2022-2023学年陕西省宝鸡市扶风县九年级(上)期末物理试卷
一、选择题(本题共8个小题,每小题只有一个选项符合题意,每小题3分,共24分)
1.(3分)下列数据中最接近实际的是( )
A.家用节能灯额定电流约为50mA
B.人体的安全电压不高于36mV
C.家用电冰箱额定电功率约为10kW
D.手电筒工作电路中导线的电阻约为50MΩ
2.(3分)用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球,验电器的金属箔片张开,如图所示。下列说法正确的是( )
A.用摩擦的方法可以使橡胶棒产生电荷
B.毛皮的原子核束缚电子的能力比橡胶棒弱
C.摩擦过程中橡胶棒上的电子转移到毛皮上
D.验电器的金属箔片张开是因为带了异种电荷
3.(3分)如图是重庆人喜欢吃的酸辣粉,下列说法正确的是( )
A.煮酸辣粉前,锅内水温度升高所含热量增多
B.煮酸辣粉时,通过做功改变了酸辣粉的内能
C.拌好佐料的酸辣粉香气四溢是由于分子在永不停息地做无规则运动
D.酸辣粉烫嘴,说明温度总是从内能大的物体向内能小的物体转移
4.(3分)如图所示,电源电压恒定,闭合开关S2,小灯泡发光。再闭合开关S1时,下列说法正确的是( )
A.小灯泡亮度不变
B.电压表示数变大
C.电压表示数与电流表示数的乘积变小
D.电压表示数与电流表示数的比值不变
5.(3分)共享电瓶车上有一款智能头盔,只有戴上头盔扣上卡扣后,头盔上的信号发射器才能发出信号,当电动车上的信号接收器(S1)接收到信号闭合后,再转动电动车钥匙(S2),电瓶车才能正常启动,下列电路符合要求的是( )
A. B.
C. D.
6.(3分)如图所示的电路中,闭合开关S,电压表V1的示数为6V,电压表V2的示数为3.6V。那么下列说法中不正确的是( )
A.电源两端的电压为 6 V
B.灯L1两端的电压为3.6 V
C.将电压表都换成电流表,再闭合开关S,则灯L1与 L2并联
D.将电压表V2换成电流表,再闭合开关S,则灯L1不亮,灯L2亮
7.(3分)如图所示是某项目化学习小组设计的电子身高测量仪的示意图,其中定值电阻R1=6Ω。电源电压恒为4.5V,滑动变阻器R2的规格为“40Ω 0.5A”,电压表的量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。在电路安全的情况下,关于此设计下列说法正确的是( )
A.当被测者的身高越高时,电压表的示数越小
B.当电路中电流为0.5A时,滑动变阻器接入电路的阻值是9Ω
C.当滑动变阻器R2接入电路的阻值是6Ω时,电压表的示数是2.25V
D.相对于电压表,用电流表的示数来反映人的身高,更符合人们的思维习惯
8.(3分)如图所示,电源电压为5V,灯泡标有“3V 1.5W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”,定值电阻R0=20Ω,电压表量程“0~3V”,电流表量程为“0~0.6A”。在电路安全的情况下,下列说法中正确的是( )
A.只闭合开关S、S1时,向右移动滑动变阻器的滑片,灯变亮
B.只闭合开关S、S1时,滑动变阻器R允许接入电路的阻值范围是4Ω~9Ω
C.只闭合开关S、S2时,整个电路消耗电功率的范围是0.125W~1.25W
D.所有开关均闭合,滑动变阻器的滑片移到最左端时,整个电路消耗的总功率最大
二、填空与作图题(本题共6个小题,每空1分,共12分)
9.(2分)神舟飞船穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦,将机械能转化为 ,这与 图所示汽油机的冲程一致(选填“甲”或“乙”)。
10.(2分)将一个电热水器单独接在清零的计量插座上工作2h,屏幕显示如图所示,已知电费单价为0.5元/kW h,电热水器的功率为 W;若该时间内消耗的电能全部给40kg的水加热(水未沸腾),则水温升高 ℃。
[c水=4.2×103J/(kg ℃)]
11.(2分)电饭锅、电熨斗 (选填“都是”或“都不是”)电热器,如图所示的装置是用来探究通电时间相同时,电流通过导体产生的热量与 的关系。通电1min,R1和R2产生的热量之比为 。
