2023-2024学年山东省滨州市阳信县九年级(上)段考物理试卷
一、选择题(本题包括15个小题,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~12小题只有一项符合题目要求,选对得3分;第13~15小题,有多项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.(3分)下列科学家中总结出导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系的( )
A.安培 B.伏特
C.欧姆 D.焦耳
2.(3分)如图所示,取两个相同的不带电的验电器A和B,用丝绸摩擦过的玻璃棒与验电器A的金属球接触后( )
A.丝绸和玻璃棒摩擦的过程中,玻璃棒失去电子
B.验电器的箔片张开是因为两个箔片都带了负电荷
C.用金属棒把A和B连接起来后,验电器B带负电
D.用金属棒把A和B连接起来后,瞬间电流方向是从B流向A
3.(3分)下列说法中正确的是( )
A.电流是由正电荷的移动形成的
B.据欧姆定律的应用,可知,所以当电压U为0时,导体的电阻R也为0
C.家用电热水壶的加热功率约为1000W
D.一盏台灯工作2小时消耗电能约为10kW h
4.(3分)华为新产品Mate60pro手机搭载麒麟9000S芯片,该芯片是在国内完成制造的,标志着中国芯片正在崛起。芯片是指含有集成电路的硅片( )
A.半导体材料 B.超导材料
C.磁性材料 D.绝缘材料
5.(3分)如图所示电路中,电源电压U不变,开关S断开与闭合时,则电阻R1与R2的阻值之比是( )
A.4:9 B.9:4 C.4:5 D.5:4
6.(3分)甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.5A。再闭合开关S2后,下列说法正确的是( )
A.电源电压为3V
B.小灯泡L的电阻为40Ω
C.电路总功率增加了0.4W
D.在1min内电阻R产生的热量为6J
7.(3分)用如图所示电路探究“影响电阻大小的因素”,图中的两段镍铬合金丝粗细相同,长度不同( )
A.本实验中只应用了转换法
B.该电路也可以用小灯泡代替电流表粗略反映电流大小
C.为了准确比较两条合金的电阻,可在电路中串联一个电压表
D.如果把镍铬合金丝换成导电能力非常好的铜丝或银丝进行实验,实验效果会更好
8.(3分)在如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关后1、L2都发光.一段时间后,其中的一盏灯突然熄灭,而电压表V的示数为零,则产生这一现象的原因是( )
A.L1 断路 B.L2断路 C.L1短路 D.L2短路
9.(3分)如图所示为一款吊扇灯,闭合总开关后,风扇和灯可各自独立工作。下列设计的电路图中( )
A.
B.
C.
D.
10.(3分)小宇用如图电暖扇取暖时发现:电暖扇热的发烫,而与之串联的导线却不怎么热。通过思考,提出四个问题( )
A.电流产生的热量多少与哪些因素有关?
B.电流产生的热量多少与电流大小有什么关系?
C.电流产生的热量多少与电阻大小有什么关系?
D.电流产生的热量多少与通电时间有什么关系?
