初中物理解答题

小强家买了一个自动电热水壶，其铭牌如下表，小强装了 $1L$ 的水，加热 $6\mathit{min}$ 后把水烧开，水壶自动断电。已知大气压为1个标准大气压，家庭电路电压为 $220V$ ，电热水壶的电阻不变，水的初温为 ${20}^{°}\text{C}$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ．求：

（1）这壶水吸收的热量；

（2）电热水壶的热效率；

（3）在用电高峰期，电路中的实际电压降为 $198V$ 时，电热水壶的实际功率。

自动电热水壶
型号	$\mathit{WL}100F$
电源	$220V50\mathit{Hz}$
额定功率	$1100W$
容量	$1L$

某村公路一直都比较平整，自从该村某石料场开采后，运输石料的重型卡车常严重超重运载，公路受损严重（如图所示）。

（1）去该村石料场应沿图中所示公路向 　　（填"南"或"北" $)$ 。

（2）请你运用压强知识解释路面损坏的主要原因。

请阅读《郭守敬望远镜》并回答问题

郭守敬望远镜

"星汉灿烂，若出其里"。漫天星光绝大多数都来自宇宙中的恒星。怎样知道这些遥远且炽热的恒星的成分呢？用光谱 $!$ 我们知道，阳光通过三棱镜后会发生色散，形成一条按照一定顺序排列的彩色光带，我们称之为光谱。太阳是恒星，因此太阳的光谱是一种恒星光谱。恒星光谱包含了恒星的很多"户口"信息，比如化学成分、密度、气压、温度、恒星年龄等。恒星光谱除了包含恒星自身的信息之外，还能告诉我们恒星以及它所在的星系是在远离，还是在靠近我们，甚至还能告诉我们远离或靠近的速度有多大。观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远。

光谱望远镜是获取恒星光谱的有力工具。目前世界上最好的光谱望远镜是由中国天文学家自主研制的，以元代著名天文学家、数学家、水利工程专家郭守敬名字命名的"郭守敬望远镜"，如图所示，它可以将接收到的恒星的光会聚后通过色散系统形成恒星光谱，进而获取恒星的信息。它能够同时观测4000个天体，是当今世界上光谱获取效率最高的望远镜。在刚刚过去的七年巡天观测中（所谓"巡天观测"，就好比是"给天上的星星做'人口'普查" $)$ ，郭守敬望远镜共获取1125万条光谱，成为世界上第一个获取恒星光谱数突破千万量级的天文望远镜。我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕（音yún $)$ 的内扁外圆的结构，并取得了其他一些令世界瞩目的重大发现，这在某种程度上增强了人类寻找另一个"地球"和地外生命的信心 $!$

日前，郭守敬望远镜已开启新一轮的"霸气"巡天观测征程。使用郭守敬望远镜可以"普查"银河系更多的恒星，以它的观测能力，北半球天空仍然有约一亿颗星可观测，可以让"普查"资料更全面、更详细，更好地帮助我们了解银河系的历史、现状和未来。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）恒星发出的光经郭守敬望远镜的光学系统形成恒星光谱的现象属于光的 　    　现象。

（2）我国科学家通过分析恒星光谱确立了 　　的内扁外圆新结构。

（3）已知"长蛇星Ⅱ系团"距离我们约33亿光年，它远离我们的速度约为 $6\times {10}^4\mathit{km}/s$ ，请你根据文中信息，估算远离我们的速度约为 $4\times {10}^4\mathit{km}/s$ 的"牧夫座星系团"距离我们约 　　亿光年。

阅读《可调式眼镜》回答下题。

可调式眼镜

人的眼睛看清物体是通过改变晶状体的形状来实现的，晶状体相当于全自动变焦镜头。看近处物体时，晶状体变凸一些，折射光线的能力变强；看远处物体时，晶状体变扁平一些，折射光线的能力变弱。通过这样的调节，使远近不同的物体均能在视网膜上成像。

