2020-2021学年福建华侨中学九年级（上）月考物理试卷带答案

2020-2021学年福建华侨中学九年级（上）月考物理试卷
一、早项选择题（共16小题，满分32分，每小题2分）
1．（2分）目前，各地十分关注空气质量，主要是PM2.5值走高，PM2.5是指空气中直径小于2.5μm的颗粒物，其浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害。下列关于PM2.5的说法中正确的是（　　）
A．温度低于0℃，PM2.5颗粒不具有内能
B．PM2.5颗粒在空气中的运动属于分子热运动
C．PM2.5颗粒之间存在分子的相互作用力
D．PM2.5表示直径小于2.5×10﹣6m的悬浮颗粒物
2．（2分）如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球。容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是（以小车为参照物）（　　）

A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右
3．（2分）如图所示，不计轮与轴的摩擦及滑轮的重力，物体处于平衡状态时（　　）

A．m1＝m2 B．m1＝2m2 C．m2＝2m1 D．m1＝4m2
4．（2分）一段路程长为s，一辆汽车通过前s时速度为V1，通过后s时速度为V2，则汽车全程的平均速度是（　　）
A．（v1+v2） B．（v1+v2）
C． D．
5．（2分）有一种叫“蹦极”的游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图所示，图中a点是弹性绳自然下垂时的位置，c点是游戏者所到达的最低点。在游戏者由跳台至最低点c的过程中，空气阻力不计。下列说法正确的是（　　）

A．从a点下落到c点的过程中，当游戏者重力等于绳子弹力时速度最大
B．整个过程中游戏者重力势能的减小量等于他的动能增加量
C．游戏者在c点时受平衡力的作用
D．整个过程中游戏者在a点的速度最大
6．（2分）一杯质量为m的热水与一杯质量为3m的冷水混合，冷水温度升高12℃，现将另一杯质量，温度和原来相同的热水继续与刚混合后的水再次混合，则原来混合的水升高的温度（不考虑热损失）（　　）
A．12°C B．9°C C．7.2°C D．9.6℃
7．（2分）如图所示的电路中，若ab为输入端，接入电压为10V，AB为输出端，并把总阻值为R的滑动变阻器的滑片置于变阻器的中央，则以下说法错误的是（　　）

A．AB间接负载的阻值很大时，UAB可能大于5V
B．当AB间接上阻值也为R的负载时，输出电压UAB＜5V
C．AB间接负载阻值越大，UAB越接近5V
D．不接负载时输出电压UAB＝5V
8．（2分）小明设计了一个自动测高仪，给出了四个电路（如图所示），R是定值电阻，R'是滑动变阻器，电池两端电压不变。其中能够实现身高越低，电压表示数越小的电路是（滑片随身高增加而升高）（　　）
A． B．
C． D．
9．（2分）如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中，R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示，则下列判断正确的是（　　）

A．电源电压为18V
B．图线A是电阻R1的I﹣U关系图象
C．R1的阻值是30Ω
D．滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω
10．（2分）如图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图.其中S为激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”（示波器的接入对电路无影响），水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住，若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图乙所示。已知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为400Ω.则（　　）

A．有光照射时光敏电阻R1的阻值为400Ω
B．有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1：2
C．有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1：2
D．每0.5h通过S与R1之间的产品个数为3000个
11．（2分）悬挂重物G的轻质杠杆，在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置。若力施加在A点，最小的力为FA；若力施加在B点或C点，最小的力分别为FB、FC，且AB＝BO＝OC．下列判断正确的是（　　）

A．FA＞G B．FB＝G C．FC＜G D．FB＞FC
12．（2分）如图所示，水平地面ABOCD，以O点为界，AO段是一种材质，OD段是另一种材质。细线一端系在物体上绕过轻质滑轮，另一端系在墙上，拉滑轮的水平力F恒为4N，物体经A点开始计时，此后各段路程及耗时见下表。下列说法中正确的是（　　）
区间
AB
BO
OC
CD
距离
1m
1m
1.5m
2.5m
耗时
1s
1s
1s
1s

