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天津市河西区2022-2023学年九年级下学期物理开学考试卷
一、单选题
1.(2023九下·河西开学考)2021年三峡水电站累计发电1036.49亿千瓦时,再次突破千亿千瓦时大关。“千瓦时”是下列哪个物理量的单位( )
A.电流 B.电能 C.电压 D.电功率
2.(2023九下·河西开学考)当温度降低到一定程度时,某些材料的电阻会突然变为零,这种现象称为超导现象,这种材料称为超导材料。超导材料的应用前景十分诱人。假如科学家研制出室温下的超导材料,它可以应用在图中的( )
A.白炽灯的灯丝
B.电饭锅的发热体
C.电烤箱的电热丝
D.电动机的线圈
3.(2023九下·河西开学考)图示的现象中,通过热传递方式改变物体内能的是( )
A.压活塞,硝化棉燃烧
B.加热,水温升高
C.滑滑梯,臀部发热
D.搓手,手变暖和
4.(2016九上·长沙期中)一个标有“220V 440W”的电热器,当通过它的电流为1A时,它的实际功率( )
A.等于额定功率 B.大于额定功率
C.小于额定功率 D.无法判断
5.(2022·青岛)如图所示的电路中,电源电压U保持不变,定值电阻,闭合开关S,通过电阻、和干路的电流分别是、和I;、两端的电压分别是、。下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
6.如图是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时,在玻璃管中封入一段金属丝,电源两极分别与水银和金属丝相连,当温度达到金属丝下端所指的温度时( )
A.衔铁被吸引,电铃发出报警声
B.衔铁被排斥,电铃发出报警声
C.衔铁被吸引,电铃停止发出报警声
D.衔铁被排斥,电铃停止发出报警声
7.(2023九下·河西开学考)在家庭用电的调查研究活动中,小明先将家中所有的用电器与电源断开,观察到家中电能表的表盘如图所示,然后只打开标有“220V 2000W”的浴霸,让其正常工作1h后,电能表的示数应为( )
A. B. C. D.
8.(2023九下·河西开学考)电给我们的生活带来了极大的便利,但不安全用电也会带来很大的危害,甚至会危及生命。图做法中符合安全用电原则的是( )
A.使用绝缘皮破损的电线
B.在高压线下钓鱼
C.更换灯泡先切断电源
D.同时使用很多电器
9.(2023九下·河西开学考)在疫情防控期间,为减轻小区值班人员的压力,小金设计了一个自动控制电路,当进入小区的人员扫描疫情防控码且是绿色时开关闭合,再刷本小区的门禁卡时开关闭合,两开关均闭合后,小区门自动打开。图中的电路图符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
10.(2023九下·河西开学考)如图所示,闭合开关,发现灯泡不亮,亮;调节滑动变阻器的滑片P,灯泡始终不亮,变亮。出现上述现象的原因可能是( )
A.灯泡短路 B.灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
二、多选题
11.(2023九下·河西开学考)如图是某同学设计的部分家庭电路示意图,其中电器元件连接正确的是( )
A.空气开关 B.二孔插座
C.三孔插座 D.带开关的灯泡
12.(2023九下·河西开学考)如图所示的电路中,电源电压不变。闭合开关S,滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数变大
B.电压表的示数变大
C.电压表示数与电流表A示数的比值变小
D.电压表示数与电流表A示数的乘积变大
13.(2023九下·河西开学考)如图所示,电源电压不变,为定值电阻,为滑动变阻器,闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为;当滑片P移动另一端点时,电流表示数为,此时的电功率为。下列说法正确的是( )
A.电源电压为
B.电阻的阻值为
C.滑动变阻器的最大阻值为
D.电路消耗的最小功率为
三、填空题
14.(2023九下·河西开学考)我国爱国诗人文天祥的《扬子江》中有“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”的诗句,磁针石是由于受到 的作用,所指的南方是地理的 (选填“南”或“北”)极附近。
15.(2023九下·河西开学考)如图所示,由通电螺线管的磁感线方向可知,电流表的上端为 (选填“正”或“负”)接线柱;静止的小磁针的左端为 (选填“N”或“S”)极。
16.(2023九下·河西开学考)如图所示,有一种“能量收集船”通过破浪推动船体内侧的“工作臂”带动船内线圈切割磁感线,从而获得电能,并储存起来,该:“能量收集船”的发电原理是 现像,将 能转化为电能.
