广东省佛山市南海外国语学校2022-2023学年九年级上学期期中考物理试卷(含答案)
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这是一份广东省佛山市南海外国语学校2022-2023学年九年级上学期期中考物理试卷(含答案),共36页。试卷主要包含了单项选择题,填空题,作图题,实验题,计算题,综合能力题等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年广东省佛山市南海外国语学校九年级(上)期中物理试卷
一、单项选择题(本大题7小题,每小题3分,共21分)。
1.(3分)通常情况下,下列都属于导体的一组物质是( )
A.大地、食盐水 B.铝、陶瓷
C.空气、石墨 D.塑料、人体
2.(3分)如图为汽油机工作循环中的两个冲程,关于这两个冲程的说法正确的是( )
A.甲图所示冲程中,汽缸内物体的内能不变
B.甲图所示冲程发生的能量转化主要是机械能转化为内能
C.乙图所示冲程是靠飞轮的惯性完成
D.乙图所示冲程为压缩冲程
3.(3分)如图所示电路图,能测出灯泡两端电压和通过灯泡电流的是( )
A. B.
C. D.
4.(3分)根据欧姆定律I=,下列说法正确的是( )
A.通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小
B.导体两端的电压越高,这段导体的电阻就越小
C.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
D.导体两端的电压越高,通过这段导体中的电流就越大
5.(3分)如图所示,闭合开关,灯L1、L2均不亮,小华用电压表去判断电路故障,当他将电压表接在L1两端时,电压表无示数;当他将电压表接在L2两端时,电压表有示数,由此可以判断( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.灯L1短路 D.灯L2短路
6.(3分)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关,将滑动变阻器的滑片由最右端向左移动至中点的过程中( )
A.灯泡的亮度变大 B.电流表的示数不变
C.电压表的示数变小 D.该电路总电阻变小
7.(3分)如图所示是元件A和B的U﹣I图象,下列说法正确的是( )
A.当元件A两端的电压为4V时,RA=0.2Ω
B.元件B两端的电压与通过它的电流成正比
C.将A和B串联接入某电源两端,电路中的电流为0.1A,则电路的总电阻为30Ω
D.将A和B并联接入电压为6V的电源两端,干路中的电流为0.3A
二、填空题(每空1分,共21分)
8.(3分)中华美食文化博大精深。刚出锅的“拔丝地瓜”香气四溢,这是 现象,说明 ;而当其冷却后,就闻不到香味了,这是因为该现象进行的快慢与 有关;制作“拔丝”用的糖浆,需要不断地加热、搅拌,主要通过 的方式改变糖浆的内能。“糖炒栗子”时锅中加入沙石,是因为砂石 ,温度上升得较快。
9.(3分)在烧瓶中盛有初温为10℃、质量是0.5kg的某种液体,用酒精灯加热,液体吸收了4.2×104J的热量,此时液体的温度升高到 ℃[液体比热容为2.8×103J/(kg•℃)]。若将烧瓶中的液体倒去一半,其液体的比热容 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。这种液体的吸热能力比水 (选填“强”或“弱”)。
10.(3分)如图所示,电源的上端为 极,通过灯泡的电流方向是 (选填“从左到右”或“从右到左”),金属导体中的电流方向与自由电子定向移动方向 (填“相同”或“相反”)。
11.(3分)如图甲所示,当开关闭合时,电流表测量的是通过 (填“L1”、“L2”或“L1和L2”)的电流。两个灯泡的连接方式是 联,电流表的指针偏转如图乙,其示数为 A。
12.(3分)如图所示,甲为一个调光台灯,电位器是调节其亮度的装置;乙为电位器的内部结构示意图,a、b、c是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮,则需将 (选填“a和b”、“a和c”或“b和c”)接线柱接入电路。现有电压为9V的电源,将一个标有“6V、0.5A”字样的小灯泡接入此电路中,为使小灯泡正常发光,需在此电路中 (选填“串联”或“并联”)一个阻值 Ω的电阻。
13.(3分)如图甲所示,已知电源电压为10V,将滑动变阻器滑片P移到最左端,闭合开关S,灯泡发光,电流表示数为0.2A,电压表示数如图乙所示,其示数为 V,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω,当滑片P向右移动的过程中灯泡亮度 (填“变亮”、“不变”或“变暗”)。
14.(3分)如图甲所示的电路中,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最左端移至最右端的过程中,电压表的示数U与滑动变阻器R2接入电路中电阻的变化关系如图乙所示,则电源电压为 V,R1的阻值为 Ω;当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为15Ω时,电流表的示数为 A。
三、作图题(第15(1)题2分,第15(2)题2分,第15(3)题3分,共7分)
15.(2分)请在图中画出定值电阻R的阻值随其两端电压U变化的大致图象。
16.(2分)在如图电路中,填入适当电流表或电压表的符号,使闭合开关S后灯L1和L2均能发光。
17.(3分)某船上装有平衡警示电路,其中S为重力开关,金属片M可绕O点自由转动。
当船水平时,M在a、b中间;当船左倾到一定程度时,绿灯亮、电铃响;当船右倾到一定程度时,红灯亮、电铃响。请完成电路图。
四、实验题(第16题6分,第17题7分,第18题6分,共19分)
18.(6分)
(1)甲图是利用二氧化氮气体和空气演示气体扩散实验。已知二氧化氮的密度比空气大,为使实验更具说服力,应将二氧化氮气体放在 (选填“A”或“B”)集气瓶中。
(2)乙图所示,用丝织物摩擦气球后,可以将头发吸引过来,这是因为带电体具有 的性质。
(3)丙图中电阻箱的读数为 Ω。
(4)丁图是“探究串联电路中的电压规律”的实验电路图。
①实验过程中应选用规格 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡。
②小宁为了不反复拆接电压表,设计了戊图所示的电路:只闭合开关S和S1,电压表测L1的电压,只闭合开关S和S2,电压表就可以测L2的电压。请你评估:小宁的方案是 (选填“可行”或“不可行”)的,理由是 。
19.(7分)小明用如图甲所示的电路探究“影响电阻大小的因素”,图乙是备用的几种导体(A、B、C、D代表导体,S代表导体的横截面积)。请你回答以下问题:
(1)在图甲中M、N之间接入不同导体时,可通过 来判断导体的电阻大小,这种研究方法叫 法;
(2)为了探究导体的电阻与导体长度的关系,M、N之间应接入图乙中的 (选填导体的代表母)。之所以这样做,是为了控制材料和 相同。
(3)若在M、N之间接入导体A、B可探究导体的电阻与 的关系;
(4)将编号为B的电阻丝接入电路,闭合开关后用酒精灯对其进行加热,每隔10s记录一次电流值,实验数据如表格所示,由此可以得到此电阻丝的电阻随着温度的升高而 (选填“增大”或“减小”)。
时间/s
10
20
30
40
电流/A
0.24
0.22
0.18
0.12
(5)将A、C两段金属丝并联接入电源电压为3V电路中,UA UC(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
20.(6分)小红与小刚实验小组在探究“电流与电压的关系”实验:
(1)图甲是他们设计的实验电路图,小刚根据电路图连接了如图乙的实验电路,小红检查时发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,用笔画线代替导线正确连接。
(2)改正错误后,他们将滑动变阻器阻值调到最大,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路故障不可能是 (填序号)。
A.R1处发生短路
B.R1处发生断路
C.电压表断路
(3)排除故障后,将电阻箱阻值调到10Ω,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为1V,记下实验数据,接着调节 (选填“电阻箱”或“滑动变阻器”),重复操作,完成多次测量。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
2.0
3.0
0.1
0.2
0.3
②请将实验记录数据的表格补充完整;
③分析得出实验结论: 。
(4)用现有的器材 (选填“能”或“不能”)继续探究电流与电阻的关系。
五、计算题(第19题6分,第20题7分,共13分)
21.(6分)某物理兴趣小组的同学,用天然气给10kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线,若在6min内天然气表的示数由3365.89m3变为了3366.04m3,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值约为3.2×107J/m3。求:
(1)6min内天然气完全燃烧产生的热量。
(2)经过6min时间加热,水所吸收的热量。
(3)天然气烧水时的热效率。
22.(7分)如图所示,R1=R2=30Ω,R3=15Ω,电源电压恒定。
(1)若只闭合开关S时,电流表的示数是0.1A,求R1两端电压;
(2)求电源电压是多少;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数是多少?
