2020-2021学年河北省承德市九年级(上)期末物理试卷
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2020-2021学年河北省承德市九年级(上)期末物理试卷
1. 下列科学家第一个发现电流磁效应的是( )
A. 牛顿 B. 欧姆 C. 伽利略 D. 奥斯特
2. 以下能直接在家庭电路220V电压下正常工作的用电器是( )
A. 手机 B. 手电筒 C. 电视机 D. 电视机遥控器
3. “遥知不是雪,为有暗香来”,诗人能远远感知是梅不是雪,是因为闻到梅花香味,“暗香来”说明( )
A. 分子间有空隙 B. 分子间有引力 C. 分子间有斥力 D. 分子是运动的
4. 下列说法正确的是( )
A. “破镜不能重圆”说明分子间没有引力
B. 发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体
C. 把0℃的冰块加热熔化成0℃的水,若不考虑水的蒸发,其内能不变
D. 同一物体温度降低得越多,放出的热量就越多
5. 在生产和生活中,常见到“水的比热容大”这一特性的应用情景,以下事例中与这一特性无关的是( )
A. 沿海地区的气温比内陆变化小
B. 夜间,在秧田里灌水保温
C. 发现人中暑时,常在额头上擦冷水降温
D. 汽车发动机用水作冷却液
6. 关于热机,下列说法中不正确的是( )
A. 如图为汽油机的压缩冲程
B. 四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的
C. 柴油机的效率比汽油机的高,这是因为柴油的热值比汽油的大
D. 汽油机的压缩冲程将活塞的机械能转化为混合气体的内能
7. 用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触不带电的验电器A,A的金属箔片张角变大,如图所示。再用C棒去同时接触A、B验电器的金属球,发现A的金属箔片张角变小,B的金属箔片张角变大。则下列说法正确的是( )
A. 验电器原理是异种电荷相互吸引
B. C棒与其手柄D均为导体
C. 当C棒接触两验电器的金属球时,产生的电流方向为A到B
D. 丝绸摩擦玻璃棒的过程中,电子是由丝绸转移到玻璃棒
8. 在新冠肺炎疫情期间,为加强对进校人员的管控,学校对电动门控制系统进行了改造:进校人员在体温正常且佩戴口罩的情况下,电动机方可工作开启电动门。用S1闭合表示体温正常,用S2闭合表示佩戴了口罩,则符合改造要求的电路是( )
A. B.
C. D.
9. 如图所示电路中,电源电压为4.5V,L1、L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为1.5V,忽略温度对灯丝电阻的影响,则( )
A. L2两端的电压为1.5V B. 两端的L1电压为1.5V
C. L1与L2的灯丝电阻之比为2:1 D. 通过L1与L2的电流之比为1:2
10. 如图是“研究小灯泡电功率”的电路图。灯丝电阻、电源电压不变,电路连接正确后,闭合开关,向左移动滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变小 B. 滑动变阻器两端电压变大
C. 电路的总功率变小 D. 灯泡亮度变亮
11. 如图所示,在“探究串联电路中电压的规律”时,小雨同学用电压表测出Uab=3V,Ubc=3V,Uac=6V,在表格中记录数据后,下一步应该做的是( )
A. 整理器材,分析数据,得出结论
B. 对换L1和L2的位置,再测出一组电压值
C. 换用电压表的另一量程,再测出一组电压值
D. 换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值
12. 如图所示的电能表,关于它的参数,说法错误的是( )
A. 此时电能表的示数是207.2J
B. 该电能表在50Hz的交流电路中使用
C. 该电能表应该在220V的电路中使用
D. 用电器每消耗1kW⋅h的电能,该电能表的转盘转3000转
13. 如图所示,两个透明容器中密闭着等量的空气,A、B两U形管内的液面相平,电阻丝的电阻R1=R2=R3,小明用图示装置进行实验,探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关,下列说法正确的是( )
A. 通过R1和R2的电流大小相等
B. 此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
C. 通电后,A管的液面将会比B管的液面高
D. 电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
14. 如图所示是种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时,在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连,当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时,电铃就响起来,发出报警信号。下列说法正确的是( )
A. 温度计中的水银是绝缘体
B. 电铃响时,电磁铁右端是N极
C. 温度降低到74℃以下,电铃响
D. 电铃响且滑片P向左移动时,电磁铁磁性减弱
15. 如图所示的电路中,将开关S闭合,灯L1和L2均发光,下列说法中正确的是( )
A. 电压表测的是电源两端的电压
B. 灯L1和L2是并联的
C. 若灯L1发生断路,灯L2能继续发光
D. 电压表的示数与通过灯L2的电流的比值与灯L1的电阻相等
16. 两个磁极间的磁感线分布如图所示,小磁针在B点静止。则( )
A. 甲、乙磁极均为S极 B. 小磁针的上端是S极
C. A、B两点的磁场强弱相同 D. 磁极周围的磁感线是真实存在的
17. 如图所示,将铁丝在同一位置快速弯折50次,然后迅速把铁丝弯曲的部分放在蜡烛上,蜡烛接触铁丝的部位立刻形成一个凹槽。对这一现象的解释,正确的是( )
A. 弯折铁丝时,机械能转化为内能 B. 铁丝接触蜡烛时,铁丝温度降低
C. 铁丝接触蜡烛时,蜡烛内能增加 D. 蜡烛吸收热量,熔化时温度不变
18. 如图甲所示的电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关,滑片P从一端滑到另一端的过程中,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 滑片从最左端向最右端滑动过程中,电流表示数变小
B. 滑片滑动过程中,电压表与电流表示数之比不变
C. 电源电压为6V
D. 电路消耗的最大功率为7.2W
19. 如图所示的三个装置。图b可用来演示______ 现象,图a中将电池的正负极对调,将观察到的现象是______ ,根据图c的原理,可以制作______ 。
