2019-2020中考物理一模试卷(浙江杭州含答案和解释)

第 1 页（共 21 页） 2019-2020 浙江杭州中考物理一模试卷 一、选择题（本大题共 60 分，每小题 3 分，每小题只有一个选项符合题意） 1．（3 分）如图是中国选手武大靖在 2018 平昌冬奥会短道速滑男子 500 米决赛中，以 39.584 秒的成绩，创造中国男子冰上竞速项目在冬奥会金牌零的突破，并成为该项目世界纪录 和奥运会纪录的保持者。下列说法中不正确的是（　　） A．他在转弯时受力是不平衡的 B．他用手扶地是为了转弯时减小自己的惯性而避免跌倒 C．他身穿紧身运动衣可以减少空气的阻力 D．他在比赛中的平均速度约为 12.6m/s 2．（3 分）如图所示，用 24N 的力 F 沿水平方向拉滑轮，可使重 20N 的物体 A 以 0.2m/s 的速度在水平面上匀速运动。物体 B 重 10N，弹簧测力计的示数恒为 5N（不计滑轮、测 力计、绳子的重量，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（　　） A．滑轮移动的速度是 0.4m/s B．物体 A 受到地面的摩擦力水平向左，大小是 7N C．水平拉力 F 的功率是 4.8W D．拉力 F 增大，物体 A 受到物体 B 的摩擦力不变 3．（3 分）关于热量、内能、温度间的关系，下列说法中，正确的是（　　） A．物体吸收了热量，它的温度一定升高，内能一定增加 B．物体温度升高了，它的内能一定增加，一定吸收了热量 C．物体内能增加了，它一定吸收了热量，温度一定升高 D．物体吸收了热量，它的内能一定增加，温度可能升高 4．（3 分）AB、AC、AD 三个光滑斜面，其中 AD 为曲面，小球从 A 点分别沿三个面静止 滑下，撞击放在 B、C、D 位置的相同物块，小球和物块移动相同的距离停下，不计碰撞第 2 页（共 21 页） 时的能量损耗，下列说法错误的是（　　） A．小球对三物块做功一样多 B．小球在 A 点时，具有相同的机械能 C．小球在下滑过程中势能全部转化为动能 D．小球在撞击三个物块前瞬间具有的动能是不同的 5．（3 分）有一种轮子会发光的溜冰鞋，轮子是透明的，磁环固定在轮周上，由金属线圈 和发光二极管 LED 组成的电路固定在轮的轴上。溜冰时，轮子发光，下列分析不正确的 是（　　） A．由金属线圈和发光二极管组成的电路一定是闭合电路 B．利用的原理是磁场对电流的作用 C．发光二极管 LED 是一种半导体材料 D．这个过程中能量的转化：先机械能转化为电能，再把电能转化为光能 6．（3 分）临时停车场内，旅游车和卡车并列同方向停放。小金坐在旅游车内看着旁边的 卡车，突然感觉旅游车在向后运动。下列关于旅游车和卡车的运动情况中，不可能发生 的是（　　） A．旅游车静止，卡车向前运动 B．旅游车和卡车都向前运动，卡车运动更快 C．旅游车和卡车都向后运动，旅游车运动更慢 D．旅游车向后运动，卡车静止 二、填空题（本大题共 26 分） 7．（3 分）中国女子冰壶队征战 2018 平昌冬奥会。 （1）比赛所用冰壶重 19 千克，底面积 0.04 米 2，静止在冰面上对冰面的压强为　 　第 3 页（共 21 页） 帕。 （2）如图为冰壶比赛中，刷冰员会在石球滑行前面不断的刷冰，刷冰过程中会使冰面的 内能不断增加，这种改变内能的方式是　 　，与汽油机　 　（选填字母）冲程的 能量转换原理一致。 8．（6 分）如图甲的风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。 （1）风机叶片形状像飞机的机翼（如图乙所示），当叶片被风吹着时，如果其中一片叶 片的位置按如图乙所示，箭头的方向表示风的吹向，则此时该叶片会向上运动，原理是　 　 。 （2）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确 的有　 　。 A．只要有风，机组就能产生电能 B．风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变 C．风速越大，机组发电的功率一定越大 D．风速过大，机组不会产生电能 （3）如表给出了在不同风速下某风机获得的能量： 平均风速 v（m/s） 5 10 15 20 1s 内获得的能量 E（× 104J） 1 8 27 64 当风速为 5m/s 时，这台风机获得的能量有 21%转化为电能，则 1s 内所产生的电能（全 部转化为内能被水吸收）可使 500 克水温度上升　 　℃．C 水＝4.2×103J/（kg•℃）第 4 页（共 21 页） 三、实验探究题（本大题共 42 分） 9．（6 分）小金自学了电学，刚好有一个标有“2.5V”字样小灯泡。