17.(2023九下·河西开学考)两盏分别标有“6V 6W”和“6V 3W”的白炽灯泡甲和乙,它们灯丝的材料和长度相同,可知 灯泡的灯丝较粗;若将这两个灯泡串联在6V的电源上,则 灯泡更亮一些。(均选填“甲”或“乙”)(不计温度对灯丝电阻的影响)
18.(2022·天津)如图所示电路,电阻R1为3Ω,R2为1Ω。当开关S闭合后,通过电阻R1、R2的电流之比为 ,电压表V1、V2的示数之比为 。
19.(2021·西宁)如图所示,电源电压不变,电阻 , , 。当开关 闭合, 、 断开时,电流表的示数为0.1A,则电源电压为 V;整个电路的最大电功率为 W。
四、计算题
20.(2023九下·河西开学考)小明家新购置了一个额定功率为3200W的电热水龙头,如图经过测试正常工作时进水温度为20℃,出水温度为45℃,30s内的出水质量为0.8kg。已知,求:
(1)水吸收的热量;
(2)电热水龙头的热效率。
五、实验题
21.(2023九下·河西开学考)小叶同学在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压保持不变,小灯泡额定电压为2.5V。请你完成下列内容。
(1)实验原理是 ;
(2)图中,有一根多余的导线,导致电路连接错误,请在这根导线上打“×”;
(3)图中的电路改正错误后,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P调至 端;(选填“A”或“B”)
(4)如图的正确电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是___________(填写字母)
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(5)如图的正确电路,闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图所示,为 V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图中滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为。
22.(2023九下·河西开学考)小薛和小程同学在做“探究影响电磁铁磁性强弱因素”的实验时,提出以下猜想:
猜想一:电磁铁磁性强弱与通过线圈的电流有关;
猜想二:电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关;
猜想三:电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
为了验证猜想,他们准备的实验器材有:新干电池2节、相同的大铁钉若干、大头针若干、长导线1根、细线若干。用其中两个大铁钉绕成电磁铁A和B,电路如图所示。请你完成下列内容。
(1)实验中要通过观察电磁铁吸引大头针的 ,来判断电磁铁磁性的强弱;
(2)如图,将两个电磁铁的线圈串联,是为了验证猜想 ;(选填“一”、“二”或“三”)
(3)如图,把电磁铁A和B串联,闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片P,发现电磁铁A总能吸引更多的大头针,由此得出的结论是:当 、 相同时,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越 (选填“强”或“弱”);
(4)为了验证猜想三,小程用细线分别把2个、3个铁钉捆绑在一起,再用长导线分别缠绕铁钉6圈,制成电磁铁C和D,连成电路如图所示,通过比较得出,电磁铁磁性强弱与铁芯的形状 (选填“有关”或“无关”)。
六、计算题
23.(2023九下·河西开学考)随着汽车的普及,车载电饭煲开始得到应用,如图,人们能够在车内随时随地做饭而不受场地的限制,更好满足了旅游个性化要求。如图是某品牌车载电饭煲简化后的电路原理图,直流电源的电压为12V,、均为电热丝。当只闭合时是保温挡,功率为120W;当、都闭合时为加热挡,功率为300W。求:
(1) 的阻值;
(2)在保温挡时,的电功率。
七、实验题
24.(2023九下·河西开学考)现有一个电压约为18V的电源(电压保持不变),一个量程为0~1A的电流表,两个阻值已知的电阻,,开关和导线若干。请合理选择器材设计实验,比较精确地测出约为的未知电阻的阻值。要求:
(1)在虚线框内画出实验电路图;
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;写出待测电阻的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
八、计算题
25.(2023九下·河西开学考)小明用图所示电路研究电功率和电流的关系,绘制了定值电阻、滑动变阻器的功率与电流的图像甲和乙,如图所示,求:
(1) 的阻值;
(2)当电流表示数为时,滑动变阻器消耗的功率。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】电功及电功的实质
【解析】【解答】kW是电功率的单位,h是时间的单位,电功率与时间的乘积是电能,且
焦耳是电能的单位,即“千瓦时”是电能单位,ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】“千瓦时”是电能单位。
2.【答案】D
【知识点】超导体特点及作用
【解析】【解答】A.白炽灯的灯丝必须在白炽状态下才能正常发光,若用超导材料制作灯丝,灯丝电阻为零,无法将电能转化为内能,A不符合题意;
BC.电饭锅的发热体和电烤箱的电热丝都是利用电流的热效应工作的,若用超导材料制作,则电阻为0,电能不能转化为内能,BC不符合题意;
D.电动机的线圈用超导体材料制作,则电动机通电后,产生的热量为零,电能全部转化为机械能,故电动机的线圈可以用超导材料制作,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】电动机的线圈用超导体材料制作,则电动机通电后,产生的热量为零,电能全部转化为机械能。
3.【答案】B
【知识点】热传递改变物体内能
【解析】【解答】A.压活塞,活塞对筒内的气体做功,机械能转化内能,气体内能变大,温度升高,硝化棉燃烧,是通过做功方式改变物体内能的,A不符合题意;
B.加热,水吸收热量,水温升高,水的内能变大,属于通过热传递改变物体的内能,B符合题意;
C.滑滑梯,克服摩擦做功,机械能转化为内能,臀部发热,属于通过做功改变物体的内能,C不符合题意;
D .搓手时,克服摩擦做功,机械能转化为内能,手变暖和,属于通过做功改变物体的内能,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】吸收热量,内能变大,是通过热传递改变内能的。
4.【答案】C
【知识点】电功率的计算;实际功率
【解析】【解答】解:
由P= 可得电热器的电阻为:
R= = =110Ω,
通过它的电流是1A时电热器的实际功率为:
P′=(I′)2R=(1A)2×110Ω=110W<P额=440W.
故选C.
【分析】由电热器的铭牌可知额定电压和额定功率,根据R= 求出电热器的电阻;再根据P=I2R求出通过它的电流是0.5A时电热器的实际功率.
