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2021年天津市中考物理试卷
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这是一份2021年天津市中考物理试卷，共28页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
2021年天津市中考物理试卷
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一项最符合题意）
1．（3分）（2021•天津）在医院、学校附近，常常有禁止鸣笛的标志，如图所示。这种控制噪声的措施属于（ ）
A．防止噪声产生 B．阻断噪声传播
C．减小噪声传播速度 D．通过监测减弱噪声
2．（3分）（2021•天津）“珍爱生命，安全用电”。下列做法符合安全用电要求的是（ ）
A．在高压线下面钓鱼
B．用湿布擦拭正在发光的电灯
C．用铜丝代替保险丝
D．把电冰箱的金属外壳接地线
3．（3分）（2021•天津）如图中能正确表示光从空气进入玻璃中的光路是（ ）
A． B．
C． D．
4．（3分）（2021•天津）“奋斗者”号载人潜水器的壳体使用了我国自主研发的新型高强、高韧钛合金。金属钛是一种晶体，其熔化时温度随时间变化的图象为图中的（ ）
A． B．
C． D．
5．（3分）（2021•天津）图中展示了我国古代劳动人民的智慧成果，对其所涉及的物理知识表述正确的是（ ）
A．日晷：光的折射 B．司南：摩擦起电
C．紫砂壶：连通器 D．水车：内能的利用
6．（3分）（2021•天津）在平直的路面上，一个人沿水平方向用20N的力推一辆重为150N的小车匀速向西运动，则小车所受阻力的大小和方向分别为（ ）
A．20N，向西 B．20N，向东 C．150N，向西 D．150N，向东
7．（3分）（2021•天津）利用如图所示实验揭示的原理，可制成（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电磁铁 D．电磁继电器
8．（3分）（2021•天津）某电能表的表盘如图所示，用电时电能表的铝盘每转过720转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（ ）
A．1.8×106J B．3.6×106J C．5.4×106J D．7.2×106J
9．（3分）（2021•天津）如图是某单位组织党日活动时的合影，根据照片信息可判断出他们所用党旗的规格是（ ）
A．长96cm，宽64cm B．长144cm，宽96cm
C．长192cm，宽128cm D．长288cm，宽192cm
10．（3分）（2021•天津）如图所示电路，闭合开关后，小灯泡L1和L2均不发光，电流表指针几乎不动，电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，则可能是（ ）
A．L1短路 B．L1断路 C．L2短路 D．L2断路
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分。每小题给出的四个选项中，均有多个选项符合题意，全部选对的得3分，选对但不全的得1分，不选或选错的得0分）
11．（3分）（2021•天津）在研究凸透镜成像规律时，将焦距为10cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上（如图），在光屏上得到了烛焰清晰的像（图中光屏未画出）。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上所成的是倒立、缩小的实像
B．光屏上所成的是倒立、放大的实像
C．光屏一定位于60～70cm刻度之间
D．光屏一定位于70～90cm刻度之间
12．（3分）（2021•天津）利用如图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时（ ）
A．机械效率为80% B．机械效率为75%
C．拉力的功率为50W D．拉力的功率为100W
13．（3分）（2021•天津）如图所示的电路，电源电压恒为12V，灯泡L1标有“6V 3W”字样。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P位于某一位置时，L1正常发光；将L1换成“4V 2W”的灯泡L2，滑片P位于另一位置时，L2也正常发光。先后两种情况下（ ）
A．L1、L2电阻之比为3：2 B．电流表示数之比为1：1
C．电压表示数之比为4：3 D．变阻器功率之比为3：4
三、填空题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
14．（4分）（2021•天津）请将图1和图2所示的测量结果填写在相应的空格处。
①图1电流表的示数是 A。
②图2物块的质量是 g。
15．（4分）（2021•天津）耸立于碧波与云霄之间的“天塔”是津门十景之一。天塔在水中的“倒影”是由于光的 形成的；塔尖周围的“云雾”是水蒸气 （填写物态变化名称）形成的小水滴。
16．（4分）（2021•天津）钢丝钳的钳柄上套有橡胶套：①橡胶套上刻有凹凸不平的花纹，目的是增大手与钳柄之间的 ；②橡胶是 （选填“导体”或“绝缘体”），用钢丝钳维修电路时可防止触电。
17．（4分）（2021•天津）篆刻是我国一门古老的艺术形式，篆刻刀的刀口做得很锋利是为了增大 ；“泥人张”彩塑是天津特色民间工艺品，艺人将泥揉捏成形态各异的人物，这表明力可以改变物体的 。
18．（4分）（2021•天津）如图1所示是一个盆景自动供水装置，由于 的作用，瓶中的水不会全部流掉而有部分保留在瓶中；锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上（如图2所示），此做法主要利用了锤头具有 。
19．（4分）（2021•天津）电阻R1、R2的U﹣I图象如图1所示，则R1：R2＝ 。将R1、R2接入电源电压不变的电路中，如图2所示。当只闭合S时，电路消耗的总功率为P1；当S和S1都闭合时，电路消耗的总功率为P2，则P1：P2＝ 。
四、综合题（本大题共6小题，共37分。解题中要求有必要的分析和说明，计算题还要有公式及数据代入过程，结果要有数值和单位）
20．（7分）（2021•天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失。求：
（1）水吸收的热量；
（2）加热所需要的时间。
21．（6分）（2021•天津）如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻R1、R2分别为20Ω和30Ω，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A。求：
（1）电源电压；
（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数。
22．（6分）（2021•天津）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 有关。
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越 。
【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是： 。
【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
23．（6分）（2021•天津）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，若使如图1所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节。
（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如表所示。分析可得杠杆的平衡条件是 。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
2.0
10.0
3
2.0
15.0
3.0
10.0
（3）为了进一步验证实验结论，又做了如图2所示的实验，在杠杆水平平衡时：
①已知每个钩码的质量均为50g，则此次实验中阻力F2大小为 N，阻力臂l2为 cm；（g取10N/kg）
②请你在图中画出动力F1的力臂。
24．（6分）（2021•天津）现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有：一段长为l0的电阻丝样品（阻值在2～3Ω之间，两端留有接线头），电压约为12V的电源（电源电压不变），阻值为5Ω的定值电阻R0，一个量程为0～0.6A的电流表，一个量程为0～15V的电压表，开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求：
（1）画出实验电路图（电阻丝用“”表示）；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出电阻丝长度L的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
25．（6分）（2021•天津）水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器，容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后（杯子材料质地均匀），竖直放入水中，静止后容器中水的深度为h0，如图1所示；再将杯中的水全部倒入容器内，把空杯子竖直正立放入水中，待杯子自由静止后，杯底与容器底刚好接触，且杯子对容器底的压力为零，容器中水的深度为h0，如图2所示。已知水的密度为ρ0。求：
（1）空杯子的质量；
（2）该杯子材料的密度。
2021年天津市中考物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一项最符合题意）
1．（3分）（2021•天津）在医院、学校附近，常常有禁止鸣笛的标志，如图所示。这种控制噪声的措施属于（ ）
A．防止噪声产生 B．阻断噪声传播
C．减小噪声传播速度 D．通过监测减弱噪声
