本实验研究是小球的动能。我们关注的是小球在撞击木块时所具有的能量，即小球的动能。
（2）[1]图甲、乙中，两个小球的质量相同，从不同的高度滚下，小球的速度不同。由控制变量法可知，这两个实验是为了研究动能大小与速度的关系。
[2]为了继续研究动能与质量的关系，我们需要改变小球的质量，而控制小球的速度相同。因此，我们的操作是：让不同质量的小球从斜面的同一高度由静止滚下，观察并记录木块被撞出的距离。
（3）第二次小球在水平面上多滚动一段距离时会克服摩擦做功，消耗一部分机械能，撞击木块时的动能小于第一次，所以s2＜s1。
16. 按题目要求作图．
（1）如图甲，在旗杆AB的左或右侧，用“”画出被海风吹拂飘扬的旗帜，并在虚线框中标出发生的时间；（“○”表示白天，“△”表示晚上）
（2）在图乙1、2圆圈内分别填入“灯泡”、“电流表”的符号，使两灯组成并联电路；
（3）如图丙，a为调光台灯的电位器，P为旋片，将电位器连接在b电路中，要求顺时针转动P灯变亮。
【答案】（1） （2）
（3）
【解析】（1）因为水的比热容较大，白天水与沙石吸收相同的热量时，水升高温度较少，砂石升高的温度较多，陆地上的温度高于海水的温度，陆地上方空气膨胀上升，海洋上的空气流过来补充，会形成海陆风。晚上的情况刚好相反，则被海风吹拂飘扬的旗帜如图所示：
（2）由图可知，若1为电流表，闭合开关会对电源短路，则1为灯泡；2与右边的灯泡串联，则2为电流表，此时两灯并联，电压表测电源电压。如图所示：
（3）旋钮顺时针旋转时，灯泡变亮，原因是电流变大。电源电压不变时，电阻变小。一定连入了接线柱A，如果把A、C连在电路中，电位器相当于定值电阻，不符合题意， 所以把A、B连入电路，如图所示：
17. 如图所示电路，R1=30Ω，R2=10Ω。闭合开关后，电流表A1的示数为0.2A，求
（1）电源的电压；
（2）电流表A的示数。
【答案】（1）6V；（2）0.8A
【解析】解：（1）由电路图可知，R1与R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流。因并联电路中各支路两端的电压相等，电源的电压
U=I1R1=0.2A×30Ω=6V
（2）由并联电路电压规律和欧姆定律可知，通过R2的电流
因并联电路的干路电流等于各支路电流之和，所以，电路总电流为
I=I1+I2=0.2A+0.6A=0.8A
电流表A的示数是0.8A。
答：（1）电源的电压是6V；
（2）电流表A的示数是0.8A。
18. 氢能源公交车在部分城市已投放使用。在某次测试中，一氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶5min，完全燃烧氢燃料0.6kg[已知，]，求：
（1）氢燃料燃烧放出的热量；
（2）该车测试过程的效率（提示：机械功用计算）；
（3）若这些热量被质量为500kg、初温15℃的水全部吸收，则水升高的温度是多少。
【答案】（1）8.4×107J； （2）50%； （3）40℃
【解析】（1）氢燃料燃烧放出的热量为
Q放=m氢q氢=0.6kg×1.4×108J/kg =8.4×107J
（2）根据功率公式，可得该车测试过程做的机械功为
车测试过程的效率为
（3）题意可得，水吸收的热量Q吸等于氢燃料燃烧放出的热量Q放，即
Q吸=Q放=8.4×107J
水升高的温度为
19. 在“比较水和煤油吸热升温的特点”的实验中：
（1）小红用图甲装置进行实验，除了图中的器材外，她还需要秒表和______；水和煤油吸热的多少是通过______来反映（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）；
（2）关于该实验的变量控制，下列要求中不需要相同的是（ ）
A. 加热方法B. 使用的烧杯
C. 水和煤油的初温D. 酒精灯中的酒精质量
（3）小红按规范操作进行实验，根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图乙：
①根据图像，要使水和煤油升高相同的温度，应给______加热更长的时间；
②已知，则煤油的比热容是______。
【答案】（1）天平 加热时间 （2）D （3）水 2.1×103
【解析】（1）[1]在实验中，为便于比较不同物质的吸热能力，需要取质量相同的不同液体。因此还需要天平测量质量。
[2]由于使用相同的热源（酒精灯）进行加热，因此水和煤油吸热的多少可以通过加热时间来反映。