若晶状体调节能力变弱，就会出现看不清远处物体或近处物体的情况，需要佩戴合适的眼镜进行矫正。

有人发明了一种能矫正视力的可调式眼镜，如图1所示，这种眼镜的镜片中含有一种特殊液体。图2是可调式眼镜的结构示意图，镜架上有表示移出和加入液体含量的标尺；移动标尺上的滑块可以定量改变镜片中的液体含量，从而改变镜片的形状；镜片中液体含量的改变量 $V$ 可以用滑块在标尺上的位置表示。滑块位于标尺上0刻度线处，表示眼镜的初始状态，此时，镜片的形状是扁平的，如图2甲所示。当滑块位于标尺上1、2刻度线处时，分别表示镜片中加入一些液体、加满液体，图2乙是镜片中加满液体的示意图。当滑块位于标尺上 $-1$ 、 $-2$ 刻度线处时，分别表示从镜片中移出一些液体、移出全部液体，图2丙是镜片中移出全部液体的示意图。

为探究可调式眼镜的矫正效果，首先要确定以下程序和标准：

选定同一棵树作为观察对象，选定远、中、近三个观察位置，用 $S$ 表示观察位置到树的距离，如图3甲所示；用 $D$ 表示看到树的清晰程度，清晰程度分为清晰、不清晰、模糊三个等级，如图3乙所示。

小京和小贝视力不同，没有佩戴眼镜时，小京在近处看树"清晰"，在远处看树"不清晰"；小贝在远处看树"清晰"，但在近处看树"不清晰"。

小京和小贝佩戴眼镜后，进行实验的主要步骤如下：

①调节镜片中的液体处于初始状态。

②选择不同观察位置，观察树，将观察结果记录在表格中。

③改变镜片中液体的含量，重复步骤②。

小京和小贝的实验结果记录表（部分数据）分别如表一、表二所示：

表一小京的实验结果记录表

	$-2$	$-1$	0	1	2
近		清晰	清晰	清晰
中		清晰	清晰
远		清晰	不清晰	模糊

表二小贝的实验结果记录表

	$-2$	$-1$	0	1	2
近			不清晰	清晰	清晰
中			清晰
远			清晰

通过实验及对实验结果的分析，两位同学对可调式眼镜有了新的认识。

请根据上述材料，回答下列问题：（选填选项前的字母）

（1）调节眼睛晶状体形状的作用是帮助我们看清 　　。（只有一个选项正确）

$A$ ．不同亮度的物体                   $B$ ．不同颜色的物体

$C$ ．不同距离的物体                   $D$ ．不同大小的物体

（2）为了使小京在远、中、近处看树都"清晰"，调节镜片内液体含量的措施是 　　。（只有一个选项正确）

$A$ ．加满液体      $B$ ．加入一些液体       $C$ ．移出一些液体       $D$ ．移出全部液体

（3）为了使小贝在近处看树"清晰"，调节镜片内液体含量的措施是 　　。（至少有一个选项正确）

$A$ ．加满液体      $B$ ．加入一些液体       $C$ ．移出一些液体       $D$ ．移出全部液体。

阅读《福船》回答问题。

福船

跨越遥远时空的海上丝绸之路上，一个名叫"福船"的文化符号历久弥新。福船作为木质时代风帆动力远洋船只中的佼佼者，成就了明代郑和、戚继光、郑成功等人的伟大壮举，为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一页。

福船，福建沿海一带尖底古海船的统称，上阔下窄，首尖尾宽两头翘，复原模型图如图所示。其甲板平坦，龙骨厚实，结构坚固；吃水深，容量多，善于装载，稳定性好，抗风力强，适于远洋。

