2024-2025学年山西省运城市九年级（上）期末物理试卷+答案

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一、选择题（本大题共10个小题，每小题3分，共30分。在每小题的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．（3分）历史上最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是（ ）
A．安培B．焦耳C．欧姆D．伏特
【答案】B
【解析】A、安培发现了安培定则，用于判断通电螺线管的磁极，故A不符合题意；
B、英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系，即焦耳定律。故D符合题意；
C、德国物理学家欧姆做了大量的实验，确定了电流与电压、电阻的关系，即欧姆定律，故B不符合题意；
D、伏特贡献之一是发明了伏打电池，故D不符合题意。
故选：B。
2．（3分）下列古诗文加点的字中能说明分子不停地做无规则热运动的是（ ）
A．大漠风尘日色昏，红旗半卷出辕门
B．城阙辅三秦，风烟望五津
C．花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴
D．无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来
【答案】C
【解析】大漠风尘日色昏、风烟望五津、无边落木萧萧下都是物体做机械运动，花气袭人知骤暖说明分子不停地做无规则热运动，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选：C。
3．（3分）下列四幅图中符合安全用电原则的是（ ）
A．将冰箱外壳接地
B．用湿布擦带电的插座
C．多个大功率用电器同时使用一个插座
D．开关接在零线和用电器之间
【答案】A
【解析】A．有金属外壳的用电器，外壳要保持良好接地，这样当用电器漏电时，会使金属外壳带电，若接上地线，电流就通过地线，流入大地，而防止了触电事故的发生，故A符合安全用电与保护原则；
B．由于湿抹布是导体，所以当用湿抹布接触带电体时，可能会使电流通过人体与大地形成通路，使人触电，故B不符合安全用电与保护原则；
C．电路中电流过大的原因有两个，一是短路；二是家中使用用电器的总功率过大，所以多个大功率用电器同时使用一个插座，将会使电路中的电流过大，引起火灾，故C不符合安全用电与保护原则；
D．灯的正确接法是：火线首先接入开关，然后进入灯泡顶端的金属点，最后零线直接进入灯泡的螺旋套；若开关接在零线和灯泡之间，火线直接接在灯泡时，则当断开开关时，火线和灯泡依然相连，当触及灯泡会发生触电事故，所以开关要接在灯泡和火线之间，故D不符合安全用电与保护原则。
故选：A。
4．（3分）2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射（如图）。下列说法正确的是（ ）
A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大
B．火箭发动机工作过程中的热机效率是100%
C．火箭的燃料选用液氢是因为液氢的比热容大
D．火箭发射升空的过程与热机做功冲程的能量转化相同
【答案】D
【解析】A．热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故A错误；
B．额外功不可避免，所以火箭发动机工作过程中的热机效率小于100%，故B错误；
C．火箭的燃料选用液氢是因为液氢的热值大，故C错误；
D．火箭属于热机，火箭发动机工作时将内能转化为机械能，能量转化形式与汽油机的做功冲程相同，故D正确。
故选：D。
5．（3分）酸甜多汁的水果不仅可以为我们的身体提供能量，还可以发电呢！如图所示，几只水果提供的电力足以点亮一排发光二极管。关于这个简单电路，下列说法正确的是（ ）
A．三个水果并联后能提供更高电压
B．发光二极管是半导体材料制成的
C．在导线中发生定向移动的是正电荷
D．水果电池工作时，将电能转化为化学能
【答案】B
【解析】A、将多个水果电池串联起来，得到的电压是每个电池的电压之和，可以提高电压，三个水果并联后不能提供更高电压，故A错误；
B、发光二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性，故B正确；
C、在金属导线中，发生定向移动的是自由电子，故C错误；
D、水果电池储存的是化学能，对外供电的过程中，将化学能转化为电能，故D错误。
故选：B。
