2021年内蒙古赤峰市松山区中考物理二模试卷
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一、选择题(3×10=30分)
1.(3分)下列关于声现象的说法中正确的是( )
A.蝈蝈是依靠像人一样的声带振动发声
B.歌曲《你莫走》中,男歌手声音沙哑低沉,是因为音调高
C.医生用B超查看胎儿的发育情况,说明超声波可以传递能量
D.摩托车的消声器是在声源处防止噪声的产生
2.(3分)下列物态变化现象中需要吸收热量的是( )
A.初春,湖面上冰化成水 B.盛夏,草叶上形成露珠
C.深秋,树叶上形成霜 D.严冬,树枝上形成雾凇
3.(3分)下列关于光现象及其形成原因的说法,正确的是( )
A.雨后彩虹——光的折射
B.凿壁借光——光的反射
C.水中望月——光沿直线传播
D.黑板反光——光的漫反射
4.(3分)踢出去的足球在水平草地上滚动,最后停下来,下列分析正确的是( )
A.球最后停下来是因为失去了惯性
B.球受到的重力和球对草地的压力是一对相互作用力
C.球对草地的压力和草地对球的支持力是一对平衡力
D.球受到的重力和草地对球的支持力是一对平衡力
5.(3分)对于下图所涉及的物理知识,分析正确的是( )
A.在甲图容器中装入同种液体,液体不流动时,各部分的液面高度相同,是因为它们的形状不同
B.乙图用吸管吸饮料,饮料就会上升到嘴中,是因为饮料上方的大气压强变大了
C.丙图往B管中吹气,A管中液柱上升,是因为流体的流速越大,压强越大
D.丁图中蚊子能吸食人血,是因为蚊子的口器尖,即受力面积小,对皮肤的压强大
6.(3分)如图所示,在杠杆左端悬挂物体,右端施加动力F,杠杆处于平衡状态(忽略杠杆自身重力的影响),下列说法正确的是( )
A.此时杠杆是费力杠杆
B.动力臂是线段OA
C.杠杆的阻力是物体受到的重力G
D.保持杠杆位置不变,将动力F转至F1位置,动力变大
7.(3分)如图所示,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向b端移动时,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变大,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大
D.电流表示数变大,电压表示数变小
8.(3分)防范触电事故最重要的是要有安全用电意识,下列做法不符合安全用电原则的是( )
A.发现家用电器或电线着火时,应先切断电源再灭火
B.用湿抹布擦拭正在工作的用电器
C.家中多个大功率用电器不可以在同一插线板上同时使用
D.使用试电笔时,手指要按住上端的金属帽,用笔尖接触被测的导线
9.(3分)关于如图所示的实验,下列说法正确的是( )
A.如图所示实验研究的是发电机的原理
B.如图所示实验研究的是电磁感应现象
C.如图所示实验研究的是电动机的原理
D.如图所示实验研究的是电磁铁的特点
10.(3分)下列说法正确的是( )
A.电磁波既能传递信息也能传递能量
B.石油属于可再生能源
C.核电站是利用核聚变释放能量发电
D.由我国华为公司主导的5G通讯技术主要是利用超声波传递信息的
二、填空题(1×10=10分)
11.(3分)如图所示,将活塞迅速下压,玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 的方式增加了筒内空气的内能,能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2kg汽油,对外做功为2.3×107J,则汽油机的效率是 (汽油热值为4.6×107J/kg)。
12.(3分)如图,茶壶的壶身和壶嘴构成了一个 ,当壶中水的深度是12cm时,则水对壶底的压强是 Pa。若水壶装满水,一个体积为5cm3,密度为0.6×103kg/m3的不吸水的木块漂浮在水面上,木块所受浮力大小为 N(g=10N/kg)。
13.(2分)如图所示,物体甲的质量为0.7kg,物体乙恰好水平向右匀速直线运动,则物体乙受到的摩擦力f= N。若要使物体乙水平向左匀速直线运动,则需给乙施加一个F= N水平向左的力(不计绳重、绳与滑轮间的摩擦)。
14.(2分)将两个阻值比为1:2的定值电阻R1、R2,串联接在电压为6V的电路中,通过R2的电流是0.2A,R2的电阻是 Ω;若把它们并联接入同一电路,则通过R1和R2的电流比是 。
三、作图与实验探究题(共30分,每空1分)
15.(2分)如图所示,在清水池底水平放置一平面镜,一束光射向水面的A点,经水折射和平面镜一次反射后射向水面的B点,请作出该过程的光路图。
16.(2分)请在图中画出订书机受到的动力F的力臂L。
17.(2分)如图,根据图中电流方向,标出磁感线方向、小磁针的N极。
18.(6分)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,将凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处不动,移动蜡烛和光屏至如图所示的位置时,在光屏上得到烛焰清晰的像。
(1)该凸透镜的焦距为 cm。
(2)将蜡烛移到10cm刻度线处,烛焰所成的像是 (填“放大”、“缩小”或“等大”)的,生活中的 (填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)利用了该原理工作。
(3)在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片,发现光屏上的像由清晰变模糊了。将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜的镜片是 (填“凸透镜”或“凹透镜”),可用于矫正 (填“近视眼”或“远视眼”)。
(4)蜡烛随着燃烧而变短,为了使像仍能成在光屏中央,这时需要 (填“向上”或“向下”)移动光屏。
19.(6分)八年级六班的同学进行“探究水沸腾时温度变化的特点”实验。
(1)如图甲所示,组装实验装置时,合理的安装顺序为 (填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)实验中,某时刻温度计的示数如图乙所示,此时水的温度是 ℃。
