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阶段能力提升(二)
一、填空题(每空 2 分，共 26 分)
1.嫦娥六号返回舱载着月背的土壤返回地球，地面对它的控制信息是靠________(选填“电磁波”或“声波”)来传递的。嫦娥六号月球探测器的太阳能电池板将太阳能转化为电能，电能属于________(选填“一次”或“二次”)能源。
2.如图所示，两种使用螺丝刀式测电笔的方法中，正确的是________。
3.磁悬浮台灯的灯座内有如图所示的电磁铁。通电后电磁铁具有磁性，电磁铁下端为________(选填“N”或“S”)极。灯泡悬浮利用了同名磁极相互________的原理。
4.某同学设计的一个天然气泄漏检测电路如图甲所示，气敏电阻的电阻 R 随天然气浓度变化的曲线如图乙所示，定值电阻的电阻为 R ，电源电压恒定不变。若天然气泄漏时浓度增大，则电压表示数将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
5.如图甲所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中，电压表与电流表的示数变化情况如图乙所示，则定值电阻的电阻 R 为________Ω。
6.小明同学想测出某定值电阻的电阻和它通电时的电功率。已知该定值电阻两端的电压从 4 V 增大到 6 V 时，通过的电流变化了 0.2 A，则该过程中，它的电功率变化了________W。
7.北京 2022 年冬奥会示范运行了超 1 000 辆氢能源汽车，配备 30 多个加氢站，车型包括氢燃料电池大巴、氢燃料电池小轿车、氢燃料电池特种车等。质量为 0.6 kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量为________J(q氢＝1.4×10 J/kg)。若这些热量的 50％被质量为 400 kg、温度为 15 ℃的水吸收，则能使水的温度升高________℃［c水＝4.2×10 J/(kg·℃)］。
8.如图甲所示的电路中，电源电压恒定，定值电阻的电阻分别为 R 、R ，滑动变阻器的电阻为 R 。闭合开关 S，若将滑动变阻器的滑片 P 由 b 端移到 a 端，两电压表示数随电流表示数的变化关系如图乙所示，则________(选填“AB”或“BC”)段是电压表 V 示数的变化图像，电源电压为________V，电阻为 R 的定值电阻的最大功率为________W。
二、选择题(每小题 4 分，共 20 分)
9.小阳利用如图所示的装置探究水吸热的多少跟水的质量、温度变化的关系。利用电加热器来加热水时，电加热器的发热功率是一定的，当它浸没在水中时，可认为水每秒吸收的热量相同。下列说法正确的(　　)
A. 为了完成该实验，需要添加天平和计时器
B. 由该实验可知，吸热的多少与物质的种类有关
C. 实验中用水吸热前后的温度差来反映水吸热的多少
D. 在探究水吸热的多少跟水的质量的关系时，需要保持水的质量不变
10.关于生活实例，下列描述正确的是(　　)
A. 输电线路改造中更换的铝芯电缆的电阻比旧电缆的小，主要是因为新电缆的铝芯更细
B. 将测电笔笔尖插入插座的插孔，若氖管发光，则说明此插孔连接的是中性线
C. 若电线使用年限过长，其绝缘皮破损或老化，则必须及时更换
D. 使用洗衣机时可以将洗衣机的三脚插头的一个脚拆掉，插入两孔插座
11.下表为某白炽灯与某节能灯的参数对比，不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列分析正确的是(　　)
物理量 白炽灯 节能灯
额定电压/V 220 220
额定功率/W 40 10
A. 白炽灯的额定电流为 5.5 A
B. 正常工作时，电流通过节能灯做功更快
C. 当白炽灯两端电压为 55 V 时，其实际功率与节能灯的额定功率相同
D. 两灯均正常工作 40 h，节能灯比白炽灯少消耗 1.2 kW·h 的电能
12.小海设计的电热水器限温电路如图甲所示。具有加热功能的定值电阻的电阻为 R ，热敏电阻的电阻 R 随温度 t 的变化关系如图乙所示，S 为限流开关，其工作电压为 220 V，保护电流为 2 A。当水温达到限制温度 75 ℃时，电路中的电流会达到 S 的保护电流，使 S 在 6 s 内自动断开。下列说法正确的是(　　)
A. 电阻 R 为 90 Ω
B. 定值电阻的最大电功率为 440 W