6．（3分）小明给同学们分享了一种判断电压表测量对象的方法：在某个电路中，用大拇指或橡皮等小工具遮住电源，若电压表和某个用电器（或某部分电路）形成封闭的回路，那么该电压表测量的对象为某个用电器（或某部分电路）的电压。以下电路中，电压表测灯L1两端电压的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【解析】A．图中遮住电源，电压表与灯泡L1、L2构成封闭的回路，即测L1、L2的总电压，正负接线柱连接正确，故A不符合题意；
B．图中遮住电源，电压表与灯泡L1构成封闭的回路，即测L1两端电压，正负接线柱连接正确，故B符合题意；
C．图中遮住电源，电压表与灯泡L2构成封闭的回路，即测L2两端电压，正负接线柱连接正确，故C不符合题意；
D．图中遮住电源，电压表与灯泡L1构成封闭的回路，但电压表的正负接线柱接反了，故D不符合题意。
故选：B。
7．（3分）我国春节期间有“二十三，糖瓜粘；二十四，扫房子”的习俗。小媛在扫房子时，发现用干绸布擦拭镜子后，镜面上吸附了一些灰尘。对此现象，下列说法正确的是（ ）
A．干绸布擦拭镜子过程中创造了电荷
B．干绸布若带正电，则镜面一定得到了电子
C．镜面与干绸布摩擦带了等量同种电荷
D．镜面能吸附灰尘是因为异种电荷互相吸引
【答案】B
【解析】A、干绸布擦拭镜子过程中电子发生了转移，故A错误；
B、干绸布若带正电，则镜面一定得到了电子带负电，故B正确；
C、镜面与干绸布摩擦带了等量异种电荷，故C错误；
D、镜面能吸附灰尘是因为带电体可以吸引轻小物体，故D错误。
故选：B。
8．（3分）物理实践活动小组利用旋钮变阻器自制了一款调光灯。如图所示，图中O、E、F、M、N为接线柱。下列说法正确的是（ ）
A．旋钮变阻器通过改变电阻丝的横截面积改变电流
B．分别连接ME、NO，闭合开关，顺时针旋转滑片，灯泡变亮
C．分别连接MO、NF，闭合开关，逆时针旋转滑片，灯泡变暗
D．旋钮变阻器正确接入电路后与小灯泡并联
【答案】C
【解析】A、旋钮变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的，而不是改变电阻丝的横截面积，故A错误；
B、由图可知，如果将ME、NO接入电路，顺时针转动旋钮，接入电路中的电阻丝长度变长，电阻变大，灯泡将变暗，故B错误；
C、由图可知，如果将连接MO、NF接入电路，逆时针转动旋钮，接入电路中的电阻丝长度变长，电阻变大，灯泡将变暗，故C正确；
D、旋钮变阻器串联在电路中能改变电路中电流的大小，所以图中旋钮变阻器应与灯泡串联，故D错误；
故选：C。
9．（3分）如图甲所示，为某款空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻R1和R1为发热体，R1＝R2＝110Ω。通过开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节（S1、S2不会同时闭合）。图乙为带计费功能的新型插座，如表所示为某次空气炸锅单独使用前后表盘的示数，已知电费单价为0.6元/（kW•h）。关于该空气炸锅，以下说法正确的是（ ）
A．断开S2、闭合S1、S3，空气炸锅处于低温挡
B．空气炸锅低温挡正常工作时的功率为440W
C．由表盘示数可知空气炸锅此段时间消耗的电能为3.6×104J
D．通过表盘的示数可以估测空气炸锅的电功率为400W
【答案】D
【解析】A、由图甲可知，当S2断开、S1、S3闭合时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，根据P=U2R可知，电路消耗的电功率最大，故为高温挡，故A错误；
B、当开关S1、S3断开，S2闭合时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，根据P=U2R可知，电路消耗的电功率最小，故为低温挡，
此时电路的总电阻为：R总＝R1+R2＝110Ω+110Ω＝220Ω，
则空气炸锅低温挡正常工作时的功率为：P低=U2R总=(220V)2220Ω=220W，故B错误；
CD、由表中数据可知此段时间空气炸锅工作的电费为0.06元，电费单价为0.6元/（kW•h），则空气炸锅此段时间消耗的电能为：
W=0.06元0.6元/(kW⋅ℎ)=0.1kW•h＝0.1×3.6×106J＝3.6×105J，
由表中数据可知，此段消耗的时间为：
t＝9h25min﹣9h10min＝15min，
此时空气炸锅的电功率为：
P'=Wt=0.1kW⋅ℎ1560ℎ=0.4kW＝400W，故C错误，D正确。
故选：D。