(3)实验中观察到水沸腾前和沸腾时,水中气泡上升过程如图丙所示,则图 (选填“A”或“B”)是水沸腾时的情况。
(4)图丁是A组同学根据收集的数据绘制成的温度﹣时间图像,则该地水的沸点为 ℃,可能的原因是当地的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)1个标准大气压。
(5)A、B两组同学选用的实验装置是相同的,但B组将水加热到沸腾所用的时间较长,原因可能是 (写出一种即可)。
20.(5分)用如图所示实验装置验证阿基米德原理。当物块浸入装满水的溢水杯中时,水会流入空桶,回答下列问题:
(1)如图所示,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水对溢水杯底部的压强将会 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。根据图中数据可知,实验中物块浮力是 N,排开水的重力是 N;
(2)如果实验前溢水杯未装满水,实验测得的排开水的重力将会 (选填“偏大”或“偏小”);
(3)若换用酒精代替水进行实验,则F3的大小将变为 N。(ρ水=1×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
21.(7分)小华在“探究电流与电阻关系”的实验中,准备了以下器材:电源(电压恒为3V),电流表、电压表各一个,开关一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),两个滑动变阻器(规格分别为“10Ω 1A”的R1和“15Ω 1A”的R2),导线若干,设计了如图甲所示的电路图。
(1)连接电路时,开关应 ,电压表应选用的量程是 (填“0~3V”或“0~15V”),连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,若此时闭合开关,电流表 (填“会”或“不会”)被烧坏。
(2)正确连好电路后,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片P移到阻值最 处,闭合开关发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,移动滑动变阻器的滑片P,电流表、电压表示数均无变化,则故障可能是定值电阻R (填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,画出如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像,由图像可以得出结论: 。
(4)上述实验所选用的滑动变阻器是 (填“R1”或“R2”)。
四、综合应用题(共20分)
22.(6分)阅读下列材料回答问题。
科学重器——原子钟
从太阳升落、日晷、沙漏、水钟、机械钟、石英钟到目前最准确的计时工具原子钟,星空浩瀚,地球转动,四季更替,草木枯荣。从人类意识觉醒开始,“时间”便如影随形。这些计时方法与工具的发展体现了不同时代劳动人民的智慧。计时工具大多是以某种规则运动的周期(完成一次规则运动所用的时间)为基准计时的,比如日晷以日地相对运动的周期为基准;机械摆钟以摆的振荡周期为基准;石英钟以石英晶体有规则的振荡周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定,测量时间的精准度就越高,基于此科学家制造出了原子钟(如图所示)。它以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准,由于电磁波的振荡周期很稳定,使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。人们通常选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物作为测量标准。正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性,适合作为时间的测量标准,于是在1967年,国际计量大会将“1秒”重新定义为铯133原子辐射电磁波荡9192631770个周期的持续时间。时间单位“秒”作为国际通用的测量语言,是人类描述和定义时空的标尺。
虽然制定了统一的时间测量标准,但若各地时间不能同步,也会给人们带来麻烦。比如,若电网调节时间不同步,可能会烧坏电机;金融市场时间不同步,可能会导致巨大的经济损失。这就需要有一个时间基准,用于实现时间的同步,就像日常生活中,我们常常根据电视台播报的时间来校准自己的时间一样。在我国,提供校准时间的是位于西安的国家授时中心的原子钟,它被用作基准钟向电视、广播、网络等提供报时服务。在导航系统中,如果导航定位的精准度为1米,则要求卫星上原子钟的时间同步必须在3×10﹣9s之内,这需要卫星上的原子钟和地面上的基准钟定期校准,以保证定位的精准度。我国自主研制勺北斗导航系统中,原子钟堪称“导航卫星的心脏”,使我国在导航精准度方面达到厘米级,处于全球领先水准。北斗导航系统可以给安装了芯片的共享单车设定电子围栏,也可以判汽车行驶在哪个车道,甚至还可以实现送货的无人机精准地降落在客户的阳台上。计时的演变,展现了人类”时间文化”的进程,更彰显出人类精益求精、不断探索、追求的科学精神。
据上述材料,回答下列问题:
(1)原子钟可以作为时间同步的基准钟,依据的是原子辐射电磁波振荡周期的 。
(2)下列物体相比较,最适合提供计时基准的是 (填写正确选项前的字母)。
A.摆动的小球
B.沿直线运动的汽车
C.静止的书本
(3)国际单位中时间的单位是 。
A.小时
B.分钟
C.秒
23.(6分)为了丰富学生的课余生活,某学校开设了“实验拓展课”。如图(甲)是某一学习小组设计的“测量滑轮组机械效率”的实验装置图,图(乙)是物体上升高度h随时间t变化的关系图象,已知物体的重力G=36N,不计绳重及摩擦,手对绳自由端施加的拉力F=20N,求:
(1)0~2s内,滑轮组所做的有用功;
(2)该滑轮组的机械效率;
(3)0~2s内,绳自端移动的速度。
