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- 2021-11-06 发布
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江苏省南通市通州区三余中学2015年九年级(上)期末物理模拟试卷
一、选择题(每小题2分,共20分,每小题只有一个选项符合题意)
1.下列机械或工具的使用,属于费力杠杆的是( )
A. 羊角锤 B. 筷子
C. 起瓶器 D. 独轮车
2.如图所示,小车从斜面上某一高度由静止开始滑下,撞击静止于水平木板上的木块(不计空气阻力).下列说法正确的是( )
A. 小车在斜面上下滑的过程中,如果选择木板作为参照物,小车是静止的
B. 小车从斜面上开始下滑到撞击木块后静止的过程中,小车的机械能先变大后变小
C. 木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力
D. 若木板的表面光滑且足够长,最终木块的动能将保持平衡
3.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A. 物体的内能越多,放热一定越多
B. 温度相同的物体,其内能一定相等
C. 物体的内能增加,一定要吸收热量
D. 晶体熔化时温度不变,其内能一定增加
4.如图所示,闭合开关S,电路正常工作.过了一段时间,灯泡L熄灭,两只电表的示数都变大.则下列判断正确的是( )
A. 电阻R断路 B. 电阻R短路 C. 灯泡L短路 D. 灯泡L断路
5.用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m,不计摩擦和绳重,滑轮组的机械效率为60%.则下列选项错误的是( )
A. 拉力一定是125N B. 有用功一定是150J
C. 总功一定是250J D. 动滑轮重一定是100N
6.检查是否饮酒设备的电路如图甲,R为酒精气体传感器,其阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R0为定值电阻,电源电压不变.当检测酒精气体浓度增大时( )
A. 电流表示数减小 B. 电压表示数减小
C. 电路总电阻增大 D. 电压表示数增大
7.如图所示,在下列有关电与磁实验的装置图中,能应用于电动机的原理的是( )
A. B. C. D.
8.下列操作中,符合用电规范的是( )
A. 甲图中,有人触电无法切断电源时,立即用绝缘干木棍挑开电线
B. 乙图中,手握测电笔的金属杆判断插座中是否有电
C. 丙图中,熔丝熔断后,用铜丝代替熔丝接入电路
D. 丁图中,直接用湿的手去拔插头
9.手机工作原理可简化为如图所示电路,R是阻值已知的定值电阻,U是手机工作部件两端的电压,I是电路中的电流.手机在工作过程中,电池的电压会发生变化,U与I的比值随I的变化而变化.手机正常工作时,要对U和I进行监测,若测量出UR,则( )
A. 只能监测U B. 只能监测I
C. 既能监测U,也能监测I D. 既不能监测U,也不能监测I
10.某同学做“测定小灯泡的功率”实验,他正确连接好电路,闭合开关时记录了第1组数据,当小灯正常发光时记录了第2组数据,把滑片移到端点时小灯闪亮一下,后熄灭,并记录了第3组数据,如表所示.则下列判断错误的是( )
电压表示数 电流表示数 小灯亮暗程度
1 1.3V 0.16A 暗
2 2.5V 0.26A 正常发光
3 4.5V 0A 不发光
A. 他所用小灯的额定电压为2.5V
B. 他所用小灯的额定功率为0.65W
C. 滑动变阻器的最大电阻值为30Ω
D. 他所用电源的电压为4.5V
二、填空题(每空1分,共18分)
11.今年入冬以来我国大部分地区遭遇强冷空气,为了使双手不至于冻坏,可以两手摩擦使手发热,这是通过 的方式增加手的内能;也可以手捧暖水袋,使手变暖,这是通过 的方式增加手的内能.
12.如图表示的是汽油机的 冲程;汽油机工作时,将机械能转化为内能的冲程是 冲程.如果该汽油机飞轮转速是1800r/min,则它每秒钟内做功 次.
13.有一杠杆经过调节,处于水平平衡状态,所使用的钩码重均为0.5N,如图所示,在A点悬挂两个钩码,要使杠杆水平平衡,需在B点悬挂 个钩码,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,使杠杆水平平衡,测力计的拉力为 N;如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向左上方,杠杆仍然水平平衡,则测力计的读数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”).
14.如图所示的电路中,灯L标有“3V 0.9W”,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”的字样,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,则灯L正常工作时的电流为 A.若电源电压为4.5V,为了保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器连入电路中的阻值范围为 Ω至 Ω.
15.如图所示电路,电阻R1=3Ω,R2=2Ω.闭合开关S,电流表A的示数 ,电流表A1的示数 (以上两空选填“变大”、“变小”或“不变”),电压表V的示数变化与电流表A的示数变化之比等于 Ω.
16.如图所示电路,两只电流表的规格相同,电流表有两个量程(0~0.6A和0~3A).闭合S,电阻R1与R2均有电流流过,两只电流表的指针偏转角度相同,则U1:U2= ,R1:R2= .
17.如图所示电路中,电源电压恒定,电阻R的阻值20Ω.
(1)闭合开关S2时,R和L是 联;
在对S1和S2进行闭合或断开的各种操作中,电流表可读得0.5A和0.3A两个值,那么电源电压U= V,灯泡电阻RL= Ω(灯泡电阻不随温度变化).
三、解答题(本题共7小题,共52分,第19、20题时应有解题过程,只写出最后答案的不能得分.)
18.(1)请在图甲中用笔画线代替导线将电灯和开关、插座分别接入电路.
如图乙所示,小磁针静止在通电螺线管的正右方,请根据磁感线方向,在图中标出小磁针的N、S极和电源的正、负极.
19.有一混合动力汽车,由汽车发动机(汽油机)和电动机为驱动系统提供动力,汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程,带动曲轴转动两圈,该汽油发动机的最大功率是69W,以最大功率工作时曲轴转速为5000r/min.活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容积为气缸排气量,气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比,如图为气缸容积和燃烧室容积的示意图,该车排气量是1.8L,压缩比为10:1,动力蓄电池额定电压为200V,容量(蓄电池放电电流和放电时间乘积)为150A•h,已知该车的动能E与其速度v的关系如表所示.
v/ms﹣1 1 2 4 10 20
E/J 6.0×102 2.4×103 9.6×103 6×104 2.4×105
(1)该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能?
a.当这辆汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶时,动力完全由汽油发动机提供,若汽车汽油发动机的输出功率为54kW,则此时汽车所受的阻力是多大?
b.当驾驶员看到前方限速标志时,立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电,汽车速度由108km/h减小到72km/h,若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的50%,则动力蓄电池获得的电能为多少焦?
(3)若该汽车汽油发动机以最大功率工作时,吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量是7.2×10﹣4kg,此时这台汽油发动机的效率是多少?(q汽油=4.6×107J/kg)
20.如图所示,L是标有“6V 1.2W”字样的小灯泡,R是定值电阻,断开开关S2,闭合开关S1和S3,灯泡正常发光,电流表的示数为0.50A.
(1)求灯泡正常发光时,1min内灯泡消耗的电能.
求定值电阻R的阻值.
(3)断开开关S1和S3,闭合开关S2,改变电源电压,使灯泡正常发光,求电路的总功率.
21.如图1所示是“探究电流与电压、电阻关系”的实验电路,其中R是定值电阻.
(1)电路中有一根导线的连接不适宜,需要改接.请在这般导线上打“×”,并画出改接的导线.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 端(左/右).
闭合开关,三次调节变阻器,得到表中的数据.
实验序号 1 2 3
电压/V 2.0 2.4 2.8
电流/A 0.40 0.48 0.56
由这些数据:
①可看出电流与 的关系;
②可概括出结论: .
(3)在探究电流与另一个物理量的关系时,需要多次更换 .并且每次更换后都要调节变阻器,使电压表的示数 (增大/减小/不变).
