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(时间:80分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共7小题,每小题3分,共21分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.一本物理课本从桌面掉到地上,其重力做功约为( B )。
A.0.2 J B.2 J
C.20 J D.200 J
2.使用机械做功时,下列说法正确的是( A )。
A.功率大的机器做功一定快
B.机器用时少,功率一定大
C.功率小的机器做功不一定慢
D.机器做功越少,功率一定越小
3.以下场景中属于热传递改变内能的是( A )。
4.水的比热容较大,人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务,下列事例中与它的这一特性无关的是( B )。
A.让流动的热水流过散热器取暖
B.夏天在海里游泳出来会感觉凉爽
C.汽车发动机用循环水冷却
D.冬季,晚上向稻田里放水,以防冻坏秧苗
5.以下有关静电现象的解释不正确的是( C )。
A.甲图中两个轻质小球互不接触,a、b都带电,且带有同种电荷
B.乙图中与毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,是因为毛皮上的电子转移到了橡胶棒上
C.丙图中用带有绝缘柄的金属棒把带正电的A和不带电的B连接起来的瞬间,正电荷沿金属棒从A移动到B
D.丁图中油灌车尾部总装有一条拖在地上的铁链,主要是为了将产生的静电转移到大地
6.如图所示,滑片P向b端滑动,连入电路的电阻变大的是( B )。
A B
C D
7.(2025·河源一模)灯泡L1“6 V 6 W”和L2“6 V 3 W”的电流和两端电压的关系曲线如图甲所示,现将其按图乙所示电路连接,闭合开关,灯泡L2恰好正常发光,下列说法正确的是( D )。
A.灯泡L1的电流为1 A
B.灯泡L2的电阻为6 Ω
C.电压表示数为6 V
D.灯泡L1的功率为1 W
二、填空题(本大题共7小题,每空1分,共21分)
8.藕粉圆子是盐城的传统美食,小王在家煮藕粉圆子时,他先把2 kg、温度为20 ℃的水倒入燃气灶上的锅中加热,这是通过 的方式增加了水的内能。当水温升高到30 ℃时,水吸收的热量为 J,用天然气煮比用木材消耗的质量小,是因为天然气的 比木材大。[c水=4.2×103/(kg·℃)]
【解析】(1)水吸收热量,温度升高,是通过热传递增加了水的内能。
(2)当水温升高到30 ℃时,水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(30 ℃-20 ℃)=8.4×104 J。
(3)用天然气和木材将相同质量的水烧开,需要燃烧的天然气较少,说明完全燃烧相同质量的天然气和木材放出的热量不同,天然气放出的热量更多,这是因为天然气的热值比木材大。
【答案】热传递 8.4×104 热值
9.为关爱残疾人,许多台阶的边上配有残疾人通道,它相当于简单机械中的 。小李用200 N的力,沿平行通道的方向将坐在轮椅上的爷爷推上高1.5 m的台阶,已知通道总长6 m,爷爷和轮椅总重700 N。此过程中,小李利用通道做的有用功为 J,通道的机械效率为 %。
【解析】(1)为残疾人建立的专用通道实际上是简单机械的一种,即斜面,使用斜面可以省力。
(2)通过通道克服重力做的有用功
W有用=Gh=700 N×1.5 m=1 050 J。
(3)推力做的总功
W总=FL=200 N×6 m=1 200 J,
通道的机械效率
η=×100%=×100%=87.5%。
【答案】斜面 1 050 87.5%
10.在水果中平行插入两片不同金属制成的极板,就组成了一个水果电池。如图甲所示,几个水果电池提供的电力足以点亮一排发光二极管。
(1)图甲中的“水果”在这里扮演了电源的角色,它为发光二极管提供了 ,各水果电池之间是 (选填“串联”或“并联”)的。
(2)如图乙所示,将电压表接在西红柿电池两端,指针向右偏转一定角度,则金属片B是这个电池的 极。
【解析】(1)图甲中的“水果”在这里扮演了电源的角色,它为发光二极管提供了电压;由图可知,电流只有一条路径,各水果之间是串联的。
(2)如图乙所示,将电压表接在西红柿电池两端,指针向右偏转一定角度,则金属片B是这个电池的正极,因为电压表的正接线柱接在靠近电源正极的那一端。
【答案】(1)电压 串联 (2)正
11.如图所示,电源电压恒定,当开关S1闭合、S2断开时,电压表的示数为1.8 V;当S1断开、S2闭合时,电压表的示数为3 V,则灯L1两端的电压为 V,灯L2两端电压为 V;若S1、S2均闭合,则灯L2发生的故障是 (选填“断路”或“短路”)。
