2023年山东省青岛市莱西市中考物理一模试卷(含答案)
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这是一份2023年山东省青岛市莱西市中考物理一模试卷(含答案),共46页。试卷主要包含了多项选择题,填空与作图题,实验探究题,计算题等内容,欢迎下载使用。
2023年山东省青岛市莱西市中考物理一模试卷
一、单项选择题(本题满分20分,共10小题,每小题2分)每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.(2分)“影”是日常生活中常见的现象,如在灯光下做游戏时的“手影”;湖边的柳树在水中的“倒影”;阳光照射下在地面上的“影子”;“海市蜃楼”中的“幻影”等等。以上各种“影”的形成原因属于光的反射的是( )
A.手影 B.倒影 C.影子 D.幻影
2.(2分)关于热量、温度、内能的关系,下列说法正确的是( )
A.一个物体的温度越高,所含的热量越多
B.物体吸收热量,温度一定升高,内能一定增加
C.物体放出热量,内能会减小,其温度可能不变
D.热量不可能从内能小的物体向内能大的物体传递
3.(2分)在试管中加入少量水,小华对试管口吹气,先轻轻吹、后用力吹,会发出不同的声音。下列对该实验的分析中,正确的是( )
A.声音是由于试管中空气柱振动引起的,声音的响度不同
B.声音是由于试管中空气柱振动引起的,声音的音调不同
C.声音是由于试管中水柱振动引起的,声音的响度不同
D.声音是由于试管中水柱振动引起的,声音的音调不同
4.(2分)灯泡L与定值电阻R组成的电路如图甲,L和R的I﹣U图线分别为图乙中的A、B,闭合开关S,L正常发光,电路的总功率为4.8W,则此时灯泡L的( )
A.电压为7V B.电流为0.3A C.电阻为20Ω D.功率为3W
5.(2分)古诗词是中华传统文化的瑰宝,其中蕴含着丰富的物理知识,下列古诗词中加颜色的字能够说明分子不停地做无规则运动的是( )
A.流水落花春去也,天上人间
B.零落成泥碾作尘,只有香如故
C.城阙辅三秦,风烟望五津
D.野马也,尘埃也,生物之以息相吹也
6.(2分)如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,现分别按照图示的方法切去一半,则剩余阴影部分对桌面压强最小的是( )
A. B.
C. D.
7.(2分)在两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底如图甲,放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙,则下列说法正确的是( )
A.A的质量等于B的质量
B.A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力
C.B在甲、乙两种液体中受到的浮力相等
D.在甲液体中A所受的浮力等于B所受的浮力
8.(2分)一个篮球从A点由静止下落,下落的速度与时间图象如图甲所示。篮球相继经过B、C两个位置,且AB=BC,如图乙所示。在篮球从A下落到C过程中,考虑空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
A.重力在BC段做功比在AB段做功快
B.重力在BC段做功比在AB段做功多
C.篮球在A点的重力势能小于在B点的重力势能
D.在运动过程中,篮球的机械能不变
9.(2分)如图所示,M是放在水平桌面上的物体,两边用细线通过滑轮与吊盘相连,若在左盘中放重为G的钩码、右盘中放重为2G的钩码时,物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动:如果右盘中的钩码重为4G,物体M在水平桌面上以速度2v向左做匀速直线运动,则左盘中钩码的重应为(吊盘重不计,绳子与滑轮摩擦不计)( )
A.2G B.3G C.4G D.5G
10.(2分)如图所示电路,电源两端电压为U=4.5V且保持不变,电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2上标有“20Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是( )
A.电流表A的示数范围为0.15~0.3A
B.电压表V2示数范围为0~3V
C.电压表V1示数范围为0~3V
D.滑动变阻器R2的阻值取值范围为0~20Ω
二、多项选择题(本题满分15分,共5小题,每小题给出的四个选项中,均有2-3个选项符合目要求,全选对得3分,漏选得2分,错选或不选得0分)
(多选)11.(3分)下列关于电和磁的知识,正确的是( )
A.磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的
B.电路两端有电压,电路中不一定有电流
C.导体电阻与导体两端的电压成正比,与流经导体的电流成反比
D.导体中的自由电子定向移动时一定产生磁场
(多选)12.(3分)烛焰通过凸透镜(未画出)在光屏上所成的像如图所示,下列说法正确的是( )
A.照相机应用了此成像原理
B.此时烛焰位于透镜的一、二倍焦距之间的某一位置
C.只向左适当移动透镜,会在光屏上再次成清晰的像
D.贴近透镜放置一近视镜片,向右适当移动光屏,会在光屏上再次成清晰的像
(多选)13.(3分)如图所示,是检查酒驾的电路原理图,图中R0是定值电阻,Rm是酒精传感器,其电阻与酒精气体的浓度成反比。测量时,当驾驶员吹出的气体酒精浓度升高时,下列判断正确的是( )
A.电压表V1的示数减小
B.电压表V2的示数减小
C.当电流表A的示数减小
D.电压表V1与电流表A的示数之比减小
(多选)14.(3分)将边长为10cm、质量为2000g的正方体甲放在水平地面上,细绳的一端系于正方体甲上表面的中央,另一端竖直拉着杠杆的A端,把质量为400g的物体乙悬挂在杠杆的B端,此时,杠杆在水平位置平衡,如图所示。已知AO:OB=1:2,不计杠杆的质量,g取10N/kg。下列说法中正确的是( )
A.细绳对甲的拉力为 4N
B.地面对甲的支持力为 12 N
C.甲对地面的压强为 1200Pa
D.若用8N 的力竖直向下拉乙,则甲对地面的压力为0
(多选)15.(3分)如图所示,电源电压不变,开关S闭合,S1由闭合到断开,电压表的示数由12V变为8V,则下列说法中正确的是( )
A.电源电压为12V
B.R1与R2的阻值之比为1:2
C.S1断开前后,R2消耗的电功率之比为9:4
D.S1断开前后,整个电路消耗的电功率之比为3:1
三、填空与作图题(本题满分16分,共5题)
16.(4分)汽车在水平路面上急速行驶,驾驶员相对于地面是 的;观察图甲中车的外形,由于车的上下表面空气流动速度不同,车对地面的压力会 (选填“变大”“不变”或“变小”),容易导致汽车失控,为了减小上述意外情况的发生,有些跑车为了提高“抓地力”,在车尾安装了 一种“气流偏导器”,其外形应选用图乙中的 (选填“A”或“B”),汽车熄火后冲上一 表面粗糙的固定斜面,请在图丙画出汽车的受力示意图。
17.(3分)轻质杠杆OABC能够绕O点转动,已知OA=BC=20cm,AB=30cm,在B点用细线悬挂重为100N的物体,为了使杠杆在如图所示的位置平衡,请在C点作出所施加的最小动力F1及其力臂l1,F1= N。
18.(3分)星期天小雨在家里正开着空调上网查资料,当妈妈做饭时把电热水壶插头插进插座时,空气开关立刻“跳闸”,小雨分析其原因可能是电热水壶插头内部 ,也可能是家里电路中用电器 。如图为家庭照明电路,请用笔画线代替导线,将开关和灯接入电路中,要求两灯并联,且开关控制两灯。
19.(3分)如图甲所示,完全相同的木块A和B紧靠在一起平放在粗糙程度相同的水平桌面上,在10N的水平推力F1作用下一起向右做匀速直线运动。若将A、B叠放到该桌面上,用水平力F2拉着B使它们一起向右做匀速直线运动(如图乙所示),则拉力F2= N,此时木块A所受的摩擦力为 N。
20.(3分)如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃量较少时,光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时,由于尘埃的反射,部分光越过挡板射到光敏电阻上,光敏电阻变小,电路中的电流增大,电磁铁的磁性 (填“增强”或“减弱”或“不变”),在衔铁的作用下,开启自动除尘模式。若图中a、b一个是除尘器,一个是指示灯,则 是除尘器(填“a”或“b”)。
四、实验探究题(本题满分36分,共5题)
21.(7分)如图1所示,小明同学在探究“平面镜成像特点”实验中,步骤如下:把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支完全相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,直到看上去跟蜡烛A的像完全重合,此时在白纸上记下蜡烛A和蜡烛B的位置。
