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期末三一、选择题（每小题3分，共30分）1．图中是几种我们比较熟悉的现象，其中属于扩散现象的是（ ）A．春天，柳絮飞扬B．夏天，荷花飘香C．秋天，落叶缤纷D．
冬天，雪花飘飘【考点】分子热运动．【难度】易【专题】应用题；分子热运动、内能．【分析】分子是构成物质的一种微粒，微粒很小，肉眼是看不到的，并且在做永不停息地运动．生活中的扩散、挥发等现象都是由于分子不断运动的结果．【解答】解：A、柳絮飞扬是可见的固体的机械运动，不能用分子的观点来解释，故A不符合题意；B、花朵飘香是因为花中含有香味的分子运动到了鼻子中，说明了分子在不断地运动，故B符合题意；C、落叶是固态物体的机械运动，不是分子运动，故C不符合题意；D、雪花飘飘是大气中的水蒸气变成固态雪花降落下来，是物体的机械运动，故D不符合题意．故选：B．【点评】本题考查应用微粒是在不断运动的基本特征来解释现象． 2．下列事件中在改变物体内能的方式上与其他三项不同的是（ ）A．搓手取暖B．玩滑梯，臀部发热
C．放大镜聚光烤焦纸片D．压缩空气【考点】物体内能的改变．【难度】易【分析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．做功的实质是能量转化的过程，即：内能和其他形式能的相互转化．热传递的实质是能量转移的过程，发生热传递的条件是有温度差．【解答】解：ABD、搓手取暖、玩滑梯以及压缩空气都是克服摩擦做功使手的内能增加的；C、放大镜聚光烤焦纸片是通过热传递使纸的内能增加的；显然C选项与其它三个选项改变物体内能的方式不同．故选C．【点评】本题考查了改变物体内能有两种方式，结合生活实际解决问题．3.如图四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是（ ）A．电火花发生器点火后将盒盖顶出
B．滚摆向下运动C．向下压缩空气引火仪D．酒精灯加热杯中冷水【考点】能量的转化；汽油机．【难度】中【分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化．【解答】解：A、电火花发生器点火后将盒盖顶出，此时燃气的内能转化机械能，故与题目中的情境相同，故A正确；B、滚摆向下运动，动能增加，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能的过程，故B错误；C、向下压缩空气引火仪，即将机械能转化为仪器内部空气内能，所以是将机械能转化为内能的过程，故C错误；D、酒精灯加热杯中冷水，这是通过热传递的方式改变内能的，故D错误；故选A．【点评】此题考查了内燃机冲程的理解和能量的转化的判断，是一道综合题．
4．两个相同的验电器A和B，A带正电，B不带电，用金属棒把A、B连接起来后如图，则（ ）A．A中正电荷通过棒流向B，B带正电荷B．B中负电荷通过棒流向A，B带正电荷C．棒中有持续电流从A流向B，使B张角增大D．棒中有持续电流从B流向A，使A张角先减小，后增大【考点】电流．【难度】中【分析】规定电流方向与正电荷定向移动的方向相同．A带正电，B不带电，用一根带绝缘柄的铜棒把两个验电器的金属球连接起来的瞬间，A的正电荷传向B．【解答】解：AB、A带正电，B不带电，用一根带绝缘柄的铜棒把两个验电器的金属球连接起来的瞬间，B的自由电子流向A，B因失去自由电子带正电；自由电子移动方向是从B到A．规定电流方向与正电荷定向移动的方向相同．所以电流从A到B．得到的电流是短暂的，不能得到持续电流，故CD错．故选B．【点评】本题考查电荷的移动电流的方向，要知道正电荷定向移动的方向规定为电流方向． 5．如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关S1、S2，两灯都发光，当把开关S2断开时，灯泡L1的亮度及电流表示数的变化情况是（ ）
A．L1的亮度不变，电流表示数变小B．L1的亮度不变，电流表示数不变C．L1的亮度增大，电流表示数不变D．L1的亮度减小，电流表示数变小【考点】并联电路；欧姆定律的应用．【难度】中【分析】首先进行电路分析，得出两种情况下的两灯的连接方式，然后由电阻的变化得出灯亮度的变化及电流表示数的变化．【解答】解：两开关均闭合时，两灯并联电源两端，电压均为电源电压，断开S2后，只有L1接入电路，L1两端电压仍为电源电压故亮度不变．电流表由测两灯泡的电流之和变成只测L1中的电流，故电流减小．故选A． 6．（2016秋•岱岳区期中）用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图是A和B的温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是（ ）A．A和B升高相同的温度，B吸收热量较多B．A的比热容与B的比热容之比为2：3C．都加热t时间，B吸收热量比A吸收热量多D．A的比热容与B的比热容之比为2：1【考点】比热容；热量的计算．【难度】中【分析】A、B两种液体液体质量相等、初温相同、吸热也相同，末温从图中可以看出，利用热量的计算公式分析即可．【解答】解：
