初中物理试题

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

图甲是测量小灯泡在不同电压下电阻的实验电路图（小灯泡额定电压为 $1.5V$）。

（1）小明按电路图连接实物，刚接上最后一根导线，看到电流表的指针立刻有偏转。若电路连线正确，造成这种异常现象的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）实验中，调节滑动变阻器，分别记录电压表和电流表的示数如下：

测量次序	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	$1.8$	$1.5$	$1.0$		$0.3$
电流 $I/A$	$0.32$	$0.30$	$0.26$		$0.18$

①第4次测量对应的电压表和电流表示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压是＿＿＿＿＿ $V$，通过它的电流是＿＿＿＿＿ $A$。

②小灯泡正常发光时的电阻是＿＿＿＿＿ $\Omega$。

③第5次测量中，小灯泡不发光，小明断定是灯丝断了。这个判断是＿＿＿＿＿（选填“正确”或“错误”）的，理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。

（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。（ ${\rho }_{\mathrm{海水}}＝1.0\times {10}^{3}kg/m^3$）

①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图。

②若OA、OC和AC的长分别是 $18cm、24cm$和 $30cm$，OB的长是 $72cm$，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是 $200N$，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是 $2c{m}^2$时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少 $Pa$？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）

（2）总质量是 $36t$且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是 $1.8t$、体积是 $0.3m^3$的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少 $N$？浮力比重力大多少 $N$？

我国现在倡导绿色、环保、低碳的生产和生活方式。湖州长兴弁山风力发电场是浙江省首个低风速区域风电项目，已并网发电，一年可发电约 $5000$万千瓦时。

（1）图1装置可以演示风力发电机原理的是＿＿＿＿＿（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（2）已知火力发电时，发1度电需煤 $400$克，弁山风力发电场的投入使用，每年可节省煤约多少吨？

（3）现代人居家装修普遍采用无主灯风格，如图2所示。小明家今年装修新房，家庭电路中总共安装了 $20$只规格为“ $220V10W$”的灯泡，若这 $20$只灯泡全部正常工作（其他用电器不工作），求家庭电路中的总电流。

小明利用如图甲所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的 $U﹣I$关系图象如图乙所示。其中 $U_0、U_m、I_0$均为已知量，电源电压不变。

请解答如下问题：

（1）写出电源电压值；

（2）在图乙所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的 $U﹣I$关系图象，并标出端点的坐标；

（3）滑片移动过程中，当电压表 $V_1$示数由 $U_1$变为 $U_2$时，电流表示数增加了 $\Delta I$，请你推导出定值电阻的电功率变化量 $\Delta P$的数学表达式（用 $U_1、U_2$和 $\Delta I$表示）。

随着汽车的普及，车载电饭煲开始得到应用，人们能够在车内随时随地做饭而不受场地的限制，更好满足了旅游个性化要求。如图是某品牌车载电饭煲简化后的电路原理图，直流电源的电压为 $12V$， $R_1、R_2$均为电热丝。当只闭合 $S_1$时是保温挡，功率为 $96W$；当 $S_1、S_2$都闭合时为加热挡，功率为 $300W$。求：

（1）在加热挡工作时，工作 $100$秒电路中消耗的电能；

（2） $R_1$的阻值；

（3）在保温挡时， $R_2$的电功率。

贵南高铁北起贵州贵阳市，途经河池市，南至广西南宁市，是广西境内第一条设计时速为 $350$公里的客运专线，预计2023年年底建成通车。

（1）若通车后，一列长 $200m$的动车组（如图甲）以 $60m/s$的速度匀速通过一座长 $1000m$的高架桥。该列动车组通过高架桥所用的时间为多少？

（2）若动车组以 $80m/s$的速度匀速运动时电动机的总输出功率为 $5600kW$，则此时动车组受到的阻力为多大？

（3）位于河池市境内的界子良风电场于2021年初成功实现 $40$台风机并网发电（如图乙）。已知当地每秒每平方米面积吹过的风的能量约为 $200J$，若风机有效迎风面积约为 $2.0\times {10}^4{m}^2$，风机把风能转换为电能的效率为 $25\%$。请估算一台风机一天的发电量可以供一列总输出功率为 $4800kW$的动车组以 $250km/h$的速度运动多远距离？（忽略其它能量损耗）

一款内置电陶炉的电暖桌如图甲所示，它不仅具有桌面暖手、桌底暖脚功能，还可以烧水、煮茶等。电陶炉的简化电路如图乙所示，其参数如表所示，高温挡额定功率字迹已被磨损。旋转旋钮开关，可实现停止工作、低温挡和高温挡的转换。 $R1$和 $R_2$均为电热丝， $R_2＝72.6\Omega$。求：

电陶炉
额定电压	$220V$
额定功率	高温挡	×× $W$
	低温挡	$400W$

（1） $R_1$的阻值；

（2）高温挡额定功率；

（3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉在工作，发现标有“ $3000imp/（kW•h）$”的电能表的指示灯闪烁 $168$次，使质量为 $1.7kg$的水从 $25℃$升高到 $49℃$，求此时电陶炉的加热效率。[ $c_{水}＝4.2\times {10}^{3}J/（kg•℃）$]

厨艺最讲究“火候”二字，如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示，其中 $R_1、R_2$均为发热电阻（假定电阻不随温度变化），部分参数如下表所示。求：

