2024-2025学年广东省清远市清新区九年级（上）期末物理试卷(含详细答案解析)

这是一份2024-2025学年广东省清远市清新区九年级（上）期末物理试卷(含详细答案解析)，共32页。试卷主要包含了选择题，填空题，作图题，实验题，计算题，综合能力题等内容，欢迎下载使用。
【运动主题】：运动享健康，小明参加校动会100m比赛项目，根据此情景，完成1﹣3 题。
1．如图所示，一条跑道的宽度大约是（ ）
A．0.25mB．1.25mC．2.50mD．3.00m
2．小明在这个项目中得了冠军，此过程他比同组选手（ ）
A．做功多B．功率大C．效率高D．速度快
3．冲过终点后，小明换下跑鞋，发现跑鞋的鞋底是热的，从能量转换的角度看，与下列情景相同的是（ ）
A．热水暖手B．烤火暖手C．搓手取暖D．呵气暖手
4．（3分）下列生活情境中，体现人对物体做了功的是（ ）
A．投出篮球后，篮球在空中飞行
B．背着书包在水平地面上行走
C．将掉在地上的树叶捡起来
D．举着哑铃不动
5．（3分）如图是2024年10月30日神舟十九号发射加速升空的情景，神舟十九号上的宇航员（ ）
A．动能不变B．重力势能不变
C．机械能不变D．机械能增大
6．（3分）清远市飞来湖是清远环城水系的重要组成部分，水能较好地调节气候，是因为水的（ ）
A．内能较大B．比热容较大
C．密度较小D．粘性较小
7．（3分）电动公交车的动力来源于电动机，前、后两门（电路开关）中任意一个门没有关闭好，电动公交车都无法行驶。图中符合要求的电路是（ ）
A．B．
C．D．
二、填空题：共7小题，每小题3分，共21分，请将正确答案填写在答题卡对应的横线上。
8．（3分）在探索微小粒子的历程中，科学家发现原子是可分的。如图所示，A是 ；B是 ；A中带正电的微粒是 。（均填微粒的名称）
9．（3分）如图甲是一种可以调节音量的电位器结构示意图，滑杆e端相当于乙图滑动变阻器 端（选填“1”“2”“3”），将该电位器的铜片B和铜片C接入电路中，则滑杆e逆时针转动时，电位器接入电路的电阻 ，通过电位器的电流 ，从而调节音量。（后两空选填“变大”“变小”或“不变”）
10．（3分）家里的照明灯与电视机是 联的，开关与它控制的灯是 联的。某电阻丝的阻值为20Ω，通过它的电流为0.1A，通电时间为1min，则该电阻丝产生的热量是 J。（阻值保持不变）
11．（3分）如图所示，图甲是四冲程汽油机的 冲程示意图，它将 能转化为机械能，与它原理相同的是 （选填“乙”或“丙”）图所示的演示实验。
12．（3分）一物体重50N，小明用5N的水平推力推该物体沿水平地面匀速直线前进了5m，这个过程中，物体受到的阻力为 N。小明对物体做的功为 J，重力做功为 J。
13．（3分）如图所示，开关闭合时，电压表V测的是 （选填“L1”“L2”或“电源”）两端电压，V1测的是 （选填“L1”“L2”或“电源”）两端电压；若L1比L2亮，则通过两灯的电流I1 I2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
14．（3分）小灯泡L的额定电压为2.5V，通过灯丝的电流与其两端的电压关系如图所示。由图像可知，小灯泡的额定电流是 A，小灯泡的额定功率是 W。把此灯泡与15Ω的定值电阻并联在电源电压为1.5V的电路中，电路的总电流是 A。
三、作图题：本题3小题，共7分。
15．（2分）如图所示，小明站在地面上，欲用滑轮组提升重物，请画出最合适的绕线方法。
16．（2分）根据电路图用笔画线连接实物图
17．（3分）根据实物图，在虚线框内画出对应的电路图
四、实验题：本大题共3小题，每空1分，共19分。
18．（6分）按要求填空：
（1）如图甲中木块的长度为 cm，图乙中物体A重力为 N。
（2）如图中电流表的读数为 A。
（3）小明家11月底的电能表的示数如图所示，为 kW•h，12月底，小明家电能表的示数为91.6kW•h，小明家12月用了 度电，每度电0.8元，则12月需缴电费 元。
19．（6分）小明在做“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示。
（1）利用甲图的滑轮组进行实验，要测量绳子自由端所受的拉力，应在弹簧测力计 （选填“保持静止”或“匀速上升”）时读数；
（2）表中的实验数据是利用 （选填“甲”或“乙”）图所示的滑轮组测得的：第5次实验测得的滑轮组机械效率是 （保留一位小数）；
（3）分析表中数据，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度 ，与所提升物体的重力大小 ；（均选填“有关”或“无关”）
（4）采用甲滑轮组进行实验，若弹簧测力计没有竖直向上拉，测得的机械效率将 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
20．（7分）如图所示，小明探究电流与电压、电阻的关系，器材有：电源（恒为4V）、电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）、电阻R（分别为5Ω、10Ω、20Ω）、滑动变阻器（20Ω，2A）、开关、导线若干。
（1）请用笔画线代替导线帮小明将图甲中的实物图连接完整；
（2）连接电路时，开关应处于 状态，并将滑动变阻器滑片P移到最 （选填“左”或“右”端）；
（3）小明探究电流与电压的关系时，得到的实验数据如下表所示，其中第3次实验的电压表示数如图乙所示，为 V。分析数据得出结论：电阻不变时，电流与电压成 ；
（4）小明在探究电流与电阻的关系时，将5Ω电阻接入电路，记录电流表示数为0.3A；将电阻更换为10Ω，应移动滑动变阻器的滑片直至电压表示数为 V，记录此时电流表示数：再将电阻更换为20Ω，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成本实验。从本实验的可行性与安全性考虑，应控制电阻R两端的电压范围为 V（填范围）才能完成实验。
五、计算题：本大题共2小题，第19小题6分，第20小题7分，共13分
