广东省广州外国语学校2022-2023学年九年级下学期月考物理试卷(3月份)
展开第Ⅰ部分选择题(共30分)
一、选择题(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)下列数据最接近实际情况的是( )
A.正常人1min内脉搏跳动的次数约为70次
B.一名普通中学生的质量约为200kg
C.一支新2B铅笔的长度约为18mm
D.让人感觉温暖又舒适的房间温度约为37℃
2.(3分)下列现象中,最能说明分子热运动的是( )
A.晴天,微风吹拂,我们可以从树叶缝隙中透入的光柱中看到有微尘匆匆而过
B.在量筒中装适量水,然后在底部注入硫酸铜溶液,马上搅拌之后,发现分界线没了,溶液颜色均匀了
C.如图(ρ二氧化氮>ρ空气),在完全失重的环境,抽掉玻璃板之后,发现两瓶气体的颜色都慢慢变化
D.将一滴红墨水(ρ红墨水>ρ水),在较高处滴入一杯水中,过一会儿,整杯水变红了
3.(3分)用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触不带电的验电器A,A的金属箔片张角变大,如图所示.再用C棒去同时接触A、B验电器的金属球,发现A的金属箔片张角变小,B的金属箔片张角变大.则下列说法正确的是( )
A.验电器原理是异种电荷相互吸引
B.C棒与其手柄D均为导体
C.毛皮摩擦橡胶棒的过程中,电子是由毛皮转移到橡胶棒
D.当C棒接触两验电器的金属球时,产生的电流方向为 A到B
4.(3分)如图所示,是三种不同发声体发出的C调1(d)的波形图,下列说法正确的是( )
A.它们的音调相同B.它们的响度不同
C.它们的音色相同D.它们都属于噪声
5.(3分)学校安装了人脸识别测温系统,如图。电源开关S1闭合后,若红外测温感知体温正常,开关S2闭合;若人脸识别通过,开关S3闭合;当体温正常且人脸识别通过时,闸门自动打开。选项中的电路设计符合要求的是( )
A.B.
C.D.
6.(3分)关于中国科技成果的应用事例所涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.“复兴号”高铁列车减速进站时动能不变
B.太阳能发电站利用的太阳能属于不可再生能源
C.长征五号B运载火箭发射升空时将内能转化为机械能
D.国产C919客机的机翼利用了空气流速越快压强越大的原理
7.(3分)物质M因发生物态变化吸热,M在该物态变化前后都具有流动性,则这种物态变化为( )
A.汽化B.液化C.凝固D.熔化
8.(3分)关于家庭电路,下列说法正确的是( )
A.甲图中,若保险丝熔断,则一定是短路引起的
B.甲图中,灯泡和开关的连接不符合安全用电原则
C.甲图中,两孔插座的连接是正确的
D.乙图中,电能表所在电路的总电流可以达到50A
9.(3分)如图为运动员百米赛跑的情景,下列说法正确的是( )
A.以运动员为参照物,地面是静止的
B.运动员在该100m的赛程中做匀速直线运动
C.运动员冲到终点,不能立即停下,是由于人受到惯性的作用
D.运动员的鞋底花纹很深,可以增大摩擦
10.(3分)如图甲所示的装置,A是重15N的空吊篮,绳子B(动滑轮与吊篮A连接的绳子)和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处,施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示,A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦,常数g取10N/kg。下列结论正确的是( )
A.动滑轮的重力为9N
B.第1﹣2s内拉力F的功率为20W
C.此装置提升重物的最大机械效率可达100%
D.此装置最多能匀速运载80N的货物
第II部分非选择题(共60分)
第15、16题结合题目要求,涉及计算的,应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的部分,演算过程及结果都要在数字的后面写上正确的单位。
11.(5分)如图甲所示,在虚线框中接入某种实验器材可以进行相关实验研究。请完成下列问题:
(1)在虚线框中接入 ,可探究通电导体在磁场中受力的情况,利用该原理可制成 。
(2)在虚线框中接入一个灵敏电流表,将U形磁铁沿水平方向左右移动,可以观察到灵敏电流表的指针发生偏转,此过程是将 能转化为 能。根据此原理发明了一款能发电的魔方,如图乙所示。转动魔方时,通过USB端口,还能给移动设备充电,此时魔方相当于电路中的 (选填“电源”或“用电器”)。
