2023年江苏省南通市海安市中考物理一模试卷 (含答案)
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一、选择题,每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。
1.(2分)下列属于可再生能源的是( )
A.核能 B.煤炭 C.水能 D.石油
2.(2分)关于声现象,下列说法正确的是( )
A.演奏古筝时按压不同的弦是为了改变响度
B.用大小不同的力击打鼓面是为了改变音调
C.音叉保持振动状态,我们就应该听到声音
D.超声波既可以传递信息,又可以传递能量
3.(2分)如图,将红墨水滴入水中,可以看到它在水中扩散开来,下列现象中与上述实验现象的原理相同的是( )
A.春天柳絮飞舞 B.夏天荷花飘香
C.秋天红叶飘落 D.冬天雪花飞舞
4.(2分)小明用如图装置“探究动能大小与速度的关系”,下列说法正确的是( )
A.实验中研究对象是小车
B.斜面和水平面必须是同种材料
C.木块在滑行过程中受到的摩擦力逐渐减小
D.让不同小车从斜面的相同高度由静止释放
5.(2分)下列家庭用电的场景中,最符合安全用电要求的是( )
A.在家中更换灯泡无需断开电源开关
B.多个电水壶接同一插座上同时工作
C.使用测电笔手要接触笔尾金属电极
D.家中保险丝熔断后可用铜导线代替
6.(2分)下列图中箭头表示空气流动的方向。炎热晴朗的夏夜,我市老坝港海边的陆地与海面之间空气循环流动的示意图表示正确的是( )
A. B.
C. D.
7.(2分)如图所示,在水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,烧杯内分别装有不同的液体,把两个相同的物体分别放入两杯液体中,在甲杯中漂浮,在乙杯中沉底,两液面相平。关于这一现象,下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两杯中液体的密度ρ甲<ρ乙
B.甲、乙两杯中物体排开液体的质量m甲>m乙
C.甲、乙两杯中液体对杯底的压强p甲=p乙
D.甲、乙两烧杯对水平桌面的压强p甲'=p乙'
8.(2分)如图所示,这是某电子秤的内部简化电路,R0是定值电阻,Rx是压敏电阻,其阻值随着压力增大而减小,电源电压恒定不变,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.该电子秤的示数表是由电流表改装而成的
B.当称量的重物质量增大时,电路中的电流减小
C.称量的重物质量越小,R0的电功率越大
D.若R0因老化其电阻值变大,则该电子秤的测量值偏大
9.(2分)在体育课上,小明用频闪照相机记录了质量为450g的足球沿斜坡向下运动的过程。频闪照相机每隔0.2s拍一张照片,照片记录了足球在不同时刻的位置如图所示。由图可估算该足球从位置A到位置B的过程中,足球的重力做功的功率最接近于( )
A.3W B.6W C.9W D.12W
10.(2分)如图,小车从处于轻质杠杆OB的A点开始匀速向右运动,在B端竖直向上方向系一根不可伸缩的细绳使杠杆始终处于水平位置平衡。下列表示AB间的距离s和细绳的拉力F随时间t变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、非选择题。
11.(3分)如图,舞台上利用干冰制造白雾,原理是干冰 (填物态变化名称)吸热,使周围环境温度 (选填“升高”或“降低”),空气中的水蒸气 (填物态变化名称)成小水滴悬浮在空气中形成白雾。
12.(4分)小明发现自家汽车上许多地方都用到了物理知识。
(1)汽车的挡风玻璃是倾斜的,避免车内物品的像成在司机的 (选填“正前方”或“斜上方”),保证行车安全。
(2)照明大灯内功率较小的近光灯丝与功率较大的远光灯丝长度相同, 光灯(选填“近”或“远”)的灯丝较粗。
(3)发动机转速3000r/min,则每秒发动机完成 个冲程。
(4)车用蓄电池在充电过程中属于 。(选填“电源”、“用电器”或“开关”)
13.(4分)2023年2月哈工大宣布突破EUV光刻机关键技术,光刻技术是利用缩图透镜将绘在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上,在硅片上成像越小芯片制程越小。
(1)光源发出的紫外线 (选填“能”或“不能”)被人眼直接观察到。
(2)由原理图可知,掩膜在硅片上成 像,缩图透镜的焦点在硅片的 (选填“上方”或“下方”)。
(3)这次我国直接从90nm突破到了22nm制程的芯片,如果缩图透镜相同,则要将掩膜向 移动(选填“上方”或“下方”)。
14.(4分)小明利用的轻质注射器等器材测量大气压。
(1)为得到活塞横截面积,需要量取的长度为 cm。当注射器中活塞刚开始滑动时弹簧测力计的示数如图所示。
(2)考虑到摩擦因素,小明取下橡皮帽,再次拉动注射器筒,记下弹簧测力计稳定时的示数为0.7N。此过程中活塞受到的摩擦力方向 。
(3)利用以上数据可估算大气压强是 Pa。已知实验时外界大气压为1.0×105Pa,则造成该偏差的最有可能原因是: 。
15.(5分)如图,滑轮组竖直固定在水平支架上,已知每个滑轮重20N,滑轮组下端挂重物A,用力F竖直向上匀速提升A,完成多次试验。F做功的功率随物体上升速度之间的关系如图乙,不计摩擦和绳重,g取10N/kg,则:
(1)由图乙可知,当物体A以较大的速度匀速上升时,拉力F (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(2)A的重力为 N;物体A以3cm/s匀速上升时,定滑轮对水平支架的拉力为 N;
(3)拉力F的功率为2.4W时,10s内滑轮组对A做功 J;若在物体A下再加挂20N的重物,滑轮组的机械效率 。(选填“增大”、“不变”或“减小”)
16.(2分)如图所示,一个小球从高处下落到竖直放置的弹簧上并压缩弹簧向下做减速运动,忽略空气阻力,画出小球所受的重力G和弹力F。
17.(2分)一束光从空气斜射到水面上,请画出反射光线和折射光线的大致位置。
18.(2分)如图所示,小磁针静止在通电螺线管左侧,请标出磁感线方向及小磁针的N极。
19.(6分)2023年2月国产航母“福建”号开始海试,可搭载质量为3×104kg的“歼﹣35”战机60架,航母用重油作为燃料,其发动机的最大功率1.6×108W。(g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3,重油的热值为q=4.0×107J/kg)求:
(1)当20架“歼﹣35”战机从甲板上起飞,舰艇排开海水的体积将减小多少m3;
(2)若航母发动机的效率为30%,航母以最大功率航行2h,需要燃烧重油多少kg。
20.(8分)如图甲所示电源电压恒定为12V,图乙是额定电压为6V的小灯泡电流随电压变化的图象。R1为定值电阻,R2标有“30Ω 1A”字样,电流表的量程为0~3A。当闭合开关S3,断开开关S1、S2时,灯L正常发光。求:
(1)灯泡正常发光时的电阻和R1电阻值;
(2)当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,调节变阻器的滑片,使电流表示数为0.4A。1min内变阻器R2消耗的电能;
(3)当开关S1、S2、S3均闭合时,电路允许消耗的最大功率。
21.(5分)小明用天平、烧杯及足量的水测量一块鹅卵石的密度,实验步骤如下:
(1)将天平放在水平桌面上,把游码拨至标尺 ,横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧,应将平衡螺母往 (选填“左”或“右”)调。
(2)测鹅卵石的质量天平平衡时,右盘砝码及游码位置如图甲,则鹅卵石的质量m1= g。
(3)把鹅卵石放入烧杯中,往烧杯倒入适量的水,用油性笔在烧杯壁记下此时水面位置为M(图乙),
用天平测出烧杯、水和鹅卵石的总质量为m2。
(4)将鹅卵石从水中取出,再往烧杯中缓慢加水至记号M(图丙),用天平测出杯和水的总质量为m3。
(5)根据所测数据计算出鹅卵石的密度为ρ= (用m1、m2、m3、ρ水表示)。
(6)若在进行测量步骤(4)时,从水中取出鹅卵石时有部分水沾在表面,测得鹅卵石的密度为ρ′,则ρ′ ρ(选填“>”、“=”或“<”)。
