2023-2024学年陕西省商洛市商南县湘河中学九年级(上)期末物理试卷(含详细答案解析)
展开1.周末,小明在家复习完功课后,打开家里的液晶电视机观看电视节目。这台电视机正常工作,消耗1kW⋅h的电能大约需要( )
A. 1sB. 1minC. 1hD. 10h
2.下列事例,属于防止电流热效应产生危害的是( )
A. 用电饭锅煮饭B. 用电热孵化器孵小鸡
C. 用微型风扇给电脑散热D. 用电熨斗熨衣服
3.下列说法正确的是( )
A. 只有正电荷的定向移动才能形成电流
B. 金属容易导电是因为内部有大量电子
C. 电流做的功越多,电功率越大
D. 消耗电能相同的用电器,产生的热量不一定相同
4.如图所示,这是一款迷你台灯扇,它既可以照明又可以吹风且互不影响。由于扇叶转动时和空气之间发生摩擦起电现象,长时间使用后扇叶会吸附很多灰尘。下列说法正确的是( )
A. 摩擦时,正电荷在扇叶和空气之间发生了转移
B. 台灯扇中的发光二极管和电动机在电路中是并联的
C. 扇叶和灰尘一定带异种电荷
D. 台灯扇中的发光二极管是由超导材料制成的
5.如图所示的四个情景,下列说法正确的是( )
A. 搓手取暖是通过热传递的方式改变物体的内能
B. 汽油机的这个冲程依靠飞轮的惯性完成
C. 试电笔的使用方法正确
D. 人站在地上单手接触火线会触电
6.生活中,我们应“珍爱生命,安全用电”。下列做法符合安全用电原则的是( )
A. 更换灯泡前先切断电源B. 用铜线代替保险丝更安全
C. 有人触电时,立即用手去拉触电者D. 用湿毛巾擦拭正在发光的电灯
7.如图所示,小明在课前展示了一盏自制的“铅笔芯电灯”。他将8节1号电池串联起来做电源,用两条铝箔纸条做导线,拿一根2B自动铅笔芯穿过铝箔纸条,架在烧杯口处。戴上绝缘隔热手套,将铝箔纸条的两端连接在电源的正负极上,稍等一会儿,小小的铅笔芯竟然热得发光,而与它相连的铝箔纸条却不怎么热。产生这种现象的原因是( )
A. 铅笔芯的通电时间长B. 铅笔芯的电阻大
C. 通过铅笔芯的电流大D. 通过铅笔芯的电流小
8.用如图所示电路探究串联电路的电压规律,下列说法正确的是( )
A. 电压表不能直接测量电源电压
B. 将图中A点的导线接到C点测L2两端的电压
C. 换不同规格的灯泡多次实验,是为了得到普遍规律
D. 实验得到的结论是串联电路电压处处相等
9.小明发现家里的照明灯突然变暗,主要原因可能是照明灯的( )
A. 额定电压变大B. 实际电压变小C. 额定功率变小D. 实际电压变大
10.小明设计了一个简易的电子秤,电路如图−1所示。已知电源电压恒为6V,电流表的量程为0∼0.6A,R0为定值电阻,R1为压敏电阻,其阻值随所受压力大小变化的关系如图−2所示。将质量为0.2kg的托盘放在压敏电阻上(此时未放物品),闭合开关,电流表的示数为0.1A,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A. 称量物体的质量越大,R1阻值越大B. 未放物品时,R0消耗的功率为0.6W
C. 能称量物品的最大质量为5kgD. 增大电源电压可以增大最大称量质量
二、填空题:本大题共7小题,共22分。
11.英国物理学家______做了大量的实验,于1840年最先精确地确定出电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,其计算公式是______。
12.“稻花香里说丰年”,“稻花香”是______现象。水稻育苗时,采用傍晚灌水、清晨放水的做法来防止幼苗冻伤,是利用了水______的特性。秧苗上的两滴水珠相遇时,能汇合成一滴较大的水珠是因为分子之间存在______(选填“引力”或“斥力”)。
13.我国家庭电路的电压为______ V,经验表明只有不高于______ V的电压对人体才是安全的。通过人体的电流等于1mA时会引起麻的感觉,通过人体的电流等于30mA时有生命危险,由以上数据可估算普通人体的电阻约为______Ω。如图所示,家庭电路中如果同时使用多个大功率用电器,很容易造成导线中______过大而发生火灾。
14.如图所示,电源电压恒为3V,R1的阻值为10Ω,闭合开关后,电流表的示数为0.6A,则通过R1的电流为______ A,R2的阻值为______Ω,干路电流为______ A。通电10s,R1产生的热量为______ J。
15.小明一家假期外出旅游,出门时小明关闭了其他家用电器,只留下一个实际功率为15W的路由器工作,此时家庭电路中电能表表盘显示的数字为
,行程结束回到家时,电能表表盘显示的数字为
,这段时间小明家消耗的电能为______kW⋅h,小明一家外出______ h。(电路其他元件损耗电能不计)
16.魏家堡水电站是关中地区最大的水电站,年发电量约为9.2×107kW⋅h,合______ J,水力发电是将水的______能转化为电能,已知燃煤发电的效率为40%,标准煤的热值为3×107J/kg,魏家堡水电站运行一年大约为国家节约______ kg标准煤。