5.【答案】B
【知识点】并联电路的电流规律
【解析】【解答】CD.并联电路中各支路两端的电压等于电源电压,故
CD不符合题意;
A.因为并联电路中各支路两端的电压等于电源电压,两电阻两端的电压相同,根据 ,电阻大的R1其电流小,故
A不符合题意;
B.在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即
B符合题意。
故答案为:B。
【分析】并联电路中,支路电压等于电源电压,电阻较大时,电流较小;干路电流等于各支路电流之和。
6.【答案】A
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】解:温度升高时,水银柱上升,与上方金属丝连通,使左侧形成通路,电磁铁中有电流通过,电磁铁吸引衔铁,使触点接触,右侧电路接通,电铃发出报警信号。
故选A。
【分析】明确这一装置由两部分电路组成,左端电路的控制要点在于水银柱的变化,而右端的控制要点则在电磁铁对衔铁的吸引,再由此分析电路中温度变化时的工作情况。
7.【答案】D
【知识点】电能表参数的理解
【解析】【解答】只打开标有“220V 2000W”的浴霸,让其正常工作1h消耗的电能
电能表的示数应为
由计算可知,D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
【分析】电能表的读数:数字方框中最后一位是小数,单位是kW h;根据公式W=Pt,可求出消耗的电能。
8.【答案】C
【知识点】安全用电原则
【解析】【解答】A.绝缘皮破损的电线不能使用,使用绝缘皮破损的电线容易漏电和触电,A不符合题意;
B.在高压线下钓鱼,易发生高压电弧触电,B不符合题意;
C.由于灯泡与火线相连,更换灯泡时一旦发生漏电,就将会出现触电事故,所以换灯泡时应先切断电源,C符合题意;
D.多个大功率用电器使用同一插座,通过插座的电流过大而引起火灾,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】绝缘皮破损的电线不能使用;在高压线下钓鱼,易发生高压电弧触电;换灯泡时应先切断电源;多个大功率用电器使用同一插座,通过插座的电流过大而引起火灾。
9.【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】A.图中开关S1和S2并联,只要任一开关闭合,电动机就工作,小区门就可以自动打开,A不符合题意;
B.闭合开关 ,再闭合开关 ,电源短路,B不符合题意,
C.开关S1与S2串联,只有当开关S1和S2均闭合时,电动机才工作,小区门才会自动打开,C符合题意;
D.电动机与电源连通,电动机始终是工作的,当两个两关都闭合时,电源短路,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】串联电路中,电流的路径只有一条,各元件顺次逐个连接;并联电路中,电流有多条路径,且互不影响,开关与控制部分串联,根据串并联电路的特点进行分析。
10.【答案】A
【知识点】电路故障的判断
【解析】【解答】A.若灯泡L1短路,则L1不亮,调节滑动变阻器,L2亮度会发生变化,A符合题意;
B.该电路是串联电路,若灯泡L1断路,则整个电路断路,灯全都不亮,B不符合题意;
C.若滑动变阻器短路,则移动滑动变阻器不会引起灯亮度的变化,C不符合题意;
D.若滑动变阻器断路,则整个电路断路,灯全都不亮,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】若灯泡L1短路,则L1不亮,调节滑动变阻器,L2亮度会发生变化。
11.【答案】A,B,C
【知识点】家庭电路的连接
【解析】【解答】A.空气开关是保险丝的升级替代品,装在干路上,在电路中电流过大时自动切断电路。空气开关还有失压保护功能,A符合题意;
B.两孔插座中,左孔与零线相连,右孔与火线相连,以便将用电器连入电路,B符合题意;
C.三孔插座中,左孔与零线相连,右孔与火线相连,中间孔接地线,C符合题意;
D.开关装在连接灯泡的零线上,当开关断开时,灯泡还与火线相连,接触灯泡会有触电危险。B不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】空气开关是保险丝的升级替代品,装在干路上;两孔插座中,左孔与零线相连,右孔与火线相连;三孔插座中,左孔与零线相连,右孔与火线相连,中间孔接地线;开关装在连接灯泡的火线上。
12.【答案】A,C,D
【知识点】电路的动态分析
【解析】【解答】由图可知,滑动变阻器R1和电阻R2串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.当滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器接入电路的电阻变小,由电阻的串联可知电路的总电阻变小,根据 可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数变大,A符合题意;
B.电路中的电流变大,根据U=IR可知,电阻R2两端的电压变大,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端的电压变小,即V2的示数变小,B不符合题意;
C.电压表V1测电源电压,其示数不变,电流表A的示数变大,电压表 示数与电流表A示数的比值变小,C符合题意;
D.电压表V1测电源电压,其示数不变,电流表A的示数变大,电压表 示数与电流表A示数的乘积变大,D符合题意。
故答案为:ACD。
【分析】电压表与测量部分并联;电流表与测量部分串联;当滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器接入电路的电阻变小,由电阻的串联可知电路的总电阻变小,根据 可知,电路中的电流变大;滑动变阻器两端的电压变小。
13.【答案】A,C
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】A.由图可知,两个电阻串联,闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为 ;当滑片P移动另一端点时,电流表示数为 ,由此可知,滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路中电流为 ,滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中电流为 ,由电源电压不变可得 ①
②
当滑片P移动另一端点时,电流表示数为 ,此时 的电功率为 ③
由③式解得,电源电压为 ④
A符合题意;
B.联立上面①④两式解得,电阻 的阻值为 ⑤
B不符合题意;
C.联立②④⑤三式解得,滑动变阻器 的最大阻值为
C符合题意;
D.滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中电流为 ,电路中电流最小,电路消耗的功率最小,最小功率为
D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】根据,可求出电源电压;根据及,可求出电阻;根据,可求出电阻;根据P=UI,可求出最小功率。
14.【答案】地磁场;南
【知识点】地磁场
【解析】【解答】磁针石相当于今天的小磁针,之所以指南北是磁针石在地磁场中受到地磁场作用的结果。
古人研究磁的时候,发现小磁针总是指南北,于是就把指南的一端叫南极,指北的一端叫北极,后来发现磁针的指向与地理的南北有一定的夹角,所以磁针石所指的南方是地理南极附近。
【分析】磁针石在地磁场中受到地磁场作用;磁针石所指的南方是地理南极附近。
15.【答案】正;N
【知识点】安培定则;通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】磁体外部磁感线从磁体N极出来,回到S极。故通电螺线管的左端为N极,右端为S极。通电螺线管的左端为N极,根据安培定则可以判定螺线管正面的导线中的电流方向是向上的,电流由上向下流过电流表,故电流表上端为正接线柱。通电螺线管右端为S极,磁极相互吸引,故静止的小磁针的左端为N极。
【分析】磁体外部磁感线从磁体N极出来,回到S极;安培定则可以判定螺线管正面的导线中的电流方向是向上的,电流由上向下流过电流表,故电流表上端为正接线柱。
16.【答案】电磁感应;机械
【知识点】电磁感应
【解析】【解答】“工作臂”带动船内线圈切割磁感线,从而获得电能,由切割磁感线运动获得电能,是电磁感应现象,机械能转化为电能.
