2023-2024学年河北省衡水市安平县九年级（上）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年河北省衡水市安平县九年级（上）期末物理试卷（含详细答案解析），共17页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.首先发现电流磁效应的物理学家是( )
A. 牛顿B. 欧姆C. 安培D. 奥斯特
2.如图电路中，电源两端电压不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。闭合开关S后，在滑片P由中点向左滑动的过程中，下列判断正确的是( )
A. 电流表A示数变小，电压表V示数变大
B. 电流表A示数变小，电压表V示数变小
C. 电流表A示数变大，电压表V示数变小
D. 电流表A示数变大，电压表V示数变大
3.如图所示为小刚所连的两盏白炽灯和两个插座的电路图．通电后发现不能正常工作．下面几个措施中可能引起危险的是( )
A. 拆掉开关S2，两条导线连在一起B. 拆掉开关S3，两条导线连在一起
C. 拆掉插座甲，两条导线连在一起D. 拆掉灯泡丙，两条导线连在一起
4.小华家中有额定电压、额定电功率均相同的电风扇、电烙铁、日光灯，让它们各自在额定电压下正常工作相同的时间。这个过程中它们各自消耗的电能是( )
A. 一样多B. 电风扇最多C. 电烙铁最多D. 日光灯最多
5.“遵守交通规则，做文明出行的北京人”。如图所示的交通信号灯，由红灯、黄灯和绿灯组成，红、绿信号灯每次只能亮其中一盏灯，如图所示的电路图中能实现上述要求的是( )
A. B.
C. D.
6.下列叙述中，正确的是( )
A. 物体吸收的热量越多，温度升高的越多B. 内能越大的物体，温度越高
C. 内能大的物体，把温度传给内能小的物体D. 物体的温度升高，内能一定增大
7.一个“220V 300W“的电热杯，一个“220V 300W”的煮蛋器，一台“220V 300W“的小型洗衣机，分别接在220V的电压下，则相同时间内它们产生的热量( )
A. 小型洗衣机最少B. 电热杯最少C. 煮蛋器最少D. 一样多
8.如图所示是四冲程内燃机工作时的某个冲程，对它描述正确的是( )
A. 吸气冲程机械能转化为内能B. 压缩冲程机械能转化为内能
C. 做功冲程内能转化为机械能D. 排气冲程内能转化为机械能
9.某种半导体材料的阻值随温度升高而减小利用该材料设计了一个通过电表示数反应温度高低的电路，要求温度升高时电表示数增大。电源电压不变，以下电路符合要求的是( )
A. B.
C. D.
10.有两盏灯，甲灯上标有“36V60W”，乙灯上标有“220V60W”，当它们分别在其额定电压下发光时，会看到( )
A. 甲灯比乙灯更亮B. 乙灯比甲灯更亮
C. 两盏灯一样亮D. 无法确定哪盏灯更亮
11.通常情况下，下列物品中属于绝缘体的是( )
A. 木质铅笔里的石墨芯B. 钢丝钳把手上的塑料套
C. 导线中的铜丝D. 蓄电池内的硫酸溶液
12.下面四组电阻分别并联以后总电阻最小的是( )
A. R1=10ΩR2=100ΩB. R1=4ΩR2=40Ω
C. R1=20ΩR2=30ΩD. R1=12ΩR2=60Ω
二、填空题：本大题共5小题，共22分。
13.如图所示，是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压6V，R1、R2的阻值分别为3Ω、6Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个档位的转换。保暖鞋在低温档工作时的电功率是______W，它的高温档工作1min产生的热量是______J。
14.如图，“水地暖”供热被越来越多的家庭采用。这种取暖方式利用热水在管道循环流动，加热整个地板。地板是以______的方式向室内供暖的；利用水为媒介是因为水具有较大的______。
15.被毛皮摩擦过的橡胶棒带______电荷(选填“正”或“负”)，这是因为橡胶棒在摩擦过程中______(选填“得到”或“失去”)电子。
16.如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P自左端向中点移动时，电压表V的示数将______，电压表V与电流表A示数的比值将______(两空均选填“变大”、“不变”或“变小”)。
17.闻到茉莉花的香味，这是______现象，这个现象说明______。
