一、选择题(本题共14个小题,每小题2分,共28分。1—12小题每题只有一个正确选项;13、14小题每题有两个或两个以上正确选项,选项不全得1分,有错选不得分)1.(2分)以下估测符合生活实际的是( )A.人体的密度大约是0.5×103kg/m3B.学生课桌的高度约为1.8mC.一个中学生体重约为50ND.洗澡时淋浴的适宜水温是40℃
2.(2分)光给我们的生活带来了缤纷色彩,如图所示,对光现象的分析中说法正确的是( )
A.甲图中小孔所成像的形状与孔的形状有关
B.乙图中渔夫叉鱼时,鱼叉应对准看到的“鱼”位置的上方
C.丙图中体温计玻璃管的读数部分的横截面做成特殊形状,利用凸透镜成正立放大的虚像的原理
D.丁图中显微镜物镜的成像原理与城市道路安装的“电子眼”的成像原理相同3.(2分)如图,木块站立在小车上,随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动(不计空气阻力)。下列分析正确的是( )
A.木块受到的重力与小车对木块的支持力是一对相互作用力B.小车受到的重力与地面对小车的支持力是一对平衡力C.木块没有受到小车的摩擦力
D.当小车受到阻力突然停止运动时,如果木块与小车接触面光滑,木块将向左倾倒4.(2分)“践行低碳环保,倡导绿色出行”,常德市城区共享单车、共享电动车、电动公共汽车为市民的绿色出行提供了方便。电动公共汽车的动力来源于电动机,前后两门(电路开关)中任意一个门没有关闭好,电动公共汽车都无法行驶。图中符合要求的电路是( )
A.B.
C.D.
5.(2分)如图,完全相同的两个物体分别放在甲、乙两种不同液体中静止后,两容器中液面相平,比较物体在两种液体中所受浮力F甲与F乙及两种液体对容器底部的压强p甲和p乙的大小,下列说法正确的是( )
A.F甲=F乙,p甲=p乙C.F甲=F乙,p甲>p乙
B.F甲>F乙,p甲>p乙D.F甲<F乙,p甲<p乙
6.(2分)为迎接2022年北京冬季奥运会,国家滑雪运动队积极训练。如图所示,某运动员沿斜坡滑下,获得一定速度后进入水平赛道做匀速直线运动,然后从水平赛道末端飞出,飞行一段时间后落到斜坡上,不计空气阻力,关于运动员的说法正确的是( )
A.匀速运动过程受力平衡,重力做功B.飞行过程受力不变,动能增大C.飞行过程动能增加,重力势能增大D.飞行过程机械能增大
7.(2分)甲机器的功率为100瓦特,乙机器的功率为200瓦特,两台机器正常工作时,下列说法正确的是( )A.甲机器做功一定多C.甲机器做功一定快
B.乙机器做功一定快D.乙机器做功一定多
8.(2分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S由a切换到b时,电压表的示数由7V变为5V,电流表的示数由0.2A变为0.4A,下列说法正确的是( )
A.电源电压为7V
B.定值电阻R的阻值为15ΩC.电路消耗的最小功率为1.8WD.电路消耗的最大功率为2.8W
9.(2分)如图,电源电压保持不变,闭合开关,当滑动变阻器的滑片P向左滑动时,下列判断正确的是( )
A.电压表与电流表示数的比值变小B.电压表与电流表示数比值的不变C.电压表示数变大,电流表示数变小D.电压表示数变小,电流表示数变大
10.(2分)如图甲所示,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡L正常发光的位置,在此过程中,电流表示数与两只电压表示数的关系如图乙所示,下列说法不正确的是( )
A.灯泡的额定电压是7VB.灯泡的额定功率是5.6WC.滑动变阻器的最大阻值是45Ω
D.滑动变阻器的最大功率约为2.4W
11.(2分)如图所示是一种高速磁悬浮列车的设计原理图。给车身线圈通电后,下列说法正确的是( )
A.电磁铁周围的磁场和磁感线都是真实存在的B.该列车是依靠异名磁极相互吸引悬浮起来的C.若只将车身线圈更换为电阻更小的材料,其磁性变弱D.车身线圈外部的磁感线是从上方出发回到下方的
12.(2分)在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,图乙是将滑动变阻器的滑片由b端向a端移动的过程中小灯泡的I﹣U图像(小灯泡的额定电压为12V)。下列判断正确的是( )
①小灯泡的平均电阻为4.5Ω
②电压表V示数变小,电路消耗的总功率变小③滑动变阻器的最大阻值为9Ω
④电压表V的示数与电流表A的示数比值变大⑤滑片在a端和在b端时,小灯泡的功率变化了9WA.②③
B.③④
C.②③④
D.①③⑤
(多选)13.(2分)甲、乙两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内盛有不同种类的液体。将完全相同的实心物块A、B分别用一根不计质量的细线拉住并浸没在液体中,A、B均不与容器接触,此时甲、乙两容器中液面相平。如图所示。已知细线对物块A、B的拉力大小相等且不为零,下列判断中正确的是( )
A.物块A受到的浮力大于物块B受到的浮力B.物块的密度等于两种液体密度之和的一半
C.剪断两根细线,物块都静止时,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力D.剪断两根细线,物块都静止时,甲容器底所受液体压强大于乙容器底所受液体压强(多选)14.(2分)如图甲所示电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2=10Ω,滑动变阻器R3的阻值变化范围为0~50Ω。闭合开关,滑动变阻器滑片从一端向另一端移动过程中,滑动变阻器的电功率随其电阻变化的图象如图乙所示。则( )
A.电源电压为9V
B.滑动变阻器最大功率为0.45W
C.电路工作时总功率最大值与最小值之比为7:2D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比变大二.填空题(每空1分,共24分)
15.(2分)小明同学每天都要乘公交车上学,善于观察的他发现,冬天公共汽车的玻璃窗上常有一层水珠,该水珠是水蒸气 (填物态变化名称)形成的,它形成在车窗玻璃的 (选填“内”或“外”)侧。
16.(2分)在讨论“游云西行而谓月之东驰”这句话所涉及物体运动相对性的内容时,认为云朵向西运动的同学是以 为参照物;认为月亮向东运动同学是以为参照物。
17.(2分)音乐会上,二胡发出婉转、悠扬的声音是由琴弦 产生的。音乐家演奏时不断用手指去改变琴弦长度,这样做的目的是为了改变声音的 。18.(2分)2016年10月17日,我国神舟十一号载人飞船成功发射。升空时,火箭发动机向下喷射高温燃气,利用物体间力的作用是 的原理来推动火箭上升;神舟十一号进入预定轨道后,其质量 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。19.(2分)如图所示,工人师傅装修房屋时,用灌水的透明长塑料管检查两个窗台是否在同一水平面,这是利用 原理。若把塑料管的一端提高0.1米,待水静止后,管内水面的高度差为 米。
20.(2分)如图所示,是一个小球自由下落过程中拍摄的频闪照片(每相邻两辐照片拍摄的时间间隔相同)。小球在下落的前一半距离中,重力做的功为W1,做功功率为P1;小球在后一半距离中,重力做功为W2,做功功率为P2,则大小关系正确的是W1W2.P1 P2。
21.(2分)如图所示,OB为一轻质杠杆,O为支点,OA=0.3m,AB=0.2m,将重30N的物体悬挂在B点,当杠杆在水平位置平衡时,在A点至少需加 N的拉力,这是一个 (选填“省力”或“费力”)杠杆。
22.(2分)如图所示,重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下,以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中。物体与地面间的滑动摩擦力为 N,拉力F的功率为 W。
23.(2分)一个家用电能表的表盘面上有“3000revs/(kW•h)”字样。当某个电热水器单独使用时,电能表转盘在1min内转了60转,则该热水器消耗的电能是J,这个热水器在这段时间放出的热量可以使质量为 kg的水温度升高10℃.[该热水器的加热效率84%,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