12.(3分)如图所示,请补充平面镜的入射光线和透镜的折射光线,完成光路图。
13.(3分)停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,重G=120N,AB=2.8m,AO=0.3m。要使横杆AB保持水平静止,需在A端施加竖直方向的力F,请在图中画出F的示意图及其力臂L,经计算得F= N。
14.(10分)(1)如图是没有连接完的电路,A、B、C、D为四个接线柱。请完成该电路图,使发光二极管LED和电动机(符号M)并联;
(2)闭合开关后,这个并联电路正常工作,LED发光时主要实现将 能转化为 能。小明尝试将该电路中的电源正负极对换,再次闭合开关后,按照你所学习的知识帮小明判断一下实验现象:此时LED将 (选填“亮”或“不亮”),电动机将 (选填“不转动”、“正向转动”或“反向转动”);
(3)已知小电动机正常工作时两端的电压为6V,线圈电阻为0.4Ω,线圈中的电流为1A,正常工作10s,这台电动机消耗的电能为 J,该电动机的效率为 。
15.(9分)图中某智能机器人的质量为80kg,其轮子与水平地面接触的总面积为5×10﹣4m2。在水平地面上工作时,该机器人匀速直线移动的速度为1m/s,所受阻力是机器人重力的0.05倍。求:(取g=10N/kg)
(1)机器人对水平地面的压强;
(2)机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力;
(3)机器人在水平地面上匀速直线移动30s,此过程中牵引力做的功。
16.(11分)黑夜中看不见灯的开关位置,为此小明设计了如图所示的电路。当单刀双掷开关S合向b时,照明灯亮、指示灯灭,避免指示灯费电:S合向a时,照明灯灭、指示灯亮,显示开关位置(S只能置于两种状态)。他利用一个“10V 0.1W”的小灯泡和一段电阻丝组成指示灯,则:
(1)为使指示灯正常发光,电阻丝的阻值应为多少?
(2)若照明灯(“220V 100W”)一天(24小时)使用6小时,则整个电路一天总共耗电多少度?(结果保留两位小数)
17.(9分)小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系。
(1)部分实验操作步骤如图甲所示,请在虚线框中画出遗漏的步骤D的简图,4个实验步骤最合理的顺序是 (用实验步骤对应的字母表示)。
(2)小明进行实验并把数据记录在表中,从表中数据可知石块受到的浮力是 N。请根据表中数据归纳出了实验结论: 。
(3)实验结束后,小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,可取 相同的铁块和铝块,使其浸没在同种液体中,比较浮力的大小。
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B,饮料瓶、薄塑料袋(质量忽略不计)和吸管组成的溢水杯对实验进行改进,装置如图乙所示。向下移动横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数和B的示数都在变化,且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)若该小组记录到重物在浸入水之前和完全浸入水中后(未接触溢水杯底),弹簧测力计A的示数分别为4.8N和3.6N,已知水的密度为1g/cm3,则该重物的密度为 kg/m3。
18.(10分)小明在家里用电热水壶烧水时,想研究电热水壶加热水时的热效率是多少。现提供如图所示器材:家里已有的电能表和插座、数显温度计、电子秤(量程足够大,且有清零功能)、烧杯、电热水壶、水(已知水的比热容为c)。
(1)电热水壶工作时主要将 能转化为 能。
(2)请帮小明设计实验步骤,测量电热水壶加热水时的热效率。 。
(3)电热水壶加热水时的效率的表达式: (用题目中出现的物理量符号和实验步骤中测量到的物理量符号表示)。
2022-2023学年广东省广州外国语学校九年级(下)月考
物理试卷(3月份)
参考答案与试题解析
第Ⅰ部分选择题(共30分)
一、选择题(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)下列数据最接近实际情况的是( )
A.正常人1min内脉搏跳动的次数约为70次
B.一名普通中学生的质量约为200kg
C.一支新2B铅笔的长度约为18mm
D.让人感觉温暖又舒适的房间温度约为37℃
