1、下列图示中关于能量转化的分析，不符合事实的是（ ） A钻木取火，机械能转化为内能 B人造卫星从近地点向远地点运动，部分动能转化为势能 C核能发电，可将核能直接转化为电能 第 2 页（共 20 页） D米勒模拟原始大气产生有机物实验，有电 能转化为化学能 2 （4 分）一网友发现小鸟停在铁栏杆上，误以为小鸟在停驻休息，观察后发现它的双脚被 冻结在栏杆上。他慢慢接近，小鸟受惊拍动翅膀；为了避免小鸟双脚受伤，他便一把抓 住，试图以手的温度让冰融化。由于效果不佳，他干脆哈气融冰。经过他的不断努力， 小鸟获得了自由。根据上述材料，下列分析不合理的是（ ） A以手的温度让冰熔化，是通过做功的方式实现 B哈
2、气融冰，是用热传递的方式让冰熔化 C小鸟双脚被冻结在铁栏杆上，与铁是热的良导体有关 D小鸟拍动翅膀，消耗体内有机物，将化学能转化为机械能 3 （4 分）如图所示，滑轮第一次受到 F1的作用，第二次受到竖直向上 F2的作用，物体的 重力为 G在不计摩擦的情况下，将物体匀速向上提起时（ ） AF1F2 BF2G CF1的力臂为 OA D在 F2方向上移动的距离为物体上升距离的 2 倍 第 3 页（共 20 页） 4 （4 分）为了探究电流通过导体所产生的热量与什么因素有关，某同学设计了如图所示电 路，烧瓶中盛有质量和初温均相同的煤油，已知 R1R2下列分析错误的是（ ） A选用煤油，因为煤油的比热
3、较小 B一段时间后，温度计示数 t甲t乙 C比较两支温度计的示数大小，可以探究电热与电阻的关系 D该电路没有接入电流表，因此无法探究电热与电流的关系 5 （4 分）如图甲所示，电源电压保持不变。闭合开关 S，滑动变阻器的滑片 P 从 b 点滑到 a 点的过程中，两电压表示数随电流表示数变化的图线如图乙所示。下列结论正确的是 （ ） A电源电压为 12V B电路消耗的总功率最大值为 24W C滑动变阻器的最大阻值可能为 20 D滑片在 a 点时，10s 内电阻 R2消耗的电能为 240 J 二、填空题（本题有二、填空题（本题有 9 小题，小题，20 空格，每空格空格，每空格 2 分，共分，共 4
4、0 分）分） 6 （6 分）图甲是一个能反映水平风力大小的装置电路图。电源电压恒为 16VL 为额定电 第 4 页（共 20 页） 压 2.5V 的小灯泡， 其 IU 关系的部分数据如图乙所示。 电阻丝 AB 长 30cm、 粗细均匀、 最大阻值为 75OP 为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重 2N 的圆球 P闭 合开关 S，无风时，OP 下垂并与 A 端接触，此时电流表示数为 0.2A；有风时，OP 绕悬 挂点 O 转动，风对球的作用力 F 始终水平向右。已知 OA 为 10cm，OP 始终与 AB 接触 良好且无摩擦。 （1）电流表示数为 0.2A 时，灯泡的电阻为 。 （2）该
5、电路可承受风对球施加的最大作用力为 N。 （3）为提高可承受风对球施加的最大作用力，可采取的措施是 。 A增加电源电压 B串联一个电阻 C加粗电阻丝 AB D增大圆球 P 的重力 三、实验探究题（本大题有三、实验探究题（本大题有 5 小题，计小题，计 15 空格，每空格空格，每空格 3 分，共分，共 45 分）分） 7 （6 分） 如图是探究杠杆平衡条件的实验装置。 一根每小格长度相等的均质木尺作为杠杆。 （1）在 A 点挂 3 个均为 0.5N 的钩码，如果将挂在 B 点的弹簧测力计向右倾斜，使杠杆 在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数 1.2 牛。 （选填“” 、 “”或“” ） （2）为使
