2021-2022学年河南省周口市沈丘县九年级（上）期末物理试卷（含详细答案解析）

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冬天，人们习惯用“热水袋”焐手，这是利用______的方式获取内能；在没有热水袋的情况下人们还习惯把双手反复摩擦让手感到温暖，这种方式也可以改变双手的内能，热机的______冲程也实现了类似的能量转化。
如图所示，要使灯L1和L2串联，应______；要使灯L1和L2并联，应______(填开关的通断)。开关S1、S2、S3______(填“能”或“不能”)同时闭合。
验电器的工作原理是______；小玲把用毛巾摩擦过的______(选填“得到”或“失去”)电子而带了负电荷的橡胶棒接触验电器的金属球，则电流方向为______(选填“从金属杆到橡胶棒”或“从橡胶棒到金属杆”)。
2018年12月2日，我国长征三号甲运载火箭点火升空，将北斗二号第十颗导航卫星顺利地送入了太空，圆满地完成了卫星发射任务。火箭之所以选用氢做燃料，是因为氢的______高；火箭升空时，将燃料燃烧释放出的内能转化为______能。
一只家用电能表标着3000r/kW⋅h，这表示每消耗1kW⋅h的电能，电能表的转，盘转3000转．现在室内只接了一只灯泡，测出转盘3min内转了15转，利用这些数据，算出灯泡在这段时间消耗的电能是______ kW⋅h，灯泡的功率是______ W.
某电路由一个小灯泡L和一个定值电阻R并联而成，通过L、R的电流跟其两端电压的关系如右图所示，当把这个电路接在电压为2V的电源两端(电源电压保持不变)，接通电源，小灯泡L的电功率为______W，电路的总电阻为______Ω
习总书记指出“绿水青山就是金山银山”，彰显出我国对生态环境保护的重视，水是生命之源，节约用水是我们每个达州人应尽的义务。关于水的物态变化，下列说法正确的是( )
A. 初春，万物复苏、冰雪消融，这是熔化现象，需要吸热
B. 夏天，小明将糖水放入冰箱制成了冰棍，这是凝固现象，需要吸热
C. 秋天的早晨，花草上出现晶莹的露珠，这是汽化现象，需要放热
D. 冬天，房屋上出现白色的霜，这是凝华现象，需要吸热
某门禁系统有两种识别方式：人脸识别(开关S1)和密码识别(开关S2)，只要其中一种方式识别成功即可闭合相应开关，启动电动机，开启门锁。下列电路设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
摩擦产生的带电现象，在生产和生活上给人们带来了很多麻烦。下列各现象中，不是由于摩擦起电引起的是( )
A. 买食品时，装食品的薄塑料袋粘在手上甩不掉
B. 用塑料梳子在干燥的头发上梳几下，头发很快蓬松
C. 化纤布料的衣服容易吸附灰尘
D. 冬天用湿手去摸室外的铁棒，手容易粘在铁棒上
下列数据中最符合实际情况的是( )
A. 家用电风扇的额定功率约为800WB. 人体的电阻约为1000Ω
C. 人体的安全电压是36VD. 人感觉舒适的温度是35℃
关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( )
A. 物体的温度升高，内能增大B. 热值大的燃料燃烧时放出的热量一定多
C. 物体内能增大，一定从外界吸收热量D. 物体的温度不变，其内能就一定不变
小明在探究某个科学问题时，把阻值恒定为R1、R2(R1=R2)的两段电热丝分别放在两个完全相同的烧瓶中，烧瓶中分别盛有质量和初温均相同的两种不同液体，并连接成如图所示的实验电路，实验中所用温度计完全相同。则下列说法正确的是( )
A. 该装置可用来探究物质的吸热能力跟物体的种类是否有关
B. 该装置可用来探究物质的吸热能力跟物体的质量是否有关
C. 该装置可用来探究电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关
D. 该装置可用来探究电流通过导体产生热量跟导体中的电流是否有关
如图所示，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小，R1是定值电阻。闭合开关，逐渐增大光敏电阻上的光照强度，以下说法正确的是( )
A. 电流表示数变大，电压表示数变小
B. 电流表示数变小，电压表示数变大
C. 整个电路的总功率变大
D. 电压表和电流表示数的比值将增大
标有“6V1.5W”的灯泡L，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的两只灯泡串联起来，接在8V的电源两端，则( )
A. 灯泡L的电阻为20Ω
B. 灯泡L的实际功率为0.96W
C. 电路中的电流是0.4A
