2021年內(nèi)蒙古呼和浩特市中考物理試題含解析（教師用）

這是一份2021年內(nèi)蒙古呼和浩特市中考物理試題含解析（教師用），共30頁(yè)。試卷主要包含了選擇題，實(shí)驗(yàn)題，計(jì)算題，綜合題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
? 2021年呼和浩特市中考物理試卷
一、選擇題(本題包括10小題，共24分。前6個(gè)小題為單選題，每題選對(duì)得2分，選錯(cuò)得0分。后4個(gè)小題為多選題，全部選對(duì)得3分，選對(duì)不全得2分，有選錯(cuò)的得0分。本卷g＝10N/kg)
1. 超級(jí)月亮、紅月亮和藍(lán)月亮三碰頭是罕見(jiàn)的天文現(xiàn)象，百年一遇。下列對(duì)該現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是(　　)

A. 超級(jí)月亮是指該晚的月亮在當(dāng)月中最明亮
B. 紅月亮是指太陽(yáng)光中的紅光在地球大氣層中的折射程度最強(qiáng)而導(dǎo)致月球表面呈現(xiàn)暗紅色的現(xiàn)象
C. 藍(lán)月亮是指太陽(yáng)光中的藍(lán)光在地球大氣層中因受到散射的影響最小，通過(guò)大氣層折射導(dǎo)致月球表面呈現(xiàn)淡藍(lán)色的現(xiàn)象
D. 當(dāng)天發(fā)生該現(xiàn)象時(shí)，月亮處于地球本影區(qū)即發(fā)生的是月全食現(xiàn)象
【答案】D
【解析】
【分析】
【詳解】A．當(dāng)月亮位于近地點(diǎn)時(shí)，從地球上用肉眼觀測(cè)，月亮看起來(lái)比平時(shí)更大，我們看到的月亮便是“超級(jí)月亮”，但該晚的月亮在當(dāng)月中不是最明亮的，故A錯(cuò)誤；
BD．當(dāng)發(fā)生月全食時(shí)，即當(dāng)太陽(yáng)、地球和月球處在一條直線上時(shí)，處在中間的地球擋住了太陽(yáng)直接照射到月球上的光，月亮處于地球本影區(qū)(整個(gè)月球在地球的影子里)；此時(shí)穿過(guò)大氣層的陽(yáng)光中波長(zhǎng)較短的藍(lán)綠色光都被地球的大氣層所吸收或散射，射到月球上的光就主要以波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅色和橙色光線為主，從而使月球表面呈現(xiàn)出橘紅色，被稱(chēng)為“紅月亮”，故B錯(cuò)誤，D正確；
C．“藍(lán)月亮”并不是說(shuō)月亮?xí)兂伤{(lán)色，而是一個(gè)天文術(shù)語(yǔ)，“藍(lán)月亮”有兩個(gè)定義，一個(gè)是指季度里的第四次滿(mǎn)月稱(chēng)為藍(lán)月亮，即季度藍(lán)月亮。也有天文愛(ài)好者認(rèn)為，藍(lán)月亮是指一個(gè)月中的第二次滿(mǎn)月，即月份藍(lán)月亮，故C錯(cuò)誤。
故選D。
2. 古詩(shī)詞是我國(guó)五千年?duì)N爛文化的精髓，先人在創(chuàng)作時(shí)巧妙地借用了許多物理知識(shí)，使其作品大放異彩，下列對(duì)古詩(shī)文中涉及的熱現(xiàn)象解釋正確的是(　　)
A. “玉碗冰寒滴露華，粉融香雪透輕紗”露的形成是汽化現(xiàn)象需吸熱
B. “荷盡已無(wú)擎雨蓋，菊殘猶有傲霜枝”霜的形成是凝華現(xiàn)象需放熱
C. “瀚海闌干百丈冰，愁云慘淡萬(wàn)里凝”冰的形成是凝固現(xiàn)象需吸熱
D. “白雪卻嫌春色晚，故穿庭樹(shù)作飛花”雪的形成是升華現(xiàn)象需吸熱
【答案】B
【解析】
【分析】
【詳解】A．露是空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水滴，液化放熱，故A錯(cuò)誤；
B．霜是空氣中的水蒸氣遇冷凝華形成的小冰晶，凝華放熱，故B正確；
C．冰是由液態(tài)的水凝固形成的，凝固放熱，故C錯(cuò)誤；
D．雪是空氣中的水蒸氣遇冷凝華形成的小冰晶，凝華放熱，故D錯(cuò)誤。
故選B。
3. 照明電路中，為了安全，一般在電能表后面電路上安裝一漏電保護(hù)器，如圖所示，當(dāng)火線上的電流跟零線上的電流相等時(shí)漏電保護(hù)器的ef兩端沒(méi)有電壓，脫扣開(kāi)關(guān)K能始終保持接通，當(dāng)火線上的電流跟零線上的電流不相等時(shí)漏電保護(hù)器的ef兩端就有了電壓，脫扣開(kāi)關(guān)K立即斷開(kāi)。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A. 站在地面上的人觸及b線時(shí)，K自動(dòng)斷開(kāi)，有觸電保護(hù)作用
B. 當(dāng)用戶(hù)家的電流超過(guò)一定值時(shí)，K自動(dòng)斷開(kāi)，有過(guò)流保護(hù)作用
C. 當(dāng)火線和零線間電壓太高時(shí)，K自動(dòng)斷開(kāi)，有過(guò)壓保護(hù)作用
D. 人站在絕緣物上兩手分別觸到b線和d線時(shí)，K自動(dòng)斷開(kāi)，有觸電保護(hù)作用
【答案】A
【解析】
【分析】頭口開(kāi)關(guān)K保持接通時(shí)，ef中要沒(méi)有電壓，保護(hù)器中火線和零線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)完全抵消，可知火線的線圈匝數(shù)和連接零線的線圈匝數(shù)應(yīng)相等。只有通過(guò)火線與零線的電流有差值時(shí)，ef兩端才有電壓，脫扣開(kāi)關(guān)K才斷開(kāi)。
【詳解】A．正常狀態(tài)時(shí)，脫扣開(kāi)關(guān)K保持接通，站在地面的人觸及b線時(shí)，電流通過(guò)人體流入大地，火線和零線中的電流不同，則脫扣開(kāi)關(guān)會(huì)斷開(kāi)，故A正確；
B．當(dāng)用戶(hù)家的電流超過(guò)一定值時(shí)，通過(guò)火線和零線的電流沒(méi)有差值，不會(huì)使ef中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，脫扣開(kāi)關(guān)不會(huì)斷開(kāi)，故B錯(cuò)誤；
C．當(dāng)火線和零線間電壓太高時(shí)，只要火線上的電流和零線上的電流相等，K不會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，故C錯(cuò)誤；
D．人站在絕緣物上兩手分別觸到b線和d線時(shí)，流過(guò)火線和零線的電流相等，保護(hù)器中火線和零線中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)完全抵消，不會(huì)使ef產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，脫扣開(kāi)關(guān)不會(huì)斷開(kāi)，故D錯(cuò)誤。
故選A。
4. 如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上左端的S極正對(duì)著在同一水平線上的電磁鐵，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，條形磁鐵靜止且受到向左的吸引力，則下列說(shuō)法正確的是(　　)

