还剩49页未读，
继续阅读
江苏省南京市秦淮区2022－2023学年九年级上学期期末物理试卷（含答案）
展开
这是一份江苏省南京市秦淮区2022－2023学年九年级上学期期末物理试卷（含答案），共52页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年江苏省南京市秦淮区九年级（上）期末物理试卷
一、选择题
1．（2分）如图是我国空间站的机械臂，它类似于人的手臂，可以省距离，下列工具使用时与机械臂属同类型杠杆的是（ ）
A．用镊子夹砝码 B．用羊角锤起钉子
C．用钳子夹导线 D．用瓶盖起子起瓶盖
2．（2分）下列对物理量的估计符合实际情况的是（ ）
A．两节新干电池串联的电压为4V
B．中学生上楼的功率可达1500W
C．家用电饭锅的额定电流约为4A
D．实验室中所用导线的电阻约为1kΩ
3．（2分）关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体，内能不一定大
B．物体的内能增大，一定是吸收了热量
C．物体的温度越低，所含的热量越少
D．物体放出热量，温度一定降低
4．（2分）小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。下列四个事例中，能量转化与之相同的是（ ）
①活塞迅速下压棉花燃烧
②按动电火花发生器按钮，盒盖飞出
③小孩滑下滑梯臀部发烫
④水烧开后顶着壶盖上下运动
A．①② B．①③ C．②③ D．①④
5．（2分）如图所示，甲、乙、丙装置完全相同，燃料的质量、液体的质量和初温都相等，当燃料燃尽时（烧杯内的液体均未沸腾），温度计示数T甲＞T乙＞T丙。下列说法正确的是（ ）
A．选择甲、乙，可用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小
B．选择乙、丙，可用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
C．液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，ca＞cb
D．燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，q1＞q2
6．（2分）2022年2月，我国成功举办了第24届冬奥会，图片是中国滑雪运动员谷爱凌在U形场地比赛的情景，关于比赛过程中的能量转化，下列说法正确的是（ ）
A．她滑行向上冲击到最高点时，动能将达到最大
B．她从高处运动到低处的过程中，动能转化为重力势能
C．她从出发点加速下滑的过程中，重力势能越来越小
D．她在整个比赛过程中机械能保持不变
7．（2分）某单位的门禁系统利用电动机实现开关门，员工可利用人脸识别（相当于开关S1）或门禁卡（相当于开关S2）自动开门进入，外来人员经过核查登记后，由保安人员手动控制开关S3，开门进入；在疫情防控期间，增加了智能测温仪（相当于开关S），体温异常者无法开门进入。下列符合设计要求的电路图是（ ）
A． B．
C． D．
8．（2分）如图所示，电源电压恒定不变，闭合开关S，灯L1和L2均发光，一段时间后，一盏灯突然熄灭，而电流表和电压表的示数都不变，出现这一现象的原因可能是（ ）
A．灯L1断路 B．灯L2断路 C．灯L1短路 D．灯L2短路
9．（2分）如图，电源电压保持不变，R为定值电阻，闭合开关S，将滑片P从右端向左端移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．V1和V2示数均变小，A示数变大
B．V1和A示数之比变小
C．V2和A示数之比不变
D．V2和A示数的乘积先变小后变大
10．（2分）连接如图所示的电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，观察到白炽灯泡L1比L2亮。关于此实验，下列说法正确的是（ ）
A．L1、L2规格是相同的
B．L1对应的电压表示数比L2小
C．L1的实际功率一定比L2大
D．可以验证电功与电流大小的关系
11．（2分）某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示，其中电源电压恒为6V，定值电阻R0为10Ω，电压表量程为0～3V，R是压敏电阻（阻值随平板受到的压力大小变化而变化），R的阻值与平板受到压力F对应的部分数据如表，平板质量不计。下列说法中正确的是（ ）
压力F/N
0
60
200
500
900
1500
压敏电阻R/Ω
30
25
20
15
10
5
A．体重计读数越大，R的阻值就越大
B．体重计能称量的最大值是1500N
C．若将R0的阻值增大，体重计能称量的最大值将变大
D．当电压表示数为2V时，称得的体重为200N
12．（2分）如图，电源电压不变，定值电阻R1＝20Ω，小灯泡L标有“6V 3W”字样（灯丝电阻不变），电流表量程为0～3A。当只闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P从b端滑动到某一位置时，变阻器连入电路中的阻值减小了12Ω，电流表示数增大了0.1A，此时小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下，都正确且无漏选的一组是（ ）
①电源电压为24V
②R2的最大阻值为48Ω
③开关都闭合时，R2的最大功率为43.2W
④在电流表有示数的情况下，电路消耗的总功率最小值为18W
A．①② B．①②③ C．①③④ D．①②③④
二、填空题
13．（6分）回顾本学期的几个小实验，请完成下列四个小题。
（1）如图甲，木块从高处自由下落将小桌脚打入沙中，要将小桌脚打入沙中更深些，应选用质量较大的木块，将其从更 （选填“高”或“低”）处释放；
（2）如图乙，是一个会跳的卡片，将卡片反过来，用力向下压，橡皮筋伸长，迅速松开手，卡片向上跳起，说明发生弹性形变的橡皮筋具有 能，可以对卡片 ；
（3）如图丙，吹气球时，气球没握住飞跑了，捡起气球会发现它的嘴部温度 （选填“变高”或“变低”）；
（4）如图丁，把铜片、铁片插入橙子中制成一个水果电池.该电池对外供电时，将 能转化为电能，由图丁可知：铁片是水果电池的 （选填“正极”或“负极”）。
14．（3分）建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物，已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升3m，在此过程中，拉力F做功 J，滑轮组的机械效率为 %；若将该滑轮组的机械效率提高为90%，需要用此滑轮组提升 N的重物。
15．（2分）如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用甲、乙两种方法使其一端缓慢抬离地面，若F甲和F乙始终竖直向上，则F甲 （＞/＜/＝）F乙，如果两种方法都将水泥板缓慢拉到竖直位置，不计空气阻力等因素，两次拉力做功W甲 （＞/＜/＝）W乙。
16．（2分）某单缸四冲程汽油机飞轮转速为2400r/min，则1s内该汽油机对外做功 次；该汽油机工作时气缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离是50cm，则汽油机的功率是 kW。
17．（3分）甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1，小灯泡L的实际功率为1W，则此时小灯泡L的电阻为 Ω；再闭合开关S2，电阻R在1min内产生的热量为 J。
18．（3分）如图是小军家里的电能表，他将电热水壶单独接在电路中烧水，壶内水的质量为1.2kg，初温为28℃，加热5min水温升高了50℃，电能表的转盘转了240转，则电热水壶的实际功率是 W，加热5min水吸收的热量是 J，此过程中电热水壶的热效率是 %。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
19．（4分）如图所示，电源电压不变，R1＝3Ω，R2＝4Ω，R3＝5Ω。只闭合S，电流表A1、A2示数之比为 ，电压表V1、V2示数之比为 ；再闭合S1、S2，电流表A1、A2示数之比为 ，电压表V1、V2示数之比为 。
20．（3分）如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”，R1＝10Ω，灯L标有“4V 1W”，灯L的I﹣U图像如图乙。在保证电路安全的情况下，闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，电压表V1的最小示数为2V，则电源电压为 V，电路的最大功率为 W，滑动变阻器阻值的调节范围为 Ω。
三、解答题（本题共10小题，共50分.解答29、30题时应有公式和解题过程）
21．（2分）按要求作图（请保留作图痕迹）：图中①是自行车的手闸，其中ABO部分可视为杠杆，其简化示意图如图②所示，O为支点，F2为阻力。在图②中画出：阻力F2的力臂l2以及作用在A点的最小动力F1。
22．（2分）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
23．（2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。
24．（5分）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）实验时，通常让杠杆在图甲位置平衡，这样操作的目的是便于测量 ；
（2）改变钩码的位置和个数，使杠杆平衡收集多组数据，其目的是 （填序号）；
A.取平均值，减小误差
B.避免偶然性，寻找普遍规律
（3）如图乙，用那资力计在A处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，为了保持杠杆在水平位置平衡，测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（4）图丙的漫画中，小兔分得的萝卜质量小于小猴，其原因是 。
25．（5分）小明为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
（1）实验中探究的动能是指 ；
A.钢球撞击木块时的动能
B.钢球撞击木块后的动能
C.木块被钢球撞击后的动能
（2）钢球在水平面上的动能是由 能转化而来的；
（3）若斜面下方水平面光滑，本实验 （选填“能”或“不能”）达到实验目的；
（4）小红认为根据乙、丙两图可以直接得出“物体的质量越大，速度越大，则动能越大”的结论，她的实验方法错误的理由是 ；
（5）通常来说，交通事故的原因主要是超载或超速，用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
26．（4分）小王同学为了“探究影响导体电阻大小的因素”设计了如图甲实验装置。实验器材：电源（1.5V），电阻箱R0（0～999.9Ω），电流表，电阻丝R，开关，导线若干。
（1）本实验通过 来比较导体电阻的大小；
（2）小王发现只有一根电阻丝，他可以探究导体的电阻是否与导体的 有关；
A.长度
B.横截面积
C.材料
（3）小王把电阻丝接入ab间，闭合开关S，将电阻箱调到适当位置不动，多次改变金属夹P的位置，得到多组I、L的数据，以电流的倒数为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标，得出图像（如图乙）。由图像可知，R0的阻值 Ω，该电阻丝5cm长度的阻值为 Ω。
27．（11分）电学实验课上，老师提供了以下电学器材：电源4.5V、电流表、电压表、滑动变阻器若干、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω、40Ω）、标有“2.5V”字样的小灯泡L1和标有“0.3A”字样的小灯泡L2各一个、开关和导线若干。小明准备完成下面的实验：
（1）探究电流与电压的关系：
① 开关，按图甲电路图连接实物，试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转（如图乙），则电路连接出现的错误是 ；
②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片P向 （选填“左”或“右”）滑动，使电阻R0两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V，读出所对应的电流值。实验数据如表所示：
实验次序
1
2
3
U /V
1.5
2
2.5
I /A
0.15
0.2
0.25
③分析数据，得出结论：电阻一定时， 。
（2）探究电流与电阻的关系：
①分别将10Ω、20Ω的定值电阻接入 A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片P，使两次电压表示数都为2V，读出电流表示数，两次实验中整个电路消耗的电功率之比为 ；
②为确保所给的定值电阻接入 A、B两点间后，都能按图甲所示电路正常进行实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω；
③根据实验数据得出结论。
（3）测量小灯泡L1的电阻：
①按图甲把R0换成小灯泡L1进行实验闭合开关，发现灯泡不亮，下列哪种方法可以一次性判断出多种电路故障 （填序号）；
A.检查电源
B.检查导线连接
C.检查电流表和电压表的示数
D.调节滑动变阻器观察灯泡亮度
②实验过程中，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙，此时小灯泡的电阻为 Ω，额定功率为 W。
（4）测量小灯泡L2的额定功率：
实验中，电压表和电源损坏，小明找来一个电压未知（恒定）的电源，设计了图丁所示电路。请你帮他完成测量过程：
①闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为0.3A；
②断开开关，用10Ω的定值电阻替换灯泡，滑动变阻器滑片P （选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”）。闭合开关，电流表的示数为0.24A；
③将滑动变阻器滑片P移到最左端，电流表示数为0.6A；
④小灯泡的额定功率为 W。
28．（7分）物理实验小组连接了图甲所示的电路，测量定值电阻Rx的阻值，电源电压有4V和6V两挡可选，Rx的阻值约为10Ω，滑动变阻器有（a：“30Ω 3A”b：“100Ω 2A”）两种规格。
（1）小华同学发现图甲连接的电路有一处错误，请把接错的那一根导线找出来打“×”，用笔画线代替导线画出正确的连接（只改接一根导线）；
（2）小华正确连接导线后，将滑动变阻器的滑片P移至最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关后，电压表示数为1V，电流表示数为0.1A，由此判断电源电压选择的是 （选填“4V”或“6V”）档，滑动变阻器选择的是 （选填“a”或“b”）；
（3）继续移动滑动变阻器的滑片P完成后续测量，第3次实验时，电压表的示数如图乙，根据实验过程，表格中的①处应填 Ω（结果保留1位小数）；
实验次数
电压Ux/V
电流Ix/A
电阻Rx/Ω
Rx/Ω
1
1
0.1
10
①
2
2.5
0.24
10.4
3
_____
0.28
_____
（4）该实验小组进行了实验创新，利用一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器、一个阻值未知的定值电阻R1、电压恒定的电源、若干开关和导线，测出了额定电压为U额（已知）的小灯泡L正常发光时的电阻RL，小组成员共同设计了图丙所示的电路。步骤如下：
①断开开关S2，闭合开关S1和S3，调节滑动变阻器的滑片P至a端，电压表的示数为U1；再将滑片P调至b端，电压表示数为U2；
②断开开关S1和S3，闭合开关S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U1﹣U额；
③不改变滑动变阻器的滑片P的位置，断开开关S2和S3，闭合开关S1，电压表示数为U3，则RL＝ （用U额、U1、U2、U3和R0表示）。
29．（5分）搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭已于2022年11月29日发射升空。若长征二号F遥十五运载火箭在此次发射任务中，以6×106N的推力将起飞质量为500t的火箭在50s的时间内推到3×104m的竖直高度。（已知火箭燃料的热值q＝4×107J/kg，忽略起飞过程中火箭的质量变化）
（1）求火箭发动机推力的平均功率；
（2）在上述过程中共消耗15t燃料，求火箭发动机的效率。
30．（7分）图甲为汽车倒车雷达中的距离报警器简化电路图。电源电压为15V，R0为定值电阻，Rs为距离传感器的核心部件，其阻值随传感器到障碍物距离变化关系如图乙所示，当传感器到障碍物距离为1.5m时，报警器开始报警，此时电路中报警电流为0.3A。
（1）由图乙可知开始报警时，Rs的阻值为 Ω；传感器到障碍物距离越近，电路中的电流越 ；
（2）求R0的阻值；
（3）当传感器到障碍物距离为1m时，求Rs的电功率；
（4）保持起始报警电流不变，若要增大起始报警距离，请写出可行的做法 （写出一条即可）。
2022-2023学年江苏省南京市秦淮区九年级（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题
1．（2分）如图是我国空间站的机械臂，它类似于人的手臂，可以省距离，下列工具使用时与机械臂属同类型杠杆的是（ ）
A．用镊子夹砝码 B．用羊角锤起钉子
C．用钳子夹导线 D．用瓶盖起子起瓶盖
【分析】结合图片和生活经验，判断人的手臂和机械臂动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：人的手臂和机械臂使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，与镊子属于同一类杠杆；羊角锤、钳子、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故BCD错误、A正确。
故选：A。
【点评】本题考查了杠杆的分类，是一道基础题。
2．（2分）下列对物理量的估计符合实际情况的是（ ）
A．两节新干电池串联的电压为4V
B．中学生上楼的功率可达1500W
C．家用电饭锅的额定电流约为4A
D．实验室中所用导线的电阻约为1kΩ
【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。
【解答】解：A、一节新干电的电压为1.5V，两节新干电池串联的电压为3V，故A不符合实际；
B、根据功率的公式可知P＝，一个中学生的平均体重约500N，每层楼的高度约为3m，从一楼到三楼约为6m，爬楼的时间大约为30s，代入计算可得，他爬楼的功率约为100W，故B不符合实际；
C、家用电饭锅的额定功率约为880W，额定电流约为I＝＝＝4A，故C符合实际；
D、实验室中所用导线的电阻很少，接近为零，故D不符合实际。
故选：C。
【点评】此题考查的是学生对一些常见物理量的估测能力，需要学生对生活中的常见物理单位、大小有所认识，此题就会得到正确答案。
3．（2分）关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体，内能不一定大
B．物体的内能增大，一定是吸收了热量
C．物体的温度越低，所含的热量越少
D．物体放出热量，温度一定降低
【分析】（1）内能大小跟质量、温度、状态和物质的种类有关；
