人教版九年级物理全一册名校单元双测AB卷第四次阶段性测试(B卷·能力提升)(原卷版+解析)

这是一份人教版九年级物理全一册名校单元双测AB卷第四次阶段性测试(B卷·能力提升)(原卷版+解析)，共16页。试卷主要包含了本试卷分第Ⅰ卷两部分，测试范围，下列说法正确的是，下列说法中正确的是，下列做法中符合安全用电原则的是等内容，欢迎下载使用。
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版九年级全一册第十八章——第十九章。
第Ⅰ卷
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。
1．下列说法中正确的是（ ）
A．电饭锅工作时，将内能转化为电能 B．电风扇工作时，将机械能转化为电能
C．干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能 D．给干电池充电时，将电能转化为化学能
2．如图是用两个电加热器对甲、乙两杯液体加热后它们的温度随时间的变化关系图像，假设加热过程中热量损失相同，根据图像下列说法正确的是（ ）

第2题图 第6题图 第8题图
A．乙液体的比热容大于甲液体的比热容
B．加热相同时间，甲、乙液体吸收热量一样多，增加的内能一样多
C．若甲、乙液体都是同种液体且质量相同，则甲液体中的电加热器功率大
D．若两个电加热器相同且甲乙都是同种液体，则甲的质量大
3．小明发现近来家里的白炽灯泡发光变暗了些，小刚用下面的四句话解释了造成这个现象的一个可能原因：
①通过灯丝的电流减小。②灯丝在高温下升华变细，电阻变大。③灯泡发光变暗。④灯泡实际功率变小。
这四句话的正确排列顺序是（ ）
A．②④①③B．①②④③C．②③④①D．②①④③
4．下列说法正确的是（ ）
A．秋天用塑料梳子梳理干燥的头发时，头发会随着梳子飘起，这是摩擦起电现象导致同种电荷互相排斥
B．电热水壶的电热丝可以用超导材料制成
C．加在导体两端的电压越大，则导体的电阻也越大
D．电源是提供电压的装置
5．下列说法中正确的是（ ）
A．直接用导线将电源的正、负极连接起来，这种情况叫做短路
B．导电的物体叫做导体，不导电的物体叫做绝缘体
C．干电池、蓄电池、电风扇等都是电源
D．试电笔只要接触火线，氖管就会发光
6．“从生活走向物理从物理走向社会”是我们学习物理的基本理念。根据所学的知识，图中关于家庭电路的说法正确的是（ ）
A．三脚插座对应用电器的三线插头，插头最左边的那条导线与用电器的外壳相连
B．只要拿着试电笔接触火线，其内部的氖管就会发光
C．开关和灯泡的接法是错误的
D．灯泡、两脚插座串联
7．下列做法中符合安全用电原则的是（ ）
A．家用电器意外着火时，第一时间用水灭火 B．使用试电笔辨别火线时，用手接触笔尖金属体
C．洗衣机、电冰箱等家用电器的金属外壳要接地 D．遇到雷雨天气，在大树底下避雨
8．如图甲，滑动变阻器R2的滑片P从最右端往最左端滑动过程中，电压表与电流表的示数如图乙所示的规律，下列分析正确的是（ ）
A．电阻R1的阻值是15Ω B．电源电压是2.5V
C．电阻R1消耗的电功率的变化范围是0.05W~1.8W D．滑动变阻器R2的最大电功率是0.36W
9．如图所示是某家庭电路，闭合开关S1、S2，灯泡L1正常发光、L2不亮，断开S1、保持S2闭合，用测电笔插入插座上孔氖管发光，插入插座下孔氖管发光．则故障可能是（ ）

第9题图 第10题图 第11题图 第12题图
A．ac间断路 B．bd间断路 C．灯泡L2断路 D．b点到零线之间断路
10．如图所示电路，电源电压4.5V，灯泡L规格“3V，1.5W”，定值电阻R=9Ω，滑动变阻器R′标有“24Ω，0.5A”字样，电压表接量程，电流表接量程（忽略灯泡电阻随温度变化），保证安全的前提下，下列说法正确的是（ ）
A．闭合S、S1，断开S2，滑动变阻器的取值范围是
B．闭合S、S1，断开S2，电流表的变化范围
C．闭合S、S2，断开S1，电路的最大功率为2.7W
D．闭合S、S2，断开S1，滑动变阻器的最大功率为0.5625W
二、填空题。（每空2分，共20分）
11．2022年诺贝尔化学奖得主为三位在锂离子电池开发领域做出重要贡献的科学家。如图为可充电锂离子电池。电池上标有“电压”和“容量”两个重要参数，容量的单位通常为“毫安时”（符号mA•h）。该电池铭牌标有：电压3.6V、容量1500mA•h，这种电池一次充电最多可储存的电能为 ______J。
