精品解析:2024年江苏省南京市鼓楼区中考二模物理试题
2024-06-22
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 中考复习-二模 |
| 学年 | 2023-2024 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 南京市 |
| 地区(区县) | 鼓楼区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 25.95 MB |
| 发布时间 | 2024-06-22 |
| 更新时间 | 2026-02-07 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-06-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/45902726.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
九年级试卷
物理
(本卷满分100分,考试时间90分钟)
(本卷g取10N/kg)
注意事项:
1.试卷共8页,用钢笔或圆珠笔在答题卡,答题卷中作答。解答题应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
2.答卷前将答卷页密封线内的项目填写清楚。
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分,每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题意)
1. 1820年,发现电流磁效应的物理学家是( )
A. 奥斯特 B. 法拉第
C. 安培 D. 麦克斯韦
2. 物理量的测量是物理实验的基本操作。以下测量工具的使用与读数正确的是( )
A. 甲铅笔长度为
B. 乙物体重力为
C. 丙烧杯和水总质量为
D. 丁电能表示数是
3. 下列现象中由于光的直线传播形成的是( )
A. 雨后彩虹
B. “南京眼”倒影
C. 水中铅笔看似“折断”
D. “手影”
4. 关于粒子与宇宙,下列说法正确的是( )
A. 质子的发现,说明原子是可分的
B. 原子核式结构模型认为原子中心是中子,核外电子绕中子做高速运动
C. 摩擦起电的过程是部分电子由一个物体转移到另一个物体的过程
D. 光年是一个时间单位
5. 小明同学对所学物理知识进行了以下构建,其中合理是( )
A.
B.
C
D.
6. 在“探究阻力对物体运动的影响”和“探究动能大小的影响因素”实验中,说法不正确的是( )
A. 研究对象都是小车
B. 控制小车从同一斜面同一高度下滑的目的相同
C. 只有前者实验需要改变水平面的粗糙程度
D. 都需要在实验基础上通过理想推理得出结论
7. 海陆风的成因,与以下哪一实验的结论相关( )
A. 探究不同物质吸热升温的现象
B. 探究液体蒸发快慢的影响因素
C. 比较冰和烛蜡的熔化特点
D. 比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
8. 小明用弹性膜注水制作了一个水凸透镜,通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度,固定透镜,将一个F形光源放在合适位置后,调节光屏得到清晰的像.下列说法正确的是( )
A. 图甲模拟正常人眼球观察物体时的成像情况,光屏上成倒立放大的实像
B. 模拟图乙的成因时需要从水透镜向外抽水
C. 若将远视眼镜靠近甲图透镜左侧放置,要将光屏靠近透镜才能承接到清晰的像
D. 将蜡烛改为平行光源,将平行玻璃砖放在丙图所示位置,则会聚点将仍在焦点F处
9. 中国科技馆有如图所示的展品,小火车模型在平直轨道上匀速向左行驶,当火车将要从“∩”形框架的下方通过时,突然从火车顶部的小孔中竖直向上弹出一小球,该小球越过框架后,又与通过框架的火车相遇,并恰好落回原来的孔中.下列说法正确的是( )
A. 以车为参照物,小球的运动状态不变
B. 小球被弹出时,由于惯性会继续上升
C. 当小球到达最高点时所有动能全部转化为重力势能
D. 小球能落回小孔是因为小球与火车速度相同
10. 如图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S,灯L1、L2都发光,一段时间后,有一盏灯突然熄灭,电流表、电压表中只有一个示数突然变为0,电路故障可能是( )
A L1短路 B. L1断路 C. L2短路 D. L2断路
11. 如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内分别装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等,烧杯甲、乙对桌面的压强为p甲、p乙,若将两个体积相等的实心物体M、N分别轻轻地放入甲、乙两容器中,发现M漂浮在甲液面上,N悬浮在乙液体中,两容器中液体均未溢出,则下列说法正确的是( )
A. p甲与p乙的大小无法确定
B. 两物体的密度关系为ρM>ρN
C. 放入两物体后,容器底增加的压强关系为△p甲<△p乙
D. 两物体受到的浮力关系为F甲=F乙
12. 如图,电源电压保持不变.小灯泡L标有“4V,1.6W”字样,忽略温度对灯泡电阻的影响,滑动变阻器R1标有“50Ω,0.5A”,电阻R2阻值为20Ω。电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,将变阻器的滑片P移至最左端,只闭合开关S、S2和S3,R2消耗的电功率为1.8W。改变开关的通断,在保证各元件安全的情况下移动滑片,下列说法正确的是( )
A. 电源电压为4V
B. 闭合S、S1,R1消耗的功率与灯L实际功率比值范围为0.5~1
C. 闭合S、S1,滑片P左移,电压表与电流表示数变化量比值增大
D. 闭合S、S2和S3,电路总功率变化范围为2.52W~4.8W
二、填空题(本题共7小题,每空1分,共26分)
13. 如图所示为2022年1月26日航天员叶光富在空间站用葫芦丝演奏《月光下的凤尾竹》的情景。“葫芦丝”是靠空气柱 ___________发声的;按不同的孔,可以改变声音的 ___________。
