四川省成都市成华区2021-2022学年九年级下学期诊断性考试物理试题
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这是一份四川省成都市成华区2021-2022学年九年级下学期诊断性考试物理试题,共38页。试卷主要包含了单选题,填空题,作图与计算题,实验与探究题等内容,欢迎下载使用。
九年级下学期诊断性考试物理试题
一、单选题(每小题2分,共26分)
1.(2分)如图所示是某款华为手机正在充电,充电器为手机充电时的输出电压约为( )
A.220V B.110V C.380V D.5V
2.(2分)华为5G黑科技凭借着它的高传输速率、低时延、多终端、广连接数等各项优势越来越深人我们的生活,5G支持下的超高清。远距离视频传输信息是利用了( )
A.红外线 B.电磁波 C.超声波 D.次声波
3.(2分)小林早餐喜欢给自己煮上一碗热气腾腾的饺子,下列分析正确的是( )
A.煮饺子的过程中能闻到香味,表明扩散只在温度高时发生
B.煮饺子的过程中,主要是通过做功的方式改变饺子的内能
C.饺子入锅后温度升高,内能增加
D.饺子出锅后没有相互粘到一起,表明分子之间有斥力
4.(2分)“爱成都,迎大运”大运会的到来让成都青少年积极的参与到体育锻炼中。以下运动场景中,说法正确的是( )
A.掷实心球﹣﹣用力掷球,球飞出去,说明力可以改变物体的形状
B.练习游泳﹣﹣手用力向后划水的过程中,使人向前的力的施力物体是人的手
C.托垫排球﹣﹣竖直上升到最高点的球,若所有外力消失,球将静止
D.引体向上﹣﹣人握住单杠静止时,人的重力与手对杠杆的拉力是一对平衡力
5.(2分)校园音乐中小明同学用小提琴演奏中国名曲梁祝,下列说法正确的是( )
A.演奏前,调节小提琴的琴弦松紧可改变声音的响度
B.演奏时,用力拉小提琴的同一琴弦可提高声音的音调
C.小提琴演奏结束,声音会立刻消失
D.小提琴演奏的乐曲通过空气传入听众的耳朵
6.(2分)20年1月4日新一代“人造太阳”装置一中国环流器二号M装置,在成都建成并实现首次放电。这意味着我国在可控核技术领域走向了世界前列。关于原子核和核能,下列叙述正确的是( )
A.现有核电站利用核裂变释放的能量来发电
B.太阳能来自太阳内部物质的核裂变反应
C.原子核由中子和电子组成
D.原子由原子核和质子组成
7.(2分)以下测量方案中,说法最合理的是( )
A.测量时,选择分度值越小的测量工具越好
B.测豌豆体积:直接把豌豆倒入量筒测其体积
C.测葡萄密度:应该先用水和量筒测其体积,再用天平测其质量
D.测盐水密度:用天平分别测倒入量筒前后烧杯和盐水的总质量,用量筒测倒入的盐水体积
8.(2分)下列关于质量的说法,正确的是( )
A.一块冰熔化成水后,质量变小
B.将一铁块加热后压扁,质量不变
C.矿石从月球带回地球,质量变大
D.5kg棉花质量与5kg木头质量并不相等
9.(2分)下列选项中符合安全用电要求的是( )
A.电能表测量的是家用电器的总功率
B.空气开关自动断开,一定是某处出现了短路
C.要及时更换家庭电路中绝缘皮老化、破损的导线
D.把用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用
10.(2分)下列实验中,能证明大气压强存在的是( )
A.将加有砝码的小桌放在海绵上,小桌腿陷入海绵中
B.将硬纸片盖在装满水的试管口,倒置后水不会流出
C.两个手的食指抵住铅笔两端,右手食指感觉更疼
D.将压强计的探头放入水中,U形管两边的液面出现高度差
11.(2分)如图所示2022年北京冬奥会会微:它以汉字冬为灵感来源,运用中国书法的艺术形态展现出滑冰、滑雪运动员的英姿。以下比赛项目中,说法正确的是( )
A.滑雪运动员从坡顶加速下滑的过程中重力势能越来越小
B.自由滑雪室中技巧运动员在空中下落的过程中机械能逐渐增大
C.速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中机械能不变
D.越野滑雪运动员在斜坡雪面上匀速向下滑行的过程中机械能增加
12.(2分)如图所示,体温安检门是一种集人体温度检测和金属探测为一体的安全检测门,门头装有高精度的体温检测探头,能够测量人体额头的温度,门中建立有电磁场,能够探测人体是否携带金属物品。当人体温度过高(S1闭合)或人身上携带金属物品(S2闭合)时,报警指示灯就会亮起且电铃发出报警声。下面的简化电路图符合要求的是( )
A. B.
C. D.
13.(2分)如图所示,北京冬奥会火了送餐机器人,机器人接到指令后,内部的电动机会驱动其底部轮子将美食送到指定运动员的房间。制作电动机依据的是下列四幅图中的( )
A.
B.
C.
D.
二、填空题(每空2分,共28分)
14.(4分)中国选手谷爱凌在北京东奥女子滑雪项目中荣获两金一银的好成绩。如图所示,在自由式滑雪女子U形场地技巧赛中,谷爱凌飞离U形池后仍能向上运动是由于她具有 。落地后,她向后撑雪仗能向前运动说明力的作用是 。
15.(4分)每位学子都承载着家庭的希望,“鲤鱼跃龙门”寄托着人们祈盼飞跃的美好愿望。当鲤鱼离开水面向上跃起的过程中,它在水中所成的像是 (选填“实像”或“虚像”),像到水面的距离 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
16.(4分)如图所示,小明将气球套在盛有适量干冰(固态二氧化碳)的试管口上,很快看到干冰变小,而气球膨胀,且管内无液体产生,此时发生的物态变化是干冰 (填物态变化名称),发生此物态变化需要 热量。
17.(4分)酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩,为了方便操作,设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩,如图所示。装置通电后,电磁铁上端为 (选填“N”或“S”)极,若仍然提不起密封罩,则应将滑动变阻器滑片向 (选填“左”或“右”)滑动。
18.(4分)如图所示,“歼31”是我国自主研发具有隐形功能的一种四代战机。飞行时,以 (选填“地面”或“飞机”)为参照物,飞行员是静止的;飞机能够升空,是因为机翼上方的空气流速比下方的 (选填“快”或“慢”),从而产生了较大的升力。
19.(4分)如图所示,电源电压不变,开关S闭合后,把滑片P向右移动,则滑动变阻器接入电路的阻值将 ,电压表示数将 (两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
20.(4分)如图所示,甲是某款家用的即热式电热水龙头,乙是它的电路原理图,R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点,实现冷水、温水、热水挡的切换。当开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是 (选填“冷水、“温水”或“热水”),该水龙头在热水挡正常工作5分钟产生的热量是 J。
三、作图与计算题(共17分。计算题在解答时应写出公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分)
21.(2分)“珍爱生命,注意安全”是我们应具备的安全意识。由于光的折射,池水看起来比实际的浅,夏季要特别注意防范溺水事故。用A、A'分别表示池底和看到的“池底”,请在图中画出人眼看到的池底的光路图。
22.(2分)如图所示为匀速打开垃圾桶盖时的简化图。若动力作用在A点上,O点为支点,B点为桶盖重心位置。请画出:桶盖的受到重力G的示意图;作用在A点的最小动力F的示意图。
23.(6分)扫地机器人是智能家用电器的一种,正逐渐进入我们的生活。如图甲所示的扫地机器人,质量为3kg,与水平地面接触面积为100cm2,它在水平地面上运动时。所受推力与速度的关系如图乙所示。(g取10N/kg)
(1)该扫地机器人工作时,将电能主要转化为 能。
(2)该扫地机器人对水平地面的压强是多大?