【分析】由切割磁感线运动获得电能,是电磁感应现象,机械能转化为电能。
17.【答案】甲;乙
【知识点】电功率的计算
【解析】【解答】由灯泡的铭牌可知,两灯泡的额定电压相等,甲灯的额定功率大于乙灯的额定功率,根据 有
可知甲、乙两灯的电阻大小关系为R甲因在材料和长度一定时,导体的电阻与横截面积有关,横截面积越大,电阻越小,所以,灯丝的材料和长度相同,可知甲灯泡的灯丝较粗。
两灯泡串联在6V的电源上时,因串联电路中各处的电流相等,所以,由P=I2R可知,因乙灯泡的电阻较大,乙灯泡的实际功率较大,乙灯泡更亮。
【分析】根据,可求出电阻,材料和长度一定时,导体的电阻与横截面积有关,横截面积越大,电阻越小;由P=I2R,可求出实际功率;实际功率越大,灯泡越亮。
18.【答案】;
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】当开关S闭合后,电压表内部比较大,相当于断路,去掉两电压表,发现电阻R1、R2串联,根据串联电路中电流处处相等,故通过电阻R1、R2的电流之比为。
根据去源法可知,电压表V1测量电阻R1的电压,电压表V2测量电源电压,设电流为I,则电阻R1两端的电压为
电压表V2测量电源电压,电源电压为
电压表V1、V2的示数之比为
【分析】在串联电路中,电流处处相等;各用电器的分压比等于电阻比。
19.【答案】3;0.75
【知识点】欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】由图示知,当开关S1闭合,S2、S3断开时,电阻R1、R2串联在电路中,R3处于断路,据串联电路的特点知,电源电压U= I(R1+R2)=0.1A×(20Ω+10Ω)=3V
由图示知,当三个开关都闭合时,电阻R1、R3并联在电路中,R2被短路,此时电路的电阻最小,据 知,此时电路中的电功率最大为
【分析】理清元件的连接方式及电表的测量对象,根据欧姆定律求出电源的电压;根据分析计算电路的最大功率。
20.【答案】(1)解:水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.8kg×(45℃-20℃)=8.4×104J
答:水吸收的热量是8.4×104J
(2)解:消耗的电能为W=Pt=3200W×30s=9.6×104J
电热水龙头的加热效率为
答:电热水龙头的热效率是87.5%。
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)根据公式Q吸=cm(t末-t初),求出水吸收的热量;
(2)根据公式 W=Pt 及,可求出热效率。
21.【答案】(1)P=UI
(2)
(3)B
(4)C
(5)1.5;A
【知识点】探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】(1)用电压表测小灯泡两端的电压,用电流表测小灯泡中的电流,利用公式P=UI计算电功率,实验原理是P=UI。
(2)图中电流表被短路,电流表串联在电路中,如图所示:
(3)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图可知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的B端。
(4)闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,电路为通路,说明电路中的电流过小,接下来应进行的操作是:移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故答案为:C。
(5)电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表示数是1.5V。
小灯泡额定电压为2.5V,电压表示数小于灯泡额定电压,要使灯泡正常发光,应向A移动滑动变阻器滑片,让滑动变阻器阻值变小,减小滑动变阻器两端电压,增大灯泡两端的电压,直到电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止。
【分析】(1)实验原理是P=UI;
(2)电流表串联在电路中;
(3)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处;
(4)闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,接下来应进行的操作是:移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光;
(5)看清电压表的分度值,结合对应刻度读数;电压表示数小于灯泡额定电压,要使灯泡正常发光,应向A移动滑动变阻器滑片,让滑动变阻器阻值变小。
22.【答案】(1)数目
(2)二
(3)电流;铁芯;强
(4)有关
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】(1)实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱,电磁铁吸引大头针数目越多,说明电磁铁磁性越强。
(2)由图可知,两只电磁铁是串联在电路中的,铁芯相同,通过它们的电流是相同的,它们线圈的匝数是不同的,因此,本实验研究的是电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系,是为了验证猜想二。
(3)把电磁铁A和B串联,图中电流大小相同,铁芯相同,电磁铁A线圈的匝数较多,电磁铁吸引的大头针较多,电磁铁的磁性较强,所以可以得出的结论是电流相同,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强。
(4)用细线分别把2个、3个铁钉捆绑在一起,再用长导线分别缠绕铁钉6圈,制成电磁铁C和D,两个电磁铁串联,通过两个电磁铁的电流相等,线圈的匝数相同,铁芯的形状不同,电磁铁D铁钉较多,吸引大头针较多,说明电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
【分析】(1)实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱;
(2)通过它们的电流是相同的,它们线圈的匝数是不同的,因此,本实验研究的是电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系;
(3)电流相同,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强;
(4)电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
23.【答案】(1)解:如图,当只闭合 时, 、 串联,是保温挡,当 、 都闭合时,R2被短路,电路中只有R1,为加热挡,功率为300W, 的阻值
答: 的阻值为0.48Ω;
(2)解:当只闭合 时, 、 串联,是保温挡,电路中的电流
低温档时R1的功率
在保温挡时, 的电功率
答:在保温挡时, 的电功率为72W。
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)根据公式,可求出电阻;
(2)根据公式P=I2R,可求出电功率。
24.【答案】(1)
(2)解:电学实验的首要步骤是按图连接电路。先是利用开关控制电路,使 与 串联,测出此时电路中的电流为 ,则电源电压为
再利用开关控制电路,使 与 串联,测出此时电路中的电流为 ,则电源电压为
因为电源电压不变,有
解得
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1)将两个已知电阻分别与待测电阻串联在电源上,分别测出电路中的电流,根据电源电压不变、电源电压等于电流与两个导体电阻和的积计算出待测电阻的阻值。设计电路如下:
【分析】(1)将两个已知电阻分别与待测电阻串联在电源上;
(2)根据I1(R1+Rx)=I2(R2+Rx),补充实验步骤,求出表达式。
