2022年广西柳州市中考物理真题及答案
展开2022年广西柳州市中考物理试卷
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,第1~12小题只有一项符合题目要求,第13~14小题有多项符合题目要求。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.如图所示的工具中最适合用于测量立定跳远成绩的是( )
A.量角器 B.卷尺
C.直尺 D.三角板
2.从小石块和铁屑的混和物中快速分离出铁屑,最合适的工具是( )
A.磁铁 B.镊子 C.筷子 D.放大镜
3.2022年6月5日,“神舟上四号”载人飞船与空间站天和核心舱成功对接,我国三名航天员将在空间站工作生活6个月。空间站在工作时的能源主要来自( )
A.煤炭 B.地热 C.汽油 D.太阳能
4.下列单个用电器正常工作时,相同时间内耗电量最小的是( )
A.电饭煲 B.电暖器 C.小台灯 D.电热水器
5.下列做法符合安全用电的是( )
A.用手拉扯电线拔出插头
B.不使用绝缘皮破损的导线
C.家用电器失火时,用水浇灭
D.有人触电时,直接用手把他拉开
6.“小宸能唱很高的音”,这是指他的歌唱声音( )
A.速度快 B.时间长 C.音色好 D.音调高
7.如图所示电路,两只小灯泡规格相同,先闭合S,L2正常发光,再闭合S1,则L1( )
A.被短路 B.被烧坏 C.与L2并联 D.与L2串联
8.在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现,电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化,这是因为二者的( )
A.电阻不同 B.电流不同
C.密度不同 D.通电时间不同
9.如图所示的手压式手电筒,通过按压手柄,电筒内线圈做切割器感线运动,能使电简发光。这种发电利用了( )
A.尖端放电 B.电磁感应 C.摩擦起电 D.电流热效应
10.下列关于热机的说法正确的是( )
A.热机的效率为100%
B.热机只有汽油机和柴油机两种
C.好的热机工作时不排放废气
D.热机工作时都要利用燃料的化学能
11.如图,物体S在平面镜中所成的像为S'。若在镜后放置一块透明玻璃AB,则像S'将( )
A.变亮 B.变暗 C.不变 D.偏离原位置
12.如图甲,大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似,图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上,在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉,大人、男孩则各握住一根木棍向外拉,三人中被拉动者为负,他们都使出了最大力气,仍处于“僵持”状态,没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦,以下做法中最有可能使女孩获胜的是( )
A.仅将绳在两木棍上多绕1圈
B.仅将绳在两木棍上少绕1圈
C.仅增加绳的总长
D.仅减小绳的总长
(多选)13.博物馆里有些古书非常陈旧,直接翻动它容易使书页破损,有人提出,通过给书带电,使书一页页分开来,如图所示。假设给每页书带电可以实现,能使书一页页分开的带电方式是( )
A.使每页书都带上正电
B.使每页书都带上负电
C.使相邻书页带上异种电荷
D.只让封面带正电,封底带负电
(多选)14.如图,一只蚂蚁以大小不变的速度沿疏中虚线从A点爬到B点,此过程中蚂蚁的( )
A.动能先变小后不变 B.动能不变
C.重力势能先变小后不变 D.重力势能不变
二、填空题(本题共5小题,每小题2分,共10分)
15.(2分)人的眼球结构如图所示,眼睛的成像原理跟 (选填“凸”或“凹”)透镜类似,其中 相当于光屏。
16.(2分)被誉为2022年北京冬奥会“防疫神器”的体温贴是一种无线电子测温计,如图所示。使用很简单,它贴在人体皮肤后,吸收人体热量,内能 (选填“增加”或“减少”),达到与皮肤相同的温度,其内部发射电路将体温信息以 波的形式发射到后台,实现对工作人员体温的自动监测。
17.(2分)如图,用手压书本并抽出直尺,当手压书本的力大小不同时,匀速抽出直尺过程中需要的力的大小也 。由此,可推测滑动摩擦力的大小与 的大小有关。