他想用实验来测量“ 这个小灯泡的额定电功率”，于是找了实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关 各一个，2 节干电池和若干导线。请你利用这些器材帮他设计一个实验方案测出小灯泡的 额定功率。 （1）画出实验的电路图； （2）写出实验的步骤以及需要测量的物理量； （3）小金认为：移动滑动变阻器的滑片，多测几次，求出这几次电功率取平均值可以减 小误差，对此，你是如何评价的？ 10．（6 分）小金在实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律。当三个元件移动到图示位置 时，光屏上出现了清晰的像。回答下列问题： （1）光屏上像的性质为　 　。 （2）关于本实验中得到的像在生活中的应用，举一个例子。 （3）从图中推算出焦距为　 　（选填字母）。 A．7.5cm＜f＜15cm B．15cm＜f＜20cm C．f＞30cm （4）如果将蜡烛与光屏的位置互换，是否在光屏上仍然能出现清晰的像，若能则理由是　 　 。 四、解答题（本大题共 32 分） 11．（6 分）小金组装了一台直流电动机模型，他将电动机模型接入如图甲所示的电路中， 已知电源电压 U＝3V，并保持不变，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数 I＝0.8A ，当他抓住中间的线圈使其静止时，电流表的读数为 2A．已知电动机正常工作时的能量 转化关系如图乙所示，摩擦不计，求：第 5 页（共 21 页） （1）线圈电阻 R 的大小是多少？线圈静止时，经过 1min 电动机消耗的电能 W　 　 线圈产生的热量 Q；（选填“大于”、“等于”或“小于”） （2）电动机正常转动 1min 消耗的电能 W 和线圈产生的热量 Q； （3）在图乙中方框 3 内填入能量名称为　 　，并求出电动机能量利用率 η。 12．（6 分）一根长为 L，质量为 m 的均匀木杆平放在地面上，现要使木杆立起来，推力 F 与杆始终垂直。 （1）力 F 至少需要对木杆做多少功？ （2）设木杆立起来的过程中与水平面的夹角为 θ，试推导出某一时刻 F 的表达式，并说 明随 θ 增大，F 大小如何改变。 13．（6 分）建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做 成的空心沉管连接而成，如图所示，建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的 长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内 部灌水使之沉入海底。设某一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是 180m，35m，10m， 总质量为 6×107kg（海水密度取 1.0×103kg/m3，g 取 10N/kg）求：第 6 页（共 21 页） （1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力 F 浮 （2）当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时，注入的海水至少为多少 kg？ （3）当密封沉管灌水下沉到海底后，将其下半部分埋入海底的泥沙中，再将灌入其中的 海水全部抽出，此时空心密封沉管不会再上浮，请用浮力的知识来解释其原因。 14．（10 分）五一小长假，小金和同学约好一起骑着共享单车环游湘湖。请问： （1）他先用 APP 扫描车上对应的唯一解锁码，APP 识别之后就会传输车辆信息到云数 据，接着再返回对应车辆一串解锁指令。如图所示，扫码利用了光的　 　原理。 （2）骑车时会加快呼吸，空气中形成雾霾的细小颗粒物若进入到脑部组织要经过的血液 循环路径为（写出具体经过的路线，相关结构之间用→连接表示方向）。他在翻越“跨 湖桥”时发现，上桥时只要车子的速度越快，冲上桥面斜坡的距离就越长。请你从能量 转化的角度解释：　 　。 （3）共享单车外观漂亮，其车身主要由铝合金材料组成，与传统自行车的钢制车身相比 ，铝合金材料的优点是　 　；共享单车还能改善城市空气质量，与机动车相比，“共 享单车”可以减少　 　（填写两种气体）的排放。第 7 页（共 21 页） 参考答案与试题解析 一、选择题（本大题共 60 分，每小题 3 分，每小题只有一个选项符合题意） 1．（3 分）如图是中国选手武大靖在 2018 平昌冬奥会短道速滑男子 500 米决赛中，以 39.584 秒的成绩，创造中国男子冰上竞速项目在冬奥会金牌零的突破，并成为该项目世界纪录 和奥运会纪录的保持者。下列说法中不正确的是（　　） A．