9. (无锡)如图所示,将钢锯条固定在桌面边缘处,将棋子放在钢锯条的端部,然后用手将钢锯条的端部压下一段距离。松手后,棋子会被弹起一定的高度,此过程中,钢锯条的弹性势能转化为棋子的

重力
势能。增加钢锯条下压的距离,发现棋子被弹起的高度增加,实验表明,物体的弹性形变
越大,它的弹性势能就越大。答案:重力
弹性形变
弹性形变
解析:
【分析】
首先分析能量转化过程:松手后,钢锯条的弹性势能释放,推动棋子运动,棋子上升过程中高度增加,重力势能增大,所以钢锯条的弹性势能最终转化为棋子的重力势能。再分析实验现象:增加钢锯条下压的距离,钢锯条的弹性形变程度更大,棋子被弹起的高度更高,说明其弹性势能更大,由此可知物体的弹性形变大小对弹性势能的影响。
【解析】
1. 松手后,钢锯条恢复原状,其弹性势能先转化为棋子的动能,棋子上升过程中动能逐渐转化为重力势能,因此钢锯条的弹性势能最终转化为棋子的重力势能。
2. 增加钢锯条下压的距离,钢锯条的弹性形变程度增大,棋子被弹起的高度增加,说明钢锯条具有的弹性势能更大,实验表明:物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
【答案】
重力;弹性形变
【知识点】
弹性势能的转化;影响弹性势能的因素
【点评】
本题通过简单的实验现象,考查弹性势能的转化规律以及影响弹性势能大小的因素,需要结合实验现象分析物理过程,加深对弹性势能相关概念的理解,属于基础概念应用题。
【难度系数】
0.7
首先分析能量转化过程:松手后,钢锯条的弹性势能释放,推动棋子运动,棋子上升过程中高度增加,重力势能增大,所以钢锯条的弹性势能最终转化为棋子的重力势能。再分析实验现象:增加钢锯条下压的距离,钢锯条的弹性形变程度更大,棋子被弹起的高度更高,说明其弹性势能更大,由此可知物体的弹性形变大小对弹性势能的影响。
【解析】
1. 松手后,钢锯条恢复原状,其弹性势能先转化为棋子的动能,棋子上升过程中动能逐渐转化为重力势能,因此钢锯条的弹性势能最终转化为棋子的重力势能。
2. 增加钢锯条下压的距离,钢锯条的弹性形变程度增大,棋子被弹起的高度增加,说明钢锯条具有的弹性势能更大,实验表明:物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
【答案】
重力;弹性形变
【知识点】
弹性势能的转化;影响弹性势能的因素
【点评】
本题通过简单的实验现象,考查弹性势能的转化规律以及影响弹性势能大小的因素,需要结合实验现象分析物理过程,加深对弹性势能相关概念的理解,属于基础概念应用题。
【难度系数】
0.7
10. (扬州)某款手机采用向外折叠、可弯曲的屏幕,屏幕材料具有的特性是
柔韧性较好
。给手机充电是把电
能转化为化学能。手机采用双电池结构,电池总容量可达4 500 mA·h,可以在30 min内快速充电80%,则充电电流为7.2
A。答案:柔韧性较好
电
7.2
电
7.2
解析:
【分析】
1. 第一个空:根据屏幕“向外折叠、可弯曲”的使用特点,可推断其材料需具备易变形且不易损坏的特性,即柔韧性较好;
2. 第二个空:给手机充电时,是将电源的电能输入电池,转化为电池内部的化学能储存起来;
3. 第三个空:利用电荷量公式$Q=It$进行计算,先算出充入的电荷量为总容量的80%,再将充电时间换算为小时,代入公式求出充电电流,注意单位的统一与转换。
【解析】
1. 屏幕可折叠、可弯曲,说明屏幕材料具有柔韧性较好的特性;
2. 给手机充电是把电能转化为电池内部的化学能;
3. 计算充电电流:
充入的电荷量:$ Q = 4500\ \mathrm{mA·h} × 80\% = 3600\ \mathrm{mA·h} $
充电时间:$ t = 30\ \mathrm{min} = 0.5\ \mathrm{h} $
根据公式$ I = \frac{Q}{t} $,代入数据得:$ I = \frac{3600\ \mathrm{mA·h}}{0.5\ \mathrm{h}} = 7200\ \mathrm{mA} = 7.2\ \mathrm{A} $
【答案】
柔韧性较好;电;7.2
【知识点】
1. 材料的物理特性;
2. 能量转化;
3. $Q=It$的应用
【点评】
