2026年春期九年级物理全册人教版期末测试仿真卷
一、选择题(共30分)
1.首先发现电流周围存在磁场的物理学家是( )
A.奥斯特 B.焦耳 C.沈括 D.安培
2.质量和温度相同的铝块和水放出相同热量后,将铝块放入水中,则( )
A.水的温度不断传给铝块 B.水的热量传给铝块
C.铝块的热量传给水 D.铝块和水之间不发生热传递
3.如图所示是《天工开物》中记载的古人炒蒸油料的场景。下列说法正确的是( )
A.在锅内炒油料时,油料的温度升高,主要是通过热传递的方式增加油料的内能
B.木柴在灶膛里燃烧时,将内能转化为化学能
C.木柴在灶膛里燃烧时,灶膛里的木柴逐渐减少,剩余木柴的热值逐渐增大
D.油料越炒温度越高,它含有的热量越来越多
4.小伟给学校劳动实践基地的蔬菜大棚设计了一个测量空气湿度的电路图,如图甲所示。电源电压恒为6 V,定值电阻R0的阻值为20 Ω,湿敏电阻R的阻值随空气湿度RH的变化关系如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.空气湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大
B.空气湿度越大,电压表示数越小
C.当空气湿度为40%时,电压表的示数为3.6 V
D.当电路中电流为0.15 A时,空气湿度为50%
5.如图所示的电路中,将电磁铁与滑动变阻器串联接入电路,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.电磁铁的上端为S极
B.电磁铁周围存在磁感线
C.将滑动变阻器的滑片P向右滑动,电磁铁的磁性减弱
D.将滑动变阻器的滑片P向左滑动,电磁铁的磁极会对调
6.如图所示的物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.陶瓷盘 B.铅笔芯 C.玻璃杯 D.塑料玩具
7.我国西晋学者张华在《博物志》中写到“今人梳头、脱着衣时,有随梳、解结有光者,亦有咤声”,意思是人们梳头、脱衣时会看到小火星和听到微弱响声,此现象中( )
A.通过摩擦创造了电荷
B.头发越梳越乱是因为同种电荷相互吸引
C.梳子和头发相互吸引
D.外衣与里衣摩擦,一个失去电子带负电,一个得到电子带正电
8. 闭合如图所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片向左滑移动一小段距离的过程中
A.灯泡的亮度变小 B.电流表的示数不变
C.电压表的示数变大 D.电路的总功率变小
9.如图所示,志愿者小亮在关爱老人的社会实践中正在为社区老人蒸花馍。下列关于蒸花馍的物理现象描述不正确的是( )
A.热腾腾的“白气”弥漫说明分子在不停地做无规则运动
B.很远处就能闻到蒸熟的花馍香味是扩散现象
C.“蒸”是利用了热传递的方式改变内能使花馍的温度升高
D.蒸熟的花馍粘住了蒸笼底部是由于分子间存在引力
10.如图a所示,在一个电阻均匀的金属圆环上有两A、B、C、D四点。其中O为圆心,AB、CD为圆环的两条互相垂直的直径。现把A、B两点接入电源电压保持不变的如图b所示的电路MN两端时,发现电流表示数为I0,当换接A、C两点,则此时电流表的示数应为( )
A. B. C.I0 D.
二、填空题(共21分)
11.汽油机是热机的一种,若转速是1200r/min,此汽油机每秒钟完成 个做功冲程,当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的效率将 (选填“升高”、“不变”或“降低”)。
12.使用清洁能源天然气有助于国家提出的 2060 年前实现碳中和的目标。小明同学用他家的天然气灶将质量为 2kg 、初温为 15℃ 的水加热到 65℃ ,水吸收的热量是 J ;若此过程的热效率为 40% ,则此过程消耗天然气 m3 。 [水的比热容为 4.2×103J/(kg ℃) ,天然气热值为 ]
13.家庭电路中的同一个插排上连接了多个大功率用电器,用电器所接电压是 V,在日常生活中,不宜同时使用这些用电器,防止电流过大,因电流的 效应而引发火灾,各用电器之间是 联的。开关与它所控制的用电器之间是 联的,火线与零线之间电压是 V,零线与地线之间电压是 V。对于人体而言,安全电压 。安全起见,用电器金属外壳要 。
14.如图是电阻和的图像,若将和串联起来接在某电源上,电路中的电流为0.2A,则电源电压为 V;若将与并联起来接在2V的电源上,则干路电流为 A。
15.甲灯额定电压为,乙灯额定功率为,甲乙两灯电阻分别为和,且,并保持不变.将它们串联到电压为的电源上时,两灯均正常发光;将它们并联到电压为的电源上时,乙灯正常发光,此时甲灯的实际功率与其额定功率之比为:则电源 ,
16.风能作为一种的 能源(填“可再生”或“不可再生”),其蕴量巨大,比地球上可开发利用的水能大10倍.我国陆地上一天的风能如果能全部用来发电,可发电5×109kW h,这相当于完全燃烧 吨热值为3×107J/kg的煤所放出的能量.与火力发电相比,风力发电有一个显著的优点是 .发电机是利用 原理来工作的,发电时,把 能转化为 能.