（2）改变内能的方法：做功和热传递；
（3）热量是过程量，只有热传递过程中，才有热量的吸收和放出，热量的修饰词只能是吸收或放出；
（4）晶体凝固时，放热，但温度不变。
【解答】解：A、内能大小跟质量、温度、状态和物质的种类有关，只知道温度高低，不能判断内能的大小，故A正确；
B、物体的内能增加，可能是物体吸收热量，可能是外界对物体做功，故B错误；
C、没有发生热传递，没有热量的吸收和放出，没有热量可谈，并且热量的修饰词不能是“含有”，故C错误；
D、物体放出热量，温度不一定降低，比如晶体在凝固过程中，放出热量，温度不变，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了内能、温度和热量的关系，还考查了内能大小的影响因素以及改变内能的方式，难度不大。
4．（2分）小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。下列四个事例中，能量转化与之相同的是（ ）
①活塞迅速下压棉花燃烧
②按动电火花发生器按钮，盒盖飞出
③小孩滑下滑梯臀部发烫
④水烧开后顶着壶盖上下运动
A．①② B．①③ C．②③ D．①④
【分析】做功可以改变物体的内能，对物体做功的过程中，机械能转化为内能，物体内能增加；物体对外做功，内能转化为机械能，物体内能减小。
【解答】解：反复弯折铁丝，铁丝弯折处温度升高，机械能转化为内能，使铁丝内能增加；
①用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程机械能转化为内能；故符合题意；
②酒精燃烧后产生的高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，内能转化为盒盖的机械能；故不符合题意；
③小朋友滑滑梯时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使臀部的内能增加、温度升高，故符合题意；
④冬天，围着火炉烤火感觉暖和，发生了能量的转移，没有发生能量的转化；故不符合题意；
综上分析可知，与弯折铁丝，使铁丝温度升高能量转化相同的是①③。
故选：B。
【点评】此题考查了做功改变物体内能两种情况，需要注意的是：对物体做功，物体内能增加，物体对外做功，物体内能减小。
5．（2分）如图所示，甲、乙、丙装置完全相同，燃料的质量、液体的质量和初温都相等，当燃料燃尽时（烧杯内的液体均未沸腾），温度计示数T甲＞T乙＞T丙。下列说法正确的是（ ）
A．选择甲、乙，可用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小
B．选择乙、丙，可用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
C．液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，ca＞cb
D．燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，q1＞q2
【分析】利用下列知识分析判断：
（1）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧质量相同的同种燃料，加热质量相同的不同液体，吸收相同的热量，通过比较液体温度的变化，判断两种液体比热容的大小关系；
（2）为了比较热值大小要用质量相同的不同燃料，加热质量相同的同种液体，通过比较液体温度的变化比较吸热多少、燃料完全燃烧放热多少，进而判断热值大小。
【解答】解：
A、选择甲、乙，液体的质量相同、种类不同，燃料的种类相同；不能比较燃料热值的大小，故A错误；
B、选择乙、丙，燃料的种类不同，不能利用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，故B错误；
C、甲、乙所示实验中所用燃料种类与质量相同，相同时间内燃料燃烧释放的热量相等，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则液体吸收的热量Qa＝Qb，甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T乙，则Δta＞Δtb，m相等，由Q＝cmΔt可知，ca＜cb，故C错误；
D、甲、丙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，加热质量相同的同种液体，液体温度升高的越高，则表明燃料放出的热量越多，燃料的热值越大，由于T甲＞T丙，所以q1＞q2，故D正确。
故选：D。
【点评】本题涉及了探究不同物质的吸热能力（比热容大小关系）、探究不同燃料的热值大小，利用好控制变量法、转换法是本题的关键。
6．（2分）2022年2月，我国成功举办了第24届冬奥会，图片是中国滑雪运动员谷爱凌在U形场地比赛的情景，关于比赛过程中的能量转化，下列说法正确的是（ ）
A．她滑行向上冲击到最高点时，动能将达到最大
B．她从高处运动到低处的过程中，动能转化为重力势能
C．她从出发点加速下滑的过程中，重力势能越来越小
D．她在整个比赛过程中机械能保持不变
【分析】（1）动能的大小与质量和速度有关；
（2）重力势能的大小与质量和高度有关；
（3）重力势能和动能可以相互转化。只有动能和势能的相互转化时，机械能守恒。
【解答】解：A、她滑行向上冲击到最高点时，质量不变，速度减小，高度增加，动能转化为重力势能，此时重力势能最大，动能最小，故A说法错误；
B、她从高处运动到低处的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故B说法错误；
C、她从出发点加速下滑的过程中，高度越来越小，重力势能越来越小，重力势能转化为动能，故C说法正确；
D、她在整个比赛过程中会克服摩擦力做功，故机械能不守恒，故D说法错误；
故选：C。
【点评】本题考查动能和势能的转化以及机械能守恒的判断，分析过程非常重要。
7．（2分）某单位的门禁系统利用电动机实现开关门，员工可利用人脸识别（相当于开关S1）或门禁卡（相当于开关S2）自动开门进入，外来人员经过核查登记后，由保安人员手动控制开关S3，开门进入；在疫情防控期间，增加了智能测温仪（相当于开关S），体温异常者无法开门进入。下列符合设计要求的电路图是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】几个开关串联时，需要所有开关都闭合，用电器才能工作；几个开关并联时，只要一个开关闭合，用电器就能工作。
【解答】解：由题知，员工可利用人脸识别（相当于开关S1）或门禁卡（相当于开关S2）自动开门进入外来人员经过核查登记后，由保安人员手动控制开关S3，这说明S1、S2、S3是并联的，然后再与电动机串联；
在疫情防控期间，增加了智能测温仪（相当于开关S），体温异常者无法开门进入，则S应该在干路中，根据选项可知，C正确。
故选：C。
【点评】本题考查了根据要求设计电路图，关键是明确各开关的连接方式。
8．（2分）如图所示，电源电压恒定不变，闭合开关S，灯L1和L2均发光，一段时间后，一盏灯突然熄灭，而电流表和电压表的示数都不变，出现这一现象的原因可能是（ ）
A．灯L1断路 B．灯L2断路 C．灯L1短路 D．灯L2短路
【分析】根据电路图可知，两灯泡并联，电流表测量的是灯L2中电流，电压表测量并联电路两端电压，即电源电压；若一盏灯突然熄灭，电压表示数和电流表示数均不变，说明电流表所在的支路完好，另一条支路发生断路。
【解答】解：由图可知，电路为并联电路，电压表测量电源电压，电流表测量通过灯L2的电流；因为两灯并联，并且并联电路中各支路互不影响，当一盏灯突然熄灭，而电压表和电流表示数均不变，说明电流表所在的支路完好，故电路故障为L1断路。
故选：A。
【点评】在判断故障时，会根据电压表的示数的变化判断：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开路；若电压表无示数，说明电压表被短路或与电源不能相通。
9．（2分）如图，电源电压保持不变，R为定值电阻，闭合开关S，将滑片P从右端向左端移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．V1和V2示数均变小，A示数变大
B．V1和A示数之比变小
C．V2和A示数之比不变
D．V2和A示数的乘积先变小后变大
【分析】滑动变阻器和定值电阻是串联的，电压表V1测的是滑动变阻器两端的电压，电压表V2测的是电源的电压，电流表测的是串联电路的电流，利用欧姆定律公式分析电路中的电流和电压变化情况。
【解答】解：
由图可知滑动变阻器和定值电阻是串联的，电压表V1测滑动变阻器两端的电压，电压表V2测电源电压，电流表测串联电路的电流。
当滑片P从右端向左端移动的过程中，连入电路中的阻值变小，总电阻变小，由欧姆定律I＝可知，整个电路中的电流变大，所以电流表A的示数逐渐变大；
电压表V2测电源电压，由于电源电源不变，所以电压表V2示数是不变的；因电压表V1测滑动变阻器两端的电压，即：U1＝U﹣IR，电源电压不变，定值电阻阻值不变，所以当电流变大时，电压表V1的示数变小；
由上分析知，电压表V2不变，电流表A的示数逐渐变大，V2和A示数的乘积变大；
根据欧姆定律I＝可知，V1和A示数之比就是滑动变阻器的阻值，所以V1和A示数之比变小；
根据欧姆定律I＝可知，V2和A示数之比就是滑动变阻器的阻值和定值电阻的总阻值，所以V2和A示数之比变小；
综上所述，B正确。
故选：B。
【点评】解决此类问题的关键是弄清当滑动变阻器阻值变化时，在电路中的电流表和电压表的示数如何变化。
10．（2分）连接如图所示的电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，观察到白炽灯泡L1比L2亮。关于此实验，下列说法正确的是（ ）
A．L1、L2规格是相同的
B．L1对应的电压表示数比L2小
C．L1的实际功率一定比L2大
D．可以验证电功与电流大小的关系
【分析】（1）电路中实际功率大的灯泡较亮；
（2）图示电路中，L1与L2串联，根据公式U＝可比较两灯泡两端电压大小；
（3）如果灯泡L1、L2规格相同，那么两灯会一样亮；
（4）根据控制变量法，验证电功率与电流大小的关系需要控制电流的大小不同。
【解答】解：A、如果灯泡L1、L2规格是相同的，因为串联在电路中，通过两灯泡的电流相等，那么两灯泡两端的电压、实际功率也会是相同的，但事实上小灯泡L1比L2亮，因此两个灯泡规格不相同，故A错误；
B、由公式U＝可知，电流相等时，实际功率大的用电器两端电压较大，在图示电路中，L1与L2串联，根据串联电路中电流处处相等的规律可知通过L1与L2的电流相等，而灯泡L1的实际功率比L2大，因此灯泡L1对应的电压表示数比L2大，故B错误；
C、小灯泡L1比L2亮，说明灯泡L1的实际功率比L2大，故C正确；
D、电路中L1与L2串联，而串联电路中电流处处相等，因此无法验证电功率与电流大小的关系，故D错误。
故选：C。
【点评】此题考查了额定功率与实际功率、串联电路程中电流的规律，属常规题目。
11．（2分）某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示，其中电源电压恒为6V，定值电阻R0为10Ω，电压表量程为0～3V，R是压敏电阻（阻值随平板受到的压力大小变化而变化），R的阻值与平板受到压力F对应的部分数据如表，平板质量不计。下列说法中正确的是（ ）
压力F/N
0
60
200
500
900
1500
压敏电阻R/Ω
30
25
20
15
10
5
A．体重计读数越大，R的阻值就越大
B．体重计能称量的最大值是1500N
C．若将R0的阻值增大，体重计能称量的最大值将变大
D．当电压表示数为2V时，称得的体重为200N
【分析】（1）通过观察表格数据，得出R的阻值与体重的关系；
（2）电压表示数为3V时，压敏电阻两端的电压最小，接入电路中的电阻最小，压力最大，此时体重计的示数最大；
（3）利用串联分压分析若将R0的阻值增大时电压表示数的变化情况，进一步得出体重秤的最大值变化情况；
（4）首先根据欧姆定律计算通过定值电阻的电流，根据串联电路电流和电压的特点及欧姆定律计算压敏电阻接入电路中的电阻，对应表格得出压力大小。
【解答】解：由图可知压敏电阻R和定值电阻R0串联接入电路，电压表与定值电阻R0并联，测量定值电阻R0两端的电压，
A、体重越大，对压敏电阻的压力越大，由表格数据可知，压力越大，压敏电阻的阻值越小，故A错误；
B、当电压表示数为3V时，定值电阻两端电压为3V，压敏电阻两端的电压也是3V，压敏电阻和定值电阻分担电压相等，根据串联电路分压特点可知，压敏电阻的阻值也为10Ω，由表格可知，此时压力为900N，即体重计的最大称量值为900N，故B错误；
C、增大R0的阻值，利用串联分压原理可知电压表更容易满偏，故体重计能称量的最大值将变小，故C错误；
D、电路中的电流为I＝I0＝＝＝0.2A，
压敏电阻两端的电压为UR＝U﹣U0＝6V﹣2V＝4V，
压敏电阻的阻值为R＝＝＝20Ω，
由表格可知，当压敏电阻的阻值为20Ω时，压力为200N，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查电路的动态分析和欧姆定律的应用，关键是确定电路连接方式和电压表的作用。
12．（2分）如图，电源电压不变，定值电阻R1＝20Ω，小灯泡L标有“6V 3W”字样（灯丝电阻不变），电流表量程为0～3A。当只闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P从b端滑动到某一位置时，变阻器连入电路中的阻值减小了12Ω，电流表示数增大了0.1A，此时小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下，都正确且无漏选的一组是（ ）
①电源电压为24V
②R2的最大阻值为48Ω
③开关都闭合时，R2的最大功率为43.2W
④在电流表有示数的情况下，电路消耗的总功率最小值为18W
A．①② B．①②③ C．①③④ D．①②③④
【分析】（1）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯泡L和滑动变阻器最大阻值串联，电流表测电路中的电流，设此时通过电路的电流为I1；
滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了12Ω，电流表示数增大了0.1A，此时小灯泡恰好正常发光，根据P＝UI的变形公式计算此时电路中的电流I2，进一步计算滑动变阻器的滑片P在b端时通过电路的电流；根据欧姆定律计算灯泡的电阻，根据串联电路的电阻规律结合欧姆定律表示电源电压，列出方程组可得电源电压和R2的最大阻值；
（2）当开关S、S1、S2都闭合时，灯泡被短路，滑动变阻器和定值电阻并联接入电路，此时电流表测干路电流；根据并联电路的电压特点和欧姆定律计算通过定值电阻的电流，根据并联电路的电流规律计算电流表示数最大时通过滑动变阻器的电流，此时通过滑动变阻器的电流最大，根据电功率公式计算滑动变阻器R2的最大功率；
（3）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯泡L和滑动变阻器最大阻值串联，此时通过电路的电流最小，根据P＝UI算出电路消耗的总功率最小值。
【解答】解：（1）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯泡L和滑动变阻器最大阻值串联，电流表测电路中的电流，设此时通过电路的电流为I1；
滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了12Ω，已知电流表示数增大了0.1A，即电路中的电流增大0.1A，此时小灯泡恰好正常发光，
则此时通过电路的电流I2＝IL＝＝＝0.5A，
所以可知滑动变阻器的滑片P在b端时电路的电流：I1＝I2﹣ΔI＝0.5A﹣0.1A＝0.4A，
小灯泡L标有“6V 3W”字样，且灯泡正常发光时的电流为0.5A，则灯泡的电阻：RL＝＝＝12Ω，
因串联电路总电阻等于各分电阻之和，
则由欧姆定律可知，滑动变阻器的滑片P在b端时电源电压：U＝I1（R滑+RL）＝0.4A×（R滑+12Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时电源电压：U＝I2（R滑′+RL）＝0.5A×（R滑﹣12Ω+12Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
联立①②两式解得：R滑＝48Ω，U＝24V，故①、②正确；
（2）当开关S、S1、S2都闭合时，灯泡被短路，滑动变阻器和定值电阻并联接入电路，此时电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
则通过定值电阻的电流：IR1＝＝＝1.2A，
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且此时电流表测干路电流，电流表量程为0～3A，则当电流表示数达到最大时，通过滑动变阻器的电流最大，则通过滑动变阻器的最大电流：I滑大＝I总大﹣IR1＝3A﹣1.2A＝1.8A，
所以滑动变阻器的最大功率为：P滑大＝UI滑大＝24V×1.8A＝43.2W，故③正确；
（3）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯泡L和滑动变阻器最大阻值串联，此时通过电路的电流最小，则由题意和前面解答可知最小电流为I小＝I1＝0.4A，
所以电路消耗的总功率最小值为：P小＝UI小＝24V×0.4A＝9.6W，故④错误。
综上可知，只有①②③正确。
故选：B。
【点评】本题考查了串并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用，有一定的综合性，难度较大。
二、填空题
13．（6分）回顾本学期的几个小实验，请完成下列四个小题。
（1）如图甲，木块从高处自由下落将小桌脚打入沙中，要将小桌脚打入沙中更深些，应选用质量较大的木块，将其从更 高 （选填“高”或“低”）处释放；
（2）如图乙，是一个会跳的卡片，将卡片反过来，用力向下压，橡皮筋伸长，迅速松开手，卡片向上跳起，说明发生弹性形变的橡皮筋具有 弹性势 能，可以对卡片 做功 ；
（3）如图丙，吹气球时，气球没握住飞跑了，捡起气球会发现它的嘴部温度 变低 （选填“变高”或“变低”）；
（4）如图丁，把铜片、铁片插入橙子中制成一个水果电池.该电池对外供电时，将 化学 能转化为电能，由图丁可知：铁片是水果电池的 负极 （选填“正极”或“负极”）。
【分析】（1）重力势能与质量和高度有关，物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大；动能的影响因素：质量和速度；
（2）发生弹性形变的物体就具有了弹性势能，也具有了弹力，必然会对使它发生形变的物体施加力的作用，若该物体受到了力且在的方向上运动了一段距离，就说它做了功；
（3）对物体做功时，物体的内能会增大，物体对外做功时，内能会减小；
（4）水果电池将化学能转化为电能，根据图丁电压的连接分析水果电池的正负极。
【解答】解：（1）要将小桌的脚打入沙子中更深些，需要增大重力势能，影响重力势能的因素是质量和高度，且物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大，故应选用质量较大的木块，并将其从更高处下落；
