初中物理综合题

小明利用如图甲所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的 $U﹣I$关系图象如图乙所示。其中 $U_0、U_m、I_0$均为已知量，电源电压不变。

请解答如下问题：

（1）写出电源电压值；

（2）在图乙所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的 $U﹣I$关系图象，并标出端点的坐标；

（3）滑片移动过程中，当电压表 $V_1$示数由 $U_1$变为 $U_2$时，电流表示数增加了 $\Delta I$，请你推导出定值电阻的电功率变化量 $\Delta P$的数学表达式（用 $U_1、U_2$和 $\Delta I$表示）。

小芳发现家中的一串珍珠项链能沉在水底，乐于探索的她想测量这串项链的密度。受到“曹冲称象”故事的启发，她利用如图所示的器材和足量的水（含取水工具，水的密度为 ${\rho }_0$）进行实验，实验步骤如下：

①在量筒中装入适量的水，记下体积 $V_1$；

②将项链浸没在量筒的水中，记下体积 $V_2$；

……

请你帮小芳完成实验。要求：

（1）写出步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）写出珍珠项链密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。 ＿＿＿＿＿。

热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。

问题一：压力作用效果跟哪些因素有关。

问题二：重力势能大小跟哪些因素有关。

（1）做实验①②③是为了探究＿＿＿＿＿（选填“问题一”或“问题二”）；

（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 ＿＿＿＿＿是否有关；

（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

如图是用道钉撬撬道钉的情景。道钉撬可视为以 $O$为支点的杠杆，若动力 $F_1$为 $200N$，动力臂 $l_1$为 $1.2m$（图中未画出），阻力臂 $l_2$为 $0.06m$，不计道钉撬自身重力。

（1）在图中画出动力臂 $l_1$；

（2）求道钉对道钉撬的阻力 $F_2$的大小。

小明同学利用伏安法测电阻。

（1）请你根据小明设计的如图所示电路图甲，用笔画线代替导线将图乙的电路连接完整；

（2）小明进行第二次测量时，电表示数如图丙所示，请你将下表补充完整。

实验次数	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电阻 $R/\Omega$	电阻平均值 $R/\Omega$
1	$1.7$	$0.16$	$10.6$	＿＿＿＿＿
2	＿＿＿＿＿	＿＿＿＿＿	＿＿＿＿＿
3	$2.8$	$0.28$	$10.0$

请阅读《国之重器——综合极端条件实验装置》并回答问题。

国之重器——综合极端条件实验装置

从人类第一次仰望星空，到试图用“中国天眼”破译日月星辰等天文现象的奥秘，从探究万物组成到利用扫描隧道显微镜透视物质的微观结构，都得益于实验条件的拓展和技术手段的进步。

在宇宙中，高温、高压、强磁场等极端环境比比皆是，而我们地球上的生活环境是一个相对温和的环境，要发现更多的新现象，就需要建造极端条件实验室，拓展研究空间。

所谓极端条件，指的是在实验室中人为创造出来特别低的温度、特别强的磁场、特别高的压强等（如图所示）实验条件。通过创造极端条件，可以发现和揭示许多在通常条件下观察不到的奇异物质特性，例如某些物质在很低的温度时，电阻就变成了0（如铝在﹣271.76℃——即1.39K——以下时电阻为0），这就是超导现象。

肩负原始创新重任的国之重器——国际首个综合极端条件实验装置布局在北京怀柔科学城，并已投入使用。该项目拥有极低温（可达1mK）、强磁场（可达32.35T）、超高压（可达3.8×10¹¹Pa）和超快光场（时间分辨率可达10^﹣18s）极端条件实验装置。

科学家们将极端条件进行综合运用，大大拓展了物质科学的研究空间，为发现新物态、探索新现象、开辟新领域，创造了前所未有的机遇。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）请写出我国综合极端条件实验装置中的一个极端条件：＿＿＿＿＿。

（2）我国自主研制的载人潜水器“奋斗者”号成功完成了 $10000m$的深潜试验，创造了中国载人深潜的新纪录。超高压极端条件的压强约为“奋斗者”号在 $10000m$深海中（海水密度取 $1.0\times {10}^{3}kg/m^3$）承受压强的 ＿＿＿＿＿倍。（填写正确选项前的字母）

A．	$4$
B．	$40$
C．	$4000$
D．	$400000$

（3）强磁场的产生需要大电流，但电流越大，导线的温度就会越高，通常会导致铝导线等熔化，给强磁场的产生带来限制。依据文中信息，请写出应选择哪种极端条件，能减少电流通过导线所产生的热量，从而突破限制，创造强磁场极端条件，并写出选择依据。

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 ＿＿＿＿ $N$。

某货船利用风帆提供辅助动力，使用了包括计算机在内的大量技术，可以实时根据风力大小和风向调整风帆，获得适宜的驱动力。货船从甲港口航行到乙港口，出发和到达的时刻及航程表示数如表所示。