本题结合热门的折叠屏手机场景,考查物理知识在生活中的实际应用,涵盖材料特性、能量转化和电学计算,既要求学生掌握基础概念,也需要具备单位换算和公式应用的能力,贴近生活,实用性强。
【难度系数】
0.7
1. 第一个空:根据屏幕“向外折叠、可弯曲”的使用特点,可推断其材料需具备易变形且不易损坏的特性,即柔韧性较好;
2. 第二个空:给手机充电时,是将电源的电能输入电池,转化为电池内部的化学能储存起来;
3. 第三个空:利用电荷量公式$Q=It$进行计算,先算出充入的电荷量为总容量的80%,再将充电时间换算为小时,代入公式求出充电电流,注意单位的统一与转换。
【解析】
1. 屏幕可折叠、可弯曲,说明屏幕材料具有柔韧性较好的特性;
2. 给手机充电是把电能转化为电池内部的化学能;
3. 计算充电电流:
充入的电荷量:$ Q = 4500\ \mathrm{mA·h} × 80\% = 3600\ \mathrm{mA·h} $
充电时间:$ t = 30\ \mathrm{min} = 0.5\ \mathrm{h} $
根据公式$ I = \frac{Q}{t} $,代入数据得:$ I = \frac{3600\ \mathrm{mA·h}}{0.5\ \mathrm{h}} = 7200\ \mathrm{mA} = 7.2\ \mathrm{A} $
【答案】
柔韧性较好;电;7.2
【知识点】
1. 材料的物理特性;
2. 能量转化;
3. $Q=It$的应用
【点评】
本题结合热门的折叠屏手机场景,考查物理知识在生活中的实际应用,涵盖材料特性、能量转化和电学计算,既要求学生掌握基础概念,也需要具备单位换算和公式应用的能力,贴近生活,实用性强。
【难度系数】
0.7
11. (扬州)如图所示是汽油机的

做功
冲程。压缩冲程通过做功
的方式增加燃气的内能。设某汽油机的转速为3 000 r/min,则1 s内汽油机对外做功25
次。答案:做功
做功
25
做功
25
解析:
【分析】
1. 判断冲程类型:观察图中汽油机的气门状态和活塞运动方向,进气门、排气门均关闭,火花塞点火,活塞向下运动,符合做功冲程的特征;
2. 压缩冲程改变内能的方式:压缩冲程中,活塞对燃气做功,将机械能转化为燃气的内能,是通过做功的方式改变内能;
3. 计算做功次数:先将转速单位换算为转每秒,再结合汽油机一个工作循环飞轮转2圈、对外做功1次的规律,计算1s内对外做功的次数。
【解析】
1. 由图可知,汽油机的进气门和排气门均关闭,火花塞点火,活塞向下运动,此为做功冲程;
2. 压缩冲程中,活塞对燃气做功,将机械能转化为燃气的内能,是通过做功的方式增加燃气的内能;
3. 汽油机转速为3000r/min,换算为每秒转速:
$ 3000\ \mathrm{r/min} = \frac{3000}{60}\ \mathrm{r/s} = 50\ \mathrm{r/s} $
汽油机一个工作循环飞轮转动2圈,对外做功1次,因此1s内对外做功次数为:
$ \frac{50}{2} = 25 $次
【答案】
做功;做功;25
【知识点】
汽油机冲程判断;改变内能的方式;汽油机工作循环计算
【点评】
本题考查汽油机的工作冲程、改变内能的方式及工作循环的计算,需熟练掌握汽油机四个冲程的特征、改变内能的两种方式,以及转速与做功次数的换算关系,是热学部分的基础考点。
【难度系数】
0.6
1. 判断冲程类型:观察图中汽油机的气门状态和活塞运动方向,进气门、排气门均关闭,火花塞点火,活塞向下运动,符合做功冲程的特征;
2. 压缩冲程改变内能的方式:压缩冲程中,活塞对燃气做功,将机械能转化为燃气的内能,是通过做功的方式改变内能;
3. 计算做功次数:先将转速单位换算为转每秒,再结合汽油机一个工作循环飞轮转2圈、对外做功1次的规律,计算1s内对外做功的次数。
【解析】
1. 由图可知,汽油机的进气门和排气门均关闭,火花塞点火,活塞向下运动,此为做功冲程;
2. 压缩冲程中,活塞对燃气做功,将机械能转化为燃气的内能,是通过做功的方式增加燃气的内能;
3. 汽油机转速为3000r/min,换算为每秒转速:
$ 3000\ \mathrm{r/min} = \frac{3000}{60}\ \mathrm{r/s} = 50\ \mathrm{r/s} $
汽油机一个工作循环飞轮转动2圈,对外做功1次,因此1s内对外做功次数为:
$ \frac{50}{2} = 25 $次