12．如图甲所示的电路，电源电压为9V，小灯泡L的额定电压为4V，当小灯泡L的功率为1W时，滑动变阻器R接入的阻值为______Ω。
13．图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图像，将它们按图乙所示接入电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为1W，再闭合开关S1，此时电路消耗的总功率为______W。

第13题图 第17题图 第18题图
14．一款新型电动汽车，直流电动机的铭牌上标有“220V 5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω，该电动机正常工作时的效率为______。
15．小明特别善于观察。他发现做眼保健操时，各班级的有线扬声器能同时开播同时停播，也能互不影响独立工作，因此断定它们是 ___________的（选填“串联”或者“并联”），他还发现教室内的电风扇的扇叶，容易沾灰尘，主要原因是扇叶旋转时与空气发生 ___________现象。
16．有许多重大火灾都是因电路故障造成的。有的是由于导线绝缘皮老化龟裂，通电时发生短路，电流过______（填“小”或“大”）；有的是由于线路某处接触不良，该处阻值变大导致发热功率______（填“减小”、“增大”或“不变”），引发火灾。
17．站在裸露导线上的两只小鸟，当开关闭合后会发生触电事故的是 _____（选填“甲”或“乙”）。当家庭电路着火时，_____（“能”或“不能”）用水泼。
三、实验探究题（每空2分，共28分）
18．小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
（1）实验中通过观察两个U形管中 __的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，这种实验方法叫 ____；
（2）图甲所示的装置 _____（选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多；
（3）由图乙所示的实验现象可以得到的结论：_____。
19．小红用如图甲所示的装置测量小灯泡在不同电压下的电功率，已知小灯泡的额定电压为2.5V，R为滑动变阻器。

第19题图 第20题图(1)
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于_______（选填“A”或“B”）端；
（2）闭合开关后，小红发现无论怎样调节滑动变阻器小灯泡都不发光，电流表指针始终指向0刻度线附近，电压表示数始终接近电源电压。则可能原因是_______；
（3）排除故障后小红继续实验，在某次测量中电压表和电流表的示数分别如图乙和丙所示，此时小灯泡实际的电功率为_______W。
20．李建光师傅是个经验非常丰富的电工，熟练掌握了各种判断家庭电路故障的方法：
（1）检验灯法
如图所示，取下保险丝，在该处接一个额定电压为220V的检验灯泡L0，分别闭合各个开关即可知道故障。
①闭合S、S1，L0正常发光，则说明__________；
②闭合S、S2，L0不亮，则说明__________；
③闭合S、S3，L0、L3发光都较暗，则说明__________；
（2）测电笔法
如图1所示，电灯和取暖器正常工作，在三孔插座上接入一个电饭锅后，取暖器突然停止工作，拔下电饭锅后，电灯正常发光。李师傅判断应该是发生了断路，于是用测电笔去判断故障位置。
①如图2所示，测电笔使用正确的是__________（选填“A或B”）。
②用测电笔检测三孔插座左右两孔都发光，则故障是图1中__________间断路。（选填“AB、AC、CD或BD”）
③当李师傅把图1中电灯和取暖器的开关都断开后，再用测电笔去测三孔插座，此时测__________孔会发光。（选填“左或右”）
（3）保护元件法
李师傅还能根据家庭电路中的不同保护元件的响应情况来判断故障。汪老师家的漏电保护器跳闸了，李师傅马上判断出是电路中发生了__________。（选填“短路、断路或漏电”）
四、计算题：本题共3小题，共22分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