(1)实验中蜡烛B (选填“需要”或“不需要”)点燃,B蜡烛与A蜡烛的像完全重合,说明像与物的大小 ,进一步分别测量A、B两支蜡烛到玻璃板的距离发现,像和物到玻璃板的距离 。
(2)为证实上述有关成像特点是否可靠,你认为应采取 (选填序号)项措施。
A.保持A、B两支蜡烛的位置不变,多次改变玻璃板的位置进行实验
B.保持玻璃板位置不变,多次改变蜡烛A的位置进行实验
C.保持玻璃板位置不变,只减小A蜡烛的高度进行实验
(3)用木板紧贴玻璃板背面,人眼在玻璃板前 (选填“能”或“不能”)看见蜡烛A的像。实验中若移开蜡烛B,将光屏放在像的位置,不透过玻璃板,直接观察光屏,看不到蜡烛A的像,说明平面镜成的是 (选填“虚像”或“实像”)。
(4)小明为了更好地研究像与物的位置关系,采用了彩色LED光源进行实验,你认为图2中字母形状的光源,最好的是 (选填字母)。
22.(8分)如图1所示,是某实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
(1)分析图乙、丙可知,浮力的大小跟 有关,分析 两图可知,浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。
(2)由实验数据可知,该金属块的密度是 kg/m3,图丁盐水的密度是 kg/m3,把该测力计改成一个密度秤,所能测量液体密度的最大值是 kg/m3。
(3)从状态乙到状态丙的过程中,物块下表面受到水的压强逐渐 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)某实验小组想利用一个已知密度为ρ0的装饰球A测量一杯橙汁的密度,发现装饰球A在橙汁中漂浮,于是选取了测力计、细线和一个金属块B,设计了如图2所示的实验过程:
①用测力计测出装饰球A的重力为G。
②将装饰球A和金属块B用细线拴好挂在测力计下,并将金属块B浸没在橙汁中静止,读出测力计的示数为F1
。
③将装饰球A和金属块B都浸没在橙汁中静止(不碰到杯底),读出测力计的示数为F2,相据②、③两次测力计示数差可知 (选填“装饰球A”或“金属块B”)受到的浮力,橙汁密度的表达式ρ橙汁= (用ρo和所测物理量字母表示)。
23.(5分)小明学习了杠杆的平衡条件后,利用如图1所示的装置对杠杆做了进一步研究。
(1)杠杆静止时的位置如图1甲所示,为了使杠杆静止时处于水平位置,接下来的操作是将杠杆的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)移动;
(2)在杠杆上的B点用如图1乙所示的动力F拉杠杆,请在图中画出动力臂l1;此时杠杆的类型与 (选填序号)相同。
A.天平
B.钓鱼竿
C.钳子
(3)如图1丙所示,用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,测力计示数变化情况是 ;
(4)如图2甲所示,小明在杠杆左侧距离O点20cm的D处挂一个重为G的物体,在杠杆右侧不同位置处施加竖直向下的力F,保证杠杆处于水平平衡状态,根据多次测量的F、L数据,画出如图2乙所示的图像,结合杠杆平衡条件,可求出物重G的大小是 N。
【拓展】方小红根据学到的知识,利用杠杆、刻度尺、细线和两个重物A、B,设计了如下实验方案,测量物体的密度。如图3所示:
①用细线系在杠杆的中点O,使杠杆在水平位置平衡,然后将重物B挂在硬棒左端C处,重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为D处,用刻度尺测出OC的长度L0和OD的长度L1;
②保持重物B的位置不变,把重物A浸没在水中,把重物A从D处移动到F处时,杠杆再次水平平衡,用刻度尺测出OF的长度L2;通过实验可以得到物体A的密度ρA= 。(请用ρ水和已测量的物理量符号表示)
24.(9分)用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,电源电压恒为6V,阻值为5Ω、10Ω、20Ω、40Ω定值电阻各有一个。
(1)将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑片P,发现电流表示数始终为零,电压表示数不为零,其原因可能是 (选填字母)。
A.定值电阻R短路
B.定值电阻R断路
C.滑动变阻器短路
(2)不改变滑动变阻器滑片的位置,将5Ω的电阻换成10Ω的电阻,闭合开关后,为保证电压表示数与更换前相同,为 V,滑片P应向 (选填“左”或“右”)端滑动。
(3)实验中依次接入定值电阻,调节滑片使定值电阻两端电压相同,记下电流表读数,绘出电流I与电阻倒数变化的图像如图乙所示,由图乙可得结论 。
(4)为完成整个实验,应该选择 (选填字母)种规格的滑动变阻器。
A.100Ω;1.2A
B.50Ω;1.0A
C.20Ω;0.6A
(5)完成上述实验后,不用电压表,用如图丙所示的电路可以测量已知额定电流的小灯泡的电阻,已知小灯泡的额定电流为I额,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下,请补充完整:
①闭合开关 ,断开开关 ,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表示数为 。
②保持滑片位置不动,闭合开关S、S1,断开开关S2,记下此时电流表的示数为I。
③小灯泡正常发光时的电阻表达式为 (用已知量和测得量的字母表示)。
25.(7分)探究电磁关系的实验装置如图所示,把甲、乙装置中的导体棒ab、cd组成电路,施加动力使悬挂的导体棒cd沿水平方向向左运动时,看到导体棒ab在导轨上也向左运动。
(1)此过程中,甲装置将 能转化为 能,与 (选填“发电机”或“电动机”)的原理相同;乙装置实现的原理是 ;在ab、cd组成电路中, (选填“ab”或“cd”)相当于用电器。
(2)若使导体棒cd沿水平方向右运动,则导体棒ab将向 运动;若使导体棒cd沿竖直方向上下运动,则导体棒ab将 。
五、计算题(本题满分13分,共2题)
26.(6分)如图甲所示,弹簧测力计下端悬挂着一个实心圆柱体Q,圆柱体Q浸没在盛水的大水槽中,现将测力计缓缓提升,直到圆柱体Q全部露出水面一段距离,在该过程中弹簧测力计的示数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示,水槽内水面的变化忽略不计。求:
(1)圆柱体浸没时受到的浮力。
(2)圆柱体的底面积。
(3)将物块P与圆柱体Q用细线连接放入水槽内,二者恰好悬浮,如图丙所示:如果物块P的体积为400cm3,求物块P的密度。
27.(7分)某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点,其等效电路如图所示,此时处于空挡状态,闭合开关S,旋钮绕P转动,实现挡位转换,旋至1挡时R1、R2同时工作,洗衣机处于加热状态:旋至2挡时R2和电动机同时工作,洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝,其阻值不受温度影响,R1=22Ω,洗衣机正常使用时,加热功率是2400W。求:
(1)电热丝R2的阻值。
(2)某次洗衣时,洗衣机内注入40L水,在额定电压下对水加热,水温由20℃升高到50℃,此时加热效率为84%,求加热时间。
(3)关闭其它用电器,只让洗衣机处于保温洗涤状态,正常工作20min,标有“3000r/(kW•h)”的电能表转盘转过500转,求洗衣机电动机的功率。
2023年山东省青岛市莱西市中考物理一模试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题(本题满分20分,共10小题,每小题2分)每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.(2分)“影”是日常生活中常见的现象,如在灯光下做游戏时的“手影”;湖边的柳树在水中的“倒影”;阳光照射下在地面上的“影子”;“海市蜃楼”中的“幻影”等等。以上各种“影”的形成原因属于光的反射的是( )
A.手影 B.倒影 C.影子 D.幻影
【分析】各种影的形成都与光的传播有关,本题要把手影、倒影、电影、幻影道理弄清,知道其光学原理。利用光的直线传播、光的反射、光的折射解释这几种“影”形成的原因。
【解答】解:AC、光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体,在物体的后面形成的光照不到的暗区叫影子,手影和影子是由光的直线传播形成的,故AC错误;
B、倒影是平面镜成像,平静的水面相当于平面镜,平面镜成的像与物关于水面对称,其原理是光的反射,故B正确;
D、“海市蜃楼”中的“幻影”是光在不均匀的大气中,发生的折射现象,故D错误。
故选:B。
【点评】影子、日月食、小孔成像都是光的直线传播原理;倒影、照镜子、潜望镜都是光的反射原理;透镜、海市蜃楼是光的折射原理。
2.(2分)关于热量、温度、内能的关系,下列说法正确的是( )
A.一个物体的温度越高,所含的热量越多
B.物体吸收热量,温度一定升高,内能一定增加
C.物体放出热量,内能会减小,其温度可能不变
