2023-2024学年陕西省榆林市榆阳区九年级(上)期中物理试卷
一、选择题(本大题共10小题,每小题2分,计20分。每小题只有一个选项是符合题意的)
1.(2分)科学家的每次重大发现,都有力地推进了人类文明的进程。最先研究电流与电压、电阻并得出三者之间关系的物理学家是( )
A.安培 B.欧姆 C.伏特 D.牛顿
2.(2分)7月14日,“2023 清爽榆林——赵庄鱼儿湾梦幻灯光节”在古塔镇赵庄鱼儿湾景区开幕。广大市民可享夏日激情,共享梦幻灯光盛宴。色彩缤纷的LED灯主要是由什么材料制成的( )
A.半导体材料 B.导体材料
C.超导体材料 D.绝缘体材料
3.(2分)10月31日8时11分,神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆(如图)。返回舱在空中加速下落过程中( )
A.动能增大,重力势能减小
B.动能减小,重力势能增大
C.动能不变,机械能增大
D.动能转化为重力势能
4.(2分)关于电学知识,下列说法中正确的是( )
A.通常情况下,橡皮、塑料、石墨都是绝缘体
B.正电荷定向移动的方向为电流方向
C.电路两端有电压,电路中就一定有电流
D.在电源的外部,电流从电源的负极流向电源的正极
5.(2分)如图所示,用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,发现验电器的两片金属箔张开( )
A.丝绸摩擦过的玻璃棒带负电
B.丝绸与玻璃棒摩擦过程中创造了电荷
C.两片金属箔张开是由于同种电荷相互排斥
D.用验电器可以直接检验出物体带正电还是带负电
6.(2分)下列说法中正确的是( )
A.一块0℃的冰熔化成0℃的水,温度不变,内能不变
B.一桶汽油用掉一半,剩余汽油的比热容、热值都不变
C.热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体
D.温度高的物体含有的热量更多
7.(2分)对于欧姆定律的理解,下列说法正确的是( )
A.导体电阻越大,通过导体的电流越小
B.当导体两端的电压为0时,导体的电阻为0
C.导体的电阻等于导体两端的电压和通过它的电流之比
D.导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体的电流成反比
8.(2分)破壁机可以瞬间击破食物细胞壁,让食材营养释放更充分。某品牌破壁机设置了安全开关S1和工作开关S2,当食物放入破壁机的容器中并放在主机上时,安全开关S1自动闭合,安全指示灯亮起;再闭合工作开关S2,电动机启动;安全开关S1断开时,安全指示灯与电动机均不工作,如图所示的电路图中( )
A. B.
C. D.
9.(2分)初温相同的铜和铅,它们的比热容之比是3:1,质量之比是3:2,铜升高的温度与铅升高的温度之比是多少?( )
A.2:1 B.2:9 C.9:2 D.6:2
10.(2分)如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法错误的是( )
A.实验原理是
B.多次测量取平均值是为了减小误差
C.滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压和通过电阻的电流
D.若将定值电阻R换成小灯泡,可以探究电流与电压的关系
二、填空与作图题(本大题共8小题,计22分)
11.(3分)冬天寒冷的早晨,小丽和小军冻得伸不出手,于是分别采取了不同的取暖方式:小丽哈气取暖是通过 的方式增加手的内能的,小军搓手取暖是通过 的方式增加手的内能的。树叶上的两滴水珠接触后合成更大的一滴,这表明分子间存在 。
12.(2分)充电宝可解决电子产品电量不足的问题,如图所示,充电宝正在同时给手机和笔记本电脑充电 (选填“用电器”或“电源”),手机和笔记本电脑之间是 联的。
13.(3分)如图所示,当同时闭合开关S1、S2和S3时,电路处于 状态;在电路中要使电灯L1和L2串联,应闭合开关 ;在电路中要使电灯L1和L2并联,应闭合开关 。
14.(2分)为了探究“影响导体电阻大小的因素”,同学们设计了如图所示的实验电路,已知导体A、B只有长度不同,A、D只有材料不同。实验中是通过观察 来判断导体电阻大小的;选用 两根导体接入电路时,可以探究在其它条件相同时,导体电阻大小与导体长度的关系。
15.(4分)如图所示是单缸四冲程汽油机工作时的 冲程,该冲程的能量转化是 。若该汽油机飞轮转速为3600r/min,则1s内对外做功 次。某校车在水平路面上行驶一段时间,消耗1kg柴油,发动机输出有用的机械功为1.72×107J,校车发动机的效率为 %。(柴油热值为4.3×107J/kg)
