2023年山东省日照市中考物理二模试卷
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一、单项选择题(本大题包括8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求)
1.(3分)为纪念某些作出杰出贡献的物理学家,往往用他们的名字命名一些物理量的单位。对下列物理量及单位的理解,正确的是( )
A.用手平托重为1N的苹果水平移动1m,手对苹果做的功是1J
B.质量为1kg的物体,在地球表面所受重力的大小约为9.8N
C.重为1N的苹果放在面积为1m2的水平桌面上,苹果对桌面的压强是1Pa
D.某人的心跳每分钟72次,其频率是72Hz
2.(3分)下列有关声现象描述正确的是( )
A.如图甲,逐渐抽出真空罩内的空气,听到的铃声逐渐变大
B.如图乙,由声波图可知,两发声体的响度和音色都相同
C.如图丙,倒车雷达利用超声波传递信息
D.如图丁,是为了在传播过程中减弱噪声
3.(3分)“山坡上,有的地方雪厚点,有的地方草色还露着,这样,一道儿白,…那水呢,不但不结冰,倒反在绿萍上冒着点热气,…”上面的文字节选于老舍先生的《济南的冬天》一文。关于文中所涉及到的一些现象,用物理知识解释正确的是( )
A.“雪”的形成过程需要吸收热量
B.“结冰”是凝华过程需要放出热量
C.“热气”是水蒸气液化而成的
D.“冰”是非晶体没有一定的熔化温度
4.(3分)初中各学科之间有着密切的联系,化学、生物学中也有物理知识的广泛运用,下列描述或说法中错误的是( )
A.甲图中,蒸馏水的制备是利用水的汽化及水蒸气的液化
B.乙图中,向下排空气法收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度大的性质
C.丙图中,桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动,可视为一种杠杆模型
D.丁图中,鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳
5.(3分)如图所示,用细绳吊着一个物块,静止靠在墙壁上。剪断细绳的同时,用一个由逐渐增大的水平作用力F压在物块上,墙壁足够高,则物块( )
A.运动速度变大 B.所受摩擦力一直变大
C.速度先变大后不变 D.速度先变大后减小
6.(3分)如图所示,光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后,经过A点和B点后落到地面,又被多次弹,图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动,描述正确的是( )
A.小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少
B.小球反弹经过D点时动能为零
C.若将弹性小球表面涂黑,则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑
D.小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能
7.(3分)关于生活用电,下列说法不正确的是( )
A.如图甲:用电器的总功率过大,容易发生火灾
B.如图乙:使用螺丝刀试电笔时要用指尖抵住上端的金属帽
C.如图丙:人站在干燥的木凳上同时接触火线和零线,不会触电
D.如图丁:与三孔插座中标有①的插孔相连的导线和室外的大地相连
8.(3分)如图所示,电源电压不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,当开关S1、S2都断开,滑片P从b端滑到某一位置C时(图中未标出),滑动变阻器R的电阻减小了6Ω,电流表示数变化了0.1A,此时灯泡恰好正常发光;保持滑片P的位置不变,闭合开关S1、S2,电流表示数又变化了1.5A,设灯丝电阻不变,则下列说法正确的是( )
A.灯泡的电阻为2Ω
B.电源电压为9V
C.滑动变阻器的最大电阻为12Ω
D.当S1、S2都闭合时,调节滑片P,电路消耗总功率的最小值为20W
二、多项选择题(本大题包括4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
(多选)9.(4分)科技强国,成就中国梦。以下是我国近年来自主研发的创新科技成果,其中涉及的物理知识说法正确的是( )
A.图甲:“祝融号”火星车车轮表面有棱,可增大车轮与火星表面之间的摩擦
B.图乙:中国“天眼”(FAST)射电望远镜,所接收太阳系外的信号是电磁波