六、综合能力题(第21题6分,第22题6分,第23题7分,共19分)
23.(6分)兴趣小组的同学用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”,实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,电源电压为4.5V保持不变,滑动变阻器规格是“1A,18Ω”,
(1)根据滑片位置判断,此时 (选填“可以”或“不可以”)直接闭合开关进行实验;
(2)兴趣小组的同学先接入5Ω的电阻,滑片P移到阻值最大处,闭合开关,移动滑片的同时,眼睛应注视 (选填“电流表”或“电压表”)使其示数为某一预设值;若用10Ω电阻代替5Ω电阻接入电路,应将滑片向 端(选填“左”或“右”)移动,这样操作的目的是 。
(3)本实验中多次实验的目的是 (选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
(4)兴趣小组的同学将25Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关后,发现实验无法进行,聪明的小华提议更换电源,为顺利完成本次实验探究,则更换的电源电压值应不高于 V。
24.(6分)如图甲为升降机电路的部分原理图。电源电压恒为6V,R0为定值电阻,电压表量程为0~3V,压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示。
(1)由图乙可知,随压敏电阻所受到的压力的增大,压敏电阻R1的阻值 ,电压表的示数将
(两空均选填“变大”或“变小”)。
(2)压敏电阻所受压力为0时,电阻R1= Ω。
(3)压敏电阻所受压力为0时,电压表示数为2V,电阻R0= Ω。
(4)在电路正常工作时,此压敏电阻能承受的最大压力为 N。
(5)在甲图电路中串联一个电流表,随着压力的改变,电压表与电流表的示数之比 (选填“变大”,“变小”或“不变”)。
25.(7分)阅读下面有关二极管和发光二极管的短文,并解决相关问题:
(一)电子线路中有一种常用的器材叫二极管,在电路图中的符号为。它在电路中的作用是:当电流从“+”极端流入时,二极管对电流的阻碍作用很小,相当于一个阻值很小的电阻,此时二极管可视为一段导线;当电流从“﹣”极端流入时,二极管相当于一个阻值很大的电阻,使电流几乎不能通过它,即电流几乎为零,此时二极管可视为绝缘体。
(二)“发光二极管简称LED,是人类继爱迪生发明白炽灯之后最伟大的发明之一,它是一种新型节能、环保的光源产品,其电光的转化效率很高。目前正在积极推广使用。
(1)某同学按照图A所示电路图连接了电路,电路中两个电源两端电压均为3V不变,当S接a端时,电压表的示数为 V;当S接b端时,电压表的示数为 V。
(2)图B是小明设计的判断电源正负极的电路图,闭合开关S后,小灯泡L发光,则B端是电源的 极。(选填“正”或“负”)
(3)如图C甲是一种常见的LED手电筒,发光元件由5个发光二极管并联组成,每个发光二极管的额定电流(指正常工作时的电流)为30mA。它的能量是由可反复充电使用的电池提供,且LED灯发光的颜色会随电压的变化而变化,如表格所示。
请回答下列问题:
两端的电压/V
2
2.4
3.2
LED灯的颜色
红
黄
蓝
①这种LED手电筒正常工作时的总电流为 mA。
②图C乙是LED灯与50Ω的定值电阻R串联,已知电源电压为4.2V保持不变,闭合开关S,毫安表(为读数更精确的电流表)的读数为20mA,通过计算可知此时LED灯所发出光的颜色为 色。
(4)当电流从二极管“+”极端流入时,二极管对电流的阻碍作用很小,相当于一个阻值很小的电阻,我们把它称为正向电阻。看下面一个二极管曲线图,由图D可知,随着二极管两端电压的升高,正向电阻 (填“变大”“变小”“不变”),当电压为0.6V时,二极管的正向电阻为 Ω。
2022-2023学年广东省佛山市南海外国语学校九年级(上)期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题(本大题7小题,每小题3分,共21分)。
1.(3分)通常情况下,下列都属于导体的一组物质是( )
A.大地、食盐水 B.铝、陶瓷
C.空气、石墨 D.塑料、人体
【分析】不容易导电的物体叫绝缘体;容易导电的物体叫导体。
【解答】解:大地、食盐水、铝、石墨、人体容易导电,属于导体;陶瓷、空气、塑料不容易导电,属于绝缘体。故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】此题考查了导体与绝缘体的辨析,属基础题目。
2.(3分)如图为汽油机工作循环中的两个冲程,关于这两个冲程的说法正确的是( )
A.甲图所示冲程中,汽缸内物体的内能不变
B.甲图所示冲程发生的能量转化主要是机械能转化为内能
C.乙图所示冲程是靠飞轮的惯性完成
D.乙图所示冲程为压缩冲程
【分析】四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程,分别是吸气、压缩、做功和排气,其中只有做功冲程对外做功,将内能转化为机械能;另外还有压缩冲程有能量转化,将机械能转化为内能;根据气门的状态、活塞运动的方向确定冲程的种类。
【解答】解:AB、甲图中,两个气门关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,在压缩冲程中,活塞向上运动,燃料混合物被压缩,气体的内能变大,此过程是机械能转化为内能的过程,故A错误,B正确;
CD、乙图中,两个气门关闭,活塞向下运动,是做功冲程,不是靠飞轮的惯性完成的,故CD错误。
故选:B。
【点评】在压缩冲程中,活塞向上运动,燃料混合物被压缩,气体的内能变大,此过程是机械能转化为内能的过程,
3.(3分)如图所示电路图,能测出灯泡两端电压和通过灯泡电流的是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据电流表在电路中起导线作用,即需要串联在电路中;电压表在电路中相当于开路状态,即应该并联在电路两端;电表接入电路时,要使电流从电表的正接线柱流入、负接线柱流出。
【解答】解:A、分析该图能看出,电流表测量是灯泡的电流,电压表测的是灯泡的电压;电流表和电压表的正、负接线柱接反了,故A不符合题意;
B、分析该图能看出,电流表并联了,电压表串联在电路中,且造成了电路短路,故B不符合题意;
C、分析该图能看出,电流表测量是灯泡的电流,电压表测的是灯泡的电压;电流表和电压表的正、负接线柱接法正确,故C符合题意;
D、分析该图能看出,电流表并联了,电压表串联在电路中,电流表的正负接线柱接反了,且造成了电路短路,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】知道电流表和电压表的正确使用是解决该题的关键。
4.(3分)根据欧姆定律I=,下列说法正确的是( )
A.通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小