（2））“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生了弹性形变，发生弹性形变的物体要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋会对硬卡片施力，使它弹起，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片做功，因此它具有弹性势能；
（3）气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能转化成球的机械能，球内气体的温度降低；
（4）把铜片、铁片插入橙子中制成一个水果电池，该电池对外供电时，将化学能转化为电能，
由图丁可知：铁片与电压表的负接线柱连接，是水果电池的负极。
故答案为：（1）高；（2）弹性势；做功；（3）变低；（4）化学；负极。
【点评】本题考查重力势能和弹性势能的影响因素、内能的改变、电源及其能量转化，是一道综合题。
14．（3分）建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物，已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升3m，在此过程中，拉力F做功 3600 J，滑轮组的机械效率为 75 %；若将该滑轮组的机械效率提高为90%，需要用此滑轮组提升 2700 N的重物。
【分析】（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh，利用W总＝Fs求拉力做的总功；
（2）利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率；
（3）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力，利用不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率为90%时物体的重力。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×3m＝9m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝400N×9m＝3600J；
（2）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝75%；
（3）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N；
因为不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝，
所以滑轮组的机械效率为90%时物体的重力：G物＝＝×300N＝2700N。
故答案为：3600；75；2700。
【点评】本题考查了使用滑轮组时动滑轮的重力、有用功、总功和机械效率的计算，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
15．（2分）如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用甲、乙两种方法使其一端缓慢抬离地面，若F甲和F乙始终竖直向上，则F甲 ＝ （＞/＜/＝）F乙，如果两种方法都将水泥板缓慢拉到竖直位置，不计空气阻力等因素，两次拉力做功W甲 ＜ （＞/＜/＝）W乙。
【分析】（1）把水泥板看做一个杠杆，抬起一端，则另一端为支点。由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，此时动力F克服的是水泥板的重力，即此时的阻力臂等于动力臂的一半。在此基础上，利用杠杆的平衡条件，即可确定F甲与F乙的大小关系。
（2）根据W＝Fs可比较拉力做功的大小关系。
【解答】解：（1）两次抬起水泥板时的情况如图所示：
在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以阻力臂都等于动力臂的二分之一。根据杠杆的平衡条件F＝＝G．所以前后两次所用的力相同；
（2）若甲、乙两种情况均将水泥板拉至竖直位置，由图可知h甲＜h乙，根据W＝Fs可知拉力做功W甲＜W乙。
故答案为：＝；＜。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用和功的比较，正确判断动力臂与阻力臂的关系是关键。
16．（2分）某单缸四冲程汽油机飞轮转速为2400r/min，则1s内该汽油机对外做功 20 次；该汽油机工作时气缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离是50cm，则汽油机的功率是 20 kW。
【分析】内燃机完成一个工作循环，经历四个冲程、活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转2周，对外做功1次；
根据W＝Fs求出所做的功，根据P＝求出功率的大小。
【解答】解：在四冲程内燃机的工作过程中曲轴转2圈，完成4个冲程，完成一个工作循环，1个工作循环外做功1次；
由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min＝40r/s，即每秒钟转40r，
因为飞轮转2r，对外做功1次，所以飞轮转40r，对外做功20次；
活塞向下运动的距离是s＝50cm＝0.5m，
一个做功冲程做的功：W1＝Fs＝2000N×0.5m＝1000J，
该汽油机工作1s时所做的功：W＝20W1＝20×1000J＝20000J；
则汽油机的功率为：
P＝＝＝20000W＝20kW。
故答案为：20；20。
【点评】解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点和功率的计算公式进行分析解答，记住内燃机的工作特点及飞轮转的圈数和做功次数的关系是正确解题的关键。
17．（3分）甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1，小灯泡L的实际功率为1W，则此时小灯泡L的电阻为 4 Ω；再闭合开关S2，电阻R在1min内产生的热量为 24 J。
【分析】（1）由电路图可知，只闭合开关S1，电路是灯泡的简单电路，根据图象读出小灯泡L的实际功率为1W时通过的电流和两端的电压，根据欧姆定律计算其电阻；
（2）两开关都闭合进，定值电阻R与灯泡L并联，根据并联电路的电压特点可知电源的电压，根据图象读出通过R的电流，利用Q＝I2Rt求出R在1min内产生热量。
【解答】解：（1）由欧姆定律知，电阻一定时，电流与电压成正比，
由图象知，正比例图象是R的I﹣U图象，曲线是L的I﹣U图象，
由电路图可知，只闭合开关S1，电路是灯泡的简单电路，
由图象可知，当灯泡两端的电压UL＝2V，通过的电流IL＝0.5A，
此时小灯泡L的实际功率：PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W，符合题意，
所以此时灯泡电阻RL＝＝＝4Ω，
且电源电压U＝UL＝2V；
（2）再闭合开关S2时，R与L并联，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，U＝UL＝UR＝2V，
由图象可知，此时通过R的电流IR＝0.2A，
R在1min内产生的热量：QR＝IR2Rt＝（0.2A）2×10Ω×60s＝24J。
故答案为：4；24。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电功率以及焦耳定律公式的应用，从图象中读出灯泡的实际功率为1W时的电压和通过的电流是关键。
18．（3分）如图是小军家里的电能表，他将电热水壶单独接在电路中烧水，壶内水的质量为1.2kg，初温为28℃，加热5min水温升高了50℃，电能表的转盘转了240转，则电热水壶的实际功率是 1200 W，加热5min水吸收的热量是 2.52×105 J，此过程中电热水壶的热效率是 70 %。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【分析】（1）2400r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000转，据此求出转盘转了240转消耗的电能，根据P＝求出电热水壶的实际功率；
（2）根据Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量；
（3）根据η＝×100%求出电热水壶的热效率。
【解答】解：（1）2400r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000转，
则转盘转了240转消耗的电能：W＝＝0.1kW•h＝0.1×3.6×106J＝3.6×105J，
电热水壶的实际功率：P＝＝＝1200W；
（2）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.2kg×50℃＝2.52×105J；
（3）电热水壶的热效率：η＝×100%＝×100%＝70%。
故答案为：1200；2.52×105；70。
【点评】本题考查了电功率公式、吸热公式和效率公式的应用，考查知识点多，综合性强。
19．（4分）如图所示，电源电压不变，R1＝3Ω，R2＝4Ω，R3＝5Ω。只闭合S，电流表A1、A2示数之比为 1：1 ，电压表V1、V2示数之比为 3：8 ；再闭合S1、S2，电流表A1、A2示数之比为 4：7 ，电压表V1、V2示数之比为 1：1 。
【分析】（1）只闭合S时，R1与R3串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测电源两端的电压，电流表A1、A2均测电路中的电流，根据串联电路的电流特点可知电流表A1、A2示数之比，根据电阻的串联和欧姆定律求出电压表V1、V2的示数之比；
（2）闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测干路电流，电压表V1、V2均测电源两端的电压，根据并联电路的电压特点求出电压表V1、V2示数之比，根据欧姆定律求出通过两支路的电流之比，根据并联电路的电流特点求出电流表A1、A2示数之比。
【解答】解：（1）只闭合S时，R1与R3串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测电源两端的电压，电流表A1、A2均测电路中的电流，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电流表A1、A2示数之比为1：1，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电压表V1、V2的示数之比：
＝＝＝＝；
（2）闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测干路电流，电压表V1、V2均测电源两端的电压，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电压表V1、V2示数之比为1：1，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，电流表A1、A2示数之比：
＝＝＝＝＝＝
故答案为：1：1；3：8；4：7；1：1。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用，分清开关闭合、断开时电路的连接方式以及电表所测的电路元件是关键。
20．（3分）如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”，R1＝10Ω，灯L标有“4V 1W”，灯L的I﹣U图像如图乙。在保证电路安全的情况下，闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，电压表V1的最小示数为2V，则电源电压为 8.5 V，电路的最大功率为 2.125 W，滑动变阻器阻值的调节范围为 8～13 Ω。
【分析】只闭合开关S，定值电阻R1、灯泡L和滑动变阻器R2串联，电压表V1测量滑动变阻器R2两端的电压，电压表V2测量R1两端的电压；
（1）根据串联电路的分压原理可知，在保证电路安全的情况下，当滑动变阻器R2连入电路的电阻越小时电压表V1的示数越小，此时电路中电流最大，所以，根据灯泡的额定电流、滑动变阻器允许通过的最大电流判断出电路中的最大电流，然后根据欧姆定律和串联电路的特点求出电源电压；
（2）利用P＝UI求出电路的最大功率；
（3）根据欧姆定律求出滑动变阻器R2接入电路的最小电阻；
当电压表示数为3V时，R2接入电路的电阻最大，根据串联电路电压规律求出此时小灯泡两端的电压，由图丙可知电路中最小电流，根据欧姆定律算出最大电阻；
进而得出滑动变阻器R1允许的取值范围。
【解答】解：只闭合开关S，定值电阻R1、灯泡L和滑动变阻器R2串联，电压表V1测量滑动变阻器R2两端的电压，电压表V2测量R1两端的电压；
（1）根据串联电路的分压原理可知，在保证电路安全的情况下，当滑动变阻器R2连入电路的电阻越小时电压表V1的示数越小，此时电路中电流最大，
滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，由乙可知灯泡的额定电流为0.25A，
则在保证电路安全的情况下，电路中的最大电流为：I大＝I额＝0.25A，此时灯泡正常工作，电压表V1的示数最小，根据题干可知V1最小示数为2V，
根据I＝可得：U1＝I大R1＝0.25A×10Ω＝2.5V，
由串联电路的电压特点可得，电源电压：
U＝U1+UL+U2小＝2.5V+4V+2V＝8.5V；
（2）电路的最大功率：P大＝UI大＝8.5V×0.25A＝2.125W；
（3）滑动变阻器R2接入电路的最小电阻为：R2小＝＝＝8Ω；
由串联电路的分压规律可知，当电压表V1示数最大为3V时，R2接入电路的电阻最大，
此时小灯泡和R1两端电压为：U′＝U﹣U2大＝8.5V﹣3V＝5.5V，
由图乙可知当电路中的电流为I′＝0.23A时，小灯泡和R1两端电压为：3V+0.23A×10Ω＝5.3V，
爱误差范围内，与5.5V相近，故符合条件；
则R2接入电路的最大电阻：R2大＝＝≈13Ω；
所以，R1允许的取值范围是8～13Ω。
故答案为：8.5；2.125；8～13。
【点评】本题考查串联电路的规律和欧姆定律及电功率公式的运用，关键是正确识别电路，从图象中获取有效的信息。
三、解答题（本题共10小题，共50分.解答29、30题时应有公式和解题过程）
21．（2分）按要求作图（请保留作图痕迹）：图中①是自行车的手闸，其中ABO部分可视为杠杆，其简化示意图如图②所示，O为支点，F2为阻力。在图②中画出：阻力F2的力臂l2以及作用在A点的最小动力F1。
【分析】（1）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；
（2）杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1 L1＝F2 L2），在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。
【解答】解：过O点作阻力F2的垂线，即为阻力F2对支点O的力臂l2；
根据杠杆平衡的条件，F1L1＝F2L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，连接支点O与A点，过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，如下图所示：
【点评】根据杠杆的平衡条件，要使杠杆上的力最小，必须使该力的力臂最大，而力臂最大时力的作用点一般离杠杆的支点最远，所以在杠杆上找到离杠杆支点最远的点即力的作用点，这两点的连线就是最长的力臂，过力的作用点作垂线就是最小的力。
22．（2分）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
【分析】与动滑轮连接的绳子能分担物体的重力，所以与动滑轮相连的绳子的股数越多越省力，但还要注意对拉力方向的要求。
【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如图所示：
【点评】对于滑轮组的组装与绕线方法，要看清题目的每一个要求，灵活运用，不能死记硬背最省力的绕线方法。
23．（2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。
24．（5分）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）实验时，通常让杠杆在图甲位置平衡，这样操作的目的是便于测量 力臂 ；
（2）改变钩码的位置和个数，使杠杆平衡收集多组数据，其目的是 B （填序号）；
A.取平均值，减小误差
B.避免偶然性，寻找普遍规律
（3）如图乙，用那资力计在A处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，为了保持杠杆在水平位置平衡，测力计的示数将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（4）图丙的漫画中，小兔分得的萝卜质量小于小猴，其原因是 当萝卜平衡时，粗的那端力臂小，根据杠杆平衡条件，粗的那端萝卜更重些 。
【分析】（1）调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接测量力臂；
（2）实验测多组数据的目的是得出的结论更具有普遍性；
（3）阻力和阻力臂不变时，弹簧测力计倾斜，动力臂变小，动力变大；
（4）由图可知，萝卜被支起，处于平衡状态，只要能确定两边力臂的大小关系即可求得两边的重力的大小关系。
【解答】解：（1）杠杆在水平位置平衡，当力与杠杆垂直时，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小；
（2）多次改变力和力臂的大小，得到了多组实验数据，得出了杠杆平衡条件。该实验测量多组数据的目的是得出的结论避免偶然性，寻找普遍规律，故选B；
（3）弹簧测力计逐渐向左倾斜拉杠杆，拉力的力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大；
（4）如下图所示：
以O1为支点，左端的重心在P处，右端的重心在Q处，LP＜LQ，即左端重力的力臂小于右端重力的力臂。
根据杠杆的平衡条件可得：GP•LP＝GQ•LQ，
因为LP＜LQ，
所以，GP＞GQ，即mPg＞mQg，
所以mP＞mQ，
故小兔分得的萝卜质量小于小猴的。
故答案为：（1）力臂；（2）B；（3）变大；（4）当萝卜平衡时，粗的那端力臂小，根据杠杆平衡条件，粗的那端萝卜更重些。
【点评】本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作，要求平时做实验时多加注意，锻炼自己的实验操作能力。正确理解杠杆的平衡条件是关键。
25．（5分）小明为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
（1）实验中探究的动能是指 A ；
A.钢球撞击木块时的动能
B.钢球撞击木块后的动能
C.木块被钢球撞击后的动能
（2）钢球在水平面上的动能是由 重力势 能转化而来的；
（3）若斜面下方水平面光滑，本实验 不能 （选填“能”或“不能”）达到实验目的；
（4）小红认为根据乙、丙两图可以直接得出“物体的质量越大，速度越大，则动能越大”的结论，她的实验方法错误的理由是 未控制变量 ；