(4)小明根据自己的想法设计了另一种实验电路(如图2所示).其中,MN是一根金属电阻丝,Q是一个金属夹.主要实验步骤是:先将Q移到最左端,再调节滑动变阻器,确保电流不超过电流表所选用的量程;然后从左向右且有间隔地改变金属夹的位置,得到表中的数据;最后分析数据得出结论.
实验序号 1 2 3
电压/V 0.5 1.2 1.5
电流/A 0.50 0.40 0.30
但是,由小明的实验:
①虽然可看出“电阻越大电流越小”,但无法得到“电流与电阻成反比”的关系;
②可得“电压越大电流越小”,但这个结论明显是错误的.
请分析小明的实验,具体指出存在问题: .
(5)某同学用如图所示的电路探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”后,进一步为研究可变电阻功率的变化规律,他将R1换成阻值为5Ω的定值电阻,把R2换成阻值范围是0~10Ω的电阻箱,试验中R2从1Ω逐渐调大到10Ω,实验数据如下表.当R2消耗的功率最大时,其电阻约为 .
A、4Ω B、5Ω C、6Ω D、4Ω和6Ω
次数 1 2 3 4 5 6
R2/Ω 1 2 4 6 8 10
I/A 0.50 0.43 0.33 0.27 0.23 0.20
P2/W 0.25 0.37 0.44 0.44 0.42 0.40
22.在测量未知电阻Rx(阻值约为150Ω)的实验中,提供的实验器材有:电源(电压3V)、滑动变阻器R(0~50Ω)、电阻箱R0(0~9999Ω)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、开关及导线若干.
(1)小虎同学设计了图甲所示的电路,他 (选填“能”或“不能”)较准确的测出Rx的阻值,理由是 .
小明同学设计了图乙所示的电路进行测量.
①请根据图乙所示的电路,在图丙中用笔画线代替导线将电路连接完整.
②正确连接电路后,小明先将开关S拨至“ ”,调节变阻器的滑片至某一位置,此时电压表的示数如图丁所示,读数为U1= V.
③再将开关S拨至“ ”,当电阻箱的阻值调至R0=152Ω时,电压表示数恰为U1,则待测电阻的阻值Rx= Ω.
④实验中,若将开关拨至“2”时,不小心将滑动变阻器的滑片向右移动了少许,其他操作正确,则Rx的测量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值.
(3)小明用如图所示电路测量某电路元件盒(图中虚线方框)中未知电阻Rx的阻值,已知未知电阻Rx的阻值不小于5Ω,除了开关、导线外,可供使用的实验器材有:电压表,电流表,滑动变阻器R,阻值已知且大小不等的定值电阻R1和R2.
①实验中移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数是0.14A时,电压表的示数是2.1V,当电流表的示数是0.2A时,电压表的示数是1.8V,电路元件盒中电源电压是 V,未知电阻Rx的阻值是 Ω.
②小明的同学利用上述器材,还设计了测量未知电阻Rx的四种实验电路,其中无法测出未知电阻Rx的是 .
23.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,已连接的部分电路如图a所示,图中电源电压恒定,小灯泡上只能看到“3.8V“字样.
(1)请你用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整.
正确连接实验电路后,开关试触时,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,其故障原因可能是 .
(3)故障排除后开始实验,当变阻器滑片滑到图示位置时,电压表的示数为3.0V,接着应将滑片向 滑动,直至灯泡两端电压为额定电压,此时电流表的示数如图b所示.则灯泡的额定功率为 W.
(4)实验时某小组学生发现电流表损坏,他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验,于是向老
师要了一个R0的定值电阻(阻值适当),和一个单刀双掷开关(符号为( ),借助原有的实验器材,顺利完成了实验,假如由你来做实验,要求电路只连接一次,请设计实验方案.
①在虚线框内画出实验电路图.
②简述实验步骤. (用相应的字母表示测出得出物理量)
③写出灯泡额定功率的表达式P额= .(用已知量和测量量表示)
24.小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置.其原理如图(甲)所图示:绝缘轻弹簧的左端固定在O点,右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连,一起套在左端也固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化,且水平放置的金属杆上,迎风板与金属杆接触良好;电路中左端导线与金属杆的左端相连,右端导线连接在迎风板上并可随迎风板移动,R是定值电阻,a、b、c、d为四个接线柱.
(1)在他们的设计中,若要求在风力增大时,接入电路的电表的示数也随之而增大,则应该
A.在a、b之间接电流表,在c、d之间连接导线
B.只在a、b之间接电流表
C.在c、d之间接电压表,在a、b之间连接导线
D.只在c、d之间接电压表
为了较准确的测出水平方向风力的大小,三位同学先对选定的轻弹簧和金属杆进行了两项测量.
①小明利用测量的数据做出了原长为40cm的轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象[见图乙].由图可知:该弹簧每缩短10cm,弹簧受到的压力将增加 N.
②小亮和小敏设计了图(丙)所示的电路,用来测量长度为50cm的金属杆的电阻.他们备选的部分器材有:
A.电源(能够提供3V的稳定电压)
B.电流表A(量程0~0.6A)
C.电压表V(量程0~3V)
D.滑动变阻器R1,(阻值变化范围为0~5Ω)
E.滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~10Ω)
选好器材后,小亮和小敏在实验中正确操作,他们记录的测量数据如下表.
实验次数 1 2 3 4 5
A表示数(A) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
V表示数(V) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
根据他们的测量数据可以知道:他们实验中选用的滑动变阻器是 (填器材的序号字母);他们测出的金属杆的电阻是 Ω.
(3)三位同学最后根据(1)的要求,按图(甲)进行组装时,除用到上述选定的轻弹簧、金属杆和中备选的电源、电表外,还选了阻值R=3Ω的定值电阻.
如果无风时,O点到迎风板的距离以及轻弹簧的长度均等于弹簧的原长,则该装置能够测量的最大水平风力是 N.
(4)对小明、小亮和小敏设计的测定水平方向风力的装置,从力的角度,请你指出可能对测量准确度产生影响的因素之一: .
江苏省南通市通州区三余中学2015年九年级(上)期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(每小题2分,共20分,每小题只有一个选项符合题意)
1.下列机械或工具的使用,属于费力杠杆的是( )
A.
羊角锤 B.
筷子 C.
起瓶器 D.
独轮车
考点: 杠杆的分类.
专题: 简单机械.
分析: 结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆.
解答: 解:A、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
B、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
C、起瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
D、独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
故选B.
点评: 此题考查的是杠杆的分类,主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂.
2.如图所示,小车从斜面上某一高度由静止开始滑下,撞击静止于水平木板上的木块(不计空气阻力).下列说法正确的是( )
A. 小车在斜面上下滑的过程中,如果选择木板作为参照物,小车是静止的
B. 小车从斜面上开始下滑到撞击木块后静止的过程中,小车的机械能先变大后变小
C. 木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力
D. 若木板的表面光滑且足够长,最终木块的动能将保持平衡
考点: 运动和静止的相对性;平衡力的辨别;动能和势能的大小变化.
专题: 压轴题;长度、时间、速度;运动和力;机械能及其转化.
分析: A、判断一个物体是运动的还是静止的,要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化,若位置有变化,则物体相对于参照物是运动的;若位置没有变化,则物体相对于参照物是静止的.
B、动能和重力势能大小的影响因素进行分析,然后由动能和重力势能大小的变化,判断机械能的变化.
C、平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上.
D、木板的表面光滑且足够长,木块在水平方向不受摩擦力,将做匀速直线运动,从这一角度分析.
解答: 解:A、小车在斜面上下滑的过程中,如果选择木板作为参照物,小车与木板之间的相对位置在不断发生变化,故小车是运动的,故A错误;
B、从斜面上开始下滑到撞击木块后静止的过程中,开始不计阻力,还有斜面的摩擦力.所以机械能一直减小;故B错误;
C、木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对相互作用力,故C错误;
D、若木板的表面光滑且足够长,木块在水平方向不受摩擦力,将做匀速直线运动,动能不变,保持平衡,故D正确.