B.导体两端的电压越高,这段导体的电阻就越小
C.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
D.导体两端的电压越高,通过这段导体中的电流就越大
【分析】导体的电阻是导体的本质属性,与导体的材料,长度,横截面积有关,与导体的电压和电流无关,
【解答】解:
导体的电阻是导体本身的一种属性,与导体的电压和电流无关,根据欧姆定律可知导体两端的电压越大,通过这段导体的电流就越大,所以A,B,C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查学生对导体电阻的理解和灵活运用欧姆定律的能力,属于基础题,难度不大。
5.(3分)如图所示,闭合开关,灯L1、L2均不亮,小华用电压表去判断电路故障,当他将电压表接在L1两端时,电压表无示数;当他将电压表接在L2两端时,电压表有示数,由此可以判断( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.灯L1短路 D.灯L2短路
【分析】闭合开关灯泡不亮,原因有两个:断路或短路,已知两灯都不亮,所以不可能是灯短路,只能是断路。
【解答】解:A、如果灯L1断路,L2不能发光,电压表接在L1两端时,相当于与其它部分串联,所以有示数为电源电压。此选项不符合题意;
B、如果灯L2断路,L1不能发光,电压表接在L1两端时,处于断路状态无示数。此选项符合题意;
C、如果灯L1短路,L2会发光。此选项不符合题意;
D、如果灯L2短路,L1会发光。此选项不符合题意。
故选:B。
【点评】用电压表检验电路故障时,将电压表与用电器并联,如果电压表无示数,可能是并联的用电器短路或其它部分断路;如果电压表有示数且较大(接近电源电压),可能是并联的用电器断路或其它部分短路。
6.(3分)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关,将滑动变阻器的滑片由最右端向左移动至中点的过程中( )
A.灯泡的亮度变大 B.电流表的示数不变
C.电压表的示数变小 D.该电路总电阻变小
【分析】分析电路图可知该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表测量干路中的电流;当滑动变阻器滑片向左滑动时,接入的阻值变小,利用欧姆定律分析通过滑动变阻器电流的变化;根据并联电路的特点分析通过灯泡电流的变化和干路电流的变化,根据P=UI分析总功率的变化。
【解答】解:分析电路图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表测量干路中的电流;
由于电源电压不变,移动滑片时,电压表示数不变;
并联电路各支路互不影响,移动滑片时,通过灯泡的电流不变,灯泡的功率不变,灯泡的亮度不变;
闭合开关,当滑动变阻器滑片向左滑动时,滑动变阻器接入的阻值变小,根据并联电路的电阻关系可知,电路的总电阻变小;
根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流变大,根据并联电路的电流规律可知,干路中的电流变大,电流表示数变大;
综上所述,D正确。
故选:D。
【点评】此题主要考查了电路的动态分析,知道并联电路电流和电压的特点是解题的关键。
7.(3分)如图所示是元件A和B的U﹣I图象,下列说法正确的是( )
A.当元件A两端的电压为4V时,RA=0.2Ω
B.元件B两端的电压与通过它的电流成正比
C.将A和B串联接入某电源两端,电路中的电流为0.1A,则电路的总电阻为30Ω
D.将A和B并联接入电压为6V的电源两端,干路中的电流为0.3A
【分析】(1)在图象中找到当元件A两端的电压为4V时,通过它的电流,根据欧姆定律计算元件A的电阻;
(2)在U﹣I图象或I﹣U图象中,过原点的倾斜直线表示电流与电压成正比,据此判断;
(3)将A和B串联接入某电源两端,在图中找到电流为0.1A时A、B分别对应的电压,由串联电路的电压特点求出电源电压,根据欧姆定律计算电路的总电阻;
(4)将A和B并联接入电压为6V的电源两端,在图中找到电压为6V时A、B分别对应的电流,根据并联电路的电流特点计算干路电流。
【解答】解:
A、由图可知,当元件A两端的电压为4V时,通过它的电流为0.2A,则RA===20Ω,故A错误;
B、由图可知,B的U﹣I图象是一条曲线,说明通过元件B的电流与它两端的电压不成正比,故B错误;
C、由图可知,将A和B串联接入某电源两端,电路中的电流为0.1A时,A两端的电压为2.0V,B两端的电压为1.0V,由串联电路的电压特点可知电源电压U=UA′+UB′=2.0V+1.0V=3.0V,
则电路的总电阻为R总===30Ω,故C正确;
D、由图可知,将A和B并联接入电压为6V的电源两端,此时通过A、B的电流均为0.3A,
由并联电路的电流特点可知,干路中的电流为I′=0.3A+0.3A=0.6A,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用,能够从U﹣I图象中找到有用的信息,是解答本题的关键。
二、填空题(每空1分,共21分)
8.(3分)中华美食文化博大精深。刚出锅的“拔丝地瓜”香气四溢,这是 扩散 现象,说明 分子在不停地做无规则运动 ;而当其冷却后,就闻不到香味了,这是因为该现象进行的快慢与 温度 有关;制作“拔丝”用的糖浆,需要不断地加热、搅拌,主要通过 热传递 的方式改变糖浆的内能。“糖炒栗子”时锅中加入沙石,是因为砂石 比热容小 ,温度上升得较快。
【分析】①不同的物体相互接触后,彼此进入对方的现象叫做扩散现象,扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动;温度越高,分子运动越快。
②改变物体内能有两种方式:做功和热传递。
③比热容是指单位质量的某种物质温度升高1℃时吸收热量的多少,体现了物质的吸放热能力的强弱。
【解答】解:(1)刚出锅的“拔丝地瓜”香气四溢,是分子不停地做无规则运动的结果,属于扩散现象;说明了分子在不停地做无规则运动;
(2)刚出锅时香气特别浓,而当其冷却后,就闻不到香味了,这是因为分子无规则运动的快慢与温度有关;
(3)制作“拔丝”用的糖浆,需要不断地加热,糖浆吸收热量、温度升高、内能增加,属于热传递方式改变糖浆内能;
(4)“糖炒栗子”时锅中加入沙石,是因为砂石的比热容较小,吸收相同热量时,沙石的温度升得快,栗子熟的就快。
故答案为:扩散;分子在不停地做无规则运动;温度;热传递;比热容小。
【点评】本题考查了扩散现象、物体内能的改变方法、用比热容解释生活现象,属于基础题目。
9.(3分)在烧瓶中盛有初温为10℃、质量是0.5kg的某种液体,用酒精灯加热,液体吸收了4.2×104J的热量,此时液体的温度升高到 40 ℃[液体比热容为2.8×103J/(kg•℃)]。若将烧瓶中的液体倒去一半,其液体的比热容 不变 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。这种液体的吸热能力比水 弱 (选填“强”或“弱”)。
