2018-2019学年陕西省西安铁一中学九年级（上）期末物理模拟试卷
一．选择题（共8小题，满分16分，每小题2分）
1．下列生活中的物理数据错误的是（ ）
A．人以正常速度骑自行车的功率约为 70W
B．普通日光灯正常工作电流约 150mA
C．中学生从一楼爬到三楼克服重力做功约 3000J
D．蓄电池组的电压约为 1.5V
2．关于导体的电阻，下列说法中正确的是（ ）
A．导体两段的电压为0V时，导体的电阻为0Ω
B．粗细相同的铜导线，长导线比短导线电阻小
C．长度相同的铜导线，粗导线比细导线电阻小
D．导体电阻与它两端的电压成正比，与通过它的电流成反比
3．荡秋千运动在我国已有几千年的历史，在摇摆过程中通过不断重复的站立下蹲使秋千越荡越高，在荡秋千过程中，下列说法正确的是（不考虑秋千重绳子重力）（ ）
A．在越荡越高的过程中人消耗化学能转化为人的机械能
B．在从最高点到最低点的过程中机械能守恒
C．在最高点绳子突然断开人将保持静止状态
D．在荡秋千的过程中人总有一点受力平衡
4．实心球是一项考验力量与智慧的具有挑战性的运动，体育中考虽然已经结束，但RDFZ初三莘莘学子的拼搏身影至今回顾仍令人动容，如图甲，是同学们就如何科学地提升实心球项目的水平进行了积极的思考、热烈的讨论并进行了实践研究的情景，回望过去，展望未来，学子们正满怀信心（ChongmanDouzhi）地迎接文化课中考的到来！
某兴趣小组的小任同学和达达同学在讨论中发现：实心球抛出之后落地之前的过程中，空气阻力是可以忽略的。如图乙所示是实心球抛出之后落地之前的运动轨迹示意图，图中B点是轨迹的最高点，A点为抛出点，C点为落点，则下列说法中正确的是（ ）
A．实心球在上升过程中，动能减小，重力势能增加
B．实心球在上升过程中受到的合力方向竖直向下
C．实心球在下落过程中，实心球所受重力做功越来越快
D．实心球在下落过程中速度越来越大，是因为实心球受到惯性
5．如图所示，用F＝50N 的水平拉力拉着重为200N 的物体A 沿水平地面匀速运动，且物体A 运动的速度为0.2m/s，地面对物体A 的摩擦力是物体A 重的0.1 倍。不计滑轮重力，则下列说法正确的是（ ）
A．10s 内物体A 克服与地面之间的摩擦力做的功是80J
B．10s 内拉力F 做的功是100J
C．拉力F 的功率是20W
D．该装置的机械效率是80%
6．如图所示，灯L1和L2的灯丝电阻之比是1：2，则A1表和A2表的示数之比是（ ）
A．2：3 B．3：1 C．1：2 D．2：1
7．如图是电阻甲和乙的I﹣U图象，小明对图象信息作出的判断，正确的是（ ）
A．将甲和乙串联，若电流为0.3A，则它们两端的电压为2V
B．若甲和乙并联，若电压为1V，则它们的干路电流为0.4A
C．当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.3A
D．当乙两端电压为2.5V，其电阻值为10Ω
8．下列四幅实验装置都是用来研究电与磁的，其中与麦克风的原理相同的图是（ ）
A．
B．
C．
D．
二．填空题（共7小题，满分19分）
9．在斜面上匀速拉一个重为4.5N的物体到高处，沿斜面向上的拉力为1N，斜面长1m、高0.2m。若把重物直接提升至顶端所做的功为有用功，则有用功为 J，这个斜面的机械效率为 ，物体受到的摩擦力是 。
10．“暴走”是一种现今流行的运动方式。小明经过观察分析人的走路情形，发现可以将人的脚视为一个杠杆模型，如图所示。行走时人的脚掌前端是支点，人体受到的重力是阻力，作用线过杠杆中点，小腿肌肉施加的力是动力。若小明的质量为60kg，则小明小腿肌肉产生的拉力约为 N；小明每向前走一步的过程中，重心升高约为4cm，则小明需克服自身重力约做功 J。
11．在“比较不同物质吸热升温情况”实验中，某学习小组对实验进行了改进，改进后装置如图所示，把质量和初温相等的水和煤油放入同一个大烧杯中加热。这样改进除受热均匀外，还具有的优点是 ；实验过程需要记录的数据是 ； 现象可以支持水的比热容比煤油大这一结论。
12．周末外出时，帅宇同学发现有工作师傅使用柴油动力的割草机在修整草坪，于是他回忆了内燃机的相关知识。如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧。在快速下压活塞的过程中筒内气体内能 （选填“增大”或“减小”），如乙图所示的是汽油机的 冲程，如果此汽油机每秒内对外做功20次，则汽油机飞轮的转速为 r/min。
13．定值电阻R消耗的电功率P随通过R的电流I变化的图象如图所示。请根据图象判断，当通过R的电流I为0.4A时，电阻R消耗的电功率P为 W。
14．根据如图所示的实物图，请在方框内画出它的电路图
15．在如图中，L1是动力臂，作出动力F1。
三．实验探究题（共3小题，满分20分）
16．关于安全用电
（1）如图甲所示，试电笔可以用来辨别火线和零线，也可以检查电气设备的外壳是否带电。
（2）如图乙所示，洗衣机、电冰箱等用电器的电源插头是三脚插头，则三脚插头标着E的导线和 相连。
（3）如图丙﹣1是起保险作用的空气开关，它是为防止由于短路或 而使家庭电路中电流过大导致的危险；图丙﹣2是漏电保护器，它 （选填“能”或“不能”）防止站在绝缘凳上的人同时接触火线和零线（双线触电）而触电。
