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2024年天津市和平区中考物理三模试卷（含答案）
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这是一份2024年天津市和平区中考物理三模试卷（含答案），共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.利用如图所示装置，不能探究的是( )
A. 声音是由物体振动产生的B. 真空不能传声
C. 振幅越大，响度越大D. 频率越大，音调越高
2.探究水沸腾时温度的变化特点的实验中，为缩短从加热直到水沸腾的时间，以下采取的做法中，不合理的是( )
A. 适当减少水量B. 提高水的初温C. 酒精灯火焰调小些D. 给烧杯加纸盖
3.利用如图所示的实验装置探究光的反射定律，纸板ENF是用两块纸板连接起来的，把纸板NOF向前折或向后折，观察能否在NOF上看到反射光线。这一步实验是为了探究( )
A. 反射角等于入射角B. 反射光线与入射光线分别位于法线两侧
C. 反射光线与入射光线、法线在同一平面内D. 反射时光路是可逆的
4.下列估测符合实际的是( )
A. 八年级物理课本长26dmB. 普通中学生的体积0.5m3
C. 人体的安全电压是36VD. 一个鸡蛋的质量60g
5.如图所示的实验电路，闭合开关S后，电流表A1的示数为0.6A，电流表A2的示数为0.2A。则通过小灯泡L1、L2的电流分别是( )
A. 0.4A，0.2A
B. 0.2A，0.4A
C. 0.6A，0.4A
D. 0.6A，0.2A
6.如图所示是生活中的用具，对其使用状态下所涉及的物理知识，表述正确的是( )
A. 高压锅：气压大沸点低
B. 菜刀：减小压强
C. 反水弯：流体压强
D. 塑料吸盘：大气压强
7.如图所示，下列说法中正确的是( )
A. 图甲中篮球在飞行中受重力和推力作用
B. 图乙中高铁进站前停止供电，由于受到惯性依然能够驶进车站
C. 图丙中网球撞击球拍的力和球拍对网球的弹力是一对平衡力
D. 图丁中测量滑动摩擦力的改进实验中，木块对小车的摩擦力方向向右
8.如图所示为温度自动报警器原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。下列说法不正确的是( )
A. 若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压
B. 金属丝下端所指的温度为报警温度
C. 当温度达到设定温度时，控制电路接通，电磁铁中有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使工作电路接通，电铃响报警
D. 电磁铁的工作原理是电流的磁效应
9.滑动变阻器在不同电学实验中有不同的作用，下列实验中，滑动变阻器的作用是保持导体两端电压不变的是( )
A. 探究电流与电压的关系B. 探究电流与电阻的关系
C. 伏安法测小灯泡的电功率D. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
10.如图所示是家庭电路中的某一部分，电工师傅按下面的顺序进行检测：
①只闭合S1，灯L1亮；
②断开S1，闭合S2，灯L2不亮；
③S1、S2均闭合，再用试电笔测A、B、C、D四个接线点，发现只有测C点时氖管不发光。
若电路中只有一处故障，则是( )
A. 灯L2短路B. 灯L2所在支路断路
C. C、D两点间断路D. C点左侧的零线断路
11.小明利用如图所示的器材做“探究凸透镜的成像规律”实验，光源放在30cm刻度线处时，移动光屏可得倒立、等大的清晰像(图上未画出光屏)。下列说法不正确的是( )
A. 此时光屏在70cm右侧某刻度线处
B. 若用纸片将透镜的上半部遮挡住，则光屏上的像将剩下一半
C. 光源右移至35cm刻度线处时，将光屏向右移动，可得到光源倒立放大的清晰像
D. 光源放在45cm刻度线处时，人眼从光屏一侧通过透镜看到的像是正立放大的虚像
12.甲、乙两地之间的输电线发生短路时，如图所示，需要在甲地进行检测，确定短路位置，已知甲、乙两地相距50km，已知每条输电线每1千米的电阻为0.2Ω，检测用电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为20Ω，电压表量程为0～3V，某次检测电压表示数为1V(图中未画出电压表位置)，则电压表并联位置、短路位置到甲地的距离分别为( )
A. 电压表应在甲地，接在EF两点间B. 电压表应在甲地，接在MN两点间
C. 短路位置到甲地的距离为20kmD. 短路位置到甲地的距离为10km