港口	时刻	航程表示数
甲港口	6月15日6：00	$4000km$
乙港口	6月16日6：00	$4480km$

（1）请计算货船的平均速度为多少千米每时？

（2）货船在行驶过程中船壁破损导致海水涌入，需要将修补材料压在漏洞上进行封堵。漏洞在海面下 $10m$处，漏洞面积为 $0.02m^2$．请计算至少需要施加多大压力才能将漏洞堵上？（修补材料质量忽略不计， ${\rho }_{\mathrm{海水}}$取 $1.0\times {10}^{3}kg/m^3，g取10N/kg$）

（3）请写出利用风帆提供动力的优点和缺点各1条。

音乐喷泉是集光机电技术于一体的装置，让红、绿、蓝三种色灯照射到水柱上，通过电脑控制三种色灯功率的比例就能让水柱变换颜色，呈现美轮美奂的视觉效果。图甲是某段时间内红、绿两色灯功率随时间变化的图像。

（1）第 $28s$红灯两端的电压为 $100V$，求此时通过红灯的电流；

（2）请计算 $0～30s$内红灯和绿灯消耗的总电能；

（3）图乙是控制喷泉水柱工作的模拟电路。 $AB$两端输入如图丙所示的周期性变化的电压 $U_{AB}$，定值电阻 $R＝2\Omega$， $D$为特殊电子元件。当 $U_{AB}＜6V$时， $D$两端的电压 $U_D＝U_{AB}$；当 $U_{AB}\ge 6V$时， $U_D$恒为 $6V$不变。当通过 $R$的电流满足 $I\ge 2A$时，电路启动喷水，此时 $U_{AB}$至少为多少伏？该电路工作 $10min$，其中喷水时间有多少秒？

巴陵广场是市民休闲的好去处，广场上有座关于后羿斩巴蛇的雕像，高约 $16m$，质量为 $2\times {10}^{6}kg$。小明从家里出发，以 $1m/s$的速度散步去广场， $600s$后到达。

（1）求小明从家到广场经过的路程；

（2）求雕像所受的重力大小；

（3）小明估测雕像与水平地面的接触面积约为 $100m^2$，求雕像对地面的压强。

浮筒法，是海洋沉船打捞技术中常用的方法之一。先让浮筒灌满海水，靠自重自由下沉。到达海底沉船处，将若干个浮筒与沉船固定。给浮筒充气，排出筒内海水，产生向上的上举力，让沉船上浮。已知，每个浮筒质量为 $4.8\times {10}^{3}kg$，体积为 $160m^3$，海水密度为 $1.03\times {10}^{3}kg/m^3$。求：

（1）每个浮筒在海底沉船处，充气，海水全部排出后，受到的浮力大小和产生的上举力大小；

（2）若沉船在海平面下方 $200m$处，海平面大气压为 $1.0\times {10}^{5}Pa$，浮筒排出海水时，充气压强的最小值；

（3）若沉船需要受到向上 $4.1\times {10}^{7}N$的上举力，才能上浮，则至少需要多少个浮筒与沉船固定。

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。

为了探究沙漠中与大海边昼夜温差的变化问题。小于同学取了两个完全相同的、比较大的玻璃器皿。分别装入质量、初温都相同的沙子和水。在阳光充足，温暖的地方进行暴晒。经过相同时间，发现两个玻璃器皿中的沙子和水，温度都发生了明显变化。你认为，沙子和水，谁的温度变化大？请用学过的物理知识说明原因。并回答开始探究的问题。

小亮同学坐在平静的湖边，看到“云在水中漂，鱼在云上游”。则，天上的白云与映在湖里的白云，距水面的距离＿＿＿＿（选填“相同”或“不同”）；看到的鱼相比实际的鱼，距水面的距离＿＿＿＿（选填“远”或“近”）；看到水中的白云在向东移动，则天上的白云在向＿＿＿＿（选填“东”或“西”）移动；看到的水中鱼和水中云，是鱼和云所成的像，关于这两个像，下列判断正确的是＿＿＿＿（选填字母）。

A．	都是实像
B．	都是虚像
C．	鱼是实像，云是虚像

小明想了解热水在图1的哪个杯子中降温更快，他往两杯子中倒入等质量热水，同时开始计时，测得水温随时间变化的图象如图2。

（1）由图2可推测＿＿＿＿＿杯（选填“甲”“乙”）中的热水先降温至 $40℃$。

（2）＿＿＿＿＿杯（选填“甲”“乙”）中的水在 $0～10min$放出的热量较多，依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）是什么因素造成了两杯热水降温快慢的不同？小明猜想可能是两杯子开口散热面积的不同和杯身散热的不同。请设计实验探究热水降温快慢与玻璃杯开口大小是否有关，写出实验步骤（已提供足量热水，从图3中自选器材）。

实验步骤：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。