湖南省益阳市2023-2024学年九年级上学期期末物理试卷

这是一份湖南省益阳市2023-2024学年九年级上学期期末物理试卷，共26页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．（3分）下列现象中，能用分子动理论解释的是（ ）
A．看到烟雾在空中弥漫
B．马路上尘土飞扬
C．放入水中的糖使水变甜
D．海绵很容易被压缩
2．（3分）“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知”一句中，下列说法正确的是（ ）
A．“水暖”表明水所含的热量变多
B．质量相等的水和干泥土，吸收相等热量，水温升高较多
C．热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
D．诗人可以闻到桃花香，是因为分子在不停地做无规则运动
3．（3分）如图所示，用头发摩擦过的塑料梳子能够吸引纸屑，下列说法正确的是（ ）
A．梳子与头发摩擦过程中创造了电荷
B．摩擦后的梳子能吸引纸屑，说明异种电荷相互吸引
C．塑料梳子能够吸引纸屑，说明塑料是导体
D．摩擦起电的实质是电荷的转移
4．（3分）关于欧姆定律以及欧姆定律的推导式，下列说法正确的是（ ）
A．导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比
B．当某段导体两端电压为0V时，其电阻为0Ω
C．导体的电阻跟导体两端的电压和通过导体的电流有关
D．通过导体的电流大小只取决于其两端电压大小
5．（3分）兴趣小组的同学设计了一个电路，可判断厕所是否有人在使用，当人进入到厕所内部关上门锁时，指示灯不亮；当无人使用厕所时（ ）
A．B．
C．D．
6．（3分）实验室有两种规格的灯泡，甲上标有“220V 50W”，乙上标有“220V 20W”。在它们正常工作的情况下（ ）
A．甲消耗电能多B．甲消耗电能快
C．甲的电阻比乙大D．甲的电流比乙小
7．（3分）关于家庭电路和安全用电，下列说法中正确的是（ ）
A．使用测电笔时，人体可能有电流通过
B．家庭电路中用电器一定要用三孔插头接地，保障用电安全
C．在家庭电路中，同时工作的用电器越多，总电阻越大
D．对人体而言，安全电压一般是36V
8．（3分）如图所示是某家庭电路的一部分，下列说法正确的是（ ）
A．闭合S灯不亮，说明没电，可以直接维修
B．电路正常时，正确使用试电笔测A点，氖管会发光
C．如果电路中保险丝烧断，可以用铜丝临时替换
D．安全起见，最好将零线也装上保险丝
9．（3分）如图是某家庭电路所用电能表，将某用电器单独接在该电能表上，正常工作30min，则该用电器可能是（ ）
A．电灯B．电风扇C．电视机D．空调
10．（3分）将一根10Ω的电阻丝R1接入电源两端，通电20s，电流产生的热量是50J。若将另外一根相同规格的电阻丝与R1并联接入同一电源的两端，通电相同时间，电流产生的热量是（ ）
A．25JB．50JC．100JD．150J
（多选）11．（3分）如图所示，L1、L2规格相同，甲、乙、丙分别是电压表或电流表，要求闭合开关后（ ）
A．甲、乙可以同时为电流表
B．甲、乙不能同时为电压表
C．L1、L2并联时，甲、丙两表示数之比为1：2
D．L1、L2串联时，甲、丙两表示数之比为1：2
（多选）12．（3分）小明查阅资料，用湿敏电阻Rₓ设计了一个电路如图所示，可检测植物含水量的变化。电源电压恒定，R0为定值电阻，Rx的阻值会随着植物含水量的降低而变小，闭合开关，当植物含水量增大时（ ）
A．电压表示数变小，电流表示数变大
B．电压表示数变大，电流表示数变小
C．电压表和电流表示数的比值变大
D．R0在电路中没有任何作用
二、填空题（本大题共5小题，11空，每空2分，共22分）
13．（4分）湖南的冬天格外寒冷，人们常对手哈气，这是通过 方式来改变物体的内能；汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的 较大的性质。
14．（4分）小红家床头柜上有一个台灯，可以通过一个拉线开关控制，该开关和台灯是 联连接的；闭合台灯开关时，家庭电路中干路电流会 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
15．（4分）在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是 冲程，若汽油机使用热值更高的燃料，则汽油机的效率 （填“会”或“不会”）增大。
16．（4分）小明在测量定值电阻R1的阻值时，发现电流表损坏无法工作，于是他设计了如图所示的电路2时，电压表示数为5V，则电源电压为 V；只闭合开关S1时，电压表示数为1V，若已知R2的阻值为10Ω，则R1的阻值为 Ω。