D.热量不可能从内能小的物体向内能大的物体传递
【分析】(1)热量是一个过程量,不能用含有、具有来修饰;
(3)晶体熔化、液体沸腾时吸热,温度保持不变,内能增加;
(2)晶体凝固时,放出热量,温度保持不变,内能减少;
(4)发生热传递的条件是物体间有温度差。
【解答】解:A、热量是一个过程量,不能说物体所含热量的多少,故A错误;
B、物体吸收热量,内能增加,但温度不一定升高;如冰化成水的过程中吸收热量,温度保持不变,故B错误;
C、晶体凝固,放出热量,温度保持不变,内能减少,故C正确;
D、内能小的物体,可能温度高,所以它可能将热量传递给内能大的物体,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查内能、温度与热量三者之间的关系的掌握以及热传递现象,难度不大。
3.(2分)在试管中加入少量水,小华对试管口吹气,先轻轻吹、后用力吹,会发出不同的声音。下列对该实验的分析中,正确的是( )
A.声音是由于试管中空气柱振动引起的,声音的响度不同
B.声音是由于试管中空气柱振动引起的,声音的音调不同
C.声音是由于试管中水柱振动引起的,声音的响度不同
D.声音是由于试管中水柱振动引起的,声音的音调不同
【分析】(1)声音是物体振动产生的;
(2)对试管口吹气发声,靠的是试管内空气柱的振动,振幅不同,响度不同。
【解答】解:声音是由于试管中空气柱振动引起的,吹得力度不同,响度不同,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】解答此类题目的难点和易混点是弄清究竟是哪一部分在振动发声,以及声音的特性,难度不大。
4.(2分)灯泡L与定值电阻R组成的电路如图甲,L和R的I﹣U图线分别为图乙中的A、B,闭合开关S,L正常发光,电路的总功率为4.8W,则此时灯泡L的( )
A.电压为7V B.电流为0.3A C.电阻为20Ω D.功率为3W
【分析】由电路图可知,灯泡L与电阻R并联,根据并联电路的特点和P=UI表示出电路的总功率,然后结合图象读出符合电路的总功率为4.8W时的电流和电压,根据欧姆定律求出此时灯泡L的电阻;根据P=UI求出灯泡的电功率。
【解答】解:图甲中灯泡和电阻并联,已知L和R的I﹣U图线分别为图乙中的A、B;
闭合开关S,电路的总功率为4.8W,
因并联电路各支路两端的电压相等,
所以根据图象可知,在电压为6V时,通过灯泡的电流IL=0.5A,通过电阻R的电流IR=0.3A,
则干路中的电流:I=IL+IR=0.5A+0.3A=0.8A,
此时的总功率:P=UI=6V×0.8A=4.8W,满足题中的要求;
所以,电源电压为6V,则此时灯泡L的电压为6V,通过灯泡的电流IL=0.5A,故AB错误;
根据欧姆定律可得,此时灯泡的电阻:RL===12Ω,故C错误;
此时灯泡的功率为:PL=UIL=6V×0.5A=3W;故D正确;
故选:D。
【点评】此题主要考查的是学生对图象的分析和处理能力,正确运用电功率、欧姆定律计算公式是基础,读懂图象是关键。
5.(2分)古诗词是中华传统文化的瑰宝,其中蕴含着丰富的物理知识,下列古诗词中加颜色的字能够说明分子不停地做无规则运动的是( )
A.流水落花春去也,天上人间
B.零落成泥碾作尘,只有香如故
C.城阙辅三秦,风烟望五津
D.野马也,尘埃也,生物之以息相吹也
【分析】物质是由分子组成的,组成物质的分子在不停地做无规则运动,分子的直径很小,分子运动是肉眼看不见的。
【解答】解:A、流水落花春去也,天上人间”中的“流水落”,是物体的机械运动,不是分子的运动,故A错误;
B、“零落成泥碾作尘,只有香如故”中的“香如故”,是扩散现象,是气体分子的无规则运动,故B正确;
C、“城阙辅三秦,风烟望五津”中的“风烟望”,烟是可见的,是物体的运动,不是分子的运动,故C错误;
D、野马也,尘埃也,生物之以息相吹也”中的“尘埃也”,尘埃是可见的,是物体的运动,不是分子的运动,故D错误。
故选:B。
【点评】本题主要考查学生对扩散现象的认识,以及对分子运动和机械运动区别的了解和掌握,是一道基础题。
6.(2分)如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,现分别按照图示的方法切去一半,则剩余阴影部分对桌面压强最小的是( )
A. B.
C. D.
【分析】长方体在水平桌面上,对桌面的压力F=G=mg,现分别按照图示的方法切去一半,根据G的变化确定压力的变化,由图判断出受力面积的变化,由压强公式p=即可知长方体对桌面的压强变化。
【解答】解:将长方体切去一半后,剩余阴影部分对桌面的压力也会变为原来的一半,即四种切法剩余阴影部分对桌面的压力相同,
C答案的切法受力面积最大,由p=可知,阴影部分此时对桌面压强最小。
故选:C。
【点评】在压强变化的题目中,要注意是怎么切的,不同的切法会导致不同的压强变化。还要知道影响压强大小的因素。
7.(2分)在两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底如图甲,放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙,则下列说法正确的是( )
A.A的质量等于B的质量
B.A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力
C.B在甲、乙两种液体中受到的浮力相等
D.在甲液体中A所受的浮力等于B所受的浮力
【分析】(1)(2)根据两个小球的浮沉情况及物体的浮沉条件,可判断出物体密度和液体密度的大小关系,物体漂浮,则物体密度小于液体密度;物体下沉,则物体密度大于液体密度;
(3)根据F浮=ρ液gV排,可判断出两个小球所受浮力的大小关系;
(4)根据F浮=ρ液gV排,可判断在甲液体中A、B两球所受浮力的大小。
【解答】解:A、在乙液体中,A漂浮,则A的密度小于乙液体的密度;B下沉,B的密度大于乙液体的密度;比较可知,A的密度小于B的密度;两个小球的体积相同,根据m=ρV,A的质量小于B的质量,故A错误;
B、由图可知,在甲液体中A球下沉,则GA>F浮甲,在乙液体中A漂浮,GA=F浮乙,所以F浮甲<F浮乙,故B错误;
C、由A知,乙液体的密度大于A的密度,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,B实心小球在甲乙液体中均下沉,根据F浮=ρ液gV排,可判断小球B在乙液体中受到的浮力大,故C错误;
D、由图甲知A、B两球在甲液体中都沉底,由于A、B两球完全相同,所以A、B两球排开液体的体积都相同,液体的密度相同,根据F浮=ρ液gV排可知,在甲液体中A所受的浮力等于B所受的浮力,故D正确。
故选:D。
【点评】此题通过分析小球在液体中的浮沉情况,考查了对阿基米德原理、浮沉条件的应用,难度较大。
8.(2分)一个篮球从A点由静止下落,下落的速度与时间图象如图甲所示。篮球相继经过B、C两个位置,且AB=BC,如图乙所示。在篮球从A下落到C过程中,考虑空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
A.重力在BC段做功比在AB段做功快
B.重力在BC段做功比在AB段做功多
C.篮球在A点的重力势能小于在B点的重力势能
D.在运动过程中,篮球的机械能不变
【分析】小球做加速运动,由W=Gh、P=可得功、功率的大小关系;
动能和势能之和称为机械能。动能和势能都属于机械能,动能是物体运动时具有的能量,势能是存储着的能量,动能和势能是机械能的两种表现形式。
【解答】解:AB.由W=Gh可得,重力在BC段和AB段减小的高度相等,因此做功一样多;
由于小球做加速运动,通过BC段的时间较小,根据P=得,重力在BC段比在AB段的功率大,做功快;故A正确,B错误;
C.A点的高度大于B点,因此篮球在A点的重力势能大于在B点的重力势能,故C错误;
D.由于空气阻力不能忽略,则篮球由A到C的过程中,由于受到空气摩擦,有一部分机械能转化为内能,机械能减少,故D错误;
故选:A。
【点评】此题是一道信息题,题目中给出一个新的信息,让学生根据自己学过的知识结合信息解决问题。考查了学生接受新知识、运用新知识的能力。
9.(2分)如图所示,M是放在水平桌面上的物体,两边用细线通过滑轮与吊盘相连,若在左盘中放重为G的钩码、右盘中放重为2G的钩码时,物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动:如果右盘中的钩码重为4G,物体M在水平桌面上以速度2v向左做匀速直线运动,则左盘中钩码的重应为(吊盘重不计,绳子与滑轮摩擦不计)( )
A.2G B.3G C.4G D.5G
【分析】利用M的匀速运动,与两边所挂砝码的重力,可以确定摩擦力的大小。由运动方向的改变,可知摩擦力方向随之改变。
【解答】解:在左盘中放重为G的砝码,右盘中放重为2G的砝码时,物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动,由此说明:物体所受的摩擦力大小:F摩=G,方向向左;