10．（3分）超载存在安全隐患，交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小华设计的模拟地磅原理的简化电路图，该模型设定当电压表读数达到2V时触发超载警报。电源电压恒为3V，定值电阻R0的阻值为1kΩ，电压表量程为0﹣3V，力敏电阻R的阻值随所受压力F变化关系如图乙所示。力敏电阻R上方紧密连接一轻质绝缘平板，检测时将货车模型静置于其上。有关该地磅报警装置，下列说法正确的是（ ）
A．力敏电阻R的阻值随压力的增大而增大
B．货车模型质量越大，电压表示数越小
C．电压表报警时，货车模型的质量为20kg
D．若要提高报警灵敏度，可适当增大R0的阻值
【答案】D
【解析】根据电路图知，R与R0串联，电压表测量R0的电压，
A、根据乙图图像知，力敏电阻R的阻值随压力的增大而减小，故A错误；
B、根据图甲电路图知，R与R0串联，电压表测量R0的电压；货车模型质量越大，重力越大，模型对力敏电阻的压力越大，由图乙可知力敏电阻的阻值越小，根据串联电路电阻规律可知，电路的总电阻越小，由欧姆定律可知电路的总电流越大，定值电阻两端的电压（电压表的示数）越大，故B错误；
C、由题意知电压表报警时电压表示数为2V，
根据欧姆定律可得，电路中的电流：I＝I0=U0R0=2V1×103Ω=2×10﹣3A，
此时电路的总电阻：R总=UI=3V2×10−3A=1.5×103Ω，
由串联电路规律可得，力敏电阻的阻值：R＝R总﹣R0＝1.5×103Ω﹣1×103Ω＝500Ω，
根据乙图可知力敏电阻所受压力：F＝20N，
则货车模型的重力：G＝F＝20N，
所以，货车模型的质量：m=Gg=20N10N/kg=2kg，故C错误；
D、要提高报警灵敏度，即在较小压力下电压表报警，而电压表报警时R和R0两端的电压都不变，则由分压原理可知，电压表报警时力敏电阻与定值电阻的阻值之比不变，由图像可知，压力减小时力敏电阻的阻值增大，所以，需要适当增大R0的阻值，故D正确。
故选：D。
二、实验探究题（本大题共5个小题，11小题4分，12小题5分，13小题7分，14、15小题各4分，共24分）
11．（4分）（1）如图甲所示，把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出测力计的示数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板。弹簧测力计的示数 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”），请解释产生这种现象的原因 分子间存在引力 。
（2）如图乙所示，两容器中的电阻丝中联接到电源两端，这是为了探究电流通过导体产生的热量与 电流 的关系，通电后，观察并比较两个U形管中液面高度的变化，会发现 左端U形管液面高度差大于右端液面高度差 。
【答案】（1）增大；分子间存在引力；
（2）电流；左端U形管液面高度差大于右端液面高度差。
【解析】（1）如图甲所示，把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出测力计的示数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计的示数增大，原因是分子间存在引力。
（2）乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系；由Q＝I2Rt可知，左侧容器中电阻产生的热量多，故通电后，观察并比较两个U形管中液面高度的变化，会发现 左端U形管液面高度差大于右端液面高度差。
故答案为：（1）增大；分子间存在引力；
（2）电流；左端U形管液面高度差大于右端液面高度差。
12．（5分）在“探究电流与电压的关系”实验中，保持定值电阻R不变，小明设计了如图所示电路进行实验。
（1）连接电路时，发现电流表有示数，应该先对电流表进行 调零 。
（2）连接电路时，开关S应处于 断开 状态。
（3）正确连接电路后，实验前应将滑动变阻器的滑片P移至 B （选填“A”或“B”）端。
（4）实验测出五组数据记录在表格中，为了找到电流与电压的关系，应该怎样处理数据？ 分析电压与电流的比值或画U﹣I图像观察图像的特点 （列举一种方法即可）。
（5）小明分析实验数据可得出初步结论： 电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 。
【答案】（1）调零；（2）断开；（3）B；（4）分析电压与电流的比值或画U﹣I图像观察图像的特点；（5）电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
【解析】（1）题干说连接电路时，电流表有示数，说明电流表指针没有与零刻度线对齐，因此应该先对电流表进行调零；
