2021年云南省昆明市盘龙区中考物理模拟试卷
展开1.(3分)手机可以传递声音、图象等信息。实现这些信息传递的是( )
A.声波B.超声波C.次声波D.电磁波
2.(3分)下列说法中正确的是( )
A.导体中的电流,一定是正电荷定向移动形成的
B.家里空气开关跳闸,一定是出现了短路
C.带负电的物体吸引通草球,通草球一定带正电
D.外壳是金属材料的家用电器,一定要接三脚插头
3.(3分)关于运动和力,下列说法正确的是( )
A.小球从斜面滚下,它受到的重力的方向沿斜面向下
B.物体受到力的作用,它的运动状态不一定发生改变
C.人没有推动木箱,但有力作用在木箱上,此时人对木箱做了功
D.子弹从枪口射出后能在空中继续向前飞行,是因为子弹的惯性大于它受到的阻力
4.(3分)医生给心脏疾病的患者做手术时,往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏,以推动血液循环。如图是该装置的示意图,线圈ab固定在用软铁制成的活塞柄上(相当于一个电磁铁),通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用,从而带动活塞运动。活塞通过阀门与血管相通,阀门S1只能向外开启,S2只能向内开启。下列说法正确的是( )
A.要使血液流出“血泵”,电流需从a端流进线圈,从b端流出线圈
B.要使血液流入“血泵”,电流需从a端流进线圈,从b端流出线圈
C.若电流从a端流进线圈,从b端流出线圈,则电磁铁左侧为S极
D.若电流从b端流进线圈,从a端流出线圈,则S1会开启,S2会关闭
5.(3分)丽水处州府城一角的磨盘特别受小孩青睐。当人推着磨盘转动时,磨盘上竖着的“丽水”两字和其周围墙壁上的灯同时亮起(如图)。下列四幅图中能反映其工作原理的是( )
A.B.
C.D.
6.(3分)如图甲所示,小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中,得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系。如图乙所示,其中b为曲线最高点。不计空气阻力,弹簧在整个过程中始终发生弹性形变,则小球( )
A.受到的弹力不断减小B.b点时重力和弹力等大
C.运动过程动能一直增大D.运动过程机械能不变
7.(3分)小明同学在探究凸透镜成像规律时,把蜡烛和凸透镜固定在如图所示位置,移动光具座上的光屏得到一清晰像(光屏未画出),则该透镜的焦距可能是( )
A.10cmB.20cmC.30cmD.40cm
8.(3分)如图是一条刚装好的家庭电路,在未安装保险丝之前,先把灯泡L0接在装保险盒的两个接线柱上,当只闭合S1时,L0和L1发光都偏暗;当只闭合S2时,L0正常发光;当只闭合S3时,L0不发光。则下列判断正确的是(四只灯泡的额定电压均为220V)( )
A.灯泡L1所在支路正常
B.灯泡L2所在支路正常
C.灯泡L3所在支路正常
D.装好保险丝,合上所有开关后,灯泡都能正常发光
二.填空题(共9小题,满分20分)
9.(2分)夏季,站在河岸上能闻到淡淡的荷花清香,这是因为 ,荷花在水中的倒影看起来较暗,是由于光在水面发生了 。
10.(2分)某人上身穿的外套呈现红色是因为它能 (选填“吸收”或“反射”)红光;他戴一副由凹透镜做的眼镜,说明该人是 视眼患者。
11.(2分)春天是捕食的好季节,一只白鹭嘴里叼着一条小鱼快速地飞离湖面,在这一过程中,它在湖中的像 (选填“增大”“减小”或“不变”),相对于 ,白鹭是静止的。
12.(2分)阳光动力2号太阳能飞机,是一架长航时、不必耗费一滴燃油便可昼夜连续飞行的太阳能飞机,飞机上的太阳能电池是将 能转化为电能。飞行时,飞机上的双翼螺旋桨向后推动空气,使螺旋桨获得向前的力,说明力的作用是 的。以飞机为参照物,飞机里的蓄电池是 (选填“运动”或“静止”)的。
