重庆育才中学教育集团2022-2023学年九年级上学期第三次物理定时试题
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学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.下列物理量的估测中,最接近实际的是( )
A.普通家用照明灯的工作电流约为2A
B.家庭电压约为380V
C.电饭锅正常工作一小时消耗电能约为10kW⋅h
D.家用手电筒功率约为0.5W
2.下列热现象辨析中,正确的是( )
A.物体的内能增加,一定是外界对物体做了功
B.热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
C.内能是分子动能和势能的总和
D.所有物体吸收热量时,内能增加,温度升高
3.下列电学知识辨析中,正确的是( )
A.玻璃摩擦后都带正电 B.电路中有电流就一定有电源
C.电流是由电子的定向移动产生的 D.电路中的电流方向是从正极流向负极
4.下列关于电压、电流和电阻的关系中说法错误的是( )
A.同一导体两端电压越大,流过导体的电流就越大
B.电流大小相同时,电压和电阻大小成正比
C.电压不变,导体电阻和电流成反比
D.将一截导线对半剪开后并在一起,导线的电阻会变小
5.如图所示,是新一代代步工具电动独轮车,它依靠电力驱动,低碳环保。其工作电路有如下要求:当电源开关S1闭合时指示灯L亮起,独轮车处于待机状态;再当人站在独轮车上时开关S2自动闭合,电动机M才能启动,开始运动。下图电路设计符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯L1、L2都能正常工作,甲、乙两个电表的示数之比是2∶3,下列说法正确的是( )
A.L1与L2并联 B.L1与L2电阻之比是1:2
C.甲和乙都是电流表 D.甲是电流表,乙是电压表
7.小边设计了如图甲所示的电路,电源电压为6V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,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.定值电阻大小R0=10Ω
B.滑片P从最左端向最右端滑动过程中,电流表示数变小
C.滑片滑动过程中,电压表示数的变化量与电流表示数变化量之比不变
D.滑片滑动过程中,电压表与电流表示数之比不变
8.如图所示,电源电压保持不变,R1:R2=5:2,只闭合S1时,电流表的示数为2A,R0消耗的功率为P1;只闭合S2时,R2消耗的功率为16W,R0消耗的功率为P2,且P1:P2=1:4,则下列正确的是( )
A.只闭合S2时,电流表的示数为2.5A B.R2的阻值为4Ω
C.R1的阻值为1Ω D.电源电压为6V
二、填空题
9.电阻的国际单位符号是___________,电流的单位是为了纪念物理学家___________而命名的。
10.小建家里买了一个电暖器,电暖器的工作原理是将电能转化为___________,将电暖器单独接在220V的电路中,电流为2A,工作1min后,该电暖器消耗的电能为___________J。
11.静静和畅畅组队露营,用酒精炉将质量为5kg、温度为18℃的水加热,需燃烧56g酒精,56g酒精完全燃烧放出的热量为___________J;若酒精炉的效率为70%,水的温度能升高到___________℃。(1个标准大气压下,已知c水=4.2×103,q酒精=3.0×107J/kg)
12.如图所示是小鸿家里的电能表十一月末的读数,若小鸿家十一月初的抄表数如图所示,则小鸿家十一月份用电___________kW⋅h;小鸿将某用电器单独接入电路,工作5分钟,发现表盘转过100转,则该电器的功率为___________W。
13.如图a所示,电源电压一定,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从最上端滑至最下端的过程中,电流表示数I与滑动变阻器接入电路的阻值R之间的关系如图b所示。已知定值电阻R0=20Ω,则图b中坐标值I1=___________A.当电流表示数I=0.4A时,R0与R消耗的电功率之比为___________。
14.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示。电源电压恒为4.5V,电压表量程“0~3V”,滑动变阻器规格“20Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化)。在不损坏电路元件的情况下,该电路中的最大功率是___________W,滑动变阻器阻值变化的范围是___________Ω。
三、实验题
15.乐于探索的小熊、小吴和小边三名同学在“探究影响导体电阻大小的因素”时,猜想导体的电阻可能与下列因素有关
A、材料 B、长度 C、横截面积
