
1.物理與化學同場考試,兩張試卷,考試時間共計120分鐘。
2.本試卷共6頁,計23題,滿分70分。請核對無誤后,再答題。
一、填空題(每空2分,共20分;將答案直接寫在橫線上,不必寫出解題過程)
1. 當液體溫度升高時,其分子無規(guī)則運動加劇,以致于表層中有更多的分子脫離液體分子的束縛跑到空氣中去,從而發(fā)生了物態(tài)變化。這一物態(tài)變化是______。
【答案】汽化
【解析】
【詳解】溫度反映了大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度,當液體溫度升高時,其分子無規(guī)則運動加劇,以致于表層中有更多的分子脫離液體分子的束縛跑到空氣中去,該過程物質由液體變?yōu)榱藲怏w,發(fā)生了汽化現(xiàn)象。
2. 如圖所示,這是甲、乙兩熱機某次做功的參數(shù)。甲、乙相比,__________熱機效率較低。(選填“甲”或“乙”)
【答案】乙
【解析】
【詳解】甲熱機效率為
乙熱機效率為
則乙熱機效率較低。
3. 如圖所示電路,開關S閉合后,兩燈均發(fā)光,一段時間后,兩燈均熄滅,但電壓表有讀數(shù)且示數(shù)較大,電流表無讀數(shù),則故障可能_________(選填“L1短路”、“L1斷路”或“L2斷路”)。
【答案】L1斷路
【解析】
【詳解】如圖所示電路,小燈泡L1和L2的連接方式為串聯(lián);電壓表測量L1兩端的電壓;一段時間后,兩燈均熄滅,電流表無讀數(shù),說明電路為斷路;電壓表有讀數(shù)且示數(shù)較大,說明電壓表兩接線柱到電源是通路,由此可判斷導致這種電路故障的原因可能是L1燈泡處于斷路。
4. 新能源在現(xiàn)代社會中有著廣泛的應用,太陽能屬于______能源(選填“可再生”或“不可再生”)。
【答案】可再生
【解析】
【詳解】太陽能可從自然界不斷獲得,屬可再生能源。
5. 小明從小養(yǎng)成了節(jié)約能源的良好習慣,經(jīng)常觀察如圖家里面的電能表,提醒父母家里用電情況。某次小明讓他家一臺標有“220V;1000W”字樣的電飯鍋單獨正常工作15分鐘,則電能表轉盤轉動____轉。
【答案】625
【解析】
【詳解】正常工作15min,電飯鍋消耗的電能
由電能表的參數(shù)可知,每消耗1kW?h電能,轉盤轉動2500R,所以電飯鍋工作時,電能表轉盤轉動的次數(shù)
6. 隨著科技的進步,人們開始使用無人機噴灑農(nóng)藥,如圖所示,該無人機有4個旋翼,每個旋翼的通過的電流為2A,額定電壓為15V,電動機線圈的電阻為2Ω。則該無人機正常工作10s,輸出的機械能為______J。
【答案】880
【解析】
【詳解】每個機翼消耗的電能
W=UIt=15V×2A×10s=300J
每個機翼的電動機的線圈產(chǎn)生的熱量
Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×10s=80J
無人機每個機翼輸出的機械能
W機械=W-Q=300J-80J=220J
根據(jù)題意可知,無人機有四個機翼,則該無人機正常工作10s,輸出的機械能
W′=4W機械=4×220J=880J
7. 如圖所示,當開關由斷開到閉合時,小磁針下端為N極,則小磁針將沿_______(選填“順時針”或“逆時針”)方向轉動。
【答案】順時針
【解析】
【詳解】開關斷開時,線圈中無電流通過,螺線管周圍無磁場,開關閉合時,電流由螺線管的右端流入,左端流出,據(jù)安培定則知,螺線管的左端為N極,右端為S極,據(jù)異名磁極相互吸引得,小磁針的將沿順時方向針轉動。
8. 如圖是采用無線充電技術為智能手機充電,當帶有金屬線圈的智能手機靠近磁場時,能夠產(chǎn)生感應電流進行充電。則與其工作原理相同的是___________(選填“電鈴”、“動圈式話筒”或“揚聲器”)。
【答案】動圈式話筒
【解析】
【詳解】從題意中知道,手機中的線圈,能將底座產(chǎn)生的變化的磁場轉化為電流給手機電池充電,是利用電磁感應原理工作的;動圈式話筒與其工作原理相同,也是利用電磁感應原理工作的;揚聲器的工作原理利用通電導體在磁場中受力的作用;電鈴是利用電流磁效應工作的。
9. 如圖所示是某電磁波的振動圖像,該電磁波的波長為_______m。
【答案】240
【解析】
【詳解】由圖像知,該電磁波振動的周期為,頻率
波長
10. 如圖甲電路中電源電壓恒定,R1的阻值是40。圖乙是滑動變阻器R2消耗的電功率P與其電阻R2的關系圖像。則該電路中R2消耗的最大功率是_______W。