D. 电路的总功率为1.6W
如图所示，某款小夜灯的主要电子元件有红外感应开关，光控开关，小灯泡等，白天光控开关断开，夜晚光线暗时，光控开关闭合；当有人经过时，红外感应开关闭合，没人时红外感应开关断开。请你在图中将小夜灯的各个电子元件正确连接，并保证小夜灯在天黑且有人经过时亮起，其余时间关闭。
将图中带开关的电灯、带保险丝的插座正确接入家庭电路。
如图所示，小明在做“观察水的沸腾”实验时的实验装置和所记录的一组数据。
(1)如图甲所示实验室温度计是根据液体______的规律制成的。
(2)如图甲安装实验器材时，应按照______(填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行。
(3)在实验中，小明观察到水在沸腾时水中有气泡上升，在图乙A、B所示的两图中，
图______(选填“A”或“B”)描述的是水在沸腾时的情况。
(4)当水温接近90℃时，每隔1min记录一次温度，由丙图可知：水沸腾时的特点是______，实验测得水的沸点是______℃，出现这一结果的原因是当地大气压______(选填“高于”、“低于”或“等于”)一个标准大气压。
(5)小明想提高水的沸点，便换用了火力更大的酒精灯加热，这种做法是______(选填“可行”或“不可行的”)。
小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的电阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)在连接电路时开关应______ ，此时滑片应滑到最______ 端(填“左”或“右”)。
(2)实验中多次改变R的阻值，调节滑片，使______ 示数保持不变，记下电流表的示数得到如图乙所示的图象。
①由图象可以得出结论：电压一定时，______ 。
②实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，接下来将10Ω的电阻接入电路，闭合开关后，应向______ (填“左”或“右”)移动滑片，使电压表示数为______ V时，读出电流表的示数。
在“测定小灯泡的额定功率”实验中，灯泡上标有“2.5V”字样，电源电压恒定。
(1)请你用笔画线代替导线，将图1中实物电路连接完整。
(2)连接完实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是______。
(3)故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片过程中，眼睛应注视______的示数，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图2所示，则灯泡的额定功率为______ W。
(4)完成上述试验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图3所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，将S2拨到触点______(选填“1”或“2”)，移动滑片，使电压表的示数为______ V；
②保持滑动变阻器滑片不动，再将开关S2拨到触点______(选填“1”或“2”)，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③灯泡额定功率的表达式为P额=______。(用已知量和测量量表示)
在1标准大气压下用液化气灶给2L初温为40℃的水加热，完全燃烧了0.02kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，已知水的比热容为4.2×103J/(kg⋅℃)，液化气的热值为7×107J/kg。
(1)液化气是通过______方式液化的。
(2)求：完全燃烧0.02kg液化气放出热量；
(3)求：水升高温度。
如图所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制)，阅读该饮水机说明书可知：热水箱容积2L，额定电压220V，加热时的功率400W，保温时的功率40W.求：
(1)饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态？
(2)R1和R2的电阻值各是多大？
(3)加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？(C水=4.2×103J/(kg⋅℃),ρ水=1.0×103kg/m3,)
答案和解析
1.【答案】热传递 压缩