21．(4分)在如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.8A和0.3A。求：
（1）电源电压U；
（2）通电20s，电阻R2消耗的电能W。
22．(9分)刚学完电学知识的李元同学对家里新买的一台全自动电热水器充满好奇，并研读了电热水器的铭牌信息（如图所示）：
（1）他判断出电热水器使用的插座是选用图A和B中的哪一个？判断的理由是什么？
（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻是多少？
（3）已知电热水器的效率是80%，将该电热水器装满水，正常工作时，使水温由20℃升高到60℃所需的时间是多少？[水的密度为1.0×103 kg/m3；水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）]
23．(9分)如图，甲所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡标有“2.5V 0.25A”字样，小灯泡的图像如图乙所示，滑动变阻器的最大值为，定值电阻，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V。求：
（1）小灯泡正常发光100s消耗的电能；
（2）当只闭合开关S、S2和S3时，求整个电路消耗的最大功率；
（3）当只闭合开关S和S1时，在保证元件安全工作的情况下，求滑动变阻器R1允许的取值范围。
2023-2024学年上学期第四次阶段性测试卷B卷（人教版）
九年级全一册 物理·全解全析
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。
1．下列说法中正确的是（ ）
A．电饭锅工作时，将内能转化为电能
B．电风扇工作时，将机械能转化为电能
C．干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能
D．给干电池充电时，将电能转化为化学能
答案:D
解析：A．电饭锅工作时，将电能转化为内能，故A错误；
B．电风扇工作时，将电能转化为机械能，故B错误；
C．干电池给灯泡供电时，将化学能转化为电能，故C错误；
D．给干电池充电时，将电能转化为化学能，故D正确。
故选D。
2．如图是用两个电加热器对甲、乙两杯液体加热后它们的温度随时间的变化关系图像，假设加热过程中热量损失相同，根据图像下列说法正确的是（ ）
A．乙液体的比热容大于甲液体的比热容
B．加热相同时间，甲、乙液体吸收热量一样多，增加的内能一样多
C．若甲、乙液体都是同种液体且质量相同，则甲液体中的电加热器功率大
D．若两个电加热器相同且甲乙都是同种液体，则甲的质量大
答案:C
解析：A．题干中没有明确两种液体的质量关系和两种电热器的规格关系，由不能比较二者的比热容大小，故A错误；
B．题干中没有明确两种电热器完全相同，所以在相同时间内两种液体吸收的热量不一定相同，故B错误；
C．若甲、乙液体都是同种液体且质量相同，由图像可知，在相同时间内甲液体升高的温度高，说明甲吸收的热量多，由可知，甲液体中的电加热器的功率大，故C正确；
D．若两个电加热器相同且甲乙都是同种液体，则在相同时间内两种液体吸收的热量相同，由可知，温度变化大的液体质量小，由图像可知，甲液体温度变化大，所以甲液体质量小，故D错误。
故选C。
3．小明发现近来家里的白炽灯泡发光变暗了些，小刚用下面的四句话解释了造成这个现象的一个可能原因：
①通过灯丝的电流减小。
②灯丝在高温下升华变细，电阻变大。
③灯泡发光变暗。
④灯泡实际功率变小。
这四句话的正确排列顺序是（ ）
A．②④①③B．①②④③C．②③④①D．②①④③
答案:D
解析：灯泡发光变暗的原因是：灯丝在高温下升华变细，电阻变大；由于灯泡电压不变，灯丝电阻变大，由欧姆定律可知，通过灯丝的电流变小；灯丝电压不变，电流减小，由P = UI可知灯泡实际功率变小，灯泡发光变暗；故合理的顺序是②①④③。
故选D。
4．下列说法正确的是（ ）
A．秋天用塑料梳子梳理干燥的头发时，头发会随着梳子飘起，这是摩擦起电现象导致同种电荷互相排斥
B．电热水壶的电热丝可以用超导材料制成
C．加在导体两端的电压越大，则导体的电阻也越大
D．电源是提供电压的装置
答案:D