C.图丙:“麒麟9000”智能手机芯片体积能够微型化,得益于新型的纳米材料
D.图丁:实现温度可达一亿度的“中国人造太阳”,工作原理利用的是核裂变
(多选)10.(4分)某同学用同一加热器对冰进行加热,探究“冰熔化时温度的变化规律”。根据实验记录的数据,绘制成温度随时间变化的图象如图所示。若加热器加热功率不变,下面说法正确的是( )
A.AB段比CD段升温快,所以AB段吸收的热量比CD段多
B.CD段比AB段加热时间长,所以CD段吸收的热量比AB段多
C.该物质在CD段的吸热能力比AB段的吸热能力大
D.B点时的内能小于C点时的内能
(多选)11.(4分)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示,此时烛焰在光屏上成一个清晰的像,则以下判断正确的是( )
A.这个清晰的像是倒立、放大的实像,照相机就是应用的这个原理
B.此凸透镜的焦距小于15cm
C.若将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上仍能呈现出烛焰倒立、放大的实像
D.若将蜡烛移动到5cm刻度处,光屏需适当向左移动,才能在光屏上呈现处清晰的像
(多选)12.(4分)额定电压为8V的甲、乙两个电阻,I﹣U图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.若甲乙并联,两端电压在0﹣8V范围内(不含0V),R甲总是大于R乙
B.若甲乙并联,两端电压在0﹣8V范围内(不含0V),P甲总是大于P乙
C.若甲乙串联接在电压为9V的电源两端,R甲:R乙=1:2
D.若甲乙并联接在电压为3V的电源两端,P甲:P乙=3:2
三、填空题(本大题包括3小题,每空2分,共12分)
13.(4分)压力锅内水的沸点可达到120℃,从而缩短食物煮熟时间。如图是一款型号为20的家用压力锅,这里的“20”是指锅身直径为20 (填单位);为防止压力锅因排气孔堵塞而造成安全事故,锅盖上还有多个保险装置,其中安全阀内的易熔片是用熔点较 (填“高”或“低”)的合金制成的。
14.(4分)如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。则水对杯底的压力为 N,水对杯底的压强 Pa。
15.(4分)如图所示的装置中,闭合开关,使导体ab棒水平向右运动,发现导体cd棒向左运动,利用实验装置中的乙部分可制成 (选填“发电机”、“电动机”),若其它条件不变,只把乙部分磁极颠倒,则cd棒将向 运动。
四、作图题(本大题包括2小题,共6分)
16.(3分)如图所示,S'是点光源S在平面镜中所成的像,S发出的一条光线经平面镜反射后恰好射向凹透镜右侧虚焦点F。请画出点光源S并补全光路图。
17.(3分)某款售水机(如图)可通过刷卡(闭合“感应”开关S1)接通供水电动机取水;光线较暗时“光控”开关S2自动闭合,照明灯亮了,请画出符合要求的电路图。
五、实验题(本大题包括2小题,共20分)
18.(10分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)如图甲所示,实验前杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是 ;
(2)如图乙所示,杠杆上刻度均匀,在A点挂3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方同时增加一个相同的钩码,则杠杆将 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持静止不动”);
(3)改变钩码的位置和个数,使杠杆平衡,收集多组数据,其目的是 (填序号)。
A.取平均值,减小误差
B.避免偶然性,寻找普遍规律
(4)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡;当弹簧测力计从图丙位置转到图丁位置时,其示数会 (选填“变大”、“不变”或“变小”),原因是 。
(5)看图戊的漫画,根据杠杆的平衡条件分析,小兔分得的萝卜质量 (填“大于”、“等于”或“小于”)小猴的。
(6)小明猜想能否使用刻度尺和杠杆等器材测量石块密度,于是他进行如下探究:(杠杆重力忽略不计)
①如图己所示,杠杆处于水平位置且平衡。
②保持石块的悬点位置A不变,将石块浸没在盛水的杯中(未与杯底、杯壁接触),调整重物的悬点位置至C点,使杠杆再次处于水平位置且平衡,则C点应该在B点的 (填左或“右”)侧,用刻度尺测量OC的长度L3。
③石块密度的表达式ρ= (用字母)ρ水、L1、L2、L3表示。)