17．（6分）如图，电源电压恒定，小灯泡上标有“6V”，变阻器R2标有“20Ω 0.5A”字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～3V W。当三个开关都闭合，变阻器滑片滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光，则定值电阻R1的电阻为 Ω；当S2断开、S和S1闭合时，在保证各元件安全的前提下，整个电路电功率的最大值为 W。
三、实验探究题（本大题共4小题，每空2分，共28分）
18．（8分）如图甲所示是实验小组同学想要比较不同物质吸热升温的特点的实验装置，用两个相同的容器分别装入质量和初温相同的A、B两种液体，用相同的酒精灯加热
（1）实验中，可以通过比较 （选填“升高的温度”或“加热时间”）来反映两种液体吸收热量的多少；
（2）如果加热相同的时间，质量相同的A和B， 温度升高的多（选填“A”或“B”）；
（3）测量工具除了要用到温度计、天平外，还有 ；
（4）若B液体的比热容为2.1×103J/（kg•℃），则A液体的比热容为 J/（kg•℃）。
19．（6分）小华用如图甲所示电路“探究并联电路的电流规律”，实验情况如下：
（1）连接电路时，开关应处于 （选填“断开”或“闭合”）状态；
（2）某次测量时，闭合开关前发现电流表的指针如图乙所示，原因可能是 ；
（3）小明将电流表接入电路中的位置如图丙所示，则此时电流表测量的是 （选填“A”或“B”）处的电流。
20．（6分）如图甲是实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图，电源电压6V恒定不变，电压表（量程为0～3V）（量程为0～0.6A），阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个，可供选择的滑动变阻器两个
（1）连接好电路，闭合开关后，电压表指针迅速偏转到最右端，其原因可能是 ；
（2）实验过程中，每次更换电阻后都要移动滑动变阻器的滑片，此时眼睛应注意观察 ；
（3）排除故障后，同学们进行了5次实验。在老师的引导下，他们将5次实验数据描绘在图乙中 （选填“A”或“B”）。
21．（8分）如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
（1）小华利用此装置，探究的问题是：在 相同、通电时间相同的情况下，电流通过导体产生的热量跟 的关系；
（2）电阻产生热量的多少可以通过观察 来比较；
（3）若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，而右侧U形管的液面高度差没有变化，则原因可能是 。
四、计算题（本大题共2小题，第22题6分，第23题8分，共14分）
22．（6分）小华用零花钱给妈妈买了一款网红USB恒温杯，如甲图所示，只要将杯子装水放上杯垫，这样妈妈就能随时喝到温水了。聪明的小华非常好奇其工作原理，于是和同学们一起设计了图乙所示的电路1＝7.5Ω，R2＝5Ω，通过开关的断开和闭合可以实现“加热挡”和“保温挡”的控制。利用该电路“加热挡”可将100mL水从25℃加热至45℃，用时35min。已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求该过程中：
（1）水吸收的热量；
（2）加热挡的电功率；
（3）此电路加热水的效率。
23．（8分）如图所示，电源电压U恒为9V，滑动变阻器R0的最大电阻是20Ω，R1的阻值为5Ω。当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，电压表示数是U1，电流表示数为I1；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数是U1′，通过R1的电流为I2；当开关S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1的功率是P1；已知R2：R3＝1：9，U1：U1′＝9：5。求：
（1）I1的大小；
（2）I1：I2；
（3）P1；
（4）该电路的最大功率。
参考答案与试题解析
一、选择题（本大题共12小题，每小题3分，共36分。第1～10题为单选题，每小题只有一个选项符合题意。第11、12题为多选题，每小题有两个选项符合题意，选对但少选得2分，错选得0分。）
1．（3分）下列现象中，能用分子动理论解释的是（ ）
A．看到烟雾在空中弥漫
B．马路上尘土飞扬
C．放入水中的糖使水变甜
D．海绵很容易被压缩
【分析】分子动理论的基本观点：
（1）一切物质都是由分子或原子构成的，分子间有空隙；
（2）一切分子都在不停地做无规则运动；
（3）分子之间存在着相互作用的引力和斥力。
【解答】解：A、烟雾虽细小，不是分子，故A不符合题意；
B、尘土飞扬是宏观物体的运动，故B不符合题意；
C、糖加入水中，说明糖分子在永不停息地做无规则运动；
D、海绵很容易被压缩，是宏观物体的运动，故D不符合题意。
故选：C。
【点评】掌握分子的基本性质及利用分子的基本性质分析和解决问题的方法是解答此类题的关键。
2．（3分）“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知”一句中，下列说法正确的是（ ）
