2024年九年级全国初中应用物理创新思维测评复赛试题

2024年全国初中应用物理创新思维测评 （九年级） 注意事项： 1．请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。 2．用蓝色或黑七个大题，满分100分。色钢笔、圆珠笔书写。 3．本试卷共有 4．考试时间：2023年？月？？日（星期日）上午9∶30 ～ 11∶10（100分钟） 题 号 一 二 三 四 五 六 七 总分 分 数 复核人 一、选择题（下列1～4小题中，每题只有一个选项正确，每小题4分，共16分； 5～6小题中，每题有两个选项正确，共10分。每小题：两个都对得5分、对一个得3分、有一个错误选项得0分，共26分） 1.如图所示，烧杯中有水，水中倒放着一个开口的玻璃瓶，瓶内水面比烧杯内水面高，对烧杯中的水加热，在加热较长时间后，下面正确的是（　　） A．烧杯和瓶内的水都不会沸腾 B．烧杯和瓶内的水都可能沸腾 C．烧杯中的水会沸腾，瓶内的水不会沸腾 D．以上说法都不对 2.公共汽车站每隔t0开出一辆汽车，汽车始终沿直线运动，每一辆汽车从出发开始计时的v-t图像都如图所示。关于中间间隔了一辆汽车的两辆汽车之间的距离，下列正确的是（　　） A．在0～t0时间内，先增大后保持不变 B．在0～2t0时间内，先减小后增大 C．在t0～2t0时间内，一直减小 D．在t0～4t0时间内，先增大后保持不变 3. 如图所示电路是由十二个不同的电阻组成的，已知R1=12Ω，其余电阻未知，测得A、B总电阻为6Ω，今将R1换成6Ω的电阻，则A、B间的总电阻为（ ） A.6Ω B.4Ω C.3Ω D.2Ω 4.如图所示，一重为G、长为L的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂，M点与绳的上端P相距L/3。现用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，在此过程中，外力做的功为（ ） A．1/9GL B．1/6GL C．1/3GL D．1/2GL 5.如图所示，两等大的平面镜A、B反射面平行直立在地面上，A、B高为0.95m,相距20cm。一束激光与竖直方向成45°角射到平面镜B的上边缘，经多次反射后射到地面。下面说法正确的是（ ） A.激光束射到地面前，一共发生了5次反射 B.激光束射到地面前，一共发生了4次反射 C.投射到地面的光点离A平面镜的距离为5cm C.投射到地面的光点离A平面镜的距离为15cm 6.如图所示，电源电压保持不变，L1、L2是两个相同的灯泡（假设灯丝电阻不变），a、b为电压表或电流表，滑动变阻器的滑片调到最下端，在只闭合开关S1和S3时，两灯都发光。下列说法正确的是（　　） A．a为电压表、b为电流表 B．a、b都为电压表 C．只闭合S1和S2，向上调节滑片，a表示数变小，b表示数变大 D．只闭合S1和S2，向上调节滑片，干路电流增大，通过L2的电流减小 二、填空题（每小题6分，共24分） 7.家庭的防盗门上通常会装有“猫眼”，如图为猫眼的结构示意图。室外物体会通过凹透镜成一个缩小的虚像，然后室内的观察者通过凸透镜作为放大镜去观察那个虚像，凸透镜的焦距f和两透镜间距d满足  （选填“0＜f＜”、“＜f＜d”或“f＞d”）。室外观察者无法看到室内物体的像，是因为当室外的人眼睛贴着猫眼观察时，室内物体的像非常小，而且像距离眼睛太近从而无法被眼睛看清楚。由此可知，这要求凹透镜的焦距应  （选填“非常小”或“非常大”）。 7.在家庭电路中，一般都会安装一个漏电保护器，如图所示。当火线上的电流跟零线上的电流相等时，漏电保护器的脱扣开关K能始终保持接通，电路正常通电；当火线上的电流跟零线上的电流不相等时，漏电保护器的脱扣开关K立即断开，起到保护作用。站在地面上的人接触 （选填“a”、“b”、“c”或“d”）点时，K会自动断开；站在绝缘物上的人出现意外两手同时触到c线和d点时，K （选填“会”、“不会”）自动断开。 8.某足够深盐水的密度ρ随深度h而变化，变化规律为ρ=ρ0+kh，式中ρ0=1.0×103kg/m3、k=1.0×103 kg/m4。如图所示，该盐水中有两个用一根轻细线系着的小球A和B，两小球体积均为1cm3，两球质量分别为mA=1.2g，mB=1.4g，两球球心相距L=10cm，小球在盐水中处于静止状态，线是拉紧的。A球球心所处的深度为 m，线的拉力为 N。（可利用小球的对称性和盐水密度的变化规律思考小球所在处盐水密度的取值，取g=10N/kg） 9. 