初中物理物质解答题

北京8分钟

2018年平昌冬奥会闭幕式上，“北京8分钟”表演惊艳全世界，同时宣告冬奥会进入北京时间。短短8分钟的表演却蕴涵着大量的“中国智慧”和“中国制造”

闭幕式上，演员穿着目前国内最大尺寸的熊猫木偶道具进行轮滑表演，给人留下了

深刻印象。为达到最佳表演效果，需要严格控制道具的质制作团队在原有工艺的基础上不断改良和创新，经过反复对比和测试，最终确定用铝合金管材和碳纤维条作为制作材料。最终版的熊猫木偶道具质量仅为 $10\mathit{kg}$

装载着大屏幕的机器人与轮滑舞者进行了互动表演，为体现冰雪主题，大屏幕也使用了新技术，让它们看起来像是用冰雪制成的“冰屏”，每块“冰屏”长 $3m$。为保证“冰屏”具有较强的抗风能力，“冰屏”的整个结构非常精密，卡槽与屏之间的距离达到微米级，经过风洞测试，每块“冰屏”都能承受 $15m/s$的风速，目前我国的“冰屏”技术已处于世界领先水平。

舞台上要求演员衣服轻薄，动作舒展流畅，由于现场气温低至 $-3^{°}\text{C}$，为做好演员的保暖工作，超薄保暖服采用了超级新型纳米材料 $-$一石墨烯发热膜、演员上场前，需先对服饰内的电池进行充电。充电完成后，石墨烯发热膜保暖服可在 $-{20}^{°}\text{C}$的环境中工作4小时，确保了演员穿着舒适和演出成功。

阅读短文，回答问题：

（1）熊猫木偶道具选用铝合金管材和碳纤维条作为制作材料，除了考虑材料的强度和韧性外，还因为这些材料

　　较小；

（2）演员在地面上做曲线运动时，受到的力是　　（选填“平衡力”或“非平衡力” $)$；

（3）在对“冰屏”进行抗风能力的风洞测试中，让屏幕正对风的方向，若增大风速，风对屏幕产生的压强　　（选填“变小”、“变大”或“不变” $)$；

（4）在给保暖服内的电池充电时，电能转化为　　能；保暖服通电发热是通过　　（选填“热传递”或“做功” $)$方式增加保暖服的内能。

炎热的天，某些城市的街道上有雾炮车在向空中喷水，它比普通洒水车的降温、净化空气的效果更好（雾炮车的参数如下表所示）

（1）雾炮车净化空气主要针对的污染物是　　。

（2）雾炮车的降温效果更好，原因是喷出的极细水珠增加了　　，从而加快了水的蒸发。

（3）已知某古桥的桥面能承受的最大压强为 $6\times {10}^5$帕，通过计算判断该雾炮车能否满载通过？

雾炮车的部分参数
空载时质量 最大装水量 满载时轮胎与地面的总接触面积	6000千克 10000千克 0.4米 ${}^2$

用不同的方法测量小石块和小瓷杯的密度。

（1）测小石块的密度

①天平放置于　　工作台上，将游码移到标尺　　处，调节平衡螺母使横梁平衡；

②用此天平测量小石块的质量，右盘所加砝码和游码位置如图甲所示，则小石块的质量为　　 $g$．在量筒内放入适量的水，用细线绑好小石块，缓慢放入水中，如图乙所示，则小石块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$；

（2）测小瓷杯的密度

如图丙所示，先在量筒内放入适量的水，液面刻度为 $V_1$；再将小瓷杯浸没于水中，液面刻度为 $V_2$；最后捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒，使其浮于水面（水未损失），液面刻度为 $V_3$，小瓷杯密度的表达式 ${\rho }_{杯}=$　　（用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$和 ${\rho }_{水}$表示）。实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净，则所测结果　　（选填“偏大”、偏小”或“不变” $)$。

在《空气的存在》一课中，教材里设计了如图所示的活动：“用粗铁丝做的夹子夹住空易拉罐，并向空易拉罐中倒入少许水。然后对易拉罐加热，有大量水汽逸出时，把易拉罐开口朝下扣在冷水中（不要扣入得太深），观察现象。”如果实验现象能成为空气存在的证据，活动中应该看到什么现象？请你解释产生这一现象的原因。

在测量学生奶密度的实验中。

（1）为了减小实验误差，应该选择图 　　（选填"甲"或"乙"）中的量筒。

（2）把天平放在水平桌面上，把游码移到标尺的零刻度线处，发现指针偏左，应 　　，直到横梁平衡。

（3）小铭进行了如下实验：

A．把天平放在水平桌面上，调节横梁平衡；

B．用天平测出烧杯的质量m ₁；

C．将适量的学生奶倒入烧杯，测出烧杯和学生奶的总质量m ₂

D．将烧杯中的学生奶全部倒入量筒，测出体积V。

考虑到学生奶在从烧杯中倒出时有残留，密度的测量值偏 　　。为此，同组的小浩提出只要调整实验顺序就可以解决这个问题，这个实验顺序是 　　（填序号）。

（4）按照调整后的方案进行实验。在测量烧杯质量时砝码及游码情况如图丙所示。实验数据如下表，其中①和②的数值分别为 　　、 　　。

烧杯的质量m 1/g	烧杯和学生奶的总质量m 1/g	学生奶的体积V/cm ^3	学生奶的密度ρ/（g•cm ^﹣ ^3）
①	78.2	40	②

在科技节活动中，有一项挑战项目：如图所示， $A$、 $B$、 $C$、 $D$是装满了某一种材料（细盐铁粉、米粉中的一种）的四个不透明的轻质密闭容器要求在不打开容器的前提下，将其中装有相同材料的两个容器挑选出来提供的器材有：

①与密闭容器同样的空容器各一个；

②天平和水按下列步骤在空白处填上适当的内容。

（1）用天平分别测出图中四个密闭容器的质量 $m_A$、 $m_B$、 $m_C$、 $m_D$；

（2）　              　；

（3）若满足关系式：　　（用测量的物理量表示），则 $A$、 $C$两容器中所装材料相同。

如图是某种晶体熔化时温度随时间变化的图象，根据图象的特征可判定该晶体的熔点是　　 ${}^{°}\text{C}$．在 $\mathit{AB}$段晶体处于　　态（选题“固”“液”或“固液共存” $)$熔化过程用了　　 $\mathit{min}$。

"创新"小组在某次实践活动中，采集了一块矿石（矿石不吸水），测量它的密度。

（1）在测量之前，要观察量筒的 　             　。

（2）测量过程的情景如图，正确且合理测量质量的操作顺序为 　        　，测出矿石的密度为 　     　g/cm ³。

（3）永深同学继续如下操作：

①将矿石从量筒中取出，直接放在天平上测质量记为m _测，并记下此时量筒中水面的刻度值V ₃。

②测量体积时，才发现矿石有变化了，将它处理复原后，浸没在量筒的水中，记下此时水面的刻度值V ₄，从而求出矿石的体积并算出密度。

这样的操作可能对实验结果产生影响，请你写出产生的影响及原因。

小亮在一杯水中滴入少量酒精，探究这杯混合液体的凝固规律，他将这杯液体放入冰箱的冷冻室内，每隔 $4\mathit{min}$把观察到的现象和测得的数据记入表中：

时间 $/\mathit{min}$	0	4	8	12	16	20	24	28	32	36	40	44
温度 ${/}^{°}\text{C}$	4	2	0	$-1$	$-2$	$-3$	$-4$	$-4$	$-4$	$-6$	$-8$
状态	液	液	液	液	液	液	固，液	固，液	固，液	固	固	固

（1）当实验进行到 $44\mathit{min}$时，温度计示数如图所示，此时的温度是　 $-11$　 ${}^{°}\text{C}$。

（2）该混合液的凝固点是　　 ${}^{°}\text{C}$。

（3）由上表数据可知此混合液凝固后属于　　（填“晶体”或“非晶体” $)$。

（4） $44\mathit{min}$后，小亮把杯子从冰箱中取出，过一会儿，发现杯子外壁出现一层霜，形成这一现象的原因是　　。

利用如图甲所示装置做“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验。

（1）按规范组装器材，在安装温度计时，玻璃泡碰到了烧杯底，此时应适当将　　（选填“ $A$处向上”或“ $B$处向下” $)$调整。

（2）实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，这样做是为了

　　。

（3）由实验数据绘制出温度随时间变化的图象，如图乙所示。分析图象可知：水的沸点是　　 ${}^{°}\text{C}$，还可获得的信息有：　　。（写出一条即可）

如图甲所示，放在水平桌面上的圆柱形容器的底面积为100cm ²，装有20cm深的水，容器的质量为0.02kg，厚度忽略不计。A、B是由密度不同的材料制成的两实心物块，已知B物块的体积是A物块体积的 $\frac{1}{8}$ ．当把A、B两物块用细线相连放入水中时，两物块恰好悬浮，且没有水溢出，如图乙所示，现剪断细线，A物块上浮，稳定后水对容器底的压强变化了60Pa，物块A有 $\frac{1}{4}$ 体积露出水面。已知水的密度为1.0×10 ³kg/m ³，g取10N/kg。试求：

（1）如图甲所示，容器对水平桌面的压强；

（2）细线被剪断后水面的高度差；

（3）A、B两物块的密度。

2020年11月10日，中国"奋斗者"号载人潜水器在"地球第四极"--马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。

（1）"奋斗者"号采用的钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀，与下列哪种材料类型相同？ 　　。

A．	①塑料
B．	②不锈钢
C．	③玻璃

（2）"奋斗者"号下潜时，外部携带了4块压载铁，总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如图所示。试计算4块压载铁水下浸没时对"奋斗者"号的作用力约为多少？（压载铁的密度近似为 $8\times {10}^3$ 千克 $/$ 米 ${}^3$ ，海水的密度近似为水的密度）

（3）完成水下作业之后，"奋斗者"号抛去压载铁上浮，为了使"奋斗者"号在深海有足够大的浮力返航，采用了一种新的固体浮力材料，由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求，该材料需要具备怎样的性质？ 　　（答出一点即可）。

根据下面4个图所给信息填空。

（1）采用绕线法测得铜丝的直径 $d=$　　 $\mathit{cm}$。

（2）小球浸没在液体中受到的浮力 $F=$　　 $N$。

（3）冬天室外气温 $t=$　　 ${}^{°}\text{C}$。

（4）甲、乙两车同时同地同方向做匀速直线运动，它们的 $s-t$图象如图所示， $t=6s$时两车间距离 $x=$　　 $m$。

阅读短文，回答问题。

新的水纯化技术，可以为世界解渴

全世界18亿人常年缺水，如何利用太阳能进行海水淡化，是人类水资源领域共同关注的焦点。2019年，33岁的南京大学教授朱熹及其团队，模仿蘑菇的碳基吸收体，设计制作了集热蒸发一体化的人工蒸腾器件，如图是它的结构示意图。

供水通道利用毛细效应，把水供应到碳基吸收体上，碳基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给界面处的水加热，让水一层一层蒸发。顶端像蘑菇一样的伞状结构，增大了水的表面积。这种材料和结构的巧妙设计使光蒸汽转化效率显著提高。在供水通道与海水接触处，团队受睡莲叶启发，设计了多级结构。成功实现水蒸发后，盐全部躺在容器底部，让水和盐溶质完全分离。保障器件不结垢，能长效利用。

这项变革性水纯化技术，便携、高效、低成本、无污染，让太阳能海水淡化技术成功产业化，为世界解渴，造福全人类。

（1）通过器件收集到大量的水蒸气，还要经历　　（填写物态变化名称），才能变成淡水，这一过程需要　　（选填“吸热”或“放热” $)$。

（2）人工蒸腾器件在提高光蒸汽转化效率方面的做法有　　（写出一条即可）。这项新的水纯化技术，还可以利用在哪些方面？　　（列举一例即可）。

如图1所示，装有 $0.01m^3$水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为 $0.2m^2$。

桶的质量忽略不计， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）求桶中水的质量。

（2）求这桶水对地面的压强。

（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升 $2m$的过程中，所用拉力为 $40N$．求该滑轮组的机械效率。