![2021年广西贵港市中考物理二检试卷(及答案)01](http://img-preview.51jiaoxi.com/2/6/12744843/0/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
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![2021年广西贵港市中考物理二检试卷(及答案)03](http://img-preview.51jiaoxi.com/2/6/12744843/0/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
2021年广西贵港市中考物理二检试卷(及答案)
展开2021年广西贵港市中考物理二检试卷
一、单项选择题(每小题3分,共30分)每小题只有一个正确的选项,请用2B铅笔将答题卡对应题目的正确答案标号涂黑,如需改动,必须用橡皮擦干净后,再改涂其他答案标号。
1.下列数据最接近实际的是( )
A.人的正常体温约为38℃
B.一名中学生的体重约为50N
C.教室里课桌的高度约为80cm
D.一只节能灯正常工作时通过的电流约为10A
2.节能环保是当今社会的主题。下列能源属于可再生能源的是( )
A.太阳能 B.核能 C.石油 D.煤炭
3.中华民族五千年传统文化源远流长!很多成语涉及物理知识。如图所示,下列成语故事与光的直线传播相关的是( )
A.凿壁偷光 B.海市蜃楼
C.猴子捞月 D.杯弓蛇影
4.为了纪念在物理学中作出杰出贡献的物理学家,人们用他们的名字作为物理量的单位。下列四位物理学家,用于命名电功单位的是( )
A.牛顿 B.焦耳 C.帕斯卡 D.欧姆
5.“注意安全,珍爱生命!”下列做法符合安全用电原则的是( )
A.发现有人触电时,应先切断电源,再把人拉开
B.为了清洁卫生,应用湿布擦拭正在工作的台灯
C.一个多孔插线板同时使用多个大功率用电器
D.在高压输电线附近放风筝
6.水是生命之源,节约用水,从点滴做起。下列关于水的说法中正确的是( )
A.水上方的气压越大,水的沸点越低
B.用水做汽车发动机的冷却剂是利用了水的比热容小的特性
C.水凝固成冰的过程中水的质量变小、密度变小、体积不变
D.冰在熔化过程中和水在沸腾过程中均吸收热量温度保持不变
7.在物理实践活动中,创新实验小组的同学们为市政部门设计了道路井盖移动报警电路。当井盖没有被移动,井盖开关S闭合,警示灯L不亮;当井盖被移动,井盖开关S断开,警示灯L发光,R0为保护电阻。如图所示的电路图符合设计要求的是( )
A. B.
C. D.
8.如图所示,这是我国歼﹣20战斗机。下列说法正确的是( )
A.战斗机燃油燃烧时内能转化为机械能
B.战斗机在匀速转弯时受平衡力作用,所受合力为零
C.战斗机起飞利用了“空气流速大的地方压强小”的原理
D.战斗机降落在跑道后需滑行一段距离是由于受到惯性的作用
9.如图甲所示,在水平台上的盛水容器中,一个质量分布均匀的物体被固定在容器底部的一根细线拉住后浸没在水中静止。如图乙所示,当将细线剪断后,物体漂浮在水面上,且有的体积露出水面。下列说法正确的是( )
A.物体的密度为0.8×103kg/m3
B.甲、乙两图中,物体受到的浮力之比为4:3
C.图甲中水对容器底的压强等于图乙中水对容器底的压强
D.图甲中水对容器底的压力小于图乙中水对容器底的压力
10.如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器R1的滑片P向上移动时,下列说法正确的是( )
A.电压表示数变大,电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电压表示数变大,电流表示数变大
C.电压表示数与电流表示数的积变小.
D.电压表示数与电流表示数的比值不变
二.填空题(每空1分,共20分)
11.(2分)“柳州螺蛳粉”是国家地理标志商标,其酸辣、爽口、色泽艳丽。煮好的螺蛳粉香味扑鼻而来,这说明分子在不停地做 。如图所示,夹螺蛳粉的筷子属于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
12.(2分)小玲同学在环境幽静、鸟语花香的南湖公园散步,“鸟语”等声音都是由于物体的 产生的;小玲是根据声音的 (选填“音调”、“响度”或“音色“)来区分“鸟语”。
13.(2分)足球进校园促进了青少年足球运动的发展,也增强了青少年的体魄!踢足球时脚也会疼,说明力的作用是 的。小明同学在足球比赛时,15s内跑了90m的路程,则他在该过程中运动的平均速度为 m/s。
14.(2分)如图所示,这是我国首台5G氢燃料无人驾驶拖拉机,它依托5G网络通过 (选填“超声波”或“电磁波”)实现远程控制。以行进中的拖拉机为参照物,路旁的树是 (选填“运动”或“静止”)的。
15.(2分)2020年5月16日11时53分,“玉兔二号”月球车结束了寒冷且漫长的月夜休眠,受光照自主唤醒,迎来了第18月昼工作期。如图所示,月球车有六个宽大的车轮,这是为了 压强;车轮表面有凹凸不平的纹路,这是为了 摩擦。
16.(2分)高铁列车给人们的出行带来了便利,如图所示。列车车厢内座椅下方的插座方便了旅客充电的需求,插座间的连接方式是 联;列车采用了“再生电制动”技术,即在制动时,列车由于惯性仍会向前运动一段距离,带动发电机发电,发电机的工作原理是 现象。
17.(2分)如图所示,轻质杠杆OA中点处悬挂一质量为5kg的物体,在A端施加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F= N;保持力F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中,力F将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g取10N/kg)
18.(2分)2020年12月17日,“嫦娥五号”携带着质量是1731g的月球样品着陆地球,实现我国首次月球无人采样返回,如图所示。返回器落入大气层时,与空气剧烈摩擦,使返回器表面温度很高,这是以 的方式改变物体内能。返回器加速下落的过程中,返回器的重力势能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
19.(2分)如图所示,小玲同学用大小为100N的拉力F,使水平地面上重为500N的物体A在10s内匀速直线前进了2m,已知物体A受到地面的摩擦力为150N,忽略绳重和滑轮重。则拉力F做功的功率为 W,滑轮组的机械效率为 。
20.(2分)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电压表的示数与滑动变阻器R2接入电路中阻值的关系如图乙所示。则电源电压为 V;滑动变阻器R2消耗的最大功率为 W。
三、作图与实验探究题(共28分)
21.(2分)请利用光的反射定律,在图中画出与水平面成35°角斜射到水面上的光线的反射光线,并标注反射角的大小。
22.(2分)如图所示,小磁针静止在通电螺线管右侧。标出小磁针的N极并在虚线上用箭头标出磁感线方向。