（1）两种质量相等、初始温度也相同的不同液体，分别用相同的电加热器加热，相同的时间内吸收的热量相等，故C错误；（2）由图象可以看出，当升高的温度相同时，A的加热时间更长，说明A吸收的热量更多，故A错误；（3）两液体质量相等，都加热t时间，吸收的热量也相同时，A的温度升高20℃，B的温度升高40℃，由公式c=可知，A与B的比热容之比为===2：1，故D正确，B错误．故选D．【点评】此题考查的是利用图象比较不同物质的比热容，得到正确结论的前提是读懂图象提供的信息，理解比热容的物理意义．7.如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是2：3．此时灯L1、L2的电阻之比是（ ）A．2：1B．3：2C．2：3D．1：2【考点】电压的测量；欧姆定律在串、并联电路中的应用．【难度】中【分析】根据电压表并联在电路中，电流表串联在电路中确定甲乙仪表的种类，然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出两灯泡的电阻之比．【解答】解：如果甲乙任何一个为电流表，将会形成短路，因此甲乙都为电压表，此时灯L1、L2串联连接，电压表甲测量L2两端电压，电压表乙测量电源电压；因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，并且甲、乙两个电表的示数之比是2：3，所以灯L1、L2两端电压之比：U1：U2=（3﹣2）：2=1：2；又因为串联电路电流相等，即I1=I2；由I=可得，R1：R2=：=U1：U2=1：2．
故选D． 8．（2016秋•射阳县校级期中）小明用如图所示的电路探究串联电路的特点，接通电路，在电路中进行以下操作，下列现象中不可能出现的是（ ）A．取下L1后，L2熄灭B．用一根导线接在L1两端，L2变亮C．用一根导线接在L1两端，L1熄灭D．再串联一只灯泡后，L1和L2均变亮【考点】串联电路的电压规律；通路断路短路．【难度】中【分析】串联电路中，电流只有一条路径，各用电器相互影响，如其中一个损坏，另一个也不能工作．【解答】解：A、根据电路图可知，两灯串联，各用电器相互影响，接通电路，灯L1和L2都发光，取下灯L1，灯L2将会熄灭，符合实际情况；B、用一根导线接在L1两端，L1被短路，电路为L2的基本电路，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，则L2变亮，符合实际情况；C、用一根导线接在L1两端，L1被短路，即L1熄灭，符合实际情况；D、在电路中再串联一个小灯泡，电路中总电阻增大，电路中电流变小，L1和L2均变暗，不符合实际情况．故选D．【点评】本题考查串联电路的特点和对用电器短路的分析，注意用电器是否互相影响时，关键分析它们的连接方式，知道串联电路中用电器互相影响，并联电路中用电器互不影响．9.如图所示，电源电压不变，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向右移动时（ ）
A．电流表A1示数变小，电压表V示数变小B．电流表A2示数变小，电压表V示数变大C．电压表V示数与电流表A1示数比值不变D．电压表V示数与电流表A2示数比值不变【考点】欧姆定律在串、并联电路中的应用．【难度】难【分析】由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测干路电流，电压表测电源的电压．根据电源的电压可知滑片移动时电压表示数的变化，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R1电流的变化，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知通过变阻器的电流变化，根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化，然后分析选项得出答案．【解答】解：由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测干路电流，电压表测电源的电压．因电源电压不变，所以，滑片移动时，电压表V的示数不变，故AB错误；因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R1的电流不变，即电流表A1的示数不变，当滑动变阻器滑片P向右移动时，接入电路中的电阻变大，由I=可知，通过R2的电流变小，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流变小，即电流表A2的示数I变小，综上可知，电压表V的示数不变，电流表A1的示数不变，电流表A2的示数变小，所以，电压表的示数与电流表A1的示数的比值不变，电压表的示数与电流表A2的示数的比值变大，故C正确、D错误．故选C．
10.如图甲所示电路，电源电压保持不变．闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中，两个电阻的U﹣I关系图象如图乙所示．则下列判断正确的是（ ）A．图线甲是电阻R1的“U﹣I”关系图象B．电源电压为9VC．滑动变阻器R2的最大阻值为20ΩD．变阻器滑片在中点时，电压表V2示数为7.2V【考点】欧姆定律在串、并联电路中的应用．【难度】难有【分析】（1）根据电压变化的范围进行判断，定值电阻两端电压不会等于零；（2）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和滑动变阻器的最大阻值；（3）变阻器滑片在中点时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表V2示数．【解答】解：（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，R1两端的电压最大，R2两端的电压为0，由图象可知，甲为滑动变阻器R2的U﹣I关系图象，乙为电阻R1的U﹣I图象，故A错误；（2）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=0.3A，R1两端的电压U1=3V，R2两端的电压U2=9V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源电压：U=U1+U2=3V+9V=12V，故B错误；由I=可得，R1和滑动变阻器的最大阻值：