解析：A．用塑料梳子梳理干燥的头发时，头发会随着梳子飘起，这是摩擦起电现象导致异种电荷互相吸引，故A错误；
B．电热水壶的电热丝不可以用超导材料制成，因为当电阻为0时，由焦耳定律Q=I2Rt可知，导体不会产生热量，故B错误；
C．导体的电阻是导体的一种性质，与导体两端的电压大小无关，故C错误；
D．电源是为电路提供电压的装置，而电压是电荷做定向移动形成电流的原因，故D正确。
故选D。
5．下列说法中正确的是（ ）
A．直接用导线将电源的正、负极连接起来，这种情况叫做短路
B．导电的物体叫做导体，不导电的物体叫做绝缘体
C．干电池、蓄电池、电风扇等都是电源
D．试电笔只要接触火线，氖管就会发光
答案:A
解析：A．直接用导线将电源的正、负极连接起来，这种情况叫做短路，故A正确；
B．导体容易导电，绝缘体不容易导电，导体与绝缘体没有绝对的界线，故B错误；
C．电源是提供持续电流的装置，电风扇是用电器，不是电源，故C错误；
D．只有测电笔使用正确，测电笔接触火线时，氖管才能发光，如果使用不正确，则氖管不能发光，故D错误。
故选A。
6．“从生活走向物理从物理走向社会”是我们学习物理的基本理念。根据所学的知识，图中关于家庭电路的说法正确的是（ ）
A．三脚插座对应用电器的三线插头，插头最左边的那条导线与用电器的外壳相连
B．只要拿着试电笔接触火线，其内部的氖管就会发光
C．开关和灯泡的接法是错误的
D．灯泡、两脚插座串联
答案:C
解析：A．图中的三脚插座对应用电器的三线插头，插头最上面的那条导线与用电器的外壳相连，这样可以防止因外壳漏电而发生触电事故，故A错误；
B．只有测电笔使用正确（即手指接触笔尾金属体），测电笔接触火线时，氖管才能发光，如果测电笔的使用方法不正确，则氖管不能发光，故B错误；
C．开关应接在火线与灯泡之间，则图中开关和灯泡的接法是错误的，故C正确；
D．家庭电路中各用电器在工作过程中互不影响，所以用电器、插座之间都是并联连接的，故D错误。
故选C。
7．下列做法中符合安全用电原则的是（ ）
A．家用电器意外着火时，第一时间用水灭火
B．使用试电笔辨别火线时，用手接触笔尖金属体
C．洗衣机、电冰箱等家用电器的金属外壳要接地
D．遇到雷雨天气，在大树底下避雨
答案:C
解析：A．家用电器着火时，应立即切断电源，再用水来灭火，若直接用水灭火，则施救者可能会触电，不符合安全用电原则，故A不符合题意；
B．使用试电笔时，手应接触笔尾的金属体，不能接触笔尖金属体，不符合安全用电原则，故B不符合题意；
C．有金属外壳的用电器，金属外壳一定要接地，才能避免金属外壳带电时，出现的触电事故，符合安全用电原则，故C符合题意；
D．为了避免遭雷击，应注意不要在大树下避雨，因为高大、凸起事物容易引雷，不符合安全用电原则，故D不符合题意。
故选C。
8．如图甲，滑动变阻器R2的滑片P从最右端往最左端滑动过程中，电压表与电流表的示数如图乙所示的规律，下列分析正确的是（ ）
A．电阻R1的阻值是15Ω
B．电源电压是2.5V
C．电阻R1消耗的电功率的变化范围是0.05W~1.8W
D．滑动变阻器R2的最大电功率是0.36W
答案:C
解析：由电路图可知，电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
AB．当滑片位于左端时，变阻器接入电路中的电阻为0，电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流
I最大=0.6A
由欧姆定律可得，电源电压表达式为
U=I最大R1=0.6A×R1①
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图乙可知，R2两端的电压为
U2=2.5V
电路中的电流
I最小=0.1A
因串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，由欧姆定律可知电源电压
U=I最小R1+U2＝0.1A×R1+2.5V②
因电源的电压不变，由①②解得
R1=5Ω，U=3V
故AB错误；
C．R1的最小功率
P1最小=I最小2R1=(0.1A)2×5Ω＝0.05W
R1的最大功率
P1最大=I最大2R1=(0.6A)2×5Ω=1.8W
所以，R1消耗电功率的变化范围是
0.05W~1.8W
故C正确；
D．由电阻的串联规律和欧姆定律可得电路中的电流
则R2的电功率
所以，当
R2=R1=5Ω
