初中物理解答题

小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：

猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关

猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关

为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。

按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。

实验 序号	铁块质量 $m/g$	铁块距桌面高度 $H/\mathit{cm}$	桌腿进入沙子 的深度 $h/\mathit{cm}$
①	20	20	1.9
②	20	30	2.9
③	20	40	3.8
④	30	20	2.9
⑤	40	20	4.1

（1）实验中通过比较　　来判断物体重力势能的大小；

（2）为了验证猜想一，需选择表中　　（填实验序号）三组数据进行分析；

（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：　　。

某新型建筑材料既防火、防水还保温，这种材料的密度为 $0.3\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ 。

（1）如果将这种材料制成长 $0.4m$ ，高 $0.1m$ ，宽度如图所示为 　　 $\mathit{cm}$ 的实心砖块，则此砖块的体积和质量分别是多少？

（2）此砖块对水平地面的最小压强是多少？ $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中；

（1）如图甲所示，依次将物体缓缓浸入水中。

①从位置2→3的过程中，物体受到的重力　 　，受到的浮力　   　。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）

②从位置3→4的过程中，物体受到的浮力不变，说明物体受到的浮力与浸没的深度

　   　（选填“有关”或“无关”）。

③图乙中的　   　（选填“a”或“b”）能反映测力计示数在甲图实验过程中的变化。

④实验中用手提着测力计，可能会使测力计示数不稳定，你的改进建议是　                                      　。

（2）课本中提到，物体在空气中也会受到浮力作用，因此小禹设计了一个测量空气浮力大小的实验；

①排尽一个大气球内部的空气，测出气球的重力G_球；

②将适量的氢气充入气球，用细线扎紧封口，按图丙所示测出拉力的大小F_拉；

③根据F_浮＝F_拉+G_球，求出气球所受浮力大小（细线重力和摩擦忽略不计）。小禹的实验方案中，计算浮力的方法有误，错误是　                 　。

用图甲所示的实验装置做“观察水的沸腾”实验。

（1）按规范要求，调节铁圈2的高度时，　　（选填“需要”或“不需要” $)$点燃酒精灯。

（2）当水温升到 ${92}^{°}\text{C}$时，每隔 $0.5\mathit{min}$记录一次温度计的示数，部分数据记录如下表。分析数据可知：水的沸点是　　 ${}^{°}\text{C}$。

时间 $/\mathit{min}$	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5	$\dots$
水的温度 ${/}^{°}\text{C}$	92	93	94	95	96	97	98	98	98	98	$\dots$

（3）在其他条件不变的情况下，仅将水的质量减少，重复（2）的实验步骤，在图乙中大致画出“温度 $-$时间”的关系图像。

请阅读《科学重器一原子钟》并回答32题。

科学重器 $-$原子钟

星空浩瀚，地球转动，四季更替，草木枯荣。从人类意识觉醒开始，“时间”便如影随形。从太阳升落、日晷、沙漏、水钟、机械钟、石英钟到目前最准确的计时工具原子钟，这些计时方法与工具的发展体现了不同时代劳动人民的智慧。计时工具大多是以某种规则运动的周期（完成一次规则运动所用的时间）为基准计时的，比如日晷以日地相对运动的周期为基准；机械摆钟以摆的振荡周期为基准；石英钟以石英晶体有规则的振荡周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定，测量时间的精准度就越高，基于此科学家制造出了原子钟（如图所示）。它以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准，由于电磁波的振荡周期很稳定，使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。

人们通常选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物作为测量标准。正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性，适合作为时间的测量标准，于是在1967年，国际计量大会将“1秒”重新定义为铯133原子辐射电磁波荡9192631770个周期的持续时间。时间单位“秒”作为国际通用的测量语言，是人类描述和定义时空的标尺。

