湖南省湘潭市2023-2024学年九年级上学期期末物理试卷(解析版)
一、单项选择题（本大题共12小题，每小题3分，共36分。请把答案填涂在答题卡上。）
1．（3分）下列数据最接近生活实际的是（ ）
A．人体允许的安全电压为220V
B．家用电视机的功率约为110kW
C．教室里一台空调的电流大约为6A
D．物理实验室中一根导线的电阻约为1kΩ
2．（3分）通常情况下属于绝缘体的是（ ）
A．塑料尺 B．铅笔芯 C．铜钥匙 D．钢勺
3．（3分）两电阻丝串联接入电路，已知R1：R2＝1：2，通电相同时间后，R1、R2产生的热量之比为（ ）
A．1：4 B．1：2 C．4：1 D．2：1
4．（3分）下列事例中，通过做功的方式改变内能的是（ ）
A．燃气烧水 B．暖手袋暖手
C．钻木取火 D．哈气取暖
5．（3分）如图所示是“静电章鱼”实验，将用毛皮摩擦过的塑料细丝抛向空中，并将用毛皮摩擦过的塑料棒放置在塑料细丝下方，且在空中悬浮起来。关于此实验，下列说法正确的是（ ）
A．塑料细丝悬浮是因为异种电荷相互吸引
B．毛皮与塑料细丝摩擦后，只有塑料细丝带电
C．毛皮与塑料棒摩擦，塑料棒失去电子带负电
D．“章鱼触手”张开是因为塑料细丝之间带同种电荷相互排斥
6．（3分）2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，此次任务将进一步巩固中国在航天领域的地位（ ）
A．燃料燃烧的过程，是将内能转化为化学能
B．火箭发动机是一种比柴油机效率更高的热机
C．火箭在向上推进过程中与空气摩擦生热，内能不变
D．火箭外壳一般选用高强铝合金是因为它密度大，便于减轻自重
7．（3分）如图为四冲程汽油机工作过程中各冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（ ）
A． B．
C． D．
8．（3分）以下不是利用电流热效应工作的家用电器是（ ）
A．电风扇 B．电饭煲 C．电烤炉 D．电热水器
9．（3分）为防止超载或电动车进入而造成电梯安全事故，某小区在电梯内安装了管控系统：当检测到电梯超载或监控到电动车进入电梯时，电动机都不工作使电梯停止运行1将断开，电动车进入时开关S2将断开，则符合上述要求的电路示意图是（ ）
A． B．
C． D．
10．（3分）闭合电路中甲、乙两盏灯泡的功率分别为40W和100W，则电流通过两灯时（ ）
A．甲做功快 B．乙做功快 C．甲做功少 D．乙做功少
11．（3分）2023年10月1日，中国电磁弹射微重力实验装置开始首批实验，电磁弹射就是采用电磁的作用来推动被弹射的物体向外运动。下列装置中应用的原理与其相同的是（ ）
A． B．
C． D．
12．（3分）如图甲所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，两个电阻的“U﹣I”关系图像如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）
A．电源电压为4V
B．定值电阻R1的阻值为20Ω
C．此电路的最小总功率为1.8W
D．滑动变阻器的最大功率为0.9W
二、填空题（本大题每空2分，共18分。请把答案填在答题卡上。）
13．（4分）用热水泡茶时，茶水散发出阵阵清香，这属于 现象，茶水温度越高，分子的无规则运动越 （选填“剧烈”或“缓慢”）。
14．（4分）磁悬浮列车是利用同名磁极相互 的原理来实现悬浮的；磁感线是一种假想的线，但磁场是真实存在的，任何一点的 方向表示该点磁场的方向。
15．（4分）如图所示电路中，电源电压为3V，开关闭合时，灯泡L2两端的电压为 V；开关断开时，电压表示数为 V。
16．（6分）小可发现家中电能表如图所示，此时电能表的示数为 kW h。她关闭其他用电器，只让电热水壶单独接入家庭电路中，工作6min，消耗电能是 kW h；则该电热水壶消耗的电功率为 W。
三、实验、探究题（本大题每空2分，连线2分，共28分。请把答案填在答题卡上。）
17．（4分）如图甲所示，用相同的酒精灯同时给质量相等的水和煤油加热，探究水和煤油的吸热能力。
（1）加热10min，水吸收的热量 煤油吸收的热量；
（2）根据实验数据，作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像如图乙。由图可知，煤油的比热容 水的比热容（两空均选填“大于”“小于”或“等于”）。