他在转弯时受力是不平衡的 B．他用手扶地是为了转弯时减小自己的惯性而避免跌倒 C．他身穿紧身运动衣可以减少空气的阻力 D．他在比赛中的平均速度约为 12.6m/s 【分析】（1）物体静止或做匀速直线运动时处于平衡状态，否则为非平衡状态、受非平 衡力； （2）惯性是物体保持运动状态不变的性质，其大小只与质量有关； （3）运动员穿紧身运动衣，目的为了减少空气的阻力； （4）知道路程、时间（500m 的成绩），利用速度公式求平均速度。 【解答】解： A．他在转弯时，做曲线运动，运动状态在变化，受力是不平衡的，故 A 正确； B、转弯时，他的质量不变，惯性不变，用手扶地是为了增大稳定性，故 B 错； C、他身穿紧身运动衣，可以减少空气的阻力，故 C 正确； D、他在比赛中的成绩 t＝39.584s≈39.6s，平均速度 v＝ ＝ ≈12.6m/s，故 D 正 确。 故选：B。 【点评】本题考查了平衡状态的判断、对惯性的理解以及速度公式的应用，是一道力学 综合题。 2．（3 分）如图所示，用 24N 的力 F 沿水平方向拉滑轮，可使重 20N 的物体 A 以 0.2m/s 的速度在水平面上匀速运动。物体 B 重 10N，弹簧测力计的示数恒为 5N（不计滑轮、测第 8 页（共 21 页） 力计、绳子的重量，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（　　） A．滑轮移动的速度是 0.4m/s B．物体 A 受到地面的摩擦力水平向左，大小是 7N C．水平拉力 F 的功率是 4.8W D．拉力 F 增大，物体 A 受到物体 B 的摩擦力不变 【分析】（1）根据动滑轮的特点及 A 的移动速度判断滑轮的移动速度； （2）要判断出 A 所受的摩擦力，首先根据拉力 F 和动滑轮的特点，计算出绳子对 A 的 拉力，对 A 进行受力分析，根据平衡力的特点计算出 A 受地面的摩擦力； （3）根据公式 P＝ ＝ ＝Fv 计算出拉力 F 的功率； （4）摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，与运动速度无关。 【解答】解： A、由图知，拉力作用在动滑轮的轴上（特殊情况），此时动滑轮费力但省一半的距离， 所以滑轮移动的速度（拉力端移动的速度）：v 滑轮＝ vA＝ ×0.2m/s＝0.1m/s，故 A 错误； B、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力 平衡，所以 2F 拉＝F，则 A 物体对滑轮的拉力 F 拉＝ F＝ ×24N＝12N；因力的作用 是相互的，所以滑轮对 A 的拉力也为 12N； 弹簧测力计的示数恒为 5N，且物体 B 始终静止，则物体 B 受到的摩擦力 fB＝F 示＝5N， 因力的作用是相互的，所以物体 B 对 A 的摩擦力大小也为 5N，方向向右， 同时地面对物体 A 还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F 拉＝fB 对 A+f 地， 所以地面对 A 的摩擦力为 f 地＝F 拉﹣fB 对 A＝12N﹣5N＝7N，该摩擦力的方向水平向右， 故 B 错误； C、水平拉力 F 的功率：P＝ ＝ ＝Fv 滑轮＝24N×0.1m/s＝2.4W，故 C 错误； D、滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与运动速度和受力情况无 关，所以当拉力 F 增大时，物体 A 受到的摩擦力不变，故 D 正确。 故选：D。第 9 页（共 21 页） 【点评】此题考查了动滑轮的特点、功、功率的计算，解决此题的关键是分别对 A、B 和动滑轮进行分析，得出绳端和 F 端的力及速度的关系。 3．（3 分）关于热量、内能、温度间的关系，下列说法中，正确的是（　　） A．物体吸收了热量，它的温度一定升高，内能一定增加 B．物体温度升高了，它的内能一定增加，一定吸收了热量 C．物体内能增加了，它一定吸收了热量，温度一定升高 D．物体吸收了热量，它的内能一定增加，温度可能升高 【分析】温度表示物体的冷热程度，在微观角度看表示了大量分子无规则运动的剧烈程 度； 热量是指在热传递过程中传递的能量，只有在热传递过程中才能提到热量； 内能是分子动能（大量分子做无规则热运动的剧烈程度）和分子势能（分子间作用力） 的总和。 【解答】解：A、物体吸收热量，可能使分子运动加剧（温度升高），也可能使分子间作 用力变化（物态变化），但内能是二者之和，所以温度不一定升高，物态也不一定变化， 但内能一定增加。故 A 错误； B、物体温度升高，它的内能一定增加，但可能是做功的结果，也可能是热传递的结果。 