13.(3分)如图所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,然后快速压下活塞,可观察到棉花着火燃烧的现象,此过程中活塞对筒内空气 ,使空气的 能增加,这与四冲程汽油机中 冲程的能量转化相同。
14.(2分)如图所示,电源电压U=6V,滑动变阻器R的滑片P滑到某点时,电流表的示数为0.6A,通过电阻R2的电流为0.4A,已知R1为10Ω,则滑动变阻器R消耗的功率为 W。
15.(2分)在新冠疫情期间,11架满载军队医护人员和救援物资的飞机抵达武汉天河机场,其中含6架我国自行设计制造的运20飞机。运20飞机升空利用了空气流速大的地方压强 (选填“大”或“小”)的原理;疫情期间进入公共场所都要进行体温检测,常用的手持式体温枪是靠接收人体发出的 (选填“红外线”或“紫外线”)来进行测温的;各学校通过网络直播的方式实现“停课不停学”,战“疫”、学习两不误,网络直播是通过 波传递信息的。
16.(2分)在图中,OA是轻质杠杆,已知OB=2AB,B点所挂重物的重力为6牛,A端竖直向上拉着,杠杆处于静止状态,则力F的大小为 牛。这时的杠杆是 杠杆(选填“省力”或“费力”).保持作用点不变,当力F向左倾斜时,为使杠杆仍然保持静止,则力的大小需 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
17.(3分)目前,中国经济发展受到世界瞩目,能源的开发与利用是不可缺少的,在“十二五”规划中,新疆将作为能源开发和储备的重要基地。
(1)达板城风力发电是将风的 能转化为电能,风能属于 (选填“可”或“不可”)再生能源;我国现有的核电站是利用核 (选填“裂变”或“聚变”)释放核能的,核能属于 次能源。
(2)某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃,那么这些水吸收的热量为 J,这些热量相当于完全燃烧 m3的天然气放出的热量。(天然气的热值取7×107J/m3,水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃))
三.解答题(共6小题,满分26分)
18.简述如何测量一滴水的质量。
19.请在图中根据入射光线画出相对应的折射光线。
20.如图所示,一人通过滑轮组提升重物,重物上升20cm过程中绳子自由端移动了60cm,请在图中画出滑轮组的绕线方法。
21.(8分)利用如图甲所示的装置探究海波和石蜡熔化时温度的变化规律,在两个试管中分别放入质量相等的海波和石蜡,将两个试管放入同一杯水中加热。请你完成下面探究实验。
(1)实验时利用水浴法加热的目的是使海波和石蜡 。
(2)开始实验后,某一时刻B试管中温度计的示数如图甲所示,温度为 ℃。
(3)A、B两试管内的两种物质熔化前后温度随时间变化关系的图象如图乙所示,实验中会观察到,第8min时海波的状态是 态。0~6min海波比石蜡的吸热能力 (填“强”或“弱”)。
(4)8min~10min内,海波的内能 (填“增加”或“不变”)。
(5)海波熔化的特点是:持续吸热, 。
22.(8分)小明同学在“测量定值电阻阻值”的实验中,设计了如图甲所示的电路图。电源电压为4.5V。请完成下列问题。
(1)甲图中有一条导线连接错误,请在连接错误的导线上画上“×”,并用笔画线将错误改正过来。
(2)在此实验中,滑动变阻器除了可以保护电路还具有 的作用。
(3)调节滑动变阻器进行多次测量,某次测量时电压表示数如图所示,此时电流表示数为0.2A,则本次测得的待测电阻Rx= Ω。小明把这一次的测量所得的阻值作为最后的结果;你认为不合适的原因是: 。
(4)小明做完以上实验之后,利用图丙所示电路图测量未知电阻Rx的阻值。
①当只闭合S1时,电流表的示数为I1;
②当闭合S1、S2时,电流表的示数为I2;
③未知电阻Rx的表达式为:Rx= 。
23.(10分)阅读短文,回答文后问题.