13.如图甲所示，一个薄壁轻质圆柱形容器置于水平桌面上，容器底面积为S1，容器内放有一个实心均匀长方体A，其底面积为S2。现向容器内缓慢匀速注入液体，直至将容器注满。已知在注入液体过程中，长方体A始终处于直立状态。容器底所受液体压强的大小与注入液体质量的变化图像如图乙所示。以下说法正确的是( )
A. 则长方体A所受最大浮力一定是m1gS2S1−S2
B. 注入液体质量为m1时，液体对容器底压强可能是m1gS1
C. 液体对容器底的最大压力一定是m1gS2S1−S2+m2g
D. 容器对桌面的最大压力可能是m1gS2S1−S2+m2g
二、非选择题（共61分）
14.善于思考的小明做“用漏斗吹乒乓球，乒乓球不下落”的物理实验(如图)，明白了其中的道理。这是因为从漏斗口向下用力吹气，使得乒乓球上方空气的流速______(选填“大于”、“小于”或“等于”)其下方空气的流速，对乒乓球上表面的压强______(选填“大于”、“小于”或“等于”)其下表面的压强，所以乒乓球上、下表面存在压强差，因而有压力差，乒乓球不下落。
15.2024年2月29日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星01星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。为保证火箭安全，箭体上涂有一层特殊的固态物质，在高温下会______成液体和直接______成气体(两空均填物态变化名称)，这两个过程都需要吸热，以防温度过高。
16.某次雷电的电流约为2×104A，电压约为108V，放电时间约0.001s。这次雷电的电功率约为______W，释放______J的能量。
17.如图所示，开关闭合后，螺线管左端为______极；小磁针的N极指向将变成水平向______。
18.在如图所示的四幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图。利用内能来做功的冲程是______图；与压缩冲程原理相同的是______图所示的演示实验。
19.如图甲所示是电阻R和灯泡L的U−I图象。由图甲可知，电阻R的阻值为______Ω。若电源电压不变，将电阻R和灯泡L接在图乙电路中，S闭合，电流表示数为0.6A，则电源电压为______V。
20.如图是一种家用电熨斗，该电熨斗金属底板质量500g，预热时使金属底板的温度从20℃升高到熨衣服所需的220℃，电熨斗需要正常工作1min 40s，金属底板的比热容为0.46×103J/(kg⋅℃).若电熨斗发热体放出的热量有92%被金属底板吸收，求预热时：
(1)金属底板吸收的热量；
(2)电熨斗的额定功率。
21.同学们在做伏安法测小灯泡电阻的实验中，用的是额定电压为2.5V的小灯泡。
(1)按照图甲的电路图，连接图乙的实物；
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的阻值调至最______；(选填“大”或“小”)
(3)闭合开关后，移动滑片，先后测量几组电压表和电流表示数，如表格所示：
请根据表格中的数据，在图丙中做出灯泡的I−U关系图像。
(4)由表格数据及所做图像均可看出，灯丝电阻是变化的，其根本原因是，灯丝电阻随温度升高而______(选填“增大”或“减小”)。
22.在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体，额外功与有用功之比为1：3；再匀速提升重为G2的物体，先后两次滑轮组提升物重之比为1：3，若不计绳重和摩擦，求：
(1)先后两次绳端拉力之比F1：F2；
(2)先后两次机械效率之比η1：η2。
23.在探究并联电路电流规律的实验中：
(1)电流表应______(选填“串联”或“并联”)在被测电路中。若要测量干路电流，则电流表应接在图甲中的______点。
(2)小明同学在测量A处的电流时，闭合开关前，发现电流表的指针偏转如图乙所示，原因是______；纠正该错误后，闭合开关，电流表的示数如图丙所示，则电流表的示数为______。
(3)上表是另一组的小亮同学在实验中用两盏规格相同的灯泡测出的数据，由此得出的实验结论是：在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，且各支路的电流相等。请指出小亮的探究选取器材的不妥之处：______：小亮由上述表格即得出结论，则他的实验还有一处不合理，请指出：______。
24.某校同学参加物理课外活动时，发现一个漂亮的拳头大小的空心工艺品，他们把它带到实验室，想利用如图所示的器材和足量的水测出此工艺品的质量。