18．（8分）在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示电路。
（1）闭合开关，图中电磁铁乙的下端为 极；
（2）由图可知，电磁铁线圈匝数越 ，磁性越强；
（3）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 （选填“增加”或“减少”），说明电磁铁磁性强弱与 大小有关。
19．（6分）在“探究影响电阻大小的因素”实验中，某实验小组同学利用如图所示的电路分别对“导体电阻跟它的材料、长度、横截面积有关”的猜想进行实验验证。实验中使用4根电阻丝，其规格、材料如表所示。
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2 电流大小/A
a 锰铜合金 0.5 0.8 0.40
b 镍铬合金 0.5 0.8 0.32
c 镍铬合金 0.5 0.4 0.16
d 镍铬合金 1.0 0.4 0.08
（1）实验中通过观察电流表的示数来比较电阻的大小，此过程用到的研究方法是 。
（2）分别将 两根合金丝接入电路，可初步探究出的结论是：其他条件一定时，导体的电阻大小与横截面积有关。
（3）分别将c、d两根合金丝接入电路，可初步探究出的结论是：其他条件一定时，导体的电阻大小与 有关。
20．（10分）小明用甲图所示器材，测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
（1）用笔画线代替导线，请将图中所示器材连接成正确测量的完整电路；
（2）小明在连接电路时，开关应处于 （选填“闭合”或“断开”）状态；
（3）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表没有示数。产生故障的原因可能是灯泡 ；
（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V，则小灯泡的额定功率为 W；
（5）小明又设计了如图丙所示的电路，测量额定电压为U额的小灯泡正常工作时的电阻，已知定值电阻的阻值为R0，电源电压恒定不变。
①闭合开关S、S2，断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；
②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录电流表的示数为I；
③小灯泡正常发光时电阻表达式为：R＝ （用U额、R0和I表示）。
四、综合题（本大题共18分。解答部分请写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤。）
21．（8分）对垃圾进行合理分类利用，可以变废为宝，不能直接回收利用的部分可以焚烧发电。据调查，已知q标准煤＝4.6×107J/kg，求：
（1）2kg标准煤完全燃烧放出的热量是 J，
（2）发电所用垃圾的热值是多少J/kg？
（3）若利用焚烧10kg垃圾发的电，刚好能使一个600W的用电器工作10h（不计其他损耗），则该垃圾焚烧电厂的发电效率是多少？
22．（10分）臭氧常用于对食品车间等位置进行无人密闭消毒，消毒30分钟后，最终分解为氧气，但因其有强氧化作用，消毒时浓度不宜过高。某兴趣小组设计了一个简易臭氧检测仪（电压表模拟臭氧浓度显示），其电路原理如甲图所示。电源电压恒为3V，R0为定值电阻，臭氧检测传感器Rc的阻值随臭氧浓度μ的变化关系如丙图所示，已知R0＝10Ω。则：
（1）由丙图可知R0的阻值随臭氧浓度的增大而 ；当臭氧浓度为0时，电压表的示数为 V；
（2）若车间消毒标准如下：ρ＜1.5ppm为不合格，1.5ppm≤ρ＜3ppm为合格，ρ≥3ppm为超标。某次消毒时对臭氧的浓度进行检测时，请通过计算判断该次消毒为不合格、合格还是超标。
（3）若更换一个定值电阻R0，使电压表上1.0V刻度位置对应为臭氧浓度为0的刻度，则当臭氧浓度为0.75ppm时，整个电路的电功率为多少？
参考答案与试题解析
一、单项选择题（本大题共12小题，每小题3分，共36分。请把答案填涂在答题卡上。）
1．（3分）下列数据最接近生活实际的是（ ）
A．人体允许的安全电压为220V