虽然制定了统一的时间测量标准，但若各地时间不能同步，也会给人们带来麻烦。比如，若电网调节时间不同步，可能会烧坏电机；金融市场时间不同步，可能会导致巨大的经济损失。这就需要有一个时间基准，用于实现时间的同步，就像日常生活中，我们常常根据电视台播报的时间来校准自己的时间一样。在我国，提供校准时间的是位于西安的国家授时中心的原子钟，它被用作基准钟向电视、广播、网络等提供报时服务。在导航系统中，如果导航定位的精准度为1米，则要求卫星上原子钟的时间同步必须在 $3\times {10}^{-9}$之内，这需要卫星上的原子钟和地面上的基准钟定期校准，以保证定位的精准度。我国自主研制的北斗导航系统中，原子钟堪称“导航卫星的心脏”，使我国在导航精准度方面达到厘米级，处于全球领先水准。北斗导航系统可以给安装了芯片的共享单车设定电子围栏，也可以判断汽车行驶在哪个车道，甚至还可以实现送货的无人机精准地降落在客户的阳台上。计时工具的演变，展现了人类”时间文化”的进程，更彰显出人类精益求精、不断探索、追求卓越的科学精神。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）原子钟可以作为时间同步的基准钟，依据的是原子辐射电磁波振荡周期的　     　。

（2）下列物体相比较，最适合提供计时基准的是　　（填写正确选项前的字母）。

$A$．摆动的小球     $B$．沿直线运动的汽车   $C$．静止的书本

（3）在实际生活中会出现各种”标准”。请你结合对文中时间”标准”的理解，除文中提到的实例外，再列举一个“标准”并说明该“标准”在具体实例中是如何应用的。　　

“620”创新实验小组像科学家一样进行科学研究：

他们进入一个环境温度可以保持在 $0^{°}\text{C}$的实验室，尝试测量冰的密度。

【实验器材】天平（砝码）、弹簧测力计、量筒、烧杯、刻度尺、水、细木棒、形状不规则的小冰块

【实验步骤】

（1）选择合适的器材、测出小冰块的质量 $m$；

（2）选择器材　　、　　和水，测出小冰块的体积 $C$；

（3）根据 $\rho =$　　，代入所测得的实验数据，并通过计算得到冰的密度为 $0.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

小华同学做完实验，意犹未尽，还想回家测量正方体小冰块的密度是否与实验室中所测冰的密度一致，经王老师同意，他将实验桌上的所与器材带回了家，请你仅利用所带回家的器材，为小华设计一个最简便的实验方案，测出该冰块的密度。

【实验步骤】

（4）选择器材　　、　　，测得冰块的质量；

（5）选择器材　　，测出该冰块的　　。

（6）通过计算得出冰的密度。

【实验分析】

小华同学发现所测冰的密度比实验室中所测得冰的密度更大，原因可能是　　。

小明在报纸上看到一条消息，“一位少女落入冰窟，90后小伙为救人在冰面上匍匐前行”，小伙为什么不抓紧跑过去救人，却要慢慢爬过去？爱思考的小明想知道人平躺时对地面的压强，于是他找来了体重秤、米尺、粉笔粗略地测出了人平躺时对地面的压强。请你帮小明写出测量步骤。

如图所示，测量物体在水平面上运动时，受到的动摩擦力的大小。

（1）测量时，要用弹簧测力计拉着物体在水平面上做　   　运动。

（2）读出图丙中弹簧测力计的示数，可测出此次实验滑动摩擦力的大小是　　 $N$。

（3）比较甲、乙、丙三图测量结果，得到的结论是：在其他条件相同的情况下，　　越大，滑动摩擦力越大。

某兴趣小组计划探究“铝棒的发声”。同学们使用一根表面光滑的实心铝棒，一只手捏住铝棒的中间部位，另一只手的拇指和食指粘少许松香粉，在铝棒表面由手捏部位向外端摩擦，可以听见铝棒发出声音，而且发现在不同情况下铝棒发声的频率是不同的，为了探究铝棒发声频率的影响因素，该兴趣小组找到不同规格的铝棒、虚拟示波器等器材进行探究。实验前同学们提出了以下猜想：

猜想 $A$：铝棒发声的频率可能和铝棒的横截面积有关

猜想 $B$：铝棒发声的频率可能和铝棒的长度有关

猜想 $C$：铝棒发声的频率可能和手捏铝棒的部位有关

为了验证猜想 $A$，同学们选择4根铝棒，每次均捏住铝棒的中间部位，由手捏部位向外端摩擦，实验所得的数据记录于下面的表格中，在 $2\%$的误差允许范围内（频率相差在 $70\mathit{Hz}$以内）的测量值可以认为是相等的。

