内容正文:
九年级物理
第Ⅰ卷(选择题 共24分)
一、选择题:(每题2分,共24分,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的)
1. 汽车领域广泛利用AI(人工智能)语音助手实现“人与车”的便捷交互,语音助手可调出只识别车主声音的功能,识别车主的声音依据的是声音的( )
A. 音色 B. 响度 C. 音调 D. 频率
2. “珍爱生命,安全用电”,关于家庭电路及安全用电,下列做法正确的是( )
A. 用电器着火时赶紧用水灭火
B. 用湿抹布擦拭工作中的用电器
C. 用电器都是并联连接,互不影响,所以家中多少用电器同时工作都可以
D. 更换灯泡或维修电器前先断开电源
3. 下列简单机械中,属于“费距离”杠杆的是
A. 筷子 B. 理发剪
C. 羊角锤 D. 钓鱼竿
4. 《墨经》中记载了小孔成像现象。下图中的光学现象与小孔成像原理相同的是( )
A. 雨后彩虹 B. 看见不发光的物体
C. 月食现象 D. 海市蜃楼
5. 下列说法中正确的是( )
A. 温度相同的物体,其内能的大小也一定相等
B. 1 kg 0℃的水的内能大于1 kg 0℃的冰的内能
C. 物体温度升高内能增加,一定从外界吸收了热量
D. 具有内能的物体一定具有机械能
6. 如图所示,小刚将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本,透过玻璃杯观看书上的鹦鹉图片(圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等),他所看到的像可能是( )
A. B.
C. D.
7. 最新发布的《中国居民膳食指南》中提倡“吃动平衡,天天运动”,建议每天行走6000步,宋老师喜欢环绕苏州石湖公园人工湖行走,通过手机软件测得四十分钟行走6000步,路程约为4km.据此估计一个健康成年人行走的平均速度和一步长度.下列选项中最合理的一项是( )
A. 6km/h,65cm B. 1.5km/h,1.2cm C. 6km/h,20cm D. 1.5km/h,0.6cm
8. 如图所示,2026年央视春晚的机器人表演实现了从“单纯技术展示”到“深度内容融合”的质变,不再是冰冷的机械动作堆砌,而是与节目剧情、艺术表达深度绑定,让科技有了温度。人形机器人动力系统的核心部件是电动机,下列实验,能说明电动机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
9. 如图,一氢气球吊着重物A加速竖直上升,在上升过程中,吊物体的绳子突然断了,不计空气阻力,则下列图中描述绳子断了之后重物A在空中运动的速度v随时间t变化的图像中,正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 在科技晚会上,小明给大家展示了一个“听话”的小瓶子,通过调节滑片,就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中,它的原理如图所示磁铁固定在活塞上,闭合开关S后,移动滑片P,使小瓶子悬停在图示位置。对此,以下分析正确的是( )
A. 闭合开关,电磁铁周围产生了磁感线
B. 若将滑片P向左移,小瓶子将会下沉
C. 小瓶子下沉时,小瓶子中的气体密度变小
D. 小瓶子上浮时,小瓶子的瓶口处受到水的压强保持不变
11. 如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上时对水平地面的压强相等,若分别在两物体上沿竖直方向截去质量相同的部分并分别叠放在对方剩余部分的上方,此时压强比较,正确的是( )
A. 可能是 B. 一定是
C. 可能是 D. 一定是
12. 如图所示,电源电压为6V,R1=1.5Ω,R2的最大阻值为6Ω,闭合开关S,在变阻器滑片P从A端滑到B端的过程中,电路中的诸多物理量发生了变化。图乙中A、B、C、D所示的四组物理量关系的图像中,正确的是( )
A. 横轴表示电流表示数,纵轴表示电压表示数
B. 横轴表示电流表示数,纵轴表示定值电阻R1的电功率
C. 横轴表示滑动变阻器R2接入电路电阻,纵轴表示滑动变阻器R2的电功率与电阻R1的电功率比值K
D. 横轴表示电流表示数,纵轴表示电路的总功率
第Ⅱ卷(非选择题 76分)
二、填空题:(每空1分,共26分)
13. “复兴号”电力动车组是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车。
(1)“复兴号”动车组应用了自主开发的新型EPM隔音材料,同时动车还装有双层真空玻璃,以上措施都是在______减弱噪声的。
(2)“复兴号”动车组座位上装有两孔和三孔插座,同排座位上正在充电的两部手机之间是______(选填“串”或“并”)联的。
(3)若“复兴号”与普通列车同时向东行驶,且“复兴号”速度更快。行驶的列车中,车厢车窗______(选填“内”或“外”)侧受到空气的作用力较大。
14. 如图,2025年4月24日搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭与飞船分离过程中,火箭相对于飞船是______的;火箭外壳返回过程中,由于空气摩擦导致其温度升高,这是通过______的方式改变内能的;飞船进入轨道后,利用______传输信号与地面联系。
15. 苏州碧螺春茶有着悠久的历史,据传康熙皇帝视察时品尝了这种汤色碧绿、卷曲如螺的名茶,钦赐其美名曰“碧螺春”。茶文化中的物理知识也有很多,请完成下列填空。
(1)碧螺春茶看起来是绿色的,是因为茶叶______(选填“吸收”、“反射”)绿光;
(2)用热水能更快泡出茶香、茶色,因为温度越高,______现象越明显;
(3)突然转动茶杯,发现水中央的茶叶几乎没动,表明茶叶具有______。
16. 如图甲是农民捣谷用的“舂”,图乙是其结构示意图。AOB为碓(duì)杆,O为支点,AO长1.5m,OB长0.3m,舂相当于简单机械中的______杠杆。A处连接着碓头,脚踏碓杆的B处可使碓头升高,抬起脚,碓头会落下去击打稻谷。若碓头的重力为30N,每踩一次碓头上升的高度为60cm,则每踩一次克服碓头重力做功是______J。若不计碓杆的重力和摩擦,脚至少用______N的力才可以将碓头抬起。若1min将B处踩下30次,舂的机械效率为60%,则人做功的功率是______W。
17. 2026年3月,张雪机车在WSBK葡萄牙站包揽双回合冠军,打破了欧美日品牌长期垄断。机车的汽油机中燃烧的汽油是由石油提炼而成的,石油属于____(选填“可”或“不可”)再生能源。完全燃烧100g的汽油释放的热量为____J,若这些热量的42%被水吸收,可将46kg的水由20℃加热到____℃。[q汽油=4.6×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
18. 如图甲是新型厨房小家电“空气炸锅”,它利用热空气流加热食物,工作电路如图乙。工作时,若炸锅内温度高于预设温度,温控开关自动断开,电热管停止加热;当炸锅内温度低于预设温度,温控开关自动闭合,电热管重新开始加热,以维持炸锅内温度为预设温度。已知电风扇的额定功率为22W,电热管的电阻R为44Ω。