22.(8分)在“测定小灯泡额定功率”实验中,已知电源电压3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)如图甲是小明连接的实物电路图,经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误,请在图中错误的那根导线上画“×”,并画出正确的连线。
(2)电路改正后,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,接下来的操作是 (选填“检查开关是否接触良好”“移动变阻器滑片”或“检查灯泡是否断路”)。
(3)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图所示,小灯泡额定功率为 W。
(4)小华为了得到比较准确的小灯泡额定功率,用同一套器材做了三次实验(都将电压表调到2.5V),获得三组电流数据,计算功率后取平均值即为小灯泡的额定功率。这样处理数据的方法 (正确/不正确)。
(5)课后小华要测出另一小灯泡的额定功率(已知灯泡的额定电流),在没有电流表的情况下,用一个阻值为R0定值电阻和一只电压表并设计了图丙电路,请在虚线框内补上小灯泡和定值电阻,使电路完整。
①闭合S并将S1先接 (选填“a”或“b”)。
②将S1再接入另一位置时不小心将变阻器的滑片向左移动了少许,则小灯泡额定功率的测量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
23.(8分)在“探究感应电流产生条件”的实验中,小明和小华发现小量程电流表指针摆动的角度有时会不同。于是,他们想探究产生感应电流的大小与哪些因素有关。经过讨论后,他们提出了以下几种猜想:
猜想1:与磁场的方向有关;
猜想2:与导体切割磁感线运动的速度大小有关;
猜想3:与磁场的强弱有关。
(1)如图甲,为了验证猜想1是否正确,小明将磁体A放在水平面上,驱动装置(由两根绝缘硬棒ab、cd组成)使导体PQ以3.0cm/s的速度水平匀速向右运动(导体运动区域的磁场强弱相同),读出小量程电流表的示数为6mA。然后,将磁体A上下颠倒,使导体PQ仍以3.0cm/s的速度水平匀速向右运动,发现小量程电流表的示数仍为6mA。这说明猜想1是 (选填“正确”或“错误”)的。
(2)在验证猜想2时,如图在同一磁体A中驱动装置使导体PQ以不同的速度大小水平匀速向右运动,读出小量程电流表测出的数值,记录的部分数据如表:
实验序号
1
2
3
4
5
速度v/cm•s﹣1
1.0
1.5
3.0
3.4
4.0
感应电流I/mA
2
3
6
8
①请在图乙中描点作出感应电流I与速度v的关系图线。表格中第4次感应电流I= mA。
②进一步分析得出:在磁场强弱相同时,产生感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度大小成 。
③为探究猜想3,他们换一个比磁体A磁性更强的磁体B进行多次实验:使导体PQ保持以3.5cm/s的速度在磁体B中水平匀速向右运动,小量程电流表的示数均为8.5mA。根据上述实验收集的数据,你认为他们的实验 (选填“能”或“不能”)验证猜想3是否正确,理由是 。
24.(9分)阅读短文,回答问题。
察打一体无人机
无侦﹣10是中国研制的一款高空隐形察打一体无人机,搭载新一代涡扇发动机,飞行速度可达300m/s,战场响应快。飞机采用以光纤传输信号的光传操纵系统。该机最大起飞重量3.2吨,主要用于电子侦察,对敌方信号进行侦查和定位,载弹量要逊色一些,只有400kg。翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值;热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比,飞机航行时所受阻力与速度的关系见表一,部分技术参数见表二。(g取10N/kg)
表一:
速度v/(m/s)
100
150
200
阻力f/N
500
1125
2000
表二:
热效率η1
推进效率η2
航空燃油的热值q
40%
60%
5×107J/kg
(1)飞机光传操纵系统中的传输媒介是 (选填“导体”“绝缘体”或“半导体”);飞机表面能 (选填“反射”或“吸收”)对方雷达发射的电磁波从而实现隐身。
(2)关于无人机,下列说法中不正确的 。
A.遥控无人机是通过电磁波来传递信息的
B.机翼做成流线型是为了减小空气的阻力
C.当飞机顺风起飞时,更有利于飞机升空
D.飞机在一定高度匀速飞行投弹时机械能变小
(3)当飞机以最大速度沿水平方向飞行时,推力做功的功率为 W。飞机的推重比是指飞机以最大航行速度匀速飞行时的推力与最大起飞重力的比值,则无侦﹣10的推重比约为 。
(4)该飞机的翼载为500kg/m2,则机翼面积为 m2。当飞机以200m/s的速度沿水平方向正常巡航0.5h,耗油 kg。
(5)为保证飞行安全,当飞机降低到一定高度时开启警示灯。如图乙是小明设计的模拟电路(电源电压恒定),压敏电阻R与离地高度h的关系见表三。当飞机降低到距地面450m时,开关S闭合警示灯亮,灵敏电流计示数为0.02A;当飞机距地面400m时,灵敏电流计示数为0.04A;当飞机距地面150m时,警示灯开始明暗交替。变化。应将压敏电阻R将串联在图乙电路中的 (选择“A”或“B”)位置,另一位置接入灵敏电流计(高度表)。当警示灯处于较暗状态时的电功率是 W(电磁铁线圈、衔铁电阻忽略不计,警示灯电阻不随温度变化)。
表三:
高度h/m
150
400
450
电阻R/Ω
20
50
200
2023年江苏省南通市海安市中考物理一模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题,每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。
1.(2分)下列属于可再生能源的是( )
A.核能 B.煤炭 C.水能 D.石油
【考点】能源及其分类.
【分析】(1)可再生能源的概念:像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到,把它们称为可再生能源;
(2)不可再生能源的概念:化石能源、核能等能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,这类能源称为不可再生能源。
【解答】解:化石能源、核能等能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,这类能源称为不可再生能源。水能可以在自然界源源不断地得到,因此属于可再生能源。
故选:C。
【点评】理解可再生能源和不可再生能源的概念,可解答此题。
2.(2分)关于声现象,下列说法正确的是( )
A.演奏古筝时按压不同的弦是为了改变响度
B.用大小不同的力击打鼓面是为了改变音调
C.音叉保持振动状态,我们就应该听到声音
D.超声波既可以传递信息,又可以传递能量
【考点】声与能量;声音的产生;音调与频率的关系;响度与振幅的关系;声与信息.
【分析】(1)(2)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,与振幅有关;音色是由发声体本身决定的一个特性。
(3)人耳听到声音的条件:①物体发生振动;②介质向外传声;③良好的听觉器官;④频率在人的听觉范围之内;⑤有足够的响度。
(4)声波可以传递信息,是指告诉我们什么,也就是传递了信息,如教师讲课,告诉我们知识;
声波可以传递能量是指可以改变什么,也就是传递了能量,如超声波洁牙,使我们的牙齿上的牙垢去掉,使我们的牙齿更洁净。
【解答】解:A、演奏古筝时,手指在弦上的位置不断变化,改变了振动弦的长短,这是为了改变音调,故A错误;
B、大小不同的力击打鼓面,振幅不同,响度不同,故用大小不同的力击打鼓面是为了改变其响度,故B错误;
C、若音叉的振动频率不在人耳的听觉范围之内,人耳就听不到声音,故C错误;
D、超声波既可以传递信息,又可以传递能量,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了声音的特征以及影响因素,属于声学基础知识的考查。
3.(2分)如图,将红墨水滴入水中,可以看到它在水中扩散开来,下列现象中与上述实验现象的原理相同的是( )
A.春天柳絮飞舞 B.夏天荷花飘香
C.秋天红叶飘落 D.冬天雪花飞舞
【考点】扩散现象.