故选:D.
点评: 此题考查了运动与静止的相对性、平衡力的辨别、动能和势能的大小变化,综合性较强,但难度不大,属于中档题.
3.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A. 物体的内能越多,放热一定越多
B. 温度相同的物体,其内能一定相等
C. 物体的内能增加,一定要吸收热量
D. 晶体熔化时温度不变,其内能一定增加
考点: 温度、热量与内能的关系.
专题: 压轴题;分子热运动、内能.
分析: (1)热量是在热传递过程中内能的改变量,前提是发生热传递;
内能的大小不但和物体的温度有关,还与物体的质量有关;
(3)改变物体内能的方式有两种:做功和热传递;
(4)晶体熔化时,吸收热量、内能增加,但温度不变.
解答: 解:A、放热多少是指内能的改变多少,不是指物体内能的多少,故A错误;
B、内能的大小不但和物体的温度有关,还与物体的质量有关,所以温度相同的物体,其内能不一定相等,故B错误;
C、物体的内能增大,可能是外界对物体做功,也可能是吸收热量,故C错误;
D、晶体在熔化过程中,吸收热量,内能增大,但是温度不变,故D正确.
故选D.
点评: 本题考查了温度、内能和热量的关系,要特别注意:物体温度升高、内能一定增加,但是物体内能增加、温度不一定升高;物体吸热、温度不一定升高,物体温度升高、不一定吸热.
4.如图所示,闭合开关S,电路正常工作.过了一段时间,灯泡L熄灭,两只电表的示数都变大.则下列判断正确的是( )
A. 电阻R断路 B. 电阻R短路 C. 灯泡L短路 D. 灯泡L断路
考点: 电流表、电压表在判断电路故障中的应用.
专题: 欧姆定律.
分析: 根据各项中的情况,利用欧姆定律的知识进行分析.
掌握断路和短路对电路的影响.
解答: 解:A、若电阻断路,则电流表的示数为0,电压表示数不为0,所以A说法不符合;
B、若电阻短路,则电压表的示数为0,所以B说法不符合;
C、若灯泡L短路,则电路中电流增大,R两端的电压也增大,所以C说法符合题意;
D、若灯泡L断路,则电流表和电压表的示数都为0,所以D不符合.
故选C.
点评: 此题考查了有关电路故障的分析,在串联电路中,若电路出现断路,则电路中的电流会变为0,若出现短路,则短路的用电器不工作,两端电压为0.
5.用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m,不计摩擦和绳重,滑轮组的机械效率为60%.则下列选项错误的是( )
A. 拉力一定是125N B. 有用功一定是150J
C. 总功一定是250J D. 动滑轮重一定是100N
考点: 滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算;有用功和额外功.
专题: 计算题;实验题;压轴题.
分析: 由题知,用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组可能有右图两种绕法,左图n1=3,右图n2=2,
分别对右图两种情况计算分析,最后判断选择:
知道物体重和物体上升的高度,利用W=Gh求对物体做的有用功;又知道滑轮组的机械效率,利用效率公式求总功,求出了有用功和总功可求额外功,不计绳重和摩擦,额外功W额=G轮h,据此求动滑轮重;不计摩擦和绳重,根据F=(G物+G轮)求拉力大小.
解答: 解:对左图滑轮组,承担物重的绳子股数n=3,
对物体做的有用功:
W有=Gh=150N×1m=150J,
∵η=,
∴W总===250J,
∴W额=W总﹣W有=250J﹣150J=100J;
∵不计绳重和摩擦,W额=G轮h,
∴动滑轮重:
G轮===100N,
拉力F的大小:
F=(G物+G轮)=(150N+100N)=N;
对右图滑轮组,承担物重的绳子股数n=2,
对物体做的有用功:
W有=Gh=150N×1m=150J,
∵η=,
∴W总===250J,
∴W额=W总﹣W有=250J﹣150J=100J;
∵不计绳重和摩擦,W额=G轮h,
∴动滑轮重:
G轮===100N,
拉力F的大小:
F=(G物+G轮)=(150N+100N)=125N.
由以上计算可知,对物体做的有用功都是150J,总功都是250J,动滑轮重都是100N,故B、C、D都正确;但拉力不同,故A错.
故选A.
点评: 本题是一个选择题,实质上是一个小综合题,最好的做法就是将每一个量计算出来进行判断.本题的关键有二:一是两种绕法n的确定,二是不计摩擦和绳重时,W额=G轮h,F=(G物+G轮).
6.检查是否饮酒设备的电路如图甲,R为酒精气体传感器,其阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R0为定值电阻,电源电压不变.当检测酒精气体浓度增大时( )
A. 电流表示数减小 B. 电压表示数减小
C. 电路总电阻增大 D. 电压表示数增大
考点: 电路的动态分析.
专题: 应用题;电路变化分析综合题.
分析: 由电路图可知,R0与R串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流,由图乙可知检测酒精气体浓度增大时传感器电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R0两端的电压变化.
解答: 解:由电路图可知,R0与R串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流,
由图乙可知,当检测酒精气体浓度增大时传感器的电阻减小,电路中的总电阻减小,故C不正确;
由I=可知,电路中的电流增大,即电流表的示数增大,故A不正确;
由U=IR可知,R0两端的电压增大,即电压表的示数增大,故B不正确,D正确.
故选D.
点评: 本题考查了电路的动态分析,涉及到电阻的串联和欧姆定律的应用,关键是根据乙图得出检测酒精浓度变化时传感器电阻的变化.
7.如图所示,在下列有关电与磁实验的装置图中,能应用于电动机的原理的是( )
A. B. C. D.
考点: 直流电动机的原理.
专题: 压轴题.
分析: 本题涉及的实验内容较多,解题时首先要弄清四个选项所研究的是哪些实验或现象,再进行判断.
解答: 解:电动机的原理是通电导体在磁场中受力,或者说通电线圈在磁场中受力转动.
A、这是研究电磁感应现象的实验,不符合题意;
B、这是奥斯特实验装置,说明通电导线周围存在磁场,不符合题意;
C、这是研究电磁铁的磁性强弱与匝数多少关系的实验,结论是当电流一定时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强,不符合题意;
D、此实验探究的是通电导体在磁场中受力运动的现象,符合题意.
故选D.
点评: 电动机是将电能转化为机械能的机械,它在工作时要消耗电能,因此解题时观察图形中有无电源是此题的解题关键.
8.下列操作中,符合用电规范的是( )
A. 甲图中,有人触电无法切断电源时,立即用绝缘干木棍挑开电线
B. 乙图中,手握测电笔的金属杆判断插座中是否有电
C. 丙图中,熔丝熔断后,用铜丝代替熔丝接入电路
D. 丁图中,直接用湿的手去拔插头
考点: 安全用电原则.
分析: 发现有人触电时,首先切断电源或让触电者尽快脱离开电源,再实行救援措施;使用测电笔时,不能用手触及测电笔前端的金属杆,否则会造成人身触电事故;保险丝的作用就是在电流异常升高到一定的高度的时候,自身熔断切断电流,从而起到保护电路安全运行的作用;当人体直接或间接接触火线并形成电流通路的时候,就会有电流流过人体,从而造成触电.
解答: 解:A、发现有人触电时,应尽快切断电源或用绝缘干木棍挑开电线让触电者尽快脱离开电源,再实行救治措施.故A正确.
B、使用测电笔时,测电笔前端的金属探头和带电体相连接,不能用手去接触,否则会造成人身触电事故.故B错误;
C、当用细铜丝代替后,细铜丝的熔点很高,温度即使升高到一定程度,它也不会自动熔断,起不到保护电路的作用,故C错误;
D、接在电路中的插头属于带电体,用湿手拔插头时,水属于导体,有可能使电流通过水传到人体上,使人体触电,十分危险.故D错误.