三、作图题(共6分)
17. 如图是测量小灯泡(2.5V 0.3A)电阻的实验电路图,请补充完整。要求:电压表测量灯泡两端电压、滑片向右滑时灯泡变亮。
18.图甲为一种测定油箱内油量的装置,把电流表刻度盘改为相应的油量体积数,就可以直接读出油箱中的油量.当油箱中的油量减少时,浮子就会带动滑杆使电流表的示数变小.现将电流表换成电压表,请用乙图设计一个电路,使油箱中的油量消耗到最少时,电压表的示数减小到零.
四、实验探究题(共18分)
19.为探究“通电导体产生热量的多少与电阻的关系”,小明设计了如图所示的实验电路.
(1)其中甲、乙两个相同的瓶内分别装有 和初温都相同的煤油,将选择好的镍铬合金丝和锰铜丝浸没在煤油中,通过比较 来确定产生热量的多少.
(2)小华问小明“水比较容易获得,干嘛不用水代替煤油?”.对于这个问题,小明给出了下列四种答案,你认为合理的是 __________ .
A.因为煤油有颜色便于观察
B.因为煤油有比较大的热值
C.因为煤油有比较小的密度
D.因为煤油有比较小的比热容
(3)实验时,将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中,这是为了控制 和 相同;
(4)实验中,小明发现甲烧瓶中温度计的示数升高得较快.这表明 的电阻较大(选填“镍铬合金丝”或“锰铜丝”).
20.某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整 (要求滑动变阻器滑片P向左移动时电阻变大);
(2)连接电路时,开关应该 。闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于 (选填“A”或“B”) 端;
(3)闭合开关,同学们发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是定值电阻R (选填“断路”或“短路”);
(4)排除故障后,移动滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示,此时通过定值电阻R的电流为 A,根据实验数据绘制出定值电阻R的I-U图像如图丙所示。由图像可得:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)同学们利用完整的图甲电路进一步“探究电流与电阻的关系”,测得实验数据如下表所示。实验时,保持电压表的示数为 V不变。分析数据可得:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
实验次数 1 2 3 4 5
R/Ω 5 10 15 20 25
I/A 0.40 0.20 0.13 0.10 0.08
21.小灯泡标有“3.8V ××”字样,由于磨损,小灯泡的额定功率字样已模糊.晓军同学用如图所示的电路来测定该灯泡的额定功率(已知电源电压为6伏,灯丝电阻约欧):
(1)请用笔画线代替导线将实物图连接完整(要合理选择量程),并在虚线框中画出电路图.
(2)若选干电池做电源,至少要用 节干电池串联起来做电源.
(3)闭合开关前,应使滑动变阻器的滑片P置于 端.若闭合开关,灯不亮,电压表的示数接近6伏,电流表示数几乎为零,出现这种故障的原因可能是 .
(4)闭合开关,电压表的示数为1.8V,应将滑片P向 端移动,直至电压表的示数为3.8V时,电流表示数如图所示,那么,小灯泡的额定功率是 W.
五、计算题(共25分)
22.某品牌电热水壶的铭牌内容如下,根据提供的信息计算:
(1)电热水壶正常工作时的电阻和电流是多少?
(2)当电热水壶装满水时,将水从20℃烧开需要吸收多少热量?(气压为一标准大气压,电热水壶自身吸收的热量忽略不计)
(3)若售货员宣传该电热水壶烧开一壶水仅需要5分钟,可信吗?请通过计算说明理由.