为了验证上述猜想,小边用如图所示的电路进行实验,实验中备用的导体如下表所示:
材料
长度/cm
横截面积/mm2
①
镍铬合金丝
40
1
②
镍铬合金丝
80
1
③
镍铬合金丝
40
2
④
锰铜合金丝
40
1
(1)实验中,在M、N之间接上不同的导体,闭合开关后除了观察小灯泡亮度外,还可以通过观察___________来比较导体的电阻的大小;
(2)为了验证猜想C,应选用编号为___________的两根金属丝分别接入电路进行实验;
(3)分别将①②两根金属丝分别接入M、N两点间,通过观察比较可以发现,当导体的横截面积和材料一定时,导体的长度越长,导体的电阻越___________;(选填“大”或“小”)
(4)在最近几年,我国城乡许多地区进行输电线路的改造,将原来细的铝制输电线换成较粗的铝制输电线,这样时为了___________(选填“增大”或“减小”)输电线的电阻;
(5)下列4个实验中与本实验所用到的实验方法不同的是___________。
A.探究电流与电压、电阻的关系实验 B.探究影响压力作用效果的因素实验
C.探究平面镜成像的特点 D.探究影响摩擦力大小的因素实验
(6)小熊和小吴同学在做“探究影响导体电阻大小的因素”实验时,发现实验器材中电阻丝只有一根,其他器材足够,则他们不能完成的实验探究是_________。
A、导体电阻与长度的关系 B、导体电阻与材料的关系 C、导体电阻与温度的关系
16.小雨用器材探究“物体所受浮力大小与哪些因素有关”,如图所示:
(1)由图中步骤A、B、C、D可得出结论:物体受到的浮力大小与___________有关,与物体浸没在液体中的深度___________(选填“有关”或“无关”);
(2)下列现象中能用上述结论解析的是___________;
A.人游泳时向后划水,人向前进
B.石头掉到水中,会沉在水底
C.潜水员潜入深水中,为了保证安全,要穿厚厚的潜水服
D.人从浅水向深水区走去,感觉身体越来越轻
(3)由图中三个步骤___________可得出结论:物体受到的浮力大小与液体密度有关;
(4)利用图中的测量数据,可知图C中物体所受的浮力为___________N,图E中液体的密度为___________kg/m3;
(5)用弹簧测力计拉着圆锥形物体从其底部刚好接触水面开始缓慢没入水中,描绘的弹簧测力计示数F与圆锥形物体的浸入深度h的变化关系图像与下图中相符合的是___________(物体高2cm);
A. B.
C. D.
(6)实验结束后,小雨将锥形物体换成其他物体再次进行实验;他这样做的目的是___________。
17.如图所示,是小明做“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验的电路图,已知电源电压为6V,小灯泡正常发光时的电压为2.5V,有三种规格的滑动变阻器,分别是甲“40Ω,1A”、乙“50Ω,0.2A、丙“60Ω,0.4A”。
表一
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.12
0.2
0.24
0.28
0.3
0.31
(1)请你用笔画线代替导线,将图中的实物连接完整(要求滑片向左移灯泡变亮);( )
(2)正确连接电路后,且操作正确,闭合开关S后,小灯泡不发光,那么接下来恰当的实验操作应该是___________(选填序号);
A.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡的发光情况
B.检查电路是否短路,替换同一规格的小灯泡
C.检查电路是否断路,替换同一规格的小灯泡
(3)小明在某次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了∆R1,小灯泡电阻变化了∆R2,则∆R1___________∆R2(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(4)实验结束后,得到了表一所示的数据,小明将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡正常发光的电阻,这种数据处理方式是___________(选填“合理”或“不合理”)的,理由是___________;最终可知小灯泡正常发光时的电阻为___________Ω(除不尽的保留一位小数);
(5)由表一中的数据可知选择的滑动变阻器为___________(选填“甲”、“乙”或“丙”);
(6)实验结束后,小明进一步测量并描绘出小灯泡的电流随电压变化的曲线如图甲所示,如果将该小灯泡单独与一个最大阻值为10Ω的滑动变阻器R0串联后接入电压为3V的电源两端,如图乙所示。在调节滑动变阻器的过程中,灯泡L消耗电功率的最小值是___________W。
四、计算题
18.如图所示的电路中,,,闭合开关后,电流表的示数为0.2A。求:
(1)电源电压是多少?
(2)电路中的总电流是多少?