B．家用电视机的功率约为110kW
C．教室里一台空调的电流大约为6A
D．物理实验室中一根导线的电阻约为1kΩ
【分析】新课程标准要求我们能根据日常经验或自然现象粗略估测一些物理量。例如：长度、质量、时间、温度、力、速度、电功率、电流、电压等。解答估测选择题的方法：利用生活中我们熟悉的一些数据作为根据，进行单位换算，有时要利用基本公式求未知物理量。
【解答】解：A、对人体的安全电压不高于36V；
B、家用电视机的功率约为200W；
C、教室里一台空调的电流大约为6A；
D、物理实验室中一根导线的电阻约为0.01Ω。
故选：C。
【点评】本题考查了对电压、电功率、电流、电阻的估测，注重理论与实际差异的应变能力的培养，体现新课程的基本理念。
2．（3分）通常情况下属于绝缘体的是（ ）
A．塑料尺 B．铅笔芯 C．铜钥匙 D．钢勺
【分析】容易导电的物体是导体，不容易导电的物体是绝缘体，导电能力介于导体的绝缘体之间的是半导体，根据常见的导体和绝缘体进行判断。
【解答】解：铅笔芯、铜钥匙，所以在通常情况下都属于导体，所以它是绝缘体。
故选：A。
【点评】本题考查了导体和绝缘体的概念。对于常见的导体和绝缘体可以联系它们在日常生活和工业生产中的应用来记忆，不要死记硬背。如塑料，橡胶，陶瓷等常用来制作用电器的外壳，以防止触电，它们都是绝缘体；而电线芯用金属来做，因为金属容易导电，是导体，酸碱盐的水溶液都是导体。
3．（3分）两电阻丝串联接入电路，已知R1：R2＝1：2，通电相同时间后，R1、R2产生的热量之比为（ ）
A．1：4 B．1：2 C．4：1 D．2：1
【分析】根据串联电路的特点和焦耳定律分析解答。
【解答】解：将电阻丝R1、R2串联在电路中，根据串联电路的电流特点可知6、R2的电流相等，
通电相同时间后，R1、R2产生的热量之比：Q1：Q2＝I2R1t：I2R8t＝R1：R2＝4：2。
故选：B。
【点评】本题考查串联电路的特点和焦耳定律的应用，难度不大。
4．（3分）下列事例中，通过做功的方式改变内能的是（ ）
A．燃气烧水 B．暖手袋暖手
C．钻木取火 D．哈气取暖
【分析】改变内能的两种方式，做功和热传递；热传递是能量的转移过程，做功是能量的转化。
【解答】解：ABD、燃气烧水，故ABD不符合题意；
C、钻木取火是通过做功的方式来改变物体内能。
故选：C。
【点评】本题主要考查了改变内能的方式，解题关键是掌握改变内能的两种方式，做功和热传递，注意区分两者不同。
5．（3分）如图所示是“静电章鱼”实验，将用毛皮摩擦过的塑料细丝抛向空中，并将用毛皮摩擦过的塑料棒放置在塑料细丝下方，且在空中悬浮起来。关于此实验，下列说法正确的是（ ）
A．塑料细丝悬浮是因为异种电荷相互吸引
B．毛皮与塑料细丝摩擦后，只有塑料细丝带电
C．毛皮与塑料棒摩擦，塑料棒失去电子带负电
D．“章鱼触手”张开是因为塑料细丝之间带同种电荷相互排斥
【分析】电荷间的作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
【解答】解：A.塑料细丝像章鱼一样张开了“触手”且在空中悬浮起来，这说明橡胶棒与塑料丝带上了同种电荷相互排斥；
B.毛皮和塑料细丝摩擦后，一个失去电子带正电，因此B错误；
C.物体带负电是因为得到电子，毛皮与塑料棒摩擦，因此C错误；
D.张开是相互排斥的表现，因此塑料细丝之间带了同种电荷；
故选：D。
【点评】理解电荷之间的作用规律，是解答此题的关键。
6．（3分）2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，此次任务将进一步巩固中国在航天领域的地位（ ）
A．燃料燃烧的过程，是将内能转化为化学能
B．火箭发动机是一种比柴油机效率更高的热机
C．火箭在向上推进过程中与空气摩擦生热，内能不变
D．火箭外壳一般选用高强铝合金是因为它密度大，便于减轻自重
【分析】（1）燃料燃烧的化学能转化为内能；
（2）火箭发动机的热机效率更高；
（3）与空气摩擦，将机械能转化为内能；
（4）火箭外壳为了减轻自重，一般选用密度小的物质。
【解答】解：A、燃料燃烧的化学能转化为内能；
B、火箭发动机热机效率比柴油机效率更高；
C、火箭在向上推进过程中与空气摩擦生热，内能增大；