17.请完成下列填空。
(1)在“比较燃料热值的实验中”,有如图1所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料______(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。
(2)如图2所示,这是探究影响导体电阻大小因素的实验装置图,①②③是镍铬合金丝,④是锰铜丝。选用______两根导线分别接入电路中进行实验,是为了探究电阻大小跟导体的材料的关系。
(3)如图3所示,两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。通电一定时间后______(选填“左”或“右”)侧容器连接的U形管液面高度差较大,由此可以得出结论:在电阻和通电时间相同时,导体的______越大,产生的热量越多。
三、作图题:本大题共2小题,共4分。
18.为了安全,汽车行驶时驾驶员必须系好安全带。系好安全带相当于闭合开关,指示灯不亮;未系好安全带相当于断开开关,指示灯发光。请将电路图连接完整,使其符合上述要求。
19.如图所示,请用笔画线代替导线,将三孔插座、开关和电灯分别接入电路。
四、实验探究题:本大题共3小题,共18分。
20.用如图所示的装置探究“水和食用油的吸热能力”。
(1)实验中利用相同规格的电加热器给水和食用油加热,需要控制水和食用油的______(选填“质量”或“体积”)相等。
(2)本实验是通过比较______来反映水和食用油吸热能力的强弱。
(3)给初温均为26℃的水和食用油加热一段时间后,温度计显示水和食用油的温度分别为36℃和46℃,说明______(选填“水”或“食用油”)的吸热能力更强,食用油的比热容为______J/(kg⋅℃)。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
21.小明用图1所示的电路图探究电流与电压的关系,实验中使用的电源电压恒为3V。
(1)连接电路时,开关应______,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,若此时闭合开关,电流表______(选填“会”或“不会”)被烧坏。
(2)滑动变阻器的作用除了保护电路外,还起到了______的作用。
(3)正确连接电路后,第2次实验中电流表的示数如图2所示,为______ A。
(4)将多次实验测得的数据记录在表格中,实验中定值电阻R的阻值为______Ω,分析数据可得:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______。
(5)完成此实验后,小明还想探究“电流与电阻的关系”,又添加了10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻。控制定值电阻两端电压为1.5V,为了完成本实验,滑动变阻器的最大阻值不得小于______Ω。
22.某实验小组利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率。小灯泡额定电压为2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图1中所示的器材连接成完整电路;
(2)电路连接正确后,闭合开关,小灯泡发光,此时电压表的示数为2.0V,为了测量小灯泡的额定电功率,这时应该向______(选填“左”或“右”)端移动滑动变阻器的滑片;
(3)根据实验数据得到小灯泡I−U图像如图2所示,根据图像的信息,小灯泡的额定电功率为______ W;
(4)实验小组根据小灯泡的I−U图像,分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而______(选填“增大”“不变”或“减小”),你认为原因是______;
(5)在测量小灯泡电功率的实验过程中,电流表坏了,实验小组找来一只阻值合适的定值电阻R0,设计了如图3所示的电路图,操作步骤如下:
①断开S1,闭合S2,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额。
②______,断开S2,闭合S1,记下此时电压表示数为U。
则小灯泡额定功率表达式P额=______(用U额、U和R0表示)。
五、计算题:本大题共2小题,共16分。
23.如图所示的C919是我国自主研发的一种大型客机,已完成商业首航。
(1)C919空载质量为60t,轮胎与地面接触总面积为0.5m2,C919空载停在机场的水平地面上时,对地面产生的压强是多少?(g取10N/kg)
(2)C919在空中以90m/s的速度沿水平方向匀速飞行80min,受到的阻力为1.2×105N,飞行过程中发动机推力所做的功是多少?
