2023—2024学年第一学期九年级核心素养展示活动
物理
本试卷共8页,23小题,满分100分。考试用时80分钟。
注意事项:1.答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的准考证号、姓名、考场号和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔在“考场号”和“座位号”栏相应位置填涂自己的考场号和座位号。将条形码粘贴在答题卡“条形码粘贴处”。
2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案,答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁.考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题(本大题7小题,每小题3分,共21分)。在每小题列出的四个选项中,只有一个是正确的,请在答题卡上把对应题目所选的选项涂黑。
1. 下列现象属于分子做无规则运动的是( )
A. 春季花香溢院外 B. 夏日暴雨倾盆下
C. 秋天枯叶萧萧落 D. 寒冬雪花静静飘
【答案】A
【解析】
【详解】分子热运动是指微观粒子的无规则运动,暴雨、枯叶和雪花都是宏观物体,不在微观粒子的范畴,所以不属于分子无规则运动。
故选A。
2. 如图所示为某电热水壶,通电烧水时,壶内电热丝和水的内能增加方式分别为( )
A. 做功 做功 B. 做功 热传递
C. 热传递 热传递 D. 热传递 做功
【答案】B
【解析】
【详解】电热水壶通电烧水时,电流通过壶内电热丝做功,将电能转化为内能;水吸收热量,温度升高,通过热传递的方式使水的内能增加。故壶内电热丝和水的内能增加方式分别是做功和热传递。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3. 流感病毒具有较强的传播与复制能力,当人与人之间近距离交流时,飞沫可成为传播载体。若把流感病毒与原子、电子看成球体,流感病毒的直径在100nm左右,原子半径的数量级为,电子半径的数量级小于。它们与飞沬按尺度从大到小的排序是( )
A. 流感病毒;电子;原子;飞沫
B. 飞沫;原子;流感病毒;电子
C. 原子;流感病毒;飞沫;电子
D. 飞沫;流感病毒;原子;电子
【答案】D
【解析】
【详解】原子半径数量级为=0.1nm,100nm>0.1nm>,飞沫是宏观物体,所以尺寸最大。
故选D。
4. 如图所示,取两个相同的验电器甲和乙,使甲带负电,乙不带电,用带有绝缘手柄的金属棒把甲和乙连接起来。下列说法正确的是( )
A. 甲中的自由电子通过金属棒流向乙
B. 甲中的金属箔张角变大
C. 乙中的金属箔张角不变
D. 有持续电流存在,方向从甲到乙
【答案】A
【解析】
【详解】ABC.甲带负电,乙不带电,甲的金属箔上的一部分电子通过金属棒转移到乙上,所以甲的张角会变小,乙得到电子,同种电荷相互排斥,所以金属箔张角变大,故A正确,BC错误;
D.因为电子从甲到乙,电子带负电,电子实际移动的方向与电流方向相反;根据电流方向的规定,金属棒中瞬间电流的方向是从乙到甲,金属棒与金属球接触的一瞬间产生的电流是瞬间电流,不是持续电流,故D错误。
故选A。
5. 小明家所在的小区安装了自动售水机。售水机既可以通过刷卡闭合感应开关(图中用“感应”标识),接通供水电机取水;也可以通过投币闭合投币开关(图中用“投币”标识),接通供水电机取水。以下简化电路图符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A.由电路图可知,感应开关和投币开关并联,供水电机位于干路,闭合感应开关或投币开关时,供水电机均可以工作,A符合题意;
BCD.由电路图可知,感应开关和投币开关串联,共同控制供水电机,只有感应开关和投币开关都闭合时,供水电机才以工作,故BCD不符合题意。
故选A。
6. 关于物质的特性,下列说法中错误的是( )
A. 绝缘体是很好的电工材料
B. 半导体材料可用于制作传感器
C 物质比热容不随物态变化而变化
D. 相同条件下,热机内燃料燃烧越充分,热机效率越高
【答案】C
【解析】
【详解】A.导体和绝缘体都是很好的电工材料,故A正确,不符合题意;
B.二极管、光敏电阻、热敏电阻、气敏电阻等电阻都是半导体制成的,可用于制作传感器,故B正确,不符合题意;
C.比热容是物质本身的一种特性,其大小是由物质决定的,且同种物质状态不同,比热容不同,故C错误,符合题意;
D.在相同条件下,使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量,提高热机的效率,故D正确,不符合题意。
故选C。
7. 如图电路所示,闭合开关后,电路正常工作,过一段时间,两表中一表示数变大,另一表示数变小了,则出现的故障可能是( )
A. 灯丝短路 B. 灯丝断路
C. 开关断路 D. 电阻R短路
