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2024-2025学年重庆实验外国语学校九年级（上）期末物理试卷
一、单项选择题（共8个小题，每小题只有一个合理的选项，每小题3分，共24分）
1．（3分）在重庆实验外国语学校的校园里，处处都有和物理相关的知识。下列符合实际的是（　　）
A．教室内一盏日光灯正常工作电流约为0.2A
B．教室里的柜式空调正常工作时的功率大约是50W
C．教室内直饮机中开水的温度大约为70℃
D．实验室内一节新干电池的电压为2V
2．（3分）同学们在学习热学相关知识时，小超老师做了以下实验，如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．图甲中，两个铅块没有被重物拉开，说明分子之间存在引力
B．图乙中，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，水蒸气的机械能转化为软木塞的机械能
C．图丙中，红墨水在热水中扩散更快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈
D．图丁中，将一定量的水与酒精混合后总体积变小，是由于分子间存在间隙
3．（3分）下列关于家庭电路与安全用电的说法中正确的是（　　）
A．家庭电路中控制用电器的开关应接在火线和用电器之间
B．电冰箱使用三脚插头，是为了防止电流过大引起火灾
C．在家庭电路中，同时工作的用电器越多，总电阻越大
D．使用测电笔时，手不能接触笔尾的金属体，防止电流通过人体，造成触电事故
4．（3分）如图所示，下列对电磁实验现象相应的解释不正确的是（　　）
A．图甲中，滑动变阻器的滑片向右滑动时，螺线管的磁性减弱
B．图乙中，说明磁极间的相互作用是同名磁极相互排斥
C．图丙中，法拉第利用该装置证实了电流的周围存在着磁场
D．图丁中，该装置用来研究电磁感应现象
5．（3分）如图所示，下列几组生活现象与其蕴含的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，带正电物体接触验电器金属球，两箔片因得到正电荷互相排斥张开
B．图乙中，用丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷，在这个过程中丝绸会失去电子
C．图丙中，摩擦后的气球能够吸引细水流，是因为带电体具有吸引轻小物体的性质
D．图丁中，马路上的路灯总是同时亮同时灭，因为它们串联在同一电路中
6．（3分）在重庆实验外国语学校科技节活动中，物理兴趣小组设计了一个地磅模型，地磅内部简化电路，如图所示。其工作原理是车辆开上地磅会压缩弹簧（弹簧处于弹性限度内）引起滑片P移动，当电路的电流I≥I0（I0为某一定值）时，电路中电铃会发出警示声（电铃电阻忽略不计），表明车辆超重了。R0为保护电阻，电源电压不变。下列说法正确的是（　　）
A．地磅上的压力增大时，电路总功率减小
B．地磅上的压力减小时，电压表的示数增大
C．地磅上的压力减小时，电路中的电流减小
D．地磅上的压力增大时，电压表与电流表示数之比减小
7．（3分）电源电压保持不变，当定值电阻R1和R2串联接入电路时，它们两端的电压之比为2：1；如图所示，当电阻R1和R2并联接入电路时，电流表A2的示数为0.6A。已知电阻R1＝20Ω。下列分析正确的是（　　）
A．R2＝15Ω
B．电源的电压为12V
C．电流表A1示数为0.8A
D．在串并联电路中，流过定值电阻R1的电流之比为2：3
8．（3分）如图所示，电源电压和灯泡电阻不变，灯L标有“2.5V，1.25W”字样，滑动变阻器R0标有“30Ω，1A”字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～3V。当闭合开关S2、S3，断开S、S1时，电流表示数为1.8A；当闭合开关S、S3，断开S1、S2，滑动变阻器滑片P从最右端移动到某一位置时，R0连入的电阻减小了9Ω，此时灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下（不考虑灯丝电阻变化），下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为14.4V
B．当闭合开关S、S3，断开S1、S2时，电流表示数变化范围为0.3～0.5A
C．S断开，S1、S2、S3开关均闭合时，电路中的最大电流与最小电流之比为8：7
D．在保证电路安全的情况下，任意断开闭合开关，电路消耗的最大功率为50.4W
二、填空作图题（每空1分，每图1分，共12分）
9．（2分）英国物理学家 　 　发现了电磁感应现象，并根据此现象制成了 　 　（选填“发电机”或“电动机”），使人类进入电气化时代。
10．（2分）如图是四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于 　 　冲程，该冲程将机械能转化为 　 　能。
11．（2分）2024年10月30日，长征二号F运载火箭搭载神舟十九号载人飞船在酒泉成功发射。火箭用液体氢作为燃料，是因为液体氢的 　 　高，若在某一阶段共消耗1吨的液态氢，这些燃料完全燃烧共释放出 　 　J的热量。
12．（2分）如图甲电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“10Ω，1A”闭合开关，并将滑片P从一端滑到另一端的过程中，滑动变阻器的电功率与电流表示数的关系图象，如图乙所示。则电路的最小功率与最大功率之比为 　 　，电源电压为 　 　V。
13．（2分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡上标有“6V，3.6W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，滑动变阻器两端的电压为U1，电流表示数为I1，R2消耗的功率为P2；断开开关后，先将滑片移到最左端，再闭合开关S1、S3，此时R2消耗的功率为P2'，电流表的示数对比I1变化了0.5A；而当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是2V，滑动变阻器两端的电压为U1'，电流表示数为I3，已知U1：U1'＝1：1，P2：P2'＝1：9；则电流表示I1：I3＝ 　 　；通过开关的通断和滑片的移动，该电路总功率的最大值与最小值的差值为 　 　W。
14．（1分）请用笔画线表示导线，将图中的电灯和开关正确接入家庭电路。
15．（1分）如图所示，根据磁感线的方向，请将小磁针的N极涂黑。
三、实验探究题（16题6分，17、18题每题8分，共22分）
16．（6分）电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。
（1）如图甲所示，小兰在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并　 　玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图乙所示。铁屑的分布情况与　 　磁体周围铁屑的分布情况相似；
（2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向，如图丙所示，说明通电螺线管的极性与　 　的方向有关；