故选A.
点评: 本题考查的是日常生活中的一些安全用电常识,要掌握安全用电的原则:不接触低压带电体,不靠近高压带电体.值得注意的是:本来不带电的物体带了电;本来不导电的物体导电了.
9.手机工作原理可简化为如图所示电路,R是阻值已知的定值电阻,U是手机工作部件两端的电压,I是电路中的电流.手机在工作过程中,电池的电压会发生变化,U与I的比值随I的变化而变化.手机正常工作时,要对U和I进行监测,若测量出UR,则( )
A. 只能监测U B. 只能监测I
C. 既能监测U,也能监测I D. 既不能监测U,也不能监测I
考点: 欧姆定律的应用.
专题: 欧姆定律.
分析: 根据欧姆定律可知电路中的电流,根据串联电路的特点可分析U的关系.
解答: 解:由题干可知:R是阻值已知的定值电阻,测量出UR,则根据欧姆定律可得知I的值;
由于电源电压是变化的,则根据串联电路的电压特点可判断无法监测手机工作部件两端的电压U;
且U与I的比值随I的变化而变化,所以也无法监测手机工作部件两端的电压U.
故选B.
点评: 本题通过串联电路的分析,考查串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是明确题干中已知电池的电压会发生变化.
10.某同学做“测定小灯泡的功率”实验,他正确连接好电路,闭合开关时记录了第1组数据,当小灯正常发光时记录了第2组数据,把滑片移到端点时小灯闪亮一下,后熄灭,并记录了第3组数据,如表所示.则下列判断错误的是( )
电压表示数 电流表示数 小灯亮暗程度
1 1.3V 0.16A 暗
2 2.5V 0.26A 正常发光
3 4.5V 0A 不发光
A. 他所用小灯的额定电压为2.5V
B. 他所用小灯的额定功率为0.65W
C. 滑动变阻器的最大电阻值为30Ω
D. 他所用电源的电压为4.5V
考点: 电功率的测量.
专题: 测量型实验综合题.
分析: 分析表中实验数据,根据表中实验数据应用电功率公式、串联电路特点与欧姆定律分析答题.
解答: 解:A、灯泡在额定电压下正常发光,由表中实验数据可知,灯泡正常发光时电压为2.5V,则灯泡额定电压为2.5V,故A正确;
B、灯泡正常发光时的功率为额定功率,由表中实验数据可知,灯泡额定功率:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W,故B正确;
D、灯泡烧坏,灯泡断路,电压表测电源电压,由表中实验数据可知,电源电压为U=4.5V,故D正确;
C、闭合开关时,滑动变阻器阻值全部接入电路,由第一组实验数据可知,此时滑动变阻器两端电压:U滑=U﹣UL=4.5V﹣1.3V=3.2V,滑动变阻器最大阻值:R===20Ω,故C错误.
本题选错误的,故选C.
点评: 本题考查了实验数据分析,分析清楚表中实验数据,应用串联电路特点、欧姆定律、电功率公式即可正确解题.
二、填空题(每空1分,共18分)
11.今年入冬以来我国大部分地区遭遇强冷空气,为了使双手不至于冻坏,可以两手摩擦使手发热,这是通过 做功 的方式增加手的内能;也可以手捧暖水袋,使手变暖,这是通过 热传递 的方式增加手的内能.
考点: 做功改变物体内能;热传递改变物体内能.
分析: 本题抓住改变物体内能有两种方式:做功和热传递.做功主要有摩擦生热和压缩气体做功,热传递有传导、对流和辐射三种方式.
解答: 解:两手摩擦使手发热,是摩擦生热,属于做功改变物体内能.手捧暖水袋,使手变暖,是通过热传递改变物体内能.
故答案为:做功、热传递.
点评: 本题考查了改变物体内能有两种方式:做功和热传递.
12.如图表示的是汽油机的 压缩 冲程;汽油机工作时,将机械能转化为内能的冲程是 压缩 冲程.如果该汽油机飞轮转速是1800r/min,则它每秒钟内做功 15 次.
考点: 有关热机的计算;内燃机的四个冲程.
专题: 简答题;比热容、热机、热值.
分析: (1)汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程,根据进气门和排气门的开关情况和活塞的运动方向来判断冲程的类型;
汽油机工作时,压缩冲程将机械能转化为内能,做功冲程将内能转化为机械能;内燃机完成1个工作循环,四个冲程,飞轮转2转,对外做功1次.
解答: 解:(1)由图可见,进气门排气门都关闭,活塞向上运动,因此该冲程是压缩冲程;
汽油机工作时,压缩冲程将机械能转化为内能,由于内燃机完成1个工作循环,完成四个冲程,飞轮转2转,对外做功1次,1800r/min=30r/s,即每秒完成15个工作循环,完成60个冲程,对外做功15次.
故答案为:压缩;压缩;15.
点评: (1)汽油机的一个工作循环由四个冲程组成:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程;根据曲轴的转动方向判断活塞的运行方向,再根据气门的关闭情况就可以确定是哪一个冲程.
此题考查了内燃机完成一个工作循环完成的冲程数和做功次数.
13.有一杠杆经过调节,处于水平平衡状态,所使用的钩码重均为0.5N,如图所示,在A点悬挂两个钩码,要使杠杆水平平衡,需在B点悬挂 3 个钩码,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,使杠杆水平平衡,测力计的拉力为 0.75 N;如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向左上方,杠杆仍然水平平衡,则测力计的读数将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”).
考点: 杠杆的平衡条件;杠杆的动态平衡分析.
专题: 简单机械.
分析: (1)根据杠杆平衡条件求出B点、C点的力.
阻力和阻力臂不变时,动力臂减小,动力增大.
解答: 解:(1)一个钩码的重是0.5N,设杠杆一个小格是L,
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,
1N×3L=FB×2L,FB=1.5N,即在B处挂3个钩码.
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,
1N×3L=FC×4L,FC=0.75N.
如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向左上方,阻力和阻力臂不变,动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计示数变大,才能使杠杆仍然水平平衡.
故答案为:3;0.75;变大.
点评: 杠杆在水平位置平衡,力要竖直作用在杠杆上,力臂才在杠杆上,否则力臂不在杠杆上.
14.如图所示的电路中,灯L标有“3V 0.9W”,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”的字样,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,则灯L正常工作时的电流为 0.3 A.若电源电压为4.5V,为了保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器连入电路中的阻值范围为 5 Ω至 20 Ω.
考点: 欧姆定律的应用;电功率与电压、电流的关系.
专题: 应用题;电路和欧姆定律;电能和电功率.
分析: 由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)灯泡正常发光时的功率和额定功率相等,根据P=UI求出灯泡正常发光时的电流;
比较灯泡正常发光时的电流和滑动变阻器允许通过的电流、电流表的量程确定电路中的最大电流,此时变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出灯泡的电阻和电路中的总电阻,利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值;当电压表的示数最大时,变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出变阻器接入电路中的最大阻值,进一步得出滑动变阻器接入电路中的阻值范围.
解答: 解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)灯泡正常发光时的电压为3V,功率为0.9W,
根据P=UI可得,此时的电流:
IL===0.3A;
因串联电路中各处的电流相等,且滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,电流表的量程为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流Imax=0.3A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
由I=可得,灯泡的电阻:
RL===10Ω,
电路中的总电阻:
R总===15Ω,
银串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
Rmin=R总﹣RL=15Ω﹣10Ω=5Ω;
当电压表的示数最大为3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,
此时灯泡两端的电压:
UL′=U﹣URmax=4.5V﹣3V=1.5V,
电路中的电流:
Imin===0.15A,
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
Rmax===20Ω,
所以,滑动变阻器连入电路中的阻值范围是5Ω~20Ω.