【解析】当开关S1闭合、S2断开时,两灯串联,电压表测量L1两端的电压,电压表的示数为1.8 V,则L1两端的电压为1.8 V;当S1断开、S2闭合时,两灯串联,电压表测量电源电压,电压表的示数为3 V,则电源电压为3 V,根据串联电路的电压特点可知灯L1两端的电压为1.8 V,灯L2两端电压为3 V-1.8 V=1.2 V;若S1、S2均闭合,则灯L2发生的故障是短路。
【答案】1.8 1.2 短路
12.如图是小颜自制的简易调光灯,小灯泡中的电流方向为 (选填“C到D”或“D到C”);当B夹子向左移动时,灯泡亮度 (选填“变亮”或“变暗”);小颜接着加热铅笔芯,发现灯泡亮度逐渐变亮,则铅笔芯温度越高,电阻越 。
【解析】由图可知,电源右端为正极,其左端为负极,且外部电路的电流方向是从电池的正极流向负极,所以小灯泡中的电流方向为从C到D;当B夹子向左移动时,铅笔芯接入电路的长度变短,其接入电路的电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,灯泡变亮;加热铅笔芯,会发现灯泡逐渐亮起来(即电流增大,铅笔芯的电阻减小),这一现象说明铅笔芯的电阻随温度升高而减小,即铅笔芯温度越高,电阻越小。
【答案】C到D 变亮 小
13.电动自行车的车钥匙未插入时,电路的状态是 (选填“通路”“开路”或“短路”);电动自行车的右把手可以调节车速,右把手向后旋转的角度越大,车速越快,相当于 (选填“增大”或“减小”)了电路的电阻;电动自行车的轮胎一般用橡胶制作,橡胶是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
【解析】在电路中,车钥匙相当于开关,电动自行车的车钥匙未插入时,电路的状态是开路;电动自行车的右把手可以调节车速,右把手向后旋转的角度越大,车速越快,相当于减小了电路的电阻;橡胶不容易导电,是绝缘体。
【答案】开路 减小 绝缘体
14.图甲是一款电中药壶,图乙是其内部简化电路,定值电阻R1、R2中只有R1为加热管。该壶的额定电压为220 V,加热时的额定功率为1 210 W,则额定电流为 A。正常工作时加热管R1在加热和保温时的功率之比为121∶4,则定值电阻R2的阻值为 Ω。若家庭电路中仅有该壶工作6 min,如图丙所示的电能表指示灯闪烁了120次,则此过程中该壶的实际功率为
W。
【解析】电中药壶加热时的额定电流I===5.5 A。
根据欧姆定律可得R1===40 Ω。
由图乙知道,当开关S闭合、S1断开时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点知道,此时电路中的总电阻最大,由P=知道,电路中的总功率最小,电中药壶处于保温状态;当开关S、S1都闭合时,只有R1工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电中药壶处于加热状态;正常工作时加热管R1在加热和保温时的功率之比为121∶4,则保温时R1的功率P′=×1 210 W=40 W,
此时通过电路的电流I′===1 A,
串联电路总电阻R===220 Ω,
根据串联电路的电阻特点可知R2的阻值R2=R-R1=220 Ω-40 Ω=180 Ω。
电能表上的1 200 imp/(kW·h)表示电路中的用电器每消耗1 kW·h电能,电能表的指示灯闪烁1 200次。
当电能表的指示灯闪烁120次时,电中药壶消耗的电能W==0.1 kW·h=3.6×105 J,
电中药壶的实际功率P实===1 000 W。
【答案】5.5 180 1 000
三、作图题[第(1)、(2)小问各2分,第(3)小问3分,共7分]
15.(1)如图小球从A点静止释放,到达另一侧C点时速度恰好为零。请在机械能最大的位置标“1”,在动能最大的位置标“2”(均填在该处圆圈内)。
(2)在如图所示的电路中,尚有几根导线未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:闭合开关S后,灯L1和L2都能发光,且电流表测量干路电流。
(3)请根据图甲所示实物图,在图乙的方框内画出相应的电路图。
【解析】(1)小球从A点向下运动的过程中,克服空气阻力做功,机械能转化为内能,所以机械能是一直减小的,故机械能最大位置在A点;在A点时,高度最高,重力势能最大,从A到B的过程中,高度变小、质量不变,重力势能变小,重力势能转化为动能,到达B点时,重力势能最小,动能最大,如图所示:
(2)根据题意可知,闭合开关S后,灯L1和L2都能发光,且电流表测量干路中的电流,这说明两个灯泡是并联的,电流表与开关串联接入干路中,如图所示:
(3)由图可知,实物图中电流的路径有两条,该电路为并联电路,根据电流的路径可知,一个开关接在干路中,一个开关控制电动机,如图所示:
【答案】见解析图
四、实验题[本大题共3小题,每空(问)1分,共20分]
16.如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验,实验时要观察 比较两种燃料的热值大小;比较不同物质的比热容,应选择 两图进行实验,实验通过 反映物体吸热的多少。
(2)比较不同物质的比热容,选用图示合适装置加热相同一段时间后,液体a升温多,由此可知:液体a的比热容 (选填“大于”或“小于”)液体b的比热容。
(3)若甲图烧杯中为500 g的水,10 g酒精完全燃烧温度计示数升高了20 ℃,若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收,则酒精的热值是 J/kg,算出的热值比标准值 (选填“偏大”“偏小”或“一样”)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
【解析】(1)为了比较不同燃料的热值,要用不同的燃料加热同一种液体,让液体的质量相同,通过液体升高的温度得出吸热多少,进而判断热值大小,应选择甲和乙两图进行实验;为了比较两种液体的比热容,需要燃烧相同的燃料加热不同的液体,让液体的质量和温度的变化相同,通过比较加热时间(即比较吸收热量的多少),进而判断两种液体比热容的大小关系,应选择甲和丙两图进行实验。
(2)比较不同物质的比热容,选用甲、丙两实验,加热相同一段时间,两种液体吸收的热量相等,液体a升温多,由Q吸=cmΔt可知,a的比热容小。
(3)水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×20 ℃=4.2×104 J,
根据题意可知,Q放=Q吸,
由q=可知,测得酒精的热值q===4.2×106 J/kg;
因为酒精不可能完全燃烧,且实际上酒精燃烧放出的热量并没有全部被水吸收,所以算出的热值比标准值偏小。
【答案】(1)甲、乙 温度计示数的变化 甲、丙 加热时间的长短 (2)小于 (3)4.2×106 偏小
17.在探究串联电路中电压规律的实验中,小明同学将小灯泡L1、L2串联后接到电源上,如图甲所示。
次数 AC间的 电压/V AB间的 电压/V BC间的 电压/V
1 1.4 0.7 0.7
2 2.8 5.0 1.7
3 4.0 1.4
(1)闭合开关S前,发现电压表的指针偏转如图乙所示,原因可能是 。
(2)在测量L2两端电压时,保持电压表B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上,闭合开关后,会出现电压表 。
A.超过电压表的量程
B.指针反偏
C.正确测出灯泡L2两端的电压
(3)在实验中,发现两个串联的小灯泡,一个很亮,一个发光微弱,造成这种现象的原因可能是 。
(4)小明改变电源电压和小灯泡进行三次实验,测量的数据分别如上表所示。第3次实验BC间的电压值如图丙所示,为 V。在分析数据时小明发现,第二组的实验数据结论和其他两组不一样,小明分析该组数据后发现有一个数据记录错误。纠正错误后,正确数据为 V。
【解析】(1)闭合开关S前,电压表的指针反向偏转如图乙,说明电压表未调零。
(2)图甲,电压表A点接正接线柱,B点接负接线柱,若电压表B接点不动,断开A接点改接到C接点上,就会出现电压表B点接负接线柱,C点接正接线柱,这与电流方向不一致,所以电压表指针会反偏,故B正确。
(3)两个串联的灯泡通过的电流是相等的,当两灯的规格不同时,则会出现一个很亮,一个微弱发光。
(4)图中电压表是小量程,分度值为0.1 V,读数为2.5 V;
AC间的电压为电源电压,所以AB间的电压不可能为5.0 V,大于电源电压,可能的原因是读错量程,按照大量程读数了,应该是按照小量程读数,正确数据应为1.0 V。
【答案】(1)电压表未调零 (2)B
(3)两灯的规格不同 (4)2.5 1.0
18.在“探究电流与电阻的关系”实验中,已知电源为4.5 V,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,定值电阻若干,滑动变阻器的规格为“20 Ω 0.5 A”。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(要求闭合开关前,滑片处于最左端)。
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则故障可能为 。排除故障后,先接入5 Ω的定值电阻,调节滑动变阻器到某一位置,电流表的示数如图乙所示,其读数为 A;用10 Ω的定值电阻代替5 Ω接入电路,移动滑动变阻器的滑片,保持 不变,此时滑片的位置位于上一次实验的 (选填“左”或“右”)侧。