20. 四冲程汽油机在工作时,将汽油的______ 能转化为活塞的机械能。如果这台汽油机在1min内曲轴转动了2400圈,则1s内完成______ 个做功冲程。为防止气缸温度过高,需要用冷却液冷却气缸,这是通过______ (选填“做功”或“热传递”)方式改变内能的。
21. 如图所示,一根不带电的铝棒M悬挂在绝缘支架上,将另一根和毛皮摩擦过的橡胶棒N靠近M发现铝棒M.先吸引N(如甲图所示);接触后,又快速远离N(如乙图所示)。
(1)M、N相接触后又快速远离的原因是:______ 。
(2)如果此时用手接触一下铝棒M,再用N靠近M,发现铝棒M又吸引N了,这说明人体是______ (选填“导体”或“绝缘体”)。
22. 两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示,则______ 选填“大于”或者“小于”)。若将甲和乙并联接在电压为3V的电源两端,则干路电流为______ ;甲和乙串联后接同一电源上,则电路中电流为______ A。
23. 如图所示的电路,开关S接到a后,小磁针静止时,A端是______ 极;将开关S由a拨到b,需调节滑动变阻器的滑片,目的是______ ,则电磁铁的磁性______ (选“增强”、“不变”或“减弱”)。
24. 如图电路中,若使L1和L2串联,应闭合开关______ ;若使L1和L2并联,应闭合开关______ ,若闭合开关______ ,将烧毁电源。
25. 标有“6V 6W”和“6V 3W”字样的小灯泡甲和乙,设灯丝电阻不变,串联在某电路中(设灯丝电阻不变),______ 灯较亮,则灯甲和乙的实际功率之比______ ,电压是______ V。安全工作允许加的最大电源电压是______ V。
26. 小张家的电能表上标有“220V 10A”字样,为了保障这只电能表正常工作,他家的电器工作时的总功率应不超过______ W,他家有一台标“220V 1000W”的电热水器,若只让热水器正常工作15min,则消耗的电能是______ kW⋅h,小张发现热水器正常工作15min电能表的指示灯闪烁了300次,这只电能表上应标有“______ imp/(kW⋅h)”字样。
27. 某型号家用电热水壶有两个挡位,分别为加热挡和保温挡,其额定功率分别为1000W和100W,工作原理如图所示,加热电阻R1和R2的阻值不随温度变化,开关S打到1时,电热水壶处于______ 挡。则R1的阻值为______ Ω,加热时电热丝很热,而连接它的导线却不怎么热的原因是:导线和电热丝串联且加热时间相等,______ ,故加热时电热丝很热,而连接它的导线却不怎么热。
28. 为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。已知甲、乙两个容器分别装有水和食用油。
(1)选用相同规格电加热器的目的是使水和食用油在相同时间内______ 。
(2)此实验可以控制质量和吸收热量相同,通过比较______ 来研究水和食用油吸热能力的差异。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
6
45
食用油
60
20
6
76
(3)分析实验数据可知,______ 的吸热能力更强。
(4)此实验中,要使水和食用油的最后温度相同,水需要吸收的热量______ (选填“大于”、“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
29. 在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。
(1)小明准备了五根电阻丝、电流表(有0∼0.6A和0∼3A两个量程)、电压恒为4V的电源,按如图电路图进行连接,A、B间接入电阻丝。取得数据填入表:
序号
材料
长度
横截面积
电流(A)
1
镍铬合金丝
L
S
0.32
2
镍铬合金丝
2L
S
0.16
3
镍铬合金丝
2L
2S
0.32
4
镍铬合金丝
2L
3S
0.48
5
锰铜合金丝
2L
S
0.64
(2)将2、3、4三根电阻丝分别接入A、B间,可以得出结论:同种材料、相同长度的导体,电阻与横截面积成______ 比。这个实验采用的科学研究方法是______ 法。
(3)如果将电阻丝1、2分别接入A、B间,可以探究电阻与______ 的关系;为了探究“电阻与材料的关系”,应该选用两条电阻丝______ (选填电阻丝的编号)分别接入A、B进行对比;
(4)将电阻丝5接入A、B间时,需要进行的一步操作是______ ,否则实验将无法进行。
30. 探究“通过导体的电流跟电阻的关系”,实验器材:可调压电源、滑动变阻器(标有“10Ω2A”字样)、阻值是5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的电阻各一个、导线若干。
(1)要求滑片右移,滑动变阻器的阻值变小,按要求用笔画线完成连接。
(2)电源电压调至4V,把5Ω的电阻连入电路,移动滑片,电流表示数如乙所示。此时电压表示数是______ V,断开开关,将5Ω电阻换成10Ω电阻;再闭合开关,要保持电压表示数不变,需要将滑片向______ (选填“A”或“B”)端移动。
(3)实验结论:______ ,该实验电路还能探究______ 。
【拓展】把15Ω电阻换成20Ω电阻,为了让实验可以进行下去,需要将电源电压调______ (选填“高”或“低”)。
31. 在“测定小灯泡电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材和电路,其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω)。
(1)小军同学连完最后一根线,电压表就发生了偏转,这是因为小军在连接电路时没有______ 。
(2)为了能够顺利完成该实验探究,下列两种规格的滑动变阻器应选用______ (选填“A”或“B”)。
A.“10Ω5A”的滑动变阻器。
B.“50Ω0.5A”的滑动变阻器。
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,若电路只有一处故障,则故障原因是______ 。
(4)根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像(如图乙所示),分析图像可知:小灯泡的额定功率为______ W。
(5)完成上面实验后,小军同学又想测量一个电阻的阻值,但发现电流表已坏,于是他又找来了一个开关和阻值已知的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,已知定值电阻的阻值为R0,请你完成下面实验步骤:
①只闭合S1,记录电压表示数为U1;
②______ (填写S1、S2的通断情况),读出电压表示数为U2;
③待测电阻的阻值的表达式为Rx=______ 。
32. 一台家用电热水器,额定功率是2000W,装有40kg温度是25℃的水。若热水器正常工作70min,水温升高了45℃,已知水的比热容是4.2×103J/(kg⋅℃)。
求:(1)电流做的功是多少焦耳?
(2)加热过程中水吸收了多少热量?
