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19. 如图 9 所示,电源电压保持不变,灯泡 L 的规格为“6 V 1.2 W”,滑动变阻器$ R_2 $的规格为“30 Ω 1 A”,电压表的量程为 0～3 V,电流表的量程为 0～0.6 A。闭合开关$ S_1、$$S_2,$滑片 P 移至 a 端,电流表的示数为 0.6 A,灯泡 L 正常发光,则定值电阻$ R_1 $为________Ω。只闭合开关$ S_1,$在保证电路安全的情况下,整个电路的总功率变化范围是________W。
答案
15
1.2~2.4
1.2~2.4
解析
【解析】
1. 求定值电阻$R_1$：
闭合开关$S_1、S_2$，滑片$P$移至$a$端时，$R_2$被短路，灯泡$L$与$R_1$并联，灯泡正常发光，故电源电压$U=U_L=6V$。
由$P=UI$得灯泡正常发光的电流：$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{1.2W}{6V}=0.2A$。
根据并联电路电流规律，通过$R_1$的电流：$I_1=I-I_L=0.6A-0.2A=0.2A$。
由$I=\frac{U}{R}$得：$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{6V}{0.2A}=15Ω$。
2. 求只闭合$S_1$时电路总功率的变化范围：
只闭合$S_1$时，$R_1$与$R_2$串联，电压表测$R_2$两端电压。
总功率最大值：当$R_2$接入阻值为0时，电路电流$I_{max}=\frac{U}{R_1}=\frac{6V}{15Ω}=0.4A$（符合各元件安全要求），总功率$P_{max}=UI_{max}=6V×0.4A=2.4W$。
总功率最小值：当电压表示数最大为3V时，$R_1$两端电压$U_1=U-U_{2max}=6V-3V=3V$，电路电流$I_{min}=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3V}{15Ω}=0.2A$，总功率$P_{min}=UI_{min}=6V×0.2A=1.2W$。
因此整个电路的总功率变化范围是$1.2∼2.4W$。
【答案】
15；1.2~2.4
【知识点】
并联电路电流规律；欧姆定律；电功率计算
【点评】
本题考查串并联电路特点、欧姆定律及电功率公式的综合应用，需准确分析电路连接方式，结合元件安全条件确定电流极值。
【难度系数】
0.6
1. 求定值电阻$R_1$：
闭合开关$S_1、S_2$，滑片$P$移至$a$端时，$R_2$被短路，灯泡$L$与$R_1$并联，灯泡正常发光，故电源电压$U=U_L=6V$。
由$P=UI$得灯泡正常发光的电流：$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{1.2W}{6V}=0.2A$。
根据并联电路电流规律，通过$R_1$的电流：$I_1=I-I_L=0.6A-0.2A=0.2A$。
由$I=\frac{U}{R}$得：$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{6V}{0.2A}=15Ω$。
2. 求只闭合$S_1$时电路总功率的变化范围：
只闭合$S_1$时，$R_1$与$R_2$串联，电压表测$R_2$两端电压。
总功率最大值：当$R_2$接入阻值为0时，电路电流$I_{max}=\frac{U}{R_1}=\frac{6V}{15Ω}=0.4A$（符合各元件安全要求），总功率$P_{max}=UI_{max}=6V×0.4A=2.4W$。
总功率最小值：当电压表示数最大为3V时，$R_1$两端电压$U_1=U-U_{2max}=6V-3V=3V$，电路电流$I_{min}=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3V}{15Ω}=0.2A$，总功率$P_{min}=UI_{min}=6V×0.2A=1.2W$。
因此整个电路的总功率变化范围是$1.2∼2.4W$。
【答案】
15；1.2~2.4