(3)通过收集实验数据,得到如图丙所示的图像,进一步得出结论: 。
(4)若所选的定值电阻最小值为5 Ω,重新选择定值电阻两端所控制的电压,完成此探究能选用的定值电阻最大阻值为 Ω;小明在开关和电流表之间再串联一个定值电阻R0,使30 Ω的电阻也能完成本次探究,此时R0的取值范围是 Ω。
【解析】(1)滑动变阻器应串联在电路中,为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,由于要求闭合开关前,滑片处于最左端,即此时滑动变阻器接入电路的电阻应最大,故滑动变阻器右下接线柱连入电路中,如图所示:
(2)电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,与电压表并联的定值电阻断路了。
由图乙可知,电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.4 A;
根据串联电路的分压原理可知,用10 Ω的定值电阻代替5 Ω的定值电阻接入电路,电阻增大,其分得的电压增大,探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联电路的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,即保持定值电阻两端电压不变,此时滑片的位置位于上一次实验的左侧。
(3)由图丙的图像为一条过原点的直线可知,电压一定时,电流与电阻的倒数成正比,由数学知识可知,电压一定时,电流与电阻成反比。
(4)由题意可知,滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A,电流表的量程为0~0.6 A,由串联电路的电流特点可知,为了电路安全,电路中的最大电流只能为0.5 A,由欧姆定律可知,电压一定时,定值电阻的阻值最小时电路中的电流最大,则定值电阻两端所能控制的最大电压UV=IR=0.5 A×5 Ω=2.5 V,由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压U滑=U-UV=4.5 V-2.5 V=2 V,电压表示数为变阻器分得电压的=1.25倍,根据分压原理,当变阻器连入电路中的电阻为20 Ω时,定值电阻的阻值R大=1.25×20 Ω=25 Ω,即所选择的定值电阻的最大阻值为25 Ω;
由串联电路的分压原理可知,当定值电阻的阻值最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,滑动变阻器分得的电压为电压表示数的0.8,由串联电路的分压原理可知,当定值电阻为30 Ω时,滑动变阻器需要接入电路的最大电阻R大=0.8×30 Ω=24 Ω,由串联电路的电阻特点,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,串联定值电阻R0的阻值最小,为R0小=R大-R滑大=24 Ω-20 Ω=4 Ω,当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,串联定值电阻R0的阻值最大,为R0大=R大=24 Ω,即此时R0的取值范围是4~24 Ω。
【答案】(1)见解析图 (2)定值电阻断路 0.4 定值电阻两端电压 左 (3)电压一定时,电流与电阻成反比 (4)25 4~24
五、计算题(本大题共2小题,第19小题6分,第20小题7分,共13分)
19.如图所示,工人师傅用三种办法把重270 N的沙子从一楼提到三楼去。请根据图中所提供的信息计算(绳与滑轮的摩擦不计,不考虑滑轮和桶、滑轮和口袋的间距):
(1)第①种办法所做的有用功是多少?
(2)第②种办法的机械效率是多少?
【解】(1)第①种办法所做的有用功是W有用=G沙h=270 N×2×3 m=1 620 J。
(2)两种方法都是将相同重力的沙子提高到相同的高度,根据W=Gh知,第②种办法的有用功也是1 620 J,
第②种办法对桶、动滑轮、沙子做的功为总功,则W总=G总h=(G沙+G动+G桶)×h=(270 N+10 N+20 N)×2×3 m=1 800 J,
机械效率η=×100%=×100%=90%。
答:(1)第①种办法所做的有用功是1 620 J;
(2)第②种办法的机械效率是90%。
20.小明学习了电学知识后,在家自制了一盏调光灯,他选用了标有“2.5 V 0.5 W”的小灯泡,电源电压恒为4.5 V,组成如图电路。小明闭合开关后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光。请通过计算回答:
(1)小灯泡正常发光时的电流是多少安?