【分析】分子在永不停息地做无规则运动,分子非常小,用肉眼直接看不到。
【解答】解:将红墨水滴入水中,可以看到它在水中扩散开来,是因为红墨水分子在永不停息地做无规则运动。
ACD、春天柳絮飞舞、秋天红叶飘落和冬天雪花飞舞都用眼睛能直接看到,它们不是分子运动,故ACD错误。
B、夏天荷花飘香是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查了扩散现象,属于基础题。
4.(2分)小明用如图装置“探究动能大小与速度的关系”,下列说法正确的是( )
A.实验中研究对象是小车
B.斜面和水平面必须是同种材料
C.木块在滑行过程中受到的摩擦力逐渐减小
D.让不同小车从斜面的相同高度由静止释放
【考点】探究影响物体动能大小的因素.
【分析】(1)该实验的研究对象是小车;
物体由于运动而具有的能叫做动能,动能的大小与物体的质量和速度有关;实验过程要采用控制变量法,当研究动能大小与速度的关系时,应选择同一小车从不同的高度释放;
(2)在该实验中我们用到了转换的方法,小车推动木块在水平面运动的距离越远,小车具有的动能就越大;
(3)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。
【解答】解:A、该实验的研究对象是小车,不是木块,故A正确;
B、在该实验中我们用到了转换的方法,即将小车动能的大小转化为其对木块做功的多少来比较,即小车推动木块在水平面运动的距离越远,小车具有的动能就越大,所以斜面和水平面材料可以不同,故B错误;
C、滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,压力不变,接触面的粗糙程度不变,木块在滑行过程中受到的摩擦力不变,故C错误;
D、动能的大小与物体的质量和速度有关,要探究动能大小与速度的关系,必须控制物体的质量相同,也就是保持小车的质量不变,让小车从同一斜面不同高度静止释放,故D错误。
故选:A。
【点评】动能的决定因素有两个:质量和速度,在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时,应该利用控制变量法的思路,去分析解决;小车把木块推出的距离长,说明小车的动能大这是一种转换的方法。
5.(2分)下列家庭用电的场景中,最符合安全用电要求的是( )
A.在家中更换灯泡无需断开电源开关
B.多个电水壶接同一插座上同时工作
C.使用测电笔手要接触笔尾金属电极
D.家中保险丝熔断后可用铜导线代替
【考点】安全用电原则.
【分析】(1)发现有人触电或检修电路时,首先切断电源,再实行救援措施或维修。
(2)家庭电路中电流过大会导致跳闸,电路中电流过大的原因是短路或总功率过大。
(3)测电笔是用来辨别火线和零线的工具,在使用时,手必须接触笔尾的金属体;
(4)险丝的作用就是在电流异常升高到一定的高度的时候,自身熔断切断电流,从而起到保护电路安全运行的作用,使用铜丝起不到保护作用。
【解答】解:A、更换灯泡之前必须断开开关,否则会触电,故A不符合安全用电要求;
B、一个插线板上不能同时接入多个大功率用电器,否则会导致干路电流过大,引起空开跳闸或使导线过热引起火灾,故B不符合安全用电要求;
C、测电笔是用来辨别火线和零线的工具,在使用时,手必须接触笔尾的金属体,故C符合安全用电要求;
D、当用细铜丝代替后,细铜丝的熔点很高,温度即使升高到一定程度,它也不会自动熔断起不到保护电路的作用,故D不符合安全用电要求;
故选:C。
【点评】本题旨在考查安全用电的知识,考查学生对安全用电常识的记忆和应用。同学们要牢记安全用电常识,并正确规范操作,避免危险发生。
6.(2分)下列图中箭头表示空气流动的方向。炎热晴朗的夏夜,我市老坝港海边的陆地与海面之间空气循环流动的示意图表示正确的是( )
A. B.
C. D.
【考点】比热容解释简单的自然现象.
【分析】水的比热容较大,与质量相同的其它物质相比,吸收或放出相同的热量时,温度变化较小,据此结合空气对流的知识进行分析。
【解答】解:水的比热容比泥土、沙石的比热容大,晚上,气温下降时,海水的温度下降得慢、陆地的温度下降得快,则大海上方的温度高一些,热空气上升,而陆地上方的温度低一些,冷空气会下降,所以风从陆地吹向海面,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查比热容的知识,属于基础题。
7.(2分)如图所示,在水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,烧杯内分别装有不同的液体,把两个相同的物体分别放入两杯液体中,在甲杯中漂浮,在乙杯中沉底,两液面相平。关于这一现象,下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两杯中液体的密度ρ甲<ρ乙
B.甲、乙两杯中物体排开液体的质量m甲>m乙
C.甲、乙两杯中液体对杯底的压强p甲=p乙
D.甲、乙两烧杯对水平桌面的压强p甲'=p乙'
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【分析】(1)根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系和液体密度关系;
(2)根据物体的浮沉条件和阿基米德原理判断物体排开液体的质量;
(3)根据p=ρgh判断液体对杯底的压强关系;
(4)由于烧杯对水平桌面的压力等于烧杯的总重力,根据G=mg=ρVg判断液体的重力关系,然后根据p=判断烧杯对水平桌面的压强关系。
【解答】解:A、由图可知,物体在甲、乙两杯中分别处于漂浮和沉底状态,则ρ甲>ρ物,ρ乙<ρ物,故甲、乙两杯中液体的密度ρ甲>ρ乙,故A错误;
B、物体漂浮或悬浮时,物体在甲中受到的浮力和自身的重力相等;物体下沉时,物体在乙中浮力小于重力,故物体在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,根据阿基米德原理可知甲、乙两杯中物体排开液体的重力G甲排>G乙排,则甲、乙两杯中物体排开液体的质量m甲>m乙,故B正确;
C、因ρ甲>ρ乙,两杯中液面相平,由p=ρgh可知甲、乙两杯中液体对杯底的压强p甲>p乙,故C错误;
D、因为物体在甲中漂浮,乙中下沉,V排甲<V排乙,
又因为两液面相平,液体的体积与排开液体的体积之和相同,所以甲液体的体积大于乙液体的体积,
因ρ甲>ρ乙,根据m=ρV知:m甲液>m乙液,根据G=mg可知G甲液>G乙液,
甲、乙两个烧杯对水平桌面的压力:F=G液体+G物+G烧杯,所以F甲>F乙,根据p=可知甲、乙两烧杯对水平桌面的压强p甲'>p乙',故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和液体压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
8.(2分)如图所示,这是某电子秤的内部简化电路,R0是定值电阻,Rx是压敏电阻,其阻值随着压力增大而减小,电源电压恒定不变,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.该电子秤的示数表是由电流表改装而成的
B.当称量的重物质量增大时,电路中的电流减小
C.称量的重物质量越小,R0的电功率越大
D.若R0因老化其电阻值变大,则该电子秤的测量值偏大
【考点】电路的动态分析;欧姆定律的应用.