【分析】控制噪声有三种方法：防止噪声的产生（即在声源处减弱噪声）、阻断噪声的传播（即在传播过程中减弱）和防止噪声进入耳朵（在人耳处减弱）。
【解答】解：禁止鸣喇叭是在声源处减弱噪声，防止噪声的产生。故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】此题结合实例考查控制噪声的方法，要注意其运用，属声学基础题。
2．（3分）（2021•天津）“珍爱生命，安全用电”。下列做法符合安全用电要求的是（ ）
A．在高压线下面钓鱼
B．用湿布擦拭正在发光的电灯
C．用铜丝代替保险丝
D．把电冰箱的金属外壳接地线
【分析】（1）在高压线下，易发生高压电弧触电或跨步电压触电；
（2）湿物体是导体，接触带电体容易发生触电；
（3）保险丝是用电阻率大熔点低的铅锑合金制成的，当电流过大时会熔断而保护电路；
（4）用电器的金属外壳应接地。
【解答】解：A、因为高压输电线上是高压，在高压线下面钓鱼时可能会发生高压电弧触电或跨步电压触电，故A错误；
B、生活用水是电的导体，用湿抹布擦正在发光的电灯时，可能会因湿抹布导电而发生触电事故，故B错误；
C、保险丝是用熔点低的材料制成的，而铜的熔点高，不能及时熔断，故C错误；
D、电冰箱的金属外壳必须接地，这样可防止因漏电而造成的触电事故，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了日常生活中的一些安全用电常识。只要同学们牢记安全用电常识，并正确规范操作，就不会有危险发生。
3．（3分）（2021•天津）如图中能正确表示光从空气进入玻璃中的光路是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】光的折射定律的内容：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧。
当光线从空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角；当光线从其它介质斜射入空气时，则折射角大于入射角。
【解答】解：当光线从空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角，折射光线靠近法线，入射光线、折射光线分居在法线的两侧，故D正确。
故选：D。
【点评】此题主要考查了光的折射光线的画法，首先要熟练掌握光的折射定律的内容，关键是搞清折射角与入射角的关系。
4．（3分）（2021•天津）“奋斗者”号载人潜水器的壳体使用了我国自主研发的新型高强、高韧钛合金。金属钛是一种晶体，其熔化时温度随时间变化的图象为图中的（ ）
A． B．
C． D．
【分析】要解决此题需要知道固体分晶体和非晶体。
同时要掌握晶体和非晶体的重要区别：晶体熔化过程中，不断吸收热量，温度保持不变。凝固过程中，不断放出热量，温度保持不变；
非晶体熔化过程中，不断吸收热量，温度不断上升。凝固过程中，不断放出热量，温度不断下降。
【解答】解：已知金属钛是一种晶体，
A、整个过程中温度都在不断上升，所以是非晶体的熔化图象，故A不符合题意；
B、整个过程温度有上升的趋势，且有一段时间温度保持不变，所以是晶体的熔化图象，故B符合题意；
C、整个过程温度有下降的趋势，且有一段时间温度保持不变，所以是晶体的凝固图象，故C不符合题意；
D、整个过程中温度都在不断下降，所以是非晶体的凝固图象，故D不符合题意。
故选：B。
【点评】该题考查了晶体与非晶体的熔化和凝固图象，根据图象判断物质是晶体还是非晶体是一项基本技能，要求学生必须掌握的。
5．（3分）（2021•天津）图中展示了我国古代劳动人民的智慧成果，对其所涉及的物理知识表述正确的是（ ）
A．日晷：光的折射 B．司南：摩擦起电
C．紫砂壶：连通器 D．水车：内能的利用
【分析】（1）日晷利用光在同种均匀介质中直线传播形成的影子来进行计时；
（2）司南利用磁极间作用规律来辨别方向；
（3）上部开口、底部相连通的仪器叫连通器；
（4）水车利用的是水的动能。
【解答】解：A、日晷利用光沿直线传播，故A错误；
B、司南利用的是磁体与地磁场间的相互作用，故B错误；
C、紫砂壶是一个连通器，故C正确；
D、水车利用的是水的动能，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查生活中各种事物包含的物理原理，知识覆盖面广，但难度不大。学会要学会用理论来解决实际问题。
6．（3分）（2021•天津）在平直的路面上，一个人沿水平方向用20N的力推一辆重为150N的小车匀速向西运动，则小车所受阻力的大小和方向分别为（ ）
A．20N，向西 B．20N，向东 C．150N，向西 D．150N，向东
【分析】做匀速直线运动的物体受到平衡力的作用，其大小相等、方向相反。
【解答】解：沿水平方向用20N的力推一辆重为150N的小车匀速向西运动，小车受到的推力和摩擦力是一对平衡力，其大小相等、方向相反，所以小车所受阻力的大小和方向分别是20N，向东。
故ACD错误；B正确。
故选：B。
【点评】深入理解平衡力的条件，以及受力情况与运动状态之间的关系，可解答此题。
7．（3分）（2021•天津）利用如图所示实验揭示的原理，可制成（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电磁铁 D．电磁继电器
【分析】由图示装置可知该装置所采用的原理为电磁感应现象，则分析各电器可知采用该原理的设备。
【解答】解：由图可知，当闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这是电磁感应现象，发电机是利用该原理制成的；电动机根据通电导体在磁场中受力运动制造的；电磁继电器的主要部件是电磁铁，利用的是电流的磁效应，故A正确。
故选：A。
【点评】人类利用电磁感应现象制造出了发电机，可通过电磁感应现象理解发电机模型。
8．（3分）（2021•天津）某电能表的表盘如图所示，用电时电能表的铝盘每转过720转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（ ）
A．1.8×106J B．3.6×106J C．5.4×106J D．7.2×106J
【分析】720revs/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转720r，据此求出电能表的转盘转了720转时，用电器消耗的电能。
【解答】解：720revs/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转720r，
电能表的转盘转了720转时，用电器消耗的电能：
W＝kW•h＝1kW•h＝3.6×106J。
故选：B。
【点评】本题考查了消耗电能的计算，明白电能表参数的含义是关键。
9．（3分）（2021•天津）如图是某单位组织党日活动时的合影，根据照片信息可判断出他们所用党旗的规格是（ ）
A．长96cm，宽64cm B．长144cm，宽96cm
C．长192cm，宽128cm D．长288cm，宽192cm
【分析】此题考查对生活中常见物体长度的估测，结合对生活的了解和对长度单位及其进率的认识，找出符合生活实际的答案。
【解答】解：成年人的身高在170cm左右。由图知，党旗的长度略大于身高，宽度略小于身高，所以分别在192cm，宽128cm左右。
故选：C。
【点评】长度的估测，必须熟悉一些常见物体的长度，以此为标准对研究对象作出判断。如：中学生拳头的宽度在10cm左右；中学生伸开手掌，大拇指指尖到中指指尖的距离（一拃）大约15cm；成年人的身高在170cm左右，一步的步幅在75cm左右；一层楼的高度在3m左右，等等。
10．（3分）（2021•天津）如图所示电路，闭合开关后，小灯泡L1和L2均不发光，电流表指针几乎不动，电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，则可能是（ ）
A．L1短路 B．L1断路 C．L2短路 D．L2断路
【分析】首先判断电路连接方式为串联，电压表测L2两端电压；
根据有无电流判断故障类型，结合电压表判断故障对象；
【解答】解：闭合开关后，两灯均不发光，电流表几乎不动，说明故障类型为断路，电压表明显偏转，说明电压表到电源为通路，故故障为L2断路。
故选：D。
【点评】本题考查串联电路故障分析，解题技巧是先根据有无电流判断故障类型，再根据电压表判断故障对象。
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分。每小题给出的四个选项中，均有多个选项符合题意，全部选对的得3分，选对但不全的得1分，不选或选错的得0分）
11．（3分）（2021•天津）在研究凸透镜成像规律时，将焦距为10cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上（如图），在光屏上得到了烛焰清晰的像（图中光屏未画出）。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上所成的是倒立、缩小的实像
B．光屏上所成的是倒立、放大的实像
C．光屏一定位于60～70cm刻度之间
D．光屏一定位于70～90cm刻度之间
【分析】物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距。
【解答】解：此时物距u＝30cm，此时物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，光屏一定位于60～70cm刻度之间，生活中照相机就是依据此原理制成的，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
【点评】本题考查凸透镜成像原理的实验，关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分析即可。
12．（3分）（2021•天津）利用如图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时（ ）
A．机械效率为80% B．机械效率为75%
C．拉力的功率为50W D．拉力的功率为100W
