2022-2023学年山东省淄博市临淄区九年级(上)期中物理试卷(五四学制)
一、选择题(本题包括15个小题,共30分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2分)小伟妈妈做饭时,不小心把胡椒粉洒在粗粒盐上。小伟急中生智,拿橡胶小勺在干燥毛料布上摩擦了几下,胡椒粉立刻被吸到勺子上,成功将胡椒粉和粗粒盐分开。下列说法正确的是( )
A.橡胶小勺能吸引胡椒粉是因为小勺带了电
B.若橡胶小勺带负电是因为它失去了电子
C.橡胶小勺带电是通过摩擦的方法创造了电荷
D.若摩擦后的毛料布带了正电,说明小勺上的正电荷转移到毛料布上
2.(2分)如图所示,取两个相同的验电器A和B,使A带正电,用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来。下列说法正确的是( )
A.验电器的工作原理是异种电荷互相吸引
B.金属棒连接的瞬间,金属棒中的电流方向是从B到A
C.金属棒连接的瞬间,验电器A上的正电荷移动到B上,使验电器B带上正电
D.金属棒连接的瞬间,验电器B上的自由电子移动到A上,使验电器B带上正电荷
3.(2分)在学习“串联和并联”时,小明连接的电路如图所示。下列说法错误的是( )
A.若闭合开关,两灯均发光
B.若闭合开关,电路将短路,这是不允许的
C.若要使两灯串联,只要拆除导线b即可
D.若要使两灯并联,需将导线d接“4”的一端改接到“3”上
4.(2分)在疫情期间,只有体温正常且配戴口罩的人方可进入校园。为此兴趣小组的同学准备设计电路对校门控制系统进行改进,当检测到进校人员体温正常时1会自动闭合,检测到该人戴口罩时,开关S2会自动闭合,则下列电路符合设计要求的是( )
A.
B.
C.
D.
5.(2分)如图所示,在烧杯中加入盐水,然后将连在电压表上的铜片和锌片插入盐水中( )
A.盐水电池工作时将电能转化为化学能
B.电压表能提供电压
C.盐水电池的电压为3.0V
D.铜片是盐水电池的正极
6.(2分)如图,电源电压为4.5V且保持不变,S闭合后1和L2均发光,电压表示数为1.5V。下列说法正确的是( )
A.灯L1和L2是并联
B.电压表测量灯L1两端的电压
C.灯L1两端的电压为3V
D.S断开后,电压表的示数约为0V
7.(2分)要使一根镍铬合金线接入电路的电阻变小,可采用的方法是( )
A.减小导线两端的电压 B.增大导线中的电流
C.将导线对折后接入电路 D.将导线拉长后接入电路
8.(2分)一个导体两端的电压为6V时,通过它的电流为0.5A;当在该导体两端加9V电压时( )
A.0.5A,18Ω B.0.5A,12Ω C.0.75A,18Ω D.0.75A,12Ω
9.(2分)如图所示,电路中R1的阻值为6Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,电流表A2的示数为0.3A.则R2的阻值是( )
A.18Ω B.24Ω C.6Ω D.3Ω
10.(2分)在某一温度下连接在电路中的两段导体A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示。由图中信息可知( )
A.A导体的电阻为10Ω
B.B导体的电阻为10Ω
C.A、B导体并联在电压为3V的电源两端时,通过A导体的电流为0.3A
D.A、B导体串联在电压为3V的电源两端时,通过B导体的电流为0.5A
11.(2分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合,电流表和电压表示数的变化分别为( )
A.电流表的示数变小,电压表的示数不变
B.电流表的示数变大,电压表的示数不变
C.电流表的示数变小,电压表的示数变大
D.电流表的示数变小,电压表的示数变小
12.(2分)图中的几种用电器正常工作时,每秒钟做功最接近1000焦的是( )
A.家庭电扇 B.笔记本电脑 C. 台灯 D.电饭锅
13.(2分)将一个标有“3V 0.2A”的小灯泡接入电压是9V的电源上,要使灯泡正常发光,应( )
A.串联一个45Ω的电阻 B.串联一个30Ω的电阻
C.并联一个45Ω的电阻 D.并联一个30Ω的电阻
14.(2分)如图所示,A、B是材料和长度均相同的两段导体,A比B的横截面积大。当开关闭合后,下列叙述正确的是( )
A.通过A、B的电流大小:IA>IB
B.A、B两端电压大小:UA>UB
C.电流对A、B做功大小:WA<WB
D.A、B消耗电功率大小:PA>PB
15.(2分)如图所示,将标有“12V6W”的灯泡L1和“6V6W”的灯泡L2并联后,接在6V的电源上(忽略灯丝电阻的变化),则( )
A.灯泡L1比灯泡L2亮
B.两个灯泡都正常发光,一样亮
C.L1灯的实际功率为3W,L2灯的实际功率为6W
D.电路的总功率为7.5W
二、理解与应用(本题包括7个小题,共20分)
16.(2分)如图所示,是具有报警功能的文物展示台,该展示台由木板、弹簧、金属片A、B、C和报警电路组成。当小偷把物品搬离展示台时,这时灯 电铃 。
17.(2分)如图所示电路元件的连接均正确,甲、乙为两个电表。闭合开关后,两灯均发光 表,乙是 表。
18.(3分)如图所示是一种可以调节亮度的台灯的原理图。其中R1、R2、R3是粗细和长短都相同的同种材料制成的电阻。它工作时电键无论接触触点1、2、3、4中的任一个,灯都发光,只是亮度有所变化。若要灯最暗 (选填“1”、“2”、“3”或“4”),此时接入电路中的电阻相当于变 了(填“长”或“短”)电阻 (选填“变大”或“变小”)。
19.(3分)如图电路中电源电压保持不变,开关S始终保持闭合。当开关S1由闭合到断开时,电流表的示数 ,电压表的示数 ,电路的总功率 。(以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”)
20.(2分)图甲是一种车载空气净化器,其工作过程如图乙所示,受污染的空气被吸入后,然后在集尘器上就会被带电金属网捕获,其原理是 ,若该车载空气净化器的额定功率为4.8W,正常工作电流为0.4A,则它的额定电压为 V。
21.(4分)如图是某手机用的锂电池铭牌,观察可知该电池对外供电的电压是 V,它充电时的能量转换是 能转化为 能,电池充满后所储存的电能是 J。