【知识点】
并联电路电流规律；欧姆定律；电功率计算
【点评】
本题考查串并联电路特点、欧姆定律及电功率公式的综合应用，需准确分析电路连接方式，结合元件安全条件确定电流极值。
【难度系数】
0.6
20. 2023 年 10 月 31 日 8 时 11 分,神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱穿过大气层时,舱壁最高温度达 2000℃,这是通过________的方式改变了舱壁的内能；而舱壁表面覆有一层厚厚的隔热材料,是为了防止因________造成的舱内内能增加、温度升高。
答案
做功
热传递
热传递
解析
【解析】
返回舱穿过大气层时，舱壁与空气摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，使舱壁温度升高；舱壁表面的隔热材料可阻断热量传递，防止因热传递造成舱内内能增加、温度升高。
【答案】
做功；热传递
【知识点】
改变内能的方式
【点评】
本题考查改变物体内能两种方式的实际应用，需结合场景区分做功和热传递的不同特点。
【难度系数】
0.8
返回舱穿过大气层时，舱壁与空气摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，使舱壁温度升高；舱壁表面的隔热材料可阻断热量传递，防止因热传递造成舱内内能增加、温度升高。
【答案】
做功；热传递
【知识点】
改变内能的方式
【点评】
本题考查改变物体内能两种方式的实际应用，需结合场景区分做功和热传递的不同特点。
【难度系数】
0.8
21. 图 10 是分别测量定值电阻 R 和小灯泡 L 两端电压和通过电流得到的电压和电流的关系图像。由图可知,定值电阻 R 的阻值为________Ω；小灯泡 L 的阻值会随其两端电压的升高而________(选填“变大”“变小”或“不变”),当其两端电压为 2 V 时,阻值为________Ω。
答案
5
变大
4
变大
4
解析
【解析】
1. 计算定值电阻R的阻值：由图像可知，当定值电阻R两端电压为3V时，通过的电流为0.6A，根据欧姆定律 $ R = \frac{U}{I} $，可得 $ R = \frac{3\,\mathrm{V}}{0.6\,\mathrm{A}} = 5\,\Omega $。
2. 分析小灯泡L的阻值变化：小灯泡的U-I图像为曲线，电压升高时，$ \frac{U}{I} $ 的值逐渐增大，根据 $ R = \frac{U}{I} $ 可知，小灯泡L的阻值随其两端电压的升高而变大。
3. 计算电压为2V时小灯泡L的阻值：当小灯泡两端电压为2V时，由图像可知对应的电流为0.5A，根据 $ R = \frac{U}{I} $，可得 $ R_L = \frac{2\,\mathrm{V}}{0.5\,\mathrm{A}} = 4\,\Omega $。
【答案】
5；变大；4
【知识点】
欧姆定律；灯泡电阻的特性
【点评】
本题通过U-I图像考查欧姆定律的应用，需从图像中提取有效数据计算电阻，理解小灯泡电阻随电压（温度）变化的规律，注重对图像分析能力的考查。
【难度系数】
0.7
1. 计算定值电阻R的阻值：由图像可知，当定值电阻R两端电压为3V时，通过的电流为0.6A，根据欧姆定律 $ R = \frac{U}{I} $，可得 $ R = \frac{3\,\mathrm{V}}{0.6\,\mathrm{A}} = 5\,\Omega $。
2. 分析小灯泡L的阻值变化：小灯泡的U-I图像为曲线，电压升高时，$ \frac{U}{I} $ 的值逐渐增大，根据 $ R = \frac{U}{I} $ 可知，小灯泡L的阻值随其两端电压的升高而变大。
3. 计算电压为2V时小灯泡L的阻值：当小灯泡两端电压为2V时，由图像可知对应的电流为0.5A，根据 $ R = \frac{U}{I} $，可得 $ R_L = \frac{2\,\mathrm{V}}{0.5\,\mathrm{A}} = 4\,\Omega $。
【答案】
5；变大；4
【知识点】
欧姆定律；灯泡电阻的特性
【点评】
本题通过U-I图像考查欧姆定律的应用，需从图像中提取有效数据计算电阻，理解小灯泡电阻随电压（温度）变化的规律，注重对图像分析能力的考查。