（4）如图1是常用的接线板，接线板上的开关闭合时，接线板上的LED指示灯会发光，插座同时提供电压；若指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供电压。请在图2中画出开关、指示灯和插孔的连接方式。
17．根据下列两个实验，回答相关问题：
（1）电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出。小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图1所示的实验，通过此实验可以较形象的比较出电流做功的多少。该实验是通过观察 比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为 能；将滑动变阻器的滑片P向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，这说明 。
（2）实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图2所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
在实验过程中，通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少：图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与 的关系，综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是 。
18．现有下列器材：学生电源（9V），电流表（0～0.6A，0～3A）、电压表（0～3V，0～15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、开关、滑动变阻器和导线若干，利用这些器材探究“电压不变时，电流与电阻的关系”。
|
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
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电阻R/Ω |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
电流I/A |
0.6 |
0.3 |
0.2 |
0.15 |
（1）连接电路时开关必须处于 （填“断开”或“闭合”）状态
（2）上述实验中，小强用5Ω的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向 （选填“A”或“B”）端移动滑片，使电压表示数为 V时，读出电流表的示数。
（3）接着又多次改变R的阻值，调节滑动变阻器，实验数据记录如表所示，分析实验数据可得实验结论是：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 （选填“正比”或“反比”）。
四．计算题（共2小题，满分15分）
19．如图所示为一款国产无人驾驶汽车上路进行测试行驶，该款车以10m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶了3分钟，消耗汽油0.16kg．已知汽油的热值为4.6×107J/kg，该款汽车的发动机效率为30%，在此过程中，求：
（1）若该车消耗的汽油完全燃烧，放出的热量全部被水吸收，可以使多少千克20℃水温度升高到100℃？
（2）该汽车发动机做的有用功是多少？输出功率是多少？
（3）该车匀速行驶时，牵引力是多大？
20．如图所示是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中R1、R2为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式，该电热水壶有高温、中温、低温三挡，中温挡的额定功率为500W．求：
（1）电热水壶调至中温挡正常加热，将2kg温度为30℃的水烧开（标准大气压下）需要20min，水所吸收的热量。（C水＝4.2×103J/（kg•℃）
（2）甲、乙、丙、丁四种连接方式中， 是高温挡的连接方式。电热水壶高温挡的额定功率。
2018-2019学年陕西省西安铁一中学九年级（上）期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题，满分16分，每小题2分）
1．下列生活中的物理数据错误的是（ ）
A．人以正常速度骑自行车的功率约为 70W
B．普通日光灯正常工作电流约 150mA
C．中学生从一楼爬到三楼克服重力做功约 3000J
D．蓄电池组的电压约为 1.5V
【分析】根据人正常速度骑自行车的功率、中学生爬楼做功、普通日光灯的功率、蓄电池电压的了解，要结合做功公式和功率公式进行解答。
【解答】解：
A、人骑自行车时1s大约做功70J，所以功率接近70J/s＝70W，故A正确；
B、普通日光灯的额定功率为40W，正常工作电流约为I＝
≈0.18A＝180mA，B选项符合实际，故B正确；
C、中学生的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，从一楼爬到三楼上升高度h＝（3﹣1）×3m＝6m，克服重力做功W＝Gh＝500N×6m＝3000J，故C正确；