(3)若改用天然气烧水,效率为37.8%,需要燃烧多少天然气?(已知天然气的热值是4×107J/m3)
33. 如图,电源电压恒为4.5V,灯泡L上标有“3V1.5W”字样,滑动变阻器R2上标有“15Ω1A”字样,定值电阻R1阻值为10Ω,电流表量程为0−3A,电压表量程为0−3V,不计温度对灯丝电阻的影响。
求:(1)灯泡正常工作时电阻为多大;
(2)当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,电路最小总功率为多大;
(3)当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器R2的取值范围
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:
1820年,奥斯特意外地发现载流导线的电流会作用于磁针,使磁针改变方向,也就是通电导体周围产生磁场。
故选:D。
导体中有电流通过时,在导体周围就会产生磁场,磁场方向与电流方向有关。
多了解物理学史对培养我们学习物理的兴趣是有帮助的,所以考试中也时有涉及,在学习中应注意。
2.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查几种常见的电压值,明确生活中常见用电器的工作电压值,是解答此题的关键。
家庭照明电路电压为220V;手机工作电压为3.7V;手电筒和遥控器一般由2节干电池供电,电压为3V。
【解答】
A.手机工作电压为3.7V;故A错误;
B.手电筒一般由2节干电池供电,电压为3V;故B错误;
C.电视机工作在家庭电路中,工作电压为220V;故C正确;
D.遥控器一般由2节干电池供电,电压为3V;故D错误。
故选C。
3.【答案】D
【解析】解:诗句中说到在远远的地方就能闻到梅花的香味,是因为梅花中含有香味的分子在不断的运动,飘入到作者鼻孔中的原因,说明了分子在不断地运动。
故选:D。
不同物体互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散,扩散现象说明分子在不停的做无规则运动。
此题主要考查的是学生对扩散现象的理解,题目难度不大,属于中考常见题型。
4.【答案】D
【解析】解:A、“破镜不能重圆”,是因为镜子碎片接触时达不到产生分子力作用的距离,不能说明分子间没有引力,故A错误;
B、发生热传递的条件是存在温度差,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向低温部分,内能大的物体温度可能低于内能小的物体的温度,故B错误;
C、冰是晶体,把0℃的冰块加热熔化成0℃的水,若不考虑水的蒸发,由于熔化过程中吸热,其内能增加,但温度不变,故C错误;
D、没有外界做功时,同一物体,根据Q=cm△t可知,温度降得越多,放出的热量就越多,故D正确。
故选:D。
(1)分子热运动理论的内容:一是物质是由分子构成的;二是构成物质的分子都在不停地做无规则运动;三是分子间存在相互作用力--引力和斥力;
(2)发生热传递的条件是:有温度差;
(3)冰是晶体,晶体熔化的特点是温度不变,但要继续吸热,其内能不断增大;
(4)根据比热容公式Q=cm△t分析即可。
本题是一道热学综合题,主要考查学生对内能、热传递的条件及热量的理解,是热学的难点。
5.【答案】C
【解析】解:
A、因为水的比热容大于砂石的比热容,相同质量的水和砂石吸收或放出相同的热量,水升高或降低的温度少,所以沿海地区昼夜温差比内陆地区小,故A不符合题意;
B、因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以晚上向秧苗田里放水,水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗,故B不符合题意。
C、发现人中暑时,常在额头上擦冷水,水蒸发吸收热量,达到降温的目的,不是利用水的比热容大的特点,故C符合题意;
D、因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度时,水吸收的热量多,所以用循环水冷却汽车发动机,故D不符合题意;
故选:C。
(1)对水的比热容大的理解:相同质量的水和其它物质比较,吸收或放出相同的热量时,水的温度升高或降低的少;升高或降低相同的温度时,水吸收或放出的热量多;
(2)水蒸发时吸热,可以降温。
本题考查水的比热容大的特点、蒸发吸热的应用,应用所学知识解释实际问题,体现了新课标的要求。
6.【答案】C
【解析】解:A、如图,进气门和排气门都是关闭的,活塞向上运动,因此是压缩冲程,故A正确;
B、内燃机的四个冲程中,只有做功冲程对外做功,其它三个冲程都是依靠惯性完成的,因此吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的,故B正确;
C、柴油机的效率比汽油机的高,主要是因为柴油机为压燃式,压缩的程度更高,气缸内温度更高,能量转化的程度更高,和热值无关,故C错误;
D、汽油机的压缩冲程将活塞的机械能转化为混合气体的内能。故D正确。
故选:C。
(1)由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程;
(2)内燃机的四个冲程中,只有做功冲程对外做功,其它三个冲程都是依靠惯性完成的;
(3)在工作过程中,损失的能量越少,热机的效率越高,柴油机的压缩比例更大、温度更高、做功更多,效率更高。
(4)内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,将机械能转化为内能的是压缩冲程,将内能转化为机械能的是做功冲程。
本题考查了学生热机效率的了解与掌握,还考查了内燃机中汽油机和柴油机的不同点,要注意它们的区别。
7.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查两种电荷、验电器原理、以及电流的方向的规定。
(1)验电器原理是同种电荷相互排斥;
(2)手柄应是绝缘体;正负电荷的规定:丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,缺少电子;
(3)正电荷定向移动的方向规定为电流方向,负电荷定向移动方向与电流方向相反;
(4)用丝绸摩擦过的玻璃棒失去电子带正电。
【解答】
A.验电器是利用同种电荷相互排斥的原理,故A错误;
B.C棒是导体,手柄D应为绝缘体,否则电荷会通过人体传出,故B错误;