16.(4分)将小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I﹣U关系图像如图乙所示,其中曲线 (选填“A”或“B”)表示电阻R的I﹣U关系图像,电阻R的阻值为 Ω;若电源电压为4V,则电流表示数为 A;若电流表示数为0.25A,则电源电压为 V。
17.(2分)如图所示,在圆圈内填入正确的电表符号,使开关闭合后两灯都能发光。
18.(2分)请根据如图所示的实物图,在虚线框内画出对应的电路图。
三、实验与探究题(本大题共4小题,计22分)
19.(4分)按要求填空。
(1)如图1所示,电阻箱的示数为 Ω。
(2)如图2所示,是把一滴墨水滴入冷水和热水中的情况,此实验既说明了组成物体的分子在不停地做 ,又说明了分子的运动快慢与 有关。
(3)如图3所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,观察到塞子受到水蒸气的压力而冲出去。在此过程中水蒸气的 能转化为塞子的机械能。
20.(4分)小明组装了如图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 20 80
菜籽油 20 50
(1)为了保证实验结论可靠,小明选择了两套相同装置,在实验中除了要控制A、B两烧杯内水的初温及质量相等 相等。
(2)实验中测得的数据如上表所示,根据数据可知 的热值较大。
(3)小明还想利用该实验测量出煤油的热值,除了图中装置以外,还要使用的测量仪器是 。利用此实验方法计算出煤油的热值将比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
21.(7分)小明利用如图甲所示的实验电路探究“并联电路电流规律”。
(1)实验中,应选择两个规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(2)连接电路时,由于电流大小未知,应先用电流表 (选填“大”或“小”)量程进行试触;电流表应 (选填“串联”或“并联”)在被测电路中。若要测量干路电流,则电流表应接在甲图中的 点。
(3)小明在测量B处的电流时,闭合开关,发现电流表的指针偏转如图乙所示 。在排除故障后,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A。
(4)小明测出了三组电流并记录在表格中,由此可得出并联电路的电流规律: (用公式表示)。
测量次数 A处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流IC/A
1 0.10 0.34
2 0.20 0.26 0.46
3 0.24 0.30 0.54
22.(7分)小勇同学利用图甲所示的电路做“探究电流与电阻的关系”实验,所选择的器材有新干电池两节,5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一只,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向A端移动时,电流表示数变大
(2)连接电路时,开关应处于 状态;电路连接完成,闭合开关前 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关,发现电流表的指针几乎没有偏转,电压表的指针有明显的偏转 。
(4)排除故障后,小勇先将5Ω的定值电阻接入电路,移动滑片P到适当位置,同时记录电流表示数。再将5Ω的电阻换成10Ω的电阻接入电路,闭合开关 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表示数为U保持不变,再依次接入15Ω、20Ω、25Ω的电阻重复实验
(5)根据测得的五组实验数据绘制出电流I随定值电阻R变化的图像如图乙所示。由图像可知这五组实验中,定值电阻R两端电压保持 V不变,分析图像可得到的结论是: 。
四、综合题(本大题共2小题,计16分)
23.(8分)2023年7月28日晚,第三十一届世界大学生夏季运动会开幕式在成都市举行,主火炬(如图)3的天然气,求:[已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃),天然气的热值q=4×107J/m3]
(1)点燃火炬后,火炬外壳温度升高,内能 (选填“增大”“减少”或“不变”);天然气在燃烧过程中将 能转化为 能;
(2)5250m3天然气完全燃烧产生的热量是多少?
(3)在一个标准大气压下,若这些热量全部被水吸收,则可使初温为25℃、质量为625t的水装的温度升高多少℃?