(3)若发动机的效率为48%,上述飞行过程中C919消耗燃油的质量是多少?(q燃油=4.5×107J/kg)
24.中医药是中华文化的瑰宝,在治疗疾病方面具有不可替代的作用,如图为小明同学家的小型电中药锅的电路简图,通过开关S1和S2的不同接法组合,可以实现三挡加热功能,其中定值电阻R1、R2都是发热电阻,其部分参数如下表所示。
(1)当开关S1断开,单刀双掷开关S2接2时,电中药锅处于______(选填“高温”“中温”或“低温”)挡。
(2)该电中药锅以高温挡正常工作时,10min消耗的电能是多少?
(3)该电中药锅低温挡的额定功率是多大?
(4)小明家有个插座的额定电流是3A,他用该插座仅给电中药锅供电,中药锅正常工作,从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,小明应选择哪个挡位?说明理由。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:家用液晶电视机的功率约为100W=0.1kW,
需要的时间为t=WP=1kW⋅h0.1kW=10h,故ABC不正确,D正确。
故选:D。
已知电视机额定功率和消耗的电能,利用公式t=WP得到正常工作的时间。
此题考查的是我们对电功率有关计算公式的掌握和应用,注意单位的统一。
2.【答案】C
【解析】解:A.家里使用电饭锅煮饭,属于利用电流的热效应,故A不正确;
B.用电热孵化器孵小鸡是利用了电流的热效应,故B不正确;
C.电脑防热风扇是用于电脑散热,是防止电流的热效应对电脑产生危害,故C正确;
D.使用电熨斗熨衣服,属于利用电流的热效应,故D不正确。
故选:C。
当导体中有电流时,导体会发热,这种现象叫做电流的热效应,此时消耗电能转化为内能。生活中,有时候可以利用电流的热效应,例如各种电热器;有时候,需要防止电流的热效应带来的危害。
本题考查了电流的热效应的应用,及防止由于电流热效应带来的危害,属于基础题目。
3.【答案】D
【解析】解:A.不管是正电荷还是负电荷只要是发生定向移动都能形成电流,故A错误;
B.金属容易导电,是因为金属内部有大量的自由电子,两端加电压时,自由电子定向移动形成电流,故B错误;
C.结合W=Pt可知电功率与功和时间两个因素有关,只根据功或时间,无法判定电功率的大小,故C错误;
D.对非纯电阻用电器来说,消耗的电能W大部分转化为其它形式的能,一小部分转化为内能,故产生的热量Q
电荷的定向移动形成电流,金属容易导电,是因为金属内部有大量的自由电子。
电功率与功和时间两个因素有关。
用电器可以将电能转化为其它形式的能,对于非纯电阻用电器来说,消耗的电能大部分转化为其它形式的能,一小部分转化为内能;而对纯电阻用电器来说,消耗的电能全部转化为内能。
本题考查了电流的形成、电功率、电功的不同作用,属于基础题目。
4.【答案】B
【解析】解:A、摩擦时,在扇叶和空气之间发生转移的是负电荷,故A错误;
B′、可以照明又可以吹风且互不影响,台灯扇的发光二极管和电动机在电路中应是并联的,故B正确;
C、两个物体相互吸引,有两种情况:带异种电荷或一个带电另一个不带电,故C错误;
D、发光二极管主要由硅、锗等半导体材料制成,故D错误。
故选:B。
(1)摩擦起电的实质是电子的转移;
(2)并联电路互不影响;
(3)带电体具有吸引轻小物体的性质;两个物体相互吸引,有两种情况:带异种电荷或一个带电另一个不带电;
(4)发光二极管主要由硅、锗等半导体材料制成。
本题考查了摩擦起电的实质、串并联电路的组成、半导体材料的应用,属于基础题目。
5.【答案】D
【解析】解:
A、搓手取暖是通过克服摩擦做功的方式改变手的内能的,故A错误;
B、气门都关闭,活塞向下运动,所以是汽油机的做功冲程,对外提供动力,不是依靠飞轮的惯性来完成的,故B错误;
C、试电笔在使用时手要接触笔尾的金属体,图中的手没有接触笔尾金属体,故C错误;
D、人站在地上,单手接触火线,人体与火线和大地构成了通路,人会触电,故D正确。
故选:D。
(1)改变内能的方式做功和热传递;
(2)内燃机工作时,只有做功冲程对外做功,依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程;
(3)试电笔使用时手要接触笔尾的金属体,笔尖接触火线时能够使氖管发光;
(4)触电是人体直接或者间接接触火线并且与大地或者零线构成了通路。
本题考查了改变内能的方法、内燃机的工作过程、试电笔的使用、触电的实质,属于基础题。
6.【答案】A
【解析】解:A.更换灯泡之前必须断开开关,切断电源,否则可能会触电,故A正确;
B.铜丝的电阻小、熔点高,在电流过大时,产生的热量不容易达到熔点,因此不会熔断,起不到保险的作用,故B不正确;