18.(2分)家里放置较重的柜子时,考虑到避免压坏木质地板,人们会倾向选择如图1所示两种支撑脚中的 。如图2,水中的气泡随着水流,从水管较粗的一端流入较细的一端,其体积 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
19.(2分)如图电路,电阻R1、R2、R3的阻值分别为R、2R、3R,为二极管(二极管具有单向导电性,只允许电流从其正极向负极通过,不允许电流反方向通过,如同自动开关)。闭合开关S,接入电路的总电阻为 。现将电源正负极对调再接回原位置,则前后两种情况消耗的功率之比为 。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
20.(2分)如图,画出入射光线经过透镜后的折射光线。
21.(2分)如图,用线将小球悬挂起来。请画出线对小球的拉力F的示意图。
四、实验探究题(本题共3小题,共20分)
22.(5分)如图甲为“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置。
(1)用纸板给烧杯加盖,可以减少水的散热,从而 (选填“延长”或“缩短”)加热时间。
(2)实验中观察到:水沸腾时,水中上升的气泡体积变 ;移开酒精灯,水会停止沸腾。
(3)图乙是根据实验记录画出的水的温度﹣时间图像,分析可知:水的沸点为 ℃;水保持沸腾须不断 (选填“吸热”或“放热”),且温度 。
23.(6分)小辉学习了电学的有关知识后,做如下实验。
(1)小辉利用如图甲的电路测量某定值电阻R的阻值。
①连接实物电路时,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“a”或“b”)端,开关应 。
②实验中,移动滑片P至某位置,若电流表和电压表示数为分别0.2A、2V,则R的阻值为 Ω。
③为减小误差,改变R两端电压,多次测量电压及电流值,算出对应的电阻,最后求出电阻的 值,作为R的阻值。
(2)小辉得知某热敏电阻的阻值随温度变化图像如图乙,就利用该热敏电阻制作温控报警器,报警器电路的一部分如图丙所示,电源电压为12V。当环境温度达到或超过50℃时,电压U2达到或超过9V并触发报警器(图中未画出)报警。则图中 (选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻,另一定值电阻的阻值为 Ω。
24.(9分)小东学习了密度的有关知识后,做如下实验。
(1)小东在实验室里测量玻璃珠的密度。
①他将天平置于 桌面,移动游码至标尺左端 点,调节平衡螺母使横梁平衡。
②接着测量几个玻璃珠的质量,天平平衡时托盘中的砝码及游码的位置如图甲所示,则这些玻璃珠的质量为 g。
③将这些玻璃珠放入量筒,量筒中水面变化如图乙所示,则玻璃珠的总体积为 cm3,玻璃珠的密度为 kg/m3。
④小东按规范操作完成了实验,才发现天平横梁因磨损出现的缺口如图丙中A处所示,那么玻璃珠质量的测量值 (选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
(2)小东回到家里,想要测量家里的空气密度,器材有:未充气的新皮球(如图丁,皮球壁厚度忽略不计),电子秤,打气筒(每次能打出一筒体积为V0的空气)。已知皮球充气后如图戊所示,内部气压大于大气压。方法如下:
i.用电子秤测出未充气的新皮球的质量m1;
ii.用打气筒给新皮球打入n筒空气后,皮球如图戊,用电子秤测出其质量m2;
iii.计算空气密度的表达式为ρ= 。
由于空气浮力的影响,上述测量不够准确。仅用现有器材更准确地测量空气密度,需要增加一个步骤: 。
用你增加步骤中测得的物理量及已测得的物理量计算空气密度,表达式为ρ'= 。
五、综合应用题(本题共3小题,共24分。要求写出必要的文字说明、运算公式和重要演算步骤,答案必须写出数值和单位)
25.(6分)一辆汽车在1000N的牵引力作用下做匀速直线运动,60s内行驶了600m。求这个过程中:
(1)汽车的速度;
(2)汽车牵引力做的功;
(3)汽车牵引力做功的功率。
26.(8分)小宸利用一个电池组,两只电流表(A1和A2),一个开关,一个阻值为R0=15Ω的定值电阻和若干导线,来测量未知电阻Rx的阻值,他设计好电路并正确操作,发现A1、A2的示数如图所示。
(1)A1、A2的示数I1、I2分别是多少?
(2)在你不确定电路设计的情况下,请判断电阻Rx可能的阻值为多少?