实心铝棒	铝棒长度 $L/\times {10}^{-2}m$	横截面积 $S/\times {10}^{-5}{m}^2$	频率 $f/\mathit{Hz}$
1	71	2.9	3500
2	78	2.9	3146
3	71	5.2	3530
4	78	11.7	3134

（1）分析表格中数据，可知铝棒的发声频率与横截面积是　　的。（选填“有关”或“无关” $)$

（2）为了验证猜想 $B$，同学们选择横截面积均为 $2.9\times {10}^{-5}{m}^2$的铝棒，实验所得的数据记录于下面的表格中，同学们从表中前两列数据很难得出频率 $f$与长度 $L$之间的关系，他们利用图象法处理数据，画出了频率 $f$与长度的倒数 $\frac{1}{L}$的关系如图所示，分析可知发生频率 $f$与铝棒的长度 $L$的关系是　　。

实心铝棒	铝棒长度 $L/\times {10}^{-2}m$	频率 $f/\mathit{Hz}$	铝棒长度倒数 $1/L\left(m^{-1}\right)$
1	50	5000	2
2	71	3500	1.4
3	78	3146	1.28
4	91	2700	1.1
5	105	2375	0.95

（3）同学们又通过实验探究了铝棒发声的频率和手捏铝棒部位的关系，在实验过程中，有同学们将发声的铝棒一端插入水中，可以看到　　现象，有同学用手迅速握住正在发声的铝棒，可以听见声音很快衰减，原因是　　。

在图中画出绳子对小车的拉力 $F$的示意图

“节能减排，低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放。李明同学坚持骑自行车上下学，他的质量为 $50\mathit{kg}$，所骑自行车质量为 $15\mathit{kg}$。 $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）若他在平直公路上 $5\mathit{min}$内匀速行驶了 $1500m$，则这段时间他骑行的速度是多大？

（2）若他骑行时的牵引力恒为 $60N$，则他骑行这 $5\mathit{min}$内克服阻力做了多少功？

（3）若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为 $25c{m}^2$，则他骑行时自行车对地面的压强为多少？

亲爱的同学，请你应用所学物理知识回答下列问题；

（1）如图1所示，是用来测量　　的大小的工具，使用前应　　，明确该仪器的　　和分度值；

（2）如图2所示，是手机中显示天气预报的截图，观察此图可知，当天的最大温差是　　。 $19:54$时的气温是　　；

（3）如图3所示的刻度尺，其分度值为　　 $\mathit{mm}$，小红用该刻度尺对实际长度为 $70.0\mathit{cm}$的课桌进行测量，所测得的数据约为 $66.7\mathit{cm}$，经过分析，导致该测量结果错误的原因可能是　　，纠正错误后，为了减小实验误差，还要进行　　。

小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时，他用图甲所示的电路进行实验，实验中电阻 $R$两端的电压始终保持 $2.4V$不变。

（1）请用笔画线代替导线，将甲图中实物电路连接完整（导线不得交叉）。

（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片 $P$应置于　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（3）在实验过程中，当把电阻 $R$由 $5\Omega$更换为 $10\Omega$时，滑动变阻器接入电路中的电阻应　　。（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

（4）某次实验时电流表的示数如图乙所示，则电流表示数为　　 $A$，此时 $R$的阻值为　　 $\Omega$。

小刚发现天气较冷的季节，家里的窗户玻璃上有时是一层小水珠，有时是一层冰花。请简要回答水珠和冰花分别是怎样形成的。

小欣利用实验探究“电流跟电阻的关系”。已知电源电压为 $6V$且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega$。

（1）请根据图甲所示的电路图将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）；

（2）小欣把 $5\Omega$定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表无示数而电压表有示数，则电路中的故障可能是　　。

$A$．电阻 $R$处短路    $B$．电阻 $R$处断路    $C$．滑动变阻器处断路

（3）排除故障后进行实验。实验中多次改变 $R$的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流 $I$随电阻 $R$变化的图象。由图象可以得出结论：电压一定时，　　；

（4）将 $5\Omega$定值电阻换成 $10\Omega$定值电阻后，闭合开关，为了保持电压表的示数为　　 $V$不变，应将滑动变阻器的滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$移动，记录此时各表的示数。