额定电压/ $V$	$220$
额定功率/ $W$	高温 $1100$
	中温 $880$
	低温＿＿＿＿＿

（1）当开关 $S_1$断开，单刀多掷开关 $S_2$打到 $3$时，蛋糕机处于＿＿＿＿＿挡（选填“高温”、“中温”或“低温”）；

（2）该蛋糕机以高温挡正常工作时， $10$分钟产生的热量；

（3）该蛋糕机正常工作时 $R_2$的电阻值；

（4）该蛋糕机低温挡的额定功率。

如图是一款能自动浮沉的潜水玩具，正方体潜水器内装有智能电磁铁，将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中，容器放置在水平铁板上，不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离 $l$，自动调节电磁铁电流大小，改变潜水器与铁板间的吸引力 $F$的大小。闭合开关前，潜水器处于漂浮状态。闭合开关，潜水器启动后先匀速下沉，完全浸入水中后，变为加速下沉直至容器底部，下沉全过程 $F$随 $l$变化的关系保持不变，水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为 $10cm$，重为 $5N$，容器的底面积为 $1000c{m}^2$，水深为 $25cm$。求：

（1）潜水器漂浮时受到的浮力。

（2）下沉全过程潜水器重力所做的功。

（3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。

俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图1甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成如图1乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在 $O$点，对手的力作用在 $B$点，小京的重心在 $A$点。已知小京的体重为 $750N$， $OA$长为 $1m$， $OB$长为 $1.5m$。

（1）图乙中，地面对手的力 $F_1$与身体垂直，求 $F_1$的大小。

（2）图2所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力 $F_2$与他的身体垂直，且仍作用在 $B$点。分析并说明 $F_2$与 $F_1$的大小关系。

2022年5月15日新闻，“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔 $4300$米的营地升空到 $9000$米，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。

假设在此前的一次实验中，浮空艇（表皮很薄的气囊）体积为 $9000m^3$，内部充有氦气和空气的混合气体，其密度为 $0.2kg/m^3$，浮空艇的表皮及外壁仪器舱总质量为 $2\times {10}^{3}kg$，浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上（如图），该浮空艇周围空气的密度为 $1.2kg/m^3$， $g$取 $10N/kg$，缆绳的重力不计，仪器舱体积可忽略不计。求：

（1）浮空艇内气体的质量；

（2）浮空艇所受到的浮力；

（3）为了有效控制浮空艇，要求锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍，则锚泊车的质量是多少？

如图所示，物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个挡位，由开关 $S$和加热电阻丝 $R_1、R_2$组成， $U＝220V，R_2＝242\Omega$；控制电路电压恒定， $R_0＝10\Omega$， $R_F$为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘T形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体 $A$竖直上浮，通过 $T$形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加 $1.5N$，电阻减小 $5\Omega$。浮体 $A$体积为 $1000c{m}^3$，质量为 $50g$。科技小组对加湿器进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至浮体 $A$体积的 $\frac{1}{5}$浸入水中时，电磁铁线圈中电流为 $200mA$，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当液面上升至浮体 $A$体积的 $\frac{1}{2}$浸入水中时，电磁铁线圈中电流为 $240mA$；当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为 $300mA$。 $T$形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计， $g取10N/kg$，水的密度为 $1.0\times {10}^{3}kg/m^3$，水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/（kg•℃）$。

（1）当加热器处于高挡位时，加热 $140s$所产生的热量全部被 $1.2kg$的水吸收，水温升高了 $25℃$。求加热器的高挡功率和低挡功率；

（2）求浮体 $A$体积的 $\frac{1}{5}$浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力；

（3）求水箱注水量达到最大值时，浮体 $A$浸入水中的体积。

为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆 $M$接触点为 $O$；用沙袋将木棒 $B$端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。 $OA：OB＝1：2$，每个沙袋重 $300N$，每个滑轮重 $24N$。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）

（1）若A点受到竖直向下的拉力为 $1000N$，为了保持木棒水平平衡，在 $B$端至少需要放置几个沙袋？

（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为 $376N$的花架匀速提升 $5m$。求：

①滑轮组的机械效率。

②滑轮组对绳 $AC$的拉力。

音乐喷泉是集光机电技术于一体的装置，让红、绿、蓝三种色灯照射到水柱上，通过电脑控制三种色灯功率的比例就能让水柱变换颜色，呈现美轮美奂的视觉效果。图甲是某段时间内红、绿两色灯功率随时间变化的图像。

（1）第 $28s$红灯两端的电压为 $100V$，求此时通过红灯的电流；

（2）请计算 $0～30s$内红灯和绿灯消耗的总电能；

（3）图乙是控制喷泉水柱工作的模拟电路。 $AB$两端输入如图丙所示的周期性变化的电压 $U_{AB}$，定值电阻 $R＝2\Omega$， $D$为特殊电子元件。当 $U_{AB}＜6V$时， $D$两端的电压 $U_D＝U_{AB}$；当 $U_{AB}\ge 6V$时， $U_D$恒为 $6V$不变。当通过 $R$的电流满足 $I\ge 2A$时，电路启动喷水，此时 $U_{AB}$至少为多少伏？该电路工作 $10min$，其中喷水时间有多少秒？