(2)此时滑动变阻器接入电路的电阻是多少欧?
(3)小灯泡正常发光1 min整个电路消耗的电能是多少焦?
【解】(1)由P=UI可得,小灯泡正常发光时的电流I额===0.2 A。
(2)由图可知,滑动变阻器与小灯泡串联,当小灯泡正常发光时,根据串联电路的特点,通过滑动变阻器的电流等于小灯泡的额定电流,即I滑=I额,
根据串联电路的分压特点可知滑动变阻器两端电压
U滑=U-U灯=4.5 V-2.5 V=2 V,
此时滑动变阻器接入电路的电阻
R滑===10 Ω。
(3)小灯泡正常发光1 min整个电路消耗的电能
W=UIt=4.5 V×0.2 A×1×60 s=54 J。
答:(1)小灯泡正常发光时的电流是0.2 A;
(2)此时滑动变阻器接入电路的电阻是10 Ω;
(3)小灯泡正常发光1 min整个电路消耗的电能为54 J。
六、综合能力题(本大题共3小题,每小题6分,共18分)
21.北京时间2025年4月24日17时17分,神舟二十号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。根据所学知识回答相关问题:
(1)发射飞船的火箭主要用液态氢作为燃料,选择该燃料的原因是它的 大。
(2)火箭在加速上升的过程中,动能 ,机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)飞船进入太空后会展开巨大的太阳能电池帆板,在面向太阳时将太阳能转化为 供设备使用,同时将一部分电能转化为 能储存在蓄电池中。
(4)航天器穿越大气层返回地面时,它表面温度升高,这是通过 的方式将机械能转化为内能。
【解析】(1)火箭采用液态氢作为燃料,原因是液态氢具有较高的热值,与其他燃料相比,燃烧相同的质量,可以释放出更多的热量。
(2)火箭在加速上升的过程中,质量不变,速度变大,动能增大,高度增加,重力势能增加,火箭的动能与势能都变大,则其机械能增大。
(3)太阳能电池帆板在面向太阳时将太阳能转化为电能,同时将一部分电能转化为化学能储存在蓄电池中。
(4)航天器穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦生热,使表面温度升高,这是通过做功的方式将机械能转化为内能。
【答案】(1)热值 (2)增大 增大
(3)电能 化学 (4)做功
22.某款混合动力汽车由一台汽油机和一台电机组成,启动时,蓄电池通过电机向车轮输送能量;当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时,汽油机向车轮输送能量,并通过电机给蓄电池充电。
(1)如图甲所示是汽油机的 冲程,此冲程中活塞的机械能 (选填“变大”“变小”或“不变”);若飞轮转速是2 400 r/min,则该汽油机每秒对外做功 次。
(2)汽车刹车时,可以通过车轮带动电机发电,再将产生的电能转化为 能储存在蓄电池中。
(3)如图乙所示是A、B两种热机完整的能量分配图,则效率较高的是 (选填“A”或“B”),其热机效率是 %。
【答案】(1)做功 变大 20
(2)化学
(3)A 50
23.阅读短文,回答问题。
无人机在拍摄调查、无人配送等方面发挥重要的作用。如图甲所示为某品牌无人机,由工作电压为12 V的锂电池供电。其携带的摄像机可进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器。它的四个电动机可以各自独立工作,每一个电动机连接一个电子调速器(相当于滑动变阻器),可以调节通过电动机的电流从而改变电动机的转速。
如图乙所示是无人机上的红外线感应摄像机“自启系统”,该系统由“自启电路”“控制电路”等组成。R是电阻箱(阻值大小可以在一定范围内调节),RP是红外探测器。当R两端的电压等于或大于9 V时,控制电路自动启动摄像机,且控制电路不影响自启电路。RP的阻值与红外线强度E成反比,它们的对应关系如图丙所示,E为红外线强度,cd表示其单位。
(1)四个电动机之间的连接方式是 ,电动机和电子调速器的连接方式是 (均选填“并联”或“串联”)。
(2)分析图丙,红外线强度越大,Rp的阻值越 (选填“大”或“小”)。
(3)如果设定红外线强度为4.5 cd时启动摄像机,则对应红外探测器RP阻值为 Ω,为满足要求电阻箱R的阻值应调到 Ω。
(4)如果要求红外线强度较弱时就能启动摄像机,可以采取的措施是 。
【解析】(1)无人机的四个电动机可以各自独立工作,它们之间的连接方式是并联,因为并联电路中的各用电器可以独立工作,互不影响;而每一个电动机连接一个电子调速器,电子调速器相当于滑动变阻器,可以调节通过电动机的电流从而改变电动机的转速,由于每个电动机都有一个对应的电子调速器,且它们都是控制各自的电动机,所以电动机和电子调速器的连接方式是串联。
