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2019年山东省淄博市中考物理试卷(解析版)
展开2019年山东省淄博市中考物理试卷
一、选择
1.(2分)音乐会上,小提琴曲让人如痴如醉,钢琴演奏让人心旷神怡。关于声音的说法正确的是( )
A.调节琴弦松紧可以改变声音的响度
B.用力拉琴可以改变声音的音调
C.小提琴和钢琴发出的声音传播速度相同
D.禁止听众喧哗是从传播过程中减弱噪声
2.(2分)小明在湖边树萌下乘凉,想到了所学的物理知识。其中合理的是( )
A.树下的圆形光斑,是光沿直线传播形成的
B.看到池水“变”浅,是光的反射引起的
C.水中出现树的倒影,水中的“树”比岸上的树小
D.阳光中的紫外线可以灭菌,也可以用来遥控
3.(2分)物理与生活密切相关,下列数据符合实际的是( )
A.人体的安全电压不高于220V
B.人体感觉舒适的环境温度约为37℃
C.中学生从二楼走到三楼做功约为200J
D.光在真空中的传播速度为3×105km/s
4.(2分)图甲是“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置,图乙是描绘的温度随时间变化的图象。下列说法错误的是( )
A.加热过程中,水含有的热量增加
B.沸腾过程中,水吸收热量,温度不变
C.烧杯上方带孔的纸板可以减少热量散失
D.水的沸点是99℃,此时大气压低于标准大气压
5.(2分)下列运动项目涉及的物理知识描述正确的是( )
A.三级跳远﹣﹣快速助跑是为了增大惯性
B.划船比赛﹣﹣船桨和水之间力的作用是相互的
C.引体向上﹣﹣人对单杠的拉力与单杠对人的拉力是一对平衡力
D.百米赛跑﹣﹣裁判员通过相同时间比较路程的方法判断运动快慢
6.(2分)关于下面四幅图的说法正确的是( )
A.甲图:活塞压缩空气,硝化棉燃烧,此过程与热机的压缩冲程原理相同
B.乙图:瓶内空气推开瓶塞,内能减少,瓶口出现的白雾是汽化现象
C.丙图:抽出玻璃板,下瓶中出现红棕色二氧化氮气体,表明气体间可以发生扩散现象
D.丁图:悬挂重物不能把两块铅块分开,说明分子间存在引力,没有斥力
7.(2分)下列有关生产和生活中的应用解释正确的是( )
A.斧头具有很薄的刃,是为了增大压力
B.用吸管吸饮料,利用了大气压
C.风筝能在空中飞行,是因为受到空气的浮力
D.拉杆箱下安装轮子,是通过减小受力面积减小摩擦
8.(2分)如图所示,小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦),下列说法错误的是( )
A.小球在A点的重力势能最大
B.小球在B点的速度最大
C.小球在C点和B点的机械能相等
D.小球不能到达D点
9.(2分)如图是一款太阳能LED灯,下列相关说法错误的是( )
A.LED灯是由半导体材料制成的
B.LED灯可以把太阳能转化为电能
C.太阳能是可再生能源
D.太阳能是太阳内部发生核裂变释放的能量
10.(2分)共享电动汽车通过刷卡开锁,实现循环使用。租赁者将带有磁条的租车卡靠近电动汽车的感应器,检测头的线圈中就会产生变化的电流,读取解锁信息。图中能反应刷卡读取信息原理的是( )
A.
B.
C.
D.
11.(2分)如图所示,电源电压为5V,闭合开关S,电压表的示数为1V.则( )
A.通过灯泡L1的电流比L2的电流大
B.灯泡L1两端的电压是1V
C.灯泡L1和L2的电阻之比是4:1
D.若灯泡L2灯丝烧断,电压表示数为零
12.(2分)新型PTC发热材料可以自动调节电路的电功率,在生活中广泛应用,图甲是PTC调试工作电路,R0是保护电阻,阻值恒定;R1是PTC电阻,阻值随温度变化的图象如图乙所示。闭合开关S,当温度从20℃升高到120℃的过程中( )
A.电流表示数先变小后变大
B.电压表示数先变大后变小
C.电压表与电流表示数的比值先变小后变大
D.保护电阻R0消耗的功率先变小后变大
13.(2分)有一种插线板,当开关断开时,指示灯不亮,插孔无法正常工作;当开关闭合时,如果指示灯损坏,插孔也能正常工作。图既能满足控制要求,又符合安全用电原则的是( )
A. B.
C. D.
14.(2分)把木块放入装满水的溢水杯中,溢出水的体积为V1(如图甲);用细针将该木块全部压入水中,溢出水的总体积为V2(如图乙),忽略细针的体积。则( )
A.木块的质量为ρ水V2
B.缓慢下压木块的过程中,溢水杯底部受到水的压强变大
C.木块全部压入水中静止时,细针对木块的压力大小为ρ水gV2
D.木块的密度为ρ水
15.(2分)如图所示,电源电压为12V,滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”,L1和L2分别标有“6V 3W”和“6V 9W”的字样,闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片,在保证电路安全的情况下(不考虑温度对灯丝的影响),下列说法正确的是( )
A.L2能正常发光
B.滑动变阻器接入电路的最小阻值是8Ω
C.电流表示数的变化范围是0﹣0.5A
D.电路消耗的最大功率是12W
二、理解与应用
16.(3分)春节是中华民族的传统节日,年夜饭“吃饺子”是一种习俗。包饺子时,用力捏出褶边,说明力可以 ;刚下锅的饺子沉在锅底,加热一段时间会上浮,在上浮过程中, 转化为机械能;出锅后的饺子变瘪了,饺子内气体密度 。
17.(3分)如图所示,GMR是一个巨磁电阻,其阻值随磁场的增强而急剧减小,当闭合开关S1和S2时,小磁针N极指向右端,则电磁铁的左端为 极,电源右端为 极。要使指示灯变亮,滑动变阻器的滑片应向 滑动。
18.(3分)2019年1月3日,嫦娥四号探测器在月球背面成功着陆,并通过“鹊桥”中继星传回了世界上第一张近距离拍摄的月背景影像图,传输过程中利用了 ;嫦娥四号的巡视器﹣﹣﹣玉兔二号质量为135g,与月球表面的接触面积约为0.8m2,玉兔二号对月球表面的压强为 pa,(g取10N/kg,物体在月球上的重力为地球上的):玉兔二号移动很慢,速度约为250m/h,累计在月球表面行驶了120m,用时约为 h。
19.(3分)灯泡L的电流随电压变化的图象如图甲所示,将此灯泡与定值电阻R接入图乙所示的电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为0.5W,则电源电压是 V;再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.1A,则R的阻值是 Ω;通电1min,定值电阻R消耗的电能是 J.