21．（6分）2024年3月22日我国自主研制的全球首款XCA4000起重机完成首吊，顺利将风电的风机吊装到位，如图所示。某次作业中，将质量为4×104kg的配件吊起，竖直上升至150m高度，用时5min。（g取10N/kg）求：
（1）配件竖直上升过程的平均速度；
（2）配件的重力；
（3）配件上升过程中起重机对配件做的功和功率。
22．（7分）如图甲是某型号的电饭锅，其简化原理如图乙所示。它有高温烧煮和保温焖饭两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R1和R2为电热丝。当电饭锅处于高温烧煮挡时，电路的功率为1100W；当电饭锅处于保温挡时，电路的总功率为22W。
（1）电饭锅在高温挡时电路中的电流。
（2）电阻丝R2的阻值。
（3）保温10min，电热丝R1产生的热量。
六、综合能力题：本大题共3小题，共19分。
23．（6分）水碓的发明是我国古代劳动人民智慧的结晶，水碓一般设置在溪流江河的岸边，利用水流推动进行工作。水碓的构造有水轮、连接水轮的横轴，横轴上穿着三根短横木（和轴成直角）（如图所示）。水碓工作时，水流冲击使水轮转动，短横木转动时碰到碓捎的末端，把它压下，短横木转了过去，翘起的碓头就落下来，一起一落地舂米。
（1）水碓利用了杠杆原理，其中碓捎的部分属于 （选填“省力”或“费力”）杠杆；
（2）碓头的石杵落下是受到 力的作用效果，落下过程中石杵的重力势能 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（3）水碓在工作时，通过水流推动水轮转动，对水轮做功，水流具有 能，在此过程中，能量发生了 （选填“转移”或“转化”）；
（4）若要提高水碓的工作效率，你的建议是 。
24．（6分）小明发现太阳能热水器的玻璃管都是黑色的，物体的吸热本领与颜色有关吗？
为了探究这个问题，小明找来两个完全相同的透明塑料瓶，外壁均匀涂上相同厚度的黑白涂层，分别装入适量的水后置于太阳光下，如图所示。每隔3min测一次瓶中水的温度，测得数据如下表所示：
（1）两个相同的瓶内应装入质量和 相同的水。
（2）太阳光照射到瓶子上，瓶内的水变热，这是通过 的方式改变内能。
（3）小明通过观察 来比较水吸收热量的多少。
（4）通过对上述数据的分析，可初步得出结论： 。
（5）若黑色瓶中水的体积为2×10﹣4m3，其从初温升至30℃吸收的热量是 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]
（6）本次实验的结论在实际生活中的应用非常广泛，请你列举一例： 。
25．（7分）我国新能源汽车电池技术全球领先，目前我国新能源汽车所用电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池。“刀片电池”是我国新一代磷酸铁锂电池的一个名称，如图所示，刀片电池延续了磷酸铁锂的技术路线，通过改变电芯的形状优化了磷酸铁锂电池的性能。测试结果发现，这款电池在电池的空间利用率、能量密度、电池结构强度、电池轻量化、电池安全性等方面具有更优化的设计，电池的能量密度是指电池平均单位体积或质量所能储存的电能。电池的能量密度一般分质量能量密度和体积能量密度两个维度，如图所示。电池质量能量密度；电池体积能量密度。多片“刀片电池”串联起来就组装成电池组，国内某车型所安装的电池组的相关数据如表所示。
（1）该电池组在充电过程中主要将电能转化为 能。
（2）从表中数据可知，单片“刀片电池”稳定的放电电压为 V。单片“刀片电池”满电时储存的电能为 kW•h。
（3）若利用充电功率恒为100kW的充电桩对该电池组进行充电，可在0.5h内将该电池组从电量为30%充至80%，此过程中的充电效率是 。
（4）从表中数据可知，这个磷酸铁锂电池的平均密度为 kg/m3，通常情况下，三元锂电池的平均密度大约是4500﹣5000kg/m3，这就体现了磷酸铁锂电池在 （在下列选项中选填一个序号）方面比三元锂电池具有更优化的设计。
①空间利用率
②能量密度
③电池结构强度
④电池轻量化
⑤电池安全性
（5）测试人员对安装了上述电池组的车型进行测试，充满电后，测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶1h，电池组的电量减少了12.5%，已知测试过程中该汽车的能量转化效率为80%，此过程该车牵引力做功的功率是 W。
2024-2025学年广东省清远市清新区九年级（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共4小题）
一、选择题：本大题共7小题，每小题9分，共21分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
【运动主题】：运动享健康，小明参加校动会100m比赛项目，根据此情景，完成1﹣3 题。
1．如图所示，一条跑道的宽度大约是（ ）
A．0.25mB．1.25mC．2.50mD．3.00m
【分析】生活经验和对相关物理量单位的认识分析。
【解答】解：对于标准的400米跑道，其宽度通常在1.22m到1.25m之间，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选：B。
【点评】物理与社会生活联系紧密，多了解一些生活中常见物理量的数值可帮助我们更好地学好物理，同时也能让物理更好地为生活服务。
2．小明在这个项目中得了冠军，此过程他比同组选手（ ）
A．做功多B．功率大C．效率高D．速度快
【分析】速度是表示物体运动快慢的物理量，等于路程和时间的比值。路程相同时，时间越少，速度越大。
【解答】解：在100m比赛项目中，运动员运动的路程相同，所用时间可能不同。小明得了冠军，说明小明用时间最少，根据可知，此过程他比同组选手速度快，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选：D。
【点评】此题考查速度的定义，属于基础题目，难度较小。