24.(2分)如图所示的电路中,图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图像,将它们按图乙所示接入电路中。已知该电路中电源电压是2V,若只闭合开关S,电路消耗的功率是 W;若闭合S1后,电路消耗的功率将增大 W。
25.(2分)如图,电源电压不变,R1=3Ω,R2=6Ω,当S1闭合,S2断开,甲、乙都是电流表时,则电流表的示数之比I甲:I乙= ;当S1、S2都闭合,甲、乙都是电压表时,R1、R2消耗的总功率与R1消耗功率之比为P总:P1= 。26.(2分)小明家有一个规格为“220V 1000W”的用电器,该用电器可能是(选填“台灯”、“电饭锅”或“电视机”)。如图所示,这是家庭的部分电路,开关闭合后,灯不亮,用试电笔接触A、B、C三点,氖管均发光,接触D点时氖管不发光,则故障可能是 (选填“火线断路”、“灯丝烧断”或“CD断路”)。
三.作图及实验探究题(27题2分,28题2分,29题6分,30题5分,31题5分,32题8
分,33题6分,共34分)
27.(2分)如图,由点光源S发出的一束光线一部分被水面反射后经过A点,一部分进入水中,请作出反射现象的光路图。
28.(2分)用笔画线代替导线,将图中的灯泡和三孔插座正确连入家庭电路中。
29.(6分)实验室常用蜡烛完成以下光学实验。
(1)利用如图甲装置探究“平面镜成像的特点”:在水平桌面上铺一张白纸,再将玻璃板竖立在白纸上,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形完全相同但不点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。把光屏放在玻璃板后,无论如何移动,都不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是像。将蜡烛靠近玻璃板,像的大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)蜡烛还可以用于做“探究凸透镜成像规律”实验,图乙中一束平行光射向凸透镜,光屏上得到一个最小、最亮的光斑(未画出)。
①该凸透镜的焦距为 cm。图丙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出),则该像是倒立、 的实像(填“放大”或“缩小”或“等大”)。②若在图丙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气,发现光屏上“烛焰尖部”变模糊,则将光屏向 移动,“烛焰尖部”呈现的像又会变清晰(选填“左”或“右”)。
③当光屏上出现蜡烛清晰的像时,如果用遮光板尽可能靠近烛焰,并挡住烛焰的上半部分,我们观察光屏时,将会在光屏上看到 。A.蜡烛像的下半部分B.蜡烛像的上半部分
C.蜡烛完整的像,像的亮度变暗D.蜡烛完整的像,像的亮度不变
30.(5分)如图所示,小宇在测浓盐水的密度时进行如下操作:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码归零,发现指针静止时偏向分度盘中线的左侧,此时应将平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节,使横梁平衡。(2)天平调平后小宇进行了三步操作:①测烧杯的质量为32g;
②用天平测烧杯和浓盐水的总质量,盘中砝码及游码的位置如图甲所示,烧杯和浓盐水的总质量为 g;
③将浓盐水倒入量筒中,液面的位置如图乙所示。浓盐水的密度为 g/cm3;按这样的操作步骤会导致密度测量值比真实值偏 ,为减小误差,以上操作合理的顺序是 (填序号)。
(3)小宇又想用天平和一杯浓盐水(已知浓盐水的密度为ρ0)及其他辅助器材测量密度均匀的萝卜的密度:
①用天平测出萝卜的质量为m1;
②把萝卜轻轻放入浓盐水中漂浮如图丙,用记号笔记下液面在萝卜上的位置;③取出萝卜擦干,用刀沿记号将萝卜切成a、b两块,测出b块的质量为m2。萝卜密度的表达式为ρ= (用所给字母表示)。
31.(5分)小明在探究“阻力对物体运动的影响”时,让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端,然后在三种水平表面上滑行,如图所示。
(1)实验中,每次均让小车从斜面上的同一位置由静止开始自由下滑,目的是使小车到达斜面底部时具有相同的 ,本实验用到的实验方法是 。(2)实验中发现小车在木板表面滑行的距离最远,说明小车受到的阻力最 。(3)假设水平面绝对光滑,小车不受任何阻力,小车从斜面上滑下后会在水平面上做直线运动(选填“匀速”“减速”或“加速”)。
(4)用图丙所示装置,让同一小车从斜面的不同高度由静止开始自由下滑,与另一辆放置在水平板上的小车相撞,则还可以探究小车 的关系(选填答案序号:A.动能与质量 B.动能与速度 C.势能与质量)。
32.(8分)小明用如图1所示的实验装置测量未知电阻的阻值;
(1)请指出图中小明在连接电路前,操作中的一处不妥之处 ;(2)用笔画线代替导线将电路补充完整,使滑动变阻器滑片向右移动时电阻增大;(3)实验时,将滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中,发现电流表示数逐渐变大但不超过量程,电压表始终无示数。经检查是电压表出现了故障,故障应是电压表发生了 ;(4)另一组同学进行实验时,根据自己所记录的实验数据绘制了如图3所示的U﹣I图像;结果发现绘制的U﹣I图像和其他组绘制的图像不同,你认为其原因是;根据图像也可计算出待测电阻Rx= Ω(实验过程中电源电压保持不变);(5)利用如图1已经连好的电路,还可以完成的实验是 ;(6)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为R0的定值电阻,小明设计了如图4所示的电路,测量未知电阻Rx的阻值,请将下列实验步骤补充完整:①闭合开关S、断开开关S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;②闭合开关S、S1,记下此时电压表示数为U;
③请写出未知电阻Rx的阻值表达式;Rx= (用U、U1和R0表示);
(12)若实验中只有一个电流表和一个已知阻值为R0的定值电阻,小明设计了如图5所示的电路。测量未知电阻Rx的阻值,请将下列实验步骤补充完整:①保持开关S2断开,闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1;②断开开关S1,闭合开关S、S2,读出并记录电流表示数I2;
③请写出未知电阻Rx的阻值表达式:Rx= 。(用I1、I2和R0表示)
33.(6分)小明同学在探究“电流通过导体产生热量多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。请仔细观察甲、乙两图。
(1)实验中通过观察两个U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
(2)你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 关系,得出的结论是: 。(3)由乙图所示的实验装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 关系,得出的结论是:在 相同、通电时间相同的情况下,通过电阻的 越大,电阻产生的热量越多。
四.综合应用题(本题共2个小题,34题7分,35题7分,共14分)
34.(7分)如图甲、乙所示,物体M先后浸没在水和浓盐水中(ρ盐水>ρ水),用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出水面,拉力F和F′随时间t变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力,物体M不吸水、不沾水,g=10N/kg。
(1)图丙中 (选填“A”“B”)曲线表示拉力F随时间t变化的图像。(2)求物体M浸没在水中受到的浮力。
(3)如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1,完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0,浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为η2,已知η0:η1=25:24,η0:η2=20:19,求物体M浸没在盐水中的浮力。