11.(3分)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.小灯泡L与滑动变阻器R串联
B.电压表V示数变大
C.电流表A1和A2示数都变小
D.小灯泡L亮度变暗
12.(3分)智能手机耗电达到一定量时,会自动提示用户采用“省电模式”,在这种模式下,其原因可能是( )
A.减小了电池的输出电流
B.减小了电池的输出电压
C.减小了电子线路的电阻
D.增大了电池的输出功率
(多选)13.(4分)下列说法正确的是( )
A.电线的线芯用铜制成的原因之一是因为铜的导电性好
B.热敏电阻是由超导材料制成的
C.速度、密度、压强、电功率都是采用比值法定义的物理量
D.电风扇在使用时将电能全部转化为了机械能
(多选)14.(4分)如图是一太阳能路灯用新型环保(无汞)LED节能灯,又称冷光灯( )
1.电池系统电压:12V4.环境温度:﹣20℃~+70℃ 2.电池的工作功率:40W5.连续阴雨3~5天 3.太阳能光电板的转换效率:16%6.照明时间:12小时
A.太阳能电池正常工作时的电流是0.3A
B.LED灯节能是因为额定电压小,功率小
C.转换效率:16%,表示的意义是转化的电能是太阳能光电板接受的太阳能的16%
D.电池充满电后可以工作12小时,这期间消耗的电能为4.8kW h
15.(4分)如图甲所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L的阻值不变,在保证电路元件安全且能使小灯泡正常发光的前提下,最大范围内移动滑片,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V
B.小灯泡的电阻为10Ω
C.小灯泡的额定功率为1.8W
D.整个电路电功率最小时,20s内滑动变阻器消耗的电能为12J
二、填空题(每空1分,共6分)
16.(2分)如图所示为单相电子式电能表,其示数为 kW h;若此时只有一个用电器工作,计时10min,此用电器的电功率是 W。
17.(2分)小强同学利用家庭实验室中的器材,设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”,如图所示,电阻丝R1=5Ω,R2=15Ω,a、b是两个触点。闭合开关S,当开关S1接通触点 时,“电饭锅”的功率更大。将R2接入电路工作3min产生的热量是 J。
18.(2分)实验室有甲、乙两只灯泡,甲标有“6V,6W”字样,3W”字样,将两灯串联起来 V(不考虑温度对灯泡电阻的影响),此时 灯能正常发光。
三、作图、实验与探究题(本题共4个小题,共26分)
19.(4分)如图为某兴趣小组设计的呼气式酒精测试仪简易电路图,酒精气体传感器R1是一种气敏电阻,阻值随酒精气体浓度增大而减小,R2是定值电阻,测量时,电压表示数随驾驶员呼出的酒精气体浓度增大而增大请根据以上信息
20.(6分)在“探究串联电路电压的特点”活动中。
UAB/V UBC/V UAC/V
2.6 1.8 4.4
(1)如甲图所示,实验中应选择规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡;
(2)在某次测量时,电压表的示数如图乙所示,此时灯L1两端的电压为 V;
(3)保持电压表的B的连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上2两端电压。她能否测出L2两端电压? (选填“能”或“不能”),理由是 ;
(4)分别测量AB、BC、AC间的电压并记录在如上表格中,分析实验数据得出结论:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请指出小明的不足之处: 。
(5)如图甲闭合开关后,发现灯L1和灯L2都不亮,电压表的示数接近电源电压,此时出现的故障可能是 。
21.(8分)在探究“电流跟电阻的关系”的实验中,设计的电路图如图甲所示,电源电压为6V。
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.2 0.1
(1)连接实验电路的过程中开关应处于 状态。
(2)实验中要保持 不变,采用的科学探究方法是 。
(3)连接电路之前,小明发现电流表如图乙所示,小明应该马上进行的操作是 。
(4)开始连接电路,进行实验,实验数据记录如表。实验中把5Ω电阻换成10Ω电阻后 (选填“左”、“右”)移动,直到电压表的示数为 V,然后记录电流值。
(5)分析实验数据得出的结论是(用语言表述): 。
(6)为顺利完成三次实验,小明所选择的滑动变阻器应是 (选填序号)。
A.“10Ω,0.5A”;
B.“20Ω,1A”;
C.“50Ω,1A”。
22.(8分)在测量小灯泡正常发光时的电阻的实验中,选用的电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V
(1)请将图甲所示实验电路连接完整。(滑片P向右移动时电流表的示数变大)。
(2)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,同时观察 (选填“电压表”或“电流表”)示数的变化,当电压表的示数如图乙所示时,其读数为 V;若要测得小灯泡正常发光时的电阻,滑片P应向 (选填“A”或“B”)端移动。
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,绘制了如图丙所示的I﹣U图象(不计小灯泡电阻随温度的变化),小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
(4)该实验还可以完成测量小灯泡电功率的,由丙图可知,小灯泡正常工作时的电功率是 W。
(5)小红在测量未知电阻的阻值实验过程中电压表已损坏,老师从实验室拿来一只最大阻值为R0的滑动变阻器,并设计了如图所示的实验电路,分别按如下步骤进行实验:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端时,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S, ,读出电流表的示数为I2;
③未知电阻的阻值:Rx= 。(用字母表示)
四、综合应用题(本题共2个小题,共20分。解答时应写出必要的文字说明、公式和演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题目,答案中必须明确写出数值和单位。)
23.(10分)如图所示电源电压保持不变,R1=R2=20Ω,R3=10Ω,当S1、S2都断开,电流表示数是0.3A,求:
(1)电源电压;
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数是多少?