粘滞阻力
液体通常具有一定的粘性.当一个物体在液体中运动时,液体会对物体产生阻力,称为粘滞阻力.1845年,英国物理学家斯托克斯在研究球体在液体中下落的规律时,发现液体对球的粘滞阻力与球的半径、速度及液体的种类有关:一般情况下,半径为R的小球以速度v在液体中运动时,所受粘滞阻力的大小为f=6πηRv,η称为液体的粘滞系数.粘滞系数除了和液体的种类有关,还和液体的温度有关.由于受到粘滞阻力,物体在液体中下落时会达到一个稳定的速度,称为收尾速度。
(1)观察到蓖麻油温度越低越粘稠,可知蓖麻油的粘滞系数随温度降低而 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)如图所示,足够长的玻璃筒中盛有蓖麻油,一颗钢珠在液面由静止开始释放,钢珠下落过程中受到的粘滞阻力的方向为 。
(3)在钢珠整个下落过程中,粘滞阻力的大小变化是
A.逐渐变大
B.保持不变
C.先逐渐变大后保持不变
D.先保持不变后逐渐变大
(4)如果钢珠的密度为ρ、半径为R,蓖麻油的密度为ρ0、粘滞系数为η,则钢珠的收尾速度的表达式为v= (球体积公式V=)。
四.综合能力题(共3小题,满分24分)
24.(9分)用滑轮组与电动机结合使用可节省人力,提高工作效率,如图所示,是一业余打捞队打捞某密封箱子的示意图,已知电动机工作时拉绳子的功率为100W保持不变,箱子质量300kg、体积0.1m3,每个滑轮重200N,水深6m,水面离地面4m,将箱子从水底提到地面时,用时间24s。(不计绳重、摩擦和水的阻力,取g=10N/kg),求:
(1)箱子在水底时下表面受到水的压强;
(2)电动机把箱子提升到地面做的总功;
(3)整个打捞过程中,滑轮组机械效率的最大值;
(4)整个打捞过程中,箱子上升的最大速度。
25.(8分)如图甲所示电路,电源电压为8V保持不变。小灯泡的电流随电压的变化图象如图乙所示。
(1)由图乙分析可知,小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压 (选填“成正比”或“不成正比”),说明小灯泡的电阻随 的改变而改变。
(2)当电流表的示数为0.5A时,滑动变阻器连入的电阻为多少Ω?
(3)当电压表示数为3V时,整个电路10s内消耗的电能是多少J?
(4)小灯额定电压为6V,则额定功率是多少W?
26.(7分)
探测火星
2021年5月22日,中国“天问一号”火星探测器搭载的首辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始巡视探测“祝融号”火星车重240千克,六轮驱动,可以全方位探测了解火星。火星的引力约是地球的2/5,火星表面气压大约是地球表面气压的1%,火星地表沙丘、砾石遍布,非常干燥,南北极有以固态的水和二氧化碳组成的冰盖火星表面弱光照、低温。
火星着陆探测最大的难点在于:探测器在火星上方下降着陆的9分钟时间内要自主完成众多密集而复杂的动作,这需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆我国根据探月工程的技术积累,将这一过程通过气动减速段降落伞打开降速段、动力减速段、着陆缓冲段四个阶段逐步完成。
截至目前,探测器每一个环节都顺利完成,这是中国太空探索的一个里程碑,值得我们每一个华夏儿女骄傲和自豪。
(1)为了应对火星表面的昼夜温差,研制团队为火星车配置了两套集热器,并采用了纳米气凝胶保温,这是因为纳米气凝胶的导热性 (好/差)。
(2)在动力减速段,探测器的反推发动机点火开始工作,将速度由非常大逐渐减小,说明物体间力的作用是 的。
(3)在火星表面水的沸点 (选填“<”、“>”或“=”)地球表面水的沸点,这是火星上没有液态水的原因之一。
(4)下列关于探测器的说法错误的是
A.探测器进入火星大气层后,为保证减速效果,应选择在地势较低的地方着陆。
B.探测器着陆火星前,已经在火星轨道完成3个月的绕飞工作,天问一号绕火星运动过程中,运动状态保持不变。
C.探测器车轮上的花纹可以增大行驶过程中车轮与火星表面的摩擦力。
D.探测车在火星上沿坡面减速上行时,重力的方向始终保持不变。
(5)“祝融号”火星车每个轮子与地面的接触面积约为60cm2,在火星某段水平表面上匀速行驶时,火星车对水平面的压强约为 Pa。(g取10N/kg)