(3)该扫地机器人所提供的水平推力为150N时,扫地机器人在水平地面上沿直线匀速运动30s,水平推力做了多少功?
(4)该扫地机器人在水平地面上以0.6m/s的速度做匀速进线运动时,水平推力的功率是多大?
24.(7分)如图所示,电源电压恒为5V,灯泡L上标有“4V,1.6W”字样,滑动变阻器R2上标有“10Ω 1A”字样,定值电阻R1的阻值为5Ω,电流表量程为0~0.6A。电压表量程为0~3V.不计温度对灯丝电阻的影响,求:
(1)当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,通电2min电流通过R1产生的热量为多少;
(2)当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器R2的取值范围。
四、实验与探究题(共14分)
25.(6分)有三组同学用如图所示电路图“探究串联电路电压的特点”:
(1)小张组测量上的电压时,刚接好最后一根导线,两个小灯泡就亮了,小张组操作中存在的错误是 。
(2)小李组测A、B两端电压时,闭合开关S,两灯泡都不亮,且电压表示数为零,若只有L1或L2中的一处发生故障,则故障应该是 。
(3)小青组完成实验后,还指出实验电路可以改进,她们将其中一个灯泡换成定值电阻,另一个换成滑动变阻器,你认为可行吗? 。
26.(8分)在“用弹簧测力计测量水平运动的物体所受的滑动摩擦力”的实验中:
(1)小张同学在测量前观察弹簧测力计,发现指针指在如图甲所示的位置,他应先 后再测量。
(2)根据 原理,应让弹簧测力计沿水平方向拉着物块做 运动,此时木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(3)在交流环节,小杨提出上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定。他改进的实验装置如图丙所示,关于该改进实验下列说法正确的是 。
A.若沿水平方向加速拉动长木板,将会使测得的摩擦力偏小
B.若沿水平方向加速拉动长木板,将会使测得的摩擦力偏大
C.在拉动木板的过程中,弹簧测力计示数仍不稳定,可能是木板表面粗糙不均匀
D.在拉动木板的过程中,弹簧测力计示数仍不稳定,可能是拉力F大小不恒定
一、选择题(每小题2分,共10分。有的小题只有--个选项符合题目要求;有的小题有二个选项符合题目要求,全部选对得2分,选对但不全得1分,有选错的得0分)
27.(2分)下列有关能源的说法正确的是( )
A.核能是可再生能源
B.风能、水能、太阳能都是清洁能源
C.因为能量是守恒的,所以不必节约能源
D.化石能源只要合理利用就不会产生污染
(多选)28.(2分)成都正在建设全域旅游公园城市。下列四个成都的美景图片,其中涉及到的光学知识说法正确的是( )
A.雨过天晴成都天空出现彩虹,是属于光的色散现象
B.九眼桥的倒影,是由于光的直线传播形成的
C.东安湖体育公园的火炬塔发出的五颜六色的光是由红、黄、蓝三种色光混合而成
D.成都工业学院“九州湖”出现鱼吃荷花的奇景,水中的鱼能看见荷花是因为光的反射
29.(2分)如图所示,规格相同的甲、乙两容器中分别装有4kg和3kg的纯净水,用规格不同的电加热器加热,不计热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两杯中的水升高相同温度吸收的热量相同
B.加热相同的时间,乙杯中的水升高温度比甲杯高
C.甲、乙两杯中的电加热器的功率之比为2:1
D.甲杯中的水加热2min与乙杯中的水加热3min吸收热量相同
(多选)30.(2分)用如图甲所示的滑轮组提升重200N的物体,已知拉力F为80N,不计绳重和摩擦,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.反映绳子自由端运动的图线是B
B.动滑轮的重力为60N
C.3s内对物体做的有用功为300J
D.该滑轮组的机械效率约为83.3%
(多选)31.(2分)如图所示,电源电压恒为4V,灯泡L标有“4V 2W”字样(假设灯丝电阻不变),当S1、S2都闭合,且滑动变阻器R2的滑片刚好在中点时,电流表示数为0.9A,此时灯泡的功率为P1,当S1、S2都断开时,灯泡实际消耗的功率为P2,且P2:P1=1:4,则下列计算正确的是( )
A.电阻R1的阻值为6Ω
B.电阻R2的最大阻值为20Ω
C.当S1、S2都闭合时,电流表示数最小值为0.8A
D.当S1、S2都断开时,灯泡工作2min实际消耗的电能为60J
二、综合题(共10分)
32.(4分)实验室要测量一只未知阻值Rx的阻值,提供的器材有:由两节干电池串联成的电源,学生用电流表(0~0.6A,0~3A)一只,学生用电压表(0~3V,0~15V)一只,阻值变化范围合适的滑动变阻器R一只,电阻箱R0(0﹣9999Ω 5A)一只,开关和导线若干。小明、小华、小虎、小芳分别设计了如图中甲、乙、丙、丁4种电路。
(1)小明设计如图甲所示的方案,依据的原理是 (用公式表示);
(2)若Rx的阻值约为400Ω,甲、乙、丙、丁4种电路能测出Rx的实验方案是 ;
A.甲和乙
B.乙和丙
C.丙和丁
D.甲、乙、丙、丁均可
(3)如图丙所示为小虎设计的实验方案,请你帮他补完实验操作步骤:
①按照电路图连接好电路后,闭合开关,将电阻箱阻值调至某一值,记下此时电阻箱连入电路中的电阻R0和电压表示数U1;
②将 ,记下此时电压表示数U;
③待测电阻Rx的表达式为:Rx= 。(用所测物理量的符号表示)
33.(6分)如图所示将一边长为10cm、重为6N的质量均匀的正方体A自由放置在底面积为200cm2的薄壁柱形容器中心。质量均匀的长方体B高为10cm,底面积为50cm2,通过一轻质细线悬挂于天花板,B静止于A的正上方,细线对B的拉力为8N,A与B相距5cm,现往容器中缓慢注水,ρ水=1.0×103kg/m3,常数g=10N/kg,物块不吸水,忽略细绳体积、液体扰动等其它次要因素。求:
(1)当A对容器底压力为零时容器内水的深度;
(2)当缓慢加入3050g的水时细线对B的拉力是多少;
(3)从A与B刚接触开始,继续缓慢加水直至细线对B拉力为零,求水面上升的高度h(cm)与细线对B的拉力FB的函数关系式。
参考答案与解析
一、单选题(每小题2分,共26分)
1.(2分)如图所示是某款华为手机正在充电,充电器为手机充电时的输出电压约为( )
A.220V B.110V C.380V D.5V
【分析】手机电池的电压约为3.7V,手机充电器的输出电压略高于手机电池的电压。
【解答】解:手机电池的电压约为3.7V,充电器为手机充电时的输出电压稍大于3.7V,在5V左右,故D符合题意。
故选:D。
2.(2分)华为5G黑科技凭借着它的高传输速率、低时延、多终端、广连接数等各项优势越来越深人我们的生活,5G支持下的超高清。远距离视频传输信息是利用了( )
A.红外线 B.电磁波 C.超声波 D.次声波
【分析】电磁波能够传递信息和能量。
【解答】解:电磁波能够传递信息,且传递信息的质量高、传输距离远,所以,5G支持下的超高清传输、远距离视频传输利用了电磁波,所以B正确。