A. 條形磁鐵受到向左的摩擦力
B. 電磁鐵中的電流方向是a流向b
C. 電磁鐵受到的吸引力和條形磁鐵受到的摩擦力方向相同，均水平向右
D. 電磁鐵對(duì)條形磁鐵的吸引力和條形磁鐵受到的摩擦力是一對(duì)相互作用力
【答案】C
【解析】
【詳解】A．條形磁鐵靜止，處于平衡狀態(tài)，且受到向左的吸引力，因此受到一個(gè)水平向右的靜摩擦力與之平衡，故A錯(cuò)誤；
B．條形磁鐵左端是S極，與電磁鐵相吸，電磁鐵右端為N極，利用安培定則判定電流從b端流入，a端流出，故B錯(cuò)誤；
C．電磁鐵受到磁鐵水平向右的吸引力與條形磁鐵受到的水平向右的摩擦力方向相同，故C正確；
D．電磁鐵對(duì)條形磁鐵的吸引力和條形磁鐵受到的摩擦力受力物體均為條形磁鐵，它們是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤。
故選C。
5. 數(shù)學(xué)上用x·y＝k來(lái)表示反比例函數(shù)，其數(shù)學(xué)圖象用如圖表示。下列物理問(wèn)題中的兩個(gè)變量的關(guān)系不吻合反比例函數(shù)關(guān)系的是(　　)

A. 一臺(tái)機(jī)器若儲(chǔ)存了1000J的能量，它就能對(duì)外做1000J的功。用這個(gè)能量去勻速提升不同物體，能提升的高度與物體重力之間的關(guān)系
B. 將密度計(jì)放入液體中，當(dāng)密度計(jì)沿豎直方向漂浮時(shí)，密度計(jì)豎直浸入液體的深度與液體密度之間的關(guān)系
C. 在起重機(jī)輸出功率一定時(shí)，輸出動(dòng)力與牽引物體的速度之間的關(guān)系
D. 落地的乒乓球被地面彈起過(guò)程中，球的動(dòng)能與所在高度之間的關(guān)系
【答案】D
【解析】
【分析】
【詳解】A．機(jī)器提升物體做的功W=Gh，W為定值，能提升的高度與物體重力符合反比例關(guān)系，故A不符合題意；
B．密度計(jì)漂浮時(shí)浮力為定值，根據(jù)阿基米德原理可知，浮力為
F浮=ρgV排=ρgSh
密度計(jì)豎直浸入液體的深度與液體密度之間成反比，故B不符合題意；
C．起重機(jī)輸出功率P=Fv，輸出功率P為一定值，輸出動(dòng)力與牽引物體的速度成反比，故C不符合題意；
D．落地的乒乓球被地面彈起過(guò)程中，雖然動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，動(dòng)能減小、重力勢(shì)能增大，高度增大，但球的動(dòng)能與所在高度之間并不是反比關(guān)系，故D符合題意。
故選D。
6. 我國(guó)人民的生活水平有了較大的提高，多種多樣的家用電器普遍進(jìn)入家庭。觀察如圖所示四種家用電器的銘牌，下列說(shuō)法中正確的是(　　)

A. 四種家用電器工作頻率相同，說(shuō)明它們工作時(shí)的噪音相同
B. 四種家用電器正常工作時(shí)，電風(fēng)扇的工作電流最大
C. 四種家用電器正常工作時(shí)，電流通過(guò)電熱水器做功最快
D. 電熱水器接在110V的電路中，它的實(shí)際功率約為1000W
【答案】C
【解析】
【分析】
【詳解】A．電器產(chǎn)生的噪音一般是由于轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)產(chǎn)生的，與電源頻率無(wú)關(guān)，基本上不可能發(fā)出同樣的噪音，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)計(jì)算可知，額定工作電壓相同，電熱水器額定功率最大，則其額定工作電流也最大，故B錯(cuò)誤；
C．做功的快慢用功率表示，可知四種家用電器正常工作時(shí)，電流通過(guò)電熱水器做功最快，故C正確；
D．根據(jù)可知，電熱水器接在110V的電路中時(shí)，工作電壓減小一半，電阻約保持不變，則實(shí)際功率約為500W，故D錯(cuò)誤。
故選C。
7. 誤差的產(chǎn)生有多方面的原因，根據(jù)誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，可分為系統(tǒng)誤差、偶然誤差、過(guò)失誤差3種，以下屬于系統(tǒng)誤差的是(　　)
A. 在溫度20℃制作的鐵尺，在?40℃溫度下測(cè)量物體長(zhǎng)度，由于尺的收縮引起的誤差
B. 用浮力測(cè)物體的密度，因?yàn)闇囟鹊母淖兌挂后w密度變化引起的誤差
C. 測(cè)某些精度較高的參量時(shí)，受到外界環(huán)境的干擾(如振動(dòng)、氣流等)引起的誤差
D. 用電流表測(cè)量電流時(shí)，由于年代久遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸有些生銹引起的誤差
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【詳解】A．在溫度20℃制作的鐵尺，在-40℃溫度下測(cè)量物體長(zhǎng)度，根據(jù)鐵的熱脹冷縮，在這樣的測(cè)量條件下測(cè)量長(zhǎng)度總是偏大，故為系統(tǒng)誤差，故A符合題意；
B．用浮力測(cè)物體的密度，因?yàn)闇囟鹊母淖兌挂后w密度變化引起的誤差，是由實(shí)驗(yàn)原理和器材產(chǎn)生的誤差，故為系統(tǒng)誤差，故B符合題意；
C．測(cè)某些精度較高的參量時(shí)，受到外界環(huán)境的干擾(如振動(dòng)、氣流等)引起的誤差，屬于偶然誤差，故C不符合題意；
D．用這塊老舊電流表測(cè)量電流始終有偏差，由儀器導(dǎo)致，屬于系統(tǒng)誤差，故D符合題意。
故選ABD。
8. “等效替代法”是物理學(xué)中常用的一種方法，這種方法可以使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。以下描述錯(cuò)誤的是(　　)