24.(8分)在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R2上标有“60Ω 0.5A”的字样。将R2的滑片P调至最右端时,闭合开关S,电流表A的示数为0.2A1的示数如图乙所示。
(1)定值电阻R1和滑动变阻器R2是 (选填“串联”或“并联”)连接的;电压表V1的示数为 V;
(2)求定值电阻R1的阻值;
(3)求电源电压。
2023-2024学年陕西省榆林市榆阳区九年级(上)期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共10小题,每小题2分,计20分。每小题只有一个选项是符合题意的)
1.(2分)科学家的每次重大发现,都有力地推进了人类文明的进程。最先研究电流与电压、电阻并得出三者之间关系的物理学家是( )
A.安培 B.欧姆 C.伏特 D.牛顿
【答案】B
【分析】通过导体的电流与导体两端电压成正比,与导体的电阻成反比,这一规律最早由德国科学家欧姆总结得出,这就是著名的欧姆定律。
【解答】解:最先研究电流与电压、电阻并得出三者之间关系的科学家是欧姆。
安培发现了安培定则,伏特发明了“伏特电堆”电池。
故选:B。
2.(2分)7月14日,“2023 清爽榆林——赵庄鱼儿湾梦幻灯光节”在古塔镇赵庄鱼儿湾景区开幕。广大市民可享夏日激情,共享梦幻灯光盛宴。色彩缤纷的LED灯主要是由什么材料制成的( )
A.半导体材料 B.导体材料
C.超导体材料 D.绝缘体材料
【答案】A
【分析】半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。
【解答】解:色彩缤纷的LED灯主要是由半导体材料制成的,故A正确。
故选:A。
3.(2分)10月31日8时11分,神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆(如图)。返回舱在空中加速下落过程中( )
A.动能增大,重力势能减小
B.动能减小,重力势能增大
C.动能不变,机械能增大
D.动能转化为重力势能
【答案】A
【分析】(1)动能的大小跟质量、速度有关;物体的质量越大,速度越大,其动能越大;
(2)重力势能的大小跟质量、被举高的高度有关;物体的质量越大,高度越高,其重力势能越大;
(3)机械能等于动能与势能的总和。
【解答】解:返回舱加速向地面降落的过程中,返回舱的质量不变,则返回舱的动能增大,则它的重力势能减小,由于受到空气阻力,机械能减小,BCD错误,
故选:A。
4.(2分)关于电学知识,下列说法中正确的是( )
A.通常情况下,橡皮、塑料、石墨都是绝缘体
B.正电荷定向移动的方向为电流方向
C.电路两端有电压,电路中就一定有电流
D.在电源的外部,电流从电源的负极流向电源的正极
【答案】B
【分析】(1)塑料、陶瓷,不容易导电,属于绝缘体;水银属于金属,容易导电为导体。
(2)正电荷定向移动的方向为电流方向。
(3)电路两端有电压,电路中就一定有电流。
(4)在电源的外部,电流从电源的正极流向电源的负极。
【解答】解:A、塑料,不容易导电;石墨属于金属,为导体。
B、正电荷定向移动的方向为电流方向;
C、电路两端有电压,故C错误;
D、在电源的外部,故D错误;
故选:B。
5.(2分)如图所示,用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,发现验电器的两片金属箔张开( )
A.丝绸摩擦过的玻璃棒带负电
B.丝绸与玻璃棒摩擦过程中创造了电荷
C.两片金属箔张开是由于同种电荷相互排斥
D.用验电器可以直接检验出物体带正电还是带负电
【答案】C
【分析】(1)人们规定,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电;
(2)摩擦起电的实质是电荷的转移,在摩擦起电中并没有创造电荷;
(3)电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。验电器的作用是检验物体是否带电。
【解答】解:A、用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷;
B、摩擦起电的实质是电荷的转移,故B错误;
C、丝绸摩擦玻璃棒,去接触不带电的验电器金属球,使两片金箔都带上了相同的正电荷,所以箔片张开;
D、用验电器可以检验物体是否带电,故D错误。
故选:C。
6.(2分)下列说法中正确的是( )
A.一块0℃的冰熔化成0℃的水,温度不变,内能不变
B.一桶汽油用掉一半,剩余汽油的比热容、热值都不变
C.热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体
