第十二章测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共9小题,每小题3分,共27分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1.根据欧姆定律,下列说法正确的是( )。
A.通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小
B.导体两端电压越大,这段导体的电阻就越大
C.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
D.导体两端电压越大,通过这段导体的电流越大
2.如图12-1所示,R0为定值电阻,R1为滑动变阻器,A1、A2为实验室用电流表(接线柱上标有“-”“0.6”“3”),闭合开关后,调节滑片,使两电流表指针所指位置相同。下列说法正确的是( )。
图12-1
A.电流表A1与A2的示数之比为1∶4
B.通过R0与R1的电流之比为4∶1
C.R0与R1两端的电压之比为1∶4
D.R0与R1的阻值之比为4∶1
3.如图12-2所示,电源总电压为6 V保持不变,R1=5 Ω,R2=10 Ω,当开关S由闭合到断开时,V的示数将( )。
图12-2
A.由2 V变为6 V B.由4 V变为6 V
C.由4 V变为2 V D.6 V保持不变
4.在如图12-3所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,开关S1由断开到闭合,下列说法正确的是( )。
图12-3
A.电流表A1示数变大,电流表A示数也变大
B.电流表A1示数变小,电流表A示数也变小
C.电流表A1示数不变,电流表A示数变大
D.电流表A1示数不变,电流表A示数变小
5.有两个阻值不同的定值电阻R1、R2,它们的电流随电压变化的I-U图线如图12-4所示。如果R1、R2串联后的总电阻为R串,并联后的总电阻为R并,则关于R串、R并的I-U图线所在的区域,下列说法正确的是( )。
图12-4
A.R串在Ⅱ区域,R并在Ⅲ区域
B.R串在Ⅲ区域,R并在Ⅰ区域
C.R串在Ⅰ区域,R并在Ⅱ区域
D.R串在Ⅰ区域,R并在Ⅲ区域
6.一只电阻,其两端电压由2 V增加到2.8 V,通过该电阻的电流增加了0.1 A,则该电阻的阻值为( )。
A.8 Ω B.18 Ω
C.20 Ω D.28 Ω
7.如图12-5是小红测定小灯泡电阻的电路图,当闭合开关S时,发现灯L不亮,电流表、电压表均无示数。若电路故障只出现在灯L和变阻器R中的一处,则下列判断正确的是( )。
图12-5
A.灯L短路
B.灯L断路
C.变阻器R短路
D.变阻器R断路
8.(2021·青海西宁中考)如图12-6是定值电阻R和小灯泡L中电流随电压变化的图像,由图像可知( )。
图12-6
A.乙是小灯泡的I-U图像
B.定值电阻的阻值为5 Ω
C.定值电阻R和小灯泡L并联接在4 V的电源上,干路中的电流是1.2 A
D.定值电阻R和小灯泡L串联接在6 V的电源上,电路中的电流是0.4 A
9.如图12-7所示的电路中,电源电压U=6 V,R=50 Ω,滑动变阻器R'的最大阻值为100 Ω,当滑片由a端移到b端时,电流表和电压表示数的变化范围是( )。
图12-7
A.0.12~0.04 A,6~0 V
B.0.04~0.12 A,0~6 V
C.0.04 A不变,0~6 V
D.0.04 A不变,4~0 V
二、填空题(每空2分,共16分)
10.在探究电流与电阻的关系实验中,电路如图12-8甲所示,多次改变电阻R的阻值,并记录对应的电流表示数,得到如图12-8乙所示的电流随电阻R变化的图像。由图像可以得到电压表示数始终保持 V不变;若将图像中A、B两点所对应的电阻RA、RB串联使用,则通过它们的电流之比IA∶IB= 。
图12-8
11.在如图12-9甲所示的电路中,R是一个定值电阻,Rt是一个半导体材料制成的热敏电阻,其阻值随温度变化的曲线如图12-9乙所示,当开关闭合且电阻Rt所处的环境温度升高时,电流表示数 ,电压表示数 。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
图12-9
12.某同学利用如图12-10所示的电路探究电流与电压、电阻的关系。
实验开始时,滑动变阻器的作用是 。在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时,应保持 不变;在探究通过导体的电流与导体电阻的关系时,滑动变阻器的作用是 。
图12-10
13.某同学测小灯泡电阻的电路如图12-11所示,其中电源电压为4.5 V。他按电路图正确连接好实验电路,并检查各元件完好。然后闭合开关S,发现灯泡很亮,且电压表的读数为4.5 V。造成该现象的原因是 。
图12-11
三、实验探究题(14题10分,15题12分,共22分)
14.现有下列器材:学生电源(6 V),电流表(0~0.6 A,0~3 A)、电压表(0~3 V,0~15 V)、定值电阻(5 Ω、10 Ω、20 Ω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。
图12-12
(1)请根据图12-12甲所示的电路图用笔画线代替导线将图12-12乙所示的实物连接成完整电路(要求连线不得交叉)。
(2)实验中依次接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图12-12丙所示的电流I随电阻R变化的图像。由图像可以得出结论: 。
(3)上述实验中,小强用5 Ω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10 Ω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。
(4)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器
A.50 Ω 1.0 A
B.30 Ω 1.0 A
C.20 Ω 1.0 A
15.图12-13甲是实验小组用伏安法测未知电阻Rx的实物电路,电源电压未知但恒定,已知滑动变阻器的最大阻值为R。(电阻均不受温度影响)
甲
乙
图12-13
(1)在图12-13甲中找出连接错误的一根导线,并在导线上画“×”,用笔画线代替导线将实物图连接正确。(所画的导线要用实线,不可用虚线,导线不能交叉)
(2)连接电路时开关应 ,滑动变阻器的滑片应位于 (选填“左”或“右”)端。
(3)该实验的原理是 。
(4)在实验操作中,发现电流表已损坏,电压表完好,于是小组的同学设计了如图12-13乙所示的电路图也完成了实验。请你帮助他们把以下实验步骤填写完整:
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,当滑片位于最左端时,读出此时电压表的示数,记为U1;
②再 ,读出此时电压表的示数,记为U2;
③则未知电阻Rx= 。
四、计算题(16题15分,17题20分,共35分)
16.(2022·山东济宁中考)长征二号F遥十三运载火箭于2021年10月16日0时23分按预定时间精准点火发射,搭载的神舟十三号载人飞船被成功送入太空。发射前,检验飞船舱体的气密性至关重要。某兴趣小组用封闭容器代替飞船舱体置于真空室中,设计了如图12-14所示的电路,模拟检验飞船舱体的气密性。若密闭容器不漏气,则密闭容器与真空室中的气压不发生变化;若密闭容器漏气,则密闭容器中的气压减小,真空室中的气压增大。密闭容器中的正常环境气压为1.0×105 Pa,电源电压U=12 V,定值电阻R0=18 Ω;R1和R2是两个相同的压敏电阻,其阻值随环境气压的变化如表7中所示。
图12-14
表7
环境气压/(×105 Pa) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
压敏电阻阻值/Ω 36 22 12 6 3 2
按要求回答下列问题:
(1)当开关S接a时,若电压表的示数为10.8 V,请通过计算判断密闭容器是否漏气;
(2)若密闭容器漏气,开关S接b时,电流表的示数为0.3 A,求此时真空室中的环境气压。
17.如图12-15甲所示,已知定值电阻R1的阻值为30 Ω,闭合开关时整个电路正常工作,两电流表的指针都在同一位置,示数如图12-15乙所示。(设电源电压保持不变)
甲
乙
图12-15
(1)电源电压U是多少
(2)通过定值电阻R2的电流是多少
(3)现用一个未知阻值的定值电阻Rx替换电阻R1或R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,请判断Rx替换的是电阻R1还是R2。
(4)替换后电流表示数减少了0.3 A,求未知电阻Rx的阻值。
第十二章测评
1.D 电阻是导体本身的一种属性,与导体两端的电压和通过的电流无关,故A、B、C错误;根据欧姆定律的内容:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,则导体两端电压越大时通过这段导体的电流越大,故D正确。
2.D
3.B 闭合开关时,电路为串联电路,R2两端的电压为×6 V=4 V,当S断开时电路为断路,V的示数为电源电压6 V。
4.C 从题图可知,闭合开关S,断开开关S1,电路中只有灯泡L1,电流表A和A1测量的是通过灯泡L1的电流,则电流表A和A1的示数为I=I1=;当开关S、S1都闭合后,灯泡L1和灯泡L2并联,电流表A测量的是干路中的总电流,电流表A1测量通过灯泡L1的电流,而电源电压不变,所以根据欧姆定律可知通过灯泡L1的电流I1不变,即电流表A1的示数不变。而此时电流表A测量的是干路中的总电流,由并联电路电流的特点可知此时干路中的总电流变大,即电流表A的示数变大。故正确的选项是C。
5.D R并
7.D 灯L短路,灯不亮,电压表示数为0,电流表有示数,不符合题意,故A错误;灯L发生断路,灯不亮,电压表的正负接线柱与电源正负极之间是直接连通的,电压表有示数,电压表的电阻无限大,使得电路中的电流为0,电流表的示数为0,不符合题意,故B错误;变阻器短路,灯亮,电压表和电流表都有示数,不符合题意,故C错误;变阻器断路,灯不亮,电流表和电压表都无示数,符合题意,故D正确。
8.C 由题图可知乙为定值电阻的图像,当U=4 V时,I=0.4 A,由欧姆定律可得,电阻R==10 Ω,选项A、B错误;将R和L并联在电源电压为4 V的电路中时,因并联电路中各支路两端的电压相等,且支路电压等于电源电压,所以它们两端的电压均为4 V,由题图可知对应的电流为IL=0.8 A,IR=0.4 A,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=0.8 A+0.4 A=1.2 A,选项C正确;串联电路中各处电流相等,由题图可知当通过电路的电流为0.4 A时,灯泡两端的电压为1 V,定值电阻两端的电压为4 V,串联电路总电压等于各部分电压之和,所以此时的电源电压U'=UL+UR=1 V+4 V=5 V,选项D错误。
9.D 电阻R与滑动变阻器R'串联,滑片移动时,R'接入电路的阻值不变,所以电路中电流,即电流表示数不变,I==0.04 A。电压表测变阻器P、b两端电压,滑片P在a端时,电压表示数为Ua=IR'=0.04 A×100 Ω=4 V。滑片P在b端时,电压表短路,即Ub=0。电表连接到电路中会改变电路的连接关系,在分析电路时尤其要注意这一点。
10.解析 探究电流与电阻的关系实验中,要控制电阻两端的电压不变,由题图乙可知,电压U=IR=0.5 A×5 Ω=0.1 A×25 Ω=2.5 V,故电压表示数始终保持2.5 V不变。若将题图乙中A、B两点所对应的电阻RA、RB串联使用,根据串联电路各处的电流相等,通过它们的电流之比IA∶IB=1∶1。
答案 2.5 1∶1
11.解析 从题图可知,热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小。Rt与R是串联,当环境温度升高时,Rt阻值减小,串联电路的总阻值减小,电流表示数增大。电压表测定值电阻R两端电压,由U=IR知,其两端电压增大,电压表示数增大。
答案 增大 增大
12.解析 实验开始时,滑动变阻器对电路起保护作用;在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时,应保持电阻不变;在探究通过导体的电流与导体电阻的关系时,通过调节滑动变阻器从而保持定值电阻两端的电压不变。
答案 保护电路 电阻 保持定值电阻两端的电压不变