X牌电热水壶
额定电压 220V
额定功率 1100W
容积 1.5L
23.如图甲所示的电路,电源电压不变,R0为定值电阻,灯泡L标有“6V 3W”字样,电流表量程为0~0.6A,当只闭合开关S、S1,滑动变阻器滑片P位于R1的中点时,灯泡L的实际功率为0.5W;当只闭合开关S、S2,滑动变阻器的 阻值接入电路,电流表的示数为0.15A.定值电阻R0和标有“6V 3W”灯泡L的信息图象如图乙所示。求:
(1)灯泡正常发光10min,电流通过灯泡产生的热量;
(2)电源电压;
(3)为保证电路安全,电路消耗的最大电功率及滑动变阻器连入电路的阻值(要求:L、R0、R1最多只有两个连在电路中)。
答案解析部分
1.【答案】A
【解析】【解答】奥斯特通过实验第一个发现电流周围存在磁场,故A正确,BCD错误
故选择A
【分析】根据各物理学家的在物理学所做的贡献分析判断即可
2.【答案】B
【解析】【解答】根据Q=cmΔt,当质量和放热相同时,由于水的比热容大, 温度变化小,由于初温相同,水的末温高,水和铝接触时发生热传递,热量从高温的水传递向温度低的铝,B符合题意。
故答案为:B.
【分析】根据,分析末温高低;热传递时,热量从高温物体传向低温物体。
3.【答案】A
【解析】【解答】 A、在锅内炒油料时,锅的热量传递给油料,使油料温度升高,这是通过热传递的方式增加油料的内能,该选项说法正确。
B、木柴在灶膛里燃烧时,是将化学能转化为内能,而不是内能转化为化学能,该选项说法错误。
C、热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关。所以灶膛里的木柴逐渐减少,剩余木柴的热值不变,该选项说法错误。
D、热量是一个过程量,不能说物体“含有”或“具有”热量,只能说物体“吸收”或“放出”热量,该选项说法错误。
综上选A。
【分析】 本题主要考查内能改变方式、能量转化、热值以及热量概念的理解。需要逐一分析每个选项,判断其正确性。
4.【答案】D
【解析】【解答】A、据图可知,随着湿度的增加,湿敏电阻的阻值降低,故A错误;
B、根据串联分压可知,湿度增加,湿敏电阻的阻值降低,分压减小,电源电压不变,所以定值电阻两端电压增加,电压表示数增加,故B错误;
C、湿度为40%,此时湿敏电阻的阻值为20Ω,电路总电阻为20Ω+40Ω=60Ω,电源电压为6V,根据欧姆定律计算可知,电路电流,定值电阻的电压为U=IR0=0.1A×40Ω=4V,故C错误;
D、 当电路中电流为0.15 A时 ,根据欧姆定律计算可知,所以R=40Ω-20Ω=20Ω,据图分析可知,湿度为50%,故D正确,
综上选D。
【分析】 本题需结合电路图分析湿敏电阻与定值电阻的连接方式,利用串联电路特点、欧姆定律及图乙中湿敏电阻阻值与湿度的关系来逐一判断选项。
5.【答案】C
【解析】【解答】A.根据安培定则知道,电磁铁的上端为N极,A不符合题意;
B.电磁铁周围存在磁场,但没有磁感线,磁感线是为了描述磁场的性质而引入的曲线,B不符合题意;
C.将滑动变阻器的滑片向右滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律知道,电路中的电流变小,电磁铁的磁性减弱,C符合题意;
D.电磁铁的磁极与电流的大小无关,所以移动滑片时,磁极不会对调,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】电磁铁的磁性和线圈匝数有关,和电流大小有关。
6.【答案】B
【解析】【解答】ACD.陶瓷盘,玻璃杯、塑料玩具属于绝缘体,故ACD不符合题意;
B.铅笔芯容易导电,属于导体,故B符合题意;
故选B。
【分析】导体:易于传导电流的物质,金属,人体、液体,绝缘体:不容易导电的物质,橡胶、塑料、石墨。
7.【答案】C
【解析】【解答】A、摩擦起电的实质是电荷的转移,不会创造电荷,故A错误;
B、 头发越梳越乱是因为同种电荷相互 排斥,故B错误;
C、 梳子和头发因为带异种电荷而相互吸引 ,故C正确;
D、穿脱衣服时, 外衣与里衣摩擦,一个失去电子带正电,一个得到电子带负电 。故D错误。
故选:C。
【分析】(1)摩擦起电的实质是电荷的转移;