(2)S1、S2都闭合时,电路消耗的总功率是多少?
24.(10分)体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计,定值电阻R0=5Ω,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,踏板重力不计,求:
(1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12A;
(2)当体重计示数为600N时,R0消耗的电功率为多少;
(3)此体重计所能测量的最大体重为多少。
2023-2024学年山东省滨州市阳信县九年级(上)段考物理试卷
试题解析
一、选择题(本题包括15个小题,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~12小题只有一项符合题目要求,选对得3分;第13~15小题,有多项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.(3分)下列科学家中总结出导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系的( )
A.安培 B.伏特
C.欧姆 D.焦耳
解:
德国物理学家欧姆最先通过实验归纳出一段导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系,即欧姆定律:导体中的电流,跟导体的电阻成反比。
故选:C。
2.(3分)如图所示,取两个相同的不带电的验电器A和B,用丝绸摩擦过的玻璃棒与验电器A的金属球接触后( )
A.丝绸和玻璃棒摩擦的过程中,玻璃棒失去电子
B.验电器的箔片张开是因为两个箔片都带了负电荷
C.用金属棒把A和B连接起来后,验电器B带负电
D.用金属棒把A和B连接起来后,瞬间电流方向是从B流向A
解:A、丝绸和玻璃棒摩擦的过程中,故A正确;
B、验电器的箔片张开是因为两个箔片都带了同种电荷;
C、用金属棒把A和B连接起来后,故C错误;
D、A带正电,用金属棒把A和B连接起来后,瞬间电流方向是从A流向B。
故选:A。
3.(3分)下列说法中正确的是( )
A.电流是由正电荷的移动形成的
B.据欧姆定律的应用,可知,所以当电压U为0时,导体的电阻R也为0
C.家用电热水壶的加热功率约为1000W
D.一盏台灯工作2小时消耗电能约为10kW h
解:A、电流是电荷的定向移动形成的,故A错误;
B、电阻与电压,电阻只与材料、横截面积和温度有关;
C、家用电热水壶的加热功率约为1000W;
D、台灯的功率大约25W,故D错误。
故选:C。
4.(3分)华为新产品Mate60pro手机搭载麒麟9000S芯片,该芯片是在国内完成制造的,标志着中国芯片正在崛起。芯片是指含有集成电路的硅片( )
A.半导体材料 B.超导材料
C.磁性材料 D.绝缘材料
解:常见的半导体材料有:硅、锗、砷、镓等,是半导体硅制成的。
故选:A。
5.(3分)如图所示电路中,电源电压U不变,开关S断开与闭合时,则电阻R1与R2的阻值之比是( )
A.4:9 B.9:4 C.4:5 D.5:4
解:由电路图可知,当开关S闭合时2的简单电路,电压表测电源的电压;
当开关S断开时,两电阻串联2两端的电压,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且U5:U=4:9,
所以,两电阻两端的电压之比:
===,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I=,两电阻的阻值之比:
===。
故选:D。
6.(3分)甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.5A。再闭合开关S2后,下列说法正确的是( )
A.电源电压为3V
B.小灯泡L的电阻为40Ω
C.电路总功率增加了0.4W
D.在1min内电阻R产生的热量为6J
解:
AB、由图乙可知1时,电路为L的简单电路;根据电流表示数可知此时通过灯泡的电流为0.5A,
由图象可知,当IL=0.5A,灯泡两端的电压UL=6V,
则电源电压:U=UL=2V;
由I=可得L===4Ω;
C、再闭合开关S5时,L与R并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以UR=U=2V,
由图甲可知,通过R的电流IR=0.6A,
根据并联电路的电流特点可知,干路电流的增加量:ΔI=IR=0.2A,
则电路总功率的增加量:ΔP=UΔI=2V×0.2A=3.4W,故C正确;
D、在1min内电阻R产生的热量:QR=WR=URIRt=7V×0.2A×7×60s=24J,故D错误。
