1.科技小组的同学们调查发现,北京地区存在几种不同类型的发电站,如图所示。下列发电站发电过程中,利用不可再生能源发电的是(　　)

答案　A　风能、水能、太阳能是可再生能源;燃气属于不可再生能源。本题应选A。

2.(WiFi无线上网是当今使用最广的一种无线网络传输技术,实际上就是把有线网络信号转换成无线信号,供支持其技术的相关电脑、手机接收。WiFi无线上网利用了(　　)

A.红外线   B.紫外线 C.电磁波 D.超声波

答案　C　据实际上就是把有线网络信号转换成无线信号可知,WiFi利用了电磁波进行信息传输。

3.关于内能及其利用,下列说法正确的是(　　)

A.温度高的物体内能一定大

B.做功和热传递都可以改变物体的内能

C.比热容跟物体吸收或放出的热量有关

D.热机的做功冲程是将机械能转化为内能

答案　B　在状态、质量不确定的情况下,温度高的物体内能不一定大,故A错;做功和热传递都可以改变物体的内能,故B对;每种物质都有自己的比热容,比热容与物体的质量、物体的温度变化和物体吸收热量的多少均无关,故C错;热机的做功冲程是将内能转化为机械能,压缩冲程是将机械能转化为内能,故D错。

4.电视机的荧光屏上经常有许多灰尘,这主要是因为(　　)

A.灰尘的自然堆积

B.荧光屏有较强的吸附灰尘的能力

C.电视机工作时,屏表面温度较高,吸附灰尘

D.电视机工作时,屏表面有静电吸附灰尘

答案　D　电视机工作时,荧光屏表面有静电,可以吸附灰尘等轻小物体。故选D项。

5.下列有关电阻的说法正确的是(　　)

A.导体的电阻越大,表明导体的导电能力越强

B.导体的电阻与导体两端的电压成正比

C.导体中的电流为零时电阻也为零

D.导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度和横截面积等因素有关

答案　D　电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量,电阻越大,则导电能力越弱,故A错;导体的阻值是导体本身所具有的性质,电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与通过它的电流、它两端的电压无关,故D对,B、C均错。

6.家庭电路中有时会出现这样的现象:原来各用电器都正常工作,当把一个手机充电器的插头插入插座时,家里所有的用电器全部停止了工作,其原因可能是(　　)

A.这个插座的火线和零线原来就相接触形成了短路

B.插头与这个插座接触不良形成了断路

C.插头插入这个插座时,导致火线和零线相接触形成了短路

D.同时工作的用电器过多,导致干路电流过大,保险开关跳闸

答案　C　若是插座处原来有短路,则在没有插入手机充电器之前,电路就已经出现了短路,室内用电器不会正常工作,故A错;若是用电器的插头与插座处于断路状态,则用电器不工作,不会影响室内其他用电器,故B错;若是插头插入这个插座时,导致火线和零线相接触形成了短路,室内所有的用电器全部停止工作,故C对;手机充电器的功率很小,使用后不会导致干路中总电流过大,保险开关跳闸,故D错。

7.汽车中应用了许多物理知识,下列说法中正确的是(　　)

A.导航仪是利用超声波进行定位导航的

B.安全带是为了防止惯性带来的危害

C.发动机的做功冲程将机械能转化为内能

D.水箱中用水做冷却剂,是因为水有较小的比热容

答案　B　导航仪是利用电磁波进行定位导航的,故A错;安全带是为了防止汽车急刹车时,人体由于惯性向前运动,撞击车体而对人造成伤害,故B对;发动机工作时,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,故C错;水箱中用水做冷却剂,是因为水有较大的比热容,故D错。

8.连接如图1所示电路,提供足够数量的大头针,只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片P的位置,无法探究(　　)

A.电流的有无对电磁铁磁场有无的影响

B.电流方向对电磁铁磁场方向的影响

C.电流大小对电磁铁磁场强弱的影响

D.线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响 图1

答案　B　闭合开关,电路中有电流通过,大头针被吸引,说明电磁铁有磁性;断开开关,电路中无电流,大头针没有被吸引,说明电磁铁没有磁性,故A不符合题意。现有条件无法探究电流方向对电磁铁磁场方向的影响,故B符合题意。闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电路电流改变,大头针被吸起的数目发生改变,说明电磁铁磁场强弱与电流大小有关,故C不符合题意;两个线圈串联,通过的电流相等,但吸起大头针的数目不同,说明电磁铁磁场与线圈匝数有关,故D不符合题意。

9.如图2是一种温度自动报警器的原理图,其中热敏电阻的阻值随温度而变化,当温度达到设定值时,指示灯熄灭,电铃工作,发出报警信号。下列关于报警器的说法中正确的是(　　)