3．冲过终点后，小明换下跑鞋，发现跑鞋的鞋底是热的，从能量转换的角度看，与下列情景相同的是（ ）
A．热水暖手B．烤火暖手C．搓手取暖D．呵气暖手
【分析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，做功过程是能量的转化过程。
【解答】解：由题知，跑鞋的鞋底是热的，这是因为在运动的过程中，跑鞋与地面摩擦做功，机械能转化为内能。
A．热水暖手，手吸收热量，温度升高，内能增大，这是通过热传递来改变手的内能，故A不符合题意；
B．烤火暖手，手吸收热量，温度升高，内能增大，这是通过热传递来改变手的内能，故B不符合题意；
C．搓手取暖，两手相互摩擦做功，机械能转化为手的内能，手的温度升高，这是通过做功来改变手的内能，故C符合题意；
D．呵气暖手，手吸收热量，温度升高，内能增大，这是通过热传递来改变手的内能，故D不符合题意。
故选：C。
【点评】此题考查机械能与其他形式的能之间的转化，深入理解做功和热传递改变内能的实质是关键。
4．（3分）下列生活情境中，体现人对物体做了功的是（ ）
A．投出篮球后，篮球在空中飞行
B．背着书包在水平地面上行走
C．将掉在地上的树叶捡起来
D．举着哑铃不动
【分析】（1）篮球由于惯性飞行，没有力做功；
（2）力的方向与运动方向垂直，力没有做功；
（3）作用在物体上的力，物体沿力的方向移动一段距离，这个力做了功；
（4）作用在物体上的力，物体没有沿力的方向移动一段距离，这个力没有做功。
【解答】解：A．投出篮球后，篮球由于惯性飞行，虽然通过了一定距离，但没有受到力的作用，人对篮球没有做功，故A不符合题意；
B．背着书包在水平地面上行走，人对书包的力向上，书包水平移动，力的方向与运动方向垂直，书包没有在力的方向上通过距离，人对书包不做功，故B不符合题意；
C．将掉在地上的树叶捡起来，人对树叶有力的作用，树叶在力的方向上通过距离，人对树叶做功，故C符合题意；
D．举着哑铃不动，人对哑铃有向上的力，哑铃没有在力的方向上通过距离，人对哑铃没有做功，故D不符合题意。
故选：C。
【点评】本题考查力对物体做功的判断，是基础题。
5．（3分）如图是2024年10月30日神舟十九号发射加速升空的情景，神舟十九号上的宇航员（ ）
A．动能不变B．重力势能不变
C．机械能不变D．机械能增大
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）重力势能大小的影响因素：质量、所处的高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；
（3）机械能＝动能+势能之和。
【解答】解：
A、动能的大小与物体的速度和质量有关，神舟十九号加速升空，速度增大，而宇航员的质量不变，速度增大，宇航员的动能增大，故A不符合题意；
B、重力势能的大小与物体的高度和质量有关，神舟十九号升空，高度增加，宇航员质量不变，宇航员的重力势能增大，故B不符合题意；
CD、机械能等于重力势能与动能之和，由于宇航员的动能增大，重力势能增大，机械能增大，故C不符合题意，D符合题意。
故选：D。
【点评】本题考查了动能和重力势能的大小变化，关键要掌握动能、重力势能大小的影响因素。
6．（3分）清远市飞来湖是清远环城水系的重要组成部分，水能较好地调节气候，是因为水的（ ）
A．内能较大B．比热容较大
C．密度较小D．粘性较小
【分析】水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少，据此分析。
【解答】解：水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，水能较好地调节气候，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题考查了水的比热容大的应用，贴近生活实际，便于激发学生探究物理现象的兴趣，也体现了新课标的要求，属于中考热点问题。
7．（3分）电动公交车的动力来源于电动机，前、后两门（电路开关）中任意一个门没有关闭好，电动公交车都无法行驶。图中符合要求的电路是（ ）
A．B．
C．D．
【分析】根据串联电路的特点进行分析，即串联电路开关控制整个电路。
【解答】解：因为电动机要由前、后两门（电路开关）关闭同时控制，任意一个门没有关闭好电动机都不能工作，则电动公交车无法行驶，所以前、后两门中的电路开关应串联连接同时控制电动机，符合要求的电路只有选项B。
故选：B。
【点评】会设计串联电路和并联电路，并且知道串并联电路中开关的作用。
二、填空题：共7小题，每小题3分，共21分，请将正确答案填写在答题卡对应的横线上。
8．（3分）在探索微小粒子的历程中，科学家发现原子是可分的。如图所示，A是 原子核 ；B是 （核外）电子 ；A中带正电的微粒是 质子 。（均填微粒的名称）
【分析】原子是由原子核和核外电子组成的，原子核由质子和中子组成；质子带正电，中子不带电，电子带负电。
【解答】解：探究发现，原子是由原子核，核外电子组成，电子绕着原子核转动，故A是原子核，B是（核外）电子。
原子核是由带正电的质子与不带电的中子组成，即A中带正电的微粒是质子。
故答案为：原子核；（核外）电子；质子。
【点评】此题考查了原子结构，属于基础知识。
9．（3分）如图甲是一种可以调节音量的电位器结构示意图，滑杆e端相当于乙图滑动变阻器 3 端（选填“1”“2”“3”），将该电位器的铜片B和铜片C接入电路中，则滑杆e逆时针转动时，电位器接入电路的电阻 变小 ，通过电位器的电流 变大 ，从而调节音量。（后两空选填“变大”“变小”或“不变”）
【分析】（1）电位器的实质是滑动变阻器；
（2）变阻器串联在电路中才能改变电路中的电流；
（3）]将该电位器的铜片B和铜片C接入电路中，弧形电阻的左边部分接入电路，则滑杆e逆时针转动时，接入电路的部分变短，据此结合题意分析。
【解答】解：滑杆e端可绕定点旋转，改变弧形电阻接入电路中的长度，从而改变电阻，相当于滑动变阻器的滑片，即图乙中的3。
将该电位器的铜片B和铜片C接入电路中，弧形电阻的左边部分接入电路，则滑杆e逆时针转动时，接入电路的部分变短，则电位器接入电路的电阻变小，即对电流的阻碍作用变小，故通过电位器的电流变大。
