陕西省西安交大附中2024-2025学年上学期九年级期末物理试卷
一、选择题（共10小题，每小题2分，计20分.每小题只有一个选项是符合题意的）
1．（2分）下列生活物品通常情况属于导体的是（ ）
A．纸杯 B．玻璃瓶 C．铁锅 D．木铲
2．（2分）如图，是汽车领域广泛利用AI（人工智能）语音助手实现“人与车”全场景自然交互的情景。下列对AI语音助手分析正确的是（ ）
A．语音助手发出的声音不是振动产生的
B．语音助手发出的声音在空气中的传播速度约为3×108m/s
C．语音助手对指令作出回应，说明声音可以传递信息
D．切换不同性别声音模式实质是改变声音的响度
3．（2分）如图，为一种夏季使用的汽车冰凉坐垫，它通过生物冰快速激发成型技术研制而成。坐垫内物质通常情况下为固态，人坐上去后，坐垫内物质就会慢慢转变为液态，但温度保持不变。此过程可持续数小时，人坐在上面会感觉凉爽。下列有关分析不正确的是（ ）
A．坐垫内物质是晶体
B．坐垫内物质熔点低于人体温度
C．坐垫是通过做功的方式给人体降温的
D．人坐上去时，坐垫内物质发生了熔化现象
4．（2分）随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的理解，正确的是（ ）
A．原子核带负电
B．原子核是由电子和质子构成的
C．核能是可再生的清洁能源
D．目前我国的核能发电是利用原子核裂变释放的能量
5．（2分）2024年10月30日，神舟十九号航天员乘组与神舟十八号航天员乘组“太空会师”，入驻中国空间站，中国空间站载着六位宇航员在轨道上绕着地球运动。下列说法正确的是（ ）
A．空间站受到地球的吸引力，地球不受中国空间站的吸引力
B．空间站在轨道上受到平衡力的作用
C．空间站在太空中没有惯性
D．空间站在轨稳定运行的过程中，动能和势能在相互转化
6．（2分）如图，是用气球进行的物理实验。下列说法或解释正确的是（ ）
A．如图﹣1，毛皮摩擦过的两气球靠近时相互排斥，说明异种电荷相互排斥
B．如图﹣2，松开夹子气球向左喷气而向右飞出，此过程发生的能量转化与热机的做功冲程能量转化一致
C．如图﹣3，两只气球自由悬挂在空中，用吸管对B处沿垂直于纸面方向用力吹气，可观察到两气球分开
D．如图﹣4，观察到气球两侧形变程度不同，说明了压力的作用效果与压力大小有关
7．（2分）如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。若鼎在水中时，两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2，下列说法正确的是（ ）
A．鼎在水中时，鼎受到的拉力为F1+F2
B．图中的滑轮能起到省力的作用
C．图中的滑轮不能改变力的方向
D．当鼎完全从水中提出后，滑轮的机械效率将变小
8．（2分）图甲为我国古代的滴水计时工具—漏刻，图乙为它的模拟示意图。让漏壶中的水慢慢滴入箭壶，木块与箭杆组成的箭舟（未与箭壶底部接触）慢慢上浮，古人从盖孔处看箭杆上的标记，就能知道具体的时刻。当箭壶中液面升高时，下列说法正确的是（ ）
A．箭舟受到的浮力变大
B．箭舟排开水的重力不变
C．箭舟排开水的体积变大
D．水对箭壶底压强不变
9．（2分）2024年1月，我国成功完成了超高速低真空管道磁浮交通系统（简称“高速飞车”）全尺寸超导电动悬浮试验。未来高速飞车具有更快速、更安全的特点。关于高速飞车，下列说法不正确的是（ ）
A．超导材料用于高速飞车，可以减少电路中能量损耗
B．磁悬浮列车是利用电流的磁效应来工作的，与发电机工作原理相同
C．列车车体与轨道相分离，可大大减小车体与轨道之间的摩擦
D．列车悬浮是通过车底部与轨道上磁极间的相互作用来实现的