【答案】D
【解析】
【详解】由电路图可知,L和电阻R串联,电压表测量R两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.如果灯发生了短路,电压表和电流表示数都变大,故A不符合题意;
B.如果灯发生了断路,电压表和电流表示数都变为零,故B不符合题意;
C.如果开关断路,电压表和电流表示数都变为零,故C不符合题意;
D.如果电阻短路,电压表示数变为0,电路总电阻减小,电路电流增大,电流表示数增大,电压表示数变为0。故D符合题意。
故选D。
二、填空题(共7小题,每空1分,共21分)
8. 将质量和初温均相同的铝、铜、铁三个金属球(比热容大小关系:)浸没于一直沸腾的水中,三个球最后的温度__________(选填“相同”或“不相同”),吸热最多的是__________球;若三个球单位时间内从沸水中吸收的热量相等,则最先达到沸水温度的__________球。
【答案】 ①. 相同 ②. 铝 ③. 铜
【解析】
【详解】[1]水沸腾时,持续吸热,温度不变,由于热传递的结果是温度相等,所以将三个球浸没于一直沸腾的水中,三个球最后的温度相同,与沸水的温度相同。
[2]由题意可知
根据热量公式
分析可知,三种质量和初温相同的物质升高相同的温度,比热容大的吸收的热量多,比热容小的吸收的热量少,所以铝球吸收的热量最多。
[3]由题意可知
根据热量公式
分析可知,当升高相同的温度,比热容小的吸收的热量少,吸热时间短,所以铜吸热的时间最短,最先达到沸水温度。
9. 在图(a)所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图(b)所示,则电阻R1和R2两端电压分别为__________、__________;R1∶R2=__________。
【答案】 ①. 4.8V ②. 1.2V ③. 4∶1
【解析】
【详解】[1][2]由电路图可知,两个电阻串联,V1测的是电源电压,V2测的是R2两端的电压,根据串联电路的电压规律可知,电压表V1的示数应大于V2的示数。而两个电压表的指针偏转角度相同,所以V1选的量程应是0~15V,其分度值是0.5V,读数为6V,即电源电压为6V,V2选的量程应是0~3V,其分度值是0.1V,读数为1.2V,即R2两端的电压为1.2V。所以,电阻R1两端的电压为
U1=U-U2=6V-1.2V=4.8V
[3]由串联正比分压可知,R1和R2的电阻之比为
R1∶R2=U1∶U2= 4.8V∶1.2V=4∶1
10. 如图所示是四冲程汽油机工作过程中的__________冲程,此冲程中活塞向__________运动;该汽油机一个工作循环,对外做功__________次。
【答案】 ①. 做功 ②. 下 ③. 1
【解析】
【详解】[1][2]图中的两个气门都关闭,火花塞点火,所以为做功冲程,活塞向下运动,内能转化为机械能。
[3]在内燃机的一个工作循环中,曲轴转动2周,活塞往复运动2次,对外做功1次。
11. 如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。是滑动变阻器的电阻片,油面高度改变时,浮子带动金属硬杆(相当于滑片)绕支点旋转而在电阻片上滑动。油量表是由__________(选填“电流表”或“电压表”)改装而成的。当油量增加时,滑动变阻器接入电路的电阻变__________,油量表的示数变__________。
【答案】 ①. 电压表 ②. 小 ③. 大
【解析】
【详解】[1]由图可知,油量表并联在电路中,因此油量表是由电压表改装成的。
[2][3]当油面增加时,浮标上移,在杠杆的作用下滑片下移,R接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,根据U=IR可知油量表的示数变大。
12. 如图所示电路中,电源电压不变,.只闭合开关时,电流表的示数为0.3A,则两端的电压__________V,只闭合开关时,电流表示数为0.1A,则__________;当、都闭合时,电流表示数为__________A。
【答案】 ①. 3 ②. 30 ③. 0.4
【解析】
【详解】[1]由题意知,开关S1闭合,只有R1接入电路,则
[2]只闭合S2时,只有R2接入电路,则
[3]开关S1、S2都闭合时,R1、R2组成并联电路,因电源电压不变,故通过R1、R2电流大小不变,则
13. 节日彩灯带为一只只小彩灯串联而成,如图所示为其中一只小彩灯,当它正常工作时,灯内玻璃珠为__________(选填“导体”或“绝缘体”);与灯丝并联的细金属丝电阻很大,通过的电流很__________;当该彩灯灯丝烧断后,彩灯带中其他小彩灯__________(选填“会”或“不会”)有电流通过。
【答案】 ①. 绝缘体 ②. 小 ③. 会
【解析】
【详解】[1]当小彩灯正常工作时,灯内玻璃珠温度较低,为绝缘体。
[2]与灯丝并联的细金属丝电阻很大,根据可知,通过金属丝的电流很小。
