湖南省长沙市长郡教育集团2023-2024学年九年级（下）期中物理试卷

第1页（共1页）湖南省长沙市长郡教育集团2023-2024学年九年级（下）期中物理试卷一、选择题（12小题，每小题3分，共36分，其中1～10题单选，11、12题双选，双选题选对但不全得2分，有选错得0分）1．（3分）2024年3月5日，是第61个学雷锋纪念日。为弘扬雷锋精神，某校交响乐团在小剧场为全校师生演奏了歌曲《学习雷锋好榜样》。下列关于声音说法正确的是（）A．不同乐器发出的声音都是由于空气柱振动产生的 B．优美动听的乐器声是通过空气传到台下师生们的耳朵的 C．听众能够辨别不同乐器的声音是由于它们发出声音的响度不同 D．倾听演奏期间，师生们要保持安静是在传播过程中减弱噪声的2．（3分）如图所示的实物电路，下列分析正确的是（）A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到A端 B．闭合开关后，滑动变阻器和灯泡组成并联电路 C．闭合开关后，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压 D．闭合开关后，滑片向左端滑动时，电压表示数变大，灯泡变亮3．（3分）如图所示是小鹏家的一个插线板，使用时发现插线板上的开关也能控制用电器。下列能实现此功能且符合安全用电原则的电路图是（）A． B． C． D．4．（3分）光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上，从而制造出集成电路的方法，其工作原理如图所示。若图示中掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像，下列说法正确的是（）A．缩图透镜相当于一个凹透镜 B．掩膜上的电路图在硅片上成实像 C．掩膜位于缩图透镜的一倍焦距和二倍焦距之间 D．要使硅片上的像变大，需将掩膜向上移动5．（3分）初三学子参加了2024年长沙市的中考体育测试。下列体育测试项目涉及到的物理知识描述正确的是（）A．排球向上垫球：排球垫出后能继续向上运动是由于受到惯性的作用 B．引体向上：手握单杠悬在空中不动时，手对单杠的拉力与单杠对手的拉力是一对平衡力 C．200米游泳：游泳时要用力向后划水说明力是维持物体运动的原因 D．1000米跑：跑步时所穿鞋的鞋底要有凹凸不平的花纹是为了增大鞋底与地面间的摩擦6．（3分）下列关于“热机”说法中，正确的是（）A．汽车的发动机用水做冷却剂，主要是因为水的沸点高 B．汽油机工作时如果汽油没有完全燃烧，则汽油的热值会减小 C．发射火箭时利用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的热值大 D．发射出的火箭在加速上升的过程中，化学能直接转化为机械能7．（3分）如图所示的“电与磁”实验和现象，下列说法中正确的是（）A．图甲：司南能指南北方向是由于受到地磁场的作用 B．图乙：揭示了电生磁现象，发电机是利用这个原理制成的 C．图丙：说明磁场对电流有力的作用，将机械能转化为电能 D．图丁：揭示了电磁感应现象，与电动机的工作原理相同8．（3分）为加强小区安全管理，某小区门口安装门禁系统利用电动机实现开关门，如图所示。业主可利用人脸识别（相当于开关S1）或刷门禁卡（相当于开关S2）自动开门进入小区，下列符合设计要求的电路图是（）A． B． C． D．9．（3分）在本学期的研学活动中，小鹏同学运用所学物理知识，将一瓶结了冰的矿泉水与食物一起放在泡沫塑料箱中给食物保鲜。下列说法正确的是（）A．矿泉水结冰是凝固现象，该过程要吸热 B．食物保鲜利用了冰熔化时要放热 C．食物外包装上出现小水珠是液化现象 D．一段时间后食物外包装上的小水珠消失了是升华现象10．（3分）如图所示，电源电压恒为6V，R1＝10Ω，电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R2规格为“20Ω0.5A”。闭合S，调节滑动变阻器（在保证电路安全的前提下），除了可以直接看到电流表读数I的变化外，R1两端的电压U1、R2两端的电压U2、R1的电功率P1、电路总功率P总都会随电流发生同步变化，对它们间的变化关系，下列图像描述正确的是（）A． B． C． D．（多选）11．（3分）如图所示，人们通过修筑拦河大坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（）A．上游水位越高，水的重力势能越大 B．水流下的过程中，动能转化为重力势能 C．水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能 D．水流下的过程中，水的机械能保持不变（多选）12．