故选:B。
3.(2分)小林早餐喜欢给自己煮上一碗热气腾腾的饺子,下列分析正确的是( )
A.煮饺子的过程中能闻到香味,表明扩散只在温度高时发生
B.煮饺子的过程中,主要是通过做功的方式改变饺子的内能
C.饺子入锅后温度升高,内能增加
D.饺子出锅后没有相互粘到一起,表明分子之间有斥力
【分析】(1)分子永不停息地做无规则运动;
(2)改变物体内能的方式有做功和热传递;
(3)物体吸收热量,内能增加,温度升高;
(4)分子间存在相互作用的引力和斥力。
【解答】解:A、煮饺子的过程中能闻到香味,这表明分子永不停息地做无规则运动,这是扩散现象,温度越高,扩散越快,故A错误;
B、煮饺子时,饺子会从水中吸热,这主要通过热传递的方式改变了饺子的内能,故B错误;
C、饺子入锅后吸收热量、温度升高,饺子的内能增加,故C正确;
D、饺子没有粘到一起,是因为分子间的距离比较大,分子间的引力很小,故D错误。
故选:C。
4.(2分)“爱成都,迎大运”大运会的到来让成都青少年积极的参与到体育锻炼中。以下运动场景中,说法正确的是( )
A.掷实心球﹣﹣用力掷球,球飞出去,说明力可以改变物体的形状
B.练习游泳﹣﹣手用力向后划水的过程中,使人向前的力的施力物体是人的手
C.托垫排球﹣﹣竖直上升到最高点的球,若所有外力消失,球将静止
D.引体向上﹣﹣人握住单杠静止时,人的重力与手对杠杆的拉力是一对平衡力
【分析】(1)力可以改变物体的形状,可以改变物体的运动状态;
(2)力的作用是相互的;
(3)物体在不受外力作用时,将保持静止或匀速直线运动状态;
(4)二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上。
【解答】解:A、打羽毛球﹣﹣用球拍击球,球飞出去,说明力可以改变物体的运动状态,故A错误;
B、游泳时手向后划水,手给水一个向后的力,由于物体间力的作用是相互的,水给手一个向前的力,所以人会向前运动,此时水是施力物体,故B错误;
C、竖直上升到最高点的球,此时瞬间静止,若所有外力消失,球将静止,故C正确;
D、人拉住单杠静止时,人的重力与手对杠杆的拉力作用在两个物体上,并且方向相同,所以不是一对平衡力,故D错误。
故选:C。
5.(2分)校园音乐中小明同学用小提琴演奏中国名曲梁祝,下列说法正确的是( )
A.演奏前,调节小提琴的琴弦松紧可改变声音的响度
B.演奏时,用力拉小提琴的同一琴弦可提高声音的音调
C.小提琴演奏结束,声音会立刻消失
D.小提琴演奏的乐曲通过空气传入听众的耳朵
【分析】声音的三个特征分别是:音调、响度、音色,是从不同角度描述声音的,音调指声音的高低,由振动频率决定;响度指声音的强弱或大小,与振幅和距离有关;音色是由发声体本身决定的一个特性;
声音的传播需要介质。
【解答】解:A、演奏前,调节小提琴的琴弦松紧可改变琴弦振动的频率,即改变声音的音调,故A不正确;
B、演奏时,用力拉紧小提琴的同一琴弦,琴弦的振幅大,响度大,改变的是响度,故B不正确;
C、小提琴演奏结束时,琴弦不振动,则不会产生声音,由于声音会向外传播,所以声音不会立刻消失,故C不正确;
D、声音的传播需要介质,小提琴演奏的乐曲通过空气传入听众的耳朵的,故D正确。
故选:D。
6.(2分)20年1月4日新一代“人造太阳”装置一中国环流器二号M装置,在成都建成并实现首次放电。这意味着我国在可控核技术领域走向了世界前列。关于原子核和核能,下列叙述正确的是( )
A.现有核电站利用核裂变释放的能量来发电
B.太阳能来自太阳内部物质的核裂变反应
C.原子核由中子和电子组成
D.原子由原子核和质子组成
【分析】太阳内部发生剧烈的核聚变反应,释放出核能、大量光和热;核裂变的链式反应可以用控制棒吸收中子,使得反应减速,从而控制核反应堆;原子由原子核和核外电子构成;原子核由质子和中子组成。
【解答】解:A、现有核电站的核反应堆发生的链式反应属于核裂变反应,故A正确;
B、太阳能来自太阳内部物质的核聚变反应,核聚变释放出大量核能,故B错误;
CD、原子是由带正电的原子核和核外带负电的电子组成;原子核由质子和中子组成,故CD错误。
故选:A。
7.(2分)以下测量方案中,说法最合理的是( )
A.测量时,选择分度值越小的测量工具越好
B.测豌豆体积:直接把豌豆倒入量筒测其体积
C.测葡萄密度:应该先用水和量筒测其体积,再用天平测其质量
D.测盐水密度:用天平分别测倒入量筒前后烧杯和盐水的总质量,用量筒测倒入的盐水体积
【分析】根据测量需要选择合适的测量工具,被测量的物理量值不能超过测量工具的测量范围,根据测量需要达到的准确程度选择分度值的大小;
量筒可以直接测量液体的体积,但不能直接测量固体的体积;
测量物体的密度需要分别测量出物体的质量和体积,但是在测量过程中需要考虑实际情况,具体问题具体分析。
【解答】解:
A、选择测量仪器时,根据需要达到的准确程度,选择合适分度值的测量工具,故A错误;
B、豌豆是固体,直豌豆倒入量筒后,豌豆间有空隙,无法直接测出其体积,故B错误;
C、先用水和量筒测葡萄的体积,取出时葡萄上会沾有一些水,再用天平测质量时,会导致葡萄的质量测量值偏大,则密度测量值的误差较大,故C不合理;
D、测量盐水的密度时,用天平分别测倒入量筒前后烧杯和盐水的总质量,用量筒测倒入的盐水体积,这样能尽可能减小误差,故D正确。
故选:D。
8.(2分)下列关于质量的说法,正确的是( )
A.一块冰熔化成水后,质量变小
B.将一铁块加热后压扁,质量不变
C.矿石从月球带回地球,质量变大
D.5kg棉花质量与5kg木头质量并不相等
【分析】(1)物体的质量是指物体所含物质的多少,物体所含的物质不变,其质量不变;
(2)物体的质量不会随着其状态、质量、形状、温度等的改变而改变。
【解答】解:A、一块冰熔化为水后,其所含物质的多少不变,所以其质量不变,故选项A错误;
B、将一铁块加热压扁后,其所含物质的多少不变,所以其质量不变,故选项B正确;
C、矿石从月球带回地球,其所含物质的多少不变,所以其质量不变,故选项C错误;
D、质量是表示物体所含物质多少的物理量,5kg棉花与5kg木头所含物质的多少相同,所以二者质量相等,故选项D错误。
故选:B。
9.(2分)下列选项中符合安全用电要求的是( )
A.电能表测量的是家用电器的总功率
B.空气开关自动断开,一定是某处出现了短路
C.要及时更换家庭电路中绝缘皮老化、破损的导线
D.把用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用
【分析】(1)电能表是测量电路消耗电能的仪表;
(2)空气开关自动断开是因为电路中电流过大,电流过大的原因是短路或用电器的总功率过大;
(3)电线的绝缘皮破损,人去接触时,容易造成触电事故;
(4)用电器的三脚插头能防止金属外壳漏电而触电,不能用两脚插头代替。
【解答】解:A、电能表是测量电路消耗电能(或测量电功)的仪表,故A错误;
B、空气开关自动断开,可能是电路出现了短路,也可能是用电器的总功率过大,故B错误;
C、电线的绝缘皮破损老化时应及时更换,否则容易发生触电事故,故C正确;
