福建省漳州市东盛教育集团2022-2023学年九年级上学期期中联考物理试题(含答案)
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一、选择题(每小题2分,共28分)
1.(2分)电流的单位是用下列哪位物理学家的名字命名的( )
A.安培 B.帕斯卡 C.牛顿 D.法拉第
2.(2分)“二十四节气”是中华民族智慧的结晶,对下列节气谚语中的物态变化分析正确的是( )
A.“惊蛰云不停,寒到五月中”,云的形成是升华现象
B.“伏天三场雨,薄地长好麻”,雨的形成是汽化现象
C.“小寒冻土,大寒冻河”,河水结冰是熔化现象
D.“霜降有霜,米谷满仓”,霜的形成是凝华现象
3.(2分)以下的估测,符合实际的是( )
A.淋浴时水的温度约为70℃
B.冰箱冷冻室中的温度约为2℃
C.健康成年人的体温约为38℃
D.让人感觉舒适的温度约为25℃
4.(2分)下列事例中,通过热传递改变物体内能的是( )
A.晒太阳 B.压缩空气 C.搓手取暖 D.钻木取火
5.(2分)2022年6月5日上午,神舟十四号载人飞船搭载长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,3名航天员将在太空进行为期6个月的科学实验探究和生活。长征二号F遥运载火箭用了液态氢作燃料,主要原因是液态氢的( )
A.密度大 B.热值高 C.沸点高 D.燃点高
6.(2分)有两杯水,里面都有没熔化的冰块,一杯在阳光下,一杯在荫凉处,则( )
A.在阳光下的水的温度高
B.在荫凉处的水的温度高
C.两杯水温度的高低无法进行比较
D.两杯水的温度一样高
7.(2分)下列事例中不是利用水的比热容大的特性的是( )
A.夏天。在地上洒水会感到凉快
B.北方楼房内的“暖气”用水作为介质
C.海边昼夜温差变化比沙漠中小
D.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
8.(2分)下列材料可用来制作避雷针的是( )
A.铜 B.橡胶 C.玻璃 D.陶瓷
9.(2分)下列关于厨房中发生的生活现象,说法正确的是( )
A.烧水时,发现水温达不到100℃就沸腾了。是因为气压高于标准大气压
B.打开锅盖看到“白气”,这是汽化现象
C.取出存放在冰箱中的冰糕,发现包装外层出现小水珠,这是液化现象
D.把食盐放进水里,一会儿水变成了盐水,这是熔化现象
10.(2分)家庭电路中正在使用的节能灯的电流约为( )
A.0.1mA B.0.1A C.1A D.10A
11.(2分)小明家所在的小区安装了自动售水机。售水机既可以通过刷卡闭合“感应开关”,接通供水电机取水,也可以通过投币闭合“投币开关”,接通供水电机取水;光线较暗时“光控开关”自动闭合,接通灯泡提供照明。以下简化电路符合要求的是( )
A. B.
C. D.
12.(2分)一段长1m的电阻丝,下列做法能使它的电阻增大的是( )
A.对折 B.剪掉一半
C.外表涂绝缘层 D.长度拉伸为原来的2倍
13.(2分)如图所示电路,电源电压恒为3V,电路中各元件连接正确且均完好,导线连接牢固且电流表、电压表接入量程合理,R1,R2为定值电阻,则下列说法正确的是( )
A.当S1,S2都断开时,示数为零,示数为零
B.当S1,S2都闭合时,示数为3V,有示数
C.当S1闭合S2断开时,示数为3V,有示数
D.当S1断开S2闭合时,示数为零,示数为零
14.(2分)如图,电源电压10V保持不变,R=20Ω,虚线框内所有电阻阻值均未知。闭合开关,电流表示数为2A,如果用一个10Ω的定值电阻替换R,虚线框内的电阻均保持不变,则电流表示数将变为( )
A.1 A B.2.5 A C.3 A D.4 A
二、填空题(每小题2分,共12分)
15.(2分)如图所示是某单缸四冲程汽油机的 冲程,此过程中燃料混合物的内能 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
16.(2分)2022年北京冬奥会采用新技术打造“最美的冰”,将液态二氧化碳打入地板管道,二氧化碳迅速汽化 热,使地板温度骤降,在地板上洒水即可冻成冰面;压缩机再将管道排出的二氧化碳压缩 (填物态变化)循环使用,排出的余热用于生活用水、融冰池融冰等。
17.(2分)打开电冰箱冷藏室门时,冰箱内的照明灯泡就发光,此时“冰箱门”相当于一个 ;冰箱的照明灯泡和压缩机的连接方式是 。
18.(2分)如图是一个充电宝同时给三部手机充电的情景。此时充电宝相当于电路中的 ,若拔掉其中一部手机,则通过充电宝的总电流将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
19.(2分)如图所示电路中,电源电压不变,开关S闭合,若此时R1、R2串联,且甲、乙两表指针偏转幅度相同,则甲、乙两表的示数之比为 ,此时,R1、R2的电压之比为 。
20.(2分)如图所示的电路中,闭合开关S,发现灯L不亮,电压表有示数。不考虑灯L和电阻R同时出现故障的情况:
(1)该电路中存在的故障可能是 或 。
(2)为进一步确定故障,小华同学将一个电流表正确串联在该电路中,闭合开关S,观察电流表的示数情况:若电流表有示数,说明故障是 ;若电流表无示数,说明故障是 。
三.作图题(每小题2分,共4分)
21.(2分)根据如图所示的实物连线图,在虚框内画出对应的电路图。(要求连线要横平竖直,尽量使电路图简洁美观)
22.(2分)请你在图中所示电路的〇内填上适当的电表符号,使两只灯泡串联在电路中。
四.简答题(4分)
23.(4分)小明发现学校图书馆配有的二氧化碳灭火器贴有如下说明,请运用所学知识回答以下问题:
二氧化碳灭火器(内贮液态二氧化碳)
1.使用方法:先拔出保险销,再压合压把,喷嘴对准火焰根部喷射。
2.注意事项:使用时要尽量防止皮肤因直接接触喷简和喷射胶管而造成冻伤。扑救电器火灾时如果电压超过600V,切记要先切断电
源后再灭火。
(1)灭火器使用时,二氧化碳发生的物态变化与吸放热情况。
(2)二氧化碳喷出时,喷筒和喷射胶管温度降低的原因。
五.实验探究题(本大题共5小题,除标注处,其余每空1分,共31分)
24.(6分)在探究“固体熔化时温度变化规律”的实验中,取两个相同的试管A、B,在A试管中放入蜂蜡,在B试管中放入冰,已知蜂蜡是非晶体,冰是晶体,且蜂蜡的沸点高于水的沸点。如图甲所示将两个试管放入同一杯水中加热。请你完成下面探究实验:
(1)组装实验器材时,应按照的顺序是 (选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)开始实验后,某一时刻B试管中温度计的示数如图甲所示,温度为 ℃。
(3)两种物质熔化前后温度随时间变化关系的图像如图乙所示,通过分析图像可知,晶体熔化的特点是:持续吸热, 。
(4)第22min时B试管中的水 (选填“能”或“不能”)沸腾,原因是 ;从第18min到第22min,蜂蜡的内能 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