24.(8分)如图甲为新型电饭锅,它能智能化地控制食物在不同时间段的温度得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,S1和S2为温控开关,其中S2有A、B两个触点,可实现“高温”、中温”和“低温”三挡的转换。当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温挡,高温功率1100W。已知R1=55Ω,求:
(1)求电阻R2的阻值;
(2)当S1断开,S2接触点B时,处于低温挡,求此时电路的总功率;
(3)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像,假设居民电费0.6元/度,估算本次煮饭电费多少元。
2021年内蒙古赤峰市松山区中考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(3×10=30分)
1.(3分)下列关于声现象的说法中正确的是( )
A.蝈蝈是依靠像人一样的声带振动发声
B.歌曲《你莫走》中,男歌手声音沙哑低沉,是因为音调高
C.医生用B超查看胎儿的发育情况,说明超声波可以传递能量
D.摩托车的消声器是在声源处防止噪声的产生
【分析】(1)声音是由物体振动产生的;
(2)声音的三个特征分别是:音调、响度、音色,是从不同角度描述声音的;音调指声音的高低,由振动频率决定;响度指声音的强弱或大小,与振幅和距离有关;
(3)声音可以传递信息和能量;
(4)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、蝈蝈依靠翅膀摩擦发声,故A错误;
B、男歌手声音沙哑低沉,是因为音调低,故B错误;
C、B超可以看胎儿发育情况,说明超声波可以传递信息,故C错误;
D、安装消声器是在声源处减弱噪声,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查声音的产生、特性、利用、以及噪声的防治,难度不大。
2.(3分)下列物态变化现象中需要吸收热量的是( )
A.初春,湖面上冰化成水 B.盛夏,草叶上形成露珠
C.深秋,树叶上形成霜 D.严冬,树枝上形成雾凇
【分析】熔化、汽化、升华需要吸热,凝固、液化、凝华需要放热,弄清楚每个选项中的物态变化再去判断吸放热情况。
【解答】解:
A、冰化成水,由固态变为液态,是熔化现象,需要吸热,故A正确;
B、露是空气中的水蒸气液化形成的小水珠,是液化现象,需要放热,故B错误;
C、霜是水蒸气变成小冰晶的过程,是凝华现象,需要放热,故C错误;
D、雾凇是空气中的水蒸气凝华形成的固态小冰晶,凝华放热,故D错误。
故选:A。
【点评】此题主要考查的是学生对物态变化概念及其吸放热情况的理解和掌握,弄明白每个选项中的物态变化名称是解决此题的关键。
3.(3分)下列关于光现象及其形成原因的说法,正确的是( )
A.雨后彩虹——光的折射
B.凿壁借光——光的反射
C.水中望月——光沿直线传播
D.黑板反光——光的漫反射
【分析】(1)光在同种、均匀、透明的介质中沿直线传播,光的直线传播形成的现象包括:小孔成像,影子的形成,日、月食的形成等;
(2)光在传播的过程中遇到物体表面传播方向发生改变,叫做光的反射,平面镜成像、水面成像等就是光的反射形成的;
(3)光在同一种不均匀的介质中或者从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向会发生偏折,叫做光的折射,例如:海市蜃楼,凸透镜成像等都属于光的折射现象。
【解答】解:A、雨过天晴时,常在天空出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散,故A正确;
B、凿壁借光,运用的是光沿直线传播的知识,故B错误;
C、“水中望月”属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故C错误;
D、黑板反光是由于黑板表面比较光滑,光在这里发生了镜面反射,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对光的直线传播、反射以及折射这三种光学现象的掌握情况,属于基础知识的考查,相对比较简单。
4.(3分)踢出去的足球在水平草地上滚动,最后停下来,下列分析正确的是( )
A.球最后停下来是因为失去了惯性
B.球受到的重力和球对草地的压力是一对相互作用力
C.球对草地的压力和草地对球的支持力是一对平衡力
D.球受到的重力和草地对球的支持力是一对平衡力
【分析】(1)力是改变物体运动状态的原因;任何物体在任何情况下都有惯性;
(2)一对平衡力必须符合四个条件:大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上;一对相互作用力的条件包括:大小相等、方向相反、作用在同一直线上、但作用在不同物体上。
【解答】解:
A、球最后停下来是因为受到了阻力的作用,阻力改变了足球的运动状态,惯性是物体本身的一种属性,不会消失,故A错误;
B、球对草地的压力与球受到的重力,方向都是向下的,故不是一对相互作用力,故B错误;
C、球对草地的压力和草地对球的支持力,这两个力没有作用在同一个物体上,不是一对平衡力,故C错误;
D、球受到的重力与草地对球的支持力,大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上,是一对平衡力,故D正确。
故选:D。
【点评】本题以足球运动为背景,考查了对力与运动关系和理解,惯性现象的认识,二力平衡的辨别,综合性强,但难度不大。
5.(3分)对于下图所涉及的物理知识,分析正确的是( )
A.在甲图容器中装入同种液体,液体不流动时,各部分的液面高度相同,是因为它们的形状不同
B.乙图用吸管吸饮料,饮料就会上升到嘴中,是因为饮料上方的大气压强变大了
C.丙图往B管中吹气,A管中液柱上升,是因为流体的流速越大,压强越大
D.丁图中蚊子能吸食人血,是因为蚊子的口器尖,即受力面积小,对皮肤的压强大
【分析】(1)根据连通器的特点:上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的;
(2)吸管吸饮料时,利用了大气压;
(3)当向B管吹气时,A管上方的空气流动速度增大,压强减小,A管下方压强不变,管内外产生压强差将液体压上去;
(4)根据压强公式p=进行判断.