三、作图题：本大题共2小题，共14分。
18.如图甲是家庭电路中，开关同时控制二孔、三孔的插座(虚线表示背面连接)，请在图乙中将其正确地连接在家庭电路中。
19.根据以下要求，设计电路，用笔代线在图中画出相应的实物连接图．(导线不能交叉)要求：
(1)只闭合S1时，红灯发光，绿灯不发光
(2)S1、S2都闭合时，两灯都发光
(3)只闭合S2时，两灯均不发光．
四、实验探究题：本大题共2小题，共10分。
20.图1所示，规格相同的容器装了相等质量的甲、乙两种液体，用不同的电热器串联进行加热(不计热损耗)，已知R乙=2R甲，得到图2所示的液体温度与加热时间的图象。
(1)某时刻温度计示数如图1所示，此时乙液体的温度为______ ℃。
(2)加热至2min时：
①甲液体吸收的热量为Q甲，乙的为Q乙，则Q甲：Q乙=______。
②甲液体升高的温度为Δt甲，乙的为Δt乙.则Δt甲：Δt乙=______。
(3)甲液体的比热容______乙液体的比热容(选填“”或“=“)。判断依据是______。
21.如图是探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。
(1)在图甲中，通过两电热丝的电流______，是探究电流通过导体产生的热量与导体______的关系，得出的结论是______；
(2)在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与______的关系，得出的结论是______；
(3)实验中，我们是通过观察U形管中液面的______来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。这种探究问题的方法叫______法。该实验探究中还利用了______法。
五、计算题：本大题共2小题，共22分。
22.在如图所示的电路中，定值电阻R1=10Ω，R2为滑动变阻器，电源电压恒定不变．当滑片在a端时，电流表的示数是0.6A；滑片在b端时，电压表的示数是4V.
求：(1)电源电压；
(2)变阻器R2的最大阻值；
(3)当滑片在R2的中点时，整个电路在5min内产生的热量．
23.如图所示，电源电压为6V，小灯泡标有“4V1.6W”的字样，定值电阻R=20Ω，不考虑温度对灯丝电阻的影响，滑动变阻器上标有“0∼20Ω，1A”字样。求：
(1)小灯泡的电阻为多大？
(2)若只闭合S，S1时，要使电路消耗的功率最小，此时滑动变阻器的滑片应向哪端移动？此时消耗最小功率是多少W？
(3)若电流表的测量范围为0∼0.6A，电压表的测量范围为0∼3V，当只闭合S与S2时，在不损坏用电器的前提下，求滑动变阻器的取值范围。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家。D选项符合题意。
故选：D。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
2.【答案】C
【解析】解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，
在滑片P由中点向左滑动的过程中，接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，
由I=UR可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大，故AB不正确；
由U=IR可知，R1两端的电压变大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压变小，即电压表的示数变小，故C正确，D不正确。
故选：C。
由电路图可知，R1与R2串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化。
本题考查了电路的动态分析，涉及到滑动变阻器和欧姆定律的应用，关键是电路串并联的辨别和电表所测电路元件的判断。
3.【答案】D
【解析】解：A、拆掉开关S2，两条导线连在一起，插座丁与插座甲串联，不会引起危险，不符合题意，故A错．
B、拆掉开关S3，两条导线连在一起，灯乙与插座甲串联，不会引起危险，不符合题意，故B错；
C、拆掉插座甲，两条导线连一起，闭合S3，灯乙组成通路，不会引起危险，不符合题意，故C错；
D、拆掉灯丙，两条导线连在一起，当开关S1闭合时，将发生短路，会因电路中电流过大，易引起火灾，符合题意，故D正确；
故选D.
