2023-2024学年福建省泉州市惠安县惠南中学九年级（上）第一次段考物理试卷
一、单项选择题（每题3分，7小题共21分）
1．（3分）我国现在长征火箭上常用的燃料为偏二甲肼，你认为选择偏二甲肼做燃料的原因之一是（ ）
A．热值大 B．密度大 C．比热容大 D．质量大
2．（3分）如图，在A、B两点间先后接入下列物体，闭合开关后，能够使小灯泡发光的是（ ）
A．玻璃棒 B．铅笔芯 C．塑料 D．橡胶棒
3．（3分）请你设计一个电路，要求闭合开关时，小灯泡发光。下列选项符合要求的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（3分）在图中，表示热机的做功冲程的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（3分）用分子、原子的观点解释下列现象，其中合理的是（ ）
A．病毒分子也可以用肉眼直接看到
B．用手轻捏海绵会使其体积变小——分子之间有间隔
C．“飞沫”传播新型冠状病毒——分子在不断运动
D．墨水在热水中比在冷水中扩散得快——温度越高，分子运动越剧烈
6．（3分）如图甲是无风条件下铝箔气球的静止状态，图乙是用带正电的a棒靠近气球时的情景，图丙是用b棒靠近气球时的情景，则（ ）
A．气球可能不带电 B．气球带负电
C．b棒可能不带电 D．b棒带正电
7．（3分）小明和小华学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，为了保证实验结论的可靠性，下列措施不合理的是（ ）
A．两杯水的质量应相等 B．两杯水的初温应相等
C．两种燃料质量应相等 D．燃料燃烧时间应相等
二、填空题（每个空1分，7小题共21分）
8．（3分）食堂使用煤气灶烹饪食物。根据这一主题，回答下面相关问题：
（1）炒菜时饭菜飘香，这是 现象；
（2）烹饪食物是通过 的方式改变食物的内能；
（3）在给锅加热的过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反，这一现象说明能量的转移具有 。
9．（3分）一箱汽油用掉一半后，和原来相比，它的密度 ；比热容 ；热值 （以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”）。
10．（3分）反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，此过程铁丝内能 （选填“增加”、“不变”或“减小”），其能量的转化与四冲程汽油机的 冲程相同。某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是 J。（q汽油＝4.6×107J/kg）
11．（3分）如图所示是实验室的验电器，它的工作原理是同种电荷 ，验电器的金属箔所带的电荷量越多，金属箔的张角 ，验电器 （选填“能”或“不能”）直接检验物体带哪种电荷。
12．（3分）如图所示是街头手机充电宝租用柜，多个充电宝在柜中充电时，可将它们视为 （选填“电源”或“用电器”），各充电宝之间的连接方式是 联。当充电宝给手机充电时，将自身的化学能变成 能。
13．（3分）在如图的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，电路只存在一处故障且发生在L1、L2上。
①若只有一个灯发光，则电路故障可能是 ；
②若两灯都不发光，用一条导线并在L1两端，两灯仍都不发光，则一定发生故障的是灯 。且发生的故障是：灯 。
14．（3分）如图所示的电路图中，要使灯泡L1和L2组成并联电路，应该只闭合开关 ；要使灯泡L1和L2组成串联电路，应该只闭合开关 ；为保护电路，绝不允许同时闭合开关 。
三、作图题（2分+2分+2分+1分＝7分）
15．（2分）根据如图所示的实物图，在虚线框内画出对应的电路图。
16．（2分）在如图所示的虚线框中填入电池和电流表的符号，使电路正确，两灯泡并联，且闭合开关S后，电流方向符合图中箭头所示。
17．（2分）如图所示是卢瑟福提出的类似行星绕日的原子核式结构模型，请在电子和质子后的括号里用“+”或“﹣”标出其所带电的种类。
18．（1分）用笔画线代替导线，将图中导线补全，要求闭合开关S后，灯L1和L2串联。
四、实验题（16题7分、17题6分、18题7分，共20分）
19．（7分）（1）如图甲，活塞迅速下压过程，通过 的方式使管内空气的内能增加，温度 ，达到硝化棉的燃点，使硝化棉燃烧；如图乙，试管内的水沸腾后，木塞向外弹出，管口出现白雾，说明管内水蒸气的内能 （填“增大”、“不变”或“减小”），此过程中能量转化的情况与汽油机的 冲程相同。
（2）图丙所示电路，灯L1和L2的关系是 联，当开关S闭合后，两个电流表的指针偏转如图丁所示，则通过灯L1和L2的电流分别是 A和 A。
20．（6分）利用如图（甲）所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下：
（1）在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水，这里用到的实验方法是 法。
（2）该实验除了图甲中的实验器材以外，还需要的测量器材是停表和 ；
（3）用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度，某时刻水的温度如图（甲）所示，此时温度计的示数为 ℃。
（4）根据实验数据绘制成温度与时间的关系如图（乙）所示。由图（乙）可知，加热至t时刻，沙子和水吸收的热量 （选填“相同”或“不同”），沙子升高的温度较高，说明水的吸热能力更强。物理上，我们用 来表示物质的这种能力。