【解答】解:A、如图所示上端开口、下端连通的容器叫做连通器。根据连通器的特点可知,若它里面装的是同种液体,液体不流动时各部分中的液面高度总是相同的,故A错误;
B、用吸管吸饮料时,管内的气压小于外界大气压,饮料在大气压力作用下上升,利用了大气压,因为饮料上方的大气压强变小了,故B错误;
C、往B管中吹气,吸管A上方空气的流速增大,压强减小,A管中液体受到向上的压强大于向下的压强,在这个管内外产生压强差的作用下,液面上升,故C错误;
D、蚊子能吸食人血,是因为蚊子的口器尖,即受力面积小,对皮肤的压强大,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查连通器原理,大气压的应用,流速与压强的关系,以及压强公式的应用,是一道综合题。
6.(3分)如图所示,在杠杆左端悬挂物体,右端施加动力F,杠杆处于平衡状态(忽略杠杆自身重力的影响),下列说法正确的是( )
A.此时杠杆是费力杠杆
B.动力臂是线段OA
C.杠杆的阻力是物体受到的重力G
D.保持杠杆位置不变,将动力F转至F1位置,动力变大
【分析】(1)分析杠杆的动力臂、阻力臂的大小关系,确定杠杆类型;
(2)杠杆的动力、阻力,都是杠杆受到的力;
(3)在阻力、阻力臂不变时,动力臂越小、动力越大。
【解答】解:
AB、如图,动力臂为L1(不是OA)大于阻力臂L2,所以是省力杠杆;故AB错误;
C、物体对杠杆的拉力为阻力,不是物体受到的重力G,故C错误;
D、如下图:
保持杠杆位置不变,将动力F转至F1位置,动力臂变小,而阻力、阻力臂不变,由杠杆平衡条件可知,动力变大,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了杠杆分类、杠杆平衡条件的应用,作图、确定动力臂和阻力臂的大小关系以及动力臂的大小变化是关键。
7.(3分)如图所示,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向b端移动时,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变大,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大
D.电流表示数变大,电压表示数变小
【分析】由图可知,该电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;
首先通过滑动变阻器滑片的移动,判断电路中电阻的变化,然后根据欧姆定律I=判断出电路中电流I的变化,根据串联电路的分压规律判定电压表示数的变化。
【解答】解:由图可知,该电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;
闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向b端移动时,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;
滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据串联电路的分压规律可知,滑动变阻器分担的电压变小,即电压表示数变小,故D正确,ABC错误。
故选:D。
【点评】对于变化电路的分析,突破口是引起电路变化的因素,比如该题是滑片的移动,然后根据电阻的变化和欧姆定律,就可以判断出引起的电流和电压的变化。
8.(3分)防范触电事故最重要的是要有安全用电意识,下列做法不符合安全用电原则的是( )
A.发现家用电器或电线着火时,应先切断电源再灭火
B.用湿抹布擦拭正在工作的用电器
C.家中多个大功率用电器不可以在同一插线板上同时使用
D.使用试电笔时,手指要按住上端的金属帽,用笔尖接触被测的导线
【分析】(1)发现家用电器或电线着火时,首先要切断电源,再采取救火措施;
(2)生活用水容易导电,湿物体是导体,接触带电体容易发生触电;
(3)多孔插座各用电器也是并联的,若电路中的总功率过大,会使电路中的电流过大;
(4)使用测电笔时,笔尖接触导线,手接触笔尾金属体,当接触火线时氖管会发光。
【解答】解:
A、家用电器或电线着火时,应先切断电源再救火,故A符合安全用电原则。
B、生活用水容易导电,用湿布擦拭正在发光的台灯,湿布导电容易使人触电,故B不符合安全用电原则。
C、多个大功率用电器同时使用一个插座,会使干路中的电流过大,会出现危险,故C符合安全用电原则。
D、使用测电笔时,人手不能接触笔尖,用笔尖接触被测的导线,手接触笔尾金属体,故D符合安全用电原则。
故选:B。
【点评】本题考查了生活中用电安全注意的一些事项,与生活联系密切,注重了物理和生活的联系。
9.(3分)关于如图所示的实验,下列说法正确的是( )
A.如图所示实验研究的是发电机的原理
B.如图所示实验研究的是电磁感应现象
C.如图所示实验研究的是电动机的原理
D.如图所示实验研究的是电磁铁的特点
【分析】据所学电和磁的知识,对下面的各个选项逐个分析即可判断。
【解答】解:A、当开关闭合,导体中有电流通过时,导体运动起来,说明通电导体在磁场中受到力的作用,因此该实验装置是电动机的原理图,故A错误;
B、该实验是奥斯特实验,即说明通电导线周围存在着磁场,故B错误;
C、此图中没有电源,实验研究的是电磁感应现象,发电机是依据此原理制成的,故C错误。
D、实验中有电源,是电磁铁的原理图,是利用电流的磁效应制成的,故D正确。
故选:D。
【点评】物理学是以观察和实验为主的实验学科,很多的物理知识都来源于实验,在学习中应重视实验的学习,要牢记一些重要实验装置图。
10.(3分)下列说法正确的是( )
A.电磁波既能传递信息也能传递能量
B.石油属于可再生能源
C.核电站是利用核聚变释放能量发电
D.由我国华为公司主导的5G通讯技术主要是利用超声波传递信息的
【分析】(1)电磁波可以传递信息,也可以传递能量;
(2)能够短期内从自然界中得到补充的能源是可再生能源;不能够短期内从自然界中得到补充的能源是不可再生能源;
(3)核能的利用有两种:核裂变和核聚变,裂变分为两种:可控链式反应和不可控链式反应,前者主要应用在核反应堆中,后者应用在原子弹中;聚变主要应用在氢弹;
(4)移动通讯是利用电磁波来传递信息。
【解答】解:
A、电磁波既能传递信息也能传递能量,故A正确;
B、石油属于不可再生能源,故B错误;
C、核电站都是利用核裂变释放能量来发电的,故C错误;
D、5G通信技术是利用电磁波进行信息传输的,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了电磁波的应用、能源的分类以及核电站的发电原理,属于基础题,难度不大。
二、填空题(1×10=10分)
11.(3分)如图所示,将活塞迅速下压,玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 做功 的方式增加了筒内空气的内能,能量转化方式与汽油机的 压缩 冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2kg汽油,对外做功为2.3×107J,则汽油机的效率是 25% (汽油热值为4.6×107J/kg)。