与指南针对航海贡献相媲美的"水密隔舱福船制造技艺"，是中国对世界航海发展史产生深远影响的另一项伟大发明。 2010年11月15日，《中国水密隔舱福船制造技艺》被列入联合国教科文组织"急需保护的非物质文化遗产名录"。所谓"水密隔舱"，就是用厚实的隔舱板把船舱层层隔断，分隔成互不透水的一个一个舱区。在航行过程中，如果有一个或两个舱意外破损，海水进不到其他舱中，从船整体看，仍然保持有足够的浮力，不至沉没。"水密隔舱"技术大大提高了船舶的整体抗沉性。另外隔舱板与船壳板紧密连接，使船体结构也更加坚固。分成隔舱，还便利货物存放管理。水密隔舱福船制造技术，对于远洋航海史研究有着不可替代的重要学术价值。

南京静海寺《郑和残碑》记载："永乐三年 $(1405$ 年），将领官军乘驾二千料海船并八橹船 $\dots$ "。经学术界考证，与北京天坛齐名的二千料海船就是福船。"料"是当时流行的用来表示舟船大小的一种计量单位。二千料海船总长61.2米，最大宽13.8米，型深4.89米；满载时，水线长53米，水线宽13米，吃水3.9米。帆装、给养、武器、人员、货物等及船自身质量总共可达1170吨。郑和下西洋是人类海洋文明史的重要组成部分，是世界航海史上时间最早、规模最大的洲际航海活动。比哥伦布到达美洲大陆航海早了87年，比达 $·$ 伽马过好望角到达印度的航海早了92年，比麦哲伦的环球航海早了114年。郑和下西洋时的中国船舶制造、天文航海、地文航海、季风运用和航海气象预测等方面的技术和航海知识，在当时均处于世界领先地位。

重启海上丝绸之路的今天，"福船"这个珍贵的文化符号成为新兴文创产业里重要的创作灵感，依然在启迪人们不断去开拓创新。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）福船采用了 　 　技术大大提高了船舶的整体抗沉性。请你展开想象，就福船的这一技术设计理念，举例说明还可应用在哪些方面： 　 　。

（2）排水量是衡量造船能力的重要指标。小辉查资料得知：哥伦布远航美洲时，最大的那艘船的满载排水量为 $233t$ 后，他想知道郑和远洋时的二千料海船的排水量 $m$ 。他根据上文中二千料海船的信息计算出排水体积 $V=53m\times 13m\times 3.9m=2687.1m^3$ ，估算出排水量约为 $2687t$ 。请写出这种估算方法不合理的理由，并写出合理的估算方法。

我们生活在电磁波的海洋中，当需要防止电磁波干扰时，通常用金属壳将电磁波与需加以屏蔽的区域隔开，避免电磁波进入，这种做法就是电磁屏蔽。中国科技馆有一个金属小屋，侧面的大窗上镶嵌着一块电磁屏蔽玻璃，如图所示。请你自选器材设计一个实验，检验这块电磁屏蔽玻璃是否能够屏蔽电磁波。写出实验步骤和判断方法。

汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为 $8t$ ；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为 $9t$ 。国家规定两轴货车限载车货总重 $18t$ ，请你通过计算分析该货车是否超载。

"创新"小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图是加热电路原理图，电源电压 $100V$ ，加热电阻 $R_1$ 与 $R_2$ 阻值均为 $100\Omega$ ，电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，开启除霜模式加热后视镜 $1\mathit{min}$ ，用温度传感器测得其温度升高了 $6^{°}\text{C}$ ．求：

（1）除霜模式下，电路中的电流；

（2）除霜模式下，电路的加热效率。 $[$ 查资料得：后视镜玻璃质量约 $0.5\mathit{kg}$ ，玻璃的比热容约 $0.8\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$

阅读短文，回答问题。

电容式触摸屏

现在，智能手机、平板电脑等数码移动设备，都使用触摸屏，触摸屏是通过传感器来感知物体在屏上的运动，目前触摸屏大多采用电容式触摸屏。

电容通常就是由两片相距很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玻璃，在夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料。当手指触碰到触摸屏时，手指和导电薄膜就会形成一个电容，将人体上的电荷传递到触摸屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测电荷分布的变化，就可以计算触摸点的位置，进而感知手指在屏上的运动轨迹。如果较厚的绝缘材料把手指与导电薄膜之间隔离，无法形成有效电容，就不能正常操作触摸屏了。