A. 圖甲中的電路是由12個(gè)不同的電阻組成的，已知R1=12Ω，其余電阻值未知，測(cè)得AB間總阻值為6Ω，現(xiàn)將R1換成6Ω的電阻，則AB間總阻值變?yōu)?Ω
B. 圖乙的電路中，電源電壓為6V，R＝2Ω，其他8個(gè)電阻一個(gè)未知，設(shè)為Rx，剩下7個(gè)電阻的阻值均為1Ω，若閉合電鍵S以后，電源的輸出功率為12W，則通過(guò)Rx中的電流為0.2A
C. 圖丙把一根均勻電阻絲彎折成一個(gè)閉合的等邊三角形abc，如圖所示，圖中d點(diǎn)為底邊ab的中心，cd兩點(diǎn)間的電阻為9Ω，則ac兩點(diǎn)間的電阻是6Ω
D. 圖丁的電路接入了用電阻為13Ω的均勻電阻絲制成的一個(gè)圓環(huán)，導(dǎo)線的P端能沿圓環(huán)移動(dòng)，已知R0為2Ω，電源電壓保持3V不變，改變P的位置，則圓環(huán)的最大電功率為W
【答案】BC
【解析】
【分析】
【詳解】A．設(shè)AB以上部分的電阻為R2，由題知，R1與R2并聯(lián)后的總電阻R=6，即+，所以
R212
把R1=12換成R1＇=6后，R2的阻值不變，連接方式仍然為并聯(lián)，因?yàn)? ，所以
R'=4
故A不符合題意；
B．
由題可知電源電壓為6V，輸出功率為12W，由P可得，外電阻的阻值為
R總3
因?yàn)榇?lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以
RAB=R總 -R=3-2=1
如圖所示，用圈圈出來(lái)的區(qū)域電壓相同，可以收縮成點(diǎn)，等效電路圖如右圖所示：
把AB端口的那包含7個(gè)阻值均為1歐的電阻從電路中分離出來(lái)，經(jīng)過(guò)兩次星三角變換后可得總電阻R0，此時(shí)Rx與R0并聯(lián)，因?yàn)椴⒙?lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，所以

得Rx=8，
因?yàn)榇?lián)電路中各電阻分得的電壓與電阻成正比，所以
UAB 2V
因?yàn)椴⒙?lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以根據(jù)歐姆定律可得，流過(guò)Rx的電流
Ix==0.25A
故B符合題意；
C．設(shè)一個(gè)邊的電阻為R，則Rdac=Rdbc=R，c、d兩端的電阻為Rdac和Rdbc并聯(lián)，
Rcd=Rdac=R =9
所以R=12；
ac兩端的電阻是Rac和Rabc并聯(lián)， Rac=8，故C符合題意；
D．P轉(zhuǎn)到某點(diǎn)時(shí)，兩圓弧電阻分別為R1和R2，設(shè)R1和R2并聯(lián)總電阻為R時(shí)，圓環(huán)的電功率最大，最大電功率為
P圓環(huán)大=()2R=
當(dāng)R=R0=2Ω時(shí)，圓環(huán)的電功率最大為
P圓環(huán)大= W
故D不符合題意。
故選BC。
9. 伽利略年輕的時(shí)候，他很喜歡阿基米德鑒定王冠的故事。然而他對(duì)這個(gè)故事感到有點(diǎn)兒不滿(mǎn)足，因?yàn)楣适轮袥](méi)有介紹測(cè)定王冠中金、銀含量的方法。他想出了一個(gè)很簡(jiǎn)單的方法。他做了一桿小秤，如圖所示，先在等臂的情況下測(cè)一純金塊的質(zhì)量(圖a)，然后將金塊浸沒(méi)在水中，保持砝碼數(shù)量不變，但將其懸掛點(diǎn)移至A點(diǎn)，以使秤桿恢復(fù)平衡，并在A點(diǎn)做一刻度(圖b)。下一步用純銀塊代替金塊重復(fù)上述步驟，于是得到又一刻度B(圖c與d)。最后用待測(cè)的王冠代替銀塊，得到王冠在水中時(shí)砝碼的位置C(圖e與f)。(依題意圖a、b中金塊質(zhì)量、砝碼和盤(pán)的總質(zhì)量均為m1，設(shè)各圖中支點(diǎn)距左端懸掛點(diǎn)的力臂均為l，圖b中右側(cè)力臂為l1，圖d中右側(cè)力臂為l2，圖f中右側(cè)力臂為l3，王冠中金、銀的體積分別為V金、V銀)。下列結(jié)論正確的是(　　)

A. 由杠桿平衡條件得b圖中：
B. 黃金密度為
C. 純銀密度與王冠平均密度分別為、
D. 王冠中金銀的體積比
【答案】ABC
【解析】
分析】
【詳解】A．從圖b可以看到，秤桿處于平衡狀態(tài)，對(duì)金塊受力分析，它受到重力、浮力、秤桿對(duì)它向上的拉力作用，這三力平衡，重力大小是，金塊浸沒(méi)在水中，金塊的體積是，金塊排開(kāi)水的體積大小等于金塊的體積，那么金塊受到的浮力是

那么秤桿對(duì)它向上的拉力大小是

力的作用是相互的，那么金塊對(duì)秤桿的拉力大小也是，各圖中支點(diǎn)距左端懸掛點(diǎn)的力臂均為l，圖b中右側(cè)力臂為l1，圖b中砝碼和盤(pán)的總質(zhì)量為m1，則圖b中砝碼和盤(pán)對(duì)秤桿的拉力大小是m1g，根據(jù)杠桿的平衡原理可知

由杠桿平衡條件得b圖中：，故A正確；
B．由A解析可知

數(shù)學(xué)變換可得



最后解得

黃金密度為，故B正確；
C．由題意可知，圖c、d中，設(shè)銀塊質(zhì)量、砝碼和盤(pán)的總質(zhì)量均為m2，可知道銀塊的體積是，根據(jù)阿基米德原理的公式可知，銀塊在水中受到的浮力是

銀塊受到秤桿的拉力是

力的作用是相互的，那么銀塊對(duì)秤桿的拉力大小也是，圖d中右側(cè)力臂為l2，左側(cè)力臂是l，根據(jù)杠桿的平衡原理可知

解得；
由題意可知，圖e、f中，設(shè)王冠質(zhì)量、砝碼和盤(pán)的總質(zhì)量均為m3，可知道王冠的體積是，根據(jù)阿基米德原理的公式可知，王冠在水中受到的浮力是

王冠受到秤桿的拉力是

力的作用是相互的，那么王冠對(duì)秤桿的拉力大小也是，圖d中右側(cè)力臂為l3，左側(cè)力臂是l，根據(jù)杠桿的平衡原理可知

解得；
綜上所述，純銀密度與王冠平均密度分別為、，故C正確；
D．設(shè)王冠中金成分的質(zhì)量是m金王冠，銀成分的質(zhì)量是m3-m金王冠，根據(jù)密度公式可得到