D、火箭外壳一般选用高强铝合金是因为它密度小，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了密度知识的应用、热机效率、改变内能的方式及能量转化等知识，综合性较强，但难度不大。
7．（3分）如图为四冲程汽油机工作过程中各冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（ ）
A． B．
C． 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．进气门开启，气体流入汽缸；故A不正确；
B．排气门开启，气体流出汽缸；故B不正确；
C．两气门都关闭，汽缸容积变小，故C不正确
D．两气门都关闭，汽缸容积变大，故D正确。
故选：D。
【点评】此题考查了对内燃机四个冲程的判断，要结合气门和活塞运动情况进行判断。
8．（3分）以下不是利用电流热效应工作的家用电器是（ ）
A．电风扇 B．电饭煲 C．电烤炉 D．电热水器
【分析】电流流过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应。电流流过导体时导体周围产生磁场，这种现象是电流的磁效应。电流流过导体时导体发生化学变化，这种现象是电流的化学效应。分析每种用电器工作时的效应，找出符合要求的用电器。
【解答】解：A、电风扇的电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用的原理制成的，故A符合题意；
BCD、电饭煲、电热水器利用电热丝发热来工作，故BCD不符合题意。
故选：A。
【点评】本题考查了电流的热效应、磁效应的应用，体现了从生活走向物理，从物理走向社会的课标理念。
9．（3分）为防止超载或电动车进入而造成电梯安全事故，某小区在电梯内安装了管控系统：当检测到电梯超载或监控到电动车进入电梯时，电动机都不工作使电梯停止运行1将断开，电动车进入时开关S2将断开，则符合上述要求的电路示意图是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】由题知，电梯超载时开关S1将断开，电动车进入时开关S2将断开，电机不工作而使电梯停止运动，据此分析两开关的连接情况。
【解答】解：根据题意知，开关S1将断开或开关S2将断开，都能使电动机停止工作，即两开关串联起来控制电动机，C符合要求。
故选：C。
【点评】本题考查电路的设计，关键是根据题意分析两开关的连接方式。
10．（3分）闭合电路中甲、乙两盏灯泡的功率分别为40W和100W，则电流通过两灯时（ ）
A．甲做功快 B．乙做功快 C．甲做功少 D．乙做功少
【分析】电功率是表示电流做功快慢的物理量。
【解答】解：甲灯泡的功率为40W，乙灯泡的功率为100W，说明乙做功比甲快，B正确；
不知道做功时间，无法比较功的大小。
故选：B。
【点评】本题考查了学生对电功率概念的了解与掌握，明确电功率是表示电流做功快慢的物理量，不但和时间有关，还与做功的多少有关，这是解题的关键。
11．（3分）2023年10月1日，中国电磁弹射微重力实验装置开始首批实验，电磁弹射就是采用电磁的作用来推动被弹射的物体向外运动。下列装置中应用的原理与其相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】电磁弹射就是采用磁场对电流的作用来驱动的，根据各图分析原理解答。
【解答】解：电磁弹射就是采用磁场对电流的作用工作的，与电动机的原理相同；
A、通电导体在磁场中会受到力的作用，即电动机的原理实验；
B、图中是验电器，故B错误；
C、两个电磁铁串联，研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，故C错误；
D．图中没有电源，移动金属棒切割磁感线运动，是电磁感应实验装置，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查磁场对电流的作用，属于中档题。
12．（3分）如图甲所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，两个电阻的“U﹣I”关系图像如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）
A．电源电压为4V
B．定值电阻R1的阻值为20Ω