（3）小新设计了如图丁所示的电路图探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”：实验中通过观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱，这里使用到的探究方法是　 　；
（4）由图丁可得出的结论是：当　 　相同时，　 　，电磁铁的磁性越强。
17．（8分）小龙利用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”，其电源电压为4.5V，小灯泡L的额定电压为2.5V，滑动变阻器RP铭牌为“20Ω，2A”。
（1）闭合开关前，应该将滑动变阻器滑片滑至 　 　（选填“A”或“B”）端。
（2）闭合开关后，小龙发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近4.5V，则电路故障可能是 　 　。
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，要测量小灯泡正常发光时的电阻，需将滑动变阻器滑片向 　 　（选填“左”或“右”）调节。
（4）多次改变小灯泡两端的电压，测出其对应的电流后，小龙描绘了如图丙所示的I﹣U图象，分析图象可知小灯泡正常发光时的电阻为 　 　Ω；小灯泡的电阻非定值，这是因为灯丝的电阻受 　 　的影响。
（5）变阻器滑片滑一段距离的过程中，变阻器连入电路阻值的变化量大小为ΔR1，小灯泡阻值的变化量大小为ΔR2，则这两个量的大小关系是：ΔR1　 　ΔR2。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
（6）另一组同学小芳在测量小灯泡在正常发光时的电阻时，发现电压表已经损坏，于是又找来一个定值电阻R0和一个电阻箱R1，设计了如图丁所示的电路。请将实验步骤补充完整。
①闭合开关S、S1，调节电阻箱阻值，使小灯泡 　 　，读出此时电阻箱阻值为R1，电流表示数为I1；（已知小灯泡的额定电流为I1）
②断开S1，闭合S2，读出此时电流表的示数为I2；
③小灯泡正常发光时的电阻为 　 　（用R0、R1、I1和I2表示）。
18．（8分）小超在探究通过导体的电流与电压、电阻的关系时，可以使用到的器材有：干电池3节，铭牌上标有“60Ω，1.5A”滑动变阻器1个，电流表、电压表、开关各一个，阻值为10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的电阻各一个，导线若干。
（1）小超在连接电路时，开关应处于 　 　的状态。连接好的电路如图甲所示，电路中部分连接不合理，但只需改动一根导线，其中有一根导线连接错误，请你在图中用“x”标出这根导线，并只改接一根导线使电路成为正确的电路；（要求导线不交叉）
（2）排除故障后，小超开始探究电流与电压的关系：闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，得出多组电压、电流数值，这样做的目的是 　 　；
A.寻找普遍规律
B.减少测量误差
（3）以电流I为纵坐标、电压U为横坐标，采用描点的方式，画出图象，如图乙所示。依据图象，本次实验中选用的定值电阻阻值为 　 　Ω，得到的结论是当电阻不变时，电流和电压成 　 　比；
（4）另一组同学在探究电流和电阻关系时，用学生电源代替干电池组完成了实验，最终收集到实验数据如表。则实验中控制定值电阻两端的电压为 　 　V；
序号 1 2 3 4 5
R/Ω 10 15 20 25 30
I/A 0.30 0.20 0.12 0.12 0.10
（5）分析表中数据发现，序号为 　 　的数据有明显的错误，原因是某次将定值电阻变换成错误数据点对应阻值时（实验过程并未按表中序号进行，而是随机选取电阻测出数据填入表格），未调节滑片P就读取电流所致。根据出现的数据，求出该小组实验中使用到的学生电源电压为 　 　V。
四、论述与计算题（19题6分，20、21题每题8分，共22分）
19．（6分）如图所示，电源电压保持不变，R2＝10Ω，当S1闭合，S2断开时，电流表的示数为0.6A。当S1、S2都闭合时，电流表的示数为1.6A，求：
（1）电源电压；
（2）R1消耗的电功率。
20．（8分）为应对在寒冷的夜晚学习，小超自制了一款集加热与调光一体的台灯如图所示。已知电源电压为3V且保持不变，R1、R2均为发热电阻，其中R1阻值为30Ω且保持不变，R2上标有“20Ω，1A”，灯泡L标有“2.5V，0.5W”字样，不考虑灯丝电阻变化，电流表量程为0～0.6A。求：
（1）灯泡L正常发光时的电阻RL；
（2）在保证电路安全的情况下，通过控制开关的断开闭合和调节R2，R2的最大发热功率；
（3）电源电压降为2.6V后，在保证电路安全的情况下，通过控制开关的断开闭合和调节R2，灯L的最小实际电功率。
21．（8分）即热式饮水机在生活中应用广泛，如图甲所示是某品牌的即热式饮水机，通过软管将储水桶与饮水机底部相连，打开电源开关，水泵将储水桶中的水抽入饮水机的加热管道，从顶部出水口流出的就是热水，内部电路如图乙所示。加热管道是由陶瓷外管和中间的圆柱状加热电阻组成，如图丙所示，水在陶瓷外管和加热电阻之间流动，假设加热电阻产生的热量全部被水吸收，水通过加热管道的过程中受热均匀。加热电阻长0.1m，横截面积为1cm2，R＝21Ω。陶瓷外管长0.1m，横截面积为3cm2，水泵使水以v＝0.1m/s的恒定速度流过管道，水泵的额定功率为50w。
（1）即热饮水机是根据电流的什么效应工作的；
（2）该即热饮水机正常工作21秒，整个电路消耗的电能是多少焦？
（3）若水的初温为25℃，经过加热管道后热水的温度为50℃，则实际电压是多少伏？怎样可以提高经过加热管道后的热水温度？
2024-2025学年重庆实验外国语学校九年级（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 A B A C C C D D
一、单项选择题（共8个小题，每小题只有一个合理的选项，每小题3分，共24分）
1．（3分）在重庆实验外国语学校的校园里，处处都有和物理相关的知识。下列符合实际的是（　　）
A．教室内一盏日光灯正常工作电流约为0.2A
B．教室里的柜式空调正常工作时的功率大约是50W
C．教室内直饮机中开水的温度大约为70℃
D．实验室内一节新干电池的电压为2V
【分析】首先要对相关物理量有个初步的认识，不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要经过简单的计算，有的要进行单位换算，最后判断符合要求的是哪一个。
【解答】解：A、教室内一盏日光灯正常工作电流约为0.2A，故A符合实际；
B、教室里的柜式空调正常工作时的功率大约是3000W，故B不符合实际；
C、教室内直饮机中开水的温度大约为100℃，故C不符合实际；
D、实验室内一节新干电池的电压为1.5V，故D不符合实际。
故选：A。
【点评】物理与社会生活联系紧密，多了解一些生活中常见物理量的数值可帮助我们更好地学好物理，同时也能让物理更好地为生活服务。
2．（3分）同学们在学习热学相关知识时，小超老师做了以下实验，如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．图甲中，两个铅块没有被重物拉开，说明分子之间存在引力