A．“水暖”表明水所含的热量变多
B．质量相等的水和干泥土，吸收相等热量，水温升高较多
C．热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
D．诗人可以闻到桃花香，是因为分子在不停地做无规则运动
【分析】（1）热量是一个过程量，不能用含有、具有等来修饰；
（2）质量相等的水和干泥土，吸收相同的热量，比热容大的温度升高的较少；
（3）热传递的条件是温度差，热量总是从高温物体向低温物体传递，或物体的高温部分向物体的低温部分传递；
（4）一切分子都在不停地做无规则运动。
【解答】解：A、热量是一个过程量，故A错误；
B、质量相等的水和干泥土，由于水的比热容大于干泥土的比热容，故B错误；
C、热传递发生的条件是存在温度差，故C错误；
D、诗人可以闻到桃花香，说明分子在不停地做无规则运动。
故选：D。
【点评】本题考查了热量、比热容、热传递和分子的无规则运动，综合性较强。
3．（3分）如图所示，用头发摩擦过的塑料梳子能够吸引纸屑，下列说法正确的是（ ）
A．梳子与头发摩擦过程中创造了电荷
B．摩擦后的梳子能吸引纸屑，说明异种电荷相互吸引
C．塑料梳子能够吸引纸屑，说明塑料是导体
D．摩擦起电的实质是电荷的转移
【分析】摩擦起电的实质是电荷的转移，并不是创造了电荷。
容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体。
【解答】解：A、梳子与头发摩擦过程中不是创造了电荷，故A错误；
B、摩擦后的梳子能吸引纸屑，故B错误；
C、塑料梳子能够吸引纸屑，故C错误；
D、摩擦起电的实质是电荷的转移。
故选：D。
【点评】本题考查的是摩擦起电的实质；知道导体和绝缘体的基本概念。
4．（3分）关于欧姆定律以及欧姆定律的推导式，下列说法正确的是（ ）
A．导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比
B．当某段导体两端电压为0V时，其电阻为0Ω
C．导体的电阻跟导体两端的电压和通过导体的电流有关
D．通过导体的电流大小只取决于其两端电压大小
【分析】根据欧姆定律的内容和电阻是导体的一种特性作出判断。
【解答】解：A、根据欧姆定律可知，跟导体两端的电压成正比，故A正确；
BC、电阻大小与导体的材料、横截面积，与导体中的电流，某段导体两端电压为0V时，故BC错误；
D、通过导体的电流大小与导体其两端电压大小，故D错误。
故选：A。
【点评】此题考查对电阻概念的理解和影响电阻大小因素的认识；要抓住导体的电阻是导体本身具有的一种性质。
5．（3分）兴趣小组的同学设计了一个电路，可判断厕所是否有人在使用，当人进入到厕所内部关上门锁时，指示灯不亮；当无人使用厕所时（ ）
A．B．
C．D．
【分析】根据题意分析灯泡与电阻的连接方式、开关的作用，然后选出正确的电路图。
【解答】解：根据题意可知，当人进入到厕所内部关上门锁时，指示灯不亮，指示灯发光，然后与保护电阻串联。
故选：A。
【点评】本题利用了对用电器短路时，用电器将不工作设计电路，注意不能出现对电源短路的情况，电阻是保护电阻，可使电路对电源不被短路。
6．（3分）实验室有两种规格的灯泡，甲上标有“220V 50W”，乙上标有“220V 20W”。在它们正常工作的情况下（ ）
A．甲消耗电能多B．甲消耗电能快
C．甲的电阻比乙大D．甲的电流比乙小
【分析】（1）根据W＝Pt可知，消耗的电能跟通电时间和功率同时有关；
（2）电功率反映用电器消耗电能快慢的物理量；
（3）根据R＝比较甲、乙的电阻的大小关系；
（4）根据I＝比较通过甲、乙的电流大小关系。
【解答】解：A、根据W＝Pt可知，因此无法确定它们的大小关系；
B、它们正常工作的情况下，甲的实际功率大，故B正确；
C、两灯的额定电压相同，由R＝，甲灯的电阻小；
D、两灯的额定电压相同，由I＝，甲灯的电流大。
故选：B。
【点评】本题考查了额定功率和实际功率，熟练应用电功率公式及其变形公式判断出灯泡实际功率间的关系，即可正确解题。
7．（3分）关于家庭电路和安全用电，下列说法中正确的是（ ）
A．使用测电笔时，人体可能有电流通过
B．家庭电路中用电器一定要用三孔插头接地，保障用电安全
C．在家庭电路中，同时工作的用电器越多，总电阻越大
D．对人体而言，安全电压一般是36V
【分析】（1）使用测电笔辨别火线时，一定要用手触及笔尾的金属部分；
（2）有金属外壳的用电器，必须使用三孔插座和三线插头，以防金属外壳带电危及人身安全；
（3）家用电器之间都是并联的；
（4）对人体的安全电压不高于36V。
【解答】解：A．使用测电笔时，手指按住笔尾金属体，通过人体有电流；
B．不是所有用电器都一定要用三孔插头接地，必须使用三孔插座和三线插头，故B错误；
C．家庭电路中各用电器是并联的，并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，并联电路总阻值越小；
D．经验表明对人体的安全电压是不高于36V。