故答案为：3；变小；变大。
【点评】此题考查了对电位器的理解，熟知使用方法和接线原则是解题的关键。
10．（3分）家里的照明灯与电视机是 并 联的，开关与它控制的灯是 串 联的。某电阻丝的阻值为20Ω，通过它的电流为0.1A，通电时间为1min，则该电阻丝产生的热量是 12 J。（阻值保持不变）
【分析】家庭电路中各用电器互影响，由此可知它们的连接方式；控制用电器开关与用电器串联；
根据Q＝I2Rt求电阻丝产生的热量。
【解答】解：家里的照明灯、电视机等用电器工作时，互不影响，能独立工作，即它们是并联的；
开关与它控制的灯是串联的；
该电阻丝产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.1A）2×20Ω×1×60s＝12J。
故答案为：并；串；12。
【点评】本题考查并联电路的特点和焦耳定律的应用，难度不大。
11．（3分）如图所示，图甲是四冲程汽油机的 做功 冲程示意图，它将 内 能转化为机械能，与它原理相同的是 丙 （选填“乙”或“丙”）图所示的演示实验。
【分析】汽油机工作过程中能量的转化：
①压缩冲程：机械能→内能；
②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。
两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞产生电火花，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能。
【解答】解：乙图是用力将活塞压下，活塞对筒内空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，将机械能转化为内能的过程；
丙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水蒸气的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；
如图甲所示，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能，所以，与它原理相同的是丙图所示的演示实验。
故答案为：做功；内；丙。
【点评】本题考查四冲程的判断及能量转化，属于基础题。
12．（3分）一物体重50N，小明用5N的水平推力推该物体沿水平地面匀速直线前进了5m，这个过程中，物体受到的阻力为 5 N。小明对物体做的功为 25 J，重力做功为 0 J。
【分析】（1）静止的物体和匀速直线运动的物体受到平衡力的作用，根据二平衡力条件判断物体受到的阻力的大小；
（2）知道推力大小和移动的距离，根据公式W＝Fs求出推力做的功；
（3）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离，二者缺一不可。
【解答】解：（1）木箱受到5N的推力，木箱处于匀速直线状态，木箱水平方向上受到水平向前的推力和水平向后的阻力作用，这两个力是平衡力，大小相等，推力是5N，物体受到的阻力是5N；
（2）推力对物体做的功：W＝Fs＝5N×5m＝25J；
（3）重力的方向是竖直向下的，而物体是在水平方向上移动一段距离，不是在重力的方向上移动距离，所以重力对物体做功为0J。
故答案为：5；25；0。
【点评】此题主要考查的是学生对二力平衡条件、做功两个必要因素和功计算公式的理解和掌握，基础性题目。
13．（3分）如图所示，开关闭合时，电压表V测的是 电源 （选填“L1”“L2”或“电源”）两端电压，V1测的是 L2 （选填“L1”“L2”或“电源”）两端电压；若L1比L2亮，则通过两灯的电流I1 ＝ I2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
【分析】（1）电压表测电压时应并联在被测电路的两端；电流表与待测电路串联；
（2）在串联电路中，电流是处处相等的。
【解答】解：根据电路图可知，开关闭合时，两个灯泡串联，电压表V测量的是电源电压，V1与灯泡L2并联，测的是灯泡L2两端的电压；因串联电路中电流处处相等，则通过两灯的电流一样大。
故答案为：电源；L2；＝。
【点评】本题考查了电路的识别、电压表的使用、串联电路的电压规律，属于基础题。
14．（3分）小灯泡L的额定电压为2.5V，通过灯丝的电流与其两端的电压关系如图所示。由图像可知，小灯泡的额定电流是 0.25 A，小灯泡的额定功率是 0.625 W。把此灯泡与15Ω的定值电阻并联在电源电压为1.5V的电路中，电路的总电流是 0.3 A。
【分析】（1）由图像读出灯泡正常发光时的电流，由P＝UI计算灯泡的额定功率；
（2）并联电路中各个支路两端的电压均等于电源电压，把此灯泡与15Ω的定值电阻并联在电源电压为1.5V的电路中，由图像读出通过灯泡的电流，根据欧姆定律计算出通过定值电阻的电流，并联电路中的总电流等于各个支路的电流之和，据此求出电路总电流。
【解答】解：（1）小灯泡L的额定电压为2.5V，由图像可知，当小灯泡的两端电压为2.5V时，通过灯丝的电流为0.25A，即为小灯泡的额定电流；根据P＝UI可得，小灯泡的额定功率是：
P额＝U额I额＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（2）把此灯泡与15Ω的定值电阻并联在电源电压为1.5V的电路中，根据并联电路的电压规律可知，此时灯泡与定值电阻的两端电压都等于电源电压等于1.5V，由题图可知，此时通过小灯泡的电流为0.2A，根据欧姆定律可得，此时通过定值电阻的电流为，
根据并联电路的电流规律可得，此时电路的总电流是：
I总＝I+I额＝0.2A+0.1A＝0.3A。
故答案为：0.25；0.625；0.3。
【点评】本题考查了并联电路的特点，电功率计算以及欧姆定律的应用，熟练掌握并联电路的电流和电压特点，并从图象中读取相关信息是解题的关键。
三、作图题：本题3小题，共7分。