【分析】新课程标准要求我们能根据日常经验或自然现象粗略估测一些物理量。例如:长度、质量、时间、温度、力、速度、电功率、电流、电压等。解答估测选择题的方法:利用生活中我们熟悉的一些数据作为根据,进行单位换算,有时要利用基本公式求未知物理量。
【解答】解:A、正常人1min内脉搏跳动的次数约为70次,故A正确;
B、一名普通中学生的质量约为50kg,故B错误;
C、一支新2B铅笔的长度约为18cm,故C错误;
D、让人感觉温暖又舒适的房间温度约为23℃,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了对长度、质量、频率、温度的估测,注重理论与实际差异的应变能力的培养,体现新课程的基本理念。
2.(3分)下列现象中,最能说明分子热运动的是( )
A.晴天,微风吹拂,我们可以从树叶缝隙中透入的光柱中看到有微尘匆匆而过
B.在量筒中装适量水,然后在底部注入硫酸铜溶液,马上搅拌之后,发现分界线没了,溶液颜色均匀了
C.如图(ρ二氧化氮>ρ空气),在完全失重的环境,抽掉玻璃板之后,发现两瓶气体的颜色都慢慢变化
D.将一滴红墨水(ρ红墨水>ρ水),在较高处滴入一杯水中,过一会儿,整杯水变红了
【分析】分子非常小,用肉眼看不见,分子在永不停息地做无规则运动。
【解答】解:A、光柱中看到有微尘匆匆而过,这是宏观物体的机械运动,故A错误;
B、在量筒中装适量水,然后在底部注入硫酸铜溶液,马上搅拌之后,发现分界线没了,溶液颜色均匀了,这是外力的作用,故B错误;
C、如图(ρ二氧化氮>ρ空气),在完全失重的环境,抽掉玻璃板之后,发现两瓶气体的颜色都慢慢变化,故说明分子在不停地做无规则运动,故C正确;
D、将一滴红墨水(ρ红墨水>ρ水),在较高处滴入一杯水中,过一会儿,整杯水变红了,既有分子无规则运动的作用,也包含重力的作用,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了分子热运动,属于基础题。
3.(3分)用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触不带电的验电器A,A的金属箔片张角变大,如图所示.再用C棒去同时接触A、B验电器的金属球,发现A的金属箔片张角变小,B的金属箔片张角变大.则下列说法正确的是( )
A.验电器原理是异种电荷相互吸引
B.C棒与其手柄D均为导体
C.毛皮摩擦橡胶棒的过程中,电子是由毛皮转移到橡胶棒
D.当C棒接触两验电器的金属球时,产生的电流方向为 A到B
【分析】(1)验电器原理是同种电荷相互排斥;
(2)手柄应是绝缘体;C棒应该是导体;
(3)用毛皮擦过的橡胶棒得到电子带负电;
(4)正电荷定向移动的方向规定为电流方向,负电荷定向移动方向与电流方向相反。
【解答】解:
A、验电器是利用同种电荷相互排斥的原理,故A错误;
B、C棒是导体,手柄D应为绝缘体,否则电荷会通过人体传出,故B错误;
C、毛皮摩擦橡胶棒带负电,故电子是由毛皮转移到橡胶棒,故C正确;
D、毛皮摩擦橡胶棒带负电,该橡胶棒去接触验电器A时,验电器A也会带负电;用带绝缘柄的金属杆将两个验电器的金属球接触时,A验电器上自由电子向验电器B转移,负电荷移动的方向与电流方向相反,故产生的电流方向为B到A,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查两种电荷、验电器原理、以及电流的方向的规定,难度不大。
4.(3分)如图所示,是三种不同发声体发出的C调1(d)的波形图,下列说法正确的是( )
A.它们的音调相同B.它们的响度不同
C.它们的音色相同D.它们都属于噪声
【分析】(1)频率是1s物体振动的次数,相同时间内振动越快,频率越大。音调跟频率有关,频率越大,音调越高;
(2)振幅是物体振动时偏离原位置的大小,偏离原位置越大,振幅越大。响度跟振幅有关,振幅越大,响度越大;
(3)音色与发声体的结构和材料有关;
(4)发声体不规则振动产生的声音是噪音。
【解答】解:A.由图可知的三幅图声波振动频率相同,即振动快慢相同,因此音调相同,故A正确;
B、由图可知,三幅图振幅相同,所以响度相同,故B错误;
C.由图可知,三幅图声波的形状不同,音色不同,故C错误;
D、由图可知,三幅图声波都是发声体有规则振动发出的,所以不是噪音,故D错误。
故选:A。
【点评】通过物体振动的波形图,判断物体振动频率的大小,判断物体的振幅,从而判断音调和响度,考查学生对图像的识别能力。
5.(3分)学校安装了人脸识别测温系统,如图。电源开关S1闭合后,若红外测温感知体温正常,开关S2闭合;若人脸识别通过,开关S3闭合;当体温正常且人脸识别通过时,闸门自动打开。选项中的电路设计符合要求的是( )
A.B.
C.D.