如图，因为插座甲的位置问题使得插座丁和灯乙不能正常工作，分别分析拆掉灯丙、插座甲、开关S2、开关S3把两条导线连在一起时，电路所处的状态，看有无短路现象，若有短路现象，会使电路中的电流过大，易引起火灾．
本题考查了学生对插座的连接方法、短路危害的了解和掌握，属于与实际用电相结合题目，有意义．
4.【答案】A
【解析】解：电风扇、电烙铁、日光灯的额定电压、额定电功率均相同，且它们各自在额定电压下正常工作相同的时间，由公式W=Pt可知，它们各自消耗的电能一样多。
故选：A。
用电器在额定电压下工作时的功率为额定功率，额定功率相等、实际功率相等，利用W=Pt比较消耗的电能多少。
本题考查了对用电器消耗电能的比较，注意不同用电器产生热量的多少与消耗电能的多少是不同的概念。
5.【答案】C
【解析】解：由题意可知，红灯和绿灯不能同时发光，说明二者可以独立工作，互不影响，那么二者为并联，且各有一个开关控制，故只有C图符合要求。
故选：C。
根据红、绿信号灯每次只能亮其中一盏灯，确定两灯的连接及开关的连接。
根据用电器相互影响为串联，不相互影响为并联，可做出分析和判断。
6.【答案】D
【解析】解：A、物体吸收的热量的多少与物质的比热容、质量、升高的温度有关，物体吸收的热量越多，温度不一定升高的越多，故A错误；
B、内能越大的物体，温度不一定高，故B错误；
C、热传递的过程中传递的是热量，不是温度；内能小的物体可能温度高，内能大的物体可能温度低，因此内能小的物体可能将热量传给内能大的物体，故C错误；
D、物体温度升高，分子运动剧烈，内能增加，故D正确。
故选：D。
(1)物体吸收的热量的多少与物质的比热容、质量、升高的温度有关；
(2)内能的大小与温度、状态等因素有关；
(3)热传递的条件：物体之间存在温度差；
(4)物体的内能与温度有关，温度升高，内能增大，温度降低，内能减小。
此题考查了热量、温度、内能的区别和联系，要正确区分它们的含义，并搞清它们之间的关系。
7.【答案】A
【解析】解：因它们都在额定电压下工作，所以，P=P额，即实际功率P相同，由W=Pt可知，工作时间相同时，三个用电器消耗的电能相同，
又因小型洗衣机工作时消耗电能，大部分转化为机械能，少部分转化为内能；煮蛋器和电热杯工作时把电能全转化为内能；所以，产生热量最少的是小型洗衣机。
故选：A。
(1)额定电压下用电器的实际功率和额定功率相等；根据W=Pt可知相同的时间内消耗的电能的关系。
(2)根据用电器工作时的能量转化情况分析判断。
注意生活中常用电器的能量转化情况：一消耗电能全转化为内能的：电熨斗、电饭锅、电烙铁、电饭锅；二消耗电能转化为内能和机械能的：电风扇、电吹风、电动机。
8.【答案】C
【解析】解：如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞向下运动，可以判断此冲程是做功冲程，即是将内能转化为机械能的过程。
故选：C。
由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程。做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程。
此题考查了内燃机的四个冲程，注意从活塞的运动方向和气门的关闭两方面判断。
9.【答案】C
【解析】解：
A、由图知，定值电阻R0与半导体并联，电流表测量定值电阻中的电流；因为并联电路中各支路互不影响，所以半导体的电阻随温度的升高而减小时，通过定值电阻的电流不变，即电流表示数不变，故A错误；
B、由图知，定值电阻R0与半导体并联，电压表测量并联电路两端电压；因为并联电路两端电压等于电源电压且不被，所以电压表示数不变，故B错误；
C、由图知，定值电阻R0与半导体串联，电压表测量定值电阻两端电压；当温度升高时，半导体的阻值变小，则串联电路中的总电阻变小；由欧姆定律可知，电路中的电流变大；由公式U=IR可知，定值电阻两端电压变大，即电压表的示数变大，故C正确；
D、由图知，定值电阻R0与半导体串联，电压表测量半导体两端电压；当温度升高时，半导体的阻值变小，由串联分压的规律可知，半导体分得的电压减小，即电压表的示数变小，故D错误。