[3]当该彩灯灯丝烧断后,灯丝支架和细金属丝之间绝缘部分被击穿,电路形成通路,所以彩灯带中其他小彩灯会有电流过,所以其他的小彩灯仍会发光。
14. 图甲所示的电路,当滑片P由端点a移到端点b的过程中,电压表示数U及滑动变阻器接入电路的电阻R2的变化情况如图乙所示。则电阻R1的阻值为__________Ω;电源电压为__________V;当滑片P在端点a时,通过R1的电流为__________。
【答案】 ①. 10 ②. 6 ③. 0.2A
【解析】
【详解】[1][2][3]当滑片P移到b端时,电路为R1的简单电路,电压表的示数为电源的电压,由图像可知,电压表的示数为6V,即电源的电压U=6V。滑片P移到a端时,R1与滑动变阻器的最大阻值串联。由图像可知,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,电压表的示数U=2V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压为
U2=U-U1=6V-2V=4V
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流即通过R1的电流为
则R1的阻值为
三、作图题(共7分)
15. 根据图甲所示电路图,以笔画线代替导线将图乙实物图连接完整。
【答案】
【解析】
【详解】根据图甲可知,两个灯泡并联,开关S1控制整个电路,开关S2控制灯泡L2,根据电路图连接实物图,如图所示:
16. 请按如图实物电路,在右边虚线框内画出相应电路图。
【答案】
【解析】
【详解】由实物图可知,灯L1、L2并联,电流表测通过L1的电流,开关在干路控制两个灯泡,电路图如下:
17. 电吹风的主要工作元件是发热丝( )和电风扇( )及开关。闭合开关,电吹风即吹出风来;若同时还闭合,则吹出热风;若只闭合,则发热丝不发热。请根据要求完成电路设计。
【答案】
【解析】
【详解】电吹风电风扇可以单独工作,说明电风扇与发热丝并联;若只闭合,则发热丝不发热,说明电路为断路,所以接在电热丝所在支路上;若只闭合,则发热丝不发热,闭合开关,电吹风即吹出风来,说明在干路上,如下所示
四、实验题(共3小题,每空1分,共20分)
18. 如图所示实验和设想。
(1)图甲中,两个底面平整、干净的铅柱压紧后,下面可吊起一个重物,说明铅柱的分子间存在__________力;除这种力外,分子间还存在__________力;
(2)图乙所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速下压活塞后,玻璃筒内的空气温度__________,硝化棉的内能__________(选填“增加”或“减少”);
(3)图丙是一种设想中的永动机。从能量守恒的角度可知它__________(选填“能”或“不能”)一直工作下去,因为能量__________(选填“会”或“不会”)凭空产生。
【答案】 ①. 引 ②. 斥 ③. 升高 ④. 增加 ⑤. 不能 ⑥. 不会
【解析】
【详解】(1)[1][2]分子间存在相互作用的引力和斥力,两个底面削平的铅柱紧压在一起,下面吊一个重物也不能把它们拉开,说明分子之间存在相互作用的引力。
(2)[3][4]活塞迅速压下去时,活塞对气体做功,使气体的内能增大,温度升高,硝化棉吸收热量,内能变大,温度升高,达到硝化棉的着火点,因此硝化棉燃烧起来。
(3)[5][6]根据能量守恒定律可知,能量不会凭空产生,设想中的永动机不能一直工作下去,因为抽水器在工作过程中,有部分机械能会转化为内能,即机械能会逐渐减少,根据能量守恒定律,最后会停止工作。
19. 某班同学利用图甲所示的实验装置分组探究水和煤油的吸热能力。
(1)在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有秒表和__________。加热过程中,水和煤油吸收热量的多少是通过__________来判断的;
(2)实验中第1、2两个小组记录的实验数据如下表
实验组别 液体 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min
1 水 200 25 40 135
煤油 200 25 40 6.5
2 水 100 25 40 8.2
煤油 100 25 40 4
通过分析第1组的实验数据,能够得出初步结论:质量和升高的温度相同时,水的吸收的热量比煤油的__________(选填“多”或“少”);
(3)图乙是小明根据第1组实验绘制的“温度-时间”图像,A、B两条图线对应的被加热液体分别为__________、__________;
(4)对比两组实验,在其他条件相同情况下,正确的判断__________;
A.第1组酒精灯火焰大于第2组 B.第1组酒精灯火焰小于第2组
(5)实验结束后,某同学觉得实验加热时间过长,为了缩短加热时间,可以采取的办法是:__________。
【答案】 ①. 天平 ②. 加热时间 ③. 多 ④. A ⑤. 煤油 ⑥. 水 ⑦. 见解析
