精品解析：山东省威海乳山市2023-2024学年九年级3月素养大赛物理试题

二〇二四年初中能力素养大赛 物理 注意事项： 1.本试卷共8页，共90分。考试时间90分钟。考试结束后，将答题卡上交。 2.答题前，请你用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座号填写在答题卡和试题规定的位置上。 3.本试卷ρ水= 1×103 kg/m3，g取10 N/kg。 4.所有的试题都必须在专用的“答题卡”上作答，选择题用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题在指定位置用0.5毫米的黑色签字笔作答。在试卷或草稿纸上答题无效。 一、选择题（本题共12小题，1-10小题为单项选择题，每小题2分；11-12小题为多项选择题，每小题全部选对的得3分，选对但选不全的得2分，选错或不选的得0分，共26分） 1. 下面几组相关物理知识结构中，连线不完全正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A、利用回声可以测距离;蒸发吸热降温,有制冷作用,凸透镜利用光的折射原理,连线正确; B、用分贝来表示声音的单位;温度的单位是摄氏度;速度的单位是米每秒,所以B选项是正确的; C、冬天人呼出的白水汽是水蒸气液化的小水滴,冰冻的衣服变干,属于升华现象,霜的形成是凝华现象,所以C选项是正确的; D、一叶障目不见泰山,是因为光的直线传播,分辨不同乐器的声音是因为不同乐器的音色不同,鹦鹉学舌说明了鹦鹉在模仿别人的音色,故D错误. 所以D选项是不完全正确的． 2. 冬天，用茶壶烧水，水开时，壶盖会被顶起，同时看到大量的“白气”产生。对于此现象，下列说法中正确的是（　　） A. 壶盖被水蒸气顶起时能量的转化与热机做功冲程能量的转化相同 B. 水蒸气把壶盖顶起，水蒸气的内能增大 C. 水在沸腾过程中持续吸收热量，但水的温度逐渐升高 D. 壶盖和壶口上方的“白气”是由空气中的水蒸气液化形成的 【答案】A 【解析】 【详解】A．壶盖被水蒸气顶起的过程中水蒸气对壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，而热机的做功冲程中，进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，气缸内的温度、压力急剧上升，高温、高压气体推动活塞向下移动，带动曲轴旋转，也是将内能转化为机械能，故A正确； B．水蒸气把壶盖顶起，水蒸气对壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，水蒸气的内能减小，故B错误； C．由水沸腾过程的特点可知，水在沸腾过程中温度为沸点不变，会持续吸收热量，故C错误； D．壶盖和壶口上方的“白气”是由水沸腾后产生的水蒸气在空气中遇冷液化形成的，而不是空气中的水蒸气液化形成的，故D错误。 故选A。 3. 新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改，额定电流16A的延长线插座，导线最小标称横截面积由1mm2提升到1.5mm2.增大导线横截面积的目的是 A. 增大导线的电阻 B. 减小通过导线的电流 C. 增大导线的电压 D. 减小导线发热的功率 【答案】D 【解析】 【详解】解：A．延长线的材料和长度相同，增大导线横截面积可以减小导线的电阻，故A错误． B．延长线与用电器串联，通过导线的电流与插座上用电器消耗的电功率有关，无法判断通过导线电流的变化，故B错误． C．通过导线的电流一定时，导线的电阻减小，由U=IR可知，可以减小导线两端的电压，故C错误． D．通过导线的电流一定时，导线的电阻减小，由P=I2R可知，可以减小导线发热的功率，故D正确． 答案为D． 4. 图1所示厚薄不同的透镜均为同种玻璃材料所制．为了说明正常眼睛看远、近物体时晶状体的特点，小明进行了图2的实验，先取乙透镜放在光具座上，A处蜡烛的火焰在光屏上成一倒立、缩小的像，接着将蜡烛分别移到B和C处，取不同透镜替换乙透镜，但透镜与光屏的位置不变，光屏上分别形成不同程度的倒立、缩小的像，则（ ） A. 蜡烛移到B处时，用甲替换乙 B. 蜡烛移到B处时，用丙替换乙 C. 蜡烛移到C处时，用甲替换乙 D. 蜡烛移到C处时，用丁替换乙 【答案】A 【解析】 【详解】A处点燃蜡烛的火焰在光屏上成一倒立、缩小的像，接着将蜡烛移到B处时，比在A处距离透镜远，因此要想在光屏上形成倒立缩小的像，应换用一个凸度比乙透镜小的，则甲透镜符合； 将蜡烛移到C处时，比在A处距离透镜近，因此要想在光屏上形成倒立缩小的像，应换用一个凸度比乙透镜大的，则丙透镜符合； 丁为凹透镜，凹透镜成虚像，虚像不能在光屏上承接． 故A符合题意，BCD不符合题意． 5. 小敏用天平和量杯测量某种液体的密度。测出了液体体积V和量杯总质量m的若干组数据，绘出的V-m图象如图所示。则量杯的质量m0与液体的密度ρ分别是（ ） A. m0=40g；ρ=0.8103kg/m3 B. m0=20g；ρ=0.8103kg/m3 C. m0=40g；ρ=1.2103kg/m3 D. m0=20g；ρ=1.2103kg/m3 【答案】B 【解析】 【详解】设量杯的质量为m杯，液体的密度为ρ，读图可知，当液体体积为V1=25cm3时，液体和杯的总质量： m总1=m1+m杯=40g， 由ρ=可得： ρ×25cm3+m杯=40g−−−① 当液体体积为V2=50cm3时，液体和杯的总质量： m总2=m2+m杯=60g， 可得： ρ×50cm3+m杯=60g−−−② 由①−②得，液体的密度： ρ=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3， 代入①得： m杯=20g。 