35.(7分)如图甲所示电路,电源电压恒定,灯泡L标有“6V 6W”的字样,R0为定值电阻。闭合开关,在滑片P由b端滑到a端的过程中:电压表示数与电流表示数关系图象如图乙所示,灯泡由较暗到正常发光,电路中的电流变为原来的2倍。求:(1)小灯泡L正常工作时的电流及小灯泡正常工作10s消耗的电能;(2)R0的电阻;
(3)当滑片P移到某一点c时,R上消耗的功率Pc与滑片移到b点时R上消耗的功率Pb之比为Pc:Pb=33:35,且此时R上消耗的功率Pc等于灯泡L和R0上消耗的总功率。求滑片P滑到c点时灯泡L的实际功率。(结果保留二位小数)
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共14个小题,每小题2分,共28分。1—12小题每题只有一个正确选项;13、14小题每题有两个或两个以上正确选项,选项不全得1分,有错选不得分)
1.【分析】新课程标准要求我们能根据日常经验或自然现象粗略估测一些物理量。例如:长度、质量、时间、温度、力、速度、电功率、电流、电压等。解答估测选择题的方法:利用生活中我们熟悉的一些数据作为根据,进行单位换算,有时要利用基本公式求未知物理量。
【解答】解:A、人体的密度大约是1×103kg/m3,故A错误;B、学生课桌的高度约为0.8m,故B错误;C、一个中学生体重约为500N,故C错误;D、洗澡时淋浴的适宜水温是40℃,故D正确。故选:D。
2.【分析】(1)小孔成的像的形状由物体的形状决定,与孔的形状无关。
(2)由于光的折射,所以人看水中的物体变浅了;水中的物体看岸上的物体变高了。(3)常用体温计的刻度部分为三棱镜,横截面如图丙所示,其正面成圆弧状,利用凸透镜成正立放大的虚像的原理。
(4)显微镜由物镜和目镜组成,目镜成的是正立、放大的虚像,显微镜的物镜成的是放大、倒立的实像。
【解答】解:A、小孔所成像的形状与孔的形状无关,故A错误。
B、水中鱼反射出的光,在水面处发生了折射,折射光线向远离法线偏折,逆着光线看到的是变浅的鱼的虚像,而真正的鱼在它的下方,所以鱼叉应对准看到的“鱼”位置的下方,故B错误。
C、丙图中体温计玻璃管的读数部分的横截面做成特殊形状,其正面成圆弧状,这时圆弧形玻璃的作用相当于凸透镜,它能够成一个正立、放大的虚像,这样就可以看清体温计内极细的水银柱,以便于读数,故C正确。
D、显微镜的物镜成的是放大、倒立的实像,同投影仪。电子眼相当于摄像机(照相机),摄像头的镜头相当于一个凸透镜,拍摄路面情况时,物距远大于2倍焦距,所以此时成倒立缩小的实像,所以丁图中显微镜物镜的成像原理与城市道路安装的“电子眼”的成像原理不相同,故D错误。故选:C。
3.【分析】(1)相互作用力的条件:大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
(2)平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上。
(3)摩擦力的产生条件,是物体之间要发生或已经发生相对运动。(4)物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。【解答】解:
A、木块受到的重力与小车对木块的支持力是作用在同一个物体上的两个力,是一对平衡力,不是一对相互作用力,故A错误。
B、小车受到的重力与地面对小车的支持力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误。C、由于木块与小车共同做匀速直线运动,未产生相对运动趋势,不具备摩擦力产生的条件,所以它没有受到摩擦力的作用,故C正确。
D、小车突然停止运动时,木块由于惯性仍然保持原来的运动状态;如果木块与小车接触面光滑,木块不受摩擦力,则木块的运动状态保持不变,将继续向右做匀速运动,不会倾倒,故D错误。故选:C。
4.【分析】只有当两个门都关上时,电动机才能工作,两个开关控制一个电动机,所以两个开关为串联,据此分析。
【解答】解:由题知,电动机要由前、后两门(电路开关)关闭同时控制,任意一个门没有关闭好电动机都不能工作,则电动公交车无法行驶,所以前、后两门中的电路开关应串联连接同时控制电动机,符合要求的电路只有B图。故选:B。
5.【分析】由图可知两物体的状态和排开液体的体积关系,完全相同的两个物体的重力相等,物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,由图可知两者排开液体的体积关系,根据阿基米德原理可知两液体的密度关系,两容器中液面相平,根据p=ρgh比较两种液体对容器底部的压强关系。
【解答】解:(1)由图可知,甲中物体漂浮,乙中物体悬浮,且V排甲<V排乙,因物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,且完全相同的两个物体的重力相等,所以,物体在两种液体中所受的浮力相等,即F甲=F乙,故BD错误;
(2)由F浮=ρ液gV排的变形式ρ液=因两容器中液面相平,液体的深度相同,
可知,甲液体的密度大于乙液体的密度,
所以,由p=ρgh可知,甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强,即p甲>p乙,故A错误、C正确。故选:C。
6.【分析】(1)做功的条件:有力,且物体在力的方向上通过距离;物体受到平衡力作用时,其运动状态不变,即处于静止状态或匀速直线运动状态;
(2)动能的大小与质量、速度有关;重力势能的大小与质量、高度有关;机械能为动能和势能的和;不计空气阻力,机械能守恒。
【解答】解:A、匀速运动过程中处于平衡状态,受力平衡;此时没有在重力的方向上通过距离,所以重力不做功,故A错误;
BCD、运动员在飞行过程中,不计空气阻力,运动员只受到重力的作用,受力情况不变;不计空气阻力,飞行过程中,运动员机械能守恒;运动员的质量不变,速度变大,动能
变大,高度变小,重力势能变小,故B正确、CD错误。故选:B。
7.【分析】根据功、功率关系分析。功率是单位时间内做的功的多少,表示做功的快慢,功率大表明做功快。
【解答】解:AD、功率是表示做功快慢的物理量,功率大说明做功快,或者是相同的时间内做功多,而不能说明做功的多和少,故AD错误;
BC、因为机器的功率为100瓦特,乙机器的功率为200瓦特。所以,两台机器正常工作时,乙机器做功一定快,甲机器做功一定慢,故B正确、C错误。故选:B。
8.【分析】(1)当开关S在a位置时,R、R1串联,电流表测量电路电流,电压表测量R1两端的电压,电路中电流为0.2A,R1两端的电压为7V,根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压的表达式,
当开关S在b位置时,R、R2串联,电流表测量电路电流,电压表测量R2两端的电压,电路中电流为0.4A,R2两端的电压为5V,
根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压的表达式,电源电压不变,联立以上两式可得电源电压值和R的阻值;
(2)电源电压不变,根据P=UI可知,当电路中电流最小时,总功率最小,当电路中电流最大时,总功率最大。
电路中电流为0.2A时,根据P=UI得出电路消耗的最小功率;电路中电流为0.4A时,根据P=UI得出电路消耗的最大功率。
【解答】解:AB、当开关S在a位置时,R、R1串联,电流表测量电路电流,电压表测量R1两端的电压,电路中电流为0.2A,R1两端的电压为7V,
根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压U=UR+U1=IR+U1=0.2A×R+7V.....①;
当开关S在b位置时,R、R2串联,电流表测量电路电流,电压表测量R2两端的电压,电路中电流为0.4A,R2两端的电压为5V,
根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压U=UR′+U2=I′R+U2=0.4A×R+5V.....②;
联立①②可得:U=9V,R=10Ω,故AB错误;