20.(3分)如图是小明起跑时的背景,请画出小明所受重力(点O为重心)和右脚所受摩擦力的示意图。
三、实验与探究
21.(6分)小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中,所用凸透镜的焦距为15cm。
(1)如图甲所示,移动光屏找到清晰的蜡烛的像,这个像是图乙中的 ,利用此原理可以制成 。(选填“照相机”、“幻灯片”、“放大镜”)
(2)小明把蜡烛依次放在A、B位置,在坐标纸上记录了光屏上像的大小。如图丙所示(A′、B′分别表示蜡烛在A、B处所成的像)。跟同学们交流后发现:
①成倒立放大像的条件是
②成实像时,物距减小,像距
(3)保持凸透镜位置不动,小明又把蜡烛放在距凸透镜18cm处,在光具座上无论怎样移动光屏,都找不到清晰的像,原因可能是 。聪明的小明拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜处,在光具座上移动光屏,光屏上出现了清晰的像,则小明拿起的眼镜是 。(选填“近视镜”或“远视镜”)
22.(9分)在日常生活和工农业生产中,提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率,要从研究影响机械效率的因素出发,寻求办法。
(1)为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用图甲和图乙装置进行实验,并把数据整理记录在下表中。
实验
次数
滑轮
材质
钩码重G/N
提升的高
度h/m
有用功
W有用/J
拉力
F/N
绳端移动
的距离s/m
总功
W总/J
机械效率。η
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
①比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组一定时,提升的钩码 ,机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与 有关。
③比较 两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图 的装置完成的,判断依据是 。
⑤利用图甲的装置,把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起,滑轮组的机械效率为 。可见如果没有刻度尺,只有测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率。
(2)小明利用图丙装置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。保持斜面倾斜程度不变,可以采用 的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。
(3)实验表明:额外功越小,总功越接近有用功:进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功;可见使用任何机械都 。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 。
A、焦耳定律
B、牛顿第一定律
C、阿基米德原理
D、欧姆定律
23.(3分)在“探究并联电路中的电流关系”实验中
(1)小明想测量干路电流,连接的电路如图甲所示,检查电路发现只有一根导线接错了,请在这根导线上打上“×”,并改正。
(2)连接正确的电路后,闭合开关,电流表的示数为0.46A,请在图乙中画出指针的位置(O为指针转轴)。
(3)小明换用不同规格的灯泡,多次改变电表位置,将测量数据记录在下表中。
实验次数
支路电流I1/A
支路电流I2/A
干路电流l总/A
1
0.30
0.16
0.46
2
0.20
0.20
0.40
3
0.24
0.34
0.58
分析数据得出结论:在并联电路中, 。
(4)第1次实验发现,灯泡L1比L2亮,则灯泡L1的电阻 灯泡L2的电阻;若两灯泡灯丝长度相同, 的灯丝更细。
四、分析与计算
24.(9分)2019年4月23日,在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中,055大型驱逐舰接受检阅,向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。驱逐舰长174m,宽23m,吃水深度8m,满载排水量12300t,最大航速32节(1节=0.5m/s,海水密度为1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)驱逐舰行驶到某海域时,舰底受到的海水压强为7.21×104Pa,此时舰底所处的深度;
(2)驱逐舰满载时受到的浮力;
(3)驱逐舰满载时,以最大航速匀速直线航行,若所受海水阻力是其总重的0.1倍,它的动力功率。
25.(8分)表为一台饮水机的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝且阻值不变。
XX牌饮水机
额定电压
220V
额定功率
加热
1000W
保温
22W
加热效率
80%
(1)该饮水机处于加热状态时,正常工作3min,在1标准大气压下能否把0.5kg的水从20℃加热至沸腾?【c水=4.2×103J/(kg•℃)】
(2)保温功率是指S断开时电路消耗的总功率。该饮水机正常保温时,R1实际消耗的电功率是多少?