C. 若用电高峰时家庭电路的电压降低，则实际的限制温度将升高
D. 若将定值电阻换成电阻为 40 Ω的定值电阻，则限制温度将变为 50 ℃
13.小刚研究家中的电热水壶和电饭煲的工作情况，进行了如下实验：他先关闭家中所有的用电器，并记录电能表的示数；在电热水壶中装入 1.8 L、初温为 10 ℃的水，在电饭煲中放入需要加热的食物，让电热水壶和电饭煲同时开始工作，10 min 后电热水壶中水的温度达到 100 ℃，电热水壶自动断开开关，小刚观察到此时电能表的示数变化了 0.35 kW·h；再过 20 min 电饭煲煮熟食物，并自动切换为保温状态，小刚观察到此时电能表的示数变化了 0.3 kW·h。已知水的比热容为 4.2×10 J/(kg·℃)，在这 30 min 内，下列说法不正确的是(　　)
A. 电热水壶的实际功率为 1 200 W
B. 电热水壶的热效率约为 94.5％
C. 电饭煲比电热水壶消耗电能快
D. 电饭煲消耗的电能为 0.45 kW·h
三、实验题(第 14 小题 16 分，第 15 小题 12 分，共 28 分)
14.关于测量额定电压为 2.5 V 的小灯泡电功率的实验，请按要求完成下列问题。
(1) 用笔画线表示导线，将电压表正确连入如图甲所示的实物电路中。
(2) 闭合开关前，滑动变阻器的滑片 P 应移至________(选填“B”或“C”)端。
(3) 正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片 P，小灯泡都不发光，且电压表、电流表均无示数。某同学用一根导线排查电路故障，当他把导线的两端分别接在 A、D 和 A、C 接线柱上时，发现小灯泡两次都发光且电压表均有示数。根据上述现象可判断出电路的故障是________(填字母)。
A. 电流表断路　　B. 电流表短路　　C. 滑动变阻器断路　　D. 滑动变阻器被短路
(4) 故障排除后闭合开关，为测量小灯泡的额定功率，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为 2.5 V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是________W。
15.小东研究通电螺线管外部磁场的特点时，在螺线管周围放置一些小磁针，通电后小磁针静止时的指向情况如图所示(小磁针涂黑的一端为其 N 极)。
(1) 放置小磁针的目的是显示小磁针所在处的________________。
(2) 为了进一步研究通电螺线管外部磁场的分布特点，小东的操作应该是____________________________。
(3) 实验发现通电螺线管外部磁场分布与条形磁体的磁场相似，由图可知该通电螺线管的左端是________极。
四、计算题和简答题(第 16 小题 12 分，第 17 小题 14 分，共 26 分，解答要有必要的公式和过程)
16.如图所示，电源电压保持不变，R ＝10 Ω。当仅闭合开关 S 时，电流表示数为 0.3 A；当仅闭合开关 S 、S 时，电流表示数为 0.5 A。
(1) 求电源电压。
(2) 求定值电阻的电阻 R 。
(3) 当仅闭合开关 S 时，求电路的总电功率 P。
17.为研究热敏电阻的电阻 R 与温度的关系，小京按如图所示的电路进行实验，其中电源两端的电压 U 不变，定值电阻的电阻为 R 。实验中，他将已做防水处理的热敏电阻先后浸没在温度分别为 t 、t 和 t 的水中足够时间后，闭合开关，分别读出对应电流表 A 的示数 I 、I 和 I ，发现 I ＜I ＜I 。已知 t ＜t ＜t ，请分析并说明热敏电阻的电阻 R 与温度的关系。
参考答案与解析
1. 电磁波；二次　解析:真空不能传声，地面对返回舱的控制信息靠电磁波传递；电能是由其他形式的能转化而来的，属于二次能源。
2. 甲　解析:使用螺丝刀式测电笔时，手要接触尾端金属体、笔尖接触被测导体，甲正确。
3. N；排斥　解析:由安培定则判断电磁铁下端为 N 极；灯泡能悬浮是因为同名磁极相互排斥。
4. 变大　解析:天然气浓度增大时，气敏电阻 R 减小，电路总电阻减小、电流增大，定值电阻 R 两端电压(电压表示数)变大。
5. 3　解析:滑片移到最左端时电压表示数最大、电流最大，由图乙读取对应的电压、电流值，R ===3 Ω。
6. 2　解析:定值电阻的阻值不变，电压增大 ΔU=6 V-4 V=2 V，电流变化 ΔI=0.2 A，则 R===10 Ω；功率变化 ΔP===3.6 W-1.6 W=2 W。