21．（7分）如图甲是小鑫同学“探究串联电路电流规律”的实验电路图：
（1）连接电路时，开关S应该处于 状态。
（2）实验中，选择两个小灯泡的规格应该是 （选填“相同”或“不相同”）的；用电流表测电流时，电流表应与被测电路 （选填“串”或“并”）联。
（3）小鑫同学在实验中测得的三个不同位置的电流值如下表所示，有一个位置的电流测量明显有误，错误的数据是 A，造成这一错误的原因是 ；
电流表的位置 A B C
电流I/A 0.32 0.32 1.60
改正错误后，本实验得出的结论是：在串联电路中，电流 ；
（4）小鑫进行实验时，在闭合开关前发现电流表如图乙所示，则存在的问题是 。
五、计算题（19题6分、20题7分，共13分）
22．（6分）小鸣想估算一下他家每天烧水、做饭需要的热量，于是他仔细记录好家里每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水的时间，相当于每天将50kg、20℃的水烧到80℃。[水的比热容为c＝4.2×103/（kg ℃），煤气的热值是q＝2×107J/m3]
（1）小鸣家每天烧水、做饭、炒菜需要多少热量？
（2）小鸣家每天共使用2m3煤气，这些煤气完全燃烧可以放出多少热量？
（3）小鸣家煤气炉的效率是多大？
23．（7分）无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。某无人驾驶汽车沿水平路面匀速直线行驶200s，发动机做功为3.36×107J，消耗柴油2.1kg，求：[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q柴油＝4×107J/kg]
（1）消耗的柴油完全燃烧释放的热量。
（2）该汽车发动机的效率。
（3）若2.1kg柴油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，可将多少千克水从20℃加热到70℃？
六、综合能力题（21题6分、22题6分、23题6分，共18分）
24．（6分）学校物理兴趣小组进行了如下实验：
a.第一小组在“连接串联电路”实验中，实验电路如图1所示。
（1）连接好电路后闭合开关S，发现L1、L2两只灯泡都不亮。用手按一下灯泡L1时，L1、L2仍然都不亮；按一下灯泡L2时，两灯都亮，松开手两灯又不亮。则故障可能是 （选填序号）。
A.L1灯丝断了
B.L2灯丝断了
C.L1短路
D.L2与灯座接触不良
上述现象也证明，串联电路中的各用电器 （选填“能”或“不能”）独立工作。
（2）闭合开关时，观察到灯L1比L2亮些。有同学认为这是因为L1比L2更靠近电源的正极。在不增加其他器材的条件下，能判断这种观念是否正确的做法是 。
b.第二小组进行了热学的相关实验：请根据如图2所示的实验，回答相关问题：
（3）甲图，紧压两铅柱使它们合在一起，下面悬挂钩码都不分开，这说明分子间存在 ；
（4）乙图，抽掉玻璃板后，两瓶中气体会混合在一起，颜色逐渐变均匀，这种现象说明了分子在不停地做 运动。
25．（6分）物理老师让同学们设计电路并尝试连接电路，小俊同学设计了如甲图所示的并联电路。
（1）请你根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线连接图乙所示的实物图。
（2）他将所有开关闭合，发现S1支路的灯L1不亮，S2支路的灯L2发光。他又断开所有开关，交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，则故障原因可能是 （合理即可）。
（3）经过探究可以发现：并联电路中的，各支路的用电器 （选填“互相”或“互不”）影响。
（4）若用一根导线将灯L1两端连接，理论上分析：灯L2将 （选填“亮”、“不亮”或“烧坏”）。
（5）如图丙所示：有一个有盖木盒（导线的连接情况隐藏在盒内），当闭合开关时，两只小灯泡都亮了，断开开关，两灯泡又同时熄灭。
①根据上述现象，你 （选填“能”或“不能”）断定这两只小灯泡是串联的。
②在这个木盒内，除了导线，一定还有另外一个电路元件，它是 。
26．（6分）“碳中和”是指生产生活中通过各种方式来抵消自身产生的CO2（二氧化碳）排放量，达到CO2的相对“零排放”，是当今共同应对气候变暖问题的全球行动。
2022年北京冬奥会是全球第一个实现了“碳中和”的冬奥会。冬奥会使用了氢燃料电池大巴，行驶时只排放水而无其它任何有害物质。大巴使用的氢燃料电池相当于发电机，电池工作原理如图甲所示。把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散并与电解质发生反应后，放出的电子通过外部工作电路到达阴极，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板。
（1）氢燃料电池工作时将燃料的 能转化为电能。
（2）图甲是氢燃料电池工作原理图，则电池正常工作时电池内部电流的方向为 （选填“向左”或“向右”）。
（3）如图乙，驾驶位有通风和加热两种功能，且能独立控制，以下简化电路可达到此要求的是 （填字母）。
（4）氢燃料电池大巴可实现CO2的零排放，而柴油动力大巴每燃烧1kg柴油排放的CO2约3kg。某柴油动力大巴行驶100km耗油25L，这25L柴油完全燃烧可释放热量 J；如改用氢燃料电池大巴行驶100km可减少约 kg的CO2排放。（ρ柴油＝0.8×103kg/m3，q柴油＝4.3×107J/kg）
（5）请你为“低碳生活”给出一条合理的出行建议： 。
2023-2024学年福建省泉州市惠安县惠南中学九年级（上）第一次段考物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（每题3分，7小题共21分）