C.丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,该玻璃棒去接触验电器A时,验电器A也会带正电;用带绝缘柄的金属杆将两个验电器的金属球接触时,B验电器上自由电子向验电器A转移,负电荷移动的方向与电流方向相反,故产生的电流方向为A到B,故C正确;
D.丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,故电子是由玻璃棒转移到丝绸,故D错误。
故选C。
8.【答案】D
【解析】解:进校人员在体温正常且佩戴口罩的情况下,电动机方可工作开启电动门,即两个开关同时闭合电路才能接通,只闭合其中任一开关,电路不能连通,故两开关串联后再与电动机串联,只有D正确。
故选:D。
根据进校人员在体温正常且佩戴口罩的情况下,电动机方可工作开启电动门,可确定两开关的是串联,从而确定正确选项。
本题考查根据要求设计电路图,关键是根据“进校人员在体温正常且佩戴口罩的情况下,电动机方可工作开启电动门“确定两开关串联。
9.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,要注意电压表不测电源用电器两端的电压。
由电路图可知,两灯泡串联,电压表测L1两端的电压,根据串联电路的电压特点求出L2两端的电压,根据串联电路的电流特点可知通过两灯泡的电流关系,根据欧姆定律求出两灯丝电阻的比值。
【解答】
由电路图可知,两灯泡串联,电压表测L1两端的电压,所以L1两端的电压为U1=1.5V,故B正确;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以L2两端的电压:U2=U−U1=4.5V−1.5V=3V,故A错误;
因串联电路中各处的电流相等,所以通过L1与L2的电流之比为1:1,故D错误;
由I=UR可得,L1与L2的灯丝电阻之比:R1R2=U1IU2I=U1U2=1.5V3V=12,故C错误。
故选B。
10.【答案】D
【解析】【试题解析】
A、灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测电路的电流,向左移动滑动变阻器的滑片,变阻器连入电路的电阻变小,由于电阻的串联,所以电路的总电阻变小,由欧姆定律,电流表示数变大,A错误;
B、根据U=IR,因电流变大,故灯电压变大,由串联电路电压的规律,变阻器的电压变小,B错误;
CD、根据P=UI,灯电路的电流变大,故电路的总功率变大,C错误;
灯的电压变大,灯的电流变大,根据P=UI,灯的功率变大,灯变亮,D正确;
故选:D。
A、灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测电路的电流,向左移动滑动变阻器的滑片,分析变阻器连入电路的电阻变化,由电阻的串联确定电路的总电阻变化,由欧姆定律判断电流表示数变化;
B、根据U=IR分析灯的电压变化,由串联电路电压的规律得出变阻器的电压变化;
CD、根据P=UI分析电路的总功率变化;
根据灯的电压变大,灯的电流变大,根据P=UI确定灯的功率变化,从而确定灯的亮度的变化。
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,要掌握。
11.【答案】D
【解析】解:
在探究串联电路中的电压关系时。小华同学用电压表测出AB、BC、AC两端的电压分别为Uab=3V,Ubc=3V,Uac=6V.在表格中记录数据后。再进行的步骤:
①换用不同规格的小灯泡。再测出几组电压值;②整理器材,结束实验;③分析数据。得出结论。
故选:D。
(1)串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。
(2)探究串联电路中的电压关系时,应该使用相同规格的小灯泡、不同规格的小灯泡、不同的用电器进行多次实验,然后分析数据,总结结论。
(1)探究串联、并联电路的电流、电压的特点时要选择相同规格的灯泡,不同规格的灯泡,不同的用电器进行实验,才能使实验结论更准确。
(2)掌握串联、并联电路的电流、电压的特点。
12.【答案】A
【解析】解:
A.电能表最后一位示数是小数位,该电能表的示数是207.2kW⋅h,故A错误;
B.“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用,故B正确;
C.“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用,故C正确;
D.“3000r/(kW⋅h)”表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW⋅h的电能,电能表上的转盘转过3000转,故D正确。
故选:A。
(1)电能表最后一位示数是小数位、单位是kW⋅h;
(2)“50Hz”表示电能表正常工作时的频率;
(3)“220V”表示电能表正常工作时的电压;
(4)3000r/(kW⋅h)表示电路中每消耗1kW⋅h的电能,电能表的转盘转3000转。
本题考查了学生对电能表参数含义的了解与掌握,是一道基础题目。
13.【答案】C
【解析】解:由题知,电阻丝的电阻R1=R2=R3;
AB、装置中R2、R3并联后再与R1串联,通过R1的电流I1=I2+I3,而I2=I3,所以右边容器中通过R3的电流I3是左侧通过R1电流的一半,即是研究电流产生的热量与电流的关系,故AB错误;
C、左右两容器中的电阻相同,而通过电阻R1的电流大于R2的电流,通电时间相同,由Q=I2Rt可知,A容器中电阻R1产生的热量多,则A管的液面将会比B管的液面高,故C正确;
D、已知R1=R2=R3,所以R2、R3并联后的总电阻是12R2=12R1,由于串联电路中,用电器两端电压与其阻值成正比,所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压,故D错误。
故选:C。
①在串联电路中电流处处相等;在并联电路中干路电流等于支路电流之和;
②电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关,在通电时间和电阻相同时,是探究电流产生热量跟电流的关系;
③通电时间相同、电阻相同,通过的电流不同,利用焦耳定律分析判断;
④在串联电路中,用电器两端电压与其阻值成正比;在并联电路中各支路两端电压相等。
此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握,注意控制变量法和转换法的运用,同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和应用。