故答案为:0.3;5;20.
点评: 滑动变阻器的作用就是要保护电路中的各元件,并改变电路的电流、电压大小,在确定滑动范围时,应重点关注电流与电压的变化,找出最大值和最小值才能最终确定其范围,具体电路中,尤其要关注多个电压或电流的情况,必须保证每一个元件都不能超过其工作要求.
15.如图所示电路,电阻R1=3Ω,R2=2Ω.闭合开关S,电流表A的示数 变大 ,电流表A1的示数 不变 (以上两空选填“变大”、“变小”或“不变”),电压表V的示数变化与电流表A的示数变化之比等于 2 Ω.
考点: 欧姆定律的应用.
专题: 计算题;应用题;欧姆定律.
分析: 由电路图可知,当开关S断开时,电路为R1的简单电路,两电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压;
当开关S闭合时,两电阻并联,电压表测并联电路两端的电压,也是测电源的电压,电流表A1测R1支路的电流,A测干路电流;根据电源的电压不变判断电压表示数的变化,根据并联电路的特点判断两电流表示数的变化.
解答: 解:∵开关S断开时,电路为R1的简单电路,电压表测R2两端的电压,R2没有连入电路,故此时电压表示数为零;
两电流表测电路中的电流,即通过R1的电流.
∴开关S闭合后,电压表测并联电路两端的电压,也是测电源的电压,故电压表的示数变大;
∵电流表A1测R1支路的电流,
∵R1两端的电压不变,
∴电流表A1的示数不变.
∵电流表A测干路电流,并联电路干路电流等于各支路电流之和,
∴当开关S闭合时,电流表A的示数变大,且电流表A的示数变化为支路R2上的电流I2.
则电压表V的示数变化与电流表A的示数变化之比为:=R2=2Ω.
故答案为:变大;不变;2.
点评: 本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是开关S闭合前后电路连接方式的辨别和各电表所测电路元件的判断.
16.如图所示电路,两只电流表的规格相同,电流表有两个量程(0~0.6A和0~3A).闭合S,电阻R1与R2均有电流流过,两只电流表的指针偏转角度相同,则U1:U2= 1:1 ,R1:R2= 1:4 .
考点: 欧姆定律的应用.
专题: 欧姆定律.
分析: ①在并联电路中,各支路两端电压相同;干路电流等于支路电流之和;支路电流与电阻成反比;
②常用电流表有0~0.6A和0~3A两个量程,指针在同一位置,指示的电流大小量程对应关系是5:1.
解答: 解:
由图知:
①两只电阻并联,所以两端电压相同,所以U1:U2=1:1;
②电流表A1测量干路电流,A2测量R2支路电流,已知两只电流表的指针偏转角度相同,即R2支路电流I2是干路电流的,所以R1支路电流I1=4I2,
因为=,
所以===.
故答案为:1:1;1:4.
点评: 此题考查的是并联电路的特点和电流表示数的规律,属于基础题,知道电流表大小量程对应关系,是解答此题的第一步.
17.如图所示电路中,电源电压恒定,电阻R的阻值20Ω.
(1)闭合开关S2时,R和L是 并 联;
在对S1和S2进行闭合或断开的各种操作中,电流表可读得0.5A和0.3A两个值,那么电源电压U= 6 V,灯泡电阻RL= 30 Ω(灯泡电阻不随温度变化).
考点: 欧姆定律的应用;串联电路和并联电路的辨别.
专题: 欧姆定律.
分析: (1)各电路元件首尾顺次连接的连接方式是串联,各电路元件并列连接,电路有多条电流路径的连接方式是并联,分析电路结构,然后答题.
根据电路图分析电路结构,然后应用并联电路特点与欧姆定律分析答题.
解答: 解:(1)由电路图可知,闭合开关S2时,R和L并列连接,它们是并联的;
由电路图可知,S1和S2都闭合时,R与L并联,电路电流为0.5A,
S1闭合、S2断开时,只有电阻R接入电路,电流表示数为0.3A,
电源电压U=IR=0.3A×20Ω=6V,
灯泡电阻RL====30Ω;
故答案为:(1)并;6;30.
点评: 本题考查了元件的连接方式、求电源电压、求电阻阻值,分析清楚电路结构、应用并联电路特点与欧姆定律即可正确解题.
三、解答题(本题共7小题,共52分,第19、20题时应有解题过程,只写出最后答案的不能得分.)
18.(1)请在图甲中用笔画线代替导线将电灯和开关、插座分别接入电路.
如图乙所示,小磁针静止在通电螺线管的正右方,请根据磁感线方向,在图中标出小磁针的N、S极和电源的正、负极.
考点: 家庭电路的连接;通电螺线管的极性和电流方向的判断.
专题: 电与热、生活用电;磁现象、电生磁.
分析: (1)灯泡的接法:火线进入开关,再进入灯泡顶端的金属点;零线直接接入灯泡的螺旋套.两孔插座的接法:左孔接零线;右孔接火线.
根据图中磁感线方向,先判断螺线管的两个磁极,根据磁极间的相互作用再判断小磁针的磁极.最后根据安培定则判断螺线管中电流的方向,标出电源的正负极..
解答: 解:(1)开关与火线相连,灯泡的左端与零线相连;二孔插座的左孔与零线相连,右孔与火线相连;如图所示:
在磁体外部,磁感线总是从磁体的N极发出,最后回到S极.所以螺线管的右端为S极,左端为N极.根据磁极间的相互作用可以判断出小磁针的左端为N极,右端为S极.根据右手定则,伸出右手,使右手大拇指指示通电螺线管的N极(右端),则四指弯曲所指的方向为电流的方向,即电流是从螺线管的右端流入的.所以电源的右端为正极,左端为负极.如图:
点评: (1)考查了开关、插座的接法.开关接在火线与电灯之间,可以使开关断开时,电灯灯座上没有电,这样在换灯泡时不会发生触电.
既考查了通电螺线管、小磁针磁极的判断又考查了电流方向的判断,一环扣一环也是易错题,要求学生步步仔细才行.
19.有一混合动力汽车,由汽车发动机(汽油机)和电动机为驱动系统提供动力,汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程,带动曲轴转动两圈,该汽油发动机的最大功率是69W,以最大功率工作时曲轴转速为5000r/min.活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容积为气缸排气量,气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比,如图为气缸容积和燃烧室容积的示意图,该车排气量是1.8L,压缩比为10:1,动力蓄电池额定电压为200V,容量(蓄电池放电电流和放电时间乘积)为150A•h,已知该车的动能E与其速度v的关系如表所示.
v/ms﹣1 1 2 4 10 20
E/J 6.0×102 2.4×103 9.6×103 6×104 2.4×105
(1)该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能?
a.当这辆汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶时,动力完全由汽油发动机提供,若汽车汽油发动机的输出功率为54kW,则此时汽车所受的阻力是多大?
b.当驾驶员看到前方限速标志时,立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电,汽车速度由108km/h减小到72km/h,若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的50%,则动力蓄电池获得的电能为多少焦?
(3)若该汽车汽油发动机以最大功率工作时,吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量是7.2×10﹣4kg,此时这台汽油发动机的效率是多少?(q汽油=4.6×107J/kg)
考点: 功率计算公式的应用;热机的效率.
专题: 计算题;比热容、热机、热值;功、功率、机械效率.