A．CD区间物体的平均速度为2m/s
B．AB区间物体受到的摩擦力为2N
C．OD区间物体加速运动，摩擦力变小
D．AD区间拉力F做的总功为24J
13．（2分）如图所示，物块A的重力GA＝20N，物块B的重力GB＝10N，水平推力F作用在A上，A与竖直墙面接触，A和B匀速下滑，在推力F保持不变时，将B取走，在A的下方施加一个力F1，使物体A恰好向上做匀速直线运动，则F1的大小为（　　）

A．20N B．30N C．40N D．50N
14．（2分）如图所示的电路中，R0为滑动变阻器，R1、R2为定值电阻，且R1＜R2，E为电压恒定的电源.当开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，流过三个电流表A0，A1、A2的电流将发生变化，其变化量的大小（绝对值）分别为△I0、△I1，△I2；电阻R0、R1、R2两端的电压也发生变化，其变化量的大小（绝对值）分别为△U0，△U1、△U2。则下列说法中正确的是（　　）

A．△U0＞△U1＝△U2 B．△I0＞△I1＞△I2
C．△U0＝△U1＞△U2 D．△I0＜△I1＜△I2
15．（2分）如图，底面积为200cm2的圆柱形容器内装有适量的水，将其竖直放在水平桌面上，把边长为10cm的正方体木块A放入水后，再在木块A的上方放一物体B，物体B恰好没入水中，如图所示，已知物体B的密度为3×103kg/m3，质量为0.3kg，则：图中A的密度（　　）

A．0.6×103 kg/m3 B．0.75×103kg/m3
C．0.8×103 kg/m3 D．0.9×103 kg/m3
16．（2分）把同种材料制成的甲、乙两个正方体，放在水平桌面上，甲、乙对桌面的压强分别为p1和p2，如图所示，把甲、放在乙的上面，则乙对桌面的压强为（　　）

A．p1+p2 B．p12+p22
C． D．
二.填空题（共5小题，满分9分，每空1分）
17．（2分）小明和小华进行百米赛跑，每次小明都要比小华提前5m到达终点，若小明将起点向后远离原起点5m，小华仍在起点处与小明同时起跑，他们仍按原来的平均速度奔跑，则　 　；若让小华先跑出5m后，小明再从起点处起跑，他们仍按原来的平均速度奔跑，则　 　。（选填“小明先到终点”、“小华先到终点”或“两人同时到达终点”）
18．（3分）如图所示，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方白纸，可以发现白纸上与空气泡对应位置的下方是一个椭圆，其它部分是一条与试管平行的亮线，椭圆部位比周围　 　（填“变亮”、“一样亮”或“变暗”），这是因为充满水的地方相当于　 　透镜，而气泡与周围水组成　 　透镜。

19．（2分）如图甲所示是调光灯的电路图，将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路，小灯泡正常工作电压为6V，闭合开关S后，滑片P滑到最右端B时小灯泡刚好正常发光，滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示。电路的电源电压　 　V，电阻丝AB的阻值　 　Ω。（电阻丝AB的阻值不随温度变化）

20．（2分）如图，实心正方体A、B的材质与表面粗糙程度相同，且mA：mB＝1：8，A、B叠放于水平地面，在水平推力F的作用下一起向右匀速直线运动，甲、乙两种情况对地面的压强p甲：p乙＝　 　，水平推力F甲：F乙＝　 　。

21．如图装置，AB为水平轻质杠杆，O为支点，AO：OB＝4：1，G1＝150N，G3＝160N，水平地面上的物体G，通过细绳悬挂在A点，G2、G3，G4通过滑轮连接，滑轮悬挂于B点，G2恰好匀速下降，此时地面对物体G1的支持力为50N，则绳子对A的拉力FA＝　 　N，G2受到的重力为　 　N。若用力F沿水平方向向右匀速拉动物体G4，使G2匀速上升，则力F的大小为　 　N（绳重，滑轮重及绳与滑轮摩擦不计）。

三.作图题（共2小题，满分4分，每小题2分）
22．（2分）如图所示，一粗糙水平传送带始终以v匀速运动（顺时针），现将一质量为m的物体轻放于A端，请作出物体刚放入传送带时，传送带对物体的摩擦力f。