13.解析 从题意知,电源电压为4.5 V,电压表测灯泡两端的电压,闭合开关后,电压表示数等于电源电压,说明滑动变阻器接入电路电阻为零,因此滑动变阻器可能移动到阻值最小处,或全部接在金属杆两端了。
答案 滑动变阻器的滑片滑到了最左端(或滑动变阻器接入电路的电阻为零)
14.解析 (1)将电压表与电阻并联,滑动变阻器与电阻串联,已接了下面一个接线柱,可再接上面任意一个接线柱。(2)分析题图丙图像,曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2 V,由此得出结论:电压一定时,导体中的电流与电阻成反比。(3)将5 Ω的电阻更换为10 Ω的电阻接入电路后,定值电阻两端的电压增大,要使电压表的示数不变,应减小电路中的电流,增大滑动变阻器接入电路中的电阻即滑片向A移动,直到电压的示数达到2 V为止。(4)由题图丙知,电路的最小电流I=0.1 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,滑动变阻器两端的电压U滑=U-UR=6 V-2 V=4 V,由I=可得,滑动变阻器接入电路的阻值R滑==40 Ω,则选用变阻器的规格为“50 Ω 1.0 A”。
答案 (1)如图D-C-3所示
图D-C-3
(2)电压一定时,导体中的电流与电阻成反比
(3)A 2
(4)A
15.解析 (1)电压表与电阻并联,电流表串联,图中正好接反;(2)为了保护电路,在连接电路时开关应该处于断开状态,滑动变阻器的滑片应位于最大阻值处,本题中应位于最右端;(3)伏安法测未知电阻的实验原理是R=;(4)①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,当滑片位于最左端时,读出此时电压表的示数,此时电压表的示数等于电源电压,记为U1;②再将滑片移动到最右端时,滑动变阻器全部接入,阻值为R,读出此时电压表的示数,此时电压表的示数等于Rx两端电压,记为U2;此时两电阻串联,滑动变阻器两端的电压UR=U1-U2,通过未知电阻的电流Ix=IR=;③则未知电阻Rx=R。
答案 (1)如图D-C-4所示 (2)断开 右
(3)R= (4)将滑片移动到最右端 R
图D-C-4
16.解析 (1)由题电路图可知,当开关S接a时,定值电阻R0与压敏电阻R2串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量定值电阻R0两端的电压。
此时电路中的电流为I=I0==0.6 A,
电路中的总电阻为R==20 Ω,
则压敏电阻R2此时的阻值为R2=R-R0=20 Ω-18 Ω=2 Ω,
由题表中数据可知,此时密闭容器中的环境气压为1.0×105 Pa,等于密闭容器中的正常环境气压,故密闭容器不漏气。
(2)由题电路图可知,当开关S接b时,定值电阻R0与压敏电阻R1串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量定值电阻R0两端的电压。
此时电路中的总电阻为R'==40 Ω,
则压敏电阻R1此时的阻值为R1=R'-R0=40 Ω-18 Ω=22 Ω,
由题表中数据可知,此时真空室中的环境气压为0.2×105 Pa。
答案 (1)密闭容器不漏气 (2)真空室中的环境气压为0.2×105 Pa
17.解析 由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。
(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两电流表指针的位置相同,所以,电流表A的量程为0~3 A,分度值为0.1 A,干路电流I=1.5 A,电流表A1的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,通过R1的电流I1=0.3 A,因并联电路中各支路两端的电压相等,
由I=可得,电源电压
U=U1=I1R1=0.3 A×30 Ω=9 V。
(2)因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
I2=I-I1=1.5 A-0.3 A=1.2 A。
(3)由题知,用电阻Rx替换电阻R1、R2中的一个,替换前后,只有一个电流表的示数发生了变化;若用Rx替换电阻R1,则电流表A1所在支路的电阻发生变化,电流表A1的示数会发生变化,同时干路电流也会发生变化,即电流表A的示数发生变化,不符合题意,因此只能是用Rx替换电阻R2。
(4)替换后电流表示数减少了0.3 A,则干路电流变为
I'=I-ΔI=1.5 A-0.3 A=1.2 A
根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,此时通过Rx的电流为
Ix=I'-I1=1.2 A-0.3 A=0.9 A
根据I=可得Rx的阻值Rx==10 Ω。
答案 (1)9 V (2)1.2 A (3)R2 (4)10 Ω第十六章测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1.宇宙中有数以10亿计的星系,银河系是无数个星系中的一个,银河系异常巨大,表示银河系的长度单位最方便的是 ( )。
A.千米
B.兆米
C.米
D.光年
2.以下属于二次能源的是( )。
A.电能
B.煤炭
C.太阳能
D.石油
3.下列有关能源和环境保护的说法错误的是( )。
A.太阳能、风能、核能都是可再生能源
B.压缩天然气,简称CNG,是一种清洁燃料,使用这种燃料的汽车,尾气污染较小
C.垃圾分类有助于减少环境污染
D.纯电动汽车的推广有利于保护环境
4.现在有许多村镇安装了“肩扛太阳能电池板,头顶小风扇”的新能源路灯。下列说法正确的是( )。
A.小风扇的作用是为太阳能电池板散热
B.太阳能电池板把太阳能转化成小风扇的机械能
C.这种新能源路灯是集太阳能发电和风力发电为一体的发电用电设备
D.太阳能电池板可以把接收到的太阳能全部转化为电能
5.一百多年来,科学家们一直在微观世界领域不懈地探索着。下列微粒按空间尺度从大到小排列的顺序是( )。
A.分子 夸克 质子 电子
B.分子 原子核 质子 夸克
C.原子核 电子 质子 分子
D.分子 原子 电子 原子核
6.下列事实中,不是近代原子—分子论确立的内容的是( )。
A.多数物质可由其他物质通过化学反应合成,这些物质称为化合物
B.一些物质不能由其他物质通过化学反应合成,称为元素
C.原子是元素不可再分的单元,各种元素的原子相同
D.以上都不是
7.如图16-1为Be的结构示意图,下列是某同学对此结构示意图的几种叙述,正确的是( )。
图16-1
A.Be原子是由4个原子核和4个电子组成的
B.Be的原子核中有5个质子和4个中子
C.Be的原子核内有4个质子,核外有4个电子
D.任何原子的原子核中质子数和电子数都是不相等的
8.(2021·江苏南通中考)关于粒子与宇宙,下列事实与对应的推论正确的是( )。
A.汤姆孙发现电子——原子是可分的
B.星系离地球远去——宇宙正在收缩
C.固体很难被压缩——分子间没有间隙
D.地球绕太阳运动——太阳是宇宙中心
9.关于能源的利用和节能,下列说法正确的是( )。
A.根据能量守恒定律,能源的利用率应该是100%
B.由于能量不会消失,也不会创生,总是守恒的,所以节约能源意义不大
C.节约能源只要提高节能意识就行,与科技进步无关
D.在能源的利用中,总会有一部分能源未被利用而损失掉
10.节约能源是每个公民应尽的义务,日常生活中我们经常会遇见以下行为:①用电器不使用时,及时切断电源,减少待机时间;②利用淘米水浇花;③使用一次性筷子;④用太阳能热水器代替燃气热水器;⑤随意丢弃废旧塑料袋;⑥使用空调时将门窗关好。上述行为中属于节约资源的是( )。
A.②③④⑤
B.①②④⑥
C.①②⑤⑥
D.①②③④
二、填空题(每空2分,共28分)
11.贺州市属于风力资源丰富的地区,有许多由风力发电机组成的“风车田”,风力发电机发电是将风能 (选填“转移”或“转化”)成电能的过程。风能安全清洁,是理想的 (选填“可再生”或“不可再生”)能源之一。
12.(2022·福建中考)2022年5月30日,我国首座潮光互补型光伏电站并网发电,通过光伏发电、潮汐发电实现“日月同辉”。发电站分别把太阳能和月亮潮汐能转化为 。太阳能和潮汐能都属于 能源。
13.原子核在裂变或聚变时释放出巨大的能量,这种能量称为 能。这种能可以用来制造武器也可被和平利用。请举例: 。
14.(2022·贵州黔东南州)2021年10月20日,中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”(EAST)取得重大突破,创造了世界新纪录,在上亿摄氏度的高温状态下,物质呈现等离子态,它们可以被磁场约束,“人造太阳”是氘核和氚核在超高温条件下发生 (选填“裂变”或“聚变”)释放出巨大的核能。太阳能安全、清洁,它属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
15.目前利用太阳能的方式有三种:一是光热转换,比如把水等物质加热,生活中常见的这种转换设备是 ;二是光化转换;三是光电转换,即把太阳能直接转换为 能,实际应用有 电池。
16.太阳能电池能够将太阳能直接转化为电能,从而实现碳的零排放。
(1)太阳能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)小强猜想太阳能电池发电量可能与太阳光照强度、接收太阳光照的面积及接收太阳光照的时间有关,究竟有什么关系呢 为此他进行了如下探究:
探究设计:用太阳能电池给手机电池充电。
所需器材:相同型号的太阳能电池4个,相同型号的手机电池4块(电池电量已耗完),硬纸板1张,手表1块。
实验步骤:
a.用太阳能电池在阳光充足、光照强的地方给手机电池充满电,用时5 h。
b.在与a同一光照强度的地方用另一个太阳能电池给另一块手机电池充电3 h,未能充满。
c.在与a同一光照强度的地方用硬纸板盖住第三个太阳能电池接收面的一半,再给第三块手机电池充电5 h,未能充满。
d.用第四个太阳能电池在背阴处给第四块手机电池充电5 h,未能充满。
根据小强的探究,请回答:
①比较步骤 可以得出光照强度及接收光照时间相同时,太阳能电池发电量随接收光照面积增大而增大。
②比较步骤a和d,可以得出 。
三、综合应用题(每小题16分,共32分)
17.(1)直驱型风力发电机是将风的 能转化成电能的装置。它是利用风力带动风车叶片旋转,使发电机的转子(永磁体)在定子线圈中运动,从而在定子线圈中产生 。
(2)风能作为一种清洁的 (选填“可再生”或“不可再生”)能源,其蕴藏量巨大,比地球上可开发利用的水能大10倍。我国仅陆地上一天的风能就有大约1.8×1016 J,这相当于多少吨热值为3×107 J/kg的煤完全燃烧所放出的热量
18.阅读后,请你结合有关知识回答下列问题。
人们经常可以看到,在沼泽地、污水沟或粪池里,有气泡冒出来,如果我们划着火柴,可把它点燃,这就是自然界天然产生的沼气,沼气是各种有机物质在隔绝空气、适宜的温度和湿度条件下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃性气体。沼气的主要成分是甲烷,约占所产生的各种气体的60%~80%。因而,甲烷细菌是制造沼气的主力部队。甲烷是一种理想的气体燃料,它无色无味,与适量空气混合后即可燃烧。能源科学家告诉我们1 m3 沼气完全燃烧,能产生相当于0.7 kg无烟煤燃烧所提供的热量。
(1)沼气属于哪种能源
(2)若无烟煤热值约为3.4×107 J/kg,则沼气的热值约为多少
第十六章测评
1.D 2.A
3.A 太阳能、风能可以在自然界源源不断地得到,属于可再生能源,而核能所需要的核燃料短时间内是不可再生的,属于不可再生能源,故A错误;压缩天然气是一种清洁燃料,使用这种燃料的汽车,尾气污染相对较小,故B正确;垃圾分类后,有一部分垃圾可回收再利用,有一部分有害物质可得到妥善处理,有助于减少环境污染,故C正确;纯电动汽车对环境的影响较小,具有不产生废气等优点,它的推广有利于保护环境,故D正确。
4.C 小风扇的本质是风力发电机,利用的是电磁感应原理将风能转化为电能;太阳能电池板可以将太阳能直接转化为电能,所以这种新能源路灯是集太阳能发电和风力发电为一体的发电用电设备,故A、B错误,C正确;太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率很低,更不可能把太阳能全部转化为电能,故D错误。
5.B 分子是组成物质的一种微粒,分子又是由原子组成,原子是由位于中心的原子核和不停绕核运动的电子组成的,原子核是由质子和中子组成的,而质子和中子又由夸克组成。则这些微粒的空间尺度大小顺序排列中,只有B正确。