【分析】(1)改变内能的方法有:做功和热传递;当对物体做功,物体的内能将增大,温度升高;内燃机有四个冲程,在压缩冲程中,活塞压缩空气做功,将机械能转化为内能。
(2)知道汽油的质量和热值,利用燃料完全放热公式Q放=mq求汽油完全燃烧产生的热量(总能量);利用效率公式η=×100%求出汽油机的效率。
【解答】解:
(1)在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮,用力将活塞迅速向下压,棉絮燃烧起来;说明将活塞迅速下压,活塞对桶内空气做功,使筒内空气的内能增加,温度升高;压缩过程中,活塞的机械能转化为空气的内能,故该过程中,与内燃机的压缩冲程相同;
(2)汽油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J;
汽油机的效率η=×100%=×100%=25%。
故答案为:做功;压缩;25%。
【点评】本题主要考查了物体内能的改变、内燃机的冲程的能量转化、燃料完全燃烧放热公式以及效率公式的应用,属于基础题目。
12.(3分)如图,茶壶的壶身和壶嘴构成了一个 连通器 ,当壶中水的深度是12cm时,则水对壶底的压强是 1.2×103 Pa。若水壶装满水,一个体积为5cm3,密度为0.6×103kg/m3的不吸水的木块漂浮在水面上,木块所受浮力大小为 0.03 N(g=10N/kg)。
【分析】(1)连通器的结构特征是上端开口、底部连通;
(2)已知壶中水的深度,利用p=ρgh求出水对壶底的压强;
(3)木块漂浮时,浮力等于木块重力,即F浮=G木,而G木=m木g=ρ木V木g,据此求出木块所受浮力的大小。
【解答】解:(1)茶壶的壶嘴和壶身构成了一个连通器,当里面的水不流动时,壶嘴和壶身内的水面保持相平;
(2)壶中水的深度:h=12cm=0.12m,
水对壶底的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa;
(3)木块的体积:V木=5cm3=5×10﹣6m3,
木块漂浮时,浮力等于木块重力,
则木块受到的浮力:F浮=G木=m木g=ρ木V木g=0.6×103kg/m3×5×10﹣6m3×10N/kg=0.03N。
故答案为:连通器;1.2×103;0.03。
【点评】本题考查了连通器的特点和液体压强的计算,以及浮力的计算,是一道基础题目。
13.(2分)如图所示,物体甲的质量为0.7kg,物体乙恰好水平向右匀速直线运动,则物体乙受到的摩擦力f= 7 N。若要使物体乙水平向左匀速直线运动,则需给乙施加一个F= 14 N水平向左的力(不计绳重、绳与滑轮间的摩擦)。
【分析】(1)分析物体乙受到的力,物体乙向右进行匀速直线运动,物体乙受到平衡力作用,根据平衡力条件判断摩擦力大小;
物体乙无论水平向左还是水平向右进行匀速直线运动时,压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变;
(2)对物体乙施加一个水平向左的力时,物体乙向左进行匀速直线运动,物体乙受到平衡力作用,根据平衡力条件判断拉力大小。
【解答】解:
(1)物体甲通过定滑轮拉着物体乙向右进行匀速直线运动,物体乙水平方向上受到水平向右F′=G甲=m甲g=0.7k×10N/kg=7N的拉力和水平向左的滑动摩擦力作用,这两个力是平衡力,大小相等,所以滑动摩擦力是f=F′=7N;
(2)对乙物体施加一个水平向左的拉力F,使物体甲匀速上升,物体乙向左进行匀速直线运动,物体乙水平方向上受到水平向左的拉力F、水平向右的滑动摩擦力、水平向右的拉力F′=G甲,水平向左的拉力F与水平向右的拉力F'、滑动摩擦力是平衡力,所以F=F′+f=7N+7N=14N。
故答案为:7;14。
【点评】滑动摩擦力大小只跟压力大小和接触面粗糙程度有关,跟运动方向、运动速度、受力面积等都没有关系,这是解决本题的关键。
14.(2分)将两个阻值比为1:2的定值电阻R1、R2,串联接在电压为6V的电路中,通过R2的电流是0.2A,R2的电阻是 20 Ω;若把它们并联接入同一电路,则通过R1和R2的电流比是 2:1 。
【分析】(1)根据串联电路电流规律和欧姆定律的应用可求出R1和R2两端的电压比,进一步求出R2两端电压,再利用欧姆定律的应用求出R2的电阻;
(2)根据并联电路电压特点和欧姆定律的应用可求出通过R1和R2的电流之比。
【解答】解:(1)因为串联电路中处处电流相等,所以由I=可得,R1和R2两端的电压之比:===;
又因为电源电压为6V,所以R2两端电压:U2=×6V=4V,
由I=可得,R2的电阻:R2===20Ω;
(2)因为并联电路两端电压相等,所以===。
故答案为:20;2:1。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用,是一道基础题,解题时注意比值法的应用。
三、作图与实验探究题(共30分,每空1分)
15.(2分)如图所示,在清水池底水平放置一平面镜,一束光射向水面的A点,经水折射和平面镜一次反射后射向水面的B点,请作出该过程的光路图。
【分析】光线由A点斜射入水中时发生光的折射,要使射到水底平面镜的光反射后射向水面B点,根据反射光线的延长线一定过像点,可选作A在平面镜中的像点,再连接像与B的连接可得反射光线,再画出经A点的折射光线(射向平面镜的入射光线)即可。
【解答】解:
过平面镜做A点的对称点A′,即A的像点,连接A′B交平面镜于一点,连接这个交点与B的连线,即为反射光线,连接A与交点的连线,即为折射光线(也是OB对应的入射光线),如图所示:
【点评】本题考查了平面镜成像特点作图以光的折射的作图,知道平面镜成像时,反射光线延长线一定过像点。
16.(2分)请在图中画出订书机受到的动力F的力臂L。
【分析】先确定支点,然后从支点向动力作用线作垂线,支点到垂足的距离为动力臂。
【解答】解:
图中支点为O,从支点O向动力作用线作垂线段,可得动力臂L,如图所示:
【点评】本题考查力臂的作图,明确力臂的概念是关键,作图要规范。
17.(2分)如图,根据图中电流方向,标出磁感线方向、小磁针的N极。
【分析】由右手螺旋定则知,通电螺线管的左端为N极,右端为S极,由磁极间的相互作用规律知,小磁针的左端为N极,右端为S极,磁感线在磁体外部是从N极发出,回到S极。
【解答】解:由安培定则可知螺线管的左端为N极;小磁针静止时,N极所指的方向为该点磁场方向,磁感线在磁体外部是从N极发出,回到S极;如图所示:
【点评】本题考查了右手螺旋定则和磁极间的相互作用规律及磁感线的特点。右手螺旋定则:让四指弯曲,跟螺线管中电流的方向一致,则大拇指指的方向是通电螺线管的N极;磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
18.(6分)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,将凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处不动,移动蜡烛和光屏至如图所示的位置时,在光屏上得到烛焰清晰的像。