27.(10分)如图为某自动冲水装置的示意图,水箱内有一个圆柱浮筒A,其重为GA=4N,底面积为S1=0.02m2,高度为H=0.16m。一个重力及厚度不计、面积为S2=0.01m2的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用质量不计、长为l=0.08m的轻质细杆相连。初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用。水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求A所受浮力的大小F浮。
(2)求A浸入水的深度h1。
(3)开始注水后轻杆受力,且杆对A和B的拉力大小相等。当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,求此时杆对B的拉力大小F。
(4)水箱开始排水时,进水管停止注水。为增大一次的排水量,有人做如下改进:仅增大B的面积为S2'=0.012m2。试通过计算说明该方案是否可行?若可行,算出一次的排水量。(水箱底面积S=0.22m2供选用)
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,第1~12小题只有一项符合题目要求,第13~14小题有多项符合题目要求。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.如图所示的工具中最适合用于测量立定跳远成绩的是( )
A.量角器 B.卷尺
C.直尺 D.三角板
【分析】刻度尺的种类很多,根据不同的要求要选择不同量程、分度值的尺子,以满足不同需要。
【解答】解:要测量运动员的跳远成绩,成绩一般在2~3m之间,最小分度值达到1cm就比较适当,量程为5m的卷尺就可以,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查人们对身边常见的测量结果有所了解,能对结果的精确程度做出正确合理的判断,测量前先估测被测物体的长度,选择合适的分度值的刻度尺去测量,才能少走弯路,准确性高。
2.从小石块和铁屑的混和物中快速分离出铁屑,最合适的工具是( )
A.磁铁 B.镊子 C.筷子 D.放大镜
【分析】根据小石块和铁屑的不同物理属性进行分离。
【解答】解:小石块没有磁性,铁屑有磁性,所以用磁铁的吸铁性可以快速分离出铁屑。故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了物质的物理属性,属于基础题。
3.2022年6月5日,“神舟上四号”载人飞船与空间站天和核心舱成功对接,我国三名航天员将在空间站工作生活6个月。空间站在工作时的能源主要来自( )
A.煤炭 B.地热 C.汽油 D.太阳能
【分析】在太空工作时,便于获得、能够及时得到补充的是太阳能,由此入手进行考虑。
【解答】解:煤炭、地热、汽油在空间站是不能进行补充的,所以空间站在外工作时,消耗的主要能源是太阳能,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查能源的应用,是对基础知识的考查。
4.下列单个用电器正常工作时,相同时间内耗电量最小的是( )
A.电饭煲 B.电暖器 C.小台灯 D.电热水器
【分析】相同时间内耗电量越多,电功率越大,比较四个选项用电器的电功率的大小得出正确选项。
【解答】解:单个用电器正常工作时,相同时间内耗电量最大的,功率最大;电饭煲的的功率约为200W,电暖风的功率约为1200W,小台灯的功率约为20W,电热水器的功率约为1000W,所以耗电量最小的是小台灯。
故选:C。
【点评】本题考查了用电器功率的估算问题,这类题主要考查学生对生活中用电器额定功率的掌握情况,目的是要求学生观察生活中的物理现象,因此平时需要积累生活知识。
5.下列做法符合安全用电的是( )
A.用手拉扯电线拔出插头
B.不使用绝缘皮破损的导线
C.家用电器失火时,用水浇灭
D.有人触电时,直接用手把他拉开
【分析】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,故此题据安全用电的原则逐个分析即可判断。
【解答】解:A、用手拉扯电线拔出插头,这样做容易使导线和插头脱离,裸露出金属线,有触电危险,也容易拉坏电线,故A错误;
B、使用绝缘皮破损的导线会造成触电,故B正确;
C、水是导体,家用电器失火时,用水浇灭,容易发生触电事故,故C错误;
D、人体是导体,发现有人触电时,必须先切掉电源,若直接用手把他拉开,会造成触电事故,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了安全用电的原则:不接触低压带电体,不靠近高压带体。由于人是导体,在遇到有人触电时先切断电源再救人。
6.“小宸能唱很高的音”,这是指他的歌唱声音( )
A.速度快 B.时间长 C.音色好 D.音调高
【分析】音调是指声音的高低,由频率决定;音色是声音的品质和特色,与发声体的结构和材料有关。
【解答】解:“小宸能唱很高的音”,这是指他的声带振动快,其发出声音的音调高。
故选:D。
【点评】解答本题的关键是理解音调和音色的概念,生活中人们常把声音的高低和大小说混淆,要注意区分。
7.如图所示电路,两只小灯泡规格相同,先闭合S,L2正常发光,再闭合S1,则L1( )
A.被短路 B.被烧坏 C.与L2并联 D.与L2串联