6.C A、B两项内容与原子—分子论内容相符,C项叙述中后一句是错误的,原子是元素不可再分的单元,各种元素的原子是不同的。
7.C Be原子是由1个原子核和4个电子组成的,1个原子中只有1个原子核,A错误;Be的原子核中有4个质子和5个中子,B错误;任何原子的原子核中质子数和核外电子数都是相等的,D错误。
8.A 汤姆孙发现了电子,从而说明了原子是可以再分的,选项A正确;谱线“红移”现象说明星系正在远离我们,宇宙正在膨胀,选项B错误;固体很难被压缩,说明分子之间存在斥力,选项C错误;地球等行星绕太阳转动,太阳是太阳系的中心,不是宇宙的中心,选项D错误。
9.D 能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态,做到没有任何损失,虽遵循能量转化与守恒定律,但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来能量总量相等,所以选项A错;根据能量转化的规律,能量转化时,在遵循能量转化与守恒定律的同时,能量的转化和转移还具有方向性,在利用能源的过程中总会有一部分能量转化成热散失在周围环境中,这些能量虽然还在自然界中,但却无法转化为其他形式的能,因而无法再利用,所以,能量经转化后,可利用的能,只可能减少,不可能增加,因此节能的意义重大,所以选项B错误;同时,只有节能意识是不够的,必须利用科技进步提高能源利用率,不断开发新能源,以满足人类社会可持续发展的需要,所以选项C错。
10.B ①节约电能,②节水,③浪费木柴,④利用取之不尽的太阳能节约了燃气,⑤废旧塑料袋也是一种资源,⑥关好门窗节省电能。
11.解析 发电机发电的过程是其他形式的能转化成电能的过程;风能安全清洁,能源可从自然界不断获得,且可重复利用,因此是可再生能源,是未来的理想能源之一。
答案 转化 可再生
12.解析 发电站分别把太阳能和月亮潮汐能转化为电能。太阳能和潮汐能都属于可再生能源。
答案 电能 可再生
13.解析 核能是原子核内部发生变化时释放出来的能量,有核裂变和核聚变两种方式。对裂变的链式反应若加以控制,使其缓慢平稳地释放出核能的装置就是核反应堆;对裂变的链式反应若不加控制,在极短时间内能放出巨大的核能,像原子弹爆炸。目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核裂变。
答案 核 制造原子弹或建核电站
14.解析 (1)氘核与氚核在超高温下结合成新的原子核,会释放出巨大的核能,这属于核聚变;
(2)太阳能可以源源不断地获得,故它是可再生能源。
答案 聚变 可再生
15.答案 太阳能热水器 电 太阳能
16.解析 太阳是靠核聚变源源不断地释放能量的,太阳能是可再生能源;由题意知,猜想中影响太阳能电池发电量的因素有三个,所以在实验探究的过程中要采用控制变量法,在实验步骤中,a与c是在光照强度和光照时间相同,接收面积不同的情况下进行的,是研究发电量与接收面积大小的关系,根据实验记录结果,可得出光照强度及接收光照时间相同时,太阳能电池发电量随接收光照面积增大而增大;a与d是在光照面积和光照时间相同时,光照强度不同,光照充足时,充满电池所用的时间少,所以得出接收光照面积及接收光照时间相同时,太阳能电池发电量随光照强度的减弱而减小(增强而增大)的结论。
答案 (1)可再生 (2)①a和c(c和a) ②接收光照面积及接收光照时间相同时,太阳能电池发电量随光照强度的减弱而减小(增强而增大)
17.解析 风力发电机是靠风的机械能推动发电机转动,产生电能,是将机械能转化为电能,其原理是利用了电磁感应;风能是可再生能源,一天的风能相当于煤完全燃烧放出的热量,则有Q放=mq=1.8×1016 J,则 m==6×108 kg=6×105 t。
答案 (1)机械(或“动”) 电流 (2)可再生 6×105 t
18.解析 这是一类给定材料信息进行探究作答型题,不仅要仔细阅读材料,还要结合有关知识进行分析作答。沼气可以从自然界中直接获取,应属于一次能源,这种能源现在并没有大面积使用,其发展前景可观,可视为新能源;其热值可以通过和无烟煤提供相当热量的关系求出,同时要注意单位的使用。
(1)沼气属于一次能源或新能源。
(2)1 m3沼气完全燃烧时放出的热量Q相当于0.7 kg无烟煤燃烧提供的热量。
则Q=mq=0.7 kg×3.4×107 J/kg=2.38×107 J,即1 m3沼气完全燃烧时放出2.38×107 J的热量,则沼气的热值为2.38×107 J/m3。
答案 (1)一次能源 (2)2.38×107 J/m3第十三章测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共9小题,每小题3分,共27分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1.如图13-1所示,手电筒中的电流为0.5 A,电源为三节干电池,则该手电筒小灯泡的功率最接近( )。
图13-1
A.0.25 W B.0.75 W
C.2.25 W D.9.00 W
2.“珍爱生命,注意安全”是中学生应具备的基本安全意识。下列关于安全用电的说法正确的是( )。
A.只要不接触高压设备就不会触电
B.使用测电笔时,手指不能接触笔尾金属体
C.电灯的开关可以接在零线和灯泡之间
D.一旦发生触电事故,应先切断电源再进行施救
3.家庭电路及家用电器在设计安装上都考虑到用电安全问题。下列措施中,与安全用电无关的是( )。
A.控制家用电器的开关应安装在火线上
B.连接各户的总开关上安装漏电保护器
C.洗衣机、电冰箱等用电器应使用三脚插头
D.为使用方便安装插座
4.关于电功,下列说法正确的是( )。
A.电流做功的过程,是其他形式的能转化为电能的过程
B.电功表示电流做功的快慢
C.电功的单位只有焦耳
D.电流做功的多少用电能表来测量
5.如图13-2所示,长度、横截面积一样,材料不同的两个长方体电阻串联在电路中,电阻分别为R1=2 Ω、R2=4 Ω,在它们表面涂上厚度一样的蜡,现在闭合开关给它们通电,过一段时间后,我们观察到( )。
图13-2
A.R1上的蜡熔化得快
B.R2上的蜡熔化得快
C.R1、R2上的蜡熔化得一样快
D.无法比较
6.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V,线圈的电阻为2 Ω,线圈中通过的电流为10 A。这台电动机工作1 s消耗的电能为W,产生的热量为Q,则( )。
A.W=3 800 J,Q=200 J
B.W=3 800 J,Q=3 800 J
C.W=7 200 J,Q=200 J
D.W=7 200 J,Q=3 800 J
7.如图13-3所示的家庭电路连接正确,各元件均正常,下列有关说法正确的是( )。
图13-3
A.洗衣机接入三孔插座后电灯与洗衣机是串联的
B.洗衣机接入三孔插座能使洗衣机金属外壳接地
C.闭合开关时,人接触B点或C点都可能引起触电
D.断开开关时,A、B两点都能使测电笔氖管发光
8.假期小明一家出门旅游,出发前家里只有一台额定功率为0.2 kW的冰箱正常工作,其他用电器都已关闭。小明看到家里电能表的示数为2 021.6 kW·h,过了7天小明回家再次查看电能表的示数如图13-4所示。下列有关说法正确的是( )。
图13-4
A.这段时间冰箱消耗的电能是70 kW·h
B.冰箱每天平均工作的时间为1 h
C.冰箱正常工作1 h电能表的转盘转过120转
D.再有其他家电和冰箱一同正常工作时,电能表转盘的转速不变
9.李明同学为了探究“电功率与电阻的关系”,他找来额定电压均为6 V的L1、L2两只灯泡。将两灯串联起来,按照如图13-5所示的电路开始了实验探究,闭合开关后,看见灯L2微微发光,灯L1几乎不发光,则关于两灯的电阻R1和R2,两灯的额定功率P1和P2的大小关系成立的是(不考虑灯丝电阻值随温度的变化)( )。
图13-5
A.R1>R2,P1>P2 B.R1
二、填空题(11、13小题每题6分,其余每空2分,共 22分)
10.甲和乙两灯的额定电压均为6 V,如图13-6是甲、乙两灯的电流随其两端电压变化的曲线。现将两灯串联后接在某一电路中,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,电路的工作电流应为 A,电源电压最大为 V。
图13-6
11.如图13-7为电能表的实物图,小文只让家里的空调单独工作,测出36 s内电能表转盘转过25 r,则空调这段时间内消耗的电能是 J,空调的实际功率为 W。
图13-7
12.在小明家的照明电路中,控制客厅灯的开关应接在 线和灯之间;他用试电笔检测电路操作方法正确的是 图;在使用滚筒洗衣机时,他发现接触金属门手柄会“麻手”,可解决的办法是给洗衣机电路 (选填“加接零线”“加接地线”或“加接空气开关”)。
图13-8
13.如图13-9所示的电路中,L1、L2为两个阻值恒定的灯泡,甲、乙是连接实验室常用电流表或电压表的位置。在甲、乙位置分别接入量程不同的某种电表,只闭合开关S1,两灯均发光,两电表指针偏转角度相同。断开开关S1,在甲、乙位置分别接另一种电表,闭合开关S1和S2,两灯均发光,则此时两电表示数之比为 ,灯泡L1与L2的电功率之比为 。
图13-9
三、作图与实验题(14题5分,15题14分,16题8分,共27分)
14.请将如图13-10所示元件,连接成符合安全用电要求的家庭电路。
图13-10
15.在测定额定电压为3.8 V的小灯泡(电阻大约为10 Ω)额定功率的实验中,小明连接了如图13-11甲所示的电路,其中电源电压为6 V且保持不变。
图13-11
(1)用笔画线代替导线将图13-11甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡逐渐变亮,连线不得交叉)。
(2)在连接电路时,若有A(5 Ω,1 A)、B(10 Ω,0.5 A)和C(10 Ω,0.2 A)三个滑动变阻器可供选择,则应该选择变阻器 (选填“A”“B”或“C”)连入电路,才能保证实验顺利进行。
(3)在实验中,若电压表示数为2 V,为了能测量小灯泡的额定功率,必须将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,当电压表的示数为3.8 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图13-11乙所示,则电路中的电流是 A,小灯泡的额定功率为 W。
(4)小明根据测量小灯泡实际功率的多组实验数据,作出I-U图像如图13-11丙所示。结果发现图像不是直线,这表明通过小灯泡的电流与其两端的电压 (选填“成”或“不成”)正比,这是因为 。
16.物理兴趣小组的同学利用如图13-12所示的器材探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。电阻丝R1和R2分别装在两个密闭的空气盒内,R3固定在盒外,R1=5 Ω,R2=R3=10 Ω。橡胶管将密闭空气盒和装有液体的U形玻璃管相连。
图13-12
(1)用笔画线代替导线将图13-12的实验电路连接完整。
(2)在实验中,观察U形玻璃管中液面高度差的目的是判断 。
(3)在电路连接正确的情况下,通电一段时间,发现其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变,则出现该现象的原因可能是 (写出一种即可)。
四、计算题(每小题12分,共24分)
17.某电热水壶铭牌的部分信息如表8所示。该电热水壶正常工作时,把1 kg水从20 ℃加热到100 ℃用时7 min,已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),求:
表8
型号 ××
额定电压 220 V
额定功率 1 000 W
频率 50 Hz
(1)水吸收的热量;
(2)电热水壶的热效率。
18.(2022·四川资阳中考)近年来,我国家电产业迅猛发展,不仅成为全球家电制造第一大国,而且已成为全球智能家电第一大技术来源国。电饭煲是我国家电产品中的优秀代表之一,据海关统计,去年我国电饭煲出口金额约为进口金额的14倍,中国制造深受全球市场认可。如图13-13所示,图13-13甲为某国产智能电饭煲的外观图,该电饭煲有“快煮”“精煮”“保温”三种基本模式。图13-13乙为该电饭煲的基本原理简化电路图,额定电压U0=220 V;当S1置于a、S2置于d时处于“快煮”模式,电饭煲的额定功率P1=1 210 W;当S1置于a、S2断开时处于“精煮”模式,电饭煲的额定功率P2=484 W;当S1置于b、S2置于c时,处于“保温”模式。