15．（2分）如图所示，小明站在地面上，欲用滑轮组提升重物，请画出最合适的绕线方法。
【分析】图中给出的滑轮组是“一定一动”，其绕线方法有两种，但由于小明站在地上，即确定了绳子自由端的方向，所以先从小明的手中出发，然后再依次绕过滑轮即可确定作图方法。
【解答】解：由于小明要站在地面上，所以从小明的手开始，先绕过定滑轮，然后再依次绕过动滑轮和定滑轮的框架钩，如图：
故答案为：如上图。
【点评】确定滑轮组的绕线方法，一般遵循的是“偶定奇动”的绕线原则，但由于此题给出了绳子自由端的方向，使得题目的难度大大降低。
16．（2分）根据电路图用笔画线连接实物图
【分析】根据电路图连接实物图时，可以根据电流流向法进行连接，先从电源的正极出发依次串联电路元件最多的支路，再把并联的部分串联到相应的位置即可。
【解答】解：
根据电流流向法，先从正极出发依次串联开关S、灯泡L1回到负极，再将灯泡L2与灯泡L1并联即可，如图所示：
【点评】本题考查了根据电路图连接实物图以及根据要求连接实物图，实物连接图的关键在于看懂电路图，在连接过程中，注意各元件的次序，导线不能交叉。
17．（3分）根据实物图，在虚线框内画出对应的电路图
【分析】从实物图中可以看出两灯泡并联连接，开关S1控制干路，S2控制L2支路，根据实物图画出电路图。
【解答】解：从电源正极出发，经开关S1开始分支，一支经过开关灯泡L1，另一支经过开关S2、L2，然后共同回到电源负极；如图所示：
【点评】本题考查根据实物图画电路图的能力，能正确识别电路的连接方式是画电路图的前提。
四、实验题：本大题共3小题，每空1分，共19分。
18．（6分）按要求填空：
（1）如图甲中木块的长度为 1.95 cm，图乙中物体A重力为 1.2 N。
（2）如图中电流表的读数为 1.4 A。
（3）小明家11月底的电能表的示数如图所示，为 31.6 kW•h，12月底，小明家电能表的示数为91.6kW•h，小明家12月用了 60 度电，每度电0.8元，则12月需缴电费 48 元。
【分析】（1）使用刻度尺时要明确其分度值，起始端从0开始，读出末端刻度值，就是物体的长度；起始端没有从0刻度线开始的，要以某一刻度线为起点，读出末端刻度值，减去起始端所对刻度即为物体长度，注意刻度尺要估读到分度值的下一位；根据测力计的分度值读数；
（2）电流表的读数：首先要观察量程和分度值，然后再根据指针所指示的刻度来读数；
（3）电能表最后一位示数是小数位，由图示电能表读出上个月底与本个月底电能表的示数，两次示数之差是本月消耗的电能，然后求出需要交纳的电费。
【解答】解：（1）图甲中刻度尺的分度值为1mm；物体左侧与1.00cm对齐，右侧与2.95cm刻度对齐，则物体的长度为L＝2.95cm﹣1.00cm＝1.95cm；
图中测力计的分度值为0.2N，示数为1.2N，则物体重力为1.2N；
（2）图中电流表选用的量程是0～3A，分度值为0.1A，示数为1.4A。
（3）电能表计数窗的最后一位是小数位，单位是kW•h。由图可知，电能表的示数为31.6kW•h。
2月用电量为W＝91.6kW•h﹣31.6kW•h＝60kW•h＝60度；
需缴电费为n＝0.8元/度×60度＝48元。
故答案为：（1）1.95；1.2；（2）1.4；（3）31.6；60；48。
【点评】此题主要考查一些测量仪器的读数方法，属于实验操作的基本技能。初中物理学习了很多测量工具的使用，但没有特殊说明，只有刻度尺的读数要有估读值，其它只要读到准确值即可。
19．（6分）小明在做“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示。
（1）利用甲图的滑轮组进行实验，要测量绳子自由端所受的拉力，应在弹簧测力计 匀速上升 （选填“保持静止”或“匀速上升”）时读数；
（2）表中的实验数据是利用 甲 （选填“甲”或“乙”）图所示的滑轮组测得的：第5次实验测得的滑轮组机械效率是 74.1% （保留一位小数）；
（3）分析表中数据，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度 无关 ，与所提升物体的重力大小 有关 ；（均选填“有关”或“无关”）
（4）采用甲滑轮组进行实验，若弹簧测力计没有竖直向上拉，测得的机械效率将 偏小 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【分析】（1）在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应匀速上升；
（2）根据实验数据分析使用的滑轮组；
根据η5100%计算出第3次实验滑轮组机械效率；
（3）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比，大小与物体上升的高度无关。同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高；物体的重力相同，动滑轮的重力越大，机械效率越低；
（4）当拉力的方向不在竖直方向上时，由于动力臂变短，会造成拉力偏大，从而使得总功变大，然后根据机械效率的公式进行分析。
【解答】解：（1）测量绳子自由端所受的拉力，需要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，根据二力平衡使拉力等于弹簧测力计的示数。
（2）从表中数据可以看出，实验时绳子自由端移动的距离是物体提升高度的3倍，所以滑轮组承重绳子股数为3，则表中的实验数据是利用甲图所示的滑轮组测得的。
第5次实验测得的滑轮组机械效率是
（3）由表中第1、2、3三组数据可知，在装置相同情况下，提升的物体的重力相同，改变提升高度，滑轮组的机械效率不变，则说明滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。
由表中第3、4、5三组数据可知，在装置相同情况下，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，则说明滑轮组的机械效率与所提升物体的重力大小有关。