23.(3分)如图所示,物体A放在B上,在水平拉力F作用下一起向右做加速直线运动,不计空气阻力,画出物体A的受力示意图。
24.(2分)如图所示,被测物体的长度为 cm;停表的读数为 s。
25.(3分)在‘探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)如图甲所示,小亮同学让一束平行光经过凸透镜,调节光屏的位置直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,该凸透镜的焦距为 cm。
(2)小亮点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上,调整烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心在 上。
(3)当点燃的蜡烛、凸透镜和光屏位于如图乙中的位置时,光屏上得到一个清晰的像,该成像原理与日常生活中 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)的成像原理相同。
26.(7分)在物理实践活动中,小明同学测量家中酱油的密度。
(1)将天平放在水平台上,把游码移到 处,发现指针指在分度盘的右侧,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节使横梁平衡。
(2)小明在空烧杯中倒入适量的酱油,测出烧杯和酱油的总质量如图甲所示,其读数为 g;然后将烧杯中的部分酱油倒入量筒中,如图乙所示,其读数为 mL;再用天平测出剩下酱油和烧杯的总质量为29g。
(3)所测酱油的密度为 kg/m3。
(4)将酱油倒入量筒时,量筒壁和烧杯壁上都可能沾上一些酱油,若只是量筒壁沾上酱油,会导致测得的酱油密度 ;若只是烧杯壁沾上酱油,会导致测得的酱油密度 。(均选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)
27.(9分)小明设计了如图甲所示的电路“测量小灯泡额定功率”,被测小灯泡的额定电压为2.5V(正常发光时灯丝的电阻约为10Ω),电源电压恒为6V。
(1)请你按图甲所示的电路,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整。
(2)连接电路时,开关应 。
(3)连好电路后,应将滑动变阻器的滑片P移至 (选填“A”或“B“)端,然后再闭合开关,此时小明观察到小灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,移动滑动变阻器的滑片P,电流表示数有变化,电压表无变化,则电路故障的原因可能是 (选填序号)。
A.小灯泡短路
B.电流表断路
C.小灯泡断路
D.电压表的正、负接线柱接反,
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,同时观察电压表示数的变化,直至小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(5)完成实验后,爱动脑筋的小明又设计了一种用已知阻值为R0的定值电阻代替电流表测量小灯泡的额定功率的方案,设计了如图丁所示的电路,请将下列实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S和S2,断开开关S2,移动滑动变阻器滑片P,使电压表的示数为U额;
②保持滑动变阻器的滑片P不动,闭合开关S和S2,断开开关S1,读出电压表的示数U1;
③小灯泡额定功率的表达式:P额 。(用U额、U1、R0表示)
(6)小明选用阻值为10Ω、20Ω、和30Ω的定值电阻更换小灯泡,探究电流与电阻的关系,分别把三个定值电阻单独接入如图甲所示的电路进行了三次实验,实验数据如下表所示。分析实验数据可得出:
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
10
20
30
电流I/A
0.24
0.12
0.08
①在电压一定时, ;
②实验中滑动变阻器的最大阻值不能小于 Ω。
四、解答题(共22分)解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤。答案必须写出数值和单位,只写出最后答案的不能给分。
28.(5分)小明家新安装了一台太阳能热水器,如图所示。物理实践活动中,他从说明书中得知太阳能热水器水箱的容量为100L,水箱注满自来水后,观察到温度指示表显示为25℃,经过几个小时的照射后,温度指示表显示为85℃。[1L=10﹣3m3,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃),q天然气=4.0×107J/m3]
(1)求水箱中水吸收的热量;
(2)若水箱中的水吸收的热量全部由燃烧天然气来提供,求需要完全燃烧天然气的体积。(假设天然气完全燃烧放出的热量完全被水吸收)
29.(8分)如图所示,这是小明同学设计的台灯电路图,电源电压高于灯L的额定电压且恒定不变,灯L上标有“12V 18W”的字样,当开关S闭合,开关S1拨至“1”位置时,灯L正常发光,定值电阻R0在1min内产生的热量为540J;当开关S闭合,开关S1拨至“2”位置,滑动变阻器R的滑片P分别滑至中点和最大值时,灯L的实际电功率之比为9:4,不考虑灯丝电阻受温度的影响。求:
(1)灯L的电阻和电源电压;
(2)滑动变阻器R的最大阻值;
(3)灯L能调节到的最小功率。
30.(9分)有一体积、质量忽略不计的弹簧,其原长为10cm,把弹簧下端固定在容器底部,上端固定在边长为10cm的正方体木块上,向容器中加水,直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,此时水深为24cm。弹簧受到拉力作用时,弹簧伸长的长度△L与所受拉力F的关系如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)木块受到水的浮力;
(2)木块的密度;
(3)打开出水孔,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,关闭出水孔,此时水对容器底部压强。
2021年广西贵港市中考物理二检试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题(每小题3分,共30分)每小题只有一个正确的选项,请用2B铅笔将答题卡对应题目的正确答案标号涂黑,如需改动,必须用橡皮擦干净后,再改涂其他答案标号。
1.(3分)下列数据最接近实际的是( )
A.人的正常体温约为38℃
B.一名中学生的体重约为50N
C.教室里课桌的高度约为80cm
D.一只节能灯正常工作时通过的电流约为10A
【分析】首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
【解答】解:A、人的正常体温约为37℃,故A错误。
B、中学生的体重约为500N,故B错误。