6、实验结论更具普遍性，请你在答题卷相应的方框内，设计实验所需的记录表。 8 （10 分） 在测定小灯泡额定功率实验中， 已知电源电压为 6V， 小灯泡的额定电压为 3.8V， 电阻约为 10 左右。 第 5 页（共 20 页） （1）请在图 1 中用笔画线代替导线连接电路，如果原连接有误，请在错处打“”并改 正。 （2） 实验中电流表突然损坏， 实验小组找到一个阻值为 10 的定值电阻和一个单刀双掷 开关并设计了电路图 2，重新测定。 步骤一：S2与接线柱 1 接通，闭合 S1，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为 3.8V。 步骤二：S2与接线柱 2 接通，使滑动变阻器阻值 （选填“变大” 、
7、“不变”或“变 小” ） ，读取电压表示数 U。 步骤三：断开 S1、S2，整理器材。 灯泡额定功率的表达式 P 。 （表达式中不需带单位） 四、简答题（本题有四、简答题（本题有 7 小题，第小题，第 30、32 题各题各 6 分，第分，第 31 题题 8 分，第分，第 33 题题 8 分，第分，第 34 题题 12 分，第分，第 35 题题 5 分，第分，第 36 题题 10 分，共分，共 55 分）分） 9 （8 分）步行是一种简易的健身运动，深受运动爱好者的喜爱。 （1）步行时，落地缓冲阶段鞋底发生形变，离地蹬伸时鞋底恢复原状，这一过程中动能 与 相互转化。 （2） 如图为步行示意图。
8、当两脚一前一后着地时重心降低， 而单脚着地迈步时重心升高， 每走一步克服重力做功。某同学质量为 60kg，每分钟行走 100 步。他步行所消耗的功率 是多少？（g10N/kg） （3）人步行时消耗的能量大于克服自身重力所做功的原因是 。 （答一点即可） 第 6 页（共 20 页） 10 （10 分）在学校创新比赛中，某同学设计了一个多档位电热水器。其工作电路图如图甲 所示，R1和 R2是两根电热丝；旋转开关如图乙所示，内有一块绝缘圆盘，圆盘的边缘共 有 10 个金属触点（触点编号与电路图对应，编号相同的触点用导线连接） 。可以绕中心 轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，可以将相邻的触点连接。
9、 当旋钮上的箭头指向图中位置 D，金属滑片将 1、2 两触点接通，同时另一端也将 3、4 两触点接通。旋钮上的箭头指向 A、B、C、D 不同位置时，可以实现四档依次递减或递 增的加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示： 温度档位 高温 中温 2 中温 1 低温 加热功率/W 1100 660 440 264 （1） 旋钮上的箭头指向 D 位置时， 电热丝 R1和 R2的连接方式是 （选填 “并联” 、 “串联”或“无法确定” ） （2）当旋钮上的箭头指向 A 位置时，加热功率为 W。 （3）电热丝 R2的阻值为多少？ （4）根据计算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的
10、两根 电热丝，按图甲连接。检查无误后，将电热器接入家庭电路，借助电能表和计时器测量 电热器在不同档位工作时消耗的实际电功率，结果发现每一档的实际功率均小于设计要 求，而电源电压为 220V 不变。产生这种偏差的原因是 。 第 7 页（共 20 页） 2018-2019 学年浙江省台州市天台县九年级（上）期末物理试卷学年浙江省台州市天台县九年级（上）期末物理试卷 参考答案与试题解析参考答案与试题解析 一、选择题（本题有一、选择题（本题有 15 小题，每小题小题，每小题 4 分，共分，共 60 分请选出一个符合题意的正确选项，分请选出一个符合题意的正确选项， 不选、多选、错选，均不给分）不选、多选
11、、错选，均不给分） 1 （4 分）下列图示中关于能量转化的分析，不符合事实的是（ ） A钻木取火，机械能转化为内能 B人造卫星从近地点向远地点运动，部分动能转化为势能 C核能发电，可将核能直接转化为电能 第 8 页（共 20 页） D米勒模拟原始大气产生有机物实验，有电 能转化为化学能 【分析】 （1）改变内能的方法有两个：做功和热传递； （2）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关； （3）核电站将核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能最后转化为电能； （4）有机物实验会消耗电能，电能转化为化学能。 【解答】解： A、钻木取火，是克服摩擦力做功，机械能转化为内能，故 A 符合事实。