【解析】
【详解】(1)[1]在探究水和煤油的吸热能力强弱时,需要控制水和煤油的质量相等,所以还需要的测量工具是天平。
[2]实验中采用相同热源加热,相同时间释放的热量相同,被加热物质在相同时间吸收的热量相同(不计热损失),故可通过加热时间长短判断水和煤油吸收热量多少。
(2)[3]由表中数据可知,升高相同温度时,水加热的时间更长,说明水吸收的热量更多。
(3)[4][5]A对应的是煤油,B对应的是水,判断理由:升高相同温度,B加热时间更长,需要吸收热量更多。
(4)[6]第1组水的质量是第2组的两倍,根据,第1组吸收的热量是第2组的两倍,若使用同一热源,加热时间是第2组的两倍。但从表中数据可知,第1组所花时间小于第2组的两倍,说明相同时间内,第1组的酒精灯放热更多,故选A。
(5)[7]为了缩短实验时间,可以通过减小水和煤油的质量来实现,也可以通过降低末温来实现。
20. 如图,甲为“探究电流与电压和电阻的关系”的实验电路图,电源电压为6V保持不变,四个定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω(忽略温度对电阻的影响)。
(1)请根据图甲中电路图,用笔画线代替导线将实物图乙连接完整,使滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变大_________;
(2)试触时发现电压表的指针偏转如图丙所示,你认为原因可能是__________;
(3)为了探究电流与电阻关系,排除故障后,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω定值电阻依次分别连入电路,调节滑片进行了四次实验,实验数据如表所示。分析可知:实验时控制了定值电阻两端的电压为__________V;在第1、2两次实验中,为按要求控制定值电阻的电压,调节滑片,使滑动变阻器接入电路中的阻值分别为R1、R2,则R1__________R2;若做完第1次实验后进行第2次实验时,没有调节滑动变阻器滑片,开关闭合后电路中的电流将变为__________A;
实验序号 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 15 20
电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.15
(4)在完成上述实验后,为了探究电流与电压关系,重新设计了如表的表格来记录实验数据,请将表补充完整。
实验次数 1 2 3
①__________ 1.0 2.0 3.0
②__________ 0.2 0.4 0.6
【答案】 ①. ②. 电压表正负接线柱接反了 ③. 3 ④. < ⑤. 0.4 ⑥. 电压U/V ⑦. 电流I/A
【解析】
【详解】(1)[1]滑动变阻器、开关、电阻应串联在电路中,滑片向右滑动时,连入电路的电阻变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻丝变长,故滑动变阻器左下接线柱入电路中,如下图所示:
(2)[2]试触时发现指针偏向图丙位置,即反向偏转,其原因是电压表正、负接线柱接反了。
(3)[3]由表中数据和欧姆定律可知,定值电阻两端所控制的电压为
Uv=IR=0.6A×5Ω=…=0.15A×20Ω=3V
所以实验时控制了定值电阻两端的电压为3V。
[4]由表中数据可知,在第1、2两次实验中,是将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,根据串联电路的分压原理可知,电阻增大,其分得的电压増大;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,为了保持定值电阻端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,即R1
U滑=U-Uv=6V-3V=3V
由欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的电阻为
第1次实验后进行第2次实验时,没有调节滑动变阻器滑片,电阻由5Ω变成10Ω,滑动变阻器接入的电阻仍为5Ω,所以开关闭合后电路中的电流将变为
(4)[6][7]探究电流与电压的关系时需要记录电压和电流,因此表中①为电压U/V, ②为电流I/A。
五、计算题(本大题共2小题,第19小题7分,第20小题6分,共13分)
21. 某天然气热水器每分钟可输出5L温度升高25℃的水,它工作时的热效率即为水吸收的热量与天然气完全燃烧所放出的热量之比。某次热水器工作4分钟,使天然气表示数由2365.89m3变为2365.97m3变为。天然气的热值为3.2×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求:
(1)热水器每分钟流出水的质量;
(2)每分钟流出的水吸收的热量;