C、教室里课桌的高度约为80cm,符合实际,故C正确。
D、一只节能灯正常工作时通过的电流约为0.1A,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查对生活中常见物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,找出符合实际的选项即可。
2.(3分)节能环保是当今社会的主题。下列能源属于可再生能源的是( )
A.太阳能 B.核能 C.石油 D.煤炭
【分析】(1)可再生能源的概念:像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到,把它们称为可再生能源。
(2)不可再生能源的概念:化石能源、核能等能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,这类能源称为不可再生能源。
【解答】答:煤炭、石油、核能、太阳能等能源中,太阳能可以在自然界源源不断地得到,属于可再生能源,煤炭、石油、核能不能在短期内从自然界得到补充,属于不可再生能源。
故BCD错误,A正确。
故选:A。
【点评】理解可再生能源和不可再生能源的概念,可解答此题。
3.(3分)中华民族五千年传统文化源远流长!很多成语涉及物理知识。如图所示,下列成语故事与光的直线传播相关的是( )
A.凿壁偷光 B.海市蜃楼
C.猴子捞月 D.杯弓蛇影
【分析】光在自然界中存在三种光现象:
(1)光在同种均匀物质中沿直线传播,在日常生活中,激光准直、小孔成像和影子的形成等都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的;
(2)当光照射到物体界面上时,有一部分光被反射回来,例如:平面镜成像、水中倒影等;
(3)当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会偏折,发生折射现象,如:看水里的鱼比实际位置浅等。
【解答】解:A、凿壁偷光是由于光的直线传播形成的,故A符合题意;
B、海市蜃楼是由于光的折射造成的,故B不符合题意;
C、猴子捞月属于平面镜成像,是利用光的反射,故C不符合题意;
D、杯弓蛇影属于平面镜成像,是利用光的反射,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】本题列举了四个常见的成语,综合了光学知识,需要学生在平时学习和生活中多对相关的光现象进行思考。
4.(3分)为了纪念在物理学中作出杰出贡献的物理学家,人们用他们的名字作为物理量的单位。下列四位物理学家,用于命名电功单位的是( )
A.牛顿 B.焦耳 C.帕斯卡 D.欧姆
【分析】根据对物理量及其单位的掌握作答。
【解答】解:在物理学中,
A、牛顿是力的基本单位。故A不符合题意;
B、焦耳是功和各种能量的基本单位,所以也是电功的单位。故B符合题意;
C、帕斯卡是压强的基本单位。故C不符合题意;
D、欧姆是电阻的基本单位。故D不符合题意。
故选:B。
【点评】物理学中各个物理量都有自己的符号和国际单位,不要将各符号和各单位相互混淆。
5.(3分)“注意安全,珍爱生命!”下列做法符合安全用电原则的是( )
A.发现有人触电时,应先切断电源,再把人拉开
B.为了清洁卫生,应用湿布擦拭正在工作的台灯
C.一个多孔插线板同时使用多个大功率用电器
D.在高压输电线附近放风筝
【分析】(1)发现有人触电或电引起的火灾,首先切断电源,再实行救援措施;
(2)生活用水是导体,不能用湿布擦拭正在工作的台灯;
(3)多个大功率用电器不能同时使用;
(4)安全用电的基本原则是不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
【解答】解:A、发现有人触电时,若直接用手将触电者拉开,由于人体也是导体,所以会造成救人者也触电,应先切断电源,然后进行抢救,故A正确;
B、生活用水是电的导体,用湿抹布擦擦正亮着的台灯灯泡时,可能会因湿抹布导电而发生触电事故,故B错误;
C、一个多孔插线板若同时使用多个大功率用电器,会造成总电流过大,易引发火灾,故C错误;
D、在高压线下放风筝,靠近了高压带电体,易发生触电,故D错误。
故选:A。
【点评】此题考查了安全用电常识,属于基本技能的考查,难度不大。
6.(3分)水是生命之源,节约用水,从点滴做起。下列关于水的说法中正确的是( )
A.水上方的气压越大,水的沸点越低
B.用水做汽车发动机的冷却剂是利用了水的比热容小的特性
C.水凝固成冰的过程中水的质量变小、密度变小、体积不变
D.冰在熔化过程中和水在沸腾过程中均吸收热量温度保持不变
【分析】(1)气压越大,水的沸点越高;
(2)水的比热容较大,常用来做冷却剂;
(3)质量是物质的一种基本属性,与物质的状态无关;
(4)冰的熔化过程和水的沸腾过程都需要不断吸热,但是温度保持不变。
【解答】解:A、气压越大,水的沸点越高,故A错误;
B、用水做汽车发动机的冷却剂是利用了水的比热容大的特性,故B错误;
C、水凝固成冰的过程中水的质量不变,体积变大,密度变小,故C错误;
D、冰的熔化过程和水的沸腾过程都需要不断吸热,但是温度保持不变,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了水的沸点与气压的关系、水的比热容大的应用等,是一道综合题,但难度不大。
7.(3分)在物理实践活动中,创新实验小组的同学们为市政部门设计了道路井盖移动报警电路。当井盖没有被移动,井盖开关S闭合,警示灯L不亮;当井盖被移动,井盖开关S断开,警示灯L发光,R0为保护电阻。如图所示的电路图符合设计要求的是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据题意可知,正常情况下,井盖开关S闭合,灯泡不亮;当井盖被移动,井盖开关S断开时,灯泡发光,据此选择符合题意的电路图。
【解答】解:由图知,
A、闭合开关,灯泡发光;断开开关,灯泡不发光,故A不符合题意;
B、闭合开关,灯泡被短路而不能发光;断开开关,灯泡和定值电阻串联,灯泡能够发光,故B符合题意;
C、无论开关是否闭合,灯泡都能发光,故C不符合题意;
D、闭合开关,灯泡发光;断开开关,灯泡不发光,故D不符合题意。
故选:B。
【点评】本题考查了电路图的设计,关键是能根据题中所给信息设计出合理的电路图,这是本题的重点也是难点,最容易出错的地方是开关断开时灯泡发光,和我们平时接触到的“开关闭合,灯泡发光”正好相反。
8.(3分)如图所示,这是我国歼﹣20战斗机。下列说法正确的是( )
A.战斗机燃油燃烧时内能转化为机械能
B.战斗机在匀速转弯时受平衡力作用,所受合力为零
C.战斗机起飞利用了“空气流速大的地方压强小”的原理
D.战斗机降落在跑道后需滑行一段距离是由于受到惯性的作用
【分析】(1)判断能量的转化时,即看清该过程中消耗了那种形式的能量,进而产生了那种形式的能量即可。
(2)受平衡力作用时的运动状态不改变,物体在非平衡力的作用下改变运动状态。
(3)流体流速越大的位置,压强越小。
(4)惯性是指物体能够保持原来运动状态不变的性质,任何物体都具有惯性,惯性不是力。