（4）采用图甲装置实验时，如果弹簧测力计没有竖直向上拉，那么拉力会大于竖直方向上的力，计算出的总功也会偏大。而有用功（即提升物体所做的功）是不变的，因此得出测得的机械效率将偏小。
故答案为：（1）匀速上升；（2）甲；74.1%；（3）无关；有关；（4）偏小。
【点评】本题测滑轮组机械效率，考查控制变量法、数据分析、机械效率的计算和误差分析。
20．（7分）如图所示，小明探究电流与电压、电阻的关系，器材有：电源（恒为4V）、电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）、电阻R（分别为5Ω、10Ω、20Ω）、滑动变阻器（20Ω，2A）、开关、导线若干。
（1）请用笔画线代替导线帮小明将图甲中的实物图连接完整；
（2）连接电路时，开关应处于 断开 状态，并将滑动变阻器滑片P移到最 左 （选填“左”或“右”端）；
（3）小明探究电流与电压的关系时，得到的实验数据如下表所示，其中第3次实验的电压表示数如图乙所示，为 2 V。分析数据得出结论：电阻不变时，电流与电压成 正比 ；
（4）小明在探究电流与电阻的关系时，将5Ω电阻接入电路，记录电流表示数为0.3A；将电阻更换为10Ω，应移动滑动变阻器的滑片直至电压表示数为 1.5 V，记录此时电流表示数：再将电阻更换为20Ω，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成本实验。从本实验的可行性与安全性考虑，应控制电阻R两端的电压范围为 2～3 V（填范围）才能完成实验。
【分析】（1）电压表并联在定值电阻两端，由表格数据可知，电压表连接小量程；
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处，起到保护电路的作用；
（3）根据电压表的量程和分度值读数；分析表格数据可知当导体电阻不变时，导体两端的电压增大为原来的几倍，通过导体的电流就增大为原来的几倍，据此得出实验结论；
（4）探究电流与电阻关系，应控制电压不变，由U＝IR计算电压，定值电阻和滑动变阻器组成串联电路，根据串联分压的原理，电阻越大，滑动变阻器的阻值越大，分的电压越大，由此计算控制的最低电压，最大电压由电压表的量程决定。
【解答】解：（1）电压表并联在定值电阻两端，由表格数据可知，电压表连接小量程，电路图如图所示：
（2）为保护电路，连接电路时，应断开开关，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P移至左端；
（3）根据电压表的量程和分度值读数，示数为2V；分析表格数据可知当导体电阻不变时，导体两端的电压增大为原来的几倍，通过导体的电流就增大为原来的几倍，据此可得出结论：电阻不变时，电流与电阻两端的电压成正比；
（4）由U＝IR＝0.3A×5Ω＝1.5V，定值电阻和滑动变阻器组成串联电路，根据串联分压的原理，电阻越大，滑动变阻器的阻值越大，分的电压越大，由此计算控制的最低电压，UR：UP＝R：RP＝20Ω：20Ω＝1：1，UR＝2V，电压表的量程是0﹣3V，所以最大值是3V，由此可得控制电阻R两端的电压范围为2～3V。
故答案为：（1）；
（2）断开；左；
（3）2；电流与电阻两端的电压成正比；
（4）1.5；2～3。
【点评】本题探究电流与电压、电阻的关系，包含滑动变阻的使用、电路故障的判断、控制变量法的应用和对分压原理的理解，易错点是分压的理解。
五、计算题：本大题共2小题，第19小题6分，第20小题7分，共13分
21．（6分）2024年3月22日我国自主研制的全球首款XCA4000起重机完成首吊，顺利将风电的风机吊装到位，如图所示。某次作业中，将质量为4×104kg的配件吊起，竖直上升至150m高度，用时5min。（g取10N/kg）求：
（1）配件竖直上升过程的平均速度；
（2）配件的重力；
（3）配件上升过程中起重机对配件做的功和功率。
【分析】（1）根据速度 公式求配件竖直上升过程的平均速度；
（2）根据G＝mg求配件的重力；
（3）根据W＝Gh求配件上升过程中起重机对配件做的功，根据P求功率。
【解答】解：（1）配件竖直上升过程的平均速度：；
（2）配件的重力：G＝mg＝4×104kg×10N/kg＝4×105N；
（3）上升过程中起重机对配件做的功：W＝Gh＝4×105N×150m＝6×107J，
功率：。
答：（1）配件竖直上升过程的平均速度为0.5m/s；
（2）配件的重力为4×105N；
（3）配件上升过程中起重机对配件做的功为6×107J，功率为2×105W。
【点评】本题考查功、功率和速度、重力的计算，难度一般。
22．（7分）如图甲是某型号的电饭锅，其简化原理如图乙所示。它有高温烧煮和保温焖饭两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R1和R2为电热丝。当电饭锅处于高温烧煮挡时，电路的功率为1100W；当电饭锅处于保温挡时，电路的总功率为22W。
（1）电饭锅在高温挡时电路中的电流。
（2）电阻丝R2的阻值。
（3）保温10min，电热丝R1产生的热量。
【分析】（1）电饭煲在高温烧煮挡时，电路电阻最小，开关S与触点2连接时，电阻R被短路，电路电阻最小，功率最大。利用P＝UI求得电饭锅在高温挡时电路中的电流。
（2）已知额定电压与加热时的功率，由电功率的变形公式可以求出电阻阻值。
（3）已知保温电流与额定电压，由电功率公式P＝UI可以求出保温功率；由W＝I2Rt可以求出保温时消耗的电能。
【解答】解：（1）由P可知，在电压U一定时，电阻R越小，电功率越大，由电路图可知，S应接2触点时，电路电阻最小，此时电饭煲功率最大，电饭煲在高温烧煮挡。
由题意高温烧煮时功率为1100W，电饭锅在高温挡时电路中的电流I5A；
（2）由P得：电阻R144Ω，
同理得，保温挡的电阻为R总2200Ω，
电阻丝R2的阻值为：R2＝R总﹣R1＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω；
（3）电饭煲保温时电流为I保温0.1A，