B．图乙中，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，水蒸气的机械能转化为软木塞的机械能
C．图丙中，红墨水在热水中扩散更快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈
D．图丁中，将一定量的水与酒精混合后总体积变小，是由于分子间存在间隙
【分析】分子间存在着相互作用的引力与斥力。
物体对外做功，内能减小，内能转化为机械能；
分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈；
分子之间存在间隙。
【解答】解：A、分子间同时存在引力和斥力，两个铅块相互压紧后，能悬挂重物而不分开，是引力发挥了主要作用，故A正确；
B、在软木塞被冲出试管口的过程中，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，故B错误；
C、在冷水杯和热水杯中滴入红墨水，由于热水的温度高，故分子运动剧烈，会看到热水中的红墨水扩散得快，这表明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，故C正确；
D、将一定量水与酒精混合后总体积变小，说明分子间存在间隙，故D正确；
故选：B。
【点评】本题中的小实验都是课本中学习的基础知识，虽然综合性较强，但难度却不大。
3．（3分）下列关于家庭电路与安全用电的说法中正确的是（　　）
A．家庭电路中控制用电器的开关应接在火线和用电器之间
B．电冰箱使用三脚插头，是为了防止电流过大引起火灾
C．在家庭电路中，同时工作的用电器越多，总电阻越大
D．使用测电笔时，手不能接触笔尾的金属体，防止电流通过人体，造成触电事故
【分析】（1）开关应接在火线和用电器之间；
（2）冰箱使用三脚插头，是为了将冰箱的金属外壳接地；
（3）家庭电路中，各用电器是并联的，电阻越并越小；
（4）测电笔是用来辨别火线和零线的，使用测电笔辨别火线和零线时，用手接触笔尾金属体，笔尖接触火线，这样，火线、高值电阻、氖管、人体、大地形成一个闭合回路，氖管发光，表明检测的是火线。
【解答】解：
A、控制用电器的开关应接在火线和用电器之间，这样在开关断开时，用电器上没有电，便于维修，故A正确；
B、冰箱使用三脚插头，是为了将冰箱的金属外壳接地，防止因外壳漏电而发生触电事故，故B错误；
C、家庭电路中各用电器是并联的；由并联电路特点知，并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，同时工作的用电器越多（即并联电路的支路越多），并联电路的总电阻越小，故C错误；
D、如果手不接触笔尾金属体，无论笔尖金属体接触火线还是零线，氖管都不发光，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了一些安全用电的知识，平时学习时多了解、积累，加强安全意识，学好电、用好电！
4．（3分）如图所示，下列对电磁实验现象相应的解释不正确的是（　　）
A．图甲中，滑动变阻器的滑片向右滑动时，螺线管的磁性减弱
B．图乙中，说明磁极间的相互作用是同名磁极相互排斥
C．图丙中，法拉第利用该装置证实了电流的周围存在着磁场
D．图丁中，该装置用来研究电磁感应现象
【分析】（1）通电螺线管磁性强弱的大小与电流大小和线圈匝数有关；
（2）磁极间的作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
（3）奥斯特用实验证明了电流的周围存在磁场；
（4）闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线会产生感应电流。
【解答】解：A、图甲中，滑动变阻器的滑片向右滑动时，变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路的电流变小，螺线管的磁性减弱，故A正确；
B、图乙中两个N极相互排斥，说明磁极间的相互作用是同名磁极相互排斥，故B正确；
C、图丙中是奥斯特实验，证明了电流的周围存在磁场，故C错误；
D、丁图中，磁铁放在水平面上，磁感线沿竖直方向，导体ab水平或斜向上运动时，导体能切割磁感线，会生成感应电流，故D正确。
故选：C。
【点评】本题必须要通过读图明确图中实验所反映的物理知识，这是电磁学中常见的几个实验，都是我们应该重点掌握的内容。
5．（3分）如图所示，下列几组生活现象与其蕴含的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，带正电物体接触验电器金属球，两箔片因得到正电荷互相排斥张开
B．图乙中，用丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷，在这个过程中丝绸会失去电子
C．图丙中，摩擦后的气球能够吸引细水流，是因为带电体具有吸引轻小物体的性质
D．图丁中，马路上的路灯总是同时亮同时灭，因为它们串联在同一电路中
【分析】人们通过大量的实验发现，凡是与毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引的，必定与丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥，由此人们得出自然界中有且只有两种电荷：正电荷和负电荷。
摩擦起电的实质不是创造了电，而是电子的转移。
电荷间相互作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
用电器只能同时工作的是串联电路，可以独立工作的是并联电路。
【解答】解：A.图甲中，带正电物体接触验电器金属球，两箔片因失去电子带正电荷互相排斥张开，故A错误；
B.图乙中，用丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷，在这个过程中丝绸会得到了电子，故B错误；
C.图丙中，摩擦后的气球能够吸引细水流，是因为带电体具有吸引轻小物体的性质，故C正确；
D.图丁中，马路上的路灯总是同时亮同时灭，因为它们独立工作，互不影响，是并联在同一电路中，开关在干路上，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了两种电荷，两种电荷间的作用，以及串、并联电路的辨析。
6．（3分）在重庆实验外国语学校科技节活动中，物理兴趣小组设计了一个地磅模型，地磅内部简化电路，如图所示。其工作原理是车辆开上地磅会压缩弹簧（弹簧处于弹性限度内）引起滑片P移动，当电路的电流I≥I0（I0为某一定值）时，电路中电铃会发出警示声（电铃电阻忽略不计），表明车辆超重了。R0为保护电阻，电源电压不变。下列说法正确的是（　　）
A．地磅上的压力增大时，电路总功率减小
B．地磅上的压力减小时，电压表的示数增大
C．地磅上的压力减小时，电路中的电流减小
D．地磅上的压力增大时，电压表与电流表示数之比减小
【分析】根据电路图可知，R、电铃与R0串联在电路中，电压表测量R0两端的电压；
（1）地磅上的压力增大时，对弹簧的压力越大，根据滑片移动的方向判定电阻的变化，根据欧姆定律判定电流的变化，根据P＝UI分析电路消耗的总功率的变化；根据欧姆定律可知，电压表与电流表示数之比始终等于定值电阻的阻值。