故 B 错误； C、物体内能增大，可能吸热的结果，也可能外界对它做功的结果，另外物体内能增大， 可能是物态变化了，而温度并不升高。故 C 错误； D、物体吸热可能使分子动能增大（即温度升高），也可能使分子势能增大 （即物态变 化），内能是二者之和，所以内能一定增大，温度升不升高都有可能。故 D 正确。 故选：D。 【点评】区分温度、热量、内能，要从宏观和微观两个角度的表现来认识：宏观的温度 的升高是指微观的分子运动更剧烈；宏观的物态变化是指微观的分子间作用力变化；内 能是指二者之和。 4．（3 分）AB、AC、AD 三个光滑斜面，其中 AD 为曲面，小球从 A 点分别沿三个面静止 滑下，撞击放在 B、C、D 位置的相同物块，小球和物块移动相同的距离停下，不计碰撞 时的能量损耗，下列说法错误的是（　　）第 10 页（共 21 页） A．小球对三物块做功一样多 B．小球在 A 点时，具有相同的机械能 C．小球在下滑过程中势能全部转化为动能 D．小球在撞击三个物块前瞬间具有的动能是不同的 【分析】解答此题需要掌握以下几点： （1）影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体 的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据 各自的影响因素进行分析。 （2）摩擦力的大小与接触面的粗糙程度与压力的大小有关，接触面越粗糙、压力越大， 滑动摩擦力就越大； （3）功等于作用在物体上的力与物体在力的作用下通过的距离的乘积。 【解答】解：小球在 A 点时处于静止状态，动能为零，所处高度相同，重力势能相等， 机械能为动能和重力势能之和，所以，小球在 A 点时具有相同的机械能，AB、AC、AD 是三个光滑斜面，小球在下滑过程中不受摩擦力的作用，所以，势能全部转化为动能， 不计碰撞时的能量损耗，小球在撞击三个物块前瞬间具有的动能相等，又因为在 B、C、 D 三点上的物体相同，对水平面的压力相等，接触面的粗糙程度相同，所以三个物块所 受摩擦力的大小相等，故物块移动了相同的距离，根据 W＝Fs 可知，小球对三物块做功 一样多。 故 ABC 正确，D 错误。 故选：D。 【点评】此题考查功的大小比较、动能和势能的转化、机械能守恒、滑动摩擦力的大小 的影响因素，是一道综合性较强的题目，对学生来说有一定的拔高难度。 5．（3 分）有一种轮子会发光的溜冰鞋，轮子是透明的，磁环固定在轮周上，由金属线圈 和发光二极管 LED 组成的电路固定在轮的轴上。溜冰时，轮子发光，下列分析不正确的 是（　　）第 11 页（共 21 页） A．由金属线圈和发光二极管组成的电路一定是闭合电路 B．利用的原理是磁场对电流的作用 C．发光二极管 LED 是一种半导体材料 D．这个过程中能量的转化：先机械能转化为电能，再把电能转化为光能 【分析】要解答本题需掌握：电磁感应现象的条件，以及电磁感应现象中是消耗了机械 能，得到了电能。 【解答】解：ABD、产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感 线运动，就会产生感应电流；产生感应电流的导体相当于电源；溜冰时磁环随轮周转动， 相当于金属线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流；在此过程中能量的转化情况 是：机械能转化为电能，电能再转化为光能，故 B 错误，AD 正确； C、发光二极管 LED 是由半导体做成的器件，它具有单向导电性，故 C 正确。 本题选错误的，故选：B。 【点评】本题主要考查学生对：电磁感应的条件，以及此过程中能量的转化情况的了解 和掌握。闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动，就会产生感应电流。 6．（3 分）临时停车场内，旅游车和卡车并列同方向停放。小金坐在旅游车内看着旁边的 卡车，突然感觉旅游车在向后运动。下列关于旅游车和卡车的运动情况中，不可能发生 的是（　　） A．旅游车静止，卡车向前运动 B．旅游车和卡车都向前运动，卡车运动更快 C．旅游车和卡车都向后运动，旅游车运动更慢 D．旅游车向后运动，卡车静止 【分析】判断物体的运动和静止，首先选择一个参照物，被研究的物体和参照物之间如 果发生位置的变化，被研究的物体是运动的，否则是静止的。 【解答】解： 旅游车和卡车并列同方向停放，相对于地面是静止的； A、旅游车静止，卡车向前运动，以卡车为参照物，旅游车向后运动，故 A 可能； B、旅游车和卡车都向前运动，卡车运动更快，以卡车为参照物，旅游车向后运动，故 B第 12 页（共 21 页） 可能； C、旅游车和卡车都向后运动，旅游车运动更慢，以卡车为参照物，旅游车在向前运动， 故 C 不可能； D、卡车静止，旅游车向后运动，以卡车为参照物，旅游车在向后运动，故 D 可能。 