【解析】解：(1)冬天，人们习惯用“热水袋”焐手，这是将热水袋的内能传递给手，使手的内能增大，利用热传递的方式获取内能；
(2)把双手反复摩擦让手感到温暖，这种方式也可以改变双手的内能，把机械能转化为内能，热机中的压缩冲程也是将机械能转化为内能的。
故答案为：热传递；压缩。
(1)改变物体内能的方法有：做功和热传递；
(2)热机在压缩冲程和做功冲程都有能量转化，做功冲程是将内能转化为机械能；压缩冲程是将机械能转化为内能。
此题主要考查的是学生对内能改变的两种方式和热机四个冲程工作原理的理解和掌握，基础性题目。
2.【答案】闭合开关S2，同时断开S1和S3 闭合开关S3和S1，同时断开S2 不能
【解析】解：由图知：
①要使两只灯泡串联，必须使通过灯泡L2的电流同时通过L1，所以需要闭合开关S2，同时断开S1和S3；
②要使两只灯泡并联，电流必须分别通过灯泡L1和L2，所以需要闭合开关S3和S1，同时断开S2；
③如果三个开关同时闭合，电流将从电源正极经导线直接回到负极，造成电源短路，烧坏电源。
故答案为：闭合开关S2，同时断开S1和S3；闭合开关S3和S1，同时断开S2；不能。
①用电器逐个依次连接，组成的电路是串联电路。在串联电路中，所有用电器共同组成一个通路；
②用电器并列连接在电路两端，组成并联电路。在并联电路中，每个用电器可以与电源组成通路，各用电器工作状态互不影响；
③绝对不允许不经用电器，用导线将电源两极直接连接起来，这叫电源短路，会烧坏电源，甚至引发火灾。
此题考查的是由于不同开关的开合引起的用电器连接关系的变化，需要熟悉串联电路和并联电路的特点，在连接电路中一定避免造成短路。
3.【答案】同种电荷相互排斥 得到 金属杆到橡胶棒
【解析】解：验电器的工作原理是同种电荷相互排斥；
用毛巾摩擦过的橡胶棒因得到电子而带负电荷；该橡胶棒接触验电器的金属球，橡胶棒上的电子会转移到金属杆上，则电流的方向是从金属杆到橡胶棒。
故答案为：同种电荷相互排斥；得到；金属杆到橡胶棒。
(1)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；
(2)摩擦起电现象中，用毛皮摩擦过的橡胶棒得到电子带负电荷；摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体；正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。
本题考查了验电器的工作原理、摩擦起电和电流的方向，属于基础题。
4.【答案】热值 机械
【解析】解：火箭选用氢做燃料是因为氢的热值大，根据Q=mq知完全燃烧相同质量的氢与其他燃料相比，氢放出的热量多；
火箭升空时，消耗燃料燃烧释放出的内能，得到机械能，即该过程中将内能转化为机械能。
故答案为：热值；机械。
(1)氢燃料的热值大适用于火箭作燃料，根据Q=mq分析解答；
(2)点火起飞是将内能转化为机械能。
本题考查了能量的转化、氢气热值大的应用等知识，是一道基础题。
5.【答案】0.005；100
【解析】解：
电能表转盘转动15r，电路消耗的电能为：
W=15×13000kW⋅h=1200kW⋅h=0.005kW⋅h，
灯泡单独工作时间；t=3min=360h=120h，
所以灯泡的实际功率：
P=Wt=1200kW⋅h120h=0.1kW=100W.
故答案为：0.005；100.
3000r/kW⋅h所表示的物理意义：电路中每消耗1kW⋅h的电能，电能表的转盘转3000r，或者表示电能表每转1r，电路中消耗13000kW⋅h的电能，求出转盘转15r电路中消耗的电能．知道时间，利用P=Wt求出灯泡的实际功率．
本题考查了电能表的参数的理解与电能的求法以及电功率的计算求法，这种单独接入用电器，测量用电器的实际功率是一种类型的习题．
6.【答案】1.22.5
【解析】解：由题意可知，小灯泡L和定值电阻R并联，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，当把这个电路接在电压为2V的电源两端时，它们两端的电压UL=UR=U=2V，
由图象可知，通过它们的电流分别为IR=0.2A，IL=0.6A，
则小灯泡L的电功率：
PL=ULIL=2V×0.6A=1.2W，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流：
I=IR+IL=0.2A+0.6A=0.8A，
由I=UR可得，电路的总电阻：
R总=UI=2V0.8A=2.5Ω。
故答案为：1.2；2.5。