故选B。 6. 如图所示，将重为5N 的小球挂在弹簧测力计下，当小球的一半体积浸在水中时，测力计示数为2N。下列说法正确的是 （　　） A. 小球的体积为400cm3 B. 小球的密度为1.25g/cm3 C. 缓缓向下移动弹簧测力计，小球对测力计的拉力最小可达到1N D. 剪断悬吊小球的细线，小球在水中稳定时受到的浮力为5N 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题知 因为 所以 物体的体积 故A错误； B．物体的质量为 密度为 故B错误； C．缓缓向下移动弹簧测力计，当小球全部浸没时受到的浮力 因为，所以物体将上浮，小球对测力计的拉力最小为；故C错误； D．因为，所以剪断悬吊小球的细线，物体漂浮在水面上物体受到的浮力 故D正确。 故选D。 7. 如图所示，电源两端的电压保持不变，当S1闭合，S2由断开到闭合时，则（　　） A. 电流表的示数变小 B. 电流表的示数变大 C. 电压表的示数变小 D. 电压表的示数变大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．S1闭合，断开时，、串联，电流表测电路电流，电压表测电源电压；闭合时，被短路，电路中只有，电流表测电路电流，电压表仍测电源电压。电路中总电阻变小，电源电压不变，根据可知电流表的示数变大，故A不符合题意，B符合题意； CD．电源两端的电压保持不变，所以电压表的示数不变，故CD不符合题意。 故选B。 8. 如图所示，放在水平桌面上的物块用细线通过定滑轮与沙桶相连，当沙桶与沙的总质量为m时，物块恰好做匀速直线运动（忽略细线与滑轮之间的摩擦），以下说法正确的是（　　） A. 物块受到的滑动摩擦力大小为mg B. 物块的重力与它对桌面的压力是一对相互作用力 C. 物块受到的滑动摩擦力与支持力是一对平衡力 D. 继续向沙桶中加入沙子，物块受到的滑动摩擦力增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．沙桶与沙的总重力为G=mg，使用定滑轮不能改变力的大小（忽略细线与滑轮之间的摩擦），则物块受到的拉力大小为mg；因为物块做匀速直线运动，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，所以滑动摩擦力的大小为mg，故A正确； B．物块的重力与它对桌面的压力方向相同，不是一对相互作用力，故B错误； C．物块受到的滑动摩擦力与支持力不在同一条直线上，不是一对平衡力，故C错误； D．继续向沙桶中加入沙子，由于压力大小和接触面的粗糙程度都不变，所以物块受到的滑动摩擦力不变，故D错误。 故选A。 9. 如图所示，一木块放置于水平桌面上，在F1、F2作用下处于静止状态，其中F1=3N，F2=9N，若撤去力F2，则木块在水平方向上受到的合力为（　　） A. 0N B. 3N、向右 C. 6N、向左 D. 3N、向左 【答案】A 【解析】 【详解】木块开始在水平方向受三个力而平衡，摩擦力为 f=F2-F1=9N-3N=6N 物体处于静止状态，则说明物体受到的最大静摩擦力不小于6N，若撤去力F2，外力为3N，故物体仍能处于平衡，故合力一定是零，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 10. 下列有关家庭电路的说法正确的是（　　） A. 空气开关“跳闸”后，立即重新合上 B. 选用插座时，所有家用电器都使用两孔插座 C. 家庭电路中各个用电器应该是并联的 D. 控制用电器的开关要连接在零线和用电器之间 【答案】C 【解析】 【分析】（1）空气开关跳闸，原因是电路发生短路或总功率过大，应先检查原因，检查没有问题后再使空气开关复位； （2）三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的；目的就是为了防止触电； （3）各家用电器之间是并联时，各家用电器都正常工作，并且互不影响； （4）开关控制用电器或插座时，开关和用电器是串联的，且开关应接在火线和用电器之间． 【详解】A. 空气开关“跳闸”，说明电路中电流过大，应找出原因，处理故障后,才能重新合上，故A错误； B. 选用插座时,金属外壳和大功率的家用电器应使用三孔插座，当用电器的金属外壳漏电时，电流会通过地线流入大地，能防止触电事故的发生，所以，不是所有家用电器都使用两孔插座，故B错误； C. 家庭电路中各个用电器因为要能独立工作，互不影响，所以应该是并联的，故C正确； D. 控制用电器的开关要连接在火线和用电器之间．这样开关断开时，火线与用电器断开，更安全，故D错误； 故选C． 【点睛】注意理解三脚插头和三孔插座的作用，其中第三个脚或孔连接用电器的外壳和大地，当用电器漏电时，电流能通过地线导入大地，从而保证人员的安全，所以金属外壳和大功率的家用电器必须使用三孔插座． 11. 2021年3月23日，排水量20万吨的重型货轮长赐号在苏伊士运河搁浅。苏伊士运河连接地中海与红海，它是世界使用最繁忙的航线之一，3月29日长赐号终于借助潮汐涨潮的作用下才重新起浮。关于此事件下列说法正确的是（　　） A. 长赐号正常满载的情况下受到的浮力是2×105N B. 长赐号从海水密度较大的红海前往海水密度较小的地中海受到的浮力会变小 C. 长赐号搁浅时受到的浮力小于重力 D. 长赐号脱困是借助潮汐作用使排开海水的体积变大从而使得浮力变大 【答案】CD 【解析】 【详解】A．长赐号正常满载的情况下受到的浮力为 故A错误； B．长赐号从海水密度较大的红海前往海水密度较小的地中海，始终漂浮，浮力等于重力，重力不变，则浮力不变，故B错误； C．