14. 手机屏幕上有水滴时,透过水滴可以观察到屏幕图案是由红、______、蓝三种颜色的像素组成;验钞机是利用外线工作的,手机信号利用______波接收信息。
15. 中国拥有三大世界级风洞群,可以模拟飞机高超音速飞行条件,进行风洞实验时,飞机相对于风洞中的空气是______(选填“运动”或“静止”)的。飞机飞行时,机翼下方空气流速小,压强______,外壳温度升高,是通过______方式改变内能的。从飞机承受鸟类撞击的安全考虑,制造飞机应选择硬度______的材料。
16. 用0.1m3的天然气给5kg的水加热。燃料完全燃尽后,水温从20℃升高到80℃,这一过程中水吸收的热量是______J,0.1m3天然气完全燃烧产生热量______J,这一烧水过程的热效率为______%;水壶上方冒出缕缕“白气”,这是______(填物态变化名称)形成的,这一过程需,______热量。(水比热容为4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值为4.2×107J/m3)
17. 用如图所示的滑轮组提升重9N的物体,已知动滑轮重为5N,拉力F为8N,物体在4s内匀速上升2m,物体所受重力方向为______;绳子自由端移动的速度是______m/s,4s内对物体做的有用功是______J,该滑轮组的机械效率η1是______%,用该滑轮组提升重物的质量为原来2倍时,机械效率为η2,则η2______2η1(选填“=”、“>”或“<”)。
18. (1)如图甲所示,用一根橡皮筋水平匀速拉动放在桌面上的一本书,然后在书下垫几支圆铅笔,再匀速拉动;对比两次实验可得滑动摩擦力和滚动摩擦力的大小关系,支持该结论的现象是垫上铅笔后______;
(2)如图乙所示,手沿水平方向用8N的力将书压在竖直墙壁上,可使其保持静止,现将手对书的压力增大10N,此过程中书与墙壁之间的摩擦力大小______(填写变化情况,下同);手对书的压力变为5N时,这本书恰好匀速下滑,继续减小压力至3N的过程中书未落地,此过程书与墙壁之间的摩擦力大小______。
19. 下表是某电烤箱的铭牌,其简化电路如图所示,R₁和R₂均为电热丝(阻值不随温度变化),旋钮开关通过旋转可分别接通“高温”“低温”“关”三个挡位触点。
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定功率
高温挡
1100W
低温挡
440W
频率
50Hz
(1)若要给该电烤箱安装一个温控开关,使箱内温度达到一定时可以自动断开电路,从安全用电的角度,应装在______(选填“甲”、“乙”或“丙”)处;
(2)该电烤箱在高温挡时正常工作20分钟,消耗的电能是______J;
(3)a、b、c处为导线和两个电热丝,其中R2为66Ω,且R2>R1,则R1一定位于图中的______处,且R1=______Ω。
三、解答题(本题共9小题,共50分。解答第27,28题时应有公式和解题过程)
20. 在图中,完成光路图,
21. 以O为支点撬出钉子,在乙图中画出作用在A点的最小力F1。
22. 开关只控制灯泡,插座规范连接,请在丙图中画出正确连线。
23. 在“观察水的沸腾”实验中:
(1)如图甲,组装器材时,调整铁圈A的高度是为了用酒精灯的______焰加热;
(2)表中第______分钟数据错误,在乙图中画出温度随时间变化的图线______;
时间/min
0
l
2
3
4
5
6
…
水温/℃
92
94
90
98
100
100
100
…
(3)换用纸杯装水,水也能沸腾,对水沸腾时纸杯不燃烧原因的猜想,不合理的是______;
A.水沸腾时温度不变
B.纸的着火点高于水的沸点
C.酒精灯火力小
(4)水沸腾过程吸放热及温度变化特点与______体熔化时相同。
24. 用如图装置探究平面镜成像的特点。
(1)选取两支完全相同的蜡烛目的是______;
(2)若将平面镜沿MN水平向右平移,蜡烛A像的位置______;
(3)若将A靠近玻璃板,它的像的大小______;
(4)若想用led灯珠拼成汉字来代替蜡烛,以下最适合的汉字是______。
A.木
B.目
C.田
D.上
25. 在探究“杠杆的平衡条件”实验中:
(1)杠杆静止时的位置如图甲所示,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态.接下来的操作是向______调节平衡螺母,直至杠杆在水平位置静止,这是为了便于______;
(2)以下实验多次测量的目的与本实验不相同是______;
A.观察水的沸腾
B.探究影响滑动摩擦力大小因素
C.测量定值电阻阻值
(3)如图乙,弹簧测力计由1位置慢慢转动到2位置,杠杆始终保持静止,弹簧测力计的示数变化情况为______。
26. 用以下方法测不同小球密度:
(1)用烧杯、水、电子秤等器材进行实验:
①该实验的原理是______;
②根据图中信息,可得小球的密度为______g/cm3;
③取出小球时会带出部分水,这______(选填“会”或“不会”)造成测量小球体积的误差;
(2)如图所示,另一小组在溢水杯中装入适量的水,用玻璃板和小烧杯配合接住溢出的水,用电子秤测量出溢水杯和水的总质量为60g,接着将完全相同的待测小球逐个轻轻放入溢水杯,每放一个小球,测量并记录溢水杯、水和小球的总质量,记录在下表中,则小球密度为______g/cm3。
放入小球数量/个
总质量m/g
1
68
2
76
3
83
4
89
5
95
27. 用乒乓球完成以下实验:
(1)如图甲,球拍击打乒乓球,使球受力,运动状态发生变化,这个力是由______发生形变产生的;
(2)如图乙,用力______(选填“吸”、 “吹”、“吸或吹”)气,乒乓球不会从漏斗里掉下来;
(3)如图丙,用摩擦过的塑料棒靠近静止在水平桌面上的乒乓球,球被吸引,下列现象中的“吸”与之原理相同的是______;
A.两个表面光滑的铅块,相互挤压,会“吸”在一起
B.吸铁石靠近铁块,铁块被“吸”引
C.用塑料梳子梳头发,头发被梳子“吸”引
D.投向半空的篮球,被地球“吸”回地面
(4)如图丁,乒乓球下方有一个水平静止放置的木板,球从初始位置下落,经木板发生反弹,为了使球反弹后的最大高度高于初始位置,采取以下方式:
①仅将球以一定的初速度向下抛出;②仅将球以一定的初速度向上抛出;
③仅将木板的位置适当向上平移后释放球;④仅将木板换成弹性好的橡胶板.
