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四、应用题
16. 如图所示的电路,请在图中○位置画上电流表或电压表,使闭合开关S后两灯均发光。
16. 如图所示的电路,请在图中○位置画上电流表或电压表,使闭合开关S后两灯均发光。
答案
16. 如答图所示
解析
【分析】要使闭合开关后两灯均发光，需依据电流表串联、电压表并联的使用规则判断电表类型：电流表相当于导线，必须串联在电路中；电压表相当于开路，必须并联在电路中。观察电路结构，左侧圆圈与L₂串联，需让电流通过L₂，因此该位置应填电流表；中间圆圈并联在电路的两个节点之间，需测量电压，因此该位置应填电压表，这样L₁和L₂形成并联电路，均有电流通过，正常发光。
【解析】根据电流表和电压表的使用规则：①电流表要串联在电路中，若并联会造成短路；②电压表要并联在电路中，若串联会使电路断路。本题中，左侧圆圈与L₂串联，若此处填电压表，L₂支路会断路，无法发光，故应填电流表；中间圆圈并联在电源两端，若此处填电流表，会造成电源短路，故应填电压表，此时电路为L₁与L₂并联，闭合开关后两灯均有电流通过，正常发光。
【答案】如答图所示
【知识点】电流表的使用、电压表的使用、并联电路
【点评】本题考查电流表和电压表的正确连接，核心是掌握电表的使用规则，结合电路通路要求分析，难度中等。
【难度系数】0.6
【解析】根据电流表和电压表的使用规则：①电流表要串联在电路中，若并联会造成短路；②电压表要并联在电路中，若串联会使电路断路。本题中，左侧圆圈与L₂串联，若此处填电压表，L₂支路会断路，无法发光，故应填电流表；中间圆圈并联在电源两端，若此处填电流表，会造成电源短路，故应填电压表，此时电路为L₁与L₂并联，闭合开关后两灯均有电流通过，正常发光。
【答案】如答图所示
【知识点】电流表的使用、电压表的使用、并联电路
【点评】本题考查电流表和电压表的正确连接，核心是掌握电表的使用规则，结合电路通路要求分析，难度中等。
【难度系数】0.6
17.在如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:①电压表测小灯泡两端电压;②闭合开关S,向右端移动滑动变阻器的滑片P,灯变亮。
答案
17. 如答图所示
解析
【分析】
要完成电路连接，需满足两个要求：①电压表测小灯泡电压，因此电压表要并联在小灯泡两端，且电流需从电压表正接线柱流入、负接线柱流出；②闭合开关后，滑片右移灯变亮，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，需选择右下接线柱与上方接线柱接入电路（使滑片右移时，接入的电阻丝长度变短）。据此确定需补充的两根导线：一根连接小灯泡右端与电压表正接线柱，另一根连接小灯泡右端与滑动变阻器右下接线柱。
【解析】
1. 连接电压表：将电压表的“3”接线柱与小灯泡的右端接线柱相连，此时电压表并联在小灯泡两端，电流从“3”接线柱流入、“-”接线柱流出，符合电压表使用规则，实现测小灯泡电压的要求。
2. 连接滑动变阻器：将小灯泡的右端接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相连，此时滑动变阻器串联入电路，接入的是滑片到右下接线柱的电阻丝；当滑片向右移动时，接入的电阻丝长度变短，电阻减小，电路电流增大，灯变亮，满足题目要求。
【答案】如答图所示
【知识点】电压表的使用、滑动变阻器的使用、电路的连接
【点评】本题考查电路的连接，需结合电压表的接线规则和滑动变阻器的工作原理，明确各元件的连接逻辑，属于基础电路连接题，需理清电路路径和元件的接线要求。
【难度系数】0.5
要完成电路连接，需满足两个要求：①电压表测小灯泡电压，因此电压表要并联在小灯泡两端，且电流需从电压表正接线柱流入、负接线柱流出；②闭合开关后，滑片右移灯变亮，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，需选择右下接线柱与上方接线柱接入电路（使滑片右移时，接入的电阻丝长度变短）。据此确定需补充的两根导线：一根连接小灯泡右端与电压表正接线柱，另一根连接小灯泡右端与滑动变阻器右下接线柱。
【解析】
1. 连接电压表：将电压表的“3”接线柱与小灯泡的右端接线柱相连，此时电压表并联在小灯泡两端，电流从“3”接线柱流入、“-”接线柱流出，符合电压表使用规则，实现测小灯泡电压的要求。