(1)该用电器应使用三孔插座,如要增加“抽锅”断电功能,现有电路中还需增加一个______。
(2)炸食物的过程是以热传递方式增加食物的内能,当电风扇和电热管同时工作时,电路中总电流为______A;只使用“空气炸锅”定时正常工作20min,期间加热和吹风的时间比为3:4,家中标有“3000imp/(kW·h)”的电能表将闪烁______次。
19. 如图是人体身高测量仪的电路简化图,,R是滑动变阻器,电源电压保持不变,滑片会随身高上下移动。当开关闭合,被测身高增加时,电流表的示数_______(选填“变大”“变小”或“不变”);当电压表的示数为4V时,滑动变阻器接入电路的阻值为_______Ω。
20. 有一体积为V的封闭空心铜球,分别投入水、煤油和水银中,静止后铜球的位置如图所示,已知,铜的密度为,则铜球在______中受到的浮力最小,铜球空心部分的体积=______V。(用和表示)
21. 杆秤是中国度量衡三大件(尺斗秤)之一,凝聚了炎黄子孙的智慧,反映了我国古代商贸及科技的发展。如图所将物体挂于挂钩上,提起B点或C点的吊环,然后通过移动D点处的秤砣,秤杆平衡时,即可称出物体的___________(选填“重量”或“质量”)。若要杆秤称出最大的量,应该提起___________(选填“B”或“C”),若AB=BC,CE=39AB,(E点为杆秤上最大刻度处),秤砣的质量为0.75kg,则该杆秤的最大称量是___________。
三、解答题:(共50分)
22. 请按要求作图(保留作图痕迹)。
(1)在图甲中画出对应的入射光线和折射光线。
(2)在图乙中画出物体A在光滑斜面上向上运动时受到的重力和支持力示意图。
(3)在图丙中标出通电螺线管的N极,并标出其中一条磁感线的方向。
(4)用图丁中所示的滑轮组匀速提升200N的重物,动滑轮重为10N,绳子最大只能承担100N的拉力,请你在图中用铅笔画出正确的绳子绕法,能顺利把重物提升起来。
23. 科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置,小明观察后画出简图(如图)进行研究.若爷爷质量,奶奶用F=250N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端,该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s=6m。不计绳重和摩擦,g取10N/kg。求:
(1)奶奶所做的功;
(2)动滑轮(含座椅)的质量;
(3)该升降座椅装置的机械效率。
24. 随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用燃气壁挂炉对“水地暖”进行加热取暖,其原理是在房间地面装饰层下铺设散热管道,利用管道内温度不高于60℃的热水循环,以热传递方式向室内供热以提高室温。
(1)某房间一段时间内循环流动的水质量为1000kg,供水温度为55℃,出水温度为40℃,这段间里水向外界放出多少热量?(水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)
(2)若该壁挂炉的热效率为90%,则需要燃烧多少m3的天然气?(假设天然气完全燃烧)(天然气的热值为7×107J/m3)
25. 一天深夜,小明注意到家中的灯泡比平常亮,猜测可能是电压超过了220V,为了证实他的猜测,在爸爸的帮助下,他做了如下实验:关闭家中其他所有用电器,只开一盏“220V 100W”的电灯,观察到家中标有“6000imp/(kW·h)”字样的电子式单相电能表在10min内指示灯闪烁的次数为121次。(不计温度对灯丝电阻的影响),求:
(1)这盏灯正常发光时的电阻是多少Ω?
(2)在10min的时间内这盏灯消耗的电能是多少J?
(3)小明家此时的实际电压是多少V?
(4)若为使这盏灯能正常发光,应串联一个多大的电阻?
26. 在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小星进行了如图甲所示的3次实验,测得的数据如下表:
序号
接触面
压力/
弹簧测力计的示数/
①
木块与木板
5.0
1.0
②
木块与木板
6.0
1.2
③
木块与砂纸
6.0
3.0
(1)在实验中,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平面做__________运动,根据__________知识可知,此时弹簧测力计的示数与木块所受的滑动摩擦力大小相等。
(2)由①②两次实验可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的__________有关。
(3)由__________两次实验可得到的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关。
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,发现用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力,效果更好。原因在于图乙实验中__________(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
27. 为了去除草莓表面残留的农药、细菌和果虫,利用盐水清洗草莓是一种有效的方法。小明想用密度为1.15g/cm3的盐水清洗草莓,为检验配制的盐水是否合格,设计了实验方案并进行了如下操作。
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线上,发现指针的位置如图甲,则需将平衡螺母向______调节。
(2)用天平测出空烧杯的质量为15g,往烧杯中倒入适量盐水,用天平测出烧杯和盐水的总质量如图乙;将烧杯中的盐水倒入量筒中,液面位置如图丙;则盐水的密度为______g/cm3。
(3)按照此方案测得盐水的密度与真实值相比______。
(4)小明洗草莓时发现草莓会漂浮在盐水上,于是采用了图丁所示的方法测量了草莓的密度:
①用天平测出草莓的质量为m;
②将草莓轻轻放入盛满盐水的烧杯中,用细针将草莓压入盐水中浸没,盐水溢出;擦干烧杯外壁,取走细针,测出此时草莓、烧杯和盐水的总质量为m1;
③再取走草莓,将烧杯中盐水加满,测出烧杯和盐水的总质量为m2,则草莓的密度ρ草莓=______。(用ρ盐水、m、m1、m2表示)
28. 图甲是小明探究“电流与电阻关系”的实验,选用的实验器材有电源(3V),电流表(0~0.6A),电压表(0~3V),滑动变阻器(20Ω 2A),阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻,开关及导线若干。
(1)将图甲实物电路连接完整(要求滑片向左移动时电流表示数变大)。
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数但电流表无示数,此时出现的故障可能是______。