【答案】
做功;做功;25
【知识点】
汽油机冲程判断;改变内能的方式;汽油机工作循环计算
【点评】
本题考查汽油机的工作冲程、改变内能的方式及工作循环的计算,需熟练掌握汽油机四个冲程的特征、改变内能的两种方式,以及转速与做功次数的换算关系,是热学部分的基础考点。
【难度系数】
0.6
12. (南京)如图所示,电源电压恒定,R₁、R₂为定值电阻,R₂=20 Ω,灯泡L标有“6 V 3 W”字样。
(1)当S、S₁、S₂都闭合时,灯泡L正常发光,电流表示数为
(2)当S闭合,S₁、S₂断开时,电压表示数为2 V,则R₁的阻值为

(1)当S、S₁、S₂都闭合时,灯泡L正常发光,电流表示数为
0.8
A,电路消耗的总功率为4.8
W。(2)当S闭合,S₁、S₂断开时,电压表示数为2 V,则R₁的阻值为
10
Ω,通电1 min R₁产生的热量是24
J。答案:0.8
4.8
10
24
4.8
10
24
解析:
【分析】
(1) 当S、S₁、S₂都闭合时,R₁被短路,R₂与灯泡L并联,灯泡正常发光说明电源电压等于灯泡额定电压6V。先计算灯泡的额定电流,再计算R₂的电流,干路电流为两者之和;总功率用电源电压乘以干路电流计算。
(2) 当S闭合,S₁、S₂断开时,R₁与R₂串联,电压表测R₁两端电压。先根据串联分压算出R₂两端电压,再由欧姆定律算出电路电流,进而求出R₁的阻值;最后利用电功公式计算R₁产生的热量。
【解析】
(1) 当S、S₁、S₂都闭合时,R₁被短路,R₂与L并联,灯泡正常发光,故电源电压$ U = U_L = 6V $。
灯泡的额定电流:$ I_L = \frac{P_L}{U_L} = \frac{3W}{6V} = 0.5A $,
通过$ R_2 $的电流:$ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{6V}{20Ω} = 0.3A $,
电流表示数(干路电流):$ I = I_L + I_2 = 0.5A + 0.3A = 0.8A $,
电路总功率:$ P = UI = 6V×0.8A = 4.8W $。
(2) 当S闭合,S₁、S₂断开时,R₁与R₂串联,电压表测R₁两端电压$ U_1 = 2V $,
$ R_2 $两端电压:$ U_2 = U - U_1 = 6V - 2V = 4V $,
电路中的电流:$ I' = \frac{U_2}{R_2} = \frac{4V}{20Ω} = 0.2A $,
$ R_1 $的阻值:$ R_1 = \frac{U_1}{I'} = \frac{2V}{0.2A} = 10Ω $,
通电1min $ R_1 $产生的热量:$ Q_1 = U_1I't = 2V×0.2A×60s = 24J $。
【答案】
(1) 0.8;4.8
(2) 10;24
【知识点】
并联电路特点、串联电路特点、欧姆定律
【点评】
本题考查串并联电路的特点、欧姆定律、电功率及电热的计算,关键是正确分析不同开关状态下的电路连接方式,结合公式进行计算。
【难度系数】
0.6
(1) 当S、S₁、S₂都闭合时,R₁被短路,R₂与灯泡L并联,灯泡正常发光说明电源电压等于灯泡额定电压6V。先计算灯泡的额定电流,再计算R₂的电流,干路电流为两者之和;总功率用电源电压乘以干路电流计算。
(2) 当S闭合,S₁、S₂断开时,R₁与R₂串联,电压表测R₁两端电压。先根据串联分压算出R₂两端电压,再由欧姆定律算出电路电流,进而求出R₁的阻值;最后利用电功公式计算R₁产生的热量。
【解析】
(1) 当S、S₁、S₂都闭合时,R₁被短路,R₂与L并联,灯泡正常发光,故电源电压$ U = U_L = 6V $。
灯泡的额定电流:$ I_L = \frac{P_L}{U_L} = \frac{3W}{6V} = 0.5A $,
通过$ R_2 $的电流:$ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{6V}{20Ω} = 0.3A $,
电流表示数(干路电流):$ I = I_L + I_2 = 0.5A + 0.3A = 0.8A $,
电路总功率:$ P = UI = 6V×0.8A = 4.8W $。
(2) 当S闭合,S₁、S₂断开时,R₁与R₂串联,电压表测R₁两端电压$ U_1 = 2V $,