23．（2分）如图甲是人们锻炼身体时常用的握力器，使用时左半部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图乙，请在乙图中画出：
使杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其F2力臂L2；

四.简答题（共4小题，满分31分）
24．（4分）班级物理兴趣小组做了如下兴趣实验：在一圆盘中固定一根蜡烛并点燃，在圆盘中装有适量的水，现将一透明的玻璃杯（直径比圆盘直径比较小一点）倒扣在圆盘上，在蜡烛燃烧过程中观察玻璃杯水位的变化情况；请分析蜡烛燃烧至熄灭过程中玻璃杯水位的变化情况并说明原因。
25．（8分）小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验

（1）实验前，组装并调整实验器材。使烛焰中心和光屏中心位于凸透镜的　 　上。
（2）在图示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。这个像的成像原理与　 　（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同。此时不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，则光屏上　 　（选填“有”或“没有”）小泥点的像或影子。当蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的像会往　 　偏离光屏中心。
（3）若将蜡烛向左移动少许，光屏上的像变模糊。若要再次在光屏上得到清晰的像，可采用下列方法：
①若移动光屏、则应将光屏向　 　移动，此时像的大小比原来的像要　 　些。
②若不移动光屏，则可在蜡烛和凸透镜之间再放上一个焦距合适的　 　（选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）。
（4）若小明保持蜡烛和光屏的位置不动，移动凸透镜到　 　cm刻度线处，光屏上能再次成清晰的像，像的大小较之原来　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
26．（7分）如图所示，小华同学在学习了杠杆平衡条件以后，利用学校实验室的器材制作了一个可以测量质量的装置，小华同学将其称为“神器”。O为整个杠杆的中点，两个完全相同的轻质托盘P和Q（质量可忽略），分别可以悬挂于P1、P2、P3、P4、P5和Q11、Q22、Q33、Q44、Q55位置处，包括O点在内相邻两点间距离相等。小华从实验室借来了8个砝码，质量分别为1g、2g、2g、5g、10g、20g、20g、50g。指针OZ垂直于杠杆，方便判断杠杆是否水平平衡。

（1）若开始使用时，“神器”如图甲所示，则此时应将平衡螺母向　 　调节（选填“左”或“右”），直到“神器”处于水平平衡状态。
（2）“神器”调平衡后，物体放在P盘，P盘位于P4、Q盘位于Q2，Q盘中放置20g、50g砝码后，“神器”重新水平平衡，则此物体的质量为　 　g。
（3）该“神器”最小可以测量质量为　 　g的物体，最大可以测量质量为　 　g的物体。
（4）小华同学想测量一个小石块的密度，他的实验方案如下：
①在利用“神器”测量该石块质量时，石块放在P盘，P盘位于P3，Q盘位于Q5，Q盘中放置10g、20g砝码，但此时“神器”略微倾斜，小柯将平衡螺母向左调节少许后，“神器”水平平衡。
②用细线吊住石块，缓慢放入盛有一定量水的量筒中，两次量筒的读数如图丙所示，则石块的体积为　 　cm3。
③小华计算得到此小石块的密度为　 　g/cm3，这个测量值和真实值相比　 　。
27．（12分）实际的电源都有一定的电阻，如干电池，我们需要用它的电压U和电阻r两个物理量来描述它。实际计算过程中，可以把它看成是由一个电压为U、电阻为0的理想电源与一个电阻值为r的电阻串联而成，如图甲所示。实验室有一电源，电源电压约为3V、电阻不到1Ω。为了测量该电源的电压和电阻，现有两个电阻R1＝15Ω，R2＝5Ω，一量程为0.3A的电流表，并设计了如下的两种测量电路：乙和丙

（1）请选择可行的测量电路　 　，理由是　 　。
（2）简要叙述实验步骤：
a：　 　
b：　 　
（3）根据测量数据和已知量，得到电源电压U＝　 　，电源内阻r＝　 　。（用R1，R2及所测物理量等字母表示）
六、计算题（共2小题，满分24分12分+12分）
28．（12分）如图所示，质量为60kg的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向1s匀速运动10cm，已知运动中物体A受到地面的摩擦阻力为物体重力的0.3倍，动滑轮重50N，不计绳重、滑轮间的摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上。求：
（1）绳子自由端运动的速度。
（2）人对地面的压力。
（3）此滑轮组机械效率。