D、用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用,这样当金属外壳漏电时,不能将电及时导向大地,易引发触电,故D错误。
故选:C。
10.(2分)下列实验中,能证明大气压强存在的是( )
A.将加有砝码的小桌放在海绵上,小桌腿陷入海绵中
B.将硬纸片盖在装满水的试管口,倒置后水不会流出
C.两个手的食指抵住铅笔两端,右手食指感觉更疼
D.将压强计的探头放入水中,U形管两边的液面出现高度差
【分析】(1)力可以使物体发生形变,相同受力面的形变程度越大,压力作用效果越明显,可以通过受力面形变程度的大小判断压力的作用效果;
(2)根据纸片没有掉下来就是因为受到外界大气压对纸片向上压力的作用进行解答;
(3)压力的作用效果与压力和受力面积的大小有关,压力越大、受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(4)压强计的原理是利用金属盒(探头)感受液体内部的压强,通过观察U形管中的液面高度差来判断压强的大小。
【解答】解:A、当受力面积一定时,将加有砝码的小桌放在海绵上,压力增大,压力的作用效果越明显;不能证明大气压强存在,故A不符合题意;
B、将硬纸片盖在装满水的玻璃杯口,倒置后水不会流出,由于杯内没有空气只有水,而杯内水柱产生压强远小于外界的大气压,故纸片就被大气压给“顶”住了,水不会流出,故B符合题意;
C、当受力面积一定时,将加有砝码的小桌放在海绵上,压力增大,压力的作用效果越明显;不能证明大气压强存在,故C不符合题意;
D、压强计的探头放入水中后,受到了水给予的压强,使U形管中产生一定的高度差,并通过观察高度差的大小来判断压强的大小,故D不符合题意。
故选:B。
11.(2分)如图所示2022年北京冬奥会会微:它以汉字冬为灵感来源,运用中国书法的艺术形态展现出滑冰、滑雪运动员的英姿。以下比赛项目中,说法正确的是( )
A.滑雪运动员从坡顶加速下滑的过程中重力势能越来越小
B.自由滑雪室中技巧运动员在空中下落的过程中机械能逐渐增大
C.速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中机械能不变
D.越野滑雪运动员在斜坡雪面上匀速向下滑行的过程中机械能增加
【分析】动能和势能统称为机械能,动能与质量和速度有关,重力势能与质量和高度有关。
【解答】解:A、滑雪运动员在斜坡雪面上匀速向下滑行的过程中,速度变大,动能变大,高度减小,重力势能减小,故A正确;
B、自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中,高度减小,速度变大,重力势能转化为动能,机械能不变,故B错误;
C、滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中,其质量不变,速度增大,所以动能增大;高度不变,重力势能不变,所以机械能增加,故C错误;
D、越野滑雪运动员在斜坡雪面上匀速向下滑行的过程中,速度不变,动能不变,高度减小,重力势能减小,故机械能减小,故D错误。
故选:A。
12.(2分)如图所示,体温安检门是一种集人体温度检测和金属探测为一体的安全检测门,门头装有高精度的体温检测探头,能够测量人体额头的温度,门中建立有电磁场,能够探测人体是否携带金属物品。当人体温度过高(S1闭合)或人身上携带金属物品(S2闭合)时,报警指示灯就会亮起且电铃发出报警声。下面的简化电路图符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【分析】当人体温度过高(S1闭合)或人身上携带金属物品(S2闭合)时,报警指示灯就会亮起且仪器发出报警声,这说明任何一个开关闭合,整个电路工作,据此判定电路的连接方式。
【解答】解:根据题意可知,当人体温度过高(S1闭合)或人身上携带金属物品(S2闭合)时,报警指示灯就会亮起且仪器发出报警声,这说明任何一个开关闭合,整个电路工作,即这两个开关互不影响,是并联在电路中的,然后与灯泡和电铃串联在电路中,故只有D正确。
故选:D。
13.(2分)如图所示,北京冬奥会火了送餐机器人,机器人接到指令后,内部的电动机会驱动其底部轮子将美食送到指定运动员的房间。制作电动机依据的是下列四幅图中的( )
A.
B.
C.
D.
【分析】(1)通电导体在磁场中受到力的作用,电动机就是根据这一原理制成的;
(2)小磁针会发生偏转是受到了磁场的作用,而磁场是由电流产生的;
(3)电磁铁通电后具有磁性;
(4)产生感应电流的条件:闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动;发电机的工作原理是电磁感应现象。
【解答】解:制作电动机依据是通电导体在磁场中受力运动;
A、该装置研究的是通电导体在磁场中受力而运动,电动机是依据此原理制成的,故A正确;
B、该实验为奥斯特实验,说明通电导线周围存在着磁场,故B错误;
C、电铃是利用电磁铁,利用的是电流的磁效应,故C错误;
D.实验中,导体ab沿水平方向运动时,做切割磁感线运动,导体中会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理,故D错误。
故选:A。
二、填空题(每空2分,共28分)
14.(4分)中国选手谷爱凌在北京东奥女子滑雪项目中荣获两金一银的好成绩。如图所示,在自由式滑雪女子U形场地技巧赛中,谷爱凌飞离U形池后仍能向上运动是由于她具有 惯性 。落地后,她向后撑雪仗能向前运动说明力的作用是 相互的 。
【分析】(1)任何物体在任何时候都是有惯性的,它要保持原有的运动状态。
(2)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的。
【解答】解:谷爱凌飞离U形池后仍能向上运动是由于她具有惯性;落地后,她向后撑雪仗能向前运动说明力的作用是相互的。
故答案为:惯性;相互的。
15.(4分)每位学子都承载着家庭的希望,“鲤鱼跃龙门”寄托着人们祈盼飞跃的美好愿望。当鲤鱼离开水面向上跃起的过程中,它在水中所成的像是 虚像 (选填“实像”或“虚像”),像到水面的距离 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】物体在平面镜中所成的像是虚像,像和物体的大小相等,像和物体到镜面的距离相等,据此分析鲤鱼在水中所成的像的情况。
【解答】解:当鲤鱼离开水面向上跃起的过程中,所成的像为虚像;
鲤鱼与水面之间的距离变大,由于像到水面的距离等于鲤鱼到水面的距离,所以鲤鱼在水中所成的像与水面的距离变大。
故答案为:虚像;变大。
16.(4分)如图所示,小明将气球套在盛有适量干冰(固态二氧化碳)的试管口上,很快看到干冰变小,而气球膨胀,且管内无液体产生,此时发生的物态变化是干冰 升华 (填物态变化名称),发生此物态变化需要 吸收 热量。
【分析】物质直接由固态变为气态的过程称之为升华,升华吸热。
