初中物理解答题

如图所示，折射光线与主光轴平行，请画出相应的入射光线；

如图1所示，电源电压保持不变，定值电阻 $R_1=10\Omega$， $R_2=5\Omega$．滑动变阻器 $R$的规格为“ $30\Omega 2.5A$”。电流表 $A_2$选用 $0~3A$的量程，电压表选用 $0~15V$的量程。闭合全部开关，电流表 $A_1$的示数为 $1A$．求：

（1）电源电压。

（2）若将表盘如图2所示的电流表 $A_3$接入电路，闭合全部开关，改变滑片位置， $A_3$的指针恰好指在满偏的三分之二处，变阻器接入电路的可能值。

（3）用一个新的电源替代原来的电源，只闭合 $S$．在保证电路安全的情况下，电源电压的最大值。

小明利用如图1所示的电路测定小灯泡的额定功率。所用器材：额定电压为 $2.5v$的小灯泡、电池组（二节干电池串联，电压为 $3V)$，电压表一块，滑动变阻器 $(10\Omega ,2A)$定值电阻 $(R_0=5\Omega )$、开关三个和导线若干。

（1）用笔画线代替导线，将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整。

（2）闭合开关前，应将变阻器滑片滑到　 　（选填“左”或“右” $)$端。

（3）连接完电路后，小明只闭合 $S$、 $S_1$时，移动滑片 $P$，电压表示数发生改变；只闭合 $S$、 $S_2$时，移动滑片 $P$，小灯泡不发光。于是小明用电压表进行电路故障检测，把电压表并联在某电路元件两端，测试结果如表所示。则电路中一定存在的故障是　　（填写序号）

①灯泡 $L$处断路

②灯泡处短路

③开关 $S_2$处断路

测试元件	灯泡 $L$	开关 $S_2$
电压表	无示数	有示数

（4）排除故障后，小明继续实验。

①只闭合 $S$、 $S_2$，移动滑片 $P$，使电压表的示数为　　 $V$

②只闭合 $S$、 $S_1$，保持滑片 $P$不动，读出电压表的示数为 $2.25V$

③小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时，灯泡的实际功率 $P_{实}$　　（选填“ $>$”“ $<$”或“ $=$” $)\frac{1}{4}{P}_{额}$

【拓展】小红通过课外学习知道，干电池有一定的电阻，我们需要用它的“电压 $U$”和“电阻 $r$”两个物理量来描述它（如图3所示）。于是小红在小明完成步骤①后，将电压表并联在电池组两端，保持滑片 $P$的位置不变，只闭合 $S$、 $S_2$时，读出电压表示数为 $2.55V$，则小明实验中所用电池组的电阻 $r$是　　 $\Omega$。

小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”，（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，取 $g=10N/\mathit{kg})$

（1）小明利用图1甲所示的实验装置，将圆柱体合金块慢慢浸入水中时，根据测得的实验数据，作出了弹簧测力计示数 $F_{示}$与合金块下表面所处深度 $h$的关系图象（如图2中①所示）。实验过程中合金块所受浮力的变化情况是　      。请在图2中画出 $F_{浮}$随 $h$变化的关系图象，分析图象可知，浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成　　。

（2）将合金块分别浸没在水和某液体中（如图1乙、丙所示），比较图1甲、乙、丙可知：　　。

（3）合金块的密度为 ${\rho }_{\mathit{合金}}=$　　 $g/c{m}^3$。

（4）若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于图1丙所示液体中时，空心部分的体积是　　 $c{m}^3$。

形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的　   　上。图所示为质量分布均匀但形状不规则带有小孔的薄木板，请用细棉线、刻度尺、笔和铁架台来确定它的重心。

（1）操作方法：　　。

（2）判断方法：　　即为薄木板的重心。

（3）实验中没有利用到的物理知识：　　（填写序号）

①二力平衡的条件

②重力的方向是竖直向下的

③重力的大小跟物体质量成正比

实心圆柱体甲和长方体乙分别放置在水平地面上，甲的密度为 $0.6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，质量为 $12\mathit{kg}$、底面积为 $4\times {10}^{-2}$

$m^2$，乙的质量为 $5.4\mathit{kg}$，边长分别为 $0.1m$、 $0.2m$、 $0.3m$， $(g$取 $10\mathit{Nkg})$

（1）求乙的密度

（2）求甲直立时对水平地面的压强

（3）若在甲的上方水平截去一段并叠放在乙的正上方后、甲剩余圆柱体对水平地面的压强恰好等于此时乙对水平地面压强的最小值，求甲截去的高度。

用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。

（1）烧瓶中装入的煤油是　    　（选填“导体”或“绝缘体” $)$。

（2）请根据实物电路，在虚线框图2内画出对应的电路图。

（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝 $R_1$与 $R_2$的阻值应　　，通过 $R_1$的电流　　通过 $R_2$的电流。

（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明　　。

（5）小红用如图3示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度 $h$与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，图4中能正确反映 $h-I$关系的是　　。

【拓展】用 $Q=I^2\mathit{Rt}$可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用 $Q=\mathit{UIt}$计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因　　

探究杠杆的平衡条件

（1）杠杆两端的螺母作用是　        　。

（2）小明用如图甲所示装置，进行实验并收集了下表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是　　。