（2）为了保护电路，连接实物电路时，开关需断开；
（3）为了保护电路，实验前应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处，即B端；
（4）为了找到电流与电压的关系，应分析实验数据中电压和电流的关系或者画I﹣U图像，观察图像特点；
（5）由表中数据可知，电压与电流的比为一定值，故可得出结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
故答案为：（1）调零；（2）断开；（3）B；（4）分析电压与电流的比值或画U﹣I图像观察图像的特点；（5）电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
13．（7分）在做“测量小灯泡的电阻”实验中、小灯泡额定电压为2.5V。
（1）根据公式 R=UI ，可通过对电流和电压的测量来间接测出小灯泡的电阻。请用笔画线代替导线，将电路连接完整。
（2）连接完电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光、但电流表和电压表均有较小示数。原因可能是 滑动变阻器的滑片位于阻值最大处； 。
（3）实验过程中，调节滑片使电压表示数为 2.5 V，此时小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示。由数据可知，小灯泡正常发光时的阻值为 10.4 Ω（结果保留一位小数）。
（4）利用此装置还可以完成的实验有 测小灯泡的电功率 。
【答案】（1）R=UI；见解析中的图；
（2）滑动变阻器的滑片位于阻值最大处；
（3）2.5；10.4；
（4）测小灯泡的电功率。
【解析】（1）根据公式R=UI可求出待测电阻大小；
本实验中，电压表与灯并联，变阻器串联在电路中，电流表测灯的电流，如下所示：
（2）连接完电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光、但电流表和电压表均有较小示数，电路为通路，电阻的电阻较大，原因可能是滑动变阻器的滑片位于阻值最大处。
（3）灯在额定电压下正常发光，实验过程中，调节滑片使电压表示数为2.5V，此时小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.24A，小灯泡正常发光时的阻值为
R=UI=≈10.4Ω
（4）因能测量出灯的电压和电流，根据P＝UI可知，利用此装置还可以完成的实验有测小灯泡的电功率。
故答案为：
（1）R=UI；见解析中的图；
（2）滑动变阻器的滑片位于阻值最大处；
（3）2.5；10.4；
（4）测小灯泡的电功率。
14．（4分）随着冬季的到来，市场上涌现了各种各样的羽皱服，其主要填充材料包括鸭绒、鹅披和人造纤维等。为了探究这些填充材料的保暖性能，小明设计实验来比较它们的保温效果。实验思路：在三个相同的纸盒中分别均匀填充等量的鸭绒、鹅绒和人造纤维，在三个相同的瓶内装入质量和初温相同的热水，加盖密封置人纸盒内的同一位置，在相同环境下静置相同时间后、用相同规格的温度计测量并记录每瓶水的温度。
（1）通过比较 相同时间后温度的变化 来评估不同填充材料的保温效果。
（2）请根据上述思路设计记录实验数据的表格。
（3）除了填充物的种类之外，羽绒服的保暖性还可能受到其他多种因素的影响，请结合生活实际，提出一个可探究的科学问题： 羽绒服的保温性是否受面料材质的影响 。
【答案】（1）相同时间后温度的变化；
（2）见解答；
（3）羽绒服的保温性是否受面料材质的影响。
【解析】（1）实验中同一位置，在相同环境下静置相同时间后、用相同规格的温度计测量并记录每瓶水的温度，通过相同时间后温度的变化可知保温性能；
（2）实验需要记录不同材料的初温、不同时间的温度，故设计表格如下：
（2）影响羽绒服的保暖性，除了填充物，还有面料或厚度影响保温性能。故问题是：羽绒服的保温性是否受面料材质的影响？
故答案为：（1）相同时间后温度的变化；
（2）见解答；
（3）羽绒服的保温性是否受面料材质的影响。
15．（4分）为了避免静电放电对电子设备的潜在损害，小明计划设计一款简晶的有线防静电手环。该手环的目的是将人体在日常生活中积累的静电通过豌带及接地线安全地导向地面。从而消除人体静电。在市场上有多种材质的线材可以作为接地线，如铜线、铝线、不锈钢线等，这些材料导电性不同，会导致静电释放效果也不同。为了确定哪种材料更适合作为防静电手环的接地线，请你帮助小明设计一个可操作的选择方案。
【答案】实验器材：长度、横截面积、温度相同的铜线、铝线、不锈钢线，电源、导线、开关，电流表，小灯泡