22.(4分)小明家中电能表如图,他家接入的用电器总功率不能超过 W。小明家某月月初观察到家中电能表示数为,月末观察到电能表示数变为,则他家这段时间内消耗的电能为 kW h。当家里只有电磁炉工作时,电能表的转盘在10min内转了100转,则电磁炉在该10min内消耗的电能为 J,该电磁炉的功率为 W。
三、实验与探究(本题包括4个小题,共32分)
23.(6分)小华小组做“探究并联电路中电流的规律”实验。
(1)图甲是他们设计的电路图,连好电路闭合开关前,发现电流表指针位置如图乙所示 。(2)图丙是他们解决上述问题后,测量电流时连接的实验电路 (选填“A”“B”或“C”)处的电流。
(3)请在图丙中移动一根导线,测量通过灯L1的电流。在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。
(4)如表是他们实验过程中测出A、B、C三处的一组实验数据,小华根据数据得出一个初步结论 (只写表达式)。同组小红指出,为了使得出的规律更有普遍性,应当进行多次实验 ,反复测量A、B、C三处电流至少三次,看看是否还有同样的关系。
位置 A B C
电流/A 0.30 0.24 0.54
24.(7分)小明小组的同学探究导体的导电性能或电阻的大小跟哪些因素有关。
(1)实验前,根据实验桌上四只铅笔芯电阻的大小(甲图所示),小明认为4B铅笔导电性能比2B铅笔要好。你认为小明的观点 (选填“合理”或“不合理”),理由是 。
(2)小明小组猜想导体的导电性能或电阻可能与导体的材料、长度、横截面积、温度等因素有关。为了验证猜想,他们按如图乙、丙所示的电路和器材进行实验。
①实验中他们是通过观察 来比较导体的导电性能或电阻大小的。
②如果他们要研究导体的材料对导电性能或电阻的影响,应选择图丙中的 分别接入电路中的E、F之间。
③他们实验测量的数据如表所示。
实验序号 材料 长度/m 横截面积/m2 电流/A
1 镍铬 1 S 0.4
2 镍铬 1 2S 0.8
3 镍铬 0.5 S 0.8
4 锰铜 1 S 0.7
(a)分析比较实验序号1、2中的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同种材料、长度相同的导体,横截面积越大 (选填“越好”“一样”或“越差”),电阻越 (选填“大”或“小”)。
(b)分析比较实验序号1、3中的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同种材料、横截面积相同的导体,长度 ,导体的电阻越大。
25.(12分)小明小组用电源(电压恒为3V)、电阻(5Ω、10Ω、20Ω各一个)、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线来探究电流与电压、电阻的关系。
(1)探究电流与电压的关系:
①实验前,小明小组设计的实验电路图如图1中甲、乙、丙所示,经小组讨论,原因是该电路不仅能保持 不变,还能很容易改变 。
②如图2是小明实验时连接的部分电路,请你用笔画线代替导线,将电路连接完整(导线不得交叉),电路中电流变大。
③连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应在 (选填“最左端”或“最右端”),闭合开关,发现电压表无示数,则故障原因可能是 。
④排除故障后,小明将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,得到如表五组数据。
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.48 0.6
请在图3方格中画出5Ω电阻的I﹣U关系图象。
⑤小明在对表格中I、U数据的横向比较(倍数关系)和纵向比较(比值关系)基础上,得出了电流与电压的关系为: 。
⑥为了使上述结论更有普遍性,你认为小明接下来的实验操作是 。
(2)探究电流与电阻的关系:
①小明继续用图2的电路来探究电流与电阻的关系。他先将5Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.0V。然后用10Ω的电阻替换掉5Ω的电阻接入电路,他应向 (选填“左”或“右”)端移动滑片,使 (选填“电压表”或“电流表”)的示数为 为止,并读出另一只电表的示数。此实验中滑动变阻器的主要作用是 。
②另一小组用5Ω、10Ω、20Ω的电阻实验时,测量的数据如下表所示,他们分析表格中数据总结不出电流与电阻成反比的关系 。
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.24 0.14
26.(7分)在测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻的实验中,连接的部分电路如图甲所示。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(导线不得交叉)
(2)连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑动到 (选填“最左端”或“最右端”)。若闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数。接下来他首先应进行的操作是 。
A.检查电路是否断路
B.更换小灯泡
C.调节滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)实验时,设计的表格及测量的数据如表所示。
实验次数 电压/V 电流/A 电阻/Ω 平均电阻/Ω
1 0.5 0.1
2 1.0 0.16
3 2.0 0.18
4 2.5 0.20
①上述设计的表格中, 一栏是不恰当的,原因是 。
②由表格数据可知小灯泡正常发光时的电阻为 。从数据中发现,灯泡的电阻是变化的,你认为影响其阻值变化的主要因素是 。
四、分析与计算(本题包括2个小题,共18分)
27.(9分)如图电路中,电源电压保持不变,电阻R1=20Ω。当只闭合S3时,电流表的示数为0.6A;当闭合S1、S3,断开S2时,电流表的示数为0.9A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值;