12、 B、卫星在太空中由近地点向远地点运动的过程，高度增大，势能增大；动能减小，动能 转化为势能，故 B 符合事实。 C、核能发电时，能量转化形式是 核能内能机械能电能。故 C 不符合事实。 D、在无机物合成有机物过程中，用电能来提供能量，所以是电能转化为化学能，故 D 符合事实。 故选：C。 【点评】本题考查了学生对能量转化的认识，属于基础知识的考查。 2 （4 分）一网友发现小鸟停在铁栏杆上，误以为小鸟在停驻休息，观察后发现它的双脚被 冻结在栏杆上。他慢慢接近，小鸟受惊拍动翅膀；为了避免小鸟双脚受伤，他便一把抓 住，试图以手的温度让冰融化。由于效果不佳，他干脆哈气融冰。经过他的不断努力， 小鸟
13、获得了自由。根据上述材料，下列分析不合理的是（ ） A以手的温度让冰熔化，是通过做功的方式实现 B哈气融冰，是用热传递的方式让冰熔化 C小鸟双脚被冻结在铁栏杆上，与铁是热的良导体有关 第 9 页（共 20 页） D小鸟拍动翅膀，消耗体内有机物，将化学能转化为机械能 【分析】改变内能的方式有做功和热传递；金属的导热性良好，容易把人体的热量导出， 所以感觉更冷一些；动物活动时，消耗化学能，机械能增加。 【解答】解： A、手和冰之间发生热传递，使冰熔化，是通过热传递的方式改变物体的内能，故 A 错 误； B、哈气融冰，是用热传递的方式改变冰的内能使冰熔化，故 B 正确； C、 因为铁是热的良导体，
14、容易把热量传导出去， 使水结冰把小鸟双脚被冻结在铁栏杆上， 故 C 正确； D、小鸟拍动翅膀，消耗体内有机物，将化学能转化为机械能，故 D 正确。 故选：A。 【点评】解决此类问题要结合改变物体内能的方式去分析，知道做功是能量的转化，热 传递是能量的转移。 3 （4 分）如图所示，滑轮第一次受到 F1的作用，第二次受到竖直向上 F2的作用，物体的 重力为 G在不计摩擦的情况下，将物体匀速向上提起时（ ） AF1F2 BF2G CF1的力臂为 OA D在 F2方向上移动的距离为物体上升距离的 2 倍 【分析】动滑轮在使用的过程中，动力臂大于阻力臂；根据力臂的大小判定力的大小， 根据力臂的定义和动
15、滑轮的特点分析。 【解答】解： A、由图可知，在提升动滑轮的过程中，由力臂的定义可知，F1的力臂要小于 F2的力臂， 第 10 页（共 20 页） 根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越小，动力越大，即 F1 F2；故 A 错误； B、在不计摩擦的情况下，用 F2提升物体时，动力臂是阻力的 2 倍，则 F2 （G+G物） ， 故 B 错误； C、由图可知，连接 OA 的直线与 F1的力的作用线不垂直，根据力臂定义可知，OA 不是 F1的力臂，故 C 错误； D、根据动滑轮的特点可知，绳子自由端移动的距离是物体上升高度的 2 倍，故 D 正确。 故选：D。 【点评】本题主要考
16、查学生对动滑轮的实质的了解和掌握，是一道基础题。 4 （4 分）为了探究电流通过导体所产生的热量与什么因素有关，某同学设计了如图所示电 路，烧瓶中盛有质量和初温均相同的煤油，已知 R1R2下列分析错误的是（ ） A选用煤油，因为煤油的比热较小 B一段时间后，温度计示数 t甲t乙 C比较两支温度计的示数大小，可以探究电热与电阻的关系 D该电路没有接入电流表，因此无法探究电热与电流的关系 【分析】由煤油与水的比热容大小关系分析实验中用煤油而不用水的原因；两个电阻是 串联的，电流相等，通电时间相等，根据电阻关系，由 QI2Rt 可知 t甲和 t乙关系；探究 导体产生的热量跟什么因素有关的实验中，应采