（5）通常来说，交通事故的原因主要是超载或超速，用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 超载 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
【分析】（1）运动的物体具有动能，小球从高处滑下时具有动能；
（2）影响动能大小的因素有物体的质量与速度，在探究和分析结论时，一定要注意控制变量法的运用，并据此得出结论；
（3）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动。
【解答】解：（1）该实验研究的对象是钢球，探究钢球动能的大小与速度和质量的关系，
故选：A；
（2）钢球从高处滚下，此时重力势能转化为动能；
（3）从斜面上滚下，若水平面绝对光滑，钢球不受摩擦力作用，钢球在水平方向不受外力作用，将做匀速直线运动，不能达到实验目的；
（4）探究影响动能大小因素实验中，应注意控制变量，当质量相同时，研究动能跟速度的关系；当速度相同时，研究动能跟质量的关系，不同同时出现两个变量；
（5）甲、丙两图可知，钢球下落高度相同，质量不同，故研究动能大小与质量的关系，用来解释超载行驶的危险。
故答案为：（1）A；（2）重力势；（3）不能；（4）未控制变量；（5）超载。
【点评】该题考查了转换法、控制变量法等研究方法在探究实验中的应用，在平时做实验时要多观察，多思考。
26．（4分）小王同学为了“探究影响导体电阻大小的因素”设计了如图甲实验装置。实验器材：电源（1.5V），电阻箱R0（0～999.9Ω），电流表，电阻丝R，开关，导线若干。
（1）本实验通过 小灯泡的亮度 来比较导体电阻的大小；
（2）小王发现只有一根电阻丝，他可以探究导体的电阻是否与导体的 A、B 有关；
A.长度
B.横截面积
C.材料
（3）小王把电阻丝接入ab间，闭合开关S，将电阻箱调到适当位置不动，多次改变金属夹P的位置，得到多组I、L的数据，以电流的倒数为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标，得出图像（如图乙）。由图像可知，R0的阻值 6 Ω，该电阻丝5cm长度的阻值为 3 Ω。
【分析】（1）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫做转换法；
（2）影响导体电阻大小的因素：导体的材料、长度和横截面积，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；
（3）根据图象可知，当电阻丝阻值为零时，电路电流的倒数为8A﹣1，能求出电流，知道电源电压和电流，求出电阻箱接入电路的电阻；当电阻丝为10cm时，电阻箱的电阻不变，此时电路电流的倒数为12A﹣1，求出电流，知道电源电压和电流求出总电阻，再求出电阻丝的电阻，根据电阻和长度的关系求出5cm的电阻值。
【解答】解：（1）将不同的电阻丝接入电路，电流大小不同，灯泡亮度不同，因此实验中是通过观察灯泡亮度来比较电阻大小的，这种研究问题的方法叫做转换法；
（2）当探究导体电阻与长度的关系时，可控制横截面积和材料不变，改变导体的长度，能够完成；
当探究导体电阻与横截面积的关系时，可控制长度和材料不变，改变导体的横截面积，能够完成；
当探究导体电阻与材料的关系时，可控制长度和横截面积不变，因为只有一个金属丝，所以无法改变材料，不能够完成；故选AB；
（3）当电阻丝接入0cm，就是电阻丝的电阻为零时，电源电压为1.5V，电流倒数为8A﹣1，所以电流为I'＝A＝0.125A，则电阻箱的电阻为：R'＝＝＝12Ω，
当电阻丝接入10cm，就是电阻丝的电阻为R时，电源电压为1.5V，电流倒数为12A﹣1，所以电流为I''＝A，则电路总电阻为：R总＝＝＝18Ω；
则R0的阻值为：R0＝R总﹣R'＝18Ω﹣12Ω＝6Ω；
在横截面积和材料一定时，导体的电阻跟导体的长度成正比，所以5cm的电阻丝电阻为3Ω。
故答案为：（1）小灯泡的亮度；（2）A、B；（3）6；3。
【点评】解决此类影响导体的电阻与多因素有关时，应采用控制变量法进行分析。
27．（11分）电学实验课上，老师提供了以下电学器材：电源4.5V、电流表、电压表、滑动变阻器若干、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω、40Ω）、标有“2.5V”字样的小灯泡L1和标有“0.3A”字样的小灯泡L2各一个、开关和导线若干。小明准备完成下面的实验：
（1）探究电流与电压的关系：
① 断开 开关，按图甲电路图连接实物，试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转（如图乙），则电路连接出现的错误是 电流表正负接线柱接反了 ；
②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片P向 左 （选填“左”或“右”）滑动，使电阻R0两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V，读出所对应的电流值。实验数据如表所示：
实验次序
1
2
3
U /V
1.5
2
2.5
I /A
0.15
0.2
0.25
③分析数据，得出结论：电阻一定时， 通过导体的电流与导体两端的电压成正比 。
（2）探究电流与电阻的关系：
①分别将10Ω、20Ω的定值电阻接入 A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片P，使两次电压表示数都为2V，读出电流表示数，两次实验中整个电路消耗的电功率之比为 2：1 ；
②为确保所给的定值电阻接入 A、B两点间后，都能按图甲所示电路正常进行实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少为 50 Ω；
③根据实验数据得出结论。
（3）测量小灯泡L1的电阻：
①按图甲把R0换成小灯泡L1进行实验闭合开关，发现灯泡不亮，下列哪种方法可以一次性判断出多种电路故障 C （填序号）；
A.检查电源
B.检查导线连接
C.检查电流表和电压表的示数
D.调节滑动变阻器观察灯泡亮度
②实验过程中，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙，此时小灯泡的电阻为 13.9 Ω，额定功率为 0.45 W。
（4）测量小灯泡L2的额定功率：
实验中，电压表和电源损坏，小明找来一个电压未知（恒定）的电源，设计了图丁所示电路。请你帮他完成测量过程：
①闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为0.3A；
②断开开关，用10Ω的定值电阻替换灯泡，滑动变阻器滑片P 保持不动 （选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”）。闭合开关，电流表的示数为0.24A；
③将滑动变阻器滑片P移到最左端，电流表示数为0.6A；
④小灯泡的额定功率为 0.45 W。
【分析】（1）①为了保护电路，连接电路时，开关应该断开；电流从电表正接线柱流入，负接线柱流出，否则电表指针反向偏转；
②根据串联电路电压规律和分压原理分析回答；
③根据表中数据分析得出结论；
（2）①已知定值电阻10Ω和20Ω，由欧姆定律可知，在电压不变时，电流与电阻成反比得出电路的电流之比，由P＝UI可知，在电压不变时，电功率与电流成正比，据此求出两次实验整个电路的电功率之比；
②探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入40Ω电阻时滑动变阻器连入电路中的电阻；
（3）①灯泡不亮，说明电路可能短路或断路，根据两表示数的变化分析回答；
②根据电流表选用量程确定分度值读数，利用R＝和P＝UI分别求出灯泡的电阻和额定功率；
（4）根据串联电路的电流、电压、电阻规律，运用欧姆定律和电功率公式，可计算得出灯泡的额定功率。
【解答】解：（1）①为了保护电路，断开开关，按图甲电路图连接实物；
电流表指针向零刻度线左侧偏转，说明电流从负接线柱流入，正接线柱流出，故电路连接出现的错误是：电流表正负接线柱接反了；
②要使电阻R0两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑动变阻器滑片P向左滑动；
③由表中数据可知，当电阻增大为原来的几倍，通过电阻的电流也增大为原来的几倍，故得出结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
（2）①已知定值电阻10Ω和20Ω，根据I＝可知，在电压不变时，电流与电阻成反比，故电路的电流之比为2：1；
由P＝UI可知，在电压不变时，电功率与电流成正比，故两次实验中整个电路消耗的电功率之比为2：1；
②实验中使用的定值电阻阻值最大为40Ω，定值电阻两端的电压始终保持UV＝2V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝4.5V﹣2V＝2.5V，滑动变阻器分得的电压为电压表示数的＝1.25倍，根据分压原理，当接入40Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝1.25×40Ω＝50Ω，即滑动变阻器的最大阻值至少为50Ω；
（3）①灯泡不亮，说明电路可能短路或断路；若灯泡短路，则电流表有示数，电压表无示数；若灯泡断路，则电流表无示数，电压表有示数，所以通过检查电流表和电压表的示数可以一次性判断出多种电路故障，故选C；
②实验过程中，当电压表示教为2.5V时，电流表示数如图丙，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.18A，则小灯泡的电阻为：
R＝＝≈13.9Ω；
额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.18A＝0.45W；
（4）③将滑动变阻器滑片P移到最左端，此时电路为只有定值电阻的简单电路，电流表示数为0.6A，则电源电压为：U＝I3R＝0.6A×10Ω＝6V；
②用10Ω的定值电阻替换灯泡，定值电阻和滑动变阻器串联；滑动变阻器滑片P保持不动，闭合开关，电流表的示数为0.24A；此时电路的总电阻为：
R总＝＝＝25Ω；
滑动变阻器接入的电阻为：R变＝R总﹣R＝25Ω﹣10Ω＝15Ω；
①闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为0.3A，小灯泡正常发光，此时电路的总电阻为：
R总′＝＝＝20Ω；
小灯泡正常发光的电阻为R灯＝R总′﹣R变＝20Ω﹣15Ω＝5Ω，
则灯泡的额定功率为：P额＝I12R灯＝（0.3A）2×5Ω＝0.45W。
故答案为：（1）①断开；电流表正负接线柱接反了；②左；③通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（2）①2：1；②50；（3）①C；②13.9；0.45；（4）②保持不动保持不动；③0.45。
【点评】本题考查了探究电流与电压、电阻的关系、伏安法测电阻、测量小灯泡电功率的实验，综合性较强，有一定的难度。
28．（7分）物理实验小组连接了图甲所示的电路，测量定值电阻Rx的阻值，电源电压有4V和6V两挡可选，Rx的阻值约为10Ω，滑动变阻器有（a：“30Ω 3A”b：“100Ω 2A”）两种规格。
（1）小华同学发现图甲连接的电路有一处错误，请把接错的那一根导线找出来打“×”，用笔画线代替导线画出正确的连接（只改接一根导线）；
（2）小华正确连接导线后，将滑动变阻器的滑片P移至最 右 （选填“左”或“右”）端，闭合开关后，电压表示数为1V，电流表示数为0.1A，由此判断电源电压选择的是 4V （选填“4V”或“6V”）档，滑动变阻器选择的是 a （选填“a”或“b”）；
（3）继续移动滑动变阻器的滑片P完成后续测量，第3次实验时，电压表的示数如图乙，根据实验过程，表格中的①处应填 10.0 Ω（结果保留1位小数）；
实验次数
电压Ux/V
电流Ix/A
电阻Rx/Ω
Rx/Ω
1
1
0.1
10
①
2
2.5
0.24
10.4
3
_____
0.28
_____
（4）该实验小组进行了实验创新，利用一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器、一个阻值未知的定值电阻R1、电压恒定的电源、若干开关和导线，测出了额定电压为U额（已知）的小灯泡L正常发光时的电阻RL，小组成员共同设计了图丙所示的电路。步骤如下：
①断开开关S2，闭合开关S1和S3，调节滑动变阻器的滑片P至a端，电压表的示数为U1；再将滑片P调至b端，电压表示数为U2；
②断开开关S1和S3，闭合开关S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U1﹣U额；
③不改变滑动变阻器的滑片P的位置，断开开关S2和S3，闭合开关S1，电压表示数为U3，则RL＝ （用U额、U1、U2、U3和R0表示）。
【分析】（1）图中电压表测的是电流表电压，所以要删除连接电压表右端的线，并将该线改成连在定值电阻左端；
（2）为了保护电路，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片P移至最阻值最大处；
根据题意和串联分压原理＝，判断电源电压和选用变阻器的规格；
（3）读取电流表示数，分析量程和分度值进行读数，利用欧姆定律进行计算和求平均值；
（4）由乙图可知，没有电流表的情况下，利用定值电阻R1和电压表代替电流表与灯泡串联；首先利用开关的断开和闭合得到电源电压，然后调节已知最大阻值为R0的滑动变阻器，根据串联电路电压规律和欧姆定律求出定值电阻R1的阻值；利用开关的断开和闭合，让灯泡L、R1、R0串联接入电路，电压表测R1和R0的总电压，调节变阻器使电压表示数为U1﹣U额，此时灯泡正常发光；保持变阻器滑片不动，灯泡L、R1、R0仍串联接入电路，电压表测R1两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流和小灯泡的电阻。
【解答】解：（1）图中电压表测的是电流表电压，所以要删除连接电压表右端的线，并将该线改成连在定值电阻左端；
；
（2）由题知，电源电压有4V和6V两挡可选，Rx的阻值约为10Ω，正确连接导线后，将滑动变阻器的滑片P移至最右端，闭合开关后，电压表示数为1V，电流表示数为0.1A，
若电源电压为4V，则变阻器分得的电压为U滑＝U﹣Ux＝4V﹣1V＝3V，
根据串联分压原理可得：＝，即＝，解得滑动变阻器的最大阻值为R滑大＝30Ω，故b符合题意；
若电源电压为6V，则变阻器分得的电压为U滑＝U﹣Ux＝6V﹣1V＝5V，
根据串联分压原理可得：＝，即＝，解得滑动变阻器的最大阻值为R滑大＝50Ω≠30Ω≠100Ω，故a不符合题意；
（3）由图乙知电压表选用0～3V的量程，分度值为0.1V，示数为2.7V，
第三次的电阻为：
R3＝＝≈9.6Ω；
平均阻值为：
Rx＝＝10Ω；
（4）①断开开关S2，闭合开关S1和S3，调节滑动变阻器的滑片P至a端时，灯泡L被短路，此时只有R1接入的简单电路，电压表测电源电压，即电源电压为U＝U1；
再将滑片P调至b端，此时R1与R0串联接入电路，电压表测R1两端的电压为U2，则滑动变阻器R0两端的电压为：
U0＝U﹣U2＝U1﹣U2
则电路中的电流为：
I＝I0＝＝，
所以R1的阻值为：
R1＝＝＝R0；
②断开开关S1和S3，闭合开关S2时，灯泡L、R1、R0串联接入电路，电压表测R1和R0的总电压，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U1﹣U额，恰好等于电源电压减灯泡的额定电压，说明此时灯泡正常发光；
③不改变滑动变阻器的滑片P的位置，断开开关S2和S3，闭合开关S1时，灯泡L、R1、R0仍串联接入电路，电压表测R1两端的电压为U3；由于电路结构不变，电路中电阻不变，电流不变，此时灯泡仍正常发光，电路中的电流为：
I'＝＝＝，
则灯泡的电阻为：
RL＝＝＝。
故答案为：（1）见解答图；（2）右；4V；a；（3）10.0；（4）。
【点评】本题主要考查了伏安法的实际应用，灵活的很高，掌握并联电路特点进行实验设计，难度较大。
29．（5分）搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭已于2022年11月29日发射升空。若长征二号F遥十五运载火箭在此次发射任务中，以6×106N的推力将起飞质量为500t的火箭在50s的时间内推到3×104m的竖直高度。（已知火箭燃料的热值q＝4×107J/kg，忽略起飞过程中火箭的质量变化）
（1）求火箭发动机推力的平均功率；
（2）在上述过程中共消耗15t燃料，求火箭发动机的效率。
【分析】（1）先算出飞船做的有用功，再根据P＝计算功率。
（2）根据公式算出Q放，再根据η＝计算出效率。
【解答】解：飞船做的有用功：
W有＝Fs＝Gh＝mgh＝500×103kg×10N//kg×3×104m＝1.5×1011J；
火箭发动机推力的平均功率：
P＝＝3×109W；
（2）完全燃烧15t燃料放出的热量：
Q放＝mq＝15×103kg×4×107J/kg＝6×1011J；
火箭发动机的效率：
η＝＝＝25%。
答：（1）火箭发动机推力的平均功率为3×109W；
（2）火箭发动机的效率为25%。
【点评】本题考查了热机效率的计算，属于基础题。
30．（7分）图甲为汽车倒车雷达中的距离报警器简化电路图。电源电压为15V，R0为定值电阻，Rs为距离传感器的核心部件，其阻值随传感器到障碍物距离变化关系如图乙所示，当传感器到障碍物距离为1.5m时，报警器开始报警，此时电路中报警电流为0.3A。
（1）由图乙可知开始报警时，Rs的阻值为 40 Ω；传感器到障碍物距离越近，电路中的电流越 大 ；
（2）求R0的阻值；
（3）当传感器到障碍物距离为1m时，求Rs的电功率；
（4）保持起始报警电流不变，若要增大起始报警距离，请写出可行的做法 可以减小R0的阻值来增大起始报警距离 （写出一条即可）。
【分析】（1）由图甲可知，定值电阻和传感器串联，电流表测量电路中的电流，从分析图乙可知Rs的阻值和Rs的阻值与传感器到障碍物距离的关系，由欧姆定律可知，电路中的电流变化；
（2）结合欧姆定律和串联电路特点计算出R0的阻值；
（3）先计算出电路中的电流，再用P＝I2R计算出Rs的电功率；
（4）结合欧姆定律分析增大起始报警距离，可行的做法。
【解答】解：（1）由图甲可知，定值电阻和传感器串联，电流表测量电路中的电流，从图乙可知：传感器到障碍物距离越近，Rs的阻值越小，由欧姆定律可知，电路中的电流大；
当传感器到障碍物距离为1.5m时，Rs的阻值为40Ω；
（2）报警器开始报警，此时电路中报警电流为0.3A，
电路中的总电阻：＝＝50Ω，
R0的阻值：R0＝R﹣Rs＝50Ω﹣40Ω＝10Ω；
（3）当传感器到障碍物距离为1m时Rs的阻值为20Ω，此时电路中的总电阻：R′＝Rs′+R0＝20Ω+10Ω＝30Ω，
电路中的电流：I′＝＝＝0.5A，
Rs的电功率：P＝I′2Rs′＝（0.5A）2×20Ω＝5W；
（4）增大起始报警距离时，Rs的阻值变大，保持起始报警电流不变，即串联电路中的总电阻不变，可以减小R0的阻值。
答：（1）40；大；
（2）R0的阻值为10Ω；
（3）Rs的电功率为5W；
（4）可以减小R0的阻值来增大起始报警距离。
【点评】本题考查欧姆定律和电功率的应用，重点是掌握串联电路特点和欧姆定律，有一定难度。
2022-2023学年江苏省南京市秦淮区九年级（上）期末物理试卷
一、选择题
1．（2分）如图是我国空间站的机械臂，它类似于人的手臂，可以省距离，下列工具使用时与机械臂属同类型杠杆的是（ ）
A．用镊子夹砝码 B．用羊角锤起钉子