由题意可知，小灯泡L和定值电阻R并联，当把这个电路接在电压为2V的电源两端时它们两端的电压相等，根据图象读出通过它们的电流，根据P=UI求出小灯泡L的电功率，利用并联电路的电流特点求出干路电流，再利用欧姆定律求出电路中的总电阻。
本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，从图象中获取有用的信息是关键。
7.【答案】A
【解析】解：A、冰雪消融是固态冰变为液态水的过程，属于熔化现象，熔化吸热，故A正确；
B、糖水放入冰箱由液态的水制成了固态的冰棍，这是凝固现象，凝固放热，故B错误；
C、小露珠是空气中的水蒸气遇冷凝结成的小水滴，属于液化现象，液化放热，故C错误；
D、房屋上出现白色的霜是空气中的水蒸气遇冷凝结成的小冰晶，属于凝华现象，凝华放热，故D错误。
故选：A。
本题考查三种物质三种状态之间六种物态变化，都是基础性的，要求学生在今后的学习中加强对所学的基础知识的储备，以便能够灵活应用。
8.【答案】D
【解析】解：
由题知，人脸识别(S1)、密码识别(S2)，只要其中一种方式识别成功，则相应开关闭合从而使电动机启动工作，所以两个开关应并联后再与电动机串联在电源上，故D符合题意。
故选：D。
两个开关串联时，要让用电器工作，则两个开关都应闭合；两个开关并联时，要让用电器工作，只需闭合一个开关即可；根据只要其中一种方式识别成功，则相应开关闭合，电动机启动分析解答。
本题考查根据要求设计电路，关键是明确并两个开关的连接方式。
9.【答案】D
【解析】解：A、买食品时，装食品的薄塑料袋粘在手上甩不掉，是由于薄塑料袋由于摩擦起电而带了电，吸引在手上，故A不符合题意；
B、梳子和头发摩擦，梳子带的负电荷说明梳子得到了电子，头发失去电子带正电；头发会越梳越蓬松，是因为头发在摩擦的过程中带同种电荷而相互排斥，故B不符合题意；
C、化纤布料的衣服容易吸附灰尘，是由于化纤布料的衣服由于摩擦起电，而能吸引灰尘，故C不符合题意；
D、冬天用湿手去摸室外的铁棒，手容易粘在铁棒上，是由于手上的汗液凝固，粘在铁棒上，不是由于摩擦起电引起的，故D符合题意。
故选：D。
摩擦现象生活中很常见，晚上衣服上有闪电，衣服上易沾有灰尘，梳子梳头发，头发随梳子飘起来。
掌握摩擦起电的实质、现象、原因，并能运用摩擦起电现象解释生活中的问题。
10.【答案】B
【解析】解：A、家用电风扇的额定功率约为80W左右，故A错误；
B、一般情况下，人体电阻为1000Ω−2000Ω，故B正确；
C、对人体的安全电压是不高于36V，故C错误；
D、人感觉舒适的温度是23℃左右，故D错误。
故选：B。
不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最符合实际的是哪一个。
估测法是通过自己在生产和生活中的了解，结合物理概念、规律、物理常数和常识对物理量的数值、数量级进行快速做出合理估测的方法。
11.【答案】A
【解析】解：A、同一物体，温度升高，即其内能一定增大，故A正确；
B、燃料燃烧释放热量的多少取决于热值、质量和燃烧的是否充分等，热值大的燃料燃烧时放出的热量不一定多；故B错误；
C、物体内能增大了，可能是吸收了热量，也可能是对物体做了功，故C错误；
D、晶体在熔化过程中，吸收热量，内能增加，温度不变，故D错误。
故选：A。
(1)内能是指物体内部所有做无规则运动分子的动能和分子势能的总和，不同物体的内能大小和物体的温度、质量和状态有关；
(2)热值是燃料的一种属性，放出热量的多少还取决于质量和燃烧的是否充分等；
(3)改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；物体的内能发生变化，可能表现在物体的温度变化，也可能是状态的变化。
此题是考查对做功和热传递改变物体内能的辨别以及内能与温度、热量的关系，是中考热点，属于易错题目。
12.【答案】A
【解析】解：
A、根据题意，两个电阻串联，通过两电阻的电流、通电时间、电阻都相同，两个烧瓶中的液体的种类是不同的，可以根据温度计升高的示数来物质的吸热能力，故A正确；
B、探究物质的吸热能力跟物体的质量是否有关时，应控制液体的种类相同，故无法完成实验，故B错误；
CD、通过两电阻的电流、通电时间、电阻都相同，故无法探究导体产生热量跟导体的电阻、电流的关系，故CD错误。
故选：A。
根据图像中的相同点、不同点，利用控制变量法分析。
此题主要通过该实验探究了考查了控制变量法的应用，属于比较典型的题目，难度不大。
13.【答案】AC
【解析】解：由电路图知，闭合开关，光敏电阻R和定值电阻R1串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量光敏电阻两端的电压；