当右盘中的钩码重为4G,物体M在水平桌面上以速度2v向左做匀速直线运动时,摩擦力方向向右,此时向右的力:F右=4G+f=4G+G=5G,此时要让物体匀速运动,向左的力要等于向右的力,故左盘中砝码的重应为5G。
故选:D。
【点评】此题考查了二两平衡条件的应用,掌握二力平衡条件,并能正确分析摩擦力的方向是解决此题的关键,也是难点。
10.(2分)如图所示电路,电源两端电压为U=4.5V且保持不变,电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2上标有“20Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是( )
A.电流表A的示数范围为0.15~0.3A
B.电压表V2示数范围为0~3V
C.电压表V1示数范围为0~3V
D.滑动变阻器R2的阻值取值范围为0~20Ω
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当电压表V1的示数最大时,电路中的电流最大,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最大电流,根据串联电路的电压特点求出R2两端的最小电压,利用欧姆定律求出变阻器接入电路中的最小阻值;
(2)根据电阻的串联和欧姆定律求出滑动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R2两端的电压,进一步确定电压表V2示数范围、电流表A的示数范围、滑动变阻器R2的阻值取值范围,根据串联电路的电压特点求出R1两端的最小电压,进一步即可判断得出答案。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当电压表V1的示数U1max=3V时,电路中的电流最大,变阻器接入电路中的电阻最小,
则Imax===0.3A<0.6A,
因串联电路中各处的电流相等,没有超过电流表的量程,所以,电路中的最大电流Imax=0.3A;
根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知:
R2两端的最小电压U2min=U﹣U1max=4.5V﹣3V=1.5V,
变阻器接入电路中的最小阻值:
R2min===5Ω;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,
即Imin===0.15A,
此时电压表V2的示数:
U2=IR2=0.15A×20Ω=3V,不超过电压表所选量程;
所以,电流表A的示数范围为0.15A~0.3A,故A正确;
此时,电阻R1两端的最小电压:
U1min=U﹣U2=4.5V﹣3V=1.5V,
所以,电压表V2示数范围为1.5V~3V,故B错误;
电压表V2示数范围为1.5V~3V,故C错误;
滑动变阻器R2的阻值取值范围为5Ω~20Ω,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是电路中各量的最大和最小值的确定,有一定的难度。
二、多项选择题(本题满分15分,共5小题,每小题给出的四个选项中,均有2-3个选项符合目要求,全选对得3分,漏选得2分,错选或不选得0分)
(多选)11.(3分)下列关于电和磁的知识,正确的是( )
A.磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的
B.电路两端有电压,电路中不一定有电流
C.导体电阻与导体两端的电压成正比,与流经导体的电流成反比
D.导体中的自由电子定向移动时一定产生磁场
【分析】(1)磁场是有方向的,人们规定,在磁场中的某一点,小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向;
(2)电路中有电流的条件:有电源、电路是通路;
(3)电阻是导体自身的一种属性,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关;
(4)通电导体周围存在磁场,这是电流的磁效应。
【解答】解:A、磁场中某点的磁场方向是一定的,可以由放在该点的小磁针来判断,但不是由小磁针决定的,故A错误;
B、电路两端有电压,若不是闭合回路,电路中不一定有电流,故B正确;
C、电阻是导体自身的一种属性,只取决于导体的材料、长度、横截面积和温度,与加在导体两端的电压和流过导体的电流无关,故C错误;
D、导体中的自由电子在定向移动时,导体中有电流,因为通电导体周围存在磁场,所以导体中的自由电子在定向移动时一定产生磁场,故D正确。
故选:BD。
【点评】此题考查了磁场的概念、有持续电流的条件、电阻的概念、电流的形成,难度不大,属基础题目。
(多选)12.(3分)烛焰通过凸透镜(未画出)在光屏上所成的像如图所示,下列说法正确的是( )
A.照相机应用了此成像原理
B.此时烛焰位于透镜的一、二倍焦距之间的某一位置
C.只向左适当移动透镜,会在光屏上再次成清晰的像
D.贴近透镜放置一近视镜片,向右适当移动光屏,会在光屏上再次成清晰的像
【分析】凸透镜成像的规律:
当u>2f时,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,应用照相机;
当u=2f时,成倒立、等大的实像,v=2f;
当f<u<2f时,成倒立、放大的实像,v>2f,应用投影仪;凸透镜成实像时,物近像远像变大。
【解答】解:
AB.根据图示可知,图中像是倒立放大的实像,其应用是投影仪;此时的物距在一倍和二倍焦距之间,即此时烛焰位于透镜的一、二倍焦距之间的某一位置,故A错误、B正确;
C.原来物距在一倍和二倍焦距之间,像距在二倍焦距以外,由光路的可逆性,物距在二倍焦距以外,像距在一倍和二倍焦距之间,成倒立缩小的实像,应向右适当移动透镜,才会在光屏上再次成清晰的像,故C错误;
D.在蜡烛与凸透镜之间放一近视镜片,近视镜片是凹透镜,对光线具有发散作用,使像距变大,所以需要增大像距,即将光屏右移,故D正确。
故选:BD。
【点评】本题考查了凸透镜成像规律及特点的应用,理解凸透镜成像的规律是关键。
(多选)13.(3分)如图所示,是检查酒驾的电路原理图,图中R0是定值电阻,Rm是酒精传感器,其电阻与酒精气体的浓度成反比。测量时,当驾驶员吹出的气体酒精浓度升高时,下列判断正确的是( )
A.电压表V1的示数减小
B.电压表V2的示数减小
C.当电流表A的示数减小
D.电压表V1与电流表A的示数之比减小
【分析】由电路图可知,R0与Rm串联,电流表测电路中的电流,V1测Rm两端的电压,V2测R0两端的电压;酒精气体浓度越大时Rm的阻值越小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R0两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知Rm两端的电压变化。
【解答】解:由电路图可知,R0与Rm串联,电流表测电路中的电流,V1测Rm两端的电压,V2测R0两端的电压;
由题意可知,酒精气体浓度越大时Rm的阻值越小,电路中的总电阻越小;根据I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;根据U=IR可知,R0两端的电压变大,即V2的示数变大;根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,Rm两端的电压减小,即V1的示数变小;电压表V1示数变小,电流表A的示数变大,其比值减小,故BC错误,AD正确。
故选:AD。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的灵活运用,用好“酒精传感器的电阻Rm与酒精气体的浓度成反比”这两个条件是解决本题的关键。
(多选)14.(3分)将边长为10cm、质量为2000g的正方体甲放在水平地面上,细绳的一端系于正方体甲上表面的中央,另一端竖直拉着杠杆的A端,把质量为400g的物体乙悬挂在杠杆的B端,此时,杠杆在水平位置平衡,如图所示。已知AO:OB=1:2,不计杠杆的质量,g取10N/kg。下列说法中正确的是( )
A.细绳对甲的拉力为 4N
B.地面对甲的支持力为 12 N
C.甲对地面的压强为 1200Pa
D.若用8N 的力竖直向下拉乙,则甲对地面的压力为0
【分析】(1)根据G=mg分别求出甲乙的重力,根据杠杆的平衡条件求出左侧细绳对杠杆的拉力,进而求出细绳对甲的拉力;
(2)对甲进行受力分析,根据力的平衡条件求出地面对甲的支持力;
(3)根据S=a2求出受力面积,根据力的相互性求出甲对地面的压力,根据p=求出甲对地面的压强;
(4)根据杠杆的平衡条件求出左侧细绳对杠杆的拉力,进而求出细绳对甲的拉力,对甲进行受力分析,进而求出甲对地面的压力。
【解答】解:A、甲、乙的重力分别为:G甲=m甲g=2000×10﹣3kg×10N/kg=20N,G乙=m乙g=400×10﹣3kg×10N/kg=4N,
由杠杆的平衡条件可知:FA×AO=G乙×OB,
所以左侧细绳对杠杆的拉力:FA===8N,
因此细绳对甲的拉力:F甲=FA=8N,故A错误;