【分析】由题意可知,电源开关S1闭合后,只有当人脸识别通过、体温在正常范围都满足时,系统才会启动电动机打开闸门,说明开关S1、S2、S2相互影响、不能独立工作即为串联,据此进行解答。
【解答】解:电源开关S1闭合后,只有当人脸识别通过、体温在正常范围都满足时,系统才会启动电动机打开闸门,当人脸识别不通过或体温不正常时,闸门就不会打开,这说明三个开关是相互影响的,所以三个开关是串联的,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查根据要求设计电路,关键是明确串联和并联电路中开关的作用。
6.(3分)关于中国科技成果的应用事例所涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.“复兴号”高铁列车减速进站时动能不变
B.太阳能发电站利用的太阳能属于不可再生能源
C.长征五号B运载火箭发射升空时将内能转化为机械能
D.国产C919客机的机翼利用了空气流速越快压强越大的原理
【分析】(1)动能的大小与质量和速度有关;
(2)使用之后可以在短时间内从自然界中再次产生的能源是可再生能源,使用之后在短时间内无法在自然界中再次产生的能源是不可再生能源;
(3)火箭发射时会消耗燃料,燃料燃烧产生内能,然后对外做功;
(4)流体流速越大的地方,压强越小。
【解答】解:
A.“复兴号”高铁列车减速进站时,质量不变、速度减小,动能减小,故A错误;
B.太阳能发电站利用的太阳能属于可再生能源,故B错误;
C.长征五号B运载火箭发射将燃料燃烧释放的内能转化为机械能,使火箭升空,故C正确;
D.国产C919客机的机翼利用的是空气流速越快、压强越小的原理,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了动能的大小、能源的分类、能量的转化、流体压强与流速的关系,属于基础知识,要掌握。
7.(3分)物质M因发生物态变化吸热,M在该物态变化前后都具有流动性,则这种物态变化为( )
A.汽化B.液化C.凝固D.熔化
【分析】物质由气态直接变为固态叫凝华,物质由固态直接变为气态叫升华;由气态变为液态叫液化,由液态变为气态叫汽化;由固态变为液态叫熔化,由液态变为固态叫凝固。
【解答】解:液体和气体具有流动性,称为流体,M在该物态变化前后都具有流动性,则M在物态变化前后为液态或者气态;
A、物质由液态变为气态叫汽化,汽化吸热,故A符合题意;
B、物质由气态变为液态叫液化,液化放热,故B不符合题意;
C、物质由液态变为固态叫凝固,物态变化后为固态,故C不符合题意;
D、物质由固态变为液态叫熔化,物态变化前为固态,故D不符合题意;
故选:A。
【点评】分析生活中的热现象属于哪种物态变化,关键要看清物态变化前后,物质各处于什么状态;另外对六种物态变化的吸热和放热情况也要有清晰的认识。
8.(3分)关于家庭电路,下列说法正确的是( )
A.甲图中,若保险丝熔断,则一定是短路引起的
B.甲图中,灯泡和开关的连接不符合安全用电原则
C.甲图中,两孔插座的连接是正确的
D.乙图中,电能表所在电路的总电流可以达到50A
【分析】(1)保险丝熔断是因为电流过大,电流过大可能是短路或总功率过大造成的。
(2)为了保证用电安全,家庭电路中控制灯泡的开关应接在火线和灯泡之间。
(3)两孔插座的接法是左零右火。
(4)10(40)A,10A是指电能表的标定电流,40A是指电能表平时工作允许通过的最大电流。
【解答】解:
A、保险丝熔断,可能是短路引起的,也可能是总功率过大引起的,故A错误。
B、图中开关接在零线和灯泡之间,这样开关也能控制灯泡,但是在断开开关时没有切断火线,接触灯泡时容易发生触电事故,不符合安全用电原则,故B正确。
C、图中,插座的左孔接地线,右孔接火线,不符合于两孔插座“左零右火”接法,不符合安全用电原则,故C错误。
D、10(40)A,表示电能表所在电路的总电流最大为40A,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了家庭用电路中电流过大的原因、家庭电路的连接、对电能表相关参数的理解,属于基础题目。
9.(3分)如图为运动员百米赛跑的情景,下列说法正确的是( )
A.以运动员为参照物,地面是静止的
B.运动员在该100m的赛程中做匀速直线运动
C.运动员冲到终点,不能立即停下,是由于人受到惯性的作用
D.运动员的鞋底花纹很深,可以增大摩擦
【分析】(1)判断一个物体是运动的还是静止的,要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化,若位置有变化,则物体相对于参照物是运动的;若位置没有变化,则物体相对于参照物是静止的;
(2)快慢不变,经过的路线是直线的运动是匀速直线运动;
(3)物体具有保持原来运动状态不变的性质叫做惯性,任何物体都具有惯性;
(4)影响摩擦力大小的因素有压力的大小和接触面的粗糙程度。
【解答】解:A、百米比赛中,地面相对于的运动员位置不断发生变化,因此以运动员为参照物地面是运动的,故A错误;
B、运动员在比赛中,其运动的快慢是改变的,所以不是匀速直线运动,故B错误;