AB、由题知，逐渐增大光敏电阻的光照强度，光敏电阻R的阻值减小，则电路的总电阻R总减小，电源电压U不变，由I=UR可知，电路中的电流变大，即电流表示数变大；
定值电阻R1阻值不变，由U1=IR1可知，定值电阻R1两端电压变大，光敏电阻两端电压UR=U−U1，U1增大，所以UR变小，即电压表示数变小，故A正确，B错误；
C、电源电压不变，由P=UI可知，电路总功率变大，故C正确；
D、根据R=UI可知，电压表和电流表示数的比值等于光敏电阻的阻值，因此其比值变小，故D错误。
故选：AC。
由电路图知，闭合开关，光敏电阻R和定值电阻R1串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量光敏电阻两端的电压；
(1)根据光照强度的变化判断光敏电阻阻值如何变化，从而得出总电阻如何变化，根据串联电路的特点及欧姆定律判断电流表与电压表示数如何变化。
(2)电压与电流的比值等于电阻，据此判断电压表和电流表示数比值的变化。
(3)根据P=UI可知电路中总功率的变化。
本题是一道闭合电路的动态分析题，从“光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小”入手分析电路中总电阻的变化，掌握串联电路特点、欧姆定律、功率计算公式是正确解题的关键。
14.【答案】AD
【解析】解：因两灯泡规格相同时电阻相等，且串联电路中各处的电流相等，
所以，由U=IR可知，这两个灯泡两端分得的电压都相等，
则两灯泡串联接在8V的电源两端时，每只灯泡两端的电压都为U=4V，
由图象可知，通过灯泡的电流即电路中的电流I=0.2A，故C错误；
此时灯泡L的电阻：
R=UI=4V0.2A=20Ω，故A正确；
灯泡L的实际功率：
P=UI=4V×0.2A=0.8W，故B错误；
电路的总功率：
P=U总I=8V×0.2A=1.6W，故D正确。
故选：AD。
两灯泡规格相同时电阻相等，根据串联电路的电流特点和欧姆定律可知这两个灯泡两端分得的电压都相等，根据串联电路的电压特点求出每只灯泡两端的电压，根据图象读出通过灯泡的电流即电路中的电流，利用欧姆定律求出灯泡L的电阻，利用P=UI求出灯泡L的实际功率，最后根据P=UI求出电路的总功率。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要注意小灯泡的电阻会随温度的变化而变化，在解答本题时一定要注意题中所给示的图象，要围绕这个图象去进行解答。
15.【答案】解：由题意可知，只有夜晚且有人进入楼道内时，楼道内路灯才亮，则光控开关和红外感应开关应串联共同控制路灯，如图所示：

【解析】由题意可知，当晚上、有人进入楼道内时灯泡发光，否则不发光，说明光控开关、红外感应开关同时控制灯泡即为串联。
本题考查了串联电路的设计，要知道开关控制用电器时开关和用电器是串联的。
16.【答案】解：(1)灯泡接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，这样在断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故；
(2)三孔插座的接法：左孔接零线；右孔通过保险丝接火线；上孔接地线。如图所示：

【解析】(1)开关控制灯泡：火线首先进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接进入灯泡的螺旋套。这样不但开关能控制灯泡，而且在灯泡损坏时，断开开关，切断火线，更换灯泡更安全。
(2)三孔插座的接法：上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。
掌握家庭电路中的灯泡、开关、三孔插座、两孔插座、保险丝的接法，同时考虑使用性和安全性。
17.【答案】热胀冷缩 自下而上 A 不断吸收热量，温度保持不变 98 低于 不可行
【解析】解：(1)温度计都是根据液体的热胀冷缩性质制成的；
(2)酒精灯需用外焰加热，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度；应按照自下而上的顺序进行；
(3)图A气泡在上升过程中体积逐渐变大，是沸腾时的现象；
(4)根据表格中的数据可知，水沸腾时不断吸收热量；沸腾时温度保持98℃不变，所以水的沸点为98℃，小于一个标准大气压下水的沸点，因此当时的大气压小于1个标准大气压；
(5)水的沸点与气压有关，与酒精灯的火焰的大小无关，故这种做法是不可行的。
故答案为：(1)热胀冷缩；(2)自下而上；(3)A；(4)不断吸收热量，温度保持不变；98；低于；(5)不可行。
(1)液体温度计是根据液体的热胀冷缩性质制成的；
(2)实验时，需用酒精灯的外焰加热，所以要调整好铁圈的高度，
