初中物理试题

汽车已进入千家万户。在综合实践活动中，合作小组的同学们对小亮家的汽车中有关物理学的知识进行了专项研究，请你帮助他们完成以下两方面的实践活动。

实践活动一：设计制作汽车加热坐垫

同学们想利用车上提供的电压为 $12V$的电源，设计具有加热和保温两挡功能的汽车座椅加热坐垫。他们在网上购买了两个阻值为 $6\Omega$的加热电阻片，若干导线和开关。

（1）请你帮助他们设计电路；

（2）求自制加热坐垫的加热和保温功率。

实践活动二：研究汽车中的动力学

（1）如图甲所示，是小亮家汽车的动力系统。该汽车发动机实质是汽油机，它把燃料燃烧产生的内能转化为＿＿＿＿＿能，再通过传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶。

（2）请在图乙中画出汽车在水平地面上静止时受力的示意图。

（3）汽车整车质量约为 $1.6t$，静止时车轮与地面的总接触面积约为 $0.16m^2$，求汽车静止时对水平地面的压强。（ $g$取 $10N/kg$）

（4）如图丙所示，是合作小组的同学们利用频闪摄影技术研究汽车的运动状态时，相机每隔 $0.5s$曝光一次，拍摄到的汽车在平直公路上行驶的频闪照片。若车身长 $3m$，求拍摄过程中汽车的行驶速度。

（5）查阅资料可知，汽车行驶时所受阻力约为车重的 $0.3$倍，求拍摄过程中汽车发动机的输出功率。

如图甲所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“5V 2.5W”字样，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由b端滑到中点的过程中，灯泡L的电功率与电流的 $P﹣I$关系图像如图乙所示，忽略温度对灯丝电阻的影响。求：

（1）灯泡L正常发光时的电阻；

（2）滑片P在b端时，1min内灯泡L消耗的电能；

（3）电源电压；

（4）在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值。

如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：

（1）拉力F；

（2）拉力的功率；

（3）滑轮组的机械效率。（计算结果保留一位小数）

如图所示是百色起义纪念公园内的一块景观石，其质量为 $5200\mathit{kg}$，体积为 $2m^3$，景观石与底座的接触面积为 $1.3m^2$。求：

（1）景观石的密度；

（2）景观石的重力；

（3）景观石对底座的压强。

图甲是一种太阳能“摆叶花”，其摆动原理如图乙所示。塑料摆叶 $AOB$是硬质整体，由摆杆 $OB$和叶瓣 $OA$组成，可视为绕固定点 $O$自由转动的杠杆。

（1）图乙为断电静止时的状态，叶瓣 $OA$重 $0.04$牛， $C$是其重力作用点。摆杆 $OB$质量不计， $B$端固定着一块小磁铁， $C、O、D$在同一水平线上。求磁铁受到的重力是多少牛？

（2）线圈E有电流时，推动磁铁向左上方运动，则线圈E上端的磁极是＿＿＿＿＿极。

（3）线圈E推动磁铁向左上方运动，使摆叶 $AOB$顺时针小幅摆动后，立即断电，摆叶 $AOB$会自动逆时针摆回来。请利用杠杆知识对上述现象作出分析。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

小明设计了如图甲所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。

【电路简介】

工作电路： $S_1$为电源开关； $S_2$为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合； $R_1$为可调电阻； $R_2$为电饭煲内的电热丝。

控制电路：电磁继电器 $A$和 $B$完全相同， $R_a$和 $R_b$是分别安装在电饭煲内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到 $120℃$时， $L_a$吸引弹性衔铁使 $S_a$断开，当温度降到 $110℃$时， $L_a$释放弹性衔铁使 $S_a$闭合。

【快煮模式】闭合开关 $S、S_1、S_2$，电饭煲进入快煮模式直至定时开关 $S_2$自动断开。在快煮过程中温度将维持在 $110℃～120℃$，工作电路的电热丝在高功率和低功率之间切换，其功率随时间变化如图丙所示。

【保温模式】开关 $S_2$断开后，电饭煲进入保温模式，最后温度维持在 $60℃～80℃$。

（1）由图丙可知，电饭煲在 $24$分钟快煮过程中，电热丝高功率加热的时间为＿＿＿＿＿分钟。

（2）若 $R_1$接入电路的阻值为 $840$欧， $R_2$阻值为 $40$欧，工作电路电源电压为 $220$伏，则电饭煲完成一次快煮，电热丝 $R_2$消耗的电能为多少焦？