10．（2分）某科创社团小组成员，利用电压恒为4.5V的电源、量程为0～3V的电压表、量程为0～0.6A的电流表、保护电阻R0最大阻值为20Ω的滑动变阻器R、一个开关、若干导线和一个固定在两排材质均匀弹簧上的秤盘（如图）等器材设计了一款电子秤。设计时，将滑动变阻器、两排弹簧分别竖直固定在水平桌面上，调整它们的高度，当滑动变阻器滑片移到最上端时，使空盘底部与滑片齐平，用硬质横杆将二者连接。按照设计要求将滑动变阻器接入电路，闭合开关，在秤盘中逐渐增加重物质量，滑片从滑动变阻器的一端移动到另一端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到3V，电流表的示数逐渐变小，此过程的最大称量质量为600g。电压表表盘上的刻度线上标注有对应的质量，物体的质量可以从表盘标注示数直接读出。设计实践过程中同学们还发现，滑片下移的距离与秤盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器接入电路中的阻值和接入电路的电阻丝长度成正比。下列关于该电子秤说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器R与保护电阻R0并联在电路中
B．称量质量为600g时，电路消耗的功率为0.8W
C．150g的示数应标注在电压表表盘上1.5V的刻度线上
D．滑片位于滑动变阻器的中点时，对应的物体质量为200g
二、填空与作图题（共7小题，计17分）
11．（2分）人类已经进入人工智能时代，各式各样的机器人出现在我们的生活中。如图是世界机器人大赛上科创小组设计的投篮机器人，要想准确把球投入篮筐，机器人除了需要控制力的作用点和方向外，还需要控制力的 ；机器人抱球前进过程中，以机器人为参照物，球是 （选填“运动”或“静止”）的。
12．（3分）如图，是用相机拍摄的小华在镜子前系红领巾的照片。她在镜中的像是光的 形成的 （选填“虚”或“实”）像。小华靠近镜子，她在镜中所成像的大小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
13．（3分）如图是三种比较两个电阻R1和R2阻值大小的方法：如图﹣1，把两个电阻分别接入A、B之间，发现电阻R1接入电路时灯泡较亮，说明R1的阻值较 ；如图﹣2，闭合开关后发现V2的示数较大，说明 的阻值较大；如图﹣3，如果R2的阻值较大，则 （选填“甲”或“乙”）瓶中油温上升的快（甲、乙两瓶中油的质量相同）。
14．（2分）我国自主研发的运﹣20重型军用运输机负责运送物资及相关救援设备，在多次抢险工作赢得了时间。若运﹣20以720km/h的速度飞行90min，能飞行 km；该速度水平匀速直线飞行时飞机所受阻力为1.6×105N，此过程中发动机的推进功率是 W。
15．（3分）某款家用储水式电热水器额定电压为220V，图﹣1是其电路原理图。插上插头，电热水器储满水后，闭合开关S，温控器开关K接触点1，对水进行加热，当加热温度达到设定温度时，K跳转接触点2，保温指示灯L亮起，停止加热；当水温下降，低于设定温度时，K再次接触点1进行加热。R1、R2为加热电阻，其中R2＝R1，加热电阻阻值不受温度影响。该电热水器的加热模式有两个挡位，高温挡的额定功率为2200W，选择“一挡”S1断开，功率为P1；选择“二挡”S1闭合，功率为P2，则P1 P2（选填“大于”、“小于”或“等于”），R1＝ Ω。图﹣2是温控器开关K的结构，绕O点转动的杠杆OAB和绕O1点转动的杠杆O1DE通过弹簧相连。温包内充满热胀冷缩的感温液体，置于水中，温度与水温一致，水温升高，感温液体膨胀使膜盒顶端在A位置推杠杆OAB，当水温达到设定温度，动触点C与触点2相接，电热水器停止加热。调温旋钮为凹轮结构，绕固定轴M转动，顺时针转动调温旋钮，ME距离减小。为提高所设定的加热温度，应 旋转调温旋钮。
16．（2分）如图，从斜面顶端由静止滑下来的小车，经过A处向右运动，最终停在B处。请以O为作用点，画出小车在A处水平方向所受力的示意图。
17．（2分）作图题：如图，是由电磁铁P构成的自动空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，S为闸刀开
关。当家庭电路中电流达到一定值时，P吸引Q且可绕O1点转动，S在弹力的作用下绕O2转动
自动断开，切断电路，起到保险作用。请在图中括号标出电磁铁左侧的磁极名称，画出闸刀开关
S所受弹力F的力臂l。
三、实验与探究（共4小题，计23分）
18．（4分）请完成下列填空。