17、用控制变量法。 【解答】解：A、选用煤油，因为煤油的比热较小，温度变化明显，故 A 正确； B、两电阻串联在电路中，通过的电流相同，已知 R1R2，由 QI2Rt 可知，一段时间 后，电阻 R2产生的热量多，所以 温度计示数 t甲t乙，故 B 正确； 第 11 页（共 20 页） C、通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数，是为了探究电热与电阻的关系，故 C 正确； D、探究电热与电流的关系，可以调节滑动变阻器改变电流，通电相同时间，观察同一只 烧瓶中煤油升高的温度计的示数变化，故 D 错误。 故选：D。 【点评】掌握电流产生热量多少的影响因素，利用控制变量法和转换法探究电流产生热 量多少和
18、各影响因素之间的关系，不仅要掌握焦耳定律，而且要学会根据其解释有关现 象。 5 （4 分）如图甲所示，电源电压保持不变。闭合开关 S，滑动变阻器的滑片 P 从 b 点滑到 a 点的过程中，两电压表示数随电流表示数变化的图线如图乙所示。下列结论正确的是 （ ） A电源电压为 12V B电路消耗的总功率最大值为 24W C滑动变阻器的最大阻值可能为 20 D滑片在 a 点时，10s 内电阻 R2消耗的电能为 240 J 【分析】分析电路图可知，定值电阻 R2与滑动变阻器 R1串联，电压表 V1测 R1两端电 压，电压表 V2测 R2两端电压，电流表测电路中电流。 （1）利用串联电路的电压特点求出电
19、源电压； （2）当滑片 P 在 a 点时，电路中的电流最大，根据 PUI 求出电路消耗的总功率； （3）当滑片 P 在 b 点时，电路中的电流最小，根据欧姆定律可求出此时滑动变阻器的阻 值； （4）利用 WUIt 计算出 10s 内电阻 R2消耗的电能。 【解答】解：根据电路图可知，滑片在 a 端时，滑动变阻器接入电路的阻值较小，滑动 第 12 页（共 20 页） 变阻器分得的电压小；滑片在 b 端时，滑动变阻器接入电路的阻值较大，滑动变阻器分 得的电压大，因此滑动变阻器的滑片 P 从 b 点滑到 a 点的过程中，电压表 V1的示数逐渐 变小， 故 df 图象为电压表 V1与电流表示数的图象，
20、 ec 为电压表 V2与电流表示数的图象。 A、由图乙可知，电路中的最小电流 I1A，此时 R1两端的电压 U112V，R2两端的电 压 U22V，所以电源的电压：UU1+U212V+2V14V，故 A 错误； B、由乙图可知电路中的最大电流为 I最大3A，电路消耗的总功率最大值为 PUI14V 3A42W，故 B 错误； C、滑片 P 在 b 点时，电路中的电流为 I1A，此时滑动变阻器两端的电压值为 12V，滑 动变阻器的阻值为 R12，由图甲可知，此时变阻器接入电路中的电阻不是 最大，即滑动变阻器的最大阻值大于 12，故 C 正确； D、滑片在 a 点时，电路中的电流 I最大3A，电阻
21、R2两端电压：U26V，10s 内电阻 R2 消耗的电能 WU2It6V3A10s180J，故 D 错误。 故选：C。 【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，正确的判断两电 压表示数与电流表示数的对应图线是关键。 二、填空题（本题有二、填空题（本题有 9 小题，小题，20 空格，每空格空格，每空格 2 分，共分，共 40 分）分） 6 （6 分）图甲是一个能反映水平风力大小的装置电路图。电源电压恒为 16VL 为额定电 压 2.5V 的小灯泡， 其 IU 关系的部分数据如图乙所示。 电阻丝 AB 长 30cm、 粗细均匀、 最大阻值为 75OP 为质量、电阻均不计的金属
22、细杆，下端连接一个重 2N 的圆球 P闭 合开关 S，无风时，OP 下垂并与 A 端接触，此时电流表示数为 0.2A；有风时，OP 绕悬 挂点 O 转动，风对球的作用力 F 始终水平向右。已知 OA 为 10cm，OP 始终与 AB 接触 良好且无摩擦。 第 13 页（共 20 页） （1）电流表示数为 0.2A 时，灯泡的电阻为 5 。 （2）该电路可承受风对球施加的最大作用力为 2.4 N。 （3）为提高可承受风对球施加的最大作用力，可采取的措施是 BD 。 A增加电源电压 B串联一个电阻 C加粗电阻丝 AB D增大圆球 P 的重力 【分析】 （1）灯泡和电阻丝串联；由图乙得出灯泡此时的电