要求：(1)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
(2)写出工艺品质量的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
25.物理课外小组的同学们在课外活动中，自制了一个“电阻测量盒”(如图甲所示)，内有电源(电压不变且未知)、已知阻值为R0的定值电阻、开关和电流表，并引出两根导线E、F到盒外。当开关断开时，电阻测量盒不能工作。使用时将盒外的两根导线E、F直接连接，闭合开关读出电流表的示数I1；然后断开开关，将盒外的两根导线E、F分别与待测电阻Rx的两端相连，闭合开关读出电流表的示数I2，就可以算出Rx的阻值。
请你解答如下问题：
(1)在图乙的虚线框内画出测量盒中符合设计要求的电路图；并推导出待测电阻Rx的数学表达式。
(2)实验室有一个电学黑箱，同学们利用这个“电阻测量盒”进行探究。电学黑箱其外形如图丙所示，箱体外有三个接线柱，箱盖上有一个塑料滑块。已知黑箱内部元件只有一个滑动变阻器和一个定值电阻，滑动变阻器只有两个接线柱接入电路。同学们把“电阻测量盒”外的两根导线E、F直接连接、再分别与黑箱外的接线柱相连，闭合开关，移动滑块，记下的数据如表，再根据测出的数据，推测内部的连接情况。请在图丁虚线框内画出箱内各元件连接电路图，并在定值电阻旁标明其阻值。
(3)将黑箱外的其中的两个接线柱分别接在电压恒为U的电源两端，移动滑动变阻器滑片，求黑箱内定值电阻的最小电功率。
参考答案
1.B
2.C
3.C
4.D
5.B
6.D
7.D
8.A
9.B
10.C
11.CD
12.BD
13.ACD
14.大于 小于
15.熔化 升华
16.2×1012 2×109
17.S 右
18.丁 甲
19.20 18
20.解：(1)金属板吸收的热量：
Q=cm△t=0.46×103J/(kg⋅℃)×0.5kg×(220℃−20℃)=4.6×104J；
(2)电流通过电熨斗做功：
W=Qη=4.6×104J92%=5×104J，
通电时间：t=1min40s=60s+40s=100s，
电熨斗的额定功率：P=Wt=5×104J100s=500W；
答：(1)预热时金属底板吸收的热量是4.6×104J；
(2)电熨斗的额定功率是500W。
21.大 增大
22.解：
AB、由题意可知，使用滑轮组匀速提升重为G1的物体时，额外功与有用功之比为1：3，
因不计绳重和摩擦时，克服物体重力所做的功为有用功，克服动滑轮重力所做的功为额外功，
所以，由W=Gℎ可得：W额W有=G动ℎG1ℎ=G动G1=13，即G动=G13，
因使用同一个滑轮组先后匀速提升重为G1和G2的物体时，先后两次滑轮组提升物重之比为1：3，
所以，由F=1n(G+G动)可得：F1F2=1n(G1+G动)1n(G2+G动)=G1+G动G2+G动=G1+G13G2+G13=1+133+13=25；
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有W总=GℎGℎ+G动 ℎ=GG+G动，
则先后两次滑轮组的机械效率之比：η1η2=G1G1+G动G2G2+G动=G1G1+G133G1+G13=56。
答：(1)先后两次绳端拉力之比F1：F2为2：5；
(2)先后两次机械效率之比η1：η2为5：6。
23.串联 C 没有调零 0.24 使用的灯泡规格相同 实验次数少，结论具有偶然性
24.解：实验步骤：
(1)量筒中装入适量的水，记录水的体积V1；
(2)用细线拴住木块，放入量筒，漂浮在水面，记录水面所对刻度V2；
(3)用刻度尺找出细木棒的中点，用细线把细木棒在中点悬挂起来，作为杠杆；
(4)用细线把工艺品挂在杠杆左端，木块挂在杠杆右端，调整工艺品和木块的位置，使杠杆平衡，用刻度尺测出左右两端的力臂分别为L1和L2；
(5)根据杠杆平衡条件，推导工艺品质量；
设工艺品的质量为m，木块的质量为m木，木块的重力G木=m木g=F浮=ρ水g(V2−V1)，所以m木=ρ水(V2−V1)
由m1gL1=m木gL2 得：m=m木L2L1=ρ水(V2−V1)L2L1
答：工艺品质量的表达式为：ρ水(V2−V1)L1L2。
25.解：(1)由电流表与被测电路串联、当开关断开时，电阻测量盒不能工作可知，测量盒内的电源、定值电阻R0、开关和电流表串联，如图所示：
；
将盒外的两根导线E、F直接连接，闭合开关读出电流表的示数I1，由欧姆定律可知，此时电源电压UE=I1R0……①
断开开关，将盒外的两根导线E、F分别与待测电阻Rx的两端相连，闭合开关读出电流表的示数I2，此时Rx与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UE=I2(R0+Rx)……②
由①②解得待测电阻：Rx=I1−I2I2⋅R0；