故选：C。 【点评】此题主要考查学生对运动和静止的相对性的理解和掌握，研究同一物体的运动 状态，如果选择不同的参照物，得出的结论是可以不同的。 二、填空题（本大题共 26 分） 7．（3 分）中国女子冰壶队征战 2018 平昌冬奥会。 （1）比赛所用冰壶重 19 千克，底面积 0.04 米 2，静止在冰面上对冰面的压强为　4750　 帕。 （2）如图为冰壶比赛中，刷冰员会在石球滑行前面不断的刷冰，刷冰过程中会使冰面的 内能不断增加，这种改变内能的方式是　做功　，与汽油机　A　（选填字母）冲程的能 量转换原理一致。 【分析】（1）知道冰壶的质量，根据 G＝mg 求出受到的重力； 冰壶静止在冰面上时对冰面的压力和自身的重力相等，又知道底面积，根据 p＝ 求出对 冰面的压强； （2）改变物体内能的两种方法：对物体做功、热传递，对物体做功物体的内能增加，物 体对外做功，物体的内能减少；物体吸收热量内能增加，物体放出热量内能减少； 根据曲轴的转动方向判断活塞的运行方向，再根据气门的关闭情况就可以确定是哪一个 冲程。 【解答】解：（1）冰壶受到的重力：G＝mg＝19kg×10N/kg＝190N； 冰壶静止在冰面上时，对冰面的压力： F＝G＝190N， 对冰面的压强：第 13 页（共 21 页） p＝ ＝ ＝4750Pa； （2）队员在冰壶前方的冰道上用冰刷“扫刷”，这是克服摩擦做功，将机械能转化为内 能，冰的内能增加，温度升高达到冰的熔点，使冰熔化； A 图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，将机械能转化为内能，符 合题意； B 图进气门关闭、排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，温度较高的气缸和废气放 出热量，没有能量的转化，不符合题意； C 图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，将内能转化为机械能，不 符合题意； D 图进气门开启、排气门关闭，空气流入汽缸，是吸气冲程，没有能量的转化，不符合 题意； 故选 A。 故答案为：（1）4750；（2）做功；A。 【点评】本题考查了重力公式、压强公式、改变内能的方法以及热机的工作过程等知识， 关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。 8．（6 分）如图甲的风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。 （1）风机叶片形状像飞机的机翼（如图乙所示），当叶片被风吹着时，如果其中一片叶 片的位置按如图乙所示，箭头的方向表示风的吹向，则此时该叶片会向上运动，原理是　 风机叶片上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，产生一个向上的升力　。 （2）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确 的有　BD　。 A．只要有风，机组就能产生电能 B．风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变 C．风速越大，机组发电的功率一定越大 D．风速过大，机组不会产生电能第 14 页（共 21 页） （3）如表给出了在不同风速下某风机获得的能量： 平均风速 v（m/s） 5 10 15 20 1s 内获得的能量 E（× 104J） 1 8 27 64 当风速为 5m/s 时，这台风机获得的能量有 21%转化为电能，则 1s 内所产生的电能（全 部转化为内能被水吸收）可使 500 克水温度上升　1　℃．C 水＝4.2×103J/（kg•℃） 【分析】（1）叶片上面弧形，下面平面，风经过叶片时，分析叶片上下空气流速，根据 流速越大压强越小，分析压强大小，分析受力情况。 （2）由图象丙进行分析，风速比较小时和风速比较大时，不会产生风能，在一定范围内 电功率随风速增大而增大，在一定范围内，风速增大，电功率不变。 （3）由表格数据分析，当风速为 5m/s 时，这台风机获得的能量； 这台风机获得的能量有 21%转化为电能，根据机械效率公式求出 1s 内所产生的电能，然 后可求上升温度。 【解答】解：（1）由乙图知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，风 机叶片上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，产生一个向上的升力。 （2）由丙图知， A．