1．（3分）我国现在长征火箭上常用的燃料为偏二甲肼，你认为选择偏二甲肼做燃料的原因之一是（ ）
A．热值大 B．密度大 C．比热容大 D．质量大
【答案】A
【分析】热值是燃料的一种特性，完全燃烧相同质量的不同燃料，热值越大，放出的热量越多。
【解答】解：采用偏二甲肼作为火箭的燃料，原因是偏二甲肼具有较大的热值，由Q放＝mq可知，完全燃烧相同质量的偏二甲肼时，可以放出更多的热量。
故选：A。
2．（3分）如图，在A、B两点间先后接入下列物体，闭合开关后，能够使小灯泡发光的是（ ）
A．玻璃棒 B．铅笔芯 C．塑料 D．橡胶棒
【答案】B
【分析】容易导电的物体是导体；不容易导电的物体是绝缘体，根据导体和绝缘体的定义进行判断，AB之间接入导体，小灯泡发光，接入绝缘体小灯泡不发光。
【解答】解：常见的导体包括：人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等。题中四个选项中，只有铅笔芯是导体，其余是绝缘体，所以要使开关S闭合后小灯泡能够发光，在金属夹A、B间应接入铅笔芯。
故选：B。
3．（3分）请你设计一个电路，要求闭合开关时，小灯泡发光。下列选项符合要求的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】（1）构成一个完整电路的条件是要有电源、用电器、导线、开关；
（2）根据电路图判断电路的连接方式，注意只是被短路的用电器中无电流通过，不能正常工作。
【解答】解：AB、要求闭合开关时，小灯泡发光，则需要电源和开关，AB错误；
C、由C图可知闭合开关时，小灯泡与电源相连接，灯泡发光，C正确；
D、由D图可知闭合开关时，小灯泡被短路，不能发光，D错误；
故选：C。
4．（3分）在图中，表示热机的做功冲程的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【分析】判断汽油机的四个冲程，先看进气门和排气门的关闭情况，进气门打开的是吸气冲程，排气门打开的是排气冲程，进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程；活塞上行为压缩冲程和排气冲程；活塞下行为吸气冲程和做功冲程。
【解答】解：A、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意；
B、排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意；
C、进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意；
D、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意。
故选：D。
5．（3分）用分子、原子的观点解释下列现象，其中合理的是（ ）
A．病毒分子也可以用肉眼直接看到
B．用手轻捏海绵会使其体积变小——分子之间有间隔
C．“飞沫”传播新型冠状病毒——分子在不断运动
D．墨水在热水中比在冷水中扩散得快——温度越高，分子运动越剧烈
【答案】D
【分析】（1）分子的大小只有百亿分之几米，用肉眼不能看到，只有借助电子显微镜才能看到；飞沫是肉眼可以看到的，不是分子；
（2）分子之间存在着间隙；
（3）组成物质的分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子无规则运动地速度越快。
【解答】解：A、由于病毒分子的体积很小，只有借助电子显微镜才能看到，肉眼看不到，故A错误；
B、用手轻捏海绵会使其体积变小，说明力可以改变物体的形状，故B错误；
C、病毒随飞沬传播是机械运动，不是分子的运动，故C错误；
D、墨水在热水中比在冷水中扩散得快，说明温度越高，分子运动越剧烈，故D正确。
故选：D。
6．（3分）如图甲是无风条件下铝箔气球的静止状态，图乙是用带正电的a棒靠近气球时的情景，图丙是用b棒靠近气球时的情景，则（ ）
A．气球可能不带电 B．气球带负电
C．b棒可能不带电 D．b棒带正电
【答案】C
【分析】据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）和带电体的性质（能吸引轻小物体）分析。
【解答】解：乙图中，a与气球是相互排斥的，a带正电，则气球带正电；气球与b相互靠近时，会吸引，则b可能带负电，也可能不带电，故C正确。
故选：C。
7．（3分）小明和小华学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，为了保证实验结论的可靠性，下列措施不合理的是（ ）
A．两杯水的质量应相等 B．两杯水的初温应相等
C．两种燃料质量应相等 D．燃料燃烧时间应相等
【答案】D
【分析】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，所以通过水温升高的度数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。
【解答】解：
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燃料的质量相同，即煤油和菜籽油的质量相同；由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中还应控制水的质量和水的初温相等，故D符合题意。
故选：D。
二、填空题（每个空1分，7小题共21分）
8．（3分）食堂使用煤气灶烹饪食物。根据这一主题，回答下面相关问题：
（1）炒菜时饭菜飘香，这是 扩散 现象；