分析: (1)已知电压200V,容量150Ah,根据W=UIt可求出蓄电池储存的电能;
a,当汽车匀速行驶时,有P=Fv=F阻v,根据输出功率求出阻力的大小;
b,根据动能定理求出发动机所做的总功,根据表格中提供的该车的动能E与其速度v的关系可求得汽车的质量,根据发电机获得能量的50%转化为蓄电池的电能.根据该关系求出蓄电池获得的电能;
(3)已知功率和时间的大小,根据公式W=Pt可求这台发动机在最大功率时1min内做的有用功;在1min内转动5000r,吸入汽油和空气的混合气2500次;知道吸入混合气的质量,知道汽油的热值,1min内汽油完全燃烧放出的热量;再利用效率公式求这台发动机在最大功率时的热机效率.
解答: 解:(1)蓄电池储存的电能:
W=UIt=200V×150A×3600s=1.08×108J;
a:汽车以ν1=108km/h=30m/s匀速行驶时,汽车受到的阻力等于牵引力,
由P===Fv=Ffv得,
Ff===1.8×103N;
b:根据表中数据,当速度为1m/s时,E=6.0×102J,由E=mv2,可得m===1.2×103kg,
v0=108km/h=30m/s,v末=72km/h=20m/s,
设这一过程中汽油发动机做的总功为W,由动能定理得:W=Ff•s=mv02﹣mv末2=×1.2×103kg×[(30m/s)2﹣2]=3×105J,
蓄电池获得的电能 E电=W×50%=1.5×105J;
(3)在1min内转动5000r,吸入汽油和空气的混合气2500次,
这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功:
W有=69×103W×60s=4.14×106J,
因为压缩比是10(即气缸总容积与燃烧室容积的比值),
所以原吸入气体是排出气体的,
汽油占其中的,
发动机消耗汽油的质量:m=7.2×10﹣5kg××1.8=1.44×10﹣5kg,
1min内汽油完全燃烧放出的热量:
Q=2500×1.44×10﹣5kg×4.6×107J/kg=1.656×107J,
这台发动机在最大功率时的热机效率
η=×100%=×100%=25%.
答:(1)该汽车的动力蓄电池最多可储存1.08×108J的电能;
a:此时汽车所受的阻力是1.8×103N;b:动力蓄电池获得的电能为1.5×105J;
(3)此时这台汽油发动机的效率是25%.
点评: 本题综合考查了热量的计算以及热机的效率,也是一道生活中的物理题,有其实用价值.对公式的把握和运用是基础,只要读好题,总体来说本题难度不大.在计算内燃机的效率时,要注意不要忘记转化成的电能的能量.
20.如图所示,L是标有“6V 1.2W”字样的小灯泡,R是定值电阻,断开开关S2,闭合开关S1和S3,灯泡正常发光,电流表的示数为0.50A.
(1)求灯泡正常发光时,1min内灯泡消耗的电能.
求定值电阻R的阻值.
(3)断开开关S1和S3,闭合开关S2,改变电源电压,使灯泡正常发光,求电路的总功率.
考点: 电功率的计算;电功的计算.
专题: 电能和电功率.
分析: (1)已知灯泡的额定功率和通电时间,直接根据W=Pt即可求出灯泡正常发光1min消耗的电能.
根据题意可知,断开开关S2,闭合开关S1和S3时,电阻R和灯泡L并联,灯泡正常发光;根据灯泡的额定电压可知电源电压,然后根据P=UI的变形公式求出灯泡正常发光的电流,再利用并联电路电流规律求出通过定值电阻的电流,最后根据欧姆定律的变形公式求出定值电阻R的阻值.
(3)断开开关S1和S3,闭合开关S2,定值电阻R和灯泡L串联;先求出灯泡的电阻,然后根据串联电路电阻的特点求出电路的总电阻,又已知灯泡正常发光的电流,再利用P=I2R求出电路的总功率.
解答: 解:(1)灯泡正常发光1min消耗的电能:W=PLt=1.2W×60s=72J;
断开开关S2,闭合开关S1和S3时,电阻R和灯泡L并联,灯泡正常发光,所以电源电压等于灯泡的额定电压,即6V;
由P=UI可知,灯泡正常发光时的电流:IL===0.2A;
因为并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以通过R的电流:IR=0.5A﹣0.2A=0.3A;
由I=可知,定值电阻R的阻值:R===20Ω;
(3)由P=可得,灯泡的电阻:RL===30Ω;
断开开关S1和S3,闭合开关S2,定值电阻R和灯泡L串联,此时电路中的总电阻:R总=30Ω+20Ω=50Ω;
因为灯泡正常发光,所以电路中的电流为0.2A,则电路的总功率:P=IL2R总=(0.2A)2×50Ω=2W.
答:(1)灯泡正常发光时,1min内灯泡消耗的电能为72J.
定值电阻R的阻值为20Ω.
(3)断开开关S1和S3,闭合开关S2,改变电源电压,使灯泡正常发光,电路的总功率为2W.
点评: 本题考查了串联电路和并联电路的特点以及电功、欧姆定律、电功率公式的灵活应用,知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等以及开关闭合、断开时电路的串并联是关键.
21.如图1所示是“探究电流与电压、电阻关系”的实验电路,其中R是定值电阻.
(1)电路中有一根导线的连接不适宜,需要改接.请在这般导线上打“×”,并画出改接的导线.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 右 端(左/右).
闭合开关,三次调节变阻器,得到表中的数据.
实验序号 1 2 3
电压/V 2.0 2.4 2.8
电流/A 0.40 0.48 0.56
由这些数据:
①可看出电流与 电压 的关系;
②可概括出结论: 电阻一定时,通过导体的电流和导体两端电压成正比 .
(3)在探究电流与另一个物理量的关系时,需要多次更换 不同阻值的电阻 .并且每次更换后都要调节变阻器,使电压表的示数 不变 (增大/减小/不变).
(4)小明根据自己的想法设计了另一种实验电路(如图2所示).其中,MN是一根金属电阻丝,Q是一个金属夹.主要实验步骤是:先将Q移到最左端,再调节滑动变阻器,确保电流不超过电流表所选用的量程;然后从左向右且有间隔地改变金属夹的位置,得到表中的数据;最后分析数据得出结论.
实验序号 1 2 3
电压/V 0.5 1.2 1.5
电流/A 0.50 0.40 0.30
但是,由小明的实验:
①虽然可看出“电阻越大电流越小”,但无法得到“电流与电阻成反比”的关系;
②可得“电压越大电流越小”,但这个结论明显是错误的.
请分析小明的实验,具体指出存在问题: 没有控制定值电阻两端电压不变 .
(5)某同学用如图所示的电路探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”后,进一步为研究可变电阻功率的变化规律,他将R1换成阻值为5Ω的定值电阻,把R2换成阻值范围是0~10Ω的电阻箱,试验中R2从1Ω逐渐调大到10Ω,实验数据如下表.当R2消耗的功率最大时,其电阻约为 B .
A、4Ω B、5Ω C、6Ω D、4Ω和6Ω
次数 1 2 3 4 5 6
R2/Ω 1 2 4 6 8 10
I/A 0.50 0.43 0.33 0.27 0.23 0.20
P2/W 0.25 0.37 0.44 0.44 0.42 0.40
考点: 探究电流与电压、电阻的关系实验.
专题: 探究型实验综合题.
分析: (1)在实物电路的连接中,要特别注意电流表、电压表、滑动变阻器的接法,注意电流表、电压表量程的选择和正负接线柱的接法;
闭合开关前,需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处;
分析表格中数据,得出电流和电压的正比例关系;
(3)要探究电流和电阻的关系,需保持电阻两端的电压不变,改变电阻的阻值;
(4)要探究电流和电压、电阻的关系,需用控制变量法;
(5)根据表格中数据分析,得出结论.