(3)热水器的热效率(保留两位有效数字)。
【答案】(1)5kg;(2)5.25×105J;(3)82%
【解析】
【详解】解:(1)水的质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg
(2)水吸收的热量为
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×25℃=5.25×105J
每分钟消耗天然气的体积为
每分钟天然气放出的热量为
Q放=Vq=0.02m3×3.2×107J/m3=6.4×105J
(3)该热水器的热效为
答:(1)热水器每分钟流出水的质量为5kg;
(2)每分钟流出的水吸收的热量为5.25×105J;
(3)热水器的热效率为82%。
22. 在如图甲所示的电路中,电源电压6V保持不变,电阻的阻值为,闭合开关S。求:
(1)电流表的示数;
(2)若移动滑片P到某位置时,发现其中一个电流表的示数如乙图所示,求此时滑动变阻器连入电路的阻值。
【答案】(1)0.6A;(2)10Ω
【解析】
【详解】解:(1)闭合开关,两电阻并联接入电路,电流表A1测通过R1的电流,电流表A2测干路电流,根据欧姆定律可得电流表A1的示数
(2)若电流表接入电路的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A,若电流表接入电路的量程为0~3A,分度值为0.1A,示数为1.2A,并联电路互不影响,所以电流表A1的示数不变,电流表A2测干路电流,并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A2的示数为1.2A,此时通过滑动变阻器的电流
I2=I-I1=1.2A-0.6A=0.6A
滑动变阻器接入电路的电阻
答:(1)电流表A1的示数为0.6A;
(2)此时滑动变阻器连入电路的阻值为10Ω。
六、综合能力题(共3小题,每小题6分,共18分)
23. 阅读短文,回答问题
氢燃料电池
如图所示为新能源氢燃料电池工作原理图。将氢气通入燃料电池负极,在催化剂(铂)作用下分解成电子和氢离子(质子),电子从电池负极通过外电路流向正极过程中输出电能;氢离子则通过电池内部的通道直接到达电池正极,和从外电路过来的电子及从外部通入的氧气反应(非燃烧),变成水被排出。
(1)氢分解成的电子带__________电荷,氢离子带__________电荷;
(2)氢燃料电池工作时将__________能转化为__________能;
(3)通过汽车的电流方向为__________到__________。(选填“A”或“B”)
【答案】 ①. 负 ②. 正 ③. 化学 ④. 电 ⑤. B ⑥. A
【解析】
【详解】(1)[1][2]原子不带电,原子中的电子带负电,失去电子后形成的氢离子带正电。
(2)[3][4]氢燃料电池工作时,将氢燃料储存的化学能转化为电能。
(3)[5][6]电子定向移动形成的电流,其方向与电子定向移动的方向相反,电子由A向B移动,故电流方向由B向A。
24. 小明用如图甲所示的电路来探究影响盐水导电性的因素,其中a、b是两个完全相同的碳棒;图乙各容器中碳棒插入盐水中的间距和深度均相同。
(1)在连接电路时开关应该__________;
(2)若将碳棒按照图乙中1、3两种方式插入盐水中,他想要探究的问题是盐水导电性和__________关系;若两次探究电流表示数不同,由此可以得出初步结论:__________;
(3)若小明想探究盐水导电性和盐水浓度的关系则应该将碳棒按如图乙中__________两种方式插入盐水中进行实验;为了得到实验结论的普遍性,应采取的做法__________;
(4)在交流时老师指出小明设计的电路中有一处不合理的地方,该不合理的地方是__________。
【答案】 ①. 断开 ②. 液体体积 ③. 盐水浓度相同时,盐水的导电性能和液体体积有关 ④. 1、2 ⑤. 换用相同体积的不同浓度的盐水进行多次实验 ⑥. 电路中电流有可能超过电流表的最大量程,从而损坏电流
【解析】
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关必须处于断开。
(2)[2][3]若将碳棒按照图乙中1、3两种方式插入盐水中,盐水浓度和插入的深度相同,但液体体积不同,所以探究的是液导电性能和液体体积的关系。若电流表示数不同,说明盐水浓度相同时,盐水的导电性能和液体体积有关。
(3)[4]根据图乙可知,影响液体导电性能的因素可能有:液体浓度、液体体积、两个碳棒间的距离。要想探究液体导性能和液体浓度的关系,应控制液体体积、两个碳棒间的距离保持不变,只改变液体浓度,所以应将碳棒按如图乙中1和2两种方式插入盐水中进行实验。
[5]为了得出普遍结论,应该换用相同体积的不同浓度的盐水进行多次实验。
(4)[6]当电路中液体电阻过小时,会导致电路电流过大,有可能超过电流表量程,从而损坏电流表,所以为了电路安全,可以在电路中串联一个小灯泡。