19.如图所示。水平桌面上放有圆柱形溢水杯,它的重为3N、底面积为300cm2、溢水口距杯底20cm,内装有18cm深的水。将一边长为10cm、密度为0.9g/cm3的正方体木块缓慢放入水中,不计溢水杯的厚度(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)木块的质量;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强。
20.如图甲所示的电路,电源电压保持不变。小灯泡L标有“4V,1.6W”字样,小灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。定值电阻R2=20Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。只闭合开关S、S2和S3,移动滑动变阻器R1的滑片P至最右端时,电流表示数为0.45A时,R2消耗的电功率为1.25W。求:
(1)灯泡正常发光时的电阻;
(2)滑动变阻器R1的最大阻值;
(3)只闭合开关S和S1,在保持各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许接入电路的取值范围是多少?
参考答案:
1.D
【详解】A.普通家用照明灯的功率约为40W,工作电流
故A不符合题意;
B.我国家庭电路的电压约为220V,比380V要低,故B不符合题意;
C.一般家庭用的电饭锅功率约为800W,工作一小时消耗的电能约为
W=P锅t=0.8kW×1h=0.8kW⋅h
故C不符合题意;
D.家用手电筒的电流约为0.2A,使用两节干电池作为电源,所以功率约为
P手电=U手电I手电=3V×0.2A=0.5W
故D符合题意。
故选D。
2.C
【详解】A.改变内能的方式有两种:做功和热传递,所以内能增加,可能是外界对物体做功,也可能是物体吸收了热量,故A错误;
B.热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,但温度高的物体,内能不一定大,温度低的物体,内能不一定小,故B错误;
C.构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能,故C正确;
D.物体在吸收热量时,内能会增加,但温度不一定升高,譬如晶体在熔化时,吸收热量,温度保持不变,故D错误。
故选C。
3.B
【详解】A.物质的原子核束缚电子的本领不同,当两个物体摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,它的电子就会转移到另一个物体上,从而带上正电,得到电子的物体带负电,若与玻璃摩擦的物体对电子的束缚能力比玻璃强,则玻璃失去电子而带正电,若与玻璃摩擦的物体对电子的束缚能力比玻璃弱,则玻璃得到电子而带负电,故A错误;
B.电路中有电流的两个条件是:闭合电路及电路中有电压,所以电路中有电流就一定有电源,故B正确;
C.电流是由电荷的定向移动产生的,定向移动的电荷可能是正电荷,也有可能是负电荷,或者正、负电荷同时移动,故C错误;
D.电路中,在电源外部电流从正极流向负极,在电源内部电流从负极流向正极,故D错误。
故选B。
4.C
【详解】A.同一导体,则电阻一定,据欧姆定律知,其两端的电压越大,通过的电流越大,故A正确,不符合题意;
B.通过的电流一定时,据欧姆定律知,电压与电阻成正比,故B正确,不符合题意
C.电压不变时,据欧姆定律知,电流与电阻成反比,且电压不变时,电流的变化是由电阻引起的,所以不能说明电阻与电流成反比,故C错误,符合题意;
D.将导线对半后,长度变短,剪开后并在一起,横截面积变大,所以电阻变小,故D正确,不符合题意。
故选C。
5.C
【详解】当电源开关S1闭合时,指示灯L亮起,独轮车处于待机状态,因此可知开关S1在干路中;在当人站在独轮车上时,开关S2自动闭合,电动机M才能启动,所以电动机和开关S2串联在一支路中,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.B
【详解】C.开关闭合后,两灯正常发光,所以乙不是电流表,若乙是电流表,电路被短路,两灯不发光;故C错误;
AD.若甲是电流表,乙是电压表,则灯L2被短路,不发光,所以甲、乙两表是电压表,两灯串联在电路中,甲测灯L2两端的电压,乙测电源电压,故AD错误;
B.由题意知,灯L2两端电压与电源电压之比
U2:U=2:3
据串联电路的电压特点知
U1:U2=(3-1):2=1:2
据串联电路的电流特点及欧姆定律有
故B正确。
故选B。
7.C
【详解】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。