长赐号搁浅时排开水的体积较小，且是受到地面的支持力，因此受到的浮力小于重力，故C正确； D．根据，长赐号脱困是借助潮汐作用使排开海水的体积变大从而使得浮力变大，故D正确。 故选CD。 12. 让火灾远离校园，让平安与您相伴。如图甲为智慧校园系统中感烟火灾探测器的部分原理图。在一个外部光线无法进入的烟室中，装有一个激光发生器和带有一光敏电阻R₀的电路，定值电阻R的阻值为200欧，电源电压恒为12伏。当烟雾进入烟室后，激光被烟雾遮挡而使光敏电阻的阻值发生变化。当烟雾达到某一浓度时，探测器便会发出警报。的阻值随烟室中烟雾浓度的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A. 当烟雾进入烟室并越来越浓时，电压表示数逐渐变小 B. 当烟雾进入烟室并越来越浓时，R消耗的功率逐渐变小 C. 当烟室的烟雾浓度达到40%时，电路消耗的总功率是0.24W D. 已知电流表的量程是0~30mA，电压表的量程是0~12V，则此电路能够测量烟室中的烟雾浓度最高是80% 【答案】AC 【解析】 【详解】A．两电阻串联，电压表测量光敏电阻的电压，当烟雾进入烟室并越来越浓时，光敏电阻的阻值变小，电压表示数逐渐变小，故A正确； B．当烟雾进入烟室并越来越浓时，光敏电阻的阻值变小，总电阻变小，电路中的电流变大，根据可知，R消耗的功率逐渐变大，故B错误； C．当烟室的烟雾浓度达到40%时，光敏的电阻的阻值为400Ω，则总电阻为 电路消耗的总功率是 故C正确； D．此电路能够测量烟室中的烟雾浓度越大，光敏的电阻的阻值变小，总电阻越小，此时电路中的电流最大，故最大电路的电流为30mA，合0.03A，故电路中的总电阻为 光敏电阻的阻值为 烟室中的烟雾浓度最高是60%，故D错误。 故选AC。 二、填空题（本题共5小题，每小题2分，共10分） 13. 小明是我校秋季运动会上彩旗仪仗队的旗手。如图所示，他竖直举旗前进时，风对彩旗的水平阻力是 20N，其作用点可以看成在 A 点。已知 A、B 间的距离是 1.6m，B、C 间的距离为 40cm， 为了使手对旗杆施加的力最小，小明应该以旗杆儿上的_________点为支点，此时的动力为_________N。 【答案】 ①. B ②. 80 【解析】 【详解】[1]以B点为支点时，阻力臂为AB，动力臂为BC，以C点为支点时，阻力臂为AC，动力臂为BC，两种情况动力臂相同，但阻力臂以B点为支点时更小，根据杠杆平衡条件，此时要使动力最小，应使阻力臂最小，故应选B点为支点。 [2]此时阻力为20N，阻力臂AB=1.6m，动力臂BC=0.4m，根据杠杆平衡条件可得 代入数据得 解得。 14. 小明家新换了一种电子式电能表，如图所示，电能表的示数为______kW·h。小明想利用这只电能表和钟表测量新买的微波炉的电功率，他先关闭家里其它用电器，只让微波炉工作，从电能表红灯闪烁开始计时，当电能表的红灯闪烁320次时，所用的时间为5min，则微波炉的电功率为______W。 【答案】 ①. 2318.6 ②. 1200 【解析】 【详解】[1] 电能表单位是，最后一位是小数位，则电能表的示数为。 [2] 微波炉消耗的电能为 则微波炉的电功率为 15. 小华准备参加玩具赛车比赛，他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机。假设电池的电压保持6V不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数为2A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A，则线圈的发热功率为______W；不考虑因摩擦而损耗的能量，则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为______。 【答案】 ①. 1.08 ②. 70% 【解析】 【详解】[1]电机不转时：由得 线圈的发热功率为 P热=I2R=（0.6A）2×3Ω=1.08W [2]总功率为 P总=UI=6V×0.6A=3.6W 不考求因摩擦而损耗的能量，则电动机的效率为 16. 在如图所示电路中，电源电压恒定不变，闭合电键S发现小灯L不亮，若电路中只有一处故障，且只发生在灯L或电阻R上． 为检测故障，现提供完好的电压表V、电流表A和检测小灯L′作为检测工具，要求在不拆除原电路的条件下，选择其一连接在AB或BC两点之间． ①检测过程中不会导致电源短路的工具的是：_____； ②只连接一次就能够检测出故障的方法是：_____． 【答案】 ①. 电压表V、检测小灯L' ②. 将检测小灯L'接在AB两点之间 【解析】 【详解】①用电压表V、电流表A和检测小灯L＇作为检测工具，要求在不拆除原电路的条件下，选择其一连接AB或BC两点之间，若检测过程中不会导致电源短路的工具的是电压表或小灯，作用电流表若电路是短路的话可能导致电源短路． ②只连接一次就能够检测出故障的方法是，将检测小灯L＇接在AB两点之间，如果两灯都发光是电阻断路，如果只用一个灯发光是电灯L短路，如果一个灯也不亮是小灯L断路． 17. 如图所示，B、C两点相距60m，C、A两点相距80m，AC与BC相互垂直。甲以的速度由B点向C点运动，乙以的速度同时由C点向A点运动。经过______s，甲、乙之间的距离最近；经过______s，甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC可能相似。 【答案】 ①. 6 ②. 12##8.2 【解析】 【详解】[1]设时间为时，甲运动至D点，乙运动至E点，如图1所示： 根据，则 则，。