D.温度高的物体含有的热量更多
【答案】B
【分析】(1)内能的大小跟质量、温度、状态有关;晶体熔化过程吸收热量、温度不变、内能增大;
(2)对密度、比热容和燃料的热值的概念要有正确的理解;这三个物理量都是物质的特性,均与质量和体积无关;
(3)热传递的条件是两个物体之间存在温度差,热量从高温物体传给低温物体。
(4)热量是过程量,就是说,热量只存在于热传递或热交换过程中,只能说吸收或放出热量,热量传递等;热量不是状态量,不能说含有或者具有热量。
【解答】解:A、一块0℃的冰熔化成0℃的水后,温度不变,故A错误;
B、比热容是物质的一种特性,某种物质的比热容与其质量和体积无关,与燃料的质量和体积无关,与物质的质量和体积无关,剩余汽油的密度、热值都不变;
C、发生热传递时,故C错误;
D、热量是过程量,故D错误。
故选:B。
7.(2分)对于欧姆定律的理解,下列说法正确的是( )
A.导体电阻越大,通过导体的电流越小
B.当导体两端的电压为0时,导体的电阻为0
C.导体的电阻等于导体两端的电压和通过它的电流之比
D.导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体的电流成反比
【答案】C
【分析】(1)电流由电压和电阻共同决定,
(2)电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的电压和通过的电流无关;
(3)R=这个公式只说明导体电阻的大小是导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。
【解答】解:A.导体电阻越大,通过导体的电流不一定小;
BD.电阻是导体本身的一种性质、长度,与两端的电压和通过的电流无关;
C.由R=知,故C正确。
故选:C。
8.(2分)破壁机可以瞬间击破食物细胞壁,让食材营养释放更充分。某品牌破壁机设置了安全开关S1和工作开关S2,当食物放入破壁机的容器中并放在主机上时,安全开关S1自动闭合,安全指示灯亮起;再闭合工作开关S2,电动机启动;安全开关S1断开时,安全指示灯与电动机均不工作,如图所示的电路图中( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】串联的各电路元件相互影响,不能独立工作;并联的各电路元件互不影响,能独立工作;根据题意确定两开关与电动机、灯泡的连接方式,然后分析电路图答题。
【解答】解:当杯体放在主机上时S1自动闭合,安全指示灯亮起,即S1能控制灯泡;此时电动机不工作;再闭合S8,电动机启动破壁,这说明S2和电动机串联在一个支路中,所以开关S1在干路中,故B正确。
故选:B。
9.(2分)初温相同的铜和铅,它们的比热容之比是3:1,质量之比是3:2,铜升高的温度与铅升高的温度之比是多少?( )
A.2:1 B.2:9 C.9:2 D.6:2
【答案】B
【分析】知道铜和铅的质量之比、比热容之比,已知铜和铅吸收相等的热量;利用吸热公式Q吸=cmΔt计算铜和铅升高的温度之比。
【解答】解:由题知,c铜:c铅=3:1,m铜:m铅=5:2,铜和铅吸收的热量相等铜:Q铅=1:3,
因为Q吸=cmΔt,
所以==,即:=,
则铜和铅升高的温度之比为:==2:4。
故选:B。
10.(2分)如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法错误的是( )
A.实验原理是
B.多次测量取平均值是为了减小误差
C.滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压和通过电阻的电流
D.若将定值电阻R换成小灯泡,可以探究电流与电压的关系
【答案】D
【分析】(1)在“伏安法测电阻”的实验中,用电压表测电阻两端电压,用电流表测通过电阻的电流,根据求出电阻阻值,据此分析;
(2)为了减小误差,应多次测量取平均值;
(3)在“伏安法测电阻”的实验中,滑动变阻器主要作用是改变电阻两端的电压和通过电阻的电流;
(4)在探究电流与电压的关系实验中,应控制电阻阻值不变,而灯丝的电阻随温度的变化而变化。
【解答】解:A、在“伏安法测电阻”的实验中,用电流表测通过电阻的电流求出电阻阻值,故A正确;
B、在“伏安法测电阻”的实验中,应多次测量取平均值;
C、在“伏安法测电阻”的实验中,故C正确;
D、在探究电流与电压的关系实验中,而灯丝的电阻随温度的变化而变化,若将定值电阻R换成小灯泡,故D错误。
故选:D。
二、填空与作图题(本大题共8小题,计22分)
11.(3分)冬天寒冷的早晨,小丽和小军冻得伸不出手,于是分别采取了不同的取暖方式:小丽哈气取暖是通过 热传递 的方式增加手的内能的,小军搓手取暖是通过 做功 的方式增加手的内能的。树叶上的两滴水珠接触后合成更大的一滴,这表明分子间存在 引力 。