14.【答案】B
【解析】解:
A、水银容易导电,是导体,故A错误;
B、电铃响时,电流从螺线管的左端流入,根据安培定则可知,电磁铁右端是N极,故B正确;
C、温度降低到74℃以下,例如70℃时水银与金属丝不接触,电磁铁的电路中无电流,电磁铁不具有磁性,不会吸引衔铁,则电铃中无电流通过,电铃不响;当温度降低到66℃及66℃以下,水银与金属丝接触,电磁铁的电路中电流,电磁铁具有磁性,会吸引衔铁,电铃中有电流通过,电铃响,故C错误;
D、电铃响且滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电流变大,电磁铁磁性变强,故D错误。
故选:B。
根据安培定则判断通电螺线管的NS极;
图中这一装置由两部分电路组成,左端电路的控制要点在于水银柱的变化,而右端的控制要点则在电磁铁对衔铁的吸引,再由此分析电路中温度变化时的工作情况。
明确图中左侧为控制电路,右侧为工作电路,两电路依据中间的电磁铁来发生相互作用,是搞清这一装置原理的关键点之一,同时,还应明确水银也是导体,当其与上方金属丝接通时,也成为了电路的一部分。
15.【答案】D
【解析】解:根据实物图画出等效电路图如图所示:
由电路图知,开关S闭合后,两只灯泡组成的电路只有一个通路,所以灯L1和L2串联,故B错误;
电压表并联在灯泡L1的两端,则电压表测的是灯L1两端的电压,故A错误;
根据串联电路电流处处相等的特点可知,若灯L1发生断路,整个电路中无电流,灯L2不会继续发光,故C错误;
电压表测量的是L1两端的电压,串联电路中电流处处相等,L1中的电流等于L2中电流,根据欧姆定律可知电压表示数与通过灯L2的电流的比值是L1灯丝电阻,因此D正确。
故选:D。
①串联电路只有一个通路,电路无分支;在串联电路中,总电压等于各用电器两端电压之和,电流处处相等。
②电压表与用电器并联使用,测量的是与它并联部分电路两端的电压;
③由欧姆定律可知电阻两端的电压与电阻中电流之比等于导体的电阻。
此题考查了串联电路的特点和电压表的使用,以及欧姆欧姆定律的应用,对于相对较复杂的实物图,可以作出等效电路图来分析电路的连接情况。
16.【答案】B
【解析】解:
A、由图可知,磁感线都是从甲乙出来的,所以甲乙都是N极,故A错误;
B、由图可知,小磁针附近的磁感线方向是向下的,所以小磁针的下端为N极,上端为S极,故B正确;
C、A、B两点靠近磁极的距离不同,所以磁场强弱是不相同的,故C错误;
D、为了描述磁场的性质,引入了磁感线,磁感线是不存在的,故D错误。
故选:B。
为了描述磁场的性质,引入了磁感线;在磁体外部,磁感线从磁体的N极出来回到S极;在磁体两极的磁场是最强的;小磁针在磁场中静止时,N极的指向为磁场的方向。
本题考查了磁感线的方向、磁场的强弱,属于基础性题目。
17.【答案】ABC
【解析】解:
A、弯折铁丝,对铁丝做功,机械能转化为内能,故A正确;
B、铁丝接触蜡烛时,铁丝放出热量,温度降低,故B正确;
C、铁丝接触蜡烛时,蜡烛吸收热量,温度升高,内能增加,故C正确;
D、蜡烛是非晶体,在熔化时吸收热量,温度不断升高,故D错误。
故选:ABC。
(1)改变物体内能有两种方式:做功和热传递;做功改变物体内能的实质是能量的转化;热传递改变内能的实质是能量的转移。
(2)晶体熔化时,吸收热量,温度不变,内能变大;非晶体熔化时,吸收热量,温度升高,内能变大。
本题考查了改变物体内能的方法和非晶体熔化的特点,属于基础性题目。
18.【答案】CD
【解析】解:由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当变阻器滑片向右滑动过程中,变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I=UR可知,电路中的电流变大,即电流表的读数变大,故A错误;
(2)由电路图可知,电压表测滑动变阻器R两端的电压,电流表测滑动变阻器中的电流,所以电压表与电流表示数之比为滑动变阻器的电阻,因为变阻器滑片向右滑动过程中变阻器接入电路中的电阻变小,所以电压表与电流表示数之比变小,故B错误;
(3)由图2可知,当滑动变阻器的电阻为5Ω时,其两端的电压为3V,通过电路的电流为:I1=U1R1=3V5Ω=0.6A,则电源电压为:U=U1+I1R0=3V+0.6A×R0-------①;
滑动变阻器的电阻为10Ω时,其两端的电压为4V,通过电路的电流为:I2=U2R2=4V10Ω=0.4A,
则电源电压为:U=U2+I2R0=4V+0.4A×R0-------②;
联立①②得,R0=5Ω,U=3V+0.6A×5Ω=6V,故C正确;
(4)当滑动变阻器的电阻为零时电路消耗的功率最大,电路消耗的最大功率为P=U2R0=(6V)25Ω=7.2W,故D正确。
故选:CD。
由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)变阻器由左端向右滑动过程中,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化;
(2)电压表与电流表示数之比为滑动变阻器的电阻;
(3)读出图中滑动变阻器的电阻和其两端的电压,根据欧姆定律算出其电阻,根据电源电压相等列等式算出定值电阻的阻值,进而求出电源电压;
(4)当滑动变阻器的电阻为零时电路消耗的功率最大。
本题考查了电路的动态分析和欧姆定律的应用,从图像中获取有用的信息是关键。
19.【答案】电磁感应 小磁针的偏转方向改变 电动机
【解析】解:
(1)图b中,开关闭合时,若导体ab做切割磁感线运动,会产生感应电流,这是电磁感应现象;
(2)图a中将电池的正负极对调,此时导线中电流的方向发生变化,电流产生磁场的方向发生变化,小磁针的偏转方向发生了变化,则表明通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关;
(3)图c中,导体通电后会在磁场中受力而运动,根据该原理可以制成电动机。
故答案为:电磁感应;小磁针的偏转方向改变;电动机。
(1)闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生感应电流,这种现象叫做电磁感应现象;
(2)通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关;
(3)通电导体在磁场中受到力的作用,电动机就是根据这一原理制成的。