R2的电功率最大，则滑动变阻器R2的最大功率
故D错误。
故选C。
9．如图所示是某家庭电路，闭合开关S1、S2，灯泡L1正常发光、L2不亮，断开S1、保持S2闭合，用测电笔插入插座上孔氖管发光，插入插座下孔氖管发光．则故障可能是（ ）
A．ac间断路B．bd间断路
C．灯泡L2断路D．b点到零线之间断路
答案:B
解析：A．保持S2闭合，用测电笔插入插座上孔氖管发光，则插座上孔与火线之间电路正常，故A错误；
BC．测电笔插入插座下孔氖管发光，正常情况下插座下孔氖管不发光，所以插座下孔与灯泡串联接入火线电路，则灯泡L2未断路，零线部分bd间断路。故B正确，C错误；
D．闭合开关S1、S2，灯泡L1正常发光、L2不亮，则灯泡L1所在电路正常，故D错误。
故选B。
10．如图所示电路，电源电压4.5V，灯泡L规格“3V，1.5W”，定值电阻R=9Ω，滑动变阻器R′标有“24Ω，0.5A”字样，电压表接量程，电流表接量程（忽略灯泡电阻随温度变化），保证安全的前提下，下列说法正确的是（ ）
A．闭合S、S1，断开S2，滑动变阻器的取值范围是
B．闭合S、S1，断开S2，电流表的变化范围
C．闭合S、S2，断开S1，电路的最大功率为2.7W
D．闭合S、S2，断开S1，滑动变阻器的最大功率为0.5625W
答案:D
解析：AB．由电路图可知，闭合S、S1，断开S2，滑动变阻器与灯泡串联，由可知，灯泡L的电阻为
由可知，灯泡的额定电流为
因电流表量程为，且滑动变阻器允许的最大电流为0.5A，所以电路允许的最大电流为0.5A，因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以此时滑动变阻器两端电压为
由可得，滑动变阻器接入电路的最小电阻为
当电压表示数为3V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时灯泡两端电压为
忽略灯泡电阻随温度变化，此时电路最小电流为
滑动变阻器接入电路的最大阻值为
显然滑动变阻器的取值范围是，电流表的变化范围，故AB错误；
C．由电路图可知，闭合S、S2，断开S1，定值电阻与滑动变阻器串联，电源电压不变，滑动变阻器接入电路的阻值最小时，电路中的电流最大为
小于0.6A，故电路安全，电路的最大功率为
故C错误；
D．由
可知，当时，滑动变阻器的功率最大，则滑动变阻器的最大功率为
故D正确。
故选D。
二、填空题。（每空2分，共20分）
11．2022年诺贝尔化学奖得主为三位在锂离子电池开发领域做出重要贡献的科学家。如图为可充电锂离子电池。电池上标有“电压”和“容量”两个重要参数，容量的单位通常为“毫安时”（符号mA•h）。该电池铭牌标有：电压3.6V、容量1500mA•h，这种电池一次充电最多可储存的电能为 ______J。
答案:19440
解析：容量的单位为“毫安时”（符号mA•h），即电池容量是电流和时间的乘积，所以这种电池一次充电最多可储存的电能
W＝UIt＝3.6V×1500×10-3A×3600s＝19440J
12．如图甲所示的电路，电源电压为9V，小灯泡L的额定电压为4V，当小灯泡L的功率为1W时，滑动变阻器R接入的阻值为______Ω。
答案:16.25
解析：由图可知，该电路为串联电路，电流表测量电路中的电流，电压表测量小灯泡两端的电压。小灯泡L的额定电压为4V，小灯泡正常发光时的电流为0.5A，移动滑片P当小灯泡L的功率为1W时，根据图像可知，此时小灯泡两端的电压为2.5V，电路中的电流为0.4A，滑动变阻器R接入电路的阻值为
13．图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图像，将它们按图乙所示接入电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为1W，再闭合开关S1，此时电路消耗的总功率为______W。
答案:1.4
解析：当闭合开关S、断开开关S1时，电路为灯泡L的简单电路，由甲图可知，当小灯泡的实际功率为1W时，灯泡两端的电压为2V，即电源的电压U=2V，通过灯泡的电流IL=0.5A；当再闭合开关S1时，灯泡与定值电阻R并联，且电压都等于电源电压2V，电流表测干路电流，由图像可知，U=2V时，IR＝0.2A，则电流表的示数
那么电路消耗的总功率