解答: 解:(1)由图知,电源电压为3V,所以电压表应选择0~3V的量程,而图中选择的是0~15V的量程,因此电压表的量程选择错误,改图如图所示:
闭合开关前,需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,故将滑片放在最右端;
①由表格中数据知,电压变化,电流也变化,所以可以看出电流和电压的关系;
②分析数据,电压和电流的比值为定值,可得电阻一定时,通过导体的电流和导体两端电压成正比;
(3)要探究电流和电阻的关系,应多次更换不同阻值的电阻,并且每次更换后都要调节变阻器,使电压表的示数不变;
(4)探究电流和电阻的关系,需保持电压不变,改变电阻,而小明在实验中没有控制定值电阻两端电压不变;
(5)由表格中数据可以看出,电阻R2由1Ω至4Ω之间功率变大,由6Ω至10Ω之间的功率减小,4Ω与6Ω的功率相等,可知当R2的阻值为5Ω时,功率最大.
故答案为:(1)见上图;右;①电压;②电阻一定时,通过导体的电流和导体两端电压成正比;(3)不同阻值的电阻;不变;(4)没有控制定值电阻两端电压不变;
(5)B.
点评: 此题是“探究电流与电压、电阻关系”的实验,由于电流与电压和电阻有关,在实验中应用控制变量法,否则无法得出正确结论.
22.在测量未知电阻Rx(阻值约为150Ω)的实验中,提供的实验器材有:电源(电压3V)、滑动变阻器R(0~50Ω)、电阻箱R0(0~9999Ω)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、开关及导线若干.
(1)小虎同学设计了图甲所示的电路,他 不能 (选填“能”或“不能”)较准确的测出Rx的阻值,理由是 电路中的电流太小,电流读数不准确 .
小明同学设计了图乙所示的电路进行测量.
①请根据图乙所示的电路,在图丙中用笔画线代替导线将电路连接完整.
②正确连接电路后,小明先将开关S拨至“ 1 ”,调节变阻器的滑片至某一位置,此时电压表的示数如图丁所示,读数为U1= 0.4 V.
③再将开关S拨至“ 2 ”,当电阻箱的阻值调至R0=152Ω时,电压表示数恰为U1,则待测电阻的阻值Rx= 152 Ω.
④实验中,若将开关拨至“2”时,不小心将滑动变阻器的滑片向右移动了少许,其他操作正确,则Rx的测量值 大于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值.
(3)小明用如图所示电路测量某电路元件盒(图中虚线方框)中未知电阻Rx的阻值,已知未知电阻Rx的阻值不小于5Ω,除了开关、导线外,可供使用的实验器材有:电压表,电流表,滑动变阻器R,阻值已知且大小不等的定值电阻R1和R2.
①实验中移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数是0.14A时,电压表的示数是2.1V,当电流表的示数是0.2A时,电压表的示数是1.8V,电路元件盒中电源电压是 2.8 V,未知电阻Rx的阻值是 5 Ω.
②小明的同学利用上述器材,还设计了测量未知电阻Rx的四种实验电路,其中无法测出未知电阻Rx的是 A .
考点: 伏安法测电阻的探究实验.
专题: 测量型实验综合题.
分析: (1)根据欧姆定律,在电压不变的情况下,若电路的电阻增大,则电路中的电流减小,若电阻值很大,则电路中的电流会很小.若电流值小于电流表的分度值时,将无法准确地测出电流值;
①根据电路图连接实物电路图,从滑动变阻器引出的导线接在单刀双掷开关的中间位置;
②先确定电压表的量程和最小分度值,读出电压表的示数;
③根据实验电路图可知,实验时有电压表,没有电流表,根据并联电路各支路两端的电压特点,用电压表测出待测电阻两端电压,再将开关与电阻箱连接并调节电阻箱的阻值使电压表的示数不变,根据并联电路的电压相等和欧姆定律可知待测电阻的阻值与电阻箱的阻值相等;
④滑动变阻器的滑片向右移动,接入电路中的电阻变大,根据串联电路的分压原理,要使变阻箱两端的电压保持不变,需要增大变阻箱的阻值,据此判断.
(3)以电源电压为等价列出关系式,然后联立关系式即可求出电源电压和未知电阻的阻值;
(4)要测量Rx的阻值,根据R=可知,需知道被测电阻两端电压和通过的电流,据此分析.
解答: 解:(1)由已知条件可知,未知电阻Rx的阻值约为150Ω,因为电源电压为3V,由I=可知,电路中的电流太小,电流读数不准确.
①将电压表的3V接线柱与滑动变阻器的右上接线柱相连,如下图所示:
②正确连接电路后,小明先将开关S拨至1;
电压表选择0~3V量程,最小分度值为0.1V,电压表示数为0.4V;
③实验中,再将开关S拨至2,闭合S1调节滑动变阻器至适当位置,使电压表的电压值为U1;断开S1闭合S2,调节电阻箱接入电路的电阻,使电压表的示数仍为U1;
根据欧姆定律可知,Rx与R0相等,电阻箱的示数R0=152Ω,所以电阻Rx=152Ω.
④滑动变阻器的滑片向右移动,接入电路中的电阻R变大,根据串联电路的分压原理可得:=,要使变阻箱两端的电压U0保持不变,需要增大变阻箱R0的阻值,所以测得的Rx的值大于真实值.
(3)当电流表的示数是0.14A时,电压表的示数是2.1V时;则U=0.14A×Rx+2.1V﹣﹣﹣﹣﹣①
当电流表的示数是0.2A时,电压表的示数是1.8V时,则U=0.2A×Rx+1.8V﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得,Rx=5Ω,U=2.8V;
(4)A、将滑动变阻器接入电路的阻值最大,读出电压表的示数U1,并根据欧姆定律求出电路中的电流I,再利用串联电路电压的特点求出被测两端电压为U﹣U1,由于变阻器的阻值很大,所以U﹣U1接近零,所以该电路无法测量未知电阻的阻值;
B、使滑动变阻器接入电路的阻值为零,此时被测电阻两端电压等于电源电压U,并读出电流表的示数I,则Rx=,因此该电路可以测量出未知电阻的阻值;
C、当开关S拨至1时,读出电流表的示数为I,然后根据U=IR求出R1两端电压,再利用串联电路电压的特点和欧姆定律的变形公式即可求出Rx的阻值,即Rx=,因此该电路可以测量出未知电阻的阻值;
D、闭合开关,读出电压表的示数为U1,然后根据欧姆定律求出电路中的电流,再利用串联电路电压的特点和欧姆定律的变形公式即可求出Rx的阻值,即Rx==R1,因此该电路可以测量出未知电阻的阻值.故选A.
故答案为:(1)不能;电路中的电流太小,电流读数不准确;②1;0.4;③2;152;④大于;(3)2.8;5;(4)A.
点评: 本题的考查了故障分析、没有电压表测电阻的方法:根据并联电路各支路两端的电压相等这一特点设计实验,着重体现了等效替代法在实验中的具体应用;以及电流表、电压表量程的选择,以及以电源电压为等价列关系式,联立关系式求解电源电压和被测电阻,这些都是电学实验中的重点,还考查了利用电压表或电流表测未知电阻的阻值,具有一定的难度.
23.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,已连接的部分电路如图a所示,图中电源电压恒定,小灯泡上只能看到“3.8V“字样.
(1)请你用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整.
正确连接实验电路后,开关试触时,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,其故障原因可能是 灯泡断路 .
(3)故障排除后开始实验,当变阻器滑片滑到图示位置时,电压表的示数为3.0V,接着应将滑片向 右 滑动,直至灯泡两端电压为额定电压,此时电流表的示数如图b所示.则灯泡的额定功率为 1.52 W.
(4)实验时某小组学生发现电流表损坏,他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验,于是向老
师要了一个R0的定值电阻(阻值适当),和一个单刀双掷开关(符号为( ),借助原有的实验器材,顺利完成了实验,假如由你来做实验,要求电路只连接一次,请设计实验方案.
①在虚线框内画出实验电路图.
