《2025年全优单元同步测试卷九年级科学全一册浙教版》

26. (6分) 如图甲、乙所示为“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验”的装置,两个透明的容器内装有相同质量的空气。
(1) 通电后,容器内空气的内能增加是通过热传递的方式实现的。如图甲所示的实验装置是探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系。
(2) 如果图乙装置中通过容器①内的电阻丝的电流是$2A$,求容器②内的电阻丝在$1min$内产生的热量。

已知题图乙装置中通过容器①内的电阻丝的电流是2A,容器②内的5Ω的电阻和另一个5Ω的电阻并联,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,又因为两支路的电阻相同，并联电路的电压相同,根据欧姆定律可知,两支路的电流相同,可知通过容器②内电阻丝的电流为1A,根据Q=I²Rt可知,电阻丝在1min内产生的热量Q=I²Rt=(1A)²×5Ω×60s=300J。

答案：
(1)热传递　电阻
(2)已知题图乙装置中通过容器①内的电阻丝的电流是2A,容器②内的5Ω的电阻和另一个5Ω的电阻并联,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,又因为两支路的电阻相同，并联电路的电压相同,根据欧姆定律可知,两支路的电流相同,可知通过容器②内电阻丝的电流为1A,根据Q=I²Rt可知,电阻丝在1min内产生的热量Q=I²Rt=(1A)²×5Ω×60s=300J。

27. (6分) 太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器平均每小时接收$4.2×10^6J$的太阳能,在$5h$的有效照射时间内,将热水器中质量为$100kg$、初温为$20^{\circ}C的水升温到40^{\circ}C$。[水的比热容$c = 4.2×10^3J/(kg·^{\circ}C)$]
(1) 求热水器中的水吸收的热量$Q$。
(2) 求热水器的效率$\eta$。
(3) 若改用煤气来加热这些水,则需要完全燃烧多少千克煤气？(煤气的热值$q = 4.2×10^7J/kg$,假设煤气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)

答案：
(1)热水器中的水吸收的热量Q=cm(t-t₀)=4.2×10³J/(kg·℃)×100kg×(40℃-20℃)=8.4×10⁶J。
(2)热水器在5h内接收的太阳能E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J;热水器的效率η=Q/E×100%=8.4×10⁶J/2.1×10⁷J×100%=40%。
(3)煤气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,即Q放=Q吸=8.4×10⁶J,由Q=mq可知完全燃烧煤气的质量m'=Q放/q=8.4×10⁶J/4.2×10⁷J/kg=0.2kg。

28. (6分) 如图所示,小明用$400N竖直向下的拉力F匀速提起一箱重1000N$的货物。已知货物的底面积是$300cm^2$,小明的体重为$600N$,不计绳重和摩擦,求：
(1) 此时滑轮组的机械效率。
(2) 动滑轮的重力。

答案：
(1)由题图可知,n=3,匀速提起一箱重1000N 的货物,此时滑轮组的机械效率η=W有用/W总×100%=Gh/Fs×100%=Gh/(F×3h)×100%=G/3F×100%=1000N/(3×400N)×100%≈83.3%。
(2)不计绳重和摩擦，由F=1/3(G物+G动)得,动滑轮的重力G动=3F-G物=3×400N-1000N=200N。

29. (6分) 骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统,最基本的运动都是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的,其抽象成的模型就是杠杆。如图所示,小金以脚尖为支点,通过小腿肌肉用力,踮起脚尖,其中$OA和AB的长度均为9cm$。重$600N的小金在2min内完成80$个双脚同时踮起的动作,每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度都是$8cm$。(不计摩擦)
(1) 请在图中画出$F的力臂L$,按杠杆的分类,这是一个______杠杆。
(2) 求小金的小腿肌肉对双脚的拉力。
(3) 求小金在踮脚过程中克服重力做功的功率。

答案：

(1)如图所示。　省力

(2)由题图知,动力F的力臂OB=OA+AB=9cm+9cm=18cm=0.18m,阻力G的力臂OA=9cm=0.09m;根据杠杆的平衡条件可得F×OB=G×OA,则小腿肌肉对双脚的总拉力F=G×OA/OB=600N×0.09m/0.18m=300N。
(3)由于不计摩擦,则小金在踮脚过程中克服重力做的功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功。小金每次踮脚过程中克服重力做的功W₀=Fh=300N×0.08m=24J,小金在2min内完成80个双脚同时踮起的动作,则小金在踮脚过程中克服重力做功的功率P=W/t=24J×80/(2×60s)=16W。

30. (8分) 在3D打印笔中装入塑料条,接通电源,等待一段时间后即可挤出热熔的塑料,塑料在空气中迅速冷却却变成特定的形态(如图甲所示),其内部电路如图乙所示,$R_1$、$R_2$是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙所示。
(1) 打印笔工作时,PTC电阻发热,塑料受热会逐渐变软变稀。可见,塑料______(填“是”或“不是”)晶体。
(2) 打印笔工作有快、慢两挡。用快挡打印时,图中开关$S_1$应处于______状态,若此时温度为$250^{\circ}C$,打印笔的电功率是多少？
(3) 打印笔正常工作时的温度能自动稳定在$250^{\circ}C$左右,请结合图丙中的信息,说明理由。

(1) 不是
(2) 闭合
由题图乙可知,当开关S₁断开时，电路中只有R₁工作，电阻较大,根据P=U²/R可知,此时电路消耗的功率较小,为慢挡;当开关S₁闭合时,两电阻并联，总电阻最小,根据P=U²/R可知,此时总功率较大,为快挡。由题图丙可知,温度为250℃时,一个发热电阻的阻值为1210Ω,则一个发热电阻的功率P=U²/R=(220V)²/1210Ω=40W,因为R₁、R₂是相同的PTC发热电阻,打印笔工作有快、慢两挡,所以打印笔的电功率P总=2P=2×40W=80W。
(3) 当温度超过250℃时,电阻增大,功率减小,产热减慢，温度下降;当温度低于250℃时,电阻减小,功率增大,产热加快,温度上升。

答案：
(1)不是
(2)闭合
由题图乙可知,当开关S₁断开时，电路中只有R₁工作，电阻较大,根据P=U²/R可知,此时电路消耗的功率较小,为慢挡;
当开关S₁闭合时,两电阻并联，总电阻最小,根据P=U²/R可知,此时总功率较大,为快挡。
由题图丙可知,温度为250℃时,一个发热电阻的阻值为1210Ω,则一个发热电阻的功率P=U²/R=(220V)²/1210Ω=40W,因为R₁、R₂是相同的PTC发热电阻,打印笔工作有快、慢两挡,所以打印笔的电功率P总=2P=2×40W=80W。
(3)当温度超过250℃时,电阻增大,功率减小,产热减慢，温度下降;当温度低于250℃时,电阻减小,功率增大,产热加快,温度上升。