19.(10分)小明在“测量小灯泡电功率”实验中,选用如图1所示的器材和电路。其中电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线将滑动变阻器连入电路,要求:向右移动滑片P,灯泡变亮;
(2)连接电路时,开关应处于 状态;
(3)连接好电路闭合开关后,灯泡不亮,电压表和电流表均偏转,则下一步操作应该是 ;
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.更换电池
D.移动滑片
(4)根据测得的数据绘制的通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像如图﹣2所示,分析图像可知:小灯泡的额定功率为 W;
(5)利用图1中器材和电路 (选填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系;
(6)完成上述试验后,小明进一步思考,在没有电流表的情况下能否测量小灯泡的额定功率呢?他想利用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置,设计的电路图如图3所示,然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额,接着保持滑片位置不变,将电压表 点(选填“A”或“B”)的接线改接到C点,观察并记录电压表示数为U,则小灯泡的额定功率可表示为P额= (用R0、U额、U等物理量符号表示)。
(7)完成上述实验后,另有同学设计了如图4所示的电路,测出了额定电流为I的小灯泡的额定功率。电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R,实验方案如下:
①按电路图连接电路;
②只闭合开关S1,移动R1的滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光;
③只闭合开关S2,保持 的滑片不动,移动 的滑片,使电流表的示数为I额;
④保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将R1的滑片移到最右端,电流表的示数为I2;
⑤小灯泡额定功率的表达式为:P额= (用I额、I1、I2、R表示)。
六、计算题(本大题包括2小题,共22分。解答时应写出必要的文字说明、主要公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分)
20.(10分)如图所示,图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图,在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升,物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%,图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图像。(不计绳重,忽略摩擦和水的阻力,g取10N/kg)求:
(1)物体的边长;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力;
(3)物体的重力。
21.(12分)某家用电热水器,其工作模式和相关参数如下表。如图为电热水器的原理图,包括工作电路和控制电路两部分,通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换。R0、R1为电热丝,R2为滑动变阻器,R为热敏电阻(置于电热水器内),其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯,忽略指示灯对电路的影响。
型号
LWLZ20—19
电源
AD220V 50Hz
加热功率
800W
保温功率
40W
水容量
1.0L
(1)要使电热器从加热状态转换为保温状态,滑动变阻器的滑片需要向 (选填左或右)调整。
(2)R1工作时的电阻是多大?
(3)电热水器处于加热状态时,工作4.2min,可使1L水的温度升高40℃。则该电热水器的效率是多少?[c水=4.2×103J/(kg•℃),计算结果保留一位小数]
2023年山东省日照市中考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题(本大题包括8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求)