根据勾股定理，则有 根据数学二次函数知识可知，当 时，最小，则甲、乙之间的距离最近。 [2]如图1，当时，则有 即 解得。 如图2，当时，则有 即 解得。 所以经过12s或8.2s，甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC可能相似。 三、实验探究题（本题共3小题，18题6分，19题6分，20题7分，共19分） 18. 如图是“探究凸透镜成像规律”的实验装置。 (1)开始实验时，应先将烛焰、透镜和光屏三者的中心调整到____________； (2)将凸透镜固定在光具座50cm刻线处，取下蜡烛，换用平行光源沿主光轴照射凸透镜，当光屏移动到光具座60cm刻线处时，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是______cm； (3)保持凸透镜位置不变，撤去平行光源，将点燃的蜡烛立在光具座20cm刻线处，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、______的实像（选填“放大”或“缩小”），________就是利用此成像原理制成的（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）。若将蜡烛向右移动到35cm刻线处，则应将光屏向_____（选填“左”或“右”）移动才能再次在光屏上得到清晰的像，此时的像比刚才的要______些（选填“大”或“小”）。 【答案】 ①. 同一高度 ②. 10 ③. 缩小 ④. 照相机 ⑤. 右 ⑥. 大 【解析】 【分析】根据实验的要求，让像成在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上，因焦距指焦点到凸透镜光心的距离， ，所以，成倒立、缩小、实像。 【详解】(1)[1]根据实验的要求，让像成在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上。 (2)[2]因焦距指焦点到凸透镜光心的距离，此时成最小最亮的光斑处到凸透镜的距离即为焦距 (3)[3][4]蜡烛立在光具座20cm刻线处时，物距 u=50.0cm-20.0cm=30.0cm 又 ，所以，成倒立、缩小、实像，照相机是根据这原理制成的。 [5][6]若将蜡烛向右移动到35cm刻线处 u=50.0cm-35.0cm=15.0cm 因为所以，像成在以外，光屏要右移，成放大的像，故像比原来的大。 【点睛】凸透镜成像时，当，成倒立、缩小、实像。 19. 利用如图甲所示的电路“探究小灯泡的亮度和电功率的关系”，已知小灯泡的额定电压为3.8 V。 （1）如图甲所示，请你用笔画线代替导线，将缺少的一根导线接好；______ （2）电路正确连接后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来首先进行的操作是______（填选项）； A.检查滑动变阻器是否断路 B.移动滑动变阻器的滑片 C.检查小灯泡是否断路 D.检查开关是否接触良好 （3）实验中，当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，此时小灯泡的电阻为______Ω； （4）某同学设计的实验表格如表：如果该实验电源用干电池，至少需要 ______节干电池。正确完成实验后，可以得出的结论是 ______； 电压/V 0.8U额 U额 1.2U额 电流/A 电功率/W 小灯泡的亮度 （5）某同学设计了如图下所示的三种电路图，用来测量另一个小灯泡的额定功率（额定电压已知），其中R0为10 Ω的定值电阻，S2为单刀双掷开关，则下列测量方案不可行的是______（填字母）。 A. B. C. 【答案】 ①. ②. B ③. 10 ④. 4 ⑤. 实际电功率越大，灯泡越亮 ⑥. C 【解析】 【详解】（1）[1] 实验中电流表要与灯泡串联，电压表要与灯泡并联，作图如下： （2）[2] 电路正确连接后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，有可能是因为滑动变阻器的滑片处于阻值最大处，使得电路中电流过小，小灯泡的实际功率过小，所以应移动滑动变阻器的滑片，观察灯泡是否发光。 故选B。 （3）[3] 实验中，当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.38A，则此时小灯泡的电阻为 （4）[4] 电源电压至少为 因为 所以至少需要4节干电池。 [5] 由实验数据和现象可知，实际电功率越大，灯泡越亮。 （5）[6] A．灯泡L与定值电阻以及滑动变阻器串联，将开关接a点，调节滑片使电压表示数为灯泡额定电压，即灯泡L正常发光，接下来断开开关，将开关接b点，滑片不动，测得灯泡L与定值电阻两端电压U，则定值电阻两端电压为U-U额，根据欧姆定律可得灯泡L正常发光时通过灯泡L与定值电阻的电流，由P=UI可得小灯泡的额定功率，可行，故A不符合题意； B．将开关接b点，灯泡L与定值电阻并联后与滑动变阻器串联，此时电流表测定值电阻所在支路电流，移动滑片使电流表的示数与定值电阻电阻的乘积等于灯泡L的额定电压，接下来断开开关，将开关接a点，滑片不动，此时电流表测干路电流，可得干路电流I，则灯泡L正常发光时通过灯泡L的电流为，由P=UI可得小灯泡的额定功率，可行，故B不符合题意； C．无论开关接a点还是b点，都无法使灯泡L正常发光，不可行，故C符合题意。 故选C。 20. 小明要测量木块的密度，实验器材有：木块、弹簧测力计（0~5N），底部固定有滑轮的水槽，细线及足量的水．