CD、电源电压不变,根据P=UI可知,当电路中电流最小时,总功率最小,当电路中电流最大时,总功率最大。
电路中电流为0.2A时,电路消耗的最小功率为P小=UI=9V×0.2A=1.8W,故C正确;电路中电流为0.4A时,电路消耗的最大功率为P大=UI′=9V×0.4A=3.6W,故D错误。故选:C。
9.【分析】分析电路的连接,判断滑动变阻器的滑片P向左滑动时,变阻器连入电路中的电阻变化,根据电阻的串联,确定电路的总电阻变化,由欧姆定律,电路中的电流变化,
根据欧姆定律确定R的电压变化,由串联电路电压的规律,确定电压表示数变化;电压表与电流表示数的比值就是滑动变阻器的电阻。
【解答】解:由图知,电阻R与变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,
(1)滑动变阻器的滑片P向左滑动时,变阻器连入电路中的电阻变大,根据电阻的串联,电路的总电阻变大,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,即电流表示数变小;根据U=IR可知,定值电阻R的电压变小,由串联电路电压的规律,滑动变阻器两端的电压变大,即电压表示数变大,故C正确,D错误;
(2)因为电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路的电流,所以由欧姆定律可知,电压表与电流表的比值等于滑动变阻器连入电路中的电阻,因为滑片向左移动时,变阻器连入电路中的电阻变大,所以电压表与电流表的比值增大,故AB错误。故选:C。
10.【分析】由图甲可知,灯泡L与滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测量灯泡两端的电压,电压表V2测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流。
当滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡L正常发光的位置时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联电路电阻规律可知电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中的电流变小,根据U=IR可知灯泡两端的电压变大,根据串联电路电压规律可知滑动变阻器两端的电压变小,所以图乙中电流随电压的增大而减小的图像是电流表示数与电压表V2示数之间的关系图像,电流随电压的增大而增大的图像是电流表示数与电压表V1示数之间的关系图像。
当滑片P在最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据欧姆定律可知电路中的电流最小,由图乙可知电路中的最小电流为0.2A,此时电压表V2的示数为9V,电压表V1的示数为1V,根据串联电路电压规律可求出电源电压,根据欧姆定律可求出滑动变阻器的最大阻值;
由图乙可知,当灯泡正常发光时,电路中的电流为0.8A,此时电压表V2的示数为3V,根据串联电路电压规律可求出灯泡正常发光时的电压;根据P=UI可求出灯泡的额定功率;
根据P滑=U滑I滑=I滑2R滑=()2R滑=
可知,当R滑=
RL时,滑动变阻器的功率接近最大值(因为RL不是定值,会随温度变化,所以是接近最大值),此时滑动变阻器与灯泡两端的电压相等,由图乙可知此时的电流大约为0.7A,根据P=UI可求出滑动变阻器的最大功率。
【解答】解:由图甲可知,灯泡L与滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测量灯泡两端的电压,电压表V2测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流。当滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡L正常发光的位置时,滑动变阻器接入电路的
阻值变大,根据串联电路电阻规律可知电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中的电流变小,根据U=IR可知灯泡两端的电压变大,根据串联电路电压规律可知滑动变阻器两端的电压变小,所以图乙中电流随电压的增大而减小的图像是电流表示数与电压表V2示数之间的关系图像,电流随电压的增大而增大的图像是电流表示数与电压表V1示数之间的关系图像。
C、当滑片P在最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据欧姆定律可知电路中的电流最小,由图乙可知电路中的最小电流为0.2A,此时电压表V2的示数为9V,电压表V1的示数为1V,电源电压U=UV1+UV2=1V+9V=10V,滑动变阻器的最大阻值R滑
最大===45Ω,故C正确;
AB、由图乙可知,当灯泡正常发光时,电路中的电流为0.8A,此时电压表V2的示数为3V,灯泡正常发光时的电压U额=U﹣U滑=10V﹣3V=7V,灯泡的额定功率P额=U额I额=7V×0.8A=5.6W,故A、B正确;
根据P滑=U滑I滑=I滑2R滑=()2R滑=
可知,当R滑=
RL时,滑动变阻器的功率接近最大值(因为RL不是定值,会随温度变化,所以是接近最大值),此时滑动变阻器与灯泡两端的电压相等,即UL′=U滑′=U=×10V=5V,由图乙可知此时的电流大约为0.7A,
滑动变阻器的功率最大值大约为P滑′=U滑′I滑′=5V×0.7A=3.5W,故D错误。故选D。
11.【分析】(1)磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线;(2)同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;
(3)通电线圈的磁性与电流强度有关,电流越大磁性越强;
(4)磁悬浮列车利用“同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引”的原理。
【解答】解:A、为了便于研究磁场,我们引入了磁感线的概念,磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线,是理想化的模型,故A错误;
B、由图可知该列车是依靠异名磁极相互吸引悬浮起来的,故B正确;
C、若只将车身线圈更换为电阻更小的材料,由于电压不变,根据欧姆定律可知通过线圈的电流变大,其磁性变强,故C错误;
D、该磁悬浮列车是利用异名磁极相互吸引悬浮起来的,由于轨道线圈下方为N极,则列车线圈上方为S极,所以车身线圈外部的磁感线从下方出发回到上方,故D错误。故选:B。
12.【分析】(1)小灯泡的电阻受温度影响较大,不同电压时电阻不同,故不能计算平均
电阻;
(2)由图可知:灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压;将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,滑动变阻器连入电路的电阻变大,由欧姆定律可知电路中的电流变化,然后根据串联电路的分压特点可知电压表V示数的变化,根据P=UI可知总功率的变化;
(3)当滑片在a端时为灯泡的简单电路,此时通过灯泡的电流最大,根据图象读出滑片在a端时电路电流以及灯泡两端电压,根据灯泡的电压可知电源电压;
当滑片在b端时灯泡和滑动变阻器的最大阻值串联,根据图象读出滑片在b端时电路电流以及灯泡两端电压,根据串联电路电压的特点和欧姆定律分别求出灯泡的电阻和滑动变阻器的最大阻值;利用P=UI分别求出灯泡的功率,然后即可判断灯泡电阻的变化和功率的变化量。【解答】解:
(1)小灯泡的电阻受温度影响较大,不同电压时电阻不同,则不能计算平均电阻,故①错误;
(2)由图可知:灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压;将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,滑动变阻器连入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知电路中的电流变小,根据P=UI可知总功率变小;
根据串联电路的分压特点可知滑动变阻器两端的电压变大,则灯泡两端的电压变小,即电压表V的示数变小,故②正确;