C．用钳子夹导线 D．用瓶盖起子起瓶盖
2．（2分）下列对物理量的估计符合实际情况的是（ ）
A．两节新干电池串联的电压为4V
B．中学生上楼的功率可达1500W
C．家用电饭锅的额定电流约为4A
D．实验室中所用导线的电阻约为1kΩ
3．（2分）关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体，内能不一定大
B．物体的内能增大，一定是吸收了热量
C．物体的温度越低，所含的热量越少
D．物体放出热量，温度一定降低
4．（2分）小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。下列四个事例中，能量转化与之相同的是（ ）
①活塞迅速下压棉花燃烧
②按动电火花发生器按钮，盒盖飞出
③小孩滑下滑梯臀部发烫
④水烧开后顶着壶盖上下运动
A．①② B．①③ C．②③ D．①④
5．（2分）如图所示，甲、乙、丙装置完全相同，燃料的质量、液体的质量和初温都相等，当燃料燃尽时（烧杯内的液体均未沸腾），温度计示数T甲＞T乙＞T丙。下列说法正确的是（ ）
A．选择甲、乙，可用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小
B．选择乙、丙，可用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
C．液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，ca＞cb
D．燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，q1＞q2
6．（2分）2022年2月，我国成功举办了第24届冬奥会，图片是中国滑雪运动员谷爱凌在U形场地比赛的情景，关于比赛过程中的能量转化，下列说法正确的是（ ）
A．她滑行向上冲击到最高点时，动能将达到最大
B．她从高处运动到低处的过程中，动能转化为重力势能
C．她从出发点加速下滑的过程中，重力势能越来越小
D．她在整个比赛过程中机械能保持不变
7．（2分）某单位的门禁系统利用电动机实现开关门，员工可利用人脸识别（相当于开关S1）或门禁卡（相当于开关S2）自动开门进入，外来人员经过核查登记后，由保安人员手动控制开关S3，开门进入；在疫情防控期间，增加了智能测温仪（相当于开关S），体温异常者无法开门进入。下列符合设计要求的电路图是（ ）
A． B．
C． D．
8．（2分）如图所示，电源电压恒定不变，闭合开关S，灯L1和L2均发光，一段时间后，一盏灯突然熄灭，而电流表和电压表的示数都不变，出现这一现象的原因可能是（ ）
A．灯L1断路 B．灯L2断路 C．灯L1短路 D．灯L2短路
9．（2分）如图，电源电压保持不变，R为定值电阻，闭合开关S，将滑片P从右端向左端移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．V1和V2示数均变小，A示数变大
B．V1和A示数之比变小
C．V2和A示数之比不变
D．V2和A示数的乘积先变小后变大
10．（2分）连接如图所示的电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，观察到白炽灯泡L1比L2亮。关于此实验，下列说法正确的是（ ）
A．L1、L2规格是相同的
B．L1对应的电压表示数比L2小
C．L1的实际功率一定比L2大
D．可以验证电功与电流大小的关系
11．（2分）某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示，其中电源电压恒为6V，定值电阻R0为10Ω，电压表量程为0～3V，R是压敏电阻（阻值随平板受到的压力大小变化而变化），R的阻值与平板受到压力F对应的部分数据如表，平板质量不计。下列说法中正确的是（ ）
压力F/N
0
60
200
500
900
1500
压敏电阻R/Ω
30
25
20
15
10
5
A．体重计读数越大，R的阻值就越大
B．体重计能称量的最大值是1500N
C．若将R0的阻值增大，体重计能称量的最大值将变大
D．当电压表示数为2V时，称得的体重为200N
12．（2分）如图，电源电压不变，定值电阻R1＝20Ω，小灯泡L标有“6V 3W”字样（灯丝电阻不变），电流表量程为0～3A。当只闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P从b端滑动到某一位置时，变阻器连入电路中的阻值减小了12Ω，电流表示数增大了0.1A，此时小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下，都正确且无漏选的一组是（ ）
①电源电压为24V
②R2的最大阻值为48Ω
③开关都闭合时，R2的最大功率为43.2W
④在电流表有示数的情况下，电路消耗的总功率最小值为18W
A．①② B．①②③ C．①③④ D．①②③④
二、填空题
13．（6分）回顾本学期的几个小实验，请完成下列四个小题。
（1）如图甲，木块从高处自由下落将小桌脚打入沙中，要将小桌脚打入沙中更深些，应选用质量较大的木块，将其从更 （选填“高”或“低”）处释放；
（2）如图乙，是一个会跳的卡片，将卡片反过来，用力向下压，橡皮筋伸长，迅速松开手，卡片向上跳起，说明发生弹性形变的橡皮筋具有 能，可以对卡片 ；
（3）如图丙，吹气球时，气球没握住飞跑了，捡起气球会发现它的嘴部温度 （选填“变高”或“变低”）；
（4）如图丁，把铜片、铁片插入橙子中制成一个水果电池.该电池对外供电时，将 能转化为电能，由图丁可知：铁片是水果电池的 （选填“正极”或“负极”）。
14．（3分）建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物，已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升3m，在此过程中，拉力F做功 J，滑轮组的机械效率为 %；若将该滑轮组的机械效率提高为90%，需要用此滑轮组提升 N的重物。
15．（2分）如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用甲、乙两种方法使其一端缓慢抬离地面，若F甲和F乙始终竖直向上，则F甲 （＞/＜/＝）F乙，如果两种方法都将水泥板缓慢拉到竖直位置，不计空气阻力等因素，两次拉力做功W甲 （＞/＜/＝）W乙。
16．（2分）某单缸四冲程汽油机飞轮转速为2400r/min，则1s内该汽油机对外做功 次；该汽油机工作时气缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离是50cm，则汽油机的功率是 kW。
17．（3分）甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1，小灯泡L的实际功率为1W，则此时小灯泡L的电阻为 Ω；再闭合开关S2，电阻R在1min内产生的热量为 J。
18．（3分）如图是小军家里的电能表，他将电热水壶单独接在电路中烧水，壶内水的质量为1.2kg，初温为28℃，加热5min水温升高了50℃，电能表的转盘转了240转，则电热水壶的实际功率是 W，加热5min水吸收的热量是 J，此过程中电热水壶的热效率是 %。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
19．（4分）如图所示，电源电压不变，R1＝3Ω，R2＝4Ω，R3＝5Ω。只闭合S，电流表A1、A2示数之比为 ，电压表V1、V2示数之比为 ；再闭合S1、S2，电流表A1、A2示数之比为 ，电压表V1、V2示数之比为 。
20．（3分）如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”，R1＝10Ω，灯L标有“4V 1W”，灯L的I﹣U图像如图乙。在保证电路安全的情况下，闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，电压表V1的最小示数为2V，则电源电压为 V，电路的最大功率为 W，滑动变阻器阻值的调节范围为 Ω。
三、解答题（本题共10小题，共50分.解答29、30题时应有公式和解题过程）
21．（2分）按要求作图（请保留作图痕迹）：图中①是自行车的手闸，其中ABO部分可视为杠杆，其简化示意图如图②所示，O为支点，F2为阻力。在图②中画出：阻力F2的力臂l2以及作用在A点的最小动力F1。
22．（2分）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
23．（2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。
24．（5分）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）实验时，通常让杠杆在图甲位置平衡，这样操作的目的是便于测量 ；
（2）改变钩码的位置和个数，使杠杆平衡收集多组数据，其目的是 （填序号）；
A.取平均值，减小误差
B.避免偶然性，寻找普遍规律
（3）如图乙，用那资力计在A处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，为了保持杠杆在水平位置平衡，测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（4）图丙的漫画中，小兔分得的萝卜质量小于小猴，其原因是 。
25．（5分）小明为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
（1）实验中探究的动能是指 ；
A.钢球撞击木块时的动能
B.钢球撞击木块后的动能
C.木块被钢球撞击后的动能
（2）钢球在水平面上的动能是由 能转化而来的；
（3）若斜面下方水平面光滑，本实验 （选填“能”或“不能”）达到实验目的；
（4）小红认为根据乙、丙两图可以直接得出“物体的质量越大，速度越大，则动能越大”的结论，她的实验方法错误的理由是 ；
（5）通常来说，交通事故的原因主要是超载或超速，用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
26．（4分）小王同学为了“探究影响导体电阻大小的因素”设计了如图甲实验装置。实验器材：电源（1.5V），电阻箱R0（0～999.9Ω），电流表，电阻丝R，开关，导线若干。
（1）本实验通过 来比较导体电阻的大小；
（2）小王发现只有一根电阻丝，他可以探究导体的电阻是否与导体的 有关；
A.长度
B.横截面积
C.材料
（3）小王把电阻丝接入ab间，闭合开关S，将电阻箱调到适当位置不动，多次改变金属夹P的位置，得到多组I、L的数据，以电流的倒数为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标，得出图像（如图乙）。由图像可知，R0的阻值 Ω，该电阻丝5cm长度的阻值为 Ω。
27．（11分）电学实验课上，老师提供了以下电学器材：电源4.5V、电流表、电压表、滑动变阻器若干、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω、40Ω）、标有“2.5V”字样的小灯泡L1和标有“0.3A”字样的小灯泡L2各一个、开关和导线若干。小明准备完成下面的实验：
（1）探究电流与电压的关系：
① 开关，按图甲电路图连接实物，试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转（如图乙），则电路连接出现的错误是 ；
②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片P向 （选填“左”或“右”）滑动，使电阻R0两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V，读出所对应的电流值。实验数据如表所示：
实验次序
1
2
3
U /V
1.5
2
2.5
I /A
0.15
0.2
0.25
③分析数据，得出结论：电阻一定时， 。
（2）探究电流与电阻的关系：
①分别将10Ω、20Ω的定值电阻接入 A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片P，使两次电压表示数都为2V，读出电流表示数，两次实验中整个电路消耗的电功率之比为 ；
②为确保所给的定值电阻接入 A、B两点间后，都能按图甲所示电路正常进行实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω；
③根据实验数据得出结论。
（3）测量小灯泡L1的电阻：
①按图甲把R0换成小灯泡L1进行实验闭合开关，发现灯泡不亮，下列哪种方法可以一次性判断出多种电路故障 （填序号）；
A.检查电源
B.检查导线连接
C.检查电流表和电压表的示数
D.调节滑动变阻器观察灯泡亮度
②实验过程中，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙，此时小灯泡的电阻为 Ω，额定功率为 W。
（4）测量小灯泡L2的额定功率：
实验中，电压表和电源损坏，小明找来一个电压未知（恒定）的电源，设计了图丁所示电路。请你帮他完成测量过程：
①闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为0.3A；
②断开开关，用10Ω的定值电阻替换灯泡，滑动变阻器滑片P （选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”）。闭合开关，电流表的示数为0.24A；
③将滑动变阻器滑片P移到最左端，电流表示数为0.6A；
④小灯泡的额定功率为 W。
28．（7分）物理实验小组连接了图甲所示的电路，测量定值电阻Rx的阻值，电源电压有4V和6V两挡可选，Rx的阻值约为10Ω，滑动变阻器有（a：“30Ω 3A”b：“100Ω 2A”）两种规格。
（1）小华同学发现图甲连接的电路有一处错误，请把接错的那一根导线找出来打“×”，用笔画线代替导线画出正确的连接（只改接一根导线）；
（2）小华正确连接导线后，将滑动变阻器的滑片P移至最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关后，电压表示数为1V，电流表示数为0.1A，由此判断电源电压选择的是 （选填“4V”或“6V”）档，滑动变阻器选择的是 （选填“a”或“b”）；
（3）继续移动滑动变阻器的滑片P完成后续测量，第3次实验时，电压表的示数如图乙，根据实验过程，表格中的①处应填 Ω（结果保留1位小数）；
实验次数
电压Ux/V
电流Ix/A
电阻Rx/Ω
Rx/Ω
1
1
0.1
10
①
2
2.5
0.24
10.4
3
_____
0.28
_____
（4）该实验小组进行了实验创新，利用一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器、一个阻值未知的定值电阻R1、电压恒定的电源、若干开关和导线，测出了额定电压为U额（已知）的小灯泡L正常发光时的电阻RL，小组成员共同设计了图丙所示的电路。步骤如下：
①断开开关S2，闭合开关S1和S3，调节滑动变阻器的滑片P至a端，电压表的示数为U1；再将滑片P调至b端，电压表示数为U2；
②断开开关S1和S3，闭合开关S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U1﹣U额；
③不改变滑动变阻器的滑片P的位置，断开开关S2和S3，闭合开关S1，电压表示数为U3，则RL＝ （用U额、U1、U2、U3和R0表示）。
29．（5分）搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭已于2022年11月29日发射升空。若长征二号F遥十五运载火箭在此次发射任务中，以6×106N的推力将起飞质量为500t的火箭在50s的时间内推到3×104m的竖直高度。（已知火箭燃料的热值q＝4×107J/kg，忽略起飞过程中火箭的质量变化）
（1）求火箭发动机推力的平均功率；
（2）在上述过程中共消耗15t燃料，求火箭发动机的效率。
30．（7分）图甲为汽车倒车雷达中的距离报警器简化电路图。电源电压为15V，R0为定值电阻，Rs为距离传感器的核心部件，其阻值随传感器到障碍物距离变化关系如图乙所示，当传感器到障碍物距离为1.5m时，报警器开始报警，此时电路中报警电流为0.3A。
（1）由图乙可知开始报警时，Rs的阻值为 Ω；传感器到障碍物距离越近，电路中的电流越 ；
（2）求R0的阻值；
（3）当传感器到障碍物距离为1m时，求Rs的电功率；
（4）保持起始报警电流不变，若要增大起始报警距离，请写出可行的做法 （写出一条即可）。
2022-2023学年江苏省南京市秦淮区九年级（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题
1．（2分）如图是我国空间站的机械臂，它类似于人的手臂，可以省距离，下列工具使用时与机械臂属同类型杠杆的是（ ）
A．用镊子夹砝码 B．用羊角锤起钉子
C．用钳子夹导线 D．用瓶盖起子起瓶盖
【分析】结合图片和生活经验，判断人的手臂和机械臂动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：人的手臂和机械臂使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，与镊子属于同一类杠杆；羊角锤、钳子、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故BCD错误、A正确。
故选：A。
【点评】本题考查了杠杆的分类，是一道基础题。
2．（2分）下列对物理量的估计符合实际情况的是（ ）
A．两节新干电池串联的电压为4V
B．中学生上楼的功率可达1500W
C．家用电饭锅的额定电流约为4A
D．实验室中所用导线的电阻约为1kΩ
【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。
【解答】解：A、一节新干电的电压为1.5V，两节新干电池串联的电压为3V，故A不符合实际；
B、根据功率的公式可知P＝，一个中学生的平均体重约500N，每层楼的高度约为3m，从一楼到三楼约为6m，爬楼的时间大约为30s，代入计算可得，他爬楼的功率约为100W，故B不符合实际；
C、家用电饭锅的额定功率约为880W，额定电流约为I＝＝＝4A，故C符合实际；
D、实验室中所用导线的电阻很少，接近为零，故D不符合实际。
故选：C。
【点评】此题考查的是学生对一些常见物理量的估测能力，需要学生对生活中的常见物理单位、大小有所认识，此题就会得到正确答案。
3．（2分）关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体，内能不一定大
B．物体的内能增大，一定是吸收了热量
C．物体的温度越低，所含的热量越少
D．物体放出热量，温度一定降低
【分析】（1）内能大小跟质量、温度、状态和物质的种类有关；
（2）改变内能的方法：做功和热传递；
（3）热量是过程量，只有热传递过程中，才有热量的吸收和放出，热量的修饰词只能是吸收或放出；
（4）晶体凝固时，放热，但温度不变。
【解答】解：A、内能大小跟质量、温度、状态和物质的种类有关，只知道温度高低，不能判断内能的大小，故A正确；
B、物体的内能增加，可能是物体吸收热量，可能是外界对物体做功，故B错误；
C、没有发生热传递，没有热量的吸收和放出，没有热量可谈，并且热量的修饰词不能是“含有”，故C错误；