（3）请结合图甲、乙说明开关 $S_2$断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。

为加快构建清洁低碳安全高效新能源体系，国务院办公厅于2022年5月30日转发了国家发改委能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，将大力推动开发新能源，引导全社会消费绿色电力。下表是我国自主研发的某新能源电动车的部分参数：

充电电压U	380V
充电电流I	100A
支付方式	刷卡支付、APP扫二维码（小程序）
安装方式	壁挂式、立柱式
电车将电能转换为机械能的效率η	60%～75%

在该新能源电动车正常充电 $10min$后，求：

（1）电动车获得的电能；

（2）若获得的电能由完全燃烧热值为 $q＝4.0\times {10}^{7}J/kg$的燃油来提供，需要该燃油的质量；

（3）若该电动车在水平公路上匀速行驶受到的阻力为 $500N$，电动车将电能转换为机械能的效率为 $60\%$，该车能行驶的路程。

“测量小灯泡的电功率”实验，小丹同学设计了如图甲所示的电路图。所用电学器材如下：电源（ $6V$）、额定电压为 $2.5V$的小灯泡（正常发光时电阻约为 $11\Omega$）、电流表（ $0～0.6A，0～3A$）、电压表（ $0～3V，0～15V$）、滑动变阻器 $R_1$标有“ $10\Omega 1A$”、滑动变阻器 $R_2$标有“ $20\Omega 1.5A$”、开关、导线若干。

（1）进行实验

①连接电路时，应选用滑动变阻器＿＿＿＿＿（选填“ $R_1$”或“ $R_2$”）进行实验，电流表量程应选＿＿＿＿＿（选填“ $0～0.6A$”或“ $0～3A$”）更合理。

②闭合开关，调节滑动变阻器滑片 $P$，使小灯泡两端的电压分别低于、等于、高于额定电压，记下电压值和电流值，并观察小灯泡的亮度，把实验数据和观察到的现象记录在表格里。

次数	电压U/V	电流I/A	电功率P/W	小灯泡亮暗情况
1	2	0.2		较暗
2	2.5	0.22		正常
3	3	0.24		较亮

（2）分析与归纳

由表格中数据可得：

①小灯泡额定功率为＿＿＿＿＿ $W$。

②小灯泡亮度由＿＿＿＿＿功率决定。

（3）完成上述实验后，小丹同学在缺少电压表的情况下，为了测量另一个额定电流为 $0.25A$的小灯泡的额定功率，设计了如图乙所示的电路。电源电压（未知）保持不变。请完成实验步骤：

①闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为 $0.25A$。

②断开开关，用 $5\Omega$的定值电阻替换灯泡，滑动变阻器滑片 $P$ ＿＿＿＿＿（选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”）。闭合开关，电流表的示数为 $0.3A$。

③将滑动变阻器滑片 $P$移到最左端，电流表示数为 $0.9A$，可得电源电压为＿＿＿＿＿ $V$。

④小灯泡的额定功率为＿＿＿＿＿ $W$。

如图所示，电路中使用的是可调电压电源，电阻 $R_1＝3\Omega ，R_2＝6\Omega$，小灯泡 $L_1$标有“ $12V18W$”的字样（不考虑温度对小灯泡电阻的影响）。

（1）开关 $S_1、S_2、S_3$闭合，调节电源电压为 $6V$时，求电流表 $A$的示数；

（2）开关 $S_1、S_2$闭合， $S_3$断开，调节电源电压为 $10V$时，求小灯泡 $L$的实际发光功率；

（3）开关 $S_1$闭合， $S_2、S_3$断开，调节电源电压使小灯泡 $L$正常发光时，求电路消耗的总功率。

甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体，静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体 $A、B$分别放入两容器中，静止时液面等高，如图所示，则（　　）

A．	$A$的重力小于 $B$的重力
B．	$A$受的浮力大于 $B$受到的浮力
C．	甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
D．	甲杯和乙杯的底部受到的压强相等

如图甲所示，是某种具有高、低温两挡的电烘箱内部的简化电路图，它的加热电阻是 $R_1$和 $R_2$，额定电压是 $220V$， $R_2$的电阻为 $180\Omega$，当闭合 $S_1$、断开 $S_2$时为低温挡，电烘箱低温挡的额定功率为 $220W$。求：