（2）由控制变量法可知，实验需要确保水和煤油在除了比热容以外的其它条件都相同。加热方法、使用的烧杯以及水和煤油的初温都需要相同，以确保实验的准确性。而酒精灯中的酒精质量并不需要相同，因为只要酒精灯能够持续稳定地燃烧，它提供的热量就是稳定的，与酒精的质量无关。故选D。
（3）[1]根据图乙，在升高相同的温度时，水需要的加热时间更长。
[2]水和煤油的质量相等，且升高的温度也相等时，它们吸收的热量之比等于它们的比热容之比。根据图像，都升高20℃时，水加热的时间是煤油的二倍，则水的比热容是煤油的二倍，煤油的比热容为
20. 在探究通过导体的电流与电压、电阻关系的实验中，提供的器材有：两节干电池、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个，阻值为5Ω、10Ω、20Ω的电阻各一个，导线若干。
（1）用笔画线代替导线将甲图的电路连接完整，要求滑片P向右调节时其接入阻值变小；
（2）小虎连完最后一根导线时，两电表均偏转，他的操作中存在的问题是______．同组同学提醒后，他们按规范继续实验，记录多组电压表和对应的电流表的示数，画出如图乙的图像，可得到的结论是______；
（3）接着探究电流与电阻关系，首先将5Ω的定值电阻接入电路，调节变阻器，电流表示数如图丙，此时的电流为______A；完成这一次实验后，接下来他计划更换10Ω的定值电阻继续实验，请在下面流程图的①、②处写出他应该完成的操作。①______②______
【答案】（1） （2）开关没有断开 见解析 （3）0.4 见解析 见解析
【解析】（1）滑片P向右调节时其接入阻值变小，则滑片的右下方接线柱接入电路中。电源由两节干电池串联，则电压表选小量程接入电路。如下图所示：
（2）[1]小虎连完最后一根导线时，两电表均偏转，则他的操作中存在的问题是连接电路时，开关没有断开，导致连好最后一根导线时，电路是通路。
[2]由图乙的I −U图像可知，图像是一条过原点的直线，所以可得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比。
（3）[1]由图丙可知，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A。
[2][3]探究电流与电阻的关系时，应控制定值电阻两端的电压不变，接下来他计划更换10Ω的定值电阻继续实验：①断开开关，将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处； ②闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片
使电压表的示数仍为
U=IR=0.4A×5Ω=2V
然后读出电流表的示数。
21. 小明学习了电阻的知识后，对“探究盐水电阻的大小与哪些因素有关”进行了探究，他提出了以下猜想：（注：向水中加盐时忽略盐水体积的变化）
A．盐水电阻的大小可能与盐水的横截面积有关;
B．盐水电阻的大小可能与盐水的浓度有关。
小明选用的实验器材有：两端接有金属接线柱的塑料管、电源、开关、小灯泡、导线。他将上述器材组装成如图甲所示的电路，并进行科学探究。
（1）小明闭合开关后，将适量盐水从注水口倒入塑料管中时观察到小灯泡发光，说明盐水是______（选填“导体”或“绝缘体”），盐水电阻大小可以根据______进行判断；
（2）小明在探究猜想A前，通过查阅资料了解到浓度相同的盐水，当长度相同时，横截面积越大，盐水电阻越小；所以小明用注射器缓慢地从塑料管中抽取适量盐水时，观察到灯泡的亮度______；（选填“变亮”“变暗”或“不变”）
（3）探究猜想B时，为改变盐水浓度，小明应向塑料管中添加适量的______（选填“盐”或“清水”）并搅拌均匀。实验时，小明发现实验现象不明显，你的改进建议是______；
（4）某小组测得塑料管中注满不同浓度的盐水时，其电阻与浓度的数据如下表：
请在图乙坐标中描点作出图像______；根据图像可知，当盐水浓度为0.35%时，盐水电阻约为______Ω。
【答案】（1）导体 灯泡亮度 （2）变暗 （3）盐 见解析 （4） 3
【解析】（1）[1][2]小明闭合开关后，将适量盐水从注水口倒入塑料管中时观察到小灯泡发光，这说明盐水能够导电，是导体。盐水电阻大小可以通过观察小灯泡的亮度来判断，电路中的电阻越大电流越小，灯泡的亮度就越暗。
（2）小明在探究猜想A前，已经了解到浓度相同的盐水，当长度相同时，横截面积越大，盐水电阻越小。因此，当他用注射器缓慢地从塑料管中抽取适量盐水时，塑料管中盐水的横截面积会变小，电阻会变大，电路中的电流会变小，灯泡的亮度会变暗。