29．（12分）某物理兴趣小组设计了探测湖底未知属性的矿石密度的装置，其部分结构如图甲所示。电源电压未知，R0为定值电阻，滑动变阻器R的阻值随弹簧的拉力F变化关系如图乙所示，T为容器的阀门。某次探测时，一个用混合金属制成的质量为24kg的水下机器人站在10m深的湖底，通过内部自身携带压力传感器显示此时对湖底压力为120N，机器人取出矿石样品M并返回实验室后，将矿石样品M悬挂于P点放入容器中，保持静止状态。打开阀门T，随着水缓慢注入容器，电压表示数U随容器中水的深度h变化关系如图丙中的实线所示。在电压表示数从2V变为4V的过程中，电流表示数分别为0.4A和0.2A（弹簧电阻忽略不计，矿石M不吸水，湖水密度与水相同ρ水＝1.0×103kg/m3）

求：
（1）制成水下机器人混合金属密度；
（2）电源电压U和定值电阻R0；
（3）矿石M的密度。

参考答案与试题解析
一、早项选择题（共16小题，满分32分，每小题2分）
1-10DABDA CACAD 11C 12BC 13-16DBCC
二.填空题（共5小题，满分9分，每空1分）
17．小明先到终点；两人同时到达终点。
18．变暗；凸；凹。
19．6；9。
20．4：1； 1：1。
21．100；200；80。
三.作图题（共2小题，满分4分，每小题2分）
22．（2分）如图所示，一粗糙水平传送带始终以v匀速运动（顺时针），现将一质量为m的物体轻放于A端，请作出物体刚放入传送带时，传送带对物体的摩擦力f。

【答案】
【解答】解：由于传送带以速度v匀速直线运动，物体竖直轻放在该传送带上的一瞬间，物体相对于传送带向左滑动，所以物体受到水平向右的摩擦力f；过物体的重心，沿水平向右的方向画一条有向线段，用f表示，如图所示：

23．（2分）如图甲是人们锻炼身体时常用的握力器，使用时左半部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图乙，请在乙图中画出：
使杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其F2力臂L2；

【答案】
【解答】解：若动力作用在A点，以OA为动力臂是最长的力臂，此时力最小，则连接OA为最长力臂L1，再过A点做OA的垂线，即动力F1的作用线，以O为支点，F1、F2作用效果相反，F2使杠杆顺时针转动，则F1使杠杆逆时针转动，F1的方向向右；
由题知，O点为支点，从O点作F2作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂L2，如图所示：
。
四.简答题（共4小题，满分31分）
24．（4分）班级物理兴趣小组做了如下兴趣实验：在一圆盘中固定一根蜡烛并点燃，在圆盘中装有适量的水，现将一透明的玻璃杯（直径比圆盘直径比较小一点）倒扣在圆盘上，在蜡烛燃烧过程中观察玻璃杯水位的变化情况；请分析蜡烛燃烧至熄灭过程中玻璃杯水位的变化情况并说明原因。
【答案】蜡烛在杯内燃烧时，消耗杯中的氧气，使杯中的气压减小，低于外界大气压，盘中水会在大气压的作用下被压入杯中，所以杯内水面的高度高于圆盘内水面的高度
【解答】答：蜡烛在杯内燃烧时，消耗杯中的氧气，使杯中的气压减小，低于外界大气压，盘中水会在大气压的作用下被压入杯中，所以杯内水面的高度高于圆盘内水面的高度。
25．（8分）小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验