参考答案
一.选择题(共8小题,满分24分,每小题3分)
1.解:手机的声音、图象信息是数字信号;手机是利用电磁波来传递信息的,通过电磁波的发射和接收来实现信息的传递。
故选:D。
2.解:
A、电流可能是由正电荷的定向移动形成,也可能是由负电荷的定向移动形成,故A错误;
B、空气开关“跳闸”是电流过大的结果,电流过大可能是短路或总功率过大两种原因之一,故B错误;
C、带负电的橡胶棒吸引通草球,则通草球可能带正电,也可能不带电,故C错误;
D、有金属外壳的家用电器,一定要插在三孔插座上,一旦用电器外壳漏电,电流可通过地线导入大地,可保护人的安全,故D正确。
故选:D。
3.解:
A、小球从斜面滚下,它受到的重力的方向是竖直向下的,故A错误;
B、物体受到力的作用,若合力为0,则它的运动状态不发生改变,故B正确;
C、人没有推动木箱,虽然有力但没有移动距离,所以推力没有做功,故C错误;
D、子弹从枪口射出后能在空中继续向前飞行,是因为子弹具有惯性,惯性是一种性质,不是力,因此不能与力比较大小,故D错误。
故选:B。
4.解:
A、由图知,要使血液流出“血泵”,需要S1开启,S2关闭,活塞向右移动,根据磁极间的相互作用规律可知,电磁铁的左端应该为N极,根据安培定则可知,电流需从a端流进线圈,从b端流出线圈,故A正确;
B、要使血液流入“血泵”,需要S2开启,S1关闭,活塞向左移动,根据磁极间的相互作用规律可知,电磁铁的左端应该为S极,根据安培定则可知,电流需从b端流进线圈,从a端流出线圈,故B错误;
C、若电流从a端流进线圈,从b端流出线圈,根据安培定则可知,电磁铁左侧为N极,故C错误;
D、若电流从b端流进线圈,从a端流出线圈,电磁铁的左端为S极,异名磁极相互吸引,活塞向左移动,则S2会开启,S1会关闭,故D错误。
故选:A。
5.解:当人推着磨盘转动时,磨盘上竖着的“丽水”两字和其周围墙壁上的灯同时亮起,能产生电,所以其工作原理是电磁感应现象;
A、该装置是奥斯特实验,说明通电导线周围存在着磁场,不能反映题中“磨盘”的工作原理,故A不符合题意;
B、该装置没有电源,金属棒在磁场中做切割磁感线运动,电路中就会产生电流,这是电磁感应现象,能反映题中“磨盘”的工作原理,故B符合题意;
C、该装置是电磁铁,即说明了电流具有磁效应,不能反映题中“磨盘”的工作原理,故C不符合题意;
D、该装置是电动机原理实验,即说明通电导线在磁场中受力的作用,不能反映题中“磨盘”的工作原理,故D不符合题意。
故选:B。
6.解:A、小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中,弹簧形变程度逐渐变大,所以小球受到弹力也逐渐变大,故A错误;
B、在小球向下运动过程中,受竖直向上的弹簧的弹力,竖直向下的重力。开始时,重力大于弹力,合力向下,小球速度越来越大。
随弹簧压缩量的增大,弹力越来越大,当弹力与重力相等时,两力是一对平衡力,合力为零。小球再向下运动,弹力大于重力,合力向上,小球速度减小。由此可见,当重力G与弹力F是一对平衡力时,小球速度最大,故B正确。
C、由图象可知,小球速度先变大,后变小。小球质量不变,所以小球动能先变大,后变小,故C错误;
D、小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。此过程中小球的机械能转化为弹簧的弹性势能,同时,小球对弹簧做功,一部分机械能转化成内能,所以小球的机械能变小,故D错误;
故选:B。
7.解:A、如凸透镜的焦距为10cm,则此时物距大于二倍焦距,像距位于一倍焦距和二倍焦距之间,即像出现在光具座70~80cm之间,故A符合题意;
B、如凸透镜的焦距为20cm,则此时的物距位于一倍焦距和二倍焦距之间,像距应大于二倍焦距,即大于40cm,像出现在光具座100cm以外,所以在光具座上移动光屏,不能得到清晰的像,故B不符合题意;
C、如凸透镜的焦距为30cm,此时的物距等于一倍焦距,不成像,故C不符合题意;
D、如凸透镜的焦距为40cm,此时的物距小于一倍焦距,成正立放大的虚像,虚像不能用光屏承接,故D不符合题意。
故选:A。
8.解:A、当只闭合S1时,L0和L1都偏暗,L1所在支路正常,故A正确;