【分析】由电路图可知,压敏电阻Rx与定值电阻R0串联,示数表与定值电阻并联;根据示数表的连接方式分析压力表的类型;
根据压力的变化分析压敏电阻阻值的变化和总电阻的变化,根据欧姆定律判定电路中电流的变化;根据P=I2R分析R0的电功率的变化;
根据阻值的变化分析,利用电流不变分析电路总电阻的变化,根据串联电路的电压规律分析压敏电阻阻值的变化和称量值的变化。
【解答】解:由电路图可知,压敏电阻Rx与定值电阻R0串联,示数表与定值电阻并联;
A、由于示数表与定值电阻并联,所以该电子秤的示数表是由电压表改装而成的,故A错误;
B、压敏电阻阻值随着压力增大而减小,当称量的重物质量增大时,压力变大,压敏电阻的阻值变小,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,故B错误;
C、同理可知,称量的重物质量越小,电路中的电流越小,根据P=I2R可知,R0的电功率越小,故C错误;
D、当物体的质量不变时,压敏电阻的阻值不变;R0因老化阻值变大,根据串联电路的分压规律可知,R0分得的电压增大,即测量值偏大,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了电路的动态分析,明确压敏电阻阻值的变化是解题的关键。
9.(2分)在体育课上,小明用频闪照相机记录了质量为450g的足球沿斜坡向下运动的过程。频闪照相机每隔0.2s拍一张照片,照片记录了足球在不同时刻的位置如图所示。由图可估算该足球从位置A到位置B的过程中,足球的重力做功的功率最接近于( )
A.3W B.6W C.9W D.12W
【考点】功率的计算及公式的应用.
【分析】估测图中足球下滑的高度,根据功的公式W=Gh=mgh可求重力做的功,再根据P=求出重力做功的功率。
【解答】解:足球的直径为20cm=0.2m;由图可知,足球下落的高度约为2个足球的直径,则足球下落的高度为:h=2×0.2m=0.4m;
从A到B的过程中足球的重力做的功为:W=Gh=mgh=0.45kg×10N/kg×0.4m=1.8J;
根据图可知,从A到B的过程中足球所用的时间为:t=0.2s×3=0.6s;
则从A到B的过程中足球的重力做功功率为:P==3W。
故选:A。
【点评】本题考查了功、功率的公式及其应用,考查了学生对题干的观察能力。
10.(2分)如图,小车从处于轻质杠杆OB的A点开始匀速向右运动,在B端竖直向上方向系一根不可伸缩的细绳使杠杆始终处于水平位置平衡。下列表示AB间的距离s和细绳的拉力F随时间t变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【考点】杠杆的动态平衡分析.
【分析】根据汽车的移动速度分析s与t的关系;根据杠杆的平衡条件分析F与t的变化关系。
【解答】解:AB、AB间的距离s为:s=OB﹣vt,由于OB是一个定值,速度不变,则s随t的增大而减小,且是一条直线,故AB错误;
CD、杠杆始终处于水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件可知,F×OB=G×AB,则F=,所以F﹣t图像为一条直线,由于从A点开始运动,所以A点的F不为零,故D正确、C错误。
故选:D。
【点评】本题主要考查了杠杆的动态平衡分析,难度不大。
二、非选择题。
11.(3分)如图,舞台上利用干冰制造白雾,原理是干冰 升华 (填物态变化名称)吸热,使周围环境温度 下降 (选填“升高”或“降低”),空气中的水蒸气 液化 (填物态变化名称)成小水滴悬浮在空气中形成白雾。
【考点】升华和凝华的定义与特点;液化及液化的放热特点.
【分析】物质由固态直接变为气态叫升华,升华要吸热;物质由气态变为液态叫液化,液化放热。
【解答】解:舞台上利用干冰制造白雾时,干冰是固态直接变为气态叫升华,升华吸收热量,致使周围温度急剧下降,空气中的水蒸气遇冷液化变成小水滴或小冰晶后悬浮在空气中形成了白雾。
故答案为:升华;下降;液化。
【点评】本题考查升华的定义和特点,难度不大。
12.(4分)小明发现自家汽车上许多地方都用到了物理知识。
(1)汽车的挡风玻璃是倾斜的,避免车内物品的像成在司机的 正前方 (选填“正前方”或“斜上方”),保证行车安全。
(2)照明大灯内功率较小的近光灯丝与功率较大的远光灯丝长度相同, 远 光灯(选填“近”或“远”)的灯丝较粗。
(3)发动机转速3000r/min,则每秒发动机完成 100 个冲程。
(4)车用蓄电池在充电过程中属于 用电器 。(选填“电源”、“用电器”或“开关”)
【考点】电路的组成;影响电阻大小的因素;平面镜成像的特点;有关热机的计算.
【分析】(1)平面镜成像时像与物大小相等,到镜面的距离相等;
(2)利用P=和电阻大小的决定因素进行分析;
(3)发动机一个工作循环飞轮转两圈,有四个冲程,据此分析;
(4)电源提供电能,用电器消耗电能,开关控制电路的通断。
【解答】解:(1)家用轿车的底盘较低,如果挡风玻璃设计成竖直的,车内物品的像将出现在司机的正前方,平面镜成像时像与物大小相等,到镜面的距离相等,车内物品的像会干扰司机的视线,所以汽车的挡风玻璃设计成倾斜的,避免车内物品的像呈在司机的正前方,保证行车安全;
(2)由P=知在电源电压相同时,功率大的电阻小,电阻的大小由材料、长度和横截面积决定,在材料和长度不变时,横截面积越大,电阻越小,所以功率大的远光灯的电阻小,灯丝较粗;
(3)由发动机转速3000r/min知每秒飞轮转50圈,由发动机一个工作循环飞轮转两圈,有四个冲程知飞轮转50圈,有100个冲程;
(4)蓄电池在充电过程中消耗电能,把电能转化为化学能,属于用电器。
故答案为:(1)正前方;(2)远;(3)100;(4)用电器。
【点评】本题考查了平面镜成像的应用、电功率公式的应用和电阻大小的决定因素、热机的计算、电路的组成,考查的内容比较多,但均属于基础知识,要牢固掌握。
13.(4分)2023年2月哈工大宣布突破EUV光刻机关键技术,光刻技术是利用缩图透镜将绘在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上,在硅片上成像越小芯片制程越小。
(1)光源发出的紫外线 不能 (选填“能”或“不能”)被人眼直接观察到。
(2)由原理图可知,掩膜在硅片上成 倒立缩小的实 像,缩图透镜的焦点在硅片的 上方 (选填“上方”或“下方”)。
(3)这次我国直接从90nm突破到了22nm制程的芯片,如果缩图透镜相同,则要将掩膜向 上方 移动(选填“上方”或“下方”)。
【考点】凸透镜成像规律的其他应用;紫外线.
【分析】(1)紫外线属于不可见光;
(2)该缩图透镜为凸透镜,且要制造出含有众多元件的集成电路,所以可知该凸透镜成倒立、缩小的实像;
(3)凸透镜成实像时,物远像近像变小。
【解答】解:(1)紫外线属于不可见光,人眼看不到;
(2)由图和题意可知,该缩图透镜为凸透镜,且要制造出含有众多元件的集成电路,所以可知该凸透镜成倒立、缩小的实像;缩图透镜的焦点在硅片的上方;
(3)这次我国直接从90nm突破到了22nm制程的芯片,如果缩图透镜相同,物体变小了,像变小,则要将掩膜向上移动。
故答案为:(1)不能;(2)倒立缩小的实;上方;(3)上方。
【点评】本题考查了凸透镜成像的应用,解题关键是弄清楚缩图透镜的成像原理。
14.(4分)小明利用的轻质注射器等器材测量大气压。
(1)为得到活塞横截面积,需要量取的长度为 3.00 cm。当注射器中活塞刚开始滑动时弹簧测力计的示数如图所示。
(2)考虑到摩擦因素,小明取下橡皮帽,再次拉动注射器筒,记下弹簧测力计稳定时的示数为0.7N。此过程中活塞受到的摩擦力方向 水平向右 。
(3)利用以上数据可估算大气压强是 0.9×105 Pa。已知实验时外界大气压为1.0×105Pa,则造成该偏差的最有可能原因是: 未排尽空气 。
【考点】大气压强的测量方法.