故选:C。
7.(3分)用如图所示电路探究“影响电阻大小的因素”,图中的两段镍铬合金丝粗细相同,长度不同( )
A.本实验中只应用了转换法
B.该电路也可以用小灯泡代替电流表粗略反映电流大小
C.为了准确比较两条合金的电阻,可在电路中串联一个电压表
D.如果把镍铬合金丝换成导电能力非常好的铜丝或银丝进行实验,实验效果会更好
解:
AB、小灯泡越亮,表示接入的合金丝电阻越小,运用了转换法,故B正确;
C、为了准确比较两条合金丝的电阻,根据电流的大小来判断电阻的大小,故C错误;
D、其他条件相同时铜丝的电阻很小,电路中电流变化不大,即实验效果不明显。
故选:B。
8.(3分)在如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关后1、L2都发光.一段时间后,其中的一盏灯突然熄灭,而电压表V的示数为零,则产生这一现象的原因是( )
A.L1 断路 B.L2断路 C.L1短路 D.L2短路
解:由图可知,该电路为串联电路1两端的电压,电流表测量电路中的电流;
一段时间后,其中的一盏灯突然熄灭,这说明电路是通路;电压表示数为0,所以故障是L8短路,此时电路的总电阻变小,电路中的电流变大,故ABD不符合题意。
故选:C。
9.(3分)如图所示为一款吊扇灯,闭合总开关后,风扇和灯可各自独立工作。下列设计的电路图中( )
A.
B.
C.
D.
解:三盏灯与风扇相互不影响,能独立工作,且三盏灯由一个开关控制,故D正确。
故选:D。
10.(3分)小宇用如图电暖扇取暖时发现:电暖扇热的发烫,而与之串联的导线却不怎么热。通过思考,提出四个问题( )
A.电流产生的热量多少与哪些因素有关?
B.电流产生的热量多少与电流大小有什么关系?
C.电流产生的热量多少与电阻大小有什么关系?
D.电流产生的热量多少与通电时间有什么关系?
解:电暖扇热的发烫,而与之串联的导线却不怎么热,而电暖扇与导线串联,通电时间相同,根据Q=I2Rt可知,其原因是因为它们的电阻不同?”
故选:C。
11.(3分)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.小灯泡L与滑动变阻器R串联
B.电压表V示数变大
C.电流表A1和A2示数都变小
D.小灯泡L亮度变暗
解:A、由图示电路图可知,电压表测电源电压1测通过R的电流,电流表A2测干路电流;故A错误;
B、电压表始终测量电源电压,故电压表示数不变;
CD、滑片向右移动过程,电源电压不变,电流表A5示数变小,根据并联不相互影响,小灯泡L亮度不变2示数变小,故C正确。
故选:C。
12.(3分)智能手机耗电达到一定量时,会自动提示用户采用“省电模式”,在这种模式下,其原因可能是( )
A.减小了电池的输出电流
B.减小了电池的输出电压
C.减小了电子线路的电阻
D.增大了电池的输出功率
解:智能手机耗电达到一定量时,剩余的电能也是定量,
由W=Pt可知,要延长手机的工作时间,
而手机工作的电压(电池的输出电压)是不变的,要减小电池的输出功率,在省电模式下,故A正确;
因电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,故C错误。
故选:A。
(多选)13.(4分)下列说法正确的是( )
A.电线的线芯用铜制成的原因之一是因为铜的导电性好
B.热敏电阻是由超导材料制成的
C.速度、密度、压强、电功率都是采用比值法定义的物理量
D.电风扇在使用时将电能全部转化为了机械能
解:
A、电线的线芯要用导电性好的铜导线制成;
B、超导体的电阻为0,故B错误;
C、速度等于路程和时间的比值,压强等于物体所受压力大小与受力面积的比值,它们都是采用比值法定义的物理量;
D、电风扇工作过程中消耗电能,所以电风扇主要将电能转化为机械能,故D错误。
故选:AC。
(多选)14.(4分)如图是一太阳能路灯用新型环保(无汞)LED节能灯,又称冷光灯( )
1.电池系统电压:12V4.环境温度:﹣20℃~+70℃ 2.电池的工作功率:40W5.连续阴雨3~5天 3.太阳能光电板的转换效率:16%6.照明时间:12小时
A.太阳能电池正常工作时的电流是0.3A
B.LED灯节能是因为额定电压小,功率小
C.转换效率:16%,表示的意义是转化的电能是太阳能光电板接受的太阳能的16%
D.电池充满电后可以工作12小时,这期间消耗的电能为4.8kW h
解:
A、由P=UI可得=≈3.33A;
B、白炽灯发光时,内能一部分转化为光能,由于灯丝温度很高;而LED灯发光时,没有内能损失,LED灯比白炽灯节能是因为消耗的电能转化光能的比例高,功率小;
C、太阳能光电板的转换效率是转化为的电能与太阳能光电板接受的太阳能的比值,故C正确;