(3)水沸腾前和沸腾时的现象区别：沸腾前气泡在上升过程中体积逐渐减小；沸腾时气泡在上升过程中体积逐渐增大；
(4)水沸腾时的特点：吸热温度保持不变；根据沸腾时的特点结合实验数据判断水的沸点；一个标准大气压的沸点为100℃，并且沸点随气压的增大而增大。
此题是“观察水的沸腾”的实验，考查了实验器材的安装调试、温度计的正确使用，重点考查了沸腾时的特点与实验数据的分析，沸点与气压的关系，难度不大，是一道基础题目。
18.【答案】断开 左 电压表 电流与电阻成反比 左 2.5
【解析】解：(1)为了避免连接错误而烧坏电路元件，在连接电路时开关应断开；为了保护电路，此时滑片应滑到阻值最大处，即最左端。
(2)探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，故实验中多次改变R的阻值，调节滑片，使电压表示数保持不变。
①由图象可知，电阻两端的电压：UV=IR=0.1A×25Ω=-----=0.5A×5Ω=2.5V，为一定值，
故由图象可以得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比。
②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，即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，所以滑片应左端移动，使电压表的示数为2.5V，读出电流表的示数。
故答案为：(1)断开；左；(2)电压表；①电流与电阻成反比；②左；2.5。
(1)为保护电路，在连接电路时开关应断开，此时滑片应滑到阻值最大处；
(2)探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；
①由图求出电阻两端的电压为一定值，据此分析得出结论；
②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。
本题是探究电流跟电阻的关系实验，考查注意事项、控制变量法、数据分析和操作过程，属于常考命题点，难度不大。
19.【答案】灯泡处断路 电压表 ×(U−2.5V)R0
【解析】解：(1)灯泡额定电压是2.5V，电压表选0∼3V量程；电流表、灯泡、滑动变阻器联接入电路，电压表并联在灯泡两端，滑动变阻器按一上一下的原则接线；如图所示：
；
(2)连好电路，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明故障为断路；电压表有示数，说明在电压表两接线柱之间的电路是断路，因此故障为灯泡处断路；
(3)测量灯泡额定功率时，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，眼睛应先注视电压表的示数，当小灯泡的电压为额定电压2.5V时，读出电流表示数；根据实物图可知电流表的量程为0∼0.6A，分度值为0.02A，故电流表示数为0.4A；所以灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.4A=1W；
(4)①闭合开关Sl，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V；
②再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U，由于串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以灯泡正常发光时，定值电阻R0两端的电压为U−2.5V，由欧姆定律可得，此时通过灯泡的电流：I=IR=URR0=U−2.5VR0；
③灯泡额定功率的表达式：P额=UL额I=2.5V×(U−2.5V)R0。
故答案为：(1)见上图；(2)灯泡处断路；(3)电压表；1；(4)①2；2.5；②1；③2.5V×(U−2.5V)R0。
(1)根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，电流表、灯泡、滑动变阻器、开关串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，连线时注意滑动变阻器的接法，注意电表正负接线柱不要接反；
(2)电压表有示数，说明与电压表两接线柱连接的电路是通路，电流表无示数，说明电路断路，从而判断出故障的可能原因；
(3)根据“灯泡两端的电压为额定电压时，灯泡的功率为额定功率，灯泡正常发光”解决此题；根据实物图可知电流表的量程，并读出电流表的示数；利用P=UI计算灯泡的额定功率；