$ R_2 $两端电压:$ U_2 = U - U_1 = 6V - 2V = 4V $,
电路中的电流:$ I' = \frac{U_2}{R_2} = \frac{4V}{20Ω} = 0.2A $,
$ R_1 $的阻值:$ R_1 = \frac{U_1}{I'} = \frac{2V}{0.2A} = 10Ω $,
通电1min $ R_1 $产生的热量:$ Q_1 = U_1I't = 2V×0.2A×60s = 24J $。
【答案】
(1) 0.8;4.8
(2) 10;24
【知识点】
并联电路特点、串联电路特点、欧姆定律
【点评】
本题考查串并联电路的特点、欧姆定律、电功率及电热的计算,关键是正确分析不同开关状态下的电路连接方式,结合公式进行计算。
【难度系数】
0.6
三、解答题
13. (扬州)图(a)是“测量灯泡电功率”的实验电路(灯泡标有“2.5 V”字样)。

(1)如图(a)所示,正确连接电路后,闭合开关,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,灯泡都不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路故障可能是
(2)排除故障后,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图(b)所示,为了继续完成实验,应将滑片P向
(3)测量结束后,小明应先
(4)小明对本实验进行了拓展思考,以下探究活动用该实验装置中的器材不能完成的是(
A. 测量灯泡的电阻
B. 探究串联电路电流的特点
C. 探究串联电路电压的特点
D. 探究电流与电压的关系
13. (扬州)图(a)是“测量灯泡电功率”的实验电路(灯泡标有“2.5 V”字样)。
(1)如图(a)所示,正确连接电路后,闭合开关,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,灯泡都不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路故障可能是
灯泡断路
。(2)排除故障后,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图(b)所示,为了继续完成实验,应将滑片P向
A
端移动。小明根据实验所测的数据,作出如图(c)所示的图像,则灯泡的额定功率为0.5
W。(3)测量结束后,小明应先
断开开关
,然后拆除电源
上的导线,再拆除其他导线。(4)小明对本实验进行了拓展思考,以下探究活动用该实验装置中的器材不能完成的是(
D
)A. 测量灯泡的电阻
B. 探究串联电路电流的特点
C. 探究串联电路电压的特点
D. 探究电流与电压的关系
答案:灯泡断路
A
0.5
断开开关
电源
D
A
0.5
断开开关
电源
D
解析:
【分析】
1. 第(1)问:先结合故障现象分析电路状态,灯泡不亮、电流表无示数说明电路存在断路;电压表有示数,说明电压表与电源两极保持通路,由此可锁定故障为灯泡断路。
2. 第(2)问:先读取电压表示数,与灯泡额定电压对比,根据串联电路分压规律,要增大灯泡两端电压,需减小滑动变阻器的接入电阻,从而确定滑片移动方向;再从I-U图像中找到额定电压对应的电流,利用公式$P=UI$计算额定功率。
3. 第(3)问:回忆电学实验的安全操作规范,实验结束后需先断开开关,再拆除电源导线,避免发生短路或触电危险。
4. 第(4)问:逐一分析各选项的实验条件,探究电流与电压的关系需要控制电阻阻值不变,但灯泡电阻随温度变化而改变,无法满足控制变量的要求,因此该探究无法完成。
【解析】
(1) 闭合开关后,灯泡不发光、电流表无示数,说明电路处于断路状态;电压表有示数,表明电压表的两个接线柱与电源两极是连通的,因此电路故障为灯泡断路。
(2) 由图(b)可知,电压表选用0~3V量程,分度值为0.1V,示数为2.2V,小于灯泡的额定电压2.5V。根据串联电路的分压规律,要使灯泡两端电压增大到额定电压,需减小滑动变阻器接入电路的电阻,故滑片应向A端移动(滑片向A端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,其分压减小,灯泡分压增大)。