【分析】由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为物体移动距离的2倍，不计摩擦和绳重，绳子自由端的拉力：F＝（G+GL），首先计算动滑轮的重力，进一步计算提升重为150N的物体时绳子自由端的拉力，根据功率公式的变形功率P＝＝＝Fv计算物体移动的速度，进一步计算提升重为150N的物体时拉力的功率，根据做功公式W＝Fs分别表示拉力做的有用功和总功，根据机械效率公式计算滑轮组的机械效率。
【解答】解：由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为物体移动距离的2倍，
不计摩擦和绳重，提升200N的物体时，则绳子自由端的拉力：F＝（G+GL），即125N＝（200N+GL），解得：GL＝50N，
拉力的功率：P＝＝＝Fv，即125W＝125N×v，解得：v＝1m/s，
提升重为150N的物体时，绳子自由端的拉力：F′＝（G′+GL）＝（150N+50N）＝100N，
拉力的功率：P′＝F′v＝100N×1m/s＝100W，
拉力所做的有用功：W′＝G′h＝150N×h，
拉力做的总功：W＝2F′h＝2×100N×h＝200N×h，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%。
故选：BD。
【点评】本题考查了有关滑轮组的特点、功和功率公式以及机械效率公式的应用，明确滑轮组上绳子的有效股数是关键。
13．（3分）（2021•天津）如图所示的电路，电源电压恒为12V，灯泡L1标有“6V 3W”字样。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P位于某一位置时，L1正常发光；将L1换成“4V 2W”的灯泡L2，滑片P位于另一位置时，L2也正常发光。先后两种情况下（ ）
A．L1、L2电阻之比为3：2 B．电流表示数之比为1：1
C．电压表示数之比为4：3 D．变阻器功率之比为3：4
【分析】闭合开关S，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据电功率公式计算灯泡正常发光时通过电路的电流，利用欧姆定律计算灯泡的电阻，根据串联电路电压规律计算滑动变阻器两端的电压，根据电功率公式计算滑动变阻器的电功率，进一步计算两次电路的灯泡的电阻、电流表示数、电压表示数、滑动变阻器的电功率之比。
【解答】解：闭合开关S，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，
L1正常发光时，通过电路的电流：I1＝＝＝0.5A，灯泡的电阻：R1＝＝＝12Ω，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压为：UR1＝U﹣U1＝12V﹣6V＝6V，
滑动变阻器的功率为：PR1＝I1UR1＝0.5A×6V＝3W；
L2正常发光时，通过电路的电流：I2＝＝＝0.5A，灯泡的电阻：R2＝＝＝8Ω，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压为：UR2＝U﹣U2＝12V﹣4V＝8V，
滑动变阻器的功率为：PR2＝I2UR2＝0.5A×8V＝4W；
A、L1、L2电阻之比为12Ω：8Ω＝3：2，故A正确；
B、电流表示数之比为0.5A：0.5A＝1：1，故B正确；
C、电压表示数之比为6V：8V＝3：4，故C错误；
D、变阻器功率之比为3W：4W＝3：4，故D正确。
故选：ABD。
【点评】本题考查串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用，题目难度不大。
三、填空题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
14．（4分）（2021•天津）请将图1和图2所示的测量结果填写在相应的空格处。
①图1电流表的示数是 0.3 A。
②图2物块的质量是 53 g。
【分析】（1）首先判定电流表的量程和分度值，然后读数；
（2）被测物体的质量等于砝码的质量加上游码在标尺上对应的刻度值。
【解答】解：
（1）图1中，电流表使用的接线柱是“﹣”、“0.6”，则电流表选择的量程是0～0.6A，分度值是0.02A；电流表的示数是0.3A；
（2）由图2可知，物块的质量为m＝50g+3g＝53g。
故答案为：（1）0.3；（2）53。
【点评】本题考查了电流表和天平的读数，关键是确定各测量工具的量程和分度值。
15．（4分）（2021•天津）耸立于碧波与云霄之间的“天塔”是津门十景之一。天塔在水中的“倒影”是由于光的 反射 形成的；塔尖周围的“云雾”是水蒸气 液化 （填写物态变化名称）形成的小水滴。
【分析】倒影属于平面镜成像，其原理是光的反射；物质由气态变成液态的过程称为液化。
【解答】解：天塔在水中的“倒影”属于平面镜成像，是由于光的反射形成的；
塔尖周围的“云雾”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴。
故答案为：反射；液化。
【点评】本题考查了光的反射现象、物态变化，属于基础题。
16．（4分）（2021•天津）钢丝钳的钳柄上套有橡胶套：①橡胶套上刻有凹凸不平的花纹，目的是增大手与钳柄之间的 摩擦 ；②橡胶是 绝缘体 （选填“导体”或“绝缘体”），用钢丝钳维修电路时可防止触电。
【分析】（1）增大摩擦力的方法：在接触面粗糙程度一定时，增大压力；在压力一定时，增大接触面的粗糙程度。
（2）容易导电的物体为导体，不容易导电的物体为绝缘体。
【解答】解：橡胶套外表面刻有凹凸不平的花纹，目的是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大手与钳柄之间的摩擦的。
钳柄上套有橡胶套，因为这种橡胶是绝缘体，这样可防止触电。
故答案为：摩擦；绝缘体。
【点评】（1）知道常见的导体和绝缘体，还要结合题中意思，确定钳柄上套有橡胶套到底是为了什么；
（2）橡胶套外表面刻有凹凸不平的花纹，目的是增大摩擦，对学生不会有太大难度。
17．（4分）（2021•天津）篆刻是我国一门古老的艺术形式，篆刻刀的刀口做得很锋利是为了增大 压强 ；“泥人张”彩塑是天津特色民间工艺品，艺人将泥揉捏成形态各异的人物，这表明力可以改变物体的 形状 。
【分析】（1）生活中的刀的刀刃要磨得很薄，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强；
（2）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。
【解答】解：篆刻刀的刀口做得很锋利是通过减小受力面积，从而增大了压强；艺人将泥揉捏成形态各异的人物，这表明力可以改变物体的形状；
故答案为：压强；形状。
【点评】此题考查了增大压强的方法和力的作用效果，都是基础知识，但必须掌握。
18．（4分）（2021•天津）如图1所示是一个盆景自动供水装置，由于 大气压 的作用，瓶中的水不会全部流掉而有部分保留在瓶中；锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上（如图2所示），此做法主要利用了锤头具有 惯性 。
【分析】（1）浸在空气中的物体受到大气压的作用，一个标准大气压可以支持约10m高度的水柱。
（2）一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，叫惯性；惯性的大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。
【解答】解：
（1）一个标准大气压可以支持约10m高的水柱，塑料瓶中的水不会立刻全部流掉，正是因为大气压作用在盆景中的水面，大气压支持着瓶内的水不会流出来。
（2）锤头与锤柄原来都向下运动，锤柄撞在硬物上受到阻力作用，锤柄受到阻力停止运动时，锤头由于具有惯性，继续向下运动，就紧套在锤柄上了。
故答案为：大气压；惯性。
【点评】本题考查学生运用所学知识分析解决实际问题的能力，对学生的要求较高，是中考重点考查的内容。
19．（4分）（2021•天津）电阻R1、R2的U﹣I图象如图1所示，则R1：R2＝ 2：1 。将R1、R2接入电源电压不变的电路中，如图2所示。当只闭合S时，电路消耗的总功率为P1；当S和S1都闭合时，电路消耗的总功率为P2，则P1：P2＝ 2：3 。
【分析】从图1可知，当电压为6V时，通过R1的电流为1A，根据欧姆定律可知R1的阻值，
当电压为6V时，通过R2的电流为2A，根据欧姆定律可知R2的阻值，
据此得出R1：R2；
将R1、R2接入电源电压不变的电路中，设电源电压为U，当只闭合S时，两电阻串联，根据P＝UI＝得出电路消耗的总功率为P1，
当S和S1都闭合时，电路为R1的简单电路，根据P＝UI＝得出电路消耗的总功率为P2，进而得出P1：P2。
【解答】解：从图1可知，当电压为6V时，通过R1的电流为1A，根据欧姆定律可知R1＝＝＝6Ω，
当电压为6V时，通过R2的电流为2A，根据欧姆定律可知R2＝＝＝3Ω，
则R1：R2＝＝2：1；
将R1、R2接入电源电压不变的电路中，设电源电压为U，当只闭合S时，两电阻串联，电路消耗的总功率为P1＝＝＝，
当S和S1都闭合时，电路为R1的简单电路，电路消耗的总功率为P2＝＝，
故P1：P2＝＝＝2：3。
故答案为：2：1；2：3。
【点评】本题考查欧姆定律的应用和电功率的计算，关键是从图中得出有用信息。
四、综合题（本大题共6小题，共37分。解题中要求有必要的分析和说明，计算题还要有公式及数据代入过程，结果要有数值和单位）
20．（7分）（2021•天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失。求：
（1）水吸收的热量；
（2）加热所需要的时间。
【分析】（1）由吸热公式Q吸＝cm△t计算吸收的热量。
（2）根据电热丝正常工作时所需要产生热量，由电热公式计算电流产生这些热量所需要的时间。
【解答】解：（1）使水温由20℃升高到100℃，水需要吸收热量为：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（2）不计热量损失，电热丝所产生热量的全部被水吸收，
由Q放＝Q吸＝W＝Pt得加热所需要的时间为：
t＝＝＝＝336s。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）加热所需要的时间为336s。
【点评】本题是一道电学与热学的综合应用题。与生活相连，使学生觉得学了物理有用，且加强了学生的节能环保的意识，计算时注意单位的统一。
