初中物理解答题

2021年5月15日，天问一号火星探测器所携带的"祝融号"火星车及其着陆组合体成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部，实现中国航天历史性的突破。

（1）虽然火星大气稀薄，着陆组合体冲入火星大气层后，5千米 $/$ 秒级别的速度依然导致大气冲击和摩擦产生了巨大的振动和热量，足以熔化大部分金属。通过隔热装置和多种散热手段，着陆组合体的温度依然能保持常温。图甲为着陆组合体部分着陆流程的示意，则隔热装置应安装在 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 处。

（2）当着陆组合体的速度骤降到数百米 $/$ 秒，巨大的降落伞在火星上空约10千米的高度打开。当速度降低到100米 $/$ 秒以内，降落伞"功成身退"，着陆组合体依靠底部强大的反冲火箭工作进一步减速。随着速度进一步降低，着陆组合体进入悬停避障状态。着陆组合体悬停时（如图乙所示），反冲火箭喷气的方向为 　　。

（3）着陆组合体总着陆时间只有9分钟左右，也被叫做"恐怖9分钟"。这是因为火星距离地球太遥远 $(5.5\times {10}^{10}$ 米 $~4\times {10}^{11}$ 米），如果着陆组合体通过电磁波信号与地面控制中心通信，信号来回至少需要几分钟？（电磁波在真空中传播速度为 $3\times {10}^8$ 米 $/$ 秒）

某校同学参加社会实践活动时，在山上发现一块很大的岩石，他们想测出这块岩石的密度。几位同学随身携带的工具和器材有：电子天平（附说明书）、购物用的弹簧秤、卷尺、喝水用的茶缸、铁锤、细线和一瓶饮用水（已知水的密度为 ${\rho }_0)$请你从中选用部分工具和器材，帮他们设计一种精确测量岩石密度的实验方案要求

（1）写出主要的实验步骤

（2）写出岩石密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）

下表为某电火锅的铭牌，其内部简化电路如图所示， $R_1$、 $R_2$为阻值一定的电热丝，且 $R_1＜R_2$。通过控制开关 $S_1$、 $S_2$的断开或闭合状态，可以让电火锅在不同挡位工作。

××牌电火锅
额定电压	220V
额定功率	低温挡	500W
	中温挡	1000W
	高温挡	1500W

（1）电火锅在低温挡工作时，开关 $S_1$、 $S_2$分别处于什么状态？

（2）求 $R_1：R_2$的值；

（3）若家庭电路的电压是220V，某插座的额定电流是5A，用该插座仅给电火锅供电，从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择哪个挡位？说明理由。

在“探究影响导体电阻大小的因素”时，某实验小组想利用图所示的电路

分别对导体电阻跟它的长度、横截面积、材料有关的猜想进行实验验证：

（1）为验证“导体电阻跟长度有关”，下表中可选用的三种导体是　　（填导体代号）；

导体代号	长度 $/m$	横截面积 $/m{m}^2$	材料
$A$	1.0	0.2	锰铜
$B$	1.0	0.4	锰铜
$C$	1.0	0.6	锰铜
$D$	0.5	0.4	锰铜
$E$	1.5	0.4	锰铜
$F$	1.0	0.6	镍铬合金
$G$	1.0	0.6	铁

（2）若实验中将电路中的电流表更换为小灯泡，通过观察　　也可以判断导体电阻大小，但不足之处是　　。

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。

图为某电热器的电路原理图，通过将开关 $S$置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为 $800W$和 $40W$。

（1）将开关 $S$接“1”时，电热器处于　　（选填“加热”或“保温” $)$状态。

（2）电热器在加热状态下正常工作，将 $0.5\mathit{kg}$初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到 ${100}^{°}\text{C}$，需

要多长时间？ $($【水的比热容为 4 . 2 × 10 3 J / ( kg · ° C ) ，假设电能全部转化为水的内能】

下面是小明同学的实验报告，请按要求帮他将报告补充完整。

实验：测量食用油的密度

实验目的：测量油的密度

实验器材：天平（砝码）、量筒、烧杯、油

实验原理：　 $\rho =\frac{m}{V}$　

主要实验步骤：

（1）调节天平横梁平衡时，发现指针指在分度盘中线的右侧，要使横梁平衡，应将平衡螺母向　　（选填“左”或“右” $)$侧调节。

（2）往量筒中倒入适量的油，测出油的体积，如图1所示。

（3）用天平测出空烧杯的质量为 $30g$。

（4）将量筒中的油全部倒入烧杯中，测出烧杯和油的总质量，如图2所示。

实验数据记录：

在虚线框内设计一个记录本次实验数据的表格，并将测量数据及计算结果填入表中。

实验评估：

按照上述实验方案测出的油的密度值比真实值　　（选填“偏大”或“偏小” $)$。

如图1所示的电路中，定值电阻 $R_1$为 $10\Omega$， $R_2$为滑动变阻器，电源电压保持不变。闭合开关 $S$后，滑片 $P$从 $b$端移动到 $a$端的过程，电压表示数 $U$与电流表示数 $I$的关系图象如图2所示。求：