以上四个方案均不计阻力,能实现的有______个。
28. 探究“电流与电阻的关系”,如图所示。
①图中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并在图上改正(所画的导线不能交叉);____
②闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于最_______(选填“左”或“右”)边;
③分别选用三个定值电阻()中的一个完成三次实验,电源电压恒为,滑动变阻器铭牌标有“”,则定值电阻两端控制的最小电压为______V。
29. 用图甲所示电路探究“电流与电压的关系”,其中电压表量程,电流表量程
(1)①正确操作,记录三个电表的数据;
②根据数据画出图像,如图乙,依据图线_______(选填“A”或“B”)可得出结论;
(2)第一组同学将图甲电路拆下三个元件,如图丙,在ab间接入某未知电阻,根据电压表示数和图乙信息可得未知电阻阻值,其中可以测量的最大阻值是_______;
(3)第二组同学设计了如图丁的电路,测量灯泡正常发光时的电阻,灯泡额定电流为,R上标有“”,步骤如下:
①只闭合,将R滑片调整至合适位置,电流表示数为;
②只闭合,将R的滑片移至左端,读取电流表示数为;
③只闭合,将R的滑片移至右端,电流表示数为;
④只闭合读取电流表示数为;
正确排序有多种,请写出其中一种,_______,灯泡正常发光时的电阻为_____。
30. 如图,某轿车的质量为1.5t,轮胎与地面接触的总面积为600cm2,在平直路面行驶时,在100s内匀速行驶3500m,已知牵引力的功率为105kW,求:
(1)车受到的阻力;
(2)若空车停在水平路面上时,车对地面的压强。
31. 科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置,如图所示,电源电压恒为12V,阻值为10Ω,电阻丝AB长25cm,其阻值与长度成正比,电流表量程为,OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端系有重3N的圆球P。电阻箱调为5Ω,闭合开关,无风时,OP下垂并与A端接触,此时电流表示数为0.3A;有风时,OP绕悬挂点O转动,风对球的作用力F方向始终水平向右,已知OA为10cm,OP始终与AB接触良好且无摩擦;求:
(1)无风时消耗的电功率______;
(2)AB的最大阻值______;
(3)为保证电路安全,允许风对球施加的最大作用力为______N;
(4)为了增大允许风对球施加的最大作用力,以下方案正确的是______。
A.减小阻值
B.减小电源电压
C.适当增加OP长度
D.换用质量更大的圆球
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九年级试卷
物理
(本卷满分100分,考试时间90分钟)
(本卷g取10N/kg)
注意事项:
1.试卷共8页,用钢笔或圆珠笔在答题卡,答题卷中作答。解答题应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
2.答卷前将答卷页密封线内的项目填写清楚。
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分,每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题意)
1. 1820年,发现电流磁效应的物理学家是( )
A. 奥斯特 B. 法拉第
C. 安培 D. 麦克斯韦
【答案】A
【解析】
【详解】奥斯特发现了通电导体周围存在磁场,是第一个发现电流磁效应的科学家。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2. 物理量的测量是物理实验的基本操作。以下测量工具的使用与读数正确的是( )
A. 甲铅笔长度为
B. 乙物体重力为
C. 丙烧杯和水总质量为
D. 丁电能表示数是
【答案】B
【解析】
【详解】A.铅笔左侧没有对准刻度尺零刻度线,使用方式不正确,故A错误;
B.测力计的分度值为0.2N,示数为2.4N,则乙物体重力为,故B正确;
C.丙烧杯和水总质量为
故C错误;
D.电能表的最后一位数是小数,丁电能表示数是,故D错误。
故选B
3. 下列现象中由于光的直线传播形成的是( )
A. 雨后彩虹
B. “南京眼”倒影
C. 水中铅笔看似“折断”
D. “手影”
【答案】D
【解析】
【详解】A.雨后空气中漂浮着大量的小水滴,太阳光经过这些小水滴时会发生光的色散现象形成彩虹,本质是由光的折射形成的,故A不符合题意;
B.水中的倒影是由于光的反射形成的,属平面镜成像,故B不符合题意;
C.水中的铅笔发出的光线从水中传播到空气中时会发生光的折射,传播方向发生改变,所以看到铅笔折断了,故C不符合题意;
D.手是不透明物体,当光沿直线传播照到手上时,就会在手的另一侧形成一个光照射不到的区域,在墙上就形成影子,故D符合题意。
故选D。
4. 关于粒子与宇宙,下列说法正确的是( )
A. 质子的发现,说明原子是可分的
B. 原子核式结构模型认为原子中心是中子,核外电子绕中子做高速运动
C. 摩擦起电的过程是部分电子由一个物体转移到另一个物体的过程
D. 光年是一个时间单位
【答案】C
【解析】
【详解】A.质子的发现,说明原子核是可分的,故A错误;
B.原子核式结构模型认为原子中心是原子核,核外电子绕原子核做高速运动,故B错误;
C.摩擦起电的过程中,是电子由一个物体转移到另一个物体,故C正确;
D.光年是光在真空中行走一年的距离,是长度单位,故D错误。
故选C。
5. 小明同学对所学物理知识进行了以下构建,其中合理的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】A.透镜分为凸透镜和凹透镜,凸透镜可以用来制成远视眼睛,凹透镜可以用来制成近视眼睛,故A正确;
B.石油属于不可再生资源,故B错误;
C.中子不带电荷,为电中性,故C错误;
D.玻璃没有固定的熔点,为非晶体,故D错误。
故选A。