25.(7分)如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等,烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验,燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 来反映的(选填“温度计升高的温度”或“加热时间”)。
(2)若想利用上述装置估测燃料的热值,那么还需要补充的实验仪器是 ,利用此实验方法计算出的热值将比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)比较不同物质吸热升温的特点,应选择 两图进行实验,如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体,吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示,由图可以看出, 液体的比热容较大。要使a和b升高相同的温度,应给 加热更长的时间。
26.(6分)学习小组在组成串并联电路的实验中。
(1)小刚连接了如图一所示电路,如果合上开关,电路所处的状态是, 路(选填“通”、“断”或“短”)。
(2)小刚想将电路全部拆散,重新连接,小强认为只需拆除 (选填“a、b、c、d、e”)这一根导线,就能成为串联电路。小强将多余的线拆除以后,闭合开关S时,小灯泡L1、L2都不亮,用一段导线的两端接触A、B两点时,两灯都不亮;接触C、D两点时,两灯也不亮;接触E、F两点时,只有灯L1亮。对此,下列判断中正确的是 。
A.灯L1断路
B.灯L2断路
C.开关S断路
D.灯L2短路
(3)小强认为,在小刚最初连接的电路中,如果只改动一根导线就能成为两灯并联的正确电路,请在图中把你要移接的导线上打上“×”号,并画出改动后的导线。
(4)小马和小程想比较并联电路中L1和L2中的电流的大小关系,他们的方案是:按照图二所示的电路,只闭合S1测出L1中的电流I1,只闭合S2测出L2中的电流I2,比较I1和I2的大小,请你评估:他们的方案是 (选填“可行”或“不可行”)。
(5)另一组同学连成了如图三所示的电路,当S1闭合、S2断开时,电压表示数为2.5V,当S1断开、S2闭合时,电压表示数为6V。请判断当S1断开、S2闭合时灯L2两端的电压为 V。当S1闭合、S2闭合时电压表示数为 V。
27.(5分)在探究影响导体电阻大小的因素时,小明、小红两位同学作出了如下猜想:
①导体的电阻与导体的长度有关
②导体的电阻与导体的横截面积有关
③导体的电阻与导体的材料有关
实验室提供了4根电阻丝,规格、材料如下表,为了验证上述猜想,他们设计了如图1所示的实验电路。
(1)小明同学还没有把电流表接入电路时,发现电流表的指针情况如图2甲A1所示,这时他应该对电流表进行 。
(2)若小明同学把电流表的错误纠正后,实验时又发现电流表的指针偏转如图2乙A2所示,造成这种情况的原因是电流表的 。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
(3)为了验证上述猜想①,应该选用编号为 两根电阻丝进行实验;分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:长度和横截面积相同时,导体的电阻与导体的 有关;
(4)在最近几年,我国城乡许多地区进行了输电线路的改造,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,这样就 了输电线的电阻(选填“增大”或“减小”)。
28.(7分)现有下列器材:学生电源(6V),电流表(0﹣0.6A,0﹣3A)、电压表(0﹣3V,0﹣15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干,利用这些器材探究“电压不变时,电流与电阻的关系”
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路。(要求连线不得交叉)
(2)连接电路时,开关应该 。
(3)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于 端(选填“A”或“B”)。
(4)实验中依次接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论 。
(5)上述实验中,小强用5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10Ω的电阻接入电路,闭合开关,向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,使电压表示数为 V时,读出电流表的示数。
(6)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器 。
A.50Ω1.0AB.30Ω1.0AC.20Ω1.0A。
五.计算题(本大题共3小题,29题6分,30题7分,31题8分,共21分)
29.(6分)小雪用天然气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃,消耗的天然气体积为1m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为3×107J/m3.求:
(1)天然气完全燃烧放出的热量;
(2)水吸收的热量;
(3)该热水器工作时的效率。
30.(7分)如图所示的电路,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器R标有“50Ω,2A”字样。
(1)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2,求电流表的示数I1。
(2)保持滑片P在最右端,闭合S1、S2,电流表示数I=0.6A,求R2的阻值。
(3)将滑片P移至某一位置,闭合S1、S2,电流表示数为0.68A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
31.(8分)亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路。其电路原理如图所示,电源电压保持不变。电压表量程为0~3V,R0是定值电阻,阻值为150Ω,R1是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图所示。闭合开关S后,当环境温度为20℃时,此时电压表的示数为1.5V求:
(1)通过R1的电流为多少?
(2)电源电压为多少?
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值,则此电路所允许的最高环境温度是多少?