(3)排除故障后,接入5Ω电阻,调节滑动变阻器,使电压表示数为U;仅将电阻R由5Ω换成10Ω,应将滑片向______(选填“左”或“右”)移动,使电压表示数仍为U.当电阻R换成20Ω时,发现无论怎样移动滑片,电压表示数都无法达到U,为了完成实验,U的取值不能小于______V。
(4)多次实验,可得出结论:______________。
(5)实验完成后,小明借助一个最大阻值为的滑动变阻器、电压恒定且未知的电源、电流表、两个开关和导线若干,设计了如图乙的电路,测出了两个未知定值电阻的阻值:
①仅闭合开关,记下电流表的示数为。
②仅闭合开关,将滑动变阻器滑片移到最左端,记下电流表示数为;再将滑片移到最右端,记下电流表示数为。
则=______,(用已知字母表示)。
(6)实验结束后,断开开关,首先拆除______两端的导线,再拆除其他导线,整理器材。
29. 阅读短文,回答问题。
跨学科实践——制作简易热机模型
【任务要求】设计并制作一个能够演示热机工作原理的简易模型。该模型需完成能量转换,驱动负载运动,并实现对转速的监测。
表一:能量转换系统参数
汽缸容积/
300
活塞面积/
10
平均推力/N
100
表二:动力输出系统参数
曲轴半径/cm
5
负载轮半径/cm
10
热机效率/%
5
【制作过程】
任务一:能量转换系统。如图甲,通过酒精灯加热使水汽化,利用水蒸气推动活塞,酒精灯加热功率恒定。活塞经曲轴将直线运动转为旋转运动,正常工作时参数见表一。活塞运动速度v随汽缸内气体温度t的变化关系如图乙。
任务二:动力输出系统。当水蒸气压力达到预设值,活塞驱动曲轴旋转,进而带动负载轮。表二为正常工作时动力输出系统参数,传动比(曲轴与负载轮转速之比)等于负载轮半径与曲轴半径之比。
任务三:转速监测系统。图丙为该系统的工作流程。
图丁为转速监测电路原理图,其中电源电压为6V,监测仪表由某种电表改装而成,定值电阻。曲轴带动变阻器R的滑片移动,改变接入电阻。每一转速对应滑片P位于固定位置,通过测量分析得出电表示数与曲轴转速成正比。已知曲轴转速为时,变阻器接入电路的阻值为2Ω。
【交流评价】小组间就模型制作中的问题、运行效果及创新点进行交流与评价。
(1)监测仪表是由________表改装而成。图丙中,环节A应为________(选填“交流评价”或“反思改进”)。
(2)关于该实践活动,下列说法中正确的是________。
A. 图甲中仅存在内能与机械能之间的转化
B. 图乙可知,活塞运动速度与酒精灯加热功率成正比
C. 图丁中,若R与并联接入电路,转速监测系统仍能正常工作
D. 若曲轴转速为,则负载轮转速为
(3)热机输出功率保持不变,若热机效率降至4%,则除改进结构外,燃料的加热功率需提升至原来的________倍。(设燃料完全燃烧,加热效率100%)
(4)测试中,系统正常工作。当曲轴转速为时,变阻器接入电路的阻值为________Ω;当汽缸内气体温度为90℃时,完成一个做功冲程热机的有用功率为________W,消耗酒精________g。(酒精的热值)
(5)实验发现汽缸内气体温度较低时热机难以持续工作,原因可能是________。为提高低温工作稳定性,可改进的措施是________。(写出一条即可)
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九年级物理
第Ⅰ卷(选择题 共24分)
一、选择题:(每题2分,共24分,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的)
1. 汽车领域广泛利用AI(人工智能)语音助手实现“人与车”的便捷交互,语音助手可调出只识别车主声音的功能,识别车主的声音依据的是声音的( )
A. 音色 B. 响度 C. 音调 D. 频率
【答案】A
【解析】
【详解】音色是发声体的声音品质,由发声体本身的特征决定,是区别声音的重要标志。汽车领域广泛利用AI语音助手实现“人与车”全场景自然交互,语音助手主要识别声音的音色,由发声体本身的特征决定,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
2. “珍爱生命,安全用电”,关于家庭电路及安全用电,下列做法正确的是( )
A. 用电器着火时赶紧用水灭火
B. 用湿抹布擦拭工作中的用电器
C. 用电器都是并联连接,互不影响,所以家中多少用电器同时工作都可以
D. 更换灯泡或维修电器前先断开电源
【答案】D
【解析】
【详解】A.生活中的水是导体,用电器着火时应断开电源,用水灭火会导致更大面积的短路,甚至引起救援人员发生触电事故,故A错误;
B.生活中的水是导体,用湿布擦拭正在工作的电器时,容易发生触电事故,故B错误;
C.家庭电路中用电器虽为并联连接,互不影响,但电路中总电流等于各支路电流之和,若同时工作的用电器过多,总电流会过大,可能导致导线过热引发火灾,故C错误;
D.更换灯泡前,应断开电源开关,以防止人接触用电器时可能发生触电事故,故D正确。
故选D。
3. 下列简单机械中,属于“费距离”杠杆的是
A. 筷子 B. 理发剪
C. 羊角锤 D. 钓鱼竿
【答案】C
【解析】
【分析】结合图片和生活经验,判断选项中的杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆.
【详解】A、筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆、省距离,故不符合题意;
B、图示理发剪刀在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆、省距离,故不符合题意;
C、羊角锤在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆、费距离,故符合题意;
D、钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆、省距离,故不符合题意.
故选C.
4. 《墨经》中记载了小孔成像现象。下图中的光学现象与小孔成像原理相同的是( )
A. 雨后彩虹 B. 看见不发光的物体
C. 月食现象 D. 海市蜃楼
【答案】C
【解析】
【详解】小孔成像原理为光沿直线传播。
A.雨后彩虹是光的色散现象,本质上是太阳光穿过空气中的水滴时发生折射形成的,故A不符合题意;
B.看见不发光的物体是因为物体表面将照射到其上面的光反射到了人的眼睛里,属于光的反射现象,故B不符合题意;
C.月食现象是由于地球挡住了太阳射向月球的光,与小孔成像原理相同,都是由光沿直线传播形成的,故C符合题意;
D.海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时发生折射形成的虚像,故D不符合题意。
故选C。
5. 下列说法中正确的是( )
A. 温度相同的物体,其内能的大小也一定相等
B. 1 kg 0℃的水的内能大于1 kg 0℃的冰的内能
C. 物体温度升高内能增加,一定从外界吸收了热量
D. 具有内能的物体一定具有机械能
【答案】B
【解析】
【详解】试题分析:温度相同的物体,由于它们的质量可能不同,内能大小不一定相等.由1kg0℃的冰得到1kg0℃的水,需要吸收热量.1kg0℃的水的内能大于1kg0℃的冰的内能.物体的温度升高,也可能是外界对物体做了功.具有内能的物体机械能可能为0,比如静止在地面上的物体.