2019年山东省淄博市中考物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择
1.(2分)音乐会上,小提琴曲让人如痴如醉,钢琴演奏让人心旷神怡。关于声音的说法正确的是( )
A.调节琴弦松紧可以改变声音的响度
B.用力拉琴可以改变声音的音调
C.小提琴和钢琴发出的声音传播速度相同
D.禁止听众喧哗是从传播过程中减弱噪声
【分析】(1)对于弦乐,弦的粗细、松紧和长短都影响音调;拨动弦的力度影响响度。通过音色来辨别是什么物体。
(2)声传播速度跟介质的种类和温度有关。
(3)减弱噪声的途径在声源处、在传播过程中、在人耳处。
【解答】解:
A、调节琴弦松紧可以改变琴弦的振动快慢,从而改变声音的音调,故A说法错误。
B、用力拉琴可以改变弦的振动幅度,从而改变声音的响度,故B说法错误。
C、小提琴和钢琴发出的声音在空气中传播速度是相同的,故C说法正确。
D、禁止听众喧哗是从声源处减弱噪声的,故D说法错误。
故选:C。
【点评】声音的三个特征音调、响度和音色是经常考查的内容,也是容易混淆的问题。
2.(2分)小明在湖边树萌下乘凉,想到了所学的物理知识。其中合理的是( )
A.树下的圆形光斑,是光沿直线传播形成的
B.看到池水“变”浅,是光的反射引起的
C.水中出现树的倒影,水中的“树”比岸上的树小
D.阳光中的紫外线可以灭菌,也可以用来遥控
【分析】(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的。物体在平面镜中成倒立等大的虚像;
(3)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的;
(4)根据紫外线有杀菌作用制成消毒灯;根据紫外线能使荧光物质发光制成验钞机;紫外线能促使人体合成维生素D促进钙的吸收。
【解答】解:A、浓密的树荫下出现很多圆形的光斑,这是由于光的直线传播引起的。故A合理;
B、池水看起来比实际浅,这是由于光的折射引起的。故B错误;
C、水中出现树的倒影,是平面镜成像现象,水中的“树”是岸上的树的虚像,两者大小相等。故C错误;
D、紫外线具有杀菌作用,遥控器利用的是红外线。故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了几种光现象及紫外线的应用,注重了物理和生活的联系,考查了学生应用物理知识解决实际问题的能力,属于基础知识的考查
3.(2分)物理与生活密切相关,下列数据符合实际的是( )
A.人体的安全电压不高于220V
B.人体感觉舒适的环境温度约为37℃
C.中学生从二楼走到三楼做功约为200J
D.光在真空中的传播速度为3×105km/s
【分析】不同物理量的估算,有的需要凭借生活经验,有的需要简单的计算,有的要进行单位的换算,最后判断最符合实际的是哪一个。
【解答】解:A、对人体的安全电压不高于36V,故A不符合实际;
B、人的正常体温是36.5℃,人感到比较舒适的温度为23℃,故B不符合实际;
C、中学生的体重在500N左右,二楼到三楼的高度在3m左右,所以中学生从二楼走到三楼所做的功约为W=Gh=500N×3m=1500J,故C不符合实际;
D、真空中的光速约为3×105千米/秒,故D符合实际。
故选:D。
【点评】物理学中,对各种物理量的估算能力,是我们应该加强锻炼的重要能力之一,这种能力的提高,对我们的生活同样具有很大的现实意义。
4.(2分)图甲是“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置,图乙是描绘的温度随时间变化的图象。下列说法错误的是( )
A.加热过程中,水含有的热量增加
B.沸腾过程中,水吸收热量,温度不变
C.烧杯上方带孔的纸板可以减少热量散失
D.水的沸点是99℃,此时大气压低于标准大气压
【分析】(1)热量指在热传递的过程中传递能量的多少。
(2)水在沸腾过程中的特点:吸热,但温度保持不变;
(3)烧杯上方带孔的纸板可以减少热量散失;
(4)根据沸点的概念判断出水的沸点;气压越低,沸点越低;
【解答】解:A、加热过程中,水吸收热量,其温度升高,内能增加;热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,故A错误;
B、水在沸腾过程中,仍然要吸收热量,由图可知其温度保持99℃不变,故B正确;
C、烧杯上方带孔的纸板可以减少热量散失,能缩短把水加热到沸腾的时间,故C正确;
D、由图可知,水的沸点是99℃,沸点低于100℃,此时大气压低于标准大气压,故D正确;
故选:A。
【点评】此题是探究“水的沸腾”的实验,考查了水沸腾过程中的特点,同时考查沸腾图象的分析,常见题目。
5.(2分)下列运动项目涉及的物理知识描述正确的是( )
A.三级跳远﹣﹣快速助跑是为了增大惯性
B.划船比赛﹣﹣船桨和水之间力的作用是相互的
C.引体向上﹣﹣人对单杠的拉力与单杠对人的拉力是一对平衡力
D.百米赛跑﹣﹣裁判员通过相同时间比较路程的方法判断运动快慢
【分析】(1)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小只与物体的质量有关;
(2)物体间力的作用是相互的;
(3)一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一物体上;
(4)比较物体运动快慢的方法:
①通过相同的路程,比较时间的多少,用时越多,运动越慢。
②利用相同的时间,比较路程的长短,经过路程越长,运动越快。
【解答】解:A、跳远运动员在起跳前要助跑是为了利用惯性,但惯性的大小只与物体的质量有关,所以快速助跑不能增大惯性,故A错误;
B、运动员用桨向后划水,对水施加力的作用,由于物体间力的作用是相互的,水就会对船桨产生向前的反作用力使龙舟前进,故B正确;
C、引体向上﹣﹣人对单杠的拉力与单杠对人的拉力作用在不同的物体上,是相互作用力,不是一对平衡力,故C错误;
D、百米赛跑﹣﹣裁判员是在路程相同的情况下,比较时间判断运动快慢,谁用时间少,谁跑得快,故D错误。
故选:B。
【点评】本题以体育运动为背景,考查了不同运动项目中所涉及的多个物理知识点,有一定综合性,体现了物理知识的无处不在。
6.(2分)关于下面四幅图的说法正确的是( )
A.甲图:活塞压缩空气,硝化棉燃烧,此过程与热机的压缩冲程原理相同
B.乙图:瓶内空气推开瓶塞,内能减少,瓶口出现的白雾是汽化现象
C.丙图:抽出玻璃板,下瓶中出现红棕色二氧化氮气体,表明气体间可以发生扩散现象
D.丁图:悬挂重物不能把两块铅块分开,说明分子间存在引力,没有斥力
【分析】(1)改变内能的方式有两种,即做功和热传递;对物体做功,物体的内能会增加,物体对外做功,其内能会减小;四冲程汽油机的做功冲程对外做功,将内能转化为机械能;压缩冲程有能量转化,将机械能转化为内能。
(2)汽化是从液态变为气态;液化是从气态变为液态;
(3)扩散现象表明,一切物质的分子都在不停地做无规则运动;
(4)分子同时存在相互作用的引力和斥力。
【解答】解:
A、图甲所示,在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉,迅速向下压活塞,由于压缩玻璃筒内的空气对其做功,使得空气的内能增加,温度升高,故是将机械能转化为内能的过程,故与内燃机的压缩冲程相类似,故A正确;
B、乙图中,瓶内空气推开瓶塞,内能减少,瓶口出现的白雾是水蒸气遇冷液化现象,故B错误;
C、丙图中,上方的二氧化氮气体密度大,抽去玻璃板后,两瓶中的气体逐渐混合,可能是扩散现象,但也可能是重力的作用,故不能表明气体间可以发生扩散现象,故C错误;
D、图中两个压紧的铅块能吊起钩码而不分开,是由于分子间存在引力,但也有斥力,故D错误。
故选:A。
【点评】知道做功可以改变物体的内能,了解液化现象,熟知扩散现象的实验,了解分子间作用力的特点等,可顺利解答此题。
7.(2分)下列有关生产和生活中的应用解释正确的是( )
A.斧头具有很薄的刃,是为了增大压力
B.用吸管吸饮料,利用了大气压
C.风筝能在空中飞行,是因为受到空气的浮力
D.拉杆箱下安装轮子,是通过减小受力面积减小摩擦
【分析】(1)增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强。
(2)利用大气压往往是物体的一个位置和空气接触,另一个位置没有空气或空气减少,大气压是利用内外压强差的原理。
(3)风筝是利用流体压强产生的升力升空的。
(4)减小摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,通过减小压力来减小摩擦力;在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力;使接触面脱离;用滚动摩擦代替滑动摩擦。
【解答】解:A、斧头具有很薄的刃,是在压力一定时,减小受力面积来增大斧头对物体的压强,故A错误;
B、用吸管吸饮料时是在大气压的作用下把饮料吸入人的口腔,是利用了大气压,故B正确;
C、风筝是利用风筝上下方空气的流速不同产生的升力升空的,不是因为受到空气的浮力,故C错误;
D、拉杆箱下安装轮子,是用滚动代替滑动来减小摩擦力,故D错误。
故选:B。
【点评】生活处处有物理,我们要能够从生活现象找出用到的物理知识。联系生活实际出题,这是中考出题最常见的一种方式,需要引起注意。
8.(2分)如图所示,小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦),下列说法错误的是( )
A.小球在A点的重力势能最大
B.小球在B点的速度最大
C.小球在C点和B点的机械能相等
D.小球不能到达D点
【分析】(1)动能大小的影响因素:质量和速度,质量越大,速度越大,动能越大。
(2)重力势能大小的影响因素:质量和高度,质量越大,高度越高,重力势能越大。
【解答】解:A、小球在A时,高度最高,重力势能最大,速度增大,动能增大,由于存在摩擦,减小的重力势能转化为动能和内能;故A正确。
B、小球在B时,小球的质量不变,高度最小,势能最小,动能最大,速度最大,故B正确;
C、小球和轨道间存在摩擦,小球需要克服摩擦做功,故小球从B点到C点的机械能减小,故C错误;
D、因为小球需要克服摩擦做功,在运动过程中有一部分机械能转化为内能,故小球不能到达D点,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查了影响动能和势能大小的因素以及能量的转化知识的应用,知道动能和重力势能之间的相互转化是解决该题的关键。
9.(2分)如图是一款太阳能LED灯,下列相关说法错误的是( )
A.LED灯是由半导体材料制成的
B.LED灯可以把太阳能转化为电能
C.太阳能是可再生能源
D.太阳能是太阳内部发生核裂变释放的能量
【分析】(1)二级管主要有半导体材料制成;
(2)它为LED灯提供电能;
(3)可再生能源是短时间内可以从自然界得到补充的能源;
(4)太阳内部不断发生着氢核聚变成氦核的反应,又称热核反应;
【解答】解:A、LED灯主要工作原件是发光二极管,二级管主要有半导体材料制成;故A正确。
B、太阳能板把太阳能转化为电能,而LED灯要消耗电能发光,把电能转化为光能,所以过程中有太阳能变成电能;故B正确。
C、可再生能源是短时间内可以从自然界得到补充的能源;故C正确。
D、太阳内部不断发生着氢核聚变成氦核的反应,又称热核反应;故D错误。
故选:D。
【点评】改题目考查了半导体的特点与应用、太阳能、能量转化等知识,难度不大。
10.(2分)共享电动汽车通过刷卡开锁,实现循环使用。租赁者将带有磁条的租车卡靠近电动汽车的感应器,检测头的线圈中就会产生变化的电流,读取解锁信息。图中能反应刷卡读取信息原理的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】(1)通电导体周围存在磁场,应用于电磁起重机、电磁继电器、电磁铁等。
(2)电动机是利用通电导体在磁场中受力而运动原理制成的。
(3)电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动,导体中有感应电流产生。
【解答】解:租赁者将带有磁条的租车卡靠近电动汽车的感应器,检测头的线圈中就会产生变化的电流,说明这是电磁感应现象。
A、如图是奥斯特实验,反映通电导体周围存在磁场。不符合题意。
B、如图是通电螺旋管,反映通电导体周围存在磁场。不符合题意。
C、因为电路中有电源,这是电动机的工作原理图,不符合题意。
D、闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动,导体中有感应电流产生,这是电磁感应现象,符合题意。
故选:D。
【点评】电动机和发电机的原理图非常相似,重要区别在于电动机电路中有电源,发电机电路中没有电源。
11.(2分)如图所示,电源电压为5V,闭合开关S,电压表的示数为1V.则( )
A.通过灯泡L1的电流比L2的电流大
B.灯泡L1两端的电压是1V
C.灯泡L1和L2的电阻之比是4:1
D.若灯泡L2灯丝烧断,电压表示数为零
【分析】(1)由图知两灯串联,电压表测L1两端电压,由此可知L1两端的电压;由串联电路的电流特点可知两灯电流关系;
(2)由串联电路电压特点和欧姆定律可得两灯电阻关系;
(3)串联中,一处断路则整个电路断路,由此根据电路图分析电压表示数情况。
【解答】解:
AB、由图知,两灯串联在电路中,电压表测L1两端电压,即L1两端的电压是1V,故B正确;
串联电路中电流处处相等,所以通过灯泡L1的电流和L2的电流相等,故A错误;
C、由串联电路的电压特点知,U2=U﹣U1=5V﹣1V=4V,
通过两灯电流相等,由欧姆定律有:=,即:===,故C错误;
D、由图知,若灯泡灯丝烧断,则整个电路断路,所以电压表示数为0,故D正确。
故选:BD。
【点评】本题考查了串联电路电流、电压特点、欧姆定律的应用以及电路故障的问题,正确分析电路是解题的关键。