那么王冠中金銀的體積比是

可知道王冠平均密度，那么王冠的質(zhì)量是

而王冠中金的質(zhì)量是

上面兩式代入這個(gè)金銀體積比，可得

化簡(jiǎn)可得

王冠中金銀的體積比，故D錯(cuò)誤。
故選ABC。
10. 在實(shí)際生活中電池本身是有電阻的，因此，實(shí)際的電池可以等效為一個(gè)沒(méi)有電阻的理想電池和一個(gè)阻值一定的電阻串聯(lián)而成。在如圖甲所示電路中，電源由幾個(gè)相同的鉛蓄電池組成(每節(jié)電壓為2V)。合上開(kāi)關(guān)S，變阻器的滑片從A端滑到B端的過(guò)程中，電路中的一些物理量的變化，如圖乙、丙、丁所示，圖乙表示電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的關(guān)系；圖丙表示滑動(dòng)變阻器的功率跟電壓表示數(shù)的關(guān)系；圖丁表示鉛蓄電池輸出電能的效率η與變阻器接入電路電阻大小的關(guān)系，b點(diǎn)時(shí)η最大。不計(jì)電表、導(dǎo)線對(duì)電路的影響，則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是(　　)

A. 電路中的最大電流為4A，變阻器消耗的最大電功率為6W
B. 鉛蓄電池的節(jié)數(shù)為3節(jié)，每節(jié)鉛蓄電池的阻值為0.5Ω
C. 變阻器的總電阻為1.5Ω
D. 圖丙中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為3V
【答案】C
【解析】
【分析】
【詳解】A．由圖知道，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)，電路中的電流最大，由圖乙知道，電路中的最大電流為I大=4A；由圖丙知道，變阻器消耗的最大電功率P滑大=6W，故A正確，不符合題意；
B．當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)，由知道，電源的電壓
U=I大r總=4A×r總①
由于串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電路中的電流

滑動(dòng)變阻器消耗的電功率

當(dāng)R=r總時(shí)，變阻器消耗的電功率最大，即
②
由①②兩式解得，U=6V，r總=1.5Ω，由于每節(jié)蓄電池的電壓為2V，所以，電池的節(jié)數(shù)

每節(jié)鉛蓄電池的阻值

故B正確，不符合題意；
C．由圖丁知道，鉛蓄電池輸出電能的最大效率為80%，則

解得，滑動(dòng)變阻器的最大阻值
R=4r總=4×1.5Ω=6Ω
故C錯(cuò)誤，符合題意；
D．當(dāng)R=r總時(shí)，變阻器消耗的電功率最大是6W，由知道，此時(shí)變阻器兩端的電壓

即圖丙中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為3V，故D正確，不符合題意。
故選C。
二、實(shí)驗(yàn)題(本題包括4小題，每小題3分，共12分)
11. 小明同學(xué)在探究光的折射規(guī)律時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)：當(dāng)光沿某方向從半圓玻璃磚射向空氣時(shí)，折射光消失而反射光卻變得更亮，老師告訴他這是光的全反射現(xiàn)象。課后，小明查到光從玻璃射向空氣時(shí)的一些數(shù)據(jù)如下表：
入射角i
0°
10°
20°
30°
40°
41.2°
41.8°
42°
折射角r
0°
15.2°
30.9°
48.6°
74.6°
81°
90°
/
反射能量
5%
7%
26%
43%
77%
84%
100%
100%

(1)分析以上數(shù)據(jù)可知光從玻璃射向空氣時(shí)，折射角隨入射角的變化關(guān)系是______。
(2)由表格數(shù)據(jù)可知：圖中圖線______(選填“a”或“b”)反映了上述實(shí)驗(yàn)中的兩角關(guān)系；
(3)根據(jù)光路可逆，請(qǐng)猜想：若光從空氣斜射向玻璃，______(選填“能”或“不能”)發(fā)生全反射。
【答案】 ①. 折射角隨入射角的增大而增大 ②. a ③. 不能
【解析】
【分析】
【詳解】(1)[1]分析以上數(shù)據(jù)可知光從玻璃射向空氣時(shí)，折射角隨入射角的增大而增大，但不是線性變化關(guān)系。
(2)[2]由表格數(shù)據(jù)可知折射角隨入射角的增大而增大，但不是線性變化關(guān)系，則圖中圖線a反映了上述實(shí)驗(yàn)中的兩角關(guān)系。
(3)[3]根據(jù)光路可逆，若光從空氣斜射向玻璃，由于入射角始終大于折射角，折射光不會(huì)消失，故不能發(fā)生全反射。
12. 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，在與外界沒(méi)有熱傳遞的條件下，物體內(nèi)能的增加量與外界對(duì)物體做功多少相等．為了驗(yàn)證此規(guī)律，某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：在容器里裝一定質(zhì)量的水，中間裝上帶有葉片的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上繞上繩子，繩子另一端通過(guò)滑輪與一重物相連；當(dāng)重物下降時(shí)，繩子拉動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，使容器里的水溫度升高，結(jié)合水的比熱計(jì)算出水增加的內(nèi)能，以此驗(yàn)證水的內(nèi)能增加量與重物的重力做功多少是否相等．

(1)為了完成此實(shí)驗(yàn)，除已提供測(cè)質(zhì)量的電子天平外，還需要的測(cè)量工具有：________．
(2)興趣小組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，水內(nèi)能的增加量小于重物做功的大小，請(qǐng)寫(xiě)出造成這種現(xiàn)象的一種原因：________．
(3)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，獲得了如下數(shù)據(jù)，規(guī)律得到驗(yàn)證．
實(shí)驗(yàn)
序號(hào)

重物質(zhì)量
(千克)

下降高度
(米)

升高溫度
(℃)



實(shí)驗(yàn)
序號(hào)

重物質(zhì)量
(千克)

下降高度
(米)

升高溫度
(℃)

1

20

5

0.5

4

10

10

0.5

2

20

10

1.0

5

30

10

1.5

3

20

15

1. 5

6

40

10

2.0


若使容器內(nèi)相同質(zhì)量水的溫度升高2.5℃，則25千克的重物需下降________米．
【答案】 ①. 刻度尺、溫度計(jì) ②. 由于轉(zhuǎn)軸處存在摩擦(或液體散熱) ③. 20
【解析】
【詳解】(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)需要用刻度尺測(cè)量重物下降的高度、用溫度計(jì)水升高的溫度；
(2)在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，由于滑輪存在摩擦、液體會(huì)散熱等情況，使得水內(nèi)能的增加量小于重物做功的大??；
(3)由2次實(shí)驗(yàn)可知：20kg的重物下降10m，升高的溫度為1℃，則每kg的重物下降1m，升高的溫度為；
使容器內(nèi)相同質(zhì)量水的溫度升高2.5℃，則需要的高度為：h＝＝20m．
13. 人類(lèi)對(duì)“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的認(rèn)識(shí)就經(jīng)歷了一個(gè)曲折漫長(zhǎng)的探索過(guò)程。
(1)古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，這一根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和事物表象得出的錯(cuò)誤觀點(diǎn)被人們沿用了近兩千年。
(2)十七世紀(jì)，伽利略通過(guò)理想斜面實(shí)驗(yàn)，正確揭示了“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”。如圖所示，伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)有如下步驟：