(4)当灯泡两端电压等于额定电压时，灯泡正常发光，因此先让电压表测量灯泡两端电压，使灯泡正常发光，然后测量出灯泡和定值电阻两端的电压，再结合串联电路的特点和欧姆定律求出电路中的电流，最后根据P=UI表示出灯泡的额定功率。
本题考查了实物电路的连接、故障分析、电流表读数、额定功率的计算以及实验步骤的设计等问题，要根据测量小灯泡功率的原理以及串联电路的特点完成实验步骤。
20.【答案】压缩体积
【解析】解：
(1)液化气是通过压缩体积的方式液化的；
(2)液化气完全燃烧放出的热量：Q放=mq=0.02kg×7×107J/m3=1.4×106J；
(3)水的体积V=2L=2dm3=2×10−3m3，
由ρ=mV可得，2L水的质量：m水=ρV=1.0×103kg/m3×2×10−3m3=2kg，
根据η=Q吸Q放可知，水吸收的热量为：Q吸=ηQ放=60%×1.4×106J=8.4×105J；
根据Q吸=cmΔt可知，水升高的温度为：Δt=Q吸cm水=8.4×105J4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg=100℃；
水的末温为：40℃+100℃=140℃；在1标准大气压下水的沸点为100℃，则水升高的温度为：100℃−40℃=60℃。
答：(1)压缩体积；
(2)完全燃烧0.02kg液化气放出热量为1.4×106J；
(3)水升高温度为60℃。
(1)使气体液化的方法：降低温度和压缩体积；
(2)由Q放=mq可求出天然气完全燃烧放出的热量；
(3)知道水的体积，利用密度公式可求得其质量；根据效率求出水吸收的热量；利用吸热公式Q吸=cmΔt求水升高的温度。
本题主要考查了液化的方法、燃料完全燃烧放热公式Q放=mq、Q吸=cmΔt=cm(t−t0)和效率公式的掌握和运用，虽知识点多、综合性强，但都属于基础，难度不大。
21.【答案】解：(1)由电路图可知，开关S0断开时两电阻串联，开关S0闭合时电路为R1的简单电路，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，开关S0断开时，电路中的总电阻最大，
电源电压U一定，由P=U2R可知，此时电路的总功率最小，饮水机处于保温状态；
同理可知，开关S0闭合时，电路中的总电阻最小，电路的总功率最大，饮水机处于加热状态；
(2)饮水机处于加热状态时，电路为R1的简单电路，
由P=U2R可得，R1的电阻值：
R1=U2P加热=(220V)2400W=121Ω，
饮水机处于保温状态时，两电阻串联，则电路中的总电阻：
R总=U2P保温=(220V)240W=1210Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的电阻值：
R2=R总−R1=1210Ω−121Ω=1089Ω；
(3)装满水箱时水的体积：
V=2L=2dm3=2×10−3m3，
由ρ=mV可得，水箱中水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10−3m3=2kg，
则水吸收的热量：
Q吸=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(100℃−20℃)=6.72×105J，
由η=Q吸W可得，消耗的电能：
W=Q吸η=6.72×105J80%=8.4×105J，
由P=Wt可得，需要的加热时间：
t′=WP=8.4×105J400W=2100s。
答：(1)饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于断开状态；
(2)R1和R2的电阻值依次为121Ω、1089Ω；
(3)将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要2100s。
【解析】(1)由电路图可知，开关S0断开时两电阻串联，开关S0闭合时电路为R1的简单电路，根据电阻的串联比较两种情况下电路中总电阻的关系，电源电压U一定，根据P=U2R可知，电路中的电阻越小，电路中的总功率越大，饮水机处于加热状态，反之处于保温状态；
(2)饮水机处于加热状态时，电路为R1的简单电路，根据P=U2R求出R1的电阻值；饮水机处于保温状态时，两电阻串联，根据P=U2R求出总电阻，利用电阻的串联求出R2的电阻值；
(3)装满水箱时水的体积和其容积相等，根据ρ=mV求出水箱中水的质量，根据Q吸=cm(t−t0)求出水吸收的热量，利用η=Q吸W求出消耗的电能，最后根据P=Wt求出需要的加热时间。
本题考查了电功率公式和密度公式、吸热公式、效率公式以及电功公式的应用，分清饮水机处于不同状态时电路的连接方式是关键。