(3)只闭合开关S2时,电流表的示数。
28.(9分)如图所示的电路中,电源电压恒为9V,小灯泡L的规格为“6V 6W”,灯丝电阻保持不变。闭合开关S后,求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为12Ω时,灯L的实际电功率;
(3)小灯泡正常发光时,滑动变阻器R在5min内消耗的电能。
2022-2023学年山东省淄博市临淄区九年级(上)期中物理试卷(五四学制)
参考答案与试题解析
一、选择题(本题包括15个小题,共30分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2分)小伟妈妈做饭时,不小心把胡椒粉洒在粗粒盐上。小伟急中生智,拿橡胶小勺在干燥毛料布上摩擦了几下,胡椒粉立刻被吸到勺子上,成功将胡椒粉和粗粒盐分开。下列说法正确的是( )
A.橡胶小勺能吸引胡椒粉是因为小勺带了电
B.若橡胶小勺带负电是因为它失去了电子
C.橡胶小勺带电是通过摩擦的方法创造了电荷
D.若摩擦后的毛料布带了正电,说明小勺上的正电荷转移到毛料布上
【答案】A
【分析】(1)带电体有吸引轻小物体的性质;
(2)摩擦起电的实质是电荷的转移,两个物体相互摩擦时,原子核束缚本领强的物体得到电子带负电,原子核束缚本领弱的物体失去电子而带正电。
【解答】解:A、带电体能够吸引轻小物体,故A正确;
B、若橡胶小勺带负电是因为它得到了电子;
C、橡胶小勺带电是通过摩擦的方法从而发生了电荷的转移,故C错误;
D、若摩擦后的毛料布带了正电,毛料的电子转移到了小勺上。
故选:A。
2.(2分)如图所示,取两个相同的验电器A和B,使A带正电,用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来。下列说法正确的是( )
A.验电器的工作原理是异种电荷互相吸引
B.金属棒连接的瞬间,金属棒中的电流方向是从B到A
C.金属棒连接的瞬间,验电器A上的正电荷移动到B上,使验电器B带上正电
D.金属棒连接的瞬间,验电器B上的自由电子移动到A上,使验电器B带上正电荷
【答案】D
【分析】(1)验电器的原理:同种电荷相互排斥;
(2)物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流方向,负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
【解答】解:A、验电器的原理是同种电荷相互排斥;
BCD、验电器A带正电,金属棒连接的瞬间,因为验电器B缺少了电子正电荷,形成由A到B的瞬间电流,D正确。
故选:D。
3.(2分)在学习“串联和并联”时,小明连接的电路如图所示。下列说法错误的是( )
A.若闭合开关,两灯均发光
B.若闭合开关,电路将短路,这是不允许的
C.若要使两灯串联,只要拆除导线b即可
D.若要使两灯并联,需将导线d接“4”的一端改接到“3”上
【答案】B
【分析】(1)电路的三种状态:通路,开路(断路),短路。电源短路是指用导线将电源两极直接连接起来的电路。
(2)串联电路中各用电器是逐个顺次连接,电流只有一条路径;
(3)并联电路中各用电器是并联接在电路的两端之间,电流有多条流通路径。
【解答】解:AB、如图所示的电路中,电流直接沿导线流回电源的负极,会损坏电源,故A错误;
C、要使电路中的两灯串联1、L2,应拆除导线b,故C正确;
D、要使电路中的两灯并联,可以需将导线d接“4”的一端改接到“3”上或将导线c接“2”的一端改接到“2”上。
故选:B。
4.(2分)在疫情期间,只有体温正常且配戴口罩的人方可进入校园。为此兴趣小组的同学准备设计电路对校门控制系统进行改进,当检测到进校人员体温正常时1会自动闭合,检测到该人戴口罩时,开关S2会自动闭合,则下列电路符合设计要求的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】根据进校人员在体温正常且佩戴口罩的情况下,电动机方可工作开启电动门可确两开关的连接方式确定电路的连接。
【解答】解:进校人员在体温正常且佩戴口罩的情况下,电动机方可工作开启电动门,只闭合其中任一开关,故两开关串联后再与电动机串联。
故选:D。
5.(2分)如图所示,在烧杯中加入盐水,然后将连在电压表上的铜片和锌片插入盐水中( )
A.盐水电池工作时将电能转化为化学能
B.电压表能提供电压
C.盐水电池的电压为3.0V
D.铜片是盐水电池的正极
【答案】D
【分析】(1)电池是将化学能转化为电能的装置;
(2)电源是提供电压的装置;电压表是测量电路中电压的工具;
(3)根据电压表选用的量程和指针位置读数;
(4)根据电压表的正确使用方法确定电源的正负极。
【解答】解:A、盐水电池工作时将化学能转化为电能;
B、电源是提供电压的装置,故B错误;
C、由图可知,分度值为0.1V,则盐水电池的电压为8.6V;
D、由图可知,电压表指针正常偏转,铜片为盐水电池的正极。
故选:D。
6.(2分)如图,电源电压为4.5V且保持不变,S闭合后1和L2均发光,电压表示数为1.5V。下列说法正确的是( )
A.灯L1和L2是并联
B.电压表测量灯L1两端的电压
C.灯L1两端的电压为3V
D.S断开后,电压表的示数约为0V
【答案】C
【分析】分析电路结构,明确各电路元件的连接方式,可知灯L2两端的电压,然后根据串联电压规律计算L1的电压;
断开开关S,电压表串联在电路中,电压表测电源两端电压。
【解答】解:AB、由电路图可知,灯L1与L2串联,电压表测灯L6两端的电压,故A;
C、已知电源电压为U=4.5V且保持不变4=1.5V,根据串联电路的电压规律可知7两端的电压为U2=U﹣U1=8.5V﹣1.4V=3V,故C正确;
D、断开开关S,电压表测电源两端电压,故D错误。
故选:C。
7.(2分)要使一根镍铬合金线接入电路的电阻变小,可采用的方法是( )
A.减小导线两端的电压 B.增大导线中的电流
C.将导线对折后接入电路 D.将导线拉长后接入电路
【答案】C
【分析】影响电阻大小的因素有导体的材料、长度、横截面积,与导体两端的电压、通过的电流无关;材料和温度不变时,导线越长、横截面积越小电阻越大。
【解答】解:
AB、导体的电阻是导体阻碍电流的性质;故AB错误;
C、将导线对折后接入电路、横截面积变大,故C正确;
D、将这根导线拉长、横截面积变小,可以使连入电路的导线电阻变大。
故选:C。
8.(2分)一个导体两端的电压为6V时,通过它的电流为0.5A;当在该导体两端加9V电压时( )
A.0.5A,18Ω B.0.5A,12Ω C.0.75A,18Ω D.0.75A,12Ω
【答案】D
【分析】(1)知道导体两端的电压和通过的电流,根据欧姆定律求出导体的电阻;
(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,根据欧姆定律求出其两端加9V电压时通过的电流。
【解答】解:由I=可得
R===12Ω;
因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,
所以,当导体两端加9V电压时,
此时通过的电流:
I′===3.75A,D正确。
故选:D。
9.(2分)如图所示,电路中R1的阻值为6Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,电流表A2的示数为0.3A.则R2的阻值是( )
A.18Ω B.24Ω C.6Ω D.3Ω
【答案】A
【分析】由电路图可知,两电阻并联,电流表A1测干路电流,A2测通过R2的电流;根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压,再根据欧姆定律求出R2的阻值。
【解答】解:由电路图可知,两电阻并联1测干路电流,A2测通过R2的电流,
通过R1的电流I1=I﹣I3=1.2A﹣3.3A=0.7A,
电源的电压U=U2=U1=I7R1=0.6A×6Ω=5.6V,
所以R2===18Ω。
故选:A。
10.(2分)在某一温度下连接在电路中的两段导体A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示。由图中信息可知( )
A.A导体的电阻为10Ω
B.B导体的电阻为10Ω
C.A、B导体并联在电压为3V的电源两端时,通过A导体的电流为0.3A
D.A、B导体串联在电压为3V的电源两端时,通过B导体的电流为0.5A
【答案】B
【分析】(1)由图可知当A、B两端电压为1V时,通过A、B中的电流分别是0.2A和0.1A,根据欧姆定律分别计算两导体的电阻;
(2)根据并联电路电压特点结合图像可知A、B导体并联在电压为3V的电源两端时通过A导体的电流;
(3)根据串联电路电流特点、串联电路电压规律结合图像可知A、B导体串联在电压为3V的电源两端时通过B导体的电流。
【解答】解:(1)由图可知当A B两端电压为1V时,通过A,
根据欧姆定律可得:RA===5Ω,RB===10Ω,B正确;
(2)并联电路各支路两端电压相等,A、B导体并联在电压为7V的电源两端时,故C错误;
(3)串联电路各处电流相等,由图可知,A两端的电压为1V,
串联电路总电压等于各部分电压之和,此时电源电压:U=UA+UB′=1V+2V=3V,故D错误。
故选:B。
11.(2分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合,电流表和电压表示数的变化分别为( )
A.电流表的示数变小,电压表的示数不变
B.电流表的示数变大,电压表的示数不变
C.电流表的示数变小,电压表的示数变大
D.电流表的示数变小,电压表的示数变小
【答案】A
【分析】由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2并联,电压表测电源的电压,电流表测干路电流,根据电源的电压可知滑片移动时电压表示数的变化,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过R1的电流不变,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知通过R2的电流变化,根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2并联,电压表测电源的电压,
因电源电压保持不变,
所以,滑片移动时,故CD错误;
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,滑片移动时通过R6的电流不变,
滑动变阻器滑片P向右移动时,接入电路中的电阻变大,
由I=可得2的电流变小,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,干路电流变小,故A正确。
故选:A。
12.(2分)图中的几种用电器正常工作时,每秒钟做功最接近1000焦的是( )
A.家庭电扇 B.笔记本电脑 C. 台灯 D.电饭锅
【答案】D
【分析】根据P=算出功率,根据常见家庭用电器的额定功率进行选择。
【解答】解:根据P=,每秒钟做功最接近1000焦
A、电风扇的额定功率约为60W左右。
B、笔记本电脑约为100W。
C、台灯的功率约为15W。
D、电饭锅的功率约为750W~1100W。
故选:D。
13.(2分)将一个标有“3V 0.2A”的小灯泡接入电压是9V的电源上,要使灯泡正常发光,应( )
A.串联一个45Ω的电阻 B.串联一个30Ω的电阻
C.并联一个45Ω的电阻 D.并联一个30Ω的电阻
【答案】B
【分析】要使灯泡正常发光,根据串联分压可知需串联一个定值电阻接入电路,根据串联电路电流特点和灯泡规格确定通过电路的电流,根据串联电路电压规律计算定值电阻两端的电压,根据欧姆定律计算定值电阻的阻值。
【解答】解:标有“3V 0.7A”的小灯泡,灯泡正常发光时的电流为0.2A,要使灯泡正常发光,
此时串联电阻两端电压UR=U﹣UL=8V﹣3V=6V,
串联电路中各处电流相等,所以串联电阻的阻值R==。
故选:B。
14.(2分)如图所示,A、B是材料和长度均相同的两段导体,A比B的横截面积大。当开关闭合后,下列叙述正确的是( )
A.通过A、B的电流大小:IA>IB
B.A、B两端电压大小:UA>UB
C.电流对A、B做功大小:WA<WB
D.A、B消耗电功率大小:PA>PB
【答案】C