C、运动员冲到终点,不能立即停下,是由于人具有惯性,会仍然保持继续向前运动的状态,故C错误;
D、运动员的鞋底花纹很深,是采用了增大接触面粗糙程度的方法,可以增大与地面间摩擦,故D正确。
故选:D。
【点评】本题以百米比赛为内容考查摩擦力的影响因素、匀速直线运动、惯性以及运动和静止的相对性的知识,综合性较强。掌握好这些基础知识是关键。
10.(3分)如图甲所示的装置,A是重15N的空吊篮,绳子B(动滑轮与吊篮A连接的绳子)和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处,施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示,A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦,常数g取10N/kg。下列结论正确的是( )
A.动滑轮的重力为9N
B.第1﹣2s内拉力F的功率为20W
C.此装置提升重物的最大机械效率可达100%
D.此装置最多能匀速运载80N的货物
【分析】(1)由图丙可知,在第2s内A被匀速提升,由图乙可知第2s内拉力F大小;由图知,n=2,忽略绳重及摩擦,拉力F=(GA+G动),据此求动滑轮重力;
(2)由图丙可知,第2s内A上升的速度,拉力端移动速度等于A上升速度的2倍,利用P===Fv求第2s内拉力F的功率;
(3)忽略绳重及摩擦,C处绳子拉力FC=(FB+G动)=(FB+5N),据此判断要以C处最大拉力为准并求出B处绳子的拉力,此装置最多能匀速运载货物的重力等于B处拉力减去A的重力;根据η====求出该滑轮组的最大机械效率。
【解答】解:A、由图丙可知,在1~2s内(第2s内)A被匀速提升,由图乙可知拉力F=10N,
由图知,n=2,忽略绳重及摩擦,拉力F=(GA+G动),则动滑轮重力:
G动=2F﹣GA=2×10N﹣15N=5N,故A错误;
B、由图丙可知,第2s内A上升的速度vA=2m/s,拉力端移动速度v=2vA=2×2m/s=4m/s,
第2s内拉力F的功率:
P===Fv=10N×4m/s=40W,故B错误;
CD、忽略绳重及摩擦,C处绳子拉力:FC=(FB+G动)=(FB+5N),
则当C处最大拉力为50N时,B处拉力为95N,小于绳子B能承受的最大拉力100N;
当B处最大拉力为100N时,C处拉力为52.5N,大于绳子C能承受的最大拉力50N;
所以要以C处最大拉力为准,此时B处的拉力:
FB=GA+G货物=95N,
此装置最多能匀速运载货物的重力:
G货物=FB﹣GA=95N﹣15N=80N,故D正确;
该滑轮组的最大机械效率为:
η=====×100%=80%,故C错误。
故选:D。
【点评】本题考查对滑轮组拉力计算公式、功率的计算,掌握好基础知识,灵活应用公式是关键,还要能从图象中获取有用信息。
第II部分非选择题(共60分)
第15、16题结合题目要求,涉及计算的,应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的部分,演算过程及结果都要在数字的后面写上正确的单位。
11.(5分)如图甲所示,在虚线框中接入某种实验器材可以进行相关实验研究。请完成下列问题:
(1)在虚线框中接入 电源 ,可探究通电导体在磁场中受力的情况,利用该原理可制成 电动机 。
(2)在虚线框中接入一个灵敏电流表,将U形磁铁沿水平方向左右移动,可以观察到灵敏电流表的指针发生偏转,此过程是将 机械 能转化为 电 能。根据此原理发明了一款能发电的魔方,如图乙所示。转动魔方时,通过USB端口,还能给移动设备充电,此时魔方相当于电路中的 电源 (选填“电源”或“用电器”)。
【分析】(1)通电导体在磁场中会受到力的作用,据此制成了电动机;
(2)利用电磁感应现象可以产生感应电流;在电磁感应现象中机械能转化为电能;在对外供电的过程中,电源会提供电能。
【解答】解:(1)在虚线框中接入电源,可探究通电导体在磁场中受力的情况,利用该原理可制成电动机。
(2)在虚线框中接入一个灵敏电流表,将U形磁铁沿水平方向左右移动,闭合电路中的导体AB做切割磁感线运动,会产生感应电流,利用的是电磁感应现象,在发电的过程中,机械能转化为电能;魔方给移动设备充电时,魔方提供电能,相当于电路中的电源。
故答案为:(1)电源;电动机;(2)机械;电;电源。
【点评】此题考查了磁场对通电导线的作用、电磁感应现象,难度不大,属基础题。
12.(3分)如图所示,请补充平面镜的入射光线和透镜的折射光线,完成光路图。
【分析】根据反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,作出入射光线;
平行于主光轴的光线经过凸透镜后会过焦点。
【解答】解:经过入射点作出法线,因为反射光线与镜面的夹角是45°,所以反射角为90°﹣45°=45°.根据反射角与入射角相等作出入射光线;
反射光线平行于凸透镜的主光轴,经过凸透镜后折射光线过焦点,如图所示:
。
【点评】本题考查了凸透镜对光线的作用、光的反射定律的应用,注意法线要画成虚线,属于基础知识。