保温电热丝R1消耗的电能：
W＝I保温2R1t＝（0.1A）2×44Ω×10×60s＝264J。
答：（1）电饭锅在高温挡时电路中的电流为5A。
（2）电热丝R2的阻值为2156Ω。
（3）保温10min，电热丝R1消耗的电能为264J。
【点评】大部分家用电热器都是用改变电路电阻的阻值来实现功率的改变，电阻阻值的改变由三种方法：①用开关使几个电阻串联，达到增大电阻，减小功率的目的；②用开关使几个电阻并联，达到减小电阻，增大功率的目的；③用一个开关和电阻并联，开关的闭合可用短路电阻，达到减小电阻，增大功率的目的。
六、综合能力题：本大题共3小题，共19分。
23．（6分）水碓的发明是我国古代劳动人民智慧的结晶，水碓一般设置在溪流江河的岸边，利用水流推动进行工作。水碓的构造有水轮、连接水轮的横轴，横轴上穿着三根短横木（和轴成直角）（如图所示）。水碓工作时，水流冲击使水轮转动，短横木转动时碰到碓捎的末端，把它压下，短横木转了过去，翘起的碓头就落下来，一起一落地舂米。
（1）水碓利用了杠杆原理，其中碓捎的部分属于 费力 （选填“省力”或“费力”）杠杆；
（2）碓头的石杵落下是受到 重 力的作用效果，落下过程中石杵的重力势能 变小 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（3）水碓在工作时，通过水流推动水轮转动，对水轮做功，水流具有 动 能，在此过程中，能量发生了 转移 （选填“转移”或“转化”）；
（4）若要提高水碓的工作效率，你的建议是 减小摩擦力 。
【分析】（1）当动力臂大于阻力臂时，为省力杠杆；当动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；当动力臂等于阻力臂时，为等臂杠杆。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能；
地球附近的一切物体都受到重力的作用；
能量转化是一种形式的能转化为另一种形式的能，前后的能量形式不同；而能量的转移过程中，前后的能量形式相同。
（4）提高机械效率的主要办法：①在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施；②在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。
【解答】解：（1）根据图中的杠杆可知，碓捎的部分在使用时动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆。
（2）碓头的石杵落下是受到重力的作用效果；
石杵落下过程中，质量不变，高度变小，所以重力势能变小。
（3）水碓在工作时，通过水流推动水轮转动，对水轮做功，通过传动装置最后提升了碓头，在此过程中，能量发生了转移。
（4）若要提高水碓的工作效率，可以减小额外功，建议：减小摩擦力。
故答案为：（1）费力；
（2）重；变小；
（3）动；转移；
（4）减小摩擦力。
【点评】本题以水碓为内容，考查了物理知识在生活中的应用，体现了古代劳动人民的智慧。
24．（6分）小明发现太阳能热水器的玻璃管都是黑色的，物体的吸热本领与颜色有关吗？
为了探究这个问题，小明找来两个完全相同的透明塑料瓶，外壁均匀涂上相同厚度的黑白涂层，分别装入适量的水后置于太阳光下，如图所示。每隔3min测一次瓶中水的温度，测得数据如下表所示：
（1）两个相同的瓶内应装入质量和 初温 相同的水。
（2）太阳光照射到瓶子上，瓶内的水变热，这是通过 热传递 的方式改变内能。
（3）小明通过观察 水温升高的多少； 来比较水吸收热量的多少。
（4）通过对上述数据的分析，可初步得出结论： 其他条件一定时，黑色瓶的吸热本领比白色瓶强 。
（5）若黑色瓶中水的体积为2×10﹣4m3，其从初温升至30℃吸收的热量是 5.88×103 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]
（6）本次实验的结论在实际生活中的应用非常广泛，请你列举一例： 见解析 。
【分析】（1）在探究物体的吸热本领与颜色的关系时，要采用控制变量法。
（2）太阳光照射到瓶子上，瓶内的水吸热升温，据此回答。
（3）根据Q＝ cmΔt，水的比热容c和质量m相同，可以通过观察水温升高的多少来比较水吸收热量的多少。
（4）分析数据得出结论；
（5）根据可得水的质量，根据Q＝cmΔt得出吸收的热量；
（6）结合实际举例。
【解答】解：（1）在探究物体的吸热本领与颜色的关系时，要采用控制变量法，除了瓶子的颜色不同外，其他因素都要相同，所以两个相同的瓶内应装入质量和初温相同的水。
（2）太阳光照射到瓶子上，瓶内的水变热，是因为太阳的热量传递给了瓶子和水，这是通过热传递的方式改变内能。
（3）由于相同的瓶子，相同的时间内，吸收的热量相同，而水的质量也相同，根据Q ＝ cmΔt，水的比热容c和质量m相同，所以可以通过观察水温升高的多少来比较水吸收热量的多少。
（4）分析数据可知，在相同的日照时间下，黑色瓶中的水温总是比白色瓶中的水温高，所以可初步得出结论：其他条件一定时，黑色瓶的吸热本领比白色瓶强。
（5）已知黑色瓶中水的体积V ＝ 2×10﹣4m3，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，根据可得水的质量
水的初温为23℃，末温为30℃，温度变化量Δt＝t﹣t0＝30℃﹣23℃＝7℃
吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×7℃＝5.88×103J
（6）本次实验结论是黑色物体比白色物体吸热本领强，在实际生活中的应用有：冬天人们穿黑色衣服比穿白色衣服暖和。
故答案为：（1）初温；
（2）热传递；
（3）水温升高的多少；
（4）其他条件一定时，黑色瓶的吸热本领比白色瓶强
（5）5.88×103；
（6）见解析。
【点评】本题研究物体的吸热本领与颜色的关系，考查控制变量法、转换法及数据分析及吸热公式的运用。