(2)由E、F与A、B分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数不变可知，A、B间为定值电阻；由E、F与A、C分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数变化可知，A、C间为滑动变阻器；由E、F与B、C分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数变化且示数比E、F与A、C分别连接时示数小可知，B、C间为定值电阻与滑动变阻器串联，因此电学黑箱内的电路连接如图所示：
；
当E、F与A、B分别连接，闭合开关，电流表的示数为13I1，此时定值电阻与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UE=13I1(R0+R)……③
由①③解得定值电阻的阻值：R=2R0；
当E、F与A、C分别连接，闭合开关，电流表的最小示数为14I1，此时滑动变阻器的最大阻值与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UE=13I1(R0+R滑)……④
由①④解得滑动变阻器的最大阻值：R滑=3R0；
(3)由P=UI=I2R可知，当电路中的电流最小时黑箱内定值电阻的电功率最小，由欧姆定律可知电路中电阻最大时，电路中的电流最小，此时定值电阻与滑动变阻器的最大阻值串联，由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电路中的最小电流：I=UR+R滑=U2R0+3R0=U5R0，则黑箱内定值电阻的最小电功率：P=UI=I2R=(U5R0)2×2R0=2U225R0。
答：(1)电路图见解答图；待测电阻Rx的数学表达式为Rx=I1−I2I2⋅R0；
(2)箱内各元件连接电路图见解答图；
(3)黑箱内定值电阻的最小电功为2U225R0。 电压U/V
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
电流I/A
0.25
0.23
0.2
0.15
0.1
A点的电流IA/A
B点的电流IB/A
C点的电流IC/A
0.2
0.2
0.4
测试次数
连接情况
电流表示数
第1次
E、F直接连接
I1
第2次
E、F与A、B分别连接
13I1
第3次
E、F与A、C分别连接
I1～14I1
第4次
E、F与B、C分别连接
13I1～16I1
1.利用如图所示装置，不能探究的是( )
A. 声音是由物体振动产生的B. 真空不能传声
C. 振幅越大，响度越大D. 频率越大，音调越高
2.探究水沸腾时温度的变化特点的实验中，为缩短从加热直到水沸腾的时间，以下采取的做法中，不合理的是( )
A. 适当减少水量B. 提高水的初温C. 酒精灯火焰调小些D. 给烧杯加纸盖
3.利用如图所示的实验装置探究光的反射定律，纸板ENF是用两块纸板连接起来的，把纸板NOF向前折或向后折，观察能否在NOF上看到反射光线。这一步实验是为了探究( )
A. 反射角等于入射角B. 反射光线与入射光线分别位于法线两侧
C. 反射光线与入射光线、法线在同一平面内D. 反射时光路是可逆的
4.下列估测符合实际的是( )
A. 八年级物理课本长26dmB. 普通中学生的体积0.5m3
C. 人体的安全电压是36VD. 一个鸡蛋的质量60g
5.如图所示的实验电路，闭合开关S后，电流表A1的示数为0.6A，电流表A2的示数为0.2A。则通过小灯泡L1、L2的电流分别是( )
A. 0.4A，0.2A
B. 0.2A，0.4A
C. 0.6A，0.4A
D. 0.6A，0.2A
6.如图所示是生活中的用具，对其使用状态下所涉及的物理知识，表述正确的是( )
A. 高压锅：气压大沸点低
B. 菜刀：减小压强
C. 反水弯：流体压强
D. 塑料吸盘：大气压强
7.如图所示，下列说法中正确的是( )
A. 图甲中篮球在飞行中受重力和推力作用
B. 图乙中高铁进站前停止供电，由于受到惯性依然能够驶进车站
C. 图丙中网球撞击球拍的力和球拍对网球的弹力是一对平衡力
D. 图丁中测量滑动摩擦力的改进实验中，木块对小车的摩擦力方向向右
8.如图所示为温度自动报警器原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。下列说法不正确的是( )
A. 若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压
B. 金属丝下端所指的温度为报警温度