考点:内能 温度 热量
6. 如图所示,小刚将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本,透过玻璃杯观看书上的鹦鹉图片(圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等),他所看到的像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】圆柱形玻璃杯装满水后,相当于一个凸透镜,只是两边厚度不同,而上下基本一致,所以通过圆柱形水凸透镜观察图片时,图片在左右方向上被放大,而上下方向上基本不变。从题图可看出,A最有可能;B是缩小的,D的方向改变,C中各个方向被放大的比例相同,均与实际不符。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7. 最新发布的《中国居民膳食指南》中提倡“吃动平衡,天天运动”,建议每天行走6000步,宋老师喜欢环绕苏州石湖公园人工湖行走,通过手机软件测得四十分钟行走6000步,路程约为4km.据此估计一个健康成年人行走的平均速度和一步长度.下列选项中最合理的一项是( )
A. 6km/h,65cm B. 1.5km/h,1.2cm C. 6km/h,20cm D. 1.5km/h,0.6cm
【答案】A
【解析】
【详解】时间,成年人行走的平均速度,一步的长度,最接近于65cm。故选A。
8. 如图所示,2026年央视春晚的机器人表演实现了从“单纯技术展示”到“深度内容融合”的质变,不再是冰冷的机械动作堆砌,而是与节目剧情、艺术表达深度绑定,让科技有了温度。人形机器人动力系统的核心部件是电动机,下列实验,能说明电动机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用,工作时消耗电能,因此实验装置需要包含电源。
A.该图是奥斯特实验,说明通电导体周围存在磁场,不是电动机的工作原理,故A不符合题意;
B.该图没有电源,是电磁感应实验,闭合导体切割磁感线产生感应电流,是发电机的工作原理,故B不符合题意;
C.该图电路中有电源,验证通电导体在磁场中受力运动,符合电动机的工作原理,故C符合题意;
D.该实验探究的是影响电磁铁磁性强弱的因素,和电动机工作原理无关,故D不符合题意。
故选C。
9. 如图,一氢气球吊着重物A加速竖直上升,在上升过程中,吊物体的绳子突然断了,不计空气阻力,则下列图中描述绳子断了之后重物A在空中运动的速度v随时间t变化的图像中,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】绳子断开前,重物随气球加速上升,具有向上的速度;绳子断开后,物体由于惯性会继续向上运动,又因为物体受到重力的作用,则物体上升的速度逐渐减小,速度减小为0后会向下做加速运动,即先减速上升一段距离再加速下落。故B符合题意,ACD错误。
故选B。
10. 在科技晚会上,小明给大家展示了一个“听话”的小瓶子,通过调节滑片,就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中,它的原理如图所示磁铁固定在活塞上,闭合开关S后,移动滑片P,使小瓶子悬停在图示位置。对此,以下分析正确的是( )
A. 闭合开关,电磁铁周围产生了磁感线
B. 若将滑片P向左移,小瓶子将会下沉
C. 小瓶子下沉时,小瓶子中的气体密度变小
D. 小瓶子上浮时,小瓶子的瓶口处受到水的压强保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.磁感线是为了描述磁场引入的假想模型,并不是真实存在的,闭合开关后电磁铁周围只存在磁场,故A错误;
B.滑片P向左移,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路中的电流变大,电磁铁磁性变强;由安培定则可知,电磁铁右端是N极,与磁铁左端是同名磁极,排斥力增大,推动活塞向右移动,密闭气体的压强变大,水被压入小瓶子中,小瓶子总重力变大;原来悬停时浮力等于总重力,现在总重力大于浮力,因此小瓶子将会下沉,故B正确;
C.小瓶子进水后重力大于浮力下沉时,故小瓶子上面的空气的体积会变小,质量不变,由可知气体密度变大,故C错误;
D.小瓶子上浮时,瓶口在水中的深度不断减小,根据可知小瓶子的瓶口处受到水的压强变小,故D错误。
故选B。
11. 如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上时对水平地面的压强相等,若分别在两物体上沿竖直方向截去质量相同的部分并分别叠放在对方剩余部分的上方,此时压强比较,正确的是( )
A. 可能是 B. 一定是
C. 可能是 D. 一定是
【答案】B
【解析】
【详解】因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,甲、乙两个均匀实心正方体对水平地面的压强
因甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上时对水平地面的压强相等,所以
因
所以
由图可以知道
所以
两物体上沿竖直方向截去质量相同的部分,甲减少的质量与总质量的百分比大于乙减少的质量占总质量的百分比, 因此甲减小的受力面积与总受力面积的百分比大于乙减小的受力面积占总受力面积的百分比,物体对地面的压力不变。面积减小之比越多,压强增加越大,即
故选B。
12. 如图所示,电源电压为6V,R1=1.5Ω,R2的最大阻值为6Ω,闭合开关S,在变阻器滑片P从A端滑到B端的过程中,电路中的诸多物理量发生了变化。图乙中A、B、C、D所示的四组物理量关系的图像中,正确的是( )
A. 横轴表示电流表示数,纵轴表示电压表示数
B. 横轴表示电流表示数,纵轴表示定值电阻R1的电功率
C. 横轴表示滑动变阻器R2接入电路电阻,纵轴表示滑动变阻器R2的电功率与电阻R1的电功率比值K
D. 横轴表示电流表示数,纵轴表示电路的总功率
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.因串联电路中总电压等于各分电压之和,电压表的示数
U2=U-IR1=6V-1.5Ω×I
所以,U2与电流I是一次函数关系,其图象是一条倾斜的直线,且电流增大时,U2减小,故A错误;
B.定值电阻R1的电功率:P1=I2R1,由此可知,R1的功率是电流I的二次函数,开口应向上,且最小电流
I最小=
当电路中的电流I=2.4A时,定值电阻R1的电功率
P1=I2R1=(2.4A)2×1.5Ω=8.64W
故B错误;
C.R2的电功率与R1的电功率的比值
当R2连入阻值最大为6Ω时
故C正确;
D.电路的总功率
P=UI=6V×I
所以电路总功率与电流成正比,其图象是一条倾斜的直线,故D错误。
故选C。
第Ⅱ卷(非选择题 76分)
二、填空题:(每空1分,共26分)
13. “复兴号”电力动车组是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车。