D、每节蓄电池的电压为2V，蓄电池组的电压高于1.5V，故D错。
故选：D。
【点评】此题考查了生活中常见的有关功、功率和电压的物理知识，在学习中注意积累。
2．关于导体的电阻，下列说法中正确的是（ ）
A．导体两段的电压为0V时，导体的电阻为0Ω
B．粗细相同的铜导线，长导线比短导线电阻小
C．长度相同的铜导线，粗导线比细导线电阻小
D．导体电阻与它两端的电压成正比，与通过它的电流成反比
【分析】电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度和横截面积有关，与电压和电流的大小无关。
【解答】解：
A、导体的电阻是导体本身的一种性质，其大小与电流和电压无关，只由它本身的材料、长度、横截面积、温度有关，导体两端的电压为0V时，导体的电阻依然存在，即不为0Ω，故A错误；
B、粗细相同的铜导线，长导线比短导线电阻大，故B错误；
C、长度相同的铜导线，粗导线比细导线电阻小，故C正确
D、电阻是导体本身的一种性质，跟导体中通过的电流大小无关，故D错误。
故选：C。
【点评】本题综合考查了对电流、电压和电阻相关概念和关系的理解，尤其是对电阻概念的理解，考查的面比较全，但是都比较基础。
3．荡秋千运动在我国已有几千年的历史，在摇摆过程中通过不断重复的站立下蹲使秋千越荡越高，在荡秋千过程中，下列说法正确的是（不考虑秋千重绳子重力）（ ）
A．在越荡越高的过程中人消耗化学能转化为人的机械能
B．在从最高点到最低点的过程中机械能守恒
C．在最高点绳子突然断开人将保持静止状态
D．在荡秋千的过程中人总有一点受力平衡
【分析】将秋千的运动看成是化学能、动能与重力势能的相互转化；结合平衡力分析最低点时的运动状态。
【解答】解：A、由题意可知，该同学在最低点做功，将身体内的一部分化学能转化为机械能，所以某同学在秋千上越荡越高，是化学能向机械能的转化，故A正确；
B、在从最高点到最低点的过程中，人做功了，机械能不守恒，故B错误；
C、同学在荡秋千时，在最高点绳子突然断开，但仍然受到竖直向下的重力，不能保持静止状态。故C错误；
D、同学在秋千上荡秋千时，没有任何一点是静止或匀速直线运动的，所以没有一点受力平衡的，故D错误。
故选：A。
【点评】本题主要考查曲线运动中的能量问题和平衡力问题，注意在最低点时由于人肌肉紧张，消耗化学能转变为重力势能。属于中档题目。
4．实心球是一项考验力量与智慧的具有挑战性的运动，体育中考虽然已经结束，但RDFZ初三莘莘学子的拼搏身影至今回顾仍令人动容，如图甲，是同学们就如何科学地提升实心球项目的水平进行了积极的思考、热烈的讨论并进行了实践研究的情景，回望过去，展望未来，学子们正满怀信心（ChongmanDouzhi）地迎接文化课中考的到来！
某兴趣小组的小任同学和达达同学在讨论中发现：实心球抛出之后落地之前的过程中，空气阻力是可以忽略的。如图乙所示是实心球抛出之后落地之前的运动轨迹示意图，图中B点是轨迹的最高点，A点为抛出点，C点为落点，则下列说法中正确的是（ ）
A．实心球在上升过程中，动能减小，重力势能增加
B．实心球在上升过程中受到的合力方向竖直向下
C．实心球在下落过程中，实心球所受重力做功越来越快
D．实心球在下落过程中速度越来越大，是因为实心球受到惯性
【分析】（1）对实心球进行受力分析，可判断其所受合力的情况；
（2）动能大小的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度，二者可以相互转化；
（3）做功包括两个必要的因素，一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离；
（4）实心球在下落过程中，速度越来越大，是因为其受到重力。
【解答】解：
A、实心球在上升过程中，质量不变，速度减小，高度增大，所以动能减小，重力势能增加，故A正确；
B、实心球在上升过程中，受到竖直向下的重力（已知可忽略空气阻力），因此实心球所受的合力方向竖直向下，故B正确；
C、实心球在下落过程中，是重力对其做功，而实心球运动的速度越来越快，由P＝
＝
＝Gv可知，实心球所受重力做功越来越快，故C正确；
D、实心球在下落过程中，速度越来越大，是因为实心球受到重力的作用，而不是因为篮球受到惯性（惯性不是力，不能说受到惯性），故D错误。
故选：ABC。
【点评】本题以实心球测试为内容，考查了与力学相关的多个知识点，学会将相关知识与实际现象相联系，是正确解答此类问题的关键。
5．如图所示，用F＝50N 的水平拉力拉着重为200N 的物体A 沿水平地面匀速运动，且物体A 运动的速度为0.2m/s，地面对物体A 的摩擦力是物体A 重的0.1 倍。不计滑轮重力，则下列说法正确的是（ ）
A．10s 内物体A 克服与地面之间的摩擦力做的功是80J
B．10s 内拉力F 做的功是100J
C．拉力F 的功率是20W
D．该装置的机械效率是80%
【分析】（1）由W＝fs＝fvt可求摩擦力做的功；由图可知，使用的是动滑轮，则W＝FsF据此即可解答；
（2）据P＝
可求功率；根据η＝
可求机械效率。
【解答】解：
A、地面对物体A 的摩擦力：f＝0.1G＝0.1×200N＝20N，
由v＝
可得，10s 内物体A 移动的距离：s＝vt＝0.2m/s×10s＝2m；