25. 阅读下列短文,回答问题:
热敏电阻温度计
热敏电阻是用半导体材料制成的电阻,其阻值随温度的变化而变化,如图甲所示为一种铜热电阻温度传感器Cu50的实物图。阻值随温度升高而变小的,称为负温度系数热敏电阻;阻值随温度升高而变大的,称为正温度系数热敏电阻。利用热敏电阻的特性做成的温度计,叫做热敏电阻温度计。
如图乙所示为铜热电阻温度传感器Cu50的阻值随温度t变化的图像。某实验小组利用这种传感器制作一个温度计,他们准备的实验器材如下:电源(电压为1.5V)、灵敏电流表(量程为0~25mA)、滑动变阻器R1、开关、导线若干。
(1)铜热电阻温度传感器Cu50是__________(选填“正”或“负”)温度系数热敏电阻;
(2)若将电源、开关、电流表、铜热电阻温度传感器Cu50直接串接成一个电路作为测温装置,则该电路能测的最低温度为__________℃;
(3)该实验小组为了使温度从0℃开始测量,又设计了如图丙所示的电路图,其中R为铜热电阻,R1为滑动变阻器,并进行了如下操作:
a. 将传感器探头放入冰水混合物中(标准大气压下),足够长时间后闭合开关,调节滑动变阻器R1,使电流表指针指在满刻度,此时R1=__________Ω;
b. 保持滑动变阻器的阻值不变,把传感器探头放入温水中,过一段时间后闭合开关,发现灵敏电流表的读数为20mA,则温水的温度为__________;
c. 请写出此次实验过程中电流表的电流值I与温度t的关系式:__________。
【答案】 ①. 正 ②. 50 ③. 10 ④. 75℃ ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1]由图乙可知铜热电阻温度传感器Cu50的阻值随温度升高而变大,所以铜热电阻温度传感器Cu50是正温度系热敏电阻。
(2)[2]由题意可知,电流表最大示数为25mA,所以热电阻的最小电阻为
由R-t图像可知,电阻随温度的变化规律为
R=50+0.2t
则
60Ω=50+0.2t
解得温度t=50℃。
(3)[3]将传感器探头放入冰水混合物中,此时温度为0℃,由图像可得此时热电阻热电阻Cu50的阻值为R=50Ω,过一时间后闭合开关,调节滑动变阻器R1,使电流表指针满偏,此时滑动变阻器阻值为
R1=Rmin-R=60Ω-50Ω=10Ω
[4]当电流为20 mA时,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得热电阻的阻值为
所以此时温度为
[5]由题意可得,电流表的电流值I和温度t的关系式为
化简得2023—2024学年第一学期九年级核心素养展示活动
物理
本试卷共8页,23小题,满分100分。考试用时80分钟。
注意事项:1.答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的准考证号、姓名、考场号和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔在“考场号”和“座位号”栏相应位置填涂自己的考场号和座位号。将条形码粘贴在答题卡“条形码粘贴处”。
2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案,答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁.考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题(本大题7小题,每小题3分,共21分)。在每小题列出的四个选项中,只有一个是正确的,请在答题卡上把对应题目所选的选项涂黑。
1. 下列现象属于分子做无规则运动是( )
A. 春季花香溢院外 B. 夏日暴雨倾盆下
C. 秋天枯叶萧萧落 D. 寒冬雪花静静飘
2. 如图所示为某电热水壶,通电烧水时,壶内电热丝和水的内能增加方式分别为( )
A. 做功 做功 B. 做功 热传递
C. 热传递 热传递 D. 热传递 做功
3. 流感病毒具有较强的传播与复制能力,当人与人之间近距离交流时,飞沫可成为传播载体。若把流感病毒与原子、电子看成球体,流感病毒的直径在100nm左右,原子半径的数量级为,电子半径的数量级小于。它们与飞沬按尺度从大到小的排序是( )
A. 流感病毒;电子;原子;飞沫
B. 飞沫;原子;流感病毒;电子
C. 原子;流感病毒;飞沫;电子
D. 飞沫;流感病毒;原子;电子
4. 如图所示,取两个相同的验电器甲和乙,使甲带负电,乙不带电,用带有绝缘手柄的金属棒把甲和乙连接起来。下列说法正确的是( )
A. 甲中的自由电子通过金属棒流向乙
B. 甲中的金属箔张角变大
C. 乙中的金属箔张角不变
D. 有持续电流存在,方向从甲到乙
5. 小明家所在的小区安装了自动售水机。售水机既可以通过刷卡闭合感应开关(图中用“感应”标识),接通供水电机取水;也可以通过投币闭合投币开关(图中用“投币”标识),接通供水电机取水。以下简化电路图符合要求的是( )