（1）利用图﹣1装置探究不同物质吸热升温的现象时，调整两只酒精灯的灯芯，使其火焰相同（相同热源），目的是用 表示物质吸收热量的多少。
（2）要使图﹣2（a）、（b）两图中U形管中的液面高度差相同，应 （选填“增大”或“减小”）图（b）容器中探头在液体中的深度。
（3）如图﹣3，接通电源，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐 ，而当闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断，其原因是 （选填“短路”或“总功率过大”）。
19．（4分）小明和同学查阅资料知道蜡柱在水中由静止释放，很快就做匀速直线运动。他们猜想蜡柱做匀速直线运动速度的大小可能与蜡柱的形状有关，探究如下：
（1）取底面积为1cm2、高为10cm的蜡柱，用天平测出蜡柱的质量，如图﹣1所示，计算出蜡柱的密度为 g/cm3。
（2）如图﹣2，在蜡柱上截取一段，将其头部做成流线型，测量其质量为3.6g。为得到等质量的圆柱形蜡柱，需在余下蜡柱上再截取一段 cm的蜡柱。
（3）将做好的蜡柱分别放入装满水的透明管中，从底部由静止释放，蜡柱的底端经过适当高度的A点时开始计时，每隔5s在管壁刻度尺上标记其位置，并记录相关数据。根据实验数据绘制出s﹣t图像，如图4。由图像可知：其他条件相同时，流线型蜡柱上升的速度 圆柱形蜡柱上升的速度。
（4）提出一个继续探究的其他相关问题： 。
20．（7分）小亮利用如图装置，做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图﹣1，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f＝ cm。
（2）开始实验时，应先将烛焰和光屏的中心调整到凸透镜的 上。
（3）如图﹣2，点燃蜡烛后，光屏上恰能成清晰的像， （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是根据该成像特点制成的。将蜡烛向左移动一段距离，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上再次成清晰的像，同学们提出了两种不同的解决方案：
方案一：仅向 （选填“左”或“右”）移动光屏适当的距离；
方案二：仅换用焦距较 （选填“长”或“短”）的凸透镜。
（4）如图﹣3，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，则人眼在图中 处（选填“A”、“B”或“C”）能观察到烛焰的像。
（5）如图﹣4所示，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是 眼镜（选填“近视”或“远视”）。
21．（8分）如图﹣1，是我国古代的一种度量衡工具——杆秤，它承载着中华民族悠久的文化内涵。其木杆上的星星代表着衡量事物的标准和尺度，秤杆上从左向右起第一颗秤星，被称为“定盘星”，它是衡量事物的起始点。秤砣叫“权”，而秤杆则叫“衡”。在学习了杠杆平衡条件后，小明以“自制杆秤”为主题开展了一次跨学科实践活动。
（1）如图﹣2，是小明用筷子、小纸杯、棉线和钩码制作的杆秤。把棉线系在“O”处，作为平纽；把小纸杯悬挂在“A”处，作为秤盘；用5g钩码作为秤砣。手提秤纽，移动秤砣使秤杆 平衡，此时秤砣所挂处的秤杆上标上“B”为定盘星，即为用杆秤读取质量示数大小的 线，同时避免了杆秤 对称量的干扰。在秤盘放置20g砝码作为重物，移动秤砣位置使秤杆恰好水平平衡，此时连接秤砣的棉线在杆秤的位置上标出20，然后在定盘星和20之间依次标上20等份的刻度。
（2）如图﹣3，是小明做的杆秤杠杆模型示意图。秤纽O点视为支点，秤杆和秤钩的重力为G0，其重心在B点，秤砣在定盘星C点，秤砣的重力为G1。当杆秤不挂重物时，G1 OC G0 OB（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）为了验证杆秤的刻度是否均匀，当秤钩上挂上重物G，把秤砣移至距定盘星x处时，使杆秤在水平位置平衡，如图﹣4。根据杠杆平衡条件，此时的表达式为G OA+G0 OB＝G1 （表达式使用图﹣4中的相关条件），据此推理：由于秤砣质量m1大小和秤纽位置是固定的，所以被称量物体的质量m与x成 比关系，杆秤上的刻度是均匀的。