故选：A。
【点评】本题考查了学生对安全用电知识的了解与掌握，平时学习时多了解、多积累，加强安全意识，学好电、用好电！
8．（3分）如图所示是某家庭电路的一部分，下列说法正确的是（ ）
A．闭合S灯不亮，说明没电，可以直接维修
B．电路正常时，正确使用试电笔测A点，氖管会发光
C．如果电路中保险丝烧断，可以用铜丝临时替换
D．安全起见，最好将零线也装上保险丝
【分析】（1）灯泡不亮，可能是电路出现了断路现象，也可能是灯泡短路；
（2）试电笔是辨别火线和零线的仪器，当试电笔的笔尖接触零线和地线时，氖管不会发光；
（3）保险丝在电流过大时发热自动熔断，切断电路，从而起到保护电路的作用，采用电阻率大，熔点较低的材料制作；
（4）保险丝应该安装在火线上。
【解答】解：
A、闭合S灯不亮，若零线断路，灯泡带电，容易发生触电事故；
B、电路正常时，A点与火线相连，故B正确；
C、保险丝熔断后，因为铜丝的电阻率小，用铜丝代替保险丝，自动切断电路；
D、将零线也装上保险丝，电路中的用电器与火线相连，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了安全用电的常识，属于基础题。
9．（3分）如图是某家庭电路所用电能表，将某用电器单独接在该电能表上，正常工作30min，则该用电器可能是（ ）
A．电灯B．电风扇C．电视机D．空调
【分析】（1）12000r（/kW•h）：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表上的转盘转过1200圈。
（2）根据计算用电器的功率。
【解答】解：将某用电器单独接在该电能表上，正常工作30min，它消耗的电能为：
W＝kW•h＝0.5kW•h；
该用电器的功率为：；
电灯、电风扇，空调的功率有这么大，ABC不符合题意。
故选：D。
【点评】本题考查的是电功率的基本计算；弄清楚电能表上的各个参数的含义是解决本题的关键。
10．（3分）将一根10Ω的电阻丝R1接入电源两端，通电20s，电流产生的热量是50J。若将另外一根相同规格的电阻丝与R1并联接入同一电源的两端，通电相同时间，电流产生的热量是（ ）
A．25JB．50JC．100JD．150J
【分析】根据并联电路电压特点和Q＝W＝t分析，两电阻并联在同一电源上，通电相同时间，电流产生热量。
【解答】解：R1接入电源两端，通电20s，
由并联电路的电压规律知，将另外一根相同规格的电阻丝与R1并联接入同一电源的两端时，两电阻两端电压相等，
通电时间相等，由Q＝W＝，两电阻产生热量相等，
所以此时电流产生热量Q＝2×50J＝100J。
故选：C。
【点评】本题考查了并联电路特点和电热计算公式的灵活应用，难度不大。
（多选）11．（3分）如图所示，L1、L2规格相同，甲、乙、丙分别是电压表或电流表，要求闭合开关后（ ）
A．甲、乙可以同时为电流表
B．甲、乙不能同时为电压表
C．L1、L2并联时，甲、丙两表示数之比为1：2
D．L1、L2串联时，甲、丙两表示数之比为1：2
【分析】根据电压表并联使用和电流表串联使用的特点分析。电流表在电路中相当于导线，电压表在电路中相当于断路；
根据并联电路的电流规律、串联电路的电压规律分析甲、丙两表的示数之比。
【解答】解：AB、若甲，则电流会通过两表直接回到电源的负极，这是不允许的、乙同时为电压表，所以通过灯泡L2无电流，故A错误；
C、若要L1、L2并联，则甲，乙为电压表2的电流，丙测量的是干路中的电流，L1、L5规格相同，通过两个灯泡的电流相同，所以甲，故C正确；
D、若要L1、L2串联，则甲，乙为电流表，乙测量的是灯泡L6两端的电压，L1、L2规格相同，L8、L2两端的电压是相同的，则甲，故D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了电压表并联使用和电流表串联使用的特点。注意电路应是正确的电路，不能有短路情况出现。
（多选）12．（3分）小明查阅资料，用湿敏电阻Rₓ设计了一个电路如图所示，可检测植物含水量的变化。电源电压恒定，R0为定值电阻，Rx的阻值会随着植物含水量的降低而变小，闭合开关，当植物含水量增大时（ ）
A．电压表示数变小，电流表示数变大
B．电压表示数变大，电流表示数变小
C．电压表和电流表示数的比值变大
D．R0在电路中没有任何作用
【分析】由电路图可知，Rx与R0串联，电压表测Rx两端的电压；Rx的阻值会随着植物含水量的降低而变小；当植物含水量增大时，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R0两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化，进而判断出电压表和电流表示数比值的变化；R0串联在电路中可以保护电路。
【解答】解：由电路图可知，Rx与R0串联，电压表测Rx两端的电压；
ABC、由于Rx的阻值会随着植物含水量的降低而变小，所以当植物含水量增大时，Rx的阻值会变大，电路中的总电阻变大可知，电流表示数变小0两端的电压变小，由串联电路电压的规律知Rx两端的电压变大，电压表示数变大，B正确；