图2

A.电磁继电器中的电磁铁的工作原理是电磁感应

B.电磁继电器实质是一种电路开关,可以用一个电路控制另一个电路

C.电磁继电器中的电磁铁的上端为N极

D.温度没有达到设定值时电磁铁无磁性

答案　B　电磁继电器中的电磁铁的工作原理是电流的磁效应,与电磁感应无关,故A错;电磁继电器实质是一种电路开关,可以用一个电路控制另一个电路,从而实现远程控制和自动控制,故B对;由安培定则可知,用右手握住螺线管,使四指指向电流的方向,则大拇指所指的电磁铁下端为N极,故C错;温度没有达到设定值时电磁铁照样有磁性,只是磁性较弱,不能将衔铁吸下来,故D错。

10.如图3所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,以下说法中正确的是(　　)

图3

A.电流表A示数变小,电压表V2示数变小

B.电压表V1与电压表V2示数的差值不变

C.两电压表的示数之差与电流表A示数的比值变大

D.电压表V2示数变化量与电流表示数变化量之比不变

答案　D　由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。因电源电压保持不变,所以滑片向右移动时,电压表V1的示数不变,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路中的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,即电流表A示数变小,由U=IR可知,R1两端的电压变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R2两端的电压变大,即电压表V2示数变大,故A错;因电压表V1的示数不变,电压表V2示数变大,所以电压表V1与电压表V2示数的差值变小,故B错;因两电压表的示数之差等于R1两端的电压,且两者的差值和电流表A示数的比值等于R1的阻值,所以两电压表的示数之差与电流表A示数的比值不变,故C错;设滑片移动前后电路中的电流为I1、I2,则电压表V2示数的变化量:ΔU=U2-U2'=(U-I1R1)-(U-I2R1)=(I2-I1)R1=-ΔIR1,即=-R1,所以电压表V2示数变化量与电流表示数变化量之比不变,故D对。

二、填空题(每空2分,共24分)

11.我国“嫦娥3号”携“玉兔”月球车登月成功。“玉兔”月球车是一个智能机器人,它把拍到的照片通过电磁波传到地球,电磁波在真空中的传播速度是 　　　m/s,月球车工作时利用的是太阳能,太阳能属于　　　能源(选填“可再生”或“不可再生”)。 

答案　3×108　可再生

解析　电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s,太阳能可从自然界不断获得,属可再生能源。

12.如图4所示为电话机原理图,当人对着话筒说话时,如果滑动变阻器的滑片向右移动,则听筒电磁铁磁性将 　　　(选填“变强”、“变弱”或“不变”),通过导体AB的电流方向为 　　　(选填“A到B”或“B到A”)。 

图4

答案　变强　A到B

解析　当滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路中电流变大,电磁铁的磁性变强;由图可知,通过导体AB的电流方向为A到B。

13.如图5为高速公路ETC电子收费通道。ETC系统采用的是一种短程无线通信方式。它通过接收车载IC卡中的感应天线发射的　　　　(选填“电磁波”或“超声波”)来收录信息。汽车通过高速收费站时,司机看到收费站向后退去,是以　　　为参照物。在高速行驶中,会听到车窗的缝隙处风的呼啸声,这是空气快速通过车窗缝隙时发生　　　引起的。 

图5

答案　电磁波　汽车　振动

解析　ETC无线通信是通过电磁波实现信息传递的;汽车通过高速收费站时,司机看到收费站向后退去,研究对象是收费站,并且收费站是运动的,向后退去,所以他选取的参照物一定和收费站之间的位置发生了变化,说明他是以汽车或自己为参照物;在高速行驶中,会听到车窗的缝隙处风的呼啸声,这是空气快速通过车窗缝隙时发生振动引起的。

14.为了防止鱼虾缺氧而浮头,常在池塘放置增氧机,喷水式增氧机由电动泵和浮体组成,某种喷水式增氧机及工作时的情景如图6,有关参数见表,若增氧机正常开机2 h,则通过它的电流为　　　A,从环形喷口出水　　　kg,从而使水得到了“增氧”。 

图6

解析　由表格参数,增氧机额定功率为1 100 W,由P=UI知,增氧机正常工作时通过它的电流:I===5 A;由表格知增氧机正常工作时流量为25 m3/h,增氧机正常开机2 h从环形喷口出水的体积:V=25 m3/h×2 h=50 m3,由ρ=知,从环形喷口出水的质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×50 m3=5×104 kg。