(1)“复兴号”动车组应用了自主开发的新型EPM隔音材料,同时动车还装有双层真空玻璃,以上措施都是在______减弱噪声的。
(2)“复兴号”动车组座位上装有两孔和三孔插座,同排座位上正在充电的两部手机之间是______(选填“串”或“并”)联的。
(3)若“复兴号”与普通列车同时向东行驶,且“复兴号”速度更快。行驶的列车中,车厢车窗______(选填“内”或“外”)侧受到空气的作用力较大。
【答案】(1)
传播过程中 (2)
并 (3)
内
【解析】
【小问1详解】
隔音材料和双层真空玻璃通过阻断声音的传播路径来实现降噪,属于在传播过程中减弱噪声。
【小问2详解】
并联电路的特点是各用电器独立工作、互不影响,串联用电器会相互影响。两部手机充电时互不影响,因此是并联。
【小问3详解】
列车行驶时,车厢窗外空气流速快、压强小,窗内空气流速慢、压强大,结合可知,在受力面积相同的情况下,窗内侧压强更大,因此车窗内侧受到的空气作用力较大。
14. 如图,2025年4月24日搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭与飞船分离过程中,火箭相对于飞船是______的;火箭外壳返回过程中,由于空气摩擦导致其温度升高,这是通过______的方式改变内能的;飞船进入轨道后,利用______传输信号与地面联系。
【答案】 ①. 运动 ②. 做功 ③. 电磁波
【解析】
【详解】分离过程中,火箭相对于飞船的位置发生了改变,因此火箭是运动的。
火箭外壳与空气摩擦,克服摩擦力做功,将机械能转化为内能使温度升高,这是通过做功的方式改变内能。
电磁波可以在真空中传播,不需要介质,因此太空轨道上的飞船利用电磁波传输信号,与地面取得联系。
15. 苏州碧螺春茶有着悠久的历史,据传康熙皇帝视察时品尝了这种汤色碧绿、卷曲如螺的名茶,钦赐其美名曰“碧螺春”。茶文化中的物理知识也有很多,请完成下列填空。
(1)碧螺春茶看起来是绿色的,是因为茶叶______(选填“吸收”、“反射”)绿光;
(2)用热水能更快泡出茶香、茶色,因为温度越高,______现象越明显;
(3)突然转动茶杯,发现水中央的茶叶几乎没动,表明茶叶具有______。
【答案】(1)反射 (2)扩散
(3)惯性
【解析】
【小问1详解】
不透明物体的颜色由其反射的色光决定,碧螺春茶看起来是绿色的,是因为茶叶反射绿光。
【小问2详解】
用热水能更快泡出茶香、茶色,因为温度越高,分子热运动越剧烈,扩散现象越明显。
【小问3详解】
突然转动茶杯,发现水中央的茶叶几乎没动,表明茶叶具有惯性,要保持原来的运动状态不变。
16. 如图甲是农民捣谷用的“舂”,图乙是其结构示意图。AOB为碓(duì)杆,O为支点,AO长1.5m,OB长0.3m,舂相当于简单机械中的______杠杆。A处连接着碓头,脚踏碓杆的B处可使碓头升高,抬起脚,碓头会落下去击打稻谷。若碓头的重力为30N,每踩一次碓头上升的高度为60cm,则每踩一次克服碓头重力做功是______J。若不计碓杆的重力和摩擦,脚至少用______N的力才可以将碓头抬起。若1min将B处踩下30次,舂的机械效率为60%,则人做功的功率是______W。
【答案】 ①. 费力 ②. 18 ③. 150 ④. 15
【解析】
【详解】[1]由图乙可知,使用过程中,动力臂OB小于阻力臂OA,根据杠杆平衡条件可知,舂相当于简单机械中的费力杠杆。
[2]每踩一次克服碓头重力做功是
[3]若不计碓杆的重力和摩擦,根据杠杆平衡条件可得
解得
[4]1min内有用功
由得,人做的总功为
则人做功的功率是
17. 2026年3月,张雪机车在WSBK葡萄牙站包揽双回合冠军,打破了欧美日品牌长期垄断。机车的汽油机中燃烧的汽油是由石油提炼而成的,石油属于____(选填“可”或“不可”)再生能源。完全燃烧100g的汽油释放的热量为____J,若这些热量的42%被水吸收,可将46kg的水由20℃加热到____℃。[q汽油=4.6×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
【答案】 ①. 不可 ②. 4.6×106 ③. 30
【解析】
【详解】石油属于化石能源,使用后短期内无法从自然界得到补充,因此是不可再生能源。
完全燃烧100g的汽油释放的热量为
水吸收的热量为
根据吸热公式,水温升高量
水的末温
18. 如图甲是新型厨房小家电“空气炸锅”,它利用热空气流加热食物,工作电路如图乙。工作时,若炸锅内温度高于预设温度,温控开关自动断开,电热管停止加热;当炸锅内温度低于预设温度,温控开关自动闭合,电热管重新开始加热,以维持炸锅内温度为预设温度。已知电风扇的额定功率为22W,电热管的电阻R为44Ω。
(1)该用电器应使用三孔插座,如要增加“抽锅”断电功能,现有电路中还需增加一个______。
(2)炸食物的过程是以热传递方式增加食物的内能,当电风扇和电热管同时工作时,电路中总电流为______A;只使用“空气炸锅”定时正常工作20min,期间加热和吹风的时间比为3:4,家中标有“3000imp/(kW·h)”的电能表将闪烁______次。
【答案】(1)干路开关
(2) ①. 5.1 ②. 847
【解析】
【小问1详解】
要实现“抽锅断电”,抽出炸锅时需要切断整个空气炸锅的电路,因此需要在干路中增加一个开关,控制整个电路的通断。
【小问2详解】
电风扇与电热管并联,通过电热管的电流
通过电风扇的电流
电路中的总电流
② 空气炸锅定时工作的全过程中,电风扇一直工作,因此吹风总时间
由题意,得加热时间
电热管加热功率
电热管消耗的电能
风扇消耗的电能
消耗的总电能
电能表闪烁次数
19. 如图是人体身高测量仪的电路简化图,,R是滑动变阻器,电源电压保持不变,滑片会随身高上下移动。当开关闭合,被测身高增加时,电流表的示数_______(选填“变大”“变小”或“不变”);当电压表的示数为4V时,滑动变阻器接入电路的阻值为_______Ω。
【答案】 ①. 变大 ②. 6
【解析】
【详解】[1]由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联接入电路,电压表测滑动变阻器R两端电压,电流表测电路中的电流;当被测身高增加时,滑动变阻器滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路中的总电阻变小,可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大。
[2]已知电压表的示数为,即滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电压规律知道,定值电阻两端的电压,则电路中的电流,所以滑动变阻器接入电路的阻值。
20. 有一体积为V的封闭空心铜球,分别投入水、煤油和水银中,静止后铜球的位置如图所示,已知,铜的密度为,则铜球在______中受到的浮力最小,铜球空心部分的体积=______V。(用和表示)
【答案】 ①. 煤油 ②.