B、当只闭合S2时,L0正常发光,说明该支路存在短路,故B错误;
C、当只闭合S3时,L3不发光,说明L3所在支路断路,故C错误;
D、根据上述分析可知,装好保险丝,合上所有开关后,灯泡不可能都正常工作,故D错误。
故选:A。
二.填空题(共9小题,满分20分)
9.解:(1)站在岸上,就能闻到淡淡的荷花清香,这是花香分子在空气中发生了扩散现象,是由于分子在不停地做无规则运动。
(2)荷花在水中的倒影属于平面镜成像,是光发生反射形成的,光射到水面时,一部分光线发生了反射,另一部分发生了折射而进入水中,所以荷花在水中的倒影的看起来比实际物体本身“暗”一些。
故答案为:分子在不停地做无规则运动;折射。
10.解:某代表上身穿的外套呈现红色是因为它能反射红光;凹透镜做的眼镜可以矫正近视眼。
故答案为:反射;近。
11.解:湖面相当于平面镜,物像大小相等,在这一过程中,它在湖中的像不变;
小鱼相对于白鹭来说没有发生位置变化,所以是静止的。
故答案为:不变;小鱼。
12.解:
(1)太阳能电池板的作用是将太阳能转化为电能;
(2)飞机起飞时螺旋桨向后推动空气,对空气施加力的作用,由于物体间力的作用是相互的,因此空气对飞机施加向前的反作用力,飞机就前进了;
(3)在飞行过程中,飞机里的蓄电池相对于飞机位置没有变化,所以以飞机为参照物,飞机里的蓄电池是静止。
故答案为:太阳;相互;静止。
13.解:
在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,快速压下活塞,棉花燃烧起来;此过程中压缩筒内空气做功,使筒内气体的内能增加;
在该实验中,活塞的机械能转化为筒内空气的内能,与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。
故答案为:做功;内;压缩。
14.解:分析电路图可知R1与R2并联,电流表测干路电流,则总电流I=I1+I2,即0.6A=I1+0.4A,故I1=0.2A,
因为R1=10Ω,由欧姆定律I=可知U1=I1R1=0.2A×10Ω=2V,因为R1与R2并联,则U2=U1=2V,
因为滑动变阻器位于干路,根据串联电路电压关系可知滑动变阻器的电压UR=U﹣U1=6V﹣2V=4V,
根据电功率公式P=UI可得滑动变阻器R消耗的功率P=4V×0.6A=2.4W。
故答案为:2.4。
15.解:(1)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;
(2)测温枪接收红外线来感知温度,所以测温枪是利用红外线实现测温;
(3)网络直播是通过电磁波传递信息的。
故答案为:小;红外线;电磁。
16.解:(1)∵OB=2AB
∴OB=OA
由杠杆平衡条件得:G×OB=F×OA,
F===4N;
(2)因为动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
(3)支点与动力作用点间的距离是最长的力臂,因此保持作用点不变,当力F向左倾斜时,力臂将变小,而物体重力及力臂不变,由杠杆平衡条件得:力F将增大。
故答案为:4;省力;增大。
17.解:(1)达板城风力发电是将风的动能转化为电能,风能属于可再生能源;
我国现有的核电站是利用核裂变释放核能的,核能属于一次能源;
(2)500kg水温度升高30℃吸收的热量:Q吸=c水m水△t=500kg×4.2×103J/(kg•℃)×30℃=6.3×107J,
天然气需要放出热量:Q放=Q吸=6.3×107J,
由Q放=qV得,完全燃烧天然气的体积:
m天然气===0.9m3。
故答案为:(1)动;可;裂变;一次;(2)6.3×107;0.9。
三.解答题(共6小题,满分26分)
18.答:(1)取一只烧杯,用天平测出空烧杯的质量;
(2)调整水龙头,使水恰能按一定频率匀速下滴;
(3)用烧杯接住下滴的水,边接边数出水的滴数,直至烧杯中有适量的水;
(4)用天平测出烧杯和水的总质量,得出水的质量,再除以水的滴数,得到一滴水的质量。
19.解:
过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,如图所示:
20.解:由题意可知,重物上升20cm过程中绳子自由端移动了60cm,承担动滑轮及重物的绳子股数:n==3,根据滑轮组的省力特点,绳子应从动滑轮的上挂钩开始向上绕起,如下图所示:
21.解:(1)将装有海波和石蜡的试管放在盛水的烧杯内加热,这样可以使物质受热均匀;
(2)由图知,温度计的分度值为1℃,所以其示数为25℃;
(3)由图像可知,海波在熔化过程中温度不变,所以海波在熔化过程中为固液共存态;
由图可知,在0﹣6min内,海波升高的温度多,由于相同质量的不同种物质,吸收相同的热量,温度变化大的吸热能力弱,所以0~6min海波比石蜡的吸热能力弱;
(4)8min~10min内,海波处于熔化过程中,不断吸热,温度保持不变,内能增大;
(5)海波是晶体,在熔化过程中,不断吸热,温度保持不变。
故答案为:(1)均匀受热;(2)25;(3)固液共存;弱;(4)增加;(5)温度不变。
22.解:(1)由电路图知,电流表与灯泡并联,电压表串联在电路中,
电流表与电压表连接错误,电压表应与灯泡并联,电流表应串联在电路中,电路如图所示:
(2)在此实验中,滑动变阻器除了可以保护电路外,还可以改变定值电阻两端电压和通过电阻的电流,得出多组数据,进行多次测量求平均值减小误差;
(3)闭合开关,移动滑片P到某一点时,电流表示数为0.2A,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,
由欧姆定律可得电阻值为:
R===9Ω;
在此实验中,为减小实验误差,要多次测量取平均值,只根据一次测量数据求出的电阻值作为最后的结果误差较大;
(4)①当只闭合S1时,电流表的示数为I1,此时两电阻串联,电流表测量电路中的电流,电源电压为:U=I1(R+Rx),
②当闭合S1、S2时,电流表的示数为I2,此电路为Rx的简单电路,电流表测量电路中的电流电源电压为:U=I2Rx,
根据电源电压不变知:I1(R+Rx)=I2Rx,
未知电阻Rx的表达式为:Rx=。
故答案为:(1)见上图;(2)改变定值电阻两端电压;(3)9;实验次数少,结果不准确;(4)③。
23.解:(1)形成流体粘性的原因有两个方面:一是流体分子间的引力;二是流体分子的热运动。液体温度降低粘稠度增大时,其分子间的引力也会增大,所以其粘滞系数也会随之增大。
(2)由题意可知,液体对物体的粘滞阻力会阻碍物体在液体的运动。由静止释放的钢珠在重力的作用下沿竖直方向下落,而粘滞阻力会阻碍这种作用。由“由于受到粘滞阻力,物体在液体中下落时会达到一个稳定的速度”可知,最终钢珠将在重力、浮力与粘滞阻力的作用下处于匀速直线运动状态。由此我们可推得:钢珠所受的重力与浮力、粘滞阻力的合力为0。钢珠所受重力的方向为竖直向下,浮力方向为竖直向上,且重力大于浮力,所以只有粘滞阻力的方向也为竖直向上,钢珠才能受力平衡处于匀速直线运动状态。
(3)由“粘滞阻力的大小为f=6πηRv”可知,由静止释放的钢珠在重力的作用下开始运动,初期速度较低,受到的粘滞阻力较小,重力大于粘滞阻力与浮力之和,所以钢珠加速下落。在下落过程中,钢珠速度越来越大,受到的粘滞阻力也越来越大,即浮力与粘滞阻力的合力越来越大。当钢珠的速度增大到一定程度,其所受的粘滞阻力与浮力的合力将于其所受的重力大小相等,此时钢珠所受的合力为0,钢珠开始做匀速直线运动。此时钢珠的速度即为其收尾速度。
(4)由分析(3)可知,当钢珠的速度达到收尾速度时,其所受的重力=浮力+粘滞阻力。即G=ρ0gV+6πηRv。由G=mg、m=ρV、V=可得,ρg=ρ0g+6πηRv。解得收尾速度v=。
故答案为:(1)变大;(2)竖直向上;(3)C;(4)。
四.综合能力题(共3小题,满分24分)
24.解:由滑轮组结构可知n=2;
(1)已知水深H=6m,则箱子在水底时下表面受到水的压强为:p=ρ水gH=1×103kg/m3×10N/kg×6m=6×104Pa;
(2)已知电动机工作时拉绳子的功率为P=100W,将箱子从水底提到地面时所用时间t=24s,
则电动机把箱子提升到地面做的总功为:W=Pt=100W×24s=2400J;
(3)在提升箱子过程中,不计绳重、摩擦和水的阻力,有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功,额外功是克服动滑轮重所做的功;
由η=====可知,动滑轮对箱子的拉力越大,滑轮组的机械效率越大,