1.【解答】解:A、1J相当于用手平托重为1N的苹果竖直向上移动1m,所做的功;
B、9.8N约为质量为1kg的物体,在地球表面所受重力的大小;
C、1Pa相当于重为1N的物体均匀的放在面积为1m2的水平桌面上所产生的压力作用效果;
D、1Hz是指心脏每秒跳动的次数是一次。
综上所述,故选B。
2.【解答】解:A、声音的传播需要介质,逐渐抽出真空罩内的空气,空气越稀薄,听到的铃声越小,故A错误;
B、由图可知两列波的振幅相同,响度相同,波形不同,音色不同,故B错误;
C、倒车雷达利用超声波传递信息,故C正确。
D、禁鸣喇叭,是在声源处减弱噪声,故D错误。
故选:C。
3.【解答】解:A、雪是由水蒸气凝华而成的小冰晶,凝华需要放热,故A错误;
B、结冰是水由液体凝固为固体的物态变化,凝固需要放出热量,故B错误;
C、“热气”是水蒸气遇冷液化而成的小水滴,液化需要放热,故C正确;
D、冰是晶体,有一定的熔化温度,故D错误。
故选:C。
4.【解答】解:A、甲图中,水变成水蒸气是汽化过程,水蒸气变成水是液化过程,故A说法正确;
B、乙图中,向下排空气阀收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度小的性质,故B说法错误;
C、丙图中,桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动,可视为一种杠杆模型,故C说法正确;
D、丁图中,鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳,故D说法正确。
故选:B。
5.【解答】解:用细绳吊着一个物块,静止靠在墙壁上,此时重力与拉力是一对平衡力;当剪断细绳时,拉力消失,但同时用一个由零逐渐增大的水平作用力F压在物块上,则木块对墙面产生压力,从而产生沿墙壁向上的滑动摩擦力,且滑动摩擦力随着压力的增大而变大;开始时摩擦力较小,小于重力(f滑<G),物块向下做加速运动;然后摩擦力等于重力,继续增大压力,向上的摩擦力会大于向下的重力(f滑>G),物块做减速运动;当速度为零时,物体静止,此时静摩擦力等于物重(f静=G);由以上分析可知,物块的速度先变大后变小至零,运动过程中摩擦力逐渐变大,最终静止时物块所受摩擦力等于物块重力,故D正确,ABC错误。
故选:D。
6.【解答】解:A、小球从A点运动到B点的过程中,因光滑桌面没有摩擦阻力,小球处于平衡状态,其速度大小不变,高度不变,质量不变。所以小球机械能不变,故A错误;
B、从轨迹来看,小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度,小球在最高点时,竖直方向速度为零,水平方向速度不为零,则小球在D点的动能不为零,故B错误;
C、弹性势能大小与弹性形变程度有关,黑色圆斑的大小能反映小球弹性形变程度,圆斑越大,形变越大,在C点与在F点时,小球的动能与重力势能都为零,而每次小球反弹到的最高点都比上一次的最高点低,说明小球受到空气阻力作用,机械能逐渐变小,所以小球在C点的机械能大于在F点的机械能,故小球在C点的弹性势能大于在F点的弹性势能,小球在C点的圆要大于在F点的圆斑,故C错误;
D、小球在多次弹起过程中,机械能逐渐变小,而E点在G点之前,故小球在G点的机械能小于在E点的机械能,故D正确。
故选:D。
7.【解答】解:
A、家庭电路同时使用的用电器总功率过大,电路中电流过大,容易引发火灾,故A正确。
B、使用螺丝刀试电笔时要用指尖抵住上端的金属帽(又叫笔尾金属体),故B正确;
C、虽然站在干燥的木凳上,但双手同时分别接触家庭电路中的火线和零线,火线和零线之间的电压是220V,加在人体的电压是220V,超过人体的安全电压,会对人体造成危害,故C错误;
D、与三孔插座中标有①的插孔相连的导线和室外的大地相连,当用电器的外壳带电时,电流会被导入大地,不会发生触电事故,故D正确;
故选:C。
8.【解答】解:当S1、S2都断开,滑片P位于b端时,等效电路图如图1所示;
当S1、S2都断开,滑片P位于c端时,等效电路图如图2所示;
当S1、S2都闭合,滑片P位于c端时,等效电路图如图3所示。
(1)灯泡正常发光时的电压为6V,电功率为3W,
根据P=UI可得,灯泡正常发光时的电流:
IL===0.5A,
根据欧姆定律可得,灯泡的电阻:
RL===12Ω,故A错误;
图2中灯泡正常发光,由串联电路中各处的电流相等可知,电路中的电流为0.5A,
因为图1中的电阻大于图2中的电阻,根据欧姆定律可得,图1中的电流小于图2中的电流,即0.5A﹣0.1A=0.4A,
因为电源的电压不变,所以在图1和图2中,由串联电路特点和欧姆定律有:
U=I(RL+Rab)=(I+0.1A)(RL+Rac),
即:0.4A×(12Ω+Rab)=0.5A×(12Ω+Rab﹣6Ω)
解得:Rab=18Ω,Rac=12Ω,
电源的电压U=I1(RL+Rab)=0.4A×(12Ω+18Ω)=12V,故BC错误;
(2)闭合开关S1、S2,电流表示数又变化了1.5A,因并联电电阻变小,故电流变大,图3中干路电流0.5A+1.5A=2.0A,
并联电路中各支路两端的电压相等,所以通过滑动变阻器的电流:
I滑===1A,
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以R0===12Ω,
当S1、S2都闭合,滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路的总功率最小,则电路的最小功率:
Pmin=+=+=20W.所以D正确。
故选:D。
二、多项选择题(本大题包括4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
9.【解答】解:
A、车轮表面有棱是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A正确;
B、中国“天眼”(FAST)射电望远镜,是利用所接收太阳系外的电磁波信号来工作的,故B正确;
C、智能手机芯片体积的微型化得益于一种新型材料的研发,可以在指甲盖大小的尺寸上塞进很多个晶体管,这些零件所占空间体积极小,空间尺度在纳米级,所以属于纳米材料,故C正确;
D、“中国人造太阳”发生的是热核反应,属于核聚变,故D错误。
故选:ABC。
10.【解答】解:A、相同加热器在相同时间内放出的热量相等,根据图像可知,该物质在AB段温度升高10℃,加热时间为1min,在CD段温度升高10℃,加热时间为2min,因吸收热量的多少与加热时间成正比,所以AB段吸收的热量比CD段少,故A错误;
B、相同加热器在相同时间内放出的热量相等,CD段比AB 段加热时间长,所以CD段吸收的热量比AB段多,故B正确;
C、根据图像可知,该物质在AB段温度升高10℃,加热时间为1min,在CD段温度升高10℃,加热时间为2min,因吸收热量的多少与加热时间成正比,所以CD段吸收的热量是AB段吸收热量的2倍,根据公式Q=cmΔt可知,在质量、升高温度相同时,比热容之比等于吸收的热量之比,即该物质在CD段的比热容是AB段比热容的2倍,比热容大的吸热本领强,所以该物质在CD段的吸热能力比AB段的吸热能力大,故C正确;
D、BC段是冰的熔化过程,此时吸收热量,但温度不变,所以物体在B点时具有的内能小于在C点时的内能,故D正确。
故选:BCD。
11.【解答】解:A、图中物距小于像距,成倒立、放大的实像,成像特点与投影仪原理相同,故A错误;
B、由图可知,物距u=50cm﹣35cm=15cm,像距v=85cm﹣50cm=35cm;此时像的位置在二倍焦距以外,物体在一倍焦距和二倍焦距之间,即35cm>2f;2f>15cm>f,所以7.5cm<f<15cm,故B正确;
C、根据光路是可逆的,如果把蜡烛与光屏对调,当物距等于原来像距时,仍可在光屏上得到清晰的像,此时成倒立、缩小的实像,故C错误;
D、将蜡烛移动到5cm刻度处,物距变大,则像距变小,像变小,光屏需适当向左移动,减小像距,才能在光屏上呈现处清晰的像,故D正确。
故选:BD。
12.【解答】解:
AB.若甲乙并联,两端电压在0~8V范围内(不含0V),
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以甲、乙两端的电压相等,
由图像可知,电压相等时通过甲的电流大于通过乙的电流,即I甲>I乙,
由I=的变形式R=可知,R甲<R乙,故A错误;
由P=UI可知两电阻消耗的功率P甲>P乙,故B正确;
C.若甲乙串联接在电压为9V的电源两端,
因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,
所以,由图像可知,当I=0.8A、U甲=3V、U乙=6V时符合,
则此时两电阻的阻值之比====,故C正确;
D.若甲乙并联接在电压为3V的电源两端,它们两端的电压均为3V,
由图像可知,I甲=0.8A、I乙=0.4A,
则两电阻的电功率之比====,故D错误。
故选:BC。
三、填空题(本大题包括3小题,每空2分,共12分)
13.【解答】解:由图知,这款型号为20的家用压力锅,这里的“20”是指锅身直径为20厘米;为防止压力锅因排气孔堵塞而造成安全事故,锅盖上还有多个保险装置,其中安全阀内的易熔片是用熔点较低的合金制成的。
故答案为:厘米;低。