12.(2分)小宇用如图甲所示电路对一只标有“0.8A”字样的小灯泡L进行了测试,电源电压恒为9V,电阻箱R0的阻值可在一定范围内调节,根据所测数据作出了灯丝的I﹣U图像(如图乙所示),由图可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;如果将电阻箱R0的阻值调为10Ω,则此时灯泡L的实际电阻为 Ω。
13.(2分)如图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器R消耗的电功率随电流变化的关系如图乙所示,图乙中的a、b两点与图甲中滑动变阻器的滑片在ab两位置时相对应,电源电压为 V;滑动变阻器消耗的最大电功率为 W。
14.(1分)如图(A)所示是江津区某中学的同学们为节能小屋设计的“可以调节亮度的台灯”,如图(B)所示是该调光台灯电位器(滑动变阻器)的内部结构示意图,a、b、c是它的三个接线柱。请你用笔画线代替导线完成图(B)电路的连接(要求:旋钮带动滑片顺时针转动时,灯泡变亮)。
15.(1分)如图所示,a、b分别是甲、乙两电阻的I﹣U图像。将甲、乙两电阻串联得到丙电阻,请在图中大致作出丙电阻的I﹣U图像。
三、实验探究题(本题共3个小题,第15题6分,第16题8分,第17题8分,共22分)
16.(6分)某物理实验小组用如图甲中所示的装置比较水和煤油的吸热本领。
液体 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min
水 25 50 6
煤油 25 75 6
(1)加热前,在一个烧杯中倒入240mL的水,为了使水和煤油的质量相同,需要在另一个相同烧杯中倒入 240mL的煤油(选填“大于”、“小于”或“等于”)(ρ水=1.0g/cm3,ρ煤油=0.9g/cm3)。
(2)用两个相同规格的电加热器来加热水和煤油,每隔1min记录一次温度,整个实验操作无误,图乙中,若图线b反映水的温度随时间的变化规律,则图线 可以反映煤油的温度随时间的变化规律(选填“a”、“b”、“c”或“d”)。加热过程中,煤油的比热容 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)实验中,是通过比较 来间接反映水和煤油吸收热量的多少(选填“加热时间”或“温度变化”)。
(4)同时停止加热,在相同质量的水和煤油温度降低的过程中,水放出的热量与降低的温度之比 (选填“大于”、“小于”或“等于”)煤油放出的热量与降低的温度之比。
(5)某同学将部分实验数据记录在表格中,水的比热容是4.2×103J/(kg ℃),则煤油的比热容是 J/(kg ℃)。
17.(8分)小明到实验室进行实验操作练习,实验桌上摆放的实验器材有:电压为6V的电源、不同规格的滑动变阻器4个、电流表、电压表、开关各一个,不同阻值的定值电阻若干,额定电压已知的小灯泡,导线若干。
(1)小明先选择了适当的器材探究“电流与电阻的关系”,实验电路如图甲所示。
①经检查,其中一根导线连接错误,请你用笔在实物图中将连接错误的导线打“×”,并补画出正确的连线。
②小明正确连接电路后闭合开关,发现电流表、电压表示数不稳定,指针来回摆动,原因可能是 (选填字母)。
A.电压表的正负接线柱接反了
B.电流表选错了量程
C.电路某处接触不良
③排除故障后,更换不同定值电阻进行实验测得数据并绘制出I﹣R图像如图乙所示,分析数据和图像得出结论:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比(选填“正”或“反”)。
④实验过程中,先用5Ω的定值电阻进行实验,再换用10Ω的定值电阻时,小明没有改变滑动变阻器滑片的位置,闭合开关后,电压表的示数将 2V(选填“大于”、“小于”或“等于”),因此要向 (选填“右”或“左”)端调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数等于2V。
⑤根据乙图中的数据判断实验所选用的滑动变阻器可能是 (选填字母)。