A.由图乙可知,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
则电源电压为
U=U1+I1R0=3V+0.6A×R0①
由图乙可知,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
则电源电压为
U=U2+I2R0=4V+0.4A×R0-------②
联立①②得R0=5Ω,故A错误;
B.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,由可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,故B错误;
C.设滑片移动前后电路中的电流分别为I、I′,根据串联电路特点,滑片移动前电压表示数
UV=U-UR=U-IR0
滑片移动后电压表的示数
UV′=U-UR′=U-I′R0
则电压表示数变化量
ΔU=IR0-I′R0=ΔIR0
电压表示数的变化量与电流表示数变化之比的比值
因为R0是定值电阻,所以其比值不变,故C正确;
D.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D错误。
故选C。
8.D
【详解】A.由电路图知,只闭合S1时,电阻R1和R0串联在电路中,电流表测电路中的电流,此时R0消耗的功率
P1=I12R0=(2A)2R0
只闭合S2时,电阻R2和R0串联在电路中,电流表测电路中的电流,此时R0消耗的功率
P2=I22R0
由题意知
P1:P2=1:4
所以有
(2A)2R0:I22R0=(2A)2:I22=1:4
解得,只闭合S2时,电路中的电流,即电流表的示数为I2=4A。
故A错误;
B.据P=I2R得,R2的阻值
故B错误;
C.由题意有
R1:R2=5:2
即有
R1:1Ω=5:2
解得,电阻R1=2.5Ω,故C错误;
D.设电源电压为U,只闭合S1时,据串联电路的特点有
U=2A×(R1+R0)=2A×(2.5Ω+R0)①
只闭合S2时有
U=4A×(R2+R0)=4A×(1Ω+R0)②
联合①②两式得,电源电压U=6V。故D正确。
故选D。
9. Ω 安培
【详解】[1]用电阻来表示导体对电流的阻碍作用大小。电阻的国际单位是欧姆,符号是Ω。
[2]电流的单位是安培,是为了纪念物理学家安培而命名的。
10. 内能 26400
【详解】[1]电暖器工作时,消耗电能,产生内能,将电能转化为内能。
[2]该电暖器消耗的电能
W=UIt=220V×2A×60s=26400J
11. 74
【详解】[1]酒精的质量
完全燃烧放出的热量为
[2]由可得水吸收的热量为
由公式
可得水升高到的温度为
12. 110 400
【详解】[1]由图示知,小鸿家十一月末电表的读数为1031.0kW⋅h,十一月初抄表示数为921.0kW⋅h。所以小鸿家十一月份用电
W=1031.0kW⋅h-921.0kW⋅h=110kW⋅h
[2]由电能表的参数知,电能表每消耗1kW⋅h,表盘转过3000转,表盘转过100转时,消耗的电能
该电器的功率
13. 0.2 2∶1
【详解】[1]由电路图可知,滑动变阻器滑片P在最上端时,变阻器的阻值为零,只有R0的简单电路,电路中的电流最大;由图可知,电流最大为0.6A,电源电压
U=U0=I最大R0=0.6A×20Ω=12V
由图象可知,电流为I1时对应的变阻器接入电路的阻值为40Ω,则根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得此时电路中的电流
[2]当I=0.4A时,电路中的总电阻
则此时变阻器接入电路的阻值
R′=R总-R0=30Ω-20Ω=10Ω
R0与R消耗的电功率之比
14. 2.25 4~10
【详解】[1]由电路图知,滑动变阻器与灯泡串联在电路中,电压表测变阻器两端的电压。灯泡正常发光时,电路中的电流
此时变阻器两端的电压
U滑=U总-U=4.5V-2.5V=2V
小于电压表的量程,不会损坏电路元件。所以电路中的最大电流为0.5A,电路的最大功率
P=U总I=4.5V×0.5A=2.25W
[2]灯泡正常工作时,电路中的电流最大,电阻最小,变阻器接入电路的阻值最小,为
据串联电阻的分压特点,电压表选择小量程,当变阻器两端的电压为3V时,变阻器分得的电压最大,接入电路的阻值最大。此时,灯泡两端的电压
U1=U总-U滑1=4.5V-3V=1.5V
灯泡的电阻
电路中的电流
变阻器接入电路的阻值
所以变阻器接入电路的阻值变化范围是4Ω~10Ω。
15. 电流表的示数 ①③ 大 减小 C B
【详解】(1)[1]在图示的电路M、N两点间接入不同阻值的导体时,通过电路的电流会不同,所以小灯泡的亮度不同,电流表的示数也不同,所以还可以通过观察电流表的示数来比较导体电阻的大小,这是转换法。
