安徽省宣城市第六中学2023-2024学年九年级下学期3月尖子生限时挑战物理试题（原卷版+解析版）

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1.本试卷满分100分，考试时间70分钟。
2.包括试题和答题卷两部分，请务必在答题卷上答题，在试卷上答题无效。
一、选择题（本题包括10小题，每小题4分，共计40分，每小题只有一个选项符合题意）
1. 地球的自转让我们每天能看到“日出”和“日落”现象。假如地球表面没有大气层，则“日出”和“日落”时间，相比现在（ ）
A. “日出”和“日落”都会提前B. “日出”和“日落”都会推迟
C. “日出”提前，“日落”推迟D. “日出”推迟，“日落”提前
2. 如图所示，粗糙水平桌面上叠放着甲、乙两个物体，在拉力F的作用下，甲、乙以相同的速度沿桌面向右做加速直线运动，在不考虑空气阻力和受到浮力的情况下，乙物体受到作用力的个数（ ）
A. 4个B. 5个C. 6个D. 7个
3. AB、BC、AC、AD、BD、CD六根阻值均为2R电阻线连接如图所示，则A、D之间等效电阻为（ ）
A. B. C. RD. 2R
4. 把两块厚度不计且足够大的平面镜OM、ON垂直粘合在一起，并竖立在地面上，俯视图如图所示．当小科站立在某个位置时，他通过平面镜所成像的个数为m，看到自己完整像的个数为n，下列对小科在不同位置时，m、n值的分析，不符合实际的是（ ）
A. 在a点或e点时，m＝1，n＝0B. 在b点或d点时，m＝1，n＝1
C. 在c点时，m＝2，n＝2D. 在f点时，m＝0，n＝0
5. 如图所示，劲度系数为k1轻质弹簧A一端固定在地面上并竖直放置，质量为m的物块压在弹簧A上，用一细绳跨过定滑轮，一端与m相连，另一端与劲度系数为k2的轻质弹簧B相连。现用手握住弹簧B的右端使其位于c点时，弹簧B恰好呈水平且没有形变。将弹簧B的右端水平拉到d点时，弹簧A恰好没有形变。已知：k2A. B. C. D.
6. 如图所示，汽车匀速远离测速仪，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号。测速仪第一次发出信号到接收到经汽车反射回来的信号用时0.3s，第二次发出信号到接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s，若测速仪发出两次信号的时间间隔是1.1s，超声波的速度是340m/s，则（ ）
A 汽车接收到第一次信号时，距测速仪102m
B 汽车接收到第二次信号时，距测速仪170m
C. 汽车速度是34m/s
D. 汽车的速度约是28.3m/s
7. 如图所示电路中，电源电压不变，灯泡L1上标有“6V 3W”。闭合开关后，灯泡L1恰好正常发光。若用一个标有“6V 4W”的灯泡L2替换灯泡L1（忽略温度对灯丝电阻的影响），闭合开关后，灯泡L2的实际功率可能是（ ）
A. 4.5WB. 3.5WC. 2WD. 1.5W
8. 将一勺冷水倒入盛有一些热水的保温容器中，使得热水温度降低6℃，然后又向保温容器内倒入一勺冷水，水的温度又降低了4℃，如果再连续倒入10勺同样的冷水，保温容器内的水温还将降低（不考虑保温容器的放热和吸热）（ ）
A. 11.5℃B. 12℃C. 12.5℃D. 13℃
9. 如图，锥形瓶内注入适量水，然后将它放在水平桌面上，此时水对锥形瓶底的压力为3N。现在锥形瓶内放入一个重为的木块，水对锥形瓶底的压力变为4N；在锥形瓶内再放入一个重为的木块，水对锥形瓶底的压力变为5N。木块与锥形瓶底始终不接触，则（ ）
