18. 汽车发动机上的散热器通常用水作为冷却液,这是利用了
水的比热容大
的性质;若散热器中装有10 kg的水,则在温度升高50 ℃的过程中,水吸收的热量是
$2.1×10^6$
J;这些热量相当于完全燃烧
0.025
kg的天然气放出的热量。天然气在燃烧过程中将
化学能
转化为内能。[天然气的热值$q=8.4×10^7\ \mathrm{J/kg}$,水的比热容$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$]
答案:18. 水的比热容大 $2.1×10^6$ 0.025 化学能
解析:
【分析】
要解决这道题,需分空逐一分析:第一空需明确水作为冷却液的原理,利用比热容的特性;第二空计算水吸收的热量,需运用吸热公式;第三空求天然气质量,利用放热公式变形;第四空明确燃料燃烧的能量转化。具体思路:1. 回忆比热容的性质,相同质量的不同物质,升高相同温度时,比热容大的物质吸热更多,故用水做冷却液利用水的比热容大;2. 代入吸热公式计算水吸收的热量;3. 天然气放热等于水吸热,代入放热公式变形求天然气质量;4. 燃料燃烧是化学能转化为内能。
【解析】
1. 汽车散热器用水作冷却液,是因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质相比,升高相同温度时吸收的热量更多,冷却效果更好,故第一空填“水的比热容大”。
2. 根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}} = c_{\mathrm{水}}m\Delta t$,代入$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$、$m=10\ \mathrm{kg}$、$\Delta t=50\ \mathrm{℃}$,得$Q_{\mathrm{吸}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×10\ \mathrm{kg}×50\ \mathrm{℃}=2.1×10^6\ \mathrm{J}$,故第二空填$2.1×10^6$。
3. 天然气完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}}=Q_{\mathrm{吸}}=2.1×10^6\ \mathrm{J}$,根据放热公式$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{天然气}}q$,变形得$m_{\mathrm{天然气}}=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}$,代入$q=8.4×10^7\ \mathrm{J/kg}$,得$m_{\mathrm{天然气}}=\frac{2.1×10^6\ \mathrm{J}}{8.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.025\ \mathrm{kg}$,故第三空填$0.025$。
4. 天然气属于燃料,燃烧过程中将自身的化学能转化为内能,故第四空填“化学能”。
【答案】
水的比热容大;$2.1×10^6$;$0.025$;化学能
【知识点】
比热容的应用、热量的计算、燃料的热值
【点评】
本题考查热学基础知识点,包括比热容的应用、热量与热值的相关计算及能量转化,题目难度较低,只要牢记相关概念和公式,计算时注意单位统一即可正确解答。
【难度系数】
0.2
19. 如图所示,电源电压保持不变,开关闭合,将滑动变阻器滑片P向右移动,则电压表$\mathrm{V}$与电流表$\mathrm{A}_1$示数的比值将
不变
(变大/变小/不变),电流表$\mathrm{A}_2$示数将
变小
(变大/变小/不变)。