6. 在“探究阻力对物体运动的影响”和“探究动能大小的影响因素”实验中,说法不正确的是( )
A. 研究对象都是小车
B. 控制小车从同一斜面同一高度下滑的目的相同
C. 只有前者实验需要改变水平面的粗糙程度
D. 都需要在实验基础上通过理想推理得出结论
【答案】D
【解析】
【详解】A.两个实验均可以用小车进行实验,在“探究阻力对物体运动的影响”中观察小车在水平面上滑动的距离,“探究动能大小的影响因素”中探究小车将木块推动的距离,研究对象都是小车,故A正确,不符合题意;
B.两个实验中,控制小车从同一斜面同一高度下滑,都是为了让小车在到达斜面时有相同的初速度,故控制小车从同一斜面同一高度下滑的目的相同,故B正确,不符合题意;
C.在“探究阻力对物体运动的影响”中,阻力是需要探究的变量,阻力受接触面的粗糙程度影响,只需要需要改变水平面的粗糙程度即可,故C正确,不符合题意;
D.在“探究阻力对物体运动的影响”中,根据实验结果,小车所受的阻力越小,速度减小的越慢,可以据此推测,当小车不受阻力时,将会做匀速直线运动,但无法提供不受阻力的实验条件,故需要在实验基础上通过理想推理得出结论;而“探究动能大小的影响因素”中,只需要探究质量与速度对动能的影响,通过改变小车的质量或提高小车下滑的高度即可达到目的,可以直接得出实验结果,不需要在实验基础上通过理想推理得出结论,故D错误,符合题意。
故选D。
7. 海陆风的成因,与以下哪一实验的结论相关( )
A. 探究不同物质吸热升温的现象
B. 探究液体蒸发快慢的影响因素
C. 比较冰和烛蜡的熔化特点
D. 比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
【答案】A
【解析】
【详解】海陆风是由于海水和陆地比热容不同而形成的。
A.探究不同物质吸热升温的现象是利用比热容不同完成的,故A符合题意;
B.探究液体蒸发快慢的影响因素与比热容无关,故B不符合题意;
C.比较冰和烛蜡的熔化特点利用的是晶体与非晶体特点,与比热容无关,故C不符合题意;
D.比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量利用的是不同物质的热值不同,与比热容无关,故D不符合题意。
故选A。
8. 小明用弹性膜注水制作了一个水凸透镜,通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度,固定透镜,将一个F形光源放在合适位置后,调节光屏得到清晰的像.下列说法正确的是( )
A. 图甲模拟正常人眼球观察物体时的成像情况,光屏上成倒立放大的实像
B. 模拟图乙的成因时需要从水透镜向外抽水
C. 若将远视眼镜靠近甲图透镜左侧放置,要将光屏靠近透镜才能承接到清晰的像
D. 将蜡烛改为平行光源,将平行玻璃砖放在丙图所示位置,则会聚点将仍在焦点F处
【答案】C
【解析】
【详解】A.眼睛相当于照相机,在视网膜成倒立缩小的实像,因此物距应大于二倍焦距,即此时光源放在透镜2倍焦距以外,在光屏上成倒立缩小的实像,故A错误;
B.图乙成像在视网膜前面是近视眼,近视眼是因为晶状体太厚,对光线会聚能力太强导致的,因此模拟近视眼的成因时需要从透镜向里注水,故B错误;
C.如果在凸透镜前方放一远视眼镜,远视镜为凸透镜,对光线具有会聚作用,像的位置会向前移动,所以要将光屏靠近透镜才能再次得到清晰的像,故C正确;
D.将蜡烛改为平行光源,将平行玻璃砖放在丙图所示位置,经过透镜折射后的光线会再次经过玻璃砖折射,最后会聚点将不会是焦点所在位置,故D错误。
故选C。
9. 中国科技馆有如图所示的展品,小火车模型在平直轨道上匀速向左行驶,当火车将要从“∩”形框架的下方通过时,突然从火车顶部的小孔中竖直向上弹出一小球,该小球越过框架后,又与通过框架的火车相遇,并恰好落回原来的孔中.下列说法正确的是( )
A. 以车为参照物,小球的运动状态不变
B. 小球被弹出时,由于惯性会继续上升
C. 当小球到达最高点时所有动能全部转化为重力势能
D. 小球能落回小孔是因为小球与火车速度相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.竖直向上弹出的小球,受重力作用,在竖直方向上先减速到0在反向加速,以车为参照物,小球的运动状态改变,故A错误;
B.小球被弹出时,由于惯性会继续上升,故B正确;
C.当小球到达最高点时,竖直方向上速度为0但水平方向上不为0,仍有动能,并没有所有动能全部转化为重力势能,故C错误;
D.小球能落回小孔是由于小球具有惯性。
故选B。
10. 如图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S,灯L1、L2都发光,一段时间后,有一盏灯突然熄灭,电流表、电压表中只有一个示数突然变为0,电路故障可能是( )
A. L1短路 B. L1断路 C. L2短路 D. L2断路
【答案】D
【解析】
【详解】由图可知,两个电灯并联,电压表测量L2的电压,也是电源电压,电流表与L2串联,测量L2的电流,若一盏灯灭了,不可能是灯泡短路,一旦发生会造成电源短路,所以只能是灯泡断路,电流表无示数,电压表有示数,说明电压表还能与电源相通,则L2中没有电流,故L2断路了。
故选D。
11. 如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内分别装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等,烧杯甲、乙对桌面的压强为p甲、p乙,若将两个体积相等的实心物体M、N分别轻轻地放入甲、乙两容器中,发现M漂浮在甲液面上,N悬浮在乙液体中,两容器中液体均未溢出,则下列说法正确的是( )
A. p甲与p乙的大小无法确定
B. 两物体的密度关系为ρM>ρN
C. 放入两物体后,容器底增加的压强关系为△p甲<△p乙
D. 两物体受到的浮力关系为F甲=F乙
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,A、B所处的深度关系为hA>hB,因A、B两点压强相等,即pA=pB,由p=ρgh可知两液体的密度关系为ρ甲<ρ乙,因圆柱形容器内液体对容器底部的压力和液体的重力相等,由