R1===10Ω，R2===30Ω，故C错误；（3）变阻器滑片在中点时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流：I′===0.48A，电压表V2的示数：U2′=I′×=0.48A×=7.2V，故D正确．故选D．【点评】本题考查串联电路电流和电压的规律以及滑动变阻器的使用，关键是欧姆定律的应用，要明白电路各个用电器的连接情况，还要会看“U﹣I”关系图象．在电学中，有些题目的信息是通过图象给出的，所以要会读电路图中的信息和U﹣I图象中的信息． 二、填空题（每空2分，共30分）11．与丝绸摩擦的玻璃棒A分别靠近悬挂的轻质带电小球B和C，发现B被排斥，C被吸引，则 带正电；用久的风扇扇叶上布满灰尘主要是由于风扇旋转与空气发生 ，带电体具有 的性质．【考点】两种电荷．【难度】易【分析】（1）丝绸摩擦过的玻璃棒带正电．（2）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．（3）带电体能够吸引不带电的轻小物体．【解答】解：丝绸摩擦过的玻璃棒A带正电，A与B排斥，说明B带正电，A与C吸引，说明C带负电；风扇叶转动时，与空气摩擦而起电，因为带电体具有吸引轻小物体的性质，所以扇叶会布满灰尘．故答案为：A、B；摩擦带电；吸引轻小物体．
12．某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×107J/kg，现完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量 ，设该热量有25%被水吸收，能将 kg的水从25℃加热到100℃．[已知c水=4.2×103J/（kg•℃）]．【考点】热量的计算；燃料的热值．【难度】中【分析】（1）根据Q=mq求出焦炭完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量等于燃料放出的热量的25%，据此求出水吸收的热量，根据Q=cm（t﹣t0）求出水的质量．【解答】解：（1）焦炭完全燃烧放出的热量：Q放=mq=4.2kg×3×107J/kg=1.26×108J；（2）水吸收的热量：Q吸=25%×Q放=25%×1.26×108J=3.15×107J；∵Q=cm（t﹣t0）∴水的质量：m′===100kg．故答案为：1.26×108J；100． 13.柴油机在 冲程把内能转化为机械能．某货车行驶100公里消耗柴油7kg，这些柴油完全燃烧能放出 J的热量．（柴油的热值q=4.3×107J/kg）如果柴油机的能量转换如图所示，若废气的内能占35%，散热损失占30%，机械损失占10%，则内燃机的热机效率是 ．【考点】柴油机；热量的计算；热机的效率．【难度】中
【分析】（1）柴油机工作的四个冲程中，每个冲程都伴随着能量的转化或消耗．其中在压缩冲程和做功冲程中，存在着机械能与内能的转化．（2）知道柴油机的质量和热值，利用Q=mq计算完全燃烧放出的热量．（3）内燃机的有用功与总功的比值，即有用功占总功的百分比是内燃机的热机效率．【解答】解：（1）在做功冲程中，汽油燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，带动曲轴转动，对外提供动力．（2）柴油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=7kg×4.3×103J/kg=3.01×108J．（3）热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，由题意知，内燃机的热机效率η=1﹣35%﹣30%﹣10%=25%．故答案为：做功；3.01×108；25%．14.（2015•烟台）在图甲所示的电路中，当开关S从2转到1时，根据电流表和电压表对应的示数，在U﹣I坐标中描绘了相对应的坐标点，如图乙所示，电源电压是 ，电阻R1的阻值是 ，电阻R2的阻值是 ．【考点】欧姆定律在串、并联电路中的应用．【难度】难【专题】压轴题；电路和欧姆定律．【分析】（1）由电路图可知，当S接1时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流；由图乙可知对应的电压和电流，根据欧姆定律求出R1的阻值．（2）当S接2时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压，电流表测串联电路的电流；由图乙得出对应的电流和电压，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，根据电阻的串联求出电阻R2