12.(2分)新型PTC发热材料可以自动调节电路的电功率,在生活中广泛应用,图甲是PTC调试工作电路,R0是保护电阻,阻值恒定;R1是PTC电阻,阻值随温度变化的图象如图乙所示。闭合开关S,当温度从20℃升高到120℃的过程中( )
A.电流表示数先变小后变大
B.电压表示数先变大后变小
C.电压表与电流表示数的比值先变小后变大
D.保护电阻R0消耗的功率先变小后变大
【分析】A、甲中,两电阻串联,电压表测R1的电压,电流表测电路的电流,由图乙知,温度升高时电阻R1先变小后变大,根据串联电阻的规律和欧姆定律分析电流表示数变化;
B、根据U=IR,确定定值电阻的电压变化,由串联电路电压的规律得出电压表示数变化;
C、根据欧姆定律,电压表与电流表的比值即热敏电阻大小,据此分析;
D、根据P=I2R分析R0消耗的功率变化。
【解答】解:
A、甲中,两电阻串联,电压表测R1的电压,电流表测电路的电流,
由图乙知,当温度从20℃升高到100℃的过程中电阻R1变小,从100℃升高120℃的过程中电阻R1变大,则根据串联电阻的规律,总电阻先变小后变大,由欧姆定律可知,电路中的电流先变大后变小,即电流表示数先变大后变小,故A错误;
B、电路中的电流先变大后变小,根据U=IR可知,定值电阻R0的电压先变大后变小,由串联电路电压的规律可知,R1的电压先变小后变大,即电压表示数先变小后变大,故B错误;
C、根据欧姆定律可知,电压表与电流表的比值等于PTC电阻R1的阻值,所以电压表与电流表的比值先变小后变大,故C正确;
D、因电路中的电流先变大后变小,根据P=I2R0可知,R0消耗的功率先变大后变小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用,关键明确R温度的变化规律。
13.(2分)有一种插线板,当开关断开时,指示灯不亮,插孔无法正常工作;当开关闭合时,如果指示灯损坏,插孔也能正常工作。图既能满足控制要求,又符合安全用电原则的是( )
A. B.
C. D.
【分析】干路开关控制所有的用电器。并联电路各用电器之间互不影响,串联电路的用电器互相影响。据此判断插线板的连接情况。
【解答】解:插线板上的指示灯在开关闭合时会发光,插孔正常通电,说明开关同时控制灯泡和插座,灯泡和插座之间可能是串联,也可能是并联,如果两者并联,开关应该在干路上;
如果指示灯损坏,开关闭合时插孔也能正常通电,说明灯泡和插座之间是并联的,开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全,故只有D正确。
故选:D。
【点评】根据用电器之间是否相互影响是判断用电器串联和并联的方法之一;家庭电路中,开关控制用电器,开关一定接在用电器和火线之间,既能控制用电器,又能保证使用安全。
14.(2分)把木块放入装满水的溢水杯中,溢出水的体积为V1(如图甲);用细针将该木块全部压入水中,溢出水的总体积为V2(如图乙),忽略细针的体积。则( )
A.木块的质量为ρ水V2
B.缓慢下压木块的过程中,溢水杯底部受到水的压强变大
C.木块全部压入水中静止时,细针对木块的压力大小为ρ水gV2
D.木块的密度为ρ水
【分析】(1)木块漂浮在水面上时,对木块进行受力分析,由平衡条件求出木块所受的重力,然后由浮力公式的变形公式求出木块的质量,根据木块完全浸入水中时排出水的总体积求出木块的体积,然后根据密度公式求出木块的密度表达式。
(2)缓慢下压木块的过程中,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh分析压强变化;
(3)当木块刚好全部没入水中时,木块受到的浮力等于木块重加上对木块的压力,据此求出对木块的压力。
【解答】解:(1)木块静止地漂浮在水面上时,F浮=G;
因为木块所受到的浮力F浮=ρ水gV1,所以ρ水gV1=mg,
木块的质量m=ρ水V1;
木块完全浸入水中时所排开水的体积等于木块的体积,
由题意知木块的体积V=V2,
则木块的密度:ρ==;故A错误,故D正确;
(2)缓慢下压木块的过程中,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh可知,溢水杯底部受到水的压强不变,故B错误;
(3)木块完全浸没后的浮力:
F浮′=ρ水gV2,
木块完全浸没时,由力的平衡条件可得:
F浮′=F压+G木,
所以手对木块的压力(最大压力):
F压=F浮′﹣G木=ρ水gV2﹣mg=ρ水gV2﹣ρ水V1g=ρ水g(V2﹣V1),故C错误;
故选:D。
【点评】本题是一道力学综合题,考查了密度的计算、浮力的计算、知识点多、综合性强,属于难题。本题关键有二:一是阿基米德原理和漂浮条件的联合使用,二是两个过程中压力的求解。
15.(2分)如图所示,电源电压为12V,滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”,L1和L2分别标有“6V 3W”和“6V 9W”的字样,闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片,在保证电路安全的情况下(不考虑温度对灯丝的影响),下列说法正确的是( )
A.L2能正常发光
B.滑动变阻器接入电路的最小阻值是8Ω
C.电流表示数的变化范围是0﹣0.5A
D.电路消耗的最大功率是12W
【分析】由电路图可知,滑动变阻器与灯泡L串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI求出灯泡的额定电流,根据欧姆定律求出灯泡的电阻,比较灯泡的额定电流和、滑动变阻器允许通过的最大电流确定电路中的最大电流,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,根据串联电路的电压特点求出数滑动变阻器两端的最小电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电路中的最小电流;
(3)根据P=UI求出电路消耗的最大电功率。
【解答】解:
由电路图可知,滑动变阻器与灯泡L1、L2串联,电流表测电路中的电流。
(1)由P=UI可得,灯泡的额定电流分别为:
I额1===0.5A,
I额2===1.5A,
滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的最大电流为I最大=I额1=0.5A,则L1能正常发光;故A错误;
此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
根据I=可得,最小总电阻:
R总小===24Ω;
灯泡的电阻分别为:
R1===12Ω;
R2===4Ω;
因串联电路的总电阻等于各电阻之和,
所以变阻器接入电路中的最小阻值:R滑小=R总小﹣R1﹣R2=24Ω﹣12Ω﹣4Ω=8Ω;故B正确;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,
则R总大=R滑+R1+R2=50Ω+12Ω+4Ω=66Ω;
电路中的最小电流:I最小===A,
所以,电流表示数的变化范围是~0.5A,故C错误;