（1）电容式触摸屏夹层中的薄膜材料是 　　（选填"导体"或"绝缘体" $)$ 。通过触摸屏周边分布的电极检测 　　的变化，可感知手指的运动轨迹。

（2）冬天，戴上厚厚的绝缘材料做成的保暖手套，不能正常操作电容式触摸屏的原因是 　　。要制作一副保暖触摸屏手套，你的方法是 　　。

请用相关的两个物理知识解释如下场景：

潜水员深海作业时，他穿着抗压潜水服，用力向后划水，身体向前进。

西宁市近几年在多处建了湿地公园，局部空气的湿度和温度有了改善，为什么湿地能调节空气湿度和空气温度？

无人驾驶飞机简称"无人机"，中国近年来在无人机制造方面进展神速。无人机的飞行控制系统简称"飞控"。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由"飞控"下达。"飞控"主要由感知飞行姿态的陀螺仪（控制飞行姿态）、 $\mathit{GPS}$ 定位模块（与地面传递信息）超声波传感器（探测障碍物）、气压传感器（获取气压获知高度）等各种功能的传感器及控制电路组成。如图是我国制造的"翼龙"多用途无人机，该机表面采用的复合材料受力不易形变，飞机外形采用流线型设计，可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空对地打击武器，广泛应用于如灾情监视、军事活动等领域。

（1）请从短文描述中找出蕴含的物理知识。（至少二条，知识点不能重复）

举例：超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用声波能够传递信息。

① 　　

② 　　

（2）经查阅资料获知，"翼龙"无人机机身质量 $1.1t$ ，最大载荷质量 $200\mathit{kg}$ 。当该机以最大载荷质量停在水平跑道上时，无人机轮胎与地面接触的总面积为 $0.05m^2$ ．求此时无人机对水平跑道的压强。 $(g=10N/\mathit{kg})$

（3）飞机利用超声波传感器来判断离地高度。若某测距传感器的阻值 $R_1$ 与离地高度 $h$ 的关系如图甲所示，图乙是检测电路（电源电压不变），要使高度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应该选用 　　（选填"电流表或电压表" $)$ ，应安装在 　　（选填"1或2或3" $)$ 位置，判断依据是： 　　。

小明家里电热水壶坏了，他在网上查到两种外形基本相同的电热水壶的铭牌如表所示：

品牌1			品牌2
产品型号：	$\mathit{EL}-852$ 产品型号		产品型号：	$\mathit{MK}-12\mathit{SO}$
额定电压：	$220V$		额定电压：	$220V$
频率：	$50\mathit{HZ}$		频率：	$50\mathit{HZ}$
额定功率：	$1200W$		额定功率：	$2000W$
容量：	$1.5L$		容量：	$1.5L$

（1）用品牌2的电热水壶烧开一壶水用时6分钟，则电热水壶消耗了多少电能？

（2）小明认为"品牌1"这款电热水壶功率小，更省电。从节能的角度考虑，你认为他的这种想法合理吗？为什么？

电动自行车给人们出行带来了方便，但同时也造成了大量交通事故。某市为了减小交通事故率，要求电动自行车"净重不大于 $40\mathit{kg}$ ，设计速度不大于 $20\mathit{km}/h$ ，电动机额定连续输出功率应不大于 $240W$ ，脚踏骑行功能能正常使用"。请你根据初中所学的物理知识解释：为什么要限定电动自行车的质量和速度？

在"验证阿基米德原理"实验中，需要验证浸在液体中的物体受到的 　　与它排开液体受到的 　　大小是否相等，实验还需要 　　的固体和液体进行多次验证（选填"相同"或"不同" $)$