《2024年海淀单元测试AB卷九年级物理全一册沪粤版》

20. (12分)为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝(R₁＜R₂)分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压相同.
(1)实验中通过________________的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少. 像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫_______.
(2)甲装置可探究电流产生的热量与_______的关系.
(3)在两次实验中，通过比较相同时间内气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与_______的关系.
(4)另一组同学设计了如图丙所示装置. 比较图甲和图丙所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是_______，理由是_______________________.

答案：
(1)气球膨胀程度 转换法
(2)电阻
(3)电流
(4)图甲装置 气体的热胀冷缩效果比煤油升温现象更明显，实验现象更直观，时间更短(或：图丙装置 用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，便于定量研究)

21. (4分)如图所示的电路中，电源电压恒为9V，灯泡L规格为“6V 3W”. 闭合开关，灯泡正常工作. 求：
(1)电阻R的阻值.
(2)灯泡正常工作5min消耗的电能及电阻R产生的热量.

答案： 解：
(1)由电路图知，灯泡 L 与 R 串联，电压表测灯泡两端的电压，闭合开关，灯泡正常发光，由串联电路的特点和$P = UI$可得，此时电路中电流$I = I_{L}=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{3\ W}{6\ V}=0.5\ A$，因串联电路中电源电压等于各用电器两端的电压之和，所以，电阻 R 两端电压$U_{R}=U - U_{L}=9\ V - 6\ V = 3\ V$，由欧姆定律得，电阻 R 的阻值$R=\frac{U_{R}}{I}=\frac{3\ V}{0.5\ A}=6\ \Omega$.
(2)由$P=\frac{W}{t}$可得，灯泡正常工作 5 min 消耗的电能$W = P_{L}t = 3\ W×5×60\ s = 900\ J$，电阻 R 产生的热量$Q = I^{2}Rt=(0.5\ A)^{2}×6\ \Omega×5×60\ s = 450\ J$.

22. (8分)一额定电压为20V的小灯泡电流随电压变化的曲线如图乙所示，将它连入如图甲所示的电路中，电源电压为30V保持不变. 求：

(1)小灯泡正常发光时的电阻.
(2)小灯泡的额定功率.
(3)小灯泡正常工作10min，电路消耗的总电能.

答案： 解：
(1)由图乙可知，小灯泡正常发光时，通过小灯泡的电流$I_{额}=0.4\ A$，由$I=\frac{U}{R}$可得，小灯泡正常发光时的电阻$R_{L}=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{20\ V}{0.4\ A}=50\ \Omega$.
(2)小灯泡的额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=20\ V×0.4\ A = 8\ W$.
(3)小灯泡正常工作的时间$t = 10\ min = 600\ s$，电路中电流$I = I_{额}=0.4\ A$，则电路消耗的总电能$W = UIt = 30\ V×0.4\ A×600\ s = 7200\ J$.