一个阻值会随电流变化的电阻，它的U-I图像如图所示，图线在P（I0，U0）点的切线交纵轴于U1处。阻值随电流变化的电阻，直流电和交流电通过时的阻值是不同的，直流电通过时的电阻叫直流电阻，交流电通过时的电阻叫交流电阻。在P点，元件的直流电阻和交流电阻的阻值分别为 ；图像中阴影部分面积的大小反映的是 （选填A或B：“A.电流为I0时的瞬时电功率大小”、“B.电流从0增加到I0过程的平均电功率大小”） 三、综合题 10.（8分）干簧管是一种利用磁场来控制电路通和断的器件。 图1是一个单触点干簧管的实物图，图2是结构示意图，干簧管外壳是一根密封的玻璃管，管中装有两个磁性材料制成的弹性簧片。平时，干簧管中的两个磁性簧片触点部位是分开的，当有磁性的物体靠近干簧管时，管内两个簧片被磁化成为异名磁极互相吸引接触，使电路连通，如图2乙所示。外磁场消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，电路断开。 图1 甲 乙 图2 （1）单触点干簧管中的磁性簧片是用______（选填“软”或“硬”）磁性材料制成的。 （2）单触点干簧管在_______（选填“断开”或“闭合”）时，磁性弹簧片具有弹性势能。 （3）当条形磁铁按图3甲所示从A移动到B，图3乙中能反映电路中电流随时间变化的图像是______。 图3 （4）图4为双触点干簧管的应用电路，当开关S闭合后，下面说法正确的是________ 图4 A．红灯、绿灯交替发光 B．红灯长亮，绿灯亮、灭交替 C．绿灯长亮，红灯亮、灭交替 D．红灯长亮，绿灯不亮 11.（11分）热电厂的工作原理如图所示，水蒸气推动蒸汽涡轮转动，蒸汽涡轮带动发电机发电，通过蒸汽涡轮的水蒸气在冷凝器中凝结成水，再回到锅炉中升温，冷凝器中的冷却水则流回到冷却塔中降温，蒸汽腔和冷凝器中的水都循环使用。来自冷却塔温度为15C的水进入冷凝器，从冷凝器流出的水的温度为30C，冷凝器的进水流量为20 m3/s，发电机的发电功率为9.0105 kW，发电机把机械能转化为电能的效率为90%，不计蒸气涡轮机的散热损失和摩擦。（水的密度ρ=1×103kg/m3，水的比热容c=4.2×103J/kg·℃）。求： （1）冷却塔散热的功率。 （2）水蒸气的能量转化为电能的效率。 12.（11分）如图所示，滑动变阻器的电阻为0～12Ω，小灯泡标识为“6V、3W”，电源的电压为18V。（不考虑小灯泡电阻的变化） （1）滑动变阻器的滑片在a、b间滑动时，在保证灯泡安全的条件下，电阻R0的最小值是多少？ （2）滑动变阻器的滑片在中间位置时，R0取（1）问中的最小值时，小灯泡L的功率是多少？ 13.（20分）如图所示，薄壁柱形容器中装满了水，右下端有控制水流出的开关，杠杆MON水平、两端通过细绳分别与柱形物体A和B连接，物体B浸没在水中。已知：杠杆MO∶ON=2∶3，容器的高H=30cm、底面积S容=200cm2，物体A的质量mA=1.5kg，物体B的质量mB=1.2kg、体积VB=600cm3、高hB=15cm、底面离容器底的距离h0=4cm，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。求： （1）物体A对水平地面的压力。 （2）打开开关K缓慢放水，在放水过程中，A对地面的压力有恒定不变和逐渐变化两种情况，分别求出对应情况下放出的水的体积范围（物体B的上表面一直保持水平）； （3）在如图所示情况下，改变题中的某个条件和某些物理量的值，可使物体A对地面的压力大于A的重力： ①请说明要改变的条件； ②在改变条件后，再改变VB的值（其它物理量的值不变）。请确定VB的取值范围，并求出对应的物体A对地面压力的范围。 2024年全国初中应用物理创新思维测评答案 （九年级） 一、选择题 1.B 2.C 3.B 4.A 5.AC 6.BD 二、填空题 7. f＞d 非常小 8.c 不会 9.0.25 5×10-4 10.和 B 11.（1）软 （2）闭合 （3）B （4）A 12.