14．一款新型电动汽车，直流电动机的铭牌上标有“220V 5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω，该电动机正常工作时的效率为______。
答案:95.5%
解析：已知电动机的功率为
由可知，设电动机正常工作时间为t，电动机正常工作消耗电能为
由可得，电动机正常工作时的电流为
线圈产生的热量为
电动机工作时的机械能为
该电动机正常工作时的效率为
15．小明特别善于观察。他发现做眼保健操时，各班级的有线扬声器能同时开播同时停播，也能互不影响独立工作，因此断定它们是 ___________的（选填“串联”或者“并联”），他还发现教室内的电风扇的扇叶，容易沾灰尘，主要原因是扇叶旋转时与空气发生 ___________现象。
答案: 并联 摩擦起电
解析：[1][2]虽然开关位于干路控制整个电路，所以能同时开播，同时停播，但是因为各班的扬声器能互不影响独立工作，故家庭电路的扬声器是并联使用的；教室里的电风扇的扇叶，容器沾灰，由于扇叶旋转时与空气发生摩擦起电现象。
16．有许多重大火灾都是因电路故障造成的。有的是由于导线绝缘皮老化龟裂，通电时发生短路，电流过______（填“小”或“大”）；有的是由于线路某处接触不良，该处阻值变大导致发热功率______（填“减小”、“增大”或“不变”），引发火灾。
答案: 大 增大
解析：[1]由于导线绝缘皮老化龟裂，通电时发生短路，电路中的电阻几乎为零，根据欧姆定律可知，家庭电路电压一定，电阻很小时，会造成电流过大。
[2]根据P=I2R，由于接触不良导致连接处的电阻变大，电流一定时，此处功率增大，在一定时间内，搭接处产生的电热增多，此处温度升高会引起火灾。
17．站在裸露导线上的两只小鸟，当开关闭合后会发生触电事故的是 _____（选填“甲”或“乙”）。当家庭电路着火时，_____（“能”或“不能”）用水泼。
答案: 乙 不能
解析：[1]甲小鸟的两脚在同一根电线上，两爪子之间几乎没有电压，故甲小鸟的身体上几乎没有电流流过，甲鸟不会触电；乙小鸟的两脚分别接触了电灯的两端，小鸟与灯并联，有一定的电压，有电流流过小鸟身上，则会触电。
[2]由于生活用水是导体，会导电，所以当家庭电路着火时，应先切断电源，不能直接用水来灭火。
三、实验探究题（每空2分，共28分）
18．小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
（1）实验中通过观察两个U形管中 _____的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，这种实验方法叫 _____；
（2）图甲所示的装置 _____（选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多；
（3）由图乙所示的实验现象可以得到的结论：_____。
答案: 液面高度差 转换法 b 当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多
解析：（1）[1][2]电流通过导体产生热量的多少不易直接观察出来，可给等质量的空气加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管中液面高度差越大，故通过观察两个U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；这种方法叫转换法。
（2）[3]根据甲图可知，与b容器相连的U形管液面高度大一些，根据转化法，所以b容器中电流产生的热量多一些。
（3）[4]图乙装置两容器内的电阻丝为研究对象。图乙装置d中两个5Ω的电阻并联后再与c容器中一个5Ω的电阻串联，根据串联、并联电路的电流特点可知，通过c容器中电阻丝的电流大于通过d容器中电阻丝的电流，而c容器和d容器内的电阻值都是5Ω，通电时间也相等，故是探究电流产生热量跟电流的关系。由乙图可知，通电一段时间，c容器中液面高度大一些，电流产生的热量多一些，由乙图所示的实验现象可以得到的结论：当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。
19．小红用如图甲所示的装置测量小灯泡在不同电压下的电功率，已知小灯泡的额定电压为2.5V，R为滑动变阻器。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于_______（选填“A”或“B”）端；