实验步骤：（1）用导线将电源、开关、电流表、小灯泡、铜线串联，闭合开关，记录电流表的示数为I1；
（2）断开开关，将铜线换为铝线，闭合开关，记录电流表的示数为I2；
（3）断开开关，将铝线换为不锈钢线，闭合开关，记录电流表的示数为I3；
（4）比较I1、I2、I3。
实验结论：电流表示数最大时，该电路中串联的金属线导电性能更好，更适合做防静电手环的接地线。
【解答】答：实验器材：长度、横截面积、温度相同的铜线、铝线、不锈钢线，电源、导线、开关，电流表，小灯泡
实验步骤：（1）用导线将电源、开关、电流表、小灯泡、铜线串联，闭合开关，观察电流表的示数并记录电流表的示数为I1；
（2）断开开关，更换导线，即将铜线换为铝线，闭合开关，记录电流表的示数为I2；
（3）断开开关，将铝线换为不锈钢线，闭合开关，记录电流表的示数为I3；
（4）比较I1、I2、I3。
实验结论：电流表示数最大时，该电路中串联的金属线导电性能更好，更适合做防静电手环的接地线。
三、综合应用题（本大题共7个小题，16、17小题各2分，18小题4分，19小题4分，20小题2分，21、22小题各6分，共26分）温馨提示：21、22小题，解题过程要有必要的文字说明、计算公式和演算步骤，只写最后结果不得分。
16．（2分）如图所示，是物理兴趣小组的同学用玻璃瓶、铜丝和铝箔片自制的简易验电器。该验电器的工作原理是 同种电荷互相排斥 ；用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的铜丝时，瞬间电流方向为 从验电器到橡胶棒 （选填“从验电器到橡胶棒”或“从橡胶棒到验电器”）。
【答案】同种电荷互相排斥；从验电器到橡胶棒。
【解析】如图所示，是物理兴趣小组的同学用玻璃瓶、铜丝和铝箔片自制的简易验电器。该验电器的工作原理是同种电荷互相排斥；用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的铜丝时，电子从橡胶棒转移到铜丝，瞬间电流方向从验电器到橡胶棒。
故答案为：同种电荷互相排斥；从验电器到橡胶棒。
17．（2分）石墨烯是一种具有高强度、优异导电性和导热性、高透明度及化学稳定性的二维碳材料。如图所示是某平台商家宣传的含有石墨烯的保暖裤，声称该保暖裤具有自发热功能，你认为这种宣传 属于 （选填“属于”或“不属于”）虚假宣传，理由是 违背了能量守恒定律 。
【答案】属于；违背了能量守恒定律。
【解析】根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，或从一个物体转移到另一个物体，而能量的总量保持不变。保暖裤具有自发热功能违背了能量守恒定律，所以这种宣传是虚假的。
故答案为：属于；违背了能量守恒定律。
18．（4分）阅读短文，回答问题。
压缩空气储能国家示范电站
2024年4月30日，全球最大压缩空气储能项目并网发电，这是我国新型储能技术应用的一个里程碎。该项目工作原理如图所示，用电低谷时段，将电同多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。
该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。
（1）该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为 机械 能，再通过空气压缩机转化为 内 能。
（2）该项目的能量转换效率为 72% 。
（3）从工程建设角度，要增加项目储存的能量，你认为可以进行的改进是 增大地下盐穴的容量 。
【答案】（1）机械；内；（2）72%；（3）增大地下盐穴的容量。
【解析】（1）该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为机械能，再通过空气压缩机转化为内能。
（2）该项目的能量转换效率为：η=W电E=0.72kW⋅ℎ1kW⋅ℎ=72%；
（3）从工程建设角度，要增加项目储存的能量，可以增大地下盐穴的容量。
故答案为：（1）机械；内；（2）72%；（3）增大地下盐穴的容量。
19．（4分）据统计，2024年1至8月，我国共发生66万起火灾事故，其中因电气原因引发的火灾事故高达20.8万起，占比达31.4%，成为引发火灾的首要原因。如图所示为全国消防安全日的部分宣传内容。请你运用所学的物理知识任选一项解释引发火灾的原因。
【答案】选择（1）：家庭电路中各个用电器是并联的，超负荷用电，电路消耗的总功率过大。由P＝UI得到I=PU，当电路中的电压一定时，电路中的干路电流很大；根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，当电阻和通电时间一定时，干路中的电流越大，电流产生的热量越多，导致导线的温度升高而引发火灾。