在风很小和很大时，即风速小于 V1，大于 V3 时，不能产生电能。选项错误。 B．风速在一定范围内，即 V2 和 V3 之间时，机组产生的电功率可能不变。选项正确。 C．在一定范围内，即在 V1 和 V2 之间时，风速越大，机组产生的电功率越大；在一定 范围内，V2 和 V3 之间时，机组产生的电功率不变；选项错误。 D．风速过大，大于 V3 时，机组不会产生电能。选项正确。 （3）根据题意得，当风速为 5m/s 时，这台风机获得的能量 W 总＝10000J， W 电＝21%W 总＝21%×10000J＝2100J， 1s 内所产生的电能（全部转化为内能被水吸收），则 Q 吸＝W 电＝2100J， 由 Q 吸＝cm△t 可得： △t＝ ＝ ＝1℃。 故答案为：（1）风机叶片上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，产生一 个向上的升力；第 15 页（共 21 页） （2）BD； （3）1 【点评】本题考查了流体压强和流速关系，考查学生对新事物的分析、判断能力，最近 几年中考中出现的频率较高，并且有一定的难度。 三、实验探究题（本大题共 42 分） 9．（6 分）小金自学了电学，刚好有一个标有“2.5V”字样小灯泡。他想用实验来测量“ 这个小灯泡的额定电功率”，于是找了实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关 各一个，2 节干电池和若干导线。请你利用这些器材帮他设计一个实验方案测出小灯泡的 额定功率。 （1）画出实验的电路图； （2）写出实验的步骤以及需要测量的物理量； （3）小金认为：移动滑动变阻器的滑片，多测几次，求出这几次电功率取平均值可以减 小误差，对此，你是如何评价的？ 【分析】（1）灯在额定电压下正常发光，故滑动变阻器串联在电路中，根据 P＝UI，要 测量出灯的电压为额定电压时电流的大小，故电压表与灯并联，电流表与灯串联； （2）灯在额定电压下的功率为额定功率，根据 P＝UI 可求出灯的额定功率，据此确定实 验步骤； （3）灯在不同电压下的功率不同，将不同电压下灯的功率取平均值没有意义。 【解答】解：（1）灯在额定电压下正常发光，故滑动变阻器串联在电路中； 根据 P＝UI，要测量出灯的电压为额定电压时电流的大小，故电压表与灯并联，电流表 与灯串联，如下所示： （2）实验的步骤以及需要测量的物理量： ①如上连接实物图，断开开关，将变阻器滑片移动到最左端，再闭合开关； ②移动变阻器的滑片，使电压表示数为 2.5V，记下电流表的示数 I； ③根据 P＝UI 求出灯的额定电功率； （3）灯在不同电压下的功率不同，将不同电压下的功率取平均值没有意义，也是错误的第 16 页（共 21 页） 。 故答案为：（1）如上所示；（2）见上；（3）灯在不同电压下的功率不同，将不同电压 下的功率取平均值没有意义，也是错误的。 【点评】本题测量小灯泡的额定电功率，考查电路画的设计、实验步骤和数据处理。 10．（6 分）小金在实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律。当三个元件移动到图示位置 时，光屏上出现了清晰的像。回答下列问题： （1）光屏上像的性质为　倒立放大的实像　。 （2）关于本实验中得到的像在生活中的应用，举一个例子。 （3）从图中推算出焦距为　A　（选填字母）。 A．7.5cm＜f＜15cm B．15cm＜f＜20cm C．f＞30cm （4）如果将蜡烛与光屏的位置互换，是否在光屏上仍然能出现清晰的像，若能则理由是　 能，因为光路是可逆的　。 【分析】（1）（2）凸透镜成像规律及其应用之一：物距大于一倍焦距小于 2 倍焦距成 倒立放大实像，像距大于二倍焦距，应用于投影仪。 （3）物距是指蜡烛到凸透镜的距离，像距是像到凸透镜的距离，解不等式即可； （4）光路是可逆的，仍然成像。 【解答】解：（1）根据能在光屏上成像，得出一定是实像，再根据物距大于像距，可知 ，光屏上的像为倒立缩小的实像； （2）倒立放大实像的应用主要是投影仪； （3）由图可知，物距 u＝30.0cm﹣15.0cm＝15.0cm，因为所成的像是倒立放大的实像， 则 v＝30cm＞2f，物距范围 2f＞u＞f， ， 解得 15cm＞f＞7.5cm。 故选 A。 （4）将蜡烛与光屏的位置互换，光路是可逆的，仍然成像。第 17 页（共 21 页） 故答案为：（1）倒立放大的实像；（2）投影仪；（3）A；（4）能，因为光路是可逆的 。 【点评】此题主要考查了凸透镜成像的规律。关键要熟练掌握凸透镜成像特点与物距之 间的关系以及像距与物距之间的关系、在平时的学习中要善于总结，寻找规律。 四、解答题（本大题共 32 分） 11．