（2）闭合开关后，小红发现无论怎样调节滑动变阻器小灯泡都不发光，电流表指针始终指向0刻度线附近，电压表示数始终接近电源电压。则可能原因是_______；
（3）排除故障后小红继续实验，在某次测量中电压表和电流表的示数分别如图乙和丙所示，此时小灯泡实际的电功率为_______W。
答案: A 小灯泡断路 0.33
解析：（1）[1]为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，即A端。
（2）[2]闭合开关后，小红发现无论怎样调节滑动变阻器小灯泡都不发光，电流表指针始终指向0刻度线附近，说明电路可能断路；电压表示数始终接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的部分断路了，故电路故障可能是小灯泡断路。
（3）[3]在某次测量中电压表和电流表的示数分别如图乙和丙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为1.5V，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.22A，小灯泡实际的电功率为
20．李建光师傅是个经验非常丰富的电工，熟练掌握了各种判断家庭电路故障的方法：
（1）检验灯法
如图所示，取下保险丝，在该处接一个额定电压为220V的检验灯泡L0，分别闭合各个开关即可知道故障。
①闭合S、S1，L0正常发光，则说明__________；
②闭合S、S2，L0不亮，则说明__________；
③闭合S、S3，L0、L3发光都较暗，则说明__________；
（2）测电笔法
如图1所示，电灯和取暖器正常工作，在三孔插座上接入一个电饭锅后，取暖器突然停止工作，拔下电饭锅后，电灯正常发光。李师傅判断应该是发生了断路，于是用测电笔去判断故障位置。
①如图2所示，测电笔使用正确的是__________（选填“A或B”）。
②用测电笔检测三孔插座左右两孔都发光，则故障是图1中__________间断路。（选填“AB、AC、CD或BD”）
③当李师傅把图1中电灯和取暖器的开关都断开后，再用测电笔去测三孔插座，此时测__________孔会发光。（选填“左或右”）
（3）保护元件法
李师傅还能根据家庭电路中的不同保护元件的响应情况来判断故障。汪老师家的漏电保护器跳闸了，李师傅马上判断出是电路中发生了__________。（选填“短路、断路或漏电”）
答案: L1短路 L2断路 电路连接正常 B CD 右 漏电
解析：(1)[1]电路没有故障时，闭合S、S1，则L0与L1串联，不能正常发光，现在L0正常发光，说明L1短路；
[2]闭合S、S2，则L0与L2串联，L0不亮，则说明电路出现断路，即L2断路；
[3]闭合S、S3，则L0与L3串联，L0、L3发光都较暗，则说明电路连接正常；
(2)[4]测电笔使用时，笔尖要检测导线，手接触笔尾金属体，故测电笔使用正确的是B。
[5]用测电笔测试三孔插座的左右两孔，氖管都发光，说明两空与火线是连通的，零线上的熔丝断了，而原来灯泡可以与火线和零线连接成通路，所以是CD间断路。
[6]当李师傅把图1中电灯和取暖器的开关都断开后，三孔插座的左孔无法与火线相连，因此用测电笔检测三孔插座的左孔时，氖管不发光，而右孔与火线相连，因此用测电笔检测三孔插座的右孔时，氖管发光。
(3)[7]家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备，所以电路短路和断路漏电保护器不会跳闸。
四、计算题：本题共3小题，共22分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
21．(4分)在如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.8A和0.3A。求：
（1）电源电压U；
（2）通电20s，电阻R2消耗的电能W。
答案:（1）6V；（2）60J
解析：解：由电路图可知，R1与R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流。
（1）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
I=0.8A
通过电阻R1的电流