（g取10N/kg） （1）现用弹簧测力计测木块的重力，如图甲，示数为________N；再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来，接着往水槽中倒入适量的水，使木块浸没在水中，如图乙，木块在水中静止时测力计示数为1.6N，木块的体积为________m3，密度为________kg/m3，本实验滑轮的作用是________________． （2）小明分析发现，如果把水换成其他液体，测力计的示数就会不同，于是他把测力计的刻度改成相应的密度值，将该装置改为测量液体密度的“密度计”，原测力计的1.0N刻度处应标注为___________kg/m3，该“密度计”的刻度分布________（选填“均匀”或“不均匀”）． （3）若要增大这种“密度计”的最大测量值，可以采取的方法有____________________（写出一种即可）． 【答案】 ①. 2.4 ②. ③. ④. 改变力的方向 ⑤. ⑥. 均匀 ⑦. 换用更大量程的弹簧测力计（换用体积更小的木块，换用密度更大的物块等） 【解析】 【详解】解：（1）①图甲用弹簧测力计测木块的重力，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N，则木块的重力G木=2.4N； ②木块在水中静止时，受竖直向上的浮力F浮，竖直向下的重力G木，弹簧测力计向下的拉力F拉．则F浮=G木+F拉=2.4N+1.6N=4.0N， 木块浸没在水中，排开水的体积V排=V木， 根据阿基米德原理可得，木块的体积 ， ③木块的密度. ④本实验中，滑轮为定滑轮，使用定滑轮可以改变力的方向． （2）浸没在液体中的木块，受竖直向上的浮力F浮，竖直向下的重力G木和弹簧测力计向下的拉力F拉，处于静止状态，则F浮’=G木+F拉’ 当F拉’=1N 时，F浮’=G木+F拉’=2.4N+1N=3.4N， 则 ． 因为木块浸没在液体中，所受的浮力与液体的密度成正比，所以该“密度计”的刻度分布均匀． （3）由F浮=G木+F拉可得，，若要增大这种“密度计”的最大测量值，可以换用更大量程的弹簧测力计（换用体积更小的木块，换用密度更大的物块等）． 四、分析说明题：（本题共2小题，21题4分，22题5分，共9分） 21. 小亮同学给爸爸买了一个钢化玻璃水杯（如图），小亮同学将水杯冲洗干净后加入适量的茶叶，再冲入半杯多开水，如图所示，过一段时间爸爸喝茶时发现杯盖难拧开，将干燥的毛巾裹紧杯盖，就轻松把杯盖拧开。请你用所学物理知识分别解释杯盖原先很难拧开的后来轻松拧开的原因。 【答案】见解析 【解析】 【详解】水杯加入半杯多开水，一段时间后，开水温度降低，开水上方空气气压减小，使杯内外气体压力差较大，则杯盖所受压力变大，杯和杯盖间的摩擦力增大，所以很难拧开杯盖。将干燥毛巾裹紧杯盖，可以在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，所以手与杯盖间的摩擦增大，能轻松拧开杯盖。 22. 小明同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图所示。电源电压为220V。其中R1、R2、R3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻对应的工作指示灯，其所消耗的电功率可忽略不计。小明通过开关的组合，使电加热器能有200W、300W、…..、900W共七挡功率。他还设计了一份表格，表中的“√”表示对应的开关闭合，对应的指示灯亮；“×”表示对应的开关断开，对应的指示灯熄灭。表中给出了部分挡位电加热器的功率值。请你补齐下表中其余挡位电键的状态及功率值。 挡位 S1 S2 S3 功率 1 √ × × 200W 2 × √ × 300W 3 4 5 6 7 900W 【答案】见解析 【解析】 【详解】根据表格已知数据可知，单独工作功率，单独工作功率，、、同时并联工作总功率为900W，则单独工作功率为 挑选不同的电阻，则有以下七种组合： 档位 S1 S2 S3 功率 1 √ × × 200W 2 × √ × 300W 3 × × √ 400W 4 √ √ × 500W 5 √ × √ 600W 6 × √ √ 700W 7 √ √ √ 900W 五、综合计算题（本题共3小题，23题8分、24题9分，25题9分，共26分。要求写出必要的文字说明、单位，重要的公式及主要的运算过程，只写出结果的不能得分） 23. 儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包在背心上，使用时，穿上这种“救生衣”泡沫塑料位于人的胸部，为了确保儿童的安全，必须使人的头部露出水面，儿童体重约300N，人的密度约为1.06×103kg/m3，人的头部约占人体总体积的十分之一，泡沫塑料的密度约为10kg/m3，求： （1）此儿童的体积大约是多少？ （2）此儿童仅头部露出水面时受到多大的浮力？ （3）此儿童使用的“救生衣”的最小体积为多大才能保证儿童的安全？ 【答案】（1）；（2）250N；（3） 【解析】 【详解】解：（1）儿童的质量为 儿童的体积大约为 （2）此儿童仅头部露出水面时浸入水中的体积为 则此儿童仅头部露出水面时受到的浮力为 （3）设“救生衣”的最小体积为，则儿童和救生衣的总浮力等于总重力，则有 即 解得。 答：（1）此儿童的体积大约为； （2）此儿童仅头部露出水面时受到的浮力为250N； （3）此儿童使用的“救生衣”的最小体积为才能保证儿童的安全。 24. “运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力1.5×105N作用下，沿水平方向匀速航行了360km，用时0.5h，需要燃烧航空煤油2250 kg，已知航空煤油的热值为q=4.0×107J/kg。