此题考查了奥斯特实验、发电机的原理以及电动机原理,理解实验的原理是解题的关键。
20.【答案】化学 20 热传递
【解析】解:
在汽油机工作时,在做功冲程,汽油燃烧将化学能转化为内能,内能转化活塞的机械能;
飞轮的转速是2400r/min,所以每秒转动的圈数为n=240060=40,因为一个工作循环飞轮转2圈,完成1个做功冲程,所以飞轮转40圈共完成20个工作循环,完成20个做功冲程。
汽车的发动机用循环流动的冷却液来冷却,冷却液吸收热量,发动机放出热量,是通过热传递的方式改变内能的。
故答案为:化学;20;热传递。
①内燃机是利用内能做功的机器,在做功冲程中将内能转化为机械能;
②已知飞轮的转速,可以得到1s转动的次数。对于四冲程内燃机,一个工作循环包括四个冲程,飞轮转动两周,由此得到1s完成的冲程;另外四个冲程做功一次,从而得到做功次数。
③改变内能方式有两种,即做功和热传递。
根据飞轮转速判断内燃机做功次数是难点,突破的关键是熟悉飞轮转动两周完成一个工作循环,对外做功一次。
21.【答案】同种电荷相互排斥 导体
【解析】解:
(1)因为带电体具有吸引轻小物体的性质,所以不带电的铝棒M可以被毛皮摩擦过的橡胶棒N吸引,铝棒M接触橡胶棒N后,又快速远离N是因为铝棒M带上和橡胶棒N相同的电荷,同种电荷相互排斥的缘故;
(2)用手接触铝棒M后,人体将铝棒M上的电荷导入了大地,铝棒M上不再有电荷,再用N靠近M,所以铝棒M又吸引N了,这说明人体是导体。
故答案为:(1)同种电荷相互排斥;(2)导体。
(1)带电体具有吸引轻小物体的性质,电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;
(2)导体能够将产生的静电导入大地。
本题考查电荷间的相互作用规律以及导体和绝缘题的区别,属于识记性内容,比较简单。
22.【答案】<0.9A0.2
【解析】解:(1)由定值电阻甲和乙中的电流与其两端电压的关系图像可知,当时,,,
则由I=UR可知:
甲的电阻:,
乙的电阻:,
所以;
(2)将定值电阻甲和乙并联在3V的电源两端,则,
从图可知,此时通过甲的电流为,此时通过乙的电流为,
所以干路中的总电流为:;
(3)若将甲和乙串联后接在电压为3V的电源两端,则电路中的总电阻为:,
所以电路中的电流为:。
故答案为:<;0.9A;0.2。
(1)首先从定值电阻甲和乙中的电流与其两端电压的关系图中任找一点读出对应的电流和电压,再利用欧姆定律的应用求出定值电阻甲和乙的电阻;
(2)定值电阻甲和乙并联,而并联电路中各支路两端电压相等。由图表可知2V电压下通过两定值电阻的电流,利用并联电路电流的特点;
(3)定值电阻甲和乙串联,根据串联电路电阻的特点可以计算出电路中的总电阻,又知道电源电压,可利用欧姆定律I=UR计算出电路中的电流。
本题考查了串、并电路中电阻、电流、电压的特点以及欧姆定律的应用,关键是从图像读出有用的信息,并可以根据图像得出两元件的电阻。
23.【答案】N 控制电流不变 减弱
【解析】解:(1)伸出右手握住螺线管,四指弯曲指示电流的方向,大拇指所指的方向即螺线管的右端为电磁铁的S极,据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的道理可知,小磁针的A端是N极;
(2)在此实验装置中,调节滑动变阻器,保持电路中的电流不变,将开关S由a换到b,则减少了线圈的匝数,因此通电螺线管的磁性减弱。
故答案为:N;控制电流不变;减弱。
(1)根据安培定则判断电磁铁的极性,根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引判断A端的极性;
(2)电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关:电流不变时,匝数越少,磁性越弱;匝数一定时,电流减小,磁性减弱。
本题考查了影响电磁铁磁性强弱的因素和根据安培定则判断通电螺线管的极性。有一定的综合性。
24.【答案】S2 S1、S3 S1、S2、S3
【解析】解:如图电路中,若使L1和L2串联,则电流的路径只有一条,电流要分别经过L1和L2,应闭合开关S2;
若使L1和L2并联,则电流的路径有两条,两条电流分别经过两个灯泡,应闭合开关S1、S3;
若同时闭合开关三个开关S1、S2、S3,则电源的两端被导线相连,电源会短路,将烧毁电源。
故答案为:S2;S1、S3;S1、S2、S3。
串联是指用电器依次连接的电路。
并联是指用电器并排连接的电路。
短路是指电流没有经过用电器而将电源两级直接连通的电路。
解决此类问题要结合串联电路、并联电路、短路的特点选择合适的开关组合。
25.【答案】乙 1:2 9 9
【解析】解:两灯泡的额定电流分别为:,,
灯泡的电阻分别为:,
;
两灯泡串联时,通过两灯泡的电流相等,
根据P=I2R可得::::12Ω=1:2,所以乙灯泡较亮;
将L1、L2串联到电源上后,通过的最大电流只能是两个灯泡的额定电流中最小的0.5A,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,由欧姆定律的变形公式可得电源电压为:;
并联电路中各支路两端的电压相等,两灯泡的额定电压都为6V,所以两灯泡并联时,电源的最大电压,
所以安全工作允许加的最大电源电压是9V。
故答案为:乙;1:2;9;9。
根据P=UI分别计算两灯泡的额定电流,根据欧姆定律的变形公式计算两灯泡的电阻,两灯泡串联时,根据串联电路电流特点结合P=I2R可得两灯泡功率之比,进一步确定哪个灯泡亮;根据欧姆定律的变形公式和串联电路电压规律计算串联电路的电源电压;根据并联电路电压特点确定两灯泡并联时的电源电压,进一步明确安全工作允许加的最大电源电压。
本题考查串联电路特点、并联电路特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用。
26.【答案】22000.251200
【解析】解:
(1)10A是指表示电能表平时工作允许通过的最大电流,电能表允许接的用电器最大电功率:;
(2)让热水器工作15min,消耗的电能:
W=Pt=1000W×15×60s=9×105J=0.25kW⋅h,
由于电能表的指示灯闪烁了300次,
则消耗1kW⋅h电能表的指示灯闪烁次数:
次(imp),
这只表上应标有“1200imp/(kW⋅h)”字样。
故答案为:2200;0.25;1200。
(1)“220V 10A”中,220V是指电能表的工作电压,10A是指电能表平时工作允许通过的最大电流;利用P=UI求电能表允许接的用电器最大电功率;