②简述实验步骤. a、根据电路图连接电路,闭合开关S1、S2接1,调节滑动变阻器,使电压表示数为3.8V.
b、保持滑动变阻器滑片位置不变,S2接2,读出电压表示数U. (用相应的字母表示测出得出物理量)
③写出灯泡额定功率的表达式P额= .(用已知量和测量量表示)
考点: 电功率的测量.
专题: 测量型实验综合题.
分析: (1)根据实验原理连接实物电路图.
常见电路故障有断路与短路两种,根据电路故障现象分析电路故障原因.
(3)根据电路图判断滑片的移动方向;由图示电流表读出其示数,然后由P=UI求出灯泡功率.
(4)根据实验器材与实验原理分析答题.
解答: 解:(1)测灯泡功率实验,电压表测灯泡两端电压,电流表测通过灯泡的电流,实物电路图如图所示:
灯泡不亮,可能是灯泡发生短路或电路存在断路造成的,电流表无示数,说明电路存在断路,电压表有示数,说明电压表与电源两极相连,电压表并联电路之外电路不存在断路,因此与电压表并联的灯泡断路.
(3)电压表示数为3V小于灯泡额定电压,为测灯泡额定电压,由电路图可知,应向右移动滑片,使电压表示数等于灯泡额定电压3.8V;由电路图可知,电流表量程为0~0.6A,由图示电流表可知,其分度值为0.02A,示数为0.4A,灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W.
(4)①实验需要测出灯泡两端电压与通过灯泡的电流,可以把灯泡与定值电阻串联,测出定值电阻两端电压,由欧姆定律求出通过定值电阻的电流,由于灯泡与定值电阻串联,可以求出通过灯泡的电流,然后由P=UI求出灯泡额定功率,实验电路图如图所示:
②实验步骤:a、根据电路图连接电路,闭合开关S1、S2接1,调节滑动变阻器,使电压表示数为3.8V.
b、保持滑动变阻器滑片位置不变,S2接2,读出电压表示数U.
③通过灯泡的电流:I=IR0==,灯泡额定功率:P=U额I=;
故答案为:(1)电路图如图所示;灯泡断路;(3)右;1.52;(4)①电路图如图所示;②实验步骤如上所述;③.
点评: 本题考查了连接实物电路图、实验故障分析、实验操作、电表读数、求灯泡功率、实验设计等;对电表读数时要先确定其量程与分度值,然后再读数,读数时视线要与电表刻度线垂直;最后一问:实验设计是本题的难点,知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题.
24.小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置.其原理如图(甲)所图示:绝缘轻弹簧的左端固定在O点,右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连,一起套在左端也固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化,且水平放置的金属杆上,迎风板与金属杆接触良好;电路中左端导线与金属杆的左端相连,右端导线连接在迎风板上并可随迎风板移动,R是定值电阻,a、b、c、d为四个接线柱.
(1)在他们的设计中,若要求在风力增大时,接入电路的电表的示数也随之而增大,则应该 B
A.在a、b之间接电流表,在c、d之间连接导线
B.只在a、b之间接电流表
C.在c、d之间接电压表,在a、b之间连接导线
D.只在c、d之间接电压表
为了较准确的测出水平方向风力的大小,三位同学先对选定的轻弹簧和金属杆进行了两项测量.
①小明利用测量的数据做出了原长为40cm的轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象[见图乙].由图可知:该弹簧每缩短10cm,弹簧受到的压力将增加 2 N.
②小亮和小敏设计了图(丙)所示的电路,用来测量长度为50cm的金属杆的电阻.他们备选的部分器材有:
A.电源(能够提供3V的稳定电压)
B.电流表A(量程0~0.6A)
C.电压表V(量程0~3V)
D.滑动变阻器R1,(阻值变化范围为0~5Ω)
E.滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~10Ω)
选好器材后,小亮和小敏在实验中正确操作,他们记录的测量数据如下表.
实验次数 1 2 3 4 5
A表示数(A) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
V表示数(V) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
根据他们的测量数据可以知道:他们实验中选用的滑动变阻器是 E (填器材的序号字母);他们测出的金属杆的电阻是 5 Ω.
(3)三位同学最后根据(1)的要求,按图(甲)进行组装时,除用到上述选定的轻弹簧、金属杆和中备选的电源、电表外,还选了阻值R=3Ω的定值电阻.
如果无风时,O点到迎风板的距离以及轻弹簧的长度均等于弹簧的原长,则该装置能够测量的最大水平风力是 4 N.
(4)对小明、小亮和小敏设计的测定水平方向风力的装置,从力的角度,请你指出可能对测量准确度产生影响的因素之一: 设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力 .
考点: 控制变量法与探究性实验方案;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律的应用.
专题: 计算题;信息给予题;电路和欧姆定律;探究型实验综合题.
分析: (1)先根据选项判断电路的连接方式,再根据风力增大判断电路电阻的变化,利用欧姆定律和串联电路的特点判断电表示数的变化;
①分析轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象可知,当风力增大时,弹簧的长度变短;
②由电路图可知,金属杆和滑动变阻器串联,电压表测金属杆两端的电压;由表格中数据可知,当电压表的示数为1V时,电路中的电流为0.2A,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻和金属杆的电阻,进一步确定滑动变阻器的规格;
(3)当电流表的示数最大为0.6A时,风力最大,根据欧姆定律求出定值电阻两端的电压,根据串联电路的电压特点求出金属杆两端的电压,再根据欧姆定律求出金属杆接入电路的电阻,利用金属杆为50cm时阻值为5Ω求出此时弹簧的长度,最后由图乙该装置能够测量的最大水平风力;
(4)根据实验装置,从力的角度如摩擦力、空气阻力、风向等提出可能对测量准确度产生影响的因素.
解答: 解:
(1)A、在a、b之间接电流表,在c、d之间连接导线时,会造成电源短路,故A不正确;
B、只在a、b之间接电流表时,电路为串联电路,电流表测电路中的电流,当风力增大时接入电路的电阻变小,根据欧姆定律可知电路中的电流变大,故B正确;
C、在c、d之间接电压表,在a、b之间连接导线,电压表测O和迎风板之间电阻两端的电压,当风力增大时接入电路的电阻变小,根据欧姆定律可知电路中的电流变大,电阻R两端的电压变大,根据串联电路的总电压等于分电阻的电压之和可知,电压表的示数变小,故C不正确;
D、只在c、d之间接电压表时,电压表断路,故D不正确;
①分析轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象(如图乙所示)可知:该弹簧每缩短10cm,弹簧受到的压力将增加2N;
②由他们记录的测量数据可知,当电流为0.2A时,此时电压表的示数为1V,
∵金属杆和滑动变阻器串联,电压表测金属杆两端的电压,
∴滑动变阻器两端的电压值U滑=3V﹣1V=2V,
根据欧姆定律可得R滑===10Ω,
故他们选择的是滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~10Ω);
金属杆的电阻R金===5Ω;
(3)因电源能够提供3V的稳定电压,定值电阻的阻值R=3Ω,电流表A的量程是0~0.6A,所以当电流最大时,此时风力最大,
定值电阻两端的电压UR=I′R=0.6A×3Ω=1.8V,
金属杆两端的电压U金′=U﹣UR=3V﹣1.8V=1.2V,
所以金属杆的电阻R金′===2Ω,
由题意可知,当金属杆为50cm时,阻值为5Ω,所以当阻值为2Ω时,此时弹簧的长度为20cm,
由乙图可知,此时风力为4N;
(4)设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力;没考虑迎风板左侧受到的空气的阻力;试验中难以保证风力大小恒定、方向水平等.
故答案为:
(1)B;
①2;②E;5;
(3)4;
(4)设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力(合理即可).
点评: 本题考查电流、电压、电阻、长度等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是分析电路的组成和根据所给信息总结规律,要记住串联电路的规律.