G=F=pS
可知,A点和B点液面以上两液体的重力相等,又因A、B两点距离杯底同一高度,所以,A点和B点液面以下两液体的体积相等,由
G=mg=ρVg
可知,A点液面以下液体的重力小于B点液面以下液体的重力,综上可知,甲容器内液体的重力小于乙容器内液体的重力,因水平面上物体的压力和自身的重力相等,由
可知,甲、乙两烧杯对桌面的压强关系为p甲<p乙,故A错误;
B.将两个体积相等的实心物体M、N分别轻轻地放入甲、乙两容器中,发现M漂浮在甲液面上,N悬浮在乙液体中,因物体的密度小于液体的密度时漂浮,物体密度等于液体密度时悬浮,所以ρM<ρ甲,ρN=ρ乙,则ρM<ρN,故B错误;
C.因实心物体M、N的体积相等,M漂浮在甲液面上时排开甲液体的体积小于N悬浮在乙液体中排开液体的体积,由V=Sh可知,放入M、N两物体后,乙烧杯内液面上升的高度较大,由Δp=ρgΔh可知,乙烧杯内的液体密度大,上升的高度大,则乙容器底增加的压强大,即Δp甲<Δp乙,故C正确;
D.因乙液体的密度大,N排开液体的体积大,由F浮=ρgV排可知,M受到的浮力小于N受到的浮力,故D错误。
故选C。
12. 如图,电源电压保持不变.小灯泡L标有“4V,1.6W”字样,忽略温度对灯泡电阻的影响,滑动变阻器R1标有“50Ω,0.5A”,电阻R2阻值为20Ω。电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,将变阻器的滑片P移至最左端,只闭合开关S、S2和S3,R2消耗的电功率为1.8W。改变开关的通断,在保证各元件安全的情况下移动滑片,下列说法正确的是( )
A. 电源电压为4V
B. 闭合S、S1,R1消耗的功率与灯L实际功率比值范围为0.5~1
C. 闭合S、S1,滑片P左移,电压表与电流表示数变化量比值增大
D. 闭合S、S2和S3,电路总功率变化范围为2.52W~4.8W
【答案】B
【解析】
【详解】A.闭合开关S、S2和S3,灯泡被短路,R2和滑动变阻器并联接入电源两端。由题意及可得,电源电压为
故A错误;
B.闭合S、S1,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量R1两端电压,电流表测量电路中的电流,灯泡正常发光的电流为
滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A,电流表的量程为0~0.6A,所以电路总允许通过的最大电流为0.4A,此时灯泡正常发光,功率为1.6W,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的总电阻为
灯泡正常发光时的电阻为
故此时滑动变阻器的电阻为
故此时滑动变阻器的功率为
R1消耗的功率与灯L实际功率比值
当滑动变阻器滑片向左移动时,电路中的电流变小,电压表示数变大, 电压表量程为0~3V,所以,电压表示数为3V时,R1连入电路的阻值最大,此时灯泡两端的电压为
此时电路中的最小电流为
此时灯泡的电功率为
滑动变阻器连入电路的最大阻值为
故此时滑动变阻器的功率为
R1消耗的功率与灯L实际功率比值
闭合S、S1,R1消耗的功率与灯L实际功率比值范围为0.5~1,故B正确;
C.闭合S、S1,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量R1两端电压,电流表测量电路中的电流,设滑片P向左移前后电路中的电流分别为I1、I2,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电压表示数的变化量
ΔU=(U-I2RL)-(U-I1RL)=(I1-I2)RL=ΔIRL
即
所以电压表与电流表示数变化量比值不变,故C错误;
D.只闭合开关S、S2和S3时,R1和R2并联,电流表测量干路中的电流,通过R2的电流
当电流表的示数I大=0.6A时通过R1的电流
I1=I-I2=0.6A-0.3A=0.3A<0.5A
此时电路的最大总电流I大=0.6A,电路的最大总功率
P大=UI大=6V×0.6A=3.6W
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路的总功率最小,则最小总功率
电路总功率变化范围为2.52W~3.6W,故D错误。
故选B。
二、填空题(本题共7小题,每空1分,共26分)
13. 如图所示为2022年1月26日航天员叶光富在空间站用葫芦丝演奏《月光下的凤尾竹》的情景。“葫芦丝”是靠空气柱 ___________发声的;按不同的孔,可以改变声音的 ___________。
【答案】 ①. 振动 ②. 音调
【解析】
【详解】[1]声音是由物体振动产生的,“葫芦丝”是靠空气柱振动发声的。
[2]按不同的孔,空气柱的长短不同,空气柱振动的频率不同,发出声音的音调不同。
14. 手机屏幕上有水滴时,透过水滴可以观察到屏幕图案是由红、______、蓝三种颜色的像素组成;验钞机是利用外线工作的,手机信号利用______波接收信息。
【答案】 ①. 绿 ②. 电磁
【解析】
【14题详解】
[1]色光的三原色是红、绿、蓝光。各种色光都是由这三种色光混合而成的。可知,手机屏幕上的图案是由红、绿、蓝三种颜色的像素组成。
[2]手机属于移动电话,它既是电磁波发射台也是电磁波接受台,所以是利用电磁波来接收信息的。
15. 中国拥有三大世界级风洞群,可以模拟飞机高超音速飞行条件,进行风洞实验时,飞机相对于风洞中的空气是______(选填“运动”或“静止”)的。飞机飞行时,机翼下方空气流速小,压强______,外壳温度升高,是通过______方式改变内能的。从飞机承受鸟类撞击的安全考虑,制造飞机应选择硬度______的材料。
【答案】 ①. 运动 ②. 大 ③. 做功 ④. 大
【解析】
【15题详解】
[1]风洞实验时,以空气为参照物,飞机与空气之间发生了位置变化,所以飞机是运动的。
[2]同一股气流在相同的时间内,通过机翼的上方和下方,上方气流通过时经过的路程大,速度大,压强小;下方气流通过时经过的路程小,速度小,压强大。