(2)分析题图丙,可以看出红外线强度E越大,RP的阻值越小,红外线强度E越小,RP的阻值越大。
(3)由题图乙可知,RP与R串联,如果设定红外线强度为4.5 cd时启动摄像机,由RP的阻值与红外线强度E成反比,根据图丙得
RP·E=18 Ω×1.0 cd=18 Ω·cd,
此时红外探测器RP的阻值为
RP==4 Ω;
此时,由于控制电路自动启动摄像机的条件是R两端的电压等于或大于9 V,且工作电压为12 V,由欧姆定律和串联电路的分压规律可得
UR=×U=×12 V=9 V,
解得R=12 Ω。
(4)由题图丙知,要使红外线强度较弱时就能启动摄像机进入工作状态,即RP的阻值更大时R两端的电压也能达到9 V,由题图乙知,R与RP串联,R两端的电压为
UR=×U′=,
由上式可知,当RP的阻值变大时,提高电源电压U′或增大电阻箱R的电阻,都能使R两端的电压保持在9 V。
【答案】(1)并联 串联 (2)小
(3)4 12 (4)将电阻R的阻值调大全册复习测试
(时间:80分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共7小题,每小题3分,共21分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.一本物理课本从桌面掉到地上,其重力做功约为( )。
A.0.2 J B.2 J
C.20 J D.200 J
2.使用机械做功时,下列说法正确的是( )。
A.功率大的机器做功一定快
B.机器用时少,功率一定大
C.功率小的机器做功不一定慢
D.机器做功越少,功率一定越小
3.以下场景中属于热传递改变内能的是( )。
4.水的比热容较大,人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务,下列事例中与它的这一特性无关的是( )。
A.让流动的热水流过散热器取暖
B.夏天在海里游泳出来会感觉凉爽
C.汽车发动机用循环水冷却
D.冬季,晚上向稻田里放水,以防冻坏秧苗
5.以下有关静电现象的解释不正确的是( )。
A.甲图中两个轻质小球互不接触,a、b都带电,且带有同种电荷
B.乙图中与毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,是因为毛皮上的电子转移到了橡胶棒上
C.丙图中用带有绝缘柄的金属棒把带正电的A和不带电的B连接起来的瞬间,正电荷沿金属棒从A移动到B
D.丁图中油灌车尾部总装有一条拖在地上的铁链,主要是为了将产生的静电转移到大地
6.如图所示,滑片P向b端滑动,连入电路的电阻变大的是( )。
A B
C D
7.(2025·河源一模)灯泡L1“6 V 6 W”和L2“6 V 3 W”的电流和两端电压的关系曲线如图甲所示,现将其按图乙所示电路连接,闭合开关,灯泡L2恰好正常发光,下列说法正确的是( )。
A.灯泡L1的电流为1 A
B.灯泡L2的电阻为6 Ω
C.电压表示数为6 V
D.灯泡L1的功率为1 W
二、填空题(本大题共7小题,每空1分,共21分)
8.藕粉圆子是盐城的传统美食,小王在家煮藕粉圆子时,他先把2 kg、温度为20 ℃的水倒入燃气灶上的锅中加热,这是通过 的方式增加了水的内能。当水温升高到30 ℃时,水吸收的热量为 J,用天然气煮比用木材消耗的质量小,是因为天然气的 比木材大。[c水=4.2×103/(kg·℃)]
9.为关爱残疾人,许多台阶的边上配有残疾人通道,它相当于简单机械中的 。小李用200 N的力,沿平行通道的方向将坐在轮椅上的爷爷推上高1.5 m的台阶,已知通道总长6 m,爷爷和轮椅总重700 N。此过程中,小李利用通道做的有用功为 J,通道的机械效率为 %。
10.在水果中平行插入两片不同金属制成的极板,就组成了一个水果电池。如图甲所示,几个水果电池提供的电力足以点亮一排发光二极管。
(1)图甲中的“水果”在这里扮演了电源的角色,它为发光二极管提供了 ,各水果电池之间是 (选填“串联”或“并联”)的。
(2)如图乙所示,将电压表接在西红柿电池两端,指针向右偏转一定角度,则金属片B是这个电池的 极。
11.如图所示,电源电压恒定,当开关S1闭合、S2断开时,电压表的示数为1.8 V;当S1断开、S2闭合时,电压表的示数为3 V,则灯L1两端的电压为 V,灯L2两端电压为 V;若S1、S2均闭合,则灯L2发生的故障是 (选填“断路”或“短路”)。
12.如图是小颜自制的简易调光灯,小灯泡中的电流方向为 (选填“C到D”或“D到C”);当B夹子向左移动时,灯泡亮度 (选填“变亮”或“变暗”);小颜接着加热铅笔芯,发现灯泡亮度逐渐变亮,则铅笔芯温度越高,电阻越 。