A. B. C. D.
10. 如图所示，光滑的两个球体直径均为d，置于一直径为D的圆桶内，且有dA. FA增大，FB不变，FC增大B. FA减小，FB不变，FC减小
C. FA减小，FB减小，FC增大D. FA增大，FB减小，FC减小
二、实验探究题（第11题8分，第12题8分，共16分）
11. 人们深入研究光的折射规律后制作了菲涅尔透镜。甲图中图1是平凸透镜的截面图，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经过透镜另一侧曲面时才会发生偏折，并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜平面处，即为图3，这样的透镜叫做菲涅尔透镜（又称螺纹透镜）。菲涅尔透镜与平凸透镜一样，仍能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。与平凸透镜相比，光在菲涅尔透镜中传播时减少了在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，因此，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。菲涅尔透镜有着广泛的应用，如图乙所示为手机闪光灯上用到的菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆的玻璃组成。大型菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高单位面积上获得的光能，当透镜面垂直面向太阳光时，光线聚焦在电池片上，汇聚了更多的能量，因而需要的电池面积变小，大大节约了成本。
（1）下列关于菲涅尔透镜的说法中，不正确的是（ ）；
A.手机闪光灯上用到的菲涅尔透镜部分可以使手机做得更薄
B.与相同直径的平凸透镜相比，菲涅尔透镜光能损失更少
C.菲涅尔透镜由一圈圈凸透镜和凹透镜组成
D.与相同直径的平凸透镜相比，菲涅尔透镜所用材料更少
（2）如图丙所示，F、分别是菲涅尔透镜的焦点和主光轴，请画出入射光线经过菲涅尔透镜后的光路图；____
（3）菲涅尔透镜的一个面为平面，另一个面为锯齿状的螺纹面，为保证较好的聚光效果，应将菲涅尔透镜的“平面”对准太阳光，太阳能板受光面应涂上______（选填“黑色”或“白色”）。
（4）如图丁所示，一块太阳能板置于菲涅尔透镜正后方的处，则与不放菲涅尔透镜相比，太阳能板上受光照部分的光能提高为原来的______倍（不考虑光传播过程中能量的损失）。
12. “探究电流与电压关系”实验。
（1）用两节新干电池（3V）、定值电阻R设计电路图甲，连接实物图乙，闭合开关S，电流表有示数，电压表有示数且接近电源电压，无论怎么移动滑动变阻器滑片，电流表和电压表的示数不变，该电路故障是______；
（2）排除故障后进行实验，将测得的实验数据记录在上表中，分析表中实验数据可得第5次实验的电压表示数应为______；
（3）为完成整个实验，应该选取下列哪种规格的滑动变阻器（ ）
A. B. C.
（4）实验完成后，小组的小明还想测量一个约的电阻的阻值，能否用上述器材用“伏安法”完成测量，简述理由。____
三、计算推导题（写出必要的文字说明和解题步骤，只写答案不得分，共44分）
13. 物理学上常把电流的形成与水流的形成进行类比．阅读以下材料，完成填空和推导．
（1）水管中的水朝一定方向流动，就会形成水流．如图所示，设水流动的速度为v，水管的横截面积为S，水的密度为ρ，则在t时间内流过水管某一横截面的水的体积V＝________，在t时间内流过该横截面的水的质量m＝________，单位时间内流过该横截面的水的质量即水流量I'＝________．
（2）导体中的自由电荷发生定向移动就会形成电流．物理学中把单位时间内通过导体某一横截面的电荷量叫做电流，用I表示．如图所示，已知金属导体的横截面积为S，导体中单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速度为v，请你仿照（1）中水流量的推导过程，推导出电流I的表达式．（用已知量符号表示）________
14. 水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸气在液化器中凝结成水，再回到锅炉，循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图所示。水的比热容为，求：
（1）夏天，来自冷却塔的水温为16℃，而回到冷却塔的水温为30℃。若冷却塔和液化器间水的流量为，求冷却塔散热功率；
（2）如果发电机的发电功率是，发电机将机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸气通过涡轮机过程中由于热传递而造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸气的能量转化为电能的效率。（保留3位有效数字）
15. 传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接引用力的大小．测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中M、N均为绝缘材料，M、N间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压恒为12V，已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系．闭合开关S，压力F0＝0时，滑片P在最上端；压力F1＝1N时，电流表示数为1A，电压示数为3V，当滑片P滑至最下端时，电压表示数为7.5V．求：
（1）定值电阻R1的大小；压力F1与R2阻值之比k；
（2）当滑片P滑至最下端时，压力F2的大小；
（3）压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式．
16. 如图所示，是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成。物块A通过细绳与滑轮C相连，物块B通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO︰ON=1︰2。已知物块A的密度为1.5×103 kg/m3，底面积为0.04m2，高为1m，物块B的重力为100N，滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。试求：
(1)当物块A的顶部刚没入水面时，滑轮C下端挂钩处的拉力大小；
(2)当物块A有四分之一体积露出水面时，电子秤的示数为多少；
(3)若水位发生变化，当电子秤的示数为55N时，求物块A浸入水中的深度。
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
0.8
1.2
1.6
电流I/A
0.1
0.16
0.24
0.32
0.48