（3分）如图甲为某大型商场的洗手间安装的自动感应干手器，其工作原理简化图如图乙所示，有人使用干手器时R的阻值会发生变化。闭合控制电路中的开关S，当有人使用干手器时，衔铁被吸下，接通工作电路，实现吹风。下列说法正确的是（）A．控制电路中电磁铁的工作原理是电磁感应 B．控制电路通电时，电磁铁的上端是N极 C．当有人使用干手器时，R的阻值变小 D．该干手器既能吹热风又能吹冷风二、填空题（4小题，每空2分，共20分）13．（4分）太阳能被认为是理想的“终极能源”，太阳能属于再生能源。“人造太阳”非常复杂，需要“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行。要在地球上造出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载，实现“超强磁场”与“超大电流”最理想的材料是（选填“半导体”或“超导体”）材料。14．（4分）生活处处有物理。图甲中排水管的U形“反水弯”能起到隔绝下水道异味的作用，“反水弯”利用了的原理。在火车站或地铁站，离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线，如图乙所示。由于流体在流速越大的位置压强越小，因此候车时人必须站在安全线的（选填“左侧”或“右侧”）区域。15．（6分）如图所示，是交警利用装有摄像机的无人机对高速公路通行情况进行实时监测的情景，无人机是利用来传递图像信号的。当无人机悬停时，以行驶的汽车为参照物，无人机是的。发现某车有违章行为后，为了跟踪拍摄该车的违章证据，无人机在0.5min的时间内沿同一高度匀速直线运动了600m，则这段时间内无人机运动的速度为m/s。16．（6分）如图所示的电路中，电源电压U保持不变，A和B接线柱只能分别连接C、D、E、F四个接线柱中的一个。定值电阻R1＝15Ω，电流表的量程为“0～3A”，滑动变阻器标有“30Ω，2A”的字样，a、b为其两个端点，假设小灯泡的灯丝电阻不变。将A与C相连、B与E相连，断开开关S，当滑动变阻器的滑片P置于b端时，电流表的示数为0.45A；将滑片P移到距b端为ab长度的时，小灯泡恰好正常发光，该过程中电流表的示数变化了0.15A。则电源电压U＝V，小灯泡的额定功率为W。在保证电路安全的情况下，通过将A、B分别连接到不同的接线柱、控制开关的通断和调节滑片，可以使通过R1的电流（R1的电流不能为0）分别达到的最大值Imax和最小值Imin，则Imax：Imin＝。三、作图题（1小题，每题2分，共2分）17．（2分）我们能够看见掉落在地面上的书，是因为书反射的光进入了我们的眼睛（如图甲所示）。请在图乙中画出反射光线并标出反射角的度数。四、实验探究题（5小题，每空2分，共28分）18．（4分）生活中照镜子时，我们有这种感觉：“人离平面镜越近，人在镜中的像越大”。这种感觉是否可靠呢？小鹏利用如图所示的装置进行了探究，图中A、B是两根外形完全相同的蜡烛。（1）在玻璃板一侧点燃蜡烛A，在另一侧将未点燃的蜡烛B放到蜡烛A像的位置，发现它们完全重合，这说明像与物的大小。（2）为了使实验结论更具科学性，小鹏接下来的操作是。19．（6分）为了探究“阻力对物体运动的影响”，小鹏设计了如图所示的斜面实验，让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验时应让小车从同一斜面的由静止滑下。（2）比较甲、乙、丙三次实验发现：阻力越小，小车滑行的距离就越远，说明小车运动的速度改变得越。（3）进一步推理得出：如果小车受到的阻力为零，小车在水平面上将做运动。20．（6分）为了探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”，小鹏设计了如图所示的实验装置。两个透明容器中密封着初温、质量相等的空气，R1、R2处于密闭容器中，其中R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω。（1）只闭合开关S1，可探究电流通过导体产生的热量与的关系。（2）同时闭合开关S1和S2，要探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”，应将R2更换为阻值为Ω的电阻丝。（3）更换电阻后，闭合开关S1和S2，一段时间后发现左侧U形管液面有明显的高度差，但右侧U形管液面高度相同，经检查发现是由于电路故障引起的，则故障的原因可能是（写出一种即可）。21．（6分）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，某兴趣小组的同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，实验测得的数据如表所示。