（6 分）小金组装了一台直流电动机模型，他将电动机模型接入如图甲所示的电路中， 已知电源电压 U＝3V，并保持不变，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数 I＝0.8A ，当他抓住中间的线圈使其静止时，电流表的读数为 2A．已知电动机正常工作时的能量 转化关系如图乙所示，摩擦不计，求： （1）线圈电阻 R 的大小是多少？线圈静止时，经过 1min 电动机消耗的电能 W　等于　 线圈产生的热量 Q；（选填“大于”、“等于”或“小于”） （2）电动机正常转动 1min 消耗的电能 W 和线圈产生的热量 Q； （3）在图乙中方框 3 内填入能量名称为　内能　，并求出电动机能量利用率 η。 【分析】（1）当抓住中间的线圈使其静止时，电动机是纯电阻用电器，根据欧姆定律求 出线圈电阻，纯电阻消耗的电能和产生的热量相等； （2）根据 W＝UIt 求出电动机正常转动 1min 消耗的电能，利用焦耳定律 Q＝I2Rt 求出线 圈产生的热量； （3）电动机正常发光时是非纯电阻用电器，消耗的电能大部分转化为机械能输出，少部 分转化为内能，电动机输出的机械能等于其消耗的电能减去线圈产生的内能，电动机输 出的机械能和其消耗的电能之比即为能量的利用率。 【解答】解：（1）当抓住中间的线圈使其静止时，电动机是纯电阻用电器， 由 I＝ 可得，线圈电阻： R＝ ＝ ＝1.5Ω， 经过 1min 电动机消耗的电能 W 等于线圈产生的热量 Q；第 18 页（共 21 页） （2）电动机正常转动 1min 消耗的电能： W＝UIt＝3V×0.8A×60s＝144J， 线圈产生的热量： Q＝I2Rt＝（0.8A）2×1.5Ω×60s＝57.6J； （3）由能量转化与守恒知，电能转化为机械能与内能，故上表中填内能， 能量的利用率： η＝ ×100%＝ ×100%＝60%。 答：（1）线圈电阻 R 的大小是 1.5Ω，等于； （2）电动机正常转动 1min 消耗的电能为 144J，线圈产生的热量为 57.6J； （3）内能；电动机能量利用率为 60%。 【点评】本题考查了欧姆定律和电功公式、焦耳定律、效率公式的应用以及能量的转化， 要注意电动机不转时是纯电阻用电器、电动机转动时是非纯电阻用电器。 12．（6 分）一根长为 L，质量为 m 的均匀木杆平放在地面上，现要使木杆立起来，推力 F 与杆始终垂直。 （1）力 F 至少需要对木杆做多少功？ （2）设木杆立起来的过程中与水平面的夹角为 θ，试推导出某一时刻 F 的表达式，并说 明随 θ 增大，F 大小如何改变。 【分析】（1）根据图示杠杆重心位置的改变确定杆移动的距离，然后根据 W＝Gh 求出 力 F 至少对杆做的功； （2）根据杠杆平衡的条件，结合直角三角函数可知拉力与 θ 的关系。 【解答】解：（1）根据图示可知，杠杆从水平位置到竖直位置移动的距离 h＝ L； 力 F 做的功至少等于木杆克服重力做的功，即 W＝Gh＝mg× L＝ mgL。 （2）根据杠杆平衡条件和直角三角形知识可得：FL＝G× Lcosθ F＝G× cosθ＝ mgL，当 θ 增大到 90°时，F 一直减小。第 19 页（共 21 页） 答：（1）力 F 至少需要对木杆做的功为 mgL； （2）F＝G× cosθ＝ mgL，当 θ 增大到 90°时，F 一直减小。 【点评】本题考查功的计算和杠杆平衡条件的应用，本题的关键是根据三角形知识得出 杠杆上升的高度和重力对应的力臂。 13．（6 分）建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做 成的空心沉管连接而成，如图所示，建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的 长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内 部灌水使之沉入海底。设某一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是 180m，35m，10m， 总质量为 6×107kg（海水密度取 1.0×103kg/m3，g 取 10N/kg）求： （1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力 F 浮 （2）当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时，注入的海水至少为多少 kg？ （3）当密封沉管灌水下沉到海底后，将其下半部分埋入海底的泥沙中，再将灌入其中的 海水全部抽出，此时空心密封沉管不会再上浮，请用浮力的知识来解释其原因。 