【分析】根据比热容的定义公式c=计算出液体的温度变化,从而求出此时液体的温度;比热容的大小与物质有关,与物质的多少无关。
【解答】解:由c=可知,此时液体升高的温度为:Δt===30℃,所以液体的温度为:10℃+30℃=40℃;
因为比热容的大小与物质有关,与物质的多少无关,所以将烧瓶中液体倒去一半,液体的比热容不变;
因为这种液体的比热容为2.8×103J/(kg•℃),比水的比热容4.2×103J/(kg•℃)小,故这种液体的吸热能力比水弱。
故答案为:40;不变;弱。
【点评】本题考查了学生对比热容概念和吸热公式的掌握与应用,关键是知道温度升高到是指末温、温度升高了是指温度的变化量。
10.(3分)如图所示,电源的上端为 负 极,通过灯泡的电流方向是 从右到左 (选填“从左到右”或“从右到左”),金属导体中的电流方向与自由电子定向移动方向 相反 (填“相同”或“相反”)。
【分析】在物理学中,规定正电荷定向移动方向为电流的方向;在电源的外部,电流从电源的正极出发经过用电器流回负极。
【解答】解:电源的内部,自由电子向上运动,说明电流方向向下,所以电源的上端是负极,电子通过灯泡移动的方向是从左到右,所以电流方向是从右到左;在物理学中,规定正电荷定向移动方向为电流的方向,所以导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
故答案为:负;从右到左;相反。
【点评】本题主要考查了电流的方向,知道金属靠自由电子导电、电流方向与电子定向移动方向相反,是解答本题的关键。
11.(3分)如图甲所示,当开关闭合时,电流表测量的是通过 L2 (填“L1”、“L2”或“L1和L2”)的电流。两个灯泡的连接方式是 并 联,电流表的指针偏转如图乙,其示数为 0.28 A。
【分析】由图甲可知,两灯泡并联,电流表测L2支路的电流,根据电流表的量程,再确定分度值,根据电流表指针的位置,读出示数。
【解答】解:由图甲可知,两灯泡并联,电流表与L2串联,则电流表测L2支路的电流,
由图可知:电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.28A。
故答案为:L2;并;0.28。
【点评】本题考查了电流表的正确使用和读数以及并联电路的判断,关键是电流表读数时注意量程和分度值。
12.(3分)如图所示,甲为一个调光台灯,电位器是调节其亮度的装置;乙为电位器的内部结构示意图,a、b、c是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮,则需将 b和c (选填“a和b”、“a和c”或“b和c”)接线柱接入电路。现有电压为9V的电源,将一个标有“6V、0.5A”字样的小灯泡接入此电路中,为使小灯泡正常发光,需在此电路中 串联 (选填“串联”或“并联”)一个阻值 6 Ω的电阻。
【分析】(1)滑动变阻器与灯泡串联,顺时针旋转旋片可以使灯泡亮度增加,则电流变大,电阻变小,据此确定连接方法。
(2)现有电压为9V的电源,因电源电压大于灯泡的额定电压,根据串联分压的知识可知 要使灯泡正常发光,应在电路中串联一个保护电阻。已知灯泡正常发光时的电流,根据串联电路的电压特点求出串联电阻两端的电压,最后根据R=计算出串联电阻的阻值。
【解答】解:(1)顺时针旋转旋片时,灯泡变亮,说明电路中的电流变大,由于电源电压不变,根据欧姆定律可知:电路中电阻变小,则应连接接线柱b和c与灯泡串联后接入电路。
(2)现有电压为9V的电源,因电源电压大于灯泡的额定电压,根据串联分压的知识可知 要使灯泡正常发光,则应在电路中串联一个保护电阻;
由于灯泡正常发光,则电路中的电流为:I=I额=0.5A,
根据串联电路的总电压等于各用电器两端电压之和可知:
保护电阻两端的电压:UR=U﹣UL=9V﹣6V=3V,
根据I=可得保护电阻的阻值为:R===6Ω。
故答案为:b和c;串联;6。
【点评】本题是有关电学的计算题目,主要考查了变阻器的连接、欧姆定律在串联电路中的应用,关键要理解题目中所给条件的含义。
13.(3分)如图甲所示,已知电源电压为10V,将滑动变阻器滑片P移到最左端,闭合开关S,灯泡发光,电流表示数为0.2A,电压表示数如图乙所示,其示数为 7 V,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 35 Ω,当滑片P向右移动的过程中灯泡亮度 不变 (填“变亮”、“不变”或“变暗”)。
【分析】(1)由电路图可知,将滑动变阻器滑片P移到最左端,闭合开关S后,灯泡L与滑动变阻器R的最大阻值串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;根据电压表的量程和分度值读出电压表的示数(即滑动变阻器两端的电压),知道此时电路中的电流,利用欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值;
(2)根据“电压表的内阻很大、在电路中相当于断路”可知滑片移动时变阻器接入电路中的电阻不变,根据欧姆定律可知电路中的电流和灯泡两端的电压变化,从而得出灯泡实际功率的变化,然后得出灯泡亮暗的变化。
【解答】解:
(1)由电路图可知,将滑动变阻器滑片P移到最左端,闭合开关S后,灯泡L与滑动变阻器R的最大阻值串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,此时电路中的电流0.2A,
由图乙可知,电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,则电压表示数为7V,即滑动变阻器两端的电压UR=7V,
由I=可得,此时滑动变阻器接入电路的阻值:R===35Ω;
(2)因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路,
所以,当滑片P向右移动的过程中,变阻器接入电路中的电阻不变,电路的总电阻不变,
由I=可知,电路中的电流不变,灯泡两端的电压不变,则灯泡的实际功率不变,其亮度不变。
故答案为:7;35;不变。
【点评】本题考查了电压表的读数和欧姆定律的应用以及电路的动态分析,正确判断出滑片移动时变阻器接入电路中的电阻不变是关键。
14.(3分)如图甲所示的电路中,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最左端移至最右端的过程中,电压表的示数U与滑动变阻器R2接入电路中电阻的变化关系如图乙所示,则电源电压为 6 V,R1的阻值为 10 Ω;当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为15Ω时,电流表的示数为 0.24 A。
【分析】(1)由图甲可知,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路的电流;滑动变阻器的滑片在最左端时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,电压表示数最大,由图知电源电压;