答案:19. 不变 变小
解析:
【分析】首先明确电路连接:$\mathrm{R}_1$与$\mathrm{R}_2$并联,电压表$\mathrm{V}$测量电源电压,电流表$\mathrm{A}_1$测量$\mathrm{R}_1$支路的电流,电流表$\mathrm{A}_2$测量干路电流。①电源电压保持不变,因此电压表$\mathrm{V}$的示数始终等于电源电压;$\mathrm{R}_1$为定值电阻,其两端电压等于电源电压,根据欧姆定律可知,通过$\mathrm{R}_1$的电流(即$\mathrm{A}_1$的示数)不变,所以电压表$\mathrm{V}$与电流表$\mathrm{A}_1$示数的比值等于$\mathrm{R}_1$的阻值,保持不变。②滑动变阻器滑片$\mathrm{P}$向右移动时,$\mathrm{R}_2$接入电路的电阻变大,$\mathrm{R}_2$两端电压等于电源电压,根据欧姆定律,$\mathrm{R}_2$支路的电流变小;干路电流等于各支路电流之和,$\mathrm{A}_1$示数不变,$\mathrm{R}_2$支路电流变小,因此干路电流(即$\mathrm{A}_2$的示数)变小。
【解析】开关闭合后,$\mathrm{R}_1$与$\mathrm{R}_2$并联:
1. 电压表$\mathrm{V}$测电源电压,电源电压不变,故$\mathrm{V}$的示数$U$不变;电流表$\mathrm{A}_1$测$\mathrm{R}_1$支路电流,由$I_1=\frac{U}{R_1}$,$\mathrm{R}_1$为定值电阻,因此$\mathrm{A}_1$示数$I_1$不变。则$\mathrm{V}$与$\mathrm{A}_1$示数的比值为$\frac{U}{I_1}=R_1$,$R_1$是定值,所以该比值不变。
2. 滑片$\mathrm{P}$向右移动,滑动变阻器$\mathrm{R}_2$接入电路的电阻变大,$\mathrm{R}_2$两端电压等于电源电压$U$,根据$I_2=\frac{U}{R_2}$,$R_2$变大,故$I_2$变小;干路电流$\mathrm{A}_2$的示数$I=I_1+I_2$,$I_1$不变,$I_2$变小,因此$I$变小,即$\mathrm{A}_2$示数变小。
【答案】不变;变小
【知识点】并联电路特点、欧姆定律应用、滑动变阻器
【点评】本题考查并联电路规律和欧姆定律的应用,关键是正确分析电路连接方式及各电表测量对象,属于基础电路分析题,注重对基本规律的理解与应用。
【难度系数】0.5
20. 如图所示,一物体在水平向右的拉力 $ F_1 $ 作用下以 3 m/s 的速度在水平地面上匀速运动了 10 m,拉力 $ F_1 $ 所做的功为 $ W_1 $,功率为 $ P_1 $。若该物体在水平向右的拉力 $ F_2 $ 作用下以 2 m/s 的速度在同一水平地面上匀速运动了 10 m,拉力 $ F_2 $ 所做的功为 $ W_2 $,功率为 $ P_2 $,则 $ W_1 $
=
(>/</=,下同) $ W_2 $, $ P_1 $
>
$ P_2 $。

答案:20. = >
解析:
【分析】
要解决本题,需先根据二力平衡和滑动摩擦力的影响因素判断两次拉力的大小关系,再结合功、功率的计算公式分别比较功和功率的大小。
【解析】
1. 确定拉力大小:物体两次均在水平地面匀速运动,处于平衡状态,拉力与滑动摩擦力大小相等,即$ F = f $。滑动摩擦力由压力和接触面粗糙程度决定,同一物体对地面的压力等于自身重力,两次运动的接触面粗糙程度相同,因此滑动摩擦力$ f $不变,故$ F_1 = F_2 $。
2. 比较功的大小:功的公式为$ W = Fs $,两次运动的距离$ s $均为10m,且$ F_1 = F_2 $,代入得$ W_1 = F_1 s $,$ W_2 = F_2 s $,因此$ W_1 = W_2 $。
3. 比较功率的大小:功率公式为$ P = Fv $,已知$ F_1 = F_2 $,且$ v_1 = 3\ \mathrm{m/s} > v_2 = 2\ \mathrm{m/s} $,代入得$ P_1 = F_1 v_1 $,$ P_2 = F_2 v_2 $,因此$ P_1 > P_2 $。
【答案】
=;>
【知识点】
滑动摩擦力、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合二力平衡、滑动摩擦力的影响因素,考查功和功率的计算,核心是先判断拉力大小不变,再利用公式分析,属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
21. 如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表Ⓐ的示数将
变小
(变小/不变/变大),电压表Ⓥ₁的示数将
变小
(变小/不变/变大),电压表Ⓥ、Ⓥ₁、Ⓥ₂示数间的关系是
Ⓥ的示数为Ⓥ₁和Ⓥ₂示数之和
。