10s 内物体A 克服与地面之间的摩擦力做的功：Wf＝fs＝20N×2m＝40J，故A错误；
B、如图所示，该滑轮为动滑轮，因为不计滑轮的重力，
此时A在10s中向前移动的距离是2m；所以F移动的距离是1m，故此时拉力F所做的功是：W＝FsF＝50N×1m＝50J；故B错误；
C、拉力的功率：P＝＝
＝5W，故C错误；
D、该装置的机械效率是：η＝＝
×100%＝80%，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了使用动轮组拉力的计算、功的计算等知识点，知道动滑轮的特点和功的计算公式是解决本题的关键。
6．如图所示，灯L1和L2的灯丝电阻之比是1：2，则A1表和A2表的示数之比是（ ）
A．2：3 B．3：1 C．1：2 D．2：1
【分析】两灯并联，电流表A2测通过灯L2的电流，电流表A1测电路的总电流：
根据并联电路电压都规律，由I＝
知，电流与电阻成反比，求出通过两灯的电流之比，设通过L1的电流为I，则通过L2的电流为2I，根据并联电路电流的规律，得出电流表A1 的示数，从而求出A1表和A2表的示数之比。
【解答】解：电路中，两灯并联，电流表A2测通过灯L2的电流，电流表A1测电路的总电流：
并联电路各支路电压都相等，故两电阻的电压相等，根据I＝，在电压相等时，电流与电阻成反比，故通过L1、L2的电流之比为：
I1：I2＝R2：R1＝2：1；
设通过L1的电流为I，则通过L2的电流为2I，
根据并联电路电流的规律，电流表A1 的示数为：
I+2I＝3I，
所以A1表和A2表的示数之比为3I：I═3：1．只有B正确。
故选：B。
【点评】本题考查并联电路的规律及欧姆定律的运用，正确判断电流表测量的电流是关键。
7．如图是电阻甲和乙的I﹣U图象，小明对图象信息作出的判断，正确的是（ ）
A．将甲和乙串联，若电流为0.3A，则它们两端的电压为2V
B．若甲和乙并联，若电压为1V，则它们的干路电流为0.4A
C．当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.3A
D．当乙两端电压为2.5V，其电阻值为10Ω
【分析】（1）将甲和乙串联，通过两电阻的电流相等，根据图象读出两电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出它们两端的电压；
（2）将甲和乙并联，它们两端的电压相等，根据图象读出通过两电阻的电流，根据并联电路的电流特点求出干路的电流；
（3）根据图象读出甲两端电压为0.5V时通过的电流；
（4）根据图象读出乙两端电压为2.5V时通过的电流，根据欧姆定律求出其电阻值。
【解答】解：
A．将甲和乙串联，若电流为0.3A，则通过两电阻的电流均为0.3A，
由图象可知此时U甲′＝1.5V、U乙′＝0.5V，
由串联电路中总电压等于各分电压之和可知，它们两端的电压：
U＝U甲′+U乙′＝1.5V+0.5V＝2V，故A正确；
B．若甲和乙并联，若电压为1V，则它们两端的电压均为1V，
由图象可知此时I甲′＝0.2A、I乙′＝0.4A，
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，干路电流：
I＝I甲′+I乙′＝0.2A+0.4A＝0.6A，故B错误；
C．由图象可知，当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.1A，故C错误；
D．由图象可知，当乙两端电压为2.5V时，通过的电流为0.5A，
由I＝可得，此时乙的阻值R乙＝
＝
＝5Ω，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用，从图象中获取有用的信息是关键。
8．下列四幅实验装置都是用来研究电与磁的，其中与麦克风的原理相同的图是（ ）
A．
B．
C．
D．
【分析】（1）认识奥斯特实验，知道奥斯特实验证实了通电直导线周围存在磁场。即电流的磁效应；
（2）掌握电磁感应现象及实验，知道在此实验中让闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流。根据这个原理制成了发电机。动感线圈式话筒是根据电磁感应现象工作的；
（3）掌握通电螺线管的磁场特点，通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似；
（4）掌握磁场对电流的作用实验，知道在此实验中，通电导体在磁场中受到力的作用。
【解答】解：
A、A图是奥斯特实验，通电后小磁针偏转，说明了通电导线周围存在磁场，故A错误；
B、B图是电磁感应实验，根据此原理可以制成麦克风，故B正确；
C、C图研究的是通电螺线管的磁场，通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，故C错误；
D、D图是磁场对电流的作用实验，通电后通电导体在磁场中受到力的作用而运动，故D错误。
故选：B。
【点评】此题考查了电和磁中的各种现象，在学习过程中，一定要掌握各实验的现象及结论，并且要找出其不同进行区分。
二．填空题（共7小题，满分19分）