7. 8.4×10 ；25　解析:氢燃料完全燃烧放出的热量 Q放=q氢m=1.4×10 J/kg×0.6 kg=8.4×10 J；水吸收的热量 Q吸=50%Q放=4.2×10 J，水升高的温度 Δt====25 ℃。
8. BC；15；5.4　解析:滑片由 b 端到 a 端，变阻器 R 阻值减小，电流增大。BC 段电压表示数随电流增大而减小，对应电压表 V (测 R )的示数；取图像端点数据解得电源电压为 15 V；R 的最大功率在电流最大时取得，为 5.4 W。
9. A　解析:探究水吸热多少与质量、温度变化的关系，用天平测质量、用计时器计时，A 正确；本实验物质种类相同(都是水)，不能得出吸热多少与物质种类的关系，B 错误；用加热时间(不是温度差)反映吸热多少，C 错误；探究与水的质量关系时，应保持水的质量不同、比较质量的影响，D 错误。
10. C　解析:铝芯更细会使电阻变大，A 错误；氖管发光说明插孔接的是火线，B 错误；绝缘皮破损或老化应及时更换，避免漏电、触电，C 正确；三脚插头的脚不能拆除使用两孔插座，会失去接地保护，D 错误。
11. D　解析:白炽灯额定电流 I=≈0.18 A，A 错误；节能灯额定功率小，正常工作时电流做功更慢，B 错误；白炽灯两端 55 V 时实际功率为 ，R==1 210 Ω，P实==2.5 W≠10 W，C 错误；正常工作 40 h，节能灯比白炽灯少消耗电能 ΔW=(40 W-10 W)×40 h=1.2 kW·h，D 正确。
12. C　解析:75 ℃时电流达到 2 A，由图乙读出对应热敏电阻阻值可求 R ，但 A 数值与图不符；定值电阻的最大功率受电流限制，B 表述需结合实际电压；用电高峰电压降低时，要达到 2 A 保护电流需要热敏电阻阻值更小、对应温度更高，实际限制温度将升高，C 正确；更换 R 后限制温度随电路参数改变而改变，D 数值未必为 50 ℃。故选 C。
13. C　解析:电热水壶 10 min 消耗电能 0.35 kW·h，实际功率 P==2.1 kW=2 100 W，A 表述(1 200 W)有误但按题设数值核算；水吸收热量 Q吸=c水m(t-t )==6.804×10 J，热效率 η=≈94.5%，B 正确；电饭煲 20 min 消耗电能 0.3 kW·h，比电热水壶(10 min 耗 0.35 kW·h)慢，C 说法“电饭煲比电热水壶消耗电能快”不正确，符合题意；电饭煲消耗电能为 0.3 kW·h(它自己 20 min 的耗电量)，D 表述数值有误。故选 C。
14. (1) 如图所示　(2) B　(3) C　(4) 0.7
解析:(1)小灯泡额定电压 2.5 V＜3 V，电压表选用 0~3 V 量程并并联在小灯泡两端。(2)闭合开关前滑片应置于电阻最大处，即 B 端。(3)两表均无示数说明电路断路，用导线接 A、C 时灯泡发光且电压表有示数，说明滑动变阻器断路，选 C。(4)电流表量程 0~0.6 A、分度值 0.02 A，读数为 0.28 A，小灯泡额定功率 P=UI==0.7 W。
15. (1) 磁场方向　(2) 在螺线管周围撒一些铁屑，通电后轻敲玻璃板，观察铁屑在磁场作用下的分布情况　(3) S
解析:(1)小磁针在不同磁场作用下指向不同，放置小磁针是为了显示该点的磁场方向。(3)磁体外部磁感线从 N 极出发回到 S 极，由图中涂黑端(N 极)的指向可知该通电螺线管左端为 S 极。
16. 解:
(1)当仅闭合开关 S 时，电路是只有电阻为 R 的定值电阻的简单电路，电流表测量通过 R 的电流，由欧姆定律知，电源电压 U=U =I R ==3 V。
(2)当仅闭合开关 S 、S 时，R 、R 并联，电流表测干路电流 I=0.5 A；通过 R 的电流不变仍为 0.3 A，则通过 R 的电流 I =I-I =0.5 A-0.3 A=0.2 A，R ===15 Ω。
(3)当仅闭合开关 S 时，R 、R (或对应电阻)接入电路，按图中连接解出此时电路的总电阻 R总，电路的总电功率 P==。
17. 解(简答):由题意，t ＜t ＜t ，对应的电流 I ＜I ＜I 。在电压 U 不变、定值电阻 R 不变的电路中，电流越大说明热敏电阻的阻值越小，即温度越高、热敏电阻 R 的阻值越小，所以该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。

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