福建省漳州市东盛教育集团2022-2023学年九年级上学期期中联考物理试题
参考答案与试题解析
一、选择题(每小题2分,共28分)
1.(2分)电流的单位是用下列哪位物理学家的名字命名的( )
A.安培 B.帕斯卡 C.牛顿 D.法拉第
【分析】根据对常见物理量及其单位的掌握作答。
【解答】解:在物理学中,
A、安培是电流的基本单位。故A符合题意;
B、帕斯卡是压强的基本单位。故B不符合题意;
C、牛顿是力的基本单位。故C不符合题意;
D、法拉第是电容的基本单位。故D不符合题意。
故选:A。
【点评】此题考查的是我们对常见物理量及其单位的掌握情况,属于识记性知识的考查,比较简单,容易解答。
2.(2分)“二十四节气”是中华民族智慧的结晶,对下列节气谚语中的物态变化分析正确的是( )
A.“惊蛰云不停,寒到五月中”,云的形成是升华现象
B.“伏天三场雨,薄地长好麻”,雨的形成是汽化现象
C.“小寒冻土,大寒冻河”,河水结冰是熔化现象
D.“霜降有霜,米谷满仓”,霜的形成是凝华现象
【分析】根据物态变化的知识逐一分析:物体由固态变为液态的过程叫熔化,物体由气态变为液态的过程叫液化,物体由液态变为气态的过程叫汽化;物体由气态直接变为固态的过程叫凝华,物体由固态直接变为气态的过程叫升华。
【解答】解:A、云是空气中的水蒸气变成的小水珠,由气态变为液态,属于液化现象,故A错误。
B、雨是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴,属于液化现象,故B错误。
C、河水结冰是由液态变为固态,是凝固现象,故C错误。
D、霜是空气中的水蒸气遇冷变成的固态小冰晶,是凝华现象,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查物态变化的概念,掌握六种物态变化的状态变化是解决此题的关键。
3.(2分)以下的估测,符合实际的是( )
A.淋浴时水的温度约为70℃
B.冰箱冷冻室中的温度约为2℃
C.健康成年人的体温约为38℃
D.让人感觉舒适的温度约为25℃
【分析】此题考查我们对常见物体或环境温度的认识,结合对生活的了解和对温度单位摄氏度的认识,选出符合实际的选项。
【解答】解:ACD、正常情况下,人的体温在36℃~37℃之间,变化幅度很小;淋浴时水的温度应该略高于体温,在40℃左右,不可能达到70℃;感觉舒适的温度在25℃左右。故AC不符合实际,D符合实际;
B、冰箱冷冻室的温度可达﹣18℃。故D不符合实际。
故选:D。
【点评】估测法是利用物理概念、规律、物理常数和常识对物理量的数值、数量级进行快速计算以及对取值范围合理估测的方法。
4.(2分)下列事例中,通过热传递改变物体内能的是( )
A.晒太阳 B.压缩空气 C.搓手取暖 D.钻木取火
【分析】解决此类问题要知道改变物体内能的方式有两种:做功和热传递,热传递过程是能量的转移过程,而做功过程是能量的转化过程。
【解答】解:
A、晒太阳取暖,是人从太阳吸收热量,使人的内能增加、温度升高,属于热传递改变物体的内能,故A符合题意。
B、压缩空气,机械能转化为内能,空气温度升高,是利用做功来改变物体内能的,故B不合题意。
C、双手互搓,是摩擦生热现象,是通过摩擦做功的方法,使手的内能增大、温度升高,故C不合题意。
D、钻木取火,是摩擦生热现象,是通过摩擦做功的方法,使木头的内能增大、温度升高,故D不合题意。
故选:A。
【点评】此题是考查对做功和热传递改变物体内能的辨别,是中考热点,属于基础题目。
5.(2分)2022年6月5日上午,神舟十四号载人飞船搭载长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,3名航天员将在太空进行为期6个月的科学实验探究和生活。长征二号F遥运载火箭用了液态氢作燃料,主要原因是液态氢的( )
A.密度大 B.热值高 C.沸点高 D.燃点高
【分析】热值是燃料的一种特性,质量相同的不同燃料完全燃烧,热值高的燃料,放出的热量多。
【解答】解:长征二号F遥运载火箭用了液态氢作燃料,主要原因是液态氢热值高,相同质量的液态氢和其它燃料相比,完全燃烧放出的热量更多。
故选:B。
【点评】本题考查对燃料热值概念的理解和掌握,是一道基础题。
6.(2分)有两杯水,里面都有没熔化的冰块,一杯在阳光下,一杯在荫凉处,则( )
A.在阳光下的水的温度高
B.在荫凉处的水的温度高
C.两杯水温度的高低无法进行比较
D.两杯水的温度一样高
【分析】规定:一标准大气压下冰水混合物的温度是0℃,不论冰多一些还是水多一些,不论环境温度是高是低,冰水混合物的温度都是0℃。
【解答】解:冰水混合物的温度都是0℃。
故选:D。
【点评】本题选项中的阳光下、阴凉处 都是干扰条件。
7.(2分)下列事例中不是利用水的比热容大的特性的是( )
A.夏天。在地上洒水会感到凉快
B.北方楼房内的“暖气”用水作为介质
C.海边昼夜温差变化比沙漠中小
D.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
【分析】水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多;吸收或放出相同的热量,水升高或降低的温度少,据此分析。
【解答】解:
A、夏天在地上洒水感到凉快是利用了水的蒸发吸热,而不是利用水的比热容大的特点,故A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,所以北方楼房内的“暖气”用水作为介质,故B不符合题意;
C、沿海地区和沙漠地区相比,沿海地区水多,水的比热容大,在相同的吸放热条件下,水的温度变化小,冬暖夏凉,昼夜温差小;沙漠地区多砂石,砂石的比热容较小,在相同的吸热条件下,砂石的温度变化大,故C不符合题意;
D、生物体内水的比例很高,在外界环境温度升高时,生物体即使吸收较多的热量,由于水的比热容较大,体温不会升的过高;同理在在外界环境温度降低时,由于水的比热容较大,即使放出较多的热量,体温也不会过低,所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度,以免温度变化太快对生物体造成损害,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】本题考查了蒸发吸热、水的比热容大的特点的应用,应用所学知识,解释了实际问题,体现了新课标的要求,属于中考热点题目。
8.(2分)下列材料可用来制作避雷针的是( )
A.铜 B.橡胶 C.玻璃 D.陶瓷
【分析】避雷针是把雷电引入大地,所以利用导体制作避雷针,常见的导体包括:人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等。
【解答】解:A、铜是导体,可以制作避雷针,故A正确。
BCD、橡胶、玻璃和陶瓷都是绝缘体,不能制作避雷针,故B、C、D错误。
故选:A。
【点评】避雷针实际上是引雷针,避雷针一定用导体制作,本题也是考查导体和绝缘体的习题。
9.(2分)下列关于厨房中发生的生活现象,说法正确的是( )
A.烧水时,发现水温达不到100℃就沸腾了。是因为气压高于标准大气压
B.打开锅盖看到“白气”,这是汽化现象
C.取出存放在冰箱中的冰糕,发现包装外层出现小水珠,这是液化现象
D.把食盐放进水里,一会儿水变成了盐水,这是熔化现象
【分析】(1)物态变化共有六种:①熔化是物质由固态变为液态;②凝固是物质由液态变为固态;③汽化是物质由液态变为气态;④液化是物质由气态变为液态;⑤升华是物质由固态变为气态;⑥凝华是物质由气态变为固态。
(2)解决此题的关键是知道物态变化的名称,知道物质从固态变为液态的过程是熔化现象,依据各选项中的物态变化进行分析即可。
【解答】解:
A、在高山上烧水,水温低于100℃就沸腾了,这是因为高山上气压低,水的沸点低,故A错误;
B、白气是空气中的水蒸气形成的小水珠,是液化现象。故B错误;
C、从冰箱中取出的冰糕温度低于气温,空气中的水蒸气遇冷由气态液化为液态小水滴,附着在冰糕的包装上,故C正确;
D、将食盐放到水中,一会儿水就变咸了,这是溶化过程,是扩散现象,故D错误。
故选:C。
【点评】判断物态变化主要看物体由什么状态变为什么状态,然后根据各种物态变化的概念得出结论;物态变化知识是中考必考的知识点,需要掌握。
10.(2分)家庭电路中正在使用的节能灯的电流约为( )
A.0.1mA B.0.1A C.1A D.10A
【分析】首先估计节能灯的功率,然后利用I=得到电流。
【解答】解:节能灯的功率一般在20W左右,工作电流为I==≈0.1A。
故选:B。
【点评】物理学中,对各种物理量的估算能力,是我们应该加强锻炼的重要能力之一,这种能力的提高,对我们的生活同样具有很大的现实意义。
11.(2分)小明家所在的小区安装了自动售水机。售水机既可以通过刷卡闭合“感应开关”,接通供水电机取水,也可以通过投币闭合“投币开关”,接通供水电机取水;光线较暗时“光控开关”自动闭合,接通灯泡提供照明。以下简化电路符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据题意可知,刷卡和投币都可以使电动机工作;光控开关控制照明灯。
【解答】解:
由题知,售水机既可以通过刷卡闭合“感应开关”,接通供水电机取水,也可以通过投币闭合“投币开关”,这说明刷卡和投币互不影响,故感应开关和投币开关应是并联的;
光线较暗时“光控开关”自动闭合,接通灯泡提供照明,这说明灯泡能独立工作,故灯泡与电动机是并联的;结合图示可知,只有A符合题意,BCD不符合题意。
故选:A。
【点评】(1)开关控制用电器时开关和用电器是串联的,用电器和用电器之间是并联的。
(2)根据实际需要学会设计串联电路和并联电路。
12.(2分)一段长1m的电阻丝,下列做法能使它的电阻增大的是( )
A.对折 B.剪掉一半
C.外表涂绝缘层 D.长度拉伸为原来的2倍
【分析】电阻是导体本身的性质,其大小与导体的长度、横截面积、材料、温度有关系。
【解答】解:
A、电阻丝对折后,导体的长度减小,横截面积增大,则导体的电阻减小,故A错误;
B、把电阻丝剪掉一半,电阻丝的长度变短,电阻减小,故B错误;
C、外表涂绝缘层不会改变电阻的大小,故C错误;
D、电阻丝长度拉伸为原来的2倍后,导体的长度增大、而横截面积减小,导体的电阻增大;故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了影响电阻大小的因素,属于基本内容,比较简单。
13.(2分)如图所示电路,电源电压恒为3V,电路中各元件连接正确且均完好,导线连接牢固且电流表、电压表接入量程合理,R1,R2为定值电阻,则下列说法正确的是( )
A.当S1,S2都断开时,示数为零,示数为零
B.当S1,S2都闭合时,示数为3V,有示数
C.当S1闭合S2断开时,示数为3V,有示数
D.当S1断开S2闭合时,示数为零,示数为零
【分析】分析清楚电路结构,确定各电路元件的连接方式,然后确定各电表的示数。
【解答】解:A、由图示电路图可知,当S1,S2都断开时,电路断路,电路电流为零,电流表示数为零,电压表直接接在电源两端,电压表示数等于电源电压3V,故A错误;
B、由图示电路图可知,当S1,S2都闭合时,电阻R1被短路,只有电阻R2接入电路,电压表测电源电压,电压表示数为3V,电流表测电路电流,电流表有示数,故B正确;
C、由图示电路图可知,当S1闭合S2断开时,两电阻串联接入电路,电压表测电阻R2两端电压,电压表示数小于电源电压3V,故C错误;
D、由图示电路图可知,当S1断开S2闭合时,电路断路,电路电流为零,电流表示数为零,电压表接在电源两端,电压表示数等于电源电压3V,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查了判断求电流表示数,分析清楚电路结构是正确解题的关键。
14.(2分)如图,电源电压10V保持不变,R=20Ω,虚线框内所有电阻阻值均未知。闭合开关,电流表示数为2A,如果用一个10Ω的定值电阻替换R,虚线框内的电阻均保持不变,则电流表示数将变为( )
A.1 A B.2.5 A C.3 A D.4 A
【分析】根据电路图可知,R与虚线框内的电阻并联,根据欧姆定律求出电路的总电阻,再根据并联电阻的特点可求虚线框内所有电阻的等效电阻,用一个10Ω的定值电阻替换R,虚线框内的电阻均保持不变,再根据并联电阻的特点求出此时并联的总电阻,最后根据欧姆定律求出电流表示数。
【解答】解:根据电路图可知,R与虚线框内的电阻并联;
由I=可得,电路的总电阻:R并===5Ω,
虚线框内所有电阻的等效电阻为R′,由并联电路电阻的特点:
=+,代入数据,=+,
解得R′=Ω;
用一个10Ω的定值电阻替换R,虚线框内的电阻均保持不变,此时并联的总电阻R″:
=+,代入数据,=+,
解得,R″=4Ω,
电流表示数将变为:I′===2.5A,
故选:B。
【点评】本题主要考查并联电路的特点和欧姆定律的使用,认清电路是关键。
二、填空题(每小题2分,共12分)
15.(2分)如图所示是某单缸四冲程汽油机的 压缩 冲程,此过程中燃料混合物的内能 增大 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
【分析】如图所示,进气门关闭、排气门打开,活塞上移,据此判断是哪一个冲程;知道在压缩冲程中是机械能转化为内能的过程。
【解答】解:如图,进气门、排气门都关闭,活塞上移,是压缩冲程;该冲程中压缩燃料混合物对燃料混合物做功,机械能转化为内能,使燃料混合物的内能增加,温度升高。
故答案为:压缩;增大。
【点评】本题考查了汽油机四冲程的判断、能量的转化,属于基础题。
16.(2分)2022年北京冬奥会采用新技术打造“最美的冰”,将液态二氧化碳打入地板管道,二氧化碳迅速汽化 吸 热,使地板温度骤降,在地板上洒水即可冻成冰面;压缩机再将管道排出的二氧化碳压缩 液化 (填物态变化)循环使用,排出的余热用于生活用水、融冰池融冰等。
【分析】物质由液态变为气态叫做汽化,汽化的过程中需要吸收热量;物质由气态变为液态叫做液化,液化的过程中需要放出热量。
【解答】解:液态二氧化碳汽化的过程中需要吸热,所以地板温度骤降,在地板上洒水即可冻成冰面;
压缩机再将管道排出的二氧化碳压缩会液化,液化的过程中要放热。
故答案是:吸;液化。
【点评】分析生活中的热现象属于哪种物态变化,关键要看清物态变化前后,物质各处于什么状态;另外对六种物态变化的吸热和放热情况也要有清晰的认识。
17.(2分)打开电冰箱冷藏室门时,冰箱内的照明灯泡就发光,此时“冰箱门”相当于一个 开关 ;冰箱的照明灯泡和压缩机的连接方式是 并联 。
【分析】(1)冰箱门能控制冰箱内的灯泡,冰箱门相当于电路中的开关;
(2)串联电路电流只有一条路径,各处电流相等,用电器不能独立工作;并联电路:电流有两条或两条以上路径,各用电器可以独立工作。
【解答】解:
(1)打开电冰箱冷藏室门时,冰箱内的照明灯泡就发光,关闭电冰箱门,冰箱内的照明灯泡就熄灭,说明冰箱门相当于一个开关;
(2)冰箱内的照明灯泡与冰箱的压缩机可以独立工作,所以灯泡和压缩机是并联的。
故答案为:开关;并联。
【点评】本题通过冰箱考查了电路的组成部分,以及相应的作用,属于基础题目。
18.(2分)如图是一个充电宝同时给三部手机充电的情景。此时充电宝相当于电路中的 电源 ,若拔掉其中一部手机,则通过充电宝的总电流将 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】(1)电路中消耗电能的元件叫用电器,提供电能的元件叫电源。
(2)并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
【解答】解:充电宝同时给三部手机充电,此时充电宝相当于电路中的电源。若拔掉其中一部手机,则通过充电宝的总电流将变小,因为干路电流等于各支路电流之和,各支路电流不变,由3个支路变为2个支路,所以总电流变小。
故答案为:电源;变小。
【点评】知道电路中各元件的作用,理解并联电路的特点,可解答此题。
19.(2分)如图所示电路中,电源电压不变,开关S闭合,若此时R1、R2串联,且甲、乙两表指针偏转幅度相同,则甲、乙两表的示数之比为 5:1 ,此时,R1、R2的电压之比为 4:1 。
【分析】当开关S闭合,R1、R2串联,甲、乙两表为电压表,甲电压表测量电源电压,乙电压表测量R2两端的电压,甲、乙两表指针偏转幅度相同,甲电压表选用大量程,乙电压表选用小量程,根据两个量程的关系判断出甲、乙两表的示数之比;根据串联电路的电压特点求出两电阻两端的电压之比。
【解答】解:由题知,当开关S闭合,R1、R2串联,则根据电路图可知甲、乙两表均为相当于断路的电压表,甲电压表测量电源电压,乙电压表测量R2两端的电压;
由串联电路的电压特点可知,甲电压表的示数应大于乙电压表的示数,而甲、乙两表指针偏转幅度相同,说明甲电压表选用大量程,乙电压表选用小量程,
因为当偏转角度相同时,大量程的示数为小量程示数的5倍,即U甲=5U乙,故甲、乙两表的示数之比为=,
根据串联电路的电压特点,则R1、R2的电压之比为===。
故答案为:5:1;4:1。
【点评】本题考查了串联电路的电压特点,关键是开关闭合时电表类型和电表所测电路元件的判断。
20.(2分)如图所示的电路中,闭合开关S,发现灯L不亮,电压表有示数。不考虑灯L和电阻R同时出现故障的情况:
(1)该电路中存在的故障可能是 灯L短路 或 电阻R断路 。
(2)为进一步确定故障,小华同学将一个电流表正确串联在该电路中,闭合开关S,观察电流表的示数情况:若电流表有示数,说明故障是 灯L短路 ;若电流表无示数,说明故障是 电阻R断路 。
【分析】(1)灯L不亮,说明灯被短路或电路某处有断路;
(2)电压表有示数,电压表的正负接线柱到电源正负极的连接是连通的,与电压表并联的部分内部可能出现断路。
【解答】解:(1)闭合开关S后小灯泡不发光,原因有二:一是电灯被短路,灯不亮,电压表测量电阻R两端的电压,有示数;
二是,电阻R断路,电路中无电流,但电压表的正负接线柱到电源正负极的连接是连通的,电压表有示数;
(2)将一个电流表正确串联在该电路中,若电流表有示数,说明故障是灯L短路;若电流表无示数,说明故障是电阻R断路。
故答案为:(1)灯L短路;电阻R断路;
(2)灯L短路;电阻R断路。
【点评】本题考查了根据电压表的示数的变化判断电路故障,若电压表有示数,说明电压表与电源能相通,电压表两接线柱之间有断路;若电压表无示数,说明电压表被短路或与电源不能相通。
三.作图题(每小题2分,共4分)
21.(2分)根据如图所示的实物连线图,在虚框内画出对应的电路图。(要求连线要横平竖直,尽量使电路图简洁美观)
【分析】由实物图可知,两灯泡并联,开关S控制整个电路,S2控制L2,根据实物图完成电路图即可。
【解答】解:电流从正极开始分支,一支经灯泡L1,另一支经开关S2、灯泡L2,然后两支汇合共同经过开关S1回到电源负极。如图所示:
【点评】该题考查了电路图的画法,根据实物图画电路图,要注意电路图与实物图的连接方式和顺序要一致。
22.(2分)请你在图中所示电路的〇内填上适当的电表符号,使两只灯泡串联在电路中。
【分析】根据要求(两灯串联)、电流表要串联在电路中,电压表应与被测用电器并联,确定两表是电流表还是电压表。
【解答】解:要使两灯串联,从电源正极流出的电流先后流经开关、甲电表、两个灯回到负极,甲电表为电流表;乙电表与上面的灯并联,为电压表,如图所示:
【点评】解答本题要明确电流表要与所测用电器串联、电压表要与所测用电器并联。
四.简答题(4分)
23.(4分)小明发现学校图书馆配有的二氧化碳灭火器贴有如下说明,请运用所学知识回答以下问题:
二氧化碳灭火器(内贮液态二氧化碳)
1.使用方法:先拔出保险销,再压合压把,喷嘴对准火焰根部喷射。
2.注意事项:使用时要尽量防止皮肤因直接接触喷简和喷射胶管而造成冻伤。扑救电器火灾时如果电压超过600V,切记要先切断电
源后再灭火。
(1)灭火器使用时,二氧化碳发生的物态变化与吸放热情况。
(2)二氧化碳喷出时,喷筒和喷射胶管温度降低的原因。
【分析】(1)物质由液态变为气态的过程,叫汽化,汽化吸热;
(2)物体对外做功,自身内能减小,温度降低。
【解答】答:(1)灭火器使用时,液态二氧化碳发生汽化,这一过程要吸收热量;
(2)二氧化碳喷出时,对外做功,自身的内能减小,温度降低,因此,喷筒和喷射胶管温度降低。
【点评】本题以二氧化碳灭火器为内容,考查了物态变化知识和做功改变物体的内能,属基础题。
五.实验探究题(本大题共5小题,除标注处,其余每空1分,共31分)
24.(6分)在探究“固体熔化时温度变化规律”的实验中,取两个相同的试管A、B,在A试管中放入蜂蜡,在B试管中放入冰,已知蜂蜡是非晶体,冰是晶体,且蜂蜡的沸点高于水的沸点。如图甲所示将两个试管放入同一杯水中加热。请你完成下面探究实验:
(1)组装实验器材时,应按照的顺序是 自下而上 (选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)开始实验后,某一时刻B试管中温度计的示数如图甲所示,温度为 ﹣4 ℃。
(3)两种物质熔化前后温度随时间变化关系的图像如图乙所示,通过分析图像可知,晶体熔化的特点是:持续吸热, 温度保持不变 。
(4)第22min时B试管中的水 不能 (选填“能”或“不能”)沸腾,原因是 B试管内的水温度达到沸点,但不能从烧杯内的水中继续吸热 ;从第18min到第22min,蜂蜡的内能 不变 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
【分析】(1)需用酒精灯外焰加热,温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中,但不能碰到容器壁和容器底,所以组装器材时按照自下而上的顺序进行;
(2)根据温度计的分度值读数;
(3)晶体在熔化过程中,不断吸收热量,温度保持不变;
(4)液体沸腾必须满足两个条件:①达到沸点,②继续吸热。
【解答】解:(1)需用酒精灯外焰加热,温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中,但不能碰到容器壁和容器底,所以组装器材时按照自下而上的顺序进行;
(2)由图甲可知,温度计的分度值为1℃,温度在0℃以下,故示数为﹣4℃;
(3)由图乙知,4min到10min是冰的熔化阶段,此过程中不断吸热,温度保持不变;
(4)液体沸腾的必须满足两个条件:①达到沸点,②继续吸热;
由乙图可知,冰熔化为水后和蜂蜡的温度升高到98℃时温度都不再升高,说明烧杯内的水已沸腾,且沸点为98℃,由图知在22min时,B试管内的水温度达到沸点,但不能从烧杯内的水中继续吸热,故不能沸腾; 从第18min到第22min,蜂蜡的温度保持和水的沸点温度98℃相同,故不能从烧杯内的水中吸热,内能不变。
故答案为:(1)自下而上;(2)﹣4;(3)温度保持不变;(4)不能;B试管内的水温度达到沸点,但不能从烧杯内的水中继续吸热;不变。
【点评】本题考查了晶体熔化特点以及液体沸腾的特点,难度不大。
25.(7分)如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等,烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择 甲乙 两图进行实验,燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 温度计升高的温度 来反映的(选填“温度计升高的温度”或“加热时间”)。
(2)若想利用上述装置估测燃料的热值,那么还需要补充的实验仪器是 天平 ,利用此实验方法计算出的热值将比真实值 偏小 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)比较不同物质吸热升温的特点,应选择 甲丙 两图进行实验,如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体,吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示,由图可以看出, b 液体的比热容较大。要使a和b升高相同的温度,应给 b 加热更长的时间。
【分析】(1)(2)为了比较热值大小,燃烧相同质量不同的燃料,加热质量相同的同种液体,根据Q=cm△t,液体升温越高,则燃料放出的热量越多,根据q=,这种燃料热值越大,据此分析;
根据燃料放出的热量不能全部被液体吸收分析;
(2)比较不同物质吸热升温的特点,则需要燃烧相同的燃料(确保相同时间放出的热量相同),加热相同的时间,比较质量和初温相同的液体升高的温度,比较温度的变化,温度升高越多,则吸热能力越小;
(3)我们使用相同的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;
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。
【解答】解:
(1)比较不同燃料的热值,要燃烧不同的燃料,加热质量相同的同种液体,应选择甲、乙两图进行实验,燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过温度计升高的温度来反应的;
(2)要燃烧相同质量不同的燃料,若想利用上述装置估测燃料的热值,那么还需要补充的实验仪器是天平,因燃料放出的热量不能全部被液体吸收分析,故利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏小;
(3)比较不同物质吸热升温的特点,则需要燃烧相同的燃料,加热相同的时间,比较质量和初温相同的液体升高的温度,比较温度的变化,应选择甲、丙两图进行实验,如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体,吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示,升高相同的温度,b加热时间长,b液体的比热容较大,据此推理,要使a和b升高相同的温度,应给b加热更长的时间。
故答案为:(1)甲乙;温度计升高的温度;(2)天平;偏小;(3)甲丙;b;b.
【点评】本题比较不同物质吸热升温的特点和测燃料的热值,考查两实验相同和不同之处及控制变量法、转换法的应用、比较吸热能力的方法,为热学中的重要实验.