【解答】解:干冰变小,而气球膨胀,且管内无液体产生,说明干冰直接由固态变为了气态,所以发生的物态变化是升华,升华需要吸热。
故答案为:升华;吸收。
17.(4分)酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩,为了方便操作,设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩,如图所示。装置通电后,电磁铁上端为 N (选填“N”或“S”)极,若仍然提不起密封罩,则应将滑动变阻器滑片向 左 (选填“左”或“右”)滑动。
【分析】根据电流方向和电磁铁的绕线情况,根据安培定则判断出电磁铁的极性;
根电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数有关。
【解答】解:由图看出,电流从电磁铁上端流入,依据安培定则,四指顺着电流方向,大拇指应向上握住电磁铁,所以上端为N极。
若提不起密封罩,应该增大电磁铁的磁性,增大电路中的电流,根据欧姆定律可知,需要减小滑动变阻器接入电路中的电阻,所以滑片应该向左移动。
故答案为:N;左。
18.(4分)如图所示,“歼31”是我国自主研发具有隐形功能的一种四代战机。飞行时,以 飞机 (选填“地面”或“飞机”)为参照物,飞行员是静止的;飞机能够升空,是因为机翼上方的空气流速比下方的 快 (选填“快”或“慢”),从而产生了较大的升力。
【分析】(1)如果物体相对于参照物的位置不变,物体是静止的,物体相对于参照物的位置不断变化,物体是运动的;
(2)流体流速越大的地方,流体压强越小,流体流速越小的地方,流体压强越大。
【解答】解:(1)飞行员相对于飞机位置不变,则以飞机作为参照物,飞行员是静止的;
(2)机翼上方的空气流速比机翼下方的流速快,因此机翼上方气体压强小于机翼下方气体压强,从而产生了升力。
故答案为:飞机;快。
19.(4分)如图所示,电源电压不变,开关S闭合后,把滑片P向右移动,则滑动变阻器接入电路的阻值将 变大 ,电压表示数将 变小 (两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
【分析】L与变阻器串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流,滑片P向右移动分析滑动变阻器接入电路的阻值变化,根据串联电路的分压规律分析滑动变阻器两端电压的变化,根据串联电路的电压特点分析电压表示数的变化。
【解答】解:L与变阻器串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流;
开关S闭合后,把滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的阻值将变大,根据串联电路的分压规律可知,滑动变阻器两端的电压变大,根据串联电路的电压规律可知,灯泡两端的电压变小,电压表示数将变小。
故答案为:变大;变小。
20.(4分)如图所示,甲是某款家用的即热式电热水龙头,乙是它的电路原理图,R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点,实现冷水、温水、热水挡的切换。当开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是 温水 (选填“冷水、“温水”或“热水”),该水龙头在热水挡正常工作5分钟产生的热量是 9.9×105 J。
【分析】(1)根据开关位置的改变,判断出电路的连接情况,然后根据P=UI=U2R判断功率的大小,由此可知其挡位;
(2)当开关S接触3、4触点时,电阻R1和R2并联接入电路,水龙头处于热水挡,利用Q=W1+W2=U2R1t+u2R2t计算出水龙头在热水挡正常工作5分钟产生的热量。
【解答】解:
(1)当开关S接触2、3触点时,只有电阻R1接入电路,当开关S接触3、4触点时,电阻R1和R2并联接入电路;
根据并联电路的电阻特点可知,当电阻并联时的总电阻要小于任一分电阻;
所以,当开关S接触2、3触点时,电路的电阻最大,由P=UI=U2R可知,电源的电压一定时,电路的电功率最小,水龙头放出的是温水;
(2)当开关S接触3、4触点时,电阻R1和R2并联接入电路,电路的电阻最小,由P=UI=U2R可知,电源的电压一定时,电路的电功率最大,水龙头放出的是热水;
则水龙头在热水挡正常工作5分钟产生的热量:Q=W1+W2=U2R1t+u2R2t=(220V)222Ω×5×60s+(220V)244Ω×5×60s=9.9×105J。
故答案为:温水;9.9×105。
三、作图与计算题(共17分。计算题在解答时应写出公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分)
21.(2分)“珍爱生命,注意安全”是我们应具备的安全意识。由于光的折射,池水看起来比实际的浅,夏季要特别注意防范溺水事故。用A、A'分别表示池底和看到的“池底”,请在图中画出人眼看到的池底的光路图。
【分析】先根据A与眼睛点确定入射光线的方向,然后根据光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,池底在A的下方,确定折射光线的方向和池底的位置。
【解答】解:眼睛观察到的A′点在A点的正上方,然后连接A与眼睛与界面的交点为折射点O,在图中A点是A′点的像,光由A′点发出,经水面射入空气中时发生折射,折射角大于入射角而射入眼睛点。A就在折射光线的反向延长线上。
如图所示:
22.(2分)如图所示为匀速打开垃圾桶盖时的简化图。若动力作用在A点上,O点为支点,B点为桶盖重心位置。请画出:桶盖的受到重力G的示意图;作用在A点的最小动力F的示意图。
【分析】重力方向是竖直向下的,根据力的示意图的要求画科桶盖的重力示意图;
根据杠杆平衡的条件,F1L1=F2L2,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长,已知力的作用点时,以杠杆支点和动力作用点连线作为力臂是最长的力臂,据此画出最小力。
【解答】解:重力的方向是竖直向下的,图中B为桶盖的重心,从B画竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
由图知,以OA为动力臂是最长的力臂,根据杠杆平衡条件可知,此时动力最小;过A点作垂直于OA向上的作用力,即最小的动力F。如图所示:
。
23.(6分)扫地机器人是智能家用电器的一种,正逐渐进入我们的生活。如图甲所示的扫地机器人,质量为3kg,与水平地面接触面积为100cm2,它在水平地面上运动时。所受推力与速度的关系如图乙所示。(g取10N/kg)
(1)该扫地机器人工作时,将电能主要转化为 机械 能。
(2)该扫地机器人对水平地面的压强是多大?
(3)该扫地机器人所提供的水平推力为150N时,扫地机器人在水平地面上沿直线匀速运动30s,水平推力做了多少功?
(4)该扫地机器人在水平地面上以0.6m/s的速度做匀速进线运动时,水平推力的功率是多大?