(2)滑片移至最右端时,R1与变阻器的最大电阻串联,由图知变阻器最大电阻,已知电压表示数,根据串联电路电压的规律和分压原理可知R1;
当滑动变阻器接入电路中的阻值为15Ω时,由电阻的串联和欧姆定律得出电流表的示数。
【解答】解:(1)由图甲可知,两电阻串联,电压表测R1的电压,电流表测电路中的电流:
滑动变阻器的滑片在最左端时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,由图知,电源电压为6V;
(2)滑片移至最右端时,R1与变阻器的最大电阻串联,由图知,变阻器最大电阻为20Ω,电压表示数为2V,
根据串联电路电压的规律可得,变阻器的电压为:U滑=6V﹣2V=4V,由分压原理可得,R1=×20Ω=10Ω;
当滑动变阻器接入电路中的阻值为15Ω时,由电阻的串联和欧姆定律可得,电路中的电流为:
I===0.24A,即电流表的示数为0.24A。
故答案为:6;10;0.24。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用,关键是从图中获取有效的信息。
三、作图题(第15(1)题2分,第15(2)题2分,第15(3)题3分,共7分)
15.(2分)请在图中画出定值电阻R的阻值随其两端电压U变化的大致图象。
【分析】从电阻是导体本身的一种性质来分析,它的大小与它两端的电压大小无关。
【解答】解:电阻是导体本身的一种性质,它的大小只与自身的因素有关而与加在它两端的电压大小无关,
所以定值电阻R的阻值随其两端电压U变化的大致图象如右图所示:
【点评】解答本题的关键是定值电阻的阻值与加在其两端的电压和通过它的电流无关,比较简单。
16.(2分)在如图电路中,填入适当电流表或电压表的符号,使闭合开关S后灯L1和L2均能发光。
【分析】电流表相当于导线,应串联使用;电压表相当于开路,应并联使用。结合电流的流向可做出判断。
【解答】解:读图可知,若闭合开关S后灯L1和L2均能发光,则乙必须为电流表,甲为电压表,否则会造成灯L2被短路而不能发光,故如图所示。
【点评】本题主要考查学生对电流表和电压表的使用方法的了解和掌握,是一道中档题。
17.(3分)某船上装有平衡警示电路,其中S为重力开关,金属片M可绕O点自由转动。
当船水平时,M在a、b中间;当船左倾到一定程度时,绿灯亮、电铃响;当船右倾到一定程度时,红灯亮、电铃响。请完成电路图。
【分析】串联的各电路元件相互影响,不能独立工作,并联的各电路元件互不影响,能独立工作;根据题意判断各电路元件的连接方式,然后连接电路图。
【解答】解:当船左倾到一定程度时,绿灯亮、电铃响,开关接a,绿灯与电铃串联接入电路;
当船右倾到一定程度时,红灯亮、电铃响,开关接b,红灯与电铃串联接入电路;
由题意可知,红灯与绿灯互不影响,能独立工作,它们是并联的,
不论开关接a还是接b,电铃都接入电路,电铃串联在干路中,电路图如图所示:
。
【点评】本题考查了设计电路的能力,注意并联电路中各用电器互不影响,而串联电路中各元件相互影响。
四、实验题(第16题6分,第17题7分,第18题6分,共19分)
18.(6分)
(1)甲图是利用二氧化氮气体和空气演示气体扩散实验。已知二氧化氮的密度比空气大,为使实验更具说服力,应将二氧化氮气体放在 B (选填“A”或“B”)集气瓶中。
(2)乙图所示,用丝织物摩擦气球后,可以将头发吸引过来,这是因为带电体具有 吸引轻小物体 的性质。
(3)丙图中电阻箱的读数为 8532 Ω。
(4)丁图是“探究串联电路中的电压规律”的实验电路图。
①实验过程中应选用规格 不相同 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡。
②小宁为了不反复拆接电压表,设计了戊图所示的电路:只闭合开关S和S1,电压表测L1的电压,只闭合开关S和S2,电压表就可以测L2的电压。请你评估:小宁的方案是 不可行 (选填“可行”或“不可行”)的,理由是 电压表的正负接线柱接反了 。
【分析】(1)二氧化氮气体的密度大于空气的密度,所以应该把密度大的放在下面;一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动;温度越高,分子的无规则运动越快;
(2)丝织物摩擦气球后会带上电荷,带电体具有吸引轻小物体的性质;
(3)电阻箱的读数方法:用指针所对的数字乘以下面的倍数,然后把它们相加,即得连入的电阻值;
(4)为了使得出的结论具有普遍意义,应该选取不同的小灯泡多次进行实验;电压表并联在电路中,电流从正接线柱流入、负接线柱流出。
【解答】解:(1)二氧化氮的密度大于空气的密度,如果把二氧化氮气体放到上方的话,由于自身密度大的缘故,二氧化氮分子也会下沉到下方的空气瓶子中去,就不能说明分子在不停地做无规则运动,因此要把密度小的空气瓶子放到上方,把二氧化氮放在下方;
(2)用丝织物摩擦气球后会带上电荷,靠近头发,头发会被吸引过来,这是因为带电体具有吸引轻小物体的性质;
(3)如图丙所示,×1000的位置对应的数是8,×100的位置对应的数是5,×10的位置对应的数是3,×1的位置对应的数是2,故读数为8×1000Ω+5×100Ω+3×10Ω+2×1Ω=8532Ω;
(4)①为了使得出的结论具有普遍意义,应该选取不同的小灯泡多次进行实验;
②测L1的电压时,只闭合开关S和S1,此时电流从电压表正接线柱流入、负接线柱流出,符合电压表的使用;而当只闭合开关S和S2,测L2的电压时,这种接法会造成电压表正负接线柱接反,从而导致指针反偏,不符合电压表的使用原则。
故答案为:(1)B;(2)吸引轻小物体;(3)8532;(4)①不相同;②不可行;电压表的正负接线柱接反了。
【点评】本题主要考查了分子动理论、摩擦起电、电阻箱的读数、探究串联电路中的电压规律等内容,是一道综合题。
19.(7分)小明用如图甲所示的电路探究“影响电阻大小的因素”,图乙是备用的几种导体(A、B、C、D代表导体,S代表导体的横截面积)。请你回答以下问题:
(1)在图甲中M、N之间接入不同导体时,可通过 灯泡亮暗 来判断导体的电阻大小,这种研究方法叫 转换 法;
(2)为了探究导体的电阻与导体长度的关系,M、N之间应接入图乙中的 B、D (选填导体的代表母)。之所以这样做,是为了控制材料和 横截面积 相同。
(3)若在M、N之间接入导体A、B可探究导体的电阻与 材料 的关系;
(4)将编号为B的电阻丝接入电路,闭合开关后用酒精灯对其进行加热,每隔10s记录一次电流值,实验数据如表格所示,由此可以得到此电阻丝的电阻随着温度的升高而 增大 (选填“增大”或“减小”)。
时间/s
10
20
30
40
电流/A
0.24
0.22
0.18
0.12
(5)将A、C两段金属丝并联接入电源电压为3V电路中,UA = UC(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
【分析】(1)通过灯泡的电流越大,灯泡越亮,根据灯泡的亮度可以反应导体电阻的大小;
(2)(3)(4)电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,根据控制变量法分析;
(5)并联电路中,各支路两端的电压相等。
【解答】解:(1)M、N之间的电阻越大,电路中的电流越小,灯泡亮度越小(暗),故可以通过灯泡的亮暗来判断M、N之间接入的导体的电阻大小,这是转换法的应用。
(2)探究导体的电阻与导体长度的关系,应该控制材料、横截面积相同,长度不同,故应该选择B、D来探究导体长度对电阻的影响。
(3)A、B的长度、横截面积相同,材料不同,故可以探究导体的材料对电阻的影响。
(4)随着酒精灯加热,其温度升高,由表格中的数据可知:电路中电流减小,说明合金丝电阻增大;即合金丝的电阻随温度的升高而增大。
(5)将A、C两段金属丝并联接入电源电压为3V电路中,根据并联电路的电压规律可知,UA=UC。
故答案为:(1)灯泡亮暗;转换;(2)B、D;横截面积;(3)材料;(4)增大;(5)=。
【点评】探究导体电阻的决定因素,由于电阻的大小与多个物理量有关,因此探究时,要用到控制变量法。
20.(6分)小红与小刚实验小组在探究“电流与电压的关系”实验:
(1)图甲是他们设计的实验电路图,小刚根据电路图连接了如图乙的实验电路,小红检查时发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,用笔画线代替导线正确连接。
(2)改正错误后,他们将滑动变阻器阻值调到最大,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路故障不可能是 B (填序号)。
A.R1处发生短路
B.R1处发生断路
C.电压表断路
(3)排除故障后,将电阻箱阻值调到10Ω,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为1V,记下实验数据,接着调节 滑动变阻器 (选填“电阻箱”或“滑动变阻器”),重复操作,完成多次测量。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
2.0
3.0
电流I/A
0.1
0.2
0.3
②请将实验记录数据的表格补充完整;
③分析得出实验结论: 在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 。
(4)用现有的器材 能 (选填“能”或“不能”)继续探究电流与电阻的关系。
【分析】(1)根据电阻箱要与滑动变阻器串联以及滑动变阻器连接时要“一上一下”连接电路。
(2)分别讨论R1处发生短路、断路和电压表断路时,电流表和电压表的示数情况进行判断。
(3)本实验中通过调节滑动变阻器连入电路的数值来改变定值电阻两端的电压,实验需要记录电流的数值,根据实验数据中电流与电压的比值是定值得出结论。
(4)改变电阻箱连入电路的数值即可实现更换不同定值电阻的要求,同时调节滑动变阻器以保持电阻箱两端的电压不变,故可以继续探究。
【解答】解:(1)根据电阻箱要与滑动变阻器串联以及滑动变阻器连接时要“一上一下”连接电路,完整电路如下图所示:
。
(2)电路是电阻箱和滑动变阻器组成的串联电路,R1处发生短路,电路中仍有电流通过,但R1两端无电压,符合电流表有示数,电压表无示数的情况,故A不符合题意;
R1处发生断路,电路断路无电流,但电压表两端与电源两极仍相通测电源电压,将出现电流表无示数,电压表有示数的情况,与实际不符,故B符合题意;
电压表断路,电压表没有示数,但电路其它部分仍然正常工作,电流表有示数,符合电流表有示数,电压表无示数的情况,故C不符合题意。
(3)本实验是研究当电阻一定时,电流与电压的关系,记录下一组数据后,接着要调节滑动变阻器以改变电阻箱两端的电压;本实验需要记录的数据有定值电阻两端的电压和对应的电流值,故空格处为电流I/A;分析实验数据发现在电阻一定时,电流与电压的比值保持不变,符合正比规律,故可得出实验结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)现有器材可以用来探究电流与电阻的关系,改变电阻箱连入电路的阻值,调节滑动变阻器保持电阻箱两端的电压不变,记录电阻箱为某一数值时对应的电流表数值即可。
故答案为:(1)见解答图;(2)B;(3)滑动变阻器;电流I/A;在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(4)能。
【点评】本题要求掌握研究电流与电压关系中的电路的连接、电路故障的判断、电路的操作、表格设计和实验结论的归纳,是一道基础题。
五、计算题(第19题6分,第20题7分,共13分)
21.(6分)某物理兴趣小组的同学,用天然气给10kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线,若在6min内天然气表的示数由3365.89m3变为了3366.04m3,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值约为3.2×107J/m3。求:
(1)6min内天然气完全燃烧产生的热量。
(2)经过6min时间加热,水所吸收的热量。
(3)天然气烧水时的热效率。
【分析】(1)先求出消耗天然气的体积,知道其热值,利用Q放=Vq可求天然气完全燃烧产生的热量;
(2)由图知,经过6min时间加热,水升高的温度值,利用吸热公式Q吸=cm(t﹣t0)求水吸收的热量;
(3)烧水时的热效率等于水吸收的热量与天然气完全燃烧放出的热量之比。
【解答】解:
(1)在6min内消耗天然气的体积V=3366.04m3﹣3365.89m3=0.15m3,
天然气完全燃烧产生的热量:
Q放=Vq=0.15m3×3.2×107J/m3=4.8×106J;
(2)水的质量m=10kg,加热前水的温度t0=20℃,加热6min后的温度t=80℃,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×10kg×(80℃﹣20℃)=2.52×106J;
(3)天然气烧水时的热效率:
η=×100%=×100%=52.5%。
答:(1)6min内天然气完全燃烧产生的热量为4.8×106J;
(2)经过6min时间加热,水所吸收的热量为2.52×106J;
(3)天然气烧水时的热效率为52.5%。
【点评】本题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式和效率公式的应用,能从水的温度随时间变化的图象搜集有关信息是关键。
22.(7分)如图所示,R1=R2=30Ω,R3=15Ω,电源电压恒定。
(1)若只闭合开关S时,电流表的示数是0.1A,求R1两端电压;
(2)求电源电压是多少;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数是多少?