次数物体的重力G/N提升的高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η120.110.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.3440.21.80.674.1%（1）第3次实验测得的机械效率是（结果精确到0.1%）。（2）分析比较第1、2、3次的实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率越。（3）分析比较第次的实验数据可得，机械效率与物体上升的高度无关。22．（6分）如图甲所示，是创新小组的同学们“探究电流与电阻的关系”的实验电路。已知电源电压恒为6V，滑动变阻器的规格为“40Ω，1A”，定值电阻有5个（阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）。（1）依次将5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻接入a、b间进行实验。根据测量数据作出了电流表示数I与a、b间定值电阻R的关系图像，如图乙所示。①实验时他们须控制定值电阻两端的电压U0不变，由图乙可知U0＝V；②实验结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成比。（2）当他们用25Ω的电阻替换20Ω的电阻后，发现电压表示数始终不能调为U0。在电源电压不变的情况下，同学们想只通过提高定值电阻两端电压U0的方式使所有的定值电阻都能完成实验，则U0的值至少应该提高到V。（结果保留1位小数）五、计算题（2小题，第23题6分，第24题8分，共14分）23．（6分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻R1的阻值为30Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为1.2A。求：（1）电源电压；（2）定值电阻R2消耗的电功率；（3）现用另一定值电阻R替换原来的两个电阻中的一个，发现替换前后只有一个电流表的示数发生了变化且变化了0.1A。求电阻R的阻值。24．（8分）如图甲所示的起重船是利用船体提供的浮力和船上的起重系统来完成起吊作业的。为了防止起重船吊装重物时发生倾斜，在起重船的船体两侧建造了由许多小舱室组成的水舱。起重船吊起重物后，就通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡，示意图如图乙所示。小鹏设计了一种“力传感器”感知抽水量的长方体水舱模型，水舱的底面积为2m2，示意图如图丙所示，其中A是固定的力传感器，能够显示B对它的压力或拉力的大小；B是质量和体积均可忽略的细直杆，B的上端固定在A上，下端固定在物体C上，物体C是高度为2m的圆柱体。水舱中装有4.2m3的水，抽水机将水抽出的过程中，力传感器示数F的大小随抽出水的体积V变化的图像如图丁所示。求：（g取10N/kg，）（1）水舱中水的质量；（2）物体C浸没在水中时受到的浮力大小；（3）抽水机将水抽出的过程中，当“力传感器”的示数为100N时，水舱中剩余的水对舱底的压强参考答案与试题解析一、选择题（12小题，每小题3分，共36分，其中1～10题单选，11、12题双选，双选题选对但不全得2分，有选错得0分）1．（3分）2024年3月5日，是第61个学雷锋纪念日。为弘扬雷锋精神，某校交响乐团在小剧场为全校师生演奏了歌曲《学习雷锋好榜样》。下列关于声音说法正确的是（）A．不同乐器发出的声音都是由于空气柱振动产生的 B．优美动听的乐器声是通过空气传到台下师生们的耳朵的 C．听众能够辨别不同乐器的声音是由于它们发出声音的响度不同 D．倾听演奏期间，师生们要保持安静是在传播过程中减弱噪声的【解答】解：A、各种乐器发出的声音是由于振动产生的，但不一定是空气柱振动，故A错误；B、优美动听的乐器声是通过空气传入台下听众的耳朵的，故B正确；C、听众能够辨别不同乐器发出的声音，是由于它们发出声音的音色不同，故C错误。D、保持安静是在声源处减弱噪声，故D错误。故选：B。2．（3分）如图所示的实物电路，下列分析正确的是（）A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到A端 B．闭合开关后，滑动变阻器和灯泡组成并联电路 C．闭合开关后，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压 D．