图13-13
(1)求R1的阻值;
(2)小明采用“精煮”模式将饭煮熟用时t=50 min,求该电饭煲一次精煮过程消耗的电能;
(3)求该电饭煲保温模式下的额定功率P3。
第十三章测评
1.C 电源电压U=1.5 V×3=4.5 V,灯泡功率P=UI=4.5 V×0.5 A=2.25 W,故选C。
2.D
3.D 安装插座的目的是方便一些可移动的用电器,如电视、电冰箱、洗衣机等,提供接入电路的电源接口,与安全用电无关,其他三项都是在安装电路中安全用电的基本要求,故正确选项为D。
4.D 电功表示电流做了多少功。消耗了多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能。电流做功的实质是电能转化为其他形式的能。电功的单位不仅有焦耳(J),还有千瓦时(kW·h)等。
5.B 由题图可知,该电路为串联电路;通过两个电阻的电流、通电时间相同,电阻不同,根据焦耳定律可知,电阻越大,产生的热量越多,R1的电阻小于R2的电阻,则R2产生的热量较多,R2上的蜡熔化得快一些,故B正确。
6.A 电动机消耗的电能W=UIt=380 V×10 A×1 s=3 800 J;产生的热量Q=I2Rt=(10 A)2×2 Ω×1 s=200 J。
7.B 在家庭电路中,插座与用电器是并联的,A错误;家用电器的接地线与金属外壳相连,而插座中的接地线与大地相连接,当插头插入插座时,相当于金属外壳与大地相连接,B正确;闭合开关时,用手接触B点能造成触电,而接触C点则不会触电,C错误;断开开关时,B与C均与火线脱离,B点不能使测电笔发光,D错误。
8.C 由题图知,小明回到家时电能表的读数为2 028.6 kW·h,而离开家时电能表的示数为2 021.6 kW·h,则在这7天内所消耗的电能W=2 028.6 kW·h-2 021.6 kW·h=7 kW·h,故A错误;冰箱的电功率为P=200 W=0.2 kW,由W=Pt可得t==35 h,则每天工作的时间为=5 h,故B错误;冰箱正常工作1 h消耗的电能为W'=Pt'=0.2 kW×1 h=0.2 kW·h,电能表的转盘转过0.2 kW·h×600 r/(kW·h)=120 r,故C正确;再有其他家电和冰箱一同正常工作时,总功率增加,则电能表转盘的转速增大,故D错误。
9.D 两灯串联在同一电路中,通过它们的电流相等,从题意可知,L2的亮度大于L1的亮度,可知L2的实际功率大于L1的实际功率,由公式P=I2R可判断,R2>R1;由于两灯的额定电压相等,均为6 V,根据公式P=可判断出,L1灯的额定功率大。
10.解析 由题中图像可看出,两灯正常工作时电流分别为I甲=1 A、I乙=0.5 A,两灯串联后接在某一电路中,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,电路的工作电流应为小电流I乙=0.5 A,这时由题中图像得甲的电压U甲=2 V,乙的电压U乙=6 V,由串联电路电压特点得电源电压最大为U=U甲+U乙=2 V+6 V=8 V。
答案 0.5 8
11.答案 3.6×104 1 000
12.解析 从安全用电角度分析,开关和开关控制的用电器之间应该是串联的,开关必须接在火线和用电器之间。使用试电笔时,笔尖接触被检测的导线,手接触笔尾金属体,氖管发光的是火线,氖管不发光的是零线。洗衣机等家用电器都应使用三孔插座,是由于这些用电器的外壳是金属,金属是导体,当用电器漏电时,会使外壳带电,在使用洗衣机时,接触到金属门手柄会“麻手”,这就说明出现了漏电现象。若接上地线,即便漏电,电流也会通过地线流入大地,从而防止了触电事故的发生,所以可解决的办法是给洗衣机电路加接地线。
答案 火 甲 加接地线
13.解析 由题图可知,只闭合开关S1,两表都是电流表时两灯泡才能发光,此时两电灯并联,甲电流表测总电流,乙电流表测通过L1的电流;由并联电路的电流特点可知,甲电流表示数应大于乙电流表示数,而两电表指针偏转角度相同,说明甲电流表的量程为0~3 A、乙电流表的量程为0~0.6 A,则可知甲电流表示数是乙电流表示数的5倍,设乙表电流为I乙=I,则甲表电流为I甲=5I,则由并联电路的电流特点可知,流过L2中的电流I2=I甲-I乙=5I-I=4I,则可得;并联电路各支路两端的电压相等,则由欧姆定律I=可得。
闭合开关S1和S2,两灯均发光时,由题意可知此时两表都是电压表,此时两灯泡串联,乙电压表测总电压,甲电压表测L1两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,则两灯两端的电压之比为,由串联电路的电压特点可知U乙=U1+U2,U甲=U1,故两电表示数之比为;此时灯泡L1与L2的电功率之比为。
答案 4∶5 4∶1
14.解析 三孔插座的连线要求是“左零右火中接地”,保险丝连接在火线上;对于灯泡的要求是开关控制火线,且螺套顶端接火线。
答案 如图D-C-5所示
图D-C-5
15.解析 (1)滑动变阻器接左下接线柱,灯泡与滑动变阻器串联接入电路,电压表与灯泡并联,估计灯泡正常发光时电路中电流I==0.38 A,故选用0~0.6 A量程。(2)在连接电路时,开关必须断开;估计灯泡正常发光时电路中的电流I=0.38 A,此时滑动变阻器两端电压U滑=U-UL=6 V-3.8 V=2.2 V,由I=得,滑动变阻器接入电路的阻值R滑=≈5.8 Ω>5 Ω,滑动变阻器应选B。(3)电压表示数2 V小于灯泡额定电压3.8 V,由电路图可知,应向A端移动滑动变阻器滑片,使滑动变阻器接入电路的阻值变小,灯泡两端的电压变大,当电压表示数等于灯泡额定电压3.8 V时,灯泡正常发光,电流表选择0~0.6 A量程,每一个大格代表0.2 A,每一个小格代表0.02 A,电流为0.4 A,灯泡的额定功率P=UI=3.8 V×0.4 A=1.52 W。(4)题图线弯曲说明小灯泡的电流与其两端的电压不成正比,即灯泡的电阻值是变化的,不是定值,这是因为灯丝电阻随温度升高而增大,即灯泡两端电压越大,通过灯的电流越大,灯泡的实际功率越大,灯丝温度越高,电阻越大,所以图线不是直线。
答案 (1)如图D-C-6所示 (2)B (3)A 0.4 1.52 (4)不成 灯丝电阻随温度的升高而增大
图D-C-6
16.解析 本实验的原理是通过U形管内液体两液面高度差来反映盒内气体受热膨胀程度,而气体的受热膨胀越大,则反映出电流通过相应盒内的电阻丝做功越多。要探究电热与电阻的关系,应保持通过两电热丝的电流和通电时间相同,故将其串联在电路中,实验过程应保证两盒密封性良好,这样盒内空气受热后,才能使U形管两液面产生高度差,若两液面高度基本不变,则有可能盒子漏气或橡胶管被折起后不通气。
答案 (1)实验电路如图D-C-7所示
图D-C-7
(2)电流通过导体产生热量的多少
(3)空气盒漏气(或橡胶管被折住不通气)
17.解析 (1)水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。
(2)工作时间t=7 min=420 s,电热水壶正常工作7 min消耗的电能
W=Pt=1 000 W×420 s=4.2×105 J
则电热水壶的热效率
η==80%。
答案 (1)3.36×105 J (2)80%
18.解析 (1)由题知,当S1置于a、S2断开时,电阻R2断路,电路中只有电阻R1工作,电饭煲处于“精煮”模式,此时电饭煲的额定功率P2=484 W,根据P=得,电阻R1的阻值为R1==100 Ω。
(2)电饭煲在“精煮”模式下,消耗的电能等于电流通过电饭煲做的功,工作50 min电流做的功为W=P2t=484 W×50×60 s=1.452×106 J。
(3)由题知,当电饭煲处于“快煮”模式时,电阻R1和R2并联,且同时工作,此时的电功率为P1=1 210 W。电饭煲处于“精煮”模式时,电阻R1单独工作的电功率为P2=484 W,根据并联电路的电功率关系得,在“快煮”模式下,电阻R2的功率为P=P1-P2=1 210 W-484 W=726 W,根据P=得,电阻R2的阻值为R2= Ω,当S1置于b、S2置于c时,电阻R1和R2串联,处于“保温”模式,根据串联电路电阻规律得,此时电路中的总电阻为R总=R2+R1= Ω+100 Ω= Ω,则电饭煲保温模式下的额定功率为P3==290.4 W。
答案 (1)100 Ω (2)1.452×106 J (3)290.4 W第十四章测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1.(2021·贵州遵义中考)在我们的日常生活中,磁现象及磁的应用几乎随处可见。下列有关磁的说法正确的是( )。
A.信鸽的飞翔是依靠地磁场进行定向的
B.电动机是根据电磁感应原理制成的
C.物理学家安培首次揭开电与磁的关系
D.发电机工作时将电能转化为机械能
2.下图14-1中能正确表示条形磁铁磁场的磁感线的是( )。
图14-1
3.下列关于磁感线的说法正确的是( )。
A.磁感线分布越密的地方,磁场越弱
B.磁感线是磁场中真实存在的一些曲线,还可以通过实验来模拟
C.磁体周围的磁感线从磁体的S极出发,回到磁体的N极,构成闭合曲线
D.磁感线上某一点的切线方向与放在该点的小磁针静止时S极所指的方向相反
4.下面是演示电磁学原理及其应用的示意图,以下说法正确的是( )。
图14-2
A.利用甲实验的原理可制成丙装置
B.利用乙实验的原理可制成丁装置
C.丙装置可将内能转化为电能
D.丁装置可将机械能转化为电能
5.如图14-3所示,下列情况正确的是( )。
图14-3
6.如图14-4是拍摄机动车辆闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合,压力开关受到机动车的压力会闭合,摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列有关说法正确的是( )。
图14-4
A.机动车只要驶过埋有压力开关的路口,摄像系统就会自动拍摄
B.只有光控开关和压力开关都闭合时,摄像系统才会自动拍摄
C.只要光控开关接收到红光,摄像系统就会自动拍摄
D.若将光控开关和压力开关并联,也能起到相同的作用
7.如图14-5为磁悬浮地球仪,其底座内装有金属线圈,通电后相当于电磁铁,利用通电的金属线圈产生磁场与球体中的磁体相互排斥,从而使地球仪悬浮在空中。底座的工作原理是( )。
图14-5
A.电磁感应
B.电流的磁效应
C.电流的热效应
D.磁场对电流的作用
8.如图14-6所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是( )。
图14-6
A.线圈的机械能转化为电能
B.通过灯泡的电流方向不变
C.通过灯泡的电流大小不变
D.线圈中产生电流的原理是电流磁效应
9.如图14-7表示闭合电路的一部分导体在两异名磁极之间的运动。导体垂直于纸面,小圆圈表示导体横截面,a、b、c、d表示导体运动过程中的四个不同位置,箭头表示导体在相应位置时的运动方向。则关于导体中的感应电流方向,下述结论正确的是( )。
图14-7
A.在位置a和b时方向相同
B.在位置a和c时方向相反
C.在位置b和d时方向相反
D.在位置a和c时方向相同
10.如图14-8所示,磁感线竖直向下,ab棒运动,电流表指针偏转,则( )。
图14-8
A.ab棒可能是竖直向下运动的
B.ab棒可能是水平向左运动的
C.开关断开,电流表指针也会偏转
D.实验说明电路有电流不一定需要电源
二、填空题(每空2分,共26分)
11.信鸽是靠地球的 来导航的。指南针静止时S极指的是地理的 (选填“南方”或“北方”)。
12.如图14-9所示,当导线AB中有 时,导线下方的小磁针会发生偏转,它表明 ,这个现象是 物理学家 首先发现的,实验表明,改变导线中的电流方向,小磁针的偏转方向 ,这说明 。
图14-9
13.如图14-10是汽车启动装置电路简图,当钥匙插入钥匙孔并转动时,电磁铁得到磁性,此时电磁铁上端为 极,触点B与C (选填“接通”或“断开”),汽车启动。
图14-10
14.如图14-11所示的电路中,当开关S拨到a后,电磁铁左端为 极,小磁针静止时,B端是 极;当开关S由a拨到b时,调节滑动变阻器,使电流表的示数仍保持不变,则电磁铁的磁性 (选填“增强”“不变”或“减弱”)。
图14-11
三、作图题(15题4分,16题4分,17题6分,共14分)
15.将图14-12中的电磁铁连入你设计的电路中(在虚线框内完成)。要求:电源电压恒定不变;电路能改变电磁铁磁性的强弱;闭合开关S,小磁针受力静止时,其N、S极如图所示。
图14-12
16.标出小磁针的N、S极及磁感线的方向。
图14-13