(2)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;
(3)摩擦起电实质是失去电子带正电,得到电子带负电 。
8.【答案】B
【解析】【解答】根据图片可知,滑动变阻器R与灯泡L并联,电压表测电源电压,电流表测量灯泡L的电流,滑动变阻器R向左移动,R阻值变小。
A.对灯泡L没有影响,灯泡的亮度不变,故A错误;
B.灯泡两端的电压和电阻不变,根据可知,电流表示数不变,故B正确;
C.电压表测电源电压,电压表示数不变,故C错误;
D.将滑动变阻器的滑片向左滑移动一小段距离,R阻值变小,所以R支路电流变大,而灯泡L支路电流不变。根据I总=IL+I可知,总电流I总变大,则总功率P变大,故D错误。
故选B。
【分析】根据图片确定电路的串并联关系,以及电表所测的物理量,根据欧姆定律和串并联电路的特点,对各个选项进行分析判断。
9.【答案】A
【解析】【解答】A、“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴,属于宏观的机械运动(小水滴的流动),不是分子的无规则运动(分子运动无法用肉眼直接观察),因此A错误。
B、很远能闻到花馍香味,是花馍的香气分子扩散到空气中,属于扩散现象(分子无规则运动的宏观表现),B正确。
C、“蒸”是通过热传递(水蒸气的热量传递给花馍)使花馍温度升高,内能增加,C正确。
D、花馍粘蒸笼底部,是因为分子间存在引力(分子间距较小时,引力作用使物体粘连),D正确。
故答案为:A。
【分析】1、分子的无规则运动(如扩散现象)是微观层面,无法用肉眼直接观察;宏观的“白气”“灰尘飞舞”等是机械运动,与分子运动不同。
2、扩散现象:不同物质相互接触时,分子彼此进入对方的现象(如闻到气味、墨水扩散等),体现分子在永不停息地做无规则运动。
3、热传递:由于温度差引起的热能传递现象(如加热、烧水),能改变物体的内能。
4、做功:通过外力对物体做功或物体对外做功改变内能(如摩擦生热、压缩气体)。
5、分子间同时存在引力和斥力,当分子间距较小时,引力起主要作用(如固体很难被拉伸、物体粘连);间距较大时,斥力起主要作用(如固体很难被压缩)。
10.【答案】D
【解析】【解答】设金属圆环的AC段电阻为R,把A、B两点接入电路MN两端时,ACB、ADB两段并联接入电路,总电阻为
换接A、C两点后,AC、ADBC两段并联接入电路,总电阻为
根据 可知两种状况下的电流之比为
则
故答案为:D。
【分析】根据电阻并联规律,计算并联电路的电阻;在电压相同时,电流和电阻成反比。
11.【答案】10;降低
【解析】【解答】汽油机的工作规律:曲轴每转2圈,完成1个工作循环,包含4个冲程,对外做1次功(1个做功冲程)。转速换算:1200r/min=20r/s,即每秒曲轴转20圈,即10个做功冲程。
汽油燃烧不充分冒“黑烟”,说明燃料释放的内能没有完全转化为有用功,一部分能量随未燃烧的燃料散失,有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值减小,因此热机效率降低。
故答案为:10;降低。
【分析】1、汽油机的工作循环
四冲程:吸气、压缩、做功、排气冲程;
工作规律:一个工作循环中,曲轴转2圈,活塞往复2次,对外做功1次。
2、热机效率的概念:热机效率,其中W有用是热机对外做的有用功,Q放是燃料完全燃烧放出的热量。燃料燃烧越不充分,Q放中转化为有用功的比例越小,效率越低。
12.【答案】4.2×105J;0.025
【解析】【解答】水吸收的热量为:Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(65℃-15℃)=4.2×105J;
天然气完全燃烧放出的热量为:;
由Q放=Vq可得,
需要燃烧的天然气的体积为:。
【分析】根据Q吸=cmΔt求出水吸收的热量;根据及Q放=Vq,求出烧这些水需要天然气的体积。
13.【答案】220;热;并;串;220;0;不高于36V;接地
【解析】【解答】(1)我国家庭电路的路端电压为220V,所以用电器所接电压均为“220”V;
(2)日常生活中,不宜同时使用大功率用电器,防止电流过大,因电流的“热”效应,使电路中产生大量的热,从而易引发火灾;