23、压，利用欧姆定律即可求出 灯泡的电阻； （2）电路中最大电流等于灯泡正常工作时的电流，根据串联电路的特点和欧姆定律求出 电阻丝连入电路的电阻，由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，据此得出 AC 的长 度，最后根据杠杆平衡条件和三角形的知识求出最大作用力； （3）串联一个电阻或增大圆球 P 的重力可以提高可承受风对球施加的最大作用力。 【解答】解： （1）由图可知，灯泡和电阻丝串联； 当电流表示数为 0.2A 时，通过灯泡的电流为 0.2A，由图乙可知此时灯泡两端的电压为 1V； 由 I可得，灯泡的电阻：RL5； （2）电路中最大电流等于灯泡正常工作时的电流， 由图乙可知最大电流为 I0.3A
24、，此时风对球的压力最大， 设此时OP与AB的接触点为C， 所以RBC两端的电压： UBCUUL16V2.5V13.5V， 此时电阻丝连入电路的电阻：RBC45； 第 14 页（共 20 页） 由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比， 则：， 所以 BCAB 30cm18cm， 则 ACABBC30cm18cm12cm， 根据上图和杠杆平衡条件可得：FODGPD，则：； 由于OACODP， 根据相似三角形的知识可得：， 所以， 则： F G2N2.4N。 （3）综合以上分析可知，为提高可承受风对球施加的最大作用力，可采取的措施是串联 一个电阻或增大圆球 P 的重力。 故答案为： （1）5； （2）
25、2.4； （3）BD。 【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、杠杆平衡条件的应用等， 利用好相似三角形的性质是关键，有一定的难度。 三、实验探究题（本大题有三、实验探究题（本大题有 5 小题，计小题，计 15 空格，每空格空格，每空格 3 分，共分，共 45 分）分） 7 （6 分） 如图是探究杠杆平衡条件的实验装置。 一根每小格长度相等的均质木尺作为杠杆。 （1）在 A 点挂 3 个均为 0.5N 的钩码，如果将挂在 B 点的弹簧测力计向右倾斜，使杠杆 在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数 1.2 牛。 （选填“” 、 “”或“” ） （2）为使实验结论更具普遍性，请你在答题
26、卷相应的方框内，设计实验所需的记录表。 【分析】 （1）根据动力臂的大小变化，阻力与阻力臂的乘积不变，由杠杆平衡条件可判 断弹簧测力计的示数变化； 第 15 页（共 20 页） （2）设计表格时，表格中应该包括动力 F1、动力臂 l1、阻力 F2、阻力臂 L2，为使实验 结论更具普遍性，还要多测几组数据。 【解答】解： （1）如果将挂在 B 点的弹簧测力计向右倾斜，使杠杆仍在水平位置平衡， 弹簧测力计拉力的力臂变小，支点左侧的力与力臂的乘积不变，由杠杆平衡条件可知， 弹簧测力计拉力变大，则弹簧测力计的示数1.2 牛； （2）所设计实验表格中应包括动力 F1、动力臂 l1、阻力 F2、阻力臂 l
27、2，并且要多测几组 数据，如下表： 序号 F1/N l1/cm F1/N l2/cm 1 2 3 故答案为： （1）； （2）见上表。 【点评】本题考查的是探究杠杆的平衡条件实验，了解此实验过程是解题的基础，同时 还要注实验中的一些细节问题。 8 （10 分） 在测定小灯泡额定功率实验中， 已知电源电压为 6V， 小灯泡的额定电压为 3.8V， 电阻约为 10 左右。 （1）请在图 1 中用笔画线代替导线连接电路，如果原连接有误，请在错处打“”并改 正。 电压表量程出错了 （2） 实验中电流表突然损坏， 实验小组找到一个阻值为 10 的定值电阻和一个单刀双掷 开关并设计了电路图 2，重新测定。