D、物体放出热量，温度不一定降低，比如晶体在凝固过程中，放出热量，温度不变，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了内能、温度和热量的关系，还考查了内能大小的影响因素以及改变内能的方式，难度不大。
4．（2分）小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。下列四个事例中，能量转化与之相同的是（ ）
①活塞迅速下压棉花燃烧
②按动电火花发生器按钮，盒盖飞出
③小孩滑下滑梯臀部发烫
④水烧开后顶着壶盖上下运动
A．①② B．①③ C．②③ D．①④
【分析】做功可以改变物体的内能，对物体做功的过程中，机械能转化为内能，物体内能增加；物体对外做功，内能转化为机械能，物体内能减小。
【解答】解：反复弯折铁丝，铁丝弯折处温度升高，机械能转化为内能，使铁丝内能增加；
①用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程机械能转化为内能；故符合题意；
②酒精燃烧后产生的高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，内能转化为盒盖的机械能；故不符合题意；
③小朋友滑滑梯时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使臀部的内能增加、温度升高，故符合题意；
④冬天，围着火炉烤火感觉暖和，发生了能量的转移，没有发生能量的转化；故不符合题意；
综上分析可知，与弯折铁丝，使铁丝温度升高能量转化相同的是①③。
故选：B。
【点评】此题考查了做功改变物体内能两种情况，需要注意的是：对物体做功，物体内能增加，物体对外做功，物体内能减小。
5．（2分）如图所示，甲、乙、丙装置完全相同，燃料的质量、液体的质量和初温都相等，当燃料燃尽时（烧杯内的液体均未沸腾），温度计示数T甲＞T乙＞T丙。下列说法正确的是（ ）
A．选择甲、乙，可用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小
B．选择乙、丙，可用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
C．液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，ca＞cb
D．燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，q1＞q2
【分析】利用下列知识分析判断：
（1）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧质量相同的同种燃料，加热质量相同的不同液体，吸收相同的热量，通过比较液体温度的变化，判断两种液体比热容的大小关系；
（2）为了比较热值大小要用质量相同的不同燃料，加热质量相同的同种液体，通过比较液体温度的变化比较吸热多少、燃料完全燃烧放热多少，进而判断热值大小。
【解答】解：
A、选择甲、乙，液体的质量相同、种类不同，燃料的种类相同；不能比较燃料热值的大小，故A错误；
B、选择乙、丙，燃料的种类不同，不能利用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，故B错误；
C、甲、乙所示实验中所用燃料种类与质量相同，相同时间内燃料燃烧释放的热量相等，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则液体吸收的热量Qa＝Qb，甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T乙，则Δta＞Δtb，m相等，由Q＝cmΔt可知，ca＜cb，故C错误；
D、甲、丙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，加热质量相同的同种液体，液体温度升高的越高，则表明燃料放出的热量越多，燃料的热值越大，由于T甲＞T丙，所以q1＞q2，故D正确。
故选：D。
【点评】本题涉及了探究不同物质的吸热能力（比热容大小关系）、探究不同燃料的热值大小，利用好控制变量法、转换法是本题的关键。
6．（2分）2022年2月，我国成功举办了第24届冬奥会，图片是中国滑雪运动员谷爱凌在U形场地比赛的情景，关于比赛过程中的能量转化，下列说法正确的是（ ）
A．她滑行向上冲击到最高点时，动能将达到最大
B．她从高处运动到低处的过程中，动能转化为重力势能
C．她从出发点加速下滑的过程中，重力势能越来越小
D．她在整个比赛过程中机械能保持不变
【分析】（1）动能的大小与质量和速度有关；
（2）重力势能的大小与质量和高度有关；
（3）重力势能和动能可以相互转化。只有动能和势能的相互转化时，机械能守恒。
【解答】解：A、她滑行向上冲击到最高点时，质量不变，速度减小，高度增加，动能转化为重力势能，此时重力势能最大，动能最小，故A说法错误；
B、她从高处运动到低处的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故B说法错误；
C、她从出发点加速下滑的过程中，高度越来越小，重力势能越来越小，重力势能转化为动能，故C说法正确；
D、她在整个比赛过程中会克服摩擦力做功，故机械能不守恒，故D说法错误；
故选：C。
【点评】本题考查动能和势能的转化以及机械能守恒的判断，分析过程非常重要。
7．（2分）某单位的门禁系统利用电动机实现开关门，员工可利用人脸识别（相当于开关S1）或门禁卡（相当于开关S2）自动开门进入，外来人员经过核查登记后，由保安人员手动控制开关S3，开门进入；在疫情防控期间，增加了智能测温仪（相当于开关S），体温异常者无法开门进入。下列符合设计要求的电路图是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】几个开关串联时，需要所有开关都闭合，用电器才能工作；几个开关并联时，只要一个开关闭合，用电器就能工作。
【解答】解：由题知，员工可利用人脸识别（相当于开关S1）或门禁卡（相当于开关S2）自动开门进入外来人员经过核查登记后，由保安人员手动控制开关S3，这说明S1、S2、S3是并联的，然后再与电动机串联；
在疫情防控期间，增加了智能测温仪（相当于开关S），体温异常者无法开门进入，则S应该在干路中，根据选项可知，C正确。
故选：C。
【点评】本题考查了根据要求设计电路图，关键是明确各开关的连接方式。
8．（2分）如图所示，电源电压恒定不变，闭合开关S，灯L1和L2均发光，一段时间后，一盏灯突然熄灭，而电流表和电压表的示数都不变，出现这一现象的原因可能是（ ）
A．灯L1断路 B．灯L2断路 C．灯L1短路 D．灯L2短路
【分析】根据电路图可知，两灯泡并联，电流表测量的是灯L2中电流，电压表测量并联电路两端电压，即电源电压；若一盏灯突然熄灭，电压表示数和电流表示数均不变，说明电流表所在的支路完好，另一条支路发生断路。
【解答】解：由图可知，电路为并联电路，电压表测量电源电压，电流表测量通过灯L2的电流；因为两灯并联，并且并联电路中各支路互不影响，当一盏灯突然熄灭，而电压表和电流表示数均不变，说明电流表所在的支路完好，故电路故障为L1断路。
故选：A。
【点评】在判断故障时，会根据电压表的示数的变化判断：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开路；若电压表无示数，说明电压表被短路或与电源不能相通。
9．（2分）如图，电源电压保持不变，R为定值电阻，闭合开关S，将滑片P从右端向左端移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．V1和V2示数均变小，A示数变大
B．V1和A示数之比变小
C．V2和A示数之比不变
D．V2和A示数的乘积先变小后变大
【分析】滑动变阻器和定值电阻是串联的，电压表V1测的是滑动变阻器两端的电压，电压表V2测的是电源的电压，电流表测的是串联电路的电流，利用欧姆定律公式分析电路中的电流和电压变化情况。
【解答】解：
由图可知滑动变阻器和定值电阻是串联的，电压表V1测滑动变阻器两端的电压，电压表V2测电源电压，电流表测串联电路的电流。
当滑片P从右端向左端移动的过程中，连入电路中的阻值变小，总电阻变小，由欧姆定律I＝可知，整个电路中的电流变大，所以电流表A的示数逐渐变大；
电压表V2测电源电压，由于电源电源不变，所以电压表V2示数是不变的；因电压表V1测滑动变阻器两端的电压，即：U1＝U﹣IR，电源电压不变，定值电阻阻值不变，所以当电流变大时，电压表V1的示数变小；
由上分析知，电压表V2不变，电流表A的示数逐渐变大，V2和A示数的乘积变大；
根据欧姆定律I＝可知，V1和A示数之比就是滑动变阻器的阻值，所以V1和A示数之比变小；
根据欧姆定律I＝可知，V2和A示数之比就是滑动变阻器的阻值和定值电阻的总阻值，所以V2和A示数之比变小；
综上所述，B正确。
故选：B。
【点评】解决此类问题的关键是弄清当滑动变阻器阻值变化时，在电路中的电流表和电压表的示数如何变化。
10．（2分）连接如图所示的电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，观察到白炽灯泡L1比L2亮。关于此实验，下列说法正确的是（ ）
A．L1、L2规格是相同的
B．L1对应的电压表示数比L2小
C．L1的实际功率一定比L2大
D．可以验证电功与电流大小的关系
【分析】（1）电路中实际功率大的灯泡较亮；
（2）图示电路中，L1与L2串联，根据公式U＝可比较两灯泡两端电压大小；
（3）如果灯泡L1、L2规格相同，那么两灯会一样亮；
（4）根据控制变量法，验证电功率与电流大小的关系需要控制电流的大小不同。
【解答】解：A、如果灯泡L1、L2规格是相同的，因为串联在电路中，通过两灯泡的电流相等，那么两灯泡两端的电压、实际功率也会是相同的，但事实上小灯泡L1比L2亮，因此两个灯泡规格不相同，故A错误；
B、由公式U＝可知，电流相等时，实际功率大的用电器两端电压较大，在图示电路中，L1与L2串联，根据串联电路中电流处处相等的规律可知通过L1与L2的电流相等，而灯泡L1的实际功率比L2大，因此灯泡L1对应的电压表示数比L2大，故B错误；
C、小灯泡L1比L2亮，说明灯泡L1的实际功率比L2大，故C正确；
D、电路中L1与L2串联，而串联电路中电流处处相等，因此无法验证电功率与电流大小的关系，故D错误。
故选：C。
【点评】此题考查了额定功率与实际功率、串联电路程中电流的规律，属常规题目。
11．（2分）某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示，其中电源电压恒为6V，定值电阻R0为10Ω，电压表量程为0～3V，R是压敏电阻（阻值随平板受到的压力大小变化而变化），R的阻值与平板受到压力F对应的部分数据如表，平板质量不计。下列说法中正确的是（ ）
压力F/N
0
60
200
500
900
1500
压敏电阻R/Ω
30
25
20
15
10
5
A．体重计读数越大，R的阻值就越大
B．体重计能称量的最大值是1500N
C．若将R0的阻值增大，体重计能称量的最大值将变大
D．当电压表示数为2V时，称得的体重为200N
【分析】（1）通过观察表格数据，得出R的阻值与体重的关系；
（2）电压表示数为3V时，压敏电阻两端的电压最小，接入电路中的电阻最小，压力最大，此时体重计的示数最大；
（3）利用串联分压分析若将R0的阻值增大时电压表示数的变化情况，进一步得出体重秤的最大值变化情况；
（4）首先根据欧姆定律计算通过定值电阻的电流，根据串联电路电流和电压的特点及欧姆定律计算压敏电阻接入电路中的电阻，对应表格得出压力大小。
【解答】解：由图可知压敏电阻R和定值电阻R0串联接入电路，电压表与定值电阻R0并联，测量定值电阻R0两端的电压，
A、体重越大，对压敏电阻的压力越大，由表格数据可知，压力越大，压敏电阻的阻值越小，故A错误；
B、当电压表示数为3V时，定值电阻两端电压为3V，压敏电阻两端的电压也是3V，压敏电阻和定值电阻分担电压相等，根据串联电路分压特点可知，压敏电阻的阻值也为10Ω，由表格可知，此时压力为900N，即体重计的最大称量值为900N，故B错误；
C、增大R0的阻值，利用串联分压原理可知电压表更容易满偏，故体重计能称量的最大值将变小，故C错误；
D、电路中的电流为I＝I0＝＝＝0.2A，
压敏电阻两端的电压为UR＝U﹣U0＝6V﹣2V＝4V，
压敏电阻的阻值为R＝＝＝20Ω，
由表格可知，当压敏电阻的阻值为20Ω时，压力为200N，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查电路的动态分析和欧姆定律的应用，关键是确定电路连接方式和电压表的作用。
12．（2分）如图，电源电压不变，定值电阻R1＝20Ω，小灯泡L标有“6V 3W”字样（灯丝电阻不变），电流表量程为0～3A。当只闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P从b端滑动到某一位置时，变阻器连入电路中的阻值减小了12Ω，电流表示数增大了0.1A，此时小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下，都正确且无漏选的一组是（ ）
①电源电压为24V
②R2的最大阻值为48Ω
③开关都闭合时，R2的最大功率为43.2W
④在电流表有示数的情况下，电路消耗的总功率最小值为18W
A．①② B．①②③ C．①③④ D．①②③④
【分析】（1）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯泡L和滑动变阻器最大阻值串联，电流表测电路中的电流，设此时通过电路的电流为I1；
滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了12Ω，电流表示数增大了0.1A，此时小灯泡恰好正常发光，根据P＝UI的变形公式计算此时电路中的电流I2，进一步计算滑动变阻器的滑片P在b端时通过电路的电流；根据欧姆定律计算灯泡的电阻，根据串联电路的电阻规律结合欧姆定律表示电源电压，列出方程组可得电源电压和R2的最大阻值；
（2）当开关S、S1、S2都闭合时，灯泡被短路，滑动变阻器和定值电阻并联接入电路，此时电流表测干路电流；根据并联电路的电压特点和欧姆定律计算通过定值电阻的电流，根据并联电路的电流规律计算电流表示数最大时通过滑动变阻器的电流，此时通过滑动变阻器的电流最大，根据电功率公式计算滑动变阻器R2的最大功率；
（3）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯泡L和滑动变阻器最大阻值串联，此时通过电路的电流最小，根据P＝UI算出电路消耗的总功率最小值。
【解答】解：（1）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯泡L和滑动变阻器最大阻值串联，电流表测电路中的电流，设此时通过电路的电流为I1；
滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了12Ω，已知电流表示数增大了0.1A，即电路中的电流增大0.1A，此时小灯泡恰好正常发光，
则此时通过电路的电流I2＝IL＝＝＝0.5A，
所以可知滑动变阻器的滑片P在b端时电路的电流：I1＝I2﹣ΔI＝0.5A﹣0.1A＝0.4A，
小灯泡L标有“6V 3W”字样，且灯泡正常发光时的电流为0.5A，则灯泡的电阻：RL＝＝＝12Ω，
因串联电路总电阻等于各分电阻之和，
则由欧姆定律可知，滑动变阻器的滑片P在b端时电源电压：U＝I1（R滑+RL）＝0.4A×（R滑+12Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时电源电压：U＝I2（R滑′+RL）＝0.5A×（R滑﹣12Ω+12Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
联立①②两式解得：R滑＝48Ω，U＝24V，故①、②正确；
（2）当开关S、S1、S2都闭合时，灯泡被短路，滑动变阻器和定值电阻并联接入电路，此时电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
则通过定值电阻的电流：IR1＝＝＝1.2A，
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且此时电流表测干路电流，电流表量程为0～3A，则当电流表示数达到最大时，通过滑动变阻器的电流最大，则通过滑动变阻器的最大电流：I滑大＝I总大﹣IR1＝3A﹣1.2A＝1.8A，
所以滑动变阻器的最大功率为：P滑大＝UI滑大＝24V×1.8A＝43.2W，故③正确；
（3）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯泡L和滑动变阻器最大阻值串联，此时通过电路的电流最小，则由题意和前面解答可知最小电流为I小＝I1＝0.4A，
所以电路消耗的总功率最小值为：P小＝UI小＝24V×0.4A＝9.6W，故④错误。
综上可知，只有①②③正确。
故选：B。
【点评】本题考查了串并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用，有一定的综合性，难度较大。
二、填空题
13．（6分）回顾本学期的几个小实验，请完成下列四个小题。
（1）如图甲，木块从高处自由下落将小桌脚打入沙中，要将小桌脚打入沙中更深些，应选用质量较大的木块，将其从更 高 （选填“高”或“低”）处释放；
（2）如图乙，是一个会跳的卡片，将卡片反过来，用力向下压，橡皮筋伸长，迅速松开手，卡片向上跳起，说明发生弹性形变的橡皮筋具有 弹性势 能，可以对卡片 做功 ；
（3）如图丙，吹气球时，气球没握住飞跑了，捡起气球会发现它的嘴部温度 变低 （选填“变高”或“变低”）；
（4）如图丁，把铜片、铁片插入橙子中制成一个水果电池.该电池对外供电时，将 化学 能转化为电能，由图丁可知：铁片是水果电池的 负极 （选填“正极”或“负极”）。
【分析】（1）重力势能与质量和高度有关，物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大；动能的影响因素：质量和速度；
（2）发生弹性形变的物体就具有了弹性势能，也具有了弹力，必然会对使它发生形变的物体施加力的作用，若该物体受到了力且在的方向上运动了一段距离，就说它做了功；
（3）对物体做功时，物体的内能会增大，物体对外做功时，内能会减小；
（4）水果电池将化学能转化为电能，根据图丁电压的连接分析水果电池的正负极。
【解答】解：（1）要将小桌的脚打入沙子中更深些，需要增大重力势能，影响重力势能的因素是质量和高度，且物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大，故应选用质量较大的木块，并将其从更高处下落；
（2））“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生了弹性形变，发生弹性形变的物体要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋会对硬卡片施力，使它弹起，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片做功，因此它具有弹性势能；
（3）气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能转化成球的机械能，球内气体的温度降低；
（4）把铜片、铁片插入橙子中制成一个水果电池，该电池对外供电时，将化学能转化为电能，