(3)家庭电路中的用电器都是“并”联,它们在使用时互不影响;
(4)家庭电路中的开关与它所控制的用电器之间是“串”联,便于接通和断开该用电器;
(5)家庭电路中的火线与零线之间电压是“220”V;
(6)家庭电路中的零线与地线之间的电压是“0”V;
(7)对人体的安全电压是“不高于36V”;
(8)为了安全起见,用电器的金属外壳要“接地”;
综上可知,本题的正确答案为:第1 空应填:“220”;第2 空应填:“热”;第3 空应填:“并”;第4 空应填:“串”;第5 空应填:“220”;第6 空应填:“0”;第7 空应填:“不高于36V”;第8 空应填:“接地” 。
【分析】(1)我国家庭电路的路端电压为220V,各用电器是通过并联的方式接入电路的,而控制各用电器的开关则与用电器串联,这样的接入方法,有利于各用电器的使用与控制;
(2) 家庭电路中不能同时使用多个大功率的用电器,否则干路电流会过大,由Q=I2Rt可知,干路上就会产生大量的热,使电线着火引发火灾;
(3)家庭电路中的火线与零线之间的电压为220V,零线与地线之间的电压为0V;
(4)36V以下的电压对人体而言是安全电压;
(5)用电器的金属外壳在使用时一定要接地,主要是为了防止由于漏电时金属外壳带电,而人体接触到金属外壳时会造成触电事故。
14.【答案】3.0;0.6
【解析】【解答】 解:根据串联电路中电流的规律可知,若将R1和R2串联起来接在某电源上,电路中的电流为0.2A,由图像得,此时R1、R2的电压分别为1.0V、2.0V,电源电压为:U=U1+U2=1.0V+2.0V=3.0V;
若将R1、R2并联起来接在2V的电源上,根据并联电路汇总电压的规律可知,R1、R2的电压分别为2V,由图像得,此时R1、R2的电流分别为0.4A、0.2A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则干路电流为:I=I1+I2=0.4A+0.2A=0.6A。
故答案为:3.0;0.6。
【分析】 (1)电阻R1与R2串联起来接在某电源上,电路中的电流为0.2A,通过它们的电流相等,根据图像读出它们两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源的电压;
(2)将R1与R2并联起来接在2V的电源上,两电阻两端电压相等,根据图像找出符合条件的点,从而可知干路电流。
15.【答案】14;16
【解析】【解答】 电灯泡并联在电路中, 甲灯的实际功率与其额定功率之比为: ,根据P=U2/R可知,,所以,所以U甲实=6V,所以乙灯泡的电压为6V,甲乙串联在电路中,灯泡正常发光,所以总电压为6V+8V=14V,根据P=UI可知,I=3W/6V=0.5A,所以R甲=8V/0.5A=16Ω
综上第1空为14;第2空为16
【分析】根据并联电路规律、电功率的计算填空
1、电功率的计算:公式为P=U2/R,,据此计算U甲实:电功率公式为UI=P,据分析可知,乙灯泡正常发光的电压为6V,功率为3W,据此计算通过电路的电流,结合欧姆定律U=IR计算R甲
16.【答案】可再生;6×105;清洁无污染;电磁感应;机械;电
【解析】【解答】风能是一种很清洁的可再生能源,资源丰富,无污染;
由题知,Q放=W电=5×109kW h=1.8×1016J,
∵Q放=mq,
∴需要标准煤的质量:
与火力发电相比,风力发电有一个显著的优点是清洁无污染;
发电机是通过运动产生电能,即是利用电磁感应现象的原理制成的,故是将机械能转化为电能的装置.
故答案为:可再生;6×105;清洁无污染; 电磁感应;机械; 电.
【分析】(1)水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源;像化石能源、核能短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源.(2)知道1kW h是3.6×106J,故先把5×109kW h的电转化为焦耳,后结合热量公式Q=qm变形可以求解质量m= (3)利用发电机的制作原理是电磁感应现象,即发电过程是将机械能转化为电能的过程.