28、 第 16 页（共 20 页） 步骤一：S2与接线柱 1 接通，闭合 S1，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为 3.8V。 步骤二：S2与接线柱 2 接通，使滑动变阻器阻值 不变 （选填“变大” 、 “不变”或“变 小” ） ，读取电压表示数 U。 步骤三：断开 S1、S2，整理器材。 灯泡额定功率的表达式 P 。 （表达式中不需带单位） 【分析】 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，且并联在灯泡两端，滑动变阻器 按一上一下的原则串联在电路中； （2）根据串联电路的电流的特点和欧姆定律求出电路中的电流即为灯泡的额定电流，利 用 PUI 表示出灯泡的额定功率。 【解答】解： （1）开关、滑
29、动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路；灯泡额定电压为 3.8V，电压表应 该选择 015V 量程，所以原连接中电压表的量程选择错误，如图： ； 实验步骤： 步骤一：S2与接线柱 1 接通，闭合 S1，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为 3.8V。 步骤二：保持滑动变阻器阻值不变，将 S2改与接线柱 2 接通，读取电压表读数 UR。 步骤三：断开 S1、S2，整理器材。 根据滑动变阻器的电阻不变可知， 解得：I； 第 17 页（共 20 页） 小灯泡的额定功率为：PUI3.8V。 故答案为： （1）如图；电压表量程出错了； （2）不变；。 【点评】本题考查了测定小灯泡额定功率的实验，涉及到实物电路
30、图的连接、实验的设 计等，综合性强，平时注意多积累相关知识、多总结解题方法。 四、简答题（本题有四、简答题（本题有 7 小题，第小题，第 30、32 题各题各 6 分，第分，第 31 题题 8 分，第分，第 33 题题 8 分，第分，第 34 题题 12 分，第分，第 35 题题 5 分，第分，第 36 题题 10 分，共分，共 55 分）分） 9 （8 分）步行是一种简易的健身运动，深受运动爱好者的喜爱。 （1）步行时，落地缓冲阶段鞋底发生形变，离地蹬伸时鞋底恢复原状，这一过程中动能 与 弹性势能 相互转化。 （2） 如图为步行示意图。 当两脚一前一后着地时重心降低， 而单脚着地迈步时重心升
31、高， 每走一步克服重力做功。某同学质量为 60kg，每分钟行走 100 步。他步行所消耗的功率 是多少？（g10N/kg） （3） 人步行时消耗的能量大于克服自身重力所做功的原因是 保持体温的恒定需要消耗 能量 。 （答一点即可） 【分析】 （1）落地缓冲阶段鞋底发生形变时，动能转化为弹性势能；离地蹬伸时鞋底恢 复原状的过程中，弹性势能转化为动能，据此分析； （2）由图示和几何知识，可求出每走一步重心升高的高度，利用 WGhmgh 求出每 走一步克服重力所做的功； 利用 W总100W 求出行走 100 步克服重力所做的功，再利用 P可求出他步行所消耗 的功率； （3）人体的很多器官活动时都需要
32、消耗能量。 第 18 页（共 20 页） 【解答】解： （1）由弹性势能的定义知步行时，落地缓冲阶段鞋底发生形变，离地蹬伸 时鞋底恢复原状，这一过程发生了弹性形变， 故这一过程是动能与弹性势能的相互转化。 （2）由几何知识可知，重心上升的高度： h60cm5cm0.05m， 人的重力： Gmg60kg10N/kg600N， 则每走一步克服重力做功为： W1Gh600N0.05m30J， 行走 100 步做的功 W100W110030J3000J， 则他步行所消耗的功率： P50W。 （3）人步行时消耗的能量，一部分用于保持体温的恒定；四肢的运动要消耗能量； 身体肌肉的收缩和拉伸要消耗能量；心脏