【分析】(1)通路:处处连通的电路叫通路,通路时,有电流通过用电器,用电器工作;断路:断开的电路叫断路或开路。断路时,没有电流通过用电器,用电器不工作;短路:不经过用电器而直接将电源两极连接的电路叫短路,电源短路会损坏电源,电源短路时,电路中有强大的电流通过,可能烧毁电源和导线,甚至引起火灾,因此绝对不允许发生电源短路。
(2)首尾依次连接的电路叫串联电路;两端并列连接的电路叫并联电路,在串联电路中,电流只有一条路径;在并联电路中,电流有多条路径。
【解答】解:两只小灯泡规格相同,先闭合S,只有L2接入电路,L2正常发光;再闭合S1,L1与L2并联接入电路,两端电压不变,L1和L2正常发光,L1没有造成短路,也不会被烧坏。
故选:C。
【点评】本题考查了电路的三种状态和电路的基本连接方式,难度不大。
8.在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现,电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化,这是因为二者的( )
A.电阻不同 B.电流不同
C.密度不同 D.通电时间不同
【分析】电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外两个因素不变,并结合Q=I2Rt进行分析。
【解答】解:电路中的电阻丝和导线串联连接,而串联电路处处电流相等,因此通过电阻丝和导线的电流和通电时间都相等,由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值,由Q=I2Rt可知,电阻丝产生的热量比导线多。A符合题意。
故选:A。
【点评】本题研究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”,考查控制变量法的运用、串联电路电流的规律及焦耳定律的应用。
9.如图所示的手压式手电筒,通过按压手柄,电筒内线圈做切割器感线运动,能使电简发光。这种发电利用了( )
A.尖端放电 B.电磁感应 C.摩擦起电 D.电流热效应
【分析】按压手柄,电筒内线圈做切割器感线运动,能使电简发光,从能量转化上看,是机械能转化为电能,是磁生电现象。
【解答】解:(1)尖端放电是指在高电压、强电场的作用下,尖端导体附近的空气被电离的而产生的气体放电现象,故A错误;
(2)电磁感应是指:闭合电路中的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,产生感应电流的现象,故B正确;
(3)摩擦起电是一种静电现象,故C错误;
(4)电流的热效应是指电流通过导体,导体发热的现象,故D错误。
故选B。
【点评】本题是物理现象的辨别题,要了解电磁感应与尖端放电、摩擦起电、电流热效应等物理现象的区别。
10.下列关于热机的说法正确的是( )
A.热机的效率为100%
B.热机只有汽油机和柴油机两种
C.好的热机工作时不排放废气
D.热机工作时都要利用燃料的化学能
【分析】(1)任何机器的效率都不可避免的做额外功,效率不可能达到100%;
(2)热机是把内能转化为机械能的装置;蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机;
(3)热机的排气冲程就是排出燃料燃烧释放的废气;
(4)热机工作时,将燃料燃烧时,化学能转化为内能,内能再转化为机械能。
【解答】解:A、在使用热机过程中,废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、不可避免的要克服机器部件摩擦做额外功,效率不可能达到100%,故A错误。
B、根据热机的概念,只要将内能转化为机械能的机械都属于热机,蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机,故B错误。
C、任何热机工作时都会排放废气,故C错误。
D、热机是把内能转化为机械能的装置,所以热机工作时都要利用燃料的化学能,故D正确。
故选:D。
【点评】题主要考查了热机的概念及工作过程、热机效率的理解和掌握,属基础知识的考查。
11.如图,物体S在平面镜中所成的像为S'。若在镜后放置一块透明玻璃AB,则像S'将( )
A.变亮 B.变暗 C.不变 D.偏离原位置
【分析】平面镜成像原理:光的反射,在镜面的后面放物体,不会影响镜面对光的反射,所以成的像不会受影响。
【解答】解:平面镜成像是由于光的反射形成的,若在镜面的后面放任何东西,都不会影响镜面对镜面对光线的反射,所以像的亮度、位置等都不会受影响。
故选:C。
【点评】平面镜成像是由于镜面反射而产生的,与镜子的后面有无物体无关,同时平面镜成像的特点也是经常考查的内容,要熟练掌握。
12.如图甲,大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似,图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上,在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉,大人、男孩则各握住一根木棍向外拉,三人中被拉动者为负,他们都使出了最大力气,仍处于“僵持”状态,没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦,以下做法中最有可能使女孩获胜的是( )
A.仅将绳在两木棍上多绕1圈
B.仅将绳在两木棍上少绕1圈
C.仅增加绳的总长