【分析】先根据影响电阻大小的因素判断电阻的大小,已知A、B串联,电流处处相等;再利用公式U=IR、P=UI=I2R、W=I2Rt比较各项的大小。
【解答】解:A、A、B串联,通过AA=IB,故A错误;
BCD、导体A,A、B等长,说明B的电阻大于A的电阻A<RB;
根据欧姆定律知,U=IR;AA<UB;
串联时电流相等,根据公式W=I2Rt可知,在相同时间内,电流做的功越多;所以AA<WB;
根据P=UI=I2R知,A、B消耗电功率大小:PA<PB,故C正确,BD错误;
故选:C。
15.(2分)如图所示,将标有“12V6W”的灯泡L1和“6V6W”的灯泡L2并联后,接在6V的电源上(忽略灯丝电阻的变化),则( )
A.灯泡L1比灯泡L2亮
B.两个灯泡都正常发光,一样亮
C.L1灯的实际功率为3W,L2灯的实际功率为6W
D.电路的总功率为7.5W
【答案】D
【分析】①灯泡亮度决定于灯泡的实际功率,灯泡只有在额定电压下才能正常发光;
②已知灯泡的额定电压和额定功率,利用公式R=得到灯泡电阻;已知灯泡电阻和实际电压,利用公式P=得到实际功率;
③在并联电路中,总功率等于各用电器实际功率之和。
【解答】解:
A、B、∵L1和L2并联,
∴U5=U2=U=6V,
又∵此时U6<U1额,而灯丝电阻不变,由公式P=,P8<P1额,因此P1<2W,
U2=U2额,由公式P=可知,P2=P2额,因此P8=6W,
因此灯泡L1比灯泡L3暗,此两选项均错误;
C、D、∵P=1的电阻为R8===24Ω,
灯泡L3的实际功率为P1===6.5W。
由上知,灯泡L2的实际功率为2W,
所以两灯的实际功率之和为P=P1+P2=7.5W+6W=5.5W.选项C错误。
故选:D。
二、理解与应用(本题包括7个小题,共20分)
16.(2分)如图所示,是具有报警功能的文物展示台,该展示台由木板、弹簧、金属片A、B、C和报警电路组成。当小偷把物品搬离展示台时,这时灯 亮 电铃 响 。
【答案】见试题解答内容
【分析】根据电路图可知,当AC与B分离时,灯泡和电铃串联;当AC与B接触时,电铃被短路,电路为灯泡的基本电路。
【解答】解:当小偷把物品搬离展示台时,金属片B在弹力作用下与金属片AC分开时,此时灯亮铃响。
故答案为:亮;响。
17.(2分)如图所示电路元件的连接均正确,甲、乙为两个电表。闭合开关后,两灯均发光 电压 表,乙是 电流 表。
【答案】电压;电流。
【分析】电压表与待测用电器并联,电流表与待测电路串联。
【解答】解:电压表与待测用电器并联,电流表与待测电路串联,说明是电压表;
乙串联在干路中,是电流表。
故答案为:电压;电流。
18.(3分)如图所示是一种可以调节亮度的台灯的原理图。其中R1、R2、R3是粗细和长短都相同的同种材料制成的电阻。它工作时电键无论接触触点1、2、3、4中的任一个,灯都发光,只是亮度有所变化。若要灯最暗 4 (选填“1”、“2”、“3”或“4”),此时接入电路中的电阻相当于变 长 了(填“长”或“短”)电阻 变大 (选填“变大”或“变小”)。
【答案】见试题解答内容
【分析】改变触点的位置,电路中的总电阻会随之改变,根据I=分析电路中电流的变化,电流越小,灯泡的亮度会变暗。
【解答】解:由图知,当开关接在触点4时,R1、R6、R3与灯泡串联,相当于增加了接入电路中电阻的长度,根据I=,根据P=UI知灯泡的实际功率最小。
故答案为:4;长;变大。
19.(3分)如图电路中电源电压保持不变,开关S始终保持闭合。当开关S1由闭合到断开时,电流表的示数 变小 ,电压表的示数 变小 ,电路的总功率 变小 。(以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】变小;变小;变小。
【分析】由电路图可知,开关S始终保持闭合,当开关S1闭合时,电路为电阻R2的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流,当开关S1断开时,两电阻串联,电压表测定值电阻R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联可知电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和电压表示数的变化,利用P=UI可知电路的总功率的变化。
【解答】解:由电路图可知,开关S始终保持闭合1闭合时,电路为电阻R2的简单电路,电压表测电源电压,当开关S2断开时,两电阻串联2两端的电压,电流表测电路中的电流;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,当开关S1由闭合到断开时,电路中的总电阻变大,
由I=可知,即电流表的示数变小;
根据U=IR知定值电阻R3两端的电压变小;
由P=UI可知电路的总功率变小。
故答案为:变小;变小。
20.(2分)图甲是一种车载空气净化器,其工作过程如图乙所示,受污染的空气被吸入后,然后在集尘器上就会被带电金属网捕获,其原理是 异种电荷相互吸引 ,若该车载空气净化器的额定功率为4.8W,正常工作电流为0.4A,则它的额定电压为 12 V。
【答案】见试题解答内容
【分析】同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;已知电压与电流,由P=UI可以求出功率。
【解答】解:
颗粒物所带电荷与集尘器带电金属网所带电荷电性相反,异种电荷相互吸引;
根据P=UI可知,空气净化器的额定电压为:U==。
故答案为:异种电荷相互吸引;12。
21.(4分)如图是某手机用的锂电池铭牌,观察可知该电池对外供电的电压是 3.7 V,它充电时的能量转换是 电 能转化为 化学 能,电池充满后所储存的电能是 9324 J。
【答案】3.7;电;化学;9324。
【分析】从铭牌上可以看出,该电池的电压和电量,电池的充电和放电过程是电能和化学能转化的过程,根据公式W=UIt可求它充足电后所储存的电能。
【解答】解:(1)从铭牌上可以看出,该电池的电压为3.7V,充电时是把电能转化为化学能。
(2)充足电后所储存的电能是W=UIt=UQ=8.7V×700mA h=3.7V×0.7A×3600s=9324J。
故答案为:7.7;电;化学。