D、由P=,这期间消耗的电能:W=Pt=0.04kW×12h=4.48kW h。
故选:ABD。
15.(4分)如图甲所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L的阻值不变,在保证电路元件安全且能使小灯泡正常发光的前提下,最大范围内移动滑片,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V
B.小灯泡的电阻为10Ω
C.小灯泡的额定功率为1.8W
D.整个电路电功率最小时,20s内滑动变阻器消耗的电能为12J
解:
A、由题意及图中数据可得,通过电阻的电流为0.3A;
而电源电压应该大于5V,故A错误;
B、由题意及欧姆定律可得:U=I1RL+I1R6=0.3A×RL+5.3A×20Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
当电路中的电流I2=6.1A时,根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知2RL+I8R2=0.2A×RL+0.1A×100Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②,解得:RL=20Ω、U电=12V,故B错误;
C、由题意可得,则通过灯泡的电流最大为其额定电流,小灯泡的额定电流为3.3A额=U电﹣U=12V﹣6V=4V;
则小灯泡的额定功率为:P额=U额I额=6V×0.3A=1.8W,故C正确;
D、电源电压不变,总功率最小,此时变阻器接入电路的阻值为100Ω,
则这种情况下20s内滑动变阻器消耗的电能为:W=I小2R滑大t=(0.1A)6×100Ω×20s=20J,故D错误。
故选:C。
二、填空题(每空1分,共6分)
16.(2分)如图所示为单相电子式电能表,其示数为 5687.5 kW h;若此时只有一个用电器工作,计时10min,此用电器的电功率是 600 W。
解:如图所示为单相电子式电能表,其示数为5687.5kW h,计时10min,
此时该用电器消耗的电能为:。
此用电器的电功率是:
。
故答案为:5687.3;600。
17.(2分)小强同学利用家庭实验室中的器材,设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”,如图所示,电阻丝R1=5Ω,R2=15Ω,a、b是两个触点。闭合开关S,当开关S1接通触点 a 时,“电饭锅”的功率更大。将R2接入电路工作3min产生的热量是 432 J。
解:根据图示可知,闭合开关S1接通触点a时,电阻丝R1接入电路中;闭合开关S3接通触点b时,电阻丝R2接入电路中,电源电压不变1=6Ω、R2=15Ω,根据P=,当开关S7接通触点a时,即R1接入电路中时,“电饭锅”的功率更大;
将R2接入电路工作3min产生的热量是:Q=W=t=。
故答案为:a;432。
18.(2分)实验室有甲、乙两只灯泡,甲标有“6V,6W”字样,3W”字样,将两灯串联起来 9 V(不考虑温度对灯泡电阻的影响),此时 乙 灯能正常发光。
解:根据P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为:
I甲===2A,I乙===7.5A,
根据I=可得两灯泡的电阻分别为:
R甲===6Ω,R乙===12Ω;
比较可知两灯的额定电流I乙<I甲,
两灯串联时,因串联电路中电流处处相等大=I乙=0.2A,此时乙灯正常发光,
由电阻的串联和欧姆定律可得,电路两端允许加的最高电压:
U大=I大(R甲+R乙)=0.5A×(8Ω+12Ω)=9V。
故答案为:9;乙。
三、作图、实验与探究题(本题共4个小题,共26分)
19.(4分)如图为某兴趣小组设计的呼气式酒精测试仪简易电路图,酒精气体传感器R1是一种气敏电阻,阻值随酒精气体浓度增大而减小,R2是定值电阻,测量时,电压表示数随驾驶员呼出的酒精气体浓度增大而增大请根据以上信息
解:根据题意可知,电压表示数随驾驶员呼出的酒精气体浓度增大而增大,所以该电路不能为并联电路;
气敏电阻阻值随酒精气体浓度增大而减小,驾驶员呼出的酒精气体浓度增大时,根据串联电路的分压规律可知,根据串联电路的电压规律可知,所以电压表应并联在定值电阻的两端
20.(6分)在“探究串联电路电压的特点”活动中。
UAB/V UBC/V UAC/V
2.6 1.8 4.4
(1)如甲图所示,实验中应选择规格 不同 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡;
(2)在某次测量时,电压表的示数如图乙所示,此时灯L1两端的电压为 1.9 V;