25.【答案】(1)解:两电阻串联,电压表测R1的电压,电流表测电路的电流,当变阻器的滑片移动到最左端时,变阻器连入电路的电阻为0,电路为R1的简单电路,根据 可知R1的功率最大,由右图可知,此时电路的最大电流为4I0,R1的最大功率为P0,根据P=I2R可知,R1的阻值大小为
答: 的阻值为 ;
(2)解:在(1)中,当变阻器的滑片移动到最左端时,电压表示数即电源电压,根据P=UI可知,电源电压为
当电流表示数为 时,由欧姆定律可知R1的电压为
根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为
电流表示数为 时,滑动变阻器 消耗的功率为
答:当电流表示数为 时,滑动变阻器 消耗的功率 。
【知识点】电功率的计算
【解析】【分析】(1)根据公式,可求出电阻;
(2)根据公式P=UI,可求出电功率。
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天津市河西区2022-2023学年九年级下学期物理开学考试卷
一、单选题
1.(2023九下·河西开学考)2021年三峡水电站累计发电1036.49亿千瓦时,再次突破千亿千瓦时大关。“千瓦时”是下列哪个物理量的单位( )
A.电流 B.电能 C.电压 D.电功率
【答案】B
【知识点】电功及电功的实质
【解析】【解答】kW是电功率的单位,h是时间的单位,电功率与时间的乘积是电能,且
焦耳是电能的单位,即“千瓦时”是电能单位,ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】“千瓦时”是电能单位。
2.(2023九下·河西开学考)当温度降低到一定程度时,某些材料的电阻会突然变为零,这种现象称为超导现象,这种材料称为超导材料。超导材料的应用前景十分诱人。假如科学家研制出室温下的超导材料,它可以应用在图中的( )
A.白炽灯的灯丝
B.电饭锅的发热体
C.电烤箱的电热丝
D.电动机的线圈
【答案】D
【知识点】超导体特点及作用
【解析】【解答】A.白炽灯的灯丝必须在白炽状态下才能正常发光,若用超导材料制作灯丝,灯丝电阻为零,无法将电能转化为内能,A不符合题意;
BC.电饭锅的发热体和电烤箱的电热丝都是利用电流的热效应工作的,若用超导材料制作,则电阻为0,电能不能转化为内能,BC不符合题意;
D.电动机的线圈用超导体材料制作,则电动机通电后,产生的热量为零,电能全部转化为机械能,故电动机的线圈可以用超导材料制作,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】电动机的线圈用超导体材料制作,则电动机通电后,产生的热量为零,电能全部转化为机械能。
3.(2023九下·河西开学考)图示的现象中,通过热传递方式改变物体内能的是( )
A.压活塞,硝化棉燃烧
B.加热,水温升高
C.滑滑梯,臀部发热
D.搓手,手变暖和
【答案】B
【知识点】热传递改变物体内能
【解析】【解答】A.压活塞,活塞对筒内的气体做功,机械能转化内能,气体内能变大,温度升高,硝化棉燃烧,是通过做功方式改变物体内能的,A不符合题意;
B.加热,水吸收热量,水温升高,水的内能变大,属于通过热传递改变物体的内能,B符合题意;
C.滑滑梯,克服摩擦做功,机械能转化为内能,臀部发热,属于通过做功改变物体的内能,C不符合题意;
D .搓手时,克服摩擦做功,机械能转化为内能,手变暖和,属于通过做功改变物体的内能,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】吸收热量,内能变大,是通过热传递改变内能的。
4.(2016九上·长沙期中)一个标有“220V 440W”的电热器,当通过它的电流为1A时,它的实际功率( )
A.等于额定功率 B.大于额定功率
C.小于额定功率 D.无法判断
【答案】C
【知识点】电功率的计算;实际功率
【解析】【解答】解:
由P= 可得电热器的电阻为:
R= = =110Ω,
通过它的电流是1A时电热器的实际功率为:
P′=(I′)2R=(1A)2×110Ω=110W<P额=440W.
故选C.
【分析】由电热器的铭牌可知额定电压和额定功率,根据R= 求出电热器的电阻;再根据P=I2R求出通过它的电流是0.5A时电热器的实际功率.
5.(2022·青岛)如图所示的电路中,电源电压U保持不变,定值电阻,闭合开关S,通过电阻、和干路的电流分别是、和I;、两端的电压分别是、。下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】并联电路的电流规律
【解析】【解答】CD.并联电路中各支路两端的电压等于电源电压,故
CD不符合题意;
A.因为并联电路中各支路两端的电压等于电源电压,两电阻两端的电压相同,根据 ,电阻大的R1其电流小,故
A不符合题意;
B.在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即
B符合题意。
故答案为:B。
【分析】并联电路中,支路电压等于电源电压,电阻较大时,电流较小;干路电流等于各支路电流之和。
6.如图是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时,在玻璃管中封入一段金属丝,电源两极分别与水银和金属丝相连,当温度达到金属丝下端所指的温度时( )
A.衔铁被吸引,电铃发出报警声
B.衔铁被排斥,电铃发出报警声
C.衔铁被吸引,电铃停止发出报警声
D.衔铁被排斥,电铃停止发出报警声
【答案】A
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】解:温度升高时,水银柱上升,与上方金属丝连通,使左侧形成通路,电磁铁中有电流通过,电磁铁吸引衔铁,使触点接触,右侧电路接通,电铃发出报警信号。
故选A。
【分析】明确这一装置由两部分电路组成,左端电路的控制要点在于水银柱的变化,而右端的控制要点则在电磁铁对衔铁的吸引,再由此分析电路中温度变化时的工作情况。
7.(2023九下·河西开学考)在家庭用电的调查研究活动中,小明先将家中所有的用电器与电源断开,观察到家中电能表的表盘如图所示,然后只打开标有“220V 2000W”的浴霸,让其正常工作1h后,电能表的示数应为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】电能表参数的理解
【解析】【解答】只打开标有“220V 2000W”的浴霸,让其正常工作1h消耗的电能
电能表的示数应为
由计算可知,D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
【分析】电能表的读数:数字方框中最后一位是小数,单位是kW h;根据公式W=Pt,可求出消耗的电能。
8.(2023九下·河西开学考)电给我们的生活带来了极大的便利,但不安全用电也会带来很大的危害,甚至会危及生命。图做法中符合安全用电原则的是( )
A.使用绝缘皮破损的电线
B.在高压线下钓鱼
C.更换灯泡先切断电源
D.同时使用很多电器
【答案】C
【知识点】安全用电原则
【解析】【解答】A.绝缘皮破损的电线不能使用,使用绝缘皮破损的电线容易漏电和触电,A不符合题意;
B.在高压线下钓鱼,易发生高压电弧触电,B不符合题意;
C.由于灯泡与火线相连,更换灯泡时一旦发生漏电,就将会出现触电事故,所以换灯泡时应先切断电源,C符合题意;
D.多个大功率用电器使用同一插座,通过插座的电流过大而引起火灾,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】绝缘皮破损的电线不能使用;在高压线下钓鱼,易发生高压电弧触电;换灯泡时应先切断电源;多个大功率用电器使用同一插座,通过插座的电流过大而引起火灾。
9.(2023九下·河西开学考)在疫情防控期间,为减轻小区值班人员的压力,小金设计了一个自动控制电路,当进入小区的人员扫描疫情防控码且是绿色时开关闭合,再刷本小区的门禁卡时开关闭合,两开关均闭合后,小区门自动打开。图中的电路图符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】A.图中开关S1和S2并联,只要任一开关闭合,电动机就工作,小区门就可以自动打开,A不符合题意;