2. 连接滑动变阻器：将小灯泡的右端接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相连，此时滑动变阻器串联入电路，接入的是滑片到右下接线柱的电阻丝；当滑片向右移动时，接入的电阻丝长度变短，电阻减小，电路电流增大，灯变亮，满足题目要求。
【答案】如答图所示
【知识点】电压表的使用、滑动变阻器的使用、电路的连接
【点评】本题考查电路的连接，需结合电压表的接线规则和滑动变阻器的工作原理，明确各元件的连接逻辑，属于基础电路连接题，需理清电路路径和元件的接线要求。
【难度系数】0.5
18.阅读短文并回答下列问题。
隔热涂料
“隔热涂料”指近几年发展起来的一种反射热光型、工期短、见效快的功能性涂料。隔热涂料是集反射、辐射与空心微珠隔热于一体的新型降温涂料，采用添加中空玻璃或陶瓷微珠的隔热涂料能对太阳光中的可见光和红外线进行高反射，不让太阳光的热量在物体表面进行累积升温，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到外界去，降低物体的温度，即使在阴天和夜晚涂料也能辐射热量降低温度，在阳光强烈时，隔热涂料可以降低物体表面温度10~15 ℃，阴天和夜晚可以降温3 ℃以上或是降低到和大气温度一致。
(1)夏天泳池中的水会在阳光的作用下温度升高，内能
(2)将隔热涂料应用在建筑上时，可以通过反射光，避免因为太阳光照引起的
(3)隔热涂料不让太阳光的热量在物体表面累积升温，主要原因是涂料可以对太阳光中的红外线进行
隔热涂料
“隔热涂料”指近几年发展起来的一种反射热光型、工期短、见效快的功能性涂料。隔热涂料是集反射、辐射与空心微珠隔热于一体的新型降温涂料，采用添加中空玻璃或陶瓷微珠的隔热涂料能对太阳光中的可见光和红外线进行高反射，不让太阳光的热量在物体表面进行累积升温，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到外界去，降低物体的温度，即使在阴天和夜晚涂料也能辐射热量降低温度，在阳光强烈时，隔热涂料可以降低物体表面温度10~15 ℃，阴天和夜晚可以降温3 ℃以上或是降低到和大气温度一致。
(1)夏天泳池中的水会在阳光的作用下温度升高，内能
增大
（选填“增大”或“减小”）。在泳池周围，合理地利用隔热涂料，可以使水温降低2~5 ℃，这一温度范围与短文中有差异是因为水的比热容
较大。(2)将隔热涂料应用在建筑上时，可以通过反射光，避免因为太阳光照引起的
热传递
（选填“热传递”或“做功”），来降低室内的温度。(3)隔热涂料不让太阳光的热量在物体表面累积升温，主要原因是涂料可以对太阳光中的红外线进行
反射
，并且又能自动进行热量辐射
散热降温。答案
18. (1)增大 比热容 (2)热传递 (3)反射 辐射
解析
【分析】
本题结合隔热涂料的实际应用考查物理基础知识，解题思路如下：
1. 第(1)问：先明确内能与温度的关系，物体温度升高时内能增大；再结合水的比热容特性，水的比热容大，相同热量下温度变化小，因此水温降低范围与短文有差异是因为水的比热容大。
2. 第(2)问：判断改变内能的方式，太阳光照使建筑升温是能量的转移，属于热传递，而非做功（做功是能量转化）。
3. 第(3)问：直接从短文中提取关键信息，隔热涂料对红外线进行反射，还能自动辐射热量散热。
【解析】
(1) 内能的大小与温度有关，泳池水在阳光作用下温度升高，因此内能增大；水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收或放出相同热量时温度变化较小，所以利用隔热涂料使水温降低的范围与短文描述存在差异，原因是水的比热容较大。
(2) 太阳光照将热量传递给建筑，使建筑温度升高，这一过程是能量的转移，属于热传递，因此隔热涂料通过反射光避免热传递来降低室内温度。
(3) 根据短文内容，隔热涂料能对太阳光中的红外线进行高反射，阻止热量累积；同时能自动进行热量辐射，将物体表面热量辐射到外界，实现散热降温。
【答案】
18. (1)增大 比热容 (2)热传递 (3)反射 辐射
【知识点】
内能与温度的关系、比热容、热传递
【点评】
本题以生活中的隔热涂料为载体，将物理知识与实际应用结合，既考查了基础物理概念，又锻炼了学生提取短文信息的能力，整体难度适中，属于基础题。
【难度系数】
0.7
本题结合隔热涂料的实际应用考查物理基础知识，解题思路如下：
1. 第(1)问：先明确内能与温度的关系，物体温度升高时内能增大；再结合水的比热容特性，水的比热容大，相同热量下温度变化小，因此水温降低范围与短文有差异是因为水的比热容大。
2. 第(2)问：判断改变内能的方式，太阳光照使建筑升温是能量的转移，属于热传递，而非做功（做功是能量转化）。