（1）低温挡正常工作时，电路中的电流；

（2）加热电阻 $R_1$的阻值；

（3）有一次，晶晶同学发现，电烘箱内温度比正常工作时低，她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致。于是，她关闭家里所有用电器，只让电烘箱以高温挡工作、发现在 $1$分钟内电能表的转盘转了 $10$转。电能表的铭牌如图乙所示，通过计算判断，晶晶同学的猜想是否正确。（不考虑电阻值随温度的变化）

小明为了控制灯泡的亮度，设计了如图甲所示的电路，已知电源电压恒定不变，灯泡 $L$标有“ $6V6W$”字样（灯泡电阻不随温度变化），滑动变阻器 $R$最大阻值为 $20\Omega$。将滑片 $P$置于 $a$端，闭合开关 $S$，缓慢移动滑片 $P$，当滑片 $P$位于 $b$端时，灯泡恰好正常发光。

（1）求电源电压 $U$；

（2）求灯泡 $L$的电阻；

（3）当电流表的示数为 $0.3A$时，求此时滑动变阻器接入电路的电阻；

（4）将滑动变阻器 $R$连接成如图乙所示电路，电源电压 $U`＝3V$，当滑片 $P$位于 $a、b$之间某一位置时（不包括 $a、b$两点），电路消耗的电功率最小，求此最小电功率。

如图所示，电源电压为 $18V$， $R_0$为定值电阻， $R$为滑动变阻器，电流表量程为“ $0～0.6A$”，电压表量程为“ $0～15V$”。闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器中点时，电流表的示数为 $0.36A$，电压表的示数为 $3.6V$。

（1）求 $R_0$的阻值；

（2）求滑动变阻器的最大阻值；

（3）在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为 $P_1$；将电压表改接在 $R$两端，电路消耗的最小功率为 $P_2$。求 $P_1：P_2$。

阅读下列短文，回答问题。

直流充电桩

直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置，如图甲所示。它能够将电网中的交流电转化为直流电，再将电能充入汽车动力电池（以下简称电池）。通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，因而可实现快速充电。

设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时，充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化，同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。

现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前，D为30%，充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后，P与D的关系如图乙所示（为方便计算，图像已作近似处理）。充满后，立即停止充电。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表。

充电电压（ $V$）	充电电流（ $A$）	充电时长（ $min$）	充电度数（ $kW•h$）	充电费用（元）
$400$		$45$	$24.0$	$28.80$

（1）通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，故充电功率更＿＿＿＿＿。

（2）在D从 $30\%$增至 $70\%$的过程中，充电功率大致的变化规律是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。当D为 $70\%$时，充电电流为＿＿＿＿＿ $A$。

（3）若充电过程中充电电费单价不变，则测试全过程的充电费用为＿＿＿＿＿元。

（4）设D从 $70\%$增至 $80\%$所需时间为 $t_1$，从 $80\%$增至 $90\%$所需时间为 $t_2$，且 $t_1：t_2＝2：3$，则测试全过程的充电总时长为＿＿＿＿＿ $min$。

我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破 $10000m$，在载人深潜领域达到世界领先水平。（取 ${\rho }_{\mathrm{海水}}＝1.03\times {10}^{3}kg/m^3，{\rho }_{水}＝1.0\times {10}^{3}kg/m^3，g＝10N/kg$）

（1）潜水艇活动的海水深度一般为 $300m$至 $600m$。它可以通过水舱排水或充水来改变 　＿＿＿＿＿，从而实现浮沉。

（2）深潜器可进入更深的水域，在 $10000m$的深处，海水产生的压强为＿＿＿＿＿ $Pa$。由于深海海水压强太大，深潜器实现浮沉的方法与潜水艇有所不同。

（3）小明阅读资料后，利用如图的装置模拟深潜器在水中的运动过程。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态，已知乙的质量为 $0.2kg$，体积为 $25c{m}^3$，则乙所受浮力的大小为＿＿＿＿＿ $N$，乙受到细线的拉力为＿＿＿＿＿ $N$。若剪断细线，甲将＿＿＿＿＿（选填“上浮”“悬浮”或“下沉”），此时甲所受浮力＿＿＿＿＿（填字母）。

A．	增大，且大于重力
B．	不变，且等于重力
C．	不变，且大于重力
D．	减小，且小于重力