(3)当滑片在a端时为灯泡的简单电路,此时通过灯泡的电流最大,由图象可知最大电流为:I最大=2.0A,灯泡两端电压为:UL=12V,则电源电压U=UL=12V,
由于灯泡的额定电压U额=12V,则此时灯泡正常工作,灯泡电阻为:RL=
=6Ω;
灯泡的最大功率:Pa=UI最大=12V×2A=24W;
=
当滑片在b端时灯泡和滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中电流最小,由图象可知最小电流为:I最小=1.0A,灯泡两端的最小电压为:UL最小=3V,
则灯泡电阻为:RL′===3Ω;
根据欧姆定律可知电压表V的示数与电流表A的比值为灯泡的电阻值,根据RL=6Ω>RL′=3Ω可知:滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中电压表V的示数与电流表A的比值变小,故④错误;
灯泡的最小功率:Pb=UL最小I最小=3V×1A=3W;
则滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,小灯泡的功率变化量为:
ΔP=Pa﹣Pb=24W﹣3W=21W,故⑤错误;
根据串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和可知:滑动变阻器两端的电压:U滑=U﹣UL最小=12V﹣3V=9V,根据I=可得滑动变阻器的最大阻值为:
R滑===9Ω,故③正确。
由上分析可知:②③正确。故选:A。
13.【分析】(1)设绳子拉力为F,物重为G,分别表示出A的浮力和B的浮力,即可判断出物体A受到浮力和物体B受到浮力的关系;
(2)根据阿基米德原理可表示出A的浮力和B的浮力,再列等式,即可计算出物块的密度;
(3)以容器整体为研究对象,判断出甲容器中液体重力和乙容器中液体重力的关系,A和B的重力相等,由此可以得出甲容器对桌面的压力与乙容器对桌面的压力的关系;(4)先分别计算出甲容器和乙容器中液体对容器的压力,再比较甲容器底所受液体压强和乙容器底所受液体压强的关系。
【解答】解:AB、设绳子拉力为F,物重为G,由题可知,A的浮力为:F浮A=F+G,B的浮力为:F浮B=G﹣F,所以F浮A>F浮B,故A正确;由上可得:F浮A+F浮B=2G,
A和B排开液体的体积相同,根据阿基米德原理可知:F浮A=ρ甲gV,F浮B=ρ乙gV,所以ρ甲>ρ乙,ρ甲gV+ρ乙gV=2G=2ρgV,
所以可得:ρ=,故B正确;
C、因为容器相同,实心物块A、B也完全相同,液面等高,所以两个容器中液体体积相同,因为ρ甲>ρ乙,
根据m=ρV可知:甲液体的质量大,所以甲液体的重力大,剪断两根细线,A最终漂浮,B最终沉底,以整体为研究对象,甲整体的重力大,
所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,故C错误;D、剪断两根细线,A最终漂浮,B最终沉底,
A的浮力等于A的重力,由于力的作用是相互的,A给液体的压力等于A的浮力,所以甲容器所受液体压强为:
p1=
=,
乙容器所受液体压强为:
p2=
=,
因为G甲液>G乙液,ρ甲>ρ乙,所以p1>p2,
即甲容器底所受液体压强大于乙容器底所受液体压强,故D正确。故选:ABD。
14.【分析】闭合开关,R1、R2、R3串联,电流表测量电路电流,电压表测量R3两端的电压。
A、当滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时,功率为0.4W,根据P=I2R可知电路中的电流,根据欧姆定律可得出此时滑动变阻器两端的电压,根据串联电路的特点可得出电源电压的表达式;
当滑动变阻器接入电路的阻值为40Ω时,功率为0.4W,根据P=I2R可知电路中的电流,根据欧姆定律可得出此时滑动变阻器两端的电压,根据串联电路的特点可得出电源电压的表达式,联立以上两式可得出电源电压和R1的阻值;
B、根据欧姆定律可知电路中的电流,根据P=I2R可得出滑动变阻器的功率表达式,分析可表达式得出滑动变阻器的最大功率;
C、滑动变阻器接入电路的阻值最大时,总电阻最大,根据P=得出最小总功率;
可知总功率最小,并
滑动变阻器接入电路的阻值最小时,总电阻最小,根据P=可知总功率最大,并得
出最大总功率,进而得出电路工作时总功率最大值与最小值之比;
D、根据串联电路的特点可知电压表示数的变化量等于R1和R2两端电压之和的变化量,设R1和R2的总电阻为R12,根据欧姆定律可得出R1和R2两端电压的表达式,进而得出电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比的变化情况。
【解答】解:闭合开关,R1、R2、R3串联,电流表测量电路电流,电压表测量R3两端的电压。
A、当滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时,功率为0.4W,根据P=I2R可知电路中的
电流I===0.2A,
此时滑动变阻器两端的电压U3=IR3=0.2A×10Ω=2V,
电源电压U=U1+U2+U3=IR1+IR2+U3=0.2A×R1+0.2A×10Ω+2V......①,
当滑动变阻器接入电路的阻值为40Ω时,功率为0.4W,根据P=I2R可知电路中的电流
I′===0.1A,
此时滑动变阻器两端的电压U3′=I′R3=0.1A×40Ω=4V,
电源电压U=U1′+U2′+U3′=I′R1+I′R2+U3′=0.1A×R1+0.1A×10Ω+4V......②,联立①②得:U=6V,R1=10Ω;故A错误;
B、根据欧姆定律可知电路中的电流I″=
,滑动变阻器的功率P滑=I″2R3′=
(
)2R3′=
,当R3′=R1+R2=
10Ω+10Ω=20Ω时,滑动变阻器的功率最大,为P滑大==
=0.45W,故B正确;
C、滑动变阻器接入电路的阻值最大时,总电阻最大,根据P=可知总功率最小,为
P小===W,
滑动变阻器接入电路的阻值最小时,总电阻最小,根据P=可知总功率最大,为P大
===1.8W,
电路工作时总功率最大值与最小值之比为:=7:2,故C正确;
D、根据串联电路的特点可知电压表示数的变化量等于R1和R2两端电压之和的变化量,设R1和R2两的总电阻为R12,U12=IR12,U12′=I′R12,
则ΔU=U12﹣U12′=IR12﹣I′R12=ΔIR12,
据此可知电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比为:
=R12,
因R1和R2两的总电阻R12为定值,故电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比不变,故D错误。故选:BC。
二.填空题(每空1分,共24分)
15.【分析】(1)空气中的水蒸气遇冷的玻璃会变成小水珠,这种由气态变为液态的过程是液化;
(2)小水珠附着在玻璃的内表面还是外表面,取决于车内外空气温度的高低,当车内温度高附着在内表面,如车外温度高就附着在外表面。
【解答】解:冬天,车内温度高于外部,车内热的水蒸气遇到冷的玻璃会发生液化现象,小水珠附着在玻璃的内表面。故答案为:液化;内。
16.【分析】研究物体的运动情况时,需要先选取一个标准做为参照物,物体与参照物的位置发生了变化,物体就是运动的;物体与参照物的位置没有发生变化,物体就是静止的。
【解答】解:以月亮为参照物,云朵的位置在改变,就会感觉云朵是向西运动的;以云朵为参照物,月亮的位置在改变,就会感觉月亮向东运动。故答案为:月亮;云朵。
17.【分析】声音是由物体的振动产生的;音调是指声音的高低,它和物体振动频率有关据此做出判断。
【解答】解:音乐会上,二胡发出婉转、悠扬的声音是由琴弦的振动产生的。
当用手指去控制琴弦长度时,琴弦振动的快慢会不一样,频率不一样,所以声音的音调就会发生变化。故答案为:振动;音调。
18.【分析】(1)物体间力的作用是相互的,一个物体在施力的同时必然也受到另一个物体对这个物体施加的反作用力;
(2)质量是物体的固有属性,与物体的形状、物态和位置的变化无关。【解答】解:
(1)火箭点火后从尾部猛烈喷出燃气,对气体施加了一个向后的作用力,从而使火箭受到了气体对它施加了一个向前的反作用力,这是利用了物体间力的作用是相互的,才使火箭得到向前的动力;