B、此时甲受到竖直向下的重力、细绳对甲竖直向上的拉力和地面对甲竖直向上的支持力,根据力平衡条件有,地面对甲的支持力:F支=G甲﹣F甲=20N﹣8N=12N,故B正确;
C、受力面积:S=a2=(10cm)2=100cm2=0.01m2,
由力的相互性可知,甲对地面的压力:F压=F支=12N,
所以甲对地面的压强:p===1200Pa,故C正确;
D、由杠杆的平衡条件可知:FA'×AO=(G乙+F乙)×OB,
所以此时左侧细绳对杠杆的拉力:FA'===24N,
因此细绳对甲的拉力:F甲'=FA'=24N>20N,所以此时甲对地面的压力为0,故D正确。
故选:BCD。
【点评】本题考查重力和压强的计算、杠杆的平衡条件和力的平衡条件的应用,综合性强。
(多选)15.(3分)如图所示,电源电压不变,开关S闭合,S1由闭合到断开,电压表的示数由12V变为8V,则下列说法中正确的是( )
A.电源电压为12V
B.R1与R2的阻值之比为1:2
C.S1断开前后,R2消耗的电功率之比为9:4
D.S1断开前后,整个电路消耗的电功率之比为3:1
【分析】(1)开关S闭合,S1闭合时,电压表测量电源电压,根据电压表示数即可得出电源电压;
(2)开关S闭合,S1断开时,R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压;根据串联电路的特点和欧姆定律即可求出R1与R2的阻值之比;
(3)根据欧姆定律求出S1断开前后的电路中电流之比,然后根据P=I2R求出R2消耗的电功率之比;
(4)由于电源电压不变,则根据电阻的串联特点求出S1断开前后的总电阻之比,然后根据P=求出整个电路消耗的电功率之比。
【解答】解:A、开关S闭合,S1闭合时,电压表测量电源电压,则电源电压U=12V,故A正确;
B、开关S闭合,S1断开时,R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压,则U2=8V;
因串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和,所以U1=U﹣U2=12V﹣8V=4V,
由于串联电路中电流处处相等,则R1:R2=:=U1:U2=4V:8V=1:2,故B正确;
C、S1断开前后,电路中的电流之比为:I闭合:I断开=:=R断开:R闭合=3:2;
所以,S1断开前后,R2消耗的电功率之比P2:P2′=I闭合2R2:I断开2R2=I闭合2:I断开2=32:22=9:4;故C正确;
D、开关S、S1闭合时,只有R2连入电路;开关S闭合,S1断开时,R1与R2串联;则S1断开前后的总电阻之比为R闭合:R断开=R2:(R1+R2)=2:(1+2)=2:3,则S1断开前后,整个电路消耗的电功率之比P闭合:P断开=:=R断开:R闭合=3:2,故D错误。
故选:ABC。
【点评】本题考查串联电路的特点、欧姆定律以及电功率计算公式的应用,关键会选择合适的计算公式,是一道综合题,具有一定的难度。
三、填空与作图题(本题满分16分,共5题)
16.(4分)汽车在水平路面上急速行驶,驾驶员相对于地面是 运动 的;观察图甲中车的外形,由于车的上下表面空气流动速度不同,车对地面的压力会 变小 (选填“变大”“不变”或“变小”),容易导致汽车失控,为了减小上述意外情况的发生,有些跑车为了提高“抓地力”,在车尾安装了 一种“气流偏导器”,其外形应选用图乙中的 B (选填“A”或“B”),汽车熄火后冲上一 表面粗糙的固定斜面,请在图丙画出汽车的受力示意图。
【分析】(1)被研究的物体与所选的标准即参照物之间的相对位置如果发生改变,则物体是运动的;如果未发生变化,则物体是静止的。
(2)流体流速越快的地方,压强越小。
车子静止在水平面上,车子对路面的压力等于重力;当流线型的车子快速行驶时,根据流体压强与流速的关系,产生对汽车的升力,车子对地面压力减小。
(3)要产生向下的压力,导流板横截面的形状就应跟飞机机翼的形状相反﹣﹣上平下凸,使上方的空气流速小、压强大。
(4)汽车熄火后靠惯性冲上表面粗糙的固定斜面,受到重力、支持力和摩擦力的作用,确定各力的作用点和方向,然后按照力的示意图的画法作图。
【解答】解:汽车在水平路面上急速行驶,以地面为参照物,驾驶员相对于地面的位置发生了变化,故驾驶员是运动的。
汽车急速行驶时,相同时间内,空气经过汽车上方的路程比下方路程长,流速大,压强小,汽车由于上下表面压强差产生向上的升力,汽车对路面的压力变小,小于汽车的重力,车容易失控。
“气流偏导器”的上表面平直、底部呈弧形凸起,当跑车高速行驶时,气流偏导器上方的空气流速小、压强大,下方的空气流速大、压强小,产生一个向下的压强差,增加轿车对地面的压力,提高车轮的抓地性能,故其外形应选用图乙中的B。
汽车熄火后靠惯性冲上表面粗糙的固定斜面,受到重力、支持力和摩擦力的作用,重力竖直向下、支持力垂直于斜面向上、摩擦力沿斜面向下,作用点都画在汽车的重心上,如图所示:
,
故答案为:运动;变小;B;见解答图。
【点评】本题考查了流体压强与流速的关系、运动和静止的相对性,以及力的示意图的画法,要求学生对所学的知识熟练掌握并能学以致用。
17.(3分)轻质杠杆OABC能够绕O点转动,已知OA=BC=20cm,AB=30cm,在B点用细线悬挂重为100N的物体,为了使杠杆在如图所示的位置平衡,请在C点作出所施加的最小动力F1及其力臂l1,F1= 40 N。
【分析】首先根据杠杆平衡条件确定最长动力臂,然后利用勾股定理和全等三角形定理求出动力臂的大小,再利用杠杆平衡条件求出最小动力,最后按照力的图示的画法作图。
【解答】解:根据杠杆的平衡条件,要使力最小,则动力臂应最长,即连接OC为最长的力臂l1,力的方向与OC垂直且向上,
根据勾股定理和全等三角形定理可得,动力臂OC=50cm,
故根据杠杆平衡条件可得:F1×OC=G×OA,
代入数值可得:F1×50cm=100N×20cm,
解得F1=40N,
过C点作出最小动力,如图所示:
故答案为:40;见上图。
【点评】此题考查杠杆最小力的示意图的画法,根据杠杆平衡条件确定最长动力臂,并根据数学知识求出最长动力臂是关键。
18.(3分)星期天小雨在家里正开着空调上网查资料,当妈妈做饭时把电热水壶插头插进插座时,空气开关立刻“跳闸”,小雨分析其原因可能是电热水壶插头内部 短路 ,也可能是家里电路中用电器 总功率过大 。如图为家庭照明电路,请用笔画线代替导线,将开关和灯接入电路中,要求两灯并联,且开关控制两灯。
【分析】(1)照明电路的开关和灯泡串联,开关要接在火线上;灯泡工作时互不影响,是并联的;
(2)家庭电路中电流过大的原因:一是发生了短路,二是用电器的总功率过大。
【解答】解:当妈妈做饭时,把电热水壶插头插进插座时,空气开关立刻“跳闸”了,小明分析其原因可能是电热水壶插头内部短路,也可能是家里电路中用电器总功率过大;
根据家庭电路的特点和安全用电的原则:照明电路的开关和灯泡串联,开关要接在火线上;两个灯泡工作时互不影响,是并联的,如图所示:
。
故答案为:短路;总功率过大;见解析。
【点评】知道家庭电路的基本组成和各个元器件的连接方式;知道家庭电路中电流过大的原因。
19.(3分)如图甲所示,完全相同的木块A和B紧靠在一起平放在粗糙程度相同的水平桌面上,在10N的水平推力F1作用下一起向右做匀速直线运动。若将A、B叠放到该桌面上,用水平力F2拉着B使它们一起向右做匀速直线运动(如图乙所示),则拉力F2= 10 N,此时木块A所受的摩擦力为 0 N。
【分析】应利用二力平衡的知识,求出摩擦力,并知道摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,而与接触面积无关。
【解答】解:图甲中,在10N的水平推力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,把AB看成一个整体,AB在水平方向上受到的推力和滑动摩擦力为一对平衡力,因此摩擦力等于推力等于10N;
图乙中,压力大小和接触面的粗糙程度都没变,把AB看成一个整体,物体AB受到的摩擦力不变,等于10N,由于物体AB做匀速直线运动,故物体AB在水平方向上受平衡力作用,拉力F2和物体受到的滑动摩擦力是二力平衡,F2=10N;
A和B一起匀速运动,A和B没有相对运动趋势,不存在摩擦力的作用,故此时木块A所受的摩擦力为0N。
故答案为:10;0。
【点评】摩擦力不能直接测量,都是根据平衡力的知识间接得出,同时本题还要明确影响摩擦力大小的因素是压力和接触面的粗糙程度,与接触面积的大小无关。
20.(3分)如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃量较少时,光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时,由于尘埃的反射,部分光越过挡板射到光敏电阻上,光敏电阻变小,电路中的电流增大,电磁铁的磁性 增强 (填“增强”或“减弱”或“不变”),在衔铁的作用下,开启自动除尘模式。若图中a、b一个是除尘器,一个是指示灯,则 b 是除尘器(填“a”或“b”)。