21．（6分）（2021•天津）如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻R1、R2分别为20Ω和30Ω，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A。求：
（1）电源电压；
（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数。
【分析】（1）只闭合开关S1，电路为电阻R1的简单电路，由欧姆定律可得电源电压；
（2）S1、S2均闭合时，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，根据并联电路电压特点结合欧姆定律计算通过电阻R2的电流，根据并联电路电流规律计算电流表的示数。
【解答】解：（1）只闭合开关S1，电路为电阻R1的简单电路，由欧姆定律可得电源电压：U＝IR1＝0.3A×20Ω＝6V；
（2）S1、S2均闭合时，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，
并联电路各并联支路两端电压相等，由欧姆定律可得通过电阻R2的电流：I2＝＝＝0.2A，
并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以电流表的示数：I＝I1+I2＝0.3A+0.2A＝0.5A。
答：（1）电源电压为6V；
（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数为0.5A。
【点评】本题考查并联电路特点、欧姆定律的灵活运用，题目难度不大。
22．（6分）（2021•天津）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟 速度 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 质量 有关。
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越 大 。
【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是： 质量一定时，物体的速度越大，动能越大 。
【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 超载 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
【分析】物体的动能跟物体的速度和质量有关，在实验过程中，通过观察物体被小球撞击的距离来判断小球动能的大小。
【解答】解：“十次车祸九次快”指的是汽车的动能与速度有关，“安全驾驶莫超载”指的是汽车的动能与质量有关；
物块被撞击得越远，说明物块在水平面做的功越多，那么金属球到达水平面时的动能就越大。
分析甲、丙两图可知，此时物体的质量相等，到达水平面的速度不同，甲图小球到达水平面的速度越大，物体被撞击得更远，说明质量一定时，物体的速度越大，动能越大。
分析甲、乙两图可知，此时物体的质量不相等，初始速度相同，甲图小球的质量越大，物体被撞击得更远，可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。
故答案为：
【猜想假设】速度；质量；
【进行实验】大；
【分析论证】质量一定时，物体的速度越大，动能越大；超载。
【点评】此题考查影响物体动能大小的因素，实验过程中应注意控制变量
23．（6分）（2021•天津）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，若使如图1所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调节。
（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如表所示。分析可得杠杆的平衡条件是 F1×l1＝F2×l2 。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
2.0
10.0
3
2.0
15.0
3.0
10.0
（3）为了进一步验证实验结论，又做了如图2所示的实验，在杠杆水平平衡时：
①已知每个钩码的质量均为50g，则此次实验中阻力F2大小为 1 N，阻力臂l2为 10.0 cm；（g取10N/kg）
②请你在图中画出动力F1的力臂。
【分析】（1）杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移；
（2）杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；
（3）①由图可知，阻力即为钩码的重力，根据重力公式G＝mg即可得出，根据图得出阻力臂l2；
②已知支点和动力的方向，过支点作垂直于动力作用线的垂线段，即动力臂。
【解答】解：（1）杠杆左端下沉，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节；
（2）分析表格中的数据知1.0N×15.0cm＝1.5N×10.0cm，1.0N×20.0cm＝2.0N×10.0cm，2.0N×15.0cm＝3.0N×10.0cm，故可得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；
（3）①已知每个钩码的质量均为50g＝0.05kg，由图可知，阻力即为钩码的重力，所以阻力F2大小为：
F2＝G＝mg＝2×0.05kg×10N/kg＝1N；
杠杆在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离即为阻力臂，由图知阻力臂l2为10.0cm；
②过支点O作动力F1作用线的垂线段，即动力臂l1；如图所示：
故答案为：（1）右；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）①1；10.0；②见上图。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件，明确杠杆的平衡条件是关键。知道力臂的定义，并且能根据力臂的定义画出正确的力臂。
24．（6分）（2021•天津）现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有：一段长为l0的电阻丝样品（阻值在2～3Ω之间，两端留有接线头），电压约为12V的电源（电源电压不变），阻值为5Ω的定值电阻R0，一个量程为0～0.6A的电流表，一个量程为0～15V的电压表，开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求：
（1）画出实验电路图（电阻丝用“”表示）；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出电阻丝长度L的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
【分析】影响电阻大小的因素有材料、长度、横截面积，即R＝，要求所需电阻丝长度，同样材料的电阻丝，ρ和S都相同，只需要知道电阻R的值就可求的，根据R＝计算电阻。
【解答】解：（1）实验电路图如图所示：
（2）实验步骤：①按电路图连接实物图；
②闭合开关S1，断开开关S2，读出电压表的示数为U1；
③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；
（3）当开关S1闭合，S2断开时，R0和R（待测电阻丝）串联，此时电压表测量R0两端的电压；
当再闭合开关S2时，电阻R被短路，此时只有R0接入电路，电压表的示数即为电源电压；
根据串联电路电压的特点可得R两端的电压为：U＝U2﹣U1，
因串联电路中电流处处相等，则有：＝，
解得R＝，
由＝可得L＝＝。
故答案为：（1）
（2）①按电路图连接实物图；
②闭合开关S1，读出电压表的示数为U1；
③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；
（3）L＝。
【点评】本题是一道实验设计题，考查影响电阻大小的因素及欧姆定律的应用，属于比较开放的题目，难度较大。
25．（6分）（2021•天津）水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器，容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后（杯子材料质地均匀），竖直放入水中，静止后容器中水的深度为h0，如图1所示；再将杯中的水全部倒入容器内，把空杯子竖直正立放入水中，待杯子自由静止后，杯底与容器底刚好接触，且杯子对容器底的压力为零，容器中水的深度为h0，如图2所示。已知水的密度为ρ0。求：
（1）空杯子的质量；
（2）该杯子材料的密度。
【分析】（1）在图2中物体处于漂浮状态，利用F浮＝G＝mg可计算出物体质量；
（2）上一问已求出水杯质量，本问主要需求得物体体积。观察图1与图2可知，水面增加的液体就是水杯中原来的液体，利用几何关系可求出水杯中原来液体的体积，进而计算出水杯密度。
【解答】解：（1）将杯中的水全部倒入容器后，杯子对容器底部压力为零，此时杯子可视为漂浮状态，
则有F浮＝G＝mg＝G排＝ρ0V排g，即m＝ρ0V排；
观察图像可知，此时V排＝S0×h0＝S0h0；
将V排＝S0h0代入m＝ρ0V排得m＝ρ0S0h0；
（2）由图1知，杯子的体积与杯内水的体积之和等于S0×h0，即V总＝V杯+V水＝S0h0，则V杯＝S0h0﹣V水；
将杯中的水倒入容器中，容器中增加水的体积就是杯中水的体积，即V水＝△V＝（5S0﹣S0）×△h＝4S0×（h0﹣h0）＝S0h0；
将V水＝S0h0代入V杯＝S0h0﹣V水得V杯＝S0h0﹣S0h0＝S0h0；
由密度公式可得杯子的密度ρ＝＝＝2ρ0。
答：（1）空杯子的质量是ρ0S0h0；
（2）该杯子材料的密度是2ρ0。
【点评】本题考查了浮力与密度的计算，需考生熟练运用浮力公式F浮＝G排＝ρ液V排g计算出水杯的体积与质量，进而求得密度，对考生综合能力要求较高。