9．在斜面上匀速拉一个重为4.5N的物体到高处，沿斜面向上的拉力为1N，斜面长1m、高0.2m。若把重物直接提升至顶端所做的功为有用功，则有用功为 0.9 J，这个斜面的机械效率为 90% ，物体受到的摩擦力是 0.1N 。
【分析】知道物体的重力和提升的高度，根据W＝Gh求出有用功；又知道拉力和斜面的长度，根据W＝Fs求出总功，利用η＝×100%求出这个斜面的机械效率；总功减去有用功即为克服斜面上受到摩擦力做的额外功，根据W额＝fs求出摩擦力的大小。
【解答】解：有用功：W有＝Gh＝4.5N×0.2m＝0.9J；
总功：W总＝Fs＝1N×1m＝1J，
这个斜面的机械效率：
η＝＝
×100%＝90%；
克服斜面的摩擦力做的额外功：
W额＝W总﹣W有＝1J﹣0.9J＝0.1J，
由W额＝fs可得摩擦力的大小：
f＝
＝
＝0.1N。
故答案为：0.9；90%；0.1N。
【点评】本题考查了功的公式和机械效率公式的应用，明确使用斜面时有用功和总功、额外功以及它们之间的关系是关键。
10．“暴走”是一种现今流行的运动方式。小明经过观察分析人的走路情形，发现可以将人的脚视为一个杠杆模型，如图所示。行走时人的脚掌前端是支点，人体受到的重力是阻力，作用线过杠杆中点，小腿肌肉施加的力是动力。若小明的质量为60kg，则小明小腿肌肉产生的拉力约为 300 N；小明每向前走一步的过程中，重心升高约为4cm，则小明需克服自身重力约做功 24 J。
【分析】（1）根据杠杆的平衡条件分析解答小腿肌肉对脚的拉力；
（2）小明踮脚过程中克服重力做功等于踮脚一次所做的功；
【解答】解：
（1）小明的重力G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由图知，由于重力作用线过杠杆中点，且拉力的方向竖直向上，则拉力F的力臂L1＝2L2；
根据杠杆的平衡条件可得：FL1＝GL2，
则小腿肌肉对脚的拉力：F＝
＝
＝300N；
（2）每向前走一步的过程中，小明克服自身重力做的功：W＝Gh＝600N×0.04m＝24J。
故答案为：300；24。
【点评】本题考查了杠杆的平衡条件、功的计算，其中小明踮脚过程中克服重力做功W＝Gh。
11．在“比较不同物质吸热升温情况”实验中，某学习小组对实验进行了改进，改进后装置如图所示，把质量和初温相等的水和煤油放入同一个大烧杯中加热。这样改进除受热均匀外，还具有的优点是 水和煤油相同时间吸热相同 ；实验过程需要记录的数据是 时间和温度 ； 吸收相同热量时水升温比煤油低 现象可以支持水的比热容比煤油大这一结论。
【分析】根据水浴法加热的优点进行分析。
正确理解吸热能力的含义，质量相同的不同物质升高相同的温度，吸热能力强的吸热较多；质量相同的不同物质吸热相同的热量，吸热能力强的，温度变化较小。
【解答】解：实验用同一烧杯用“水浴法”对水与煤油同时加热，用“水浴法”加热，不仅可以受热更均匀，还确保相同时间内提供的热量相等，即水和煤油相同时间吸热相同；
在“比较不同物质的吸热能力”实验中，加热相等的时间，吸收的热量相等，比较两种物质比热容大小可采用吸收相同热量比较升高的温度；因此该实验需要记录时间和温度，当吸收相同热量，水升高的温度小于煤油升高的温度时，说明水的比热容大于煤油的比热容。
故答案为：水和煤油相同时间吸热相同；时间和温度；吸收相同热量时水升温比煤油低。
【点评】本题考查探究比热容的实验，要利用好控制变量法研究物体温度升高吸收热量与质量、物质的种类的关系，属于基础题。
12．周末外出时，帅宇同学发现有工作师傅使用柴油动力的割草机在修整草坪，于是他回忆了内燃机的相关知识。如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧。在快速下压活塞的过程中筒内气体内能 增大 （选填“增大”或“减小”），如乙图所示的是汽油机的 做功 冲程，如果此汽油机每秒内对外做功20次，则汽油机飞轮的转速为 2400 r/min。
【分析】（1）改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能；
（2）汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气；根据气门的关闭情况和活塞的运行方向判断什么冲程；
（3）汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成。在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次。
【解答】解：
（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速向下压，棉花燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增加；压火仪实验中，活塞的机械能转化为空气的内能；
（2）从图中可以看出，气门都关闭、火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程；
（3）四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min＝30r/s，汽油机每秒内对外做功20次，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功1次，所以1s内，飞轮转40圈，1min飞轮转动的圈数为60×40圈＝2400圈。