在这一次航行中，求： (1)运输机航行的速度； (2)发动机的功率； (3)运输机发动机的热机效率。 【答案】(1)200m/s；(2)；(3)60% 【解析】 【详解】(1)运输机匀速航行的速度为 (2)运输机的功率为 (3)运输机燃烧航空煤油放出的热量为 发动机做功为 则热机效率为 答：(1)运输机航行的速度为200m/s； (2)运输机的功率为； (3)运输机发动机的热机效率为60%。 25. 每年山东的供暖时间长达四个多月，供暖时由于室内空气干燥，很多家庭采用加湿器给空气加湿，如图甲所示是某型号电热式加湿器，简化电路图如图乙，部分技术参数如下表。加湿器的发热电阻（虚线框内的部分）浸没在水中，先把水箱中的水加热至沸腾后，即可喷出水蒸气，增加空气湿度，通过调节滑动变阻器R的阻值可以调节加湿器功率的大小。求： 额定电压 220 V 最大功率 110 W 最小功率 22 W 水箱最大容积 1L 适用面积 20～40 m2 （1）R0的电阻值； （2）滑动变阻器R的最大阻值； （3）已知水箱内加满初温为12 ℃的纯净水，先把加湿器调到最大功率正常工作一段时间后，水刚好沸腾产生水蒸气，求此过程中加湿器的工作时间。（水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃），环境为标准大气压，不计热量损失） 【答案】（1）440Ω；（2）1760Ω；（3）3.36×103s 【解析】 【分析】 【详解】解：（1）由图乙知，当P在最左端时，只有R0接入电路中，加湿器以最大功率正常工作，由表格可知最大功率Pmax＝110 W，则R0的电阻值 R0＝＝＝440Ω （2）由图乙可知，当P在最右端时，R连入的阻值为最大值，R0与R串联，加湿器以最小功率正常工作，由表格可知最小气雾功率Pmin＝22 W，则由此时电路中总电阻 R总＝＝＝2200Ω 所以R的最大阻值 （3）加湿器正常工作一段时间后，水刚好沸腾产生气，此过程中水吸收的热量 不计热量损失，加湿器消耗的电能W＝Q吸，则此过程中加湿器的功率 ＝＝3.36×103s 答：（1）R0的电阻值是440Ω； （2）滑动变阻器R的最大阻值是1760Ω； （3）加湿器的工作时间3.36×103s。 。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 二〇二四年初中能力素养大赛 物理 注意事项： 1.本试卷共8页，共90分。考试时间90分钟。考试结束后，将答题卡上交。 2.答题前，请你用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座号填写在答题卡和试题规定的位置上。 3.本试卷ρ水= 1×103 kg/m3，g取10 N/kg。 4.所有的试题都必须在专用的“答题卡”上作答，选择题用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题在指定位置用0.5毫米的黑色签字笔作答。在试卷或草稿纸上答题无效。 一、选择题（本题共12小题，1-10小题为单项选择题，每小题2分；11-12小题为多项选择题，每小题全部选对的得3分，选对但选不全的得2分，选错或不选的得0分，共26分） 1. 下面几组相关物理知识结构中，连线不完全正确的是（ ） A. B. C. D. 2. 冬天，用茶壶烧水，水开时，壶盖会被顶起，同时看到大量的“白气”产生。对于此现象，下列说法中正确的是（　　） A. 壶盖被水蒸气顶起时能量的转化与热机做功冲程能量的转化相同 B. 水蒸气把壶盖顶起，水蒸气的内能增大 C. 水在沸腾过程中持续吸收热量，但水的温度逐渐升高 D. 壶盖和壶口上方的“白气”是由空气中的水蒸气液化形成的 3. 新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改，额定电流16A的延长线插座，导线最小标称横截面积由1mm2提升到1.5mm2.增大导线横截面积的目的是 A. 增大导线的电阻 B. 减小通过导线的电流 C. 增大导线的电压 D. 减小导线发热的功率 4. 图1所示厚薄不同的透镜均为同种玻璃材料所制．为了说明正常眼睛看远、近物体时晶状体的特点，小明进行了图2的实验，先取乙透镜放在光具座上，A处蜡烛的火焰在光屏上成一倒立、缩小的像，接着将蜡烛分别移到B和C处，取不同透镜替换乙透镜，但透镜与光屏的位置不变，光屏上分别形成不同程度的倒立、缩小的像，则（ ） A. 蜡烛移到B处时，用甲替换乙 B. 蜡烛移到B处时，用丙替换乙 C. 蜡烛移到C处时，用甲替换乙 D. 蜡烛移到C处时，用丁替换乙 5. 小敏用天平和量杯测量某种液体的密度。测出了液体体积V和量杯总质量m的若干组数据，绘出的V-m图象如图所示。则量杯的质量m0与液体的密度ρ分别是（ ） A. m0=40g；ρ=0.8103kg/m3 B. m0=20g；ρ=0.8103kg/m3 C. m0=40g；ρ=1.2103kg/m3 D. m0=20g；ρ=1.2103kg/m3 6. 如图所示，将重为5N 的小球挂在弹簧测力计下，当小球的一半体积浸在水中时，测力计示数为2N。下列说法正确的是 （　　） A. 小球的体积为400cm3 B. 小球的密度为1.25g/cm3 C. 缓缓向下移动弹簧测力计，小球对测力计的拉力最小可达到1N D. 剪断悬吊小球的细线，小球在水中稳定时受到的浮力为5N 7. 如图所示，电源两端的电压保持不变，当S1闭合，S2由断开到闭合时，则（　　） A. 电流表的示数变小 B. 电流表的示数变大 C. 电压表的示数变小 D. 电压表的示数变大 8. 