【分析】电磁继电器就是一个自动控制电路通断的开关,根据电磁继电器的工作原理来分析解答。电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数有关。
【解答】解:当空气中尘埃量达到一定值时,由于尘埃的反射,部分光越过挡板射到光敏电阻上时,光敏电阻的阻值变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流增大,电磁铁的磁性增强;
电磁铁吸引衔铁,使动触点和下面的静触点接触,开启自动除尘模式,所以下面的b是除尘器,上面的a是指示灯。
故答案为:增强;b。
【点评】此题主要考查的是学生对电磁继电器工作原理的理解和掌握,基础性题目。
四、实验探究题(本题满分36分,共5题)
21.(7分)如图1所示,小明同学在探究“平面镜成像特点”实验中,步骤如下:把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支完全相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,直到看上去跟蜡烛A的像完全重合,此时在白纸上记下蜡烛A和蜡烛B的位置。
(1)实验中蜡烛B 不需要 (选填“需要”或“不需要”)点燃,B蜡烛与A蜡烛的像完全重合,说明像与物的大小 相等 ,进一步分别测量A、B两支蜡烛到玻璃板的距离发现,像和物到玻璃板的距离 相等 。
(2)为证实上述有关成像特点是否可靠,你认为应采取 B (选填序号)项措施。
A.保持A、B两支蜡烛的位置不变,多次改变玻璃板的位置进行实验
B.保持玻璃板位置不变,多次改变蜡烛A的位置进行实验
C.保持玻璃板位置不变,只减小A蜡烛的高度进行实验
(3)用木板紧贴玻璃板背面,人眼在玻璃板前 能 (选填“能”或“不能”)看见蜡烛A的像。实验中若移开蜡烛B,将光屏放在像的位置,不透过玻璃板,直接观察光屏,看不到蜡烛A的像,说明平面镜成的是 虚像 (选填“虚像”或“实像”)。
(4)小明为了更好地研究像与物的位置关系,采用了彩色LED光源进行实验,你认为图2中字母形状的光源,最好的是 F (选填字母)。
【分析】(1)点燃蜡烛A,不需要点燃B蜡烛;当蜡烛B和蜡烛A的像完全重合时,根据平面镜成像特点进行判断:物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像连线与镜面垂直,物像到平面镜的距离相等。
(2)一次实验,具有很大的偶然性,不具备代表性,应采取同样的实验方案多做几次,才能保证结论的正确。
(3)平面镜成的像原理是光的反射形成;实像和虚像的区别:实像可以在光屏上呈现,虚像不能呈现在光屏上;
(4)探究凸透镜成像上下左右位置关系应该让发光体本身上下左右是不同的。
【解答】解:(1)点燃蜡烛A,不需要点燃B蜡烛;当蜡烛B和蜡烛A的像完全重合时,根据平面镜成像特点进行判断:物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像连线与镜面垂直,物像到平面镜的距离相等。
(2)一次实验不具备代表性,为避免实验的偶然性,应采取同样的实验方案多做几次,才能保证结论的正确。所以应采取B操作。
(3)平面镜成的像是光的反射形成的,蜡烛发出的光线经玻璃板反射,被人眼接收,才能看到像,所以用木板紧贴玻璃板背面,挡住玻璃板后的光,人眼在玻璃板前能看见蜡烛A的像。
因为实像可以在光屏上呈现,虚像不能呈现在光屏上,所以移走B蜡烛,将一张白卡片放在B蜡烛原来所在的位置,不能直接从白卡片上观察到蜡烛A的像,说明平面镜成的是虚像;
(4)图2中只有字母F满足上下左右都不对称,所以适合做LED光源是“F”1个。
故答案为:(1)不需要;相等;相等;(2)B;(3)能;虚像;(4)F。
【点评】此题探究了凸透镜成像的规律,考查了学生对实验操作的要求,一定要注意实验前的调整工作,要熟记规律,特别注意成像特点与物距之间的关系。
22.(8分)如图1所示,是某实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
(1)分析图乙、丙可知,浮力的大小跟 物体排开液体的体积 有关,分析 丙、丁 两图可知,浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。
(2)由实验数据可知,该金属块的密度是 2.4×103 kg/m3,图丁盐水的密度是 1.2×103 kg/m3,把该测力计改成一个密度秤,所能测量液体密度的最大值是 2.4×103 kg/m3。
(3)从状态乙到状态丙的过程中,物块下表面受到水的压强逐渐 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)某实验小组想利用一个已知密度为ρ0的装饰球A测量一杯橙汁的密度,发现装饰球A在橙汁中漂浮,于是选取了测力计、细线和一个金属块B,设计了如图2所示的实验过程:
①用测力计测出装饰球A的重力为G。
②将装饰球A和金属块B用细线拴好挂在测力计下,并将金属块B浸没在橙汁中静止,读出测力计的示数为F1
。
③将装饰球A和金属块B都浸没在橙汁中静止(不碰到杯底),读出测力计的示数为F2,相据②、③两次测力计示数差可知 装饰球A (选填“装饰球A”或“金属块B”)受到的浮力,橙汁密度的表达式ρ橙汁= (用ρo和所测物理量字母表示)。
【分析】(1)由图乙、丙可知,液体密度相同,物体浸在液体中的体积不同,即物体排开液体的体积不同,由此得出结论;探究浮力大小与液体的密度的关系时,要控制物体排开液体的体积相同,改变液体的密度大小,由此可得出结论;
(2)由图甲可知金属块的重力,根据m=可求出金属块的质量,由图甲和图丙可求出金属块浸没在水中受到的浮力,利用阿基米德原理求出金属块排开水的体积,因为金属块浸没在水中,所以可求出金属块的体积,再根据密度公式ρ=求出金属块的密度;
由图甲和图丁可求出金属块浸没在盐水中受到的浮力,再利用阿基米德原理可求出盐水的密度;
由图中器材,把弹簧测力计改成密度秤,当金属块悬浮在液体中时,液体的密度最大,由悬浮条件可得出结论;
(3)从状态乙到状态丙,金属块下表面距水面的深度逐渐增大,根据液体压强特点可知金属块下表面受到水的压强的变化;
(4)由图中②和称重法测浮力可知F1=GA+GB﹣FB浮,由图③和称重法可知F2=GA+GB﹣FB浮﹣FA浮,由此可知得出结论;根据阿基米德原理可求出橙汁的密度。
【解答】解:(1)由图乙、丙可知,液体密度相同,物体浸在液体中的体积不同,即物体排开液体的体积不同,物体受到的浮力也不同,由此可知图乙、丙两图是探究浸在液体中的物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关;探究浮力大小与液体的密度的关系时,要控制物体排开液体的体积相同,改变液体的密度大小,由此可知要比较丙、丁两图;
(2)由图甲可知金属块的重力G=4.8N,金属块的质量m===0.48kg,由图甲和图丙可知金属块浸没在水中受到的浮力F浮=G﹣F拉=4.8N﹣2.8N=2N,由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得金属块排开水的体积V排===2×10﹣4m3,又因为金属块浸没在水中,所以金属块的体积V金=V排=2×10﹣4m3,所以金属块的密度ρ===2.4×103kg/m3;
由图甲和图丁可知,金属块浸没在盐水中受到的浮力F浮′=G﹣F拉′=4.8N﹣2.4N=2.4N,因为金属块浸没在盐水中,所以金属块排开盐水的体积V排′=V金=2×10﹣4m3,所以盐水的密度ρ盐水===1.2×103kg/m3;
由图中器材,把弹簧测力计改成密度秤,由称重法测浮力F浮=G﹣F拉和阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得ρ液gV排=G﹣F拉,由此可知,由于G、g、V排都是确定的,当F拉越小,ρ液越大,所以当金属块悬浮在液体中时,弹簧测力计的示数为0,液体的密度最大,由悬浮条件可知,此时液体的密度等于金属块的密度,即液体的最大密度ρ液体=ρ金=2.4×103kg/m3;
(3)从状态乙到状态丙,金属块下表面距水面的深度逐渐增大,根据液体压强特点可知金属块下表面受到水的压强变大;
(4)由图中②和称重法测浮力可知F1=GA+GB﹣FB浮,由图③和称重法可知F2=GA+GB﹣FB浮﹣FA浮,由此可知F1﹣F2=FA浮;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得橙汁的密度ρ橙汁====。
故答案是:(1)物体排开液体的体积;丙、丁;
(2)2.4×103kg/m3;1.2×103kg/m3;2.4×103kg/m3;
(3)变大;
(4)装饰球A;。
【点评】本题主要考查探究浮力的大小与液体的密度、物体排开液体的体积之间的关系,其中称重法测浮力和阿基米德原理是本题计算的难点
23.(5分)小明学习了杠杆的平衡条件后,利用如图1所示的装置对杠杆做了进一步研究。
(1)杠杆静止时的位置如图1甲所示,为了使杠杆静止时处于水平位置,接下来的操作是将杠杆的平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)移动;