13.电动自行车的车钥匙未插入时,电路的状态是 (选填“通路”“开路”或“短路”);电动自行车的右把手可以调节车速,右把手向后旋转的角度越大,车速越快,相当于 (选填“增大”或“减小”)了电路的电阻;电动自行车的轮胎一般用橡胶制作,橡胶是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
14.图甲是一款电中药壶,图乙是其内部简化电路,定值电阻R1、R2中只有R1为加热管。该壶的额定电压为220 V,加热时的额定功率为1 210 W,则额定电流为 A。正常工作时加热管R1在加热和保温时的功率之比为121∶4,则定值电阻R2的阻值为 Ω。若家庭电路中仅有该壶工作6 min,如图丙所示的电能表指示灯闪烁了120次,则此过程中该壶的实际功率为
W。
三、作图题[第(1)、(2)小问各2分,第(3)小问3分,共7分]
15.(1)如图小球从A点静止释放,到达另一侧C点时速度恰好为零。请在机械能最大的位置标“1”,在动能最大的位置标“2”(均填在该处圆圈内)。
(2)在如图所示的电路中,尚有几根导线未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:闭合开关S后,灯L1和L2都能发光,且电流表测量干路电流。
(3)请根据图甲所示实物图,在图乙的方框内画出相应的电路图。
四、实验题[本大题共3小题,每空(问)1分,共20分]
16.如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验,实验时要观察 比较两种燃料的热值大小;比较不同物质的比热容,应选择 两图进行实验,实验通过 反映物体吸热的多少。
(2)比较不同物质的比热容,选用图示合适装置加热相同一段时间后,液体a升温多,由此可知:液体a的比热容 (选填“大于”或“小于”)液体b的比热容。
(3)若甲图烧杯中为500 g的水,10 g酒精完全燃烧温度计示数升高了20 ℃,若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收,则酒精的热值是 J/kg,算出的热值比标准值 (选填“偏大”“偏小”或“一样”)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
17.在探究串联电路中电压规律的实验中,小明同学将小灯泡L1、L2串联后接到电源上,如图甲所示。
次数 AC间的 电压/V AB间的 电压/V BC间的 电压/V
1 1.4 0.7 0.7
2 2.8 5.0 1.7
3 4.0 1.4
(1)闭合开关S前,发现电压表的指针偏转如图乙所示,原因可能是 。
(2)在测量L2两端电压时,保持电压表B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上,闭合开关后,会出现电压表 。
A.超过电压表的量程
B.指针反偏
C.正确测出灯泡L2两端的电压
(3)在实验中,发现两个串联的小灯泡,一个很亮,一个发光微弱,造成这种现象的原因可能是 。
(4)小明改变电源电压和小灯泡进行三次实验,测量的数据分别如上表所示。第3次实验BC间的电压值如图丙所示,为 V。在分析数据时小明发现,第二组的实验数据结论和其他两组不一样,小明分析该组数据后发现有一个数据记录错误。纠正错误后,正确数据为 V。
18.在“探究电流与电阻的关系”实验中,已知电源为4.5 V,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,定值电阻若干,滑动变阻器的规格为“20 Ω 0.5 A”。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(要求闭合开关前,滑片处于最左端)。
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则故障可能为 。排除故障后,先接入5 Ω的定值电阻,调节滑动变阻器到某一位置,电流表的示数如图乙所示,其读数为 A;用10 Ω的定值电阻代替5 Ω接入电路,移动滑动变阻器的滑片,保持 不变,此时滑片的位置位于上一次实验的 (选填“左”或“右”)侧。
(3)通过收集实验数据,得到如图丙所示的图像,进一步得出结论: 。
(4)若所选的定值电阻最小值为5 Ω,重新选择定值电阻两端所控制的电压,完成此探究能选用的定值电阻最大阻值为 Ω;小明在开关和电流表之间再串联一个定值电阻R0,使30 Ω的电阻也能完成本次探究,此时R0的取值范围是 Ω。
五、计算题(本大题共2小题,第19小题6分,第20小题7分,共13分)
19.如图所示,工人师傅用三种办法把重270 N的沙子从一楼提到三楼去。请根据图中所提供的信息计算(绳与滑轮的摩擦不计,不考虑滑轮和桶、滑轮和口袋的间距):
(1)第①种办法所做的有用功是多少?