(2)[2]要验证猜想C,导体电阻与横截面积的关系,据控制变量法,金属丝的材料、长度相同,横截面积不同,所以就选用编号①③为两根金属丝进行实验。
(3)[3]将材料和横截面积相同的两根金属丝①②接入M、N时,发现接入长度较长的金属丝②时,电流表的示数较小,此时金属丝的电阻较大。这说明导体的横截面积和材料一定时,导体的长度越长,导体的电阻越大。
(4)[4]在材料和长度不变的情况下,将输电线路中铝制输电线的横截面积换成较大的,可减小输电线的电阻。
(5)[5]导体的电阻与多个因素有关,在进行探究时,应用了控制变量法。
A.探究电流与电压的关系时,需要保持电阻不变,探究电流与电阻的关系时,需要保持电压不变,应用了控制变量法,故A不符合题意;
B.压力的作用效果与压力的大小与受力面积有关,在探究时,只能改变一个因素,其它因素需要保持不变,应用了控制变量法,故B符合题意;
C.探究平面镜成像时,用两根相同的蜡烛进行实验,用未点燃的蜡烛来替代点燃的蜡烛的像,应用了替代法,故C符合题意;
D.摩擦力的大小与接触面的粗糙程度及压力有关,需要应用控制变量法进行探究,故D不符合题意。
故选C。
(6)[6]A.只有一根电阻丝,而其它器材足够时,将电阻丝不同长度分别接入电路中,可探究导体电阻与长度的关系,故A不符合题意;
B.只有一根电阻丝,则电阻丝的材料相同,不能探究导体电阻与材料的关系。故B符合题意;
C.可将电阻丝接入电路后,再给电阻丝加热,则可探究导体电阻与温度的关系,故C不符合题意。
故选B。
16. 排开液体的体积 无关 D ADE 1 0.8×103 C 见解析
【详解】(1)[1]由图A、B、C可知,物体浸在水中的体积变大,弹簧测力计的示数变小,根据F浮=G-F可知,物体受到的浮力变大,则说明浮力大小与排开液体的体积有关,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
[2]由A、C、D可知,物体浸在水中的体积相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,根据F浮=G-F可知,物体受到的浮力相同,则说明物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)[3]A.人游泳时向后划水,人向前进,说明物体间力的作用是相互的,故A不符合题意。
B.石头掉到水中,会沉在水底,说明石块受到的浮力小于重力,故B不符合题意。
C.液体的压强随着深度的增加而增大,深水潜水员在潜水时要受到比在水面上大许多倍的压强,如果不穿坚固耐压的潜水服,潜水员是承受不了那么大压强的,会有生命危险,所以必须穿上高强度耐压的潜水服才行,故C不符合题意。
D.从浅水区走向深水区时,由于人排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知人所受浮力变大,感觉身体越来越轻,故D符合题意。
故选D。
(3)[4]探究物体受到的浮力大小与液体密度的关系,保持排开液体的体积相同,液体的密度不同,选择图中A、D、E三个步骤进行实验。
(4)[5]由图AC可知,根据称重法,物体浸没在水中时受到的浮力
F浮水=G-FC=4N-3N=1N
[6]物体的体积
由AE可知物体在液体中受到的浮力
F浮′=G-FE=4N-3.2N=0.8N
物体排开液体的体积等于物体的体积,即
V′排=V=1×10-4m3
液体的密度
(5)[7]因为圆锥形物体“下小上大”,所以随着圆锥形物体浸入水中的深度增加,排开水的体积也增加,但是排开水的体积增大的幅度在变大,根据F浮=ρ液gV排知,浮力变大,且浮力增大的幅度在变大;根据F浮=G-F可知,测力计的示数变小,且测力计示数变小的幅度在变大(即图线逐渐变陡),到圆锥体完全浸没后,浮力不变,测力计的示数也不变,故C符合题意。
故选C。
(6)[8]实验结束后,小雨将锥形物体换成其他物体再次进行实验,为了得到更普遍的结论,避免实验结论偶然性。
17. A 大于 不合理 见解析 8.3 丙 0.2
【详解】(1)[1]由电路图知,灯泡与滑动变阻器串联连接,滑片向左移动时,灯泡变亮,说明此时变阻器接入电路的阻值变小,所以变阻器左下端接线柱接入电路中,作图如下:
(2)[2]实验所用电路为串联电路,正确连接电路时,变阻器的滑片应置于阻值最大处,所以变阻器接入电路的阻值最大,闭合开关,电路中的电阻非常大,据欧姆定律知,电路中的电流过小,会造成灯泡不亮,所以接入来先调节变阻器的滑片,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(3)[3]变阻器某次接入电路的阻值减小了,则电路中的电流变大,灯泡的亮度变亮,灯泡的温度升高,灯丝电阻随之变大,由于电源电压不变,电路中的电流变大,据欧姆定律可知电路中的总电阻变小,所以变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值,即