(3)电路消耗的最大功率:P最大=UI最大=12V×0.5A=6W,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是会根据电路中的电流确定滑动变阻器接入电路中的最小阻值。
二、理解与应用
16.(3分)春节是中华民族的传统节日,年夜饭“吃饺子”是一种习俗。包饺子时,用力捏出褶边,说明力可以 改变物体的形状 ;刚下锅的饺子沉在锅底,加热一段时间会上浮,在上浮过程中, 内能 转化为机械能;出锅后的饺子变瘪了,饺子内气体密度 变大 。
【分析】(1)力的作用效果:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态;
(2)根据饺子在热水中吸收热量,饺子内的气体膨胀对外做功,据此分析能量的转化;
(3)根据密度公式分析饺子内气体密度的变化。
【解答】解:
(1)包饺子时用手捏饺子可捏出漂亮的褶边,这是力使饺子皮的形状发生了改变;
(2)饺子下锅后,在热水中吸收热量,饺子内的气体膨胀对饺子做功,饺子会上浮,此时内能转化为机械能;
(3)出锅后的饺子变瘪了,饺子内空气的质量不变,内部空气的体积减小,根据密度公式可知,饺子内气体密度变大。
故答案为:改变物体的形状;内能;变大。
【点评】本题涉及问题多、综合性强,但问题简单,要求灵活运用所学知识解释实际问题,体现了新课标的要求,属于中考热点题目。
17.(3分)如图所示,GMR是一个巨磁电阻,其阻值随磁场的增强而急剧减小,当闭合开关S1和S2时,小磁针N极指向右端,则电磁铁的左端为 N 极,电源右端为 正 极。要使指示灯变亮,滑动变阻器的滑片应向 左 滑动。
【分析】(1)根据根据磁极间的相互作用得出电磁铁的两极,利用安培定则可知电源的正负极;
(2)根据灯泡亮度的变化可知,电流大小变化情况,从而判断出电磁铁的磁场强弱变化,进一步得出滑动变阻器的滑片移动方向。
【解答】解:已知小磁针N极指向右端,根据磁极间的相互作用可知,电磁铁的左端N极,右手握住螺线管,大拇指指向N极,四指指向电流的方向,则电源右端为正极,左端为负极,
闭合开关S1和S2,要使指示灯变亮,则电路电流变大,巨磁电阻的阻值减小,磁场的磁性增强,电流变大,电阻变小,则使滑片P向左滑动。
故答案为:N;正;左。
【点评】本题考查了电路的动态分析,涉及到电磁铁磁性与电流的关系等,判读出巨磁电阻的变化是解题的关键。
18.(3分)2019年1月3日,嫦娥四号探测器在月球背面成功着陆,并通过“鹊桥”中继星传回了世界上第一张近距离拍摄的月背景影像图,传输过程中利用了 电磁波 ;嫦娥四号的巡视器﹣﹣﹣玉兔二号质量为135g,与月球表面的接触面积约为0.8m2,玉兔二号对月球表面的压强为 0.28 pa,(g取10N/kg,物体在月球上的重力为地球上的):玉兔二号移动很慢,速度约为250m/h,累计在月球表面行驶了120m,用时约为 0.48 h。
【分析】(1)电磁波可以在真空中传播;
(2)根据P=,求得压强;
(3)根据速度公式v=求得时间。
【解答】解:(1)通过“鹊桥”中继星传回了世界上第一张近距离拍摄的月背景影像图,传输过程中利用了电磁波;
(2)根据压强公式P===≈0.28Pa;
(3)根据速度公式v=得,t===0.48h。
故答案为:电磁波;0.28;0.48。
【点评】本题考查电磁波,速度公式,以及压强公式的应用,是一道综合题。
19.(3分)灯泡L的电流随电压变化的图象如图甲所示,将此灯泡与定值电阻R接入图乙所示的电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为0.5W,则电源电压是 2 V;再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.1A,则R的阻值是 20 Ω;通电1min,定值电阻R消耗的电能是 12 J.
【分析】①由小灯泡中的电流随它两端电压变化的图象可知,随着灯两端的电压增大,通过的电流变大,当U=2V时,IL=0.25A,此时灯的电功率为0.5W,由此可知电源电压U;
②当再闭合开关S1后,因为灯与电阻并联,电流表示数变化值就是此时通过电阻R的电流IR,利用欧姆定律求R的大小;
③已知电阻两端电压、通过的电流及通电时间,利用W=UIt得到消耗的电能。
【解答】解:
由小灯泡的I﹣U图象可知,当灯泡的实际功率为0.5W时,UL=2V,IL=0.25A,
由图甲所示电路图可知,只闭合开关S时,只有灯泡接入电路,灯泡两端电压等于电源电压,则电源电压:U=UL=2V;
由图甲所示电路图可知,闭合开关S后再闭合开关S1,灯泡与电阻R并联,电流表测干路电流,电流表示数变大,
由题知,电流表示数变化了0.1A,则通过电阻R的电流:IR=△I=0.1A,
由I=可得,电阻R的阻值:R===20Ω;
通电1min,定值电阻R消耗的电能:WR=UIRt=2V×0.1A×1×60s=12J。
故答案为:2;20;12。
【点评】本题关键有二:一是从I﹣U图象得出电源电压,二是电阻R并联入电路,电路中增加的电流即为通过电阻R的电流。
20.(3分)如图是小明起跑时的背景,请画出小明所受重力(点O为重心)和右脚所受摩擦力的示意图。
【分析】根据重力的方向总是竖直向下的,过重心表示出重力的方向即可。
摩擦力是由于物体相互接触,并且发生相对运动或者有相对运动的趋势而产生的,摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
【解答】解:
过重心O画一条竖直向下的带箭头的线段,标上符号G,即为重力的示意图;
人走路时后脚蹬地面,脚有向后运动的趋势,则后脚受到的摩擦力向前,作用点在脚掌与地面的接触面上,如图所示:
【点评】画力的示意图,就是用一条带箭头线段表示出力的三要素,所以要先正确分析力的大小、方向和作用点,再根据力的示意图的要求作出力的示意图。
三、实验与探究
21.(6分)小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中,所用凸透镜的焦距为15cm。
(1)如图甲所示,移动光屏找到清晰的蜡烛的像,这个像是图乙中的 D ,利用此原理可以制成 照相机 。(选填“照相机”、“幻灯片”、“放大镜”)
(2)小明把蜡烛依次放在A、B位置,在坐标纸上记录了光屏上像的大小。如图丙所示(A′、B′分别表示蜡烛在A、B处所成的像)。跟同学们交流后发现:
①成倒立放大像的条件是 f>u>2f
②成实像时,物距减小,像距 增大
(3)保持凸透镜位置不动,小明又把蜡烛放在距凸透镜18cm处,在光具座上无论怎样移动光屏,都找不到清晰的像,原因可能是 像在100cm之外 。聪明的小明拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜处,在光具座上移动光屏,光屏上出现了清晰的像,则小明拿起的眼镜是 远视镜 。(选填“近视镜”或“远视镜”)
【分析】(1)本题应用凸透镜成像的规律:u>2f,成倒立缩小的实像,照相机就是利用这一原理制成的;
(2)本题应用凸透镜成像的规律:2f>u>f,成倒立放大的实像;