（2）烹饪食物是通过 热传递 的方式改变食物的内能；
（3）在给锅加热的过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反，这一现象说明能量的转移具有 方向性 。
【答案】（1）扩散；（2）热传递；（3）方向性。
【分析】（1）闻到味道说明分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象；
（2）改变内能的方式有做功和热传递两种；
（3）能量的转移和转化是具有方向性的。
【解答】解：（1）饭菜飘香是饭菜的分子在不停地做无规则运动，宏观上来说就是扩散现象；
（2）改变内能的方式有做功和热传递两种方式，而烹饪食物是食物通过从热源处吸收热量从而被煮熟的，所以是通过热传递的方式改变食物的内能；
（3）热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，而不能相反，说明能量的转移具有方向性。
故答案为：（1）扩散；（2）热传递；（3）方向性。
9．（3分）一箱汽油用掉一半后，和原来相比，它的密度 不变 ；比热容 不变 ；热值 不变 （以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】不变；不变；不变，
【分析】（1）密度是物质的一种特性，与物质的种类、状态和温度有关，与物体的质量、体积无关；
（2）比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与物体的质量、吸热多少和温度变化无关；
（3）热值是燃料本身的特性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、放热多少和燃烧情况无关。
【解答】解：一箱汽油用掉一半后，和原来相比，质量减小了一半，物质的种类不变，所以它的密度不变；比热容不变；热值不变。
故答案为：不变；不变；不变，
10．（3分）反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，此过程铁丝内能 增加 （选填“增加”、“不变”或“减小”），其能量的转化与四冲程汽油机的 压缩 冲程相同。某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是 2.3×108 J。（q汽油＝4.6×107J/kg）
【答案】增加；压缩；2.3×108。
【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；
（2）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；
（3）据公式Q＝mq计算即可得出汽油燃烧产生的热量。
【解答】解：反复弯折铁丝是通过做功的方式使铁丝的内能增加，此过程是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程中活塞对燃料混合物做功，使燃料混合物的内能增加，是机械能转化成内能。
某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量Q＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J；
故答案为：增加；压缩；2.3×108。
11．（3分）如图所示是实验室的验电器，它的工作原理是同种电荷 互相排斥 ，验电器的金属箔所带的电荷量越多，金属箔的张角 越大 ，验电器 不能 （选填“能”或“不能”）直接检验物体带哪种电荷。
【答案】互相排斥；越大；不能。
【分析】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；金属箔张开角度越大，物体带电量越多；正负电荷都有同种电荷相互排斥的性质。
【解答】解：验电器是一种简单的检验物体是否带电，并能粗略判断所带电荷量多少的仪器，验电器利用同种电荷互相排斥的原理；验电器的金属箔所带的电荷量越多，金属箔的张角越大；由于正负电荷都有同种电荷相互排斥的性质，验电器不能直接检验物体带哪种电荷。
故答案为：互相排斥；越大；不能。
12．（3分）如图所示是街头手机充电宝租用柜，多个充电宝在柜中充电时，可将它们视为 用电器 （选填“电源”或“用电器”），各充电宝之间的连接方式是 并 联。当充电宝给手机充电时，将自身的化学能变成 电 能。
【答案】用电器；并；电
【分析】手机充电宝在对外供电的过程中是电源，将化学能转化成电能；而在充电过程中，消耗电能，将电能转化为化学能，是用电器；
串联电路电流的路径只有一条，各用电器相互影响；并联电路的电流的路径有多条，各用电器互不影响。
【解答】解：充电宝在柜中充电的过程中，消耗电能，将电能转化为化学能，相当于电路中的用电器；
多个充电宝在充电的过程中，互不影响，所以在电路中的连接方式为并联；
当充电宝给手机充电时，将自身的化学能变成电能。
故答案为：用电器；并；电。
13．（3分）在如图的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，电路只存在一处故障且发生在L1、L2上。
①若只有一个灯发光，则电路故障可能是 L1或L2短路 ；
②若两灯都不发光，用一条导线并在L1两端，两灯仍都不发光，则一定发生故障的是灯 L2 。且发生的故障是：灯 L2断路 。
【答案】：①L1或L2短路；②L2；L2断路。
【分析】串联电路中电流只有一条流径，用电器之间相互影响，并联电路中电流有若干支路，支路与支路间互不影响；
通路：电路中有电流，用电器正常工作；短路：不经过用电器而直接跟电源的两极相连的电路；