(2)在杠杆上的B点用如图1乙所示的动力F拉杠杆,请在图中画出动力臂l1;此时杠杆的类型与 A (选填序号)相同。
A.天平
B.钓鱼竿
C.钳子
(3)如图1丙所示,用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,测力计示数变化情况是 先变小后变大 ;
(4)如图2甲所示,小明在杠杆左侧距离O点20cm的D处挂一个重为G的物体,在杠杆右侧不同位置处施加竖直向下的力F,保证杠杆处于水平平衡状态,根据多次测量的F、L数据,画出如图2乙所示的图像,结合杠杆平衡条件,可求出物重G的大小是 2.5 N。
【拓展】方小红根据学到的知识,利用杠杆、刻度尺、细线和两个重物A、B,设计了如下实验方案,测量物体的密度。如图3所示:
①用细线系在杠杆的中点O,使杠杆在水平位置平衡,然后将重物B挂在硬棒左端C处,重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为D处,用刻度尺测出OC的长度L0和OD的长度L1;
②保持重物B的位置不变,把重物A浸没在水中,把重物A从D处移动到F处时,杠杆再次水平平衡,用刻度尺测出OF的长度L2;通过实验可以得到物体A的密度ρA= ρ水 。(请用ρ水和已测量的物理量符号表示)
【分析】(1)杠杆倾斜时,杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端,左、右两端的螺母(或一端的螺母)要向杠杆上翘的一端调节;
(2)支点到力的作用线的垂直距离是力臂,从支点作力的作用下的垂线段即可作出力臂;
当动力在B点斜向下拉(与水平方向成30°角)动力臂是OB,根据杠杆的平衡条件求出动力大小;
(3)根据操作中引起力臂的变化,根据杠杆平衡条件分析测力计示数的变化;
(4)根据图像结合正比例、反比例函数的特点进行分析;根据图像中某个点的数据代入公式便可求出;
【拓展】要解决此题,需要掌握杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2;
同时要掌握浮力的计算公式F浮=ρ液gV排;
知道浸没在液体中的物体受到拉力、浮力和重力之间的关系。
【解答】解:(1)杠杆的左端上翘,左端的平衡螺母或右端的平衡螺母都向上翘的左端移动,才能使杠杆在水平位置平衡;
(2)从支点O向动力F作用线做垂线段,垂线段长为动力臂l1,如图所示:
当动力在B点斜向下拉(与水平方向成30°角)动力臂是:L1=OB=×4L=2L,此时L1=L2=2L,故杠杆为等臂杠杆,与天平同类型,故选A;
(3)如图丙所示,用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,动力臂先变大后变小,因为阻力、阻力臂不变,故测力计的拉力先变小后变大;
(4)如丙图,F和成正比,可知推断F﹣L成反比。
因为当F=2N时,=4m﹣1,
根据杠杆平衡条件得:GL′=FL,L'=20cm=0.2m,
所以,G=F=(0.2m×4m﹣1)﹣1×2N=2.5N;
【拓展】设A物体的体积为VA,其重力
GA=mAg=ρAVAg,
当两物体都在空气中时,根据杠杆的平衡条件可得,
ρAVAg•L1=GB•L0①,
把物A浸没在水中时,A将受到水向上的浮力作用,其浮力F水=ρ水gVA,则根据杠杆的平衡条件得
(ρAVAg﹣ρ水gVA)•L2=GB•L0②,
由①和②得到ρAVAg•L1=(ρAVAg﹣ρ水gVA)•L2,
所以ρA=ρ水。
故答案为:(1)左;(2)见解答;A;(3)先变小后变大(4)2.5;【拓展】ρ水。
【点评】本题考查了杠杆平衡的条件,在实验时我们应注意:调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,以便能直接读出力臂。杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
24.(9分)用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,电源电压恒为6V,阻值为5Ω、10Ω、20Ω、40Ω定值电阻各有一个。
(1)将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑片P,发现电流表示数始终为零,电压表示数不为零,其原因可能是 B (选填字母)。
A.定值电阻R短路
B.定值电阻R断路
C.滑动变阻器短路
(2)不改变滑动变阻器滑片的位置,将5Ω的电阻换成10Ω的电阻,闭合开关后,为保证电压表示数与更换前相同,为 2 V,滑片P应向 左 (选填“左”或“右”)端滑动。
(3)实验中依次接入定值电阻,调节滑片使定值电阻两端电压相同,记下电流表读数,绘出电流I与电阻倒数变化的图像如图乙所示,由图乙可得结论 电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比 。
(4)为完成整个实验,应该选择 A (选填字母)种规格的滑动变阻器。
A.100Ω;1.2A
B.50Ω;1.0A
C.20Ω;0.6A
(5)完成上述实验后,不用电压表,用如图丙所示的电路可以测量已知额定电流的小灯泡的电阻,已知小灯泡的额定电流为I额,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下,请补充完整:
①闭合开关 S、S2 ,断开开关 S1 ,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表示数为 I额 。
②保持滑片位置不动,闭合开关S、S1,断开开关S2,记下此时电流表的示数为I。
③小灯泡正常发光时的电阻表达式为 R灯= (用已知量和测得量的字母表示)。
【分析】(1)从电流表无示数,可以判断出电路中出现了断路,然后根据电压表有示数确定出断路的位置;
(2)根据图乙利用欧姆定律求出定值电阻两端所控制的电压;根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;
(3)根据电流I与电阻倒数变化的图像为一条过原点的直线分析得出结论;
(4)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出当接入40Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻,进而确定滑动变阻器的规格;
(5)要测小灯泡正常发光时的电阻,应先使灯正常发光,先使小灯泡与电流表串联后再与定值电阻并联,通过移动变阻器滑片,使电流表示数为额定电流;
保持滑片位置不变,通过开关的转换,使电流表测灯与R并联的总电流,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律求出通过定值电阻的电流,由欧姆定律求出灯的额定电压,再由欧姆定律求出小灯泡正常发光时的电阻。
【解答】解:(1)电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,与电压表并联的定值电阻断路了,故选B;
(2)当定值电阻R的阻值为5Ω时,电阻的倒数==0.2Ω﹣1,由图乙可知,此时电路中的电流为0.4A,因此定值电阻两端所控制的电压:UV=IR=0.4A×5Ω=2V,
根据串联电路的分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为2V不变;
(3)由图乙知,绘制出电阻R的I﹣图象为过原点的直线,说明电压一定时,通过导体的电流与导体电阻的倒数成正比,据此可得结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比;
(4)定值电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=6V﹣2V=4V,变阻器分得的电压为电压表示数的=2倍,根据分压原理,当接入40Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=2×40Ω=80Ω>50Ω,故选A;
(5)实验步骤:
①闭合开关S、S2,断开S1,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数为I额;
②保持滑片位置不动,闭合开关S、S1,断开开关S2,记录下此时电流表的示数为I;
③步骤②中,电流表测干路电路,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,由并联并联电路电流的规律,定值电阻R0的电流为:I0=I﹣I额,
由欧姆定律的变形公式,定值电阻R0的电压即灯的额定电压为:U额=I0R0=(I﹣I额)R0;
则小灯泡正常发光时的电阻:R灯==。
故答案为:(1)B;(2)2;左;(3)电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比;(4)A;(5)S、S2;S1;I额;R灯=。