闭合开关后，滑片向左端滑动时，电压表示数变大，灯泡变亮【解答】解：A、为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处，即B端，故A错误；B、闭合开关后，滑动变阻器和灯泡组成串联电路，故B错误；C、电压表测量的是小灯泡两端的电压，故C错误；D、闭合开关后，滑片向左端滑动时，电路中滑动变阻器电阻变小，根据串联分压知识可知，电压表示数变大，灯泡变亮，故D正确。故选：D。3．（3分）如图所示是小鹏家的一个插线板，使用时发现插线板上的开关也能控制用电器。下列能实现此功能且符合安全用电原则的电路图是（）A． B． C． D．【解答】解：插线板上的开关闭合时插孔能提供工作电压，这说明开关控制三孔插座；三孔插座的接法：上孔接地线、左孔接零线、右孔接火线，为了用电的安全，开关接在右孔与火线之间，故只有B正确。故选：B。4．（3分）光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上，从而制造出集成电路的方法，其工作原理如图所示。若图示中掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像，下列说法正确的是（）A．缩图透镜相当于一个凹透镜 B．掩膜上的电路图在硅片上成实像 C．掩膜位于缩图透镜的一倍焦距和二倍焦距之间 D．要使硅片上的像变大，需将掩膜向上移动【解答】解：ABC、由图和题意可知，该缩图透镜为凸透镜，且要制造出含有众多元件的集成电路，所以可知该凸透镜成倒立、缩小的实像；结合凸透镜成缩小实像的条件可知，掩膜位于缩图透镜二倍焦距之外，硅片到缩图透镜的距离（像距）在一倍焦距和二倍焦距之间，此投射原理与照相机的原理相同，故AC错误、B正确；D、要想硅片的像变大，则应减小物距，需将掩膜向下移动，故D错误。故选：B。5．（3分）初三学子参加了2024年长沙市的中考体育测试。下列体育测试项目涉及到的物理知识描述正确的是（）A．排球向上垫球：排球垫出后能继续向上运动是由于受到惯性的作用 B．引体向上：手握单杠悬在空中不动时，手对单杠的拉力与单杠对手的拉力是一对平衡力 C．200米游泳：游泳时要用力向后划水说明力是维持物体运动的原因 D．1000米跑：跑步时所穿鞋的鞋底要有凹凸不平的花纹是为了增大鞋底与地面间的摩擦【解答】解：A、排球离开手后还能继续向上运动，是由于排球具有惯性，而不是受到惯性的作用，因为惯性不是力，故A错误；B、手握单杠悬在空中不动时，手对单杠的拉力与单杠对手的拉力作用在两个物体上，不是一对平衡力，故B错误；C、游泳时要用力向后划水，给水一个向后的力，因为物体间力的作用是相互的，故水给人一个向前的力，使人向前运动，故C错误；D、跑步时所穿鞋的鞋底要有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度增大鞋底与地面间的摩擦，故D正确。故选：D。6．（3分）下列关于“热机”说法中，正确的是（）A．汽车的发动机用水做冷却剂，主要是因为水的沸点高 B．汽油机工作时如果汽油没有完全燃烧，则汽油的热值会减小 C．发射火箭时利用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的热值大 D．发射出的火箭在加速上升的过程中，化学能直接转化为机械能【解答】解：A、汽车发动机常用水做冷却剂是因为水的比热容大而不是因为沸点高，故A错误；B、热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与是否完全燃烧没有关系，因此汽油没有完全燃烧，汽油的热值与不燃烧时相同，故B错误；C、运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故C正确；D、火箭加速升空时，燃料燃烧获取的内能转化为火箭的机械能，故D错误。故选：C。7．（3分）如图所示的“电与磁”实验和现象，下列说法中正确的是（）A．图甲：司南能指南北方向是由于受到地磁场的作用 B．图乙：揭示了电生磁现象，发电机是利用这个原理制成的 C．图丙：说明磁场对电流有力的作用，将机械能转化为电能 D．图丁：揭示了电磁感应现象，与电动机的工作原理相同【解答】解：A、因为地球是一个巨大的磁体，司南能够指示南北方向是因为受到地磁场的作用，故A正确；B、乙图是奥斯特实验，导线触及电源后，电路中有电流，小磁针将发生偏转，说明电流周围有磁场，属于电流的磁效应，而发电机的工作原理是电磁感应现象，故B错误；C、丙图中有电源，闭合开关后，通电导体在磁场中受力而运动，将电能转化为机械能，故C错误；D、丁图甲中让闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，观察电流表的指针是否偏转，是研究电磁感应现象，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，故D错误。