（2）地磅上的压力减小时，根据滑动变阻器接入电路电阻的变化分析电路中电流的变化，根据U＝IR分析电压表示数的变化。
【解答】解：由电路图可知，电铃、变阻器、定值电阻R0串联，电压表测量定值电阻R0电压，电流表测量电路电流。
AD、地磅上的压力增大时，变阻器接入电路中电阻变小，电路中总电阻变小，由欧姆定律得，电路电流增大，由P＝UI可知电路总功率变大，故A错误；
由R可知，电压表与电流表示数之比始终等于定值电阻的阻值，则电压表与电流表示数之比不变，故D错误；
BC、地磅上的压力减小时，变阻器接入电路中电阻变大，电路中总电阻变大，由欧姆定律得，电路电流变小，故C正确；
由U＝IR可知，电压表示数变小，故B错误。
故选：C。
【点评】本题考查了电路的动态分析，解题的关键是根据地磅上压力的大小判定滑片的移动方向，难度不大。
7．（3分）电源电压保持不变，当定值电阻R1和R2串联接入电路时，它们两端的电压之比为2：1；如图所示，当电阻R1和R2并联接入电路时，电流表A2的示数为0.6A。已知电阻R1＝20Ω。下列分析正确的是（　　）
A．R2＝15Ω
B．电源的电压为12V
C．电流表A1示数为0.8A
D．在串并联电路中，流过定值电阻R1的电流之比为2：3
【分析】（1）当定值电阻R1和R2串联接入电路时，已知它们两端的电压之比，根据串联电路的分压原理可得R1、R2的阻值之比，已知R1的阻值，可得R2的阻值；
（2）当电阻R1和R2并联接入电路时，由电路图可知，电流表A2测通过R2的电流，电流表A1测干路电流。根据欧姆定律可得R2两端的电压，根据并联电路的电压规律可知电源电压的大小；
根据欧姆定律求通过R1的电流，根据并联电路的电流规律可得电流表A1的示数；
（3）两电阻串联时，根据欧姆定律和串联电路的电阻规律可得电路中的电流，根据串联电路的电流规律可知通过R1的电流，从而可得在串并联电路中，流过定值电阻R1的电流之比。
【解答】解：A、当定值电阻R1和R2串联接入电路时，已知它们两端的电压之比U1：U2＝2：1，
根据串联电路的分压原理可得R1、R2的阻值之比R1：R2＝U1：U2＝2：1，
已知R1的阻值为R1＝20Ω，则R2的阻值为R2R120Ω＝10Ω，故A错误；
BC、当电阻R1和R2并联接入电路时，由电路图可知，电流表A2测通过R2的电流，电流表A1测干路电流。
根据欧姆定律可得R2两端的电压为U2＝I2R2＝0.6A×10Ω＝6V，
根据并联电路的电压规律可知，电源电压为U＝U1＝U2＝6V，
此时通过R1的电流：I′10.3A，
根据并联电路的电流规律可得，电流表A1的示数为I＝I′1+I2＝0.3A+0.6A＝0.9A，故BC错误；
D、两电阻串联时，根据欧姆定律和串联电路的电阻规律可得，
电路中的电流为I0.2A，
根据串联电路的电流规律可知，通过R1的电流为I1＝I＝0.2A，
故在串、并联电路中，流过定值电阻R1的电流之比为I1：I′1＝0.2A：0.3A＝2：3，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查串、并联电路的特点和欧姆定律的应用，难度适中。
8．（3分）如图所示，电源电压和灯泡电阻不变，灯L标有“2.5V，1.25W”字样，滑动变阻器R0标有“30Ω，1A”字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～3V。当闭合开关S2、S3，断开S、S1时，电流表示数为1.8A；当闭合开关S、S3，断开S1、S2，滑动变阻器滑片P从最右端移动到某一位置时，R0连入的电阻减小了9Ω，此时灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下（不考虑灯丝电阻变化），下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为14.4V
B．当闭合开关S、S3，断开S1、S2时，电流表示数变化范围为0.3～0.5A
C．S断开，S1、S2、S3开关均闭合时，电路中的最大电流与最小电流之比为8：7
D．在保证电路安全的情况下，任意断开闭合开关，电路消耗的最大功率为50.4W
【分析】（1）根据开关S2、S3闭合，S、S1断开时，电路中只有R1接入电路，电流表测流过R1的电流，列出电源电压等式；当闭合开关S、S3，断开S1、S2，电路中L、R0和R1串联接入电路，电流表测该电路中的电流，电压表测小灯泡L两端电压。滑动变阻器滑片P从最右端移动到某一位置时，灯泡恰好正常发光，R0连入的电阻减小了9Ω，列出此时电源电压等式；当R0全部接入电路时，列出此时电源电压等式；
（2）当闭合开关S、S3，断开S1、S2，电路中L、R0和R1串联接入电路，电流表测该电路中的电流，电压表测小灯泡L两端电压，根据串联电路电流特点结合欧姆定律确定L、R0和R1串联时，电路中电流的变化范围；
（3）S断开，其余开关均闭合时，R0和R1并联接入电路，电流表测干路电流。当电流表的示数为3A时，电路功率最大，求出最大功率，当R0全部接入电路时，电路消耗的功率最小，求出最小功率，据此计算即可；
（4）任意断开闭合开关，在保证电路安全的情况下，干路中的电流最大时，电路消耗的功率最大，分析此时电路的连接方式，并结合相关条件求出干路中的最大电流，最后根据P＝UI求出最大总功率
【解答】解：A、开关S2、S3闭合，S、S1断开时，电路中只有R1接入电路，电流表测流过R1的电流，则U＝I1R1＝1.8A×R1﹣﹣﹣﹣﹣①
当闭合开关S、S3，断开S1、S2，电路中L、R0和R1串联接入电路，电流表测该电路中的电流，电压表测小灯泡L两端电压，
滑动变阻器滑片P从最右端移动到某一位置时，灯泡恰好正常发光，R0连入的电阻减小了9Ω，
串联电路各处电流相等，此时电路电流IL0.5A，
小灯泡的电阻RL5Ω，
此时电源电压U＝UL+U0+U1＝UL+IL（R0﹣9Ω）+ILR1，即U＝2.5V+0.5A×（30Ω﹣9Ω）+0.5A×R1﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②解方程可得R1＝10Ω，U＝18V，故A错误；
B、当闭合开关S、S3，断开S1、S2，电路中L、R0和R1串联接入电路，电流表测该电路中的电流，电压表测小灯泡L两端电压；串联电路各处电流相等，根据题意可知电路允许通过的最大电流为0.5A，
根据串联电路电阻规律可知滑动变阻器接入电路最大阻值时通过电路的电流最小，根据欧姆定律可得通过电路的最小电流：I小0.4A，
所以L、R0和R1串联时，电路中电流的变化范围为0.4～0.5A，故B错误；
C、S断开，其余开关均闭合时，R0和R1并联接入电路，电流表测干路电流；与闭合开关S2、S3，断开S、S1相比，R1两端的电压不变，其阻值不变，由欧姆定律可知通过R1的电流不变，即此时通过R1的电流仍然为1.8A；由题知，变阻器允许通过的最大电流为1A，所以当通过变阻器的电流最大为1A时，总电流最大，电路总功率最大，则干路中的最大电流I大＝I滑大+I1＝1A+1.8A＝2.8A＜3A，
电路消耗的最大功率P大＝UI大＝18V×2.8A＝50.4W，
当R0全部接入电路时，电路消耗的功率最小，最小功率P小43.2W，
电路消耗的最大功率与最小功率之比P大：P小＝50.4W：43.2W＝7：6，
结合P＝UI可知电路中的最大电流与最小电流之比为7：6，故C错误；
D、任意断开闭合开关，在保证电路安全的情况下，干路中的电流最大时，电路消耗的功率最大，