B.闭合开关 ,再闭合开关 ,电源短路,B不符合题意,
C.开关S1与S2串联,只有当开关S1和S2均闭合时,电动机才工作,小区门才会自动打开,C符合题意;
D.电动机与电源连通,电动机始终是工作的,当两个两关都闭合时,电源短路,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】串联电路中,电流的路径只有一条,各元件顺次逐个连接;并联电路中,电流有多条路径,且互不影响,开关与控制部分串联,根据串并联电路的特点进行分析。
10.(2023九下·河西开学考)如图所示,闭合开关,发现灯泡不亮,亮;调节滑动变阻器的滑片P,灯泡始终不亮,变亮。出现上述现象的原因可能是( )
A.灯泡短路 B.灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
【答案】A
【知识点】电路故障的判断
【解析】【解答】A.若灯泡L1短路,则L1不亮,调节滑动变阻器,L2亮度会发生变化,A符合题意;
B.该电路是串联电路,若灯泡L1断路,则整个电路断路,灯全都不亮,B不符合题意;
C.若滑动变阻器短路,则移动滑动变阻器不会引起灯亮度的变化,C不符合题意;
D.若滑动变阻器断路,则整个电路断路,灯全都不亮,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】若灯泡L1短路,则L1不亮,调节滑动变阻器,L2亮度会发生变化。
二、多选题
11.(2023九下·河西开学考)如图是某同学设计的部分家庭电路示意图,其中电器元件连接正确的是( )
A.空气开关 B.二孔插座
C.三孔插座 D.带开关的灯泡
【答案】A,B,C
【知识点】家庭电路的连接
【解析】【解答】A.空气开关是保险丝的升级替代品,装在干路上,在电路中电流过大时自动切断电路。空气开关还有失压保护功能,A符合题意;
B.两孔插座中,左孔与零线相连,右孔与火线相连,以便将用电器连入电路,B符合题意;
C.三孔插座中,左孔与零线相连,右孔与火线相连,中间孔接地线,C符合题意;
D.开关装在连接灯泡的零线上,当开关断开时,灯泡还与火线相连,接触灯泡会有触电危险。B不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】空气开关是保险丝的升级替代品,装在干路上;两孔插座中,左孔与零线相连,右孔与火线相连;三孔插座中,左孔与零线相连,右孔与火线相连,中间孔接地线;开关装在连接灯泡的火线上。
12.(2023九下·河西开学考)如图所示的电路中,电源电压不变。闭合开关S,滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数变大
B.电压表的示数变大
C.电压表示数与电流表A示数的比值变小
D.电压表示数与电流表A示数的乘积变大
【答案】A,C,D
【知识点】电路的动态分析
【解析】【解答】由图可知,滑动变阻器R1和电阻R2串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.当滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器接入电路的电阻变小,由电阻的串联可知电路的总电阻变小,根据 可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数变大,A符合题意;
B.电路中的电流变大,根据U=IR可知,电阻R2两端的电压变大,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端的电压变小,即V2的示数变小,B不符合题意;
C.电压表V1测电源电压,其示数不变,电流表A的示数变大,电压表 示数与电流表A示数的比值变小,C符合题意;
D.电压表V1测电源电压,其示数不变,电流表A的示数变大,电压表 示数与电流表A示数的乘积变大,D符合题意。
故答案为:ACD。
【分析】电压表与测量部分并联;电流表与测量部分串联;当滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器接入电路的电阻变小,由电阻的串联可知电路的总电阻变小,根据 可知,电路中的电流变大;滑动变阻器两端的电压变小。
13.(2023九下·河西开学考)如图所示,电源电压不变,为定值电阻,为滑动变阻器,闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为;当滑片P移动另一端点时,电流表示数为,此时的电功率为。下列说法正确的是( )
A.电源电压为
B.电阻的阻值为
C.滑动变阻器的最大阻值为
D.电路消耗的最小功率为
【答案】A,C
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】A.由图可知,两个电阻串联,闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为 ;当滑片P移动另一端点时,电流表示数为 ,由此可知,滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路中电流为 ,滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中电流为 ,由电源电压不变可得 ①
②
当滑片P移动另一端点时,电流表示数为 ,此时 的电功率为 ③
由③式解得,电源电压为 ④
A符合题意;
B.联立上面①④两式解得,电阻 的阻值为 ⑤
B不符合题意;
C.联立②④⑤三式解得,滑动变阻器 的最大阻值为
C符合题意;
D.滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中电流为 ,电路中电流最小,电路消耗的功率最小,最小功率为
D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】根据,可求出电源电压;根据及,可求出电阻;根据,可求出电阻;根据P=UI,可求出最小功率。
三、填空题
14.(2023九下·河西开学考)我国爱国诗人文天祥的《扬子江》中有“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”的诗句,磁针石是由于受到 的作用,所指的南方是地理的 (选填“南”或“北”)极附近。
【答案】地磁场;南
【知识点】地磁场
【解析】【解答】磁针石相当于今天的小磁针,之所以指南北是磁针石在地磁场中受到地磁场作用的结果。
古人研究磁的时候,发现小磁针总是指南北,于是就把指南的一端叫南极,指北的一端叫北极,后来发现磁针的指向与地理的南北有一定的夹角,所以磁针石所指的南方是地理南极附近。
【分析】磁针石在地磁场中受到地磁场作用;磁针石所指的南方是地理南极附近。
15.(2023九下·河西开学考)如图所示,由通电螺线管的磁感线方向可知,电流表的上端为 (选填“正”或“负”)接线柱;静止的小磁针的左端为 (选填“N”或“S”)极。
【答案】正;N
【知识点】安培定则;通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】磁体外部磁感线从磁体N极出来,回到S极。故通电螺线管的左端为N极,右端为S极。通电螺线管的左端为N极,根据安培定则可以判定螺线管正面的导线中的电流方向是向上的,电流由上向下流过电流表,故电流表上端为正接线柱。通电螺线管右端为S极,磁极相互吸引,故静止的小磁针的左端为N极。
【分析】磁体外部磁感线从磁体N极出来,回到S极;安培定则可以判定螺线管正面的导线中的电流方向是向上的,电流由上向下流过电流表,故电流表上端为正接线柱。
16.(2023九下·河西开学考)如图所示,有一种“能量收集船”通过破浪推动船体内侧的“工作臂”带动船内线圈切割磁感线,从而获得电能,并储存起来,该:“能量收集船”的发电原理是 现像,将 能转化为电能.