故选：A。8．（3分）为加强小区安全管理，某小区门口安装门禁系统利用电动机实现开关门，如图所示。业主可利用人脸识别（相当于开关S1）或刷门禁卡（相当于开关S2）自动开门进入小区，下列符合设计要求的电路图是（）A． B． C． D．【解答】解：由题知，人脸识别或刷门禁卡，只要其中一种方式“识别”成功，则相应开关闭合，从而使电动机启动工作，所以两个开关应并联后再与电动机串联，故只有D符合题意。故选：D。9．（3分）在本学期的研学活动中，小鹏同学运用所学物理知识，将一瓶结了冰的矿泉水与食物一起放在泡沫塑料箱中给食物保鲜。下列说法正确的是（）A．矿泉水结冰是凝固现象，该过程要吸热 B．食物保鲜利用了冰熔化时要放热 C．食物外包装上出现小水珠是液化现象 D．一段时间后食物外包装上的小水珠消失了是升华现象【解答】解：A．水变成冰，是凝固过程，凝固放出热量，故A错误；B．食物保鲜是利用冰熔化吸热，故B错误；C．食物温度较低，外包装上的水珠是空气中的水蒸气遇到温度低的食物变成的小水珠，这是液化过程，故C正确；D．一段时间后食物外包装上的小水珠消失了是汽化现象，故D错误。故选：C。10．（3分）如图所示，电源电压恒为6V，R1＝10Ω，电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R2规格为“20Ω0.5A”。闭合S，调节滑动变阻器（在保证电路安全的前提下），除了可以直接看到电流表读数I的变化外，R1两端的电压U1、R2两端的电压U2、R1的电功率P1、电路总功率P总都会随电流发生同步变化，对它们间的变化关系，下列图像描述正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流。由题可知，电源两端电压为6V保持不变，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器R2规格“20Ω0.5A”，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的总电阻为R总＝R1+R2＝10Ω+20Ω＝30Ω；电路中的最小电流为I＝＝＝0.2A，R1两端的电压U1＝I最小R1＝0.2A×10Ω＝2V；R2两端的电压U2＝I最小R2＝0.2A×20Ω＝4V；电阻R1消耗的最小功率：P1小＝I最小2R1＝（0.2A）2×10Ω＝0.4W；电路消耗的最小功率：P最小＝UEI最小＝6V×0.2A＝1.2W。由图可知，当滑动变阻器接入电路中的电阻减小时，电路中的电流变大，由于电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器R2规格“20Ω0.5A”，所以，电路中的最大电流为I最大＝0.5A；因此由欧姆定律可知，R1两端的最大电压：U1最大＝I最大R1＝0.5A×10Ω＝5V；由串联电路的电压特点可知，R2两端的最小电压：U2小＝UE﹣U1最大＝6V﹣5V＝1V，R1两端的电压U'1＝I最大R1＝0.5A×10Ω＝5V；R2两端的电压U'2＝U﹣U'1＝6V﹣5V＝1V；R1消耗功率：P1大＝U1最大I最大＝5V×0.5A＝2.5W；电路消耗的最大功率：P大＝UEI最大＝6V×0.5A＝3W；A、根据欧姆定律知，U1＝IR1，电压与电流成正比，但最大电流不能达到0.6A，故A错误；BA、由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电压表示数变化规律是：U2＝UE﹣U＝UE﹣IR1，由数学知识可知，电压表的示数U与电流表示数I的关系一次函数，因此图象为一条斜向下的线段，电压表的示数变化范围为3V～1V，电流表的示数范围为0.3A～0.5A，故B错误；C、R1消耗的功率：P1＝I2R1，由数学知识可知，R1电功率P1与电流表示数I的关系二次函数，因此图象为抛物线上的一段，R1消耗功率变化范围是0.4W～2.5W，电流表的示数范围为0.2A～0.5A，故C错误；D、电路消耗的总功率：P＝UI，由数学知识可知，电路总功率P与电流表示数I的关系为正比例函数，因此图象为一条斜向上的线段，电路消耗的总功率变化为1.2W～3W，故D正确。故选：D。（多选）11．（3分）如图所示，人们通过修筑拦河大坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（）A．上游水位越高，水的重力势能越大 B．水流下的过程中，动能转化为重力势能 C．水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能 D．