22.(4分)小明家中电能表如图,他家接入的用电器总功率不能超过 4400 W。小明家某月月初观察到家中电能表示数为,月末观察到电能表示数变为,则他家这段时间内消耗的电能为 96.3 kW h。当家里只有电磁炉工作时,电能表的转盘在10min内转了100转,则电磁炉在该10min内消耗的电能为 6×105 J,该电磁炉的功率为 1000 W。
【答案】4400;96.3;6×105;1000。
【分析】(1)根据电能表上的参数和P=UI计算该电能表所能承接的最大负载功率。
(2)电能表是测量用户在某段时间消耗电能的仪表,前后两次读数之差就是用户在某段时间消耗的电能,它的单位是千瓦时,最后一位是小数。
(3)利用计算电磁炉的功率。
【解答】解:他家接入的用电器总功率不能超过P最大=UI最大=220V×20A=4400W;
他家这段时间内消耗的电能为:W'=627.8kW h﹣531.5kW h=96.8kW h。
当家里只有电磁炉工作时,电能表的转盘在10min内转了100转;
该电磁炉的功率为:。
故答案为:4400;96.45;1000。
三、实验与探究(本题包括4个小题,共32分)
23.(6分)小华小组做“探究并联电路中电流的规律”实验。
(1)图甲是他们设计的电路图,连好电路闭合开关前,发现电流表指针位置如图乙所示 电流表正负接线柱接反了 。(2)图丙是他们解决上述问题后,测量电流时连接的实验电路 C (选填“A”“B”或“C”)处的电流。
(3)请在图丙中移动一根导线,测量通过灯L1的电流。在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。
(4)如表是他们实验过程中测出A、B、C三处的一组实验数据,小华根据数据得出一个初步结论 IC=IA+IB (只写表达式)。同组小红指出,为了使得出的规律更有普遍性,应当进行多次实验 选取几组规格不同的灯泡重新做实验 ,反复测量A、B、C三处电流至少三次,看看是否还有同样的关系。
位置 A B C
电流/A 0.30 0.24 0.54
【答案】(1)电流表正负接线柱接反了;(2)C;(3)如图所示;(4)IC=IA+IB;选取几组规格不同的灯泡重新做实验。
【分析】(1)电流应从电流表正接线柱流入,负接线柱流出,否则电表指针反向偏转,根据图乙所示分析答题;
(2)根据图丙搞清电流表的连接位置是干路还是支路,据此判断;
(3)使电流表与灯L1串联;
(4)分析表中数据得出结论,并联电路中,干路电流等于支路电流之和。为得出普遍性的结论要换用不同规格的灯泡多次测量。
【解答】解:(1)由图乙所示电流表可知,电流表指针反向偏转。
(2)由图丙可知,经过L1L2的两股电流均经过电流表后再回到电源的负极,对照甲图可知;
(3)原来电流表在干路上,要测通过灯L7中的电流,电流表要与灯L1串联,将连接电流表右接线柱与灯L2的左接线柱之间的连线去掉,在电流表的左接线柱与灯L8的左接线柱之间连线,如下图所示;
(4)分析表中数据中,可得出关系式:IC=IA+IB。为得出普遍性的结论要换用不同规格的灯泡多次测量。
故答案为:(1)电流表正负接线柱接反了;(2)C;(4)IC=IA+IB;选取几组规格不同的灯泡重新做实验。
24.(7分)小明小组的同学探究导体的导电性能或电阻的大小跟哪些因素有关。
(1)实验前,根据实验桌上四只铅笔芯电阻的大小(甲图所示),小明认为4B铅笔导电性能比2B铅笔要好。你认为小明的观点 不合理 (选填“合理”或“不合理”),理由是 2B铅笔和4B铅笔的粗细不同 。
(2)小明小组猜想导体的导电性能或电阻可能与导体的材料、长度、横截面积、温度等因素有关。为了验证猜想,他们按如图乙、丙所示的电路和器材进行实验。
①实验中他们是通过观察 电流表示数 来比较导体的导电性能或电阻大小的。
②如果他们要研究导体的材料对导电性能或电阻的影响,应选择图丙中的 A、B 分别接入电路中的E、F之间。
③他们实验测量的数据如表所示。
实验序号 材料 长度/m 横截面积/m2 电流/A
1 镍铬 1 S 0.4
2 镍铬 1 2S 0.8
3 镍铬 0.5 S 0.8
4 锰铜 1 S 0.7
(a)分析比较实验序号1、2中的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同种材料、长度相同的导体,横截面积越大 越好 (选填“越好”“一样”或“越差”),电阻越 小 (选填“大”或“小”)。
(b)分析比较实验序号1、3中的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同种材料、横截面积相同的导体,长度 越大 ,导体的电阻越大。
【答案】(1)不合理;2B铅笔和4B铅笔的粗细不同;(2)①电流表示数;②A、B;③(a)越好;小;(b)越大。
【分析】(1)影响电阻大小的因素有:材料、长度、横截面积和温度,在研究这种问题时要用控制变量法。
(2)通过观察电流表示数显示电阻大小,探究与材料关系,必须控制其他因素相同。
(a)分析比较实验序号1、2中导体的异同,结合表中数据,得出结论;
(b)对比1、3数据,根据控制变量法分析。
【解答】解:(1)导体的电阻是导体本身的一种性质,电阻大小取决于内因是:导体的材料、横截面积,要研究2B铅笔和4B铅笔的导电性能,而8B铅笔和4B铅笔的粗细不同。
(2)小明小组猜想导体的导电性能或电阻可能与导体的材料、长度、温度等因素有关,他们按如图乙,电路中有电流表显示电流大小。
①实验中他们是通过观察电流表的示数来比较导体的导电性能或电阻大小的。
②如果他们要研究导体的材料对导电性能或电阻的影响,必须控制长度,应选择图丙中的AB分别接入电路中的E。
③(a)分析比较实验序号1、2中的数据及相关条件、长度相同的导体,电流越大,电阻越小。
(b)分析比较实验序号1、3中的数据及相关条件、横截面积相同的导体,电流越小。
故答案为:(1)不合理;3B铅笔和4B铅笔的粗细不同;②A、B;小;(b)越大。
25.(12分)小明小组用电源(电压恒为3V)、电阻(5Ω、10Ω、20Ω各一个)、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线来探究电流与电压、电阻的关系。
(1)探究电流与电压的关系:
①实验前,小明小组设计的实验电路图如图1中甲、乙、丙所示,经小组讨论,原因是该电路不仅能保持 电阻阻值 不变,还能很容易改变 定值电阻两端的电压 。