如图所示，放在水平桌面上的物块用细线通过定滑轮与沙桶相连，当沙桶与沙的总质量为m时，物块恰好做匀速直线运动（忽略细线与滑轮之间的摩擦），以下说法正确的是（　　） A. 物块受到的滑动摩擦力大小为mg B. 物块的重力与它对桌面的压力是一对相互作用力 C. 物块受到的滑动摩擦力与支持力是一对平衡力 D. 继续向沙桶中加入沙子，物块受到的滑动摩擦力增大 9. 如图所示，一木块放置于水平桌面上，在F1、F2作用下处于静止状态，其中F1=3N，F2=9N，若撤去力F2，则木块在水平方向上受到的合力为（　　） A. 0N B. 3N、向右 C. 6N、向左 D. 3N、向左 10. 下列有关家庭电路的说法正确的是（　　） A. 空气开关“跳闸”后，立即重新合上 B. 选用插座时，所有家用电器都使用两孔插座 C. 家庭电路中各个用电器应该是并联的 D. 控制用电器的开关要连接在零线和用电器之间 11. 2021年3月23日，排水量20万吨的重型货轮长赐号在苏伊士运河搁浅。苏伊士运河连接地中海与红海，它是世界使用最繁忙的航线之一，3月29日长赐号终于借助潮汐涨潮的作用下才重新起浮。关于此事件下列说法正确的是（　　） A. 长赐号正常满载的情况下受到的浮力是2×105N B. 长赐号从海水密度较大的红海前往海水密度较小的地中海受到的浮力会变小 C. 长赐号搁浅时受到的浮力小于重力 D. 长赐号脱困是借助潮汐作用使排开海水的体积变大从而使得浮力变大 12. 让火灾远离校园，让平安与您相伴。如图甲为智慧校园系统中感烟火灾探测器的部分原理图。在一个外部光线无法进入的烟室中，装有一个激光发生器和带有一光敏电阻R₀的电路，定值电阻R的阻值为200欧，电源电压恒为12伏。当烟雾进入烟室后，激光被烟雾遮挡而使光敏电阻的阻值发生变化。当烟雾达到某一浓度时，探测器便会发出警报。的阻值随烟室中烟雾浓度的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A. 当烟雾进入烟室并越来越浓时，电压表示数逐渐变小 B. 当烟雾进入烟室并越来越浓时，R消耗的功率逐渐变小 C. 当烟室的烟雾浓度达到40%时，电路消耗的总功率是0.24W D. 已知电流表的量程是0~30mA，电压表的量程是0~12V，则此电路能够测量烟室中的烟雾浓度最高是80% 二、填空题（本题共5小题，每小题2分，共10分） 13. 小明是我校秋季运动会上彩旗仪仗队的旗手。如图所示，他竖直举旗前进时，风对彩旗的水平阻力是 20N，其作用点可以看成在 A 点。已知 A、B 间的距离是 1.6m，B、C 间的距离为 40cm， 为了使手对旗杆施加的力最小，小明应该以旗杆儿上的_________点为支点，此时的动力为_________N。 14. 小明家新换了一种电子式电能表，如图所示，电能表的示数为______kW·h。小明想利用这只电能表和钟表测量新买的微波炉的电功率，他先关闭家里其它用电器，只让微波炉工作，从电能表红灯闪烁开始计时，当电能表的红灯闪烁320次时，所用的时间为5min，则微波炉的电功率为______W。 15. 小华准备参加玩具赛车比赛，他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机。假设电池的电压保持6V不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数为2A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A，则线圈的发热功率为______W；不考虑因摩擦而损耗的能量，则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为______。 16. 在如图所示电路中，电源电压恒定不变，闭合电键S发现小灯L不亮，若电路中只有一处故障，且只发生在灯L或电阻R上． 为检测故障，现提供完好的电压表V、电流表A和检测小灯L′作为检测工具，要求在不拆除原电路的条件下，选择其一连接在AB或BC两点之间． ①检测过程中不会导致电源短路的工具的是：_____； ②只连接一次就能够检测出故障的方法是：_____． 17. 如图所示，B、C两点相距60m，C、A两点相距80m，AC与BC相互垂直。甲以的速度由B点向C点运动，乙以的速度同时由C点向A点运动。经过______s，甲、乙之间的距离最近；经过______s，甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC可能相似。 三、实验探究题（本题共3小题，18题6分，19题6分，20题7分，共19分） 18. 如图是“探究凸透镜成像规律”的实验装置。 (1)开始实验时，应先将烛焰、透镜和光屏三者的中心调整到____________； (2)将凸透镜固定在光具座50cm刻线处，取下蜡烛，换用平行光源沿主光轴照射凸透镜，当光屏移动到光具座60cm刻线处时，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是______cm； (3)保持凸透镜位置不变，撤去平行光源，将点燃的蜡烛立在光具座20cm刻线处，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、______的实像（选填“放大”或“缩小”），________就是利用此成像原理制成的（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）。若将蜡烛向右移动到35cm刻线处，则应将光屏向_____（选填“左”或“右”）移动才能再次在光屏上得到清晰的像，此时的像比刚才的要______些（选填“大”或“小”）。 