【分析】(1)若只闭合开关S时,R1与R3串联,电流表测电路中电流,根据U=IR计算R1两端电压;
(2)由串联电路的电阻特点求此时总电阻,根据U﹣IR计算电源电压;
(3)当S、S1、S2都闭合时,R2与R3并联,电流表测干路电流,根据欧姆定律和并联电路电流的特点计算干路电流。
【解答】解:(1)由图知,若只闭合开关S时,R1与R3串联,电流表测电路中电流,
R1两端电压:U1=IR1=0.1A×30Ω=3V;
(2)串联电路总电阻等于各部分电阻之和,所以电路的总电阻:R=R1+R3=30Ω+15Ω=45Ω;
由欧姆定律可得电源电压:U=IR=0.1A×45Ω=4.5V;
(3)由图知,当S、S1、S2都闭合时,R1被短路,R2与R3并联,电流表测干路电流,
并联电路各支路两端电压相等,
由欧姆定律可知通过R2的电流:I2===0.15A,
通过R3的电流:I3===0.3A,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,则干路电流:I'=I2+I3=0.15A+0.3A=0.45A,即电流表示数为0.45A。
答:(1)R1两端电压为3V;
(2)电源电压是4.5V;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数是0.45A。
【点评】本题考查了串联和并联电路的特点和欧姆定律的应用,解题的关键是正确分析开关在不同状态下电路的结构。
六、综合能力题(第21题6分,第22题6分,第23题7分,共19分)
23.(6分)兴趣小组的同学用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”,实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,电源电压为4.5V保持不变,滑动变阻器规格是“1A,18Ω”,
(1)根据滑片位置判断,此时 不可以 (选填“可以”或“不可以”)直接闭合开关进行实验;
(2)兴趣小组的同学先接入5Ω的电阻,滑片P移到阻值最大处,闭合开关,移动滑片的同时,眼睛应注视 电压表 (选填“电流表”或“电压表”)使其示数为某一预设值;若用10Ω电阻代替5Ω电阻接入电路,应将滑片向 左 端(选填“左”或“右”)移动,这样操作的目的是 保持定值电阻两端电压不变 。
(3)本实验中多次实验的目的是 寻找普遍规律 (选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
(4)兴趣小组的同学将25Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关后,发现实验无法进行,聪明的小华提议更换电源,为顺利完成本次实验探究,则更换的电源电压值应不高于 4.3 V。
【分析】(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处;
(2)根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同,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)多次测量目的有两个:一是多次测量取平均值,减小实验误差,二是寻找普遍性的规律,根据本实验目的回答;
(4)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;由欧姆定律可知,定值电阻两端的电压;由串联电路的特点可知,当电阻最大为25Ω且变阻器接入最大阻值时,电源电压为最大,由分压原理求出电源电压最大值。
【解答】解:(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,由图甲可知,此时滑动变阻器接入电路的电阻为零,因此不可以直接闭合开关;
(2)根据控制变量法,探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,因此闭合开关,移动滑片的同时,眼睛应注视电压表,使其示数为某一预设值;根据串联电路的分压原理可知,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;根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数不变;
(3)探究“电流与电阻的关系”时,多次实验的目的是避免实验的偶然性,寻找普遍规律;
(4)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;由欧姆定律可知,定值电阻两端的电压为:UR=IR=0.5A×5Ω=2.5V,由串联电路的特点可知,当电阻最大为25Ω且变阻器接入最大阻值时,电源电压为最大,由分压原理可得:=,所以电源电压最大值:UE=×UR=×2.5V=4.3V,因此更换的电源电压值应不高于4.3V。
故答案为:(1)不可以;(2)电压表;左;保持定值电阻两端电压不变;(3)寻找普遍规律;4.3。
【点评】本题探究“电流与电阻的关系”,考查注意事项、控制变量法、欧姆定律的应用和器材的要求。
24.(6分)如图甲为升降机电路的部分原理图。电源电压恒为6V,R0为定值电阻,电压表量程为0~3V,压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示。
(1)由图乙可知,随压敏电阻所受到的压力的增大,压敏电阻R1的阻值 变小 ,电压表的示数将
变大 (两空均选填“变大”或“变小”)。
(2)压敏电阻所受压力为0时,电阻R1= 200 Ω。
(3)压敏电阻所受压力为0时,电压表示数为2V,电阻R0= 100 Ω。
(4)在电路正常工作时,此压敏电阻能承受的最大压力为 2500 N。
(5)在甲图电路中串联一个电流表,随着压力的改变,电压表与电流表的示数之比 不变 (选填“变大”,“变小”或“不变”)。
【分析】(1)由图象可知,压力越大时,R1的阻值越小,根据串联电路的电压特点可知电压表的示数越大;
(2)由图乙可知压力为零时压敏电阻R1的阻值;
(3)压敏电阻所受压力为0时,电压表示数为2V,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出R0的阻值;