由此根据电路特点和灯泡的发光情况分析判断。
【解答】解：
①由电路图知，两灯串联，由串联电路的特点知，若是两灯中一个灯断路，整个电路断路，则另一灯也不会发光，不符合题意；
若是两灯中一个灯短路，则另一灯仍与电源形成通路还能发光，所以电路故障可能是L1或L2短路；
②若两灯都不发光，电路可能有断路发生，若L1断路，用一条导线并在L1两端时，L2仍能与电源形成通路而发光，不符合题意；
若L2断路，用一条导线并在L1两端时，整个电路仍断路，两灯都不发光，符合题意。
故答案为：①L1或L2短路；②L2；L2断路。
14．（3分）如图所示的电路图中，要使灯泡L1和L2组成并联电路，应该只闭合开关 S1、S3 ；要使灯泡L1和L2组成串联电路，应该只闭合开关 S2 ；为保护电路，绝不允许同时闭合开关 S1、S2 。
【答案】S1、S3；S2；S1、S2。
【分析】（1）串联电路电流只有一条路径，电流依次经过各用电器从正极回到电源负极；并联电路电流有多条路径，分别经过各用电器从电源正极回到负极；
（2）电源短路是指用导线直接将电源两端相连，这种电路是不允许的。
【解答】解：（1）灯L1、L2并联，应使开关S1、S3闭合，S2断开时，电流从电源正极开关分支，一支经过S1、L1，另一支经过L2，然后两支汇合经S3回到负极；
（2）灯L1、L2串联，应使开关S2闭合，S1、S3断开，电流从电源正极流来，依次流过灯泡L2、灯泡L1、开关S2回到负极；
（3）当同时闭合S1、S2时，形成了电源短路，这种电路是不允许的。
故答案为：S1、S3；S2；S1、S2。
三、作图题（2分+2分+2分+1分＝7分）
15．（2分）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】根据实物图分析电路的连接情况，再画出对应的电路图。
【解答】解：由实物图知，灯泡和开关依次连接在电源两极上，电路图如图所示：
16．（2分）在如图所示的虚线框中填入电池和电流表的符号，使电路正确，两灯泡并联，且闭合开关S后，电流方向符合图中箭头所示。
【答案】
【分析】电流表应串联接入电路中，电压表应并联接入电路中，据此分析。
【解答】解：由图可知，题干图中缺少电源；要使该电路为并联电路，则电流的路径有两条，分别经过两个灯泡，所以左面为电源；右面的元件与灯泡串联，为电流表，如图所示：
17．（2分）如图所示是卢瑟福提出的类似行星绕日的原子核式结构模型，请在电子和质子后的括号里用“+”或“﹣”标出其所带电的种类。
【答案】见解答图。
【分析】1911年，卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型，他认为原子核相当于太阳，带正电，它是由质子和中子组成。
【解答】解：卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型中，电子带负电，质子带正电，标注如下图：
18．（1分）用笔画线代替导线，将图中导线补全，要求闭合开关S后，灯L1和L2串联。
【答案】
【分析】要求闭合开关S后，灯L1和L2串联，据此连接实物图即可。
【解答】解：为使闭合开关S后，灯L1和L2串联，电流应依次通过L1、开关S、L2，实物图连接如图所示：
。
四、实验题（16题7分、17题6分、18题7分，共20分）
19．（7分）（1）如图甲，活塞迅速下压过程，通过 做功 的方式使管内空气的内能增加，温度 升高 ，达到硝化棉的燃点，使硝化棉燃烧；如图乙，试管内的水沸腾后，木塞向外弹出，管口出现白雾，说明管内水蒸气的内能 减小 （填“增大”、“不变”或“减小”），此过程中能量转化的情况与汽油机的 做功 冲程相同。
（2）图丙所示电路，灯L1和L2的关系是 并 联，当开关S闭合后，两个电流表的指针偏转如图丁所示，则通过灯L1和L2的电流分别是 0.3 A和 0.9 A。
【答案】（1）做功；升高；减小；做功；（2）并；0.3；0.9。
【分析】（1）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程；汽油机的四个冲程中，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。
（2）电流表读数时，首先确定它使用的量程和分度值，根据并联电路的电流特点和两电流表的指针情况分析两电表的量程，从而确定通过两灯的电流。
【解答】解：（1）在图1甲中，压缩筒内的空气，机械能转化为筒内空气的内能，空气的内能增加，温度升高，当达到硝化棉的燃点后，硝化棉会燃烧，因此该过程是通过做功的方式改变物体内能的；
由图1乙中，试管内的水当用酒精灯加热到一定程度时，水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能会转化为塞子的机械能，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，形成白雾；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
（2）由图2丙可知，两灯并联，电流表a测量L1的电流，电流表b测量干路中的电流；
因为并联电路的干路电流要大于支路电流，图丁中b电流表指针偏转小于a，
所以电流表b使用的量程应是0～3A，分度值是0.1A，示数为1.2A，即干路电流I＝1.2A；
电流表a使用的量程应是0～0.6A，分度值是0.02A，示数为0.3A，即通过L1的电流I1＝0.3A。
则通过L2的电流I2＝I﹣I1＝1.2A﹣0.3A＝0.9A。
故答案为：（1）做功；升高；减小；做功；（2）并；0.3；0.9。