C. 当温度达到设定温度时，控制电路接通，电磁铁中有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使工作电路接通，电铃响报警
D. 电磁铁的工作原理是电流的磁效应
9.滑动变阻器在不同电学实验中有不同的作用，下列实验中，滑动变阻器的作用是保持导体两端电压不变的是( )
A. 探究电流与电压的关系B. 探究电流与电阻的关系
C. 伏安法测小灯泡的电功率D. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
10.如图所示是家庭电路中的某一部分，电工师傅按下面的顺序进行检测：
①只闭合S1，灯L1亮；
②断开S1，闭合S2，灯L2不亮；
③S1、S2均闭合，再用试电笔测A、B、C、D四个接线点，发现只有测C点时氖管不发光。
若电路中只有一处故障，则是( )
A. 灯L2短路B. 灯L2所在支路断路
C. C、D两点间断路D. C点左侧的零线断路
11.小明利用如图所示的器材做“探究凸透镜的成像规律”实验，光源放在30cm刻度线处时，移动光屏可得倒立、等大的清晰像(图上未画出光屏)。下列说法不正确的是( )
A. 此时光屏在70cm右侧某刻度线处
B. 若用纸片将透镜的上半部遮挡住，则光屏上的像将剩下一半
C. 光源右移至35cm刻度线处时，将光屏向右移动，可得到光源倒立放大的清晰像
D. 光源放在45cm刻度线处时，人眼从光屏一侧通过透镜看到的像是正立放大的虚像
12.甲、乙两地之间的输电线发生短路时，如图所示，需要在甲地进行检测，确定短路位置，已知甲、乙两地相距50km，已知每条输电线每1千米的电阻为0.2Ω，检测用电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为20Ω，电压表量程为0～3V，某次检测电压表示数为1V(图中未画出电压表位置)，则电压表并联位置、短路位置到甲地的距离分别为( )
A. 电压表应在甲地，接在EF两点间B. 电压表应在甲地，接在MN两点间
C. 短路位置到甲地的距离为20kmD. 短路位置到甲地的距离为10km
13.如图甲所示，一个薄壁轻质圆柱形容器置于水平桌面上，容器底面积为S1，容器内放有一个实心均匀长方体A，其底面积为S2。现向容器内缓慢匀速注入液体，直至将容器注满。已知在注入液体过程中，长方体A始终处于直立状态。容器底所受液体压强的大小与注入液体质量的变化图像如图乙所示。以下说法正确的是( )
A. 则长方体A所受最大浮力一定是m1gS2S1−S2
B. 注入液体质量为m1时，液体对容器底压强可能是m1gS1
C. 液体对容器底的最大压力一定是m1gS2S1−S2+m2g
D. 容器对桌面的最大压力可能是m1gS2S1−S2+m2g
二、非选择题（共61分）
14.善于思考的小明做“用漏斗吹乒乓球，乒乓球不下落”的物理实验(如图)，明白了其中的道理。这是因为从漏斗口向下用力吹气，使得乒乓球上方空气的流速______(选填“大于”、“小于”或“等于”)其下方空气的流速，对乒乓球上表面的压强______(选填“大于”、“小于”或“等于”)其下表面的压强，所以乒乓球上、下表面存在压强差，因而有压力差，乒乓球不下落。
15.2024年2月29日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星01星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。为保证火箭安全，箭体上涂有一层特殊的固态物质，在高温下会______成液体和直接______成气体(两空均填物态变化名称)，这两个过程都需要吸热，以防温度过高。
16.某次雷电的电流约为2×104A，电压约为108V，放电时间约0.001s。这次雷电的电功率约为______W，释放______J的能量。
17.如图所示，开关闭合后，螺线管左端为______极；小磁针的N极指向将变成水平向______。
18.在如图所示的四幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图。利用内能来做功的冲程是______图；与压缩冲程原理相同的是______图所示的演示实验。
19.如图甲所示是电阻R和灯泡L的U−I图象。由图甲可知，电阻R的阻值为______Ω。若电源电压不变，将电阻R和灯泡L接在图乙电路中，S闭合，电流表示数为0.6A，则电源电压为______V。
20.如图是一种家用电熨斗，该电熨斗金属底板质量500g，预热时使金属底板的温度从20℃升高到熨衣服所需的220℃，电熨斗需要正常工作1min 40s，金属底板的比热容为0.46×103J/(kg⋅℃).若电熨斗发热体放出的热量有92%被金属底板吸收，求预热时：
(1)金属底板吸收的热量；