13.(3分)停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,重G=120N,AB=2.8m,AO=0.3m。要使横杆AB保持水平静止,需在A端施加竖直方向的力F,请在图中画出F的示意图及其力臂L,经计算得F= 440 N。
【分析】横杆AB粗细相同、质量分布均匀,所以其重心C在几何中心上,支点为O,动力方向竖直向下,则OA就是动力臂,OC就是阻力臂,再根据杠杆的平衡条件就可以求出动力的大小。
【解答】解:横杆AB粗细相同、质量分布均匀,所以其重心C在几何中心上,支点为O,动力方向竖直向下,则OA就是动力臂,OC就是阻力臂,如下图所示:
;
已知AB=2.8m,AO=0.3m,则阻力臂OC=AB﹣OA=×2.8m﹣0.3m=1.1m,
由杠杆的平衡条件可得:F×OA=G×OC,
则F===440N。
故答案为:见上图;440。
【点评】本题考查了杠杆的五要素以及杠杆平衡条件的应用,关键是找到阻力臂的大小(重心到支点的距离)。
14.(10分)(1)如图是没有连接完的电路,A、B、C、D为四个接线柱。请完成该电路图,使发光二极管LED和电动机(符号M)并联;
(2)闭合开关后,这个并联电路正常工作,LED发光时主要实现将 电 能转化为 光 能。小明尝试将该电路中的电源正负极对换,再次闭合开关后,按照你所学习的知识帮小明判断一下实验现象:此时LED将 不亮 (选填“亮”或“不亮”),电动机将 反向转动 (选填“不转动”、“正向转动”或“反向转动”);
(3)已知小电动机正常工作时两端的电压为6V,线圈电阻为0.4Ω,线圈中的电流为1A,正常工作10s,这台电动机消耗的电能为 60 J,该电动机的效率为 93.3% 。
【分析】(1)在并联电路中,各用电器并列连接,电路中电流有多条路径,各用电器之间互不影响;在串联电路中,电流的路径只有一条;
(2)用电器工作时将电能转化为了其它形式的能;发光二极管具有单向导电性,据此分析灯泡是否发光;磁场对通电导线有力的作用,其作用方向与电流的方向、磁场的方向有关;
(3)根据W=UIt求出电动机消耗的电能,根据Q=I2Rt求出电动机工作时产生的热量,进一步求出电动机工作时产生的机械能,再根据η=求出电动机的效率。
【解答】解:(1)若把接线柱A与C连接,接线柱B与D连接,则电路中有两条电流的流通路径,此时LED和电动机并联,如下图所示:
(2)LED发光时,将电能转化为了光能,且发光二极管LED灯具有单向导电性,所以将电源的正负极对换后,LED不亮;电流方向改变,电动机将反向转动;
(3)电动机消耗的电能:W=UIt=6V×1A×10s=60J,
电动机工作时产生的热量:Q=I2Rt=(1A)2×0.4Ω×10s=4J,
则电动机产生的机械能:W机械=W﹣Q=60J﹣4J=56J,
电动机的效率:η=×100%=×100%≈93.3%。
故答案为:(1)见解析;(2)电;光;不亮;反向转动;(3)60;93.3%。
【点评】本题主要考查串并联电路的设计、能量转化、发光二极管的单向导电性、电动机工作原理以及电功、热量、效率的计算,属于常考题。
15.(9分)图中某智能机器人的质量为80kg,其轮子与水平地面接触的总面积为5×10﹣4m2。在水平地面上工作时,该机器人匀速直线移动的速度为1m/s,所受阻力是机器人重力的0.05倍。求:(取g=10N/kg)
(1)机器人对水平地面的压强;
(2)机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力;
(3)机器人在水平地面上匀速直线移动30s,此过程中牵引力做的功。
【分析】(1)利用G=mg计算出机器人的重力;在水平地面上工作时,机器人对水平地面的压力大小等于机器人自身的重力大小;利用p=计算出机器人对水平地面的压强;
(2)根据题意求出机器人在水平地面受到的阻力;机器人匀速直线运动时,机器人的牵引力大小等于受到的阻力大小;
(3)利用W=Fs=Fvt计算出此过程中牵引力做的功。
【解答】解:(1)机器人的重力:G=mg=80kg×10N/kg=800N;
在水平地面上工作时,机器人对水平地面的压力:F=G=800N;
机器人对水平地面的压强:p===1.6×106Pa;
(2)机器人在水平地面受到的阻力f=0.05G=0.05×800N=40N;
机器人匀速直线运动时,机器人在水平方向上受力平衡,则机器人的牵引力F牵=f=40N;
(3)此过程中牵引力做的功:W=F牵s=F牵vt=40N×1m/s×30s=1200J。
答:(1)机器人对水平地面的压强为1.6×106Pa;
(2)机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力为40N;
(3)机器人在水平地面上匀速直线移动30s,此过程中牵引力做的功为1200J。
【点评】本题考查重力公式、二力平衡条件的应用、压强公式以及功的计算公式的应用,是一道力学综合题,难度不大。
16.(11分)黑夜中看不见灯的开关位置,为此小明设计了如图所示的电路。当单刀双掷开关S合向b时,照明灯亮、指示灯灭,避免指示灯费电:S合向a时,照明灯灭、指示灯亮,显示开关位置(S只能置于两种状态)。他利用一个“10V 0.1W”的小灯泡和一段电阻丝组成指示灯,则:
(1)为使指示灯正常发光,电阻丝的阻值应为多少?