【解析】
【详解】铜球在水中悬浮,在水银中漂浮,根据沉浮条件,在水中和水银中受到的浮力等于重力,在煤油中沉底,浮力小于重力,在煤油中受到的浮力最小。
铜球在水中受到的浮力
铜球自身的重力
铜球悬浮在水中,根据浮力等于重力得
铜的体积为
空心部分的体积
21. 杆秤是中国度量衡三大件(尺斗秤)之一,凝聚了炎黄子孙的智慧,反映了我国古代商贸及科技的发展。如图所将物体挂于挂钩上,提起B点或C点的吊环,然后通过移动D点处的秤砣,秤杆平衡时,即可称出物体的___________(选填“重量”或“质量”)。若要杆秤称出最大的量,应该提起___________(选填“B”或“C”),若AB=BC,CE=39AB,(E点为杆秤上最大刻度处),秤砣的质量为0.75kg,则该杆秤的最大称量是___________。
【答案】 ①. 质量 ②. B ③. 30kg
【解析】
【详解】[1]杆秤是测量物体质量的工具,当杆秤平衡时,根据秤砣所在位置对应的刻度值,就可以称出物体的质量。
[2]若要杆秤称出最大的量,根据杠杆的平衡条件,应增大秤砣对杆秤拉力的力臂而减小物体对杆秤拉力的力臂,所以应该提起B点。
[3]通过以上分析可知,以B点为支点时,杆秤的测量值更大。当杆秤在水平位置平衡时,秤砣和物体对杆秤的拉力方向竖直向下,与杆秤垂直,所以对于的力臂分别是BE和AB,则
BE=BC+CE=AB+39AB=40AB
根据杠杆的平衡条件可得
即
物体的重力为
则该杆秤的最大称量是
三、解答题:(共50分)
22. 请按要求作图(保留作图痕迹)。
(1)在图甲中画出对应的入射光线和折射光线。
(2)在图乙中画出物体A在光滑斜面上向上运动时受到的重力和支持力示意图。
(3)在图丙中标出通电螺线管的N极,并标出其中一条磁感线的方向。
(4)用图丁中所示的滑轮组匀速提升200N的重物,动滑轮重为10N,绳子最大只能承担100N的拉力,请你在图中用铅笔画出正确的绳子绕法,能顺利把重物提升起来。
【答案】(1) (2)
(3) (4)
【解析】
【小问1详解】
延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴,过光心的入射光线经凹透镜折射后方向不变。据此作图。
【小问2详解】
由于斜面光滑,物体不受摩擦力作用,只受到地球施加的重力G,方向竖直向下,还受到斜面施加的支持力F,方向垂直于接触面向上,作用点均在物体的重心上。据此作图。
【小问3详解】
由电流表的接线柱可知,电流从螺线管的右端流入,左端流出,由安培定则可以判断出螺线管右端是N极,左端为S极;磁感线在通电螺线管外部从N极指向S极,标出磁感线的方向。据此作图。
【小问4详解】
绳子承担的最大拉力是100N,承担物体重力和动滑轮的重力之和为210N,至少需要三条绳子,应从动滑轮开始绕起。据此作图。
23. 科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置,小明观察后画出简图(如图)进行研究.若爷爷质量,奶奶用F=250N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端,该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s=6m。不计绳重和摩擦,g取10N/kg。求:
(1)奶奶所做的功;
(2)动滑轮(含座椅)的质量;
(3)该升降座椅装置的机械效率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
奶奶所做的功是绳子拉力做的功,即
【小问2详解】
该装置中,绕过动滑轮的绳子段数,即
所以,动滑轮(含座椅)的质量
【小问3详解】
有用功
机械效率
24. 随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用燃气壁挂炉对“水地暖”进行加热取暖,其原理是在房间地面装饰层下铺设散热管道,利用管道内温度不高于60℃的热水循环,以热传递方式向室内供热以提高室温。
(1)某房间一段时间内循环流动的水质量为1000kg,供水温度为55℃,出水温度为40℃,这段间里水向外界放出多少热量?(水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)
(2)若该壁挂炉的热效率为90%,则需要燃烧多少m3的天然气?(假设天然气完全燃烧)(天然气的热值为7×107J/m3)
【答案】(1) 6.3×107J;(2)1m3
【解析】
【详解】解:(1)这段时间里水向外界放出的热量
Q水放=cm水(t0-t)=4.2×103J/(kg·℃)×1000kg×(55℃-40℃)=6.3×107J
(2)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,则
Q有用=Q水放=6.3×107J
天然气完全燃烧放出的热量
Q放==7×107J
消耗天然气的体积
=1m3
答:(1)这段时间里水向外界放出6.3×107J的热量;
(2)需要燃烧1m3的天然气。
25. 一天深夜,小明注意到家中的灯泡比平常亮,猜测可能是电压超过了220V,为了证实他的猜测,在爸爸的帮助下,他做了如下实验:关闭家中其他所有用电器,只开一盏“220V 100W”的电灯,观察到家中标有“6000imp/(kW·h)”字样的电子式单相电能表在10min内指示灯闪烁的次数为121次。(不计温度对灯丝电阻的影响),求:
(1)这盏灯正常发光时的电阻是多少Ω?
(2)在10min的时间内这盏灯消耗的电能是多少J?
(3)小明家此时的实际电压是多少V?
(4)若为使这盏灯能正常发光,应串联一个多大的电阻?