故选：C。
A、根据电路图可知，定值电阻R0与半导体并联，电流表测量定值电阻中的电流；根据并联电路中各支路可以独立工作、互不影响的特点可知电流表示数的变化；
B、根据电路图可知，定值电阻R0与半导体并联，电压表测量并联电路两端电压；根据并联电路电压规律可知电压表示数的变化；
C、根据电路图可知，定值电阻R0与半导体串联，电压表测量定值电阻两端电压；根据半导体与温度的关系得出电路阻值的变化，然后根据欧姆定律可知电路电流的变化，最后根据欧姆定律的变形公式可知定值电阻两端电压的变化；
D、根据电路图可知，定值电阻R0与半导体串联，电压表测量半导体两端电压；根据半导体与温度的关系得出电路阻值的变化，然后根据串联电路分压规律可知半导体两端电压的变化。
本题考查了电路的动态分析，涉及到串并联电路的特点和欧姆定律的应用，利用好“半导体的阻值是随环境温度的升高而减小的”是关键。
10.【答案】C
【解析】解：两个电灯的额定电压虽然不同，但额定功率相等，即都在额定电压下正常工作时，功率是相等的，而小灯泡的亮暗程度取决灯泡的功率，所以亮度一样。
故选：C。
根据额定功率的概念分析。额定功率是指用电器在额定电压下的功率。
本题考查了对额定功率的理解，而小灯泡的亮暗程度取决灯泡的功率，功率越大，电灯越亮。
11.【答案】B
【解析】解：石墨芯、铜丝、硫酸溶液都能够导电，属于导体；塑料不能够导电，属于绝缘体。
故选：B。
容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体。
本题考查了导体和绝缘体的概念，属于识记性的东西，只要记住即可解答。
12.【答案】B
【解析】解：∵1R=1R1+1R2
∴R=R1R2R1+R2，
∴A、RA=10Ω×100Ω10Ω+100Ω≈9Ω；
B、RB=4Ω×40Ω4Ω+40Ω≈3.6Ω；
C、RC=20Ω×30Ω20Ω+30Ω=12Ω；
D、RD=12Ω×60Ω12Ω+60Ω=10Ω；
故并联以后总电阻最小的是B选项中的两个电阻．
故选B.
根据1R=1R1+1R2分别求出其并联后的等效电阻比较即可得出答案．
本题考查了学生对电阻并联特点的理解和掌握，利用好推导公式R=R1R2R1+R2，属于基础题．
13.【答案】6；1080
【解析】【分析】
本题考查了电功率公式和电热公式的应用，正确的分析开关位于不同触点时电路的连接方式和对应档位的判断是关键。
由电路图可知，开关S接触a、b两个触点时，电路断路；开关S接触b、c两个触点时，电路为R2的简单电路；开关S接触c、d两个触点时，R1与R2并联；开关S接触d、e两个触点时，电路为R1的简单电路；根据电阻的并联和P=UI=U2R求出它们对应的电功率，电功率最小的为低温档；根据Q=W=Pt求出它的高温档工作1min产生的热量。
【解答】
由电路图可知，开关S接触a、b两个触点时，电路断路，电路的功率为0W；
开关S接触b、c两个触点时，电路为R2的简单电路，电路的电功率P1=U2R2=(6V)26Ω=6W；
开关S接触c、d两个触点时，R1与R2并联，由1R=1R1+1R2可得，电路的总电阻R=R1R2R1+R2=3Ω×6Ω3Ω+6Ω=2Ω，电路的电功率P2=U2R=(6V)22Ω=18W；
开关S接触d、e两个触点时，电路为R1的简单电路，电路的电功率P3=U2R1=(6V)23Ω=12W，
综上可知，保暖鞋在低温档工作时的电功率6W，高温档的功率为18W，
它的高温档工作1min产生的热量：
Q=W=P2t=18W×60s=1080J。
14.【答案】热传递；比热容
【解析】【分析】
本题通过“水地暖”考查了改变内能的方法、水的比热容大的应用，属于基础题目。
(1)改变内能的方式有两种，即做功和热传递；
(2)水的比热容比较大，质量相同、且降低相同的温度时，水释放的热量多。
【解答】
(1)利用热水在管道内循环流动，加热整个地板，是通过热传递的方式改变物体内能的；
(2)“水地暖”以水为媒介，是因为水的比热容大，在质量相同、降低的温度相同时，水放出的热量多，取暖效果好。