由图知，当所有开关都闭合时，灯泡L、变阻器R0、定值电阻R1并联，但灯泡的额定电压远小于电源电压，根据并联电路的电压特点可知此时灯泡会被烧坏，所以这种情况不可能；
由B项解答可知，在保证电路安全的情况下，变阻器R0和定值电阻R1并联时，干路中的最大电流2.8A，则电路消耗的最大功率为50.4W，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查内容多，动态电路分析，欧姆定律的应用，难度比较大。
二、填空作图题（每空1分，每图1分，共12分）
9．（2分）英国物理学家 　法拉第　发现了电磁感应现象，并根据此现象制成了 　发电机　（选填“发电机”或“电动机”），使人类进入电气化时代。
【分析】法拉第在奥斯特的启发下，研究了磁场与电流的关系，最终在1831年终于发现了电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电流。根据这个发现，后来发明了发电机，这个重要现象的发现使人类对电能的大规模获得和利用成为可能。
【解答】解：根据法拉第发现的电磁感应现象，人们发明了发电机，为人类大规模获得电能提供了可能。
故答案为：法拉第；发电机。
【点评】物理学史一直是考试中的热点，了解相关的物理学史可以使我们了解科学家的贡献，激发我们学习物理的兴趣。
10．（2分）如图是四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于 　压缩　冲程，该冲程将机械能转化为 　内　能。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，根据气门的闭合情况和活塞的运动方向判定是哪个冲程；在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。
【解答】解：由图可知，两个气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，此冲程中将机械能转化为内能。
故答案为：压缩；内。
【点评】解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答，基础题目。
11．（2分）2024年10月30日，长征二号F运载火箭搭载神舟十九号载人飞船在酒泉成功发射。火箭用液体氢作为燃料，是因为液体氢的 　热值　高，若在某一阶段共消耗1吨的液态氢，这些燃料完全燃烧共释放出 　1.4×1011　J的热量。
【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值；氢的热值很大，氢用于火箭做燃料；
知道氢的热值和质量，根据Q放＝mq求出氢气完全燃烧放出的热量。
【解答】解：火箭发动机用液体氢作燃料是因为液态氢的热值很大；
完全燃烧1吨的液态氢放出的热量：
Q放＝mq液态氢＝1×103kg×1.4×108J/kg＝1.4×1011J。
故答案为：热值；1.4×1011。
【点评】本题考查了学生对热值的物理意义及燃料完全燃烧放热公式Q放＝qm的了解与掌握，属于基础题目。
12．（2分）如图甲电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“10Ω，1A”闭合开关，并将滑片P从一端滑到另一端的过程中，滑动变阻器的电功率与电流表示数的关系图象，如图乙所示。则电路的最小功率与最大功率之比为 　1：3　，电源电压为 　3　V。
【分析】由电路图可知，Rx与R串联，电压表测Rx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，根据图像得出最小电流，根据欧姆定律表示出电源电压，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时，电路中的电流最大，根据图像得出最大电流，同理表示出电源电压，联立等式计算出R的阻值和电源电压；
根据P＝UI计算电路的最小功率与最大功率之比。
【解答】解：由电路图可知，Rx与R串联，电压表测Rx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，由图像可知，电路中的电流I小＝0.2A，
由欧姆定律可得，电源的电压：U＝I小（Rx+R）＝0.2A×（10Ω+R）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时，电路中的电流最大，由图像可知，电路中的电流I大＝0.6A，则电源电压：U＝I大R＝0.6A×R﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②解得：R＝5Ω，
电源电压：U＝I大R＝0.6A×5Ω＝3V；
根据P＝UI可知P小：P大＝I小：I大＝0.2A：0.6A＝1：3。
故答案为：1：3；3。
【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。
13．（2分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡上标有“6V，3.6W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，滑动变阻器两端的电压为U1，电流表示数为I1，R2消耗的功率为P2；断开开关后，先将滑片移到最左端，再闭合开关S1、S3，此时R2消耗的功率为P2'，电流表的示数对比I1变化了0.5A；而当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是2V，滑动变阻器两端的电压为U1'，电流表示数为I3，已知U1：U1'＝1：1，P2：P2'＝1：9；则电流表示I1：I3＝ 　1：2　；通过开关的通断和滑片的移动，该电路总功率的最大值与最小值的差值为 　6.8　W。
【分析】灯泡上标有“6V，3.6W”字样，根据R计算灯泡的电阻为，
当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电阻R1、R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测通过电路的电流；
滑动变阻器两端的电压为U1，电流表示数为I1，根据U＝IR表示U1，根据串联电路等于规律结合P表示R2消耗的功率P2；
当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，灯泡与串联，电压表测灯泡两端的电压，根据U＝IR表示滑动变阻器两端的电压U′1，已知U1：U′1＝1：1，据此计算电流I1：I3；
根据欧姆定律计算I3，进一步计算I1，
将滑片移到最左端，再闭合开关S1、S3，电阻R2、R3并联，根据P表示此时R2消耗的功率，根据并联电路特点可知电流表的示数变大了0.5A，进一步计算此时电路中的电流I2，
由P2：P2'＝1：9可得：1：9，由U1：U1'＝1：1可得U1＝U1′＝U﹣2V，联立解方程可得U和U1，
因为只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，滑动变阻器两端的电压为U1，根据欧姆定律计算滑动变阻器的最大阻值R1和定值电阻R2的阻值，