的阻值．【解答】解：（1）由电路图可知，当S接1时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流；由图乙可知，电源的电压U=6V，电路中的电流I=0.6A，则R===10Ω；（2）当S接2时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压，电流表测串联电路的电流；由图乙可知，电阻R2的两端电压为U′=6V﹣2V=4V，电路中的电流I′=0.2A，R2的阻值：R2===20Ω．故答案为：6V；10Ω；20Ω．【点评】本题考查了电路的动态分析，涉及到电阻的串联和欧姆定律的应用，关键是开关接1、2时电路变化的判断和由图乙得出对应的电压与电流值． 15．在如图甲所示电路中，当闭合开关后，两个电压表指针偏转均为图乙所示，请根据表盘读数回答下列问题：（1）电压表V1测 （填“L1”“L2”或“电源”）两端电压．（2）电压表V2测 （填“L1”“L2”或“电源”）两端电压．（3）L1两端的电压U1是 V.（4）L2两端的电压U2是 V.【考点】电压的测量；串联电路的电压规律．
【难度】难【分析】要解答本题需首先明确电路的连接方式和电压表的测量范围，再根据串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和以及电压表的读数方法进行解答．【解答】解：（1）由题中的图可知：上面电压表V1与电源并联，测的是电源电压；（2）下面的电压表V2与灯L1并联，测的是L1两端的电压；（3）由上述分析可知，即上面电压表的示数应大于下面电压表的示数；所以下面电压表选的量程是0～3V，其分度值是0.1V，读数（即L1两端的电压）为1.8V；（4）上面电压表应选的量程是0～15V，其分度值是0.5V，读数（即电源电压）为9V；所以，灯泡L2两端的电压为：U2=U﹣U1=9V﹣1.8V=7.2V．故答案为：（1）电源；（2）L1；（3）L1两端的电压U1是1.8V；（4）L2两端的电压U2是7.2V．【点评】本题主要考查学生对：串联电路电压的规律，以及电压表的读数方法的了解和掌握，是一道基础题． 三、作图题（共4分）16．将图中的各器材连成电路．要求：L1灯和L2灯并联；开关S1只控制L1灯，开关S2控制L1灯和L2灯．【考点】电路的构成；电路图和实物图互化．【难度】易【分析】本题考查实物电路的连接，一般的思路是先根据要求画出电路图，再根据电路图连接实物图．
【解答】解：（1）根据电路的要求“L1灯和L2灯并联；开关S1只控制L1灯，开关S2控制L1灯和L2灯”分析电路，两灯并联，电流有两条支路，开关S1在L1灯的支路上，开关S2在干路上，电路图如图1；（2）根据电路图，按电流路径逐个连接电路，注意电流的分支点和汇合点，如图2所示．故答案为：图2所示．图1图2 四、实验题（每小题6分，共12分）17．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同．（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，实验时要观察 比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，实验通过 反映物体吸热的多少．（2）比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量 （选填“大于”或“小于”）液体b吸收的热量．（3）若甲图烧杯中为50ml的水，10g酒精完全燃烧温度计示数升高了20℃，求：①水吸收的热量？②若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，算一算酒精的热值是多少？③算出的热值比标准值 （选填“偏大”、“偏小”或“一样”）【考点】燃料的热值；比热容．
【难度】中【分析】（1）燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，温度计的示数变化相同时，通过比较加热时间比较吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系；（2）根据a、b液体吸收热量的多少，判断a、b液体比热的大小，然后根据比热大小，分析判断质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，a与b吸收热量的关系；（3）①知道水的体积，求出水的质量；根据水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；②根据公式Q=qm计算酒精的热值；③在此实验中，酒精燃烧放出的热量大部分未被水吸收．【解答】解：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过液体升高的温度得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间（即比较吸收热量的多少），进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验；（2）比较不同物质的比热容，选用甲、丙两实验，加热相同一段时间，两种液体吸收的热量相等；液体a升温多，由c=可知，a的比热容小；a的比热容小，质量相同的液体a与b，在升高相同的温度时，由Q吸=cm△t可知，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量．（3）①50ml水的质量为：m=ρ水V=1×103kg/m3×50×10﹣6m3=0.05kg；水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.05kg×20℃=4.2×103J；②根据题意可知，Q吸=Q放，由Q放=qm可知，酒精的热值为：q===4.2×105J/kg；③酒精完全放出的热量并没有全部被水吸收，所以算出的热值比标准值偏小．