【答案】电磁感应;机械
【知识点】电磁感应
【解析】【解答】“工作臂”带动船内线圈切割磁感线,从而获得电能,由切割磁感线运动获得电能,是电磁感应现象,机械能转化为电能.
【分析】由切割磁感线运动获得电能,是电磁感应现象,机械能转化为电能。
17.(2023九下·河西开学考)两盏分别标有“6V 6W”和“6V 3W”的白炽灯泡甲和乙,它们灯丝的材料和长度相同,可知 灯泡的灯丝较粗;若将这两个灯泡串联在6V的电源上,则 灯泡更亮一些。(均选填“甲”或“乙”)(不计温度对灯丝电阻的影响)
【答案】甲;乙
【知识点】电功率的计算
【解析】【解答】由灯泡的铭牌可知,两灯泡的额定电压相等,甲灯的额定功率大于乙灯的额定功率,根据 有
可知甲、乙两灯的电阻大小关系为R甲因在材料和长度一定时,导体的电阻与横截面积有关,横截面积越大,电阻越小,所以,灯丝的材料和长度相同,可知甲灯泡的灯丝较粗。
两灯泡串联在6V的电源上时,因串联电路中各处的电流相等,所以,由P=I2R可知,因乙灯泡的电阻较大,乙灯泡的实际功率较大,乙灯泡更亮。
【分析】根据,可求出电阻,材料和长度一定时,导体的电阻与横截面积有关,横截面积越大,电阻越小;由P=I2R,可求出实际功率;实际功率越大,灯泡越亮。
18.(2022·天津)如图所示电路,电阻R1为3Ω,R2为1Ω。当开关S闭合后,通过电阻R1、R2的电流之比为 ,电压表V1、V2的示数之比为 。
【答案】;
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】当开关S闭合后,电压表内部比较大,相当于断路,去掉两电压表,发现电阻R1、R2串联,根据串联电路中电流处处相等,故通过电阻R1、R2的电流之比为。
根据去源法可知,电压表V1测量电阻R1的电压,电压表V2测量电源电压,设电流为I,则电阻R1两端的电压为
电压表V2测量电源电压,电源电压为
电压表V1、V2的示数之比为
【分析】在串联电路中,电流处处相等;各用电器的分压比等于电阻比。
19.(2021·西宁)如图所示,电源电压不变,电阻 , , 。当开关 闭合, 、 断开时,电流表的示数为0.1A,则电源电压为 V;整个电路的最大电功率为 W。
【答案】3;0.75
【知识点】欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】由图示知,当开关S1闭合,S2、S3断开时,电阻R1、R2串联在电路中,R3处于断路,据串联电路的特点知,电源电压U= I(R1+R2)=0.1A×(20Ω+10Ω)=3V
由图示知,当三个开关都闭合时,电阻R1、R3并联在电路中,R2被短路,此时电路的电阻最小,据 知,此时电路中的电功率最大为
【分析】理清元件的连接方式及电表的测量对象,根据欧姆定律求出电源的电压;根据分析计算电路的最大功率。
四、计算题
20.(2023九下·河西开学考)小明家新购置了一个额定功率为3200W的电热水龙头,如图经过测试正常工作时进水温度为20℃,出水温度为45℃,30s内的出水质量为0.8kg。已知,求:
(1)水吸收的热量;
(2)电热水龙头的热效率。
【答案】(1)解:水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.8kg×(45℃-20℃)=8.4×104J
答:水吸收的热量是8.4×104J
(2)解:消耗的电能为W=Pt=3200W×30s=9.6×104J
电热水龙头的加热效率为
答:电热水龙头的热效率是87.5%。
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)根据公式Q吸=cm(t末-t初),求出水吸收的热量;
(2)根据公式 W=Pt 及,可求出热效率。
五、实验题
21.(2023九下·河西开学考)小叶同学在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压保持不变,小灯泡额定电压为2.5V。请你完成下列内容。
(1)实验原理是 ;
(2)图中,有一根多余的导线,导致电路连接错误,请在这根导线上打“×”;
(3)图中的电路改正错误后,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P调至 端;(选填“A”或“B”)
(4)如图的正确电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是___________(填写字母)
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(5)如图的正确电路,闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图所示,为 V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图中滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为。
【答案】(1)P=UI
(2)
(3)B
(4)C
(5)1.5;A
【知识点】探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】(1)用电压表测小灯泡两端的电压,用电流表测小灯泡中的电流,利用公式P=UI计算电功率,实验原理是P=UI。
(2)图中电流表被短路,电流表串联在电路中,如图所示:
(3)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图可知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的B端。
(4)闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,电路为通路,说明电路中的电流过小,接下来应进行的操作是:移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故答案为:C。
(5)电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表示数是1.5V。
小灯泡额定电压为2.5V,电压表示数小于灯泡额定电压,要使灯泡正常发光,应向A移动滑动变阻器滑片,让滑动变阻器阻值变小,减小滑动变阻器两端电压,增大灯泡两端的电压,直到电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止。
【分析】(1)实验原理是P=UI;
(2)电流表串联在电路中;
(3)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处;
(4)闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,接下来应进行的操作是:移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光;
(5)看清电压表的分度值,结合对应刻度读数;电压表示数小于灯泡额定电压,要使灯泡正常发光,应向A移动滑动变阻器滑片,让滑动变阻器阻值变小。
22.(2023九下·河西开学考)小薛和小程同学在做“探究影响电磁铁磁性强弱因素”的实验时,提出以下猜想:
猜想一:电磁铁磁性强弱与通过线圈的电流有关;
猜想二:电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关;
猜想三:电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
为了验证猜想,他们准备的实验器材有:新干电池2节、相同的大铁钉若干、大头针若干、长导线1根、细线若干。用其中两个大铁钉绕成电磁铁A和B,电路如图所示。请你完成下列内容。
(1)实验中要通过观察电磁铁吸引大头针的 ,来判断电磁铁磁性的强弱;
(2)如图,将两个电磁铁的线圈串联,是为了验证猜想 ;(选填“一”、“二”或“三”)
(3)如图,把电磁铁A和B串联,闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片P,发现电磁铁A总能吸引更多的大头针,由此得出的结论是:当 、 相同时,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越 (选填“强”或“弱”);
(4)为了验证猜想三,小程用细线分别把2个、3个铁钉捆绑在一起,再用长导线分别缠绕铁钉6圈,制成电磁铁C和D,连成电路如图所示,通过比较得出,电磁铁磁性强弱与铁芯的形状 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)数目
(2)二
(3)电流;铁芯;强
(4)有关
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】(1)实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱,电磁铁吸引大头针数目越多,说明电磁铁磁性越强。
(2)由图可知,两只电磁铁是串联在电路中的,铁芯相同,通过它们的电流是相同的,它们线圈的匝数是不同的,因此,本实验研究的是电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系,是为了验证猜想二。
(3)把电磁铁A和B串联,图中电流大小相同,铁芯相同,电磁铁A线圈的匝数较多,电磁铁吸引的大头针较多,电磁铁的磁性较强,所以可以得出的结论是电流相同,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强。
(4)用细线分别把2个、3个铁钉捆绑在一起,再用长导线分别缠绕铁钉6圈,制成电磁铁C和D,两个电磁铁串联,通过两个电磁铁的电流相等,线圈的匝数相同,铁芯的形状不同,电磁铁D铁钉较多,吸引大头针较多,说明电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
【分析】(1)实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱;
(2)通过它们的电流是相同的,它们线圈的匝数是不同的,因此,本实验研究的是电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系;
(3)电流相同,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强;
(4)电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
六、计算题
23.(2023九下·河西开学考)随着汽车的普及,车载电饭煲开始得到应用,如图,人们能够在车内随时随地做饭而不受场地的限制,更好满足了旅游个性化要求。如图是某品牌车载电饭煲简化后的电路原理图,直流电源的电压为12V,、均为电热丝。当只闭合时是保温挡,功率为120W;当、都闭合时为加热挡,功率为300W。求:
(1) 的阻值;
(2)在保温挡时,的电功率。
【答案】(1)解:如图,当只闭合 时, 、 串联,是保温挡,当 、 都闭合时,R2被短路,电路中只有R1,为加热挡,功率为300W, 的阻值
答: 的阻值为0.48Ω;
(2)解:当只闭合 时, 、 串联,是保温挡,电路中的电流
低温档时R1的功率
在保温挡时, 的电功率
答:在保温挡时, 的电功率为72W。
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)根据公式,可求出电阻;
(2)根据公式P=I2R,可求出电功率。
七、实验题
24.(2023九下·河西开学考)现有一个电压约为18V的电源(电压保持不变),一个量程为0~1A的电流表,两个阻值已知的电阻,,开关和导线若干。请合理选择器材设计实验,比较精确地测出约为的未知电阻的阻值。要求:
(1)在虚线框内画出实验电路图;
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;写出待测电阻的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
【答案】(1)
(2)解:电学实验的首要步骤是按图连接电路。先是利用开关控制电路,使 与 串联,测出此时电路中的电流为 ,则电源电压为
再利用开关控制电路,使 与 串联,测出此时电路中的电流为 ,则电源电压为
因为电源电压不变,有
解得
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1)将两个已知电阻分别与待测电阻串联在电源上,分别测出电路中的电流,根据电源电压不变、电源电压等于电流与两个导体电阻和的积计算出待测电阻的阻值。设计电路如下:
【分析】(1)将两个已知电阻分别与待测电阻串联在电源上;
(2)根据I1(R1+Rx)=I2(R2+Rx),补充实验步骤,求出表达式。
八、计算题
25.(2023九下·河西开学考)小明用图所示电路研究电功率和电流的关系,绘制了定值电阻、滑动变阻器的功率与电流的图像甲和乙,如图所示,求:
(1) 的阻值;
(2)当电流表示数为时,滑动变阻器消耗的功率。
【答案】(1)解:两电阻串联,电压表测R1的电压,电流表测电路的电流,当变阻器的滑片移动到最左端时,变阻器连入电路的电阻为0,电路为R1的简单电路,根据 可知R1的功率最大,由右图可知,此时电路的最大电流为4I0,R1的最大功率为P0,根据P=I2R可知,R1的阻值大小为
答: 的阻值为 ;
(2)解:在(1)中,当变阻器的滑片移动到最左端时,电压表示数即电源电压,根据P=UI可知,电源电压为
当电流表示数为 时,由欧姆定律可知R1的电压为
根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为
电流表示数为 时,滑动变阻器 消耗的功率为
答:当电流表示数为 时,滑动变阻器 消耗的功率 。
【知识点】电功率的计算
【解析】【分析】(1)根据公式,可求出电阻;
(2)根据公式P=UI,可求出电功率。
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