[3]飞机外壳与空气摩擦,内能增大,温度升高,是通过做功的方式改变内能的。
[4]制造飞机应选择硬度大的材料,这样可以大大降低飞机撞击鸟类时的危险系数,最大程度保护飞机的安全。
16. 用0.1m3的天然气给5kg的水加热。燃料完全燃尽后,水温从20℃升高到80℃,这一过程中水吸收的热量是______J,0.1m3天然气完全燃烧产生热量______J,这一烧水过程的热效率为______%;水壶上方冒出缕缕“白气”,这是______(填物态变化名称)形成的,这一过程需,______热量。(水比热容为4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值为4.2×107J/m3)
【答案】 ①. 1.26×106 ②. 4.2×106 ③. 30 ④. 液化 ⑤. 放出
【解析】
【详解】[1]由题意可得,该过程中水吸收的热量为
[2][3]由题意得,然气完全燃烧产生热量为
热效率为
[4][5]“白气”是水蒸气遇冷液化成的小水滴,液化需要对外放热。
17. 用如图所示的滑轮组提升重9N的物体,已知动滑轮重为5N,拉力F为8N,物体在4s内匀速上升2m,物体所受重力方向为______;绳子自由端移动的速度是______m/s,4s内对物体做的有用功是______J,该滑轮组的机械效率η1是______%,用该滑轮组提升重物的质量为原来2倍时,机械效率为η2,则η2______2η1(选填“=”、“>”或“<”)。
【答案】 ①. 竖直向下 ②. 1.5 ③. 18 ④. 37.5 ⑤. <
【解析】
【详解】[1] 由于地球的吸引,物体所受重力方向始终竖直向下。
[2] 由图可知,承担物重的有效绳子段数,则绳子自由端移动的距离为
则绳子自由端移动的速度为
[3] 4s内对物体做的有用功为
[4] 该滑轮组的机械效率为
[5] 原本滑轮组的机械效率为
用该滑轮组提升重物的质量为原来2倍时,有用功翻倍,但额外功不变,所以机械效率为
即。
18. (1)如图甲所示,用一根橡皮筋水平匀速拉动放在桌面上的一本书,然后在书下垫几支圆铅笔,再匀速拉动;对比两次实验可得滑动摩擦力和滚动摩擦力的大小关系,支持该结论的现象是垫上铅笔后______;
(2)如图乙所示,手沿水平方向用8N的力将书压在竖直墙壁上,可使其保持静止,现将手对书的压力增大10N,此过程中书与墙壁之间的摩擦力大小______(填写变化情况,下同);手对书的压力变为5N时,这本书恰好匀速下滑,继续减小压力至3N的过程中书未落地,此过程书与墙壁之间的摩擦力大小______。
【答案】 ①. 橡皮筋伸长量变小 ②. 不变 ③. 变小
【解析】
【详解】(1)[1]由转化法的思想可知,本探究实验中使通过橡皮筋的伸长量来反映受到摩擦力的大小,垫上铅笔后,滑动摩擦变为滚动摩擦,再匀速拉动书本时,橡皮筋的伸长量明显变小,说明滚动摩擦力小于滑动摩擦力。
(2)[2]手沿水平方向用8N的力将书压在竖直墙壁上时,因为书本保持静止,所以受到的是静摩擦力,由二力平衡的知识可知,书本受到的静摩擦力的大小等于其所受的重力的大小,手对书的压力增大到10N的过程中,书本依然静止,所以受到的还是静摩擦力,大小等于书本的重力大小,所以此过程中书与墙壁之间的摩擦力大小不变。
[3]手对书的压力变为5N时,这本书恰好匀速下滑,此时书本受到的墙壁对它的摩擦力是滑动摩擦力,大小与对接触面的正压力的大小和接触面间的粗糙程度有关,手对书的压力减小到3N的过程中,正压力减小,接触面间的粗糙程度不变,所以墙壁对书的滑动摩擦力也变小。
19. 下表是某电烤箱的铭牌,其简化电路如图所示,R₁和R₂均为电热丝(阻值不随温度变化),旋钮开关通过旋转可分别接通“高温”“低温”“关”三个挡位触点。
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定功率
高温挡
1100W
低温挡
440W
频率
50Hz
(1)若要给该电烤箱安装一个温控开关,使箱内温度达到一定时可以自动断开电路,从安全用电的角度,应装在______(选填“甲”、“乙”或“丙”)处;
(2)该电烤箱在高温挡时正常工作20分钟,消耗的电能是______J;
(3)a、b、c处为导线和两个电热丝,其中R2为66Ω,且R2>R1,则R1一定位于图中的______处,且R1=______Ω。
【答案】 ①. 甲 ②. 1.32×106 ③. a ④. 44Ω
【解析】
【详解】(1)[1]从安全用电的原则考虑,温控开关须安装在干路上,且应安装在火线上,这样才能使达到一定温度断开电源后整个电路都不带电,所以应安装在甲处。
(2)[2]由表中参数可知高温挡时电烤箱的额定功率为1100W,则在高温挡正常工作20min消耗的电能为
W=Pt=1100W×20×60s=1.32×106J
(3)[3][4]由题意可知,c处为导线,a、b两处为电热丝,其中当开关打到高温挡时,只有a处电阻接入电路,假设是R2接到a处,则高温挡的电功率为
与表中给出的参数不符,所以可知位于图中a处的电阻是R1,当开关打到高温挡时,只有R1接入电路,功率为1100W,则可得R1的阻值为
三、解答题(本题共9小题,共50分。解答第27,28题时应有公式和解题过程)
20. 在图中,完成光路图,
【答案】
【解析】
【详解】过凹透镜光心的光线不发生偏转;入射光线的延长线过凹透镜的焦点,则折射光线平行于主光轴射出,如图所示:
21. 以O为支点撬出钉子,在乙图中画出作用在A点的最小力F1。
【答案】
【解析】
【详解】根据杠杆平衡条件,当杠杆平衡,在阻力和阻力臂不变时,动力臂越长,动力越小;连接OA为最长的力臂l,从A点垂直OA向斜向左施加力,最省力,作力F1的示意图,如图
22. 开关只控制灯泡,插座规范连接,请在丙图中画出正确连线。
【答案】
【解析】
【详解】灯泡的接法:火线先进入开关,再进入灯泡顶端的金属点,零线直接接在灯泡的螺旋套上,这样断开开关能切断火线,既能控制灯泡,又更安全。三孔插座的接法:上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线,如图所示:
23. 在“观察水的沸腾”实验中:
(1)如图甲,组装器材时,调整铁圈A高度是为了用酒精灯的______焰加热;
(2)表中第______分钟数据错误,在乙图中画出温度随时间变化的图线______;
时间/min
0
l
2
3
4
5
6
…
水温/℃
92
94
90
98
100
100
100
…
(3)换用纸杯装水,水也能沸腾,对水沸腾时纸杯不燃烧原因的猜想,不合理的是______;
A.水沸腾时温度不变
B.纸的着火点高于水的沸点
C.酒精灯火力小
(4)水沸腾过程吸放热及温度变化特点与______体熔化时相同。
【答案】 ①. 外 ②. 2 ③. ④. C ⑤. 晶
【解析】
【详解】(1)[1]酒精灯外焰的温度高,调整铁圈A的高度是为了用酒精灯的外焰加热。
(2)[2]表中第2分钟数据错误,因为持续不断的加热,水的温度只会越来越高,最后沸腾时保持不变,不会出现后面时间比前面时间温度低的情况。
[3]根据表中数据,分别描出水在相应时段内的温度,最后线将各点连接起来,如下图所示:
(3)[4]水沸腾时,虽然持续不断的吸热,但温度保持不变,所以只要纸的着火点高于水的沸点,纸杯就不会燃烧,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(4)[5]水沸腾时继续吸热,但温度不变,这与晶体熔化时的特点相同。
24. 用如图装置探究平面镜成像的特点。
(1)选取两支完全相同的蜡烛目的是______;
(2)若将平面镜沿MN水平向右平移,蜡烛A像的位置______;
(3)若将A靠近玻璃板,它的像的大小______;
(4)若想用led灯珠拼成汉字来代替蜡烛,以下最适合的汉字是______。
A.木
B.目
C.田
D.上
【答案】 ①. 便于比较像与物的大小 ②. 不变 ③. 不变 ④. D
【解析】
【详解】(1)[1]实验时采用两个完全相同的蜡烛,便于比较物像大小关系。
(2)[2]若将平面镜沿MN水平向右平移,由于蜡烛A大小位置不变,故蜡烛A像的位置不变。
(3)[3]若将A靠近玻璃板,由于蜡烛A大小不变,故它的像的大小不变。
(4)[4]若想用led灯珠拼成汉字来代替蜡烛,最好选上下左右不对称的图,便于观察像的上下、左右是否颠倒,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
25. 在探究“杠杆的平衡条件”实验中:
(1)杠杆静止时的位置如图甲所示,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态.接下来的操作是向______调节平衡螺母,直至杠杆在水平位置静止,这是为了便于______;
(2)以下实验多次测量的目的与本实验不相同是______;
A.观察水的沸腾
B.探究影响滑动摩擦力大小因素
C.测量定值电阻阻值
(3)如图乙,弹簧测力计由1位置慢慢转动到2位置,杠杆始终保持静止,弹簧测力计的示数变化情况为______。
【答案】 ①. 平衡 ②. 左 ③. 测量力臂 ④. C ⑤. 先变小后变大
【解析】
【详解】(1)[1][2][3]杠杆处于静止或匀速转动状态为平衡状态。如图杠杆在此位置处于静止状态,杠杆在此位置处于平衡状态。接下来应调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,杠杆在水平位置平衡进行实验时,使力臂在杠杆上,便于测量力臂大小。
(2)[4]实验中,如果只用一组数据得到结论,偶然性太大,因此应获取多组实验数据归纳出物理规律,使实验结论更具有科学性和普遍性。
A.观察水的沸腾 多次实验是为了实验结果更加具有普遍性,故A不符合题意;
B.探究影响滑动摩擦力大小因素,多次实验是为了实验结果更加具有普遍性,故B不符合题意;
C.测量定值电阻阻值多次实验取平均值是为了减小误差,故C符合题意。
故选C。
(3)[5]如图乙,弹簧测力计由1位置慢慢转动到2位置时,力臂先变大,后变小,由杠杆平衡条件可得,测力计的示数先变小后变大。
26. 用以下方法测不同小球密度:
(1)用烧杯、水、电子秤等器材进行实验:
①该实验的原理是______;
②根据图中信息,可得小球的密度为______g/cm3;
③取出小球时会带出部分水,这______(选填“会”或“不会”)造成测量小球体积的误差;
(2)如图所示,另一小组在溢水杯中装入适量的水,用玻璃板和小烧杯配合接住溢出的水,用电子秤测量出溢水杯和水的总质量为60g,接着将完全相同的待测小球逐个轻轻放入溢水杯,每放一个小球,测量并记录溢水杯、水和小球的总质量,记录在下表中,则小球密度为______g/cm3。
放入小球数量/个
总质量m/g
1
68
2
76
3
83
4
89
5
95
【答案】 ①. ②. 2.6 ③. 不会 ④. 4
【解析】
【详解】(1)①[1]该实验需要测量待测物质的质量和体积,实验的原理是。
②[2]根据图中信息可知,小球质量为
添加水的质量为
解得小球的密度为
③[3]取出小球时会带来部分水,添加时先补充和原来相同,再添加到刻度处,故对实验没有影响。
(2)[4]根据表格数据知,从第一个球开始增大的质量依次为8g、8g、7g、6g、6g,因而第一次没有水溢出,故球的质量为m=8g;最后增大的质量为6g,说明溢出水的质量为
小球的质量为
溢出水的质量为
解得
27. 用乒乓球完成以下实验:
(1)如图甲,球拍击打乒乓球,使球受力,运动状态发生变化,这个力是由______发生形变产生的;
(2)如图乙,用力______(选填“吸”、 “吹”、“吸或吹”)气,乒乓球不会从漏斗里掉下来;
(3)如图丙,用摩擦过的塑料棒靠近静止在水平桌面上的乒乓球,球被吸引,下列现象中的“吸”与之原理相同的是______;
A.两个表面光滑的铅块,相互挤压,会“吸”在一起
B.吸铁石靠近铁块,铁块被“吸”引
C.用塑料梳子梳头发,头发被梳子“吸”引
D.投向半空的篮球,被地球“吸”回地面
(4)如图丁,乒乓球下方有一个水平静止放置的木板,球从初始位置下落,经木板发生反弹,为了使球反弹后的最大高度高于初始位置,采取以下方式:
①仅将球以一定的初速度向下抛出;②仅将球以一定的初速度向上抛出;
③仅将木板的位置适当向上平移后释放球;④仅将木板换成弹性好的橡胶板.