故答案为：增大；做功；2400。
【点评】根据改变物体内能的方法以及内燃机的工作过程和原理（能量的转化）；知道在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次可解答此题。
13．定值电阻R消耗的电功率P随通过R的电流I变化的图象如图所示。请根据图象判断，当通过R的电流I为0.4A时，电阻R消耗的电功率P为 16 W。
【分析】从图象上选取一点，找到对应的电流和功率，根据公式R＝
求出电阻R的大小，已知通过R的电流的大小，根据公式P＝I2R可求电阻R消耗的电功率。
【解答】解：从图象可知，当电流为I1＝0.2A时，电阻消耗的电功率为P1＝4W，
由P＝
可得电阻：
R＝
＝
＝100Ω，
当通过R的电流为I＝0.4A时，电阻消耗的功率为：
P＝I2R＝（0.4A）2×100Ω＝16W。
故答案为：16。
【点评】本题考查电阻和电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是根据图象求电阻的大小，这也是本题的难点，还要学会从题目所给信息中找到有用的数据。
14．根据如图所示的实物图，请在方框内画出它的电路图
【分析】先分析各元件的连接方式，然后用导线将各元件依次连接起来，根据实物图完成电路图即可。
【解答】解：
电流从电源的正极出发，开始分支，一支经开关S2、灯泡L2；另一支经灯泡L1，然后共同经开关S1回负极，如图所示：
【点评】此题考查根据实物图画电路图，关键是会判断两灯泡的连接方式和开关的位置。
15．在如图中，L1是动力臂，作出动力F1。
【分析】支点O、动力臂L1已知，根据力臂的作法：从支点向动力的作用线作垂线段，作出动力F1的示意图。
【解答】解：过动力臂L1的右端作它的垂线，与杠杆相交于一点A，即动力F1的作用点；由于F2使杠杆沿逆时针方向转动，所以F1应使杠杆沿顺时针方向转动，即F1的方向应垂直于L1向下，如图所示：
【点评】此类题的关键是掌握杠杆五要素，然后根据杠杆的五要素作出相应的作用力或力臂，并且作图要求规范。
三．实验探究题（共3小题，满分20分）
16．关于安全用电
（1）如图甲所示，试电笔可以用来辨别火线和零线，也可以检查电气设备的外壳是否带电。
（2）如图乙所示，洗衣机、电冰箱等用电器的电源插头是三脚插头，则三脚插头标着E的导线和 用电器金属外壳 相连。
（3）如图丙﹣1是起保险作用的空气开关，它是为防止由于短路或 用电器总功率过大 而使家庭电路中电流过大导致的危险；图丙﹣2是漏电保护器，它 不能 （选填“能”或“不能”）防止站在绝缘凳上的人同时接触火线和零线（双线触电）而触电。
（4）如图1是常用的接线板，接线板上的开关闭合时，接线板上的LED指示灯会发光，插座同时提供电压；若指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供电压。请在图2中画出开关、指示灯和插孔的连接方式。
【分析】（2）三孔插座中，上面的接地线，左面的接零线，右面的接火线，简称“上地、左零、右火“。
（3）当电路中发生短路或用电器总功率过大时，电路中电流过大，空气开关中的电磁铁会产生较强的磁性吸引衔铁，使开关断开，切断电路起到保护电路的作用；判断漏电保护器会不会切断电路，就是分析两处的电流是否相等，如果相等就不会切断电路，如果不相等就会切断电路；
（4）根据电路工作的需要，使用电器之间并联，使开关可以控制用电器，据此进行连接。
【解答】解：（2）三脚插头的E号脚与用电器外壳相连，当三脚插头插入三孔插座时，三脚插头的E号脚与三孔插座的E号相连，使金属外壳与大地相连通，这样若金属外壳的用电器外壳万一带电，电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生。
（3）家庭电路中空气开关的作用是保护电路，当电路中发生短路或用电器总功率过大时会引起空气开关跳闸。
当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到火线和零线时（双线触电），流过火线与零线的电流相等，保护器中火线和零线中电流产生的磁场应完全抵消，漏电保护器不会切断电路。
（4）插线板开关应该同时控制指示灯和插孔，指示灯和插孔应该并联，从火线先进开关，再分别连接指示灯和插孔，并且插孔注意左零右火，如图所示：
故答案为：（2）用电器金属外壳；（3）用电器总功率过大；不能；（4）见上图。
【点评】本题考查学生对家庭电路的连接，空气开关的了解，知道“短路或总功率过大﹣﹣电路中的电流过大﹣﹣跳闸”的道理，是物理知识在生活中的实际应用。
17．根据下列两个实验，回答相关问题：
（1）电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出。小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图1所示的实验，通过此实验可以较形象的比较出电流做功的多少。该实验是通过观察 物体被提升的高度 比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为 机械 能；将滑动变阻器的滑片P向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，这说明 当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多 。