A.20Ω,1A
B.30Ω,0.5A
C.50Ω,0.5A
D.60Ω,0.3A
(2)小明完成第一个实验后,发现电压表小量程损坏了,他重新连接电路,如丙图所示,做“测量小灯泡电功率”的实验并将实验数据和观察到的现象记录在表中。
次数 电压表示数U/V 电流I/A 灯泡功率P/W 灯泡亮度
1 3.8 0.28 较暗
2 3.5 0.30 正常发光
3 3.2 0.32 较亮
①根据实验数据,计算出小灯泡的额定功率为 W。
②根据表中的实验现象,得出的结论正确的是 (选填字母)。
A.小灯泡的亮度由它的额定电功率决定
B.小灯泡的实际功率有多个,额定功率只有一个
C.实验中多次测量的目的是求小灯泡的平均功率减小误差
D.小灯泡两端的实际电压越高,额定电流越大,实际电功率越大
18.(8分)小明用如图甲所示电路测量未知电阻Rx的阻值,电源为两节新干电池且电压保持不变,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则此故障的原因可能是 。
(2)排除故障后,小明继续进行实验,将测得的数据记录如表所示。
实验次数 1 2 3 4
电压U/V 0.6 1.2 1.8 2.5
电流I/A 0.05 0.10 0.15 0.20
老师看完数据后,发现有一组数据不是本实验中测得的,是拼凑的,它是第 组(填实验序号),判断的依据是 。电阻Rx的阻值为 Ω(结果保留一位小数)。
(3)他将上述实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻。当电压表的示数为0.2V时,电流表的示数为0.10A;当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数为0.30A;则电压表的示数为2.0V时,电流表的示数可能为 (选填字母)。
A.0.20A
B.0.25A
C.0.28A
D.0.30A
(4)细心的小明发现,实验所用定值电阻上标注的阻值与实验数据计算出的阻值不符。如果标注的阻值准确无误,如图乙所示,实验作出的U﹣I图像是a,根据标注阻值作出的U﹣I图像是b,那么a与b有差异不重合的原因是 (选填字母)。
A.实验有误差
B.电压表的分流作用
C.电流表的分压作用
(5)小明在实验中发现电压表损坏,于是撤去电压表,利用一个已知阻值的电阻R0,重新设计了如图丙的2种电路方案。其中能测出未知电阻Rx的方案是 (选填字母)。
(6)丙图能测出未知电阻Rx的方案中,如果S、S1都闭合时,电流表示数为I1;闭合S、断开S1时,电流表示数为I2,则未知电阻的表达式Rx= 。
四、论述计算题(本题共3个小题,第18题6分,第19题8分,第20题8分,共22分。解答应写出必要的文字说明、解答步骤和公式,只写出最后答案的不能得分)
19.(6分)小明用煤气灶将质量为5kg的水从20℃加热到100℃,若水的比热容是4.2×103J/(kg ℃),煤气的热值是4.2×107J/kg,求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)若消耗的煤气质量为0.16kg,煤气灶烧水时的效率是多少?
20.(8分)某电烤箱有高、低温两挡,额定电压为220V,铭牌上高温挡额定功率模糊不清,低温挡额定功率为440W。如图所示是电烤箱内部的简化电路图,R1和R2均为电热丝,R1=40Ω。求:
(1)电烤箱在低温挡正常工作10min电流做的功是多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)某用电高峰期家庭电路实际电压200V,若家庭电路中只有电烤箱的高温挡工作,在3min的时间里,会让标有“3200imp/kW h”的电能表的指示灯闪烁多少次?
21.(8分)如图所示电路,电源电压不变,R2=20Ω,R3=10Ω,当S1断开,S2闭合,S3接“2”时,电流表示数为0.3A;当S1、S2闭合,S3接“2”时,电流表示数为1.5A.求:
(1)电源电压是多少?
(2)R1的阻值是多少?
(3)该电路工作时的最大功率和最小功率之比是多少?