根据并联电路电流规律结合欧姆定律计算将滑片移到最左端，再闭合开关S1、S3时通过R3的电流I4，根据欧姆定律计算定值电阻R3的阻值，
当只闭合开关S2，滑动变阻器滑到最大值时，三个电阻和灯泡串联，此时电路总电阻最大，电路的电功率最小，根据P计算最小电功率Pmin；
滑动变阻器滑片移到最左端，闭合所有开关，灯泡和两电阻并联接入电路，此时电路总电阻最小，电路电功率最大，根据P计算最大电功率Pmax，进一步计算电路总功率的最大值与最小值的差值。
【解答】解：灯泡上标有“6V，3.6W”字样，灯泡的电阻为RL10Ω，
当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电阻R1、R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测通过电路的电流；
滑动变阻器两端的电压为U1，电流表示数为I1，电压U1＝I1R1，R2消耗的功率P2；
当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，灯泡与串联，电压表测灯泡两端的电压，此时电压表的示数是2V，滑动变阻器两端的电压U′1＝I3，
已知U1：U′1＝1：1，则，则电流表示I1：I3＝1：2；
因为I30.2A，则I1＝0.1A，
将滑片移到最左端，再闭合开关S1、S3，电阻R2、R3并联，此时R2消耗的功率为P2′，由电流表的示数变大了0.5A，
此时电路中的电流I2＝I1+0.5A＝0.1A+0.5A＝0.6A，
由P2：P2'＝1：9，即：1：9，解得U＝1.5U1﹣﹣﹣﹣﹣①，
已知U1：U1'＝1：1，则U1＝U1′＝U﹣2V﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
①②联立可得U＝6V，U1＝4V，
因为只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，滑动变阻器两端的电压为U1，根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值R140Ω，
定值电阻的阻值：R220Ω，
所以闭合开关S1，将滑片移到最左端，再闭合开关S3，通过通过R3的电流I4＝I20.6A0.3A，
根据欧姆定律可得定值电阻的阻值：R320Ω，
当只闭合开关S2，滑动变阻器滑到最大值时，三个电阻和灯泡串联，此时电路总电阻最大，电路的电功率最小，
最小电功率Pmin0.4W；
滑动变阻器滑片移到最左端，闭合所有开关，灯泡和两电阻并联接入电路，此时电路总电阻最小，电路电功率最大，
最大电功率：Pmax＝U（）＝6V×（）＝7.2W，
电路总功率的最大值与最小值的差值为Pmax﹣Pmin＝7.2W﹣0.4W＝6.8W。
故答案为：1：2；6.8。
【点评】本题考查串联电路特点、并联电路特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用。
14．（1分）请用笔画线表示导线，将图中的电灯和开关正确接入家庭电路。
【分析】火线首先过开关再入灯泡顶端的金属点，零线直接接在灯泡的螺旋套上。
【解答】解：根据安全用电的要求，火线首先进入开关，然后进入灯泡顶端的金属点，零线直接接在灯泡的螺旋套上。如图所示：
【点评】如果火线直接进灯泡的螺旋套，零线过开关入灯泡顶端的金属点，开关也能控制灯泡，但是这样在更换灯泡时，断开开关，火线没有切断，有安全隐患。
15．（1分）如图所示，根据磁感线的方向，请将小磁针的N极涂黑。
【分析】磁体周围的磁感线总是从磁体的N极发出，回到S极。
【解答】解：根据题图可知：图中是两个同名的S极之间的磁场，磁感线的方向是指向S极的，小磁针的N极应该是竖直向下的，如图所示：
。
【点评】本题考查的是磁场和磁感线的分布；知道磁感线的分布情况。
三、实验探究题（16题6分，17、18题每题8分，共22分）
16．（6分）电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。
（1）如图甲所示，小兰在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并　轻敲　玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图乙所示。铁屑的分布情况与　条形　磁体周围铁屑的分布情况相似；
（2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向，如图丙所示，说明通电螺线管的极性与　电流　的方向有关；
（3）小新设计了如图丁所示的电路图探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”：实验中通过观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱，这里使用到的探究方法是　转换法　；
（4）由图丁可得出的结论是：当　电流　相同时，　线圈的匝数越多　，电磁铁的磁性越强。
【分析】（1）通电螺线管的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似；
（2）通电螺线管的磁场方向与电流的方向有关；
（3）本实验采用了控制变量法和转换法；
（4）通电螺线管的磁场强弱与电流的大小和线圈的匝数有关。
【解答】解：（1）实验时，将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，让铁屑磁化后有规律地排列起来，观察到铁屑分布情况如图乙所示。铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似；
（2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向，如图丙所示，说明通电螺线管的极性与电流的方向有关；
（3）小新设计了如图丁所示的电路图探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”：实验中通过观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱，这里使用到的探究方法是转换法；
（4）由图丁可得出的结论是：当电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
故答案为：（1）轻敲；条形；（2）电流；（3）转换法；（4）电流；线圈的匝数越多。
【点评】本题考查的是通电螺线管的磁场；知道影响它的磁性强弱和磁场方向的因素；知道转换法的应用。
17．（8分）小龙利用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”，其电源电压为4.5V，小灯泡L的额定电压为2.5V，滑动变阻器RP铭牌为“20Ω，2A”。
（1）闭合开关前，应该将滑动变阻器滑片滑至 　A　（选填“A”或“B”）端。
（2）闭合开关后，小龙发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近4.5V，则电路故障可能是 　小灯泡断路　。
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，要测量小灯泡正常发光时的电阻，需将滑动变阻器滑片向 　右　（选填“左”或“右”）调节。