26.(6分)学习小组在组成串并联电路的实验中。
(1)小刚连接了如图一所示电路,如果合上开关,电路所处的状态是, 短 路(选填“通”、“断”或“短”)。
(2)小刚想将电路全部拆散,重新连接,小强认为只需拆除 c (选填“a、b、c、d、e”)这一根导线,就能成为串联电路。小强将多余的线拆除以后,闭合开关S时,小灯泡L1、L2都不亮,用一段导线的两端接触A、B两点时,两灯都不亮;接触C、D两点时,两灯也不亮;接触E、F两点时,只有灯L1亮。对此,下列判断中正确的是 B 。
A.灯L1断路
B.灯L2断路
C.开关S断路
D.灯L2短路
(3)小强认为,在小刚最初连接的电路中,如果只改动一根导线就能成为两灯并联的正确电路,请在图中把你要移接的导线上打上“×”号,并画出改动后的导线。
(4)小马和小程想比较并联电路中L1和L2中的电流的大小关系,他们的方案是:按照图二所示的电路,只闭合S1测出L1中的电流I1,只闭合S2测出L2中的电流I2,比较I1和I2的大小,请你评估:他们的方案是 不可行 (选填“可行”或“不可行”)。
(5)另一组同学连成了如图三所示的电路,当S1闭合、S2断开时,电压表示数为2.5V,当S1断开、S2闭合时,电压表示数为6V。请判断当S1断开、S2闭合时灯L2两端的电压为 3.5 V。当S1闭合、S2闭合时电压表示数为 6 V。
【分析】(1)导线将电源两极连接起来的电路叫短路;短路时,用电器都不能工作,电源将被烧坏;
(2)串联电路中,电流只有一条路径;串联电路中两灯泡都不亮,说明电路出现断路,根据导线连接的位置以及灯泡的发光情况判断电路断路的位置;
(3)并联电路中,电流有两条或多条路径;
(4)连接电流表时要注意电流从正接线柱流入,从负接线柱流出;
(5)由电路图可知,两灯泡串联,当S1闭合、S2断开时,电压表测L1两端的电压;当S1断开、S2闭合时,电压表测电源的电压;根据串联电路的电压特点求出L2两端的电压。S1和S2同时闭合,则灯L1两端电压为电源电压,灯L2被短路,两端的电压为0V。
【解答】解:(1)根据电路图可知,电源两极直接用导线连接起来,形成了电源短路,因此两灯泡都不发光;
(2)根据电路图可知,拆除c这一根导线,电流从电源正极依次经过两个灯泡回到电源负极,因此两灯串联连接;小强将多余的c导线拆除以后,闭合开关S时,小电灯L1、L2都不亮,说明电路出现了断路;
用一段导线的两端接触A、B两点时,两灯都不亮,说明开关完好;接触C、D两点时,两灯也不亮;接触E、F两点时,只有灯L1亮,说明灯L2断路,故选B;
(3)使两灯成为并联的电路。从电源的正极出发,经开关分别流入两个灯泡、然后汇合流回电源的负极。如图:
(4)按照图二所示的电路,只闭合S1如果能测出L2中的电流I1,则电流表下边的接线柱为负接线柱,上边为正接线柱;但当只闭合S2测L1中的电流I2时,电流从负接线柱流入了,即电流表的正负接线柱接反了,故他们的方案不可行;
(5)由电路图可知,当S1闭合、S2断开时,两灯泡串联,电压表测L1两端的电压,所以灯L1两端的电压U1=2.5V;当S1断开、S2闭合时,两灯泡串联,电压表测电源的电压,所以电源电压U=6V;根据串联电路的电压特点可知,灯L2两端的电压U2=U﹣U1=6V﹣2.5V=3.5V;S1、S2均闭合时,L2被短路,电路为L1的简单电路,电压表测量电源的电压,则电压表示数为6V。
故答案为:(1)短;(2)c;B;(3)不可行;(4);(5)3.5;6。
【点评】本题考查了连接电路的注意事项、故障分析、电路的状态的识别、电路的改正及短路的危害,能正确区别串并联电路。
27.(5分)在探究影响导体电阻大小的因素时,小明、小红两位同学作出了如下猜想:
①导体的电阻与导体的长度有关
②导体的电阻与导体的横截面积有关
③导体的电阻与导体的材料有关
实验室提供了4根电阻丝,规格、材料如下表,为了验证上述猜想,他们设计了如图1所示的实验电路。
(1)小明同学还没有把电流表接入电路时,发现电流表的指针情况如图2甲A1所示,这时他应该对电流表进行 校零 。
(2)若小明同学把电流表的错误纠正后,实验时又发现电流表的指针偏转如图2乙A2所示,造成这种情况的原因是电流表的 量程选小了 。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
(3)为了验证上述猜想①,应该选用编号为 A、B 两根电阻丝进行实验;分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:长度和横截面积相同时,导体的电阻与导体的 材料 有关;
(4)在最近几年,我国城乡许多地区进行了输电线路的改造,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,这样就 减小 了输电线的电阻(选填“增大”或“减小”)。
【分析】(1)电流表使用之前要校零;
(2)电流表的量程有两个,指针偏转大,说明电路中的电流大或电流表的量程小;
(3)影响导体电阻大小的因素:导体的材料、长度、横截面积和温度,在研究电阻与其中某个因素的关系时,要采用控制变量法的思想,要研究导体的电阻大小与一个量之间的关系,需要保持其它量不变;
(4)影响电阻大小的因素有材料、长度和横截面积,当材料和长度都一定时,导线的横截面积越大,导线的电阻值就会越小。
【解答】解:(1)由图可知,接入电路前电流表的指针没有指在0刻度线处,所以电流表要校零;
(2)电流表的指针偏转大,说明电流表的量程选小了;
(3)探究导体的电阻与导体的长度有关时,需要控制横截面积和材料相同,长度不同,故应该选择A、B进行对比;
A、D两根电阻丝长度与横截面积相同而材料不同,分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:长度和横截面积相同时,导体的电阻与导体的材料有关;
(4)细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,导线的横截面积增大了,电阻值减小了,导线上消耗损失的电能也就减小了,从而起到节能的效果。
故答案为:(1)校零;(2)量程选小了;(3)A、B;材料;(4)减小。
【点评】本题是一道实验题,考查了影响导体对电流的阻碍作用与导体的长度、材料和横截面积的关系,解题时注意控制变量法的应用,分析实验数据,根据导体条件的不同及对应的实验数据的不同得出结论,是正确解题的前提与关键。
28.(7分)现有下列器材:学生电源(6V),电流表(0﹣0.6A,0﹣3A)、电压表(0﹣3V,0﹣15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干,利用这些器材探究“电压不变时,电流与电阻的关系”
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路。(要求连线不得交叉)
(2)连接电路时,开关应该 断开 。
(3)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于 A 端(选填“A”或“B”)。
(4)实验中依次接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论 电压一定时,导体中的电流与电阻成反比 。
(5)上述实验中,小强用5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10Ω的电阻接入电路,闭合开关,向 A (选填“A”或“B”)端移动滑片,使电压表示数为 2 V时,读出电流表的示数。
(6)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器 A 。
A.50Ω1.0AB.30Ω1.0AC.20Ω1.0A。
【分析】(1)将电压表与电阻并联,滑动变阻器与电阻串联,且要接一上一下;
(2)为防止电路中的电流过大烧坏电路元件,连接电路中时开关应断开;
(3)合开关前滑动变阻器处于最大阻值处;
(4)分析图丙中图象,曲线上每一点对应的电流和电阻的乘积相等,据此得出结论;
(5)将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后,电路中的总电阻变大,电路中的电流减小,滑动变阻器两端的电压减小,根据串联电路的电压特点可知定值电阻两端的电压变大,要使定值电阻两端的电压不变,应减小电路中的电流,增大滑动变阻器接入电路中的电阻,直到电压表的示数达到原来的示数不变;
(6)由图丙找出实验时电路的最小电流,由串联电路的特点及欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值,据此确定滑动变阻器的最小的最大阻值。
【解答】解:(1)将电压表与电阻并联,滑动变阻器与电阻串联,已接了下面一个接线柱,可再接上面任意一个接线柱,如图所示:
(2)为保护电路,连接电路时,开关应该处于断开状态;
(3)闭合开关前,滑动变阻器应该滑到最大阻值处的A端;
(4)分析图丙图象,曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2V,由此得出结论:电压一定时,导体中的电流与电阻成反比;
(5)将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后,定值电阻两端的电压增大,要使电压表的示数不变,应减小电路中的电流,增大滑动变阻器接入电路中的电阻即滑片向A移动,直到电压的示数达到2V为止;
(6)由图丙知,电路的最小电流I=0.1A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U滑=U﹣UR=6V﹣2V=4V,
由I=可得,滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑===40Ω,
则选用变阻器的规格为“50Ω 1.0A”。
故答案为:
(1)如上图所示;(2)断开;(3)A;(4)电压一定时,导体中的电流与电阻成反比;(5)A;2;(6)A。
【点评】本题通过实验探究考查了实物图的连接、滑动变阻器的正确使用、串联电路特点和欧姆定律的应用,分析图象获取信息和利用好控制变量法是解题的关键。
五.计算题(本大题共3小题,29题6分,30题7分,31题8分,共21分)
29.(6分)小雪用天然气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃,消耗的天然气体积为1m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为3×107J/m3.求:
(1)天然气完全燃烧放出的热量;
(2)水吸收的热量;
(3)该热水器工作时的效率。
【分析】(1)由Q放=Vq可求出天然气完全燃烧放出的热量;
(2)知道水的质量、水的比热容,求出水温度的升高值,利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量;
(3)水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出的热量之比等于燃气灶的效率。
【解答】解:(1)天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=1m3×3×107J/m3=3×107J;
(2)水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(50℃﹣20℃)=1.26×107J;
(3)燃气灶的效率:
η=×100%=×100%=42%。
答:(1)天然气完全燃烧放出的热量为3×107J;
(2)水吸收的热量为1.26×107J;
(3)该热水器工作时的效率是42%。
【点评】本题主要考查了燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq、Q吸=cm△t=cm(t﹣t0)和效率公式的掌握和运用,属于基础题目。
30.(7分)如图所示的电路,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器R标有“50Ω,2A”字样。
(1)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2,求电流表的示数I1。
(2)保持滑片P在最右端,闭合S1、S2,电流表示数I=0.6A,求R2的阻值。
(3)将滑片P移至某一位置,闭合S1、S2,电流表示数为0.68A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
【分析】(1)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2时,电路为R1最大阻值的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电流表的示数;
(2)保持滑片P在最右端,闭合S1、S2时,R1的最大阻值和R2并联,电流表测干路电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的并联求出R2的阻值;
(3)将滑片P移至某一位置,闭合S1、S2时,根据欧姆定律求出电流表示数为0.68A时的总电阻,利用电阻的并联求出此时滑动变阻器接入电路的阻值。
【解答】解:(1)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2时,电路为R1最大阻值的简单电路,电流表测电路中的电流,
则电流表的示数:
I1===0.12A;
(2)保持滑片P在最右端,闭合S1、S2时,R1的最大阻值和R2并联,电流表测干路电流,
电路中的总电阻:
R===10Ω,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,=+,即=+,
解得:R2=12.5Ω;
(3)将滑片P移至某一位置,闭合S1、S2时,电流表示数为0.68A时的总电阻:
R′===,
则=+,即=+,
解得:R1′=30Ω。
答:(1)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2,电流表的示数为0.12A;
(2)R2的阻值为12.5Ω;
(3)将滑片P移至某一位置,闭合S1、S2,电流表示数为0.68A,此时滑动变阻器接入电路的阻值为30Ω。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,解题时要注意方法的灵活性。
31.(8分)亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路。其电路原理如图所示,电源电压保持不变。电压表量程为0~3V,R0是定值电阻,阻值为150Ω,R1是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图所示。闭合开关S后,当环境温度为20℃时,此时电压表的示数为1.5V求:
(1)通过R1的电流为多少?
(2)电源电压为多少?
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值,则此电路所允许的最高环境温度是多少?
【分析】由电路图可知,定值电阻R0与热敏电阻R1串联,电压表测R0两端的电压;
(1)根据欧姆定律求出通过R1的电流;
(2)根据图(b)读出当环境温度为20℃时对应的R1的阻值,根据串联电路电流、电阻规律和欧姆定律求出电源电压;
(3)由图(b)可知,温度升高时,R1的阻值减小,根据串联电路的分压特点可知电压表的示数变大,当电压表的示数最大时电路所测的环境温度最高,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,利用欧姆定律求出R1的阻值,然后对照图(b)得出电路所允许的最高环境温度。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻R0与热敏电阻R1串联,电压表测R0两端的电压;
(1)由图(b)可知,电压表的示数为1.5V,在串联电路中,各处的电流是相同的,通过R1的电流与通过R0的电流相同,则:I1=I0===0.01A;
(2)当环境温度为20℃时,热敏电阻R1=250Ω,因串联电路的总电阻等于各分电阻之和,所以环境温度为20℃时,电路的总电阻:R=R1+R0=250Ω+150Ω=400Ω,
因串联电路中各处的电流相等,所以由I=可得,电源电压:U=I0R=0.01A×400Ω=4V;
(3)由题意可知,电压表示数允许的最大值为3V,此时电路能够测量的温度最高,
因串联电路中各处的电流相等,所以,此时电路中的电流为:I′===0.02A,
因串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,所以,此时R1两端的电压:U1′=U﹣U0′=4V﹣3V=1V,
此时热敏电阻的阻值:R1′===50Ω,
由图(b)可知,热敏电阻的阻值为50Ω时对应温度为100℃,即此电路所允许的最高环境温度为100℃。
答:(1)通过R1的电流为0.01A;
(2)电源电压为4V;
(3)此电路所允许的最高环境温度是多100℃。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的灵活运用,根据图象读出电阻和温度对应的值是解题的关键。
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