33、推动血液循环要消耗能量；人体向外散热要消 耗能量等。 答： （1）弹性势能； （2）他步行所消耗的功率是 50W； （3）保持体温的恒定需要消耗能量。 【点评】本题考查了功率的计算以及能量的转化与守恒问题，结合几何知识求出重心上 升的高度是本题的难点，学会从生活体验中理解物理知识和物理规律的应用。 10 （10 分）在学校创新比赛中，某同学设计了一个多档位电热水器。其工作电路图如图甲 所示，R1和 R2是两根电热丝；旋转开关如图乙所示，内有一块绝缘圆盘，圆盘的边缘共 有 10 个金属触点（触点编号与电路图对应，编号相同的触点用导线连接） 。可以绕中心 轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，可以
34、将相邻的触点连接。 当旋钮上的箭头指向图中位置 D，金属滑片将 1、2 两触点接通，同时另一端也将 3、4 两触点接通。旋钮上的箭头指向 A、B、C、D 不同位置时，可以实现四档依次递减或递 增的加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示： 温度档位 高温 中温 2 中温 1 低温 第 19 页（共 20 页） 加热功率/W 1100 660 440 264 （1） 旋钮上的箭头指向 D 位置时， 电热丝 R1和 R2的连接方式是 并联 （选填 “并联” 、 “串联”或“无法确定” ） （2）当旋钮上的箭头指向 A 位置时，加热功率为 264 W。 （3）电热丝 R2的阻值为多少？ （4）根据计
35、算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根 电热丝，按图甲连接。检查无误后，将电热器接入家庭电路，借助电能表和计时器测量 电热器在不同档位工作时消耗的实际电功率，结果发现每一档的实际功率均小于设计要 求，而电源电压为 220V 不变。产生这种偏差的原因是 电路中的导线有一定的电阻，会 分走一部分电压，电阻丝两端的实际电压低于 220V，所以由 PUI可知，实际功 率比理论值小 。 【分析】 （1）把电路元件首尾依次相连，组成串联电路；把电路元件并列连接起来，组 成并联电路； （2）当旋钮上的箭头指向 A 位置时，金属滑片将 2、4 两触点接通，R1与 R2串联，此 时电
36、路的总电阻最大，根据 PUI可知，电路的总功率最小，然后结合表格数据得 出加热功率； （3）当旋钮上的箭头指向 B 位置时，金属滑片将 1、2 两触点接通，电路为 R2的简单电 路，根据题意结合 A 位置的功率最小，由表格数据得出 B 位置电热水器的功率，根据 P UI求出电热丝 R2的阻值； （4）导线有一定的电阻，会分一部分电压，电阻丝两端的实际电压低于 220V，根据 P UI判断电功率变小的原因。 第 20 页（共 20 页） 【解答】解： （1）旋钮上的箭头指向 D 位置时，金属滑片将 1、2 两触点接通，同时另一端也将 3、4 两触点接通，则 R1与 R2并列连接即为并联。 （2）
37、当旋钮上的箭头指向 A 位置时，金属滑片将 2、4 两触点接通，R1与 R2首尾依次 相连即为串联，此时电路的总电阻最大， 由 PUI可知，电路的总功率最小，由表格数据可知，加热功率为 264W。 （3）当旋钮上的箭头指向 B 位置时，金属滑片将 1、2 两触点接通，电路为 R2的简单电 路， 因旋钮上的箭头指向 A、B、C、D 不同位置时，可以实现四档依次递减或递增的加热功 率，且 A 位置的功率最小， 所以，B 位置时电热水器处于中温档 1，功率 P1440W， 则 R2110。 （4） 电路中的导线有一定的电阻， 会分走一部分电压， 电阻丝两端的实际电压低于 220V， 所以由 PUI可知，实际功率比理论值小。 答： （1）并联； （2）264； （3）电热丝 R2的阻值为 110； （4） 电路中的导线有一定的电阻， 会分走一部分电压， 电阻丝两端的实际电压低于 220V， 所以由 PUI可知，实际功率比理论值小。 【点评】本题考查了电路连接方式的判断和电功率公式的应用等，正确的判断出旋钮处 于不同位置时电路的连接方式和对应的电功率是关键。