（4）多次改变小灯泡两端的电压，测出其对应的电流后，小龙描绘了如图丙所示的I﹣U图象，分析图象可知小灯泡正常发光时的电阻为 　10　Ω；小灯泡的电阻非定值，这是因为灯丝的电阻受 　温度　的影响。
（5）变阻器滑片滑一段距离的过程中，变阻器连入电路阻值的变化量大小为ΔR1，小灯泡阻值的变化量大小为ΔR2，则这两个量的大小关系是：ΔR1　大于　ΔR2。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
（6）另一组同学小芳在测量小灯泡在正常发光时的电阻时，发现电压表已经损坏，于是又找来一个定值电阻R0和一个电阻箱R1，设计了如图丁所示的电路。请将实验步骤补充完整。
①闭合开关S、S1，调节电阻箱阻值，使小灯泡 　正常发光即通过的电流为I1　，读出此时电阻箱阻值为R1，电流表示数为I1；（已知小灯泡的额定电流为I1）
②断开S1，闭合S2，读出此时电流表的示数为I2；
③小灯泡正常发光时的电阻为 　。　（用R0、R1、I1和I2表示）。
【分析】（1）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；
（2）电压表串联在电路中显示电源电压；
（3）根据电压表的使用规则进行读数，以及滑动变阻器改变小灯泡两端的电压；
（4）根据图丙确定灯泡额定电压对应的额定电流，利用R求出小灯泡正常发光时的电阻；而灯丝的电阻随温度的升高而增大。
（5）变阻器滑片滑一段距离的过程中，变阻器连入电路阻值的变化量大小为ΔR1，且为线性关系，而小灯泡阻值的变化量大小为ΔR2为非线性关系。
（6）根据两次测量时电源电压不变，立等式求解。
【解答】解：（1）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处即应该将滑动变阻器滑片滑至A端。
（2）闭合开关后，小龙发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近4.5V，说明电压表串联在电路中了，则电路故障可能是小灯泡断路。
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，电压表所选量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2V，小于小灯泡的额定电压，则要测量小灯泡正常发光时的电阻，需将滑动变阻器滑片向右调节减小分压。
（4）多次改变小灯泡两端的电压，测出其对应的电流后，小龙描绘了如图丙所示的I﹣U图象，分析图象可知小灯泡正常发光时的电阻为 10Ω；小灯泡的电阻非定值，这是因为灯丝的电阻受温度的影响。
（5）变阻器滑片滑一段距离的过程中，变阻器连入电路阻值的变化量大小为ΔR1，小灯泡阻值的变化量大小为ΔR2，则这两个量的大小关系是：ΔR1大于ΔR2（假设图甲中滑片向右移动，变阻器接入电路的电阻变小，变阻器分压变小，则灯泡分得的电压变大，由图像可知电路中电流变大，说明电路的总电阻变小，而电流变大时灯丝温度升高，灯泡电阻会增大，由电阻串联的规律可得 R总＝R滑+RL，则变阻器减小的阻值应大于小灯泡增大的阻值才能使得总电阻减小）
（6）另一组同学小芳在测量小灯泡在正常发光时的电阻时，发现电压表已经损坏，于是又找来一个定值电阻R0和一个电阻箱R1，设计了如图丁所示的电路。
①闭合开关S、S1，调节电阻箱阻值，使小灯泡正常发光即通过的电流为I1，读出此时电阻箱阻值为R1，电流表示数为I1；（已知小灯泡的额定电流为I1）
②断开S1，闭合S2，读出此时电流表的示数为I2；
③两次的电源电压相等，即I1（R1+R灯）＝I2（R1+R0），整理得小灯泡正常发光时的电阻为：R灯。
故答案为：（1）A；（2）小灯泡断路；（3）右；（4）10；温度；（5）大于；（6）正常发光即通过的电流为I1；。
【点评】本题伏安法测小灯泡电阻实验，考查了电路连接、注意事项、电阻的计算和影响电阻大小因素等知识。
18．（8分）小超在探究通过导体的电流与电压、电阻的关系时，可以使用到的器材有：干电池3节，铭牌上标有“60Ω，1.5A”滑动变阻器1个，电流表、电压表、开关各一个，阻值为10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的电阻各一个，导线若干。
（1）小超在连接电路时，开关应处于 　断开　的状态。连接好的电路如图甲所示，电路中部分连接不合理，但只需改动一根导线，其中有一根导线连接错误，请你在图中用“x”标出这根导线，并只改接一根导线使电路成为正确的电路；（要求导线不交叉）
（2）排除故障后，小超开始探究电流与电压的关系：闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，得出多组电压、电流数值，这样做的目的是 　A　；
A.寻找普遍规律
B.减少测量误差
（3）以电流I为纵坐标、电压U为横坐标，采用描点的方式，画出图象，如图乙所示。依据图象，本次实验中选用的定值电阻阻值为 　10　Ω，得到的结论是当电阻不变时，电流和电压成 　正　比；
（4）另一组同学在探究电流和电阻关系时，用学生电源代替干电池组完成了实验，最终收集到实验数据如表。则实验中控制定值电阻两端的电压为 　3　V；
序号 1 2 3 4 5
R/Ω 10 15 20 25 30
I/A 0.30 0.20 0.12 0.12 0.10
（5）分析表中数据发现，序号为 　3　的数据有明显的错误，原因是某次将定值电阻变换成错误数据点对应阻值时（实验过程并未按表中序号进行，而是随机选取电阻测出数据填入表格），未调节滑片P就读取电流所致。根据出现的数据，求出该小组实验中使用到的学生电源电压为 　6　V。
【分析】（1）为了保护电路，连接电路时开关应断开；电压表应与被测电路并联，电流表应与被测电路串联；
（2）探究电流与电压的关系时为了寻找普遍规律应多次测量；
（3）根据图象利用欧姆定律求出定值电阻的阻值，根据I﹣U图象为过原点的一条直线分析电流与电压的关系；
（4）（5）根据控制变量法，探究电流与电阻的关系时应保持定值电阻两端的电压不变，根据表中数据结合欧姆定律求出定值电阻两端所控制的电压并找出错误实验的序号；根据串联电路的分压原理分析找出错误的这次实验的上一次实验的序号，利用串联电路的电压特点和欧姆定律求出电源电压。
【解答】解：（1）为了保护电路，连接电路时开关应断开；
原图中电流表与定值电阻串联，电压表与定值电阻串联，这是错误的，电流表应与定值电阻串联，电压表应与定值电阻并联，改正的电路如图所示：
；
（2）探究电流与电压的关系时多次测量是为了寻找普遍规律，故选A；
（3）由图象可知，当定值电阻两端的电压为3.0V，通过定值电阻的电流为0.30A，由欧姆定律可知，定值电阻的阻值：R10Ω；
由图乙知，绘制出电阻R的I﹣U图象为过原点的直线，据此可得结论：当电阻不变时，电流和电压成正比；
（4）由表中数据可知，除了第3次实验时定值电阻两端的电压：UV3＝I3R3＝0.12A×20Ω＝2.4V，其他几次实验中控制定值电阻两端的电压：UV＝IR＝0.1A×30Ω＝…＝0.30A×10Ω＝3V，因此实验中控制定值电阻两端的电压为3V；