D.仅减小绳的总长
【分析】使用滑轮组时,承担物重的动滑轮的股数越多越省力。
【解答】解:
AB、仅将绳在两木棍上多绕1圈,这样承担男孩所用木棍的绳子的段数增大,女孩越省力,可能使女孩获胜;同理可知,仅将绳在两木棍上少绕1圈,不能使女孩获胜,故A正确,B错误;
CD、改变绳的总长,不能改变力的大小,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了滑轮组的工作特点,属于基础题。
(多选)13.博物馆里有些古书非常陈旧,直接翻动它容易使书页破损,有人提出,通过给书带电,使书一页页分开来,如图所示。假设给每页书带电可以实现,能使书一页页分开的带电方式是( )
A.使每页书都带上正电
B.使每页书都带上负电
C.使相邻书页带上异种电荷
D.只让封面带正电,封底带负电
【分析】电荷间的作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
【解答】解:通过给书带电,使书一页页分开来,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引知识可知,可以给书带上同种电荷,书一页页可以分开,故AB正确,CD错误。
故选:AB。
【点评】本题考查了电荷间的相互作用规律,基础题。
(多选)14.如图,一只蚂蚁以大小不变的速度沿疏中虚线从A点爬到B点,此过程中蚂蚁的( )
A.动能先变小后不变 B.动能不变
C.重力势能先变小后不变 D.重力势能不变
【分析】影响动能大小的因素是质量和速度;影响重力势能大小的因素是质量和高度;据此分析解答。
【解答】解:蚂蚁沿碗中虚线从A点爬到B点,它的质量不变,速度大小不变,动能不变;质量不变,高度先变小后不变,重力势能先变小后不变,故BC确,AD误。
故选:BC。
【点评】此题考查了影响动能和重力势能大小的因素,基础题。
二、填空题(本题共5小题,每小题2分,共10分)
15.(2分)人的眼球结构如图所示,眼睛的成像原理跟 凸 (选填“凸”或“凹”)透镜类似,其中 视网膜 相当于光屏。
【分析】眼睛和照相机类似,晶状体相当于是一个凸透镜,可以将2倍焦距以外的物体成像在视网膜上;当物距大于2倍焦距时,成的是倒立、缩小的实像。
【解答】解:人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
故答案为:凸;视网膜。
【点评】本题主要考查学生对眼睛及其视物原理的了解和掌握,属于基础题。
16.(2分)被誉为2022年北京冬奥会“防疫神器”的体温贴是一种无线电子测温计,如图所示。使用很简单,它贴在人体皮肤后,吸收人体热量,内能 增加 (选填“增加”或“减少”),达到与皮肤相同的温度,其内部发射电路将体温信息以 电磁 波的形式发射到后台,实现对工作人员体温的自动监测。
【分析】物体吸收热量,内能增加;电磁波可以传递信息。
【解答】解:物体吸收热量,内能增加,故体温贴贴在人体皮肤后,从人体吸收热量,内能增加;
电磁波可以传递信息。体温贴达到与皮肤相同的温度,其内部发射电路将体温信息以电磁波波的形式发射到后台,实现对工作人员体温的自动监测。
故答案为:增加;电磁。
【点评】本题考查内能和电磁波的有关知识,属于对基础知识的考查,难度不大。
17.(2分)如图,用手压书本并抽出直尺,当手压书本的力大小不同时,匀速抽出直尺过程中需要的力的大小也 不同 。由此,可推测滑动摩擦力的大小与 压力 的大小有关。
【分析】影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度。
【解答】解:当手压书本的力大小不同时,匀速抽出直尺过程中受到的摩擦力是不同的,需要的力的大小也不同,由此,可推测滑动摩擦力的大小与压力的大小有关。
故答案为:不同;压力。
【点评】本题考查了探究影响滑动摩擦力大小的两个因素,属于基础知识。
18.(2分)家里放置较重的柜子时,考虑到避免压坏木质地板,人们会倾向选择如图1所示两种支撑脚中的 乙 。如图2,水中的气泡随着水流,从水管较粗的一端流入较细的一端,其体积 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】(1)减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
(2)流体压强与流速的关系:流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。
【解答】解:(1)柜子对地板的压力一定,增大受力面积可以减少对地面的压强,避免压坏木质地板,所以选择如图1所示两种支撑脚中的乙;
(2)一定体积的水流通过较细的管道时比经过较粗的管道时流速加快,液体内部的压强会变小,所以水中的气泡体积会变大。
故答案为:乙;变大。
【点评】本题考查了减小压强的方法、流体压强与流速的关系等知识的理解和应用,体现了物理知识的应用,难度不大。
19.(2分)如图电路,电阻R1、R2、R3的阻值分别为R、2R、3R,为二极管(二极管具有单向导电性,只允许电流从其正极向负极通过,不允许电流反方向通过,如同自动开关)。闭合开关S,接入电路的总电阻为 5R 。现将电源正负极对调再接回原位置,则前后两种情况消耗的功率之比为 3:5 。
【分析】(1)由图结合二极管的单向导电性可知,闭合开关S时,电阻R2、R3串联,根据串联电路的电阻特点求出接入电路的总电阻;