【分析】（1）漂浮在海面上的密封沉管受到的浮力和自身的重力相等，根据 F 浮＝G＝ mg 求出其大小； （2）沉管刚好浸没海水中时，排开海水的体积和自身的体积相等，根据阿基米德原理求 出受到的浮力，沉管恰好悬浮时，沉管内注入海水的质量最小，根据 F 浮＝G 总＝G 管+G 水求出注入海水的重力，根据 G＝mg 求出注入海水的质量。 （3）根据浮力的产生原因解答。 【解答】解：（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力： F 浮＝G＝mg＝6×107kg×10N/kg＝6×108N； （2）沉管刚好浸没海水中时，排开海水的体积：第 20 页（共 21 页） V 排＝V＝180m×35m×10m＝63000m3， 受到的浮力： F 浮＝ρgV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×63000m3＝6.3×108N， 沉管恰好悬浮时，沉管内注入海水的质量最小， 由 F 浮＝G 总＝G 管+G 水可得，注入海水的重力： G 水＝F 浮﹣G 管＝6.3×108N﹣6×108N＝3×107N， 注入海水的质量： m 水＝ ＝ ＝3×106kg。 （3）沉管下半部分埋入海底的泥沙中，下表面不受海水的压力，根据浮力的产生原因， 沉管不再受海水的浮力，此时空心密封沉管不会再上浮。 答：（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力是 6×108N； （2）要使沉管沉入海底至少需要向沉管内注入 3×106kg 的海水。 （3）下表面不受海水的压力，根据浮力的产生原因，沉管不再受海水的浮力。 【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理、重力公式的应用，是一道较为简单 的应用题。 14．（10 分）五一小长假，小金和同学约好一起骑着共享单车环游湘湖。请问： （1）他先用 APP 扫描车上对应的唯一解锁码，APP 识别之后就会传输车辆信息到云数 据，接着再返回对应车辆一串解锁指令。如图所示，扫码利用了光的　反射　原理。 （2）骑车时会加快呼吸，空气中形成雾霾的细小颗粒物若进入到脑部组织要经过的血液 循环路径为（写出具体经过的路线，相关结构之间用→连接表示方向）。他在翻越“跨 湖桥”时发现，上桥时只要车子的速度越快，冲上桥面斜坡的距离就越长。请你从能量 转化的角度解释：　上桥时，动能转化为重力势能，上桥时车的速度越大，动能越大， 所以转化的重力势能越大，高度越高，故冲上桥的长度越长　。 （3）共享单车外观漂亮，其车身主要由铝合金材料组成，与传统自行车的钢制车身相比第 21 页（共 21 页） ，铝合金材料的优点是　轻便、坚固、不易生锈　；共享单车还能改善城市空气质量， 与机动车相比，“共享单车”可以减少　一氧化碳、二氧化碳　（填写两种气体）的排 放。 【分析】（1）数字型条码是黑白相间的图，黑色能够吸收任何颜色的色光，而白色则能 够反射任何颜色的色光； （2）根据生理知识回答； 车子上坡的过程是一个将动能转化为重力势能的过程，转化出的重力势能的多少决定于 物体具有动能的多少； （3）根据合金的性质来分析； 根据普通燃油汽车行驶时的能量转化和燃油汽车的尾气排放成分进行分析。 【解答】解： （1）当光照射到二维码的白色部分时，白色部分能够反射所有色光，扫码利用了光的反 射原理； （2）由生理知识，这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金 属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。这些有害物质进入到脑部组织要经过的血 液循环过程为肺循环和体循环； 车子上升时将动能转化为重力势能，车子的速度越大，动能就越大，从而有更多的动能 转化为重力势能，所以冲上桥面斜坡的距离就越长； （3）共享自行车有些零件选用了铝合金材料，其优点是质量轻、硬度大和耐腐蚀； 普通燃油汽车行驶时的能量转化为：化学能→内能→机械能，和燃油汽车的尾气排放相 比，骑乘共享单车，可以有效减少空气中一氧化碳、氮的氧化物、未燃烧的碳氢化合物、 含铅化合物和烟尘中的两种的含量，从而真正改善我们的生活环境。 故答案为：（1）反射； （2）肺部毛细血管→肺静脉→左心房→左心室→主动脉→脑部毛细血管； 上桥时，动能转化为重力势能，上桥时车的速度越大，动能越大，所以转化的重力势能 越 大，高度越高，故冲上桥的长度越长； （3）轻便、坚固、不易生锈； 一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化硫等（选填两种即可）。 【点评】本题结合当前热点问题，考查了光的反射、有关生理的知识、能量的转化等，综合 性强。