【答案】0.9
【解析】
【詳解】由圖甲知,兩個電阻串聯(lián)在電路中。由圖乙知,當滑動變阻器消耗的功率為0.8W時,它接入電路的阻值為20歐,據(jù)P=I2R知,電路中的電流
R1兩端的電壓
U1=IR1=0.2A×40Ω=8V
據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點有
40Ω∶(40Ω+20Ω)=8V∶U
解得,電源電壓U=12V。由圖乙知,當變阻器接入電路的阻值為40Ω時,它消耗的功率最大,據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點有
40Ω∶(40Ω+40Ω)=U2∶12V
解得,此時變阻器R2兩端的電壓U2=6V。R2消耗的最大功率
二、選擇題(每小題2分,共14分;每小題給出的四個選項中,只有一個選項符合題意)
11. 在標準大氣壓下,液態(tài)氮的沸點為-196℃。圖甲是牛奶、奶油等冰激凌原料上倒上液態(tài)氮,制成液氮冰激凌;圖乙的香蕉澆上液氮后能代替錘頭釘釘子。下列說法正確的是( )
A. 冰激凌周圍的“白氣”是液氮汽化而成
B. 牛奶、奶油中的水凝固成冰的過程要吸熱
C. 澆上液氮,能使香蕉里面的水分子停止運動
D. 澆上液氮,能使香蕉的內(nèi)能減少
【答案】D
【解析】
【分析】
【詳解】A.冰激凌周圍的“白氣”是空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水珠,故A錯誤;
B.牛奶、奶油中的水凝固成冰的過程需要放出熱量,故B錯誤;
C.分子在不停地做無規(guī)則運動,澆上液氮,香蕉里面的水分子不會停止運動,故C錯誤;
D.澆上液氮,能使香蕉里面的水凝固成冰,凝固放出熱量,內(nèi)能減小,故D正確。
故選D。
12. 2022 年 5 月 20 日,我國使用長征二號丙運載火箭同時將3顆試驗衛(wèi)星發(fā)射成功。火箭從地面向上發(fā)射過程中,其外殼與大氣摩擦后溫度升高,這里面的能量轉化過程與下面哪個沖程相同( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【詳解】火箭從地面向上發(fā)射過程中,其外殼與大氣摩擦后溫度升高,該過程能量轉化形式為機械能轉化為內(nèi)能,與汽油機的壓縮沖程的能量轉化形式一致,根據(jù)汽油機各沖程工作特點可判斷A為做功沖程,此沖程能量轉化為內(nèi)能轉化為機械能;B為吸氣沖程;C為排氣沖程;D為壓縮沖程,將機械能轉化為內(nèi)能。故ABC不符合題意;D符合題意。
故選D。
13. 如圖所示電路中,電源電壓不變,開關閉合后,在滑動變阻器的滑片P從左向右滑動的過程中( )
A. 電壓表示數(shù)增大,電流表示數(shù)減小,燈泡L變暗
B. 電壓表示數(shù)增大,電流表示數(shù)增大,燈泡L變亮
C. 電壓表示數(shù)減小,電流表示數(shù)減小,燈泡L變暗
D. 電壓表示數(shù)減小,電流表示數(shù)增大,燈泡L變亮
【答案】A
【解析】
【詳解】由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),電流表測電路電流,電壓表測滑動變阻器兩端電壓。由電路圖可知,當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時,滑動變阻器接入電路的阻值變大,滑動變阻器的分壓變大,電壓表示數(shù)變大,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知,小燈泡兩端的電壓變?。换瑒幼冏杵鹘尤腚娐返淖柚底兇?,電路總電阻變大,電源電壓不變,由可知,電路電流變小,電流表示數(shù)變??;電路電流變小,小燈泡兩端的電壓變小,由P=UI可知,燈泡實際功率變小,燈泡變暗。故A符合題意,BCD不符合題意。
故選A。
14. 如圖是探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關的實驗裝置,兩個透明容器中( )
A. 圖甲中通電一段時間后,左側容器中電阻產(chǎn)生的熱量更小
B. 通電后,圖乙右側容器中電阻產(chǎn)生的熱量多
C. 通電后,圖甲透明容器中電阻絲內(nèi)能增加和空氣內(nèi)能增大的方式是相同的