水流下的过程中，水的机械能保持不变【解答】解：A、重力势能与质量和高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大，故A正确；B、水流下的过程中，动能增加，重力势能减小，故为重力势能转化动能，故B错误；C、水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能，故C正确；D、水流下的过程中，受到各种阻力的作用，一部分能量转化为内能，故水的机械能减小，故D错误。故答案为：AC。（多选）12．（3分）如图甲为某大型商场的洗手间安装的自动感应干手器，其工作原理简化图如图乙所示，有人使用干手器时R的阻值会发生变化。闭合控制电路中的开关S，当有人使用干手器时，衔铁被吸下，接通工作电路，实现吹风。下列说法正确的是（）A．控制电路中电磁铁的工作原理是电磁感应 B．控制电路通电时，电磁铁的上端是N极 C．当有人使用干手器时，R的阻值变小 D．该干手器既能吹热风又能吹冷风【解答】解：A.电磁铁的工作原理是电流的磁效应，故A错误；B.根据安培定则，电磁铁的上端是N极，故B正确；C.当有人使用干手器时，衔铁被吸下，说明磁性增强，电流增大，电阻变小，故C正确；D.由于开关在干路上，所以只能吹热风，故D错误。故选：BC。二、填空题（4小题，每空2分，共20分）13．（4分）太阳能被认为是理想的“终极能源”，太阳能属于可再生能源。“人造太阳”非常复杂，需要“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行。要在地球上造出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载，实现“超强磁场”与“超大电流”最理想的材料是超导体（选填“半导体”或“超导体”）材料。【解答】解：太阳能可以源源不断从自然界获得，属于可再生能源；要在地球上造出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载，实现“超强磁场”与“超大电流”，由于超导材料的电阻为零，因此，最理想的材料是超导体材料。故答案为：可；超导体。14．（4分）生活处处有物理。图甲中排水管的U形“反水弯”能起到隔绝下水道异味的作用，“反水弯”利用了连通器的原理。在火车站或地铁站，离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线，如图乙所示。由于流体在流速越大的位置压强越小，因此候车时人必须站在安全线的左侧（选填“左侧”或“右侧”）区域。【解答】解：（1）排水管的U形“反水弯”上部开口、下部连通，属于连通器；连通器中装入同种液体，液体静止时，液面相平，可以防止下水道异味窜入室内，利用了连通器的原理；（2）当列车驶进站台时，会带动车厢附近的空气流动速度加快，此时车厢远处的空气流动速度慢，根据流体压强与流速的关系可知：车厢远处空气流速慢压强大，而车厢附近流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险，所以人必须站在安全线左侧的区域候车。故答案为：连通器；左侧。15．（6分）如图所示，是交警利用装有摄像机的无人机对高速公路通行情况进行实时监测的情景，无人机是利用电磁波来传递图像信号的。当无人机悬停时，以行驶的汽车为参照物，无人机是运动的。发现某车有违章行为后，为了跟踪拍摄该车的违章证据，无人机在0.5min的时间内沿同一高度匀速直线运动了600m，则这段时间内无人机运动的速度为20m/s。【解答】解：无人机是利用电磁波来传递图像信号的。无人机悬停时，以行驶的汽车为参照物，无人机与汽车的位置不断变化，无人机是运动的。这段时间内无人机运动的速度为：。故答案为：电磁波；运动；20。16．（6分）如图所示的电路中，电源电压U保持不变，A和B接线柱只能分别连接C、D、E、F四个接线柱中的一个。定值电阻R1＝15Ω，电流表的量程为“0～3A”，滑动变阻器标有“30Ω，2A”的字样，a、b为其两个端点，假设小灯泡的灯丝电阻不变。将A与C相连、B与E相连，断开开关S，当滑动变阻器的滑片P置于b端时，电流表的示数为0.45A；将滑片P移到距b端为ab长度的时，小灯泡恰好正常发光，该过程中电流表的示数变化了0.15A。则电源电压U＝18V，小灯泡的额定功率为3.6W。在保证电路安全的情况下，通过将A、B分别连接到不同的接线柱、控制开关的通断和调节滑片，可以使通过R1的电流（R1的电流不能为0）分别达到的最大值Imax和最小值Imin，则Imax：Imin＝3：1。