17.电路元件如图14-14所示,请按要求设计一个电路:用一个开关S控制A、B两台电动机,开关S接通时,B工作;开关S断开时,A工作。
图14-14
四、实验题(18题8分,19题10分,20题12分,共30分)
18.图14-15甲是法拉第发明的能够产生持续电流的机器——发电机,金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的,金属圆盘在磁极间不断转动,每根导线都在做切割磁感线运动,从而产生持续的电流。某校探究小组仿制了这个发电机装置(如图14-15乙),对影响电流大小的因素进行如下探究:
图14-15
(1)当圆盘转速增大时,电流表指针偏转增大,电流大小跟 有关。
(2)保持圆盘转速不变,换用一个半径更大的金属圆盘,发现电流表指针偏转更大,说明电流大小还跟 有关。
(3)保持圆盘转速不变,换用 ,发现电流表指针偏转更大,说明电流大小跟磁场强弱有关。
19.图14-16中容器内装的是一些铁屑,架上所夹的是一根较长的软铁棒。
图14-16
(1)比较甲、乙两图中的现象可知:当磁极靠近软铁棒时,软铁棒由于被 而显出 。
(2)小明从图乙中拿开条形磁铁,发现软铁棒下端的铁屑纷纷掉下来,这说明软铁棒获得的磁性 (选填“能够”或“不能够”)保持。
(3)小明用形状完全相同的钢棒代替软铁棒重做上述实验,发现当条形磁铁拿开后,铁屑经过较长的时间后才掉下来,这说明钢棒保持磁性的能力比软铁棒 。
(4)小明用形状完全相同的铜棒重做上述实验,发现甲、乙两图实验过程中,铁屑均不能被吸引上来,这说明铜 (选填“是”或“不是”)磁性材料。
20.如图14-17是探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件的实验装置。闭合开关后,导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路。实验观察到的现象如表9所示。
图14-17
表9
实验序号 磁场方向 导体棒ab运动方向 灵敏电流计指针偏转情况
1 向下 向上 不偏转
2 向下 不偏转
3 向左 向右偏
4 向右 向左偏
5 向上 向上 不偏转
6 向下 不偏转
7 向左 向左偏
8 向右 向右偏
(1)实验时通过观察 来判断电路中是否产生感应电流。
(2)由实验可知,闭合电路中的部分导体在磁场中做 运动时,电路中产生感应电流。
(3)比较第4次和第 次实验可知,导体棒运动方向相同时,感应电流的方向与磁场的方向有关。
(4)比较第7次和第8次实验可知 。
第十四章测评
1.A 信鸽是通过辨别地磁场的强弱变化来定向的,选项A正确;电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的,选项B错误;物理学家奥斯特首次揭开电与磁的关系,选项C错误;发电机是利用电磁感应的原理制成的,工作时将机械能转化为电能,选项D错误。
2.C 磁感线是有方向的闭合曲线,磁体周围的磁感线都是从N极出来,回到S极。
3.D 磁感线分布越密的地方,其磁场越强,故A错误;磁感线不是真实存在的,而是一些假想的线,故B错误;在磁体的外部,磁感线从磁体的N极出来,回到S极,在磁体的内部,磁感线是从S极回到N极,故C错误;磁感线上某一点的切线方向与放在该点的小磁针静止时N极所指的方向一致,与S极所指的方向相反,故D正确。
4.D
5.C A中由安培定则判定,线圈上方为N极,由磁极间的相互作用规律可知,A错误;B中由安培定则判定可知,磁场方向应由右指向左,故B错误;D中由安培定则判定,右方为N极,左方为S极,在磁体内部磁感线从S极出发,回到N极,故D错误。
6.B 光控开关和压力开关都闭合时,电磁铁中有电流通过,产生磁性,电磁铁会将衔铁吸下,使摄像系统所在的电路接通,摄像机会对违规车辆进行拍照,故A、C错误,B正确;光控开关和压力开关是相互牵制,相互影响,因此这两个开关只能串联,不能并联,故D错误。
7.B 利用通电的金属线圈产生磁场,是电流的磁效应,因为球体与底座是相互分离的,所以球体与底座之间是相互排斥的,即该悬浮地球仪是利用同名磁极相互排斥的原理制成的,故B正确,A、C、D错误。
8.A
9.B 磁场方向竖直向上,在位置b与d时,导体运动方向与磁感线平行,所以导体在此时没有切割磁感线,导体中无感应电流;在a、c位置时,导体垂直切割磁感线且运动方向相反,故感应电流方向相反。
10.B 闭合电路中部分导体在磁场中做切割磁感线运动,产生感应电流,这个现象为电磁感应现象。A项不是切割磁感线运动;C项开关断开,不是闭合电路;D项电路中ab棒部分相当于电源。
11.答案 磁场 南方
12.解析 当AB中有电流通过时,导线周围会产生磁场,在磁场作用下,小磁针会发生偏转,磁场的方向与电流方向有关,电流方向改变,磁场方向也改变。
答案 电流通过 通电导线周围存在磁场 丹麦 奥斯特 发生改变 电流产生的磁场方向跟电流的方向有关
13.解析 由安培定则可以判断,当钥匙插入钥匙孔并转动时,电磁铁的上端为N极,电磁铁有了磁性,吸引衔铁,触点B与C接通,汽车启动。
答案 N 接通
14.解析 伸出右手握住螺线管,四指弯曲指示电流的方向,大拇指所指的方向即螺线管的左端为电磁铁的N极。据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知,小磁针的A端是N极,B端为S极。在此实验装置中,保持电流不变,将开关S由a换到b,则减少了线圈的匝数,因此通电螺线管的磁性减弱。
答案 N S 减弱
15.解析 在线圈匝数一定的条件下,电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关,要改变电磁铁磁性的强弱,可通过改变电路中电流的大小来实现,而要改变电流的大小,可通过滑动变阻器来实现;由磁极间的相互作用可知,电磁铁的左端是N极、右端是S极,用安培定则判定知,电磁铁线圈正面电流向上,由此可完成电路的设计。
答案 如图D-C-8所示
图D-C-8
16.解析 从题图可知,电流从螺线管右侧流入,左侧流出,用右手握住螺线管,使四指环绕的方向与电流的方向相同,此时拇指所指的一端就是螺线管的N极,即图中螺线管右端为N极,左端为S极。磁感线的方向是:在磁体的周围从N极流出,回到S极。由于螺线管的右端为N极,因此可以确定磁感线的方向是向左的。根据异名磁极相互吸引,则与螺线管左端的S极靠近的是小磁针的N极,则小磁针的右端为S极,左端为N极。
答案 如图D-C-9所示
图D-C-9
17.解析 本题中的A、B两台电动机必须并联在电路中,在电磁铁没有磁性时,a触点接动触点,所以a触点应与电动机A串联;当电磁铁有磁性时,b触点接动触点,这时电动机B工作,所以b触点应与电动机B串联。
答案 如图D-C-10所示
图D-C-10
18.解析 转速增大时,电流表指针偏转增大,说明产生的电流大小与转速有关;半径增大,电流表指针偏转变大,说明电流的大小与切割磁感线的导线的长度有关;要证明电流大小跟磁场强弱有关,必须更换磁铁,从而改变磁性的强弱。
答案 (1)圆盘转速 (2)切割磁感线的导线长度 (3)一个磁性更强的磁铁
19.解析 软铁棒在题图甲中不能吸引铁屑表明它不显示磁性,当磁极靠近时,软铁棒能够吸引铁屑表明此时它显示磁性,比较分析可知,软铁棒的磁性是由于被磁化而显现出来的;当磁铁拿开后,铁屑掉下,不再被吸引,表明软铁棒由于磁化而显示的磁性不能保持;相比之下,钢棒也能被磁化,且能较长时间保持磁性,而铜棒则不能被磁化,即铜不是磁性材料。
答案 (1)磁化 磁性 (2)不能够 (3)强
(4)不是
20.解析 (1)通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否有电流。
(2)由题表格中数据知,若导体向上运动或向下运动时,不切割磁感线,此时电路中没有电流,可得产生感应电流的条件是:闭合电路的部分导体,在磁场中做切割磁感线运动。
(3)由题表格中数据知,第4次和第8次的导体运动方向相同,磁场方向不同,灵敏电流计指针的偏转方向也不同,说明感应电流的方向与磁场的方向有关。
(4)比较第7次和第8次实验可知,磁场方向相同,导体的运动方向不同,灵敏电流计指针的偏转方向不同,说明磁场方向相同时,感应电流的方向与导体运动的方向有关。
答案 (1)灵敏电流计指针是否偏转 (2)切割磁感线 (3)8 (4)磁场方向相同时,感应电流的方向和导体运动的方向有关第十五章测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1.人们把无线电通信所用的电磁波(也叫无线电波)分为几个波段,这是按( )。
A.电磁波的频率分的
B.电磁波的波长分的
C.电磁波的波速分的
D.电磁波的波长和频率分的
2.下列关于移动通信的说法不正确的是( )。
A.有一些移动通信设备之间不需基地台也可以相互联系
B.用手机与另一部手机通话时,必须经过基地台才能实现
C.移动通信无须借助光缆线,可直接使用无线电波(电磁波)联系
D.移动电话不但可以通话,还可以传递图片等
3.2021年5月15日,我国“天问一号”火星探测器稳稳降落在火星的乌托邦平原,探测器经过借助火星大气进行气动减速等一系列减速措施后,再经过反推发动机进行动力减速,距离火星表面100 m时,进入悬停阶段,完成精准避障和缓速下降后抵达火星表面,下列判断错误的是( )。
A.探测器与地面控制系统间靠超声波传递信息
B.探测器减速下降阶段属于做变速运动
C.悬停阶段,探测器相对火星表面是静止的
D.落地后,探测器的影子是光的直线传播形成的
4.某手机网络频率范围是1 920~1 935 MHz,下列说法正确的是( )。
A.1 920 MHz的电磁波波长比1 935 MHz的短
B.1 920 MHz的电磁波不能在没有空气的月球上传播
C.1 920 MHz的电磁波在真空中传播的速度比1 935 MHz 的慢
D.1 920 MHz和1 935 MHz的电磁波在真空中传播的速度相同
5.北斗卫星导航系统是中国自行研制的通信系统,它可在全球范围内全天候地为各类用户提供高精度、高可靠性的定位、导航等服务。该系统在传递信息的过程中主要依靠( )。
A.紫外线
B.电磁波
C.次声波
D.超声波
6.观众在家中选择不同频道观看电视时,实际上是在改变( )。
A.电视台发射的电磁波的波速
B.电视机接收的电磁波的波速
C.电视台发射的电磁波的频率
D.电视机接收的电磁波的频率
7.下列仪器用在电视信号发射过程中的是( )。
A.显像管 B.解调器
C.调谐器 D.摄像机
8.下列关于信息传递的说法正确的是( )。
A.从古至今,世界上只有电磁波能够传递信息
B.固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息的
C.摄像机拍得的物体图像,直接通过发射天线发射传播信息
D.移动通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息
9.光导纤维的主要用途是用来传递信息,进行通信。把要传输的信息变成光信号在光纤中传播,如图15-1所示,那么光在光纤中的传播方式是( )。
图15-1
A.沿着光纤的中轴线直线传播
B.沿着光纤的外壁多次折射传播
C.沿着光纤的内壁多次反射传播
D.沿着光纤螺旋式的曲线传播
10.在下面所列举的电磁波谱大家庭中,频率最高的是( )。
A.无线电波
B.红外线
C.紫外线
D.X射线
二、填空题(每空2分,共30分)
11.电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线等,在真空中传播时,它们的 (选填“频率”“波长”或“波速”)相同。
12.20世纪30年代,一个制玻璃的工人偶然发现:光能沿着长长的玻璃棒传输。于是,科学家试验用拉得很细的玻璃丝来作激光的传输线。人们把那些能够传输光信号的极其纤细的物质称为 。由计算机联成的互联网,在现代生活中正发挥着越来越重要的作用,其中应用电磁波的一个实例是 。
13.通信卫星大多是相对于地球“静止”的 ,从地面上看,它好像悬挂在空中 。在地球周围均匀地配置 颗同步通信卫星,就覆盖了几乎全部地球表面。通过卫星电视,一个地方的突发事件,全世界几乎可以 看到现场的画面。
14.(2022·江苏宿迁)2022年4月21日,长约400 m的复兴号列车成功实现单列速度435 km/h、相对交会时速度870 km/h,创造了高铁动车组列车交会速度世界纪录,如图15-2所示的复兴号列车采用全新流线型车头可以降低运行中受到空气的 ;随车配备的Wi-Fi网络是通过 传递信息实现无线上网的;每两个座位都有一个充电插口,这些充电插口的连接方式是 ;某次列车匀速完全通过长3 200 m的隧道用时40 s,通过隧道的速度为 m/s。