【解答】解:A、燃油燃烧时,消耗了燃料本身的化学能,产生了内能,故是将化学能转化为内能的过程,故A错误;
B、飞机匀速转弯时方向改变,处于非平衡状态,因此受到非平衡力的作用,故B错误;
C、飞机的机翼上方突起,下方平直。这样的结果决定了当飞机启动后,机翼上方空气流速快,空气压强小,空气压力方向向下;机翼下方空气流速慢,空气压强大,空气压力方向向上。两个压力形成一个向上的合力,当合力达到一定程度后,飞机就可以腾空而起,所以飞机升空利用了“空气流速大的地方压强小”的原理,故C正确;
D、飞机关闭发动机降落在跑道上后仍能滑行一段距离,是因为飞机具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性作用,故D错误。
故选:C。
【点评】本题综合考查流体压强与流速关系、平衡力的辨别、以及能量的转化、惯性等,涉及的内容较多,但都属于基础知识掌握范围。
9.(3分)如图甲所示,在水平台上的盛水容器中,一个质量分布均匀的物体被固定在容器底部的一根细线拉住后浸没在水中静止。如图乙所示,当将细线剪断后,物体漂浮在水面上,且有的体积露出水面。下列说法正确的是( )
A.物体的密度为0.8×103kg/m3
B.甲、乙两图中,物体受到的浮力之比为4:3
C.图甲中水对容器底的压强等于图乙中水对容器底的压强
D.图甲中水对容器底的压力小于图乙中水对容器底的压力
【分析】由物体的浮沉条件,如图乙物体漂浮时,物体受到的浮力等于物体的重力,即F浮=G物,则ρ水gV排=ρ物gV物计算物体的密度;由阿基米德原来计算甲乙两图物体受到的浮力之比;甲图排开液体的体积大,则水深度较大,根据p=ρgh判断水对容器底的压强,根据F=pS判断水对容器底的压力大小。
【解答】解:
A、由乙图可知,物体处于漂浮状态,则F浮=G物,即ρ水gV排=ρ物gV物,因V排=V物,则ρ物=ρ水=0.75×103kg/m3,故A错误;
B、甲图物体全部浸没,物体受到的浮力F甲浮=ρ水gV物,乙图可知物体漂浮,且V排=V物,物体受到的浮力F乙浮=ρ水gV物,因此F甲浮:F乙浮=4:3,故B正确;
C、由甲乙图可知,甲图物体全部浸没,排开水的体积大,容器中水深度大,根据p=ρgh可知,甲图容器底部受到水的压强大,故C错误;
D、由于容器的底面积相同,甲容器底部受到的压强大,由公式F=ps可知,甲容器底部受到水的压力大,故D错误。
故选:B。
【点评】此题是阿基米德原理原理的应用和液体对容器底的压强压力大小的比较,是一道好题。
10.(3分)如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器R1的滑片P向上移动时,下列说法正确的是( )
A.电压表示数变大,电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电压表示数变大,电流表示数变大
C.电压表示数与电流表示数的积变小.
D.电压表示数与电流表示数的比值不变
【分析】由电路图可知,R1、R2串联,电压表V1测量电源的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
根据电源电压判定电压表V1示数的变化;根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,利用欧姆定律可知电路中电流的变化和R2两端的电压变化,然后分析各个选项。
【解答】解:由电路图可知,R1、R2串联,电压表V1测量电源的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
AB、由于电源电压不变,移动滑片时,电压表V1示数保持不变;当滑动变阻器R1的滑片P向上移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大;根据U=IR可知,R2两端的电压变大,即电压表V2示数变大,故AB错误;
C、电压表V1示数保持不变,电流表A示数变大,其乘积变大,故C错误;
D、电压表V2示数与电流表A示数的比值为R2的阻值,保持不变,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了电路的动态分析,涉及到串联电路的特点和欧姆定律的应用,难度不大。
二.填空题(每空1分,共20分)
11.(2分)“柳州螺蛳粉”是国家地理标志商标,其酸辣、爽口、色泽艳丽。煮好的螺蛳粉香味扑鼻而来,这说明分子在不停地做 无规则运动 。如图所示,夹螺蛳粉的筷子属于 费力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
【分析】(1)一切物质的分子都在不停地做无规则运动;
(2)筷子的动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
【解答】解:(1)闻到鸡肉的浓香味是因为鸡肉含有香味的分子在不断的运动,扩散到空气中,进入鼻腔引起嗅觉,这说明了分子在不停地做无规则运动;
(2)根据杠杆分类的标准和特点,以及生活经验可知:在使用筷子的时候,动力臂小于阻力臂,所以筷子是费力杠杆。
故答案为:无规则运动;费力。
【点评】本题考查分子运动以及简单机械的有关知识,是一道基础题。
12.(2分)小玲同学在环境幽静、鸟语花香的南湖公园散步,“鸟语”等声音都是由于物体的 振动 产生的;小玲是根据声音的 音色 (选填“音调”、“响度”或“音色“)来区分“鸟语”。
【分析】(1)声音都是由物体振动产生的;
(2)通过音色能辨别发声体。
【解答】解:(1)声音都是由物体振动产生的;
(2)不同发声体发出声音的音色不同,小玲根据不同的鸟发生不同的音色来判断鸟语的。
故答案为:振动;音色。
【点评】本题考查了声音的产生和声音的特性,体现了生活处处皆物理。
13.(2分)足球进校园促进了青少年足球运动的发展,也增强了青少年的体魄!踢足球时脚也会疼,说明力的作用是 相互的 的。小明同学在足球比赛时,15s内跑了90m的路程,则他在该过程中运动的平均速度为 6 m/s。
【分析】力的作用是相互的,一个物体对另一个物体施加力的同时,也受到另一个物体力的作用;
知道路程和时间,根据速度公式计算小明运动的平均速度。
【解答】解:力的作用是相互的,一个物体对另一个物体施加力的同时,也受到另一个物体力的作,用脚踢足球,脚对足球施加力的同时,足球也对脚产生力的作用,所以脚会感到疼;
小明同学在足球比赛时,15s内跑了90m的路程,则他在该过程中运动的平均速度为:v===6m/s。
故答案为:相互的;6。
【点评】】此题主要考查学生对力的作用的相互性的理解和速度公式的灵活运用。
14.(2分)如图所示,这是我国首台5G氢燃料无人驾驶拖拉机,它依托5G网络通过 电磁波 (选填“超声波”或“电磁波”)实现远程控制。以行进中的拖拉机为参照物,路旁的树是 运动 (选填“运动”或“静止”)的。
【分析】(1)5G无线网络是通过电磁波传递信息的;
(2)在研究物体运动时,要选择参照标准,即参照物,物体的位置相对于参照物发生变化,则运动,不发生变化,则静止。
【解答】解:5G无线网络是通过电磁波传递信息的;