17.【答案】
【解析】【解答】根据题意可知,电压表应该与灯泡并联,即将电压表的“3”接线柱与灯泡右端相连。变阻器与灯泡串联,滑片向右滑动时灯泡变亮,则电流变大而电阻变小,那么应该将右下角的接线柱与电流表的“0.6”的接线柱相连,如下图所示:
【分析】根据电压表的使用方法,结合题目描述确定变阻器接线柱的选择,最后补充实物图即可。
18.【答案】解:使滑动变阻器的上半部分电阻与R0串联,电压表并联在R两端,如下图所示:
【解析】【分析】根据电路图可知,要使油箱中的油量消耗到最少时,电压表的示数减小到零,则电压表需并联在变阻器两端,并且当电压表示数为零时,变阻器接入电路的阻值为零,因此需将滑动变阻器上半部分电阻串联在电路中.
本题考查了串联电路的特点、电压表的使用以及电路设计,分析好浮子高度变化时R接入电路中电阻的变化是关键.
19.【答案】(1)质量;温度计升高的示数
(2)D
(3)电流;通电时间
(4)镍铬合金丝
【解析】【解答】(1) 甲、乙两个相同的瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油,将选择好的镍铬合金丝和锰铜丝浸没在煤油中,运用“转换法”,通过比较温度计升高的示数来确定产生热量的多少;(2)因为煤油的比热容比水的比热容小,相同质量的煤油和水相比较,吸收相同的热量,煤油温度升高的多,所以用煤油实验效果更明显,故D符合题意为答案;(3)实验时,为探究“通电导体产生热量的多少与电阻的关系”,应运用控制变量法,将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中,这是为了控制电流和通电时间相同;(4)由Q=I2Rt可知,甲烧瓶中温度计的示数升高得较快,这表明在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大产生的热量越多,镍铬合金丝的电阻较大。
故答案为:(1)质量;温度计升高的示数;(2)D;(3)电流;通电时间;(4)镍铬合金丝.
【分析】电流产生热的多少和电流有关,和电阻大小有关,和通电时间有关,探究时要结合控制变量法.
20.【答案】(1)
(2)断开;A
(3)断路
(4)0.3;正比
(5)2
【解析】【解答】(1) 第1空:实物连接为“将滑动变阻器的右下端接线柱(B端)接入电路,使滑片向左移动时,接入电路的电阻丝长度增加,电阻变大”(对应题目给出的连接图,满足滑片左移电阻变大的要求)。
(2)第1空:断开,分析:连接电路时开关应断开,避免电路短路损坏元件;
第2空:A,分析:闭合开关前,滑动变阻器需调至最大电阻处,滑片向左移电阻变大,故A端为最大电阻位置。
(3)第1空:断路,分析:电流表无示数说明电路断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,因此故障是定值电阻断路。
(4)第1空:0.3,分析:电流表选用量程,分度值为0.02A,指针对应示数为0.3A;
第2空:正比,分析:定值电阻的I-U图像是过原点的直线,说明导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)第1空:2,分析:探究电流与电阻的关系时需保持电压不变,由表格中第1组数据(、),得电压,后续数据均符合此电压值。
综上答案:(1) 第1空:(对应题目连接图的正确实物连接);(2) 第1空:断开;第2空:A;(3) 第1空:断路;(4) 第1空:0.3;第2空:正比;(5) 第1空:2。
【分析】本题核心考查“探究电流与电压、电阻的关系”实验的操作、故障分析及实验规律,涉及以下知识点:
滑动变阻器的连接与操作:需根据电阻变化要求选择接线柱,闭合开关前调至最大电阻处;
电路故障分析:通过电表示数判断断路/短路故障(电流表无示数、电压表接近电源电压对应定值电阻断路);
电流与电压、电阻的关系:电阻一定时,电流与电压成正比;电压一定时,电流与电阻成反比;
实验控制变量法:探究电流与电压的关系时控制电阻不变,探究电流与电阻的关系时控制电压不变。
常见易错点:
滑动变阻器接线柱选择错误,导致电阻变化方向不符合要求;
电路故障分析时,混淆断路与短路的电表示数特征;
探究电流与电阻的关系时,未正确计算保持不变的电压值。
解题关键:掌握滑动变阻器的操作规则、电路故障的判断方法,牢记电流与电压、电阻的关系规律,结合控制变量法分析实验数据。
21.【答案】(1)解:实物图连接如下:
电路图如下:
(2)3
(3)A;灯泡断路
(4)B;1.14
【解析】【解答】(1)已知小灯泡的额定电压为3.8V,所以电压表选用0~15V量程,灯丝电阻约10欧,根据欧姆定律 可得,通过灯泡的电流约为 ,故电流表选用0~0.6A量程.实物图连接如下:
电路图如下:
;(2)若要干电池串联起来做电源,因为小灯泡的额定电压为3.8V,一节干电池的电压为1.5V,所以至少要用n=3.8V/1.5V ≈3,三节干电池.(3)闭合开关前,应使滑动变阻器的滑片P置于阻值最大位置,即滑动变阻器A端.