C.发现有人触电后,直接用手把触电者拉离电源,因人体是导体,可能使救助者间接触电,故C不正确;
D.生活用水是导体,并且具有流动性,一旦与火线相连,人就会发生触电事故,不能用湿抹布擦正在发光的电灯,故D不正确。
故选:A。
(1)为避免触电,在家用电器的安装、维修过程中,必须首先断开开关;
(2)结合保险丝的特点分析;
(3)有人触电或电失火时要先切断电源;
(4)生活用水是导体;
此题考查安全用电的相关常识,虽然内容比较简单,但是必须牢记在心,以防触电事故的发生。
7.【答案】B
【解析】解:铅笔芯的温度升高,经过一段时间,电流产生的热量增多,当铅笔芯的温度达到一定程度时(或导体通电时间越长产生热量越多),“铅笔芯电灯”发光;
铝箔纸条和铅笔芯串联,通过的电流相等,通电时间相等,铝箔纸条的电阻小于铅笔芯的电阻,由焦耳定律Q=I2Rt可知,铅笔芯产生的热量多,铝箔纸条产生的热量少,铝箔纸温度比铅笔芯的低,所以不怎么热。故ACD错误,B正确。
故选:B。
电池、铝箔纸条、铅笔芯组成通路,电路中有电流通过,电流通过导体会产生热;
铝箔纸条和铅笔芯串联电流相等,通电时间相等,铝箔纸条的电阻小于铅笔芯的电阻,由焦耳定律Q=I2Rt可知,铝箔纸条产生的热量少,温度比铅笔芯的低,所以不怎么热。
本题考查了电流的热效应和焦耳定律的应用,难度不大。
8.【答案】C
【解析】解:A.电压表可以直接并联在电源两端,测量电源电压,故A不符合题意;
B.若将图中A点的导线接到C点测L2两端的电压,会导致电压表的正负接线柱接反,故B不符合题意;
C.本实验属于探究类实验,应换不同规格的灯泡多次实验,从而得到普遍规律,故C符合题意;
D.实验得到的结论是串联电路的总电压等于各个用电器电压之和,故D不符合题意。
故选:C。
(1)电压表测量电压时,与待测电路并联;
(2)电压表接入电路中时,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出;电压表应与待测用电器并联;
(3)在物理学规律性实验中,如果只通过一组数据来得出结论,具有偶然性;
(4)在串联电路中,电源电压等于各部分电路两端电压之和。
本题考查了串联电路中电压的规律,难度不大。注意积累和总结经验,例如本题中电压表的接线规则问题。
9.【答案】B
【解析】解:白炽灯的亮度取决于它的实际功率;
AC.用电器正常工作时的电压叫做额定电压,用电器在额定电压下工作时的电功率叫做额定功率,对于一个用电器来说,它的额定电压和额定功率是固定的值,故AC不正确;
BD.灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,实际功率越大,灯泡越亮。小明发现家里的白炽灯突然变暗,说明白炽灯的实际功率变小,根据公式P=U2R可知,在灯泡电阻不变时,是因为白炽灯的实际电压变小了,故B正确,D不正确。
故选:B。
白炽灯的亮度取决于它的实际功率;
用电器正常工作时的电压叫做额定电压,用电器在额定电压下工作时的电功率叫做额定功率;
白炽灯突然变暗,说明白炽灯的实际功率变小,根据U2=PR判断白炽灯的实际电压的变化情况。
此题考查了额定功率与实际功率、电功率公式的应用,难度不大,属基础题。
10.【答案】C
【解析】解:A.由图知,R0和R1串联,电流表测电路中电流。由图−2可知,称量物体的质量越大,即压力越大,压敏电阻R1阻值越小,电路中电流越大,故A错误;
B.只将质量为0.2kg的托盘放在压敏电阻上,压力为F=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N,此时R1=55Ω。
此时电流表的示数为0.1A,则总电阻为R总=UI=6V0.1A=60Ω,
则R0阻值为R0=R−R1=60Ω−55Ω=5Ω,
则未放物品时,R0消耗的功率为P0=I2R0=(0.1A)2×5Ω=0.05W,故B错误;
C.电流表的量程为0∼0.6A,则电路中电流最大为0.6A,当电流为0.6A时,总电阻为R总′=UI大=6V0.6A=10Ω,
此时压敏电阻的阻值为R1′=R总′−R0=10Ω−5Ω=5Ω,
由图−2可知,此时压力F=52N。则能称量物品的最大质量为m大=G′g−m盘=Fg−m盘=52N10N/kg−0.2kg=5kg,故C正确;
D.最大电流不变,根据I=UR,增大电源电压,则总电阻变大,则对应的压敏电阻R1阻值变大,由图−2可知,对应的压力变小,则最大称量质量减小,故D错误。
故选:C。
(1)分析电路图可知,R0和R1串联,电流表测电路中电流,称量物体的质量越大,压敏电阻R1阻值越小;
(2)只将质量为0.2kg的托盘放在压敏电阻上,由F=G=mg可得压力,由图知此时R1=55Ω。此时电流表的示数为0.1A,由欧姆定律可得总电阻,根据串联电路的电阻特点知R0阻值,则未放物品时,由P=I2R可得R0消耗的功率;