①減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度；
②兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?jié)L下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面；
③如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放時(shí)的高度；
④繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成水平面，小球?qū)⒀厮矫嬉院愣ㄋ俣瘸掷m(xù)運(yùn)動(dòng)下去。
上述步驟中，有的屬于可靠事實(shí)，有的則是科學(xué)推論。將這些事實(shí)和推論進(jìn)行分類(lèi)排序，以下順序正確的是______；
A．事實(shí)②→事實(shí)①→推論③→推論④ B．事實(shí)②→推論①→推論③→推論④
C．事實(shí)②→推論①→推論④→推論③ D．事實(shí)②→推論③→推論①→推論④
(3)伽利略得出：運(yùn)動(dòng)物體如果不受其它物體的作用，將會(huì)______，伽利略由此開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)和推理相結(jié)合的科學(xué)研究方法；
(4)伽利略通過(guò)斜面得出了正確結(jié)論，關(guān)于斜面，下列說(shuō)法符合研究需要是______。
A. 探究物體從斜面下滑的速度變化時(shí)，應(yīng)該讓小車(chē)分別從頂端和中間位置自由滑下
B. 探究動(dòng)能的大小和物體質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止?jié)L下
C. 探究動(dòng)能的大小和物體速度關(guān)系時(shí)，應(yīng)讓相同質(zhì)量的鋼球從斜面不同高度由靜止?jié)L下
【答案】 ①. D ②. 做勻速直線運(yùn)動(dòng) ③. C
【解析】
【分析】
【詳解】(2)[1]伽利略的觀點(diǎn)是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)推理概括得出結(jié)論，第一步是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，即②；小球滾到右側(cè)斜面的高度與小球自由放手的位置接近，摩擦越小越接近，得出推理，如果無(wú)摩擦，小球上升的高度與自由放手位置相同，即第二步是③；繼續(xù)推理，在無(wú)摩擦的情況下如果改變右側(cè)斜面的傾斜程度，減小傾斜程度，仍能使小球上升的高度與自由放手的位置相同，即第三步是①；繼續(xù)大膽推理，在無(wú)摩擦的情況下，右側(cè)斜面繼續(xù)減小傾角為0，即水平，則小球永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)，即第四步是④，按照這樣的思維程序排列順序，故D正確。
(3)[2]這是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，再推理得出的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)無(wú)法直接驗(yàn)證，運(yùn)動(dòng)物體不受力將永遠(yuǎn)勻速運(yùn)動(dòng)下去，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(4)[3] A．小車(chē)從斜面下滑過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)速度不斷增大；要探究小車(chē)從斜面下滑的速度變化時(shí)，應(yīng)該讓小車(chē)從斜面頂端自由滑下，分別記錄小車(chē)通過(guò)上半段、下半段、全程所用的時(shí)間，計(jì)算上半段、下半段、全程的平均速度。故A不符合題意；
B．探究動(dòng)能的大小和物體質(zhì)量關(guān)系時(shí)，保持速度不變，應(yīng)讓不同質(zhì)量的鋼球從斜面上相同的高度由靜止?jié)L下，故B不符合題意；
C．研究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系時(shí)，要控制質(zhì)量相同，改變物體的速度，所以要使相同質(zhì)量的鋼球從斜面不同高度由靜止?jié)L下，故C符合題意。
故選C。
14. 洋洋同學(xué)利用如圖所示的實(shí)物電路來(lái)測(cè)量一只未知電阻的阻值，其中有待測(cè)電阻Rx，電阻箱R，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S，定值電阻R0。實(shí)驗(yàn)主要步驟有：
A．讀出電阻箱的示數(shù)R；
B．將電阻箱的電阻調(diào)至最大，連接如圖實(shí)物電路；
C．把雙擲開(kāi)關(guān)S接入b端，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)仍為I0；
D．把雙擲開(kāi)關(guān)S接入a端，讀出電流表的示數(shù)I0。

(1)上述步驟的合理順序是______(填字母序號(hào))；
(2)上述步驟D中，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)很小，幾乎無(wú)法讀出，為改變這種狀況，你認(rèn)為可改進(jìn)的辦法是______；
(3)按照合理步驟，若在步驟C中，將電阻箱的阻值調(diào)到62Ω，電流表的示數(shù)恰好是步驟D中電流表示數(shù)的2倍，若R0＝81Ω，那么待測(cè)電阻的阻值是______Ω。
【答案】 ①. B、D、C、A ②. 可適當(dāng)增加電池的節(jié)數(shù) ③. 205
【解析】
【分析】
【詳解】(1)[1]為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，變阻器連入電路的電阻最大，先使待測(cè)電阻與定值電阻、電流表串聯(lián)接入電路中，記下電流表示數(shù)；通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，再使電阻箱與定值電阻、電流表串聯(lián)接入電路中，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)不變，由等效替代法，電阻箱的阻值即為待測(cè)電阻大小，故上述步驟的合理順序是B、D、C、A。
(2)[2]電流表的示數(shù)很小，幾乎無(wú)法讀出，由歐姆定律，為改變這種狀況，可適當(dāng)增加電池的節(jié)數(shù)，提高電壓。
(3)[3]若在步驟C中，將電阻箱的阻值調(diào)到62Ω，電阻箱與定值電阻串聯(lián)，由電阻的串聯(lián)規(guī)律，電路的總電阻
R串聯(lián)1=R+R0=62Ω+81Ω=143Ω
步驟D中，待測(cè)電阻與定值電阻串聯(lián)，由電阻的串聯(lián)規(guī)律，電路的總電阻
R串聯(lián)2=Rx+R0=Rx+81Ω
若在步驟C中電流表的示數(shù)恰好是步驟D中電流表示數(shù)的2倍，根據(jù)，在電壓不變時(shí)，電流與電阻成反比，故有