从图(c)的I-U图像中可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.2A,则灯泡的额定功率:$P=UI=2.5V×0.2A=0.5W$。
(3) 为保证实验安全,测量结束后,应先断开开关,然后拆除电源上的导线,再拆除其他导线,防止电路短路。
(4) 对各选项分析如下:
A. 测量灯泡的电阻:利用伏安法,通过电流表测电流、电压表测电压,结合$R=\frac{U}{I}$可计算灯泡电阻,能完成;
B. 探究串联电路电流的特点:将电流表分别接在串联电路的不同位置,测量各处电流并比较,能完成;
C. 探究串联电路电压的特点:将电压表分别测量电源电压、灯泡两端电压、滑动变阻器两端电压,分析电压间的关系,能完成;
D. 探究电流与电压的关系:实验需要控制电阻阻值不变,但灯泡的电阻随温度升高而增大,无法控制电阻恒定,不能完成。
因此选D。
【答案】
(1) 灯泡断路
(2) A;0.5
(3) 断开开关;电源
(4) D
【知识点】
1. 电路故障分析
2. 电功率计算
3. 电学实验操作规范
【点评】
本题以“测量小灯泡电功率”实验为载体,综合考查了电路故障判断、实验操作规范、电功率计算以及实验拓展探究,对学生的实验操作能力和规律应用能力有一定要求,需要学生熟练掌握串联电路规律、伏安法实验原理,并理解灯泡电阻的特殊性。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问:先结合故障现象分析电路状态,灯泡不亮、电流表无示数说明电路存在断路;电压表有示数,说明电压表与电源两极保持通路,由此可锁定故障为灯泡断路。
2. 第(2)问:先读取电压表示数,与灯泡额定电压对比,根据串联电路分压规律,要增大灯泡两端电压,需减小滑动变阻器的接入电阻,从而确定滑片移动方向;再从I-U图像中找到额定电压对应的电流,利用公式$P=UI$计算额定功率。
3. 第(3)问:回忆电学实验的安全操作规范,实验结束后需先断开开关,再拆除电源导线,避免发生短路或触电危险。
4. 第(4)问:逐一分析各选项的实验条件,探究电流与电压的关系需要控制电阻阻值不变,但灯泡电阻随温度变化而改变,无法满足控制变量的要求,因此该探究无法完成。
【解析】
(1) 闭合开关后,灯泡不发光、电流表无示数,说明电路处于断路状态;电压表有示数,表明电压表的两个接线柱与电源两极是连通的,因此电路故障为灯泡断路。
(2) 由图(b)可知,电压表选用0~3V量程,分度值为0.1V,示数为2.2V,小于灯泡的额定电压2.5V。根据串联电路的分压规律,要使灯泡两端电压增大到额定电压,需减小滑动变阻器接入电路的电阻,故滑片应向A端移动(滑片向A端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,其分压减小,灯泡分压增大)。
从图(c)的I-U图像中可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.2A,则灯泡的额定功率:$P=UI=2.5V×0.2A=0.5W$。
(3) 为保证实验安全,测量结束后,应先断开开关,然后拆除电源上的导线,再拆除其他导线,防止电路短路。
(4) 对各选项分析如下:
A. 测量灯泡的电阻:利用伏安法,通过电流表测电流、电压表测电压,结合$R=\frac{U}{I}$可计算灯泡电阻,能完成;
B. 探究串联电路电流的特点:将电流表分别接在串联电路的不同位置,测量各处电流并比较,能完成;
C. 探究串联电路电压的特点:将电压表分别测量电源电压、灯泡两端电压、滑动变阻器两端电压,分析电压间的关系,能完成;
D. 探究电流与电压的关系:实验需要控制电阻阻值不变,但灯泡的电阻随温度升高而增大,无法控制电阻恒定,不能完成。
因此选D。
【答案】
(1) 灯泡断路
(2) A;0.5
(3) 断开开关;电源
(4) D
【知识点】
1. 电路故障分析
2. 电功率计算
3. 电学实验操作规范
【点评】
本题以“测量小灯泡电功率”实验为载体,综合考查了电路故障判断、实验操作规范、电功率计算以及实验拓展探究,对学生的实验操作能力和规律应用能力有一定要求,需要学生熟练掌握串联电路规律、伏安法实验原理,并理解灯泡电阻的特殊性。
【难度系数】
0.6