15.物理与生活紧密联系,青青对家中的电饭锅进行了研究,电路图简化如图7,他关闭了家里其他用电器,只让电饭锅工作,观察了电能表标有“220 V、10(20) A、50 Hz、3 000 revs/(kW·h)”字样,下列是小青考你的问题,请作答。

(1)电饭锅在加热状态时,开关应　　　(选填“闭合”或“断开”); 

(2)他发现正常加热了6 min电饭锅就转为保温状态,在这6 min内电能表转盘刚好转了300转,则电饭锅的加热功率是　　　W; 

(3)如果该电饭锅正常加热消耗了6×105 J的电能,如果这些能量全部用来给“48 V　500 W”的电动车充电,能使该电动车以10 m/s的速度匀速行驶　　　km。(不考虑能量损失) 

图7

答案　(1)闭合　(2)1000　(3)12

解析　(1)由电路图可知,开关闭合时,电阻R被短路,只有电热丝R0接入电路,此时电路电阻最小,电路电功率最大,电饭锅处于加热状态;(2)电能表转盘转了300转消耗的电能为W= kW·h=0.1 kW·h;电饭锅的加热功率为P===1 kW=1 000 W;(3)牵引力为F===50 N;行驶路程为s===1.2×104 m=12 km。

三、作图题(每题4分,共8分)

16.请用笔画线代替导线,将图8中的电灯、开关和两孔插座接入家庭电路中。

图8

答案　如图所示

解析　二孔插座的左孔与零线相连,右孔与火线相连;开关连于火线与灯泡之间。

17.随州某初中学校物理小组帮地理老师解决了一个难题,地球仪缺乏地磁仿真功能,物理小组在地球仪内部“暗藏机关”。如图9,一节电池,一个开关,一个供绕线的纸筒,一段电阻丝。画出几匝绕线,在纸筒两端标上磁极,并在地球仪外部画一条磁感线。

图9

答案　如图所示

解析　地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近,由此可知螺线管的上端为S极,下端为N极,由安培定则根据电流方向可知螺线管的绕向。在磁体外部,磁感线由N极出发,回到S极。

四、实验探究题(18题8分,19题12分,共20分)

18.在探究通电螺线管外部磁场的实验中,采用了如图10甲所示的实验装置。

图10

(1)当闭合开关S后,小磁针　　发生偏转(填“会”或“不会”),说明通电螺线管与小磁针之间是通过　　　发生力的作用。 

(2)用铁屑来做实验,得到了如图乙所示的情形,它与　　　磁铁的磁场分布相似。为描述磁场而引入的磁感线　　　真实存在的。 

(3)为了研究通电螺线管的磁极性质,老师与同学们一起对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验,得到了如图11所示的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极极性只与它的　　　　　有关,且这个关系可以用　　　　　判断。 

图11

(4)闭合开关S,通电螺线管周围的小磁针N极指向如图10丙所示,由图可知:在通电螺线管外部,磁感线是从　　极发出,最后回到　　极。 

答案　(1)会　磁场　(2)条形　不是　(3)电流方向　安培定则　(4)北　南　

解析　(1)电源左端为正极,右端为负极,根据安培定则可以判断通电螺线管右端为N极,左端为S极。根据异名磁极相吸引,由图可知小磁针会发生逆时针偏转;通电螺线管和小磁针之间的作用是通过磁场发生的;(2)通电螺线管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似;磁感线是为了能形象描述磁场而引入的,不是真实存在的;(3)根据小磁针的指向情况知:甲的右端为S极,乙的右端为N极,丙的右端为N极,丁的右端为S极,所以实验说明螺线管的磁极极性只与它的电流方向有关,这个关系可以用安培定则来判断;(4)根据安培定则可知,螺线管的左端为S极,右端为N极,根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致可知:在通电螺线管外部,磁感线是从北极发出,最后回到南极。

19.小明想知道灯的亮暗程度与什么因素有关,于是找来额定电流均小于0.6 A,额定电压是2.5 V的灯L1和额定电压是3.8 V的灯L2,先后接在电源电压恒为6 V的电路中,按如图12甲所示的电路进行探究。

甲 乙

图12

(1)小明在检查电路连接时,发现有一根导线连接错误。请在图甲中找出来并打上“×”,再画线把它改到正确的位置上。

(2)电路连接正确后,小明继续进行实验:闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使灯L1发光,测出灯L1的相关物理量,并在实验表格中记录数据和现象。实验中,当滑片移到某一点时,电压表示数如图乙所示,为　　　V。 

密      ○      封      ○      装      ○      订      ○      线           密      ○      封      ○      装      ○      订      ○      线

密                   封                 线                 内                  不                  要                   答                 题

(3)用L2替换L1重复以上的实验,但需要改变　　　表的量程。 

(4)在小明完成的实验报告中,其中的一个实验表格如下:

(5)在交流讨论中,小明知道了自己对实验现象的观察和数据的记录都是正确的,但所设计的这个实验表格存在不妥之处,是　。 

(6)小明进一步思考,认为“把灯换成定值电阻,该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系”。他这种想法是　　　(选填“正确”或“错误”)的。 

答案　(1)如图所示

(2)2.0　(3)电压　(4)大　(5)设计了电功率的平均值一栏　(6)正确

解析　(1)由题图甲可知,导线连接错误的原因是电流表没有连入电路,因灯的额定电流均小于0.6 A,则电流表选择0~0.6 A量程。(2)由乙图可知,电压表的量程选择的是0~3 V,所以电压表的示数为2.0 V。(3)因为灯泡L2的额定电压是3.8 V,而L1的额定电压是2.5 V,所以用L2替换L1重复实验,就需要改变电压表的量程。(4)通过对比、分析表中数据及现象得出最后的结论是:小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮。(5)求电功率的平均值是没有意义的,所以实验表格中不需要设计电功率的平均值一栏。(6)当把灯泡换成定值电阻后,该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系,他的想法是正确的。

五、计算题(20题8分,21题10分,共18分)

20.如图13所示的电路中,电源电压U=3 V,R1=3 Ω,R2=2 Ω。则:

(1)只闭合S1时,通过R2的电流是多大?

(2)只闭合S2时,通电20 s的时间内电流通过R1产生的电热是多少?

(3)开关通断情况发生变化,整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P'之比是多少?

图13

答案　(1)1.5 A　(2)21.6 J　(3)6∶25

解析　(1)由图示电路图可知,只闭合S1时,只有电阻R2接入电路,通过电阻R2的电流I===1.5 A;(2)由图示电路图可知,只闭合S2时,两电阻串联,此时电路电流I'===0.6 A,电阻R1通电t=20 s产生的热量:Q=I'2R1t=(0.6 A)2×3 Ω×20 s=21.6 J;(3)由图示电路图可知,闭合S1和S3,断开S2时,两电阻并联,此时整个电路消耗的功率最大:R并== Ω,只闭合S2时,两电阻串联,此时电路总电阻最大,整个电路消耗的总功率最小,R串=3 Ω+2 Ω=5 Ω,由P=知最小与最大电功率之比:P∶P'=R并∶R串= Ω∶5 Ω=6∶25。

21.如图14所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合,滑片P置于滑动变阻器b端时,电压表V1示数为12 V,电流表A示数为0.4 A;当滑片P移至滑动变阻器中点时,电压表V2的示数恰好等于V1示数的一半(滑片P处于任何位置灯泡均可发光,灯丝电阻不随温度而改变)。则:

(1)滑动变阻器的最大阻值为多少?

(2)滑片P由滑动变阻器b端移至中点过程中,灯泡L消耗的电功率变化了多少?

(3)当开关S闭合,在任意移动滑片P的过程中,电路消耗的最大功率为多少?

图14

答案　(1)20 Ω　(2)2 W　(3)14.4 W

解析　(1)由图示电路图可知,当开关S闭合,滑片P置于滑动变阻器的b端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测灯泡两端电压,由题意可知,电压表V1示数为12 V,电流表A示数为0.4 A,则:电源的电压U=12 V,电路中的电流为I=0.4 A,电路总电阻为R总=RL+R===30 Ω①;

当滑片P移至滑动变阻器的中点时,灯泡与滑动变阻器阻值的一半串联,由题意可知,电压表V2的示数恰等于V1示数的一半,即:UL=U=×12 V=6 V,此时滑动变阻器两端电压为UR=U-UL=12 V-6 V=6 V,串联电路中各处的电流相等,灯泡电阻为RL=R②;

密      ○      封      ○      装      ○      订      ○      线           密      ○      封      ○      装      ○      订      ○      线

密                   封                 线                 内                  不                  要                   答                 题

把②式代入①式可得:RL=10 Ω,R=20 Ω;

(2)滑片P置于滑动变阻器的b端时灯泡消耗的电功率:PL=I2RL=(0.4 A)2×10 Ω=1.6 W,当滑片P移至滑动变阻器的中点时消耗的电功率为

PL'===3.6 W,滑片P由变阻器的b端移至中点过程中,灯泡L消耗的电功率变化:ΔP=PL'-PL=3.6 W-1.6 W=2 W;

(3)当滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,只有灯泡接入电路,此时电路消耗的总功率最大,电路消耗的最大功率为Pmax===14.4 W。

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