(2)电熨斗的额定功率。
21.同学们在做伏安法测小灯泡电阻的实验中，用的是额定电压为2.5V的小灯泡。
(1)按照图甲的电路图，连接图乙的实物；
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的阻值调至最______；(选填“大”或“小”)
(3)闭合开关后，移动滑片，先后测量几组电压表和电流表示数，如表格所示：
请根据表格中的数据，在图丙中做出灯泡的I−U关系图像。
(4)由表格数据及所做图像均可看出，灯丝电阻是变化的，其根本原因是，灯丝电阻随温度升高而______(选填“增大”或“减小”)。
22.在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体，额外功与有用功之比为1：3；再匀速提升重为G2的物体，先后两次滑轮组提升物重之比为1：3，若不计绳重和摩擦，求：
(1)先后两次绳端拉力之比F1：F2；
(2)先后两次机械效率之比η1：η2。
23.在探究并联电路电流规律的实验中：
(1)电流表应______(选填“串联”或“并联”)在被测电路中。若要测量干路电流，则电流表应接在图甲中的______点。
(2)小明同学在测量A处的电流时，闭合开关前，发现电流表的指针偏转如图乙所示，原因是______；纠正该错误后，闭合开关，电流表的示数如图丙所示，则电流表的示数为______。
(3)上表是另一组的小亮同学在实验中用两盏规格相同的灯泡测出的数据，由此得出的实验结论是：在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，且各支路的电流相等。请指出小亮的探究选取器材的不妥之处：______：小亮由上述表格即得出结论，则他的实验还有一处不合理，请指出：______。
24.某校同学参加物理课外活动时，发现一个漂亮的拳头大小的空心工艺品，他们把它带到实验室，想利用如图所示的器材和足量的水测出此工艺品的质量。
要求：(1)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
(2)写出工艺品质量的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
25.物理课外小组的同学们在课外活动中，自制了一个“电阻测量盒”(如图甲所示)，内有电源(电压不变且未知)、已知阻值为R0的定值电阻、开关和电流表，并引出两根导线E、F到盒外。当开关断开时，电阻测量盒不能工作。使用时将盒外的两根导线E、F直接连接，闭合开关读出电流表的示数I1；然后断开开关，将盒外的两根导线E、F分别与待测电阻Rx的两端相连，闭合开关读出电流表的示数I2，就可以算出Rx的阻值。
请你解答如下问题：
(1)在图乙的虚线框内画出测量盒中符合设计要求的电路图；并推导出待测电阻Rx的数学表达式。
(2)实验室有一个电学黑箱，同学们利用这个“电阻测量盒”进行探究。电学黑箱其外形如图丙所示，箱体外有三个接线柱，箱盖上有一个塑料滑块。已知黑箱内部元件只有一个滑动变阻器和一个定值电阻，滑动变阻器只有两个接线柱接入电路。同学们把“电阻测量盒”外的两根导线E、F直接连接、再分别与黑箱外的接线柱相连，闭合开关，移动滑块，记下的数据如表，再根据测出的数据，推测内部的连接情况。请在图丁虚线框内画出箱内各元件连接电路图，并在定值电阻旁标明其阻值。
(3)将黑箱外的其中的两个接线柱分别接在电压恒为U的电源两端，移动滑动变阻器滑片，求黑箱内定值电阻的最小电功率。
参考答案
1.B
2.C
3.C
4.D
5.B
6.D
7.D
8.A
9.B
10.C
11.CD
12.BD
13.ACD
14.大于 小于
15.熔化 升华
16.2×1012 2×109
17.S 右
18.丁 甲
19.20 18
20.解：(1)金属板吸收的热量：
Q=cm△t=0.46×103J/(kg⋅℃)×0.5kg×(220℃−20℃)=4.6×104J；
(2)电流通过电熨斗做功：
W=Qη=4.6×104J92%=5×104J，
通电时间：t=1min40s=60s+40s=100s，
电熨斗的额定功率：P=Wt=5×104J100s=500W；
答：(1)预热时金属底板吸收的热量是4.6×104J；
(2)电熨斗的额定功率是500W。
21.大 增大
22.解：
AB、由题意可知，使用滑轮组匀速提升重为G1的物体时，额外功与有用功之比为1：3，
因不计绳重和摩擦时，克服物体重力所做的功为有用功，克服动滑轮重力所做的功为额外功，
所以，由W=Gℎ可得：W额W有=G动ℎG1ℎ=G动G1=13，即G动=G13，
因使用同一个滑轮组先后匀速提升重为G1和G2的物体时，先后两次滑轮组提升物重之比为1：3，