3. 第(3)问：直接从短文中提取关键信息，隔热涂料对红外线进行反射，还能自动辐射热量散热。
【解析】
(1) 内能的大小与温度有关，泳池水在阳光作用下温度升高，因此内能增大；水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收或放出相同热量时温度变化较小，所以利用隔热涂料使水温降低的范围与短文描述存在差异，原因是水的比热容较大。
(2) 太阳光照将热量传递给建筑，使建筑温度升高，这一过程是能量的转移，属于热传递，因此隔热涂料通过反射光避免热传递来降低室内温度。
(3) 根据短文内容，隔热涂料能对太阳光中的红外线进行高反射，阻止热量累积；同时能自动进行热量辐射，将物体表面热量辐射到外界，实现散热降温。
【答案】
18. (1)增大 比热容 (2)热传递 (3)反射 辐射
【知识点】
内能与温度的关系、比热容、热传递
【点评】
本题以生活中的隔热涂料为载体，将物理知识与实际应用结合，既考查了基础物理概念，又锻炼了学生提取短文信息的能力，整体难度适中，属于基础题。
【难度系数】
0.7
19.氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。为保护环境，我国正逐步推广使用氢燃料新能源公交车。[$c_{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C}), q_{氢}=1.4×10^{8}\ \mathrm{J}/\mathrm{kg}$]
（1）质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若这些热量推动新能源车所做的有用功被质量为100 kg、温度为25 ℃的水吸收，可使水的温度升高到75 ℃，则新能源车热机的效率是多少？
（1）质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若这些热量推动新能源车所做的有用功被质量为100 kg、温度为25 ℃的水吸收，可使水的温度升高到75 ℃，则新能源车热机的效率是多少？
答案
19. 解:(1)已知消耗氢燃料的质量为$m=0.3\ \mathrm{kg}$,则氢燃料完全燃烧放出的热量:$Q_{\mathrm{放}}=mq_{\mathrm{氢}}=0.3\ \mathrm{kg} × 1.4 × 10^8\ \mathrm{J/kg}=4.2 × 10^7\ \mathrm{J}$;
(2)水吸收的热量:$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t=4.2 × 10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 100\ \mathrm{kg} × (75\ \mathrm{℃}-25\ \mathrm{℃})=2.1 × 10^7\ \mathrm{J}$,
则新能源车热机的效率:$\eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% =\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% =\frac{2.1 × 10^7\ \mathrm{J}}{4.2 × 10^7\ \mathrm{J}} × 100\% =50\%$。
答:(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是$4.2 × 10^7\ \mathrm{J}$;(2)新能源车热机的效率是50%。
(2)水吸收的热量:$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t=4.2 × 10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 100\ \mathrm{kg} × (75\ \mathrm{℃}-25\ \mathrm{℃})=2.1 × 10^7\ \mathrm{J}$,
则新能源车热机的效率:$\eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% =\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% =\frac{2.1 × 10^7\ \mathrm{J}}{4.2 × 10^7\ \mathrm{J}} × 100\% =50\%$。