待測(cè)電阻的阻值是Rx=205Ω。
三、計(jì)算題(本題包括4小題，每小題4分，共16分，計(jì)算題只寫(xiě)結(jié)果不得分)
15. 下表是1kg晶體在吸熱過(guò)程中從固態(tài)變到氣態(tài)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。求：
吸收熱量/千焦
0
25
50
75
100
200
300
400
500
550
溫 度/℃
-50.0
-37.5
-25.0
-12.5
0
0
0
0
12.5
25.0
吸收熱量/千焦
650
750
800
850
900
1000
2000
3000
3150
3200
溫 度/℃
50.0
75.0
87.5
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
125.0
(1)該物質(zhì)在液態(tài)時(shí)的比熱；
(2)該物質(zhì)在熔化過(guò)程中吸收的熱量。
【答案】(1)4J/(kg·)；(2)350kJ
【解析】
【分析】
【詳解】解：(1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，由25℃到50°C 過(guò)程中，液體吸收的熱量
Q=650kJ-550kJ=100kJ
該物質(zhì)在液態(tài)時(shí)的比熱

(2)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，該晶體有兩個(gè)保持不變的溫度，即0℃和100℃，由題知，該晶體在吸熱過(guò)程中從固態(tài)變到氣態(tài)，所以?xún)蓚€(gè)物態(tài)變化過(guò)程分別為熔化和沸騰，由以上分析可知，該晶體的熔點(diǎn)為0℃，沸點(diǎn)為100℃。由表格可知，溫度每升高25℃，晶體吸收的熱量為50kJ，溫度每升高12.5℃，晶體吸收的熱量為25kJ，則溫度剛為0℃與第1列數(shù)據(jù)相比，晶體吸收的熱量應(yīng)為
Q1 =75kJ+25kJ=100kJ
該物質(zhì)在液態(tài)時(shí)，溫度每升高12.5℃，吸收熱量為50kJ，則晶體剛?cè)刍陼r(shí)與第1列數(shù)據(jù)相比，物質(zhì)吸收的熱量應(yīng)為
Q2 =500kJ-50kJ=450kJ
該物質(zhì)在熔化過(guò)程中吸收的熱量
Q熔化吸=Q2 -Q1 =450kJ-100kJ=350kJ
答：(1)該物質(zhì)在液態(tài)時(shí)的比熱4J/(kg·)；
(2)該物質(zhì)在熔化過(guò)程中吸收的熱量350kJ。
16. 關(guān)于愛(ài)因斯坦“同時(shí)的相對(duì)性原理”要從“愛(ài)因斯坦的奶牛夢(mèng)”說(shuō)起：在一個(gè)風(fēng)景如畫(huà)的牧場(chǎng)上有許多奶牛在帶電的柵欄附近懶散的吃著草，農(nóng)夫給柵欄通上電時(shí)，當(dāng)電流到達(dá)奶牛位置時(shí)奶牛就會(huì)跳起來(lái)。如圖所示，在 A 位置的農(nóng)夫合上電源開(kāi)關(guān)起，電流以光速 c 向奶牛的方向運(yùn)動(dòng)，三頭奶牛 B、C、D 距 A 位置的農(nóng)夫、E 位置的愛(ài)因斯坦的距離如圖所示。觀測(cè)者只有在奶牛跳起這一現(xiàn)象的光到達(dá)觀測(cè)者眼睛時(shí)，才認(rèn)為奶牛正在跳起。

(1)農(nóng)夫看到三頭奶牛是______，愛(ài)因斯坦看到三頭奶牛是______(選填“同時(shí)跳起” 或“先后跳起”)。
(2)若從農(nóng)夫合上電源開(kāi)關(guān)瞬時(shí)開(kāi)始記時(shí)，農(nóng)夫看到三頭奶牛跳起距他閉合開(kāi)關(guān)的時(shí)間分別是______？
【答案】 ①. 先后跳起 ②. 同時(shí)跳起 ③.
【解析】
【分析】
【詳解】(1)[1][2]農(nóng)夫看到牛跳起，是牛跳起時(shí)反射的光進(jìn)入他的眼睛，因?yàn)槿^牛距離農(nóng)夫的遠(yuǎn)近不同，所以對(duì)農(nóng)夫來(lái)說(shuō)三頭牛是依次跳起的；對(duì)于在農(nóng)夫?qū)γ鍱點(diǎn)的愛(ài)因斯坦來(lái)說(shuō)，由于光和電傳播的速度相同，因此，他看到的是三頭牛同時(shí)跳起。
(2)[3]由圖知，當(dāng)在A位置的農(nóng)夫合上電源開(kāi)關(guān)起，電流以光速向奶牛的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)B牛受到電擊跳起的景象回到農(nóng)夫眼前所用總的時(shí)間為，其中c為光速；同理農(nóng)夫看到C位置的牛跳起距開(kāi)關(guān)合上的時(shí)間為；農(nóng)夫看到D位置的牛跳起距開(kāi)關(guān)合上的時(shí)間為。
17. 如圖所示電路，已知電源電壓為6V并保持不變，阻值為4Ω的定值電阻，滑動(dòng)變阻器的最大電阻為10Ω，變阻器的總匝數(shù)為N。則：
(1)變阻器允許通過(guò)的最大電流不得小于多少？
(2)要使變阻器滑片P移動(dòng)過(guò)程中電路的電流最小變化值DI不大于電路電流的，則變阻器的匝數(shù)N不得小于多少？

【答案】(1)15A；(2)247.5
【解析】
【分析】
【詳解】解：(1)定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入阻值為0時(shí)，電路中的電流最大，由歐姆定律可得電路最大電流為

所以變阻器允許通過(guò)的最大電流不得小于1.5A。
(2)設(shè)變阻器連入電路的電阻為R′，則電路中的電流

電流最小變化值DI對(duì)應(yīng)于滑片P移過(guò)1匝，若變阻器滑片向右移過(guò)1匝，變阻器每匝的電阻為DR，則電路中的電流

即

聯(lián)立可得

當(dāng)R′＝0時(shí)，有最大值即

而，解得

答：(1)變阻器允許通過(guò)的最大電流不得小于1.5A；
(2)變阻器的匝數(shù)N不得小于247.5。
18. 如圖所示，水平光滑輕質(zhì)硬直桿AB可繞固定軸O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA＝2m，OB足夠長(zhǎng)，桿左端A點(diǎn)用輕繩系一重量為100N圓柱體Q，圓柱體Q的底面積為20cm2，靜置于水平地面上。直桿O點(diǎn)右側(cè)穿有重量為50N的鐵環(huán)P，現(xiàn)讓鐵環(huán)P以0.2m/s的速度，從O點(diǎn)開(kāi)始向B端勻速運(yùn)動(dòng)。
(1)求6s末圓柱體Q對(duì)地面的壓強(qiáng)；
(2)為不使硬桿轉(zhuǎn)動(dòng)，鐵環(huán)P從O點(diǎn)開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；
(3)試推導(dǎo)鐵環(huán)P從O點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，直到直桿AB開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，這一過(guò)程中，圓柱體Q對(duì)地面的壓強(qiáng)隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)關(guān)系式，并畫(huà)出兩者(p?t)關(guān)系圖象，并標(biāo)記出圖線與坐標(biāo)軸交點(diǎn)數(shù)值。