所以，由F=1n(G+G动)可得：F1F2=1n(G1+G动)1n(G2+G动)=G1+G动G2+G动=G1+G13G2+G13=1+133+13=25；
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有W总=GℎGℎ+G动 ℎ=GG+G动，
则先后两次滑轮组的机械效率之比：η1η2=G1G1+G动G2G2+G动=G1G1+G133G1+G13=56。
答：(1)先后两次绳端拉力之比F1：F2为2：5；
(2)先后两次机械效率之比η1：η2为5：6。
23.串联 C 没有调零 0.24 使用的灯泡规格相同 实验次数少，结论具有偶然性
24.解：实验步骤：
(1)量筒中装入适量的水，记录水的体积V1；
(2)用细线拴住木块，放入量筒，漂浮在水面，记录水面所对刻度V2；
(3)用刻度尺找出细木棒的中点，用细线把细木棒在中点悬挂起来，作为杠杆；
(4)用细线把工艺品挂在杠杆左端，木块挂在杠杆右端，调整工艺品和木块的位置，使杠杆平衡，用刻度尺测出左右两端的力臂分别为L1和L2；
(5)根据杠杆平衡条件，推导工艺品质量；
设工艺品的质量为m，木块的质量为m木，木块的重力G木=m木g=F浮=ρ水g(V2−V1)，所以m木=ρ水(V2−V1)
由m1gL1=m木gL2 得：m=m木L2L1=ρ水(V2−V1)L2L1
答：工艺品质量的表达式为：ρ水(V2−V1)L1L2。
25.解：(1)由电流表与被测电路串联、当开关断开时，电阻测量盒不能工作可知，测量盒内的电源、定值电阻R0、开关和电流表串联，如图所示：
；
将盒外的两根导线E、F直接连接，闭合开关读出电流表的示数I1，由欧姆定律可知，此时电源电压UE=I1R0……①
断开开关，将盒外的两根导线E、F分别与待测电阻Rx的两端相连，闭合开关读出电流表的示数I2，此时Rx与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UE=I2(R0+Rx)……②
由①②解得待测电阻：Rx=I1−I2I2⋅R0；
(2)由E、F与A、B分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数不变可知，A、B间为定值电阻；由E、F与A、C分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数变化可知，A、C间为滑动变阻器；由E、F与B、C分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数变化且示数比E、F与A、C分别连接时示数小可知，B、C间为定值电阻与滑动变阻器串联，因此电学黑箱内的电路连接如图所示：
；
当E、F与A、B分别连接，闭合开关，电流表的示数为13I1，此时定值电阻与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UE=13I1(R0+R)……③
由①③解得定值电阻的阻值：R=2R0；
当E、F与A、C分别连接，闭合开关，电流表的最小示数为14I1，此时滑动变阻器的最大阻值与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UE=13I1(R0+R滑)……④
由①④解得滑动变阻器的最大阻值：R滑=3R0；
(3)由P=UI=I2R可知，当电路中的电流最小时黑箱内定值电阻的电功率最小，由欧姆定律可知电路中电阻最大时，电路中的电流最小，此时定值电阻与滑动变阻器的最大阻值串联，由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电路中的最小电流：I=UR+R滑=U2R0+3R0=U5R0，则黑箱内定值电阻的最小电功率：P=UI=I2R=(U5R0)2×2R0=2U225R0。
答：(1)电路图见解答图；待测电阻Rx的数学表达式为Rx=I1−I2I2⋅R0；
(2)箱内各元件连接电路图见解答图；
(3)黑箱内定值电阻的最小电功为2U225R0。 电压U/V
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
电流I/A
0.25
0.23
0.2
0.15
0.1
A点的电流IA/A
B点的电流IB/A
C点的电流IC/A
0.2
0.2
0.4
测试次数
连接情况
电流表示数
第1次
E、F直接连接
I1
第2次
E、F与A、B分别连接
13I1
第3次
E、F与A、C分别连接
I1～14I1
第4次
E、F与B、C分别连接
13I1～16I1
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