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日期：2021/9/30 15:00:23；用户：周达；邮箱：sjhzxyh13@xyh.com；学号：37802003
2021年天津市中考物理试卷
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一项最符合题意）
1．（3分）（2021•天津）在医院、学校附近，常常有禁止鸣笛的标志，如图所示。这种控制噪声的措施属于（ ）
A．防止噪声产生 B．阻断噪声传播
C．减小噪声传播速度 D．通过监测减弱噪声
2．（3分）（2021•天津）“珍爱生命，安全用电”。下列做法符合安全用电要求的是（ ）
A．在高压线下面钓鱼
B．用湿布擦拭正在发光的电灯
C．用铜丝代替保险丝
D．把电冰箱的金属外壳接地线
3．（3分）（2021•天津）如图中能正确表示光从空气进入玻璃中的光路是（ ）
A． B．
C． D．
4．（3分）（2021•天津）“奋斗者”号载人潜水器的壳体使用了我国自主研发的新型高强、高韧钛合金。金属钛是一种晶体，其熔化时温度随时间变化的图象为图中的（ ）
A． B．
C． D．
5．（3分）（2021•天津）图中展示了我国古代劳动人民的智慧成果，对其所涉及的物理知识表述正确的是（ ）
A．日晷：光的折射 B．司南：摩擦起电
C．紫砂壶：连通器 D．水车：内能的利用
6．（3分）（2021•天津）在平直的路面上，一个人沿水平方向用20N的力推一辆重为150N的小车匀速向西运动，则小车所受阻力的大小和方向分别为（ ）
A．20N，向西 B．20N，向东 C．150N，向西 D．150N，向东
7．（3分）（2021•天津）利用如图所示实验揭示的原理，可制成（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电磁铁 D．电磁继电器
8．（3分）（2021•天津）某电能表的表盘如图所示，用电时电能表的铝盘每转过720转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（ ）
A．1.8×106J B．3.6×106J C．5.4×106J D．7.2×106J
9．（3分）（2021•天津）如图是某单位组织党日活动时的合影，根据照片信息可判断出他们所用党旗的规格是（ ）
A．长96cm，宽64cm B．长144cm，宽96cm
C．长192cm，宽128cm D．长288cm，宽192cm
10．（3分）（2021•天津）如图所示电路，闭合开关后，小灯泡L1和L2均不发光，电流表指针几乎不动，电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，则可能是（ ）
A．L1短路 B．L1断路 C．L2短路 D．L2断路
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分。每小题给出的四个选项中，均有多个选项符合题意，全部选对的得3分，选对但不全的得1分，不选或选错的得0分）
11．（3分）（2021•天津）在研究凸透镜成像规律时，将焦距为10cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上（如图），在光屏上得到了烛焰清晰的像（图中光屏未画出）。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上所成的是倒立、缩小的实像
B．光屏上所成的是倒立、放大的实像
C．光屏一定位于60～70cm刻度之间
D．光屏一定位于70～90cm刻度之间
12．（3分）（2021•天津）利用如图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时（ ）
A．机械效率为80% B．机械效率为75%
C．拉力的功率为50W D．拉力的功率为100W
13．（3分）（2021•天津）如图所示的电路，电源电压恒为12V，灯泡L1标有“6V 3W”字样。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P位于某一位置时，L1正常发光；将L1换成“4V 2W”的灯泡L2，滑片P位于另一位置时，L2也正常发光。先后两种情况下（ ）
A．L1、L2电阻之比为3：2 B．电流表示数之比为1：1
C．电压表示数之比为4：3 D．变阻器功率之比为3：4
三、填空题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
14．（4分）（2021•天津）请将图1和图2所示的测量结果填写在相应的空格处。
①图1电流表的示数是 A。
②图2物块的质量是 g。
15．（4分）（2021•天津）耸立于碧波与云霄之间的“天塔”是津门十景之一。天塔在水中的“倒影”是由于光的 形成的；塔尖周围的“云雾”是水蒸气 （填写物态变化名称）形成的小水滴。
16．（4分）（2021•天津）钢丝钳的钳柄上套有橡胶套：①橡胶套上刻有凹凸不平的花纹，目的是增大手与钳柄之间的 ；②橡胶是 （选填“导体”或“绝缘体”），用钢丝钳维修电路时可防止触电。
17．（4分）（2021•天津）篆刻是我国一门古老的艺术形式，篆刻刀的刀口做得很锋利是为了增大 ；“泥人张”彩塑是天津特色民间工艺品，艺人将泥揉捏成形态各异的人物，这表明力可以改变物体的 。
18．（4分）（2021•天津）如图1所示是一个盆景自动供水装置，由于 的作用，瓶中的水不会全部流掉而有部分保留在瓶中；锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上（如图2所示），此做法主要利用了锤头具有 。
19．（4分）（2021•天津）电阻R1、R2的U﹣I图象如图1所示，则R1：R2＝ 。将R1、R2接入电源电压不变的电路中，如图2所示。当只闭合S时，电路消耗的总功率为P1；当S和S1都闭合时，电路消耗的总功率为P2，则P1：P2＝ 。
四、综合题（本大题共6小题，共37分。解题中要求有必要的分析和说明，计算题还要有公式及数据代入过程，结果要有数值和单位）
20．（7分）（2021•天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失。求：
（1）水吸收的热量；
（2）加热所需要的时间。
21．（6分）（2021•天津）如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻R1、R2分别为20Ω和30Ω，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A。求：
（1）电源电压；
（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数。
22．（6分）（2021•天津）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 有关。
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越 。
【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是： 。
【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
23．（6分）（2021•天津）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，若使如图1所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节。
（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如表所示。分析可得杠杆的平衡条件是 。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
2.0
10.0
3
2.0
15.0
3.0
10.0
（3）为了进一步验证实验结论，又做了如图2所示的实验，在杠杆水平平衡时：
①已知每个钩码的质量均为50g，则此次实验中阻力F2大小为 N，阻力臂l2为 cm；（g取10N/kg）
②请你在图中画出动力F1的力臂。
24．（6分）（2021•天津）现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有：一段长为l0的电阻丝样品（阻值在2～3Ω之间，两端留有接线头），电压约为12V的电源（电源电压不变），阻值为5Ω的定值电阻R0，一个量程为0～0.6A的电流表，一个量程为0～15V的电压表，开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求：
（1）画出实验电路图（电阻丝用“”表示）；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出电阻丝长度L的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
25．（6分）（2021•天津）水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器，容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后（杯子材料质地均匀），竖直放入水中，静止后容器中水的深度为h0，如图1所示；再将杯中的水全部倒入容器内，把空杯子竖直正立放入水中，待杯子自由静止后，杯底与容器底刚好接触，且杯子对容器底的压力为零，容器中水的深度为h0，如图2所示。已知水的密度为ρ0。求：
（1）空杯子的质量；
（2）该杯子材料的密度。
2021年天津市中考物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一项最符合题意）
1．（3分）（2021•天津）在医院、学校附近，常常有禁止鸣笛的标志，如图所示。这种控制噪声的措施属于（ ）
A．防止噪声产生 B．阻断噪声传播
C．减小噪声传播速度 D．通过监测减弱噪声
【分析】控制噪声有三种方法：防止噪声的产生（即在声源处减弱噪声）、阻断噪声的传播（即在传播过程中减弱）和防止噪声进入耳朵（在人耳处减弱）。