∆R1>∆R2
(4)[4][5]由表格数据知,每组电压与电流的比值不同,即小灯泡的电阻是变化的,且随着电压增大,电阻增大,所以在不同的电压下,灯泡灯丝的阻值是不同的,所以不能通过求平均值来减小实验误差,这种处理数据的方式不合理。
[6]灯泡正常发光的电压是2.5V,由表格数据知,此时通过灯泡的电流为0.3A,所以灯泡正常发光时的电阻
(5)[7]灯泡正常工作时电流为0.3A>0.2A,乙滑动变阻器不符合题意要求;由题意知,电源电压为6V,第1次实验中,灯泡两端的电压为0.5V,变阻器两端的电压
U滑=U总-U1=6V-0.5V=5.5V
此时变阻器接入电路的阻值
甲变阻器不符合要求,所以符合要求的是丙。
(6)[8]灯泡与最大阻值为10Ω变阻器串联在3V的电路中,当变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,灯泡的功率最小。由图甲知,当电路中的电流为0.2A时,灯泡两端的电压为1.0V,变阻器两端的电压为2.0V。此时有
U总1=U灯1+U0=1.0V+2.0V=3.0V
所以电路中的最小电流为0.2A,灯泡消耗的最小功率
P1=U灯1I2=1.0V×0.2A=0.2W
18.(1)2V;(2)0.3A
【详解】解:(1)由电路图可知,R1与R2并联,电流表测R1支路的电流;因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由可得,电源的电压
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,则通过R2的电流
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电路中的总电流
答:(1)电源电压是2V;
(2)电路中的总电流是0.3A。
19.(1)0.9kg;(2)54N;(3)2100Pa
【详解】解:(1)正方体木块的体积
木块的质量
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压强
木块放入前,水对溢水杯底的压力
(3)木块的重力为
因为木块的密度小于水的密度,所以木块放入水中处于漂浮状态,浮力等于重力,即
排开水的体积为
水面上升的高度为
水面到达溢水口距离为
所以木块放入水中后有水溢出;根据阿基米德原理和漂浮的条件知
所以放入木块后,溢水杯内水的质量加上木块的质量等于溢水杯装满水时的总质量;溢水杯装满水时的总体积
溢水杯内装满水的质量
溢水杯内装满水的重力为
溢水杯对桌面的压力
溢水杯对桌面的压强
答:(1)木块的质量为0.9kg;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力为54N;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强为2100Pa。
20.(1)10Ω;(2)25Ω;(3)2.5Ω~12Ω
【详解】解:(1)由题意知,灯泡正常发光时的电阻
(2)由电路图知,闭合开关S、S2、S3时,灯泡被短路,两个电阻并联在电路中,电流表测干路的电流。据并联电路的电压特点知,电源电压等于各用电器两端的电压,所以电源电压
通过R2的电流
通过变阻器的电流
I1=I-I2=0.45A-0.25A=0.2A
变阻器滑片移动到最右端时,接入电路的阻值最大为
(3)只闭合开关S和S1时,灯泡和滑动变阻器串联连接,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路的电流。由图乙知,灯泡两端电压为4V时,电流为0.4A,电流表的量程是0~0.6A,在保持各元件安全工作的情况下,灯泡正常工作时的电流为电路的最大电流,即电路的最大电流为0.4A。据欧姆定律知,此时电路中的电阻最小,变阻器接入电路的阻值最小。变阻器两端的电压
U1小=U-U灯=5V-4V=1V
据串联电路的分压特点有
R小:10Ω=1V:4V
解得,变阻器接入电路的最小阻值R小=2.5Ω。当电压表的示数3V,变阻器两端的电压最大,据串联电路的分压特点知,此时变阻器接入电路的最大阻值。此时灯泡两端的电压
U灯1=U-U1大=5V-3V=2V
由图乙知,电路中的电流为0.25A。所以变阻器接入电路的阻值
所以变阻器R1允许接入电路的取值范围是2.5Ω~12Ω。
答:(1)灯泡正常发光时的电阻为10Ω;
(2)滑动变阻器R1的最大阻值为25Ω;
(3)在保持各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许接入电路的取值范围是2.5Ω~12Ω。
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