25．（7分）我国新能源汽车电池技术全球领先，目前我国新能源汽车所用电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池。“刀片电池”是我国新一代磷酸铁锂电池的一个名称，如图所示，刀片电池延续了磷酸铁锂的技术路线，通过改变电芯的形状优化了磷酸铁锂电池的性能。测试结果发现，这款电池在电池的空间利用率、能量密度、电池结构强度、电池轻量化、电池安全性等方面具有更优化的设计，电池的能量密度是指电池平均单位体积或质量所能储存的电能。电池的能量密度一般分质量能量密度和体积能量密度两个维度，如图所示。电池质量能量密度；电池体积能量密度。多片“刀片电池”串联起来就组装成电池组，国内某车型所安装的电池组的相关数据如表所示。
（1）该电池组在充电过程中主要将电能转化为 化学 能。
（2）从表中数据可知，单片“刀片电池”稳定的放电电压为 3.2 V。单片“刀片电池”满电时储存的电能为 0.64 kW•h。
（3）若利用充电功率恒为100kW的充电桩对该电池组进行充电，可在0.5h内将该电池组从电量为30%充至80%，此过程中的充电效率是 76.8% 。
（4）从表中数据可知，这个磷酸铁锂电池的平均密度为 2.6×103 kg/m3，通常情况下，三元锂电池的平均密度大约是4500﹣5000kg/m3，这就体现了磷酸铁锂电池在 ④ （在下列选项中选填一个序号）方面比三元锂电池具有更优化的设计。
①空间利用率
②能量密度
③电池结构强度
④电池轻量化
⑤电池安全性
（5）测试人员对安装了上述电池组的车型进行测试，充满电后，测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶1h，电池组的电量减少了12.5%，已知测试过程中该汽车的能量转化效率为80%，此过程该车牵引力做功的功率是 7680 W。
【分析】（1）电池充电时把电能转化为化学能；
（2）根据120片“刀片电池”稳定的放电电压，求单片“刀片电池”稳定的放电电压；电池组满电时储存的电能为76.8kW•h，包含120片“刀片电池”，据此得出单片“刀片电池”满电时储存的电能；
（3）先计算出充电桩对该电池组充电0.5h消耗的电能W电和该电池组存储的能量W有，利用充电效率公式计算即可；
（4）根据题意应用密度公式计算即可；
（5）电池组满电时储存的电能为76.8kW•h，电量减少了12.5%，根据效率公式得出消耗的电能，汽车的能量转化效率为80%，根据效率公式得出牵引力做的功，根据P得出该车牵引力做功的功率。
【解答】解：（1）电池组在充电过程中，消耗电能，将电能转化为化学能储存起来。
（2）因为多片“刀片电池”串联起来组成电池组，电池组稳定的放电电压为384V，串联电路中各部分电压之和等于总电压，所以单片“刀片电池”稳定的放电电压为
单片“刀片电池”满电时储存的电能为
（3）充电功率恒为100kW，充电时间为0.5h，则消耗的电能W1＝Pt＝100kW×0.5h＝50kW•h
电池组从电量30%充至80%，则增加的电能为W2＝76.8kW•h×（80%﹣30%）＝38.4kW•h
充电效率
（4）由体积能量密度442Wh/L，可得1m3的体积储存的电能为442×1000Wh＝442000Wh＝442kW•h
根据质量能量密度170Wh/kg，可得储存442kW•h电能的质量
所以磷酸铁锂电池的平均密度
因为磷酸铁锂电池的平均密度2600kg/m3小于三元锂电池的平均密度4500～5000kg/m3，所以体现了磷酸铁锂电池在电池轻量化方面比三元锂电池具有更优化的设计。
故选④。
（5）电池组满电时储存的电能为76.8kW•h，电量减少了12.5%，根据效率公式可知消耗的电能
汽车的能量转化效率为80%，根据效率公式可知牵引力做功
根据P得出该车牵引力做功的功率。
故答案为：（1）化学；（2）3.2；0.64；（3）76.8%；（4）2.6×103；④；（5）7680。
【点评】本题考查了能量转化、密度的计算、功率等知识，有一定的综合性，解题关键是正确应用相关公式。
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钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
2.0
0.2
1.0
0.6
66.7%
3
2.0
0.3
1.0
0.9
66.7%
4
3.0
0.3
1.4
0.9
71.4%
5
4.0
0.3
1.8
0.9
序号
电压U/V
电流I/A
1
1.0
0.2
2
1.5
0.30
3
0.40
日照时间/min
0
3
6
9
12
16
18
21
24
27
30
白色瓶水温/℃
23
24
25
25
26
27
27
28
29
29
30
黑色瓶水温/℃
23
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
电池组
满电时储存的电能
76.8kW•h
体积能量密度
442Wh/L
质量能量密度
170Wh/kg
稳定的放电电压
384V
包含“刀片电池”数量
120片
题号
4
5
6
7
答案
C
D
B
B
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
2.0
0.2
1.0
0.6
66.7%
3
2.0
0.3
1.0
0.9
66.7%
4
3.0
0.3
1.4
0.9
71.4%
5
4.0
0.3
1.8
0.9
序号
电压U/V
电流I/A
1
1.0
0.2
2
1.5
0.30
3
0.40
日照时间/min
0
3
6
9
12
16
18
21
24
27
30
白色瓶水温/℃
23
24
25
25
26
27
27
28
29
29
30
黑色瓶水温/℃
23
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
电池组
满电时储存的电能
76.8kW•h
体积能量密度
442Wh/L
质量能量密度
170Wh/kg
稳定的放电电压
384V
包含“刀片电池”数量
120片