【解答】解：禁止鸣喇叭是在声源处减弱噪声，防止噪声的产生。故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】此题结合实例考查控制噪声的方法，要注意其运用，属声学基础题。
2．（3分）（2021•天津）“珍爱生命，安全用电”。下列做法符合安全用电要求的是（ ）
A．在高压线下面钓鱼
B．用湿布擦拭正在发光的电灯
C．用铜丝代替保险丝
D．把电冰箱的金属外壳接地线
【分析】（1）在高压线下，易发生高压电弧触电或跨步电压触电；
（2）湿物体是导体，接触带电体容易发生触电；
（3）保险丝是用电阻率大熔点低的铅锑合金制成的，当电流过大时会熔断而保护电路；
（4）用电器的金属外壳应接地。
【解答】解：A、因为高压输电线上是高压，在高压线下面钓鱼时可能会发生高压电弧触电或跨步电压触电，故A错误；
B、生活用水是电的导体，用湿抹布擦正在发光的电灯时，可能会因湿抹布导电而发生触电事故，故B错误；
C、保险丝是用熔点低的材料制成的，而铜的熔点高，不能及时熔断，故C错误；
D、电冰箱的金属外壳必须接地，这样可防止因漏电而造成的触电事故，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了日常生活中的一些安全用电常识。只要同学们牢记安全用电常识，并正确规范操作，就不会有危险发生。
3．（3分）（2021•天津）如图中能正确表示光从空气进入玻璃中的光路是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】光的折射定律的内容：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧。
当光线从空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角；当光线从其它介质斜射入空气时，则折射角大于入射角。
【解答】解：当光线从空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角，折射光线靠近法线，入射光线、折射光线分居在法线的两侧，故D正确。
故选：D。
【点评】此题主要考查了光的折射光线的画法，首先要熟练掌握光的折射定律的内容，关键是搞清折射角与入射角的关系。
4．（3分）（2021•天津）“奋斗者”号载人潜水器的壳体使用了我国自主研发的新型高强、高韧钛合金。金属钛是一种晶体，其熔化时温度随时间变化的图象为图中的（ ）
A． B．
C． D．
【分析】要解决此题需要知道固体分晶体和非晶体。
同时要掌握晶体和非晶体的重要区别：晶体熔化过程中，不断吸收热量，温度保持不变。凝固过程中，不断放出热量，温度保持不变；
非晶体熔化过程中，不断吸收热量，温度不断上升。凝固过程中，不断放出热量，温度不断下降。
【解答】解：已知金属钛是一种晶体，
A、整个过程中温度都在不断上升，所以是非晶体的熔化图象，故A不符合题意；
B、整个过程温度有上升的趋势，且有一段时间温度保持不变，所以是晶体的熔化图象，故B符合题意；
C、整个过程温度有下降的趋势，且有一段时间温度保持不变，所以是晶体的凝固图象，故C不符合题意；
D、整个过程中温度都在不断下降，所以是非晶体的凝固图象，故D不符合题意。
故选：B。
【点评】该题考查了晶体与非晶体的熔化和凝固图象，根据图象判断物质是晶体还是非晶体是一项基本技能，要求学生必须掌握的。
5．（3分）（2021•天津）图中展示了我国古代劳动人民的智慧成果，对其所涉及的物理知识表述正确的是（ ）
A．日晷：光的折射 B．司南：摩擦起电
C．紫砂壶：连通器 D．水车：内能的利用
【分析】（1）日晷利用光在同种均匀介质中直线传播形成的影子来进行计时；
（2）司南利用磁极间作用规律来辨别方向；
（3）上部开口、底部相连通的仪器叫连通器；
（4）水车利用的是水的动能。
【解答】解：A、日晷利用光沿直线传播，故A错误；
B、司南利用的是磁体与地磁场间的相互作用，故B错误；
C、紫砂壶是一个连通器，故C正确；
D、水车利用的是水的动能，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查生活中各种事物包含的物理原理，知识覆盖面广，但难度不大。学会要学会用理论来解决实际问题。
6．（3分）（2021•天津）在平直的路面上，一个人沿水平方向用20N的力推一辆重为150N的小车匀速向西运动，则小车所受阻力的大小和方向分别为（ ）
A．20N，向西 B．20N，向东 C．150N，向西 D．150N，向东
【分析】做匀速直线运动的物体受到平衡力的作用，其大小相等、方向相反。
【解答】解：沿水平方向用20N的力推一辆重为150N的小车匀速向西运动，小车受到的推力和摩擦力是一对平衡力，其大小相等、方向相反，所以小车所受阻力的大小和方向分别是20N，向东。
故ACD错误；B正确。
故选：B。
【点评】深入理解平衡力的条件，以及受力情况与运动状态之间的关系，可解答此题。
7．（3分）（2021•天津）利用如图所示实验揭示的原理，可制成（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电磁铁 D．电磁继电器
【分析】由图示装置可知该装置所采用的原理为电磁感应现象，则分析各电器可知采用该原理的设备。
【解答】解：由图可知，当闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这是电磁感应现象，发电机是利用该原理制成的；电动机根据通电导体在磁场中受力运动制造的；电磁继电器的主要部件是电磁铁，利用的是电流的磁效应，故A正确。
故选：A。
【点评】人类利用电磁感应现象制造出了发电机，可通过电磁感应现象理解发电机模型。
8．（3分）（2021•天津）某电能表的表盘如图所示，用电时电能表的铝盘每转过720转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（ ）
A．1.8×106J B．3.6×106J C．5.4×106J D．7.2×106J
【分析】720revs/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转720r，据此求出电能表的转盘转了720转时，用电器消耗的电能。
【解答】解：720revs/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转720r，
电能表的转盘转了720转时，用电器消耗的电能：
W＝kW•h＝1kW•h＝3.6×106J。
故选：B。
【点评】本题考查了消耗电能的计算，明白电能表参数的含义是关键。
9．（3分）（2021•天津）如图是某单位组织党日活动时的合影，根据照片信息可判断出他们所用党旗的规格是（ ）
A．长96cm，宽64cm B．长144cm，宽96cm
C．长192cm，宽128cm D．长288cm，宽192cm
【分析】此题考查对生活中常见物体长度的估测，结合对生活的了解和对长度单位及其进率的认识，找出符合生活实际的答案。
【解答】解：成年人的身高在170cm左右。由图知，党旗的长度略大于身高，宽度略小于身高，所以分别在192cm，宽128cm左右。
故选：C。
【点评】长度的估测，必须熟悉一些常见物体的长度，以此为标准对研究对象作出判断。如：中学生拳头的宽度在10cm左右；中学生伸开手掌，大拇指指尖到中指指尖的距离（一拃）大约15cm；成年人的身高在170cm左右，一步的步幅在75cm左右；一层楼的高度在3m左右，等等。
10．（3分）（2021•天津）如图所示电路，闭合开关后，小灯泡L1和L2均不发光，电流表指针几乎不动，电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，则可能是（ ）
A．L1短路 B．L1断路 C．L2短路 D．L2断路
【分析】首先判断电路连接方式为串联，电压表测L2两端电压；
根据有无电流判断故障类型，结合电压表判断故障对象；
【解答】解：闭合开关后，两灯均不发光，电流表几乎不动，说明故障类型为断路，电压表明显偏转，说明电压表到电源为通路，故故障为L2断路。
故选：D。
【点评】本题考查串联电路故障分析，解题技巧是先根据有无电流判断故障类型，再根据电压表判断故障对象。
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分。每小题给出的四个选项中，均有多个选项符合题意，全部选对的得3分，选对但不全的得1分，不选或选错的得0分）
11．（3分）（2021•天津）在研究凸透镜成像规律时，将焦距为10cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上（如图），在光屏上得到了烛焰清晰的像（图中光屏未画出）。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上所成的是倒立、缩小的实像
B．光屏上所成的是倒立、放大的实像
C．光屏一定位于60～70cm刻度之间
D．光屏一定位于70～90cm刻度之间
【分析】物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距。
【解答】解：此时物距u＝30cm，此时物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，光屏一定位于60～70cm刻度之间，生活中照相机就是依据此原理制成的，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
【点评】本题考查凸透镜成像原理的实验，关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分析即可。
12．（3分）（2021•天津）利用如图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时（ ）
A．机械效率为80% B．机械效率为75%
C．拉力的功率为50W D．拉力的功率为100W
【分析】由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为物体移动距离的2倍，不计摩擦和绳重，绳子自由端的拉力：F＝（G+GL），首先计算动滑轮的重力，进一步计算提升重为150N的物体时绳子自由端的拉力，根据功率公式的变形功率P＝＝＝Fv计算物体移动的速度，进一步计算提升重为150N的物体时拉力的功率，根据做功公式W＝Fs分别表示拉力做的有用功和总功，根据机械效率公式计算滑轮组的机械效率。