图15-2
15.微波的性质接近于 的性质,大致沿 传播,不能沿地面绕射。卫星通信实质是用 作微波通信的中继站。
16.2023年6月4日神舟十五号返回舱顺利返回地球家园。在返回舱返回时进入大气层前航天员通过 与指挥中心联系。返回舱进入大气层后,部分机械能转化为内能,使返回舱外表温度急剧升高。
三、问答题(每小题5分,共10分)
17.传真是利用无线电波来传送图表、书信、照片的。报纸上印的许多照片都是传真照片。传真示意图如下图所示,请问图15-3甲中是哪个元件把光信号转化为电信号 图15-3乙中又是哪个元件把电信号转化为光信号
图15-3
18.大家对电视都已十分熟悉,可以说每天都离不开,不同电视台占有不同的频道。频道实际上就是预先设计好的频率,每一个频道都有固定的发射(接收)频率,过去的黑白电视只有12个频道,现在发展到90多个预选频道。新型的电视可以自动搜索频道,使每一台节目都有最佳的收视效果。
(1)题中提到的“预先设计好的频率”指的是( )。
A.音频频率
B.视频频率
C.射频频率
D.音频和视频频率
(2)为什么不同的电视台要用不同的频率
(3)电视自动搜台的过程用物理术语来说是一个什么过程
四、实验探究题(每小题10分,共20分)
19.卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用,即把地面站发射的电磁波放大后再返送回另一地面站。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口,地面用户通过地面站出入卫星系统形成链路。同步卫星在赤道上空36 000 km,它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周一致,从地面看上去如同静止不动。三颗相距120°角的卫星就能覆盖整个赤道圆周,故卫星通信用于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1~10 GHz频段,即微波频段。
(1)卫星通信是远距离的无线通信,要从卫星上接收信号必须在地面上设立 。
(2)关于同步卫星,以下说法正确的是( )。
A.同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同
B.同步卫星和月球一样每天绕地球一周
C.同步卫星固定在空中一直不动
D.作为传播微波的中继站,地球上空的同步卫星越多越好
(3)频率为1~10 GHz的微波对应的波长是多少
(4)赤道上地面站发出的信号到达卫星最少需要多长时间
20.小明坐火车到奶奶家。在火车上,他拿出收音机收听广播节目,却发现平常清晰响亮的广播音量变小了,他猜可能是电池没电了,也可能是火车上多了层金属外壳,是金属外壳在起作用,于是他换上新电池,音量依然很小;换乘公共汽车后,小明打开收音机,音量依然很小,到奶奶家后,小明打开收音机,收音机又正常了。小明和他叔叔一块乘坐商业城的电梯时,他叔叔发现性能完好的手机接收不到信号。
(1)分析发生上述现象的可能原因,提出一个猜想。
(2)设计一个实验验证你的猜想。(简述实验方法)
(3)你认为以上现象在生产、生活中可以有哪些方面的应用 请举一个应用的设想。
第十五章测评
1.B
2.C 有些通信设备,像对讲机、军用电台等无须借助基地台,可直接建立联系,A正确;手机与其他手机(或座机)通话时,必须经基地台转接,有些甚至还需经多个基地台转接,B正确;移动通信由一个基地台向另一个基地台传送信号时,需用光缆传播,C不正确;移动电话现在除通话功能外还可以实现收发信息,拍摄、传送图片,接收电视节目和无线上网等功能,D正确。
3.A 火星与地球之间是真空,需要靠电磁波传递信息,故A错误;探测器减速下降阶段,速度发生变化,属于做变速运动,故B正确;悬停时探测器与地面的相对位置不发生变化,即探测器相对于火星是静止的,故C正确;影子是由于光沿直线传播形成的,故D正确。
4.D
5.B 卫星和地面的联系靠电磁波,将图片和声音等信号调制到电磁波上,把电磁波当成载体发射回地面,所以它传递信息利用的是电磁波。超声波与次声波都属于声波,不能在真空中传播,所以不能用于卫星与地面的联系。
6.D 使用电视机遥控器选择不同的频道,实际上是选择不同的频率范围,也就是改变了电视机接收的电磁波的频率,故D正确。
7.D 在电视信号发射过程中,需要将图像转换成电信号,即视频信号,这项工作是由摄像机完成的。
8.D 传递信息的方法有很多。例如古代的篝火、驿马、信鸽等;移动电话、广播和电视都是利用电磁波传递信息的;摄像机拍得的物体图像转化为电信号,加载在高频电磁波上通过天线发射到空中。
9.C
10.D 波长越长、频率越小,电磁波谱按频率顺序由高到低排列大致为:γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。
11.解析 各种电磁波在真空中的传播速度都是3×108 m/s,故波速相同。
答案 波速
12.答案 光导纤维 电子邮件等
13.解析 要正确解答此题,需要知道以下知识点:同步通信卫星在微波通信中的作用;微波的传播速度极大。
答案 同步卫星 静止不动 3 同时
14.解析 复兴号列车采用全新流线型车头,设计成流线型减小了运行中受到的阻力,实现了节能降耗的目的;随车配备的Wi-Fi网络是一种无线网络传输技术,它通过电磁波传递信息;复兴号列车上每两个座位都有一个充电插口,这些充电插口互不影响,连接方式是并联;列车完全通过隧道时的总路程s'=s隧道+s车=3 200 m+400 m=3 600 m,由v=知,v==90 m/s。
答案 阻力 电磁波 并联 90
15.解析 本题考查的是微波的性质,微波波长很短,几乎沿直线传播。微波传播以同步卫星作为中继站。
答案 光 直线 同步卫星
16.答案 电磁波
17.解析 通过调查研究、查阅资料来解决学习中、生活中所出现的问题,是解决问题的一种重要手段,我们要学会借用工具(书籍、网络等),充分发挥各种工具的服务功能。
答案 图甲中是光电管把光信号转化为电信号;图乙中是辉光管把电信号转化为光信号。
18.解析 音频和视频信号的频率低,是不能直接传送到电视用户的,必须将这些信号转化成的电流信号调制到很高频率变化的电流上即射频电流,通过发射机的功率放大,由天线将载有信息的电磁波发射出去。
答案 (1)C (2)如果不同的电视台采用的载波频率相同,电视就会同时收到不同电视台的多个信号,信号重叠,就不能得到清晰的图像和声音。(3)这是一个调谐的过程。
19.解析 地球同步卫星绕地球转动的周期与地球自转的周期相同,它在赤道上空的某地,与地球同步转动。站在地球上观看(以地球本身为参照物),它在空中的位置是固定不动的,所以它可以用作微波中继站。只要有三颗互成120°角的卫星就能覆盖整个赤道圆周。
λ1==0.3 m,λ2==0.03 m。t==0.12 s。
答案 (1)碟形天线 (2)A (3)0.03~0.3 m
(4)0.12 s
20.解析 本题主要考查科学探究能力。(1)分析所给事例的共同点:电磁波进入有金属外壳的空间时,强度会大大减弱,由此可以提出猜想:金属外壳对电磁波有屏蔽作用。(2)要验证猜想,需要一个可以密闭的金属外壳(铁盒、铝盒等)和“显示”电磁波的装置(手机、收音机等)。可以将手机放入一个密闭的铁盒内,观察它是否能正常接收外界信号。(3)由于我们周围的空间充满了各种电磁波,常对某些精密电、磁仪器的正常工作带来影响和干扰。人体经常接收强电磁波的辐射会危害健康。因此可考虑用金属屏蔽电磁波。
答案 (1)金属外壳对电磁波有屏蔽作用。(2)验证方法:将手机设置到响铃状态后放入密闭的金属容器内,试用另一手机呼叫盒内的手机,如果听不到盒内的手机声响,就说明金属容器对电磁波有屏蔽作用。(3)在修建电磁学专用实验室时,可在房子墙体内安装金属网,使室外电磁波对室内的影响大大减弱;为经常接触电磁波的人制作金属防护服等。第十一章测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共8小题,每小题4分,共32分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1.家庭照明、城市亮化、演出舞台等使用了大量的发光二极管作为光源,发光二极管的主要材料是( )。
A.导体 B.半导体
C.超导体 D.绝缘体
2.甲、乙两个轻质泡沫小球用绝缘细线悬挂起来,它们之间的相互作用情况如图11-1所示。下列有关两球带电情况说法正确的是( )。
图11-1
A.两球都带正电
B.两球都带负电
C.若甲带正电,则乙一定带负电
D.若甲带负电,则乙可能不带电
3.在“探究并联电路电流的特点”实验中,实验电路如图11-2甲所示,闭合开关S后,电流表A1、A2示数分别如图11-2乙、丙所示,则通过灯泡L1、L2电流大小的判断正确的是( )。
图11-2
A.L1的电流大于L2的电流
B.L1的电流等于L2的电流
C.L1的电流小于L2的电流
D.无法比较L1、L2的电流大小
4.对如图11-3所示电路的分析,错误的是( )。
图11-3
A.当断开S1、S2,闭合S3时,R1与R2为串联
B.当断开S3,闭合S1、S2时,R1与R2为并联
C.当断开S1,闭合S2、S3时,R1与R2为串联
D.只要同时闭合S1、S3,就会出现短路现象
5.如图11-4是某同学设计的测量R两端的电压和通过R的电流的电路图,其中a、b电表应分别为( )。
图11-4
A.a为电流表,b为电流表
B.a为电压表,b为电压表
C.a为电流表,b为电压表
D.a为电压表,b为电流表
6.关于滑动变阻器的构造,下列说法正确的是( )。
A.瓷筒可以用胶木筒代替
B.接线柱应有两个,有四个接线柱的不能起到变阻器的作用
C.线圈可以用裸导线绕制,也可以用带绝缘漆的铜线绕制
D.滑动变阻器的滑片与线圈接触的地方,绝缘皮不必刮去,以保证线圈导线间的绝缘
7.在探究电路的电流规律实验时用了图11-5中的某个电路,已知R1=R2
8.小明要设计一款电热水壶,能实现自动抽水和加热,且抽水和加热能独立操作。下列符合要求的电路是( )。
图11-6
二、填空题(每空2分,共20分)
9.如图11-7所示,验电器是检测物体是否带 (选填“电”或“磁”)的仪器。用带电体接触验电器的金属球,金属箔就会张开,是因为两个金属箔片带有 (选填“同种”或“异种”)电荷,相互 (选填“吸引”或“排斥”)。
图11-7
10.某款空气净化器的静电除尘方法是使空气中的尘埃带上电荷,尘埃就能被吸附到带电金属网上,则尘埃和金属网应该带 (选填“同种”或“异种”)电荷。为了方便移动这台净化器,在它的下面装上轮子,目的是 (选填“增大”或“减小”)摩擦力。
图11-8
11.如图11-8所示的电路中,当S1、S3断开,S2闭合时,L1与L2 联;当S2断开,S1、S3闭合时,L1与L2 联;若同时闭合S1、S2、S3,则会造成电路 。
图11-9
12.小佑收集了很多材料和长度都相同但粗细不同的铅笔芯。如图11-9是他用身边的器材自制的简易调光灯电路。闭合开关,夹子A向右移动的过程中灯泡亮度应该 (选填“变亮”“变暗”或“不变”);夹子A从最左端移动到最右端的过程中,他发现灯泡亮度变化不明显,他应该调换更 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯来做实验。
三、作图与简答题(13题4分,14题6分,共10分)
13.火车在车厢后面有两间厕所,只有当两间厕所的门都关上时(每扇门的插销相当于一个开关),车厢中的指示牌内的指示灯才会发光,指示牌就会显示“厕所有人”字样,提醒旅客两间厕所内都有人。请你把图11-10中的各元件符号连接成符合上述设计要求的电路图。
图11-10
14.当如图11-11所示的电路接通后,发现电流表A1读数比电流表A2的读数要大一些。原因可能是(要求答出两种不同的原因):
图11-11
(1) ;
(2) 。
四、实验探究题(15题9分,16题9分,共18分)
15.在探究并联电路电流规律的实验中:
(1)为了防止损坏电流表,在不能事先估计电流大小的情况下,应先进行 ,以正确选择电流表或电流表的量程。
(2)小方连接的部分电路如图11-12所示,请你将电路连接完整。
图11-12
(3)小方将以上电路连接完后,闭合开关,调节滑动变阻器,发现灯泡L1和L2发光、电流表A1和A2有示数、电流表A示数为零。则电路故障可能是 。
(4)排除故障,进行实验,小方记录了如下数据。
表5
实验 次数 L1电流 I1/A L2电流 I2/A 干路电 流I/A
1 0.1 0.1 0.2
2 0.3 0.3 0.6
3 0.4 0.4 0.8
分析以上实验数据,小方发现通过两条支路的电流总是相等。为了探究这个发现是否具有普遍性,可以 ,再进行实验。