（1）电源电压；

（2）滑动变阻器的最大阻值。

科学探究中能够准确表达自己的观点，表述探究的问题，过程和结果都很重要，以下是小华和小红对通电螺线管的外部磁场进行探究后的展示与汇报：

①我们想知道通电螺线管的外部是否存在磁场？

②因此设计了如图甲所示的实验；

③闭合开关，发现小磁针发生了偏转；断开开关，小磁针又回到原位；

④此现象说明通电螺线管的周围存在磁场；

⑤那么通电螺线管外部磁场的分布情况如何？

⑥我们在通电螺线管周围的有机玻璃上撒铁屑并轻敲；

⑦铁屑的分布情况如图乙所示

⑧由此可知通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。

根据上述提示与汇报，请你回答以下问题：（填写上面对应的序号）

（1）属于提出问题的有　　；

（2）属于进行操作的有　　；

（3）属于进行观察的有　　；

（4）属于得出结论的有　　。

雨过天晴，善于观察的小红在放学回家的路上，发现路面上积水少的地方一会儿就干了，面积水多的地方就很难干。

【提出问题】液体蒸发是否与液体的质量有关、

【设计实验并进行实验】

身边可利用的器材：天平（砝码）、水、烧杯若干、量筒若干

【方案一】

（1）在相同环境下，选择天平（砝码）、水、两只相同的烧杯；

（2）可以使用天平来定量判断液体蒸发快慢是否与液体的质量有关，具体做法是：

①实验前，在烧杯中分别倒入　　的水；

②调节好天平，把烧杯分别放在天平的两托盘上，通过　　，使天平平衡；

③经过一段时间后，观察天平是否　　，如果　　，则说明液体蒸发快慢与质量无关。

【方案二】

（1）在相同环境下，选择水、两只相同的量筒

（2）可以使用量筒来定量判断液体蒸发快慢是否与液体的质量有关，具体做法是：

①实验前，在量筒中分别倒入不同体积的水，记录水的体积；

②经过一段时间后，再次记录水的体积，计算出量筒中水减少的体积；

③如果量筒中水减少的体积相同，则说明液体蒸发快慢与质量　　

【交流与评估】

你准备选择方案　　来进行探究（选填“一”或“二” $)$，其优点是　　，不足之处是　　。

小红想测量一小金属块的密度，她在实验室里找到了一架天平，但没有砝码，除此之外还有如下器材：两个质量相近的烧杯、量筒、细线、滴管和足量的水（已知水的密度为 ${\rho }_{水})$．请利用上述器材帮她设计一个实验方案，比较精确地测量金属块的密度。

要求：

（1）写出主要实验步骤及所需测量的物理量；

（2）写出金属块密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。

如图所示，水平地面上放置一个底面积为 $0.03m^2$薄壁圆柱形容器，容器侧面靠近底部有一控制出水的阀门 $K$。边长为0.1m的正方体木块A体积的 $\frac{9}{10}$浸入水中，下方用细线 $T_2$系有重为3N的合金球B，B的体积是A体积的0.1倍。木块A上方的悬线 $T_1$能承受的最大拉力为5N，此时悬线 $T_1$处于松弛状态。（容器内的水足够深，不计细线的体积和质量， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，g取 $10N/\mathit{kg}$）求：

（1）木块A受到的浮力大小；

（2）细线 $T_2$对合金球B的拉力大小；

（3）打开阀门 $K$使水缓慢流出，当悬线 $T_1$断裂的一瞬间关闭阀门 $K$，此时木块A排开水的体积为多少？

（4）若在悬线 $T_1$断裂的一瞬间关闭阀门 $K$同时剪断细线 $T_2$，待木块A再次静止漂浮时，与悬线 $T_1$断裂的瞬间相比，容器底受到水的压强改变了多少？

小明家装修房屋，一箱质量为 $80kg$的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是 $1\times {10}^{4}c{m}^2$。装修工人用 $500N$的拉力 $F$通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升 $3m$，用时 $20s$。（ $g＝10N/kg$）求：

（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；

（2）拉力 $F$的功率；

（3）滑轮组的机械效率。

排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。

（1）解释整个过程中能量是否守恒。

（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度 $v$与形变大小△ $V$之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。

在其他条件相同的情况下，电阻较小的导体，其材料的导电性能较强。如图所示的电路中， $R_1$是甲种材料制成的电阻丝， $R_2$是乙种材料制成的电阻丝，它们的横截面积相同，长度分别为 $L_1$、 $L_2$且 $L_1>L_2$．闭合开关 $S$后，观察到电流表 $A_1$的示数 $I_1$大于电流表 $A_2$的示数 $I_2$．请分析并判断甲、乙两种材料导电性能的强弱。