(2)将电源正负极对调再接回原位置时,电阻R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点求出接入电路的总电阻,根据P=UI=求前后两种情况消耗的功率之比。
【解答】解:(1)由图结合二极管的单向导电性可知,闭合开关S时,电阻R2、R3串联,由串联电路的电阻特点可知,接入电路的总电阻Ra=R2+R3=2R+3R=5R;
(2)由图结合二极管的单向导电性可知,将电源正负极对调再接回原位置时,电阻R1、R2串联,由串联电路的电阻特点可知,接入电路的总电阻Rb=R1+R2=R+2R=3R,
由P=UI=可知,前后两种情况消耗的功率之比:====。
故答案为:5R;3:5。
【点评】本题考查电路分析和电功率公式的应用,关键根据二极管的单向导电性分析出电路的连接。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
20.(2分)如图,画出入射光线经过透镜后的折射光线。
【分析】由图示可知,入射光线过焦点,根据入射光线的特点,可以画出对应的折射光线。
【解答】解:入射光线过焦点,经过凸透镜折射后,则折射光线将平行主光轴射出,如图所示:
【点评】关于凸透镜,有三条特殊的入射光线:①平行于主光轴;②过焦点;③过光心的。每条特殊的入射光线对应的折射光线都有自己的特点。根据两者的对应关系可以告诉入射光线做出折射光线;也可以利用折射光线做出对应的入射光线。
21.(2分)如图,用线将小球悬挂起来。请画出线对小球的拉力F的示意图。
【分析】先确定小球受拉力的方向、作用点,再根据力的示意图的画法作图。
【解答】解:拉力的作用点在小球的重心上,方向沿绳子竖直向上,如下图所示:
【点评】作力的示意图,就是用一条带箭头的线段把力的三要素表示出来,长短表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点,作图的关键是力的方向和作用点。
四、实验探究题(本题共3小题,共20分)
22.(5分)如图甲为“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置。
(1)用纸板给烧杯加盖,可以减少水的散热,从而 缩短 (选填“延长”或“缩短”)加热时间。
(2)实验中观察到:水沸腾时,水中上升的气泡体积变 大 ;移开酒精灯,水会停止沸腾。
(3)图乙是根据实验记录画出的水的温度﹣时间图像,分析可知:水的沸点为 100 ℃;水保持沸腾须不断 吸热 (选填“吸热”或“放热”),且温度 保持不变 。
【分析】(1)为了缩短加热时间,要适当减少水量、提高水的初温、给烧杯加盖;
(2)液体的沸腾是内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象,沸腾时不断有水汽化为水蒸气进入气泡内,使气泡在上升的过程中体积逐渐增大,最后破裂;
(3)水沸腾时的特点:吸热温度保持不变;并根据沸腾时的图像结合实验数据判断水的沸点。
【解答】解:(1)用纸板给烧杯加盖,可以减少水的散热,缩短加热到沸腾时间;
(2)实验中观察到:水沸腾时,水中上升的气泡体积变大;
(3)乙图水在沸腾过程中吸热,温度保持不变,水在沸腾过程中保持100℃不变,所以水的沸点为100℃。
故答案为:(1)缩短;(2)100;吸热;保持不变。
【点评】此题是“观察水的沸腾时温度变化的特点”的实验,常见题目。
23.(6分)小辉学习了电学的有关知识后,做如下实验。
(1)小辉利用如图甲的电路测量某定值电阻R的阻值。
①连接实物电路时,滑动变阻器的滑片P应置于 b (选填“a”或“b”)端,开关应 断开 。
②实验中,移动滑片P至某位置,若电流表和电压表示数为分别0.2A、2V,则R的阻值为 10 Ω。
③为减小误差,改变R两端电压,多次测量电压及电流值,算出对应的电阻,最后求出电阻的 平均 值,作为R的阻值。
(2)小辉得知某热敏电阻的阻值随温度变化图像如图乙,就利用该热敏电阻制作温控报警器,报警器电路的一部分如图丙所示,电源电压为12V。当环境温度达到或超过50℃时,电压U2达到或超过9V并触发报警器(图中未画出)报警。则图中 R1 (选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻,另一定值电阻的阻值为 300 Ω。
【分析】(1)①为了保护电路,连接实物电路时,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,开关应断开;
②根据欧姆定律I=算出R的阻值;
③多次测量求平均值可以减小误差;
(2)由图乙知当温度升高时,该热敏电阻阻值减小,分得电压减小,而温度高时输出电压要升高,以触发报警,据此判断出热敏电阻;
由图线判断出温度为50℃时热敏电阻的阻值,根据串联电路电压的规律算出热敏电阻R1两端的电压,由欧姆定律I=算出电路中的电流和定值电阻的阻值。
【解答】解:(1)①为了保护电路,连接实物电路时,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即b端,开关应断开;
②根据欧姆定律I=知R的阻值为:
R===10Ω;
③为减小误差,改变R两端电压,多次测量电压及电流值,算出对应的电阻,最后求出电阻的平均值,作为R的阻值;
(3)由图乙知当温度升高时,该热敏电阻阻值减小,分得电压减小,而温度高时输出电压要升高,以触发报警,所以R1为热敏电阻;
由图线可知,温度为50℃时,R1=100Ω,
根据串联电路电压的规律知热敏电阻R1两端的电压为:
U1=U﹣U2=12V﹣9V=3V,
电路中的电流为:
I′===0.03A,
定值电阻的阻值为:
R2===300Ω。
故答案为:(1)①b;断开;②10;③平均;(2)R1;300。
【点评】本题考查了欧姆定律的应用以及注意事项,判断热敏电阻是本题的难点。
24.(9分)小东学习了密度的有关知识后,做如下实验。
(1)小东在实验室里测量玻璃珠的密度。
①他将天平置于 水平 桌面,移动游码至标尺左端 零 点,调节平衡螺母使横梁平衡。
②接着测量几个玻璃珠的质量,天平平衡时托盘中的砝码及游码的位置如图甲所示,则这些玻璃珠的质量为 26.2 g。
③将这些玻璃珠放入量筒,量筒中水面变化如图乙所示,则玻璃珠的总体积为 10 cm3,玻璃珠的密度为 2.62×103 kg/m3。
④小东按规范操作完成了实验,才发现天平横梁因磨损出现的缺口如图丙中A处所示,那么玻璃珠质量的测量值 等于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
(2)小东回到家里,想要测量家里的空气密度,器材有:未充气的新皮球(如图丁,皮球壁厚度忽略不计),电子秤,打气筒(每次能打出一筒体积为V0的空气)。已知皮球充气后如图戊所示,内部气压大于大气压。方法如下:
i.用电子秤测出未充气的新皮球的质量m1;
ii.用打气筒给新皮球打入n筒空气后,皮球如图戊,用电子秤测出其质量m2;
iii.计算空气密度的表达式为ρ= 。
由于空气浮力的影响,上述测量不够准确。仅用现有器材更准确地测量空气密度,需要增加一个步骤: 再往球内打入n'筒空气,用电子秤测出其质量m3 。
用你增加步骤中测得的物理量及已测得的物理量计算空气密度,表达式为ρ'= 。
【分析】(1)①使用天平之前,首先把天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度,然后调节平衡螺母使天平的横梁平衡;
②物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值;
③玻璃珠的总体积等于水和玻璃珠的总体积减去水的体积;根据密度公式求出玻璃珠的密度;
④天平横梁因磨损出现的缺口,调节平衡螺母时,使天平两侧质量相等,不影响测量结果;
(2)根据用打气筒给新皮球打入n筒空气求出球内空气的体积,球内空气的质量等于空气和球的总质量减去球的质量,根据密度公式求出空气的密度;
由力的平衡条件可知,球对电子秤的压力大小等于球和空气的总重力减去球受到的浮力,因此要消除空气浮力的影响,可以再往球内打入一定量的空气,利用两次的差值消除空气浮力的影响。
【解答】解:(1)①把托盘天平放在水平桌面上,将标尺上的游码移到零刻度处,调节天平的平衡螺母使天平平衡;
②由图甲可知,游码的分度值是0.2g,玻璃球的质量为:20g+5g+1.2g=26.2g;
③由图乙可知,水的体积为25cm3,水和玻璃球的总体积为35cm3,故玻璃球的体积:V=V2﹣V1=35cm3﹣25cm3=10cm3,
则玻璃球的密度:ρ===2.62×103kg/m3;
④天平横梁因磨损出现的缺口,调节平衡螺母后,天平左右两侧质量相等,测量物体质量时,左右两侧质量也相等,不影响测量结果,因此玻璃珠质量的测量值等于真实值;
(2)iii、由题意可知,球内空气的体积:V气=nV0,
球内空气的质量:m气=m2﹣m1,
所以空气密度的表达式:ρ==;
此时球对电子秤的压力:F=G总﹣F浮=(m气+m球)g﹣F浮=m2g……①
当皮球内部气压大于大气压后,再充适量的空气后皮球的体积不变,由阿基米德原理可知皮球受到的空气浮力也不变,
因此可以再往球内打入n'筒空气,用电子秤测出其质量m3,
此时球对电子秤的压力:F'=G总'﹣F浮=(m气'+m球)g﹣F浮=m3g……②
由②﹣①可得,球内增加的空气质量:Δm=m3﹣m2,
球内增加的空气体积:ΔV=n'V0,
则空气的密度:ρ'==。
故答案为:(1)①水平;零;②26.2;10;③2.62×103;④等于;(2);再往球内打入n'筒空气,用电子秤测出其质量m3;。
【点评】本题考查天平的使用和读数、量筒的读数、密度公式、力的平衡条件和阿基米德原理的应用,综合性强,有一定的难度。
五、综合应用题(本题共3小题,共24分。要求写出必要的文字说明、运算公式和重要演算步骤,答案必须写出数值和单位)
25.(6分)一辆汽车在1000N的牵引力作用下做匀速直线运动,60s内行驶了600m。求这个过程中:
(1)汽车的速度;
(2)汽车牵引力做的功;
(3)汽车牵引力做功的功率。
【分析】(1)利用速度公式即可求出汽车的速度;
(2)应用功的计算公式W=Fs可以求出牵引力的功。
(3)应用功率公式P=可以求出牵引力的功率。
【解答】解:(1)汽车的速度为:v===10m/s;
(2)牵引力做功:W=Fs=1000N×600m=6×105J;
(3)牵引力的功率:P===10000W;
答:(1)汽车的速度为10m/s;
(2)牵引力做的功是2.4×106J;
(3)牵引力做功的功率是10000W。
【点评】此题主要考查了速度、功和功率的计算,属基础性问题,掌握基本的计算公式是关键。
26.(8分)小宸利用一个电池组,两只电流表(A1和A2),一个开关,一个阻值为R0=15Ω的定值电阻和若干导线,来测量未知电阻Rx的阻值,他设计好电路并正确操作,发现A1、A2的示数如图所示。
(1)A1、A2的示数I1、I2分别是多少?
(2)在你不确定电路设计的情况下,请判断电阻Rx可能的阻值为多少?