(3)当电流为0.6A时,由欧姆定律可得总电阻,由串联电路的电阻特点知此时压敏电阻的阻值,由图知此时压力F=52N,从而可得能称量物品的最大质量;
(4)最大电流不变,根据I=UR和图−2进行分析。
本题考查了电功率、欧姆定律、重力的有关计算,解答本题的关键是读懂图乙信息。
11.【答案】焦耳 Q=I2Rt
【解析】解:英国物理学家焦耳做了大量实验,于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,得出Q=I2Rt.为了纪念他做出的贡献,人们将他的名字命名为热量(能量)的单位。
故答案为:焦耳;Q=I2Rt。
在大量实验的基础上,英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系,即发现了焦耳定律。
本题考查了学生对物理学史的掌握和运用,基础性题目。
12.【答案】扩散 比热容较大 引力
【解析】解:“稻花香”属于扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。
夜间空气的温度较低,向秧田中多灌些水,利用水的比热容大的特点,可以在夜间释放较多的热量,尽量使秧苗的温度不至于过低,防止冻坏,起到保护秧苗的作用。
分子间存在相互的引力和斥力,秧苗上的两滴水珠相遇时,能汇合成一滴较大的水珠是因为分子之间存在引力。
故答案为:扩散;比热容较大;引力。
(1)扩散现象表明分子在不停地做无规则运动;
(2)因为水的比热容大,在质量相同时与其它物质相比,降低相同温度水放出热量多,在吸收相同热量温度升高慢;
(3)分子间存在着相互作用的引力和斥力。
本题考查了扩散现象、比热容以及热值的应用,是一道基础题。
13.【答案】220 36 1200 电流
【解析】解:(1)我国家庭电路电压是220V;经验表明只有不高于36V的电压对人体才是安全的。
(2)对人体的安全电压不高于36V,允许通过的最大电流为30mA=0.03A,
人体电阻:R=UI=36V0.03A=1200Ω。
(3)如图所示,家庭电路中如果同时使用多个大功率用电器,电源电压一定,由I=PU可知,很容易造成导线中电流过大而发生火灾。
故答案为:220;36;1200;电流。
(1)我国家庭电路电压是220V;人体安全电压不高于36V。
(2)知道对人体的安全电压、允许通过的最大电流,利用欧姆定律求人体电阻。
(3)电路中电流过大的原因:用电器的总电功率过大、短路。
本题考查了了常见的电压值、欧姆定律的应用、电路中电流过大的原因,属于基础题目。
14.【答案】
【解析】解:由电路图可知,两电阻并联,电流表A测R2支路的电流,
因为并联电路中各支路两端的电压相等且等于电源电压,所以U1=U2=U=3V,
通过R1的电流为
I1=UR1=3V10Ω=0.3A
根据欧姆定律得R2的阻值为
R2=UI2=3V0.6A=5Ω
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路的电流为
I=I1+I2=0.3A+0.6A=0.9A
通电10s,R1产生的热量为
Q=W=UI1t=3V×0.3A×10s=9J。
故答案为:0.3;5;0.9;9。
由电路图可知,两电阻并联,电流表A测R2支路的电流;
(1)根据并联电路电压的特点和欧姆定律求出通过R1的电流;
(2)根据欧姆定律求出R2的阻值;
(3)根据并联电路电流的规律算出干路的电流,利用Q=W=UIt求出通电10s,R1产生的热量。
本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律的应用,是一道基础题目。
15.【答案】2.7180
【解析】解:电能表的单位是kW⋅h,最后一位是小数位,则这段时间小明家消耗的电能为W=2021.5kW⋅h−2018.8kW⋅h=2.7kW⋅h,
外出时间为t=WP=2.7kW⋅h15×10−3kW=180h。
故答案为:2.7;180。
电能表的单位是kW⋅h,最后一位是小数位,据此求得这段时间小明家消耗的电能;利用P=Wt求得外出时间。
此题考查了电能、电功率的计算,明确电能表相关参数的意义是关键。
16.【答案】3.312×1014 机械 2.76×107
【解析】解:(1)年发电量W年=9.2×1010kW⋅h=9.2×1010×3.6×106J=3.312×1014J;
(2)]水力发电是靠水流推动发电机工作,将水的机械能转化为电能
(3)若是燃煤火力发电,需要完全燃烧煤放出的热量:
Q放=W年η=3.312×1014J40%=8.28×1014J,
由Q放=m煤q得需要煤的质量:
m煤=Q放q=8.28×1014J3×107J/kg=2.76×107kg。
故答案为:3.312×1014;机械;2.76×107。
(1)根据1kW⋅h=3.6×106J换算单位;
(2)水力发电将水的内能转换为电能
(3)由题知平均每年发电量W年,而W电=40%×Q放,可求需要完全燃烧煤放出的热量,再利用Q放=mq求煤的质量。
本题综合考查燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用,由于数值较大,要细心,利用好科学记数法。
17.【答案】全部燃烧 ①④ 左 电流
【解析】解:(1)在“比较燃料热值的实验中”,有如图1所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料全部燃烧后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小;
(2)探究电阻大小跟导体的材料的关系要控制长度和横截面积相同,改变材料种类,如图2所示,选用①④两根导线分别接入电路中进行实验;
(3)如图3所示,右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联,容器内两电阻大小相等,根据并联和串联电路电流的规律,通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流,而通电时间相同;两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。根据Q=I2Rt可知,左侧容器内的电阻产生热量多,根据转换法,通电一定时间后左侧容器连接的U形管液面高度差较大,由此可以得出结论:在电阻和通电时间相同时,导体的电流越大,产生的热量越多。
故答案为:(1)全部燃烧;(2)①④;(3)左;电流。
(1)为了比较热值大小,要用不同的燃料,加热质量相同的同种液体,比较燃料燃尽后液体升温升高的温度,液体升温越高,则燃料放出的热量越多,这种燃料热值越大;
(2)探究电阻大小跟导体的材料的关系要控制长度和横截面积相同,改变材料种类;
(3)如图3所示分析电路的连接,根据并联和串联电路电流的规律和Q=I2Rt分析回答。
本题探究影响电阻大小的因素及“导体产生的热量与什么因素有关”,考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律的运用。
18.【答案】解:由题意可知,系好安全带相当于闭合开关,指示灯不亮;未系好安全带相当于断开开关,指示灯发光,所以安全带应与灯并联接入电路,为防止灯短路时造成整个电路短路,故R应与灯串联在电路中,如下图所示:
【解析】由题意知,未系好安全带时指示灯亮,系好安全带灯泡不亮。说明开关断开指示灯亮,开关闭合灯泡不亮,即被短路了。
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。
19.【答案】解:(1)三孔插座的接法:上孔接地线;左孔接零线;右孔接火线;
(2)灯泡的接法:火线先进入开关,再进入灯泡顶端的金属点,零线直接接在灯泡的螺旋套上,这样在断开开关时能切断火线,接触灯泡不会发生触电事故。
如图所示:
。
【解析】(1)三孔插座的接法:上孔接地线;左孔接零线;右孔接火线。
(2)灯泡的接法:火线进入开关,再进入灯泡顶端的金属点;零线直接接入灯泡的螺旋套。
掌握家庭电路的灯泡、开关、三孔插座、两孔插座、保险丝的接法,同时考虑使用性和安全性。
20.【答案】质量 升高的温度 水 2.1×103
【解析】解:(1)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,根据m=ρV,体积相同的不同物质质量不同),故实验中利用相同规格的电加热器给水和食用油加热,需要控制水和食用油的质量相等。
(2)根据(3)的操作,加热时间相同,吸热相同,本实验是通过比较升高的温度来反映水和食用油吸热能力的强弱。
(3)给初温均为26℃的水和食用油加热一段时间后,吸热相同,水升高的温度为:
36℃−26℃=10℃;食用油升高的温度为:
46℃−26℃=20℃;
说明水的吸热能力更强,根据Q=cmΔt可知,在质量和吸热相同的情况下,比热容与升高的温度之积为一定值,升高的温度与比热容成反比,食用油的比热容为:
c=10℃20℃×4.2×103J/(kg⋅℃)=2.1×103J/(kg⋅℃)]
故答案为:(1)质量;(2)升高的温度;(3)水;2.1×103。
(1)我们使用相同的热器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;
(2)根据(3)的操作,结合比较不同物质吸热能力的方法回答;