(2)若照明灯(“220V 100W”)一天(24小时)使用6小时,则整个电路一天总共耗电多少度?(结果保留两位小数)
【分析】(1)S接a时,小灯泡的额定电压远低于电源电压220V,因此要串联电阻来分担多余的电压。
已知电阻丝的规格,要求电阻丝的长度,就必须先求出串联电阻的阻值;先根据小灯泡的铭牌求出串联电路的电流,再由欧姆定律解出电阻丝的阻值即可。
(2)求整个电路的耗电量,可利用P=I2R、W=Pt来解,需注意的是电路消耗的电能包括两部分:①指示灯所在电路工作18小时消耗的电能;②照明灯工作6小时消耗的电能。
【解答】解:
(1)小灯泡的额定电压是10V,所以需要将电阻与灯泡串联进行分压才可以;
由题意可知电阻需要分担的电压:
UR=U﹣UL=220V﹣10V=210V,
串联电路中的电流:
I===0.01A,
故电阻丝的电阻:
R===21000Ω;
(2)当照明灯亮时,消耗的电能:
W1=P1t=0.1kW×6h=0.6kW•h;
当指示灯亮时,指示灯所在支路的电功率为:
P2=UI=220V×0.01A=2.2W=0.0022kW,
当指示灯亮时消耗的电能为:
W2=P2t=0.0022kW×18h=0.0396kW•h;
因此,整个电路工作一天消耗的电能:
W=W1+W2=0.6kW•h+0.0396kW•h=0.6396kW•h≈0.64kW•h=0.64度。
答:(1)为使指示灯正常发光,电阻丝的阻值应为21000Ω;
(2)若照明灯(“220V 100W”)一天(24小时)使用6小时,则整个电路一天总共耗电0.64度。
【点评】此题是电学的小综合题,涉及到电能的计算、串联分压原理等;(2)题容易漏掉指示灯消耗的电能,是该题的易错点。
17.(9分)小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系。
(1)部分实验操作步骤如图甲所示,请在虚线框中画出遗漏的步骤D的简图,4个实验步骤最合理的顺序是 DBAC (用实验步骤对应的字母表示)。
(2)小明进行实验并把数据记录在表中,从表中数据可知石块受到的浮力是 0.2 N。请根据表中数据归纳出了实验结论: 物体受到的浮力大小等于排开液体所受的重力 。
(3)实验结束后,小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,可取 体积 相同的铁块和铝块,使其浸没在同种液体中,比较浮力的大小。
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B,饮料瓶、薄塑料袋(质量忽略不计)和吸管组成的溢水杯对实验进行改进,装置如图乙所示。向下移动横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数和B的示数都在变化,且A、B示数的变化量 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)若该小组记录到重物在浸入水之前和完全浸入水中后(未接触溢水杯底),弹簧测力计A的示数分别为4.8N和3.6N,已知水的密度为1g/cm3,则该重物的密度为 4×103 kg/m3。
【分析】(1)阿基米德原理的内容:浸在液体中的物体受到的浮力,其大小等于物体排开的液体受到的重力;要验证阿基米德原理就要根据F浮=G﹣F示测出物体的浮力,再测出排开液体的重力,由实验原理可知,要想测出液体的重力,还需要测出空桶的重力,而在实验步骤中需要考虑实验误差的问题,所以需要先测空桶和物体的重力,即可得到完整实验步骤顺序;
(2)根据称重法F浮=G﹣F示可求出物体受到的浮力;根据实验数据得出结论;
(3)根据控制变量法的要求,要探究浮力大小是否与物体密度有关,要控制液体密度和排开液体的体积相同,所以需要选用体积相同的不同物体使其浸没在同种液体中,比较浮力大小;
(4)如图乙所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据称重法F浮=G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变化;重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,根据阿基米德原理可知弹簧测力计A、B示数的变化量关系;
(5)根据称重法F浮=G﹣F示可求出物体受到的浮力,再利用F浮=ρgV排可求得重物排开水的体积,因为重物全部浸没,所以V=V排;已知重物的重力,可求得其质量,再利用密度公式可求得重物的密度。