【答案】热传递;做功;引力
【分析】(1)改变物体内能的方法有做功和热传递,热传递是能量的转移,做功是能量的转化。
(2)根据分子动理论可知分子间存在引力和斥力。
【解答】解:小丽向手哈气,哈出的气体温度比手的温度高,是通过热传递的方式改变手的内能,机械能会转化为手的内能,是靠做功改变手的内能。
树叶上的两滴露珠接触后合成一滴,表明分子间有引力。
故答案为:热传递;做功。
12.(2分)充电宝可解决电子产品电量不足的问题,如图所示,充电宝正在同时给手机和笔记本电脑充电 电源 (选填“用电器”或“电源”),手机和笔记本电脑之间是 并 联的。
【答案】电源;并。
【分析】充电宝类似于教材上的蓄电池,可以通过充电将电能转化为化学能,也可以向外供电,将化学能转化为电能,家庭电路中的用电器是并联的。
【解答】解:充电宝正在同时给手机和笔记本电脑充电。此时的充电宝相当于简单电路中的电源;手机和笔记本电脑之间是并联。
故答案为:电源;并。
13.(3分)如图所示,当同时闭合开关S1、S2和S3时,电路处于 短路 状态;在电路中要使电灯L1和L2串联,应闭合开关 S2 ;在电路中要使电灯L1和L2并联,应闭合开关 S1、S3 。
【答案】短路;S2;S1、S3。
【分析】串联电路中电流只有一条路径,各用电器之间相互影响;并联电路中电流有多条流通路径,各个用电器之间互不影响,独立工作;电源短路是指用导线将电源两极直接连接起来的电路。
【解答】解:当闭合开关S1、S2、S2时,电流不经过用电器直接从电源的正极流入电源负极。
当闭合开关S2时,电流从电源正极流出后依次经过灯L1、L6,回到电源负极,L1、L2串联;
当闭合开关S5、S3,电流从电源正极流出,分别通过L1、L8,汇合后回到电源负极,L1和L2并联。
故答案为:短路;S8;S1、S3。
14.(2分)为了探究“影响导体电阻大小的因素”,同学们设计了如图所示的实验电路,已知导体A、B只有长度不同,A、D只有材料不同。实验中是通过观察 电流表的示数 来判断导体电阻大小的;选用 A、B 两根导体接入电路时,可以探究在其它条件相同时,导体电阻大小与导体长度的关系。
【答案】电流表的示数;A、B。
【分析】(1)电流表串联在电路中,电压一定,导体电阻越大,电路电流越小,导体电阻越小,电路电流越大,可以通过电流表示数大小判断导体电阻大小,这用到了转换法。
(2)影响导体电阻大小的因素:导体的材料、长度、横截面积和温度,在研究电阻与其中某个因素的关系时,要采用控制变量法的思想,要研究导体的电阻大小与一个量之间的关系,需要保持其它量不变。
【解答】解:(1)实验中,通过电流表的示数大小间接得知接入电阻丝的阻值大小;
(2)探究导体电阻大小与长度的关系时,应控制导体的横截面积和材料均相同,应选用导体A。
故答案为:电流表的示数;A、B。
15.(4分)如图所示是单缸四冲程汽油机工作时的 压缩 冲程,该冲程的能量转化是 将机械能转化内能 。若该汽油机飞轮转速为3600r/min,则1s内对外做功 30 次。某校车在水平路面上行驶一段时间,消耗1kg柴油,发动机输出有用的机械功为1.72×107J,校车发动机的效率为 40 %。(柴油热值为4.3×107J/kg)
【答案】压缩;将机械能转化内能;30;40。
【分析】(1)根据图中气门和活塞的运动情况判断出是哪一冲程;做功冲程将内能转化为机械能,压缩冲程将机械能转化内能;
(2)单缸四冲程汽油机完1个工作循环,曲轴转2转,对外做功1次;
(3)利用Q放=mq求出1kg柴油完全燃烧放出的热量,然后利用η=×100%可求校车发动机的效率。
【解答】解:由图知,汽油机的两个气门都关闭,此冲程为压缩冲程;
单缸四冲程汽油机完成1个工作循环,曲轴转2转,已知3600r/min=60r/s,则该汽油机每秒完成30个工作循环;
8kg柴油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq柴油=1kg×4.3×107J/kg=4.7×107J,
则校车发动机的效率为:
η=×100%=。
故答案为:压缩;将机械能转化内能;40。
16.(4分)将小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I﹣U关系图像如图乙所示,其中曲线 B (选填“A”或“B”)表示电阻R的I﹣U关系图像,电阻R的阻值为 40 Ω;若电源电压为4V,则电流表示数为 0.4 A;若电流表示数为0.25A,则电源电压为 2 V。
【答案】B;40;0.4;2。
【分析】定值电阻R的I﹣U关系图象是一条直线;
由图甲可知小灯泡L和定值电阻R并联接入电路,根据并联电路电压特点结合图像可知电源电压为4V时对应的电流,
根据欧姆定律计算定值电阻的阻值;
