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12. 为了比较$A$、$B$两种液体的吸热能力,小亮用完全相同的加热装置对质量分别为$100g和300g的A$、$B$两种液体进行加热,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图7所示。分析图像信息可知( )。
A.$A$、$B两种液体在0～8min内吸收的热量之比为2:1$
B.$A$、$B两种液体的比热容之比为2:3$
C.$A液体的吸热能力比B$液体的吸热能力强
D.$B液体比A$液体更适合用作发动机的冷却液
A.$A$、$B两种液体在0～8min内吸收的热量之比为2:1$
B.$A$、$B两种液体的比热容之比为2:3$
C.$A液体的吸热能力比B$液体的吸热能力强
D.$B液体比A$液体更适合用作发动机的冷却液
答案
C
解析
【解析】
本题可结合控制变量法和吸热公式$Q = cm\Delta t$分析各选项：
1. 分析选项A：相同加热装置在相同时间内放出的热量相同，因此0～8min内A、B两种液体吸收的热量之比为$1:1$，A错误；
2. 分析选项B：由图像可知，当A、B升高相同温度时，A的加热时间为8min，B的加热时间为4min，即吸收热量之比$Q_A:Q_B = 2:1$；已知$m_A:m_B = 100g:300g = 1:3$，根据$c = \frac{Q}{m\Delta t}$，可得比热容之比$c_A:c_B = \frac{Q_A}{m_A\Delta t}:\frac{Q_B}{m_B\Delta t} = \frac{Q_A}{Q_B} × \frac{m_B}{m_A} = \frac{2}{1} × \frac{3}{1} = 6:1$，B错误；
3. 分析选项C：比热容反映物质的吸热能力，比热容越大，吸热能力越强。由上述计算可知$c_A ＞ c_B$，故A液体的吸热能力比B液体强，C正确；
4. 分析选项D：发动机冷却液需要比热容大的液体，A的比热容更大，更适合用作冷却液，D错误。
【答案】
C
【知识点】
比热容的概念、吸热公式$Q=cm\Delta t$、比较物质吸热能力的方法
【点评】
本题考查比热容的相关知识，解题关键是理解相同加热装置下，物质吸收的热量与加热时间成正比，需结合控制变量法分析各物理量的关系。
【难度系数】
0.6
本题可结合控制变量法和吸热公式$Q = cm\Delta t$分析各选项：
1. 分析选项A：相同加热装置在相同时间内放出的热量相同，因此0～8min内A、B两种液体吸收的热量之比为$1:1$，A错误；
2. 分析选项B：由图像可知，当A、B升高相同温度时，A的加热时间为8min，B的加热时间为4min，即吸收热量之比$Q_A:Q_B = 2:1$；已知$m_A:m_B = 100g:300g = 1:3$，根据$c = \frac{Q}{m\Delta t}$，可得比热容之比$c_A:c_B = \frac{Q_A}{m_A\Delta t}:\frac{Q_B}{m_B\Delta t} = \frac{Q_A}{Q_B} × \frac{m_B}{m_A} = \frac{2}{1} × \frac{3}{1} = 6:1$，B错误；
3. 分析选项C：比热容反映物质的吸热能力，比热容越大，吸热能力越强。由上述计算可知$c_A ＞ c_B$，故A液体的吸热能力比B液体强，C正确；
4. 分析选项D：发动机冷却液需要比热容大的液体，A的比热容更大，更适合用作冷却液，D错误。
【答案】
C
【知识点】
比热容的概念、吸热公式$Q=cm\Delta t$、比较物质吸热能力的方法
【点评】
本题考查比热容的相关知识，解题关键是理解相同加热装置下，物质吸收的热量与加热时间成正比，需结合控制变量法分析各物理量的关系。
【难度系数】
0.6
13. 如图8所示,电阻$R_{1}$标有“$10Ω\ 1A$”,$R_{2}$标有“$5Ω\ 1.2A$”,电流表$A_{1}$、$A_{2}的量程均为0～3A$,电压表的量程为$0～15V$。在$a$、$b$之间接入电压可调的电源,闭合开关$S$,为保证$R_{1}$、$R_{2}$均不损坏,则允许的电源电压和通过电流表$A_{1}$的电流分别不得超过( )。
A.$16V$,$1A$
B.$10V$,$2.2A$
C.$6V$,$1.8A$
D.$6V$,$2.2A$
A.$16V$,$1A$
B.$10V$,$2.2A$
C.$6V$,$1.8A$
D.$6V$,$2.2A$
答案
C
解析
【解析】
由题意可知，$R_1$与$R_2$并联，电压表测电源电压，电流表$A_2$测$R_2$支路电流，电流表$A_1$测干路电流。
1. 计算两电阻允许的最大电压：
$R_1$允许的最大电压：$U_{1\mathrm{max}}=I_{1\mathrm{max}}R_1=1A×10Ω=10V$
$R_2$允许的最大电压：$U_{2\mathrm{max}}=I_{2\mathrm{max}}R_2=1.2A×5Ω=6V$
2. 并联电路各支路电压相等，为保证电阻不损坏，电源最大电压$U_{\mathrm{max}}=U_{2\mathrm{max}}=6V$（取两者较小值）。
3. 计算电源电压为6V时的支路电流：
通过$R_1$的电流：$I_1=\frac{U_{\mathrm{max}}}{R_1}=\frac{6V}{10Ω}=0.6A$
通过$R_2$的电流为其允许的最大值$I_2=1.2A$
4. 干路最大电流（$A_1$的最大电流）：$I_{\mathrm{max}}=I_1+I_2=0.6A+1.2A=1.8A$
综上，允许的电源电压不得超过6V，通过电流表$A_1$的电流不得超过1.8A。
【答案】
C
【知识点】
并联电路电压规律；并联电路电流规律；欧姆定律的应用
【点评】
本题考查并联电路特点与欧姆定律的综合应用，核心是明确为保证元件安全，电源电压需取各电阻允许的最大电压中的较小值，再结合并联电路电流规律计算干路电流。
【难度系数】
0.6
由题意可知，$R_1$与$R_2$并联，电压表测电源电压，电流表$A_2$测$R_2$支路电流，电流表$A_1$测干路电流。
1. 计算两电阻允许的最大电压：
$R_1$允许的最大电压：$U_{1\mathrm{max}}=I_{1\mathrm{max}}R_1=1A×10Ω=10V$
$R_2$允许的最大电压：$U_{2\mathrm{max}}=I_{2\mathrm{max}}R_2=1.2A×5Ω=6V$
2. 并联电路各支路电压相等，为保证电阻不损坏，电源最大电压$U_{\mathrm{max}}=U_{2\mathrm{max}}=6V$（取两者较小值）。
3. 计算电源电压为6V时的支路电流：
通过$R_1$的电流：$I_1=\frac{U_{\mathrm{max}}}{R_1}=\frac{6V}{10Ω}=0.6A$
通过$R_2$的电流为其允许的最大值$I_2=1.2A$
4. 干路最大电流（$A_1$的最大电流）：$I_{\mathrm{max}}=I_1+I_2=0.6A+1.2A=1.8A$
综上，允许的电源电压不得超过6V，通过电流表$A_1$的电流不得超过1.8A。
【答案】
C
【知识点】
并联电路电压规律；并联电路电流规律；欧姆定律的应用
【点评】
本题考查并联电路特点与欧姆定律的综合应用，核心是明确为保证元件安全，电源电压需取各电阻允许的最大电压中的较小值，再结合并联电路电流规律计算干路电流。
【难度系数】
0.6
14. 小明设计的一个温度计如图9所示,瓶中是气体,瓶塞不漏气,弯管水平部分有一小段液柱。这个温度计是根据气体________的规律制成的。将温度计放在室内,当周围温度降低时,液柱将向________(选填“左”或“右”)移动。
答案
热胀冷缩
左
左
解析
【解析】
该温度计是根据气体热胀冷缩的规律制成的。当周围温度降低时，瓶内气体遇冷收缩，压强减小，外界大气压大于瓶内气体压强，会将液柱向左推动。
【答案】
热胀冷缩；左
【知识点】
气体热胀冷缩、大气压应用
【点评】
本题考查气体热胀冷缩规律的实际应用，结合大气压作用分析液柱移动方向，属于基础概念应用题，可加深对气体温度计工作原理的理解。
【难度系数】
0.8
该温度计是根据气体热胀冷缩的规律制成的。当周围温度降低时，瓶内气体遇冷收缩，压强减小，外界大气压大于瓶内气体压强，会将液柱向左推动。
【答案】
热胀冷缩；左
【知识点】
气体热胀冷缩、大气压应用
【点评】
本题考查气体热胀冷缩规律的实际应用，结合大气压作用分析液柱移动方向，属于基础概念应用题，可加深对气体温度计工作原理的理解。
【难度系数】
0.8
15. 图10为旋翼式无人机,它有$4$个旋翼,可通过无线电进行操控,在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的应用前景。若$1个旋翼的电动机额定功率为30W$,额定电压为$15V$,电动机线圈的电阻为$2Ω$,则$1个旋翼的电动机正常工作1min$,线圈产生的热量为________$J$,该电动机的效率为________。
答案
480
73.3%
解析
【解析】
1. 计算电动机正常工作的电流：
由$P=UI$得，电动机正常工作时的电流$I=\frac{P}{U}=\frac{30W}{15V}=2A$。
2. 计算线圈产生的热量：
根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，$t=1min=60s$，代入数据得：
$Q=(2A)^2×2Ω×60s=480J$。
3. 计算电动机的效率：
电动机正常工作1min消耗的总电能$W_{总}=Pt=30W×60s=1800J$，
电动机做的有用功$W_{有}=W_{总}-Q=1800J-480J=1320J$，
则电动机的效率$η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1320J}{1800J}×100\%≈73.3\%$。
【答案】
480；73.3%
【知识点】
焦耳定律应用、电动机效率计算、电功率公式应用
【点评】
本题考查非纯电阻电路的电功与电热计算，需明确电动机工作时电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，要区分总功与电热的计算方法，是电学综合常考题型。
【难度系数】
0.4
1. 计算电动机正常工作的电流：
由$P=UI$得，电动机正常工作时的电流$I=\frac{P}{U}=\frac{30W}{15V}=2A$。
2. 计算线圈产生的热量：
根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，$t=1min=60s$，代入数据得：
$Q=(2A)^2×2Ω×60s=480J$。
3. 计算电动机的效率：
电动机正常工作1min消耗的总电能$W_{总}=Pt=30W×60s=1800J$，
电动机做的有用功$W_{有}=W_{总}-Q=1800J-480J=1320J$，
则电动机的效率$η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1320J}{1800J}×100\%≈73.3\%$。
【答案】
480；73.3%
【知识点】
焦耳定律应用、电动机效率计算、电功率公式应用
【点评】
本题考查非纯电阻电路的电功与电热计算，需明确电动机工作时电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，要区分总功与电热的计算方法，是电学综合常考题型。
【难度系数】
0.4