由于电压表示数变大，电流表示数变小，故C正确；
D、当Rx的阻值较小时，根据欧姆定律可知，电路中连接定值电阻R6可以起到保护电路的作用，故D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了电路的动态分析、欧姆定律的应用，利用好Rx的阻值与植物含水量的关系是关键。
二、填空题（本大题共5小题，11空，每空2分，共22分）
13．（4分）湖南的冬天格外寒冷，人们常对手哈气，这是通过 热传递 方式来改变物体的内能；汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的 比热容 较大的性质。
【分析】（1）知道改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程。
（2）水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。
【解答】解：
冬天，人们对手哈气，使手的内能增加；
水的比热容较大，质量相同的水与其它物质相比，水吸收的热量较多。
故答案为：热传递；比热容。
【点评】本题主要考查学生对改变物体内能两种方式、水的比热容大的应用的了解和掌握，是中考的热点。
14．（4分）小红家床头柜上有一个台灯，可以通过一个拉线开关控制，该开关和台灯是 串 联连接的；闭合台灯开关时，家庭电路中干路电流会 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【分析】开关与被控制的用电器串联；并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
【解答】解：开关与被控制的台灯是串联的；
家庭电路中用电器是并联的，由并联电路的电流规律知，家庭电路中干路电流会变大。
故答案为：串；变大。
【点评】本题考查电路的连接以及并联电路电流规律的应用，属于一道基础题。
15．（4分）在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是 压缩 冲程，若汽油机使用热值更高的燃料，则汽油机的效率 不会 （填“会”或“不会”）增大。
【分析】在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是压缩冲程；
热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，与燃料的热值无关。
【解答】解：在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是压缩冲程；
热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，与燃料的热值无关，汽油机的效率不会增大。
故答案为：压缩；不会。
【点评】本题考查热机的有关知识，是一道综合题。
16．（4分）小明在测量定值电阻R1的阻值时，发现电流表损坏无法工作，于是他设计了如图所示的电路2时，电压表示数为5V，则电源电压为 5 V；只闭合开关S1时，电压表示数为1V，若已知R2的阻值为10Ω，则R1的阻值为 2.5 Ω。
【分析】（1）只闭合开关S2时，R1与R2串联，电压表测量电源电压，根据电压表的示数可知电源电压；
（2）只闭合开关S1时，R1与R2串联，电压表测量R1两端的电压；根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压，由欧姆定律计算通过R2的电流，根据串联电路的电流特点和欧姆定律计算R1的阻值。
【解答】解：
（1）只闭合开关S2时，R1与R6串联，电压表测量电源电压；
（2）只闭合开关S1时，R1与R2串联，电压表测量R1两端的电压，由电压表的示数可知U1＝8V，
根据串联电路的电压特点可得，R2两端的电压：U2＝U﹣U3＝5V﹣1V＝5V，
由欧姆定律可知通过R2的电流：I2＝＝＝4.4A，
根据串联电路的电流特点可知，通过R1的电流：I5＝I2＝0.3A，
由欧姆定律可得，R1的阻值：R1＝＝＝2.6Ω。
故答案为：5；2.2。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，属于基础题。
17．（6分）如图，电源电压恒定，小灯泡上标有“6V”，变阻器R2标有“20Ω 0.5A”字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～3V 3.6 W。当三个开关都闭合，变阻器滑片滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光，则定值电阻R1的电阻为 15 Ω；当S2断开、S和S1闭合时，在保证各元件安全的前提下，整个电路电功率的最大值为 3 W。
【分析】（1）小灯泡正常发光需要电压6V，灯丝电阻为10Ω且不变，根据P＝UI＝计算小灯泡的额定功率；