(2)利用W=Pt求让热水器工作15min消耗的电能,由于电能表的指示灯闪烁了300次,可求消耗1kW⋅h电能表的指示灯闪烁次数。
本题考查了消耗电能、电功率的计算,明确电热水器的铭牌、电能表相关参数的含义是关键。
27.【答案】加热 435.6导线的电阻比电热丝小
【解析】解:(1)由电路图可知,当开关S在位置1时,电路为R2的简单电路,电路电阻较小,根据P=UI=U2R可知,电功率较大,电热水壶处于加热档;
当开关S在位置2时,电阻R1、R2串联,电路电阻较大,根据P=UI=U2R可知,电功率较小,电热水壶处于保温挡;
由P=UI=U2R得,R2的阻值:
;
保温时,电路中的总电阻:
;
因串联电路的总电阻等于各部分电阻之和,
所以R1的阻值:R1=R−R2=484Ω−48.4Ω=435.6Ω。
(2)电热水壶烧水时,电热丝和导线串联,,并且通电时间t相同,且,由Q=I2Rt可知电流产生的热量为,从而出现电热丝热得发红,而与电热丝相连的导线却不怎么发热的现象。
故答案为:加热;435.6;导线的电阻比电热丝小。
(1)由电路图可知,当开关S在位置1时,电路为R2的简单电路,电路电阻较小,当开关S在位置2时,电阻R1、R2串联,电路电阻较大,根据P=UI=U2R可判断电热水壶所处的状态,
根据P=UI=U2R的变形公式求出R2的阻值和保温时R1、R2的总电阻,然后根据串联电路电阻的规律求出R1的阻值;
(2)由焦耳定律知道,电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。电热丝和连接的导线串联在电路中(通过的电流相等),通电时间是相同的,而电热丝的电阻比导线的电阻大,据此分析原因。
本题考查了串联电路的特点、电功率公式的灵活运用,正确的判断电热水壶处于不同挡位时电路的连接方式是关键。
28.【答案】吸热相同 升高的温度 水 大于
【解析】解:(1)根据转换法,选用相同规格电加热器的目的是使水和食用油在相同时间内吸热相同;
(2)此实验可以控制质量和吸收热量相同,通过比较升高的温度来研究水和食用油吸热能力的差异;
(3)分析实验数据可知,加热相同时间,水升温慢,故水的吸热能力更强。
(4)根据(3)推理,要使水和食用油的最后温度相同,水需要吸收的热量大于食用油吸收的热量。
故答案为:(1)吸热相同;(2)升高的温度;(3)水;(4)大于。
我们使用相同的酒精灯(或加热器)通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转换法;
比较物质吸热能力的2种方法:
①使相同质量的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(即比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强;
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量(即加热相同的时间),比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强;
本题比较不同物质的吸热能力,考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法,为热学中的重要实验。
29.【答案】反 控制变量 长度 2和5 电流表要换用较大量程
【解析】解:
(2)将2、3、4三根电阻丝分别接入A、B间,由表格可知,材料和长度相同,横截面积不同,电流不同,横截面积越大,电流越大,可以得出结论:同种材料、相同长度的导体,电阻与横截面积成反比。这个实验采用的科学研究方法是控制变量法。
(3)如果将电阻丝1、2分别接入A、B间,由表格可知,材料和横截面积相同,长度不同,可以探究电阻与长度的关系;为了探究“电阻与材料的关系”,应该选用两条电阻丝材料不同、长度和横截面积相同的2和5分别接入A、B进行对比;
(4)将电阻丝5接入A、B间后,由于锰铜合金丝的电阻较小,电路中的电流较大,电流超过了电流表的量程,所以实验将无法进行下去,在实验中,电流表要换用较大量程。
故答案为:(2)反;控制变量;(3)长度;2和5;(4)电流表要换用较大量程。
(2)(3)导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关;在材料和温度相同时,长度越长、横截面积越小电阻越大;当研究电阻与其中一个因素的关系时,应控制其它的因素不变;
(4)根据电流表的量程分析。
本实验考查了影响电阻大小的因素,实验中采用了控制变量法,控制变量法是初中物理实验中比较常用的研究方法之一。
30.【答案】2.4A电压一定时,电流与电阻成反比 电阻不变时,电流与电压的关系实验 低
【解析】解:(1)要求滑片右移,滑动变阻器的阻值变小,故变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示:
(2)由图知电流表的量程为0−0.6A,分度值为0.02A,图乙中电流表的示数为0.48A,
根据欧姆定律I=UR知,
此时电压表示数是:U=IR=0.48A×5Ω=2.4V;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向A端移动,使电压表的示数不变;
(3)实验结论:电压一定,电流与电阻成反比;
控制电阻不变,通过移动变阻的滑片改变电阻的电压和电流,故该实验电路还能探究电阻不变时,电流与电压的关系实验;
【拓展】电源电压调至4V,由串联电路电压的规律,变阻器的电压为4V−2.4V=1.6V=2.4V,
由于滑动变阻器连入电路阻值与电路中定值电阻阻值之比为1.6V:2.4V=2:3,当将15Ω电阻换成20Ω电阻后,即使滑动变阻器接入电路的阻值最大,电压表的示数仍大于2.4V,实验无法进行下去,所以定值电阻的分压较大,所以可以更换电压更小的电源,即将电源电压调低(或更换更大阻值的滑动变阻器)。
故答案为:(1)如上所示;(2)2.4;A;(3)电压一定时,电流与电阻成反比;电阻不变时,电流与电压的关系实验;
【拓展】低。
(1)根据滑片右移时滑动变阻器的阻值变小确定变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联;
(2)根据图中电流表的量程读出电流表的示数,根据欧姆定律算出电压表的示数;
根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;
(3)电压一定,电流与电阻成反比;