【解答】解：由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为物体移动距离的2倍，
不计摩擦和绳重，提升200N的物体时，则绳子自由端的拉力：F＝（G+GL），即125N＝（200N+GL），解得：GL＝50N，
拉力的功率：P＝＝＝Fv，即125W＝125N×v，解得：v＝1m/s，
提升重为150N的物体时，绳子自由端的拉力：F′＝（G′+GL）＝（150N+50N）＝100N，
拉力的功率：P′＝F′v＝100N×1m/s＝100W，
拉力所做的有用功：W′＝G′h＝150N×h，
拉力做的总功：W＝2F′h＝2×100N×h＝200N×h，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%。
故选：BD。
【点评】本题考查了有关滑轮组的特点、功和功率公式以及机械效率公式的应用，明确滑轮组上绳子的有效股数是关键。
13．（3分）（2021•天津）如图所示的电路，电源电压恒为12V，灯泡L1标有“6V 3W”字样。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P位于某一位置时，L1正常发光；将L1换成“4V 2W”的灯泡L2，滑片P位于另一位置时，L2也正常发光。先后两种情况下（ ）
A．L1、L2电阻之比为3：2 B．电流表示数之比为1：1
C．电压表示数之比为4：3 D．变阻器功率之比为3：4
【分析】闭合开关S，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据电功率公式计算灯泡正常发光时通过电路的电流，利用欧姆定律计算灯泡的电阻，根据串联电路电压规律计算滑动变阻器两端的电压，根据电功率公式计算滑动变阻器的电功率，进一步计算两次电路的灯泡的电阻、电流表示数、电压表示数、滑动变阻器的电功率之比。
【解答】解：闭合开关S，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，
L1正常发光时，通过电路的电流：I1＝＝＝0.5A，灯泡的电阻：R1＝＝＝12Ω，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压为：UR1＝U﹣U1＝12V﹣6V＝6V，
滑动变阻器的功率为：PR1＝I1UR1＝0.5A×6V＝3W；
L2正常发光时，通过电路的电流：I2＝＝＝0.5A，灯泡的电阻：R2＝＝＝8Ω，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压为：UR2＝U﹣U2＝12V﹣4V＝8V，
滑动变阻器的功率为：PR2＝I2UR2＝0.5A×8V＝4W；
A、L1、L2电阻之比为12Ω：8Ω＝3：2，故A正确；
B、电流表示数之比为0.5A：0.5A＝1：1，故B正确；
C、电压表示数之比为6V：8V＝3：4，故C错误；
D、变阻器功率之比为3W：4W＝3：4，故D正确。
故选：ABD。
【点评】本题考查串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用，题目难度不大。
三、填空题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
14．（4分）（2021•天津）请将图1和图2所示的测量结果填写在相应的空格处。
①图1电流表的示数是 0.3 A。
②图2物块的质量是 53 g。
【分析】（1）首先判定电流表的量程和分度值，然后读数；
（2）被测物体的质量等于砝码的质量加上游码在标尺上对应的刻度值。
【解答】解：
（1）图1中，电流表使用的接线柱是“﹣”、“0.6”，则电流表选择的量程是0～0.6A，分度值是0.02A；电流表的示数是0.3A；
（2）由图2可知，物块的质量为m＝50g+3g＝53g。
故答案为：（1）0.3；（2）53。
【点评】本题考查了电流表和天平的读数，关键是确定各测量工具的量程和分度值。
15．（4分）（2021•天津）耸立于碧波与云霄之间的“天塔”是津门十景之一。天塔在水中的“倒影”是由于光的 反射 形成的；塔尖周围的“云雾”是水蒸气 液化 （填写物态变化名称）形成的小水滴。
【分析】倒影属于平面镜成像，其原理是光的反射；物质由气态变成液态的过程称为液化。
【解答】解：天塔在水中的“倒影”属于平面镜成像，是由于光的反射形成的；
塔尖周围的“云雾”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴。
故答案为：反射；液化。
【点评】本题考查了光的反射现象、物态变化，属于基础题。
16．（4分）（2021•天津）钢丝钳的钳柄上套有橡胶套：①橡胶套上刻有凹凸不平的花纹，目的是增大手与钳柄之间的 摩擦 ；②橡胶是 绝缘体 （选填“导体”或“绝缘体”），用钢丝钳维修电路时可防止触电。
【分析】（1）增大摩擦力的方法：在接触面粗糙程度一定时，增大压力；在压力一定时，增大接触面的粗糙程度。
（2）容易导电的物体为导体，不容易导电的物体为绝缘体。
【解答】解：橡胶套外表面刻有凹凸不平的花纹，目的是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大手与钳柄之间的摩擦的。
钳柄上套有橡胶套，因为这种橡胶是绝缘体，这样可防止触电。
故答案为：摩擦；绝缘体。
【点评】（1）知道常见的导体和绝缘体，还要结合题中意思，确定钳柄上套有橡胶套到底是为了什么；
（2）橡胶套外表面刻有凹凸不平的花纹，目的是增大摩擦，对学生不会有太大难度。
17．（4分）（2021•天津）篆刻是我国一门古老的艺术形式，篆刻刀的刀口做得很锋利是为了增大 压强 ；“泥人张”彩塑是天津特色民间工艺品，艺人将泥揉捏成形态各异的人物，这表明力可以改变物体的 形状 。
【分析】（1）生活中的刀的刀刃要磨得很薄，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强；
（2）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。
【解答】解：篆刻刀的刀口做得很锋利是通过减小受力面积，从而增大了压强；艺人将泥揉捏成形态各异的人物，这表明力可以改变物体的形状；
故答案为：压强；形状。
【点评】此题考查了增大压强的方法和力的作用效果，都是基础知识，但必须掌握。
18．（4分）（2021•天津）如图1所示是一个盆景自动供水装置，由于 大气压 的作用，瓶中的水不会全部流掉而有部分保留在瓶中；锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上（如图2所示），此做法主要利用了锤头具有 惯性 。
【分析】（1）浸在空气中的物体受到大气压的作用，一个标准大气压可以支持约10m高度的水柱。
（2）一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，叫惯性；惯性的大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。
【解答】解：
（1）一个标准大气压可以支持约10m高的水柱，塑料瓶中的水不会立刻全部流掉，正是因为大气压作用在盆景中的水面，大气压支持着瓶内的水不会流出来。
（2）锤头与锤柄原来都向下运动，锤柄撞在硬物上受到阻力作用，锤柄受到阻力停止运动时，锤头由于具有惯性，继续向下运动，就紧套在锤柄上了。
故答案为：大气压；惯性。
【点评】本题考查学生运用所学知识分析解决实际问题的能力，对学生的要求较高，是中考重点考查的内容。
19．（4分）（2021•天津）电阻R1、R2的U﹣I图象如图1所示，则R1：R2＝ 2：1 。将R1、R2接入电源电压不变的电路中，如图2所示。当只闭合S时，电路消耗的总功率为P1；当S和S1都闭合时，电路消耗的总功率为P2，则P1：P2＝ 2：3 。
【分析】从图1可知，当电压为6V时，通过R1的电流为1A，根据欧姆定律可知R1的阻值，
当电压为6V时，通过R2的电流为2A，根据欧姆定律可知R2的阻值，
据此得出R1：R2；
将R1、R2接入电源电压不变的电路中，设电源电压为U，当只闭合S时，两电阻串联，根据P＝UI＝得出电路消耗的总功率为P1，
当S和S1都闭合时，电路为R1的简单电路，根据P＝UI＝得出电路消耗的总功率为P2，进而得出P1：P2。
【解答】解：从图1可知，当电压为6V时，通过R1的电流为1A，根据欧姆定律可知R1＝＝＝6Ω，
当电压为6V时，通过R2的电流为2A，根据欧姆定律可知R2＝＝＝3Ω，
则R1：R2＝＝2：1；
将R1、R2接入电源电压不变的电路中，设电源电压为U，当只闭合S时，两电阻串联，电路消耗的总功率为P1＝＝＝，
当S和S1都闭合时，电路为R1的简单电路，电路消耗的总功率为P2＝＝，
故P1：P2＝＝＝2：3。
故答案为：2：1；2：3。
【点评】本题考查欧姆定律的应用和电功率的计算，关键是从图中得出有用信息。
四、综合题（本大题共6小题，共37分。解题中要求有必要的分析和说明，计算题还要有公式及数据代入过程，结果要有数值和单位）
20．（7分）（2021•天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失。求：
（1）水吸收的热量；
（2）加热所需要的时间。
【分析】（1）由吸热公式Q吸＝cm△t计算吸收的热量。
（2）根据电热丝正常工作时所需要产生热量，由电热公式计算电流产生这些热量所需要的时间。
【解答】解：（1）使水温由20℃升高到100℃，水需要吸收热量为：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（2）不计热量损失，电热丝所产生热量的全部被水吸收，
由Q放＝Q吸＝W＝Pt得加热所需要的时间为：
t＝＝＝＝336s。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）加热所需要的时间为336s。
【点评】本题是一道电学与热学的综合应用题。与生活相连，使学生觉得学了物理有用，且加强了学生的节能环保的意识，计算时注意单位的统一。
21．（6分）（2021•天津）如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻R1、R2分别为20Ω和30Ω，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A。求：