16.在探究决定电阻大小的因素时,研究小组中甲、乙、丙三位同学做出如下猜想。
甲:导体的电阻与导体的长度有关。
乙:导体的电阻与导体的材料有关。
丙:导体的电阻与导体的横截面积有关。
实验室备有几种电阻丝,参数如表6所示。
表6
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
a 镍铬合金丝 1.0 0.2
b 镍铬合金丝 1.0 0.1
c 镍铬合金丝 0.5 0.1
d 锰铜合金丝 0.5 0.1
如图11-13是为完成探究连接的实验电路。
图11-13
(1)实验中应通过比较 的大小,来比较电阻丝电阻的大小,达到验证猜想的目的。
(2)若要验证乙同学的猜想,则应该选用 (填编号)两根电阻丝进行对比实验。
(3)选用b、c两根电阻丝进行对比实验,是为了验证 同学的猜想。
五、计算题(17题8分,18题12分,共20分)
17.在如图11-14所示的电路中,开关闭合后,电流表A1的示数为1.2 A,电流表A2的示数为0.5 A。求:通过灯泡L1的电流I1和通过灯泡L2的电流I2。
图11-14
18.如图11-15所示,电源电压不变,当S断开时,电压表V1的示数为5 V,电压表V2的示数为7 V;当S闭合时,电压表V1的示数为9 V,电压表V2的示数为5.4 V。求:
图11-15
(1)S断开时,电源电压及每盏灯的电压;
(2)S闭合时,每盏灯的电压。
第十一章测评
1.B 2.D
3.C 读电流表示数时,要首先观察使用的接线柱,确定读上示数还是读下示数,再根据分度值和指针位置,正确读出示数即可。
4.C 当断开S1、S2,闭合S3时,R1与R2为顺次连接,是串联,故选项A正确;当断开S3,闭合S1、S2时,R1与R2为并列连接,是并联,故选项B正确;当断开S1,闭合S2、S3时,电路中只有R1能工作,R2被短路,故选项C错误;只要同时闭合S1、S3,电流从正极流出通过S1、S3直接流入电源负极,形成电源短路,故选项D正确。
5.C 根据题中电路图可知,a串联在电路中,因此a为电流表;b与电阻并联,因此b为电压表,故选C。
6.A 胶木筒也是绝缘体,故可以用它代替瓷筒,A正确;常见的滑动变阻器大都有四个接线柱,只要连接方法正确就能起到变阻的作用,B错误;线圈若用裸导线绕制,则每相邻两圈之间无电阻,起不到变阻的效果,C错误;滑动变阻器是靠改变接线柱与滑片间电阻线的长度来改变电阻的,如果不刮去连接处的绝缘皮,则滑片就不能连入电路,同样也起不到变阻效果,故D错误。
7.B 从题中提供的信息可以看出,三个电流表的示数不相等,故排除串联电路A,因为串联电路中电流处处相等;又由于R1=R2,若此两个电阻并联,则通过它们的电流应相等,因此又排除电路C;从三只电流表示数看,A3表示数最大,且为A1与A2两表的示数之和,故可判断电路B是正确的。
8.A A中电动机M与R并联,且每个开关与一个电路元件串联,抽水和加热互不影响,A正确;B、C中S1控制整个电路,只有闭合S1,M(R)工作时,再闭合S2,R(M)才能工作,B、C错误;D中S1控制整个电路,两用电器串联,只闭合(断开)S1,M和R同时工作(停止工作),再闭合S2,M被短路,M不能工作,只有R工作,D错误。
9.解析 验电器是用来检验物体是否带电的仪器;用带电体接触验电器的金属球时,电荷通过验电器的金属球传给金属杆传给两片金属箔,两片金属箔带同种电荷,同种电荷相互排斥而张开。
答案 电 同种 排斥
10.答案 异种 减小
11.解析 当S1、S3断开,S2闭合时,电流的路径只有一条,Ll、L2是串联。当S2断开,S1、S3闭合时,可以看出L1、L2并列连入电路中,L1、L2是并联。当S1、S2、S3同时闭合时,可以看出导线直接与电源的正、负极连接起来,构成了短路。
答案 串 并 短路
12.解析 闭合开关,夹子A向右移动的过程中,铅笔芯接入电路中的长度变短,电阻减小,电流变大,灯泡变亮;夹子A从最左端移动到最右端的过程中,他发现灯泡亮度变化不明显,说明电流的变化比较小,即电阻变化较小,故应选用电阻较大的铅笔芯,即换用更细的铅笔芯。
答案 变亮 细
13.解析 只有火车上的两个开关都闭合时,指示灯才会发光,说明两个开关串联。
答案 如图D-C-1所示
图D-C-1
14.解析 串联电路中各处电流相等,而题中出现的现象却与上述规律相矛盾,原因何在呢 结合平时实验过程中所出现的现象,仔细分析,敢于质疑,就能分析出原因。
答案 (1)可能是电流表A1和A2都不准确
(2)可能是电路未接通之前,某电流表的指针不在零刻度线处
15.解析 (1)在不能估测被测电流的情况下,可先用大量程进行试触。
(2)电流从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出,如答案图所示。
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,发现灯泡L1和L2发光、电流表A1和A2有示数,这说明支路中没有故障,干路中出现了短路现象,电流表A示数为零,则故障是电流表A短路。
(4)为了使实验结论更具科学性、普遍性,可以更换不同规格的灯泡进行实验。
答案 (1)试触 (2)如图D-C-2所示
图D-C-2
(3)电流表A短路 (4)更换不同规格的灯泡
16.解析 (1)实验中采用了转换法比较电阻大小,电阻表示导体对电流阻碍作用的大小,因此可通过比较电流表示数来比较导体电阻的大小。(2)验证导体的电阻与导体的材料有关时,应控制导体的长度和横截面积不变,编号c、d电阻丝符合。(3)选用b、c两根电阻丝,二者的材料和横截面积相同,长度不同,是验证导体的电阻与导体的长度是否有关,即验证甲同学的猜想。
答案 (1)电流 (2)c、d (3)甲
17.解析 由题图可知L1、L2并联,电流表A1测干路电流,I=1.2 A,电流表A2测L2的电流,即I2=0.5 A,因为在并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和,所以流过L1的电流I1=I-I2=1.2 A-0.5 A=0.7 A。
答案 0.7 A 0.5 A
18.解析 (1)当开关S断开时,电压表V1测L1、L2两端电压,电压表V2测L1、L3两端电压;当开关S闭合时,V1测电源电压,故电源电压为 9 V,可求得三盏灯泡的电压分别为U1=3 V,U2=2 V,U3=4 V。(2)当开关S闭合时,电压表V2测L1两端电压,故L1两端电压为5.4 V,又知电源电压为9 V,则L2两端电压为3.6 V;因为L3被短路,故L3两端电压为0。
答案 (1)电源电压为9 V,三盏灯的电压分别为U1=3 V,U2=2 V,U3=4 V。
(2)三盏灯的电压分别为U1'=5.4 V,U2'=3.6 V,U3'=0。第十章测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1.下列有关机械能的说法正确的是( )。
A.只要有力对物体做功,物体的机械能就改变
B.在平衡力作用下运动的木块的动能变大
C.推出的铅球在下落过程中增加的动能是由重力势能转化来的
D.如果物体通过的路程与所用时间的比值不变,则物体的机械能不变
2.(2021·山东淄博中考)暑假期间,小雨家驾驶汽车去海边游玩。下列说法正确的是( )。
A.汽车前进的动力,由内燃机的压缩冲程提供
B.在海边闻到浓浓的海腥味,这是扩散现象
C.海滩的沙子热得烫脚,是通过做功的方式增加沙子的内能
D.海滩的沙子热得烫脚而海水却很清凉,是因为海水的比热容小
3.对下列常见现象的分析,合理的是( )。
A.摩擦生热,是通过做功的方式改变内能
B.围火取暖,是通过做功的方式改变内能
C.雾霾弥漫,是因为分子在不停地运动
D.雪花纷飞,是因为分子之间有排斥力作用
4.关于分子,下列认识正确的是( )。
A.红墨水在水中散开说明分子间有斥力
B.吸盘能牢牢吸在玻璃上,说明分子间存在引力
C.尘土飞扬,说明分子在不停地运动
D.糖在热水中溶解得快,说明温度越高,分子的热运动越剧烈
5.电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动公交车等已广泛应用于现代生活中,它们都是利用电动机工作的,电动机工作过程中能量转化情况主要是( )。
A.电能转化成热能
B.电能转化成机械能
C.机械能转化成电能
D.太阳能转化成机械能
6.依据表1中的数据,下列说法正确的是( )。
表1
物质 比热容c/[J·(kg·℃)-1]
水 4.2×103
煤油 2.1×103
砂石 约0.92×103
A.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容变小
B.水和砂石放出相等热量,水的温度降低得较多
C.水的比热容表示水的温度升高1 ℃吸收的热量是4.2×103 J
D.质量、温度相等的水和煤油,吸收相等热量,煤油温度升高得较多
7.汽油机是由四个冲程不断循环而工作的,图10-1中表示机械能转化为内能的冲程是( )。
图10-1
8.(2022·河北中考)2022年5月14日,一架国产C919大飞机(如图10-2所示)从浦东机场起飞,经过三个多小时的飞行后安全降落,这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是( )
图10-2
A.飞机在升空过程中,飞行员的重力势能逐渐增大
B.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞行员的动能一直保持不变
C.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞机的机械能一直保持不变
D.飞机降落后,在水平跑道上滑行过程中,飞机的动能转化为重力势能
9.用两个相同的电热器分别给质量相同的水和某种液体加热,每隔1 min记录一次数据,如表2所示,则该液体的比热容为( )。
表2
加热时间/ min 0 1 2
水的温度/℃ 20 26 32
液体的温度/℃ 20 34 48
A.0.9×103 J/(kg·℃)
B.1.8×103 J/(kg·℃)
C.3.6×103 J/(kg·℃)
D.1.2×103 J/(kg·℃)
10.如图10-3是一物理兴趣小组自制的火箭,他们在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔,把电火花发生器紧紧塞进孔中,实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒,按动电火花发生器的按钮,点燃瓶内酒精后,纸筒即刻飞出。关于此实验分析正确的是( )。
图10-3
A.酒精无法完全燃烧,所以热值变小
B.酒精燃烧是电能转化成了内能
C.燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减小
二、填空题(每空2分,共30分)
11.坐进新汽车里,我们常常会闻到一股刺鼻的气味,这种气味主要来自各种装饰材料中的有害物质,这种现象说明车内有害物质的分子处于 运动之中。汽车在烈日的曝晒下,这种运动会 (选填“加剧”或“减缓”),在太阳曝晒过程中,车内空气的内能是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变的。
12.如图10-4所示,捻动滚摆的轴使它升高后释放,可以观察到滚摆沿着悬线向下运动,此过程中,它的 能减小, 能增加。滚摆到最低点后又上升,每次上升的高度逐渐减小,这说明滚摆具有的机械能 (选填“减小”“增大”或“不变”)。
图10-4
13.将一瓶质量为0.5 kg、温度为25 ℃的纯净水放入冰箱,一段时间后纯净水的温度降低到5 ℃,则这瓶纯净水的内能减少了 J,这是通过 的方式改变了水的内能〔水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)〕。
14.一台单缸四冲程汽油机的转速为3 000 r/min,则1 s内汽油机对外做功 次,活塞往复运动 次。
15.(2022·四川泸州中考)北京时间2022年4月16日9时56分,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆。在返回舱急速下降的过程中,它的重力势能 (选填“增加”“不变”或“减少”);返回舱进入大气层时与空气摩擦,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变了它的内能;在着陆场我们看到鲜艳的五星红旗迎风飘扬,是因为红旗 (选填“吸收”或“反射”)了红光。