2022-2023学年陕西省宝鸡市扶风县九年级(上)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共8个小题,每小题只有一个选项符合题意,每小题3分,共24分)
1.【解答】解:A、家用节能灯的额定电流约为0.05A=50mA,故A正确;
B、人体的安全电压不高于36V,故B错误;
C、家用电冰箱额定电功率约为100W=0.1kW,故C错误;
D、手电筒工作电路中导线的电阻很小,可以忽略不计,故D错误。
故选:A。
2.【解答】解:A.摩擦起电的过程,本质是电子发生转移的过程,并不是创造了电荷,故A错误;
BC.毛皮和橡胶棒摩擦的过程中,橡胶棒原子核束缚电子的能力强,毛皮上的电子转移到橡胶棒上,橡胶棒得到电子而带负电,故B正确、C错误;
D.验电器的金属箔片张开是因为带了同种电荷,同种电荷相互排斥,故D错误;
故选:B。
3.【解答】解:A、“热量”是过程量,不能用“含有”表示,故A错误;
B、煮酸辣粉,酸辣粉内能增加,这是因为酸辣粉与加热源之间存在温度差,即这是通过热传递的方式增加酸辣粉的内能,故B错误;
C、闻到酸辣粉鲜美的味道,这属于扩散现象,是因为分子永不停息地做无规则的运动,故C正确;
D、汤汁喝起来烫嘴,主要原因是滚烫的汤汁温度高,故D错误。
故选:C。
4.【解答】解:由电路图可知,只闭合开关S2,只有灯泡L连入电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量电源电压;
再闭合开关S1,电阻和灯泡并联,电流表测量干路的电流,电压表测量电源电压。
A、并联电路各支路互不影响,所以再闭合开关S1,通过小灯泡的电流不变,小灯泡的亮度不变,故A正确;
B、电源电压不变,则电压表示数不变,故B错误;
CD、并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以再闭合开关S1,电流表示数变大,则电压表示数与电流表示数的乘积变大,电压表示数与电流表示数的比值变小,故CD错误。
故选:A。
5.【解答】解:根据题意可知,当电动车上的信号接收器(S1)接收到信号,再转动电动车钥匙(S2),车才能正常启动,这说明两个开关相互影响,是串联在一起的,一起控制电动机,故D正确,ABC错误。
故选:D。
6.【解答】解:
AB、闭合开关S时,L1、L2串联,V1测电源的电压,V2测L1两端的电压;所以电源的电压U=6V,L1两端电压U1=3.6V;由串联电路的电压特点可得,L2两端电压U2=U﹣U1=6V﹣3.6V=2.4V.故A正确,B正确;
C、电流表相当于导线,若将电压表V1都换成电流表,由图知,V1换成的电流表将电源短路,故C错误;
D、将电压表V2换成电流表时,电路为L2的简单电路,电流表测通过L2的电流,L1被短路;所以L2亮,L1不亮,故D正确。
故选:C。
7.【解答】解:由电路图可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
AD、当被测者的身高越高时,滑动变阻器的滑片向上运动,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由串联分压原理可知电压表示数变大,所以通过电压表的示数来反映人身高示数的变化,符合人们的思维习惯,故D错误;
根据I=可知电路中的电流变小即当被测者的身高越高时,电流表的示数变小,不符合人们的思维习惯,故A错误;
B、根据I=得当电路中电流为0.5A时电路的总电阻为:
R总===9Ω,
由串联电路电阻的规律知变阻器接入电路的阻值为:
R2′=R总﹣R1=9Ω﹣6Ω=3Ω,故B错误。
C、串联电路中的总电阻等于各分电阻之和,当R2接入电路中的电阻为6Ω时,电路中的电流为:
I===0.375A,
R2两端的电压为:
U2=IR2=0.375A×6Ω=2.25V,即电压表的示数2.25V,故C正确。
故选:C。
8.【解答】解:
A、闭合开关S、S1,断开开关S2时,滑动变阻器R与灯泡L串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;向右移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大,根据I=可知,电路中的电流变小,电流表示数变小;通过灯泡的电流变小,灯泡的亮度变暗,故A错误;
B、闭合开关S、S1,滑动变阻器R与灯泡L串联;灯泡正常发光时的电流:
IL===0.5A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以电路中的最大电流I大=0.5A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路的总电阻为:
R总===10Ω;
灯泡正常发光时的电阻为:
RL===6Ω;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,变阻器接入电路中的最小阻值为:
R小=R总﹣RL=10Ω﹣6Ω=4Ω;
当电压表的示数UR=3V时,根据串联电路的分压规律可知,变阻器接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以此时灯泡两端电压UL′=U﹣UR=5V﹣3V=2V,
此时电路中的电流为:
I小==,即=,解得R大=9Ω,所以,滑动变阻器的取值范围是4Ω~9Ω,故B正确;
C、闭合开关S、S2,断开开关S1时,滑动变阻器R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;滑动变阻器全部接入电路中时,电路的总电阻最大,根据欧姆定律可知,此时的总电流最小,最小电流为:
I'小===0.125A;
电路的最小功率为:
P小=UI'小=5V×0.125A=0.625W;
滑动变阻器接入电路中电阻为0时,电路的总电阻最小,根据欧姆定律可知,此时的总电流最大,最大电流为:
I'大===0.25A;
电路的最小功率为:
P大=UI'大=5V×0.25A=1.25W,所以整个电路消耗电功率的范围是0.625W~1.25W,故C错误;
D、所有开关均闭合,滑动变阻器的滑片移到最左端时,小灯泡与定值电阻R0并联,小灯泡两端的电压等于电源电压,大于小灯泡的额定电压,小灯泡会烧坏,故D错误。
故选:B。
二、填空与作图题(本题共6个小题,每空1分,共12分)
9.【解答】解:神舟飞船穿越大气层返回地面时,与大气层摩擦,克服摩擦做功,将机械能转化为内能,飞船的温度升高;
在图甲中的进气门和排气门都关闭,且活塞向上运动,是压缩冲程,将机械能转化为内能,故图甲符合题意;
图乙中的进气门和排气门都关闭,且活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能,故图乙不符合题意。
故答案为:内能;甲。
10.【解答】解:电热水器在2h内消耗的电能为:W==1.4kW h=5.04×106J,
电热水器的功率为:P===0.7kW=700W;
若该时间内消耗的电能全部给40kg的水加热(水未沸腾),由Q=cm△t可知,水升高的温度为:
△t====30℃。
故答案为:700;30℃。
11.【解答】解:电饭锅、电熨斗工作时,把电能转化为内能,都是电热器;
由图知,两电阻丝串联,则通过它们的电流相同、通电时间也相同,而两电阻丝的阻值不同,所以探究的是电流产生热量与电阻大小的关系;
由图知,通过两电阻丝的电流和通电时间均相等,根据Q=I2Rt可知,通电1min,R1和R2产生的热量之比:
====。
故答案为:都是;电阻大小;2:1。
12.【解答】解:(1)由图象可知,当通过灯泡的电流为IL=0.8A时,灯泡两端的电压为UL=8V,
由I=可得,灯泡正常发光的电阻:RL===10Ω;
(2)由甲图知,灯泡L与电阻箱R0串联,
由图乙可知,当时通过L电流为I′=0.6A时,L两端电压为UL′=3V,
此时R0两端电压:U0=I′R0=0.6A×10Ω=6V,此时UL′+U0=9V,符合题意,
所以灯泡L的实际电阻:RL实=。
故答案为:10;5。
13.【解答】解:由电路图可知,闭合开关,R0与R串联。
(1)由图乙可知,当滑片在a、b两点时,电路中的电流Ia=0.8A、Ib=0.4A,变阻器消耗的电功率均为PR=3.2W,
由P=UI=I2R可得,滑片在a、b两点时对应的滑动变阻器的阻值:Ra===5Ω,Rb===20Ω;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,电源的电压U=IR总=I(R0+R),
滑片在a、b两点时有:
U=Ia(R0+Ra)=0.8A×(R0+5Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
U=Ib(R0+Rb)=0.4A×(R0+20Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:R0=10Ω,U=12V;
(2)滑动变阻器接入电路中的电阻为R时,电路中的电流:I==,
滑动变阻器消耗的电功率:
PR′=I2R=()2R===,
当R=R0=10Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大,
则PR大===3.6W。
故答案为:12;3.6。
14.【解答】解:电位器应与灯泡串联接入电路中;旋钮带动滑片顺时针转动时,灯泡变亮,说明电路中的电流变大,由I=可知,电源电压一定时,电路的总电阻应变小,电位器(滑动变阻器)接入电路中的电阻应变小,由图可知,将b和c两接线柱接入电路,如图所示:
。