C．此电路的最小总功率为1.8W
D．滑动变阻器的最大功率为0.9W
【分析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电路的总功率最小，根据图象读出电路中的最小电流和两电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压，根据欧姆定律求出R1的阻值，根据P＝UI求出电路消耗的最小电功率；
滑动变阻器的电功率：P＝UI﹣I2R1＝6V×I﹣I2×10Ω，根据抛物线的性质计算滑动变阻器的最大电功率。
【解答】解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表V3测R1两端的电压，电压表V2测R4两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，R4两端的电压最大，R2两端的电压为0，图乙中电流随电压的增大而增大的是R4的I﹣U图像，电流随电压的增大而减小的是R2的I﹣U图像；
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，
由U﹣I图象可知，电路中的最小电流I＝0.7A1两端的电压U1＝3V，R2两端的电压U2＝7V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以1+U2＝7V+4V＝6V，故A错误；
由欧姆定律可得定值电阻R2的阻值：R1＝＝＝10Ω；
电路消耗的最小电功率：P小＝UI小＝6V×0.2A＝3.2W，故C错误；
滑动变阻器的电功率：P＝UI﹣I2R2＝6V×I﹣I2×10Ω，
根据抛物线的性质可知当I＝＝＝5.3A时，最大为P＝＝，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用。
二、填空题（本大题每空2分，共18分。请把答案填在答题卡上。）
13．（4分）用热水泡茶时，茶水散发出阵阵清香，这属于 扩散 现象，茶水温度越高，分子的无规则运动越 剧烈 （选填“剧烈”或“缓慢”）。
【分析】固体、液体和气体之间都可以发生扩散现象；物体的温度越高，分子的无规则运动越剧烈，扩散就越快。
【解答】解：茶水散发出阵阵清香属于扩散现象；温度越高时。
故答案为：扩散；剧烈。
【点评】此题考查有关扩散现象的知识，这是中考时经常考到的知识点。
14．（4分）磁悬浮列车是利用同名磁极相互 排斥 的原理来实现悬浮的；磁感线是一种假想的线，但磁场是真实存在的，任何一点的 切线 方向表示该点磁场的方向。
【分析】同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；磁感线上任何一点的切线方向表示该点的磁场方向。
【解答】解：磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥来实现悬浮的；磁感线是一种假想的线，在磁感线上。
故答案为：排斥；切线。
【点评】本题考查了磁极间相互作用的规律和磁场的方向，属于基础题。
15．（4分）如图所示电路中，电源电压为3V，开关闭合时，灯泡L2两端的电压为 2 V；开关断开时，电压表示数为 3 V。
【分析】由电路图可知，灯泡L1、L2串联，电压表测L1两端的电压，即电压表的示数为L1两端的电压；根据串联电路的电压特点求出L2两端的电压；当开关断开时，电路为开路，根据电压表的正负接线柱能否与电源两极相连确定电压表的示数。
【解答】解：由电路图可知，两灯泡串联1两端，故电压表的示数即为L1两端的电压，即灯泡L6两端的电压U2＝1V，由串联电路的特点可知，L6两端的电压：U2＝U﹣U1＝6V﹣1V＝2V；当开关断开时，电压表的正负接线柱与电源两极相连。
故答案为：7；3。
【点评】本题考查了串联电路的电压特点，关键是电压表的正确使用和所测电路元件的判断，是一道基础题目。
16．（6分）小可发现家中电能表如图所示，此时电能表的示数为 628.6 kW h。她关闭其他用电器，只让电热水壶单独接入家庭电路中，工作6min，消耗电能是 0.05 kW h；则该电热水壶消耗的电功率为 500 W。
【分析】电能表是测量用户在某段时间内消耗电能的仪表，它的单位是千瓦时，最后一位是小数。