20．（6分）利用如图（甲）所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下：
（1）在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且 质量 相等的沙子和水，这里用到的实验方法是 控制变量 法。
（2）该实验除了图甲中的实验器材以外，还需要的测量器材是停表和 天平 ；
（3）用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度，某时刻水的温度如图（甲）所示，此时温度计的示数为 92 ℃。
（4）根据实验数据绘制成温度与时间的关系如图（乙）所示。由图（乙）可知，加热至t时刻，沙子和水吸收的热量 相同 （选填“相同”或“不同”），沙子升高的温度较高，说明水的吸热能力更强。物理上，我们用 比热容 来表示物质的这种能力。
【答案】（1）质量；控制变量；（2）天平；（3）92；（4）相同；比热容。
【分析】（1）（2）我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；比较物质吸热能力的2种方法：使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；或使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；
（3）根据温度计分度值读数；
（4）由转换法回答；物理中用比热容来表示物质吸热能力的不同。
【解答】解：（1）根据比较吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，故在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且质量相等的沙子和水，这里用到的实验方法是控制变量法。
（2）要控制不同物质的质量相同，该实验除了图甲中的实验器材以外，还需要的测量器材是停表和天平；
（3）某时刻水的温度如图（甲）所示，温度计分度值为1℃，此时温度计的示数为92℃。
（4）由图（乙）可知，加热至t时刻，由转换法，沙子和水吸收的热量相同，沙子升高的温度较高，说明水的吸热能力更强。物理上，我们用比热容来表示物质的这种能力。
故答案为：（1）质量；控制变量；（2）天平；（3）92；（4）相同；比热容。
21．（7分）如图甲是小鑫同学“探究串联电路电流规律”的实验电路图：
（1）连接电路时，开关S应该处于 断开 状态。
（2）实验中，选择两个小灯泡的规格应该是 不相同 （选填“相同”或“不相同”）的；用电流表测电流时，电流表应与被测电路 串 （选填“串”或“并”）联。
（3）小鑫同学在实验中测得的三个不同位置的电流值如下表所示，有一个位置的电流测量明显有误，错误的数据是 1.60 A，造成这一错误的原因是 接的电流表的小量程却按照大量程读数了 ；
电流表的位置 A B C
电流I/A 0.32 0.32 1.60
改正错误后，本实验得出的结论是：在串联电路中，电流 处处相等 ；
（4）小鑫进行实验时，在闭合开关前发现电流表如图乙所示，则存在的问题是 电流表在使用前没有调零 。
【答案】（1）断开；
（2）不相同；串；
（3）1.60；接的电流表的小量程却按照大量程读数了；处处相等；
（4）电流表在使用前没有调零。
【分析】（1）连接电路时，开关S应该处于断开状态；
（2）为避免实验的偶然性，应选用不同规格的灯泡；电流表与待测电路串联；
（3）根据串联电路电流的规律和电流表大小量程之比回答，在串联电路中，电流处处相等；
（4）电流表在使用前要调零。
【解答】解：（1）连接电路时，开关S应该处于断开状态；
（2）为得出普遍性的结论，实验中，选择两个小灯泡的规格应该是不相同；用电流表测电流时，电流表应与被测电路串联；
（3）因串联电路各处的电流都相等，测得的三个不同位置的电流值，有一个位置的电流测量明显有误，两个测量值是正确的，错误的电流值应是1.6A，错误的原因在于：接的电流表的小量程却按照大量程读数了；本实验得出的结论是：在串联电路中，电流处处相等；
（4）在闭合开关前发现电流表如图乙所示有示数，则存在的问题是没有调零。
故答案为：（1）断开；
（2）不相同；串；
（3）1.60；接的电流表的小量程却按照大量程读数了；处处相等；
（4）电流表在使用前没有调零。
五、计算题（19题6分、20题7分，共13分）
22．（6分）小鸣想估算一下他家每天烧水、做饭需要的热量，于是他仔细记录好家里每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水的时间，相当于每天将50kg、20℃的水烧到80℃。[水的比热容为c＝4.2×103/（kg ℃），煤气的热值是q＝2×107J/m3]
（1）小鸣家每天烧水、做饭、炒菜需要多少热量？
（2）小鸣家每天共使用2m3煤气，这些煤气完全燃烧可以放出多少热量？
（3）小鸣家煤气炉的效率是多大？
【答案】（1）小鸣家每天烧水、做饭、炒菜需要1.26×107J热量；
（2）2m3煤气完全燃烧可以放出4×107J热量；
（3）小鸣家煤气炉的效率是31.5%。
【分析】（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸＝cmΔt求水吸收的热量；
（2）利用燃料完全燃烧放出的热量公式Q放＝Vq求煤气完全燃烧放出的热量；
（3）利用水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量即可求出煤气炉的效率。
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（80℃﹣20℃）＝1.26×107J；