【答案】(1)
484Ω (2)
(3)
242V (4)
48.4Ω
【解析】
【小问1详解】
电灯正常发光时的电阻
【小问2详解】
10min内灯消耗的电能
【小问3详解】
灯的实际功率
不计温度对电阻的影响,灯丝电阻不变,由变形可得实际电压
【小问4详解】
要使灯正常发光,灯两端电压为,串联电阻分担的电压
灯正常发光时的电流
串联电阻的阻值
26. 在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小星进行了如图甲所示的3次实验,测得的数据如下表:
序号
接触面
压力/
弹簧测力计的示数/
①
木块与木板
5.0
1.0
②
木块与木板
6.0
1.2
③
木块与砂纸
6.0
3.0
(1)在实验中,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平面做__________运动,根据__________知识可知,此时弹簧测力计的示数与木块所受的滑动摩擦力大小相等。
(2)由①②两次实验可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的__________有关。
(3)由__________两次实验可得到的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关。
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,发现用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力,效果更好。原因在于图乙实验中__________(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
【答案】(1) ①. 匀速直线 ②. 二力平衡
(2)压力 (3)②③
(4)不需要
【解析】
【小问1详解】
[1][2]实验中需要用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动,此时木块在水平方向受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡知识,可知二者大小相等,弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。
【小问2详解】
①②两次实验,接触面粗糙程度相同,只有接触面受到的压力大小不同,因此探究滑动摩擦力大小和接触面所受压力的关系。
【小问3详解】
根据控制变量法,探究滑动摩擦力和接触面粗糙程度的关系时,需要保持压力大小相同,只改变接触面粗糙程度,②③两次实验符合要求。
【小问4详解】
图乙中,木块始终保持静止,静止的木块始终受力平衡,滑动摩擦力大小始终等于弹簧测力计的示数,和长木板的运动速度无关,因此不需要匀速拉动长木板,操作更方便。
27. 为了去除草莓表面残留的农药、细菌和果虫,利用盐水清洗草莓是一种有效的方法。小明想用密度为1.15g/cm3的盐水清洗草莓,为检验配制的盐水是否合格,设计了实验方案并进行了如下操作。
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线上,发现指针的位置如图甲,则需将平衡螺母向______调节。
(2)用天平测出空烧杯的质量为15g,往烧杯中倒入适量盐水,用天平测出烧杯和盐水的总质量如图乙;将烧杯中的盐水倒入量筒中,液面位置如图丙;则盐水的密度为______g/cm3。
(3)按照此方案测得盐水的密度与真实值相比______。
(4)小明洗草莓时发现草莓会漂浮在盐水上,于是采用了图丁所示的方法测量了草莓的密度:
①用天平测出草莓的质量为m;
②将草莓轻轻放入盛满盐水的烧杯中,用细针将草莓压入盐水中浸没,盐水溢出;擦干烧杯外壁,取走细针,测出此时草莓、烧杯和盐水的总质量为m1;
③再取走草莓,将烧杯中盐水加满,测出烧杯和盐水的总质量为m2,则草莓的密度ρ草莓=______。(用ρ盐水、m、m1、m2表示)
【答案】(1)左 (2)1.12
(3)偏大 (4)
【解析】
【小问1详解】
[1]如图甲,将天平放在水平桌面上,把游码放在零刻度线处,发现指针指在分度盘的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向左调。
【小问2详解】
[2] 标尺上1g被分成5小格,天平的分度值为0.2g;盐水和烧杯的总质量m总=50g+5g+4.8g=59.8g
量筒中盐水的体积为V盐水=40mL=40cm3
量筒中盐水的质量m盐水=m总-m杯=59.8g-15g=44.8g
盐水的密度
【小问3详解】
[3]将烧杯中的盐水倒入量筒中时,由于烧杯内壁粘有少量盐水,测量出的盐水体积V偏小,根据密度公式可知,质量不变,体积偏小,密度偏大。
【小问4详解】
[4]由题意可知,草莓排开盐水的质量m排=m+m2-m1
则草莓排开盐水的体积
因为草莓浸没在盐水中,所以草莓的体积等于草莓排开盐水的体积
故草莓的密度
28. 图甲是小明探究“电流与电阻关系”的实验,选用的实验器材有电源(3V),电流表(0~0.6A),电压表(0~3V),滑动变阻器(20Ω 2A),阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻,开关及导线若干。
(1)将图甲实物电路连接完整(要求滑片向左移动时电流表示数变大)。
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数但电流表无示数,此时出现的故障可能是______。
(3)排除故障后,接入5Ω电阻,调节滑动变阻器,使电压表示数为U;仅将电阻R由5Ω换成10Ω,应将滑片向______(选填“左”或“右”)移动,使电压表示数仍为U.当电阻R换成20Ω时,发现无论怎样移动滑片,电压表示数都无法达到U,为了完成实验,U的取值不能小于______V。
(4)多次实验,可得出结论:______________。
(5)实验完成后,小明借助一个最大阻值为的滑动变阻器、电压恒定且未知的电源、电流表、两个开关和导线若干,设计了如图乙的电路,测出了两个未知定值电阻的阻值:
①仅闭合开关,记下电流表的示数为。
②仅闭合开关,将滑动变阻器滑片移到最左端,记下电流表示数为;再将滑片移到最右端,记下电流表示数为。
则=______,(用已知字母表示)。
(6)实验结束后,断开开关,首先拆除______两端的导线,再拆除其他导线,整理器材。
【答案】(1) (2)电阻R断路
(3) ①. 右 ②. 1.5
(4)电压一定时,电流与电阻成反比
(5) (6)电源
【解析】
【小问1详解】