(2)第②种办法的机械效率是多少?
20.小明学习了电学知识后,在家自制了一盏调光灯,他选用了标有“2.5 V 0.5 W”的小灯泡,电源电压恒为4.5 V,组成如图电路。小明闭合开关后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光。请通过计算回答:
(1)小灯泡正常发光时的电流是多少安?
(2)此时滑动变阻器接入电路的电阻是多少欧?
(3)小灯泡正常发光1 min整个电路消耗的电能是多少焦?
六、综合能力题(本大题共3小题,每小题6分,共18分)
21.北京时间2025年4月24日17时17分,神舟二十号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。根据所学知识回答相关问题:
(1)发射飞船的火箭主要用液态氢作为燃料,选择该燃料的原因是它的 大。
(2)火箭在加速上升的过程中,动能 ,机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)飞船进入太空后会展开巨大的太阳能电池帆板,在面向太阳时将太阳能转化为 供设备使用,同时将一部分电能转化为 能储存在蓄电池中。
(4)航天器穿越大气层返回地面时,它表面温度升高,这是通过 的方式将机械能转化为内能。
22.某款混合动力汽车由一台汽油机和一台电机组成,启动时,蓄电池通过电机向车轮输送能量;当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时,汽油机向车轮输送能量,并通过电机给蓄电池充电。
(1)如图甲所示是汽油机的 冲程,此冲程中活塞的机械能 (选填“变大”“变小”或“不变”);若飞轮转速是2 400 r/min,则该汽油机每秒对外做功 次。
(2)汽车刹车时,可以通过车轮带动电机发电,再将产生的电能转化为 能储存在蓄电池中。
(3)如图乙所示是A、B两种热机完整的能量分配图,则效率较高的是 (选填“A”或“B”),其热机效率是 %。
23.阅读短文,回答问题。
无人机在拍摄调查、无人配送等方面发挥重要的作用。如图甲所示为某品牌无人机,由工作电压为12 V的锂电池供电。其携带的摄像机可进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器。它的四个电动机可以各自独立工作,每一个电动机连接一个电子调速器(相当于滑动变阻器),可以调节通过电动机的电流从而改变电动机的转速。
如图乙所示是无人机上的红外线感应摄像机“自启系统”,该系统由“自启电路”“控制电路”等组成。R是电阻箱(阻值大小可以在一定范围内调节),RP是红外探测器。当R两端的电压等于或大于9 V时,控制电路自动启动摄像机,且控制电路不影响自启电路。RP的阻值与红外线强度E成反比,它们的对应关系如图丙所示,E为红外线强度,cd表示其单位。
(1)四个电动机之间的连接方式是 ,电动机和电子调速器的连接方式是 (均选填“并联”或“串联”)。
(2)分析图丙,红外线强度越大,Rp的阻值越 (选填“大”或“小”)。
(3)如果设定红外线强度为4.5 cd时启动摄像机,则对应红外探测器RP阻值为 Ω,为满足要求电阻箱R的阻值应调到 Ω。
(4)如果要求红外线强度较弱时就能启动摄像机,可以采取的措施是 。