【难度系数】
0.7
22. 为什么用水作为热水袋的热传递介质？
答案
水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度时，水放出的热量更多，能长时间保持温暖。将它作为热水袋的热传递介质，效果会更好。
解析
【解析】
水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度时，水放出的热量更多，能长时间保持温暖，因此将它作为热水袋的热传递介质，取暖效果更好。
【答案】
因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度时，水放出的热量更多，能长时间保持温暖，作为热水袋的热传递介质效果更好。
【知识点】
比热容的应用
【点评】
本题考查比热容的实际应用，结合生活中热水袋的场景，侧重对物理知识与生活实际关联的理解，有助于提升运用物理知识解释生活现象的能力。
【难度系数】
0.8
水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度时，水放出的热量更多，能长时间保持温暖，因此将它作为热水袋的热传递介质，取暖效果更好。
【答案】
因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度时，水放出的热量更多，能长时间保持温暖，作为热水袋的热传递介质效果更好。
【知识点】
比热容的应用
【点评】
本题考查比热容的实际应用，结合生活中热水袋的场景，侧重对物理知识与生活实际关联的理解，有助于提升运用物理知识解释生活现象的能力。
【难度系数】
0.8
23. 图 11(a)是探究海波熔化时温度的变化规律的装置。
(1)按自下而上的顺序安装装置,既便于调整陶土网的高度,又确保能用________进行加热,提高效率。
(2)取适量的海波装入试管,将试管放在盛水的烧杯内加热并搅拌海波,其好处是使海波________。
(3)每隔 1 min 记录海波的温度,并将数据在图 11(b)中进行描点,请根据描点在图中作出海波熔化时温度随时间变化的图像。
(4)分析图像可得海波熔化时的温度特点：______。
(1)按自下而上的顺序安装装置,既便于调整陶土网的高度,又确保能用________进行加热,提高效率。
(2)取适量的海波装入试管,将试管放在盛水的烧杯内加热并搅拌海波,其好处是使海波________。
(3)每隔 1 min 记录海波的温度,并将数据在图 11(b)中进行描点,请根据描点在图中作出海波熔化时温度随时间变化的图像。
(4)分析图像可得海波熔化时的温度特点：______。
答案
酒精灯外焰
受热均匀
不断吸热，温度保持不变
解析
【解析】
1. 实验装置按自下而上顺序安装，可利用酒精灯外焰加热，提升加热效率；
2. 采用水浴法并搅拌海波，能使海波受热均匀，确保实验数据准确；
3. 根据图(b)中的描点，用平滑曲线依次连接各点，即可得到温度随时间变化的图像；
4. 分析图像可知，海波在熔化过程中持续吸热，温度保持不变，体现晶体熔化的特征。
【答案】
(1) 酒精灯外焰
(2) 受热均匀
(3) 如图所示
(4) 不断吸热，温度保持不变
【知识点】
晶体熔化规律、水浴加热法、实验装置安装
【点评】
本题是探究晶体熔化的经典实验题，涵盖实验装置搭建、实验操作优点、图像绘制与数据分析，侧重考查实验操作能力和对晶体熔化特点的理解，是热学实验常考题型。
【难度系数】
0.8
1. 实验装置按自下而上顺序安装，可利用酒精灯外焰加热，提升加热效率；
2. 采用水浴法并搅拌海波，能使海波受热均匀，确保实验数据准确；
3. 根据图(b)中的描点，用平滑曲线依次连接各点，即可得到温度随时间变化的图像；
4. 分析图像可知，海波在熔化过程中持续吸热，温度保持不变，体现晶体熔化的特征。
【答案】
(1) 酒精灯外焰
(2) 受热均匀
(3) 如图所示
(4) 不断吸热，温度保持不变
【知识点】
晶体熔化规律、水浴加热法、实验装置安装
【点评】
本题是探究晶体熔化的经典实验题，涵盖实验装置搭建、实验操作优点、图像绘制与数据分析，侧重考查实验操作能力和对晶体熔化特点的理解，是热学实验常考题型。
【难度系数】
0.8