（4）小明想增大自制杆秤的测量范围，你的建议是 。
（5）完成实验后，小明联想到了古人利用木棒搬动巨大的木料也用到了相同的原理。如图5，是我们的祖先通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木的劳动场景。结合制作杆秤的收获，小明认为：如果在人员有限的情况下，要抬起巨木，可以采用在不改变支点位置的情况下，让压横杆的人 支点移动等方法来实现。
四、综合题（共3小题，计20分）
22．（5分）中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳，合成液态燃料，作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验，测量该燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；
②在空烧杯内加入1kg水，测得水的初温为31℃，点燃“燃料灯”开始加热；
③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30g。
已知实验时气压为1标准大气压，c水＝4.2×103J/（kg ℃），用该装置加热水的效率为42%。求：
（1）此过程中，烧杯内水吸收的热量。
（2）该液态燃料的热值。
23．（6分）“海葵一号”是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生产储卸型装置，“海葵一号”漂浮在大海上工作，从空中俯瞰像一朵绽放的葵花。傲傲同学查阅资料得知：“海葵一号”的质量是3.7×107kg，满载时排开海水的质量是1.0×108kg（g取10N/kg，海水的密度为1.0×103kg/m3）。根据已知信息求：
（1）“海葵一号”满载时受到的浮力；
（2）“海葵一号”一次最多能储存石油的质量；
（3）当一架3×104N的直升机停放在“海葵一号”的水平停机坪上时，直升机与停机坪接触的面积是0.06m2，请帮助傲傲同学求出直升机对停机坪的压强。
24．（9分）日前，中国第一块、世界单体面积最大的碲化镉“发电玻璃”成功生产下线。它通过在绝缘的玻璃上，均匀涂抹由半导体材料碲化镉制成的光电薄膜，成为可发电的建筑材料。实现了玻璃与材料的有机结合，是可替代砖头、幕墙等的可发电的多功能建筑材料，为大规模光伏建筑一体化的实施奠定了基础。下表是官方提供的相关参数，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理。则：
表：“发电玻璃”相关参数
每平方米“发电玻璃”接收太阳辐射的平均功率/W 光电转化效率/% 单片面积/m2 单片年发电量/（kW h） 单片价格/元
1000 18 1.92 260 350
（1）均匀涂抹在玻璃上的碲化镉光电薄膜的厚度相当于头发丝直径的二十分之一，其厚度约4 （填恰当的单位），“发电玻璃”发电时将 转化为电能。
（2）请先通过计算判断，官方提供参数中的单片“发电玻璃”的年发电量数据是否符合实际？再用必要的文字补充说明你的判断。（一年按365天，平均每天光照时间按6h，计算结果小数点后保留两位）
（3）某学校科学社团调研发现，学校教学用电为0.50元/度，学校年用电量数字惊人，同学们设想如果安装“发电玻璃”给教室照明供电，那么为一个装有10盏50W护眼灯教室，按每天正常工作10小时供电，①每个教室需要安装多少块这样的“发电玻璃”？②并对同学们的设想作出合理的评价。（我市平均每天日照平均6小时）
陕西省西安交大附中2024-2025学年上学期九年级期末物理试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C C D D B A B B C
一、选择题（共10小题，每小题2分，计20分.每小题只有一个选项是符合题意的）
1．（2分）下列生活物品通常情况属于导体的是（ ）
A．纸杯 B．玻璃瓶 C．铁锅 D．木铲