【解答】解：（1）将A与C相连、B与E相连，断开开关S，当滑动变阻器的滑片置于b端时，小灯泡与滑动变阻器串联，且滑动变阻器接入的电阻为30Ω，电流表的示数为0.45A，则有：U＝I1（RL+R2）＝0.45A×（RL+30Ω）①把滑片移到距b端为ab长度的，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器接入电路中为：由于滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流会变大，该过程中电流表示数变化了0.15A，所以此时电路中的电流为：I2＝0.45A+0.15A＝0.6A则有：U＝I2（RL+R2′）＝0.6A×（RL+20Ω）②由①②两式可得，电源电压为：U＝18V，小灯泡的电阻为：RL＝10Ω。（2）由前面分析可知，当小灯泡正常发光时，通过小灯泡的电流为0.6A，小灯泡的电阻为10Ω，则小灯泡的额定功率为：＝（0.6A）2×10Ω＝3.6W。（3）当A接D，B接F，S断开时，通过R1的电流最大，此时R1两端的电压等于电源电压，此时通过R1的电流为：＝＝1.2A当A接E，B接F，S断开，滑片在b端时，通过R1的电流最小，此时电流为：＝＝0.4A则通过R1的最大电流与最小电流之比为：＝。故答案为：18；3.6；3：1。三、作图题（1小题，每题2分，共2分）17．（2分）我们能够看见掉落在地面上的书，是因为书反射的光进入了我们的眼睛（如图甲所示）。请在图乙中画出反射光线并标出反射角的度数。【解答】解：过入射点作出法线，根据反射光线、入射光线分居法线两侧，在法线右侧画出反射光线，反射光线与法线之间的夹角为反射角，度数等于入射角为90°﹣40°＝50°，如图所示：四、实验探究题（5小题，每空2分，共28分）18．（4分）生活中照镜子时，我们有这种感觉：“人离平面镜越近，人在镜中的像越大”。这种感觉是否可靠呢？小鹏利用如图所示的装置进行了探究，图中A、B是两根外形完全相同的蜡烛。（1）在玻璃板一侧点燃蜡烛A，在另一侧将未点燃的蜡烛B放到蜡烛A像的位置，发现它们完全重合，这说明像与物的大小相等。（2）为了使实验结论更具科学性，小鹏接下来的操作是更换蜡烛A到平面镜的距离重复实验。【解答】解：（1）实验中为了便于比较像与物的大小关系，应选择两支完全相同的蜡烛，在玻璃板一侧点燃蜡烛A，在另一侧将未点燃的蜡烛B放到蜡烛A像的位置，发现它们完全重合，这说明像与物的大小相等，这种方法叫做等效替代法；（2）为了使实验结论更具科学性，应采取同样的实验方案多做几次，避免实验现象的偶然性，应补充的实验步骤是：更换蜡烛A到平面镜的距离重复实验。故答案为：（1）相等；（2）更换蜡烛A到平面镜的距离重复实验。19．（6分）为了探究“阻力对物体运动的影响”，小鹏设计了如图所示的斜面实验，让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下。（2）比较甲、乙、丙三次实验发现：阻力越小，小车滑行的距离就越远，说明小车运动的速度改变得越慢。（3）进一步推理得出：如果小车受到的阻力为零，小车在水平面上将做匀速直线运动。【解答】解：（1）为了使小车在滑到水平面时的初速度相同，在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，这里采取得的研究方法是控制变量法。（2）实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，行驶的越远；进一步推理可知，若水平面绝对光滑，即小车不受摩擦力，则小车将做匀速直线运动。故答案为：（1）同一高度；（2）慢；匀速直线。20．（6分）为了探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”，小鹏设计了如图所示的实验装置。两个透明容器中密封着初温、质量相等的空气，R1、R2处于密闭容器中，其中R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω。（1）只闭合开关S1，可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。（2）同时闭合开关S1和S2，要探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”，应将R2更换为阻值为5Ω的电阻丝。（3）更换电阻后，闭合开关S1和S2，一段时间后发现左侧U形管液面有明显的高度差，但右侧U形管液面高度相同，经检查发现是由于电路故障引起的，则故障的原因可能是R2断路（或R2短路、R3短路）（写出一种即可）。【解答】解：（1）只闭合开关S1，R1、R2串联，通过的电流和通电时间相同，而两电阻大小不同，可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。