【分析】(1)根据图示电流表选择的量程及分度值,容易读出对应的电流值;
(2)由于两个电流表的示数不同,两个电阻只可能是并联接法,要以电流表的不同接法进行分类讨论,共四种情况:①A2表测总电流,A1表测Rx电流;②A2表测总电流,A1表测R0电流;③A2表测Rx电流,A1表测R0电流;④A2表测R0电流,A1表测Rx电流。分别进行计算Rx的阻值。
【解答】解:(1)A1表的量程是0.6A,分度值是0.02A,故I1=0.3A;A2表的量程是3A,分度值是0.1A,故I2=0.9A;
(2)因为A1表和A2表的示数不同,所以,R0与Rx不可能串联,
那么,R0与Rx一定并联,根据电流表的接法不同,有四种情况:
①A2表测总电流,A1表测Rx电流:Rx====30Ω;
②A2表测总电流,A1表测R0电流:Rx====7.5Ω;
③A2表测Rx电流,A1表测R0电流:Rx====5Ω;
④A2表测R0电流,A1表测Rx电流:Rx====45Ω。
答:(1)A1、A2的示数I1、I2分别是0.3A和0.9A;
(2)在你不确定电路设计的情况下,电阻Rx可能的阻值有30Ω、7.5Ω、5Ω、45Ω。
【点评】本题虽是欧姆定律的简单应用,但由于讨论的情况较多,难度较大。解决本题的关键是:(1)首先要对两个电阻的连接方式进行判断;(2)在确定两个电阻接法前提下,再根据电流表的不同接法进行讨论。
27.(10分)如图为某自动冲水装置的示意图,水箱内有一个圆柱浮筒A,其重为GA=4N,底面积为S1=0.02m2,高度为H=0.16m。一个重力及厚度不计、面积为S2=0.01m2的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用质量不计、长为l=0.08m的轻质细杆相连。初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用。水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求A所受浮力的大小F浮。
(2)求A浸入水的深度h1。
(3)开始注水后轻杆受力,且杆对A和B的拉力大小相等。当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,求此时杆对B的拉力大小F。
(4)水箱开始排水时,进水管停止注水。为增大一次的排水量,有人做如下改进:仅增大B的面积为S2'=0.012m2。试通过计算说明该方案是否可行?若可行,算出一次的排水量。(水箱底面积S=0.22m2供选用)
【分析】(1)由题意可知,A初始时处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件求出A漂浮时受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理求出A排开水的体积,根据V=Sh求出A浸入水的深度;
(3)根据液体压强公式表示出B刚好被拉起时B受到水的压强,根据压强定义式表示出B受到的压力,根据阿基米德原理表示出A受到的浮力,根据力的平衡条件列出方程求出此时A浸入水中的深度,进而求出杆对B的拉力;
(4)根据(3)中求出的A浸入水中的深度的表达式求出增大B的面积后A浸入水中的深度,与更改前A浸入水中的深度进行比较,从而判断方案的可行性,根据体积公式求出一次的排水量。
【解答】解:(1)初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用,说明此时A刚好漂浮,
由物体的漂浮条件可知,此时A所受浮力:F浮=GA=4N;
(2)由F浮=ρ液gV排可知,A漂浮时排开水的体积:
V排===4×10﹣4m3=400cm3,
由V=Sh可知,A浸入水的深度:
h1===0.02m;
(3)设B刚好被拉起时,A浸入水中的深度为h浸,
由题意可知,B刚好被拉起时,B受到水的压强:
p=ρ水gh=ρg(h浸+l),
B受到水的压力:
F压=pS2=ρg(h浸+l)S2,
杆对A的拉力:
F拉=F压=ρg(h浸+l)S2,
A受到的浮力:
F浮'=ρ水gV排'=ρ水gS1h浸,
A受到竖直向下的重力、杆对A的拉力和竖直向上的浮力,由力的平衡条件可知:
F浮'=GA+F拉,
即ρ水gS1h浸=GA+ρg(h浸+l)S2,
则A浸入水中的深度:
h浸===0.12m,
由题意可知,此时杆对B的拉力:
F=F拉=ρg(h浸+l)S2=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.12m+0.08m)×0.01m2=20N;
(4)设增大B的面积后,B刚好被拉起时,A浸入水中的深度为h浸',
由(3)可知,此时A浸入水中的深度:
h浸'===0.17m>0.12m,
所以该方案可以增大一次的排水量,
一次的排水量:
ΔV=V'﹣V=[Sl+(S﹣S1)h浸']﹣[Sl+(S﹣S1)h1]﹣(S﹣S1)(h浸'﹣h1)=(0.22m2﹣0.02m2)×(0.17m﹣0.02m)=0.03m3。
答:(1)A所受浮力的大小为4N。
(2)A浸入水的深度为0.02m。
(3)当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,此时杆对B的拉力为20N;
(4)该方案可行,此时一次的排水量为0.03m3。
【点评】本题考查物体浮沉条件、阿基米德原理、液体压强公式和压强定义式的应用,综合性强,难度大。
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