（2）2m3煤气完全燃烧放出的热量：
Q放＝V煤气q＝2m3×2×107J/m3＝4×107J；
（3）小鸣家煤气炉的效率为：
η＝×100%＝×100%＝31.5%。
答：（1）小鸣家每天烧水、做饭、炒菜需要1.26×107J热量；
（2）2m3煤气完全燃烧可以放出4×107J热量；
（3）小鸣家煤气炉的效率是31.5%。
23．（7分）无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。某无人驾驶汽车沿水平路面匀速直线行驶200s，发动机做功为3.36×107J，消耗柴油2.1kg，求：[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q柴油＝4×107J/kg]
（1）消耗的柴油完全燃烧释放的热量。
（2）该汽车发动机的效率。
（3）若2.1kg柴油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，可将多少千克水从20℃加热到70℃？
【答案】（1）消耗的柴油完全燃烧释放的热量为8.4×107J；
（2）救护车发动机的效率为40%；
（3）若2.1kg柴油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，可将400kg的水从20℃加热到70℃。
【分析】（1）根据Q放＝mq求出消耗的柴油完全燃烧释放的热量；
（2）根据η＝求出该汽车发动机的效率；
（3）若2.1kg柴油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，根据Q吸＝Q放求出水吸收的热量，再根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水的质量。
【解答】解：（1）消耗的柴油完全燃烧释放的热量为：
Q放＝m柴油q柴油＝2.1kg×4×107J/kg＝8.4×107J；
（2）汽车发动机的效率为：
η＝＝＝40%；
（3）因为2.1kg柴油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，所以水吸收的热量为：
Q吸＝Q放＝4.2×107J，
由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，水的质量为：
m＝＝＝400kg。
答：（1）消耗的柴油完全燃烧释放的热量为8.4×107J；
（2）救护车发动机的效率为40%；
（3）若2.1kg柴油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，可将400kg的水从20℃加热到70℃。
六、综合能力题（21题6分、22题6分、23题6分，共18分）
24．（6分）学校物理兴趣小组进行了如下实验：
a.第一小组在“连接串联电路”实验中，实验电路如图1所示。
（1）连接好电路后闭合开关S，发现L1、L2两只灯泡都不亮。用手按一下灯泡L1时，L1、L2仍然都不亮；按一下灯泡L2时，两灯都亮，松开手两灯又不亮。则故障可能是 D （选填序号）。
A.L1灯丝断了
B.L2灯丝断了
C.L1短路
D.L2与灯座接触不良
上述现象也证明，串联电路中的各用电器 不能 （选填“能”或“不能”）独立工作。
（2）闭合开关时，观察到灯L1比L2亮些。有同学认为这是因为L1比L2更靠近电源的正极。在不增加其他器材的条件下，能判断这种观念是否正确的做法是 断开开关，将两灯位置互换，闭合开关后观察比较L1、L2的亮度情况 。
b.第二小组进行了热学的相关实验：请根据如图2所示的实验，回答相关问题：
（3）甲图，紧压两铅柱使它们合在一起，下面悬挂钩码都不分开，这说明分子间存在 引力 ；
（4）乙图，抽掉玻璃板后，两瓶中气体会混合在一起，颜色逐渐变均匀，这种现象说明了分子在不停地做 无规则 运动。
【答案】（1）D；不能；（2）断开开关，将两灯位置互换，闭合开关后观察比较L1、L2的亮度情况；
b：（3）引力；（4）无规则。
【分析】a：
（1）闭合开关S，L1、L2两只灯泡都不亮，电路可能为断路或短路或接触不良，根据题中信息分析解答；
（2）调换两灯泡的位置关系，看灯泡亮度是否变化，即可做出判断；
b：
（3）物质是由分子组成的，组成物质的分子在不停地做无规则运动，分子间存在着相互的引力和斥力；
（4）扩散现象表明分子在不停地做无规则运动。
【解答】解：a：（1）连接好电路后（两灯串联），闭合开关S，L1、L2两只灯泡都不亮，电路可能为断路或短路或接触不良；
当用手按一下灯泡L1，L1、L2仍然都不亮，说明故障可能没有在L1；按一下灯泡L2，两灯都亮，则故障在L2；
松开手两灯又不亮，说明故障可能是L2与灯座接触不良，故选D；
上述现象也证明，串联电路中的各用电器不能独立工作；
（2）在不增加其他器材的条件下，能验证小华的判断是否正确的做法是：断开开关，将两灯位置互换，闭合开关后观察比较L1、L2的亮度情况；
b：（3）两个表面光滑的铅块相互压紧后，可以使它们结合在一起，即便在下端悬挂一定质量的重物也不分开，说明分子之间存在相互作用的引力；
（4）抽去玻璃隔板后，两瓶中的气体逐渐混合，属于扩散现象，表明分子在不停地做无规则运动。
故答案为：a：（1）D；不能；（2）断开开关，将两灯位置互换，闭合开关后观察比较L1、L2的亮度情况；
b：（3）引力；（4）无规则。
25．（6分）物理老师让同学们设计电路并尝试连接电路，小俊同学设计了如甲图所示的并联电路。
（1）请你根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线连接图乙所示的实物图。