【点评】本题探究电流与电阻的关系,考查故障分析、欧姆定律的应用、控制变量法、实验操作、器材的选择和设计方案测额定小灯泡正常发光时的电阻的能力。
25.(7分)探究电磁关系的实验装置如图所示,把甲、乙装置中的导体棒ab、cd组成电路,施加动力使悬挂的导体棒cd沿水平方向向左运动时,看到导体棒ab在导轨上也向左运动。
(1)此过程中,甲装置将 电 能转化为 机械 能,与 电动机 (选填“发电机”或“电动机”)的原理相同;乙装置实现的原理是 电磁感应 ;在ab、cd组成电路中, ab (选填“ab”或“cd”)相当于用电器。
(2)若使导体棒cd沿水平方向右运动,则导体棒ab将向 右 运动;若使导体棒cd沿竖直方向上下运动,则导体棒ab将 不动 。
【分析】(1)闭合电路的一部分导体在磁场做切割磁感线运动,导体中有感应电流产生,这种现象是电磁感应现象。
(2)电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动。
(3)通电导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关;感应电流的方向与导体运动的方向、磁场的方向有关。
【解答】解:(1)施加动力使悬挂的导体棒cd沿水平方向,向左运动时,导体做切割磁感线运动,会产生感应电流,通电的ab在磁场中受力运动,电能转化为机械能,这是电动机的工作原理;乙中产生了感应电流,这是电磁感应现象;在ab、cd组成电路中,ab相当于用电器。
(2)若使导体棒cd沿水平方向右运动,需要改变电流的方向,由于感应电流的方向与导体运动方向、磁场方向有关,保持磁场方向不变,所以可以使导体棒ab将向右运动;
若使导体棒cd沿竖直方向上下运动,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,则导体棒ab将不动。
故答案为:(1)电;机械;电动机;电磁感应;ab;(2)右;不动。
【点评】电动机是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的,发电机是利用电磁感应原理工作的。
五、计算题(本题满分13分,共2题)
26.(6分)如图甲所示,弹簧测力计下端悬挂着一个实心圆柱体Q,圆柱体Q浸没在盛水的大水槽中,现将测力计缓缓提升,直到圆柱体Q全部露出水面一段距离,在该过程中弹簧测力计的示数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示,水槽内水面的变化忽略不计。求:
(1)圆柱体浸没时受到的浮力。
(2)圆柱体的底面积。
(3)将物块P与圆柱体Q用细线连接放入水槽内,二者恰好悬浮,如图丙所示:如果物块P的体积为400cm3,求物块P的密度。
【分析】(1)由图乙可知,当圆柱体上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,知道此时弹簧测力计示数,由于此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力等于弹簧测力计的示数;
由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没水中,根据称重法求出Q所受到的浮力;
(2)由阿基米德原理可得圆柱体Q的体积;
当圆柱体上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,可求出圆柱体的高度;然后根据V=Sh求出圆柱体的底面积;
(3)已知物块P与圆柱体Q的体积,浸没时排开水的体积等于物体的体积,由阿基米德原理求出物块P与圆柱体Q所受的总浮力;图丙中物块P和与圆柱体Q悬浮在水中,由漂浮条件可知此时所受的总浮力等于总重力,据此求出P的重力,根据G=mg求出P的质量,由密度公式求出物块P的密度。
【解答】解:
(1)由图乙知,当上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F=2.0N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体Q的重力:GQ=F=2.0N;
由图乙知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体Q浸没在水中,根据称重法可知:
Q所受到的浮力:F浮Q=GQ﹣F1=2.0N﹣1.6N=0.4N;
(2)由阿基米德原理可得圆柱体Q的体积:
VQ=V排===4×10﹣5m3=40cm3;
由图乙知,上升10cm时圆柱体上表面与水面恰相平,上升20cm时圆柱体恰好全部露出水面,
所以圆柱体高度h=20cm﹣10cm=10cm=0.1m,
圆柱体的底面积S===4×10﹣4m2;
(3)图丙中物块P和与圆柱体Q悬浮在水中,则P、Q排开水的体积为:V排总=VP+VQ=400cm3+40cm3=440cm3=4.4×10﹣4m3,
P、Q所受的总浮力:
F浮=ρ水gV排总=1.0×103kg/m3×10N/kg×4.4×10﹣4m3=4.4N;
根据悬浮体积可知:P、Q的总重力:G总=F浮=4.4N;
则P的重力:GP=G总﹣GQ=4.4N﹣2.0N=2.4N,
P的质量:mP===0.24kg,
所以,P的密度:ρP===0.6×103kg/m3。
答:(1)圆柱体的重力为2.0N;
(2)圆柱体的底面积为4×10﹣4m2;
(3)将物块P与圆柱体Q用细线连接放入装水容器内,二者恰好悬浮如图丙所示。如果物块P的体积为400cm3,则物块P的密度为0.6×103kg/m3。
【点评】本题考查密度公式、阿基米德原理以及悬浮条件的应用,关键是明确图象的意义。
27.(7分)某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点,其等效电路如图所示,此时处于空挡状态,闭合开关S,旋钮绕P转动,实现挡位转换,旋至1挡时R1、R2同时工作,洗衣机处于加热状态:旋至2挡时R2和电动机同时工作,洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝,其阻值不受温度影响,R1=22Ω,洗衣机正常使用时,加热功率是2400W。求:
(1)电热丝R2的阻值。
(2)某次洗衣时,洗衣机内注入40L水,在额定电压下对水加热,水温由20℃升高到50℃,此时加热效率为84%,求加热时间。
(3)关闭其它用电器,只让洗衣机处于保温洗涤状态,正常工作20min,标有“3000r/(kW•h)”的电能表转盘转过500转,求洗衣机电动机的功率。
【分析】(1)由图可知,闭合开关S,旋钮开关旋至1挡位置时,R1、R2并联,此时洗衣机处于加热状态;根据P=求出R1的电功率;根据并联电路的特点求出R2的电功率,根据P=求出R2的阻值;
(2)利用密度公式求出40L水的质量,利用Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量,利用效率公式求出洗衣机消耗的电能,利用P=求出加热时间;
(3)3000r/(kW•h)表示电路中的用电器每消耗1kW•h电能,电能表的转盘转过3000转,据此求出电能表转盘转过500转,洗衣机消耗的电能,利用P=求出洗衣机保温洗涤状态时的功率;由图可知,洗衣机处于保温洗涤状态时,R2与电动机并联,根据并联电路的特点可知,洗衣机保温洗涤状态时的功率减去R2的功率即为洗衣机电动机的功率。
【解答】解:(1)由电路图可知,当旋钮旋至1挡时,电热丝R1与R2并联,洗衣机处于加热状态,由表格数据可知,加热功率P=2400W,
电热丝R1的加热功率:P1===2200W,
因总功率等于各电阻消耗功率之和,
所以电热丝R2的加热功率:
P2=P﹣P1=2400W﹣2200W=200W,
根据P=知则电热丝R2的阻值:
R2==242Ω,
(2)水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×40×10﹣3m3=40kg;
吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×(50℃﹣20℃)=5.04×106J,
根据加热效率的公式η=,洗衣机加热消耗的电能:
W===6×106J,
则洗衣机加热时间t===2500s;
(3)3000r/(kW•h)表示电路中的用电器每消耗1kW•h电能,电能表的转盘转过3000转,
则电能表转盘转过500转,洗衣机消耗的电能:W′=kW•h=kW•h;
洗衣机保温洗涤状态时的功率:P保温===0.5kW=500W,
由图可知,洗衣机处于保温洗涤状态时,R2与电动机并联,
所以电动机的电功率:P动=P保温﹣P2=500W﹣200W=300W。
答:(1)电热丝R2的阻值是242Ω;
(2)需要加热时间是2500s;
(3)洗衣机电动机的功率是300W。
【点评】本题是电热综合题,主要考查对电能表参数的理解、并联电路的特点、密度公式、吸热公式、效率公式以及电功率公式的应用,题目有一定的难度。
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