【分析】(1)因活塞为圆柱体,所以活塞的横截面积可以通过公式S=来求出,需要用刻度尺量出其刻度部分的长度;
(2)摩擦力的方向与物体相对运动或运动趋势方向相反;
(3)根据p=求得大气压强,筒内残留空气、筒壁与活塞间有摩擦、弹簧测力计和刻度尺的读数有误差都会造成测得的大气压值误差较大。
【解答】解:(1)用刻度尺量出针筒全部刻度部分的长度L=3.00cm;
(2)小明取下橡皮帽,水平向右加速拉动注射器筒,此过程中活塞受到向左的拉力、向右的摩擦力;
(3)活塞的横截面积:S===1.5cm2;由图可知拉力的大小为14.2N;大气压的值p===0.9×105Pa;
已知实验时实为1标准大气压,约为1.0×105Pa,测量值偏小,是因为实验操作时未排尽空气。
故答案为:(1)3.00;(2)水平向右;(3)0.9×105;未排尽空气。
【点评】解决本题的关键是在弄清测量大气压强实的验原理,然后才能分析出实验需要注意的事项,才能计算出大气压强的值。
15.(5分)如图,滑轮组竖直固定在水平支架上,已知每个滑轮重20N,滑轮组下端挂重物A,用力F竖直向上匀速提升A,完成多次试验。F做功的功率随物体上升速度之间的关系如图乙,不计摩擦和绳重,g取10N/kg,则:
(1)由图乙可知,当物体A以较大的速度匀速上升时,拉力F 不变 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(2)A的重力为 100 N;物体A以3cm/s匀速上升时,定滑轮对水平支架的拉力为 100 N;
(3)拉力F的功率为2.4W时,10s内滑轮组对A做功 20 J;若在物体A下再加挂20N的重物,滑轮组的机械效率 增大 。(选填“增大”、“不变”或“减小”)
【考点】滑轮(组)的机械效率;功的计算和公式的应用;功率的计算及公式的应用.
【分析】(1)物体A做匀速直线运动,由图甲可知,n=3,由图乙可知,拉力F做功的功率与物体上升的速度成正比,根据P===Fv求当物体A以较大的速度匀速上升时,拉力F的变化;
(2)由图乙可知,当物体上升速度v物=3cm/s时,拉力F的做功功率;由图甲可知n=3,拉力端移动速度等于物体上升速度的n倍,利用P===Fv求拉力大小;根据不计摩擦和绳重时拉力F=(GA+G动)求物体A的重力;由力的平衡条件求出支架对定滑轮的拉力,根据力的作用是相互的求出定滑轮对水平支架的拉力;
(3)由图乙可知,拉力F的功率为2.4W时,物体上升速度,利用s=vt求10s内物体上升高度;再利用W=Gh求10s内滑轮组对物体A做功;
利用不计绳重和摩擦时η=====分析解答
【解答】解:(1)物体A做匀速直线运动,由图甲可知,n=3,由图乙可知,拉力F做功的功率与物体上升的速度成正比,由P=Fv=Fnv物可知,物体A以较大的速度匀速上升时,拉力F不变;
(2)由图乙可知,当物体上升速度v物=3cm/s时,拉力F的做功功率为3.6W,
由图甲可知n=3,拉力端移动速度v=nv物=3×3cm/s=9cm/s=0.09m/s,
由P===Fv可知,拉力:F===40N,
因为不计摩擦和绳重时拉力F=(GA+G动),
所以物体A的重力:GA=3F﹣G动=3×40N﹣20N=100N;
由力的平衡条件可知,支架对定滑轮的拉力:F支=2F+G轮=2×40N+20N=100N;
由力的作用是相互的可知,定滑轮对水平支架的拉力:F'=F支=100N;
(3)由图乙可知,拉力F的功率为2.4W时,物体上升速度为2cm/s,
由v=可知,10s内物体上升高度:h=v′t=2cm/s×10s=20cm=0.2m,
10s内滑轮组对物体A做功:W=Gh=100N×0.2m=20J;
由不计绳重和摩擦时η=====可知,当动滑轮重力不变时,物体的重力增大,滑轮组的机械效率增大。
故答案为:(1)不变;(2)100;100;(3)20;增大。
【点评】本题考查了使用滑轮组时功率公式、速度公式和功的公式的应用,要利用好两个关系式:不计摩擦和绳重时拉力F=(GA+G动),滑轮组的机械效率时η=====是关键。
16.(2分)如图所示,一个小球从高处下落到竖直放置的弹簧上并压缩弹簧向下做减速运动,忽略空气阻力,画出小球所受的重力G和弹力F。
【考点】力的示意图与图示.
【分析】画力的示意图,首先要对物体进行受力分析,看物体受几个力,要先分析力的大小、方向和作用点,再按照画图的要求画出各个力。
【解答】解:忽略空气阻力,小球从高处下落到竖直放置的弹簧上并压缩弹簧向下做减速运动,此时小球共受到重力和弹力两个力的作用,过小球重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,用G和F表示,且G<F,如图所示:
【点评】画力的示意图的一般步骤为:一画简图二定点,三画线,四画尖,五把力的符号标尖边。按照这个作图步骤,很容易能够画出指定力的示意图。
17.(2分)一束光从空气斜射到水面上,请画出反射光线和折射光线的大致位置。
【考点】作光的反射光路图;作光的折射光路图.
【分析】根据反射定律:反射光线、入射光线、法线在同一个平面内,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,作出反射光线;
根据光由空气斜射进入水中折射光线向法线偏折,折射角小于入射角作出折射光线。
【解答】解:
先过入射点作出法线,在空气中法线的另一侧作出反射光线,注意反射角等于入射角;再在水中法线的另一侧作出折射光线,注意折射角小于入射角,如图所示:
【点评】在两种透明介质的界面上,折射和反射一般是同时发生的,反射光线与入射光线在同种介质中,折射光线和入射光线在不同种介质中。
18.(2分)如图所示,小磁针静止在通电螺线管左侧,请标出磁感线方向及小磁针的N极。
【考点】安培定则;磁感线及其特点.
【分析】(1)根据安培定则可确定螺线管的极性,根据磁极间的相互作用,可以判断小磁针的磁极。
(2)磁体周围的磁感线都是从N极出来,回到S极,进行判断。
【解答】解:(1)已知电源正负极,根据安培定则可知,螺线管的右端为N极,左端为S极,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可判定小磁针的左端为S极、右端为N极。
(2)根据磁感线都是从磁体外部的N极出发,回到S极,可以标出磁感线的方向向左,如图所示。
【点评】知道螺线管的电流方向、磁极、小磁针的磁极、磁感线中的任意一者,都可以根据磁极间的作用和安培定则判断另外几者。
19.(6分)2023年2月国产航母“福建”号开始海试,可搭载质量为3×104kg的“歼﹣35”战机60架,航母用重油作为燃料,其发动机的最大功率1.6×108W。(g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3,重油的热值为q=4.0×107J/kg)求:
(1)当20架“歼﹣35”战机从甲板上起飞,舰艇排开海水的体积将减小多少m3;
(2)若航母发动机的效率为30%,航母以最大功率航行2h,需要燃烧重油多少kg。
【考点】热机的效率;阿基米德原理的应用.
