初中物理综合题

把一棱长为 $10\mathit{cm}$，质量为 $8\mathit{kg}$的正方体实心金属块，放入水平放置装水的平底圆柱形容器中。如图甲所示，金属块下沉后静止在容器底部（金属块与容器底部并未紧密接触），水的密度是 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）金属块的密度；

（2）金属块受到的浮力；

（3）金属块对容器底部的压强；

（4）若用图乙所示的滑轮组，把金属块在水中匀速提升 $30\mathit{cm}$（金属块未露出水面，忽略水对物体的阻力），此过程滑轮组的机械效率为 $70\%$，那么绳子自由端的拉力 $F$大小是多少？

解放前，我国经济很落后，一些地区过着极其原始的生活。如图所示，就是为了解决饮水问题，需要到很远地方挑水的示意图。为了防止道路不好水溅出桶外，在水面上覆盖木板（如图），若一个木板质量为 $500g$，密度为 $0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，每个桶内水深 $30\mathit{cm}\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$，求：

（1）桶底受到的水产生的压强；

（2）一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积；

（3）扁担与绳质量忽略不计，扁担长度 $1.5m$，每桶水总重 $180N$，扁担与肩膀接触点距离扁担右端 $55\mathit{cm}$，支撑手距离扁担左端也是 $55\mathit{cm}$，则支撑手受到的扁担产生的压力。

小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。

次数	钩码重 $/N$	购码上升距离 $/\mathit{cm}$	弹簧测力计示数 $/N$	弹簧测力计上升距离 $/\mathit{cm}$	机械效率
1	2	10	0.8	30	$83.8\%$
2	4	10	1.5	30	？
3	6	10	？	30	$90.9\%$

（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为　         　（结果保留一位小数）。

（2）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为　         　 $N$。

（3）分析表格中的数据得出结论同一滑轮组，　             　。

（4）在第2次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会　           　（填“变大”、“变小”或“不变”）。

在“探究杠杆的平衡条件”实验中：

（1）实验前，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于＿＿＿＿（选填“平衡”或“非平衡”）状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向＿＿＿＿（选填“左”或“右”）调。

（2）调节杠杆在水平位置平衡后，某小组的同学得到了如下表所示的实验数据，由此可总结出杠杆的平衡条件：＿＿＿＿＿＿＿＿（用 $F_1、F_2、l_1、l_2$表示）。

实验序号	动力 $F_1/N$	动力臂 $l_1/cm$	阻力 $F_2/N$	阻力臂 $l_2/cm$
1	$1$	$30$	$3$	$10$
2	$2$	$20$	$1$	$40$
3	$3$	$20$	$6$	$10$

（3）在完成实验后，陶子同学在 $A$处挂了 $3$个钩码（每个钩码重 $1N$，杠杆上每格的长度为 $10cm$），如图乙所示，他将弹簧测力计斜向下拉，杠杆水平平衡（ $OA＝30cm，OB＝40cm$），此时拉力与水平方向的夹角为 $30°$，则弹簧测力计的示数为 ＿＿＿＿ $N$。

小明探究凸透镜的成像原理，与老师一起研制了如图所示的实验装置，用水透镜模拟眼睛，光屏模拟视网膜，通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。蜡烛、光屏和水透镜在光具座上的位置如图所示。

（1）实验时，首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在　       　上，目的是使像成在光屏中心。

（2）三者摆放位置如图甲所示，在光屏上成了一个清晰的像（像未画出），该像为倒立、　   　的实像。此时水透镜的焦距 $f$的范围为　      　。

（3）用水透镜模拟正常眼睛，将图甲中的烛移动到光具座上 $40\mathit{cm}$处，光屏不动，此时应对水透镜　      　（填“注水”或“抽水”），使其焦距变　      　（填“长”或“短”），才能在光屏上重新得到一个清晰的像。

（4）用水透镜模拟爷爷的老花眼，如图乙所示，若爷爷不戴老花镜时恰好能够看到图中位置上的蜡烛，在图中的虚线框内安装上适当度数的老花镜的镜片，则爷爷将能看清蜡烛位置　      　（填“左侧”或“右侧”）的物体。小明因为长期不注意用眼卫生，变成了近视眼，应该配戴　　      （填“凸“或“凹”）透镜矫正。