19. 利用如图甲所示的电路“探究小灯泡的亮度和电功率的关系”，已知小灯泡的额定电压为3.8 V。 （1）如图甲所示，请你用笔画线代替导线，将缺少的一根导线接好；______ （2）电路正确连接后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来首先进行的操作是______（填选项）； A.检查滑动变阻器是否断路 B.移动滑动变阻器的滑片 C.检查小灯泡是否断路 D.检查开关是否接触良好 （3）实验中，当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，此时小灯泡的电阻为______Ω； （4）某同学设计的实验表格如表：如果该实验电源用干电池，至少需要 ______节干电池。正确完成实验后，可以得出的结论是 ______； 电压/V 0.8U额 U额 1.2U额 电流/A 电功率/W 小灯泡的亮度 （5）某同学设计了如图下所示的三种电路图，用来测量另一个小灯泡的额定功率（额定电压已知），其中R0为10 Ω的定值电阻，S2为单刀双掷开关，则下列测量方案不可行的是______（填字母）。 A. B. C. 20. 小明要测量木块的密度，实验器材有：木块、弹簧测力计（0~5N），底部固定有滑轮的水槽，细线及足量的水．（g取10N/kg） （1）现用弹簧测力计测木块的重力，如图甲，示数为________N；再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来，接着往水槽中倒入适量的水，使木块浸没在水中，如图乙，木块在水中静止时测力计示数为1.6N，木块的体积为________m3，密度为________kg/m3，本实验滑轮的作用是________________． （2）小明分析发现，如果把水换成其他液体，测力计的示数就会不同，于是他把测力计的刻度改成相应的密度值，将该装置改为测量液体密度的“密度计”，原测力计的1.0N刻度处应标注为___________kg/m3，该“密度计”的刻度分布________（选填“均匀”或“不均匀”）． （3）若要增大这种“密度计”的最大测量值，可以采取的方法有____________________（写出一种即可）． 四、分析说明题：（本题共2小题，21题4分，22题5分，共9分） 21. 小亮同学给爸爸买了一个钢化玻璃水杯（如图），小亮同学将水杯冲洗干净后加入适量的茶叶，再冲入半杯多开水，如图所示，过一段时间爸爸喝茶时发现杯盖难拧开，将干燥的毛巾裹紧杯盖，就轻松把杯盖拧开。请你用所学物理知识分别解释杯盖原先很难拧开的后来轻松拧开的原因。 22. 小明同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图所示。电源电压为220V。其中R1、R2、R3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻对应的工作指示灯，其所消耗的电功率可忽略不计。小明通过开关的组合，使电加热器能有200W、300W、…..、900W共七挡功率。他还设计了一份表格，表中的“√”表示对应的开关闭合，对应的指示灯亮；“×”表示对应的开关断开，对应的指示灯熄灭。表中给出了部分挡位电加热器的功率值。请你补齐下表中其余挡位电键的状态及功率值。 挡位 S1 S2 S3 功率 1 √ × × 200W 2 × √ × 300W 3 4 5 6 7 900W 五、综合计算题（本题共3小题，23题8分、24题9分，25题9分，共26分。要求写出必要的文字说明、单位，重要的公式及主要的运算过程，只写出结果的不能得分） 23. 儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包在背心上，使用时，穿上这种“救生衣”泡沫塑料位于人的胸部，为了确保儿童的安全，必须使人的头部露出水面，儿童体重约300N，人的密度约为1.06×103kg/m3，人的头部约占人体总体积的十分之一，泡沫塑料的密度约为10kg/m3，求： （1）此儿童的体积大约是多少？ （2）此儿童仅头部露出水面时受到多大的浮力？ （3）此儿童使用的“救生衣”的最小体积为多大才能保证儿童的安全？ 24. “运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力1.5×105N作用下，沿水平方向匀速航行了360km，用时0.5h，需要燃烧航空煤油2250 kg，已知航空煤油的热值为q=4.0×107J/kg。在这一次航行中，求： (1)运输机航行的速度； (2)发动机的功率； (3)运输机发动机的热机效率。 25. 每年山东的供暖时间长达四个多月，供暖时由于室内空气干燥，很多家庭采用加湿器给空气加湿，如图甲所示是某型号电热式加湿器，简化电路图如图乙，部分技术参数如下表。加湿器的发热电阻（虚线框内的部分）浸没在水中，先把水箱中的水加热至沸腾后，即可喷出水蒸气，增加空气湿度，通过调节滑动变阻器R的阻值可以调节加湿器功率的大小。求： 额定电压 220 V 最大功率 110 W 最小功率 22 W 水箱最大容积 1L 适用面积 20～40 m2 （1）R0的电阻值； （2）滑动变阻器R的最大阻值； （3）已知水箱内加满初温为12 ℃的纯净水，先把加湿器调到最大功率正常工作一段时间后，水刚好沸腾产生水蒸气，求此过程中加湿器的工作时间。（水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃），环境为标准大气压，不计热量损失） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $