初中物理试题

小明携带质量为 $10\mathit{kg}$ 的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组 $D2503$ 次列车出行。经查询， $D2503$ 次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为 $2.8\times {10}^{5}N$ ，供电电路输入动车组列车的电功率恒为 $2\times {10}^{7}W$ ．

站次	站名	到达时间	开车时间	运行里程
1	太原南	$-$	$8:25$	0
2	运城北	$10:10$	$10:12$	$360\mathit{km}$
3	西安北	$11:22$	$-$	$556\mathit{km}$

请你根据以上信息，解决下列问题：

问题一：若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积约为 $0.2m^2$ ，求此行李箱对水平行李架的压强。 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

问题二：求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。

问题三：求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。

问题四：若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等，求该燃油汽车排放气态污染物的质量。（大型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物 $5\times {10}^{-6}g)$

某小组同学用如图所示装置，研究圆柱体在水中下降的过程中弹簧测力计示数和台秤示数的变化情况。他们使圆柱体在水中缓慢下降，将圆柱体下表面到水面的距离h、弹簧测力计的示数F ₁、台秤的示数F ₂记录在下表中。

实验序号	h（厘米）	F 1（牛）	F 2（牛）
1	1.0	7.7	10.3
2	2.0	7.4	10.6
3	3.0	7.1	10.9
4	4.0	6.8	11.2
5	5.0	6.5	11.5
6	6.0	6.5	11.5

①分析比较实验序号1～4的数据中F ₁、F ₂的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：圆柱体在浸入水的过程中，F ₁ 　　，F ₂ 　　；

②表中实验序号 　　的数据表明，圆柱体在相应的位置已全部浸没在水中；

③表中两组数据间F ₁变化量的大小为△F ₁，相应的F ₂变化量的大小为△F ₂，分析比较实验序号1～6的数据，可得出的结论是：圆柱体在水中缓慢下降的过程中，△F ₁与△F ₂的关系是 　　。当圆柱体处于实验序号6的位置时，所受浮力的大小为 　　牛。

为研究物体在液体中所受向上的力与哪些因素有关，小明设计了方案进行实验。小明用弹簧测力计将一圆柱体悬挂在空容器中，如图，此时测力计示数为 $F_0$ ．然后逐次向容器中注入液体 $A$ ，并将圆柱体下表面到液面的距离 $h$ 、相应的弹簧测力计示数 $F$ 、 $F_0$ 与 $F$ 的差值△ $F$ 记录在表一中。为进一步探究，小明换用液体 $B$ 重复实验，并将数据记录在表二中。（液体 $A$ 、 $B$ 密度分别为 ${\rho }_A$ 、 ${\rho }_B$ ，且 ${\rho }_A>{\rho }_B)$

表一：（液体 $A)$

实验序号	$h$ （厘米）	$F$ （牛 $)$	△ $F$ （牛 $)$
1	3.0	8.5	1.5
2	6.0	7.0	3.0
3	9.0	5.5	4.5
4	12.0	5.0	5.0

表二：（液体 $B)$

实验序号	$h$ （厘米）	$F$ （牛 $)$	△ $F$ （牛 $)$
5	3.0	8.8	1.2
6	6.0	7.6	2.4
7	9.0	6.4	3.6
8	12.0	6.0	4.0

①分析比较实验序号1、2与3（或5、6与 $7)$ 数据中 $F$ 和 $h$ 的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一物体在同一种液体中， 　　。

②分析比较实验序号1、与2与3（或5、6与 $7)$ 的数据中△ $F$ 和 $h$ 的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一物体在同一种液体中， 　　。

③分析比较实验序号1、5（或2、6，或3、 $7)$ 的数据中△ $F$ 和 $h$ 的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一物体在 　　。

④实验中圆柱体的重力为 　　牛，高度为 　　厘米。

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。

某电熨斗的电路如图所示，额定电压为 $220V$ ，最大功率为 $1100W$ ，发热部分由调温电阻 $R$ 和定值电阻 $R_0$ 组成。调温电阻的最大阻值为 $176\Omega$ ，温度对电阻的影响忽略不计，则：