②如图2是小明实验时连接的部分电路,请你用笔画线代替导线,将电路连接完整(导线不得交叉),电路中电流变大。
③连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应在 最右端 (选填“最左端”或“最右端”),闭合开关,发现电压表无示数,则故障原因可能是 定值电阻短路(或电压表短路或电压表断路) 。
④排除故障后,小明将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,得到如表五组数据。
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.48 0.6
请在图3方格中画出5Ω电阻的I﹣U关系图象。
⑤小明在对表格中I、U数据的横向比较(倍数关系)和纵向比较(比值关系)基础上,得出了电流与电压的关系为: 当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 。
⑥为了使上述结论更有普遍性,你认为小明接下来的实验操作是 换用不同规格的电阻再做几次实验 。
(2)探究电流与电阻的关系:
①小明继续用图2的电路来探究电流与电阻的关系。他先将5Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.0V。然后用10Ω的电阻替换掉5Ω的电阻接入电路,他应向 右 (选填“左”或“右”)端移动滑片,使 电压表 (选填“电压表”或“电流表”)的示数为 2.0V 为止,并读出另一只电表的示数。此实验中滑动变阻器的主要作用是 保持定值电阻两端电压不变 。
②另一小组用5Ω、10Ω、20Ω的电阻实验时,测量的数据如下表所示,他们分析表格中数据总结不出电流与电阻成反比的关系 没有控制定值电阻两端电压不变 。
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.24 0.14
【答案】(1)①电阻阻值;定值电阻两端的电压;②见解答图;③最右端;定值电阻短路(或电压表短路或电压表断路);④见解答图;⑤当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;⑥换用不同规格的电阻再做几次实验;(2)①右;电压表;2.0V;保持定值电阻两端电压不变;②没有控制定值电阻两端电压不变。
【分析】(1)①探究电流与电压的关系时,应控制电阻阻值不变,改变电阻两端的电压,据此分析图丙电路的优点;
②根据电源电压确定电压表量程,将电压表并联在定值电阻两端;滑动变阻器的滑片向左移动时,电路中电流变大,说明滑动变阻器阻值变小,据此确定滑动变阻器选用的下端接线柱;
③为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应在阻值最大处;闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路;
④根据表中数据利用描点法画图;
⑤根据I﹣U关系图象分析得出结论;
⑥用归纳法得出普遍性的结论,一要选用的样本有代表性,二要数量足够多;
(2)①根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压不变,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动变阻器滑片移动的方向;据此分析滑动变阻器的作用;
②根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,应保持定值电阻两端的电压不变。
【解答】解:(1)①探究电流与电压的关系时,应控制电阻阻值不变,图1甲图中灯泡的电阻随温度的变化而变化,所以乙图无法改变电阻两端的电压,还可以通过移动滑动变阻器的滑片改变定值电阻两端的电压;
②由图2可知,电源为两节干电池串联,故电压表选用小量程并联在定值电阻两端,电路中电流变大,故滑动变阻器选用左下接线柱与定值电阻串联
;
③为了保护电路,闭合开关前,即最右端,发现电流表有示数,电压表无示数,即故障原因可能是定值电阻短路(或电压表短路或电压表断路);
④利用表中数据用描点法画出3Ω电阻的I﹣U关系图象,如下图所示:
;
⑤由I﹣U关系图象可知,图线为一条过原点的斜线,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
⑥为了使得出的结论具有普遍性,应换用不同规格的电阻再做几次实验;
(2)①实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,电阻两端的电压变大,根据串联电路电压的规律,由分压原理,故应把滑动变阻器滑片向右滑动,并读出另一只电表的示数;
②由表中数据可知,电流与电阻的乘积不是一定值,其原因可能是没有控制定值电阻两端电压不变。
故答案为:(1)①电阻阻值;定值电阻两端的电压;③最右端;④见解答图,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(2)①右;2.7V;②没有控制定值电阻两端电压不变。
26.(7分)在测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻的实验中,连接的部分电路如图甲所示。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(导线不得交叉)
(2)连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑动到 最左端 (选填“最左端”或“最右端”)。若闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数。接下来他首先应进行的操作是 C 。
A.检查电路是否断路
B.更换小灯泡
C.调节滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)实验时,设计的表格及测量的数据如表所示。
实验次数 电压/V 电流/A 电阻/Ω 平均电阻/Ω
1 0.5 0.1
2 1.0 0.16