【解析】选择（1）：家庭电路中各个用电器是并联的，超负荷用电，电路消耗的总功率过大。由P＝UI得到I=PU，当电路中的电压一定时，电路中的干路电流很大；根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，当电阻和通电时间一定时，干路中的电流越大，电流产生的热量越多，导致导线的温度升高而引发火灾。
20．（2分）为解决冬季输电线结冰问题，国家电网公司研制了直流熔冰电源。该电源最大融冰电流达6000安，最长熔冰距离达200公里，从而避免因线路结冰而倒杆断线的情况。如图为相距几十公里的甲、乙两地之间输电线路和位于乙地的直流熔冰电源示意图。“+”“﹣”是电源两极。现要对甲、乙两地之间的“2”和“3”两根输电线同时熔冰，请你在图中以笔画线代替导线，进行切实可行的连接。
【答案】
【解析】要使冰熔化，则一定是使导线上的温度升高，则可知应是利用了电流的热效应，要使2、3同时熔冰，则应将2、3两根导线串联接在电源两端，使两导线同时发热。
21．（6分）中国茶文化历史悠久，承载着深厚的传统文化与礼仪。如图为一款用于工夫茶的保温碟，这款保温碟内部配备了电源指示灯（）和发热元件（），旨在为茶汤提供适宜的保温环境。发热元件设计为恒定电阻，其额定电压为220V，额定功率为44W。当闭合开关时，电源指示灯亮起，表明设备已通电，发热元件开始正常工作，通过电流产生热量加热底板使茶汤保温。求：
（1）请画出工夫茶保温碟的工作电路图。
（2）保温碟正常工作时发热体电阻。
（3）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能。
【答案】（1）见解析中的图；
（2）保温碟正常工作时发热体电阻1100Ω；
（3）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能3564J。
【解析】（1）发热元件设计为恒定电阻，其额定电压为220V，额定功率为44W。当闭合开关时，电源指示灯亮起，表明设备已通电，电源电压为220V，故灯与发热元件并联，开关接在干路上，如下所示：
如下所示：
（2）由P=U2R可知，发热体电阻为
R=U2P=(220V)244W=1100Ω；
（3）实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能
W=U′2Rt=(198V)21100Ω×100s=3564J
答：（1）见解析中的图；
（2）保温碟正常工作时发热体电阻1100Ω；
（3）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能3564J。
22．（6分）在实践活动中，同学们探究利用电和天然气烧水的相关问题。他们选择了两个外形和材料都相同的电水壶和普通水壶，电水壶标有“220V，1000W”的字样。在两个壶中各装入温度为20℃质贡量为2kg的水，将水加热至沸腾。[水的比热容为c水=4.2×103J/(kg⋅℃)；标准大气压下水的沸点是100℃]
（1）电水壶中的水吸收的热量是多少？
（2）测试过程中电水壶正常工作14min将水烧开，用天然气将普通水壶中的水烧开需要消耗天然气0.112m3，请你从节能的角度通过计算分析选择哪种方式烧水更好？(q天然气=1.2×107J/m3)
【答案】（1）电水壶中的水吸收的热量是6.72×105J；
（2）用电烧水更合理。
【解析】（1）水吸收的热量为：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；
（2）消耗的电能为：
W＝Pt＝1000W×14×60s＝8.4×105J；
天然气完全燃烧放出的热量为：
Q放＝q天然气V＝1.2×107J/m3×0.112m3＝1.344×106J；
W＜Q放，因此用电烧水更合理。
答：（1）电水壶中的水吸收的热量是6.72×105J；
（2）用电烧水更合理。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
C
A
D
B
B
B
C
D
D
使用前表盘示数
使用后表盘示数
时钟：9时10分
电压：220.0V
电费：0.000元
时钟：9时25分
电压：220.0V
电费：0.06元
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
1.2
1.6
1.8
2.0
2.4
电流I/A
0.12
0.16
0.18
0.20
0.24
材质
0
5
10
15
20
25
鸭绒
鹅绒
人造纤维