(3)在光屏上得不到清晰像的可能有多种:物体是否成像;若成像,是否成的是实像;即使成的是实像,三者的中心是否在同一高度。从以上几个方面考虑去解决此题。要解决此题,需要知道远视镜是凸透镜,凸透镜有会聚光线的作用。
【解答】解:
(1)已知凸透镜的焦距为15cm,由图甲可知,物距为40cm,则u>2f,所以,凸透镜成倒立缩小的实像,这个像是图乙中的D,利用此原理可以制成照相机;
(2)①成倒立放大像的条件是:2f>u>f;
②由图丙可知,凸透镜成实像时,物距减小,像距增大;
(3)把蜡烛放在距凸透镜18cm处(即u=18cm),物距在一倍焦距与二倍焦距之间,凸透镜成实像,根据图丙可知,像可能在100cm之外,所以在光具座上无论怎样移动光屏,都找不到清晰的像。
实验中,小明拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜处,在光具座上移动光屏,光屏上出现了清晰的像,即说明该眼镜对光线有会聚作用(使光线提前会聚而成像在光屏上),故这副眼镜是凸透镜,即是远视眼镜。
故答案为:(1)D;照相机;(2)①2f>u>f;②增大;(3)像在100cm之外;远视镜。
【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。为使像成在光屏的中央,应使凸透镜、烛焰、光屏的中心大致在同一高度处。同时考查了凸透镜成像的规律,要熟记规律,特别注意成像特点与物距之间的关系。
22.(9分)在日常生活和工农业生产中,提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率,要从研究影响机械效率的因素出发,寻求办法。
(1)为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用图甲和图乙装置进行实验,并把数据整理记录在下表中。
实验
次数
滑轮
材质
钩码重G/N
提升的高
度h/m
有用功
W有用/J
拉力
F/N
绳端移动
的距离s/m
总功
W总/J
机械效率。η
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
①比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组一定时,提升的钩码 重力越大 ,机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与 动滑轮的重力 有关。
③比较 2、3 两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图 乙 的装置完成的,判断依据是 绳子的效段数为1 。
⑤利用图甲的装置,把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起,滑轮组的机械效率为 80% 。可见如果没有刻度尺,只有测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率。
(2)小明利用图丙装置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。保持斜面倾斜程度不变,可以采用 减小接触面粗糙程度 的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。
(3)实验表明:额外功越小,总功越接近有用功:进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功;可见使用任何机械都 不省功 。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 B 。
A、焦耳定律
B、牛顿第一定律
C、阿基米德原理
D、欧姆定律
【分析】(1)①比较1和2两次实验找出相同的量和不同的量,分析得出机械效率与变化量的关系;
②根据G=mg=ρVg,比较3和4两次实验找出相同的量和不同的量,分析得出机械效率与变化量的关系;
③比较 2、3两次实验找出相同的量和不同的量,分析得出机械效率与变化量的关系;
④根据n=确定绳子的效段数分析;
⑤根据η====×100%求出滑轮组的机械效率;
(2)通过减小接触面粗糙程度的方法可减小摩擦;
(3)物理学中,常常有难以达到条件的时候,这时,我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的,在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律,这种研究问题的方法就叫科学推理法。
【解答】解:(1)①比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组相同,提升物体的重力越大,机械效率越高,即所用滑轮组一定时,提升的钩码重力越大,机械效率越高;
②比较3和4两次实验知,提升物体的重力相同,两滑轮的材质不同,而体积相同,根据G=mg=ρVg,两滑轮的重力不同,发现:滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关;
③比较 2、3两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图乙的装置完成的,判断依据是n===1,绳子的效段数为1;
⑤利用图甲的装置,把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起,滑轮组的机械效率为:
η=====×100%=80%;
可见如果没有刻度尺,只有测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率。
(2)小明利用图丙装置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。保持斜面倾斜程度不变,可以采用 减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。
(3)实验表明:额外功越小,总功越接近有用功:进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功;可见使用任何机械不省功(采用了理想化推理法):
ACD、焦耳定律、阿基米德原理、欧姆定律可通过实验直接验证,
B、而牛顿第一定律不能用实验直接验证,是在实验的基础下推理得出的,
故选B。
故答案为:(1)①重力越大;②动滑轮的重力;③2、3;④1、绳子的效段数为1;⑤80%;(2)减小接触面粗糙程度;(3)不省功;B。
【点评】本题考查控制变量法、数据分析、n=的运用、滑轮组的机械效率的求法和减小摩擦的方法及实验推理法的运用。
23.(3分)在“探究并联电路中的电流关系”实验中
(1)小明想测量干路电流,连接的电路如图甲所示,检查电路发现只有一根导线接错了,请在这根导线上打上“×”,并改正。