故答案为：热传递；比热容。
15.【答案】负 得到
【解析】解：两个物体互相摩擦时，因为不同物体的原子核束缚核外电子的本领不同，所以其中必定有一个物体失去一些电子，另一个物体得到多余的电子。用橡胶棒跟毛皮摩擦，毛皮的一些电子转移到橡胶棒上，毛皮失去电子带正电，橡胶棒得到电子带着等量的负电。
故答案为：负；得到。
原子由带正电的原子核和带负电的电子所组成，电子绕着原子核运动。在通常情况下，原子核带的正电荷数跟核外电子带的负电荷数相等，原子不显电性，所以整个物体是中性的。原子核里正电荷数量很难改变，而核外电子却能摆脱原子核的束缚，转移到另一物体上，从而使核外电子带的负电荷数目改变。当物体失去电子时，它的电子带的负电荷总数比原子核的正电荷少，就显示出带正电；相反，本来是中性的物体，当得到电子时，它就显示出带负电。
键是要明确摩擦起电的实质是电荷的转移，摩擦起电的两个物体带等量的异号电荷，电荷总量守恒。
16.【答案】不变 变小
【解析】解：由电路图可知，R1与R2并联，电压表测电源两端的电压，电流表A1测R1支路的电流，电流表A测干路电流，
因电源的电压保持不变，
所以，滑片移动时，电压表V的示数不变；
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，滑片移动时，通过R2的电流不变，
当滑动变阻器的滑片P自左端向中点移动时，接入电路中的电阻变小，
由I=UR可知，通过R1的电流变大，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流变大，即电流表A的示数变大，
则电压表V与电流表A示数的比值将变小。
故答案为：不变；变小。
由电路图可知，R1与R2并联，电压表测电源两端的电压，电流表A1测R1支路的电流，电流表A测干路电流，根据电源的电压可知滑片移动时电压表V的示数变化，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过R2的电流变化，根据滑片的移动可知变阻器接入电路中的电阻变化，根据欧姆定律可知通过R1的电流变化，利用并联电路电流特点可知干路电流的变化，进一步得出电压表V与电流表A示数的比值变化。
本题考查了电路的动态分析，涉及到并联电路的特点和欧姆定律的应用，要注意并联电路中各支路独立工作、互不影响特点的应用。
17.【答案】扩散 分子在不停地做无规则运动
【解析】解：能够闻到茉莉花的香味，是因为发生了扩散现象；
扩散现象表明：组成物质的分子在不停地做无规则运动。
故答案为：扩散；分子在不停地做无规则运动。
扩散现象表明：组成物质的分子在不停地做无规则运动。
本题主要考查学生对分子运动的特点的了解和掌握，是一道基础题。
18.【答案】解：为了安全，对于两孔插座，左零线，右火线；三孔插座中上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线；且开关接在火线和用电器之间，如下图：

【解析】家庭电路中接入用户的电线一般有两条：火线和零线，三孔插座的接法是上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线，简称“上地左零右火”。
该题考查了家庭电路的连接，是一道基础题。
19.【答案】解：设计电路如图所示：从正极开始连接，经S1后分支，一支经红灯回到负极，另一支经S2、绿灯回到负极．
【解析】只闭合S1时，红灯发光，绿灯不发光，说明S1控制红灯，两灯并联；S1、S2都闭合时，两灯都发光说明S2控制绿灯；只闭合S2时，两灯均不发光，说明S2在支路控制绿灯，S1在干路控制整个电路．
本题考查了根据条件设计电路，设计电路时一般可以从以下几个方面考虑：首先判断用电器的连接方式，根据用电器是否同时工作基本上可以确定连接方式，其次根据开关在电路中的作用确定开关的位置，最后补全电源和导线完成一个完整的电路．用电器如果可以不同时工作，电路大多数为并联．
20.【答案】(1)37；
(2)①1：2；②1：2；
(3)=；因Δt甲：Δt乙=1：2，Q甲：Q乙=1：2，由c=Qm⋅Δt，得c甲c乙=Q甲m⋅Δt甲Q乙m⋅Δt乙=Q甲Q乙×Δt乙Δt甲=21×12=11。