(2)质量是物体的固有属性,不随位置的变化而改变,因此神舟十一号进入预定轨道后,其质量不变。故答案为:相互;不变。
19.【分析】顶端开口,底部相连通的容器叫连通器,连通器的特点:连通器中装有同种液体并且静止时,各容器的液面保持相平。
【解答】解:由于塑料软管中装有水,两管子两端开口,并且相连通,因此当管中的水静止时,管两端的水面一定相平,这利用的是连通器的结构特征。
用灌水的透明长塑料管检查两个窗台是否在同一水平面,利用了连通器原理,两端的液面应是相平的,故可找到水平点;当塑料管提高后,管内的液面也应是水平的,故高度差为0m。
故答案为:连通器;0。
20.【分析】根据公式W=Gh,判断功的大小;根据P=,判断功率的大小;【解答】解:
小球的重力G不变,小球在前后一半距离中下落高度h相同,所以根据W=Gh可知,在前后一半距离中重力所做的功相同,即W1=W2;
重力做的功相同,因小球下落的速度越来越快,则前一半时间大于后一半时间,根据P=可知P1<P2。故答案为:=;<。
21.【分析】(1)根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可直接求出动力F1的大小;(2)当动力臂小于阻力臂时,动力大于阻力,杠杆是费力力杠杆。
【解答】解:由图可知,O点为支点,OA为动力臂,OB为阻力臂,阻力大小等于所挂物体的重力,在A点的拉力为动力;
(1)OB=OA+OB=0.3m+0.2m=0.5m;由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知:F1×OA=G×OB,F1=
=50N;
(2)因为OB大于OA,即动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆。故答案为:50;费力。
22.【分析】(1)知道机械效率和拉力大小,利用η=摩擦力f;
===求
(2)利用W=Fs求拉力做的总功,再利用功率公式求拉力做功功率。
【解答】解:由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s绳=3s物=3v物t=3×0.2m/s×10s=6m;
有用功W有=fs物,拉力做的总功W总=Fs绳,因为η=;
===
所以物体与地面间的滑动摩擦力:f=η×3F=80%×3×20N=48N;拉力做功为:W总=Fs绳=20N×6m=120J,
拉力做功的功率:P=故答案为:48;12。
==12W。
23.【分析】已知电能表每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘就转过3000转;可求转过280转消耗的电能;
已知该热水器的加热效率 84%,再利用公式Q=cmΔt变形求出水的质量。
【解答】解:该热水器消耗的电能W=已知该热水器的加热效率 84%;
则Q=ηW=84%W=84%×7.2×104J=6.048×104J;由Q=cmΔt可得,
=
kW•h=7.2×104J;
水的质量m===1.44kg。
故答案为:7.2×104;1.44。
24.【分析】(1)由电路图可知,只闭合开关S时,电路为L的简单电路,电流表测电路中的电流,由甲图像读出通过小灯泡的电流,根据P=UI求出电路消耗的功率;(2)当再闭合开关S1时,灯泡与定值电阻R并联,电流表测干路电流,根据并联电路的特点可知通过灯泡的电流不变,根据并联电路的电压特点可知R两端的电压,由甲图像可知此时通过R的电流,根据并联电路的电流特点求出干路电流,利用P=UI求出电路消耗的总功率,根据ΔP=P′﹣P求出电路消耗功率的增加量。
【解答】解:(1)由图乙知,只闭合S时,电路为只有L的简单电路,电流表测电路中的电流;
电源的电压是2V,由图像可知,通过灯泡的电流为0.5A,则电路消耗的功率为:P=UIL=2V×0.5A=1W;
(2)当再闭合开关S1时,灯泡L与定值电阻R并联,电流表测干路电流;由并联电路的特点可知,此时通过灯泡的电流不变,
由并联电路的电压特点可知,电阻R两端的电压等于电源电压2V,由图像可知电压为2V时,通过电阻R的电流为:IR=0.2A,
干路电流等于支路电流之和,所以干路电流为:I=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A,此时电路消耗的总功率:P′=UI=2V×0.7A=1.4W,则电路消耗功率的增加量:ΔP=P′﹣P=1.4W﹣1W=0.4W。故答案为:1;0.4。
25.【分析】(1)由电路图可知,当S1闭合,S2断开,甲、乙都是电流表时,R1与R2并联,甲电流表测干路电流,乙电流表测R2支路的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出两支路的电流之比,利用并联电路的电流特点求出两电流表的示数之比;(2)由电路图可知,当S1、S2都闭合,甲、乙都是电压表时,R1与R2串联,甲电压表R2两端的电压,乙电压表测电源的电压,根据串联电路的特点和P=UI=I2R求出R1、R2消耗的总功率与R1消耗功率之比。
【解答】解:(1)由电路图可知,当S1闭合,S2断开,甲、乙都是电流表时,R1与R2并联,甲电流表测干路电流,乙电流表测R2支路的电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两支路的电流之比:
=,
===
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,两电流表的示数之比:=
==;
(2)由电路图可知,当S1、S2都闭合,甲、乙都是电压表时,R1与R2串联,甲电压表R2两端的电压,乙电压表测电源的电压,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,且串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI=I2R可得,R1、R2消耗的总功率与R1消耗功率之比:
=
===。
故答案为:3:1;3:1。
26.【分析】(1)估测台灯、电饭锅、电视机的额定功率,确认规格为“220V 1000W”的用电器是哪一种用电器;
(2)试电笔的用途:辨别火线和零线;用试电笔测试A、B、C三点,氖管都发光,这说明A、B、C与火线是连通的,据此判断。
【解答】解:(1)台灯的额定功率一般小于40W,电饭锅的额定功率在1000W左右、电视机的额定功率在200W左右,所以规格为“220V 1000W”的用电器可能是电饭锅;(2)开关闭合后,灯不亮,用试电笔测试A、B、C三点,氖管都发光,这说明从火线到ABC点之间的电路都是完好的,没有断路;而试电笔测试D点时,氖管不发光,这说明C点到D之间的导线出现断路。故答案为:电饭锅;CD断路。
三.作图及实验探究题(27题2分,28题2分,29题6分,30题5分,31题5分,32题8分,33题6分,共34分)
27.【分析】首先要掌握平面镜成像的特点:像与物关于镜面对称,同时要知道虚像的成因。
【解答】解:做S关于水面的对称点即为S点的像,像与A的连线与水面的交点O是入射点,连接SO为入射光线,OA为反射光线,如图所示:
28.【分析】灯泡的接法:火线进入开关,再进入灯泡顶端的金属点;零线直接接入灯泡的螺旋套。
三孔插座的接法:上孔接地线;左孔接零线;右孔接火线。
【解答】解:灯泡接法:火线进入开关,再进入灯泡顶端的金属点,零线直接接入灯泡的螺旋套,这样在断开开关能切断火线,接触灯泡不会发生触电事故。既能控制灯泡,又能更安全。
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:
29.【分析】(1)平面镜成像的特点是:物体在平面镜中所成的像是虚像,像和物体的大小相等;
(2)①焦距是指从焦点到凸透镜的距离,根据甲图计算出焦距的大小;根据物距大于1倍焦距小于2倍焦距时,成倒立放大实像的原理进行分析;
②在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气,气体在流速大的位置压强小,火焰向左移动,根据凸透镜成实像时,物距越远,像距越小,像越小分析解答;
③物体有无数点组成,物体上任一点射向凸透镜有无数条光线,经凸透镜折射后,有无数条折射光线会聚成该点的像。
【解答】解:(1)平面镜所成的像是虚像,不会出现在光屏上,所以,移去蜡烛B,在其原来位置上放置一块光屏,光屏上无法呈现蜡烛A的像;