由图丁可知：铁片与电压表的负接线柱连接，是水果电池的负极。
故答案为：（1）高；（2）弹性势；做功；（3）变低；（4）化学；负极。
【点评】本题考查重力势能和弹性势能的影响因素、内能的改变、电源及其能量转化，是一道综合题。
14．（3分）建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物，已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升3m，在此过程中，拉力F做功 3600 J，滑轮组的机械效率为 75 %；若将该滑轮组的机械效率提高为90%，需要用此滑轮组提升 2700 N的重物。
【分析】（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh，利用W总＝Fs求拉力做的总功；
（2）利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率；
（3）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力，利用不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率为90%时物体的重力。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×3m＝9m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝400N×9m＝3600J；
（2）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝75%；
（3）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N；
因为不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝，
所以滑轮组的机械效率为90%时物体的重力：G物＝＝×300N＝2700N。
故答案为：3600；75；2700。
【点评】本题考查了使用滑轮组时动滑轮的重力、有用功、总功和机械效率的计算，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
15．（2分）如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用甲、乙两种方法使其一端缓慢抬离地面，若F甲和F乙始终竖直向上，则F甲 ＝ （＞/＜/＝）F乙，如果两种方法都将水泥板缓慢拉到竖直位置，不计空气阻力等因素，两次拉力做功W甲 ＜ （＞/＜/＝）W乙。
【分析】（1）把水泥板看做一个杠杆，抬起一端，则另一端为支点。由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，此时动力F克服的是水泥板的重力，即此时的阻力臂等于动力臂的一半。在此基础上，利用杠杆的平衡条件，即可确定F甲与F乙的大小关系。
（2）根据W＝Fs可比较拉力做功的大小关系。
【解答】解：（1）两次抬起水泥板时的情况如图所示：
在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以阻力臂都等于动力臂的二分之一。根据杠杆的平衡条件F＝＝G．所以前后两次所用的力相同；
（2）若甲、乙两种情况均将水泥板拉至竖直位置，由图可知h甲＜h乙，根据W＝Fs可知拉力做功W甲＜W乙。
故答案为：＝；＜。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用和功的比较，正确判断动力臂与阻力臂的关系是关键。
16．（2分）某单缸四冲程汽油机飞轮转速为2400r/min，则1s内该汽油机对外做功 20 次；该汽油机工作时气缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离是50cm，则汽油机的功率是 20 kW。
【分析】内燃机完成一个工作循环，经历四个冲程、活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转2周，对外做功1次；
根据W＝Fs求出所做的功，根据P＝求出功率的大小。
【解答】解：在四冲程内燃机的工作过程中曲轴转2圈，完成4个冲程，完成一个工作循环，1个工作循环外做功1次；
由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min＝40r/s，即每秒钟转40r，
因为飞轮转2r，对外做功1次，所以飞轮转40r，对外做功20次；
活塞向下运动的距离是s＝50cm＝0.5m，
一个做功冲程做的功：W1＝Fs＝2000N×0.5m＝1000J，
该汽油机工作1s时所做的功：W＝20W1＝20×1000J＝20000J；
则汽油机的功率为：
P＝＝＝20000W＝20kW。
故答案为：20；20。
【点评】解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点和功率的计算公式进行分析解答，记住内燃机的工作特点及飞轮转的圈数和做功次数的关系是正确解题的关键。
17．（3分）甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1，小灯泡L的实际功率为1W，则此时小灯泡L的电阻为 4 Ω；再闭合开关S2，电阻R在1min内产生的热量为 24 J。
【分析】（1）由电路图可知，只闭合开关S1，电路是灯泡的简单电路，根据图象读出小灯泡L的实际功率为1W时通过的电流和两端的电压，根据欧姆定律计算其电阻；
（2）两开关都闭合进，定值电阻R与灯泡L并联，根据并联电路的电压特点可知电源的电压，根据图象读出通过R的电流，利用Q＝I2Rt求出R在1min内产生热量。
【解答】解：（1）由欧姆定律知，电阻一定时，电流与电压成正比，
由图象知，正比例图象是R的I﹣U图象，曲线是L的I﹣U图象，
由电路图可知，只闭合开关S1，电路是灯泡的简单电路，
由图象可知，当灯泡两端的电压UL＝2V，通过的电流IL＝0.5A，
此时小灯泡L的实际功率：PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W，符合题意，
所以此时灯泡电阻RL＝＝＝4Ω，
且电源电压U＝UL＝2V；
（2）再闭合开关S2时，R与L并联，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，U＝UL＝UR＝2V，
由图象可知，此时通过R的电流IR＝0.2A，
R在1min内产生的热量：QR＝IR2Rt＝（0.2A）2×10Ω×60s＝24J。
故答案为：4；24。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电功率以及焦耳定律公式的应用，从图象中读出灯泡的实际功率为1W时的电压和通过的电流是关键。
18．（3分）如图是小军家里的电能表，他将电热水壶单独接在电路中烧水，壶内水的质量为1.2kg，初温为28℃，加热5min水温升高了50℃，电能表的转盘转了240转，则电热水壶的实际功率是 1200 W，加热5min水吸收的热量是 2.52×105 J，此过程中电热水壶的热效率是 70 %。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【分析】（1）2400r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000转，据此求出转盘转了240转消耗的电能，根据P＝求出电热水壶的实际功率；
（2）根据Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量；
（3）根据η＝×100%求出电热水壶的热效率。
【解答】解：（1）2400r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000转，
则转盘转了240转消耗的电能：W＝＝0.1kW•h＝0.1×3.6×106J＝3.6×105J，
电热水壶的实际功率：P＝＝＝1200W；
（2）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.2kg×50℃＝2.52×105J；
（3）电热水壶的热效率：η＝×100%＝×100%＝70%。
故答案为：1200；2.52×105；70。
【点评】本题考查了电功率公式、吸热公式和效率公式的应用，考查知识点多，综合性强。
19．（4分）如图所示，电源电压不变，R1＝3Ω，R2＝4Ω，R3＝5Ω。只闭合S，电流表A1、A2示数之比为 1：1 ，电压表V1、V2示数之比为 3：8 ；再闭合S1、S2，电流表A1、A2示数之比为 4：7 ，电压表V1、V2示数之比为 1：1 。
【分析】（1）只闭合S时，R1与R3串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测电源两端的电压，电流表A1、A2均测电路中的电流，根据串联电路的电流特点可知电流表A1、A2示数之比，根据电阻的串联和欧姆定律求出电压表V1、V2的示数之比；
（2）闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测干路电流，电压表V1、V2均测电源两端的电压，根据并联电路的电压特点求出电压表V1、V2示数之比，根据欧姆定律求出通过两支路的电流之比，根据并联电路的电流特点求出电流表A1、A2示数之比。
【解答】解：（1）只闭合S时，R1与R3串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测电源两端的电压，电流表A1、A2均测电路中的电流，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电流表A1、A2示数之比为1：1，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电压表V1、V2的示数之比：
＝＝＝＝；
（2）闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测干路电流，电压表V1、V2均测电源两端的电压，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电压表V1、V2示数之比为1：1，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，电流表A1、A2示数之比：
＝＝＝＝＝＝
故答案为：1：1；3：8；4：7；1：1。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用，分清开关闭合、断开时电路的连接方式以及电表所测的电路元件是关键。
20．（3分）如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”，R1＝10Ω，灯L标有“4V 1W”，灯L的I﹣U图像如图乙。在保证电路安全的情况下，闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，电压表V1的最小示数为2V，则电源电压为 8.5 V，电路的最大功率为 2.125 W，滑动变阻器阻值的调节范围为 8～13 Ω。
【分析】只闭合开关S，定值电阻R1、灯泡L和滑动变阻器R2串联，电压表V1测量滑动变阻器R2两端的电压，电压表V2测量R1两端的电压；
（1）根据串联电路的分压原理可知，在保证电路安全的情况下，当滑动变阻器R2连入电路的电阻越小时电压表V1的示数越小，此时电路中电流最大，所以，根据灯泡的额定电流、滑动变阻器允许通过的最大电流判断出电路中的最大电流，然后根据欧姆定律和串联电路的特点求出电源电压；
（2）利用P＝UI求出电路的最大功率；
（3）根据欧姆定律求出滑动变阻器R2接入电路的最小电阻；
当电压表示数为3V时，R2接入电路的电阻最大，根据串联电路电压规律求出此时小灯泡两端的电压，由图丙可知电路中最小电流，根据欧姆定律算出最大电阻；
进而得出滑动变阻器R1允许的取值范围。
【解答】解：只闭合开关S，定值电阻R1、灯泡L和滑动变阻器R2串联，电压表V1测量滑动变阻器R2两端的电压，电压表V2测量R1两端的电压；
（1）根据串联电路的分压原理可知，在保证电路安全的情况下，当滑动变阻器R2连入电路的电阻越小时电压表V1的示数越小，此时电路中电流最大，
滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，由乙可知灯泡的额定电流为0.25A，
则在保证电路安全的情况下，电路中的最大电流为：I大＝I额＝0.25A，此时灯泡正常工作，电压表V1的示数最小，根据题干可知V1最小示数为2V，
根据I＝可得：U1＝I大R1＝0.25A×10Ω＝2.5V，
由串联电路的电压特点可得，电源电压：
U＝U1+UL+U2小＝2.5V+4V+2V＝8.5V；
（2）电路的最大功率：P大＝UI大＝8.5V×0.25A＝2.125W；
（3）滑动变阻器R2接入电路的最小电阻为：R2小＝＝＝8Ω；
由串联电路的分压规律可知，当电压表V1示数最大为3V时，R2接入电路的电阻最大，
此时小灯泡和R1两端电压为：U′＝U﹣U2大＝8.5V﹣3V＝5.5V，
由图乙可知当电路中的电流为I′＝0.23A时，小灯泡和R1两端电压为：3V+0.23A×10Ω＝5.3V，
爱误差范围内，与5.5V相近，故符合条件；
则R2接入电路的最大电阻：R2大＝＝≈13Ω；
所以，R1允许的取值范围是8～13Ω。
故答案为：8.5；2.125；8～13。
【点评】本题考查串联电路的规律和欧姆定律及电功率公式的运用，关键是正确识别电路，从图象中获取有效的信息。
三、解答题（本题共10小题，共50分.解答29、30题时应有公式和解题过程）
21．（2分）按要求作图（请保留作图痕迹）：图中①是自行车的手闸，其中ABO部分可视为杠杆，其简化示意图如图②所示，O为支点，F2为阻力。在图②中画出：阻力F2的力臂l2以及作用在A点的最小动力F1。
【分析】（1）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；
（2）杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1 L1＝F2 L2），在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。
【解答】解：过O点作阻力F2的垂线，即为阻力F2对支点O的力臂l2；
根据杠杆平衡的条件，F1L1＝F2L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，连接支点O与A点，过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，如下图所示：
【点评】根据杠杆的平衡条件，要使杠杆上的力最小，必须使该力的力臂最大，而力臂最大时力的作用点一般离杠杆的支点最远，所以在杠杆上找到离杠杆支点最远的点即力的作用点，这两点的连线就是最长的力臂，过力的作用点作垂线就是最小的力。
22．（2分）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
【分析】与动滑轮连接的绳子能分担物体的重力，所以与动滑轮相连的绳子的股数越多越省力，但还要注意对拉力方向的要求。
【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如图所示：
【点评】对于滑轮组的组装与绕线方法，要看清题目的每一个要求，灵活运用，不能死记硬背最省力的绕线方法。
23．（2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。
24．（5分）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）实验时，通常让杠杆在图甲位置平衡，这样操作的目的是便于测量 力臂 ；
（2）改变钩码的位置和个数，使杠杆平衡收集多组数据，其目的是 B （填序号）；
A.取平均值，减小误差
B.避免偶然性，寻找普遍规律
（3）如图乙，用那资力计在A处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，为了保持杠杆在水平位置平衡，测力计的示数将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（4）图丙的漫画中，小兔分得的萝卜质量小于小猴，其原因是 当萝卜平衡时，粗的那端力臂小，根据杠杆平衡条件，粗的那端萝卜更重些 。
【分析】（1）调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接测量力臂；
（2）实验测多组数据的目的是得出的结论更具有普遍性；
（3）阻力和阻力臂不变时，弹簧测力计倾斜，动力臂变小，动力变大；
（4）由图可知，萝卜被支起，处于平衡状态，只要能确定两边力臂的大小关系即可求得两边的重力的大小关系。
【解答】解：（1）杠杆在水平位置平衡，当力与杠杆垂直时，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小；
（2）多次改变力和力臂的大小，得到了多组实验数据，得出了杠杆平衡条件。该实验测量多组数据的目的是得出的结论避免偶然性，寻找普遍规律，故选B；
（3）弹簧测力计逐渐向左倾斜拉杠杆，拉力的力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大；
（4）如下图所示：
以O1为支点，左端的重心在P处，右端的重心在Q处，LP＜LQ，即左端重力的力臂小于右端重力的力臂。
根据杠杆的平衡条件可得：GP•LP＝GQ•LQ，
因为LP＜LQ，
所以，GP＞GQ，即mPg＞mQg，
所以mP＞mQ，
故小兔分得的萝卜质量小于小猴的。
故答案为：（1）力臂；（2）B；（3）变大；（4）当萝卜平衡时，粗的那端力臂小，根据杠杆平衡条件，粗的那端萝卜更重些。
【点评】本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作，要求平时做实验时多加注意，锻炼自己的实验操作能力。正确理解杠杆的平衡条件是关键。
25．（5分）小明为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
（1）实验中探究的动能是指 A ；
A.钢球撞击木块时的动能
B.钢球撞击木块后的动能
C.木块被钢球撞击后的动能
（2）钢球在水平面上的动能是由 重力势 能转化而来的；
（3）若斜面下方水平面光滑，本实验 不能 （选填“能”或“不能”）达到实验目的；
（4）小红认为根据乙、丙两图可以直接得出“物体的质量越大，速度越大，则动能越大”的结论，她的实验方法错误的理由是 未控制变量 ；
（5）通常来说，交通事故的原因主要是超载或超速，用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 超载 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
【分析】（1）运动的物体具有动能，小球从高处滑下时具有动能；
（2）影响动能大小的因素有物体的质量与速度，在探究和分析结论时，一定要注意控制变量法的运用，并据此得出结论；
（3）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动。