【解答】解:(1)探究浮力大小与排开液体的重力的关系,先根据称重法F浮=G﹣F示求出物体受到的浮力大小,再称出物体排开的水和小桶的总重力,但题目是要探究浮力大小与排开液体的重力的关系,所以需要减掉小桶的重力,因此遗漏的步骤是测量空桶的重力;实验时先测出空桶的重力,然后测出物体的重力,再将物体浸在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,根据F浮=G﹣F示求出受到的浮力,最后测出小桶和水的总重力,从而测出物体排开水的重力,因此合理的顺序为:DBAC;
遗漏的步骤D的简图如下:
(2)由实验步骤A、B可知,物体浸在液体中时受到的浮力为:
F浮=G﹣F示=FB﹣FA=1.8N﹣1.6N=0.2N;
根据表中数据归纳出了实验结论:物体受到的浮力大小等于排开液体所受的重力;
(3)想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,根据控制变量法,需要选用体积相同,密度不同的物体,使其浸没在同种液体中(保证了液体密度相同、排开液体的体积相同),比较浮力大小;
(4)如图乙所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,由称重法F浮=G﹣F示可知弹簧测力计A的示数变小;重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,由阿基米德原理可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等;
(5)重物在浸入水中前和完全浸入水中后(未接触溢水杯底),弹簧测力计A的示数分别为4.8N和3.6N,则重物浸在水中时受到的浮力为:
F浮1=G1﹣F示1=FA1﹣FA2=4.8N﹣3.6N=1.2N;
由F浮=ρgV排可得,重物排开水的体积为:
V排===1.2×10﹣4m3,
重物的质量为:
m===0.48kg,
因为重物全部浸没,所以V=V排=1.2×10﹣4m3,
则重物的密度为:
ρ===4×103kg/m3。
故答案为:(1)见解答图;DBAC;(2)0.2;物体受到的浮力大小等于排开液体所受的重力;(3)体积;(4)相等;(5)4×103。
【点评】本题主要考查学生对阿基米德原理实验的掌握程度,重点是要掌握实验中的每个步骤,以及每一步要测量的对象,还要注意如何控制实验测量中的误差以及会用称重法算浮力。
18.(10分)小明在家里用电热水壶烧水时,想研究电热水壶加热水时的热效率是多少。现提供如图所示器材:家里已有的电能表和插座、数显温度计、电子秤(量程足够大,且有清零功能)、烧杯、电热水壶、水(已知水的比热容为c)。
(1)电热水壶工作时主要将 电 能转化为 内 能。
(2)请帮小明设计实验步骤,测量电热水壶加热水时的热效率。 1、将空的电热水壶放在电子秤上,按下清零键,往电热水壶中加入适量的水,读出电子秤示数m,利用数显温度计测量出水的初温t0;
2、关闭家中所有用电器,只让电热水壶工作一段时间,并记下电能表表盘转过的圈数n;
3、利用数显温度计测出水的末温t 。
(3)电热水壶加热水时的效率的表达式: η=×100% (用题目中出现的物理量符号和实验步骤中测量到的物理量符号表示)。
【分析】(1)用电器工作时将电能转化为其它形式的能量;
(2)1、利用电子天平测量出水的质量m水,利用数显温度计测量出水的初温t0;2、关闭家中所有用电器,只让电热水壶工作5min,并记下电能表表盘转过的圈数;3、利用数显温度计测出水的末温t;
(3)根据Q吸=cmΔt、W=Pt和η=×100%求出电热水壶的热效率。
【解答】解:(1)电热水壶工作时,消耗了电能,得到了内能,因此将电能转化为了内能。
(2)1、将空的电热水壶放在电子秤上,按下清零键,往电热水壶中加入适量的水,读出电子秤示数m,利用数显温度计测量出水的初温t0;
2、关闭家中所有用电器,只让电热水壶工作一段时间,并记下电能表表盘转过的圈数n;
3、利用数显温度计测出水的末温t;
(3)水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0),
消耗的电能:W=kW•h=1440nJ;
电热水壶的热效率:η=×100%=×100%。
故答案为:(1)电;内;(2)步骤如上所述;η=×100%。
【点评】本题考查能量转化、利用温度计、电子秤以及电能表测量电热水壶的效率等多个重要知识点,有一定的难度。实验步骤
A
B
C
D
弹簧测力计示数/N
1.6
1.8
0.5
0.3
实验步骤
A
B
C
D
弹簧测力计示数/N
1.6
1.8
0.5
0.3
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