I1=0.3A
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由 可得，电源的电压
U=I1R1=0.3A×20Ω=6V
（2）通过电阻R2的电流
I2=I-I1=0.8A-0.3A=0.5A
通过20s电阻R2消耗的电能
W=UI2t=6V×0.5A×20s=60J
答：（1）电源电压为6V；
（2）通过20s电阻R2消耗的电能为60J。
22．(9分)刚学完电学知识的李元同学对家里新买的一台全自动电热水器充满好奇，并研读了电热水器的铭牌信息（如图所示）：
（1）他判断出电热水器使用的插座是选用图A和B中的哪一个？判断的理由是什么？
（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻是多少？
（3）已知电热水器的效率是80%，将该电热水器装满水，正常工作时，使水温由20℃升高到60℃所需的时间是多少？[水的密度为1.0×103 kg/m3；水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）]
答案:（1）B；三孔插座可使热水器金属外壳接地，防止触电危险；（2）24.2Ω；（3）70min
解析：解：（1）电热器应选用图B的三孔插座；三孔插座可使热水器金属外壳接地，防止触电危险。
（2）该电热水器正常工作时电热丝的额定功率为
P=2kW=2000W
由可得，电热水器正常工作时电热丝的电阻为
（3）电热器装满水，水的质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×40×10-3m3=40kg
水由20℃升高到60℃所吸收的热量为
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×40kg×(60℃-20℃)=6.72×106J
所以电热器消耗的电能为
因此电热水器使水温由20℃升高到60℃所需要的时间为
答：（1）应选用乙；三孔插座可使热水器金属外壳接地，防止触电危险；
（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻为24.2Ω；
（3）水温由20 ℃升高到60 ℃所需的时间是70min。
23．(9分)如图，甲所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡标有“2.5V 0.25A”字样，小灯泡的图像如图乙所示，滑动变阻器的最大值为，定值电阻，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V。求：
（1）小灯泡正常发光100s消耗的电能；
（2）当只闭合开关S、S2和S3时，求整个电路消耗的最大功率；
（3）当只闭合开关S和S1时，在保证元件安全工作的情况下，求滑动变阻器R1允许的取值范围。
答案:（1）65.5J；（2）2.7W；（3）8~15Ω
解析：解：（1）小灯泡正常发光100s消耗的电能为
（2）只闭合开关、和，电阻与并联，电流表测量干路电流；由于电流表的量程为0~0.6A，则干路电流最大为0.6A，所以整个电路消耗的最大功率为
（3）只闭合开关、，灯泡与滑动变阻器串联，当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，由串联电路分压原理可知，滑动变阻器分得的电压变大，即电压表的示数变大，当电压表示数为时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以小灯泡两端的电压为
由图乙可知，此时通过灯泡的电流为，由于串联电路处处电流相等，所以电路最小电流为，由可知，此时滑动变阻器连入电路的最大电阻为
由图乙可知，通过灯泡的最大电流为，即电路最大电流为，此时灯泡正常工作，则灯泡两端的电压为UL=2.5V，两端的电压为
则连入电路的最小电阻
所以在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器允许的取值范围是8~15Ω。
答：（1）小灯泡正常发光100s消耗的电能为65.5J；
（2）当只闭合开关、和时，整个电路消耗的最大功率为2.7W；
（3）当只闭合开关和时，在保证各元件安全工作的情况下，求滑动变阻器允许的取值范围是8~15Ω。