【解析】【分析】
(1)根据温度计的分度值读数；
(2)①使用不同的加热器根据焦耳定律Q=I2Rt计算比较甲、乙吸收的热量，据此分析；
②由图2求出加热至2min甲乙液体升高的温度回答；
(3)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。
本题比较不同物质的吸热能力，考查控制变量法应用和比较吸热能力的方法，为热学中的重要实验。
【解答】
(1)某时刻温度计示数如图1所示，温度计分度值为1∘C，此时乙液体的温度为37℃；
(2)加热至2min时：①根据焦耳定律Q=I2Rt，则Q甲：Q乙=1：2；
②由图2知，加热至2min时：甲液体升高的温度为：Δt甲=30℃−20℃=10℃；
乙液体升高的温度为：Δt乙=40℃−20℃=20℃；则Δt甲：Δt乙=1：2；
(3)因Δt甲：Δt乙=1：2，Q甲：Q乙=1：2，由c=Qm⋅Δt，得c甲c乙=Q甲m⋅Δt甲Q乙m⋅Δt乙=Q甲Q乙×Δt乙Δt甲=12×21=11，故甲液体的比热容=乙液体的比热容。
故答案为：(1)37；(2)①1：2；②1：2；(3)=；因Δt甲：Δt乙=1：2，Q甲：Q乙=1：2，由c=Qm⋅Δt，得c甲c乙=Q甲m⋅Δt甲Q乙m⋅Δt乙=Q甲Q乙×Δt乙Δt甲=12×21=11。
21.【答案】相等 电阻 在电流相同，通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多 电流 在电阻相同，通电时间相同时，电流越大产生的热量越多 高度差 转换 控制变量
【解析】解：(1)根据图片可知，甲中两个电阻丝串联，则通过它们的电流相等，而电阻大小不同，则探究电流产生的热量与电阻的关系，那么得到结论：在电流相同，通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多。
(2)根据乙图可知，两个电阻阻值相同，R1在干路上电流大，R2在支路上电流小，那么探究电流产生的热量与电流的关系，得到结论：在电阻相同，通电时间相同时，电流越大产生的热量越多。
(3)实验中，我们是通过观察U形管中液面的高度差来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。这里使用了转换法，还使用了控制变量法。
故答案为：(1)相等；电阻；在电流相同，通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；
(2)电流；在电阻相同，通电时间相同时，电流越大产生的热量越多；
(3)高度差；转换；控制变量。
(1)根据甲图确定哪个因素不同，哪些因素相同，根据控制变量法的要求描述实验结论；
(2)根据乙图分析哪个因素不同，并描述电流产生的热量与它的关系即可；
(3)①实验中，电阻产生的热量越多，则容器中气体体积膨胀，压强增大，那么U形管两侧液面高度差增大。
②根据实验过程确定使用的研究方法。
此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验”的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用。
22.【答案】解：(1)滑片在a端时电路为R1的简单电路，
电源的电压为U=IaR1=0.6A×10Ω=6V；
(2)当滑片在b端时，电阻R1和滑动变阻器串联，
R1两端的电压为U1=U−U2=6V−4V=2V，
电路中的电流为I=I1=U1R1=2V10Ω=0.2A，
滑动变阻器的最大阻值为R2=U2I=4V0.2A=20Ω；
(3)当滑片在R2的中点时，变阻器R2接入电路的阻值为R2′=12R2=12×20Ω=10Ω；
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得：
R=R1+R2′=10Ω+10Ω=20Ω，
则整个电路在5min内产生的热量Q=W=U2Rt=(6V)220Ω×5×60s=540J.