【答案】(1)3.5×104Pa；(2)20s；(3)5×104Pa?2.5×103t(Pa/s)，
【解析】
【分析】
【詳解】

(1)在4s內(nèi)鐵環(huán)P移動(dòng)的距離
s1＝vt1＝ 0.2m/s×6s＝1.2m
即4s末鐵環(huán)重力的力臂
OP1＝s1＝1.2m
由杠桿的平衡條件可得
FA1?OA＝GP?OP1
則A端輕繩的拉力為

6s末圓柱體Q對(duì)地面的壓力
F1＝GQ?FA1＝100N?30N＝70N
圓柱體Q對(duì)地面的壓強(qiáng)

(2)硬桿恰好不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A端細(xì)繩的拉力
FA2＝GQ＝100N
由杠桿的平衡條件可得
FA2?OA＝GP?OP2
此時(shí)鐵環(huán)重力的力臂


即鐵環(huán)運(yùn)動(dòng)的距離為
s2＝OP2＝4m
則鐵環(huán)P從O點(diǎn)開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間


(3)當(dāng)鐵環(huán)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t時(shí)，鐵環(huán)重力的力臂
OP＝s＝vt＝0.2m/s×t
由杠桿的平衡條件可得
FA?OA＝GP?OP
則A端輕繩的拉力為


圓柱體Q對(duì)地面的壓力為
F＝GQ?FA1＝100N?5t(N/s)
圓柱體Q對(duì)地面的壓強(qiáng)


根據(jù)表達(dá)式可知，p與t成一次函數(shù)關(guān)系，當(dāng)t＝0s時(shí)
p0＝5×104Pa
由(2)小題可知，t＝20s時(shí)，圓柱體對(duì)地面沒(méi)有壓力，即此時(shí)圓柱體對(duì)地面壓強(qiáng)為0；
根據(jù)這兩個(gè)特殊點(diǎn)和p與t成一次函數(shù)關(guān)系，作圖如下：

答：(1)6s末圓柱體對(duì)地面的壓強(qiáng)為3.5×104Pa。
(2)為使杠桿不轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)最多運(yùn)動(dòng)20s。
(3)圖像如下：


四、綜合題(本題包括4小題，19和20題每題4分，21和22題每題5分，共18分。)
19. 實(shí)驗(yàn)中有時(shí)需要將一束粗平行光變成細(xì)平行光，這可以利用兩塊透鏡的組合來(lái)解決。請(qǐng)?jiān)趫D的兩個(gè)方框中各畫(huà)出一種組合方式(要在圖中畫(huà)清光束粗細(xì)的變化)，分別寫(xiě)出兩塊透鏡間的距離s跟兩塊透鏡到各自焦點(diǎn)的距離f1、f2的關(guān)系。

【答案】

【解析】
【分析】根據(jù)透鏡對(duì)光線的作用，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡后會(huì)聚于焦點(diǎn)，經(jīng)凹透鏡后會(huì)發(fā)散，因此圖示的情況，只用一個(gè)元件達(dá)不到目的，就要用到兩個(gè)光學(xué)元件進(jìn)行組合，由出射光線與入射光線相比較，都是平行光，但更加會(huì)聚了，因此，首先要放置一個(gè)凸透鏡。
【詳解】當(dāng)最下面的出射光線與最上面的入射光線相對(duì)應(yīng)時(shí)，光線經(jīng)過(guò)凸透鏡會(huì)聚于一點(diǎn)，而這一點(diǎn)又是第二個(gè)凸透鏡的焦點(diǎn)，如甲圖所示
s=f1+f2
當(dāng)兩條最上面的光線是一條光線時(shí)，首先經(jīng)過(guò)凸透鏡會(huì)聚，然后要經(jīng)過(guò)凹透鏡的發(fā)散才能實(shí)現(xiàn)．即經(jīng)過(guò)凸透鏡第一次折射后的折射光線要經(jīng)過(guò)凸透鏡的焦點(diǎn)，第二次的入射光線要射向凹透鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)，這兩個(gè)焦點(diǎn)在F點(diǎn)重合，如圖乙所示
s=f1-f2
如下圖所示：


20. 圖中，MM'、NN'是兩根水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌放置的區(qū)域內(nèi)有磁場(chǎng)存在，磁感線方向垂直于紙面向內(nèi)。AB、CD為可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)的金屬棒。當(dāng)AB在外力作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，CD將向右移動(dòng)。請(qǐng)解釋原因。(提示：我們可以用左手定則來(lái)判斷磁場(chǎng)力的方向，讓磁感線垂直于手掌從掌心進(jìn)入，四指指向與電流方向相同，大拇指所指的方向即為導(dǎo)體所受磁場(chǎng)力的方向)

【答案】見(jiàn)解析
【解析】
【分析】
【詳解】當(dāng)金屬AB在外力作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于AB做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，從而在AB中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。根據(jù)右手定則判定，感應(yīng)電流方向是由B向A，感應(yīng)電流經(jīng)導(dǎo)軌流入金屬棒CD，CD為通電導(dǎo)線，它在磁場(chǎng)中要受到力的作用，應(yīng)用左手定則可以判斷出其受力方向?yàn)橹赶蛴疫?，所以CD在此力的作用下向右運(yùn)動(dòng)。
21. 科學(xué)家利用光與微粒(100毫米左右)發(fā)生相互作用的特性，發(fā)明了一種用激光來(lái)操縱微粒的工具——光鑷子。其原理是：當(dāng)一束會(huì)聚的激光束從光疏媒質(zhì)進(jìn)入光密媒質(zhì)時(shí)發(fā)生折射(如圖題1 所示)，光束的會(huì)聚程度將減弱，光束在界面受到向下的力；當(dāng)一束會(huì)聚的激光束從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)時(shí)發(fā)生折射(如圖題2所示)，光束的會(huì)聚程度將增強(qiáng)，光束在界面受到向上的力。
(1)現(xiàn)有一束向某點(diǎn)會(huì)聚的激光束射向折射率大于周?chē)橘|(zhì)的小球，試分析如圖所示情況下，小球受到激光束的總作用力方向。
(2)用光鑷子捕獲和移動(dòng)在水中的玻璃小球十分方便，可以對(duì)小球施加一個(gè)豎直向上的捕獲力。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將混有玻璃小球的水溶液滴在載玻片上，然后利用光鑷子將玻璃小球提離載玻片，并在水中移動(dòng)，設(shè)光鑷子的捕獲力與激光的功率成正比。已知實(shí)驗(yàn)過(guò)程中玻璃小球都浸沒(méi)在水中，小球的密度ρ ＝2.0×103kg/m3，體積V＝8.0×10?18m3。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光功率為P＝16mW時(shí)，恰好能將玻璃小球提離載玻片。求：
(1)此時(shí)光鑷子產(chǎn)生的捕獲力；
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中當(dāng)用功率P'＝30mW的激光作用在該小球時(shí)，求此時(shí)玻璃小球受到的合力大小。

