《2025年全优单元同步测试卷九年级科学全一册浙教版》

26. (4分)科技馆里有一种“水车”,其装置如图所示,它的叶片是由高分子聚合材料制成的。在常温下,叶片是平直的;在高温下,其叶片可向一侧弯曲。当把水车的下半部分放进热水中时,“水车”可以不停地转动起来。有人说这种“水车”是永动机,因为它没有外部动力也能转动。事实是这样吗?请加以说明。

答案： 当“水车”的叶片浸在热水中时，由于温度升高，叶片会向一侧迅速弯曲，给热水一个力，根据力的作用是相互的，热水会对叶片施加一个反作用力，使“水车”旋转起来,当叶片转出水面时，温度下降，叶片又恢复成平直的状态，这个过程不断地进行，就会使“水车”不停地转动。该“水车”不是永动机，从能量的转化角度来看，它是将内能转化为机械能的装置,热水在推动叶片运动做功时,要消耗水的内能,水的温度会逐渐降低,如果不及时地补充能量,当水温降至室温时，“水车"就会停止转动。

27. (6分)如图所示,电源电压为9V,灯泡标有“6V”的字样,滑动变阻器的最大阻值为40Ω。闭合开关S后,调节滑片,使灯泡正常发光,电流表的示数为0.3A。(忽略灯泡的电阻随温度的变化)
(1) 灯泡的电阻是多少?
(2) 灯泡正常发光时,通电5min,滑动变阻器消耗了多少电能?
(3) 该电路的最小功率是多少?

答案：
(1)灯泡正常发光时，电流表的示数为0.3A,此时灯泡两端的电压为6V,根据欧姆定律可知,灯泡的电阻Rₗ=Uₗₙₒₘᵢₙₐₗ/Iₙₒₘᵢₙₐₗ=6V/0.3A =20Ω。
(2)根据串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压Uₛₗᵢdₑ=U - Uₗ=9V - 6V =3V;串联电路中的电流处处相等,通电5min,滑动变阻器消耗的电能Wₛₗᵢdₑ=UₛₗᵢdₑIt=3V×0.3A×5×60s =270J。
(3)当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小，电功率最小,Pₘᵢₙ=U²/(Rₗ+Rₛₗᵢdₑₘₐₓ)=(9V)²/(20Ω + 40Ω)=1.35W。

28. (8分)小科给家里买电热水壶,他测试了价格相同的甲、乙两款电热水壶,它们的铭牌上的部分信息如图所示。甲、乙两款电热水壶均正常工作,都把质量为1kg的水从20℃加热到40℃,甲用时125s,乙用时120s。[水的比热容为$4.2×10^3J/(kg·℃)]$
(1) 甲电热水壶正常工作时的电阻是多大?
(2) 质量为1kg的水从20℃加热到40℃,吸收的热量是多少?
(3) 如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶,请通过计算帮助小科作出选择。

答案：
(1)由P=U²/R得R=U²/P=(220V)²/800W =60.5Ω。
(2)质量为1kg的水从20℃加热到40℃,吸收的热量Q=cmΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×(40℃ - 20℃)=8.4×10⁴J。
(3)把质量为1kg的水从20℃加热到40℃,甲电热水壶的用电量W₁=P₁t₁=800W×125s =1.0×10⁵J,乙电热水壶的用电量W₂=P₂t₂=1000W×120s =1.2×10⁵J。因为W₁＜W₂,所以甲电热水壶更节能,选择甲电热水壶。

29. (6分)用两种不同的充电桩给同一辆纯电动汽车进行充电的相关数据如下表所示,不计充电过程中的能量损失。

(1) 用快充充电桩充满电,消耗的电能为多少千瓦时?
(2) 用普通充电桩充满电需要多少小时?
(3) 目前存在普通充电桩的充电时间长、充电桩紧缺等问题。为解决此问题,除用快充充电桩充电外,请再提出一种设想。

答案：
(1)消耗的电能W=UIt=600V×100A×1.1h =66kW·h。
(2)用普通充电桩充满电，需要的时间t=W/UI=66kW·h/(220V×30A)=10h。
(3)安装太阳能电池板辅助充电;对充电桩进行改进,使其能同时为多辆电动汽车充电。(合理即可)

30. (8分)如图所示为一种适合北方冬季使用的电热加湿器,其工作原理如下:加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾,产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中从而提高空气湿度。如表是小明从产品铭牌上摘录的电热加湿器部分参数,其发热电路如图所示$,R_1、$$R_2$为阻值相同的发热电阻,1、2、3、4为触点,S为旋转型开关,通过旋转可以实现挡位的转换。


(1) 小明在开始加热前测得水温为20℃,电热槽内气压为标准大气压,若从开始加热到沸腾的最短时间为3min,则将该电热槽中的水加热到沸腾需吸收的热量为多少?(不计热量损失)
$(2) R_1$的阻值为多少?
(3) 该加湿器在低挡时的发热功率是多少?

答案：
(1)将水加热到沸腾需吸收的热量Q=W=Pt=400W×(60s×3)=72000J。
(2)当开关接3和4时,只有电阻R₁在工作,此时电阻最小,为加热状态，电阻R₁的阻值R₁=U₁²/Pₕₑₐₜᵢₙ₉=(220V)²/400W =121Ω。
(3)当开关接2和3时,电阻R₁与R₂串联,此时电阻最大,功率最小,为低挡,此时加湿器的功率Pₜₒₜₐₗ=Uₜₒₜₐₗ²/Rₜₒₜₐₗ=(220V)²/(121Ω + 121Ω)=200W。