【分析】(1)航母漂浮在水面上,浮力等于其总重力,飞机起飞后,重力减小,浮力减小,根据F浮=ρ液gV排可判断出V排的变化;
(2)根据W=Pt求出航母发动机所做的功,根据效率公式求出重油完成燃烧放出的热量,根据Q放=mq求出需要燃烧重油的质量。
【解答】解:(1)20架“歼﹣35”战机的重力:G=mg=20×3×104kg×10N/kg=6×106N,
飞机起飞后减小的浮力:ΔF浮=G=6×106N,
由F浮=ρ水gV排可知,舰艇排开海水减小的体积:ΔV排===600m3;
(2)航母发动机所做的功:W=Pt=1.6×108W×2×3600s=1.152×1012J,
由η=可知,重油完全燃烧放出的热量:Q放===3.84×1012J,
由Q放=mq可知,燃烧重油的质量:m′===9.6×104kg。
答:(1)当20架“歼﹣35”战机从甲板上起飞,舰艇排开海水的体积将减小600m3;
(2)若航母发动机的效率为30%,航母以最大功率航行2h,需要燃烧重油9.6×104kg。
【点评】本题考查重力公式、阿基米德原理、功的计算公式、效率公式以及燃料完全燃烧放热公式的应用,是一道力热综合题,有一定的难度。
20.(8分)如图甲所示电源电压恒定为12V,图乙是额定电压为6V的小灯泡电流随电压变化的图象。R1为定值电阻,R2标有“30Ω 1A”字样,电流表的量程为0~3A。当闭合开关S3,断开开关S1、S2时,灯L正常发光。求:
(1)灯泡正常发光时的电阻和R1电阻值;
(2)当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,调节变阻器的滑片,使电流表示数为0.4A。1min内变阻器R2消耗的电能;
(3)当开关S1、S2、S3均闭合时,电路允许消耗的最大功率。
【考点】电功率的计算;欧姆定律的应用;电功与电能的计算.
【分析】(1)灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为灯泡的额定电压,由图乙可得灯泡的额定电流,根据欧姆定律计算灯泡正常发光时的电阻;
当闭合开关S3,断开开关S1、S2时,灯泡L与定值电阻R1串联,灯L正常发光,由串联电路的规律计算R1两端的电压,根据欧姆定律计算定值电阻R1的阻值;
(2)当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,变阻器与灯泡L串联,调节变阻器的滑片,使电流表示数为0.4A,由图乙可知灯泡两端的电压,由串联电路的电压规律求出R2两端的电压,根据W=UIt计算变阻器R2消耗的电能;
(3)当开关S1、S2、S3均闭合时,灯泡L被短接,定值电阻R1与变阻器R2并联,根据电流表的量程和变阻器允许通过的最大电流确定干路的最大电流,由P=UI计算电路允许消耗的最大功率。
【解答】解:(1)灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为灯泡的额定电压:U额=6V,
由图乙可得灯泡的额定电流:I额=0.5A,
根据欧姆定律可得,灯泡正常发光时的电阻:RL===12Ω;
当闭合开关S3,断开开关S1、S2时,灯泡L与定值电阻R1串联,灯L正常发光,灯泡两端的电压:UL=U额=6V,
由串联电路的规律可得,R1两端的电压:U1=U﹣UL=12V﹣6V=6V,
根据欧姆定律可得,定值电阻R1的阻值:R====12Ω;
(2)当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,变阻器与灯泡L串联,调节变阻器的滑片,使电流表示数为0.4A,由图乙可知灯泡两端的电压:U′L=3V,
由串联电路的电压规律可得R2两端的电压:U2=U﹣U′L=12V﹣3V=9V,
根据W=UIt可得1min内变阻器R2消耗的电能:W2=U2I2t=9V×0.4A×60s=216J;
(3)当开关S1、S2、S3均闭合时,灯泡L被短接,定值电阻R1与变阻器R2并联,
根据欧姆定律可得通过R1的电流:I′1===1A,
变阻器允许通过的最大电流:I2大=1A,
由并联电路的电流规律可得,干路中的电流:I=I′1+I2大=1A+1A=2A,
电流表的量程为0~3A,I<3A
所以干路的最大电流:I=2A,
由P=UI可得电路允许消耗的最大功率:P大=UI=12V×2A=24W。
答:(1)灯泡正常发光时的电阻为12Ω;R1电阻值为12Ω;
(2)当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,调节变阻器的滑片,使电流表示数为0.4A。1min内变阻器R2消耗的电能为216J;
(3)当开关S1、S2、S3均闭合时,电路允许消耗的最大功率为24W。
【点评】本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电能和电功率公式的应用,分清电路的连接方式是关键,要注意灯泡的电阻是变化的。
21.(5分)小明用天平、烧杯及足量的水测量一块鹅卵石的密度,实验步骤如下:
(1)将天平放在水平桌面上,把游码拨至标尺 左端的零刻度线处 ,横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧,应将平衡螺母往 左 (选填“左”或“右”)调。
(2)测鹅卵石的质量天平平衡时,右盘砝码及游码位置如图甲,则鹅卵石的质量m1= 31.8 g。
(3)把鹅卵石放入烧杯中,往烧杯倒入适量的水,用油性笔在烧杯壁记下此时水面位置为M(图乙),
用天平测出烧杯、水和鹅卵石的总质量为m2。
(4)将鹅卵石从水中取出,再往烧杯中缓慢加水至记号M(图丙),用天平测出杯和水的总质量为m3。
(5)根据所测数据计算出鹅卵石的密度为ρ= (用m1、m2、m3、ρ水表示)。
(6)若在进行测量步骤(4)时,从水中取出鹅卵石时有部分水沾在表面,测得鹅卵石的密度为ρ′,则ρ′ = ρ(选填“>”、“=”或“<”)。
【考点】固体的密度测量实验.
【分析】(1)将天平放在水平台上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,调节平衡螺母,指针偏左向右调,偏右向左调;
(2)用天平测量物体的质量时,横梁平衡后,右盘中砝码的总质量+游码所对的刻度值就是物体的质量;
(5)烧杯、鹅卵石和水的总质量减去鹅卵石的质量得到烧杯和原有水的质量总和,将鹅卵石从水中取出后,再往烧杯中缓慢加水,使水面上升至记号M,此时烧杯和水的总质量减去烧杯和原有水的质量总和即为加水的质量,根据密度公式的变形公式V=求出加水的体积,即为鹅卵石的体积,再根据密度公式ρ=求出鹅卵石的密度;
(6)鹅卵石表面沾水,通过计算水的体积求出,不受影响。
【解答】解:(1)将天平放在水平桌面上,把游码拨至标尺左端的零刻度线处,发现横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧,要使横梁在水平位置平衡,应将平衡螺母往左调;
(2)鹅卵石的质量为m1=20g+10g+1.8g=31.8g;
(5)烧杯、水和鹅卵石的总质量为:m2,
烧杯中原有水和烧杯的总质量为:m=m2﹣m1,
将鹅卵石从水中取出后,加水至标记处,加水的质量为:m加=m3﹣(m2﹣m1)=m3﹣m2+m1,
又因为加水的体积等于鹅卵石的体积,
所以鹅卵石的体积为:V石=V加==,
鹅卵石的密度为:
ρ===;
(6)鹅卵石表面沾水,鹅卵石的体积是通过计算水的体积求出不受影响。
故答案为:(1)左端的零刻度线处;左;(2)31.8;(5);(6)=。
【点评】本题考查天平的使用,测量固体密度的方法,重点理解用等效替代法测鹅卵石的体积。
22.(8分)在“测定小灯泡额定功率”实验中,已知电源电压3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)如图甲是小明连接的实物电路图,经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误,请在图中错误的那根导线上画“×”,并画出正确的连线。
(2)电路改正后,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,接下来的操作是 移动变阻器滑片 (选填“检查开关是否接触良好”“移动变阻器滑片”或“检查灯泡是否断路”)。
(3)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图所示,小灯泡额定功率为 0.65 W。
(4)小华为了得到比较准确的小灯泡额定功率,用同一套器材做了三次实验(都将电压表调到2.5V),获得三组电流数据,计算功率后取平均值即为小灯泡的额定功率。这样处理数据的方法 正确 (正确/不正确)。
(5)课后小华要测出另一小灯泡的额定功率(已知灯泡的额定电流),在没有电流表的情况下,用一个阻值为R0定值电阻和一只电压表并设计了图丙电路,请在虚线框内补上小灯泡和定值电阻,使电路完整。
①闭合S并将S1先接 a (选填“a”或“b”)。
②将S1再接入另一位置时不小心将变阻器的滑片向左移动了少许,则小灯泡额定功率的测量值 大于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
【考点】实验 测量小灯泡的电功率.