D. 圖乙實驗是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關系
【答案】B
【解析】
【詳解】A.圖甲中,兩邊容器內(nèi)電阻相同,左側電阻的電流大于右側容器的電流,通電一段時間后,左側容器中電阻產(chǎn)生的熱量更大,故A不符合題意;
B.通電后,圖乙中左右兩側電阻串聯(lián),電流與通電時間相同,右側容器內(nèi)電阻較大,由得,右側容器中電阻產(chǎn)生的熱量多,故B符合題意;
C.通電后,圖甲透明容器中電阻絲內(nèi)能是通過電流做功增加的,空氣內(nèi)能是通過熱傳遞增大的,故C不符合題意;
D.圖乙實驗控制電流與通電時間相同,改變電阻大小,是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系,故D不符合題意。
故選B。
15. 如圖是家庭電路的一部分電路,下列說法中正確的是( )
A. M為零線,N為火線
B. 測電筆筆尖接觸插座右孔,氖管不能發(fā)光
C. 開關S閉合時,測電筆筆尖接觸A、B兩點,氖管均不能發(fā)光
D. 當CD兩點間斷路時,S閉合,測電筆筆尖接觸D時氖管發(fā)光
【答案】D
【解析】
【詳解】A.由電路圖知,開關接在燈泡與M線之間,所以M為火線,N為零線,開關接在用電器與火線之間,斷開時,才能斷開用電器與火線之間的連接,故A錯誤;
B.電路圖中,插座的右孔與M線,即火線相連,測電筆筆尖與右孔接觸時,氖管能發(fā)光,故B錯誤;
C.開關閉合時,A點與火線相連,測電筆筆尖接觸A點,氖管發(fā)光,B點與零線相連,測電筆筆尖與B點接觸,氖管不發(fā)光,故C錯誤;
D.CD兩點間斷路時,相當于零線斷路,閉合S,此時D點通過燈泡與火線相連,測電筆筆尖接觸D時氖管發(fā)光,故D正確。
故選D。
16. 電動機清潔無污染,能量轉化效率高,在生活中有廣泛應用。下列所示的四個電磁實驗中,能夠說明電動機工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】A.如圖所示,在閉合電路部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時,電路中會產(chǎn)生感應電流,這種現(xiàn)象為電磁感應,屬于發(fā)電機的工作原理,故A不符合題意;
B.圖中裝置為電磁繼電器,利用了電流的磁效應,故B不符合題意;
C.閉合開關后,導體在磁場中受力而運動,屬于電動機工作原理,故C符合題意;
D.如圖所示,線圈在磁場中轉動,做切割磁感線的運動時,電路中會產(chǎn)生感應電流,燈泡發(fā)光,這種現(xiàn)象為電磁感應,屬于發(fā)電機的工作原理,故D不符合題意。
故選C。
17. 如圖甲所示,電源電壓保持不變。電流表A的量程為,電壓表、的量程均為,滑動變阻器的規(guī)格為“”,小燈泡的額定電壓為?;瑒幼冏杵鞯幕琍在某點時,小燈泡正常發(fā)光,此時電壓表的示數(shù)為。在保證電路各元件安全的最大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑片P,其中一只電壓表與電流表示數(shù)的變化圖象如圖乙所示。下列說法正確的是( )
A. 電源電壓為B. 電壓表的示數(shù)變化范圍為
C. 滑動變阻器的取值范圍是D. 小燈泡的功率范圍為
【答案】D
【解析】
【詳解】分析甲圖可知,電路為燈泡和滑動變阻器串聯(lián),電壓表V1測燈泡兩端電壓,電壓表V2測滑動變阻器電壓,向右調(diào)節(jié)滑動變阻器,滑動變阻器接入電路中的阻值變大,電路中電流變小,根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知,滑動電阻器兩端電壓變大,所以圖乙是電壓表V2與電流表示數(shù)變化圖像;
A.移動滑片當燈泡正常發(fā)光,此時燈泡的電壓為2.5V,電壓表V2的示數(shù)為1.5V,即滑動變阻器的電壓為1.5V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知,電源電壓為
故A錯誤;
B.因為燈泡的額定電壓為2.5V,保證電路各元件安全,說明電壓表V1可調(diào)節(jié)的最大值為2.5V,故B錯誤;
C.根據(jù)圖乙可知,當電流為0.5A時,滑動變阻器的電壓為1.5V,此時接入電路中的電阻為
當電流為0.1A時,滑動變阻器的電壓為3V,此時接入電路中的電阻為