15.【解答】解:将甲、乙两电阻串联得到丙电阻,串联电路总电阻大于任一分电阻,所以这三个电阻丙电阻最大,根据欧姆定律可得在电压一定时,通过丙电阻的电流最小,如图:
。
三、实验探究题(本题共3个小题,第15题6分,第16题8分,第17题8分,共22分)
16.【解答】解:(1)水的体积:V水=240mL=240cm3;
水的质量:m水=ρ水V水=1.0g/cm3×240cm3=240g;
实验中应该控制水和煤油的质量相同,所以煤油的质量为240g;则煤油的体积为:
V煤油===300cm3=300mL>240mL;
(2)可观察图象,在加热时间相同的情况下,a的温度变化量大,故a的吸热能力弱。又因b是水的温度随时间的变化规律图象,水的比热容又大于煤油的比热容,故a为煤油;
比热容是物质的一种特性,它只与物质的种类有关,所以加热过程中,其比热容大小不变;
(3)根据转换法可知,水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映的;
(4)相同质量的水和煤油吸收相同的热量,水的温度变化小,则水的吸热能力强;同时停止加热,在相同质量的水和煤油温度降低的过程中,放出相同的热量,水降低的温度要小于煤油降低的温度,水放出的热量与降低的温度之比大于煤油放出的热量与降低的温度之比;
(5)由表格可以看出,加热时间6min,水升高50℃﹣25℃=25℃,煤油升高75℃﹣25℃=50℃,即质量相同的水和煤油,加热相同的时间,水和煤油吸热的热量相同,根据Q吸=cmΔt可知,比热容c与升高的温度成反比,故煤油的比热容是:c煤油=×4.2×103J/(kg ℃)=2.1×103J/(kg ℃)。
故答案为:(1)大于;(2)a;不变;(3)加热时间;(4)大于;(5)2.1×103。
17.【解答】解:(1)①甲图中,电阻R与变阻器并联,电压表串联在电路中是错误的,变阻器应与R串联,电压表与R并联,改正后如下所示:
②小明正确连接电路后闭合开关,发现电流表、电压表示数不稳定,指针来回摆动,则电路中电流时有时无,电路时通时断,故原因可能是电路某处接触不良,故选:C;
③根据绘制出I﹣R图像可知电阻的电压为:
0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.A×20Ω=2V,
即电流与电阻之积为一定值,得出结论: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;
④根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大,即电压表的示数将大于2V;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2V;
⑤根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=UU﹣UUV=6V﹣2V=4V
变阻器分得的电压为电压表示数的2倍,根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=2×20Ω=40Ω;
考虑到电阻为5Ω时,电流为0.4A,实验所选用的滑动变阻器可能是50Ω,0.5A;
故选:C
(2)①根据串联电路电压的规律,当灯的电压为2.5V时,变阻器的电压为:
U′滑=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V;
因电压表小量程损坏了,故可将电压表大量程并联在变阻器两端,根据实验数据,小灯泡的额定功率为:
P灯=ULIL=2.5V×0.30A=0.75W;
②A.小灯泡的亮度由它的实际功率决定的,故A错误;
B.灯的实际电压不同时,小灯泡的实际功率不同,故实际功率有多个;灯在额定电压下的功率为额定功率,故额定功率只有一个,故B正确;
C.灯在不同电压下的功率不同,故取灯泡的平均功率没有意义,故C错误;
D.小灯泡两端的实际电压越高,通过的实际电流越大,但额定电流不变,故D错误。
故选:B。
故答案为:(1)①见解析中的图;②C;③反;④大于;右;⑤C; (2)①0.75; ②B。
18.【解答】解:(1)连好电路后,闭合开关,发现电流表无示数,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,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了,即故障的原因可能是Rx断路;
(2)由表中数据可知,未知电阻的阻值为:
R1===12Ω;
电源为两节新干电池,则电源电压为3V;
由表中数据可知,实验中所能达到的最小电流为0.05A,此时电路的总电阻为:R总===60Ω,
此时滑动变阻器接入电路的电阻为:
R滑=R总﹣R=60Ω﹣12Ω=48Ω,而滑动变阻器的最大阻值为20Ω,即电路中最小电流达不到0.05A,所以第1组数据无法得出;