故答案为：（1）甲乙；液体升高的温度；甲丙；加热时间的长短；（2）小于；（3）①水吸收的热量为4.2×103J；②酒精的热值为4.2×105J/kg；③偏小． 18．如图所示，甲是用“伏安法”测量未知电阻Rx的实物电路图．（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到 处；闭合开关，发现电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转，则出现的故障可能是Rx ．（3）排除故障后，闭合开关，当滑片移动到某位置时，电压表示数为2.4V，电流表示数如图乙所示，其读数为 A，则未知电阻Rx= Ω．（4）若实验中电压表损坏，利用其它的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值．实验电路如果丙所示（滑动变阻器最大阻值为R0，电源电压未知且不变），请将下列相关实验步骤补充完整：①闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到a端，记录电流表示数为I1；②闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到 ，记录电流表示数I2；③写出待测电阻的表达式，Rx= （用已知量和测量量符号表示）【考点】伏安法测电阻．【难度】难【分析】（1）滑动变阻器应和电流表串联，接线柱应该一上一下接入电路；（2）为了保护电路，滑动变阻器的滑片应滑到电阻最大位置；当电压表示数较大（或等于电源电压）时，电压表所测范围之外出现短路，或者所测范围之内出现断路；（3）弄清电流的量程和分度值，再读数；根据I=求出电阻值；
（4）闭合开关S，将滑片滑倒a端，两电阻并联；将滑片滑倒b端，Rx被短路，只有R0工作，根据并联电路的电流和电压特点求出待测电阻的阻值．【解答】解：（1）滑动变阻器应和电流表串联，接线柱应该“一上一下”接入电路，如下图：（2）为了保护电路，滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处；由题意可知，电流表指针几乎未动，说明电路中没有电流（或电流很小），则电路中可能出现了断路；又因为电压表指针有明显偏转，说明电压表两接线柱到电源两极间的电路是连通的，则出现的故障可能是Rx断路；（3）如图乙所示，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，读数为0.24A；由I=得未知电阻的阻值：Rx===10Ω；（4）②根据题意可知，应将滑片移到b端，记录电流表示数I2．Rx表达式的推导：步骤②，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到b端，Rx被短路，只有R0工作，电流表示数为I2；所以电源电压：U=I2R0，步骤①，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到a端，两电阻并联，总电流为I1；两次实验中，R0两端电压均等于电源电压，R0阻值不变，所以通过R0的电流均为I2，根据并联电路的电流特点可得，通过待测电阻的电流Ix=I1﹣I2，并联电路电压相等，则待测电阻两端的电压：Ux=U=I2R0，所以待测电阻Rx==R0．故答案为：
（1）如上图；（2）阻值最大；断路；（3）0.24；10；（4）②b端；③R0． 五、计算题（每小题8分，共24分） 19．阅读下面的短文，回答问题太阳能热水器太阳能热水器利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活需要，它具有安全、节能、环保等优点．如图1所示，太阳能热水器主要由两部分组成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．玻璃吸热管的工作原理如图2所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高到一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．请回答以下问题：（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力 重力．（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面？简单说明理由． ．（3）将质量为100kg的初温为20℃的水加热到60℃，求这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m2，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的热能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒种太阳能辐射能为1.4×103J）．在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少小时？【考点】热机的效率；热量的计算．【难度】中【分析】（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，根据物体的漂浮条件回答；（2）玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料，吸收太阳辐射热，传递给水，水吸热温度升高；若将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；（3）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；（4）根据题意可求每秒水吸收的热量，又知道水吸收的热量，求需要的加热时间．