【解答】解：（1）该实验研究的对象是钢球，探究钢球动能的大小与速度和质量的关系，
故选：A；
（2）钢球从高处滚下，此时重力势能转化为动能；
（3）从斜面上滚下，若水平面绝对光滑，钢球不受摩擦力作用，钢球在水平方向不受外力作用，将做匀速直线运动，不能达到实验目的；
（4）探究影响动能大小因素实验中，应注意控制变量，当质量相同时，研究动能跟速度的关系；当速度相同时，研究动能跟质量的关系，不同同时出现两个变量；
（5）甲、丙两图可知，钢球下落高度相同，质量不同，故研究动能大小与质量的关系，用来解释超载行驶的危险。
故答案为：（1）A；（2）重力势；（3）不能；（4）未控制变量；（5）超载。
【点评】该题考查了转换法、控制变量法等研究方法在探究实验中的应用，在平时做实验时要多观察，多思考。
26．（4分）小王同学为了“探究影响导体电阻大小的因素”设计了如图甲实验装置。实验器材：电源（1.5V），电阻箱R0（0～999.9Ω），电流表，电阻丝R，开关，导线若干。
（1）本实验通过 小灯泡的亮度 来比较导体电阻的大小；
（2）小王发现只有一根电阻丝，他可以探究导体的电阻是否与导体的 A、B 有关；
A.长度
B.横截面积
C.材料
（3）小王把电阻丝接入ab间，闭合开关S，将电阻箱调到适当位置不动，多次改变金属夹P的位置，得到多组I、L的数据，以电流的倒数为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标，得出图像（如图乙）。由图像可知，R0的阻值 6 Ω，该电阻丝5cm长度的阻值为 3 Ω。
【分析】（1）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫做转换法；
（2）影响导体电阻大小的因素：导体的材料、长度和横截面积，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；
（3）根据图象可知，当电阻丝阻值为零时，电路电流的倒数为8A﹣1，能求出电流，知道电源电压和电流，求出电阻箱接入电路的电阻；当电阻丝为10cm时，电阻箱的电阻不变，此时电路电流的倒数为12A﹣1，求出电流，知道电源电压和电流求出总电阻，再求出电阻丝的电阻，根据电阻和长度的关系求出5cm的电阻值。
【解答】解：（1）将不同的电阻丝接入电路，电流大小不同，灯泡亮度不同，因此实验中是通过观察灯泡亮度来比较电阻大小的，这种研究问题的方法叫做转换法；
（2）当探究导体电阻与长度的关系时，可控制横截面积和材料不变，改变导体的长度，能够完成；
当探究导体电阻与横截面积的关系时，可控制长度和材料不变，改变导体的横截面积，能够完成；
当探究导体电阻与材料的关系时，可控制长度和横截面积不变，因为只有一个金属丝，所以无法改变材料，不能够完成；故选AB；
（3）当电阻丝接入0cm，就是电阻丝的电阻为零时，电源电压为1.5V，电流倒数为8A﹣1，所以电流为I'＝A＝0.125A，则电阻箱的电阻为：R'＝＝＝12Ω，
当电阻丝接入10cm，就是电阻丝的电阻为R时，电源电压为1.5V，电流倒数为12A﹣1，所以电流为I''＝A，则电路总电阻为：R总＝＝＝18Ω；
则R0的阻值为：R0＝R总﹣R'＝18Ω﹣12Ω＝6Ω；
在横截面积和材料一定时，导体的电阻跟导体的长度成正比，所以5cm的电阻丝电阻为3Ω。
故答案为：（1）小灯泡的亮度；（2）A、B；（3）6；3。
【点评】解决此类影响导体的电阻与多因素有关时，应采用控制变量法进行分析。
27．（11分）电学实验课上，老师提供了以下电学器材：电源4.5V、电流表、电压表、滑动变阻器若干、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω、40Ω）、标有“2.5V”字样的小灯泡L1和标有“0.3A”字样的小灯泡L2各一个、开关和导线若干。小明准备完成下面的实验：
（1）探究电流与电压的关系：
① 断开 开关，按图甲电路图连接实物，试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转（如图乙），则电路连接出现的错误是 电流表正负接线柱接反了 ；
②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片P向 左 （选填“左”或“右”）滑动，使电阻R0两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V，读出所对应的电流值。实验数据如表所示：
实验次序
1
2
3
U /V
1.5
2
2.5
I /A
0.15
0.2
0.25
③分析数据，得出结论：电阻一定时， 通过导体的电流与导体两端的电压成正比 。
（2）探究电流与电阻的关系：
①分别将10Ω、20Ω的定值电阻接入 A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片P，使两次电压表示数都为2V，读出电流表示数，两次实验中整个电路消耗的电功率之比为 2：1 ；
②为确保所给的定值电阻接入 A、B两点间后，都能按图甲所示电路正常进行实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少为 50 Ω；
③根据实验数据得出结论。
（3）测量小灯泡L1的电阻：
①按图甲把R0换成小灯泡L1进行实验闭合开关，发现灯泡不亮，下列哪种方法可以一次性判断出多种电路故障 C （填序号）；
A.检查电源
B.检查导线连接
C.检查电流表和电压表的示数
D.调节滑动变阻器观察灯泡亮度
②实验过程中，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙，此时小灯泡的电阻为 13.9 Ω，额定功率为 0.45 W。
（4）测量小灯泡L2的额定功率：
实验中，电压表和电源损坏，小明找来一个电压未知（恒定）的电源，设计了图丁所示电路。请你帮他完成测量过程：
①闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为0.3A；
②断开开关，用10Ω的定值电阻替换灯泡，滑动变阻器滑片P 保持不动 （选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”）。闭合开关，电流表的示数为0.24A；
③将滑动变阻器滑片P移到最左端，电流表示数为0.6A；
④小灯泡的额定功率为 0.45 W。
【分析】（1）①为了保护电路，连接电路时，开关应该断开；电流从电表正接线柱流入，负接线柱流出，否则电表指针反向偏转；
②根据串联电路电压规律和分压原理分析回答；
③根据表中数据分析得出结论；
（2）①已知定值电阻10Ω和20Ω，由欧姆定律可知，在电压不变时，电流与电阻成反比得出电路的电流之比，由P＝UI可知，在电压不变时，电功率与电流成正比，据此求出两次实验整个电路的电功率之比；
②探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入40Ω电阻时滑动变阻器连入电路中的电阻；
（3）①灯泡不亮，说明电路可能短路或断路，根据两表示数的变化分析回答；
②根据电流表选用量程确定分度值读数，利用R＝和P＝UI分别求出灯泡的电阻和额定功率；
（4）根据串联电路的电流、电压、电阻规律，运用欧姆定律和电功率公式，可计算得出灯泡的额定功率。
【解答】解：（1）①为了保护电路，断开开关，按图甲电路图连接实物；
电流表指针向零刻度线左侧偏转，说明电流从负接线柱流入，正接线柱流出，故电路连接出现的错误是：电流表正负接线柱接反了；
②要使电阻R0两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑动变阻器滑片P向左滑动；
③由表中数据可知，当电阻增大为原来的几倍，通过电阻的电流也增大为原来的几倍，故得出结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
（2）①已知定值电阻10Ω和20Ω，根据I＝可知，在电压不变时，电流与电阻成反比，故电路的电流之比为2：1；
由P＝UI可知，在电压不变时，电功率与电流成正比，故两次实验中整个电路消耗的电功率之比为2：1；
②实验中使用的定值电阻阻值最大为40Ω，定值电阻两端的电压始终保持UV＝2V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝4.5V﹣2V＝2.5V，滑动变阻器分得的电压为电压表示数的＝1.25倍，根据分压原理，当接入40Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝1.25×40Ω＝50Ω，即滑动变阻器的最大阻值至少为50Ω；
（3）①灯泡不亮，说明电路可能短路或断路；若灯泡短路，则电流表有示数，电压表无示数；若灯泡断路，则电流表无示数，电压表有示数，所以通过检查电流表和电压表的示数可以一次性判断出多种电路故障，故选C；
②实验过程中，当电压表示教为2.5V时，电流表示数如图丙，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.18A，则小灯泡的电阻为：
R＝＝≈13.9Ω；
额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.18A＝0.45W；
（4）③将滑动变阻器滑片P移到最左端，此时电路为只有定值电阻的简单电路，电流表示数为0.6A，则电源电压为：U＝I3R＝0.6A×10Ω＝6V；
②用10Ω的定值电阻替换灯泡，定值电阻和滑动变阻器串联；滑动变阻器滑片P保持不动，闭合开关，电流表的示数为0.24A；此时电路的总电阻为：
R总＝＝＝25Ω；
滑动变阻器接入的电阻为：R变＝R总﹣R＝25Ω﹣10Ω＝15Ω；
①闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为0.3A，小灯泡正常发光，此时电路的总电阻为：
R总′＝＝＝20Ω；
小灯泡正常发光的电阻为R灯＝R总′﹣R变＝20Ω﹣15Ω＝5Ω，
则灯泡的额定功率为：P额＝I12R灯＝（0.3A）2×5Ω＝0.45W。
故答案为：（1）①断开；电流表正负接线柱接反了；②左；③通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（2）①2：1；②50；（3）①C；②13.9；0.45；（4）②保持不动保持不动；③0.45。
【点评】本题考查了探究电流与电压、电阻的关系、伏安法测电阻、测量小灯泡电功率的实验，综合性较强，有一定的难度。
28．（7分）物理实验小组连接了图甲所示的电路，测量定值电阻Rx的阻值，电源电压有4V和6V两挡可选，Rx的阻值约为10Ω，滑动变阻器有（a：“30Ω 3A”b：“100Ω 2A”）两种规格。
（1）小华同学发现图甲连接的电路有一处错误，请把接错的那一根导线找出来打“×”，用笔画线代替导线画出正确的连接（只改接一根导线）；
（2）小华正确连接导线后，将滑动变阻器的滑片P移至最 右 （选填“左”或“右”）端，闭合开关后，电压表示数为1V，电流表示数为0.1A，由此判断电源电压选择的是 4V （选填“4V”或“6V”）档，滑动变阻器选择的是 a （选填“a”或“b”）；
（3）继续移动滑动变阻器的滑片P完成后续测量，第3次实验时，电压表的示数如图乙，根据实验过程，表格中的①处应填 10.0 Ω（结果保留1位小数）；
实验次数
电压Ux/V
电流Ix/A
电阻Rx/Ω
Rx/Ω
1
1
0.1
10
①
2
2.5
0.24
10.4
3
_____
0.28
_____
（4）该实验小组进行了实验创新，利用一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器、一个阻值未知的定值电阻R1、电压恒定的电源、若干开关和导线，测出了额定电压为U额（已知）的小灯泡L正常发光时的电阻RL，小组成员共同设计了图丙所示的电路。步骤如下：
①断开开关S2，闭合开关S1和S3，调节滑动变阻器的滑片P至a端，电压表的示数为U1；再将滑片P调至b端，电压表示数为U2；
②断开开关S1和S3，闭合开关S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U1﹣U额；
③不改变滑动变阻器的滑片P的位置，断开开关S2和S3，闭合开关S1，电压表示数为U3，则RL＝ （用U额、U1、U2、U3和R0表示）。
【分析】（1）图中电压表测的是电流表电压，所以要删除连接电压表右端的线，并将该线改成连在定值电阻左端；
（2）为了保护电路，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片P移至最阻值最大处；
根据题意和串联分压原理＝，判断电源电压和选用变阻器的规格；
（3）读取电流表示数，分析量程和分度值进行读数，利用欧姆定律进行计算和求平均值；
（4）由乙图可知，没有电流表的情况下，利用定值电阻R1和电压表代替电流表与灯泡串联；首先利用开关的断开和闭合得到电源电压，然后调节已知最大阻值为R0的滑动变阻器，根据串联电路电压规律和欧姆定律求出定值电阻R1的阻值；利用开关的断开和闭合，让灯泡L、R1、R0串联接入电路，电压表测R1和R0的总电压，调节变阻器使电压表示数为U1﹣U额，此时灯泡正常发光；保持变阻器滑片不动，灯泡L、R1、R0仍串联接入电路，电压表测R1两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流和小灯泡的电阻。
【解答】解：（1）图中电压表测的是电流表电压，所以要删除连接电压表右端的线，并将该线改成连在定值电阻左端；
；
（2）由题知，电源电压有4V和6V两挡可选，Rx的阻值约为10Ω，正确连接导线后，将滑动变阻器的滑片P移至最右端，闭合开关后，电压表示数为1V，电流表示数为0.1A，
若电源电压为4V，则变阻器分得的电压为U滑＝U﹣Ux＝4V﹣1V＝3V，
根据串联分压原理可得：＝，即＝，解得滑动变阻器的最大阻值为R滑大＝30Ω，故b符合题意；
若电源电压为6V，则变阻器分得的电压为U滑＝U﹣Ux＝6V﹣1V＝5V，
根据串联分压原理可得：＝，即＝，解得滑动变阻器的最大阻值为R滑大＝50Ω≠30Ω≠100Ω，故a不符合题意；
（3）由图乙知电压表选用0～3V的量程，分度值为0.1V，示数为2.7V，
第三次的电阻为：
R3＝＝≈9.6Ω；
平均阻值为：
Rx＝＝10Ω；
（4）①断开开关S2，闭合开关S1和S3，调节滑动变阻器的滑片P至a端时，灯泡L被短路，此时只有R1接入的简单电路，电压表测电源电压，即电源电压为U＝U1；
再将滑片P调至b端，此时R1与R0串联接入电路，电压表测R1两端的电压为U2，则滑动变阻器R0两端的电压为：
U0＝U﹣U2＝U1﹣U2
则电路中的电流为：
I＝I0＝＝，
所以R1的阻值为：
R1＝＝＝R0；
②断开开关S1和S3，闭合开关S2时，灯泡L、R1、R0串联接入电路，电压表测R1和R0的总电压，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U1﹣U额，恰好等于电源电压减灯泡的额定电压，说明此时灯泡正常发光；
③不改变滑动变阻器的滑片P的位置，断开开关S2和S3，闭合开关S1时，灯泡L、R1、R0仍串联接入电路，电压表测R1两端的电压为U3；由于电路结构不变，电路中电阻不变，电流不变，此时灯泡仍正常发光，电路中的电流为：
I'＝＝＝，
则灯泡的电阻为：
RL＝＝＝。
故答案为：（1）见解答图；（2）右；4V；a；（3）10.0；（4）。
【点评】本题主要考查了伏安法的实际应用，灵活的很高，掌握并联电路特点进行实验设计，难度较大。
29．（5分）搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭已于2022年11月29日发射升空。若长征二号F遥十五运载火箭在此次发射任务中，以6×106N的推力将起飞质量为500t的火箭在50s的时间内推到3×104m的竖直高度。（已知火箭燃料的热值q＝4×107J/kg，忽略起飞过程中火箭的质量变化）
（1）求火箭发动机推力的平均功率；
（2）在上述过程中共消耗15t燃料，求火箭发动机的效率。
【分析】（1）先算出飞船做的有用功，再根据P＝计算功率。
（2）根据公式算出Q放，再根据η＝计算出效率。
【解答】解：飞船做的有用功：
W有＝Fs＝Gh＝mgh＝500×103kg×10N//kg×3×104m＝1.5×1011J；
火箭发动机推力的平均功率：
P＝＝3×109W；
（2）完全燃烧15t燃料放出的热量：
Q放＝mq＝15×103kg×4×107J/kg＝6×1011J；
火箭发动机的效率：
η＝＝＝25%。
答：（1）火箭发动机推力的平均功率为3×109W；
（2）火箭发动机的效率为25%。
【点评】本题考查了热机效率的计算，属于基础题。
30．（7分）图甲为汽车倒车雷达中的距离报警器简化电路图。电源电压为15V，R0为定值电阻，Rs为距离传感器的核心部件，其阻值随传感器到障碍物距离变化关系如图乙所示，当传感器到障碍物距离为1.5m时，报警器开始报警，此时电路中报警电流为0.3A。
（1）由图乙可知开始报警时，Rs的阻值为 40 Ω；传感器到障碍物距离越近，电路中的电流越 大 ；
（2）求R0的阻值；
（3）当传感器到障碍物距离为1m时，求Rs的电功率；
（4）保持起始报警电流不变，若要增大起始报警距离，请写出可行的做法 可以减小R0的阻值来增大起始报警距离 （写出一条即可）。
【分析】（1）由图甲可知，定值电阻和传感器串联，电流表测量电路中的电流，从分析图乙可知Rs的阻值和Rs的阻值与传感器到障碍物距离的关系，由欧姆定律可知，电路中的电流变化；
（2）结合欧姆定律和串联电路特点计算出R0的阻值；
（3）先计算出电路中的电流，再用P＝I2R计算出Rs的电功率；
（4）结合欧姆定律分析增大起始报警距离，可行的做法。
【解答】解：（1）由图甲可知，定值电阻和传感器串联，电流表测量电路中的电流，从图乙可知：传感器到障碍物距离越近，Rs的阻值越小，由欧姆定律可知，电路中的电流大；
当传感器到障碍物距离为1.5m时，Rs的阻值为40Ω；
（2）报警器开始报警，此时电路中报警电流为0.3A，
电路中的总电阻：＝＝50Ω，
R0的阻值：R0＝R﹣Rs＝50Ω﹣40Ω＝10Ω；
（3）当传感器到障碍物距离为1m时Rs的阻值为20Ω，此时电路中的总电阻：R′＝Rs′+R0＝20Ω+10Ω＝30Ω，
电路中的电流：I′＝＝＝0.5A，
Rs的电功率：P＝I′2Rs′＝（0.5A）2×20Ω＝5W；
（4）增大起始报警距离时，Rs的阻值变大，保持起始报警电流不变，即串联电路中的总电阻不变，可以减小R0的阻值。
答：（1）40；大；
（2）R0的阻值为10Ω；
（3）Rs的电功率为5W；
（4）可以减小R0的阻值来增大起始报警距离。
【点评】本题考查欧姆定律和电功率的应用，重点是掌握串联电路特点和欧姆定律，有一定难度。
相关试卷
2022-2023学年江苏省南京市秦淮区九年级上学期物理期末考试题及答案： 这是一份2022-2023学年江苏省南京市秦淮区九年级上学期物理期末考试题及答案，共33页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
江苏省南京市秦淮区2023-2024学年上学期期末检测九年级物理试卷： 这是一份江苏省南京市秦淮区2023-2024学年上学期期末检测九年级物理试卷，共10页。
2022-2023学年江苏省南京市秦淮区九年级上学期物理期末考试题及答案： 这是一份2022-2023学年江苏省南京市秦淮区九年级上学期物理期末考试题及答案，共15页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