（1）该电熨斗以最大功率工作 $10\mathit{min}$ 消耗多少电能？

（2）定值电阻 $R_0$ 的阻值是多少？

（3）该电熨斗在额定电压下工作时的最小功率是多少？此时通过电熨斗的电流是多少？

一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图18所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中 $R_0$ 为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关 $S_0$ 和 $S$ 都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到 ${50}^{°}\text{C}$ 时，电磁铁才会把衔铁吸下，使 $B$ 、 $C$ 两个触点接通，电热水器处于保温状态。已知 $R_1=44\Omega$ ， $R_2=2156\Omega$ ．求：

（1）将电热水器水箱中 $2.2\mathit{kg}$ 的水从 ${15}^{°}\text{C}$ 加热到 ${45}^{°}\text{C}$ ，水吸收的热量

（2）电热水器处于加热状态时工作电路的功率。

（3）将 $2.2\mathit{kg}$ 的水从 ${15}^{°}\text{C}$ 加热到 ${45}^{°}\text{C}$ ，需要通电 $5\mathit{min}$ ，电热水器的加热效率为多少？

（4）当温度达到 ${50}^{°}\text{C}$ 后，通电 $10\mathit{min}$ ， $R_2$ 产生的热量。

小明早餐常吃一个煮鸡蛋。他想知道一个生鸡蛋的密度，但发现实验室的量筒口径太小，无法测量鸡蛋的体积，他进行了下面的实验。

（1）请你按照小明的实验思路，将实验步骤补充完整。

①把天平放在水平桌面上，分度盘如图甲所示，他应该将平衡螺母向 　　调节，使天平平衡；

②用天平测出烧杯的质量为 $65.8g$ ；

③在烧杯中装适量的水，把鸡蛋放入水中，鸡蛋下沉至杯底，如图乙；

④如图丙所示，小明的操作是 　　；

⑤取出鸡蛋，用调好的天平测烧杯和盐水的总质量，如图丁所示，天平的读数为 　　 $g$ ；

⑥将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，如图戊所示，量筒的读数为 $96\mathit{mL}$ ；

⑦利用密度公式计算出盐水的密度为 　　 $\mathit{kg}/m^3$ ，即为鸡蛋的密度。

（2）小明利用上述方法测出的盐水密度 　　（选填"偏大"或"偏小" $)$ ；小明同学很快想到，不需要增加器材，也不需要增加额外的步骤，只要将实验步骤的顺序稍加调整，就会大大减小上述误差。小明同学调整后的实验步骤顺序是 　　（填写实验步骤前的序号）。

（3）按照上面所述实验过程，请你帮助小明证明鸡蛋的密度等于盐水密度。（推导过程要有必要的文字说明）

现有器材：电源（电压有2、4、6、8、10和12伏六档）、电流表、电压表和电键各两个，滑动变阻器（标有"20欧 2安"字样）、待测小灯泡（标有"2.2伏"字样）和待测电阻 $R_x$ 各一个，以及导线若干、小华要做"用电流表、电压表测电阻"实验，小红同时要做"测定小灯泡的电功率"实验，但由于变阻器只有一个，两位同学讨论后，设计实验方案并分配器材，然后使用各自分得的器材进行实验，实验中，小华发现电路中电流表的最小示数为0.2安；小红观察到当小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3安

（1）根据小华实验的相关信息

（a）画出小华实验的电路图； （在答题纸的相应位置作图）

（b）电流最小时测得的电阻值 $R_x$ 为 　　欧

（2）根据小红实验的相关信息

（a）计算小灯泡的额定功率 $P_{额}=$ 　　

（b）计算说明实验中小红选择的电源电压档位 　　

在物理综合实践活动中，小明和小亮合作测量电磁灶的加热效率。他们关闭家中的其他用电器，只让电磁灶接入电路中烧水，水的质量为 $2\mathit{kg}$ 。小明负责观察电能表（如图），小亮负责用温度计测量水的温度。 $5\mathit{min}$ 电能表上的转盘转了 $200r$ ，水的温度恰好升高了 ${50}^{°}\text{C}$ ．求解下列问题：

（1）水吸收的热量是多少？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\left)\right]$

（2）电磁灶的实际功率是多少

（3）电磁灶烧水的效率是多少？

如图所示，一灯泡 $L$ 标有" $12V6W$ "字样，接入电路中，电源电压保持不变，灯泡灯丝电阻不随温度而改变，闭合开关 $S$ ，当滑动变阻器滑片 $P$ 移到 $b$ 端时，电压表示数为 $5V$ ：当滑动变阻器滑片 $P$ 移到 $\mathit{ab}$ 的中点时，电压表示数为 $3V$ ，求：

（1）灯丝电阻值是多少？

（2）灯泡 $L$ 正常发光时，在 $10\mathit{min}$ 内消耗的电能是多少千瓦时？

（3）电源电压是多少？

（4）滑动变阻器的最大阻值是多少？

某工程队在一次施工作业中，以恒定速度沿竖直方向将圆柱形工件从深水中吊起至距水面某一高度，工件从刚接触水面到完全脱离水面用时 $\mathbf{5}\mathit{s}$ ，绳子作用在工件上端的拉力 $\mathit{F}$ 随工件上升高度 $\mathit{h}$ 变化的图象如图1所示，不计水的阻力 $\mathbf{(}{\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}\mathbf{=}\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{0}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathbf{3}}\mathit{kg}\mathbf{/}{\mathit{m}}^{\mathbf{3}}$ ， $\mathit{g}$ 取 $\mathbf{10}\mathit{N}\mathbf{/}\mathit{kg}\mathbf{)}$ ，求：

（1）如图2所示，刚开始拉动时，工件上表面所受到水的压强大小？

（2）工件完全浸入在水中时所受浮力大小？

（3）工件完全浸入在水中时，拉力做功的功率是多少？

（4）工件的横截面积 $\mathit{S}$ 是多大？

"营养早餐工程"惠及千家万户家住南部山区的小刚也是受益者之一，每周都能喝到政府发给的牛奶。在学习了密度知识以后，小刚利用托盘天平、烧杯和水测量牛奶的密度，他进行了如下操作：

（1）小刚观察到牛奶包装盒上标有 $\mathbf{250}\mathit{mL}$ 字样；

（2）将盒装牛奶放在已经调节好的天平左盘，在右盘中加减砝码后，发现天平仍然不平衡，小刚接下来应该进行的操作是 　　。

（3）天平平衡后，观察右盘中砝码质量和游码在标尺上的位置如图1所示。然后小刚将盒中的牛奶倒入烧杯中，用天平测得牛奶包装盒的质量为 $\mathbf{7}\mathit{g}$ 。则牛奶的密度为 　　。

（4）小刚用这种方法测出的牛奶密度和真实值相比 　　（选填"偏大"或"偏小" $\mathbf{)}$

（5）小刚在学习完浮力知识后，认识了一种测量液体密度的仪器一密度计（如图2所示），将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为液体密度。小刚受到启发，用细沙、水、刻度尺，记号笔、烧杯和平底玻璃管（数量不限），设计实验并完成了测量，请你帮助小刚利用上述器材完成測量牛奶密度的实验。

①写出具体的操作步骤（可以结合简图用文字说明，测量物理量用字母表示）。

②根据上述步骤中所测物理量，写出牛奶密度的表达式推导过程（有必要的文字说明）

③牛奶密度的表达式 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{牛奶}}$ （用已知量测量量表示，比如水的密度用 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}$ 表示）

国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图1为小华设计的模拟装置示意图：电源电压 $U=6V$ ；当电磁铁线圈中的电流 $I⩽0.02A$ 时，衔铁 $K$ 被释放从而关闭气路（未画出）启动保护，反之打开气路；线圈电阻不计；热敏电阻 $R_t$ 的阻值与温度的关系如图2中图线①所示。

（1）停止加热（意外熄火）后，随着 $R_t$ 温度降低，线圈中电流将变 　　；

（2）在调试装置时，需满足以下两个条件：

①装置启动保护时 $R_t$ 的温度不高于 ${80}^{°}\text{C}$ ；

②为防止意外熄火后燃气泄漏的时间过长，装置启动保护时 $R_t$ 的电功率应不超过 $0.06W$ ；为满足上述条件，求电阻箱 $R$ 接入电路阻值的范围；

（3）调试完成后，若仅将 $R_t$ 更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），小华发现装置启动保护的灵敏度会降低，你认为其中的原由是： 　　。

智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、高精准度的服务，在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务。下表是某智能机器人图书馆员"小 $i$ "（如图甲）的部分参数：

参数名称	电源电压 $/V$	最大负重 $/\mathit{kg}$	提升重物最大高度 $/m$	机器人车轮直径 $/\mathit{cm}$	充电功率 $/W$
数据	48	20	0.6	10	2.5

（1）读者与"小 $i$ "对话，咨询某图书所在的位置，"小 $i$ "需将读者的声音信号转化为电流信号，这与 　　的原理相同。（发电机 $/$ 电动机）

（2）在阳光充足的时候，"小 $i$ "可以通过将 　　能转化为电能的方式实现无线充电。

（3）"小 $i$ "也提供无线上网服务，它与互联网之间通过 　　来传递信息。

（4）"小 $i$ "每天需将 $1944\mathit{kg}$ 图书从借阅处分批搬回书架上，每次放回需将图书提高 $0.5m$ ，则每天搬书上书架做功 　　 $J$ ，若充电效率为 $90\%$ ，则每天应至少充电 　　 $h$ ． $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

（5）如图乙所示为"小 $i$ "承受图书重力的过载保护电路原理图，图中 $R$ 为压力传感器，阻值随所受压力变化图象如图丙所示，图乙触发器的电阻忽略不计，通过的电流超过 $0.5A$ 时就触发电动机停止工作，放弃执行搬书指令，以免"小 $i$ "受损伤。因此为保护"小 $i$ "，电阻箱 $R_0$ 的阻值至少应为 　　 $\Omega$ ；"小 $i$ "长时间工作后，为减轻其最大负重，应将电阻箱 $R_0$ 的阻值适当 　　（增大 $/$ 减小）。

（6）图书馆管理人员发现，"小 $i$ "经过斜面时，爬坡打滑爬不上去，在不改变智能机器人硬件情况下，为了让"小 $i$ "能爬坡，可采用的方法是① 　　，② 　　。

阅读短文，回答问题：

神奇的"大力士"﹣﹣形状记忆合金起重机

形状记忆合金起重机具有动力大、噪声小等优点，广泛应用于能源。交通和日常生活等领域。

形状记忆合金起重机的动力主要来自于形状记忆合金，如图甲所示，常温下发生形变的记忆合金。在受热超过某一温度时，完全恢复到原来的形状，此过程中产生很大的力，将重物提起。

依据不同记忆合金材料特性，可制成记忆压缩弹簧和记忆拉伸弹簧。如图乙所示为记忆压缩弹簧，在常温时较小的外力即可使其处于压缩状态，在高温时会自动恢复到原来的伸长状态记忆拉伸弹簧则与其不同，在常温时较小的外力可使其处于伸长状态，在高温时会自动恢复到原来的压缩状态记忆弹簧恢复原状时所产生的弹力远比普通弹簧大。

给记忆合金材料通上交替变化的脉冲电流，套使其温度升高。为控制加热快慢，通常采用改变一个周期内通有电流的时间占总时间的比值的方法来实现。

（1）形状记忆合金起重机在提升重物时，重物的重力势能 　　。

（2）由形状记忆合金材料制成的眼镜框被踩扁后，应 　　（升温/降温），使其恢复原状。

（3）对记忆拉伸弹簧来说，高温状态长度比低温状态 　　。

（4）下列图丙四种电流能使相同的记忆合金弹簧升温最快的是 　　。

（5）图丁是小明设计的形状记忆合金起重机的动力结构示意图，记忆弹簧通电后恢复原状，提起重物，为让记忆弹簧能回到初始位置，装置中需要搭配普通弹簧，下列四种组合中，提升力最大的是 　　。

A．普通弹簧，记忆拉伸弹簧、普通弹簧

B．普通弹簧，记忆压缩弹簧、普通弹簧

C．记忆压缩弹簧、普通弹簧、记忆压缩弹簧

D．记忆拉伸弹簧、普通弹簧、记忆拉伸弹簧