以行进中的拖拉机为参照物,路旁的树是相对于拖拉机位置不断发生变化,所以路旁的树是运动的。
故答案为:电磁波;运动。
【点评】本题考查信息传递,热值以及运动和静止的相对性,难度不大。
15.(2分)2020年5月16日11时53分,“玉兔二号”月球车结束了寒冷且漫长的月夜休眠,受光照自主唤醒,迎来了第18月昼工作期。如图所示,月球车有六个宽大的车轮,这是为了 减小 压强;车轮表面有凹凸不平的纹路,这是为了 增大 摩擦。
【分析】①减小压强的方法:压力一定时,受力面积越大,压强越小。受力面积一定时,压力越小,压强越小。
②摩擦力大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙摩擦力越大。
【解答】解:月球车有六个宽大的车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
车轮表面有凹凸不平的纹路,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
故答案为:减小;增大。
【点评】对于此类结合现代科技考查物理知识的题目,是现在中考的热点,解决此类问题时要紧扣物理考点,认真分析作答。
16.(2分)高铁列车给人们的出行带来了便利,如图所示。列车车厢内座椅下方的插座方便了旅客充电的需求,插座间的连接方式是 并 联;列车采用了“再生电制动”技术,即在制动时,列车由于惯性仍会向前运动一段距离,带动发电机发电,发电机的工作原理是 电磁感应 现象。
【分析】串联的各电路元件相互影响,不能独立工作,并联的各电路元件互不影响,能独立工作。行驶的列车具有很大的机械能,可以带动发电机发电。
【解答】解:插座是连接用电器的,车厢内的各用电器是并联的,故插座也是并联的,工作时互不影响;
列车行驶带动发电机发电,将机械能转化为电能,发电机的工作原理是电磁感应现象。
故答案为:并;电磁感应。
【点评】本题利用生活中某一实例,考查了物理知识的应用,揭示了物理来源于生活又应用于生活的物理意识,是中考题的常见题型。
17.(2分)如图所示,轻质杠杆OA中点处悬挂一质量为5kg的物体,在A端施加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F= 25 N;保持力F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中,力F将 不变 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【分析】(1)在A位置如图,OA、OC为动力F和阻力G的力臂,知道C是OA的中点,也就知道两力臂的大小关系,知道阻力G的大小,利用杠杆的平衡条件求动力F的大小;
(2)在B位置,画出动力和阻力的作用线,找出动力臂和阻力臂,利用三角形的相似关系,确定动力臂和阻力臂的大小关系,再利用杠杆平衡条件分析拉力F的大小变化情况。
【解答】解:物体的重力为:G=mg=5kg×10N/kg=50N;
根据杠杆的平衡条件:G×=F×L;
则F===25N;
当杠杆到达B位置时,力臂如图所示:
由图知,阻力臂减小了,根据杠杆的平衡条件:
G×L'G=F′×L'F;
根据图中相似三角形的性质可知,=;
则F′=×G=G,所以拉力F不变。
故答案为:25;不变。
【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的了解和掌握,能画出杠杆在B位置的力臂并借助三角形相似确定其关系是本题的关键。
18.(2分)2020年12月17日,“嫦娥五号”携带着质量是1731g的月球样品着陆地球,实现我国首次月球无人采样返回,如图所示。返回器落入大气层时,与空气剧烈摩擦,使返回器表面温度很高,这是以 做功 的方式改变物体内能。返回器加速下落的过程中,返回器的重力势能 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【分析】(1)改变物体内能的方式有两种:做功和热传递,热传递过程是能量的转移过程,而做功过程是能量的转化过程。
(2)重力势能影响因素:质量、高度;质量越大,被举的越高,重力势能越大,机械能为动能和势能的和。
【解答】解:
(1)嫦娥五号返回器返回时,返回器进入大气层后与大气剧烈摩擦温度升高,内能增加,机械能转化为内能,这是通过做功的方式改变物体内能。
(2)返回器加速下落的过程中,高度减小、质量不变,所以重力势能减小。
故答案为:做功;减小。
【点评】本题考查了改变物体内能的方法(做功属于能量的转化、热传递属于能量的转移,二者在改变内能效果上相同)、影响重力势能的因素,属于基础题目。
19.(2分)如图所示,小玲同学用大小为100N的拉力F,使水平地面上重为500N的物体A在10s内匀速直线前进了2m,已知物体A受到地面的摩擦力为150N,忽略绳重和滑轮重。则拉力F做功的功率为 40 W,滑轮组的机械效率为 75% 。
【分析】(1)根据图示滑轮组可知绳子的有效股数,利用s绳=ns物求出绳子自由端移动的距离,利用W=Fs求出拉力F做的功,利用P=求出拉力F做功的功率;
(2)水平拉动滑轮组时,克服物体A受到地面的摩擦力所做的功为有用功,根据W=fs求出其大小,利用η=×100%求出滑轮组的机械效率。
【解答】解:(1)由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=2,
则绳子自由端移动的距离:s绳=ns物=2×2m=4m,
拉力F做的功:W总=Fs绳=100N×4m=400J,
则拉力F做功的功率:P===40W;
(2)拉力做的有用功:W有=fs物=150N×2m=300J,
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=75%。
故答案为:40;75%。
【点评】本题考查了滑轮组的特点和做功公式、功率公式以及滑轮组机械效率公式的应用,明确有用功和总功的含义是关键。
20.(2分)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电压表的示数与滑动变阻器R2接入电路中阻值的关系如图乙所示。则电源电压为 24 V;滑动变阻器R2消耗的最大功率为 14.4 W。
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压:
(1)根据图乙分别读出R2=10Ω和R2=20Ω时电压表的示数,根据串联电路的电流特点和欧姆定律分别表示出电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律结合电源的电压不变得出等式即可求出R1的阻值,进一步求出电源的电压;
(2)滑动变阻器接入电路中的电阻为R时,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,利用P=UI=I2R表示出滑动变阻器的电功率,根据表达式得出滑动变阻器R2消耗的电功率最大时接入电路中的电阻,进一步求出其最大值。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压:
(1)由图乙可知,当R2=10Ω时电压表的示数U1=12V,当R2′=20Ω时电压表的示数U1′=8V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流分别为:
I==,I′==,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源电压保持不变,
所以,电源的电压:
U=I(R1+R2)=I′(R1+R2′),即(R1+10Ω)=(R1+20Ω),
解得:R1=10Ω,
电源的电压:
U=I(R1+R2)=(10Ω+10Ω)=24V;
(2)滑动变阻器接入电路中的电阻为R时,电路中的电流:
I″=,
滑动变阻器的电功率:
P2=(I″)2R=()2R====,
当R=R1=10Ω时,滑动变阻器R2消耗的电功率最大,则P2大===14.4W。
故答案为:24;14.4。
【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,从图像中获取有用的信息是关键,难点是滑动变阻器消耗电功率最大时接入电路中电阻的判断。
三、作图与实验探究题(共28分)
21.(2分)请利用光的反射定律,在图中画出与水平面成35°角斜射到水面上的光线的反射光线,并标注反射角的大小。
【分析】入射角是入射光线与法线的夹角;反射角是反射光线与法线的夹角。根据入射光线与镜面的夹角可以确定入射角的大小;
根据光的反射规律可知,反射光线和入射光线分别位于法线两侧,反射角等于入射角,由此确定反射角的大小,并画出反射光线。
【解答】解:过入射点垂直水面作出法线,入射光线与水面的夹角为35°,则入射角为90°﹣35°=55°,因为反射角等于入射角,所以反射角是55°,由此在法线右侧的空气中作出反射光线,如图所示:
【点评】本题考查根据反射定律作图,要正确理解反射角和入射角概念,明确两角的大小关系是作图的关键。
22.(2分)如图所示,小磁针静止在通电螺线管右侧。标出小磁针的N极并在虚线上用箭头标出磁感线方向。
【分析】根据安培定则确定螺线管的NS极;然后利用磁极间的作用规律确定小磁针的N、S极;在磁体的周围,磁感线从N极流出回到S极。
【解答】解:
闭合开关后,由图可知电流从螺线管的上侧流入、下侧流出;右手握住螺线管,四指指向电流的方向,大拇指指向螺线管的下端为N极、上端为S极;
当小磁针静止时,根据磁极间的作用规律可知,相互靠近的一定是异名磁极,则小磁针的上端为N极、下端为S极;
在磁体周围,磁感线从磁体的N极出发回到S极,所以图中磁感线的方向是指向上的。如图所示:
【点评】对于一个通电螺线管,只要知道电流的方向、线圈的绕法、螺线管的N、S极这三个因素中的任意两个,我们就可以据安培定则判断出另一个。
23.(3分)如图所示,物体A放在B上,在水平拉力F作用下一起向右做加速直线运动,不计空气阻力,画出物体A的受力示意图。
【分析】画力的示意图,首先要对物体进行受力分析,看物体受几个力,要先分析力的大小、方向和作用点,再按照画图的要求画出各个力。
【解答】解:物块A和B以相同的速度一起沿水平方向向右做加速直线运动,A的运动状态发生了改变,则AB彼此之间有相对运动趋势,故A受向右的摩擦力的作用;A竖直方向上受重力和支持力的作用,并且这两个力是平衡力,大小相等,重力的方向竖直向下,支持力的方向竖直向上。如图所示:
。
【点评】此题考查力的示意图的画法,力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点,是平衡力的长度要相等。
24.(2分)如图所示,被测物体的长度为 3.40 cm;停表的读数为 277.5 s。
【分析】(1)使用刻度尺测量物体长度时,要观察是否从0刻度线量起,起始端没从0开始,要以某一刻度当作“0”刻度,读出末端刻度值,减去前面的刻度即为物体长度,注意刻度尺要估读到分度值的下一位;
(2)停表的中间的表盘代表分钟,周围的大表盘代表秒,停表读数是两个表盘的示数之和。
【解答】解:由图知:
(1)刻度尺上1cm之间有10个小格,所以一个小格代表的长度是0.1cm=1mm,即此刻度尺的分度值为0.1cm=1mm;物体左侧与1.00cm对齐,右侧在4.40cm上,所以物体的长度为L=4.40cm﹣1.00cm=3.40cm;
(2)在停表的中间表盘上,1min中间有两个小格,所以一个小格代表0.5min,指针在“4”和“5”之间,中间左右,所以分针指示的时间为4min=240s;
在停表的大表盘上,1s之间有10个小格,所以一个小格代表0.1s,指针在37.5s处,所以秒针指示的时间为37.5s,即停表的读数为240s+37.5s=277.5s。
故答案为:3.40;277.5。
【点评】物理中有很多的测量工具,刻度尺、秒表、电流表、电压表、天平、量筒、弹簧测力计、体温计等,任何一种工具,一定要注意零刻度,每一个大格和每一个小格各代表多少。读数时视线要与刻度面垂直。
25.(3分)在‘探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)如图甲所示,小亮同学让一束平行光经过凸透镜,调节光屏的位置直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,该凸透镜的焦距为 10 cm。
(2)小亮点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上,调整烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心在 同一高度 上。
(3)当点燃的蜡烛、凸透镜和光屏位于如图乙中的位置时,光屏上得到一个清晰的像,该成像原理与日常生活中 照相机 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)的成像原理相同。
【分析】(1)掌握焦距的概念,从焦点到凸透镜的距离;
(2)为使像能成在光屏的中央,应使凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度处;
(3)当物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像,应用为照相机。
【解答】解;(1)该刻度尺的分度值是1cm,故由焦距的概念知,f=40cm﹣30cm=10cm;
(2)实验过程中,调整凸透镜和光屏的高度,使蜡烛、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度,目的是使烛焰的像成在光屏的中央;
(3)将蜡烛放在20cm刻度处时,此时的物距为30cm,大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,应用为照相机。
故答案为:(1)10;(2)同一高度;(4)照相机。
【点评】此题是探究凸透镜成像的实验,考查了凸透镜焦距的测量、实验中应注意的问题、凸透镜成像的规律,主要考查了对实验中一些细节问题的理解.