（2）当三个开关都闭合、变阻器滑片滑至最左端时，灯泡和定值电阻并联接入电路，电流表测干路电流，小灯泡恰好正常发光，根据并联电路电压特点确定电源电压；
根据并联电路电流规律计算通过定值电阻的电流，根据欧姆定律计算定值电阻R1的电阻；
（3）S2断开、S和S1闭合时，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测变阻器R2两端的电压，电流表测电路中的电流，变阻器R2标有“20Ω 0.5A”字样，电流表量程为0～3A，为保证各元件安全工作，电表的示数不能超出其量程，且电流不能超出用电器允许通过的最大电流；
根据串联电路电流特点确定通过电路的最大电流，根据P＝UI计算整个电路电功率的最大值。
【解答】解：（1）小灯泡正常发光需要电压6V，灯丝电阻为10Ω且不变，
根据P＝UI＝可得L＝＝＝2.6W；
（2）当三个开关都闭合、变阻器滑片滑至最左端时，电流表测干路电流，
由于小灯泡恰好正常发光，则根据并联电路各支路两端电压相等可知电源电压为6V；
小灯泡中通过的电流：IL＝＝＝0.6A，
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知通过定值电阻的电流：I5＝I﹣IL＝1A﹣0.4A＝0.4A，
由欧姆定律可得定值电阻R7的电阻：R1＝＝＝＝15Ω；
（3）S2断开、S和S7闭合时，灯泡和滑动变阻器串联2两端的电压，电流表测电路中的电流；
由于串联电路各处电流相等，变阻器R2标有“20Ω 5.5A”字样，电流表量程为0～2A，所以通过电路的电流最大为I大＝0.5A，
根据P＝UI可得，整个电路电功率的最大值：P大＝UI大＝8V×0.5A＝2W。
故答案为：3.6；15；5。
【点评】本题考查了串、并联电路的特点和电功率公式的应用，解题关键是要知道为保证各元件安全工作，电表的示数不能超出其量程，且电流不能超出用电器允许通过的最大电流。
三、实验探究题（本大题共4小题，每空2分，共28分）
18．（8分）如图甲所示是实验小组同学想要比较不同物质吸热升温的特点的实验装置，用两个相同的容器分别装入质量和初温相同的A、B两种液体，用相同的酒精灯加热
（1）实验中，可以通过比较 加热时间 （选填“升高的温度”或“加热时间”）来反映两种液体吸收热量的多少；
（2）如果加热相同的时间，质量相同的A和B， B 温度升高的多（选填“A”或“B”）；
（3）测量工具除了要用到温度计、天平外，还有 秒表 ；
（4）若B液体的比热容为2.1×103J/（kg•℃），则A液体的比热容为 4.2×103 J/（kg•℃）。
【分析】（1）（2））（3）我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；
比较物质吸热能力的2种方法：使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；或使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；
（4）根据Q＝cmΔt分析。
【解答】解：（1）实验中，可以通过比较加热时间来反映两种液体吸收热量的多少；
（2）由图乙知，质量相同的A和B加热相同的时间；
（3）根据比较吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同（不同物质密度不同，体积相同的不同物质质量不同）；因用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，故还需要秒表；
（4）根据图乙可知，加热5min，B升高40℃，A，根据Q＝cmΔt可知，升高的温度与比热容成反比3J/（kg•℃），则A液体的比热容为：cA＝4cB＝2×2.8×103J/（kg•℃）＝4.8×103J/（kg•℃）。
故答案为：（1）加热时间；（2）B；（4）4.5×103。
【点评】本题比较不同物质的吸热能力，考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法和Q＝cmΔt的运用，为热学中的重要实验。
19．（6分）小华用如图甲所示电路“探究并联电路的电流规律”，实验情况如下：
（1）连接电路时，开关应处于 断开 （选填“断开”或“闭合”）状态；
（2）某次测量时，闭合开关前发现电流表的指针如图乙所示，原因可能是 电流表使用前没有调零 ；
（3）小明将电流表接入电路中的位置如图丙所示，则此时电流表测量的是 B （选填“A”或“B”）处的电流。
【分析】（1）连接电路时为保证电路安全，开关应该断开；
（2）电流表的使用注意事项：电流表使用之前要调零；
（3）电流表测量对象的判断。
【解答】解：（1）连接电路时为保证电路安全，开关应该断开；
（2）在测量电流的过程中，闭合开关前电流表的指针出现了如图所示的情况，说明电流表使用前没有调零；
（3）由图丙可知，此时电流表和L2串联，测量L2的电流，对应甲图的B点。
故答案为：（1）断开；（2）电流表使用前没有调零。