3 2.0 0.18
4 2.5 0.20
①上述设计的表格中, 平均电阻 一栏是不恰当的,原因是 灯的电阻是变化的 。
②由表格数据可知小灯泡正常发光时的电阻为 12.5Ω 。从数据中发现,灯泡的电阻是变化的,你认为影响其阻值变化的主要因素是 温度 。
【答案】(1);(2)最左端;C;(3)①平均电阻;灯的电阻是变化的;②12.5Ω;温度。
【分析】(1)根据灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联;
(2)连接好电路,闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器滑片应滑动到阻值最大处;若闭合开关后,电流表、电压表均有示数,电路为通路,灯的两端有电压,发现小灯泡不亮,可知通过灯的电流过小,据此回答;
(3) ①根据欧姆定律得出第1次实验灯的电阻,同理得出第2、3、4次的电阻大小,据此分析;
②由表格数据,根据欧姆定律可知小灯泡正常发光时的电阻;
从数据中发现可知,通过灯的电流随电压的变大而变大,根据P=UI可知灯的电功率变大,灯泡的电阻温度升高,据此回答。
【解答】解:(1)灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联
(2)连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑动到阻值最大处;若闭合开关后、电压表均有示数,灯的两端有电压,可知通过灯的电流过小,接下来他首先应进行的操作是调节滑动变阻器的滑片,故选C;
(3) ①根据欧姆定律,第7次实验灯的电阻为:
R1=;
同理,第8、3、11.1Ω和12.5Ω,故上述设计的表格中,原因是灯的电阻是变化的。
②由表格数据可知小灯泡正常发光时的电阻为:
R4===12.5Ω;
从数据中发现可知,通过灯的电流随电压的变大而变大,灯泡的电阻温度升高。
故答案为:(1);(2)最左端;C;(3)①平均电阻;②12.5Ω。
四、分析与计算(本题包括2个小题,共18分)
27.(9分)如图电路中,电源电压保持不变,电阻R1=20Ω。当只闭合S3时,电流表的示数为0.6A;当闭合S1、S3,断开S2时,电流表的示数为0.9A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值;
(3)只闭合开关S2时,电流表的示数。
【答案】(1)电源电压为12V;
(2)电阻R2的阻值为40Ω;
(3)当只闭合开关S2时,电流表的示数为0.2A。
【分析】(1)当只闭合开关S3时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;
(2)当闭合开关S1、S3,断开S2时,电阻R1和R2并联,电流表测量的是干路电流;根据并联电路的特点和并联电路的电流的规律求出求出通过R2的电流,再根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电阻R2的阻值;
(3)当只闭合开关S2时,电阻R1与R2串联,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出R2两端的电压。
【解答】解:(1)当只闭合开关S3时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流;
由I=可得5R1=0.4A×20Ω=12V;
(2)当闭合开关S1、S3,断开S7时,电阻R1和R2并联,电流表测量的是干路电流;
因为并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以此时通过R8的电流仍为0.6A,并且并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以通过电阻R2的电流为:I2=I﹣I1=4.9A﹣0.6A=0.3A,
因为并联电路中各支路两端的电压相等,则电阻R4的阻值:R2===40Ω;
(3)只闭合S2时,两电阻串联,
所以电路中的电流:I′====0.3A。
答:(1)电源电压为12V;
(2)电阻R2的阻值为40Ω;
(3)当只闭合开关S2时,电流表的示数为4.2A。
28.(9分)如图所示的电路中,电源电压恒为9V,小灯泡L的规格为“6V 6W”,灯丝电阻保持不变。闭合开关S后,求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为12Ω时,灯L的实际电功率;
(3)小灯泡正常发光时,滑动变阻器R在5min内消耗的电能。
【答案】(1)小灯泡L的电阻为6Ω;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为12Ω时,灯L的实际电功率为1.5W;
(3)小灯泡正常发光时,滑动变阻器R在5min内消耗的电能为900J。
【分析】(1)已知灯泡的铭牌利用R=求出灯泡阻值;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为12Ω时,根据电阻的串联规律和欧姆定律表示出电路中的电流,再根据P=I2R求出灯泡L的实际电功率;
(3)由P=UI得到小灯光正常发光时的电路电流,由串联电压规律得到变阻器两端的电压,由电功公式得到变阻器5min内消耗的电能。
【解答】解:
(1)由P=得:
RL===2Ω;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为12Ω时,
根据电阻的串联得:R串=RL+R=6Ω+12Ω=18Ω,
则I===4.5A,
灯L的实际电功率PL=I2RL=(3.5A)2×2Ω=1.5 W;
(3)灯泡正常发光时的电路电流I额==1A,
变阻器两端的电压U'P=U﹣U额=4V﹣6V=3V,
变阻器5min内消耗的电能W=U'PI额t=3V×1A×8×60s=900J。
答:(1)小灯泡L的电阻为6Ω;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为12Ω时,灯L的实际电功率为1.7W;
(3)小灯泡正常发光时,滑动变阻器R在5min内消耗的电能为900J。