26.(7分)在物理实践活动中,小明同学测量家中酱油的密度。
(1)将天平放在水平台上,把游码移到 标尺左端的零刻度线 处,发现指针指在分度盘的右侧,应将平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)调节使横梁平衡。
(2)小明在空烧杯中倒入适量的酱油,测出烧杯和酱油的总质量如图甲所示,其读数为 62 g;然后将烧杯中的部分酱油倒入量筒中,如图乙所示,其读数为 30 mL;再用天平测出剩下酱油和烧杯的总质量为29g。
(3)所测酱油的密度为 1.1×103 kg/m3。
(4)将酱油倒入量筒时,量筒壁和烧杯壁上都可能沾上一些酱油,若只是量筒壁沾上酱油,会导致测得的酱油密度 偏大 ;若只是烧杯壁沾上酱油,会导致测得的酱油密度 不受影响 。(均选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)
【分析】(1)天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度线处,平衡螺母向上翘的一端调节。
(2)烧杯和酱油的质量等于砝码质量和游码对应刻度之和。倒入量筒中酱油的体积等于酱油对应的刻度值。求出倒入量筒中酱油的质量。
(3)知道倒入量筒中酱油的质量和体积,根据密度公式求出酱油的密度。
(4)酱油沾在量筒壁上导致酱油的体积测量值偏小,密度测量值偏大;酱油沾在烧杯壁上,不影响倒入量筒中酱油质量和体积的测量,密度测量值不受影响。
【解答】解:(1)将天平放在水平台上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,发现指针指在分度盘的右侧,说明天平的左端上翘,平衡螺母向上翘的左端调节使横梁平衡。
(2)烧杯和酱油的总质量:m总=50g+10g+2g=62g,
倒入量筒中酱油的质量:m=m总﹣m'=62g﹣29g=33g。
倒入量筒中酱油的体积:V=30mL=30cm3。
(3)酱油的密度:ρ===1.1g/cm3=1.1×103kg/m3。
(4)酱油沾在量筒壁上导致酱油的体积测量值偏小,密度测量值偏大;酱油沾在烧杯壁上,不影响倒入量筒中酱油质量和体积的测量,密度测量值不受影响。
故答案为:(1)标尺左端的零刻度线;左;(2)62;30;(3)1.1×103;(4)偏大;不受影响。
【点评】本题考查了利用天平和量筒测量酱油的密度,是典型的液体密度测量的实验题,并且对实验过程中出现的问题进行评估。
27.(9分)小明设计了如图甲所示的电路“测量小灯泡额定功率”,被测小灯泡的额定电压为2.5V(正常发光时灯丝的电阻约为10Ω),电源电压恒为6V。
(1)请你按图甲所示的电路,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整。
(2)连接电路时,开关应 断开 。
(3)连好电路后,应将滑动变阻器的滑片P移至 (选填“A”或“B“)端,然后再闭合开关,此时小明观察到小灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,移动滑动变阻器的滑片P,电流表示数有变化,电压表无变化,则电路故障的原因可能是 A (选填序号)。
A.小灯泡短路
B.电流表断路
C.小灯泡断路
D.电压表的正、负接线柱接反,
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,同时观察电压表示数的变化,直至小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 0.85 W。
(5)完成实验后,爱动脑筋的小明又设计了一种用已知阻值为R0的定值电阻代替电流表测量小灯泡的额定功率的方案,设计了如图丁所示的电路,请将下列实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S和S2,断开开关S2,移动滑动变阻器滑片P,使电压表的示数为U额;
②保持滑动变阻器的滑片P不动,闭合开关S和S2,断开开关S1,读出电压表的示数U1;
③小灯泡额定功率的表达式:P额 U额• 。(用U额、U1、R0表示)
(6)小明选用阻值为10Ω、20Ω、和30Ω的定值电阻更换小灯泡,探究电流与电阻的关系,分别把三个定值电阻单独接入如图甲所示的电路进行了三次实验,实验数据如下表所示。分析实验数据可得出:
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
10
20
30
电流I/A
0.24
0.12
0.08
①在电压一定时, 导体中的电流和导体的电阻成反比 ;
②实验中滑动变阻器的最大阻值不能小于 45 Ω。
【分析】(1)根据欧姆定律算出小灯泡的电流,从而确定出电流表的量程,电流表与灯泡串联,根据小灯泡的规格确定电压表的量程,电压表与灯泡并联;
(2)连接电路时,开关应该断开;
(3)闭合开关前,滑到变阻器连入电路中的电阻最大;电流表有示数,说明电路为通路;移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数,说明变阻器没有问题;发现灯泡不发光,电压表示数为0,说明可能小灯泡短路了;
(4)根据图丙读出电流表的示数,由公式P=UI计算出灯泡的额定功率;
(5)测灯泡功率需要测出灯泡额定电压对应的额定电流,首先使灯的电压为额定电压灯正常发光,再根据串联电路电流的规律和欧姆定律,通过开关的转换计算出R的电流,从而得到灯泡电流,根据P=UI写出额定功率的表达式;
(6)由表中数据可知求出电流与电阻之积分析。
【解答】解:(1)根据欧姆定律知:I===0.25A<0.6A,所以电流表选用小量程与灯泡串联;
因为小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表选用0﹣3V的量程与灯泡并联,如下图所示:
;
(2)为保护电路,连接电路时,开关应断开;
(3)为保护电路,闭合开关前,滑到变阻器连入电路中的电阻最大,即滑片P移到滑动变阻器的最左端;
闭合开关,电流表有示数,说明电路为通路;移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数,说明变阻器没有问题;发现灯泡不发光,电压表示数为0,说明可能小灯泡短路了,而导致电压表并联在一根导线两端,故A正确;
(4)由图丙知,灯泡的量程应为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.34A;
小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.34A=0.85W;
(5)①闭合开关S和S1,断开S2,并调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额;
此时L、R和变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,故灯泡正常发光;
②闭合开关S和S2,断开S1,保持滑动变阻器滑片P不动,读出此时电压表示数为U1,
电路的连接方式没有发生变化,电压表测L与R的总电压,所以IL=IR=,
小灯泡额定功率的表达式P额=U额•;
(6)①由表中数据可知,UV=IR=0.24A×10Ω=0.12A×20Ω=0.08A×30Ω=2.4V,故得出的实验结论:导体两端的电压一定时,导体中的电流和导体的电阻成反比;
电阻两端的电压始终保持UV=2.4V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=6V﹣2.4V=3.6V,
由表格数据知当定值电阻为30Ω时电流为0.08A,
所以滑动变阻器的最小电阻为:R小===45Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)断开;(3)B;A;(4)0.85;(5)U额•;(6)①导体中的电流和导体的电阻成反比;②45。
【点评】本题串联小灯泡的电功率,考查电路连接、故障分析、注意事项、电流表读数、电功率的计算、控制变量法、数据分析等知识,涉及的知识点多。
四、解答题(共22分)解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤。答案必须写出数值和单位,只写出最后答案的不能给分。
28.(5分)小明家新安装了一台太阳能热水器,如图所示。物理实践活动中,他从说明书中得知太阳能热水器水箱的容量为100L,水箱注满自来水后,观察到温度指示表显示为25℃,经过几个小时的照射后,温度指示表显示为85℃。[1L=10﹣3m3,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃),q天然气=4.0×107J/m3]