（3）[1]探究猜想B时，为了改变盐水的浓度，小明应该向塑料管中添加适量的盐并搅拌均匀，这样可以使盐水的浓度增大。
[2]实验时，小明发现实验现象不明显，为了增大实验现象的明显程度，可以在电路中串联一个电流表，通过电流表示数的变化来判断电阻大小的变化。
（4）根据表格中的数据，在图乙坐标中描点作出R−C图像。具体做法是：首先找到浓度为0.1%时对应的电阻值10.0Ω，在坐标图上标出第一个点；然后依次找到其它浓度对应的电阻值，并标出相应的点；最后用平滑的曲线将这些点连接起来，就得到了R−C图像。如图所示：
根据图像可知，当盐水浓度为0.35%时，盐水的电阻约为3Ω。
22. 阅读短文，回答问题。
综合实践活动——研究半导体冰箱和家用冰箱的区别
【任务与要求】研究两种冰箱的制冷原理，了解相关的应用。
【设计与实施】
任务一：研究家用冰箱的制冷原理，同学们发现家用冰箱通过制冷剂在冰箱内汽化吸热，再通过冰箱外的压缩机使其液化放热，实现持续循环工作。
任务二：了解半导体冰箱的制冷原理。如图甲，直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点A、B产生吸热或放热的现象，称为帕尔贴效应。研究表明，电流方向决定了热量传输方向，单位时间的发热量或制冷量Q的多少与电流I的大小成正比，即，其中称为“帕尔贴系数”，吸热时为正值，放热时为负值。这一现象在半导体发现后才得以广泛使用，工程师设计出如图乙的传热装置，将P型、N型半导体与铜片及铜导线连成一个回路，通电后，连接P型和N型半导体上端铜片变冷，下端变热；为了取得更好的制冷或制热效果，实际制冷或制热设备是把多对PN型半导体按图丙连接起来。
【交流与评价】两种制冷设备的比较
（1）将食物放在电冰箱内，通过______的方式使其内能______；
（2）图甲中，电流以图示方向流动时结点A为冷端，电流反向流动时则为热端。若提供电流周期性变化的电源，如图丁所示，则结点B处的图像符合的是______。
A. B.
C. D.
（3）半导体冰箱的原理如图乙，为增加制冷或制热的效果，实际应用中采用的是图丙所示的多对PN型半导体，其连接方式是______；生产时应将______（选填“冷端”或“热端”）的绝缘层置于冰箱内；若做成一个制热的温箱，实现的方法是______；
（4）图丙电路中，直流电源的电压为12V，工作电阻为4Ω时，在热端每秒释放出18J的热量，则帕尔贴系数的绝对值大小为______，其单位为______；
（5）根据你的分析，你认为半导体制冷可能存在的缺点是______。
【答案】（1）热传递 减少 （2）B （3）串联 冷端 使电流反向流动 （4）6 （5）制冷范围小
【解析】（1）[1][2]将食物放在电冰箱内，食物放出热量，内能减少，是通过热传递的方式改变物体内能的。
（2）观察图甲和图丁可知，0~t1电流为正值，A端为冷端，则B端为热端，热端处的热量Q为负值；t1~t3电流为负值，即电流反向流动时，B端为冷端，冷端处的热量Q为正值。Q=πI可知，Q与电流I的大小成正比。若提供电流周期性变化的电源，如图丁所示，则结点B处先吸热后放热，Q−t图像符合的是B。
（3）[1]由图乙知，电路中只有一条电流路径，由此可得图丙中多对PN型半导体是串联连接的。
[2]生产时应将冷端的绝缘层置于冰箱内，以便吸收冰箱内的热量。
[3]若做成一个制热的温箱，实现的方法是使电流反向流动，因为电流方向决定了热量传输方向，反向流动时，冷端变为热端，可以释放热量。
（4）[1][2]由题意可知，单位时间的发热量或制冷量Q的多少与电流I的大小成正比，即Q=πI，而，则，所以帕尔贴系数π的绝对值大小为
（5）根据分析，半导体制冷可能存在的缺点是：制冷范围小、冰箱容积小等。
序号
1
2
3
4
U/V
9.0
8.0
7.0
6.0
I/A
0.60
0.70
0.80
0.90
空气质量指数A
0~50
51~100
101~150
151~200
201~300
空气质量等级
优
良
轻度污染
中度污染
重度污染
浓度C/%
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
电阻R/Ω
10.0
5.2
3.5
2.6
2.2
1.8
设备
制冷原理
制冷范围
冰箱容积
电源类型
家用冰箱
汽化吸热
可达到20℃
200-400L
交流
半导体冰箱
帕尔贴效应
最多低于环境20℃