14.【解答】解:杯子内水的深度:h=6cm=0.06m,
水对杯底的压强:p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,
由p=可得,水对杯底的压力:F水=p水S=600Pa×30×10﹣4m2=1.8N。
故答案为:1.8;600。
15.【解答】解:如图所示的装置中,闭合开关,使导体ab棒水平向右运动,此时导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动,会产生感应电流;发现导体cd棒向左运动,是因为通电导体在磁场中会受到力的作用,利用实验装置中的乙部分可制成电动机,若其它条件不变,只把乙部分磁极颠倒,则cd棒将向右运动,因为通电导体运动的方向和磁场方向有关。
故答案为:电动机;右。
四、作图题(本大题包括2小题,共6分)
16.【解答】解:(1)平面镜成像时,像与物体关于镜面是对称的,据此作出发光点S;
(2)由图可知,像与反射光线的连线与镜面的交点为反射点,连接S和反射点,该光线为入射光线;
(3)延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴,如图所示:
17.【解答】解:由题知,售水机既可以通过刷卡闭合“感应开关”S1,光线较暗时“光控开关”S2自动闭合,接通灯泡提供照明,这说明灯泡能独立工作,故灯泡与电动机是并联的;如图所示:
。
五、实验题(本大题包括2小题,共20分)
18.【解答】解:(1)调节杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小;
(2)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件:FALA=FBLB,
即3G×4L=nG×3L,解得n=4,需挂4个钩码;
当杠杆平衡后,在A、B两点下方同时增加一个钩码,则有4G×4L>5G×3L,左侧力与力臂的乘积大于右侧,故左端下沉;
(3)多次改变力和力臂的大小,得到了多组实验数据,得出了杠杆平衡条件。该实验测量多组数据的目的是得出的结论避免偶然性,寻找普遍规律,故选B;
(4)保持C点不变,当弹簧测力计从丙位置转到丁位置时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大。
(5)如下图所示:
以O1为支点,左端的重心在P处,右端的重心在Q处,LP<LQ,即左端重力的力臂小于右端重力的力臂。
根据杠杆的平衡条件可得:GP•LP=GQ•LQ,
因为LP<LQ,
所以,GP>GQ,即mPg>mQg,
所以mP>mQ,
故小兔分得的萝卜质量小于小猴的;
(6)①石块的重力G石=m石g=ρ石V石g,重物的重力G物,杠杆重力忽略不计,如图丙所示,杠杆处于水平位置且平衡,由杠杆的平衡条件可得:ρ石V石g×l2=G物×l1﹣﹣﹣﹣﹣I,
②保持石块的悬点位置A不变,即l2的大小不变,将石块浸没在盛水的杯中(未与杯底、杯壁接触)石块受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV石,
杠杆左端受到的拉力为G石﹣F浮=ρ石V石g﹣ρ水gV石=(ρ石﹣ρ水)gV石,
调整重物的悬点位置至C点,使杠杆再次处于水平位置且平衡,由杠杆的平衡条件可得:(ρ石﹣ρ水)gV石×l2=G物×l3﹣﹣﹣﹣﹣II,
由Ⅰ、Ⅱ可得:=>1,即l1>l3,所以C点应该在B点的左侧;
③由=可得,石块的密度ρ石=ρ水。
故答案为:(1)右;便于测量力臂大小;(2)4;左端下沉;(3)B;(4)变大;阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大;(5)小于;(6)②左;③ρ水。
19.【解答】解:(1)向右移动滑片P,灯泡变亮,说明电路中电流变大,滑动变阻器阻值变小,故滑动变阻器选用右下接线柱与灯泡串联在电路中,如下图所示:
(2)为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态;
(3)连接好电路闭合开关后,灯泡不亮,电压表和电流表均偏转,说明电路是通路,只是电路中电流比较小,灯泡实际功率太小导致不亮,下一步操作应该是移动滑片P,观察灯泡的亮度,故选:D;
(4)由图2可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.25A,则灯泡额定功率为:
PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W;