3000imp/（kW h）：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW h的电能，电能表上的指示灯闪烁3000次。
根据电能表上的参数和电功率的公式计算电能和电功率。
【解答】解：图中电能表的示数为628.6kW h。她关闭其他用电器，工作6min，消耗电能是：；
该热水器的电功率为：。
故答案为：628.6；4.05。
【点评】本题考查的是电能表的参数和电功率的计算；知道电能表上各个参数的含义和电功、电功率的计算公式是解决本题的关键。
三、实验、探究题（本大题每空2分，连线2分，共28分。请把答案填在答题卡上。）
17．（4分）如图甲所示，用相同的酒精灯同时给质量相等的水和煤油加热，探究水和煤油的吸热能力。
（1）加热10min，水吸收的热量 等于 煤油吸收的热量；
（2）根据实验数据，作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像如图乙。由图可知，煤油的比热容 小于 水的比热容（两空均选填“大于”“小于”或“等于”）。
【分析】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：
①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
②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。
【解答】解：（1）根据转换法，加热10min；
（2）由图象知，加热相同时间10min，根据比较吸热能力的第2种方法可知，水的比热容较大。
故答案为：（1）等于；（2）小于。
【点评】本题比较不同物质的吸热能力，考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法。
18．（8分）在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示电路。
（1）闭合开关，图中电磁铁乙的下端为 N 极；
（2）由图可知，电磁铁线圈匝数越 多 ，磁性越强；
（3）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 增加 （选填“增加”或“减少”），说明电磁铁磁性强弱与 电流 大小有关。
【分析】（1）根据安培定则判断电磁铁的磁极。
（2）在电流一定时，电磁铁的线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
（3）在线圈的匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
【解答】解：（1）根据安培定则可知：电磁铁乙的下端是N极。
（2）由图可知，电磁铁线圈匝数越多。
（3）当滑动变阻器滑片向左移动时，电流增大、乙吸引大头针的个数增加。
故答案为：（1）N；（2）多；电流。
【点评】本题考查的是影响电磁铁磁性强弱的因素；会根据安培定则判断电磁铁的磁极。
19．（6分）在“探究影响电阻大小的因素”实验中，某实验小组同学利用如图所示的电路分别对“导体电阻跟它的材料、长度、横截面积有关”的猜想进行实验验证。实验中使用4根电阻丝，其规格、材料如表所示。
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2 电流大小/A
a 锰铜合金 0.5 0.8 0.40
b 镍铬合金 0.5 0.8 0.32
c 镍铬合金 0.5 0.4 0.16
d 镍铬合金 1.0 0.4 0.08
（1）实验中通过观察电流表的示数来比较电阻的大小，此过程用到的研究方法是 转换法 。
（2）分别将 b、c 两根合金丝接入电路，可初步探究出的结论是：其他条件一定时，导体的电阻大小与横截面积有关。
（3）分别将c、d两根合金丝接入电路，可初步探究出的结论是：其他条件一定时，导体的电阻大小与 长度 有关。
【分析】（1）电阻的大小可以通过电流的大小来转换比较，结合给出的实验器材，可以利用电流表的示数来比较。
（2）（3）电阻的大小温度一定时，有三个决定因素：材料、长度、横截面积。因此要研究电阻的大小与每一个因素的具体关系时，要用到控制变量法。即研究电阻的大小与哪个因素有关，就要让这个因素变化，其余的因素都相同，去做实验。根据这个思路可以解决此题。