阅读短文，回答问题

胡克定律

弹力的大小和形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力就随着消失。对于拉伸（或压缩）形变来说，伸长（或缩短）的长度越大，产生的弹力就越大。把一个物体挂在弹簧上，物体越重，把弹簧拉得越长，弹簧的拉力也越大。物体发生弯曲时产生的形变叫做弯曲形变。对于弯曲形变来说，弯曲得越厉害，产生的弹力就越大。例如，把弓拉得越满，箭就射得越远；把物体放在支持物上，物体越重，支持物弯曲得越厉害，支持力就越大。

在金属丝的下面挂一个横杆，用力扭这个横杆，金属丝就发生形变，这种形变叫扭转形变。放开手，发生扭转形变的金属丝产生的弹力会把横杆扭回来。金属丝扭转角度越大，弹力就越大。

定量的研究各种形变中弹力和形变的关系比较复杂，我们经常遇到的是弹簧的拉伸（或压缩）形变。实验表明：弹簧弹力的大小 $F$和弹簧伸长（或缩短）的长度 $x$成正比。写成公式就是 $F=\mathit{kx}$，其中 $k$是比例常数，叫做弹簧的劲度系数，在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。对于直杆和线的拉伸（或压缩）形变，也有上述比例关系。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫做胡克定律。

胡克定律有它的适用范围。物体形变过大，超出一定的限度，上述比例关系不再用，这时即使撤去外力，物体也不能完全恢复原状。这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变。

（1）弹簧测力计的工作原理遵从　      　定律。当用弹簧测力计测物体重力时弹簧的形变主要　      　是（选填“拉伸形变”、“弯曲形变”或“扭转形变”）。

（2）使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程，是为了避免超过弹簧的　     　。

（3）弹簧的　      　在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力，它与受力大小　       　（选填“有关”或“无关”），它的单位是　      　（选填“ $N/m$”、“ $N/m^2$“或“ $N·m$”）。

小明同学利用斜面、小车、刻度尺、停表测量小车沿斜面下滑时的平均速度。

（1）该实验的原理是　        　。

（2）实验中小车从 $A$位置运动到 $C$位置的路程如图所示，并测得小车在这段路程内运动的时间为 $2s$，则小车在这段时间内的平均速度为　      　 $m/s$。

（3）实验过程中，由于小车的运动时间较短，不便于计时，可以通过使斜面的倾斜程度变　   　（填“陡”或“缓”）的方式，改变小车的运动时间，达到便于测量时间的目的。

（4）完成上述实验后，他在斜面底端放置了一个小木块，想继续探究小车的动能与速度的关系，他应将同一小车从斜面　　   （填“相同”或“不同”）的高度由静止释放，可以通过观察小木块　    　得到结论；若再探究小车的动能与质量的关系，他应将质量不同的小车从斜面　     　（填“相同”或“不同”）的高度由静止释放，目的是　   　。

如图所示，西汉时期的《淮南万毕术》中记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”请你用学过的光学知识判断“削冰令圆”就是把冰块制成＿＿＿＿＿镜，若要“火生”应把“艾”放在镜的＿＿＿＿＿位置。

取一根内部横截面积为1平方厘米的直筒形塑料管，在底部扎上橡皮膜后，称得质量为2克。向管内倒入10克液体，再将它放入水中。放手后，观察到橡皮膜恰好变平，如图所示（管壁厚可以忽略）。

请回答：

（1）气管内液体的密度　 　（选填”大于“”等于“或”小于“ $)$水的密度。

（2）水对塑料管底部橡皮膜产生的压强大小。

（3）装有液体的塑料管受到的浮力大小。

九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。

（1）某型号洗衣机的洗涤功率为 $250W$，完成一次洗涤的时间为 $30\mathit{min}$，则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤？

（2）若自来水的温度为 $15℃$，某电热水器的电加热效率为84%，则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至 $45℃$？[ $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$]

（3）请写出一条节约用电的建议，并用所学的物理知识加以解释。

小明是家务小能手，经常用挂烫机熨烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为 $220V$，水箱最多装水 $0.2\mathit{kg}$，加热功率有大、小两个挡位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝 $R_1=60\Omega$， $R_2=40\Omega$。