所以滑動變阻器的取值范圍是3Ω~30Ω,故C錯誤;
D.由圖乙可知,電路中的最大電流為0.5A時,燈泡的電壓為
則燈泡此時的電功率為
當電路中最小電流為0.1A時,燈泡的電壓為
則燈泡此時的電功率為
由此可得小燈泡的功率范圍為0.1W~1.25W,故D正確。
故選D。
三、實驗題(第18小題4分,第19小題4分,第20小題8分,共16分)
18. 如圖甲所示,用相同的實驗裝置分別加熱質量相等的水和食用油,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的溫度隨時間變化圖像。
(1)實驗中,兩燒杯內(nèi)放入規(guī)格相同的電甲乙加熱器,這樣可以保證在_______內(nèi),水和食用油吸收的熱量相等;
(2)由實驗數(shù)據(jù)可知,水比熱容與食用油的比熱容之比為_______。
【答案】 ①. 相同時間 ②. 3:2
【解析】
【詳解】(1)[1]實驗中,兩燒杯內(nèi)放入規(guī)格相同的甲乙電加熱器,相同時間加熱器釋放熱量相同,這樣可以保證在相同時間內(nèi),水和食用油吸收的熱量相等。
(2)[2]水的比熱容較大,質量相同的水與食用油,吸收相同熱量后,水升高溫度較少,由實驗數(shù)據(jù)可知,甲是食用油的圖像,乙是水的圖像,質量相同的水與食用油,升高相同溫度,加熱時間分別為3: 2,由得
則水的比熱容與食用油的比熱容之比為
19. 在“探究電流與電壓關系”的實驗中,圖甲是某實驗小組設計的電路,電源電壓3V保持不變。
(1)請用筆畫線代替導線,在圖甲中完成電路連接,要求滑片P向右端滑動時,電流表的示數(shù)變大_______;
(2)實驗中測得五組數(shù)據(jù),并繪制出定值電阻R的I-U圖像如圖乙所示。結合乙圖分析本實驗所用滑動變阻器的最大阻值應不小于___________。
【答案】 ①. ②. 25
【解析】
【詳解】(1)[1]實驗中,定值電阻與變阻器串聯(lián),電壓表測量定值電阻電壓,電流表測量電路電流;滑片P向右端滑動時,電流表的示數(shù)變大,說明此時變阻器接入電路中電阻變小,則變阻器的右下接線柱接入電路中,如圖所示:
(2)[2]當電路中電流最小為0.5A時,變阻器接入電路中電阻最大,此時變阻器的電壓為
由歐姆定律得,此時變阻器接入電路中電阻為
則本實驗所用滑動變阻器的最大阻值應不小于25Ω。
20. 如圖所示是小強研究“影響電磁鐵磁性強弱因素”的裝置圖,它是由電源,滑動變阻器,開關、帶鐵芯的螺線管和自制的針式刻度板組成.通過觀察指針B偏轉角度的大小來判斷電磁鐵磁性的強弱,在指針下方固定一物體A,當用導線a與接線柱1相連,閉合開關后,指針B發(fā)生偏轉.
(1)用筆畫線代替導線將實物圖連接完整,
(2)當開關閉合后,電磁鐵左端應為磁極的___________極,
(3)實驗發(fā)現(xiàn):
①當清動變阻器的滑片P向左滑動時,指針B偏轉的角度將會___________(選填會大”或”變小”)
②保持滑片P位置不變,當導線a由接線柱1改為與接線柱2相連,閉合開關后,可發(fā)現(xiàn)指針B偏轉的角度將會___________(選填”變大”或“變小”).
【答案】 ①. ②. N ③. 變大 ④. 變小
【解析】
詳解】解答:
(1)[1]把滑動變阻器金屬桿右端(或左端)與開關左端相連電路連成通路,如圖
(2)[2]伸出右手,用右手握住螺旋管,四指指向電流的方向,大拇指指向螺旋管的N極.判斷螺旋管的左端是N極。
(3)①[3]當滑動變阻器的滑片P向左滑動時,滑動變阻器的阻值變小,電路中電流變大,電磁鐵的磁性增強,電磁鐵吸引物體A偏轉角度變大,所以指針B偏轉的角度將會變大。
②[4]保持滑片P位置不變,電磁鐵中電流大小不變,當導線a由接線柱1改為與接線柱2相連,電磁鐵線圈的匝數(shù)減少,電磁鐵磁性減弱,閉合開關后,可發(fā)現(xiàn)指針B偏轉的角度將會變小。
四、計算題(第21題6分,第22題6分,第23題8分,共20分;解答要有必要的公式和過程)
21. 2023年9月23日,第19屆亞運會在中國杭州舉行。此次亞運會首次使用廢碳再生的綠色零碳甲醇作為主火炬塔燃料,實現(xiàn)循環(huán)內(nèi)的零排放,助力打造首屆碳中和亞運會。已知水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃),甲醇的熱值約為2.3×107J/kg。求:
(1)完全燃燒0.2kg甲醇能放出多少熱量?