A. B.
C. D.
6. 关于物质的特性,下列说法中错误的是( )
A. 绝缘体是很好的电工材料
B. 半导体材料可用于制作传感器
C. 物质比热容不随物态变化而变化
D. 相同条件下,热机内燃料燃烧越充分,热机效率越高
7. 如图电路所示,闭合开关后,电路正常工作,过一段时间,两表中一表示数变大,另一表示数变小了,则出现的故障可能是( )
A. 灯丝短路 B. 灯丝断路
C. 开关断路 D. 电阻R短路
二、填空题(共7小题,每空1分,共21分)
8. 将质量和初温均相同的铝、铜、铁三个金属球(比热容大小关系:)浸没于一直沸腾的水中,三个球最后的温度__________(选填“相同”或“不相同”),吸热最多的是__________球;若三个球单位时间内从沸水中吸收的热量相等,则最先达到沸水温度的__________球。
9. 在图(a)所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图(b)所示,则电阻R1和R2两端的电压分别为__________、__________;R1∶R2=__________。
10. 如图所示是四冲程汽油机工作过程中的__________冲程,此冲程中活塞向__________运动;该汽油机一个工作循环,对外做功__________次。
11. 如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。是滑动变阻器的电阻片,油面高度改变时,浮子带动金属硬杆(相当于滑片)绕支点旋转而在电阻片上滑动。油量表是由__________(选填“电流表”或“电压表”)改装而成的。当油量增加时,滑动变阻器接入电路的电阻变__________,油量表的示数变__________。
12. 如图所示电路中,电源电压不变,.只闭合开关时,电流表的示数为0.3A,则两端的电压__________V,只闭合开关时,电流表示数为0.1A,则__________;当、都闭合时,电流表示数为__________A。
13. 节日彩灯带为一只只小彩灯串联而成,如图所示为其中一只小彩灯,当它正常工作时,灯内玻璃珠为__________(选填“导体”或“绝缘体”);与灯丝并联的细金属丝电阻很大,通过的电流很__________;当该彩灯灯丝烧断后,彩灯带中其他小彩灯__________(选填“会”或“不会”)有电流通过。
14. 图甲所示的电路,当滑片P由端点a移到端点b的过程中,电压表示数U及滑动变阻器接入电路的电阻R2的变化情况如图乙所示。则电阻R1的阻值为__________Ω;电源电压为__________V;当滑片P在端点a时,通过R1的电流为__________。
三、作图题(共7分)
15. 根据图甲所示电路图,以笔画线代替导线将图乙实物图连接完整。
16. 请按如图实物电路,在右边虚线框内画出相应电路图。
17. 电吹风的主要工作元件是发热丝( )和电风扇( )及开关。闭合开关,电吹风即吹出风来;若同时还闭合,则吹出热风;若只闭合,则发热丝不发热。请根据要求完成电路设计。
四、实验题(共3小题,每空1分,共20分)
18. 如图所示实验和设想。
(1)图甲中,两个底面平整、干净的铅柱压紧后,下面可吊起一个重物,说明铅柱的分子间存在__________力;除这种力外,分子间还存在__________力;
(2)图乙所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速下压活塞后,玻璃筒内的空气温度__________,硝化棉的内能__________(选填“增加”或“减少”);
(3)图丙是一种设想中永动机。从能量守恒的角度可知它__________(选填“能”或“不能”)一直工作下去,因为能量__________(选填“会”或“不会”)凭空产生。
19. 某班同学利用图甲所示的实验装置分组探究水和煤油的吸热能力。
(1)在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有秒表和__________。加热过程中,水和煤油吸收热量的多少是通过__________来判断的;
(2)实验中第1、2两个小组记录的实验数据如下表
实验组别 液体 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min
1 水 200 25 40 13.5
煤油 200 25 40 6.5
2 水 100 25 40 8.2
煤油 100 25 40 4
通过分析第1组的实验数据,能够得出初步结论:质量和升高的温度相同时,水的吸收的热量比煤油的__________(选填“多”或“少”);
(3)图乙是小明根据第1组实验绘制的“温度-时间”图像,A、B两条图线对应的被加热液体分别为__________、__________;
(4)对比两组实验,在其他条件相同情况下,正确的判断__________;
A.第1组酒精灯火焰大于第2组 B第1组酒精灯火焰小于第2组
(5)实验结束后,某同学觉得实验加热时间过长,为了缩短加热时间,可以采取的办法是:__________。
20. 如图,甲为“探究电流与电压和电阻的关系”的实验电路图,电源电压为6V保持不变,四个定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω(忽略温度对电阻的影响)。
