《2025年大联考单元期末测试卷九年级物理全一册沪科版》

21. 从地球向太阳发出的电磁波,经过1 000 s后收到回波信号,由此可推算出地球到太阳的距离大约是多少千米?

答案： 21.解：电磁波的传播速度$v = 3 × 10^{8}\ m/s$， 往返的传播时间$t = 1000\ s$， 则地球到太阳的距离 $s = v × \frac{t}{2} = 3 × 10^{8}\ m/s × \frac{1000\ s}{2} = 1.5 × 10^{11}\ m = 1.5 × 10^{8}\ km$。(4分) 答：地球到太阳的距离大约是$1.5 × 10^{8}\ km$。

22. 二极管是电子电路的重要元件,它的电路符号为,当电流从它左端流入时,二极管的电阻变为零,可视为二极管短路。当电流从它右端流入时,二极管的电阻为无限大,可视为二极管开路。某学校物理兴趣小组选取了“探索黑箱内的电学元件”作为研究性学习的课题。已知如图甲所示的黑箱中有三个元件,一个二极管、一个10 Ω的电阻,一个20 Ω的电阻,它们连成一个电路,电路在黑箱外有三个接线头a、b、c。图乙是用于测量的外部电路,可通过将d、e与黑箱接线头连接构建通路测电流。求:
(1) d接b、e接c时,电流表的示数。
(2) d接a、e接b时,电流表的示数。

答案： 22.解：
(1)d接b、e接c时，二极管有电流通过， $I = \frac{U}{R_{2}} = \frac{3\ V}{20\ \Omega} = 0.15\ A$。(3分)
(2)d接a、e接b时，二极管中没有电流通过，$I = 0\ A$。(3分) 答：
(1)d接b、e接c时，电流表的示数为$0.15\ A$。
(2)d接a、e接b时，电流表的示数为$0\ A$。

23. 跨科学实践·物理学与社会发展 如图甲所示是一个电辅助太阳能热水器(以下简称热水器);图乙为该热水器电加热部分的原理图,S是控制开关,可以在1、2、3三挡之间切换;如表所示为热水器的铭牌。在光照条件不好时,可用电加热器加热,温度达到预设温度时会自动切换到保温状态,为了防止触电,热水器在向外供水过程中会自动断电。某日因天气原因,太阳辐射能E = 1.75×10⁵ J/(h·m²)(每小时每平方米辐射的热量),太阳能只将水由20℃加热到了30℃,此时开启电加热器,将水加热到预设温度70℃。已知太阳能板的面积为2 m²,水吸收太阳能的效率为60%,水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃),供水过程中不计热量损失。
(1) 求水吸收的太阳能。
(2) 求太阳能板当天接收太阳能的时间。
(3) 求电路中电阻R₂的阻值。
(4) 在热水器向外供水时,通过控制冷、热水阀使热水器内的热水与20℃的冷水混合,可以使出水口流出的水达到需要的温度。已知人在淋浴时适宜的水温为40℃,每个人淋浴用水均为30 L,假设热水器内70℃的热水能全部用完,则能满足几个人的淋浴用水? (不计热量损失)

答案： 23.解：
(1)根据$\rho = \frac{m}{V}$得，热水器内水的质量 $m = \rho V = 1.0 × 10^{3}\ kg/m^{3} × 50 × 10^{-3}\ m^{3} = 50\ kg$， 水吸收的太阳能 $Q_{1} = cm\Delta t_{1} = 4.2 × 10^{3}\ J/(kg · ^{\circ}C) × 50\ kg × (30 ^{\circ}C - 20 ^{\circ}C) = 2.1 × 10^{6}\ J$。(2分)
(2)根据$\eta = \frac{Q_{1}}{ESt}$得，太阳能板当天接收太阳能的时间 $t = \frac{Q_{1}}{ES\eta} = \frac{2.1 × 10^{6}\ J}{1.75 × 10^{3}\ J/(h · m^{2}) × 2\ m^{2} × 60\%} = 10\ h$。(2分)
(3)开关位于2挡时，只有电阻$R_{1}$连入电路，对应低温挡的功率$P_{1} = 100\ W$， 开关位于3挡时，电阻$R_{1}$和$R_{2}$并联连入电路，对应高温挡的功率$P_{2} = 1200\ W$， 由$P_{1}$、$P_{2}$的关系$P_{2} = P_{1} + \frac{U^{2}}{R_{2}}$得，$1200\ W = 100\ W + \frac{(220\ V)^{2}}{R_{2}}$，解得$R_{2} = 44\ \Omega$。(3分)
(4)$50\ L$、$70 ^{\circ}C$的热水温度降低到$40 ^{\circ}C$的过程中放出的热量 $Q_{2} = cm\Delta t_{2} = 4.2 × 10^{3}\ J/(kg · ^{\circ}C) × 50\ kg × (70 ^{\circ}C - 40 ^{\circ}C) = 6.3 × 10^{6}\ J$， 不计热量的损失，$20 ^{\circ}C$的冷水温度升高到$40 ^{\circ}C$的过程吸收的热量$Q_{3} = Q_{2} = 6.3 × 10^{6}\ J$， 由$Q = cm\Delta t$得冷水的质量 $m' = \frac{Q_{3}}{c\Delta t_{3}} = \frac{6.3 × 10^{6}\ J}{4.2 × 10^{3}\ J/(kg · ^{\circ}C) × (40 ^{\circ}C - 20 ^{\circ}C)} = 75\ kg$， 冷热水混合成$40 ^{\circ}C$后的总质量 $m_{总} = m + m' = 50\ kg + 75\ kg = 125\ kg$， 总体积$V_{总} = \frac{m_{总}}{\rho_{水}} = \frac{125\ kg}{1.0 × 10^{3}\ kg/m^{3}} = 0.125\ m^{3} = 125\ L$， 能满足淋浴用水的人数$n = \frac{V_{总}}{30\ L} = \frac{125\ L}{30\ L} = 4.2$人， 所以能满足4人的淋浴用水。(3分) 答：
(1)水吸收的太阳能为$2.1 × 10^{6}\ J$。
(2)太阳能板当天接收太阳能的时间为$10\ h$。
(3)电路中电阻$R_{2}$的阻值为$44\ \Omega$。
(4)能满足4个人的淋浴用水。