以上四个方案均不计阻力,能实现的有______个。
【答案】 ①. 球拍 ②. 吹或吸 ③. C ④. 2
【解析】
【详解】(1)乒乓球所受的力是球拍给的,是由于球拍形变产生的。
(2)根据伯努利效应,流速大的地方压强小,无论“吸或吹”气乒乓球不会从漏斗里掉下来。
(3)用摩擦过的塑料棒靠近静止在水平桌面上的乒乓球,球被吸引,是由于带电体具有吸引轻小物体的性质。
A.两个表面光滑的铅块,相互挤压,会“吸”在一起是因为分子间有引力,故A不符合题意;
B.吸铁石靠近铁块,铁块被“吸”引是因为磁极间相互作用,异名磁极相互吸引,故B不符合题意;
C.用塑料梳子梳头发,头发被梳子“吸”引,是因为带电吸引,故C符合题意;
D.投向半空的篮球,被地球“吸”回地面是由于重力,故D不符合题意。
故选C。
(4)球从初始位置下落,经木板发生反弹,球反弹后的最大高度高于初始位置,意味着小球的初始机械能需大于小球位于初始位置静止时的重力势能,由此可知①②符合题意,③④不符合题意。
28. 探究“电流与电阻的关系”,如图所示。
①图中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并在图上改正(所画的导线不能交叉);____
②闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于最_______(选填“左”或“右”)边;
③分别选用三个定值电阻()中的一个完成三次实验,电源电压恒为,滑动变阻器铭牌标有“”,则定值电阻两端控制的最小电压为______V。
【答案】 ①. ②. 右 ③. 1.5
【解析】
【详解】①[1]实验中,定值电阻与变阻器串联,电压表测量定值电阻的电压,电流表测量电路电流,如图所示:
②[2]闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器滑片应置于阻值最大的最右边。
③[3]实验中控制定值电阻的电压不变,当接入电路中的定值电阻为20Ω,变阻器接入电路中电阻最大为20Ω时,定值电阻两端能控制的电压最小。由串联电路特点与欧姆定律得
由串联电路电压规律可知
则定值电阻两端控制的最小电压为。
29. 用图甲所示电路探究“电流与电压的关系”,其中电压表量程,电流表量程
(1)①正确操作,记录三个电表的数据;
②根据数据画出图像,如图乙,依据图线_______(选填“A”或“B”)可得出结论;
(2)第一组同学将图甲电路拆下三个元件,如图丙,在ab间接入某未知电阻,根据电压表示数和图乙信息可得未知电阻的阻值,其中可以测量的最大阻值是_______;
(3)第二组同学设计了如图丁的电路,测量灯泡正常发光时的电阻,灯泡额定电流为,R上标有“”,步骤如下:
①只闭合,将R的滑片调整至合适位置,电流表示数为;
②只闭合,将R的滑片移至左端,读取电流表示数为;
③只闭合,将R的滑片移至右端,电流表示数为;
④只闭合读取电流表示数为;
正确排序有多种,请写出其中一种,_______,灯泡正常发光时的电阻为_____。
【答案】 ①. A ②. 50 ③. ①④②③ ④. 5
【解析】
【详解】(1)②[1]由图甲得,定值电阻R1与变阻器R2串联,电压表V1测量定值电阻R1电压,电压表V2测量变阻器R2电压,定值电阻R1的电流随电压变大而变大,对应I-U图像是A图线。“电流与电压的关系”,研究对象是定值电阻,则应依据图线A可得出结论。
(2)[2]由图乙得,电路中电流最大为0.5A,此时变阻器接入电路中电阻最小,由串联电路电阻越小分到电压越小得,此时变阻器的电压最小,定值电阻R1电压最大,即电压表V1示数最大为15V,由欧姆定律得,定值电阻R1阻值为
电压表V1、电压表V2示数相等,都为12V,电源电压为
图丙中定值电阻R1与ab间电阻串联,电压表V2测量ab间电阻电压,当ab间接入电阻最大时,电压表V2的示数最大为15V,此时定值电阻R1的电压为
电路电流为
由欧姆定律得,可以测量的最大阻值是
(3)[3][4]①只闭合,L与R串联,电流表测量电路电流,将R的滑片调整至合适位置,电流表示数为,此时灯泡正常发光,电源电压为
④只闭合读取电流表示数为,此时定值电阻R0与变阻器R串联,电流表测量电路电流,由欧姆定律得,电源电压为
┄┄①
②只闭合,将R的滑片移至左端,电路化为R0的简单电路,读取电流表示数为,由欧姆定律得,电源电压为
┄┄②
③只闭合,将R滑片移至右端,R0与变阻器R的最大电阻串联,电流表示数为,由欧姆定律得,电源电压为
┄┄③
由①②③解得
,,
由欧姆定律得,灯泡正常发光时,变阻器R的电压为
灯泡的额定电压为
由欧姆定律得,灯泡正常发光时的电阻为
30. 如图,某轿车的质量为1.5t,轮胎与地面接触的总面积为600cm2,在平直路面行驶时,在100s内匀速行驶3500m,已知牵引力的功率为105kW,求:
(1)车受到的阻力;
(2)若空车停在水平路面上时,车对地面的压强。
【答案】(1)3000N;(2)2.5×105Pa
【解析】
【详解】解:(1)根据题意可知,在平直路面行驶时,轿车在100s内匀速行驶3500m,可得轿车的速度为
由于轿车做匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向上,轿车的牵引力等于轿车受到的阻力,则有
(2)根据可知,若空车停在水平路面上时,车对地面的压强为
答:(1)车受到的阻力为2000N;
(2)若空车停在水平路面上时,车对地面的压强为2.5×105Pa。
31. 科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置,如图所示,电源电压恒为12V,阻值为10Ω,电阻丝AB长25cm,其阻值与长度成正比,电流表量程为,OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端系有重3N的圆球P。电阻箱调为5Ω,闭合开关,无风时,OP下垂并与A端接触,此时电流表示数为0.3A;有风时,OP绕悬挂点O转动,风对球的作用力F方向始终水平向右,已知OA为10cm,OP始终与AB接触良好且无摩擦;求:
(1)无风时消耗的电功率______;
(2)AB的最大阻值______;
(3)为保证电路安全,允许风对球施加的最大作用力为______N;
(4)为了增大允许风对球施加的最大作用力,以下方案正确的是______。
A.减小阻值
B.减小电源电压
C.适当增加OP长度
D.换用质量更大圆球
【答案】 ①. 0.9W ②. 25Ω ③. 6 ④. BD
【解析】
【详解】(1)无风时,OP下垂并与A端接触,此时电流表示数为0.3A,阻值为10Ω
(2)无风时,OP下垂并与A端接触,阻值最大为,此时电流表示数为0.3A,电源电压恒为12V
解得
(3)风最大时,AB接入电阻最小,电路中电流最大,电流表量程为,故当电路中电流为0.6A时,AB接入电阻最小为。由AB最大电阻为,长度为25cm,可知每1cm长度的电阻为。由此可知,AB与OP交于Q,则AQ=20cm,由受力分析可知
因此。
(4)
AB.增大允许风对球施加的最大作用力,即OP转动角度更大,AB接入电阻更小的情况小,电路中的电流不能变得更大,故可以减小电源电压或增大阻值,故A错误,B正确;
CD.在电路不变的情况下,风吹OP 转动,换用质量更大的圆球,在转动相同角度下需要更大的风力,而适当增加OP长度无任何影响,故C不符合要求,D符合要求。
故选BD。
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