(2)若0.2kg甲醇完全燃燒釋放的熱量的21%被10kg初溫為20℃的水吸收,可以使水的溫度上升多少℃?
【答案】(1)4.6×106J;(2)23℃
【解析】
【詳解】解:(1)完全燃燒0.2kg甲醇能放出熱量為
(2)水吸收的熱量為
水的溫度上升
答:(1)完全燃燒0.2kg甲醇能放出熱量為;
(2)若0.2kg甲醇完全燃燒釋放的熱量的21%被10kg初溫為20℃的水吸收,可以使水的溫度上升23℃。
22. 在圖甲所示的電路中,電源電壓保持不變,電阻R1的阻值為30Ω。閉合開關S,電路正常工作,兩個電流表的指針指在同一位置,如圖乙所示。求:
(1)電源電壓U是多少?
(2)現(xiàn)用一個未知阻值的定值電阻Rx替換電阻R1或R2,替換后一個電流表的示數(shù)減少了0.3A,另一個電流表的示數(shù)未發(fā)生變化,請判斷說明電阻Rx替換的是哪個電阻,并求出電阻Rx的阻值。
【答案】(1)9V;(2)10Ω
【解析】
【詳解】解:(1)由電路圖可知,R1與R2并聯(lián),電流表A測干路電流,電流表A1測R1支路的電流。因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,且兩電流表指針的位置相同,所以,A的量程為0~3A,干路電流I=1.5A,A1的量程為0~0.6A,通過R1的電流I1=0.3A,電源電壓
U=U1=I1R1=0.3A×30Ω=9V
(2)由題知,若用Rx替換電阻R1,電流表A1的示數(shù)會發(fā)生變化,同時電流表A的示數(shù)發(fā)生變化,不符合題意;因此只能是用Rx替換電阻R2;由并聯(lián)電路的特點,電流表A1的示數(shù)不變,替換后干路電流變?yōu)?br>I′=I﹣ΔI=1.5A﹣0.3A=1.2A
此時通過Rx的電流為
Ix=I′﹣I1=1.2A﹣0.3A=0.9A
Rx的阻值
答:(1)電源電壓U是9V;
(2)電阻Rx的阻值是10Ω。
23. 如圖甲所示為某電飯鍋銘牌,可知該電飯鍋能效等級為三級,額定電壓為220V,加熱功率為1210W,電飯鍋的簡化電路圖如圖乙所示,有加熱和保溫兩擋,由開關S調(diào)節(jié),其中R1和R2均為發(fā)熱電阻,且阻值不隨著溫度的變化而改變,求:
(1)讓電飯鍋處于“保溫”狀態(tài)下正常工作,測得在5min內(nèi)耗電J。求該電飯鍋保溫功率P保溫;
(2)電阻R2阻值;
(3)國家標準中規(guī)定電飯鍋在該加熱功率下正常工作時,三級能效的熱效率值(電熱轉化效率)范圍為81%≤<86%。現(xiàn)對電飯鍋進行測試:在加熱狀態(tài)下,將溫度為30℃、質量為2.2kg的水加熱到100℃,電飯鍋正常工作用時700s。已知,請你通過計算判斷該電飯鍋的熱效率值是否達到三級能效。
【答案】(1)88W;(2)510Ω;(3)見解析
【解析】
【詳解】解:(1)電飯鍋處于“保溫”狀態(tài)時的功率為
(2)由電路圖知,S斷開時兩電阻串聯(lián),電路中電阻較大,據(jù)知,電路的功率較小,為保溫狀態(tài),當S閉合時,只有R1接入電路中,電阻較小,功率較大,為加熱狀態(tài),由可得R1的電阻
由可得R1、R2的總電阻為
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻規(guī)律知,R2的電阻為
R2=R總-R1=550Ω-40Ω=510Ω
(3)水吸收的熱量為
用時700s消耗的電能為
該電飯鍋的熱效率為
故該電飯鍋的熱效率值不能達到三級能效。
答:(1)該電飯鍋的保溫功率P保溫為88W;
(2)電阻R2的阻值為40Ω;
(3)該電飯鍋的熱效率值不能達到三級能效。
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