(1)求水箱中水吸收的热量;
(2)若水箱中的水吸收的热量全部由燃烧天然气来提供,求需要完全燃烧天然气的体积。(假设天然气完全燃烧放出的热量完全被水吸收)
【分析】(1)知道水的体积,利用m=ρV求水的质量;又知道水的比热容、水的初温和末温,利用吸热公式Q吸=cm(t﹣t0)求水吸收的热量;
(2)假设天然气完全燃烧放出的热量完全被水吸收,即:Q放=Q吸,再利用燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq求需要完全燃烧天然气的体积。
【解答】解:
(1)水的体积V水=100L=100×10﹣3m3=0.1m3,
由ρ=得水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg,
水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(85℃﹣25℃)=2.52×107J;
(2)由题意知,假设天然气完全燃烧放出的热量完全被水吸收,则Q放=Q吸=2.52×107J,
由Q放=qV得需要完全燃烧天然气的体积:
V===0.63m3。
答:(1)水箱中水吸收的热量为2.52×107J;
(2)若水箱中的水吸收的热量全部由燃烧天然气来提供,需要完全燃烧0.63m3天然气。
【点评】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cm△t、燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq的掌握和运用,因条件已给出,难度不大。
29.(8分)如图所示,这是小明同学设计的台灯电路图,电源电压高于灯L的额定电压且恒定不变,灯L上标有“12V 18W”的字样,当开关S闭合,开关S1拨至“1”位置时,灯L正常发光,定值电阻R0在1min内产生的热量为540J;当开关S闭合,开关S1拨至“2”位置,滑动变阻器R的滑片P分别滑至中点和最大值时,灯L的实际电功率之比为9:4,不考虑灯丝电阻受温度的影响。求:
(1)灯L的电阻和电源电压;
(2)滑动变阻器R的最大阻值;
(3)灯L能调节到的最小功率。
【分析】(1)当开关S闭合,开关S1拨至“1”位置时,电路为灯泡L和R0串联的电路,
灯L正常发光,可知灯泡两端的电压为12V,根据欧姆定律可知电路中的电流,已知定值电阻R0在1min内产生的热量为540J,根据Q=W=UIt可知定值电阻两端的电压,根据串联电路的电压特点可知电源电压。根据欧姆定律可得出定值电阻和灯泡的阻值;
(2)当开关S闭合,开关S1拨至“2”位置,灯泡L、定值电阻R0和滑动变阻器R串联,
滑动变阻器R的滑片P滑至中点时,根据欧姆定律可得出电路电流的表达式,根据P=I2R可得出此时灯L的实际电功率的表达式,
滑动变阻器R的滑片P滑至最大值时,根据欧姆定律可得出电路电流的表达式,根据P=I2R可得出此时灯L的实际电功率的表达式,
滑动变阻器R的滑片P分别滑至中点和最大值时,灯L的实际电功率之比为9:4,据此可得出滑动变阻器R的最大阻值;
(3)根据P=UI=I2R可知通过灯泡的电流最小时,灯泡消耗的功率最小,根据欧姆定律可知电路中电阻最大时,电流最小,
根据欧姆定律可得出电路电流,根据P=I2R可得出灯L能调节到的最小功率。
【解答】解:(1)当开关S闭合,开关S1拨至“1”位置时,电路为灯泡和R0串联的电路,
灯L正常发光,可知灯泡两端的电压为12V,电路中的电流I===1.5A,
定值电阻R0在1min内产生的热量为540J,根据Q=W=UIt可知定值电阻两端的电压U0===6V,
根据串联电路的电压特点可知电源电压U=6V+12V=18V,
定值电阻的阻值R0===4Ω,
灯泡的电阻RL===8Ω;
(2)当开关S闭合,开关S1拨至“2”位置,灯泡L、定值电阻R0和滑动变阻器R串联,
滑动变阻器R的滑片P滑至中点时,电路中的电流为I===,
此时灯L的实际电功率为P=I2RL=()2×8Ω......①
滑动变阻器R的滑片P滑至最大值时,电路中的电流为I′==,
此时灯L的实际电功率为P′=I′2RL=()2×8Ω......②
滑动变阻器R的滑片P分别滑至中点和最大值时,灯L的实际电功率之比为9:4,故P:P′=9:4........③
由①②③得滑动变阻器R的最大阻值R=24Ω;
(3)根据P=UI=I2R可知通过灯泡的电流最小时,灯泡消耗的功率最小,根据欧姆定律可知电路中电阻最大时,电流最小,
此时电路中电流为I′===0.5A,
灯L能调节到的最小功率P′=I′2RL=(0.5A)2×8Ω=2W。
答:(1)灯L的电阻为8Ω,电源电压为18V;
(2)滑动变阻器R的最大阻值为24Ω;
(3)灯L能调节到的最小功率为2W。
【点评】本题考查等效电路分析、串联电路的特点、欧姆定律的应用和电功率电能的计算问题,有一定难度。
30.(9分)有一体积、质量忽略不计的弹簧,其原长为10cm,把弹簧下端固定在容器底部,上端固定在边长为10cm的正方体木块上,向容器中加水,直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,此时水深为24cm。弹簧受到拉力作用时,弹簧伸长的长度△L与所受拉力F的关系如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)木块受到水的浮力;
(2)木块的密度;
(3)打开出水孔,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,关闭出水孔,此时水对容器底部压强。
【分析】(1)木块上表面与液面相平时,木块排开水的体积和自身的体积相等,根据V=L3求出其大小,利用F浮=ρ液gV排求出木块受到水的浮力;
(2)根据题意可知木块上表面与液面齐平时,木块上表面距容器底的距离为24cm,然后减去木块的边长和弹簧的原长即为弹簧伸长的长度,根据图乙读出此时弹簧对木块的拉力,木块受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、弹簧拉力作用处于平衡状态,根据木块受到的合力为零得出等式求出木块的重力,利用G=mg求出木块的质量,利用ρ=求出木块的密度;
(3)当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,弹簧的长度等于原长,此时木块受到的浮力等于自身的重力,根据F浮=ρ液gV排求出木块排开水的体积,利用V=Sh求出木块浸入水的深度,然后求出此时水的深度,利用p=ρ液gh求出此时水对容器底部压强。
【解答】解:(1)木块上表面与液面相平时,木块排开水的体积:
V排=V木=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
木块受到水的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
(2)由题意可知,当木块上表面与液面相平时,木块上表面距容器底的距离为24cm,
则弹簧伸长的长度:
△L=h﹣L﹣L0=24cm﹣10cm﹣10cm=4cm,
由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为F拉=4N,
因木块受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、弹簧拉力作用处于平衡状态,
所以,由木块受到的合力为零可得:F浮=G木+F拉,
则木块的重力:
G木=F浮﹣F拉=10N﹣4N=6N,
由G=mg可得,木块的质量:
m木===0.6kg,
木块A的密度:
ρ木===0.6×103kg/m3;
(3)当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,弹簧的长度L0=10cm=0.1m,此时木块受到的浮力F浮'=G木=6N,
木块排开水的体积:
V排'===6×10﹣4m3,
木块浸入水的深度:
h浸===0.06m,
此时水的深度:
h'=L0+h浸=0.1m+0.06m=0.16m,
此时水对容器底部压强:
p=ρ水gh'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1600Pa。
答:(1)木块受到水的浮力为10N;
(2)木块的密度为0.6×103kg/m3;
(3)当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,水对容器底部压强为1600Pa。
【点评】本题考查了阿基米德原理和重力公式、密度公式、物体浮沉条件、液体压强公式的综合应用,正确得出木块上表面与液面相平时弹簧的伸长的长度是关键。
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