（2）实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图2所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
在实验过程中，通过观察U形管中 液面高度 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少：图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 电阻大小 的关系，图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与 电流大小 的关系，综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是 电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多。 。
【分析】（1）电流做的功过程中，将电能转化为物体的机械能；
根据W＝UIt进行分析，即当时间相同时，电压越大，电流越大，电流做的功就越多，电流转化为物体的机械能就越多；
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法；
电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同；
综合分析图甲乙两装置的实验现象得出结论。
【解答】解：（1）图1所示的实验是通过观察物体被提升的高度来比较电流在不同情况下做功多少的；
由W＝UIt可知，当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，物体被吊起的高度也越大，说明电能转化为物体的机械能越大，即电流做功越多。
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法；
如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，根据控制变量法可知，这是探究电流产生热量跟电阻的关系；通过一段时间后，b容器中U形管液面高度差大，电流产生的热量较多；
图乙装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，由串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端电阻的电流相等，即I右＝I左；两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I左＝I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，根据控制变量法可知，这是探究电流产生热量跟电流的关系；通过一段时间，c容器中U形管液面高度差大，电流产生的热量多；
综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是：电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多。
故答案为：（1）物体被提升的高度；机械；物体被提升的高度；当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多；
（2）液面高度；电阻大小；电流大小；电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多。
【点评】本题考查电流做功的实质及影响大小的因素，同时也探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关，考查控制变量法及转换法的运用和分析现象归纳结论的能力。
18．现有下列器材：学生电源（9V），电流表（0～0.6A，0～3A）、电压表（0～3V，0～15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、开关、滑动变阻器和导线若干，利用这些器材探究“电压不变时，电流与电阻的关系”。
|
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
电阻R/Ω |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
电流I/A |
0.6 |
0.3 |
0.2 |
0.15 |
（1）连接电路时开关必须处于 断开 （填“断开”或“闭合”）状态
（2）上述实验中，小强用5Ω的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向 A （选填“A”或“B”）端移动滑片，使电压表示数为 3 V时，读出电流表的示数。
（3）接着又多次改变R的阻值，调节滑动变阻器，实验数据记录如表所示，分析实验数据可得实验结论是：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 （选填“正比”或“反比”）。