对物体进行受力分析,由平衡力条件可知滑轮组对物体的拉力为:F拉=G﹣F浮,当F浮=0N时,F拉最大,所以出水后滑轮组的机械效率最大;
箱子的重力:G=mg=300kg×10N/kg=3000N,则由二力平衡条件可知出水后动滑轮对箱子的拉力为:F拉=G=3000N,
则最大机械效率:η最大=×100%=×100%=93.75%;
(4)由于电动机工作时拉绳子的功率保持不变,
所以,根据P==Fv可知:电动机的拉力最小时,绳端的速度最大,此时箱子上升的速度也最大;
当箱子所受浮力最大时(箱子浸没在水中上升时),电动机的拉力最小,此时箱子上升的速度最大;
箱子所受的浮力:F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N,
则电动机的最小拉力:F=(G+G动﹣F浮)=(3000N+200N﹣1000N)=1100N,
由P=Fv可得绳端的最大速度:v最大==≈0.1m/s,
则箱子上升的最大速度:v最大′=v最大=×0.1m/s=0.05m/s。
答:(1)箱子在水底时下表面受到水的压强为6×104Pa;
(2)电动机把箱子提升到地面做的总功为2400J;
(3)整个打捞过程中,滑轮组机械效率的最大值93.75%;
(4)整个打捞过程中,箱子上升的最大速度为0.05m/s。
25.解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由图乙所示图象可知,I﹣U图象不是直线而是曲线,所以灯泡电流与灯泡两端电压不成正比;
由图象可知,灯泡两端的电压增大时,通过的电流增大,实际功率变大,灯泡的温度升高,
因灯丝的材料、长度和横截面积不变,
所以,小灯泡的电阻随温度的改变而改变;
(2)由图象可知,当电流表的示数为0.5A时,灯泡两端电压为2V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时滑动变阻器两端电压:
U滑=U﹣UL=8V﹣2V=6V,
由I=可得,滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑===12Ω;
(3)由图象可知,当电压表示数为3V时,通过灯泡电流即电路电流为0.7A,
则整个电路10s内消耗的电能:
W=UI′t=8V×0.7A×10s=56J;
(4)由图象可知,小灯额定电压为6V时,通过的电流为1A,
则小灯泡的额定功率:
P额=U额I额=6V×1A=6W。
答:(1)不成正比;温度;
(2)当电流表的示数为0.5A时,滑动变阻器连入的电阻为12Ω;
(3)当电压表示数为3V时,整个电路10s内消耗的电能是56J;
(4)小灯额定电压为6V,则额定功率是6W。
26.解:(1)采用了纳米气凝胶保温,是利用了该材料导热性极差(即较好的隔热性)的属性,这样当外界温度过高或过低时,还能使火星车内部维持一个适宜的温度;
(2)在探测器着陆前的动力减速阶段,向与运动方向相同的方向喷气,探测器受到一个相反的作用力,使探测器减速,这说明了物体间力的作用是相互的;
(3)火星上的大气压比地球上大气压小很多,而液体的沸点随表面气压的降低而降低,所以在火星表面水的沸点低于地球表面水的沸点;
(4)A、由题意可知,火星表面大气密度大约只有地球的1%,而降落伞的工作要借助大气的阻力来减速,因此,选择着陆点时,应选择在地势较低的地方,这样更有利于发挥大气阻力的作用,故A正确;
B、天问一号绕火星运动轨道是椭圆形的,运动过程中运动方向时刻在变化,故B错误;
C、车轮上的花纹是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故C正确;
D、重力的方向始终竖直向下,探测车在火星上沿坡面减速上行时,重力的方向始终是竖直向下的,故D正确;
(5)“祝融号”对火星表面的压力为:F=G=mg′=240kg××10N/kg=960N,火星表面的受力面积:S=6×60cm2=0.036m2,
“祝融号”对火星表面的压强为:p==≈2.67×104Pa。
故答案为:(1)差;(2)相互;(3)<;(4)B;(5)2.67×104。
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