（1）实验前，组装并调整实验器材。使烛焰中心和光屏中心位于凸透镜的　主光轴　上。
（2）在图示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。这个像的成像原理与　投影仪　（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同。此时不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，则光屏上　没有　（选填“有”或“没有”）小泥点的像或影子。当蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的像会往　上　偏离光屏中心。
（3）若将蜡烛向左移动少许，光屏上的像变模糊。若要再次在光屏上得到清晰的像，可采用下列方法：
①若移动光屏、则应将光屏向　左　移动，此时像的大小比原来的像要　小　些。
②若不移动光屏，则可在蜡烛和凸透镜之间再放上一个焦距合适的　近视眼镜　（选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）。
（4）若小明保持蜡烛和光屏的位置不动，移动凸透镜到　65　cm刻度线处，光屏上能再次成清晰的像，像的大小较之原来　变小　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在凸透镜的主光轴上，其目的是使像成在光屏的中央；
（2）由图可知，此时的物距小于像距，成倒立、放大的实像，其应用是投影仪；
凸透镜上溅了一个小泥点，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，大小不变；由于透镜的一小部分被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了，像将完好，但亮度会变暗，所以不会出现泥点的影子；
当蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的位置向下移动，根据光线过透镜的光心不改变方向，像的位置向上移动；
（3）将蜡烛稍远离凸透镜，光屏上的像变模糊。要再次在光屏上得到清晰的像：
①根据凸透镜成实像时，物远（物距变大）像近（像距变小）像变小，若采用移动光屏的方法，则应将光屏靠近凸透镜，即向左移动；由于物距变大，像距变小，则像变小；
②若不移动光屏，根据凹透镜对光线有发散作用，则可在蜡烛和凸透镜之间再放上一个焦距合适的凹透镜，延迟了对光线会聚，也可再次在光屏上得到清晰的像，凹透镜可以矫正近视眼；
（4）若小明保持蜡烛和光屏的位置不动，移动凸透镜到65cm刻度线处时，此时物距等于原来的像距，根据光路可逆可知，此时成的是倒立、缩小的实像，像的大小较之原来变小了。
故答案为：（1）主光轴；（2）投影仪；没有；上；（3）①左；小；②近视眼镜；（4）65；变小。
26．（7分）如图所示，小华同学在学习了杠杆平衡条件以后，利用学校实验室的器材制作了一个可以测量质量的装置，小华同学将其称为“神器”。O为整个杠杆的中点，两个完全相同的轻质托盘P和Q（质量可忽略），分别可以悬挂于P1、P2、P3、P4、P5和Q11、Q22、Q33、Q44、Q55位置处，包括O点在内相邻两点间距离相等。小华从实验室借来了8个砝码，质量分别为1g、2g、2g、5g、10g、20g、20g、50g。指针OZ垂直于杠杆，方便判断杠杆是否水平平衡。

（1）若开始使用时，“神器”如图甲所示，则此时应将平衡螺母向　右　调节（选填“左”或“右”），直到“神器”处于水平平衡状态。
（2）“神器”调平衡后，物体放在P盘，P盘位于P4、Q盘位于Q2，Q盘中放置20g、50g砝码后，“神器”重新水平平衡，则此物体的质量为　35　g。
（3）该“神器”最小可以测量质量为　0.2　g的物体，最大可以测量质量为　550　g的物体。
（4）小华同学想测量一个小石块的密度，他的实验方案如下：
①在利用“神器”测量该石块质量时，石块放在P盘，P盘位于P3，Q盘位于Q5，Q盘中放置10g、20g砝码，但此时“神器”略微倾斜，小柯将平衡螺母向左调节少许后，“神器”水平平衡。
②用细线吊住石块，缓慢放入盛有一定量水的量筒中，两次量筒的读数如图丙所示，则石块的体积为　20　cm3。
③小华计算得到此小石块的密度为　2.5　g/cm3，这个测量值和真实值相比　偏大　。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：设“神器”上相邻两点之间的距离为L；
（1）由图可知，此时杠杆右边上翘，所以平衡螺母应该向右移动；
（2）根据杠杆的平衡条件可知：mP×OP4＝mQ×OQ22，
带入数据可得：GP×4L＝70g×2L，解得：GP＝35g；
（3）根据杠杆的平衡条件可知：mP×OP＝mQ×OQ，可得：mP＝，
①如要使mP最小，则mQ和OQ要最小，而OP要最大，即当mQ＝1g，OQ＝OQ11＝L，OP＝OP5＝5L时，mP最小，
带入数据可得：mP＝＝0.2g；
②所以，如要使mP最大，则mQ和OQ要最大，而OP要最小，即当mQ＝1g+2g+2g+5g+10g+20g+20g+50g＝110g，OQ＝OQ55＝5L，OP＝OP1＝L时，mP最大，
带入数据可得：mP＝＝550g；
（4）①由图丙知，量筒中水的体积为20cm3，放入石块后的总体积为40cm3，则石块的体积V＝40cm3﹣20cm3＝20cm3；
②根据杠杆的平衡条件可知：mP×OP3＝mQ×OQ55，
带入数据可得：GP×3L＝30g×5L，解得：GP＝50g，即石块的质量为50g，所以石块的密度为：ρ＝＝＝2.5g/cm3；
测量石块质量时，小柯将平衡螺母向左调节少许后，“神器”水平平衡，说明调节之前，左边上翘，即左边轻，也就是说石块质量小于测量值，根据密度公式可知，石块体积不变，质量的测量值大于实际值，所以计算的密度变大。
故答案为：（1）右；（2）35；（3）0.2；550；（4）①20；②2.5；偏大。
27．（12分）实际的电源都有一定的电阻，如干电池，我们需要用它的电压U和电阻r两个物理量来描述它。实际计算过程中，可以把它看成是由一个电压为U、电阻为0的理想电源与一个电阻值为r的电阻串联而成，如图甲所示。实验室有一电源，电源电压约为3V、电阻不到1Ω。为了测量该电源的电压和电阻，现有两个电阻R1＝15Ω，R2＝5Ω，一量程为0.3A的电流表，并设计了如下的两种测量电路：乙和丙