【分析】（1）连接电路时，为保护电路，开关必须处于断开状态；
（2）由表中第1次数据，根据欧姆定律得出电压表示数；
根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；
（3）横向分析表中数据得出结论。
【解答】解：（1）连接电路时开关必须处于断开状态；
（2）由表中第1次数据，根据欧姆定律，电压表示数：
U＝IR＝0.6A×5Ω＝3V；
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；
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A端移动，使电压表示数为3V时，读出电流表的示数；
（3）横向分析表中数据，电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一，故得的实验结论是：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。
故答案为：（1）断开；（2）A；3；（3）反比。
【点评】本题探究“电压不变时，电流与电阻的关系”，考查注意事项、操作过程、控制变量法和数据分析。
四．计算题（共2小题，满分15分）
19．如图所示为一款国产无人驾驶汽车上路进行测试行驶，该款车以10m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶了3分钟，消耗汽油0.16kg．已知汽油的热值为4.6×107J/kg，该款汽车的发动机效率为30%，在此过程中，求：
（1）若该车消耗的汽油完全燃烧，放出的热量全部被水吸收，可以使多少千克20℃水温度升高到100℃？
（2）该汽车发动机做的有用功是多少？输出功率是多少？
（3）该车匀速行驶时，牵引力是多大？
【分析】（1）已知汽油的质量，利用Q放＝mq求汽油完全燃烧放出的热量，水吸收的热量和汽油放出的热量相等，求出水温度升高值，再根据Q吸＝cm△t的变形式求出水的质量；
（2）利用效率公式η＝
的变形公式W＝ηQ放可求出牵引力做的功；
知道汽车运动的时间，利用P＝
即可求出功率；
（3）根据P＝＝
＝Fv变形求出汽车匀速行驶时，牵引力的大小。
【解答】解：
（1）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝0.16kg×4.6×107J/kg＝7.36×106J；
因为Q吸＝Q放，
由Q吸＝c水m水△t水可知水的质量：
m水＝
＝
≈21.9kg；
（2）由η＝可得汽车发动机做的有用功：
W＝ηQ放＝30%×7.36×106J≈2.2×106J；
汽车的输出功率：
P＝
＝
≈1.2×104W；
（3）由P＝＝
＝Fv可得汽车匀速行驶时的牵引力：
F＝
＝
＝1.2×103N。
答：
（1）若该车消耗的汽油完全燃烧，放出的热量全部被水吸收，可以使21.9千克20℃水温度升高到100℃。
（2）该汽车发动机做的有用功为2.2×106J；输出功率为1.2×104W；
（3）该车匀速行驶时，牵引力为1.2×103N。
【点评】本题考查了学生对燃料完全燃烧放热公式、吸热公式、功、功率的公式的掌握和运用，明确哪些是有用能量、哪些是总能量是本题的关键，要求灵活运用所学公式。
20．如图所示是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中R1、R2为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式，该电热水壶有高温、中温、低温三挡，中温挡的额定功率为500W．求：
（1）电热水壶调至中温挡正常加热，将2kg温度为30℃的水烧开（标准大气压下）需要20min，水所吸收的热量。（C水＝4.2×103J/（kg•℃）
（2）甲、乙、丙、丁四种连接方式中， 丁 是高温挡的连接方式。电热水壶高温挡的额定功率。
【分析】（1）标准大气压下水的沸点为100℃，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
（2）先分析四图的连接方式，求出四种连接的电阻大小，电源电压不变，根据公式P＝
求出各自的电功率，然后比较得出答案。
【解答】解：（1）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•℃）×2kg×（100℃﹣30℃）＝5.88×105J；
（2）由题知，R1、R2为阻值相同的电热丝，设R1＝R2＝R，
甲图为开路，P甲＝0，
乙图中两电阻串联，R乙＝2R，P乙＝
＝
，
丙图中只有电阻R1工作，R丙＝R，P丙＝
＝
，
丁图中两电阻并联，R丁＝
R，P丁＝
＝
＝2，
由以上可知，丙图为中温档，丁图为高温档，则电热水壶高温档的额定功率：
P高＝2P中＝2×500W＝1000W。
答：（1）水所吸收的热量为5.88×105J；
（2）丁；电热水壶高温挡的额定功率为1000W。
【点评】本题考查了吸热公式、电功率公式的灵活运用，分清电热水壶处于不同档位时电路的连接方式是关键。
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