根据并联电路电流规律计算干路电流;
根据并联电路电压特点、并联电路电路干路结合图像可知电流表示数为0.25A时的电源电压。
【解答】解:定值电阻R的I﹣U关系图象是一条直线,故选B;
由图甲可知小灯泡L和定值电阻R并联接入电路,若电源电压为4V,所以,由图象可知对应的电流:IL=0.7A,IR=0.1A,
定值电阻的阻值:R===40Ω;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流:I=IL+IR=4.3A+0.5A=0.4A;
由图乙可知灯泡两端的电压为2V时,通过灯泡的电流为0.2A,通过电阻的电流为2.05A,
所以电流表示数为0.25A时电源电压为2V。
故答案为:B;40;6。
17.(2分)如图所示,在圆圈内填入正确的电表符号,使开关闭合后两灯都能发光。
【答案】如图所示。
【分析】电流表串联在电路中,电压表与灯泡并联,据此答题。
【解答】解:使开关闭合后两灯都能发光,电流表串联在电路中,由此确定圆圈内填入正确的电表符号如图所示:
故答案为:如图所示。
18.(2分)请根据如图所示的实物图,在虚线框内画出对应的电路图。
【答案】
【分析】分析清楚电路结构,明确各电路元件的连接方式,灯泡L2和L1串联,电压表测量总电压,电流表测量电路中的电流,据此画出电路图。
【解答】解:根据实物图知,灯泡L2和L1串联,电压表测量总电压,电路图如图所示:
三、实验与探究题(本大题共4小题,计22分)
19.(4分)按要求填空。
(1)如图1所示,电阻箱的示数为 35 Ω。
(2)如图2所示,是把一滴墨水滴入冷水和热水中的情况,此实验既说明了组成物体的分子在不停地做 无规则运动 ,又说明了分子的运动快慢与 温度 有关。
(3)如图3所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,观察到塞子受到水蒸气的压力而冲出去。在此过程中水蒸气的 内 能转化为塞子的机械能。
【答案】(1)35;(2)无规则运动;温度;(3)内
【分析】(1)电阻箱的读数方法:用指针所对的数字乘以下面的倍数,然后把它们相加即可;
(2)一切物质的分子都在不停地做无规则运动,且温度越高,分子运动越剧烈;
(3)试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能。
【解答】解:(1)由图1知,×1000的位置对应的数是0,×10的位置对应的数是4,所以电阻箱的示数R=0×1000Ω+0×100Ω+2×10Ω+5×1Ω=35Ω。
(2)由图2知:由于热水的温度高,分子运动剧烈,会看到热水中的墨水扩散得快,又说明了分子运动快慢与温度有关,分子的无规则运动越剧烈;
(3)由图3知水蒸气对外做功,内能减小,试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能。
故答案为:(1)35;(2)无规则运动;(3)内。
20.(4分)小明组装了如图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 20 80
菜籽油 20 50
(1)为了保证实验结论可靠,小明选择了两套相同装置,在实验中除了要控制A、B两烧杯内水的初温及质量相等 质量 相等。
(2)实验中测得的数据如上表所示,根据数据可知 煤油 的热值较大。
(3)小明还想利用该实验测量出煤油的热值,除了图中装置以外,还要使用的测量仪器是 天平 。利用此实验方法计算出煤油的热值将比真实值 偏小 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)质量;(2)煤油;(3)天平;偏小。
【分析】(1)(2)本题主要考查利用控制变量法和转换法设计实验的能力,由于燃料的热值不能直接测量,所以通过水升高的温度大小来体现燃料的热值大小,又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关,又与燃料的热值大小有关,所以在设计实验时应控制质量相同;
(3)燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失,所以直接计算得出的热值比实际值要小。
【解答】解:(1)因燃料放出的热量与质量有关,必须控制燃料的质量相等,所以在实验中应控制水的初温及质量相等;
(2)由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快,所以煤油的热值较大;
(3)要控制质量相等,需要用天平来测量;
由于燃料并不可能完全燃烧,燃料燃烧放出的热会散失到空气中,使Q放大于Q吸,依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些。