（1）请选择可行的测量电路　丙　，理由是　若选择乙图，电路中的电流可能会超过电流表的量程　。
（2）简要叙述实验步骤：
a：　闭合开关S1、S2，读出电流表示数为I1　
b：　闭合开关S1，断开开关S2，读出电流表示数为I2　
（3）根据测量数据和已知量，得到电源电压U＝　　，电源内阻r＝　　。（用R1，R2及所测物理量等字母表示）
【答案】（1）丙；若选择乙图，电路中的电流可能会超过电流表的量程；
（2）a闭合开关S1、S2，读出电流表示数为I1；b闭合开关S1，断开开关S2，读出电流表示数为I2；
（3），。
【解答】解：
（1）若选乙电路图，当闭合开关S2时，R2与电源的内阻r串联，
电路中的电流约为：I＝＝＝0.5A＞0.3A；
所以此方案不可行，故可行的测量电路为丙。
（2）实验步骤：
a闭合开关S1、S2（R1、r串联），读出电流表示数为I1；
b闭合开关S1，断开开关S2（R1、R2、r串联），读出电流表示数为I2。
（3）因电源的电压不变，则
U＝I1（R1+r）＝I1（15Ω+r）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
U＝I2（R1+R2+r）＝I2（15Ω+5Ω+r）＝I2（20Ω+r）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
联立两式解得：U＝，r＝。
故答案为：（1）丙；若选择乙图，电路中的电流可能会超过电流表的量程；
（2）a闭合开关S1、S2，读出电流表示数为I1；b闭合开关S1，断开开关S2，读出电流表示数为I2；
（3），。
六、计算题（共2小题，满分24分12分+12分）
28．（12分）如图所示，质量为60kg的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向1s匀速运动10cm，已知运动中物体A受到地面的摩擦阻力为物体重力的0.3倍，动滑轮重50N，不计绳重、滑轮间的摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上。求：
（1）绳子自由端运动的速度。
（2）人对地面的压力。
（3）此滑轮组机械效率。