（1）电源电压；
（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数。
【分析】（1）只闭合开关S1，电路为电阻R1的简单电路，由欧姆定律可得电源电压；
（2）S1、S2均闭合时，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，根据并联电路电压特点结合欧姆定律计算通过电阻R2的电流，根据并联电路电流规律计算电流表的示数。
【解答】解：（1）只闭合开关S1，电路为电阻R1的简单电路，由欧姆定律可得电源电压：U＝IR1＝0.3A×20Ω＝6V；
（2）S1、S2均闭合时，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，
并联电路各并联支路两端电压相等，由欧姆定律可得通过电阻R2的电流：I2＝＝＝0.2A，
并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以电流表的示数：I＝I1+I2＝0.3A+0.2A＝0.5A。
答：（1）电源电压为6V；
（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数为0.5A。
【点评】本题考查并联电路特点、欧姆定律的灵活运用，题目难度不大。
22．（6分）（2021•天津）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟 速度 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 质量 有关。
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越 大 。
【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是： 质量一定时，物体的速度越大，动能越大 。
【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 超载 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
【分析】物体的动能跟物体的速度和质量有关，在实验过程中，通过观察物体被小球撞击的距离来判断小球动能的大小。
【解答】解：“十次车祸九次快”指的是汽车的动能与速度有关，“安全驾驶莫超载”指的是汽车的动能与质量有关；
物块被撞击得越远，说明物块在水平面做的功越多，那么金属球到达水平面时的动能就越大。
分析甲、丙两图可知，此时物体的质量相等，到达水平面的速度不同，甲图小球到达水平面的速度越大，物体被撞击得更远，说明质量一定时，物体的速度越大，动能越大。
分析甲、乙两图可知，此时物体的质量不相等，初始速度相同，甲图小球的质量越大，物体被撞击得更远，可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。
故答案为：
【猜想假设】速度；质量；
【进行实验】大；
【分析论证】质量一定时，物体的速度越大，动能越大；超载。
【点评】此题考查影响物体动能大小的因素，实验过程中应注意控制变量
23．（6分）（2021•天津）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，若使如图1所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调节。
（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如表所示。分析可得杠杆的平衡条件是 F1×l1＝F2×l2 。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
2.0
10.0
3
2.0
15.0
3.0
10.0
（3）为了进一步验证实验结论，又做了如图2所示的实验，在杠杆水平平衡时：
①已知每个钩码的质量均为50g，则此次实验中阻力F2大小为 1 N，阻力臂l2为 10.0 cm；（g取10N/kg）
②请你在图中画出动力F1的力臂。
【分析】（1）杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移；
（2）杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；
（3）①由图可知，阻力即为钩码的重力，根据重力公式G＝mg即可得出，根据图得出阻力臂l2；
②已知支点和动力的方向，过支点作垂直于动力作用线的垂线段，即动力臂。
【解答】解：（1）杠杆左端下沉，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节；
（2）分析表格中的数据知1.0N×15.0cm＝1.5N×10.0cm，1.0N×20.0cm＝2.0N×10.0cm，2.0N×15.0cm＝3.0N×10.0cm，故可得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；
（3）①已知每个钩码的质量均为50g＝0.05kg，由图可知，阻力即为钩码的重力，所以阻力F2大小为：
F2＝G＝mg＝2×0.05kg×10N/kg＝1N；
杠杆在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离即为阻力臂，由图知阻力臂l2为10.0cm；
②过支点O作动力F1作用线的垂线段，即动力臂l1；如图所示：
故答案为：（1）右；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）①1；10.0；②见上图。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件，明确杠杆的平衡条件是关键。知道力臂的定义，并且能根据力臂的定义画出正确的力臂。
24．（6分）（2021•天津）现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有：一段长为l0的电阻丝样品（阻值在2～3Ω之间，两端留有接线头），电压约为12V的电源（电源电压不变），阻值为5Ω的定值电阻R0，一个量程为0～0.6A的电流表，一个量程为0～15V的电压表，开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求：
（1）画出实验电路图（电阻丝用“”表示）；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出电阻丝长度L的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
【分析】影响电阻大小的因素有材料、长度、横截面积，即R＝，要求所需电阻丝长度，同样材料的电阻丝，ρ和S都相同，只需要知道电阻R的值就可求的，根据R＝计算电阻。
【解答】解：（1）实验电路图如图所示：
（2）实验步骤：①按电路图连接实物图；
②闭合开关S1，断开开关S2，读出电压表的示数为U1；
③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；
（3）当开关S1闭合，S2断开时，R0和R（待测电阻丝）串联，此时电压表测量R0两端的电压；
当再闭合开关S2时，电阻R被短路，此时只有R0接入电路，电压表的示数即为电源电压；
根据串联电路电压的特点可得R两端的电压为：U＝U2﹣U1，
因串联电路中电流处处相等，则有：＝，
解得R＝，
由＝可得L＝＝。
故答案为：（1）
（2）①按电路图连接实物图；
②闭合开关S1，读出电压表的示数为U1；
③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；
（3）L＝。
【点评】本题是一道实验设计题，考查影响电阻大小的因素及欧姆定律的应用，属于比较开放的题目，难度较大。
25．（6分）（2021•天津）水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器，容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后（杯子材料质地均匀），竖直放入水中，静止后容器中水的深度为h0，如图1所示；再将杯中的水全部倒入容器内，把空杯子竖直正立放入水中，待杯子自由静止后，杯底与容器底刚好接触，且杯子对容器底的压力为零，容器中水的深度为h0，如图2所示。已知水的密度为ρ0。求：
（1）空杯子的质量；
（2）该杯子材料的密度。
【分析】（1）在图2中物体处于漂浮状态，利用F浮＝G＝mg可计算出物体质量；
（2）上一问已求出水杯质量，本问主要需求得物体体积。观察图1与图2可知，水面增加的液体就是水杯中原来的液体，利用几何关系可求出水杯中原来液体的体积，进而计算出水杯密度。
【解答】解：（1）将杯中的水全部倒入容器后，杯子对容器底部压力为零，此时杯子可视为漂浮状态，
则有F浮＝G＝mg＝G排＝ρ0V排g，即m＝ρ0V排；
观察图像可知，此时V排＝S0×h0＝S0h0；
将V排＝S0h0代入m＝ρ0V排得m＝ρ0S0h0；
（2）由图1知，杯子的体积与杯内水的体积之和等于S0×h0，即V总＝V杯+V水＝S0h0，则V杯＝S0h0﹣V水；
将杯中的水倒入容器中，容器中增加水的体积就是杯中水的体积，即V水＝△V＝（5S0﹣S0）×△h＝4S0×（h0﹣h0）＝S0h0；
将V水＝S0h0代入V杯＝S0h0﹣V水得V杯＝S0h0﹣S0h0＝S0h0；
由密度公式可得杯子的密度ρ＝＝＝2ρ0。
答：（1）空杯子的质量是ρ0S0h0；
（2）该杯子材料的密度是2ρ0。
【点评】本题考查了浮力与密度的计算，需考生熟练运用浮力公式F浮＝G排＝ρ液V排g计算出水杯的体积与质量，进而求得密度，对考生综合能力要求较高。
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日期：2021/9/30 15:00:23；用户：周达；邮箱：sjhzxyh13@xyh.com；学号：37802003
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