(1)该凸透镜的焦距为 15.0 cm。
(2)将蜡烛移到10cm刻度线处,烛焰所成的像是 缩小 (填“放大”、“缩小”或“等大”)的,生活中的 照相机 (填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)利用了该原理工作。
(3)在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片,发现光屏上的像由清晰变模糊了。将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜的镜片是 凸透镜 (填“凸透镜”或“凹透镜”),可用于矫正 远视眼 (填“近视眼”或“远视眼”)。
(4)蜡烛随着燃烧而变短,为了使像仍能成在光屏中央,这时需要 向上 (填“向上”或“向下”)移动光屏。
【分析】(1)根据u=2f时,成倒立、等大的实像,可求得焦距;
(2)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;
(3)凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用,近视镜是凹透镜,远视境是凸透镜;
(4)凸透镜成的实像是倒立的,像与物体的变化方向恰好相反。
【解答】解:(1)根据图可知,烛焰距凸透镜50cm﹣20cm=30cm时,移动光屏至某一位置,在光屏上得到一等大清晰的像,说明此时满足80.0cm﹣50.0cm=30.0cm=u=2f,所以f=15.0cm;
(2)把蜡烛A移到10cm刻度线处,物距为40cm大于两倍焦距,物距大于二倍焦距成倒立缩小实像,像距在一倍焦距和两倍焦距之间,生活中照相机就是依据此原理制成的;
(3)在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,说明该镜片把光线会聚了,凸透镜对光线有会聚作用,凸透镜可以矫正远视眼;
(4)蜡烛在燃放中不断缩短,向下移动,光屏上的像向上移动,要使像能够成在光屏中央,需要将光屏向上移动一些。
故答案为:(1)15.0;(2)缩小;照相机;(3)凸透镜;远视眼;(4)向上。
【点评】此题主要考查了凸透镜成像实验中所需的器材及实验要求。并且考查了凸透镜成像的规律及应用。实验要求凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度处,是指同一水平线,与同一直线区别开。本题考查学生动手操作实验的能力以及学生对凸透镜成像规律的掌握,要求学生能根据凸透镜成像规律分析实际问题。
19.(6分)八年级六班的同学进行“探究水沸腾时温度变化的特点”实验。
(1)如图甲所示,组装实验装置时,合理的安装顺序为 自下而上 (填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)实验中,某时刻温度计的示数如图乙所示,此时水的温度是 96 ℃。
(3)实验中观察到水沸腾前和沸腾时,水中气泡上升过程如图丙所示,则图 A (选填“A”或“B”)是水沸腾时的情况。
(4)图丁是A组同学根据收集的数据绘制成的温度﹣时间图像,则该地水的沸点为 98 ℃,可能的原因是当地的大气压 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)1个标准大气压。
(5)A、B两组同学选用的实验装置是相同的,但B组将水加热到沸腾所用的时间较长,原因可能是 B组所用水的质量较大 (写出一种即可)。
【分析】(1)根据酒精灯和温度计的使用规则,需要从下而上依次组装器材;
(2)先确定温度计的分度值再读数;
(3)水沸腾之前,水下层的温度高于上层的水温,气泡上升过程中,气泡中的水蒸气遇冷液化成水,气泡变小;水沸腾时,整个容器中水温相同,水内部不停地汽化,产生大量的水蒸气进入气泡,气泡变大;
一个标准大气压下水的沸点是100℃,如果大气压大于一个标准大气压,水的沸点也就会大于100℃;如果大气压小于一个标准大气压,水的沸点就会小于100℃。
(4)缩短沸腾时间的方法:减少水量、提高初始温度或者加盖。
【解答】解:(1)在实验中,要使用酒精灯的外焰加热,温度计的玻璃泡需完全浸没在被测液体中,且不能碰到容器壁或容器底,为了方便安装,需按照由下而上的顺序;
(2)由图乙知,温度计的分度值为1℃,所以此时温度为96℃;
(3)A图,气泡在上升过程中体积逐渐变大,是沸腾时的现象;B图,气泡在上升过程中,体积逐渐变小,是沸腾前的现象;水沸腾时的温度低于100℃,说明当地气压低于1个标准大气压。
(4)A、B两组同学选用的实验装置是相同的,B组将水加热到沸腾所用的时间较长,可能是实验时B组水的质量大。
故答案为:(1)自下而上;(2)96; (3)A; (4)98;小于;(5)B组所用水的质量较大。
【点评】本题是探究水的沸腾实验,从装置的组装、仪器的使用和读数、沸腾的特点及图像的画法及数据的分析、沸腾的特点、沸点与气压的关系,都做了考查。
20.(5分)用如图所示实验装置验证阿基米德原理。当物块浸入装满水的溢水杯中时,水会流入空桶,回答下列问题:
(1)如图所示,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水对溢水杯底部的压强将会 不变 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。根据图中数据可知,实验中物块浮力是 0.5 N,排开水的重力是 0.5 N;
(2)如果实验前溢水杯未装满水,实验测得的排开水的重力将会 偏小 (选填“偏大”或“偏小”);
(3)若换用酒精代替水进行实验,则F3的大小将变为 1.6 N。(ρ水=1×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
【分析】(1)液体内部的压强与液体深度有关,深度越大,产生的压强越大;
根据称重法,F浮=G﹣F示,可计算物块浸没在水中时受到的浮力;物块排开水所受的重力G排等于桶和排开水的总重减去空桶的重;
(2)根据物块排开水所受的重力G排等于桶和排开水的总重减去空桶的重即可分析判断;
(3)根据F浮=ρ水gV排求出物块浸没在水中时排开水的体积,即物块的体积,然后根据F浮=ρ水gV排求出物块浸没在酒精中时受到的浮力;根据称重法F浮=G﹣F示即可求出测力计示数。
【解答】解:(1)物块浸没水中后,随着深度的增加,排开水的体积不变,液体的深度不变,故水对容器底部的压强不变;
由左图知:物体的重力G=F1=2N,由右图知,物体浸没在水中弹簧测力计的示数F3=1.5N,圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮=G﹣F3=2N﹣1.5N=0.5N,
物块排开水所受的重力G排等于桶和排开水的总重减去空桶的重,由左图知:空桶的重力为:G桶=F3=0.2N,由右图知,桶和排开水的总重为F4=0.7N,