答：：(1)电源电压为6V；
(2)变阻器R2的最大阻值为20Ω；
(3)当滑片在R2的中点时，整个电路在5min内产生的热量为540J.
【解析】(1)当滑片在a端时电路为R1的简单电路，电流表测电路中电流，根据欧姆定律求出电源的电压；
(2)滑片在b端时，电阻R1和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据欧姆定律求出电路中电流，进一步求出变阻器R2的最大阻值；
(3)当滑片在R2的中点时，求出电路中的总电阻，根据Q=W=U2Rt求出产生的热量．
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算，关键是公式的灵活运用和滑动变阻器处于不同位置时电路图的辨析．
23.【答案】解：(1)由P=U2R可知，灯泡电阻：
RL=U额2P额=(4V)21.6W=10Ω；
(2)由图示电路图可知，只闭合S，S1时两电阻串联，
由P=U2R可知，在电压U一定时，电路总电阻R越大，电路总功率越小，
只闭合S、S1，滑片移至b端时电路总电阻最大，功率最小，
最小功率：P=U2R+R0最大=(6V)220Ω+20Ω=0.9W；
(3)由P=UI可知，灯泡额定电流：IL=PL额UL额=1.6W4V=0.4A，
由图示电路图可知，当只闭合S与S2时灯泡与滑动变阻器串联，
电流表的测量范围为0∼0.6A，灯泡额定电流为0.4A，则电路最大电流：I=0.4A，
由I=UR可知，R总最小=RL+R滑=UI最大=6V0.4A=15Ω，
滑动变阻器接入电路的最小电阻：R滑最小=R总最小−RL=15Ω−10Ω=5Ω，
电压表的测量范围为0∼3V，滑动变阻器两端最大电压：U滑最大=3V，
此时滑动变阻接入电路的阻值最大，电路电流最小，
最小电路电流：I最小=ULRL=U−U滑最大RL=6V−3V10Ω=0.3A，
由I=UR可知，R滑最大=U滑最大I最小=3V0.3A=10Ω，
滑动变阻器接入电路的阻值范围是：5Ω∼10Ω；
答：(1)小灯泡的电阻为10Ω；
(2)若只闭合S，S1时，要使电路消耗的功率最小，此时滑动变阻器的滑片应向b端移动，此时消耗最小功率是0.9W；
(3)滑动变阻器的取值范围是：5Ω∼10Ω。
【解析】(1)根据灯牌铭牌确定其额定电压与额定功率，应用电功率的变形公式可以求出灯泡电阻；
(2)分析清楚电路结构，应用串联电路特点与电功率公式求出最小电功率；
(3)分析清楚电路结构，根据题意确定电路最大与最小电流，然后应用串联电路特点与欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小与最大阻值，再确定其阻值变化范围。
本题考查了欧姆定律和电功率计算公式的应用，解决本题的关键：一是串并联电路的识别和串并联电路电压、电流以及电阻特点的应用，二是根据已知条件找到滑动变阻器调节范围，三是欧姆定律和电功率公式的灵活应用。