(3)给初温均为26℃的水和食用油加热一段时间后得出水升高的温度和食用油升高的温度,确定水的吸热能力更强,根据Q=cmΔt可知,在质量和吸热相同的情况下,比热容与升高的温度之积为一定值,升高的温度与比热容成反比,据此得出食用油的比热容。
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。
21.【答案】断开 不会 改变导体两端电压 0.25正比 25
【解析】解:(1)连接电路时,为保护电路,开关应断开,连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,则电压表串联在电路中,电流表与灯并联了,若此时闭合开关,电路的电流为0,电流表不会被烧坏;
(2)探究电流与电压的关系时,滑动变阻器的作用除了保护电路外,还起到改变导体两端电压的作用;
(3)由图2可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A;
(4)实验中定值电阻R的阻值为:
R=UI=Ω;
由表中数据可得,在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(5)电阻两端的电压始终保持UV=1.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U−UV=3V−1.5V=1.5V,变阻器分得的电压与电压表示数相同,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1×25Ω=25Ω,故为了完成本实验,滑动变阻器的最大阻值不得小于25Ω。
故答案为:(1)断开;不会;(2)改变导体两端电压;(3)0.2;(4)5;正比;(5)25。
(1)连接电路时,为保护电路,开关应断开;连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,相当于将电压表接在电源两端;
(2)滑动变阻器的作用除了保护电路外,还起到改变导体两端电压的作用;
(3)根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数;
(4)根据欧姆定律算出定值电阻的阻值,根据表格数据和控制变量法分析解答;
(5)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。
本题考查了探究电流与电压、电阻关系的实验,考查了注意事项、电流表的读数、实验数据的分析以及欧姆定律的应用等知识。
22.【答案】右 0.625增大 灯丝的电阻随温度的升高而变大 控制变阻器滑片位置不动 U额×U−U额R0
【解析】解:(1)小灯泡额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)电路连接正确后,闭合开关,小灯泡发光,此时电压表的示数为2.0V,小于灯的额定电压,为了测量小灯泡的额定电功率,应增大灯的电压,这时应该向右端移动滑动变阻器的滑片减小变阻器两端的电压,从而增大灯的电压直到为2.5V。
(3)根据小灯泡I−U图像可知,灯在额定电压下的电流为0.25A,小灯泡的额定电功率为P=U灯I=2.5V×0.25A=0.625W;
(4)根据小灯泡的I−U图像知,通过灯的电流随电压的变大而变大,根据P=UI可知灯的功率变大,灯丝的温度升高,灯的电阻变大,故小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大,原因是灯丝的电阻随温度的升高而变大。
(5)要测灯的额定功率,首先使灯正常发光,先将电压表与灯并联,通过移动滑片的位置,使灯的电压为额定电压;保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,可求出此时定值电阻的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据P=UI可求出灯的额定功率。
②在①中,断开S1,闭合S2,电压表测灯的电压,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额,灯正常发光;
在②断开S2,闭合S1,控制变阻器滑片位置不动,电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压U0=U−U额,
由欧姆定律可求出通过定值电阻的电流,即灯的额定电流为
I额=U−U额R0
则小灯泡额定功率表达式
P额=U额×U−U额R0。
故答案为:(1)见解答图;(2)右;(3)0.625;(4)增大;灯丝的电阻随温度的升高而变大;(5)控制变阻器滑片位置不动;U额×U−U额R0。