【分析】(1)测定小灯泡额定功率,电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处;
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,排除断路故障,灯不亮可能是实际功率太小,故可以移动滑动变阻器的滑片,进一步观察灯是否亮起来;
(3)由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,据此得出电流表的示数,根据P=UI得出灯泡的额定功率;
(4)用同一套器材做了三次实验(都将电压表调到2.5V),获得三组电流数据,计算功率后取平均值即为小灯泡的额定功率,多次测量取平均值可减小误差,这样处理数据的方法是正确的;
(5)单电压表测小灯泡额定功率,故应用定值电阻与小灯泡串联,电压表应并联在小灯泡两端;
①闭合开关S1,将开关S2拨至“a”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表示数为2.5V。
②开关拨至“b”时,认定灯泡的电压为2.5V,由于滑动变阻器的滑片向左移动了少许,变阻器连入电路中的变大,根据分压原理,导致电压表的读数变小,由串联电路电压的规律可知定值电阻两端的电压变化情况,根据欧姆定律得出通过灯泡的电流的变化情况,根据P=UI得出测得的额定功率的变化情况。
【解答】解:(1)由甲图可知,电流表并联在小灯泡的两端,故应小灯泡与电流表“+”接线柱的这根导线改接到滑动变阻器的左上端,如图所示:;
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,排除断路故障,灯不亮可能是实际功率太小,故可以移动滑动变阻器的滑片,进一步观察灯是否亮起来;
(3)由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表的示数为0.26A;灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.26A=0.65W;
(4)用同一套器材做了三次实验(都将电压表调到2.5V),获得三组电流数据,计算功率后取平均值即为小灯泡的额定功率,多次测量取平均值可减小误差,这样处理数据的方法是正确的;
(5)电压表应并联在小灯泡两端,再与电阻R0串联,电路图如图所示:;
①闭合开关S1,将开关S2拨至“a”,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V。
②开关拨至“b”时,认定灯泡的电压为2.5V,由于滑动变阻器的滑片向左移动了少许,变阻器连入电路中的电阻变小,根据分压原理,导致电压表的读数变大,由串联电路电压的规律,定值电阻的电压变大,测得通过灯泡的电流变大,所以测得的额定功率变大。
故答案为:(1);(2)移动变阻器滑片;(3)0.65;(4)正确;(5);a;大于。
【点评】本题为“测量小灯泡的额定功率”的实验,考查电路连接、故障分析、电功率的计算等知识。
23.(8分)在“探究感应电流产生条件”的实验中,小明和小华发现小量程电流表指针摆动的角度有时会不同。于是,他们想探究产生感应电流的大小与哪些因素有关。经过讨论后,他们提出了以下几种猜想:
猜想1:与磁场的方向有关;
猜想2:与导体切割磁感线运动的速度大小有关;
猜想3:与磁场的强弱有关。
(1)如图甲,为了验证猜想1是否正确,小明将磁体A放在水平面上,驱动装置(由两根绝缘硬棒ab、cd组成)使导体PQ以3.0cm/s的速度水平匀速向右运动(导体运动区域的磁场强弱相同),读出小量程电流表的示数为6mA。然后,将磁体A上下颠倒,使导体PQ仍以3.0cm/s的速度水平匀速向右运动,发现小量程电流表的示数仍为6mA。这说明猜想1是 错误 (选填“正确”或“错误”)的。
(2)在验证猜想2时,如图在同一磁体A中驱动装置使导体PQ以不同的速度大小水平匀速向右运动,读出小量程电流表测出的数值,记录的部分数据如表:
实验序号
1
2
3
4
5
速度v/cm•s﹣1
1.0
1.5
3.0
3.4
4.0
感应电流I/mA
2
3
6
8
①请在图乙中描点作出感应电流I与速度v的关系图线。表格中第4次感应电流I= 6.8 mA。
②进一步分析得出:在磁场强弱相同时,产生感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度大小成 正比 。
③为探究猜想3,他们换一个比磁体A磁性更强的磁体B进行多次实验:使导体PQ保持以3.5cm/s的速度在磁体B中水平匀速向右运动,小量程电流表的示数均为8.5mA。根据上述实验收集的数据,你认为他们的实验 能 (选填“能”或“不能”)验证猜想3是否正确,理由是 从描述的图像中可以得到3.5cm/s的速度时的电流 。
【考点】探究电磁感应现象的实验.
【分析】(1)感应电流的大小与磁场的强弱、导线切割磁感线的速度及切割磁场的导线匝数有关;
(2)①②根据表格数据描点画出图象;根据控制变量法,结合表格中的数据分析得出结论及表格中第4次感应电流的值;
③要验证猜想3是否正确,根据控制变量法,应控制磁场的方向与导体切割磁感线运动的速度大小不变,只改变磁场的强弱,据此分析。
【解答】解:(1)实验中,导体切割磁感线运动的速度大小没有改变,磁场的强弱没有改变,但磁体上下颠倒,磁场的方向发生了变化,发现小量程电流表的示数没有变化,说明产生感应电流的大小与磁场的方向无关,猜想1是错误的;
(2)①②在乙图中,把表中各数据描点,再连接,如下图。根据表中的实验数据可知,导体运动的速度变为原来的几倍,感应电流的大小就变为原来的几倍,由此可得出:在磁场强弱相同时,产生感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度大小成正比;因此表格中第4次感应电流为:
I==6.8mA;
③要验证猜想3是否正确,根据控制变量法,应控制磁场的方向与导体切割磁感线运动的速度大小不变,只改变磁场的强弱,题中从描述的图像中可以得到3.5cm/s的速度时的电流,因此能验证猜想3是否正确。
故答案为:(1)错误;
(2)①见上图;6.8;②正比;③能;从描述的图像中可以得到3.5cm/s的速度时的电流。
【点评】此题考查了“探究感应电流产生条件”的实验,要求学生能够根据所学的知识做出猜想,同时考查了控制变量法在此实验中的应用。
24.(9分)阅读短文,回答问题。
察打一体无人机
无侦﹣10是中国研制的一款高空隐形察打一体无人机,搭载新一代涡扇发动机,飞行速度可达300m/s,战场响应快。飞机采用以光纤传输信号的光传操纵系统。该机最大起飞重量3.2吨,主要用于电子侦察,对敌方信号进行侦查和定位,载弹量要逊色一些,只有400kg。翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值;热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比,飞机航行时所受阻力与速度的关系见表一,部分技术参数见表二。(g取10N/kg)
表一:
速度v/(m/s)
100
150
200
阻力f/N
500
1125
2000
表二:
热效率η1
推进效率η2
航空燃油的热值q
40%
60%
5×107J/kg
(1)飞机光传操纵系统中的传输媒介是 绝缘体 (选填“导体”“绝缘体”或“半导体”);飞机表面能 吸收 (选填“反射”或“吸收”)对方雷达发射的电磁波从而实现隐身。
(2)关于无人机,下列说法中不正确的 C 。
A.遥控无人机是通过电磁波来传递信息的
B.机翼做成流线型是为了减小空气的阻力
C.当飞机顺风起飞时,更有利于飞机升空
D.飞机在一定高度匀速飞行投弹时机械能变小
(3)当飞机以最大速度沿水平方向飞行时,推力做功的功率为 1.35×106 W。飞机的推重比是指飞机以最大航行速度匀速飞行时的推力与最大起飞重力的比值,则无侦﹣10的推重比约为 0.14 。
(4)该飞机的翼载为500kg/m2,则机翼面积为 6.4 m2。当飞机以200m/s的速度沿水平方向正常巡航0.5h,耗油 60 kg。
(5)为保证飞行安全,当飞机降低到一定高度时开启警示灯。如图乙是小明设计的模拟电路(电源电压恒定),压敏电阻R与离地高度h的关系见表三。当飞机降低到距地面450m时,开关S闭合警示灯亮,灵敏电流计示数为0.02A;当飞机距地面400m时,灵敏电流计示数为0.04A;当飞机距地面150m时,警示灯开始明暗交替。变化。应将压敏电阻R将串联在图乙电路中的 B (选择“A”或“B”)位置,另一位置接入灵敏电流计(高度表)。当警示灯处于较暗状态时的电功率是 0.25 W(电磁铁线圈、衔铁电阻忽略不计,警示灯电阻不随温度变化)。
表三:
高度h/m
150
400
450
电阻R/Ω
20
50
200
【考点】电磁波的传播与应用;功率的计算及公式的应用;机械能的概念;燃料的热值及其计算;热机的效率;电功率的计算.