（1）熔断器在电路中起到 　 　作用。

（2）若将水箱中 $0.2\mathit{kg}$的水从 $20℃$加热到 $100℃$，水吸收多少热量？[水的比热容 $c＝4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$]

（3）挂烫机在大挡位工作时的额定功率是多大？

（4）小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。已知熔断器允许通过的最大电流为 $8A$，请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。

小宸利用一个电池组，两只电流表（ $A_1$和 $A_2$），一个开关，一个阻值为 $R_0=15\Omega$的定值电阻和若干导线，来测量未知电阻 $R_x$的阻值，他设计好电路并正确操作，发现 $A_1$、 $A_2$的示数如图所示。

（1） $A_1$、 $A_2$的示数 $I_1$、 $I_2$分别是多少？

（2）在你不确定电路设计的情况下，请判断电阻 $R_x$可能的阻值为多少？

“探究电流与电压和电阻的关系”的实验中，准备的电学器材如下：电源（ $4.5V$）、电流表、电压表、滑动变阻器 $R$标有“ $30\Omega 1A$”、定值电阻（ $5\Omega 、10\Omega 、20\Omega 、30\Omega$）、开关、导线若干。

（1）“探究电流与电压的关系”实验

①某同学＿＿＿＿＿开关，按如图甲所示电路图连接实物。试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转，如图乙所示，则电路连接出现的错误是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片 $P$向＿＿＿＿＿（选填“左”或“右”）滑动，使电阻 $R_0$两端电压由 $1.5V$逐渐增大到 $2V、2.5V$，读出所对应的电流值。其中第二次电流表示数如图丙所示为＿＿＿＿＿ $A$。实验数据如表所示。

实验次序	1	2	3
U/V	1.5	2	2.5
I/A	0.15	△	0.25

③分析数据，得出结论：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成＿＿＿＿＿比。

④善于预习的小辉，分析表中数据可知该同学所用的定值电阻阻值为＿＿＿＿＿ $\Omega$。

（2）“探究电流与电阻的关系”实验

①将 $10\Omega$的定值电阻接入A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数为 $2V$，读出电流表示数。

②接下来用 $20\Omega$的电阻替换 $10\Omega$的电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数＿＿＿＿＿（选填“大于”、“小于”或“等于”） $2V$时，读出电流表示数。

③将实验器材中＿＿＿＿＿（选填“ $5\Omega$”或“ $30\Omega$”）定值电阻接入 $A、B$两点间，无论怎样移动滑片 $P$都无法完成实验。

林椿同学在疫情居家期间，仔细研究家里照明电路中，一盏白炽灯泡电阻、电功率随电压变化的特点。收集分析数据后，画出了灯泡电流随电压变化图像，如图所示。

（1）由图可知，随电压增大，灯泡的电阻值＿＿＿＿（选填“不变”或“增大”或“减小”）；

（2）当灯泡正常工作时，其电压为 $220V$， $1min$消耗的电能为 $2400J$，求灯泡的额定功率和额定电流；

（3）当灯泡电压为 $180V$时，间接测得其电流为 $0.16A$。因为照明电路电压恒为 $220V$，需要给灯泡＿＿＿＿（选填“串联”或“并联”）一个电阻，才能实现灯泡电压 $180V$，求该电阻的电阻值。

如图所示电路，电源电压保持不变，滑动变阻器 $R$’的最大阻值为 $30\Omega$，小灯泡 $L$上标有“ $2.5W$”字样（忽略温度对灯泡电阻的影响）。

（1）滑片移至最右端，闭合开关后，电流表的示数为 $0.3A$，小灯泡的功率为 $0.9W$，求电源电压。

（2）将滑片移至某一位置时，电压表的示数为 $7V$，此时小灯泡正常发光，求小灯泡正常发光时的电流和电路的总功率。

（3）若把小灯泡换成一个定值电阻 $R$，假设电流流过电阻 $R$产生的热量为 $Q$、转化的电能为 $E$、做的功为 $W$，请写出这三个物理量的大小关系。