根据R=知第3、4次实验的电阻值分别为:12Ω、12.5Ω,
电阻Rx的阻值为:
Rx==≈12.2Ω;
(3)由于灯的亮度即实际功率随灯两端电压的增大而增大,灯丝的温度不断升高,灯丝的电阻随温度的升高而增大,所以当灯两端电压为2.0V,其电阻应小于2.4V时灯丝的电阻值;
当电压表的示数为2.4V,电流表的示数为0.30A时,灯丝的电阻值为:
R'===8Ω,
当电压表的示数为2.0V时,若电流表的示数为0.25A,灯泡的电阻为:
R''===8Ω,
故当灯两端电压为2.0V时,通过它的电流可能为0.28A,故C符合题意;
故选:C;
(4)电路中定值电阻R的U﹣I图像实际是丙图中的b,由图知,电压相同时,测得的电流偏大,结合并联电路干路电流等于各支路电流之和,电流表示数大于通过电阻R的电流,故a与b不重合有差异的原因是电压表的分流作用,故选B;
(5)(6)丙图A中,只能测出Rx的电流,无法间接测出Rx两端的电压,故A不能测出未知电阻Rx;
B图中,S、S1都闭合时,电路为R0的简单电路,电流表测通过R0的电流,电流表示数为I1,则电源电压为U=I1R0;
闭合S、断开S1时,Rx与R0串联,电流表测串联电路的电流,电流表示数为I2,则电源电压为U=I2Rx+I2R0,
由于电源电压不变,即I1R0=I2Rx+I2R0,解得:Rx=,所以能测出未知电阻Rx的阻值。
故答案为:(1)Rx断路;(2)1;电路中最小电流达不到0.05A;12.2;(3)C;(4)B;(5)B;(6)。
四、论述计算题(本题共3个小题,第18题6分,第19题8分,第20题8分,共22分。解答应写出必要的文字说明、解答步骤和公式,只写出最后答案的不能得分)
19.【解答】解:(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg ℃)×5kg×(100℃﹣20℃)=1.68×106J;
(2)0.16kg煤气完全燃烧放出的热量:
Q放=m煤气q煤气=0.16kg×4.2×107J/kg=6.72×106J;
煤气灶烧水的效率:
η=×100%=×100%=25%。
答:(1)水吸收的热量是6.72×106J;
(2)若消耗的煤气质量为0.16kg,煤气灶烧水时的效率是25%。
20.【解答】解:(1)由P=可得,电烤箱在低温挡正常工作10min电流做的功:
W=P低t=440W×10×60s=2.64×105J;
(2)由题意和电路图可知,开关接1时,R1与R2串联,电烤箱处于低温挡;
开关接2时,只有R1接入电路,电烤箱处于高温挡;
处于低温挡时,电路的总电阻:R===110Ω;
则R2的阻值:R2=R﹣R1=110Ω﹣40Ω=70Ω;
(3)在电压是200V时,电烤箱的高温挡工作3min的时间里消耗的电能:
W实==×3×60s=1.8×105J=0.05kW h;
使电能表指示灯闪烁的次数为:
n=3200imp/kW h×0.05kW h=160imp。
答:(1)电烤箱在低温挡正常工作10min电流做的功为2.64×105J;
(2)R2的阻值为70Ω;
(3)某用电高峰期家庭电路实际电压200V,若家庭电路中只有电烤箱的高温挡工作,在3min的时间里,会让标有“3200imp/kW h”的电能表的指示灯闪烁160imp。
21.【解答】解:(1)当S1断开,S2闭合,S3接“2”时,电路为R2的简单电路,电流表测电路中的电流,
由I=可得,电源的电压:
U=I2R2=0.3A×20Ω=6V;
(2)当S1、S2闭合,S3接“2”时,R1与R2并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,通过R2的电流I2=0.3A不变,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R1的电流:
I1=I﹣I2=1.5A﹣0.3A=1.2A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,R1的阻值:
R1===5Ω;
(3)当S1、S2闭合,S3接“2”时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,电路的总功率最大,
则P大=UI=6V×1.5A=9W;
当S1断开,S2闭合,S3接“1”时,R2与R3串联,电路中的总电阻最大,电路中的总功率最小,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路的最小功率:
P小===1.2W,
所以,该电路工作时的最大功率和最小功率之比:
P大:P小=9W:1.2W=15:2。
答:(1)电源电压是6V;
(2)R1的阻值是5Ω;
(3)该电路工作时的最大功率和最小功率之比是15:2。
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