(2)连接正确的电路后,闭合开关,电流表的示数为0.46A,请在图乙中画出指针的位置(O为指针转轴)。
(3)小明换用不同规格的灯泡,多次改变电表位置,将测量数据记录在下表中。
实验次数
支路电流I1/A
支路电流I2/A
干路电流l总/A
1
0.30
0.16
0.46
2
0.20
0.20
0.40
3
0.24
0.34
0.58
分析数据得出结论:在并联电路中, 干路电流等于各支路电流之和 。
(4)第1次实验发现,灯泡L1比L2亮,则灯泡L1的电阻 小于 灯泡L2的电阻;若两灯泡灯丝长度相同, L2 的灯丝更细。
【分析】(1)原电路中,两灯短路了,据此改正;
(2)电流表分度值为0.02A,画出示数为0.46A指针的位置;
(3)分析测量数据得出结论;
(4)根据并联电路各支路电压相等和P=分析;
在材料和长度相同的条件下,横截面积越小,电阻越大。
【解答】解:(1)原电路中,两灯短路了,改正后如下左所示:
(2)电流表分度值为0.02A,连接正确的电路后,闭合开关,电流表的示数为0.46A,指针的位置如上右所示;
(3)分析数据得出结论:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
(4)第1次实验发现,灯泡L1比L2亮,根据并联电路各支路电压相等和P=,则灯泡L1的电阻小于灯泡L2的电阻;由影响电阻大小的因素,若两灯泡灯丝长度相同,L2的灯丝更细。
故答案为:(1)如上左所示;(2)如上右所示;(3)干路电流等于各支路电流之和;(4)小于;L2。
【点评】本题探究并联电路中的电流关系”实验,考查电路连接、电流表读数、数据分析和电功率公式的运用及影响电阻大小的因素。
四、分析与计算
24.(9分)2019年4月23日,在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中,055大型驱逐舰接受检阅,向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。驱逐舰长174m,宽23m,吃水深度8m,满载排水量12300t,最大航速32节(1节=0.5m/s,海水密度为1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)驱逐舰行驶到某海域时,舰底受到的海水压强为7.21×104Pa,此时舰底所处的深度;
(2)驱逐舰满载时受到的浮力;
(3)驱逐舰满载时,以最大航速匀速直线航行,若所受海水阻力是其总重的0.1倍,它的动力功率。
【分析】(1)根据舰底受到的海水压强大小利用p=ρgh计算舰底所处的深度;
(2)利用漂浮条件确定浮力与总重力的关系;利用阿基米德原理计算浮力大小;
(3)根据1节=0.5m/s得出最大速度,根据漂浮条件和二力平衡计算动力的大小,再根据P=Fv计算它的动力功率。
【解答】解:
(1)根据p=ρgh可得此时舰底所处的深度:
h===7m。
(2)由阿基米德原理可得,驱逐舰满载时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=12300×103kg×10N/kg=1.23×108N;
(3)驱逐舰满载时,以最大航速匀速直线航行,则速度v=32节=32×0.5m/s=16m/s,
因为驱逐舰处于漂浮状态,则驱逐舰的总重力:G=F浮=1.23×108N;
由二力平衡条件可得,驱逐舰受到的动力:F=f=0.1G=0.1×1.23×108N=1.23×107N;
以最大航速匀速直线航行,它的动力功率:P=Fv=1.23×107N×16m/s=1.968×108W。
答:(1)驱逐舰行驶到某海域时,此时舰底所处的深度为7m;
(2)驱逐舰满载时受到的浮力为1.23×108N;
(3)驱逐舰满载时,以最大航速匀速直线航行,它的动力功率为1.968×108W。
【点评】本题考查的知识较多,难度不大,结合具体实例理解相关的知识点解答简单。
25.(8分)表为一台饮水机的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝且阻值不变。
XX牌饮水机
额定电压
220V
额定功率
加热
1000W
保温
22W
加热效率
80%
(1)该饮水机处于加热状态时,正常工作3min,在1标准大气压下能否把0.5kg的水从20℃加热至沸腾?【c水=4.2×103J/(kg•℃)】
(2)保温功率是指S断开时电路消耗的总功率。该饮水机正常保温时,R1实际消耗的电功率是多少?
【分析】(1)在1标准大气压下水的沸点为100℃,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出把0.5kg的水从20℃加热至沸腾需要吸收的热量,利用η=×100%求出需要消耗的电能,利用P=求出需要加热的时间,然后与实际加热时间相比较得出答案;
(2)由题意可知,开关S闭合时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最小,饮水机的功率最大,处于加热状态,根据P=UI=求出R1的阻值,由表格数据可知该饮水机正常保温时的功率,由题意可知,开关S断开时,R1与R2串联,电路的总电阻最大,饮水机的功率最小,处于保温状态,根据P=UI求出电路的电流,利用P=UI=I2R求出R1实际消耗的电功率。
【解答】解:(1)在1标准大气压下水的沸点为100℃,
则把0.5kg的水从20℃加热至沸腾需要吸收的热量:
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×(100℃﹣20℃)=1.68×105J,
由η=×100%可得,需要消耗的电能:
W===2.1×105J,
由P=可得,需要加热的时间:
t1===210s=3.5min>3min,
所以,该饮水机正常加热3min不能把1标准大气压下0.5kg的水从20℃加热至沸腾;
(2)由图可知,开关S闭合时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最小,饮水机的功率最大,处于加热状态,
由P=UI=可得,R1的阻值:
R1===48.4Ω,
由表格数据可知,该饮水机正常保温时的功率P保温=22W,
由题意可知,开关S断开时,R1与R2串联,电路的总电阻最大,饮水机的功率最小,处于保温状态,
由P=UI可得,此时电路中的电流:
I===0.1A,
该饮水机正常保温时,R1实际消耗的电功率:
P1=I2R1=(0.1A)2×48.4Ω=0.484W。
答:(1)该饮水机正常加热3min不能把1标准大气压下0.5kg的水从20℃加热至沸腾;
(2)该饮水机正常保温时,R1实际消耗的电功率是0.484W。
【点评】本题考查了电功率公式和吸热公式、电功公式的综合应用,正确的判断饮水机处于不同档位时电路的连接方式是关键,要注意在1标准大气压下水的沸点为100℃。
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