【分析】(1)电动机的原理是通电导体在磁场中受力而转动,将电能主要转化为机械能;
(2)该扫地机器人对水平地面的压力和自身的重力相等,根据F=G=mg求出其大小,利用p=FS求出对水平地面的压强;
(3)由图象可知,水平推力为150N时扫地机器人在水平地面上运动的速度,根据v=st求出扫地机器人在水平地面上运动的路程,利用W=Fs求出水平推力做的功;
(4)该扫地机器人在水平地面上以0.6m/s的速度做匀速进线运动时,由图象可知水平推力,根据P=Wt=Fst=Fv求出水平推力的功率。
【解答】解:
(1)扫地机器人的主要工作部件是电动机,电动机是根据通电导体在磁场中受力而转动的原理制成的,工作时消耗电能得到机械能,即将电能主要转化为机械能;
(2)该扫地机器人对水平地面的压力F=G=mg=3kg×10N/kg=30N,
对水平地面的压强p=FS=30N100×10−4m2=3000Pa;
(3)由图象可知,水平推力为150N时扫地机器人在水平地面上运动的速度为0.5m/s,
由v=st可得,扫地机器人在水平地面上运动的路程s=vt=0.5m/s×30s=15m,
水平推力做的功W=F′s=150N×15m=2250J;
(4)该扫地机器人在水平地面上以0.6m/s的速度做匀速进线运动时,由图象可知,水平推力F′=300N,
则水平推力的功率P=Wt=F″st=F″v′=300N×0.6m/s=180W。
答:(1)机械;
(2)该扫地机器人对水平地面的压强是3000Pa;
(3)该扫地机器人所提供的水平推力为150N时,扫地机器人在水平地面上沿直线匀速运动30s,水平推力做了2250J的功;
(4)该扫地机器人在水平地面上以0.6m/s的速度做匀速进线运动时,水平推力的功率是180W。
24.(7分)如图所示,电源电压恒为5V,灯泡L上标有“4V,1.6W”字样,滑动变阻器R2上标有“10Ω 1A”字样,定值电阻R1的阻值为5Ω,电流表量程为0~0.6A。电压表量程为0~3V.不计温度对灯丝电阻的影响,求:
(1)当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,通电2min电流通过R1产生的热量为多少;
(2)当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器R2的取值范围。
【分析】(1)当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,定值电阻R1和滑动变阻器R2并联,利用Q=W=UIt=U2Rt计算出通电2min电流通过R1产生的热量;
(2))根据P=UI求出灯泡正常发光时的电流,当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,比较灯泡正常发光时的电流和电流表的量程求出电路中的最大电流,此时变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻和灯泡正常工作时的电阻,利用串联电路的电阻特点求出变阻器接入电路中的最小阻值;
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数,然后确定电路安全,据此得出变阻器接入电路中的最大阻值,然后得出滑动变阻器R2的取值范围。
【解答】解:(1)由图可知,当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,定值电阻R1和滑动变阻器R2并联,
则通电2min电流通过R1产生的热量:Q=W=UI1t=U2R1t=(5V)25Ω×2×60s=600J;
(2)由P=UI可知,灯泡正常发光时的电流:IL=PLUL=1.6W4V=0.4A;
由I=UR可知,灯泡正常工作时的电阻:RL=ULIL=4V0.4A=10Ω;
当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
因串联电路中各处电流相等,且电流表量程为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流I大=0.4A,此时变阻器接入电路中的电阻最小,
此时电路的总电阻:
R总′=UI大=5V0.4A=12.5Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,变阻器接入电路中的最小阻值:
R2小=R总′﹣RL=12.5Ω﹣10Ω=2.5Ω,
当滑动变阻器接入电路中电阻最大时,电路中的电流:
I=UR总″=URL+R2大=5V10Ω+10Ω=0.25A<0.6A,
电压表的示数:
U2=IR2大=0.25A×10Ω=2.5V<3V,
所以,滑动变阻器接入电路中的最大阻值为10Ω,
电压表的示数U1=2.5V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
则滑动变阻器R2的取值范围是2.5Ω~10Ω。
答:(1)当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,通电2min电流通过R1产生的热量为600J;
(2)当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器R2的取值范围为2.5Ω~10Ω。
四、实验与探究题(共14分)
25.(6分)有三组同学用如图所示电路图“探究串联电路电压的特点”:
(1)小张组测量上的电压时,刚接好最后一根导线,两个小灯泡就亮了,小张组操作中存在的错误是 连接电路时开关没有断开 。
(2)小李组测A、B两端电压时,闭合开关S,两灯泡都不亮,且电压表示数为零,若只有L1或L2中的一处发生故障,则故障应该是 L2开路 。
(3)小青组完成实验后,还指出实验电路可以改进,她们将其中一个灯泡换成定值电阻,另一个换成滑动变阻器,你认为可行吗? 可行,移动滑片即可进行多次实验,不需要拆接电路,便于实验操作 。
【分析】(1)连接电路时开关应断开;
(2)逐一分析每个可能的故障找出符合题意的答案;
(3)将滑动变阻器串联接入电路,操作方便。
【解答】解:(1)刚接好最后一根导线,小灯泡就亮了,说明连接电路时开关没有断开;
(2)若L1开路,则电压表与灯L2串联在电路中,因电压表内阻很大,电流几乎为0,灯不亮,电压表与电源两极连通,电压表示数接近电源电压,有示数,不符合题意;
若L1短路,电路为通路,电压表示数为0,但L2发光,不符合题意;
若L2开路,整个电路断路,两灯不亮,电压表无示数,符合题意;
若L2短路,电路为通路,L1发光,电压表示数为电源电压,不符合题意;
综上所述,故障是L2开路;
(3)可行,探究串联电路电压规律时,需更换不同规格(阻值)的用电器多次实验,改用滑动变阻器后,移动滑片即可改变阻值,相当于更换不同规格的用电器进行多次实验,不需要拆接电路,便于实验操作。
故答案为:(1)连接电路时开关没有断开;(2)L2开路;(3)可行,移动滑片即可进行多次实验,不需要拆接电路,便于实验操作。
26.(8分)在“用弹簧测力计测量水平运动的物体所受的滑动摩擦力”的实验中:
(1)小张同学在测量前观察弹簧测力计,发现指针指在如图甲所示的位置,他应先 调零 后再测量。
(2)根据 二力平衡 原理,应让弹簧测力计沿水平方向拉着物块做 匀速直线 运动,此时木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(3)在交流环节,小杨提出上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定。他改进的实验装置如图丙所示,关于该改进实验下列说法正确的是 C 。
A.若沿水平方向加速拉动长木板,将会使测得的摩擦力偏小
B.若沿水平方向加速拉动长木板,将会使测得的摩擦力偏大
C.在拉动木板的过程中,弹簧测力计示数仍不稳定,可能是木板表面粗糙不均匀
D.在拉动木板的过程中,弹簧测力计示数仍不稳定,可能是拉力F大小不恒定
【分析】(1)测力计使用前要调零;根据测力计一大格表示的值,然后确定测力计分度值;
(2)根据二力平衡的条件分析;
(3)木块相对地面处于静止状态,受到的测力计拉力与受到的摩擦力为一对平衡力,滑动摩擦力只与压力、接触面粗糙程度有关,与速度大小无关。
【解答】解:(1)测量前观察弹簧测力计,发现指针指在图甲所示位置,他应先调零后再测量,此弹簧测力计一大格为1N,一大格由5个小格,故测力计分度值是0.2N;
(2)如图乙所示,将长木板放置在水平面上。用弹簧测力计平行于长木板拉着木块做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡知识,弹簧测力计的示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小;
(3)如图丙所示,木块相对地面处于静止状态,受到的测力计拉力与受到的摩擦力为一对平衡力,大小相等,故改进后长木板不一定要做匀速直线运动,即沿水平方向加速拉动长木板,将会使测得的摩擦力不变,故AB错误;