16.利用先进工艺和科学方法,可以使垃圾变废为宝。若从1 t垃圾中能提炼出140 kg燃料油,燃料油的热值为4.5×107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为 J,这些热量可以使 kg的水温度升高50 ℃。〔水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)〕
三、实验探究题(17题6分,18题6分,19题8分,共20分)
17.某物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想:弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。
图10-5
他们的实验装置如图10-5所示,把弹簧放在水平面上,其左端固定在墙上,AO等于弹簧原长,水平面O点左侧光滑,右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点,然后由静止释放,当物体M运动到O点与弹簧分开,最终运动到Q点静止。
(1)弹簧弹性势能的大小是通过 来衡量的。
(2)探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系,应该选用 (选填“相同”或“不同”)弹簧进行实验,并先后改变 之间的距离,测出OQ的距离,重复实验,测量多组数据并记录。
(3)兴趣小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中,他们运用到了转换法和 两种物理思想方法。
18.某同学在学习了热传递可以改变内能后,为了探究其他改变内能的方法,他在广口瓶内装入一些细沙,用带孔的软木塞堵住瓶口,并在木塞的小孔中插入一支温度计,如图10-6所示。然后用干燥的厚棉布裹住广口瓶,用力迅速上下摇动瓶内细沙。
图10-6
(1)你猜想该同学观察到温度计的示数将会 (选填“升高”“不变”或“降低”)。
(2)这一实验有力地证明了 也可以改变物体的内能。
(3)用干燥的厚棉布裹住广口瓶的目的是 。
19.为研究物质的某种特性,小明选取水、煤油两种物质做实验,表3记录了实验测量的数据以及老师帮助小明求得的有关数据。
表3
物质 质量m/kg 初温t0/℃ 末温t/℃ 升高温度(t-t0)/℃ 吸收热量Q/J
水 0.05 10 15 5 1 050
0.05 10 20 10 2 100
0.10 10 20 10 4 200
煤油 0.05 12 17 5 525
0.05 12 22 10 1 050
0.10 12 22 10 2 100
请你根据表格中的内容进行分析。
(1)可初步得出的结论是(答出两点即可):
① ;
② 。
(2)为了进一步描述物质的这一特性,你认为表格内项目栏中应增添的一项内容是 。
四、计算题(20题8分,21题12分,共20分)
20.吃早饭的时候,妈妈用热水给小雪加热质量为250 g的袋装牛奶,为了使这袋牛奶的温度由12 ℃升高到42 ℃,妈妈至少要用多少60 ℃的热水 〔水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),设该牛奶的比热容为2.5×103 J/(kg·℃),不计热量损失〕
21.表4是某品牌小轿车的一些技术参数,其中排气量是指发动机汽缸的工作容积,一般情况下,发动机的排气量越大,功率越大;空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比;汽油的热值表示每千克汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107 J。当该发动机以最大功率工作时,汽缸内汽油和空气的混合密度为1.35 kg/m3,1 min内高温高压的燃气推动活塞做功2 600次。
表4
车型 某品牌轿车
排气量 1.8 L
最大功率 75 kW
空燃比 14∶1
汽油的热值 4.6×107 J/kg
请你计算发动机在最大功率工作时:
(1)1 min内做的有用功;
(2)做功一次消耗汽油的质量;
(3)发动机的效率。
第十章测评
1.C 有力对物体做功,物体的机械能可能增大,可能减小,也可能不变,选项A错误;在平衡力作用下,木块做匀速直线运动,其动能大小不变,选项B错误;推出的铅球在下落过程中,重力势能减小,一部分转化为动能,一部分转化为内能,故选项C正确;如果物体通过的路程与所用时间的比值不变,其动能不变,机械能不一定不变,选项D错误。
2.B 汽车的做功冲程将内能转化为机械能,为汽车提供动力,选项A错误。在海边闻到浓浓的海腥味,是因为分子在不停地运动着,属于扩散现象,选项B正确。海滩的沙子热得烫脚,是通过热传递的方式增加沙子的内能的,选项C错误。海水的比热容比沙子的比热容大,同样受热的情况下,水的温度变化比沙小,因此海滩的沙子热得烫脚而海水却很清凉,选项D错误。
3.A 摩擦生热,即克服摩擦力做功产生内能,是通过做功改变内能,故A正确;围火取暖,是通过热传递的方式改变内能,故B错误;雾霾弥漫中的雾霾不是分子,故不能说明分子在不停地运动,故C错误;雪花纷飞中的雪花不是分子,不能说明分子之间有排斥力作用,故D错误。
4.D
5.B 电动机工作时消耗电能对外做功,将电能转化成机械能,故B正确。
6.D 比热容是物质的一种特性,与质量无关,一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容不变,故A错误;由Δt=可知,物体降低的温度还与质量有关,质量未知不能比较降低的温度,故B错误;水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),表示质量1 kg的水温度升高1 ℃吸收的热量是4.2×103 J,故C错误;由Q吸=cmΔt可知,水和煤油的质量、吸收热量相等,由于煤油的比热容小,温度升高得较多,故D正确。
7.A 从题图可以看出:A图中,活塞向上运动,进气门、排气门都关闭,所以是压缩冲程,是机械能转化为内能;B图中,活塞向上运动,进气门关闭、排气门打开,是排气冲程;C图中,进气门、排气门都关闭,活塞向下运动,火花塞发出电火花,内能转化为机械能,所以是做功冲程;D图中,活塞向下运动,进气门打开、排气门关闭,所以是吸气冲程,故选项A正确。
8.A 飞机在升空过程中,飞行员的质量不变,高度变大,重力势能逐渐增大,故A正确;飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞行员的质量不变,速度发生了变化,动能发生了变化,故B错误;飞机从起飞到安全降落的整个过程中,机械能初态和末态都为零,但中间状态不为零,故C错误;飞机降落后,在水平跑道上滑行过程中,飞机的质量不变,高度不变,重力势能不变,速度变小,动能减小,不是动能转化为重力势能,故D错误。
9.B 加热2 min,水吸收的热量为Q吸水=c水m(t水-t0),液体吸收的热量为Q吸液=c液m(t液-t0)。用相同的加热器加热相同的时间,水和液体吸收的热量相同,则c液=c水=×4.2×103 J/(kg· ℃)=1.8×103 J/(kg·℃)。
10.D 热值是燃料的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃烧的情况无关,所以酒精不完全燃烧时热值是不变的,故A错误;燃料本身具有化学能,因此酒精燃烧时将化学能转化为内能,故B错误;燃气推动纸筒飞出的过程中,内能转化为机械能,与内燃机做功冲程的能量转化相同,故C错误;纸筒飞出时,瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能,则瓶内气体的内能减小,故D正确。
11.解析 坐进新汽车里会闻到一股刺鼻的气味,说明车内有害物质的分子处于永不停息的无规则运动之中。汽车在烈日的曝晒下,温度升高,有害物质的分子运动会加剧。车内空气吸收热量,温度升高,内能增大,是通过热传递的方式使空气内能增加的。
答案 永不停息的无规则 加剧 热传递
12.解析 滚摆沿着悬线向下运动的过程中,其高度减小,所以重力势能减小,速度越来越大,动能增加。滚摆到最低点后又上升,每次上升的高度逐渐减小,这说明滚摆具有的机械能减小。
答案 重力势 动 减小
13.解析 水放出的热量Q放=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(25 ℃-5 ℃)=4.2×104 J;这是通过热传递的方式改变水的内能的。
答案 4.2×104 热传递
14.解析 汽油机转速为3 000 r/min=50 r/s,说明1 s飞轮转过50 r,因为飞轮转2 r,活塞往复运动2次,对外做功1次,所以飞轮转50 r,活塞往复运动50次,对外做功25次。
答案 25 50
15.解析 飞船返回舱进入大气层急速下降过程中,返回舱的质量不变,高度变小,重力势能变小;返回舱高速运动过程中,与空气摩擦而温度急剧升高,这是以做功的方式改变返回舱的内能;我们看到五星红旗,是因为红旗反射红光。
答案 减少 做功 反射
16.解析 完全燃烧140 kg这种燃料油放出的热量Q放=mq=140 kg×4.5×107 J/kg=6.3×109 J,由题知,水吸收的热量Q吸=Q放=6.3×109 J,由Q=cmΔt可得,m==30 000 kg。
答案 6.3×109 30 000
17.解析 (1)实验中弹性势能的大小是通过物体M被弹出的距离来间接反映的,这用到了转换法。(2)探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系,必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同(即相同的弹簧),改变弹簧长度变化量,即AP间的距离;弹性势能通过物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现,所以必须测出OQ间的距离;为了使结论具有普遍性,应改变弹簧长度变化量,即AP间的距离,多测几组数据。(3)通过以上分析可以看出,本实验通过经弹簧推动的物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现弹性势能的大小,用到了转换法;同时,探究与多个量的关系时,还用到了控制变量法。
答案 (1)物体M被弹出的距离
(2)相同 AP
(3)控制变量法
18.解析 本题探究做功改变物体的内能。由于改变物体内能的因素有做功和热传递,为防止其他因素影响实验结果,应采用控制变量法。
答案 (1)升高
(2)做功
(3)防止手与瓶之间的热传递,避免热传递这一因素影响实验结果
19.解析 寻找题表中测量数据的规律,要用控制变量法,根据题表中内容可知,是两种不同物质水和煤油,题表中数据显示:有的质量相同,有的升高的温度相同,有的吸收的热量相同,所以同种物质质量相同时,吸收的热量与升高的温度成正比;同种物质升高相同温度时,吸收的热量与质量成正比;相同质量的不同种物质,升高相同温度时,吸收的热量不同。研究物质的某种特性,应测量单位质量的某种物质温度升高1 ℃吸收的热量。
答案 (1)①相同质量的同种物质,吸收的热量与升高的温度成正比 ②相同质量的不同物质,升高相同的温度吸收的热量不同(或同种物质,升高相同的温度,吸收的热量与质量成正比)
(2)吸收热量与物质的质量和温度变化量乘积的比
20.解析 牛奶的质量m1=250 g=0.25 kg
牛奶的初温t1=12 ℃
牛奶的比热容c1=2.5×103 J/(kg·℃)
水的初温t2=60 ℃
水的比热容c2=4.2×103 J/(kg·℃)
两者最终达到的共同温度为t=42 ℃
牛奶升温吸收的热量
Q吸=c1m1(t-t1)=2.5×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(42 ℃-12 ℃)=18 750 J
热水由60 ℃降低到42 ℃放出的热量
Q放=c2m2(t2-t)
在不计热量损失的情况下Q放=Q吸,所以
m2=
=
=0.248 kg。
答案 0.248 kg
21.解析 (1)1 min内做的有用功
W=Pt=75×103 W×60 s=4.5×106 J。
(2)做功一次消耗汽油的质量m=ρV=1.35 kg/m3×1.8×10-3 m3×=1.62×10-4 kg。
(3)1 min内汽油完全燃烧释放的热量
Q=1.62×10-4 kg×4.6×107 J/kg×2 600=1.94×107 J
发动机的效率
η=×100%=23.2%。
答案 (1)4.5×106 J (2)1.62×10-4 kg (3)23.2%