【点评】本题考查了并联电路中电流的规律，属于基础实验，难度一般。
20．（6分）如图甲是实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图，电源电压6V恒定不变，电压表（量程为0～3V）（量程为0～0.6A），阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个，可供选择的滑动变阻器两个
（1）连接好电路，闭合开关后，电压表指针迅速偏转到最右端，其原因可能是 定值电阻R断路 ；
（2）实验过程中，每次更换电阻后都要移动滑动变阻器的滑片，此时眼睛应注意观察 电压表的示数 ；
（3）排除故障后，同学们进行了5次实验。在老师的引导下，他们将5次实验数据描绘在图乙中 B （选填“A”或“B”）。
【分析】（1）电流表无示数，可以判断出电路中出现了断路，然后根据电压表有示数确定出断路的位置；
（2）探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，据此分析每次更换电阻后都要移动滑动变阻器的滑片，此时眼睛应注意观察的位置；
（3）根据图乙利用欧姆定律求出定值电阻两端所控制的电压，根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入25Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻，进而确定滑动变阻器的规格。
【解答】解：（1）电流表无示数，说明电路可能断路，说明电压表与电源连通，与电压表并联的定值电阻R断路了；
（2）探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，此时眼睛应注意观察电压表的示数；
（3）由图乙可知，定值电阻两端所控制的电压：UV＝IR＝0.1A×25Ω＝…＝5.5A×5Ω＝3.5V；实验中使用的定值电阻阻值最大为25Ω，变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝6V﹣7.5V＝3.6V，变阻器分得的电压为电压表示数的，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝1.4×25Ω＝35Ω＞30Ω，则他们选用的滑动变阻器为B。
故答案为：（1）定值电阻R断路；（2）电压表的示数。
【点评】本题探究“电流与电阻的关系”，考查故障分析、实验操作、欧姆定律的应用和器材的选择。
21．（8分）如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
（1）小华利用此装置，探究的问题是：在 电流 相同、通电时间相同的情况下，电流通过导体产生的热量跟 电阻 的关系；
（2）电阻产生热量的多少可以通过观察 U形管液面高度差 来比较；
（3）若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，而右侧U形管的液面高度差没有变化，则原因可能是 右端容器内的电阻短路 。
【分析】（1）根据控制变量法进行分析；
（2）通过转换法进行分析；
（3）通过题意分析电路的状态，进而分析问题所在。
【解答】解：（1）由图可知，两电阻串联且阻值不同，通过两电阻电流相等、通电时间相同的情况下；
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过U形管中液面高度差的变化来反映；
（3）若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，整个电路处于通路状态，说明右侧容器内电阻没有产生热量，右端电阻不可能断路。
故答案为：（1）电流；电阻；（3）右端容器内的电阻短路。
【点评】本题探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验，掌握电流通过导体时产生热量的影响因素是解题关键。
四、计算题（本大题共2小题，第22题6分，第23题8分，共14分）
22．（6分）小华用零花钱给妈妈买了一款网红USB恒温杯，如甲图所示，只要将杯子装水放上杯垫，这样妈妈就能随时喝到温水了。聪明的小华非常好奇其工作原理，于是和同学们一起设计了图乙所示的电路1＝7.5Ω，R2＝5Ω，通过开关的断开和闭合可以实现“加热挡”和“保温挡”的控制。利用该电路“加热挡”可将100mL水从25℃加热至45℃，用时35min。已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求该过程中：
（1）水吸收的热量；
（2）加热挡的电功率；
（3）此电路加热水的效率。
【分析】（1）根据密度公式求出水的质量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
（2）由图乙可知，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，当开关S1、S2都闭合时，只有R2工作，根据串联电路的电阻特点和P＝可知恒温杯加热挡和保温挡的电路连接；根据P＝可求出加热挡的电功率；