故答案为:(1)质量;(2)煤油;偏小。
21.(7分)小明利用如图甲所示的实验电路探究“并联电路电流规律”。
(1)实验中,应选择两个规格 不同 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(2)连接电路时,由于电流大小未知,应先用电流表 大 (选填“大”或“小”)量程进行试触;电流表应 串联 (选填“串联”或“并联”)在被测电路中。若要测量干路电流,则电流表应接在甲图中的 C 点。
(3)小明在测量B处的电流时,闭合开关,发现电流表的指针偏转如图乙所示 电流表的正负接线柱接反了 。在排除故障后,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 0.24 A。
(4)小明测出了三组电流并记录在表格中,由此可得出并联电路的电流规律: IC=IA+IB (用公式表示)。
测量次数 A处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流IC/A
1 0.10 0.34
2 0.20 0.26 0.46
3 0.24 0.30 0.54
【答案】(1)不同;(2)大;串联;C;(3)电流表的正负接线柱接反了;0.24;(4)IC=IA+IB。
【分析】(1)为得出普遍性的结论,实验中应选择规格不相同的灯泡;
(2)如果不能估测被测电路电流大小应该用大量程试;电流表应串联在电路中;根据并联电路支路和干路的定义进行分析;
(3)连接电路时要断开开关,电表正负接线柱不要接反;根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数;
(4)分析实验数据,得出干路电流和支路电流之间的关系。
【解答】解:(1)为得出普遍性的结论,实验中应选择规格不相同的灯泡;
(2)如果不能估测被测电路电流大小应该用大量程试;电流表应串联在电路中;
根据图甲可知,C点为干路中的一点,A,因此要测量干路电流;
(3)由图乙所示电流表可知,电流表指针反向偏转;根据丙可知,分度值为0.02A;
(3)分析表格中的数据,第二次测量:IA+IB=0.20A+4.26A=0.46A,IC=0.46A,IA+IB=IC,第三次测量:IA+IB=7.24A+0.3A=3.54A,IC=0.54A,IA+IB=IC,所以,可得出并联电路的电流规律:IC=IA+IB;
故答案为:(1)不同;(2)大;C;(3)电流表的正负接线柱接反了;(4)IC=IA+IB。
22.(7分)小勇同学利用图甲所示的电路做“探究电流与电阻的关系”实验,所选择的器材有新干电池两节,5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一只,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向A端移动时,电流表示数变大
(2)连接电路时,开关应处于 断开 状态;电路连接完成,闭合开关前 B (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关,发现电流表的指针几乎没有偏转,电压表的指针有明显的偏转 电阻断路 。
(4)排除故障后,小勇先将5Ω的定值电阻接入电路,移动滑片P到适当位置,同时记录电流表示数。再将5Ω的电阻换成10Ω的电阻接入电路,闭合开关 B (选填“A”或“B”)端移动,使电压表示数为U保持不变,再依次接入15Ω、20Ω、25Ω的电阻重复实验
(5)根据测得的五组实验数据绘制出电流I随定值电阻R变化的图像如图乙所示。由图像可知这五组实验中,定值电阻R两端电压保持 2.5 V不变,分析图像可得到的结论是: 电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 。
【答案】(1)见解答图;(2)断开;B;(3)电阻断路;(4)B;(5)2.5;电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【分析】(1))“探究电流与电阻的关系”实验中,滑动变阻器与定值电阻串联,电压表测定值电阻两端电压。要求向A端移动滑片P时,电路中的电流变大,则向左移动时,电路中总电阻变小,接入电路的滑动变阻器阻值变小,故应该接A接线柱;
(2)连接电路时,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大处,即B端;
(3)电压表有示数,电流表无示数,则是定值电阻R发生了断路进行判断;
(4)根据串联分压原理可知当定值电阻的阻值增大时,滑动变阻器接入电路的阻值也应该增大;