【解答】解：
（1）在该实验中，电阻的大小是通过电流的大小来体现的。这种方法是转换法。
（2）由表中数据可知，将b，b、c合金线的材料，而横截面积不同，发现接入c合金丝时，说明c合金丝的电阻比b合金丝的电阻大、长度相同时，电阻越大；
（3）由表中数据可知，将c，c、d合金线的材料，而长度不同，发现接入d合金丝时，说明d合金丝的电阻比c合金丝的电阻大、横截面积相同时，电阻越大，导体的电阻大小与长度有关。
故答案为：（1）转换法；（2）b、c。
【点评】本题考查了导体电阻的决定因素，解题时注意控制变量法的应用，分析实验数据，根据导体条件的不同及对应的实验数据的不同得出结论，是正确解题的前提与关键。
20．（10分）小明用甲图所示器材，测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
（1）用笔画线代替导线，请将图中所示器材连接成正确测量的完整电路；
（2）小明在连接电路时，开关应处于 断开 （选填“闭合”或“断开”）状态；
（3）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表没有示数。产生故障的原因可能是灯泡 断路 ；
（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V，则小灯泡的额定功率为 1.25 W；
（5）小明又设计了如图丙所示的电路，测量额定电压为U额的小灯泡正常工作时的电阻，已知定值电阻的阻值为R0，电源电压恒定不变。
①闭合开关S、S2，断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；
②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录电流表的示数为I；
③小灯泡正常发光时电阻表达式为：R＝ （用U额、R0和I表示）。
【分析】（1）电压表与被测用电器并联，实验中小灯泡的额定电压为2.5V，据此分析；
（2）连接电路时，开关处于断开状态；
（3）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；
（4）由图乙读出灯的电压为2.5V时电流大小，根据P＝UI求灯的额定功率；
（5）要小灯泡正常发光时电阻，应先使灯正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R应起到电压表的测量作用，故先将R与电流表串联后再与灯并联，通过移动变阻器的滑片使电流表示数为I1＝时，由并联电路电压的规律，灯的电压为U额，灯正常发光；
保持滑片位置不变，通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流，根据R＝灯泡正常发光时电阻的表达式。
【解答】解：（1）测量小灯泡的额定功率实验中电压表与小灯泡并联，小灯泡的额定电压为2.5V，如图所示：
（2）在连接电路时，开关应处于断开状态；
（3）电路连接正确后，闭合开关，电流表没有示数；电压表有示数，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，即出现的故障可能是小灯泡断路；
（4）由图知电流表选用8～0.6A的量程，分度值为2.02A，灯的额定功率为：
P＝UI＝2.5V×5.5A＝1.25W；
（5）①闭合开关闭合开关S、S3，断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为I1＝；
②闭合开关S和S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录电流表的示数为I；
③在①中，R与电流表串联后再与灯并联7＝时，由欧姆定律和并联电路电压的规律额，灯正常发光；
在②中，电路的连接没有改变，
因各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光额＝I﹣I1＝I﹣，
故小灯泡正常发光时电阻：R＝＝＝。
故答案为：（1）见解答图；（2）断开；（4）1.25。
【点评】本题测量小灯泡电功率，考查注意事项、实验操作、电流表的读数、额定功率的计算及在没有电压表的情况下设计实验方案测功率的能力，难度较大。