控制电阻不变,通过移动变阻的滑片改变电阻的电压和电流,据此回答;
【拓展】根据串联电路的规律及分压原理分析。
本题考查了电路的连接、电流表的读数、欧姆定律的应用、电路的调节以及实验的分析等知识,是一道有难度的题目。
31.【答案】断开开关 B 灯泡断路 0.625闭合S1、S2 U2−U1U1⋅R0
【解析】解:(1)小军同学连完最后一根线,电压表就发生了偏转,说明电压表与电源的两端相连,说明小军在连接电路时没有断开开关;
(2)小灯泡的电流为:
I=ULRL=2.5V12Ω=524A,
根据串联电路电压特点得,灯泡正常工作时,滑动变阻器电压为:,
由I=UR可得滑动变阻器电阻为:
,所以滑动变阻器应选“50Ω0.5A”的滑动变阻器,故选B;
(3)闭合开关后,小灯泡不亮,可能是灯泡短路或电路存在断路造成的;电流表无示数,说明电路存在断路;电压表示数有示数,说明与电压表并联的灯泡断路;
(4)根据图乙知,当电压为额定电压U=2.5V时,电流I=0.25A,小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
(5)①只闭合S1,记录电压表示数为U1;
②闭合S1、S2,读出电压表示数为U2;
③在①中,电压表测定值电阻R0两端的电压,②中电压表测量电源电压,
根据串联电路电压的规律,此时待测电阻两端的电压为:
Ux=U2−U1,
由欧姆定律得定值电阻的电流为:I1=U1R0,
待测电阻的表达式为:Rx=UxI1=U2−U1U1R0=U2−U1U1⋅R0。
故答案为:(1)断开开关;(2)B;(3)灯泡断路;(4)0.625;(5)闭合S1、S2;U2−U1U1⋅R0。
(1)为保护电路,连接电路时断开开关;
(2)选择滑动变阻器的规格,要从电路需要滑动变阻器的最大电阻和电路允许通过的最大电流考虑:滑动变阻器的最大阻值要稍大于电路需要滑动变阻器的最大阻值,滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路最大电流;
(3)常见电路故障有短路与断路两种,根据电路故障现象分析电路故障原因;
(4)根据图丙,读出额定电压下的额定电流,由P=UI计算额定功率;
(5)若该电路中没有电流表,电压表和定值电阻应起到测量电流的作用,故将待测电阻与定值电阻串联;
首先测量R0两端的电压,再测量电源电压,根据串联电路电压的规律,由欧姆定律可求出定值电阻的电流,根据欧姆定律算出待测电阻的阻值。
此题主要考查学生对于测量小灯泡电功率实验的理解和掌握,熟知实验原理是解题关键。
32.【答案】解:
(1)一台家用电热水器的额定功率是2000W,热水器正常工作的时间:t=70min=4200s,
由P=Wt可得,电流做的功:
W=Pt=2000W×4200s=8.4×106J;
(2)水温升高了45℃,则水吸收的热量:
;
(3)若改用天然气烧水,由效率公式可得,天然气燃烧放出的热量:
,
根据可得,需要燃烧天然气的体积为:
。
答:(1)电流做的功是8.4×106J;
(2)加热过程中水吸收了7.56×106J的热量;
(3)若改用天然气烧水,效率为37.8%,需要燃烧0.5m3天然气。
【解析】(1)已知家用电热水器的额定功率,根据W=Pt得出热水器正常工作70min电流做的功;
(2)已知水的质量,根据求出水温升高了45℃吸收的热量;
(3)已知天然气烧水的效率为37.8%,由效率公式求出天然气燃烧放出的热量,然后利用求出需要燃烧天然气的体积。
本题为电热综合题,考查了电功公式、燃料完全燃烧放热公式、吸热公式和效率公式的运用,综合性较强。
33.【答案】解:
(1)根据P=U2R得,灯泡正常工作时电阻:
;
(2)当开关S、S1、S2 闭合,S3 断开时,灯泡 L被短路,定值电阻 R1与滑动变阻器R2 并联,
当滑动变阻器R2的阻值最大为15Ω时,电路总电流最小,电路总功率最小,
通过 R1的电流:I1=UR1=4.5V10Ω=0.45A,
通过滑动变阻器R2的电流:I2=UR2=4.5V15Ω=0.3A,
电路最小总功率:;
(3)当开关S、S3闭合,S1、S2 断开时,R1断路,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电压表测滑动变阻器R2两端电压
灯泡的额定电流:;
因为灯泡额定电流,电流表量程为 0∼3A,滑动变阻器标有“15Ω1A”字样,
所以,在确保电路元件安全的情况下,电路中最大电流为 ,此时滑动变阻器 R2阻值最小,
则电路最小总电阻:
滑动变阻器R2最小阻值:;
因为电压表量程为 0∼3V,所以在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器两端电压最大为 U2=3V时,此时滑动变阻器阻值最大,
此时电路中电流:,
滑动变阻器R2最大阻值:,
综上所述滑动变阻器的阻值范围为 3Ω∼12Ω。
答:(1)灯泡正常工作时电阻为6Ω;
(2)当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,电路最小总功率为3.375W;
(3)当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器R2的取值范围为 3Ω∼12Ω。
【解析】(1)根据P=U2R算出小灯泡的电阻;
(2)当开关 S、S1、S2 闭合,S3 断开时,灯泡 L 被短路,定值电阻 R1 与滑动变阻器R2 并联,当滑动变阻器 R2 阻值最大为 15Ω时,电路总电流最小,电路总功率最小,根据欧姆定律分别算出通过 R1的电流和通过滑动变阻器R2的电流,根据算出电路最小总功率;
(3)当开关S、S3闭合,S1、S2 断开时,R1断路,灯泡L与滑动变阻器 R2串联,电压表测滑动变阻器 R2 两端电压,根据P=UI算出灯泡额定电流,根据小灯泡的额定电流、电流表的量程、滑动变阻器的最大电流,判断出最大电流,此时滑动变阻器 R2 阻值最小,根据欧姆定律算出最小电阻和滑动变阻器的最小电阻;
根据电压表量程为 0∼3V,在确保电路元件安全的情况下,判断出滑动变阻器两端电压最大为 U2=3V时,滑动变阻器阻值最大,根据欧姆定律算出最小电流和滑动变阻器的最大电阻。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的灵活应用,会确定通过滑动变阻器的电流范围和对应滑动变阻器电阻的变化是关键。
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