（2）他将所有开关闭合，发现S1支路的灯L1不亮，S2支路的灯L2发光。他又断开所有开关，交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，则故障原因可能是 S1支路某根导线断路 （合理即可）。
（3）经过探究可以发现：并联电路中的，各支路的用电器 互不 （选填“互相”或“互不”）影响。
（4）若用一根导线将灯L1两端连接，理论上分析：灯L2将 不亮 （选填“亮”、“不亮”或“烧坏”）。
（5）如图丙所示：有一个有盖木盒（导线的连接情况隐藏在盒内），当闭合开关时，两只小灯泡都亮了，断开开关，两灯泡又同时熄灭。
①根据上述现象，你 不能 （选填“能”或“不能”）断定这两只小灯泡是串联的。
②在这个木盒内，除了导线，一定还有另外一个电路元件，它是 电源 。
【答案】（1）见解答图；（2）S1支路某根导线断路；（3）互不；（4）不亮；（5）①不能；②电源。
【分析】（1）分析清楚图示电路结构，明确各电路元件的连接方式，然后连接实物电路图；
（2）常见电路故障是短路和断路；断路有可能是导线断路或灯泡灯丝断了；
（3）并联电路中的，各支路的用电器互不影响；
（4）用一根导线将灯L1两端连接，造成电源短路，灯泡L2不工作；
（5）串联电路中，开关控制整个电路，而并联电路中，在干路上的开关也可以控制所有灯泡，因此，我们在判断时，应根据串联电路各用电器互相影响，并联电路各用电器互不影响来找出判断的方法。
【解答】解：（1）由图甲所示电路图可知，两灯泡并联，开关S在干路，开S1和灯L1串联在支路中，开关S2和灯L2串联在支路中，如图所示。
（2）所有开关闭合，发现S1支路的灯不亮、S2支路的灯发光，说明干路和干路开关S没有故障，故障发生在S1支路，出现导线断路或灯泡灯丝断了；交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，说明灯泡灯丝是完好的，S1支路某根导线断路；
（3）经过探究可以发现：并联电路中的，各支路的用电器互不影响；
（3）用一根导线将灯L1两端连接，电流直接从短路的导线通过，造成电源短路，没有电流通过小灯泡L2的灯丝，所以小灯泡L2不能发光，不会被烧坏。
（4）①根据上述现象，我们不能断定这两只小灯泡是串联的；因为如果两灯并联且开关在干路上，同样可以看到闭合开关时，两只小灯泡都亮了，断开开关，两灯泡又熄灭的现象；
在这个木盒内，除了导线，一定还有另外一个电路元件是电源，因为没有电源来提供电压，就不可能产生电流。
故答案为：（1）见解答图；（2）S1支路某根导线断路；（3）互不；（4）不亮；（5）①不能；②电源。
26．（6分）“碳中和”是指生产生活中通过各种方式来抵消自身产生的CO2（二氧化碳）排放量，达到CO2的相对“零排放”，是当今共同应对气候变暖问题的全球行动。
2022年北京冬奥会是全球第一个实现了“碳中和”的冬奥会。冬奥会使用了氢燃料电池大巴，行驶时只排放水而无其它任何有害物质。大巴使用的氢燃料电池相当于发电机，电池工作原理如图甲所示。把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散并与电解质发生反应后，放出的电子通过外部工作电路到达阴极，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板。
（1）氢燃料电池工作时将燃料的 化学 能转化为电能。
（2）图甲是氢燃料电池工作原理图，则电池正常工作时电池内部电流的方向为 向右 （选填“向左”或“向右”）。
（3）如图乙，驾驶位有通风和加热两种功能，且能独立控制，以下简化电路可达到此要求的是 B （填字母）。
（4）氢燃料电池大巴可实现CO2的零排放，而柴油动力大巴每燃烧1kg柴油排放的CO2约3kg。某柴油动力大巴行驶100km耗油25L，这25L柴油完全燃烧可释放热量 8.6×108 J；如改用氢燃料电池大巴行驶100km可减少约 60 kg的CO2排放。（ρ柴油＝0.8×103kg/m3，q柴油＝4.3×107J/kg）
（5）请你为“低碳生活”给出一条合理的出行建议： 绿色出行 。
【答案】（1）化学；
（2）向右；
（3）B；
（4）8.6×108；60；
（5）绿色出行。
【分析】（1）氢燃料电池工作时消耗了化学能，得到了电能。
（2）物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。
（3）通风和加热两种功能互不影响，且能独立控制，因此电动机和电热丝应该是并联关系，且都有各自的控制开关。
（4）根据公式m＝ρV计算出25L柴油的质量，再利用公式Q＝qm计算出25L柴油完全燃烧可释放热量的热量；
根据柴油动力大巴行驶100km耗油质量，计算出可减少CO2排放的质量约。
（5）“低碳生活”出行建议：绿色出行。
【解答】解：（1）氢燃料电池工作时将燃料的化学能转化为电能。
（2）图甲氢燃料电池工作原理图中，电池正常工作时带正电的氢离子向右定向移动，因此电池正常工作时电池内部电流的方向为向右。
（3）如图乙，驾驶位有通风和加热两种功能，且能独立控制，因此电动机和电热丝应该是并联关系，且都有各自的控制开关，因此简化电路可达到此要求的是B。
（4）V＝25L＝0.025m3；
25L柴油的质量为：
m＝ρV＝0.8×103kg/m3×0.025m3＝20kg；
25L柴油完全燃烧可释放热量的热量为：
Q＝qm＝4.3×107J/kg×20kg＝8.6×108J；
如改用氢燃料电池大巴行驶100km，可减少CO2排放的质量约为：
m气＝3×20kg＝60kg。
（5）“低碳生活”出行建议：绿色出行。
故答案为：（1）化学；
（2）向右；
（3）B；
（4）8.6×108；60；
（5）绿色出行。