(4)由图象可知,压力越大时,R1的阻值越小,由串联分压的规律可知R1两端的电压越小,根据串联电路的电压特点可知电压表的示数越大,则当电压表的示数最大时压敏电阻承受的压力最大,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压敏电阻两端的电压,根据欧姆定律求出压敏电阻的阻值,然后根据图象读出压敏电阻所受最大压力;
(5)甲图电路中串联一个电流表,随着压力的改变,根据欧姆定律即可判断电压表与电流表的示数的比值的变化。
【解答】解:
(1)由图象可知,随压敏电阻所受到的压力的增大,压敏电阻R1的阻值变小,
由串联电路的分压特点可知,压敏电阻R1两端的电压变小,则R0两端的电压变大,即电压表示数变大;
(2)由图乙可知,压敏电阻所受压力为0时,压敏电阻的阻值R1=200Ω;
(3)由图甲可知,两电阻串联,电压表测定值电阻R0两端的电压,
由题知,压敏电阻所受压力为0时,电压表示数为2V,
根据串联电路的电压电流规律,此时压敏电阻两端的电压:
U1=U﹣U0=6V﹣2V=4V,
电路中的电流:I=I1===0.02A,
电阻R0的阻值:
R0===100Ω;
(4)由图象可知,压力越大时,R1的阻值越小,由串联分压的规律可知R1两端的电压越小,根据串联电路的电压特点可知电压表的示数越大,则当电压表的示数最大时压敏电阻承受的压力最大,
所以,当电压表的示数最大为U0′=3V时,压敏电阻所受压力最大,
此时电路中的电流:I最大===0.03A,
此时压敏电阻两端的电压:U1′=U﹣U0′=6V﹣3V=3V,
则此时压敏电阻的阻值:R1′===100Ω,
由图乙所示图象可知,压敏电阻所受最大压力为2500N;
(5)甲图电路中串联一个电流表,根据欧姆定律可知电压表与电流表的示数之比为定值电阻R的阻值,由于R0的阻值不变,所以,随着压力的改变,电压表与电流表的示数之比不变。
故答案为:(1)变小;变大;(2)200;(3)100;(4)2500;(5)不变。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,能从图象中得出有用的信息是关键。
25.(7分)阅读下面有关二极管和发光二极管的短文,并解决相关问题:
(一)电子线路中有一种常用的器材叫二极管,在电路图中的符号为。它在电路中的作用是:当电流从“+”极端流入时,二极管对电流的阻碍作用很小,相当于一个阻值很小的电阻,此时二极管可视为一段导线;当电流从“﹣”极端流入时,二极管相当于一个阻值很大的电阻,使电流几乎不能通过它,即电流几乎为零,此时二极管可视为绝缘体。
(二)“发光二极管简称LED,是人类继爱迪生发明白炽灯之后最伟大的发明之一,它是一种新型节能、环保的光源产品,其电光的转化效率很高。目前正在积极推广使用。
(1)某同学按照图A所示电路图连接了电路,电路中两个电源两端电压均为3V不变,当S接a端时,电压表的示数为 3 V;当S接b端时,电压表的示数为 0 V。
(2)图B是小明设计的判断电源正负极的电路图,闭合开关S后,小灯泡L发光,则B端是电源的 负 极。(选填“正”或“负”)
(3)如图C甲是一种常见的LED手电筒,发光元件由5个发光二极管并联组成,每个发光二极管的额定电流(指正常工作时的电流)为30mA。它的能量是由可反复充电使用的电池提供,且LED灯发光的颜色会随电压的变化而变化,如表格所示。
请回答下列问题:
两端的电压/V
2
2.4
3.2
LED灯的颜色
红
黄
蓝
①这种LED手电筒正常工作时的总电流为 150 mA。
②图C乙是LED灯与50Ω的定值电阻R串联,已知电源电压为4.2V保持不变,闭合开关S,毫安表(为读数更精确的电流表)的读数为20mA,通过计算可知此时LED灯所发出光的颜色为 蓝 色。
(4)当电流从二极管“+”极端流入时,二极管对电流的阻碍作用很小,相当于一个阻值很小的电阻,我们把它称为正向电阻。看下面一个二极管曲线图,由图D可知,随着二极管两端电压的升高,正向电阻 变小 (填“变大”“变小”“不变”),当电压为0.6V时,二极管的正向电阻为 120 Ω。
【分析】(1)根据题意得出电流通过二极管方向不同时的电阻特点,根据电压表测量的电路元件进行解答;
(2)图B中灯泡L发光,说明电流从二极管“+”极端流入、“﹣”极端流出,据此进行解答;
(3)①由题知,LED手电筒由5个发光二极管并联组成,每个发光二极管的额定电流为30mA,根据并联电路的电流特点求出这种LED手电筒正常工作时的总电流;
②一个LED灯与50Ω的定值电阻R串联时,电路中的电流为20mA,根据欧姆定律求出定值电阻R两端的电压,根据串联电路的电压特点求出LED灯两端的电压,然后根据表格数据判断LED灯发光的颜色;
(4)根据图D得出二极管两端电压的增加量相同时通过电流的增加量变化,根据欧姆定律得出其电阻的变化,根据图象读出电压为0.6V时通过二极管的电流,根据欧姆定律求出二极管的正向电阻。
【解答】解:
(1)如图A所示,当开关接a端时,电流从二极管“﹣”端流入,相当于绝缘体,则此时电路断路,电压表测电源两端的电压,其示数为3V;
当开关接b端时,电流从二极管“+”端流入,相当于一段导线,则电压表被短路,其示数为0V;
(2)图B开关闭合后,小灯泡发光,说明电流从二极管“+”极端流入,“﹣”极端流出,则B端是电源的负极;
(3)①由题知,LED手电筒由5个发光二极管并联组成,每个发光二极管的额定电流为30mA,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以这种LED手电筒正常工作时的总电流I总=5×30mA=150A;
②一个LED灯与50Ω的定值电阻R串联时,电路中的电流I=20mA=0.02A,
由I=可得,定值电阻R两端的电压UR=IR=0.02A×50Ω=1V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以LED灯两端的电压ULED=U﹣UR=4.2V﹣1V=3.2V,
由表格数据可知,此时LED灯发出蓝颜色的光;
(4)由图D可知,二极管两端电压的增加量相同时,通过电流的增加量越来越大,
由R=可知,随着二极管两端电压的升高,正向电阻变小;
当电压为0.6V时,通过二极管的电流为5mA,则二极管的正向电阻R二极管===120Ω。
故答案为:(1)3;0;(2)负;(3)①150;②蓝;(4)变小;120.
【点评】本题考查了二极管的单向导电性和串联电路特点、欧姆定律的应用等,从题干和表格、图象中获取有用的信息是关键。
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