四、综合题（本大题共18分。解答部分请写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤。）
21．（8分）对垃圾进行合理分类利用，可以变废为宝，不能直接回收利用的部分可以焚烧发电。据调查，已知q标准煤＝4.6×107J/kg，求：
（1）2kg标准煤完全燃烧放出的热量是 9.2×107 J，
（2）发电所用垃圾的热值是多少J/kg？
（3）若利用焚烧10kg垃圾发的电，刚好能使一个600W的用电器工作10h（不计其他损耗），则该垃圾焚烧电厂的发电效率是多少？
【分析】（1）根据Q放＝mq求出2kg标准煤完全燃烧放出的热量；
（2）根据题意可知10kg垃圾完全燃烧放出的热量，根据q＝求出发电所用垃圾的热值；
（3）根据W＝Pt求出用电器消耗的电能，根据效率公式求出该垃圾焚烧电厂的发电效率。
【解答】解：（1）2kg标准煤完全燃烧放出的热量：Q放＝m标准煤q标准煤＝2kg×2.6×107J/kg＝3.2×107J；
（2）根据题意可知，10kg垃圾完全燃烧放出的热量：Q放′＝Q放＝4.2×107J，
发电所用垃圾的热值：q垃圾＝＝＝9.5×106J/kg；
（3）用电器消耗的电能：W＝Pt＝600W×10×3600s＝2.16×103J，
该垃圾焚烧电厂的发电效率：η＝＝≈23.5%。
答：（1）9.2×107；
（2）发电所用垃圾的热值是9.3×106J/kg；
（3）该垃圾焚烧电厂的发电效率是23.5%。
【点评】本题考查燃料完全燃烧放热公式、电功公式以及效率公式的应用，难度不大。
22．（10分）臭氧常用于对食品车间等位置进行无人密闭消毒，消毒30分钟后，最终分解为氧气，但因其有强氧化作用，消毒时浓度不宜过高。某兴趣小组设计了一个简易臭氧检测仪（电压表模拟臭氧浓度显示），其电路原理如甲图所示。电源电压恒为3V，R0为定值电阻，臭氧检测传感器Rc的阻值随臭氧浓度μ的变化关系如丙图所示，已知R0＝10Ω。则：
（1）由丙图可知R0的阻值随臭氧浓度的增大而 减小 ；当臭氧浓度为0时，电压表的示数为 0.75 V；
（2）若车间消毒标准如下：ρ＜1.5ppm为不合格，1.5ppm≤ρ＜3ppm为合格，ρ≥3ppm为超标。某次消毒时对臭氧的浓度进行检测时，请通过计算判断该次消毒为不合格、合格还是超标。
（3）若更换一个定值电阻R0，使电压表上1.0V刻度位置对应为臭氧浓度为0的刻度，则当臭氧浓度为0.75ppm时，整个电路的电功率为多少？
【分析】（1）由丙图可知Rc的阻值随臭氧浓度的增大而减小；当臭氧浓度为0时Rc＝30Ω；
由图甲可知两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算当臭氧浓度为0时通过电路的电流，根据U＝IR计算定值电阻两端的电压；
（2）根据电压表接入电路的量程和分度值读数，根据串联电路电压规律结合欧姆定律表示电源电压，代入数据解方程可得Rc，由丙图可知该次消毒是否合格；
（3）根据串联电路特点结合欧姆定律表示电压表示数，代入数据解方程可得R，根据串联电路电阻规律结合P＝计算整个电路的电功率。
【解答】解：（1）由丙图可知Rc的阻值随臭氧浓度的增大而减小；当臭氧浓度为0时Rc＝30Ω；
由图甲可知两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可知当臭氧浓度为0时通过电路的电流：I＝＝，
定值电阻两端的电压：U0＝IR8＝0.075×10Ω＝0.75V；
（2）电压表接入电路的是小量程，分度值为7.1V，
串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压U＝U0+×Rc′，代入数据可得3V＝3V+c，解方程可得Rc＝5Ω，
由丙图可知ρ＝4.25ppm，该次消毒为合格；
（3）根据串联电路特点结果欧姆定律可得电压表示数UR＝×R×R，
当臭氧浓度为0.75ppm时Rc′＝15Ω，整个电路的电功率为P＝＝。
答：（1）减小；5.75；
（2）该次消毒为合格；
（3）当臭氧浓度为0.75ppm时整个电路的电功率为0.2W。
【点评】本题考查串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用。