G排=F4﹣G桶=0.7N﹣0.2N=0.5N;
(2)根据实验数据可得出:物块浸没在水中时受到的浮力F浮,物块排开水所受的重力G排,比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力的关系。
物块浸没在水中时受到的浮力F浮,是根据称重法得出的;溢水杯未装满水,对于F3的测量结果没有影响;所以,测出的浮力F浮不变;
物体放入水中前,溢水杯应该是满水的,否则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积,物块排开水所受的重力变小,所以,排开水的重力会偏小;
(3)根据F浮=ρ水gV排可知:
物块体积V=V排水===5×10﹣5m3,
则物块浸没在酒精中时受到的浮力;
F浮′=ρ酒精gV排′=0.8×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣5m3=0.4N,
所以若换用酒精代替水进行实验,则F3的大小为:F3=G﹣F浮′=2N﹣0.4N=1.6N。
故答案为:(1)不变;0.5;0.5;(2)偏小;(3)1.6。
【点评】本题综合考查了阿基米德原理实验、影响液体压强大小的因素等知识;在“探究浮力的大小”实验中,用“称量法”测出物体受到的浮力,即F浮=G﹣F拉。
21.(7分)小华在“探究电流与电阻关系”的实验中,准备了以下器材:电源(电压恒为3V),电流表、电压表各一个,开关一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),两个滑动变阻器(规格分别为“10Ω 1A”的R1和“15Ω 1A”的R2),导线若干,设计了如图甲所示的电路图。
(1)连接电路时,开关应 断开 ,电压表应选用的量程是 0~3V (填“0~3V”或“0~15V”),连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,若此时闭合开关,电流表 不会 (填“会”或“不会”)被烧坏。
(2)正确连好电路后,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片P移到阻值最 大 处,闭合开关发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,移动滑动变阻器的滑片P,电流表、电压表示数均无变化,则故障可能是定值电阻R 断路 (填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,画出如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像,由图像可以得出结论: 电压一定时,电流与电阻成反比 。
(4)上述实验所选用的滑动变阻器是 R2 (填“R1”或“R2”)。
【分析】(1)连接电路时,为保护电路,开关应断开;根据电源电压为3V确定电压表应选用的量程;连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,根据电路的连接结合电压表内阻很大回答;
(2)为保护电路,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处;
逐一分析每个选项,找出符合题意的答案;
(3)根据如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像,由欧姆定律得出电阻的电压,据此分析回答;
(4)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出当接入25Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻。
【解答】解:(1)连接电路时,为保护电路,开关应断开,因电源电压为3V,故电压表应选用的量程是0~3V,连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,则电压表串联在电路中,电流表与灯并联了,因电压表内阻很大,若此时闭合开关,电路的电流为0,电流表不会被烧坏;
(2)正确连好电路后,为保护电路,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处;
若电阻R短路,电压表示数为0,不符合题意;
若电阻R断路,电流表无示数,电压表串联在电路中测电源电压,故电压表示数接近电源电压,移动滑动变阻器的滑片P,电流表、电压表示数均无变化,符合题意,则故障可能是定值电阻R断路;
(3)根据如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像知,电阻的电压为:
UV=IR=0.1A×20Ω=﹣﹣﹣﹣0.4A×5Ω=2V,为一定值,故由图像可以得出结论:电压一定时,电流与电阻成反比;
(4)电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=3V﹣2V=1V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=0.5×25Ω=12.5Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少12.5Ω的滑动变阻器,上述实验所选用的滑动变阻器是R2。
故答案为:(1)断开;0~3V;不会;(2)大;断路;(3)电压一定时,电流与电阻成反比;(4)R2。
【点评】本题探究电流与电阻关系,考查注意事项、电路和故障分析、控制变量法和对器材的要求。
四、综合应用题(共20分)
22.(6分)阅读下列材料回答问题。
科学重器——原子钟
从太阳升落、日晷、沙漏、水钟、机械钟、石英钟到目前最准确的计时工具原子钟,星空浩瀚,地球转动,四季更替,草木枯荣。从人类意识觉醒开始,“时间”便如影随形。这些计时方法与工具的发展体现了不同时代劳动人民的智慧。计时工具大多是以某种规则运动的周期(完成一次规则运动所用的时间)为基准计时的,比如日晷以日地相对运动的周期为基准;机械摆钟以摆的振荡周期为基准;石英钟以石英晶体有规则的振荡周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定,测量时间的精准度就越高,基于此科学家制造出了原子钟(如图所示)。它以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准,由于电磁波的振荡周期很稳定,使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。人们通常选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物作为测量标准。正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性,适合作为时间的测量标准,于是在1967年,国际计量大会将“1秒”重新定义为铯133原子辐射电磁波荡9192631770个周期的持续时间。时间单位“秒”作为国际通用的测量语言,是人类描述和定义时空的标尺。