平面镜成像大小跟物体大小有关,与物体到平面镜的距离无关,所以实验时,将蜡烛靠近玻璃板,像的大小不变;
(2)①光屏上得到一个最小、最亮的光斑,即凸透镜的焦点;则由图知,该凸透镜的焦距f=60.0cm﹣50.0cm=10.0cm;
当蜡烛、凸透镜位于图丙中刻度对应的位置时,物距为50.0cm﹣35.0cm=15.0cm,物距大于1倍焦距而小于2倍焦距,所以此时凸透镜能成倒立、放大的实像;
②在图丙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气,A点气体流速变大则A点处气体压强变小,烛焰将向左移动,物距增大,像距应减小,所以应将光屏向左移动,“烛焰尖部”又会变清晰。
③遮住光源的上半部,光源下半部分上的光任一点射向凸透镜,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小只有光源下半部分,所以在光屏上只看到蜡烛像的下半部分,故选A。
故答案为:(1)虚;不变;(2)①10.0;放大;②左;③A。
30.【分析】(1)调节天平横梁平衡时,将游码拨到标尺左端的零刻度处,指针偏向分度盘中线的左侧,说明天平的左端下沉,平衡螺母向上翘的右端移动;(2)烧杯和浓盐水的总质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值;
为了减小误差,合理的测量液体密度的步骤为:用天平测烧杯和浓盐水的总质量;再把烧杯中的浓盐水倒入量筒中,记下量筒中浓盐水体积;最后用天平称出空烧杯的质量;弄清量筒的分度值,根据液面对应的刻度读出量筒中浓盐水的体积;
先利用烧杯和浓盐水的总质量减去空烧杯的质量求出量筒中浓盐水的质量,再根据密度公式求出浓盐水的密度;
(3)利用二力平衡得出漂浮时受到的浮力,利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求出物体排开液体的体积即b块物体的体积,知道b块的质量,根据密度公式计算物体的密度。【解答】解:(1)调节天平横梁水平平衡时,天平放在水平桌面上,将游码拨到标尺左端的零刻度处,发现指针静止时偏向分度盘中线的左侧,平衡螺母向右端移动;(2)由图甲可知,烧杯和浓盐水的总质量为:m1=50g+20g+20g+2g=92g,由图乙可知,量筒中浓盐水的体积为:V=50mL=50cm3;
如果按照小宇的步骤操作,将浓盐水倒入量筒中时,不可能把烧杯内的浓盐水全部倒入量筒内,导致测量的浓盐水的体积偏小,由密度公式可知所测密度偏大,所以为了减小误差,合理的测量液体密度的步骤为:用天平测烧杯和浓盐水的总质量;再把烧杯中的浓盐水倒入量筒中,记下量筒中浓盐水体积;最后用天平称出空烧杯的质量;所以合理的实验顺序是②③①;量筒中浓盐水的质量为:m=m总﹣m杯=92g﹣32g=60g,浓盐水的密度为:
=1.2g/cm3;
(3)由题意可知本题要利用浮力相关知识测量密度,把物体轻轻放入浓盐水中漂浮时,物体受到的浮力和物体的重力平衡,大小相等,故需要测出物体的质量;则物体受到的浮力为:F浮=G=m1g,
由F浮=ρ液gV排得b块物体的体积为:
Vb=V排=
,
物体密度的表达式为:ρ=。
故答案为:(1)右;(2)92;(3)1.2;大;②③①;(4)。
31.【分析】(1)要探究阻力对物体运动的影响,实验中应控制小车的初速度相同,为了使小车到达水平面上有相同的初速度,应使同一小车在同一斜面由同一高度静止滑下,则采用的是控制变量法;
(2)接触面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小得越慢,小车运动的距离越远;(3)根据牛顿第一定律,如果运动的物体没有受到力的作用物体将做匀速直线运动,这是运用了科学推理的方法;
(4)根据控制变量法,结合动能重力势能等的因素去分析。【解答】解:
(1)同一小车在同一斜面上从同一高度下滑是为了保证初速度相同;因为速度的大小能够影响小车滑行的距离,故需要控制小车到达斜面底端时的初速度相同;变量是阻力的大小,其他量相同,则该实验用到的实验方法是控制变量法;
(2)木板是最光滑的,小车在木板上受到的阻力最小,速度减小的最慢,所以小车运动得最远;
(3)由实验推理可得出,如果小车不受任何阻力,那么小车将在水平面上做匀速直线运动;
(4)当小车从不同高度下滑到达斜面上的初速度不同,通过碰撞过后小车运动的距离可知小车到达水平面时的动能大小,所以还可以探究动能与速度的关系。故答案为:(1)初速度;控制变量法;(2)小;(3)匀速;(4)B。32.【分析】(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)滑动变阻器要“一上一下”串联接入电路,根据滑片移动方向确定接入的下接线柱;
(3)将滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中,发现电流表示数逐渐变大但不超过量程,则主电路是通路,电压表始终无示数,则电压表断路;
(4)该实验中,待测电阻与变阻器串联,当变阻器连入电路的电阻变小时,由欧姆定律可知电路的电流变大,根据U=IR可知待测电阻的电压变大,根据串联电路电压的规律可知变阻器的电压变小,结合绘制的如图所示的U﹣I图像分析;
设电源电压为U,根据串联电路的规律和欧姆定律,利用待测电阻的阻值不变列方程,据此可求出电源电压和待测电阻的阻值;
(5)因电压表能测出电阻的电压,电流表可测量出通过电阻的电流,滑动变阻器可以改变电阻两端的电压,不改变上面连好的电路,还可以完成的实验是探究电流跟电压的关系;
(11)在没有电流表的情况下,可通过开关的转换使电压表分别测出Rx两端的电压和
电源电压,根据串联电路分压原理求出待测电阻;
(12)在没有电压表的情况下,可通过开关的转换使电流表分别测出Rx两端的电流和干路电流,根据并联电路的分流原理求出待测电阻。
【解答】解:(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开,图中开关是闭合的,是错误的;
(2)滑动变阻器要“一上一下”串联接入电路,要使滑动变阻器滑片向右移动电阻增大,故应将左下接线柱接入电路,如图所示:
(3)将滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中,发现电流表示数逐渐变大但不超过量程,则电路是通路,电压表始终无示数,则电压表断路,电压表不能短路,否则滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中电流表要超过量程;
(4)定值电阻与变阻器串联,当电路电流变小时,根据U=IR可知定值电阻两端的电压变小,由串联电路电压的规律可知变阻器两端的电压变大,由如图所示的U﹣I图像知,电流越小,电压表示数越大,可能将电压表并联在滑动变阻器两端了;
当变阻器连入电路的电阻最大时,电压表示数最大,电路的电流最小,由图可知,I1=0.05A,电压表示数为U1=2.5V;
根据欧姆定律和串联电路电压的规律可得电源电压为U=I1Rx+U1=0.05A×Rx+2.5V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
当变阻器连入电路的电阻为0时,电压表示数为0,电路的电流最大,由图丁可知,I2=0.3A,电压表示数为U2=0;
根据欧姆定律可得电源电压为U=I2Rx=0.3A×Rx﹣﹣﹣﹣﹣②,由①②得Rx=10Ω;
(5)因电压表能测出电阻的电压,电流表可测量出通过电阻的电流,滑动变阻器可以改变电阻两端的电压,不改变上面连好的电路,还可以完成的实验是探究电流跟电压的关系;
(6)在①中,两电阻串联,电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1,在②中,闭合S和S1,R0短路,用电压表测出待测电阻两端的电压,即电源的电压U;
根据串联电路电压的规律定值电阻的电压U0=U﹣U1,根据串联电路分压原理可得
==
,解方程可得待测电阻Rx=×R0;
(7)开关S2断开,闭合开关S、S1,两个电阻并联,电流表测量通过R0的电流,电源电压为U=I1R0,
断开开关S1,闭合开关S、S2,两个电阻并联,电流表测量干路中的电流,由并联电路电流的规律可知通过定值电阻Rx的电流Ix=I2﹣I1,