在拉动木板的过程中,弹簧测力计示数仍不稳定,滑动摩擦力只与压力、接触面粗糙程度有关,与速度大小无关,跟拉力大小无关,可能是木板表面粗糙不均匀照成的,故C正确,D错误,故选C。
故答案为:(1)调零;(2)二力平衡;匀速直线;(3)C。
一、选择题(每小题2分,共10分。有的小题只有--个选项符合题目要求;有的小题有二个选项符合题目要求,全部选对得2分,选对但不全得1分,有选错的得0分)
27.(2分)下列有关能源的说法正确的是( )
A.核能是可再生能源
B.风能、水能、太阳能都是清洁能源
C.因为能量是守恒的,所以不必节约能源
D.化石能源只要合理利用就不会产生污染
【分析】(1)可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源;一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源;
(2)清洁能源,即绿色能源,是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源;
(3)能量在转移、转化过程中总是守恒的,但是能量的转化具有方向性,在能源的使用过程中,使能源从便于利用的变成不便于利用的,所以说能量虽守恒但还是要节约能源;
(4)化石能源在使用过程中会产生废气等物质,合理利用能减少污染,但不能杜绝污染。
【解答】解:A、核能在使用后不能源源不断地获得,属于不可再生能源,故A错误;
B、清洁能源,即绿色能源,是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源,主要有风能、水能、太阳能等,故B正确;
C、能量虽守恒,但可以利用的能源是有限的,能量的转化具有方向性,还是要节约能源,故C错误;
D、化石能源在使用过程中会产生废气,能污染环境,合理利用能减少污染,但不能杜绝污染,故D错误。
故选:D。
(多选)28.(2分)成都正在建设全域旅游公园城市。下列四个成都的美景图片,其中涉及到的光学知识说法正确的是( )
A.雨过天晴成都天空出现彩虹,是属于光的色散现象
B.九眼桥的倒影,是由于光的直线传播形成的
C.东安湖体育公园的火炬塔发出的五颜六色的光是由红、黄、蓝三种色光混合而成
D.成都工业学院“九州湖”出现鱼吃荷花的奇景,水中的鱼能看见荷花是因为光的反射
【分析】(1)混合光分散为单色光的过程叫光的色散;
(2)影子的形成、日月食的形成、小孔成像都是光沿直线传播形成的;
(3)光的三原色是红、绿、蓝;
(4)光的折射是指光线从一种介质斜射入另一种介质或在不均匀介质中传播时,光的传播方向发生改变的现象。
【解答】解:A、雨过天晴成都天空出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散现象,故A正确;
B、九眼桥的倒影是平面镜成像现象,属于光的反射,故B错误;
C、东安湖体育公园的火炬塔发出的五颜六色的光是由红、绿、蓝三种色光混合而成,故C错误;
D、成都工业学院“九州湖”出现鱼吃荷花的奇景,水中的鱼能看见荷花是因为荷花反射的光线射向水面后,进入鱼的眼睛,故D正确。
故选:AD。
29.(2分)如图所示,规格相同的甲、乙两容器中分别装有4kg和3kg的纯净水,用规格不同的电加热器加热,不计热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两杯中的水升高相同温度吸收的热量相同
B.加热相同的时间,乙杯中的水升高温度比甲杯高
C.甲、乙两杯中的电加热器的功率之比为2:1
D.甲杯中的水加热2min与乙杯中的水加热3min吸收热量相同
【分析】(1)根据Q吸=c水mΔt分析两杯水升高相同温度吸收的热量的关系;
(2)由图丙可知加热相同的时间,两杯水升高的温度关系;
(3)根据不计热损失可知加热器消耗的电能,根据P=Wt求出电加热器的功率,进而求出两加热器的功率之比;
(4)先利用Q吸=c水mΔt求出甲杯中的水加热2min吸收的热量和乙杯中的水加热3min吸收热量,比较两者吸收的热量即可。
【解答】解:A、甲容器中水的质量大于乙容器中水的质量,由Q吸=c水mΔt可知,升高相同的温度,甲杯中的水吸收的热量多,故A错误;
B、由图丙可知,加热相同的时间,乙杯中的水升高温度比甲杯低,故B错误;
C、水吸收的热量为:Q吸=c水mΔt,
因为不计热损失,所以加热器消耗的电能:W=Q吸=c水mΔt,
由图丙可知,甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min升高的温度相同,均为:Δt=40℃﹣20℃=20℃,
由P=Wt可知,甲、乙两杯中的电加热器的功率之比:
P甲P乙=W甲t甲W乙t乙=c水m甲Δtt甲c水m乙Δtt乙=m甲m乙×t乙t甲=4kg3kg×3min2min=21,故C正确;
D、由图丙可知,甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min升高的温度相同,
甲容器中水的质量大于乙容器中水的质量,由Q吸=c水mΔt可知,升高相同的温度,甲杯中的水吸收的热量多,故D错误。
故选:C。
(多选)30.(2分)用如图甲所示的滑轮组提升重200N的物体,已知拉力F为80N,不计绳重和摩擦,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.反映绳子自由端运动的图线是B
B.动滑轮的重力为60N
C.3s内对物体做的有用功为300J
D.该滑轮组的机械效率约为83.3%
【分析】(1)由图甲可知,n=3,则拉力端移动距离s=3h,据此确定图乙中绳子自由端运动的s﹣t图像是A还是B;
(2)不计绳重和摩擦,拉力F=13(G+G动),据此求动滑轮重力;
(3)由图乙可知,t=3s时,物体运动的高度h=1.5m,利用W=Gh求有用功;
(4)利用η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF求滑轮组的机械效率。
【解答】解:A、由图甲可知,n=3,则拉力端移动距离s=3h,所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的s﹣t图像,而下面的倾斜直线B是物体运动的s﹣t图像,故A错误;
B、不计绳重和摩擦,拉力F=13(G+G动),则动滑轮重力:G动=3F﹣G=3×80N﹣200N=40N,故B错误;
C、由图乙可知,t=3s时,物体运动的高度h=1.5m,对物体做的有用功:W有=Gh=200N×1.5m=300J,故C正确;
D、滑轮组的机械效率:η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF=200N3×80N×100%≈83.3%,故D正确。
故选:CD。
(多选)31.(2分)如图所示,电源电压恒为4V,灯泡L标有“4V 2W”字样(假设灯丝电阻不变),当S1、S2都闭合,且滑动变阻器R2的滑片刚好在中点时,电流表示数为0.9A,此时灯泡的功率为P1,当S1、S2都断开时,灯泡实际消耗的功率为P2,且P2:P1=1:4,则下列计算正确的是( )
A.电阻R1的阻值为6Ω
B.电阻R2的最大阻值为20Ω
C.当S1、S2都闭合时,电流表示数最小值为0.8A
D.当S1、S2都断开时,灯泡工作2min实际消耗的电能为60J
【分析】(1)当S1、S2都闭合时,R1短路,滑动变阻器与灯泡L并联,电流表测干路电流。当滑动变阻器R2的滑片刚好在中点时,电流表示数为0.9A,根据并联电路的电压特点结合电源的电压和灯泡的额定电压相等得出此时灯泡正常发光,其功率和额定功率相等,根据P=UI求出通过灯泡支路的电流,根据并联电路的电流特点求出通过变阻器支路的电流,利用欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻,然后求出电阻R2的最大阻值;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,干路电流最小,电流表的示数最小,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过灯泡支路的电流不变,根据欧姆定律求出此时通过滑动变阻器支路的电流,利用并联电路的电流特点求出电流表示数的最小值;
(2)根据欧姆定律求出灯泡的电阻,当S1、S2都断开时,定值电阻R1与灯泡L串联,电流表测电路中的电流,此时灯泡实际消耗的功率为P2,根据P=UI=I2R结合P2:P1=1:4求出通过灯泡的电流,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出此时电路中的总电阻,利用电阻的串联求出电阻R1的阻值;再根据W=UIt=I2Rt求出灯泡工作2min实际消耗的电能。
【解答】解:(1)当S1、S2都闭合时,R1短路,滑动变阻器与灯泡L并联,电流表测干路电流。
当滑动变阻器R2的滑片刚好在中点时,电流表示数为0.9A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且电源的电压和灯泡的额定电压相等,