若闭合开关,灯不亮,电流表示数几乎为零,电路可能出现断路,电压表的示数接近6伏,说明电压表和电源正负极连通,因此出现这种故障的原因可能是灯泡断路.(4)因为额定电压为3.8V,所以闭合开关,电压表的示数为1.8V,应调节滑片使电压表示数为3.8V,故应将滑片P向B端移动.
由图可知,电压表的示数为3.8V时,电流表示数为0.3A,小灯泡的额定功率是P额=U额I=3.8V×0.3A=1.14W.
故答案为:(1)图略(2)3(3)A;灯泡断路(4)B;1.14
【分析】本题考查学生对测定灯泡的额定功率实验的掌握情况。实验原理:P额=U额I。会画电路图,会连接实物。会分析电路故障。会进行数据处理,得出实验结论。
22.【答案】(1)解:由P=UI= 可得,电热水壶正常工作时的电阻:
R= = =44Ω,
电热水壶正常工作时的电流:
I= = =5A;
(2)解:当电热水壶装满水时,水的体积:
V=1.5L=1.5×10﹣3m3,
由ρ= 可得,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg,
一标准大气压下水的沸点为100℃,则水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg ℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)=5.04×105J;
(3)解:由P= 可得,电热水壶正常工作5min消耗的电能:
W=Pt=1100W×5×60s=3.3×105J,
因为W<Q吸,
所以,5min中烧开一壶水不可信.
【解析】【分析】(1)电热水壶正常工作时的功率和额定功率相等,根据P=UI= 求出正常工作时的电阻,根据欧姆定律求出正常工作时的电流;(2)当电热水壶装满水时水的体积和其容积相等,根据m=ρV求出水的质量,一标准大气压下水的沸点为100℃,又知道水的初温、比热容和质量,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;(3)根据W=Pt求出电热水壶正常工作5min消耗的电能,然后与水吸收的热量相比较得出答案.
23.【答案】(1)解:灯泡正常发光10min,电流通过灯泡产生的热量:Q=W=P额t=3W×10×60s=1800J
答:灯泡正常发光10min,电流通过灯泡产生的热量为1800J;
(2)解:当只闭合开关S、S1时,灯L与R1串联,滑片P位于中点,灯泡L的实际功率为0.5W;
由乙图可知此时通过灯泡的电流为0.25A,电压为2V,由P=UI知,符合实际功率为0.5W,
由I= 可得,此时灯泡电阻:RL= = =8Ω,
由串联电路特点和欧姆定律可得,电源电压:U=IR=IL(RL+ R1)=0.25A×(8Ω+ R1)﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当只闭合开关S、S2时,R0与R1串联,滑动变阻器的 阻值接入电路,电流表的示数为0.15A,
由乙图知,此时R0两端电压为3V,
由欧姆定律得,R0的阻值:R0= = =20Ω,
所以电源电压:U=I′R′=I′(R0+ R1)=0.15A×(20Ω+ R1)﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可解得:R1=44Ω,U=7.5V。
答:电源电压为7.5V
(3)解:由图象知,相同电压下灯泡电流大于定值电阻R0的电流,
L、R0、R1最多只有两个连在电路中,电源电压一定,由P=UI知,当只闭合开关S、S1,灯L与R1串联,电路消耗功率有最大值,
由P=UI得,电灯正常发光的电流:I额= = =0.5A,
由串联电路特点知,为保证电路安全,电路中的最大电流为0.5A,
所以电路消耗的最大电功率:P最大=UI额=7.5V×0.5A=3.75W;
由串联电路特点和欧姆定律可得,此时滑动变阻器连入电路的阻值:R1′= = = =3Ω
答:电路消耗的最大电功率及为3.75W,滑动变阻器连入电路的阻值为3Ω。
【解析】【分析】(1)根据电功率和时间的乘积计算热量;(2)根据电压和电流计算电阻,利用电流和总电阻计算电源电压;(3)根据电源电压和最大电流的乘积计算最大电功率,利用分压和电流的比值计算电阻。
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