(1)根据小灯泡额定电压为2.5V,确定电压表的量程与灯并联;
(2)电路连接正确后,闭合开关,小灯泡发光,此时电压表的示数为2.0V,小于灯的额定电压,为了测量小灯泡的额定电功率,应增大灯的电压,从而减小变阻器两端的电压;
(3)由P=UI可得小灯泡的额定电功率;
(4)灯丝的电阻随温度的升高而变大;
(5)利用电压表和一定值电阻测量小灯泡功率,先用电压表测量小灯泡的电压,然后测量小灯泡和电阻电阻的电压,此过程中要保持滑动变阻器的滑片位置不变,则定值电阻两端的电压两次电压之差,根据欧姆定律计算得到电路中的电流;再根据功率公式表示出小灯泡的功率。
本题考查了电路连接、注意事项、电路故障、电流表读数、实验操作、功率的计算及设计实验方案测电阻的能力。
23.【答案】解:(1)飞机停在水平地面上,F压=G=mg=60×1000kg×10N/kg=600000N,
压强为:p=F压S=600000N0.5m2=1.2×106Pa;
(2)由v=st可得:s=vt=90m/s×80×60s=4.32×105m,
飞机水平匀速飞行:F=f=1.2×105N,
W=Fs=1.2×105N×4.32×105m=5.184×1010J;
(3)由η=WQ放可得,
Q放=Wη=5.184×1010J48%=1.08×1011J,
由Q放=mq可得,
m=Q放q燃油=1.08×1011J4.5×107J/kg=2400kg。
答:(1)C919空载停在机场的水平地面上时,对地面产生的压强是1.2×106Pa;
(2)飞行过程中发动机推力所做的功是5.184×1010J;
(3)若发动机的效率为48%,上述飞行过程中C919消耗燃油的质量是2400kg。
【解析】(1)水平面上的物体,对水平面的压力大小等于物体的重力,由p=FS求解;
(2)匀速飞行过程中,所受的阻力与牵引力为一对平衡力,由W=Fs求出飞行过程中发动机推力所做的功;
(3)根据η=WQ放求出燃油完全燃烧放出的热量,利用Q放=mq求出燃油的质量。
本题考查了压强的公式、功的公式、燃料完全燃烧放热公式和效率的公式的应用,综合性强,难度不大。
24.【答案】低温
【解析】解:(1)当开关S1闭合,单刀双掷开关S2接1时,两电阻并联,总电阻最小,电源电压不变,根据P=U2R可知总功率最大,电中药锅处于高温挡。
当开关S1闭合,单刀双掷开关S2接2时,电路为R1的简单电路,总电阻较大,电源电压不变,根据P=U2R可知总功率较大,电中药锅处于中温挡。
当开关S1断开,单刀双掷开关S2接2时,两电阻串联,总电阻最大,电源电压不变,根据P=U2R可知总功率最小,电中药锅处于低温挡。
(2)该电中药锅以高温挡正常工作时,10min消耗的电能W=P高t=880W×10×60s=5.28×105J;
(3)电中药锅处于中温挡时,根据P=U2R可知R1=U2P中=(220V)2440W=110Ω;
电中药锅处于高温挡时,R2的功率P2=P高−P中=880W−440W=440W,
根据P=U2R可知R2=U2P2=(220V)2440W=110Ω;
该电中药锅低温挡的额定功率P低=U2R1+R2=(220V)2110Ω+110Ω=220W;
(4)插座允许接入的用电器的最大功率为:
Pmax=UImax=220V×3A=660W,
由于660W
答:(1)低温;
(2)该电中药锅以高温挡正常工作时,10min消耗的电能是5.28×105J;
(3)该电中药锅低温挡的额定功率是220W;
(4)插座允许接入的用电器的最大功率为Pmax=UImax=220V×3A=660W,由于660W
当开关S1闭合,单刀双掷开关S2接2时,电路为R1的简单电路,总电阻较大,电源电压不变,根据P=U2R可知总功率较大,电中药锅处于中温挡。
当开关S1断开,单刀双掷开关S2接2时,两电阻串联,总电阻最大,电源电压不变,根据P=U2R可知总功率最小,电中药锅处于低温挡。
(2)根据W=P高t得出该电中药锅以高温挡正常工作时,10min消耗的电能;
(3)电中药锅处于中温挡时,根据P=U2R可知R1的阻值;电中药锅处于高温挡时,根据P2=P高−P中得出R2的功率,根据P=U2R可知R2的阻值;根据P低=U2R1+R2得出该电中药锅低温挡的额定功率;
(4)先计算插座允许使用用电器的最大功率,然后比较即可选出合适挡位。
本题考查电能和电功率的计算,是一道综合题。实验序号
1
2
3
4
5
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
I/A
0.1
0.3
0.4
0.5
额定电压/V
220
额定功率/W
高温挡
880
中温挡
440
低温挡
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