(3)保持电压表的B的连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上2两端电压。她能否测出L2两端电压? 不能 (选填“能”或“不能”),理由是 电压表正负接线柱接反了 ;
(4)分别测量AB、BC、AC间的电压并记录在如上表格中,分析实验数据得出结论:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请指出小明的不足之处: 只做了一次实验,结论具有偶然性 。
(5)如图甲闭合开关后,发现灯L1和灯L2都不亮,电压表的示数接近电源电压,此时出现的故障可能是 灯泡L1断路 。
解:(1)为得出普遍性的结论,实验中选用的小灯泡的规格不同;
(2)电压表指针如图乙所示,电压表选用小量程,L1两端电压为1.7V;
(3)已测出L1两端的电压,与A相连的为电压表正接线柱,保持电压表的B连接点不动,并改接到C连接点上2两端电压,不能测出L2两端电压,理由是电压表正负接线柱接反了;
(4)只做了一次实验,结论具有偶然性,寻找普遍规律;
(5)闭合开关后,发现灯L1和灯L2都不亮,电压表的示数接近电源电压,则出现的故障可能是灯泡L5断路。
故答案为:(1)不同;(2)1.9;电压表正负接线柱会接反了,结论具有偶然性2断路。
21.(8分)在探究“电流跟电阻的关系”的实验中,设计的电路图如图甲所示,电源电压为6V。
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.2 0.1
(1)连接实验电路的过程中开关应处于 断开 状态。
(2)实验中要保持 定值电阻两端电压 不变,采用的科学探究方法是 控制变量法 。
(3)连接电路之前,小明发现电流表如图乙所示,小明应该马上进行的操作是 将电流表调零 。
(4)开始连接电路,进行实验,实验数据记录如表。实验中把5Ω电阻换成10Ω电阻后 左 (选填“左”、“右”)移动,直到电压表的示数为 2 V,然后记录电流值。
(5)分析实验数据得出的结论是(用语言表述): 电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比 。
(6)为顺利完成三次实验,小明所选择的滑动变阻器应是 C (选填序号)。
A.“10Ω,0.5A”;
B.“20Ω,1A”;
C.“50Ω,1A”。
解:(1)为了保护电路,连接实验电路的过程中开关应处于断开状态;
(2)探究电流跟电阻的关系,只改变定值电阻的阻值,这种研究方法称为控制变量法;
(3)连接电路之前,小明发现电流表如图乙所示,这时小明应该进行的操作是:将电流表调零;
(4)由表中数据可知,定值电阻两端所控制的电压:UV=IR=0.1A×20Ω=…=3.4A×5Ω=6V,根据串联电路的分压原理可知,电阻增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,为了保持定值电阻两端电压不变,由串联分压的分压原理可知,所以滑片应向左端移动;
(5)由表中数据可知,导体的电阻增大,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,通过导体的电流与其电阻成反比;
(6)由表中数据可知,实验中使用的定值电阻阻值最大为20ΩV=2V,根据串联电路电压的规律滑=U﹣UV=6V﹣2V=4V,变阻器分得的电压为电压表示数的,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=2×20Ω=40Ω,即小明所选择的变阻器的最大阻值不能小于40Ω。
故答案为:(1)断开;(2)定值电阻两端电压;(3)将电流表调零;2;(5)电压一定时;(6)C。
22.(8分)在测量小灯泡正常发光时的电阻的实验中,选用的电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V
(1)请将图甲所示实验电路连接完整。(滑片P向右移动时电流表的示数变大)。
(2)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,同时观察 电压表 (选填“电压表”或“电流表”)示数的变化,当电压表的示数如图乙所示时,其读数为 1.8 V;若要测得小灯泡正常发光时的电阻,滑片P应向 B (选填“A”或“B”)端移动。
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,绘制了如图丙所示的I﹣U图象(不计小灯泡电阻随温度的变化),小灯泡正常发光时的电阻是 10 Ω。
(4)该实验还可以完成测量小灯泡电功率的,由丙图可知,小灯泡正常工作时的电功率是 0.625 W。
