初中物理解答题

沙漠集水器

（1）有些沙漠紧邻大海，　　（白天 $/$晚上）风通常从大海吹向沙漠，导致空气中富含水蒸气。

（2）伯克利分校的团队设计出一款沙漠集水器 $-\mathit{WaterSeer}$，如图所示，利用风能这种　　（可再生 $/$不可再生）能源，借助风力驱动风轮旋转，带动螺旋桨将讲空气输入金属管中部。

（3）深埋在土壤深处的金属管底部温度较低，由于金属的　　（填物理属性）好使得金属管中部温度也降低。

（4）空气中的水蒸气在金属管中部　　（吸 $/$放热），液化成水滴，水滴在　　力的作用下，沿管壁下落，汇集于金属管底部容器。

（5） $\mathit{WaterSeer}$每天可以收集约 $37L$饮用水，合　　 $\mathit{kg}$，应用前景十分乐观。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

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。　　

在其他条件相同的情况下，电阻较小的导体，其材料的导电性能较强。如图所示的电路中， $R_1$是甲种材料制成的电阻丝， $R_2$是乙种材料制成的电阻丝，它们的横截面积相同，长度分别为 $L_1$、 $L_2$且 $L_1>L_2$．闭合开关 $S$后，观察到电流表 $A_1$的示数 $I_1$大于电流表 $A_2$的示数 $I_2$．请分析并判断甲、乙两种材料导电性能的强弱。

某同学想测量一种液体的密度。他将适量的待测液体加入到圆柱形平底玻璃容器里，然后一起缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度 $h_1=10\mathit{cm}$ 时，容器处于直立漂浮状态，如图 $a$ 所示。已知容器的底面积 $S=25c{m}^2$ ， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ 。

（1）求水对容器下表面的压强；

（2）求容器受到的浮力；

（3）从容器中取出 $100c{m}^3$ 的液体后，当容器下表面所处的深度 $h_2=6.8\mathit{cm}$ 时，容器又处于直立漂浮状态，如图 $b$ 所示。求液体的密度。

有一个量程为 $0~1\mathit{mA}$ 的小量程电流表 $G$ ，内阻 $R_g=30\Omega$ ，选择一定值电阻 $R_0$ 与它并联起来，如图所示。将 $A$ 、 $B$ 两端接入电路（图中 $I$ 表示电流表 $G$ 与电阻 $R_0$ 并联后的总电流）。

（1）调节电路，使电流表的指针指在最大刻度处（即 $1\mathit{mA})$ ，这时电流 $I$ 为 $0.6A$ ，求电阻 $R_0$ 的值（计算结果保留两位小数）；

（2）继续调节电路，使电流表的指针指在刻度盘中央（即 $0.5\mathit{mA})$ ，此时电流 $I$ 变为多少？

随着全民健身活动的兴起，有更多的人参加马拉松运动，马拉松已经远远不只是一场比赛，它是你认识自己，认识一座城市，认识这个世界的方式。

因参赛选手很多，无法在同一起跑线出发而计时困难，近年常采用感应芯片计时，参赛者须按要求正确佩带计时芯片，当参赛者通过起点、终点设置的磁感应带时，芯片里的线圈中就会产生　　，从而激发芯片发送编码信息，系统实时获取计时信息。

文明出行，人人有责。近年来，因不遵守交通法规而造成的安全事故时有发生。

（1）开车打电话发生车祸的风险比正常驾驶高4倍以上，原因是影响了中枢神经系统中　　处理信息的能力。

（2）车辆超载容易导致交通事故，现有一辆核准载重为7吨，车厢体积为8米 ${}^3$的货车，若该车装满沙子，试通过计算判断该车是否超载？ $({\rho }_{沙}=1.6\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3)$

（3）汽车司机开车时，常因发现意外情况而紧急刹车，从看到情况到操纵制动器所通过的距离叫反应距离，制动刹车后，汽车继续前行的距离叫制动距离，下表是一辆性能良好的汽车在干燥公路上以不同的速度行驶刹车后，测得的反应距离和制动距离。

速度（千米 $/$时）	反应距离（米 $)$	制动距离（米 $)$
60	11	20
80	15	34
100	19	54

表中数据说明了什么？据此请给汽车司机开车提一条建议。

利用如图所示的仪器和药品，测量一定质量大颗粒食盐晶体的体积，同学们展开了讨论，（不考虑杂质对实验的影响）

（1）小柯提出，在量筒内倒入一定量的水，然后将一定质量的食盐晶体放入，观察液面的变化来测量食盐的体积。但他的想法马上遭到大家的否定，原因是　　。

（2）同学们讨论后提出，只要将量筒内的水换成另一种液体（只能利用图中的仪器和药品），实验就能取得成功，该液体是　　。

小晨进行探究凸透镜成像规律实验，当蜡烛、凸透镜和光屏在如图所示位置时，光屏上恰好能成清晰的像。

（1）此时，烛焰在光屏上所成像的性质是　　。

（2）将蜡烛向左移动，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向　　移动。

普通电动车的充电插口内有金属插脚，在使用过程中绝不能拿硬币、手等去触碰，如图甲。

（1）图乙是某种电动车的局部电路图。如图硬币碰到充电插口的两个金属插脚，就会造成蓄电池　　路。

（2）这种电动车的蓄电池总电压为48伏，人体不能触碰蓄电池两极，原因是　　。

（3）对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的　　（选填“电源”，“用电器”，“开关”或“导线” $)$。

光滑斜面甲与水平面 $\mathit{AB}$平滑连接，从斜面甲高 $H$处静止释放小球，小球运动到 $B$点静止，如图甲，在 $\mathit{AB}$上的 $C$点平滑拼接另一光滑斜面乙。已知 $\mathit{AB}=3\mathit{AC}$，如图乙，回答下列问题：

（1）如果小球从斜面甲高 $H$处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度 $h$与 $H$的数量关系及理由。

（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为 $2h$，小球应在甲斜面上多高处静止释放，并说明理由。

2020年初，一场罕见的大雪袭击了加拿大。厚达 $2m$的积雪，给市民出行带来了极大不便。若积雪的密度约为 $0.2\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）请计算 $2m$厚的积雪对水平地面的压强；

（2）若 $2m$厚的积雪，压在面积为 $5m^2$的汽车顶部，请计算汽车顶部所受的压力。

在这次新冠肺炎抗疫战中，中医药为诊疗发挥了积极作用，成为抗疫“中国方法”的重要组成部分。小明对家里的电中药壶进行观察，并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表。请你结合他的调查研究，完成下列问题。

观察对象	观察记录	研究记录
电中药壶	成分：紫砂 电源： $220V/50\mathit{Hz}$ 容积： $2L$ 挡位：高温 $\left(1100W\right)$ 低温	①水的质量 $m=2\mathit{kg}$，水的初温 $t={20}^{°}\text{C}$ ②用高温挡加热 $5\mathit{min}$，水的末温 $t={50}^{°}\text{C}$ ③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成 ④ $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$

（1）请在虚线框内画出电中药壶内部的电路图；

（2）求电中药壶内部一个发热电阻的阻值；

（3）求高温加热时，电中药壶的加热效率。

今年春节，小明帮爸爸安装彩灯，爸爸说：照明灯具迈进了新的时代。前些年，白炽灯还是照明灯具的主力军，人们为延长白炽灯的使用寿命，在楼道里常把两只相同的白炽灯串联起来使用。但这样两只灯发光时的整体亮度，还不如只用其中一只灯时亮。小明很疑惑“为什么会变暗呢？”请你用所学的知识为小明解惑。

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）。