（3）小明又用如图乙所示装置进行实验，请在图中画出拉力 $F$的力臂，弹簧测力计的读数应是　　 $N$．（一个钩码重 $0.5N)$

（4）如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出 $L_1$和 $L_2$，则 $2L_1$　　（选填“ $>$”“ $<$”或“ $=$” $)3L_2$。

实验次数	动力 $/N$	动力臂 $/m$	阻力 $/N$	阻力臂 $/m$
1	0.5	0.2	1.0	0.1
2	1.0	0.15	1.5	0.1
3	3.0	0.1	2.0	0.15

【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出 $L_1$和 $L_2$（如图丁所示），则游码的质量为　　 $g$。

如图所示，在一个配有活塞的厚透明筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速下压，压缩空气　 　，使筒内空气的内能增大，温度升高，观察到硝化棉　　。上述改变物体内能的方式与发烧时用冷毛巾给头部降温改变物体内能的方式　　（选填“相同”或“不相同” $)$。

有如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料     （选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧” $)$后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧，　　转化为内能，用比热容　　的液体可以使实验现象更明显。（实验中液体没有沸腾）

一台起重机在 $10s$内将重为 $3600N$的货物匀速提高了 $4m$，起重机做的有用功是　 $1.44\times {10}^{4}J$　。若起重机做的额外功是 $9600J$，则机械效率是　　，起重机的总功率是　　 $W$。

如图所示，薄壁圆柱形容器置于水平地面，容器的底面积 $S=8\times {10}^{-3}{m}^2$，容器高 $0.2m$，内盛 $0.17m$深的水。 $A_1$和 $A_2$为两个均匀实心立方体物块（不吸水）， $A_1$的质量为 $0.185\mathit{kg}$， $A_2$的体积为 $3.2\times {10}^{-4}{m}^3$，（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。

（1）水对容器底部的压力为多少？

（2）将 $A_1$释放，浸没在水中，静止后受到容器底对它的支持力为 $0.6N$，求 $A_1$的体积。

（3）只将 $A_2$缓慢浸入在水中，当水对容器底部的压强最大时， $A_2$的密度至少为多少？

小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”，已知电源电压恒为 $6V$，小灯泡正常工作时的电压为 $3.8V$，电阻约为 $12\Omega$，滑动变阻器的规格为“ $20\Omega 2A$”。

（1）请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接。

（2）正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电压表瞬间满偏，电流表指针几乎不动，电路的故障是　    。（电路只有一处故障）

（3）排除故障后，继续实验，闭合开关，移动滑片，当电压表的指针在某电压值时，（请在图乙中标出相应的电压值），小灯泡正常发光，电流表的示数如图丙所示，小灯泡的额定功率是　　 $W$。

（4）测量完灯泡的额定功率后，小明又测量了几组数据，计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大，原因是　　。

【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量，实验电路图如图丁所示，实验结束后，两人对实验进行了交流与评估。

①小红的实验结果误差较大，理由是　　。

②小明的实验更不容易操作，理由是　　。

小明在探究“滑动摩擦力大小于哪些因素有关”的实验中，提出以下猜想：

猜想一：滑动摩擦力的大小与物体运动的速度有关；

猜想二：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小有关；

猜想三：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；

小明通过如图所示的实验验证猜想，验证猜想二和猜想三的数据如下表：

次数	1	2	3	4	5
接触面	木板	木板	木板	棉布	毛巾
压力 $/N$	1.0	1.5	2.0	1.0	1.0
弹簧测力计示数 $/N$	0.4	0.6	0.8	0.5	0.6

回答下列问题：

（1）实验中，小明用弹簧测力计水平拉着木块在水平方向做匀速直线运动，其目的是使滑动摩擦力的大小　 　（选填“大于”“小于”或“等于” $)$弹簧测力计的示数。

（2）为验证猜想一，小明用弹簧测力计水平水平拉着木块沿水平方向以不同的速度在木板上做匀速直线运动时，弹簧测力计示数相同，说明滑动摩擦力的大小与速度　　。

（3）分析　　次试验可验证猜想二，在接触面不变的条件下，滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小　　。

（4）分析1、4、5次试验，小明得出，在压力相同的条件下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，老师提出小明的实验设计应加以改造，应控制在　　相同的条件下粗糙程度不同。

【拓展】小明完成实验后，将长木板一端支起，用弹簧测力计沿平行斜面方向向上拉着木块做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 $0.92N$，那木块对木板的压力为　　 $N$．已知木板长 $0.5m$，支起的高度为 $0.3m$，木块重 $1N$。

阅读短文并回答问题

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　白炽灯泡

白炽灯泡的灯丝是由金属钨制作的，其灯丝发光时温度可达 ${2000}^{°}\text{C}$左右。为防止灯丝在高温下氧化，在制作灯泡时要抽真空，在制作大功率灯泡时，还要把灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了防止灯丝在高温下升华。

白炽灯泡工作时，电能转化为光能的效率较低，因此逐渐被节能灯和 $\mathit{LED}$灯所替代。

（1）由于钨的　 　较高，所以用钨制作灯丝；

（2）灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了　　；

（3）白炽灯泡逐渐退出市场，是由于　　。