【解答】解：（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，受到水的浮力大于重力而向上运动，另一侧的水向下运动，形成对流；（2）不能将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；（3）水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（60℃﹣20℃）=1.68×107J；（4）热水器每秒水吸收的热量：Q吸′=Pst×40%=1.4×103W/m2×2m2×1s×40%=1.12×103J，∴加热时间：t==15000s=250min≈4.2h．答：（1）大于；（2）不能，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；（3）这些水需要吸收1.68×107J的热量；（4）需要的加热时间为4.2h． 20．如图所示为一款内燃机的汽缸结构图，已知活塞的面积为S
，在做功冲程中燃气的平均压强为P，做程冲程中活塞移动的距离为L，内燃机每分钟消耗的燃油质量为m，燃料的热值为q，飞轮每分钟转动N周．（以上各物理量均采用国际单位中的主单位，以下计算结果均用题目中的已知量表示）求：（1）做功冲程中活塞受到的压力；（2）做功冲程中燃气对活塞所做的功；（3）每分钟燃料完全燃烧放出的热量；（4）内燃机的机械效率．【考点】热机的效率；热量的计算．【难度】中【分析】（1）利用压强公式求出压力大小；（2）根据功的计算公式求出做功冲程所做的功；（3）根据公式Q=qm求出燃料完全燃烧放出的热量；（4）结合效率公式求出热机效率．【解答】解：（1）根据p=可知，做功冲程中活塞受到的压力：F=pS；（2）做程冲程中活塞移动的距离为L，所以做功冲程燃气对活塞做的功为：W=FL=pSL；（3）内燃机每分钟消耗的燃油质量为m，所以每分钟燃料完全燃烧放出的热量为：Q=qm；
（4）汽油机的效率为：η===．答：（1）做功冲程中活塞受到的压力为pS；（2）做功冲程中燃气对活塞所做的功为pSL；（3）每分钟燃料完全燃烧放出的热量为qm；（4）内燃机的机械效率．【点评】此题考查热机中压力、功、热量、效率的计算，关键是对公式和公式变形的理解和应用．21．如图所示，甲为电路的连接情况，R1=20Ω，R2为滑动变阻器，乙为R3的I﹣U图象，电源电压保持不变．当S1闭合，S2断开时，若滑片P在a端，则电流表示数为0.6A；若滑片P在b端，则电压表示数为8V．求：（1）电源电压．（2）滑动变阻器R2的最大阻值．（3）当S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，求电流表的示数．【考点】变阻器的应用；欧姆定律在串、并联电路中的应用．【难度】难【分析】（1）当S1闭合，S2断开时，滑片P在a端，变阻器接入电路中的电阻为零，电路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电源的电压；（2）当S1闭合，S2断开时，滑片P在b端，接入电路中的电阻最大，电压表测R2
两端的电压，根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出滑动变阻器R2的最大阻值；（3）根据图乙读出任意一组电流和电压值，根据欧姆定律求出R3的阻值，当S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，R1与R3并联，电流表测干路电流，根据电阻的并联求出电路中的总电阻，利用欧姆定律求出干路电流．【解答】解：（1）当S1闭合，S2断开时，滑片P在a端，电路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流，由I=可得，电源电压：U=IaR1=0.6A×20Ω=12V；（2）当S1闭合，S2断开时，滑片P在b端，R2接入电路的电阻最大，电压表测R2两端的电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R1两端的电压：U1=U﹣U2=12V﹣8V=4V，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：Ib==，即=，解得：R2=40Ω；（3）当S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，R1与R3并联，电流表测干路电流，由图乙可知，当R3两端的电压U3=6V时，通过的电流I3=0.3A，则R3的阻值：R3===20Ω，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，电路中的总电阻：R===10Ω，干路电流表的示数：I===1.2A．答：（1）电源电压为12V；（2）滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω；（3）当S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，电流表的示数为1.2A．【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用，分清电路的连接方式和从图象中获取一组数据求出R3的阻值是关键．
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