(1)请根据图甲中电路图,用笔画线代替导线将实物图乙连接完整,使滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变大_________;
(2)试触时发现电压表的指针偏转如图丙所示,你认为原因可能是__________;
(3)为了探究电流与电阻关系,排除故障后,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω定值电阻依次分别连入电路,调节滑片进行了四次实验,实验数据如表所示。分析可知:实验时控制了定值电阻两端的电压为__________V;在第1、2两次实验中,为按要求控制定值电阻的电压,调节滑片,使滑动变阻器接入电路中的阻值分别为R1、R2,则R1__________R2;若做完第1次实验后进行第2次实验时,没有调节滑动变阻器滑片,开关闭合后电路中的电流将变为__________A;
实验序号 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 15 20
电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.15
(4)在完成上述实验后,为了探究电流与电压的关系,重新设计了如表的表格来记录实验数据,请将表补充完整。
实验次数 1 2 3
①__________ 1.0 2.0 3.0
②__________ 0.2 0.4 0.6
五、计算题(本大题共2小题,第19小题7分,第20小题6分,共13分)
21. 某天然气热水器每分钟可输出5L温度升高25℃的水,它工作时的热效率即为水吸收的热量与天然气完全燃烧所放出的热量之比。某次热水器工作4分钟,使天然气表示数由2365.89m3变为2365.97m3变为。天然气的热值为3.2×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求:
(1)热水器每分钟流出水的质量;
(2)每分钟流出的水吸收的热量;
(3)热水器的热效率(保留两位有效数字)。
22. 在如图甲所示的电路中,电源电压6V保持不变,电阻的阻值为,闭合开关S。求:
(1)电流表的示数;
(2)若移动滑片P到某位置时,发现其中一个电流表的示数如乙图所示,求此时滑动变阻器连入电路的阻值。
六、综合能力题(共3小题,每小题6分,共18分)
23. 阅读短文,回答问题
氢燃料电池
如图所示为新能源氢燃料电池工作原理图。将氢气通入燃料电池负极,在催化剂(铂)作用下分解成电子和氢离子(质子),电子从电池负极通过外电路流向正极过程中输出电能;氢离子则通过电池内部的通道直接到达电池正极,和从外电路过来的电子及从外部通入的氧气反应(非燃烧),变成水被排出。
(1)氢分解成的电子带__________电荷,氢离子带__________电荷;
(2)氢燃料电池工作时将__________能转化为__________能;
(3)通过汽车的电流方向为__________到__________。(选填“A”或“B”)
24. 小明用如图甲所示的电路来探究影响盐水导电性的因素,其中a、b是两个完全相同的碳棒;图乙各容器中碳棒插入盐水中的间距和深度均相同。
(1)在连接电路时开关应该__________;
(2)若将碳棒按照图乙中1、3两种方式插入盐水中,他想要探究的问题是盐水导电性和__________关系;若两次探究电流表示数不同,由此可以得出初步结论:__________;
(3)若小明想探究盐水导电性和盐水浓度的关系则应该将碳棒按如图乙中__________两种方式插入盐水中进行实验;为了得到实验结论的普遍性,应采取的做法__________;
(4)在交流时老师指出小明设计的电路中有一处不合理的地方,该不合理的地方是__________。
25. 阅读下列短文,回答问题:
热敏电阻温度计
热敏电阻是用半导体材料制成的电阻,其阻值随温度的变化而变化,如图甲所示为一种铜热电阻温度传感器Cu50的实物图。阻值随温度升高而变小的,称为负温度系数热敏电阻;阻值随温度升高而变大的,称为正温度系数热敏电阻。利用热敏电阻的特性做成的温度计,叫做热敏电阻温度计。
如图乙所示为铜热电阻温度传感器Cu50阻值随温度t变化的图像。某实验小组利用这种传感器制作一个温度计,他们准备的实验器材如下:电源(电压为1.5V)、灵敏电流表(量程为0~25mA)、滑动变阻器R1、开关、导线若干。
(1)铜热电阻温度传感器Cu50是__________(选填“正”或“负”)温度系数热敏电阻;
(2)若将电源、开关、电流表、铜热电阻温度传感器Cu50直接串接成一个电路作为测温装置,则该电路能测的最低温度为__________℃;
(3)该实验小组为了使温度从0℃开始测量,又设计了如图丙所示电路图,其中R为铜热电阻,R1为滑动变阻器,并进行了如下操作:
a. 将传感器探头放入冰水混合物中(标准大气压下),足够长时间后闭合开关,调节滑动变阻器R1,使电流表指针指在满刻度,此时R1=__________Ω;
b. 保持滑动变阻器的阻值不变,把传感器探头放入温水中,过一段时间后闭合开关,发现灵敏电流表的读数为20mA,则温水的温度为__________;
c. 请写出此次实验过程中电流表的电流值I与温度t的关系式:__________。
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