（1）冷却塔每秒钟进水的质量m=ρV=1×103kg/m3×20 m3/s×1s=2.0×104kg 冷却塔每秒钟散失的热量 Q散=cm（t2-t1）=4.2×103J/kg·℃×2.0×104kg×（30C-15C）=1.26109J 冷却塔散热的功率P===1.26×109 W………………………………………（4分） （2）冷凝器中的水每秒钟吸收的热量Q吸=Q散=1.26109J 水蒸气通过冷凝器后，每秒钟被冷凝器中的水带走的能量E带走=Q吸=1.26×109J 每秒钟水蒸气通过涡轮机产生的机械能E机==1.0×109J 每秒钟水蒸气释放的总能量E总= E带走+E机=2.26×109J……………………………………（4分） 每秒钟发电机发的电能E电=P发t=9.0×105 kW×1s=0.9×109J 水蒸气的能量转化为电能的效率η==×100%=39.8%……………………（3分） 13.（1）当滑动头在b端时，灯泡与滑动变阻器并联后再与R0串联，若灯泡两端的电压最大为6V，则灯泡安全，此时R0电阻最小。 灯泡与滑动变阻器并联部分两端的电压U并=U额=6V 灯泡正常工作的电流IL= 通过滑动变阻器的电流IR==0.5A 流过R0的电流I=IL+IR=0.5A+0.5A=1A R0两端的电压U0=U-U并=18V-6V=12V R0的最小值=12Ω………………………………………………………………(4分） （2）灯泡的电阻RL==12Ω 当滑动变阻器的滑动头滑动到中间时，则R左=R右=R=×12Ω=6Ω 此时灯泡与变阻器的左边电阻并联后，再与变阻器的右边电阻、R0串联 灯泡与变阻器的左边电阻并联后的电阻R并===4Ω 电路中的总电阻R总= R并+R右+R0=4Ω+6Ω+12Ω=22Ω……………………………… （4分） 此时干路中的电流I′= 此时灯泡两端的电压U并´=I´R并=×4Ω=V 则灯泡的功率………………………………………… (3分） 14.A的重力GA=mBg=15N、B的重力GB=mBg=12N、B的横截面积SB==40cm2 （1）B受到的浮力F浮=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N 杠杆N端受到的拉力FN=GB-F浮=12N-6N=6N 杠杆M端受到的拉力FM=FN=×6N=9N 物体A对水平地面的压力FA=GA-FM=15N-9N=6N………………………………………… （2分） （2）从开始放水到水面下降至B的上表面的过程，A对地面的压力恒定不变 放出的水的体积 V1=S容（H-hB-h0）=200×10-4m2×（0.3-0.15-0.04）m=2.2×10-3m3 放出的水的体积范围：0＜V≤2.2×10-3m3……………………………………………………（2分） 在B完全露出水面后，有：GAMO=15N×2＜GBON=12N×3，A已离开地面 水面下降到一定程度后，A对地面压力为0，A开始离开地面， 当A对地面压力为0时： 杠杆N端细绳的拉力FN´=GA=×15N=10N 水对B物体的浮力F浮´=GB-FN´=12N-10N=2N 此时B浸入水的深度h===0.05m 又放出水的体积 V2=（S容-SB）（hB-h）=（200-40）×10-4m2×（0.15-0.05）m=1.6×10-3m3…………………（2分） 从水面在B的上表面到水面下降至A对地面压力为0的过程，A对地面的压力逐渐减小 放出的水的体积范围：2.2×10-3m3＜V≤2.2×10-3m3+1.6×10-3m3=3.8×10-3m3…………………（2分） （3）①要使物体A对地面的压力大于物体A的重力，杠杆的M端必须对物体A有压力，所以，应将题中杠杆两端的细绳改成细杆，不计细杆的重力。…………（2分） ②要使A对地面的压力大于A的重力，只需M端的细杆对A的压力大于0 需满足FB浮＞GB→ρ水VBg＞mBg→VB＞==1.2×10-3m3…………………… （2分） 且B的横截面积要小于或等于容器的横截面积 即，≤S容→VB≤S容hB=200cm2×15cm=3.0×10-3m3………………………………………… （2分） 当VB=1.2×10-3m3时： FB浮=GB，杠杆两端不受细杆的力 A对地面的压力FA压1=GA=15N………… …………………… ……………………………… （2分） 当VB=3.0×10-3m3时： 杠杆N端受到细杆的压力 FN "= FB浮-GB=（ρ水VB-mB）g=（1.0×103kg/m3×3.0×10-3m3-1.2）×10N/kg=18N 杠杆M端受到细杆的压力FM " = FN "=×18N=27N A对地面的压力FA压2=GA+FM "=42N……………………………………………………………… （2分） 所以有：1.2×10-3m3＜VB≤3.0×10-3m3；15N＜FA压≤42N………… ………………………… （2分） 学科网（北京）股份有限公司 $