所以,此时灯泡正常发光,其功率P1=2W,
由P=UI可得,通过灯泡支路的电流:IL=P1UL=2W4V=0.5A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过变阻器支路的电流:I2=I﹣IL=0.9A﹣0.5A=0.4A,
变阻器接入电路中的电阻:12R2=UI2=4V0.4A=10Ω,则电阻R2的最大阻值为20Ω,故B正确;
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,干路电流最小,电流表的示数最小,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,通过灯泡支路的电流不变,
此时通过滑动变阻器支路的电流:I2′=UR2=4V20Ω=0.2A,
则电流表示数最小值:I′=IL+I2′=0.5A+0.2A=0.7A,故C错误;
(2)灯泡的电阻:RL=ULIL=4V0.5A=8Ω,
当S1、S2都断开时,定值电阻R1与灯泡L串联,电流表测电路中的电流,此时灯泡实际消耗的功率为P2,
由P=UI=I2R可得:P2P1=(IL')2RLIL2RL=14,
解得:IL′=12IL=12×0.5A=0.25A,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,此时电路中的总电阻:R总=UI″=UIL'=4V0.25A=16Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电阻R1的阻值:R1=R总﹣RL=16Ω﹣8Ω=8Ω,故A错误;
灯泡工作2min实际消耗的电能:WL=UL′IL′t=(IL′)2RLt=(0.25A)2×8Ω×2×60s=60J,故D正确。
故选:BD。
二、综合题(共10分)
32.(4分)实验室要测量一只未知阻值Rx的阻值,提供的器材有:由两节干电池串联成的电源,学生用电流表(0~0.6A,0~3A)一只,学生用电压表(0~3V,0~15V)一只,阻值变化范围合适的滑动变阻器R一只,电阻箱R0(0﹣9999Ω 5A)一只,开关和导线若干。小明、小华、小虎、小芳分别设计了如图中甲、乙、丙、丁4种电路。
(1)小明设计如图甲所示的方案,依据的原理是 R=UI (用公式表示);
(2)若Rx的阻值约为400Ω,甲、乙、丙、丁4种电路能测出Rx的实验方案是 C ;
A.甲和乙
B.乙和丙
C.丙和丁
D.甲、乙、丙、丁均可
(3)如图丙所示为小虎设计的实验方案,请你帮他补完实验操作步骤:
①按照电路图连接好电路后,闭合开关,将电阻箱阻值调至某一值,记下此时电阻箱连入电路中的电阻R0和电压表示数U1;
②将 电阻箱阻值调为0Ω ,记下此时电压表示数U;
③待测电阻Rx的表达式为:Rx= U1U−U1R0 。(用所测物理量的符号表示)
【分析】(1)伏安法测电阻的原理为:R=UI;
(2)由电源由两节干电池串联可知电源电压为3V,因Rx的阻值约为400Ω,由欧姆定律可求出故电路中的最大电流,确定电路中的电流表不能测量电流;
丙中,根据分压原理,当两电阻大小相近时,两电阻的电压也相近,可使电阻箱连入电路中的电阻为350Ω,记下电压表的示数UV,根据串联电路电压的可得出待测电阻的电压,根据分压原理可求出待测电阻的大小;
丁中可根据等效替代法求出待测电阻的大小;
(3)通过开关的转换分别测量出将电阻箱阻值调至某一值时电压表示数和将电阻箱阻值调为0Ω电压表示数U(即电源电压),根据串联电路电压的规律和欧姆定律,可得出待测电阻Rx的表达式。
【解答】解:(1)如图甲所示的方案,电压表测电阻的电压,电流表测电阻的电流,依据的原理为:R=UI;
(2)电源由两节干电池串联,故电源电压为3V,因Rx的阻值约为400Ω,由欧姆定律,故电路中的最大电流:
I大=UR小=3V400Ω=0.0075A,小于电流表小量程的分度值0.02A,故电路中的电流表不能测量电流;故甲乙不可行;
丙中,使电阻箱连入电路中的电阻为350Ω,记下电压表的示数UV,根据串联电路电压的可得出待测电阻的电压,根据分压原理,由欧姆定律可求出待测电阻的大小,丙可行;
丁中,由题意,阻值变化范围合适的滑动变阻器R一只,将S掷于1,移动变阻器使电压表示数为1V,再将S掷于2,保持变阻器滑片位置不动,调节电阻箱连入电路中的电阻,使电压表示数不变,根据等效替代法,则此时电阻箱连入电路中的电阻大小即为待测电阻的大小,丁可行;
故选C;
(3)①按照电路图连接好电路后,闭合开关,将电阻箱阻值调至某一值,记下此时电阻箱连入电路中的电阻R0和电压表示数U1;
②将电阻箱阻值调为0Ω,记下电压表示数U;
③在②中,电压表测电源电压U;
在①中电阻箱与待测电阻串联,根据串联电路电压的规律,电阻箱的电压为:
U0=U﹣U1,
由欧姆定律,电路的电流:
I=U0R0=U−U1R0;
由串联电路电流的规律和欧姆定律,待测电阻Rx的表达式为:
Rx=U1I=U1U−U1R0=U1U−U1R0。
故答案为:(1)R=UI;(2)C;(3)②电阻箱阻值调为0Ω;③U1U−U1R0。
33.(6分)如图所示将一边长为10cm、重为6N的质量均匀的正方体A自由放置在底面积为200cm2的薄壁柱形容器中心。质量均匀的长方体B高为10cm,底面积为50cm2,通过一轻质细线悬挂于天花板,B静止于A的正上方,细线对B的拉力为8N,A与B相距5cm,现往容器中缓慢注水,ρ水=1.0×103kg/m3,常数g=10N/kg,物块不吸水,忽略细绳体积、液体扰动等其它次要因素。求:
(1)当A对容器底压力为零时容器内水的深度;
(2)当缓慢加入3050g的水时细线对B的拉力是多少;
(3)从A与B刚接触开始,继续缓慢加水直至细线对B拉力为零,求水面上升的高度h(cm)与细线对B的拉力FB的函数关系式。
【分析】(1)当A对容器底压力为0时,A刚好漂浮,根据公式F浮=G,而F浮=ρ水gV排求出排开水的体积,再求水深;
(2)假设缓慢加入3050g的水时A、B已接触,水面在B附近,可得B浸入水的深度,从而得到B受到的浮力,分别对A、B受力分析,根据受力平衡得到B受到的拉力;
(3)A与B刚接触时,根据F浮A=GA可求出此时水面的高度,分①当0<h≤4时,②当h>4时两种情况分析求得FB与h的关系式。
【解答】解:(1)当A对容器底压力为0时,A刚好漂浮,
F浮=G=6N,而F浮=ρ水gV排
所以V排=F浮ρ水g=6N1×103kg/m3×10N/kg=6×10﹣4m3,
此时A处于刚好漂浮仍为离底状态:
所以A浸入深度就等于水深,h=V排SA=6×10−4m30.01m2=0.06m=6cm,
(2)假设此时A、B已接触,水面在B附近,设B浸入hcm
3050g水的体积V=mρ=3050g1g/cm3=3050cm3,
(15+h)cm×200cm2﹣10cm×10cm×10cm﹣50cm2×hcm=3050cm3
解得h=7cm,
此时B排开水的体V排′=7cm×50cm2=350cm3
所以B受到的浮力F浮′=ρ水gV排′=1×103kg/m3×10N/kg×3.5×10﹣4m3=3.5N,
对A受力出析:F浮A=GA+FB压
而F浮A=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
所以FB压=F浮A﹣GA=10N﹣6N=4N,
对B受力分析,F浮′+FA压+F拉=GB,
力的作用是相互的,FB压=FA压=4N,
所以F拉=8N﹣3.5N﹣4N=0.5N。
(3)A与B刚接触时,F浮A=GA,
所以A排水体积为6×10﹣4m3,hA浸=6cm,
此时水面高15cm﹣4cm=11cm,
①当0<h≤4时,水面在A上,
F浮A=G+F压ρgS(ℎ+6cm100)=GA+F压
F压=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×(ℎ+6cm100)−6N=h,
F压+FB=GB FB=8﹣h
②当h>4时,水面在B上
F浮A=GA+F压ρgV=GA+F压
F压=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3﹣6N=4N,
F浮′+F压+FB=GBρgS(ℎ+11cm−15cm100)+F压+FB=GB
FB=8N﹣1×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣4m2×ℎ−4cm100−4N
=8N﹣0.5(h﹣4)N﹣4N=12h+6N。
答:(1)当A对容器底压力为零时容器内水的深度是6cm;
(2)当缓慢加入3050g的水时细线对B的拉力是0.5N;
(3)从A与B刚接触开始,继续缓慢加水直至细线对B拉力为零,水面上升的高度h(cm)与细线对B的拉力FB的函数关系式为①当0<h≤4时,FB=8﹣h,②当h>4时,FB=12h+6N。
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