【答案】(1)方向向下；(2)7.0×10?14N
【解析】
【分析】
【詳解】解：(1)由圖可知，光線經(jīng)兩次折射折向上方，即光束經(jīng)過(guò)(玻璃)介質(zhì)球受到的總作用力的效果為向上，所以玻璃(介質(zhì))球受到的激光束的總作用力方向向下。
(2)由激光功率為P＝16mW時(shí)，恰好能將玻璃小球提離載玻片，可得
G球＝F捕＋F浮
而玻璃小球受到的重力為
G球＝mg＝ρgV＝2.0×103kg/m3×10N/kg×8.0×10?18m3＝1.6×10?13N
由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中玻璃小球都浸沒(méi)在水中，則
V排＝V＝8.0×10?18m3
玻璃小球都浸沒(méi)在水中受到浮力為
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×8.0×10?18m3＝8.0×10?14N
所以，此時(shí)光鑷子產(chǎn)生的捕獲力為
F捕＝G球?F?。?.0×10?14N
因?yàn)楣忤囎拥牟东@力與激光的功率成正比，則當(dāng)用功率P′＝30mW的激光作用在該小球時(shí)，有


所以F捕'＝1.5×10?13N，則此時(shí)玻璃小球受到的合力為
F＝F捕'＋F浮?G球＝1.5×10?13N＋8.0×10?14N?1.6×10?13N＝7.0×10?14N
答：(1)此時(shí)光鑷子產(chǎn)生的捕獲力方向向下；
(2)此時(shí)玻璃小球受到的合力大小7.0×10?14N。
22. 在我們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和高科技領(lǐng)域里，磁被廣泛運(yùn)用。請(qǐng)回答下列一組與磁有關(guān)的問(wèn)題。

(1)將一個(gè)電磁鐵和白熾燈并聯(lián)后接入電路，如圖所示，當(dāng)閉合電鍵時(shí)，燈L即刻點(diǎn)亮，隨后熄滅；當(dāng)斷開(kāi)電鍵時(shí)，燈會(huì)閃亮后熄滅。此現(xiàn)象說(shuō)明當(dāng)閉合電鍵時(shí)，流過(guò)電磁鐵的電流變化是______；當(dāng)斷開(kāi)電鍵時(shí)，流過(guò)電磁鐵的電流變化是______。
(2)干簧管也叫干簧繼電器，當(dāng)將一個(gè)條形磁鐵與干簧管平行放置時(shí)，干簧管的磁簧片就會(huì)被磁化，且靠近的那兩個(gè)端點(diǎn)會(huì)被磁化成異名磁極，觸點(diǎn)就會(huì)閉合，將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，磁簧片的磁性消失，觸點(diǎn)就會(huì)斷開(kāi)。華華同學(xué)設(shè)想用干簧管制作水位自動(dòng)報(bào)警器，下圖是他設(shè)計(jì)的一部分情況，請(qǐng)幫助他完成其余部分的設(shè)計(jì)：

①設(shè)永久磁鐵所受的重力為3N，浮球的體積為200cm3，不計(jì)滑輪處的摩擦。則要想讓此裝置能正常工作，浮球的質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足的條件是______。
②他手邊還有開(kāi)關(guān)、紅燈、綠燈和電鈴各一個(gè)，導(dǎo)線若干，請(qǐng)?jiān)趫D中的虛線方框內(nèi)畫(huà)出報(bào)警電路， 要求：水位到達(dá)A處時(shí)，紅燈亮，電鈴報(bào)警；水位到達(dá)B處時(shí)，綠燈亮，電鈴報(bào)警______。
(3)我們已經(jīng)知道通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到的力的作用，這是法國(guó)物理學(xué)家安培首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的，因此該力被稱(chēng)為安培力。如圖甲，一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線ab，通過(guò)的電流強(qiáng)度為I，垂直于磁場(chǎng)方向放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，則這段通電導(dǎo)線受到的安培力的大小F與電流強(qiáng)度I、長(zhǎng)度L，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為F＝kBIL，其中k=1N/(T·A·m)。若將圖甲中的電源換為發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖乙虛線內(nèi)所示，我們加道，要使閉合電路中有電流，這個(gè)電路中必須有電源，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，既然閉合電路里有感應(yīng)電流，那么這個(gè)電路中也必定有電壓，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電壓也叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，用E表示，在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體cd相當(dāng)于電源。長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體cd以速度ν在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在B、L、ν的方向互相垂直的情況下，導(dǎo)體cd中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為：E＝BLν，那么圖乙中，求：導(dǎo)體ab受到的安培力F與導(dǎo)體ab的電阻R、長(zhǎng)度L、磁感應(yīng)強(qiáng)度B運(yùn)動(dòng)速度v之間的關(guān)系______。

【答案】 ①. 逐漸增大 ②. 逐漸減小 ③. 0.5kg＞m浮球＞0.3kg ④. ⑤.
【解析】
【分析】
【詳解】(1)[1][2]因?yàn)殡姶盆F的線圈是一個(gè)儲(chǔ)能元件，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，燈L1即刻點(diǎn)亮，隨后熄滅，說(shuō)明在總電流不變的情況下，電磁鐵中的電流逐漸增大，從而使流經(jīng)燈泡的電流減小而熄滅；當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，燈會(huì)閃亮后熄滅，說(shuō)明電磁鐵在斷電后釋放了其儲(chǔ)存的電能，使燈閃亮，流過(guò)電磁鐵的電流是逐漸減小的。
(2)[3]浮球浸沒(méi)水中受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×200×10-6m3=2N
設(shè)浮球剛好浸沒(méi)水中，浮球必須上浮，則必須滿(mǎn)足
G浮球＜F浮+G磁鐵=2N+3N=5N
設(shè)浮球剛好離開(kāi)水面，浮球必須下降，則必須滿(mǎn)足
G浮球＞G磁鐵=3N
因此要想讓此裝置能正常工作，此浮球所受的重力應(yīng)滿(mǎn)足
5N＞G浮球＞3N
根據(jù)G=mg可知浮球的質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足
0.5kg＞m浮球＞0.3kg
[4]設(shè)計(jì)報(bào)警電路如下：
(3)[5]由題知，導(dǎo)體cd中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為：E＝BLν，則電路中的電流

導(dǎo)體ab受到的安培力