（2）同时闭合开关S1和S2，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，要探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”，要控制电阻大小相同，应将R2更换为阻值为5Ω的电阻丝。（3）更换电阻后，闭合开关S1和S2，一段时间后发现左侧U形管液面有明显的高度差，可知电路为通路，但右侧U形管液面高度相同，R2产生热量为0，经检查发现是由于电路故障引起的，则故障的原因可能是R2断路（或R2短路、R3短路）。故答案为：（1）电阻；（2）5；（3）R2断路（或R2短路、R3短路）。21．（6分）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，某兴趣小组的同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，实验测得的数据如表所示。次数物体的重力G/N提升的高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η120.110.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.3440.21.80.674.1%（1）第3次实验测得的机械效率是74.1%（结果精确到0.1%）。（2）分析比较第1、2、3次的实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。（3）分析比较第3、4次的实验数据可得，机械效率与物体上升的高度无关。【解答】解：（1）第3次实验的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%≈74.1%；（2）比较第1、2、3次实验数据可知，对于同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高；（3）通过分析第3、4两次实验数据可得出结论：使用滑轮组提升相同的重物时，滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。故答案为：（1）74.1%；（2）高；（3）3、4。22．（6分）如图甲所示，是创新小组的同学们“探究电流与电阻的关系”的实验电路。已知电源电压恒为6V，滑动变阻器的规格为“40Ω，1A”，定值电阻有5个（阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）。（1）依次将5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻接入a、b间进行实验。根据测量数据作出了电流表示数I与a、b间定值电阻R的关系图像，如图乙所示。①实验时他们须控制定值电阻两端的电压U0不变，由图乙可知U0＝2V；②实验结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。（2）当他们用25Ω的电阻替换20Ω的电阻后，发现电压表示数始终不能调为U0。在电源电压不变的情况下，同学们想只通过提高定值电阻两端电压U0的方式使所有的定值电阻都能完成实验，则U0的值至少应该提高到2.3V。（结果保留1位小数）【解答】解：（1）①根据图乙所示的图象可知，a、b两端的电压为：U0＝IR＝0.4A×5Ω＝﹣﹣﹣＝0.1A×20Ω＝2V；②因为定值电阻两端的电压为一定值，故可得出：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（2）根据串联电路电压的规律和分压原理：，由上式可知，当电源电压U、定值电阻的电压U0一定时，变阻器的电阻随定值电阻的增大而增大；当电阻为R定4＝25Ω时，所需滑动变阻器的阻值最大为：R滑大＝40Ω，带入上式中可求得U0≈2.3V，由此可知U0的值至少应该提高到2.3V。故答案为：（1）①2；②反；（2）2.3。五、计算题（2小题，第23题6分，第24题8分，共14分）23．（6分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻R1的阻值为30Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为1.2A。求：（1）电源电压；（2）定值电阻R2消耗的电功率；（3）现用另一定值电阻R替换原来的两个电阻中的一个，发现替换前后只有一个电流表的示数发生了变化且变化了0.1A。求电阻R的阻值。【解答】解：由电路图可知，R1与R2并联，电流表A2测干路电流，电流表A1测R1支路的电流。（1）通过电阻R1的电流I1＝0.3A，由I＝可得，电源的电压：U