答案:21. 变小 变小 Ⓥ的示数为Ⓥ₁和Ⓥ₂示数之和
解析:
【分析】首先明确电路结构:R₁与滑动变阻器R₂串联,电流表测串联电路的电流,电压表V₁测R₁两端的电压,电压表V₂测R₂两端的电压,电压表V测电源电压。当滑片P向右移动时,滑动变阻器R₂接入电路的电阻变大,导致电路总电阻变大;电源电压保持不变,根据欧姆定律可判断电流变化;再结合欧姆定律分析V₁的示数变化;最后根据串联电路电压规律得出三个电压表的示数关系。
【解析】
1. 电路分析:R₁与R₂串联,电流表测电路电流,V₁测R₁电压,V₂测R₂电压,V测电源电压。
2. 电流表示数变化:滑片P向右移动,R₂接入电阻变大,总电阻R总=R₁+R₂变大,电源电压U不变,由欧姆定律I=U/R总,得电路电流I变小,故电流表示数变小。
3. V₁示数变化:V₁的示数U₁=IR₁,R₁为定值电阻,I变小,所以U₁变小,故V₁示数变小。
4. 电压关系:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和,因此电源电压(V的示数)等于R₁两端电压(V₁示数)与R₂两端电压(V₂示数)之和,即V的示数为V₁和V₂示数之和。
【答案】变小 变小 Ⓥ的示数为Ⓥ₁和Ⓥ₂示数之和
【知识点】串联电路特点、欧姆定律、滑动变阻器
【点评】本题是动态电路分析题,考查串联电路的电压规律和欧姆定律的应用,属于基础题型,需明确各电表测量对象,结合电阻变化分析电流和电压的变化。
【难度系数】0.6
22. 如图(a)所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关后,滑片P由b端滑到a端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图(b)所示,则电源电压U为
9
V,定值电阻R的阻值为
6
Ω。

答案:22. 9 6
解析:
【分析】
首先分析电路结构:图(a)中定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻R两端电压,电流表测电路电流。当滑片P滑到a端时,滑动变阻器接入电阻为0,电路为R的简单电路,此时电压表的示数等于电源电压,电路电流最大。结合图(b)找到电流最大时对应的电压,即可得到电源电压;再根据欧姆定律,利用图像中R的电压和电流值,就能计算出定值电阻R的阻值。
【解析】
1. 求电源电压:当滑片P在a端时,滑动变阻器接入电阻为0,电路中只有定值电阻R,电压表测电源电压,此时电路电流最大。由图(b)可知,最大电流I=1.5A时,对应的电压为9V,因此电源电压U=9V。
2. 求定值电阻R的阻值:根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,变形得$R=\frac{U}{I}$。选取图(b)中任意一组数据,如U=9V、I=1.5A,代入得$R=\frac{9V}{1.5A}=6Ω$;或选取U=3V、I=0.5A,计算得$R=\frac{3V}{0.5A}=6Ω$,结果一致。
【答案】
9;6
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、动态电路分析
【点评】
本题结合电路动态变化与U-I图像,考查欧姆定律的应用,关键是分析滑片在不同位置时的电路状态,从图像中提取有效数据,属于基础常规题型,难度适中。
【难度系数】
0.6
23. (9分)按照题目要求作图(每小题3分)。
(1) 如图(a)所示,画出工人对撬棒的压力$F$的力臂$l$。
(2) 如图(b)所示,在虚线框内按实物图画出它的电路图。
(3) 如图(c)所示,用笔画线代替导线完成电路图的连接,要求当$S_1$、$S_2$同时闭合时,两个灯泡均能正常发光,断开$S_2$时,灯泡$L_2$熄灭,灯泡$L_1$正常发光。(画出一种情况即可)

答案:23. 如图所示

解析:
【分析】
本题包含三个作图题,解题思路为:①画力臂:先确定杠杆支点O,再画出力F的作用线,从O向作用线作垂线段即为力臂l,标注相关符号;②画电路图:分析实物连接,L₁与L₂并联,S₁控L₁、S₂控L₂,据此绘制对应并联电路图;③连实物:根据要求,L₁、L₂并联,S₁在L₁支路、S₂在L₂支路,以光电池为电源连接电路,满足开关控制要求。
【解析】
(1) 力臂画法:①确定支点O(撬棒与石块接触点);②沿F方向延长力的作用线(虚线);③从O向F的作用线作垂线,垂线段标为l,加垂直符号。
(2) 电路图绘制:分析实物,电源正极流出电流分两支,一支经S₂、L₂,另一支经S₁、L₁,汇合回负极,故画并联电路图:电源、L₁与S₁串联、L₂与S₂串联,三者组成并联电路。
(3) 实物连接:将光电池作电源,S₁与L₁串联成一支路,S₂与L₂串联成另一支路,两支路并联接光电池,满足S₁、S₂都闭合时两灯亮,断开S₂时L₂灭、L₁亮。
【答案】
(符合题目要求的三个作图图形)
【知识点】
杠杆力臂、并联电路图、实物电路连接
【点评】
本题考查初中物理基础作图,涵盖杠杆、电路的核心基础考点,需掌握作图规范与电路连接逻辑,属于必掌握的基础题型。
【难度系数】
0.7