(5)在探究电流与电压的关系实验时要保持定值电阻不变,由图2知小灯泡的电阻是变化的,故利用图1中器材和电路不能探究电流与电压的关系;
(6)调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额,接着保持滑片位置不变,此时灯泡正常发光;
根据电流从电压表正接线柱流入,将电压表B点的接线改接到C点,观察并记录电压表示数U,因为各个电阻的大小和电压大小都不变,灯泡仍然正常发光,根据串联电路的电压规律,定值电阻的电压为:U0=U﹣U额,
由欧姆定律,通过定值电阻的电流:
I0==,
根据串联电路的电流规律,通过定值电阻的电流即为小灯泡的额定电流,则小灯泡的额定功率可表示为:
P额=U额I额=U额•;
(7)①按电路图连接电路。
②只闭合开关S1,移动R1的滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光。
③只闭合开关S2,保持R1的滑片不动,移动R2的滑片,使电流表的示数为I额。
④保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将R1的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额=由欧姆定律和串联电路的电阻特点可知,步骤③中滑动变阻器R2接入电路的电阻与步骤②中小灯泡正常发光时的电阻相等;
在④中保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电路中只有滑动变阻器R2接入电路,电流表的示数为I1;将R1的滑片移到最右端,电路中滑动变阻器R1的最大电阻与滑动变阻器R2串联,电流表的示数为I2;
由欧姆定律和电源电压不变可得:
U=I1R2=I2(R+R2);
解得:R2=,
则小灯泡额定功率的表达式为:P额=I额2RL=I额2R2=I额2•。
故答案为:(1)见解答图;(2)断开;(3)D;(4)0.625;(5)不能;(6)B;U额;(7)③R1;R2;⑤I额2•。
六、计算题(本大题包括2小题,共22分。解答时应写出必要的文字说明、主要公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分)
20.【解答】解:(1)由图像可知正方体的棱长:
L=vt=0.1m/s×(110s﹣100s)=1m;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/m×(1m)3=104N;
(3)由图乙可知,物体浸没时绳子自由端的拉力F=4×104N,且n=3,
则物体未露出水面前滑轮组的机械效率:
η====75%,
即:=75%,
解得:G物=105N。
答:(1)正方形边长L=1m;(2)F浮=104N;(3)G=105N。
21.【解答】解:(1)由图可知,当滑动变阻器的滑片需要向左移动时,R2的阻值减小,控制电路的总电阻减小,电流变大,电磁铁的磁性增强,衔铁向下运动,工作电路中R0、R1串联,绿灯亮,电热水器处于保温状态;
当滑动变阻器的滑片需要向右移动时,R2的阻值减增大,控制电路的总电阻变大,电流变小,电磁铁的磁性减弱,衔铁向上运动,只有R0工作,红灯亮,电热水器处于加热状态;
所以,要使电热器从加热状态转换为保温状态,滑动变阻器的滑片需要向左移动;
(2)红灯亮时,工作电路为R0的简单电路,电路的总电阻最小,总功率最大,电热水器处于加热状态,
由P=UI=可得,R0的阻值:R0===60.5Ω:
当绿灯亮时,工作电路中R0和R1串联,电热水器的功率最小,处于保温状态,
由P=UI=可得,此时电路的总电阻:R===1210Ω;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R1工作时的电阻:R1=R﹣R0=1210Ω﹣60.5Ω=1149.5Ω;
(3)水的体积:V=1L=1dm3=0.001m3,
由ρ=可得,水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×0.001m3=1kg,
水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×40℃=1.68×105J,
由P=可得,消耗的电能:W=P加热t=800W×4.2×60s=2.016×105J,
该电热水器的效率:η=×100%=×100%≈83.3%。
答:(1)左;
(2)R1工作时的电阻是1149.5Ω;
(3)该电热水器的效率是83.3%。
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