(5)由图乙可知当R=5Ω时,I=0.5A,根据U=IR计算可知定值电阻两端的电压;
由图像可知,电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【解答】解:(1)“探究电流与电阻的关系”实验中,滑动变阻器与定值电阻串联。要求向A端移动滑片P时,则向左移动时,接入电路的滑动变阻器阻值变小,如下图所示:
(2)连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大处;
(3)电压表有示数,电流表无示数;
(4)“探究电流与电阻的关系”实验需控制电阻两端的电压不变,根据串联分压原理可知当定值电阻的阻值增大时,故向B端移动;
(5)由图乙可知,当R=5Ω时,则定值电阻两端的电压:U=IR=0.6A×5Ω=2.6V;
由图像可知当导体两端电压一定时,随着定值电阻的阻值增大时,即电压一定时;
故答案为:(1)见解答图;(2)断开;B;(4)B;电压一定时。
四、综合题(本大题共2小题,计16分)
23.(8分)2023年7月28日晚,第三十一届世界大学生夏季运动会开幕式在成都市举行,主火炬(如图)3的天然气,求:[已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃),天然气的热值q=4×107J/m3]
(1)点燃火炬后,火炬外壳温度升高,内能 增大 (选填“增大”“减少”或“不变”);天然气在燃烧过程中将 化学 能转化为 内 能;
(2)5250m3天然气完全燃烧产生的热量是多少?
(3)在一个标准大气压下,若这些热量全部被水吸收,则可使初温为25℃、质量为625t的水装的温度升高多少℃?
【答案】(1)增大;化学;内。
(2)5250m3天然气完全燃烧产生的热量是2.1×1011J;
(2)可使初温为25℃、质量为625t的水的温度升高75℃。
【分析】(1)一个物体的温度升高、内能增大;天然气燃烧过程中,化学能转化为内能;
(2)知道天然气的体积、热值,利用Q放=Vq求天然气完全燃烧放出的热量;
(3)由题知,由Q吸=Q放,由Q吸=cm(t﹣t0)求理论上水的末温,再根据1标准大气压水的沸点为100℃求水的实际末温。
【解答】解:(1)点燃火炬后,火炬外壳温度升高;热值是燃料的一种特性,化学能转化为内能;
(2)5250m3天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=5250m3×7×107J/m3=2.1×1011J;
(3)由题知,由Q吸=Q放=2.8×1011J,
由Q吸=cm(t﹣t0)得理论上水的末温度:
t=t0+=25℃+,
一个标准大气压下,水的沸点是100℃,温度不变
t实际=100℃﹣25℃=75℃。
故答案为:(1)增大;化学;内。
(2)5250m8天然气完全燃烧产生的热量是2.1×1011J;
(2)可使初温为25℃、质量为625t的水的温度升高75℃。
24.(8分)在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R2上标有“60Ω 0.5A”的字样。将R2的滑片P调至最右端时,闭合开关S,电流表A的示数为0.2A1的示数如图乙所示。
(1)定值电阻R1和滑动变阻器R2是 串联 (选填“串联”或“并联”)连接的;电压表V1的示数为 4 V;
(2)求定值电阻R1的阻值;
(3)求电源电压。
【答案】(1)串联;4;
(2)定值电阻R1的阻值为20Ω;
(3)电源电压为16V。
【分析】(1)闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,由图乙判断出电压表的量程和分度值,读出电压表的示数;
(2)根据欧姆定律计算定值电阻的阻值;
(3)滑片位于最右端时,滑动变阻器接入电路最大阻值,根据U=IR计算滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电压规律计算电源电压;
【解答】解:(1)闭合开关,两电阻串联接入电路1测R1两端的电压,电压表V3测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,分度值为0.5V,即电压表V4的示数为4V;
(2)根据I=可得定值电阻的阻值:
R1===20Ω;
(3)滑片位于最右端时,滑动变阻器接入电路最大阻值2=IR2=3.2A×60Ω=12V,
串联的总电压等于各部分电压之和,则电源电压:U=U1+U4=4V+12V=16V。
故答案为:(1)串联;4;
(2)定值电阻R4的阻值为20Ω;
(3)电源电压为16V。
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