【分析】(1)容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体;具有隐形功能的战机将雷达发射的电磁波吸收,电磁波不能反射回雷达,就避开了雷达的探测;
(2)①遥控无人机是通过电磁波来传递信息的;
②飞机流线型机翼设计可以减小气体的阻力;
③飞机逆风起飞比顺风起飞时,飞机上下的气体流速差别更大,获得的向上的升力更大,更有利于飞机升空;
④飞机在一定高度匀速飞行投弹时,飞机质量变小,高度和速度不变,动能和重力势能变小,机械能变小;
(3)由表一数据推出阻力与速度的关系公式,由此计算飞机以最大速度沿水平方向飞行时,推力做功的功率;飞机的推重比是指飞机以最大航行速度匀速飞行时的推力与最大起飞重力的比值据此计算飞机的推重;
(4)翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值,据此计算机翼面积;根据热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比计算耗油量;
(5)由表三可知,压敏电阻的阻值随高度的降低而减小,若将它串联在图乙电路中的B位置,当高度降低时,压敏电阻阻值减小,通过电路的电流变大,电磁铁的磁性增强,当高度降低到某一数值时,电磁铁把衔铁被吸下,动触点AB接触,压敏电阻和电磁铁被短路,电路电流增大,警示灯会变亮,同时电磁铁由于没有电流通过,磁性迅速变弱,衔铁在弹簧弹力的作用下弹起,动触点AB分离,警示灯中电流变小,警示灯回到原来的亮度,然后由于电磁铁通电后磁性增强,重新把衔铁吸下,警示灯重新变亮,周而复始,从而实现指示灯闪烁的作用;如果把压敏电阻接在A位置,无论衔铁是否被吸下,通过警示灯的电流不变,灯的亮度不变,故压敏电阻要接在B位置;
已知离地面450m和400m时的压敏电阻和电路电流,由欧姆定律和串联电路的电阻规律列方程可分别求出电源电压和警示灯的电阻;
当警示灯闪烁较暗时,仅警示灯与压敏电阻串联接入电路,由欧姆定律得到此时电路的电流,由P=UI得到警示灯较暗时的电功率。
【解答】解:(1)飞机采用以光纤传输信号的光传操纵系统,光纤是一种由玻璃制成的纤维,玻璃不容易导电,是绝缘体;具有隐形功能的战机可以有效避开雷达的探测,主要是它表面有一种特殊材料,能够增强对电磁波的吸收,减弱电磁波反射回雷达;
(2))A、遥控无人机是通过电磁波来传递信息的,故A正确;
B、飞机流线型机翼设计可以减小气体的阻力,故B正确;
C、飞机逆风起飞比顺风起飞时,飞机上下的气体流速差别更大,获得的向上的升力更大,更有利于飞机升空,故C错误;
D、飞机在一定高度匀速飞行投弹时,飞机质量变小,高度和速度不变,动能和重力势能变小,机械能变小,故D正确;
故选:C;
(3)由表一数据知阻力与速度的关系为:f=0.05N(s2/m2)•v2,当飞机以300m/s的最大速度沿水平方向飞行时,阻力:f=0.05N(s2/m2)v2=0.05N(s2/m2)×(300m/s)2=4500N,
由P===Fv可得,飞机以最大速度沿水平方向飞行时,推力做功的功率:P=Fv=fv=4500N×300m/s=1.35×106W;
飞机的最大航行速度:v=300m/s,
飞机的最大起飞质量:m=3.2t=3200kg,
由G=mg可得,机的最大起飞重力:G=mg=3200kg×10N/kg=3.2×104N,
飞机的推重比是指飞机以最大航行速度匀速飞行时的推力与最大起飞重力的比值,所以无侦﹣10的推重比:n===0.14;
(4)翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值,飞机的翼载为:N=500kg/m2,则机翼面积为:S===6.4;
由表一可知,当飞机以200m/s的速度沿水平方向正常巡航0.5h,推力F′=f′=2000N,
由W=Fs=Fvt得,飞机的推进功:W=F′v′t=2000N×200m/s×0.5×3600s=7.2×108J,
由推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比可知,飞机机械能:E===1.2×109J,
由热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比可得,燃油燃烧放出的热量:Q===3×109J,
由Q=qm可得,消耗的燃油质量:m===60kg;
(5)由表三可知,压敏电阻的阻值随高度的降低而减小,若将它串联在图乙电路中的B位置,当高度降低时,压敏电阻阻值减小,通过电路的电流变大,电磁铁的磁性增强,当高度降低到某一数值时,电磁铁把衔铁被吸下,动触点AB接触,压敏电阻和电磁铁被短路,电路电流增大,警示灯会变亮,同时电磁铁由于没有电流通过,磁性迅速变弱,衔铁在弹簧弹力的作用下弹起,动触点AB分离,警示灯中电流变小,警示灯回到原来的亮度,然后由于电磁铁通电后磁性增强,重新把衔铁吸下,警示灯重新变亮,周而复始,从而实现指示灯闪烁的作用;如果把压敏电阻接在A位置,无论衔铁是否被吸下,通过警示灯的电流不变,灯的亮度不变,故压敏电阻要接在B位置;
离地面450m时,压敏电阻的阻值R1=200Ω,电路电流I1=0.02A;
离地面400m时,压敏电阻的阻值R2=50Ω,电路电流I2=0.04A;
电源电压恒定U=I1(RL+R1)=0.02A×(RL+200Ω)……①;
电源电压恒定U=I2(RL+R2)=0.04A×(RL+50Ω)……②;
联立①②得:电源电压U=6V,RL=100Ω;
当高度降到150m,由表三可知压敏电阻的值R=20Ω,指示灯开始闪烁,警示灯在闪烁的过程中较暗时压敏电阻和电磁铁与警示灯串联接入电路,电路的总电阻:R总=RL+R=100Ω+20Ω=120Ω,
电路电流I3===0.05A;
警示灯在闪烁的过程中较亮时的电功率P亮=RL=(0.05A)2×100Ω=0.25W。
故答案为:(1)绝缘体;吸收;(2)C;(3)1.35×106;0.14;(4)6.4;60;(5)B;0.25。
【点评】本题综合性较强,考查了光纤通讯、飞机的升力、欧姆定律公式和电功率公式的应用、串联电路电阻的规律、电磁继电器的工作原理等内容,有一定难度。
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