答:(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是$4.2 × 10^7\ \mathrm{J}$;(2)新能源车热机的效率是50%。
解析
【分析】
本题分为两小问，第（1）问需计算氢燃料完全燃烧放出的热量，直接利用燃料完全燃烧放热公式即可求解；第（2）问求新能源车热机的效率，需先计算水吸收的热量（即热机的有用功），再利用效率公式计算，核心是明确有用功与总热量的对应关系。
【解析】
（1）已知氢燃料的质量$m=0.3\ \mathrm{kg}$，热值$q_{氢}=1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}$，根据燃料完全燃烧放热公式：
$Q_{\mathrm{放}}=mq_{\mathrm{氢}}=0.3\ \mathrm{kg} × 1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^7\ \mathrm{J}$；
（2）水的温度变化$\Delta t=75\ \mathrm{℃}-25\ \mathrm{℃}=50\ \mathrm{℃}$，根据吸热公式计算水吸收的热量（即热机的有用功）：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 100\ \mathrm{kg} × 50\ \mathrm{℃}=2.1×10^7\ \mathrm{J}$；
新能源车热机的效率为有用功与总热量的比值：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\%=\frac{2.1×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J}} × 100\%=50\%$。
【答案】
(1) 质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是$4.2×10^7\ \mathrm{J}$；(2) 新能源车热机的效率是50%。
【知识点】
燃料的热值、热量的计算、热机的效率
【点评】
本题是热学基础计算题，考查热值公式、吸热公式及热机效率公式的应用，题目条件清晰，公式直接套用即可，属于初中物理热学的常规题型，侧重基础公式的掌握与应用。
【难度系数】
0.6
本题分为两小问，第（1）问需计算氢燃料完全燃烧放出的热量，直接利用燃料完全燃烧放热公式即可求解；第（2）问求新能源车热机的效率，需先计算水吸收的热量（即热机的有用功），再利用效率公式计算，核心是明确有用功与总热量的对应关系。
【解析】
（1）已知氢燃料的质量$m=0.3\ \mathrm{kg}$，热值$q_{氢}=1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}$，根据燃料完全燃烧放热公式：
$Q_{\mathrm{放}}=mq_{\mathrm{氢}}=0.3\ \mathrm{kg} × 1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^7\ \mathrm{J}$；
（2）水的温度变化$\Delta t=75\ \mathrm{℃}-25\ \mathrm{℃}=50\ \mathrm{℃}$，根据吸热公式计算水吸收的热量（即热机的有用功）：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 100\ \mathrm{kg} × 50\ \mathrm{℃}=2.1×10^7\ \mathrm{J}$；
新能源车热机的效率为有用功与总热量的比值：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\%=\frac{2.1×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J}} × 100\%=50\%$。
【答案】
(1) 质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是$4.2×10^7\ \mathrm{J}$；(2) 新能源车热机的效率是50%。
【知识点】
燃料的热值、热量的计算、热机的效率
【点评】
本题是热学基础计算题，考查热值公式、吸热公式及热机效率公式的应用，题目条件清晰，公式直接套用即可，属于初中物理热学的常规题型，侧重基础公式的掌握与应用。
【难度系数】
0.6