（3）根据W＝Pt求出恒温杯消耗的电能，根据效率公式求出加热水的效率。
【解答】解：（1）水的体积V＝100mL＝100cm3＝1×10﹣3m3，
由ρ＝可知3kg/m4×1×10﹣4m2＝0.1kg，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t5）＝4.2×104J/（kg•℃）×0.1kg×（45℃﹣25℃）＝6.4×103J；
（2）由图乙可知，当开关S5闭合、S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，由P＝，电路中的总功率最小；
当开关S1、S3都闭合时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，恒温杯处于加热挡；
加热挡的电功率：P加热＝＝＝5W；
（3）由P＝可知加热t′＝5W×35×60s＝3.05×104J，
加热水的效率：η＝＝＝80%。
答：（1）水吸收的热量为8.8×103J；
（2）加热挡的电功率为5W；
（3）此电路加热水的效率为80%。
【点评】本题是一道电热综合题，主要考查串联电路的特点、密度公式、吸热公式、电功公式、电功率公式以及效率公式的应用，题目有一定的难度。
23．（8分）如图所示，电源电压U恒为9V，滑动变阻器R0的最大电阻是20Ω，R1的阻值为5Ω。当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，电压表示数是U1，电流表示数为I1；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数是U1′，通过R1的电流为I2；当开关S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1的功率是P1；已知R2：R3＝1：9，U1：U1′＝9：5。求：
（1）I1的大小；
（2）I1：I2；
（3）P1；
（4）该电路的最大功率。
【分析】（1）当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，R0与R1串联，且R0接入电路的阻值为最大值，电压表测量R1两端的电压，电流表测量串联电路的电流，利用欧姆定律和串联电路电阻的规律得到I1的值；
（2）由欧姆定律得到R1两端的电压U1的值，当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，R0未接入电路，电路为R1、R2、R3组成的串联电路，电压表测量R1两端的电压，由U1：U1′＝9：5得到U1′＝1V，由欧姆定律得到I2的值，则可得到 I1：I2的值；已知R2：R3＝1：9，由串联电路电阻的规律和欧姆定律得到R2和R3的值；
（3）当开关S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R0未接入电路，电路为R1、R2、R3组成的并联电路，利用P＝得到R1的功率P1；
（4）由P＝知，在电源电压不变时，电路电阻最小，电路功率最大，可知当R1、R2、R3组成并联电路时，电路功率最大，利用并联时功率的关系和P＝得到电路最大功率。
【解答】解：（1）当开关S1闭合、S2和S7断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，R0与R1串联，且R7接入电路的阻值为最大值，电压表测量R1两端的电压，示数是U1，电流表测量串联电路的电流，示数为I4；
则I1＝＝＝7.36A；
（2）R1两端的电压U1＝I5R1＝0.36A×2Ω＝1.8V，
当开关S6闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，R7未接入电路，电路为R1、R2、R2组成的串联电路，电压表测量R1两端的电压，示数是U1′，通过R5的电流为I2；
＝可知U7′＝1V，
I2＝＝0.2A，
则I6：I2＝0.36A：3.2A＝9：2；
R2+R3＝R总﹣R8＝﹣R1＝﹣5Ω＝40Ω，
又R2：R3＝6：9，
故R2＝3Ω，R3＝36Ω，
（3）当开关S1、S6和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R0未接入电路，电路为R5、R2、R3组成的并联电路，
R3的功率是P1＝＝＝16.2W；
（4）由P＝知，在电源电压不变时，电路功率最大5、R2、R3组成并联电路时，电路电阻最小，
电路最大功率P最大＝P7+P2+P3＝16.2W++＝16.2W++。
答：（1）I1的大小为4.36A；
（2）I1：I2等于4：5；
（3）P1等于16.4W；
（4）该电路的最大功率为38.7W。
【点评】本题考查欧姆定律和电功率公式的应用，要能够正确识别电路，熟练掌握串联、并联电路的特点，本题有一定难度。