【答案】（1）绳子自由端运动的速度为0.2m/s；
（2）人对地面的压力为500N；
（3）此滑轮组机械效率为75%.
【解答】解：
（1）物体移动速度：
v物＝＝＝10cm/s＝0.1m/s；
由图知，n＝2，绳子自由端运动速度：
v＝2×v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s；
（2）物体A受到地面的摩擦阻力：f＝0.3G物＝0.3×500N＝150N，
不计绳重、滑轮间的摩擦，则绳端的拉力：F＝（G动+f）＝×（50N+150N）＝100N；
人对地面的压力：
F压＝G人﹣F＝m人g﹣F＝60kg×10N/kg﹣100N＝500N；
（3）此滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝75%.
答：（1）绳子自由端运动的速度为0.2m/s；
（2）人对地面的压力为500N；
（3）此滑轮组机械效率为75%.
29．（12分）某物理兴趣小组设计了探测湖底未知属性的矿石密度的装置，其部分结构如图甲所示。电源电压未知，R0为定值电阻，滑动变阻器R的阻值随弹簧的拉力F变化关系如图乙所示，T为容器的阀门。某次探测时，一个用混合金属制成的质量为24kg的水下机器人站在10m深的湖底，通过内部自身携带压力传感器显示此时对湖底压力为120N，机器人取出矿石样品M并返回实验室后，将矿石样品M悬挂于P点放入容器中，保持静止状态。打开阀门T，随着水缓慢注入容器，电压表示数U随容器中水的深度h变化关系如图丙中的实线所示。在电压表示数从2V变为4V的过程中，电流表示数分别为0.4A和0.2A（弹簧电阻忽略不计，矿石M不吸水，湖水密度与水相同ρ水＝1.0×103kg/m3）

求：
（1）制成水下机器人混合金属密度；
（2）电源电压U和定值电阻R0；
（3）矿石M的密度。
【答案】（1）制成水下机器人混合金属密度为2×103kg/m3；
（2）电源电压U为6V，定值电阻R0为10Ω；
（3）矿石M的密度是3×103kg/m3。
【解答】解：（1）水下机器人静止在湖底时对湖底的压力和湖底对机器人的支持力是一对相互作用力，大小相等，即F支持力＝F压＝120N，
水下机器人静止在湖底时受到重力、支持力、浮力三个力，在这三个力的作用下处于平衡状态，即G＝F支持力+F浮，
所以mg＝F支持力+ρ水g，
代入数据得，24kg×10N/kg＝120N+1.0×103kg/m3×10N/kg×，
解得混合金属的密度为：ρ混合金属＝2×103kg/m3；
（2）由电路图可知，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
由题意“在电压表示数从2V变为4V的过程中，电流表示数分别为0.4A和0.2A”知，定值电阻两端电压的变化量为△U＝4V﹣2V＝2V，电流的变化量为△I＝0.4A﹣0.2A＝0.2A，
R0的电阻为：
R0＝＝＝10Ω；
电源电压为：
U＝2V+I1R0＝2V+0.4A×10Ω＝6V；
（3）由图知，当容器内水的深度在0～h1时，电压表的示数为2V，电路中的电流为0.4A，
滑动变阻器接入电路中的电阻为：
R1＝＝＝5Ω，
由图乙可知，此时拉力F1＝22.5N，
当容器内水的深度大于h2时，电压表的示数为4V，电路中的电流0.2A，
滑动变阻器接入电路中的电阻：
R2＝＝＝20Ω，
由图乙可知，此时拉力F2＝15N，
由于是往容器中缓慢注水，结合图丙可知：
①当容器内水的深度在0～h1时，矿石没有浸在水中，不受浮力，此时弹簧的拉力与重力平衡，拉力最大；
②当容器内水的深度在h1～h2时，矿石浸在水中受浮力的作用，水的深度增加，浮力增大，拉力减小；
③当容器内水的深度大于h2时，矿石浸没在水中，浮力最大且不变，此时拉力最小。
由于F1＝22.5N＞F2＝15N，
结合上述分析可知：矿石的重G＝F1＝22.5N，矿石浸没在水中时拉力为F2＝15N；
根据称量法测浮力可知，矿石浸没在水中时受到的浮力：
F浮＝G﹣F2＝22.5N﹣15N＝7.5N；
根据F浮＝ρ水gV排可得矿石的体积：
V＝V排＝＝＝7.5×10﹣4m3；
矿石M的密度：
ρ＝＝＝＝＝3×103kg/m3。
答：（1）制成水下机器人混合金属密度为2×103kg/m3；
（2）电源电压U为6V，定值电阻R0为10Ω；
（3）矿石M的密度是3×103kg/m3