虽然制定了统一的时间测量标准,但若各地时间不能同步,也会给人们带来麻烦。比如,若电网调节时间不同步,可能会烧坏电机;金融市场时间不同步,可能会导致巨大的经济损失。这就需要有一个时间基准,用于实现时间的同步,就像日常生活中,我们常常根据电视台播报的时间来校准自己的时间一样。在我国,提供校准时间的是位于西安的国家授时中心的原子钟,它被用作基准钟向电视、广播、网络等提供报时服务。在导航系统中,如果导航定位的精准度为1米,则要求卫星上原子钟的时间同步必须在3×10﹣9s之内,这需要卫星上的原子钟和地面上的基准钟定期校准,以保证定位的精准度。我国自主研制勺北斗导航系统中,原子钟堪称“导航卫星的心脏”,使我国在导航精准度方面达到厘米级,处于全球领先水准。北斗导航系统可以给安装了芯片的共享单车设定电子围栏,也可以判汽车行驶在哪个车道,甚至还可以实现送货的无人机精准地降落在客户的阳台上。计时的演变,展现了人类”时间文化”的进程,更彰显出人类精益求精、不断探索、追求的科学精神。
据上述材料,回答下列问题:
(1)原子钟可以作为时间同步的基准钟,依据的是原子辐射电磁波振荡周期的 高稳定性 。
(2)下列物体相比较,最适合提供计时基准的是 A (填写正确选项前的字母)。
A.摆动的小球
B.沿直线运动的汽车
C.静止的书本
(3)国际单位中时间的单位是 C 。
A.小时
B.分钟
C.秒
【分析】(1)原子辐射电磁波振荡周期具有高稳定性;
(2)摆动的小球振荡周期计时准确;
(3)时间的国际单位是秒。
【解答】解:(1)由材料可知,原子钟可以作为时间同步的基准钟,由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性;
(2)由材料可知,以某种规则运动的周期(完成一次规则运动所用的时间)为基准计时;
A、以摆动的小球振荡周期为基准计时,故A符合题意;
BC、沿直线运动的汽车和静止的书不能完成一次规则的运动,不能作为计时基准,故BC不符合题意;
(3)国际单位中时间的单位是秒。
故答案为:(1)高稳定性;(2)A;(3)C。
【点评】本题考查了学生根据题中信息分析解答能力,认真阅读即可解答。
23.(6分)为了丰富学生的课余生活,某学校开设了“实验拓展课”。如图(甲)是某一学习小组设计的“测量滑轮组机械效率”的实验装置图,图(乙)是物体上升高度h随时间t变化的关系图象,已知物体的重力G=36N,不计绳重及摩擦,手对绳自由端施加的拉力F=20N,求:
(1)0~2s内,滑轮组所做的有用功;
(2)该滑轮组的机械效率;
(3)0~2s内,绳自端移动的速度。
【分析】(1)根据图乙读出物体在2s内上升的高度,然后根据W有=Gh求出有用功;
(2)由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h;根据W总=Fs求出总功,利用η=×100%求出机械效率;
(3)根据P=求出拉力的功率,利用P=Fv求得绳自端移动的速度。
【解答】解:(1)由图乙可知,2s时,物体上升0.2m,有用功W有=Gh=36N×0.2m=7.2J;
(2)承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h,
拉力做的总功:W总=Fs=F×3h=20N×3×0.2m=12J,
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=60%;
(3)0~2s内,拉力F的功率:P===6W,
绳自端移动的速度v==0.3m/s。
答:(1)0~2s内,滑轮组所做的有用功是7.2J;
(2)该滑轮组的机械效率是60%;
(3)0~2s内,绳自端移动的速度为0.3m/s。
【点评】本题考查的知识点多,用到的公式多,难点是求拉力所做的总功。由滑轮组的特点知道:绳子自由端移动的距离与物体上升高度之间的关系是s=nh,据此求拉力方向上移动的距离,这是本题的突破口。
24.(8分)如图甲为新型电饭锅,它能智能化地控制食物在不同时间段的温度得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,S1和S2为温控开关,其中S2有A、B两个触点,可实现“高温”、中温”和“低温”三挡的转换。当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温挡,高温功率1100W。已知R1=55Ω,求:
(1)求电阻R2的阻值;
(2)当S1断开,S2接触点B时,处于低温挡,求此时电路的总功率;
(3)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像,假设居民电费0.6元/度,估算本次煮饭电费多少元。
【分析】(1)当S1闭合,S2连接触点A时,R1和R2并联,为高温挡,已知高温挡的功率和电源电压,根据公式I=可得电路的总电流,
已知R1的阻值,根据公式I=可得通过R1的电流,再根据并联电路的电流规律,求出通过R2的电流,利用公式R=可得其阻值;
(2)当S1断开,S2连接触点B时,处于低温挡,电阻R1和R2串联,根据串联电路的电阻规律可得电路的总电阻,利用公式P=可得低温挡的功率;
(3)只闭开关S1时,只有电阻R1接入电路,处于中温挡。利用公式P=求出中温挡的功率,结合丙图通过公式W=Pt可得三个挡位分别消耗的电能,而煮饭过程中电饭锅消耗的电能就是三个挡位消耗的电能之和,进一步求得本次煮饭的电费。
【解答】解:(1)由电路图知,当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温挡,电阻R1、R2并联,
高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流:I===5A;
通过R1的电流:I1===4A,
通过R2的电流:I2=I﹣I1=5A﹣4A=1A,
R2的阻值:R2===220Ω;
(2)由电路图知,当S1断开,S2连接触点B时,处于低温挡,电阻阻R1和R2串联,
电路的总电阻:R总=R1+R2=55Ω+220Ω=275Ω,
此时电路消耗的功率:P低===176W;
(3)由电路图知,只闭开关S1时,只有电阻R1接入电路,处于中温挡。
此时电路消耗的功率:P中===880 W,
结合丙图,电饭煲煮一次饭消耗的总电能:
W=W1+W2+W3=P高t1+P中t2+P低t3=1100W×10×60s+880W×15×60s+176W×5×60s=1.5048×106J=0.418度。
故本次煮饭电费为0.6元/度×0.418度≈0.25元。
答:(1)电阻R2的阻值是220Ω;
(2)此时电路的总功率为176W;
(3)本次煮饭电费约0.25元。
【点评】本题是一道有关电加热器的题,需综合应用欧姆定律、串并联电路的特点、功率公式以及电能的公式,关键是要分析清楚电路。
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