（5）由（4）可知，序号为3的数据有明显的错误；原因是某次将定值电阻变换成错误数据点对应阻值时，未调节滑片P就读取电流所致，由于此时实验时，定值电阻两端的电压变小，由串联电路的分压原理可知，上一次实验时所用的定值电阻的阻值比此次实验所用定值电阻的阻值大，结合表中数据可知，第4次和第5次实验的定值电阻的阻值都比20Ω大，但考虑到由大电阻更换成小电阻且未改变滑动变阻器接入电路的阻值时，电路中的电流会变大，因此上一次实验为第5次。由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，第3次实验时的电源电压：U＝2.4V+0.12A×R滑……①，第5次实验时的电源电压：U＝3.0V+0.10A×R滑……②，由①②可知，电源电压U＝6V。
故答案为：（1）断开；见解答图；（2）A；（3）10；正；（4）3；（5）3；6。
【点评】本题探究通过导体的电流与电压、电阻的关系，考查注意事项、电路连接、图象和数据分析、控制变量法和欧姆定律的应用。
四、论述与计算题（19题6分，20、21题每题8分，共22分）
19．（6分）如图所示，电源电压保持不变，R2＝10Ω，当S1闭合，S2断开时，电流表的示数为0.6A。当S1、S2都闭合时，电流表的示数为1.6A，求：
（1）电源电压；
（2）R1消耗的电功率。
【分析】（1）当S1闭合，S2断开时，电路为R2的简单电路，电流表测量电路电流，电流表的示数为0.6A。根据欧姆定律可知电源电压；
（2）当S1、S2都闭合时，两电阻并联，电流表测量干路电流，流表的示数为1.6A，根据并联电路的电流特点可知通过R1的电流，根据 P＝UI可知R1消耗的电功率。
【解答】解：
（1）当S1闭合，S2断开时，电路为R2的简单电路，电流表测量电路电流，电流表的示数为0.6A。
根据欧姆定律可知电源电压U＝I2R2＝0.6A×10Ω＝6V；
（2）当S1、S2都闭合时，两电阻并联，电流表测量干路电流，流表的示数为1.6A，根据并联电路的电流特点可知通过R1的电流I1＝I﹣I2＝1.6A﹣0.6A＝1A，
根据 P＝UI可知R1消耗的电功率P＝UI1＝6V×1A＝6W。
答：（1）电源电压为6V；
（2）R1消耗的电功率为6W。
【点评】本题考查欧姆定律的应用和电功率的计算，是一道综合题。
20．（8分）为应对在寒冷的夜晚学习，小超自制了一款集加热与调光一体的台灯如图所示。已知电源电压为3V且保持不变，R1、R2均为发热电阻，其中R1阻值为30Ω且保持不变，R2上标有“20Ω，1A”，灯泡L标有“2.5V，0.5W”字样，不考虑灯丝电阻变化，电流表量程为0～0.6A。求：
（1）灯泡L正常发光时的电阻RL；
（2）在保证电路安全的情况下，通过控制开关的断开闭合和调节R2，R2的最大发热功率；
（3）电源电压降为2.6V后，在保证电路安全的情况下，通过控制开关的断开闭合和调节R2，灯L的最小实际电功率。
【分析】（1）已知灯泡的额定电压和额定功率，由P计算灯泡正常工作时的电阻；
（2）S1、S3都闭合，S2断开时，电路是关于R2的简单电路，由电流表的量程和变阻器的参数可知电路中的最大电流，根据P＝UI计算变阻器R2的最大发热功率；
（3）闭合S1，断开S2、S3，灯泡L与滑动变阻器R2串联，变阻器接入电阻最大时，根据串联电路规律和P＝UI＝I2R计算灯L的最小实际电功率。
【解答】解：（1）由灯泡L标有“2.5V，0.5W”字样可知，由P可得，灯泡L正常发光时的电阻为RL12.5Ω；
（2）S1、S3都闭合，S2断开时，电路是关于R2的简单电路，电流表测量电路中的电流，
由电流表的量程0～0.6A和变阻器的参数“20Ω，1A”，根据串联电路电流规律可得，电路中的最大电流，I大＝0.6A，
根据P＝UI可得，变阻器R2的最大发热功率：P＝UI大＝3V×0.6A＝1.8W；
（3）闭合S1，断开S2、S3，灯泡L与滑动变阻器R2串联，变阻器接入电阻最大时，
电路的总电阻最大：R总＝R2+RL＝12.5Ω+20Ω＝32.5Ω，
电源电压降为2.6V后，此时电路中的电流最小：
I小0.08A，
由P＝UI＝I2R可得，灯泡消耗的最小功率：PL小＝（I小）2RL＝（0.08A）2×12.5Ω＝0.08W。
答：（1）灯泡L正常发光时的电阻RL为12.5Ω；
（2）在保证电路安全的情况下，通过控制开关的断开闭合和调节R2，R2的最大发热功率是1.8W；
（3）电源电压降为2.6V后，在保证电路安全的情况下，通过控制开关的断开闭合和调节R2，灯L的最小实际电功率是0.08W。
【点评】本题考查了串、并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是开关闭合、断开时电路连接方式的判断、还要能熟练运用公式。
21．（8分）即热式饮水机在生活中应用广泛，如图甲所示是某品牌的即热式饮水机，通过软管将储水桶与饮水机底部相连，打开电源开关，水泵将储水桶中的水抽入饮水机的加热管道，从顶部出水口流出的就是热水，内部电路如图乙所示。加热管道是由陶瓷外管和中间的圆柱状加热电阻组成，如图丙所示，水在陶瓷外管和加热电阻之间流动，假设加热电阻产生的热量全部被水吸收，水通过加热管道的过程中受热均匀。加热电阻长0.1m，横截面积为1cm2，R＝21Ω。陶瓷外管长0.1m，横截面积为3cm2，水泵使水以v＝0.1m/s的恒定速度流过管道，水泵的额定功率为50w。
（1）即热饮水机是根据电流的什么效应工作的；
（2）该即热饮水机正常工作21秒，整个电路消耗的电能是多少焦？
（3）若水的初温为25℃，经过加热管道后热水的温度为50℃，则实际电压是多少伏？怎样可以提高经过加热管道后的热水温度？
【分析】（1）即热饮水机是根据电流的热效应工作的；
（2）该即热饮水机正常工作21秒，根据W＝Pt及Wt可知整个电路消耗的电能；
（3）根据密度公式求出管道中每秒通过水的质量，根据Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量，根据电阻丝产生的热量全部被水吸收求出电路消耗的电能；根据P求出实际加热功率，根据P可知实际电压。为提高经过加热区后热水的温度，可以减小电阻丝的阻值。
【解答】解：（1）即热饮水机工作时将电能转化为内能，是根据电流的热效应工作的；
（2）由图乙可知，水泵M和电热丝R并联，已知水泵的额定功率为50W，
该即热饮水机正常工作21秒，水泵和电热丝消耗的电能分别为：
W1＝Pt＝50W×21s＝1050J，
W2t21s＝48400J，
则整个电路消耗的电能：W总＝W1+W2＝1050J+48400J＝49450J；
（3）由题意可知，管道中每秒通过水的质量为：
m＝ρV＝ρSL＝1.0×103kg/m3×（3×10﹣4m2﹣1×10﹣4m2）×0.1m/s×1s＝0.02kg；
因电阻丝产生的热量全部被水吸收，
所以电路消耗的电能为：
W＝Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.02kg×（50℃﹣25℃）＝2100J，
则实际加热功率为：
P2100W。
根据P可知实际电压：
U210V；
为提高经过加热区后热水的温度，可以减小电阻丝的阻值。
答：（1）即热饮水机是根据电流的热效应工作的；
（2）该即热饮水机正常工作21秒，整个电路消耗的电能是49450J；
（3）若水的初温为25℃，经过加热管道后热水的温度为50℃，则实际电压是210V；为提高经过加热区后热水的温度，可以减小电阻丝的阻值。
【点评】本题考查电功率的有关计算，难度较大。

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