根据并联电路各支路两端的电压相等和欧姆定律可得待测电阻Rx的表达式Rx=
=
。
故答案为:(1)连接电路时没有断开开关;(2)
;(3)断路;(4)电压表与滑动变阻器并
联接入电路;10;(5)探究通过导体的电流与导体两端电压的关系;(6)
×R0;(7)
。
33.【分析】电阻丝产生的热量不易直接观察,由转换法,可使等质量初温相同的液体吸收热量,由温度变化确定产生的热量多少;
甲装置中,两电阻串联,通过的电流和通电时间相同,而电阻不同,故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系;
乙装置中,右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联,容器内两电阻大小相等,根据并联和串联电路电流的规律,通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流,而通电时间相同,故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系,
【解答】解:(1)根据转换法,实验中通过观察两个U形管中的液面高度变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
(2)甲装置中,两电阻串联,通过的电流和通电时间相同,而电阻不同,故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系;根据转换法,得出的结论是:在电流和通电时间相同的条件下,电阻越大产生的热量越多。
(3)由乙图所示的实验装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流关系,得出的结论是:在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,电阻产生的热量越多。
故答案为:(1)液面高度;(2)电阻;在电流和通电时间相同的条件下,电阻越大产生的热量越多;(3)电流;电阻;电流。
四.综合应用题(本题共2个小题,34题7分,35题7分,共14分)
34.【分析】(1)当物体M浸没在液体中的物体时,由F浮=ρ液gV排可知,液体密度越大,物体M受到浮力越大,从而判断出在两种液体中受到浮力大小的关系,由F浮=G﹣FM可判断动滑轮对M拉力的关系,从而确定绳自由端拉力的关系;
(2)由F=(FM+G动)分别表示出物体离开水面前后绳自由端所受的拉力,再由F浮=G﹣FM可求出物体M浸没在水中受到的浮力;
(3)用η===分别表示出物体离开液面前(浸没在液体中)和物体离开
液面后滑轮组的机械效率,再利用机械效率的比值求出物体M的重力,从而求出动滑轮的重力G动,再利用机械效率的比值求出物体M浸没在盐水中的浮力。
【解答】解:(1)当物体M浸没在液体中时,由F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,物体M受到浮力越大,
因为ρ甲<ρ乙,所以M浸在两种液体受到的浮力F甲<F乙,
而浸在液体中的物体受到的浮力F浮=G﹣FM,所以M在液体中受到的拉力FM甲>FM乙,又因为绳自由端的拉力F=(FM+G动),
所以拉力F>F′,则图丙中A曲线表示拉力F随时间t变化的图像;(2)由图丙可知物体M在完全离开水面时绳自由端的拉力F0=180N,此时有:F0=(G+G动)——①
当物体M浸没在水中时绳自由端受到的拉力FA=150N,令此时物体M在水中受到的拉力为F1,
则有:FA=(F1+G动)——②
①﹣②有:G﹣F1=2(F0﹣FA)=2×(180N﹣150N)=60N所以物体M浸没在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F1=60N;
(3)由于绳重和摩擦不计,则η===,
所以,物体离开水面前,滑轮组的机械效率:η1=,
===
物体离开水面后,滑轮组的机械效率:η0=
==,
所以,==,
解得:G=300N,
则动滑轮的重力为:G动=2F0﹣G=2×180N﹣300N=60N,
令物体M在浓盐水中受到的拉力为F2,浮力为F浮',绳自由端受到的拉力为FB,物体
离开浓盐水前,滑轮组的机械效率:η2=
==,
所以,===,
解得:F浮'=72N。答:(1)A;
(2)物体M浸没在水中受到的浮力为60N;(3)物体M浸没在盐水中的浮力72N。
35.【分析】由电路图可知,闭合开关,灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,电压表测灯泡L和定值电阻R0两端的电压之和,电流表测电路中的电流。
(1)小灯泡L正常工作时的两端和额定电压相等,功率和额定功率相等,利用P=UI求出小灯泡L正常工作时的电流,利用W=Pt求出小灯泡正常工作10s消耗的电能;(2)由题意可知,滑片位于a端时,变阻器R接入电路中的电阻为零,此时灯泡正常发光,根据图乙读出此时电压表的示数即为电源的电压,利用串联电路的电压特点求出定值电阻R0两端的电压,利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出R0的电阻;(3)灯泡由较暗到正常发光,电路中的电流变为原来的2倍,据此求出滑片位于b端时电路中的电流,根据图乙读出电压表的示数,利用串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压,再利用P=UI求出此时滑动变阻器的电功率,滑片P移到某一点c时R上消耗的功率Pc与滑片移到b点时R上消耗的功率Pb之比为Pc:Pb=33:35,据此求出滑片P移到某一点c时R上消耗的功率;滑片P移到某一点c时,R上消耗的功率Pc等于灯泡L和R0上消耗的总功率,据此求出电路的总功率,利用P=UI求出此时电路中的电流,利用P=UI=I2R求出此时定值电阻R0消耗的电功率,然后求出此时灯泡L的实际功率。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关,灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,
电压表测灯泡L和定值电阻R0两端的电压之和,电流表测电路中的电流。(1)小灯泡L正常工作时其两端的电压UL=6V,功率PL=6W,
由P=UI可得,小灯泡L正常工作时的电流:IL=
==1A,
由P=可得,小灯泡正常工作10s消耗的电能:WL=PLt=6W×10s=60J;
(2)由题意可知,滑片位于a端时,变阻器R接入电路中的电阻为零,此时灯泡正常发光,
由图乙可知,此时电压表的示数为12V,则电源的电压U=12V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,定值电阻R0两端的电压:U0=U﹣UL=12V﹣6V=6V,因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I=可得,R0的电阻:R0=
===6Ω;
(3)因灯泡由较暗到正常发光,电路中的电流变为原来的2倍,所以,滑片位于b端时,电路中的电流:Ib=Ia=×1A=0.5A,由图乙可知,电压表的示数UV=5V,
此时滑动变阻器两端的电压:Ub=U﹣UV=12V﹣5V=7V,此时滑动变阻器的电功率:Pb=IbUb=0.5A×7V=3.5W,
因滑片P移到某一点c时R上消耗的功率Pc与滑片移到b点时R上消耗的功率Pb之比为Pc:Pb=33:35,
所以,滑片P移到某一点c时R上消耗的功率:Pc=
Pb=
×3.5W=3.3W,
因滑片P移到某一点c时,R上消耗的功率Pc等于灯泡L和R0上消耗的总功率,所以,电路的总功率:P总=2Pc=2×3.3W=6.6W,
此时电路中的电流:Ic=
==0.55A,
此时定值电阻R0消耗的电功率:P0=Ic2R0=(0.55A)2×6Ω=1.815W,
此时灯泡L的实际功率:PL′=P总﹣P0﹣Pc=6.6W﹣1.815W﹣3.3W=1.485W≈1.49W。答:(1)小灯泡L正常工作时的电流为1A,小灯泡正常工作10s消耗的电能为60J;(2)R0的电阻为6Ω;
(3)滑片P滑到c点时灯泡L的实际功率为1.49W。
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