探究电流与电阻关系的实验中,滑动变阻器与电阻串联,电流表测电路中的电流;滑动变阻器按一上一下接入电路,要求滑片向左移动时电流表示数变大,说明滑动变阻器的电阻变小,因此滑动变阻器接入左下接线柱。
【小问2详解】
闭合开关,发现电流表无示数,说明电路存在断路;电压表有示数,说明电压表与电源接通,此时出现的故障可能是与电压表并联的电阻R断路。
【小问3详解】
接入5Ω电阻,调节滑动变阻器,使电压表示数为U;仅将电阻R由5Ω换成10Ω,闭合开关,电压表的示数变大,探究电流与电阻的关系时,应保持定值电阻两端的电压为U不变,因此应减小定值电阻两端的电压,增大滑动变阻器两端的电压,由串联分压可知,应增大滑动变阻器的电阻,即应将滑片向右移动,使电压表示数仍为U。
当电阻R换成20Ω时,发现无论怎样移动滑片,电压表示数都无法达到U,为了完成实验,滑动变阻器滑到最大值时,定值电阻两端的电压最小,由串联电路电流处处相等可得
电阻R两端的电压
电压的最小值U的取值不能小于1.5V。
【小问4详解】
多次实验,可得结论:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【小问5详解】
①仅闭合开关,电阻、串联,电流表测电路中的电流,记下电流表的示数为;电源电压为,则有
②仅闭合开关,将滑动变阻器滑片移到最左端,电路为的简单电路,记下电流表示数为;此时电源电压
再将滑片移到最右端,电阻、串联,电流表测电路中的电流, 记下电流表示数为;电源电压为
可得
【小问6详解】
实验结束整理器材时,为保证安全,断开开关后首先拆除电源两端的导线。
29. 阅读短文,回答问题。
跨学科实践——制作简易热机模型
【任务要求】设计并制作一个能够演示热机工作原理的简易模型。该模型需完成能量转换,驱动负载运动,并实现对转速的监测。
表一:能量转换系统参数
汽缸容积/
300
活塞面积/
10
平均推力/N
100
表二:动力输出系统参数
曲轴半径/cm
5
负载轮半径/cm
10
热机效率/%
5
【制作过程】
任务一:能量转换系统。如图甲,通过酒精灯加热使水汽化,利用水蒸气推动活塞,酒精灯加热功率恒定。活塞经曲轴将直线运动转为旋转运动,正常工作时参数见表一。活塞运动速度v随汽缸内气体温度t的变化关系如图乙。
任务二:动力输出系统。当水蒸气压力达到预设值,活塞驱动曲轴旋转,进而带动负载轮。表二为正常工作时动力输出系统参数,传动比(曲轴与负载轮转速之比)等于负载轮半径与曲轴半径之比。
任务三:转速监测系统。图丙为该系统的工作流程。
图丁为转速监测电路原理图,其中电源电压为6V,监测仪表由某种电表改装而成,定值电阻。曲轴带动变阻器R的滑片移动,改变接入电阻。每一转速对应滑片P位于固定位置,通过测量分析得出电表示数与曲轴转速成正比。已知曲轴转速为时,变阻器接入电路的阻值为2Ω。
【交流评价】小组间就模型制作中的问题、运行效果及创新点进行交流与评价。
(1)监测仪表是由________表改装而成。图丙中,环节A应为________(选填“交流评价”或“反思改进”)。
(2)关于该实践活动,下列说法中正确的是________。
A. 图甲中仅存在内能与机械能之间的转化
B. 图乙可知,活塞运动速度与酒精灯加热功率成正比
C. 图丁中,若R与并联接入电路,转速监测系统仍能正常工作
D. 若曲轴转速为,则负载轮转速为
(3)热机输出功率保持不变,若热机效率降至4%,则除改进结构外,燃料的加热功率需提升至原来的________倍。(设燃料完全燃烧,加热效率100%)
(4)测试中,系统正常工作。当曲轴转速为时,变阻器接入电路的阻值为________Ω;当汽缸内气体温度为90℃时,完成一个做功冲程热机的有用功率为________W,消耗酒精________g。(酒精的热值)
(5)实验发现汽缸内气体温度较低时热机难以持续工作,原因可能是________。为提高低温工作稳定性,可改进的措施是________。(写出一条即可)
【答案】(1) ①.
电压 ②.
反思改进 (2)D
(3)
1.25 (4) ①.
6 ②.
45 ③.
0.02 (5) ①.
见解析 ②.
见解析
【解析】
【小问1详解】
[1]由电路图可知,监测仪表与变阻器R并联,所以监测仪表是由电压表改装而成(电压表要并联在电路中测量电压)。
[2]图丙的流程是 “方案设计→机械连接设计→电路制作→系统校准→集成测试→B”,环节A位于 “方案设计” 之后、“机械连接设计” 之前。“反思改进” 是在设计阶段对方案进行优化调整的环节,而 “交流评价” 通常在系统完成后进行,因此环节A应为反思改进。
【小问2详解】
A. 图甲中,不仅存在内能与机械能的转化,还存在化学能与内能之间的转化,并非仅存在内能与机械能之间的转化,故A错误;
B. 图乙中,酒精灯加热功率影响热量产生的快慢,进而影响活塞运动,但“活塞运动速度与酒精灯加热功率成正比”这种表述过于绝对,实际还受其他因素(如装置的热损失、气体的性质等)影响,故B错误;
C. 图丁中,若R与R0并联接入电路,电路结构改变,电压表测量电源电压,示数不再变化,转速监测系统不能正常工作,故C错误;
D. 负载轮半径是曲轴轮半径的2倍,曲轴转2圈,负载轮转1圈,当曲轴转速为90r/min时,负载轮转速为45r/min,故D正确。
故选D。
【小问3详解】
热机原来的热机效率为,燃料加热功率为P1;效率降至时,加热功率为P2, 因为热机输出功率保持不变,所以,则
【小问4详解】
[1]分析电路图丁,电表测R0两端的电压,滑动变阻器与R0串联,已知电源电压,定值电阻,当曲轴转速为时,变阻器接入电路的阻值为R=2Ω,根据串联电路电阻的特点,此时电路中的总电阻
根据欧姆定律,可得电路中的电流
R0两端的电压为
已知电表示数与曲轴转速成正比,设电表示数与转速n的关系为(k为比例系数),当为时,,代入可得,所以
当曲轴转速为时,此时R0两端的电压
根据欧姆定律,此时电路中的电流
电路中的总电阻
根据串联电路中电阻的特点,可得此时接入电路中滑动变阻器的电阻
[2]当汽缸内气体温度为90℃时,分析图乙,此时活塞的运动速度v为0.45m/s,表格一中平均推力F为100N,根据功率计算公式,一个做功冲程热机的有用功率
[3]表格一中汽缸容积
活塞面积为
平均推力F为100N,所以一个做功冲程活塞移动的距离
有用功
热机的效率为5%,根据热机效率公式,可得
已知酒精的热值,根据热量计算公式可得酒精质量
【小问5详解】
[1]实验发现汽缸内气体温度较低时热机难以持续工作,原因可能是低温时水蒸气压强不足以推动活塞或低温时水蒸气对活塞的推力小于活塞受到的阻力。
[2]为提高低温工作稳定性,可以增加酒精灯的加热功率;还可以为汽缸/试管添加保温材料;采用减小活塞与汽缸间的摩擦;减小负载等措施。
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