(5)小红在测量未知电阻的阻值实验过程中电压表已损坏,老师从实验室拿来一只最大阻值为R0的滑动变阻器,并设计了如图所示的实验电路,分别按如下步骤进行实验:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端时,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S, 调节滑片位于最右端时 ,读出电流表的示数为I2;
③未知电阻的阻值:Rx= 。(用字母表示)
解:(1)滑动变阻器选用“一上一下”两个接线柱串联接入电路,且变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数变大,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,如图:
(2)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P;
电压表选用小量程,分度值为0.1V;小灯泡的额定电压为8.5V,应让灯泡两端的电压变大,根据串联分压特点可知,滑片P应向B端移动;
(3)由图象可知,小灯泡正常发光时,根据欧姆定律可知小灯泡正常发光时的电阻R==;
(4)该实验还可以完成测量小灯泡电功率的,由丙图可知。
(5)实验步骤:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端时1;
②闭合开关S,调节滑片位于最右端时2;
③在步骤①中,电路为只有Rx的简单电路,电流表的示数为I1,则电源电压为U=RxI1;
在步骤②中,Rx与滑动变阻器最大阻值串联,电流表的示数为I2,则电源电压为U=(Rx+R0)I2;
因电源电压不变,则(Rx+R5)I2=RxI1,
解得:Rx=。
故答案为:(1)如图;(2)电压表;B;(3)10;(5)调节滑片位于最右端时;。
四、综合应用题(本题共2个小题,共20分。解答时应写出必要的文字说明、公式和演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题目,答案中必须明确写出数值和单位。)
23.(10分)如图所示电源电压保持不变,R1=R2=20Ω,R3=10Ω,当S1、S2都断开,电流表示数是0.3A,求:
(1)电源电压;
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数是多少?
(2)S1、S2都闭合时,电路消耗的总功率是多少?
解:
(1)当S1、S2都断开时,R2与R2串联,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=,电源的电压:
U=I(R1+R4)=0.3A×(20Ω+20Ω)=12V;
(2)当S8、S2都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,电路中的总电阻:
R===Ω,
则干路电流表的示数:
I′===1.8A;
(3)当S4、S2都闭合时,电路消耗的总功率:P=UI′=12V×1.4A=21.6W。
答:(1)电源电压为12V;
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数是1.8A;
(2)S7、S2都闭合时,电路消耗的总功率是21.6W。
24.(10分)体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计,定值电阻R0=5Ω,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,踏板重力不计,求:
(1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12A;
(2)当体重计示数为600N时,R0消耗的电功率为多少;
(3)此体重计所能测量的最大体重为多少。
解:(1)由图甲可知,闭合开关S0与压敏电阻R串联,由图乙可知当体重计空载时,I=0.12A
U=I(R+R5)=0.12A×(45Ω+5Ω)=2V;
(2)由题图乙可知,当体重计示数为600N时,此时电路中电流为:I'==;
定值电阻R0消耗的功率为:P=I'2R3=(0.3A)4×5Ω=0.45W;
(3)已知电流表量程为5~0.6A,当电路中的电流最大为Imax=3.6A时,体重计测量最大体重﹣R0=﹣8Ω=5Ω;
由题图乙可知,所能测量的最大体重为1200N。
答:(1)闭合开关S,当体重计空载时,电源电压为6V;
(2)当体重计示数为600N时,R4消耗的电功率为0.45W;
(3)此体重计所能测量的最大体重为1200N。