【分析】容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体。
【解答】解：ABD．纸杯、玻璃瓶和木铲属于绝缘体，都不容易导电，故ABD不符合题意；
C．铁锅容易导电，属于导体，故C符合题意。
故选：C。
【点评】本题考查的是导体和绝缘体的基本概念及分类，属于基础题目。
2．（2分）如图，是汽车领域广泛利用AI（人工智能）语音助手实现“人与车”全场景自然交互的情景。下列对AI语音助手分析正确的是（ ）
A．语音助手发出的声音不是振动产生的
B．语音助手发出的声音在空气中的传播速度约为3×108m/s
C．语音助手对指令作出回应，说明声音可以传递信息
D．切换不同性别声音模式实质是改变声音的响度
【分析】（1）声音是由物体的振动产生的；
（2）声音在15℃的空气中的传播速度约为340m/s；
（3）声音既能传递信息，又能传递能量；
（4）声音有三个特征，即音调、响度 和音色；
音调：声音的高低，由发声体的振动频率决定，频率越高，音调越高；
响度：人耳感觉到的声音的大小，它跟发声体的振幅有关．振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小；
音色：发声体的声音品质，由发声体本身的特征决定．是区别声音的重要标志。
【解答】解：A．声音是由物体的振动产生的，语音助手发出的声音是由物体的振动产生的，故A错误；
B．语音助手发出的声音在空气中的传播速度约为340m/s，故B错误；
C．语音助手对指令作出回应，汽车根据指令作出响应，利用声音可以传递信息，故C正确；
D．切换不同性别声音模式，声音的音调和音色都会发生改变，但是响度不一定发生改变，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了声音的传播、声音的特征、声与信息，声与基础题目。
3．（2分）如图，为一种夏季使用的汽车冰凉坐垫，它通过生物冰快速激发成型技术研制而成。坐垫内物质通常情况下为固态，人坐上去后，坐垫内物质就会慢慢转变为液态，但温度保持不变。此过程可持续数小时，人坐在上面会感觉凉爽。下列有关分析不正确的是（ ）
A．坐垫内物质是晶体
B．坐垫内物质熔点低于人体温度
C．坐垫是通过做功的方式给人体降温的
D．人坐上去时，坐垫内物质发生了熔化现象
【分析】物质由固态变成液态的过程叫熔化；晶体熔化过程中，吸收热量，温度不变、但内能增大；改变物体内能的方法：做功和热传递。
【解答】解：A．坐垫内物质熔化时温度不变，则它是晶体，故A正确；
B．人坐上去后，坐垫内物质就会慢慢由固态变为液态，故坐垫内物质熔点低于人体温度，故B正确；
C．坐垫是通过热传递的方式给人体降温的，故C错误；
D．人坐上去时，坐垫内物质就会慢慢由固态变为液态，坐垫内物质发生了熔化现象，故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查晶体熔化的特点、内能的改变方式，属于基础题。
4．（2分）随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的理解，正确的是（ ）
A．原子核带负电
B．原子核是由电子和质子构成的
C．核能是可再生的清洁能源
D．目前我国的核能发电是利用原子核裂变释放的能量
【分析】（1）原子有原子核和核外电子组成，原子核带正电；
（2）核能是不可再生能源；
（3）核电站获取核能的方式是核裂变。
【解答】解：A、原子核带正电，故A错误；
B、原子核是由中子和质子构成，故B错误；
C、核能是不可再生的清洁能源，故C错误；
D、目前我国的核能发电是利用原子核裂变释放的能量，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了核能，属于基础题。
5．（2分）2024年10月30日，神舟十九号航天员乘组与神舟十八号航天员乘组“太空会师”，入驻中国空间站，中国空间站载着六位宇航员在轨道上绕着地球运动。下列说法正确的是（ ）
A．空间站受到地球的吸引力，地球不受中国空间站的吸引力
B．空间站在轨道上受到平衡力的作用
C．空间站在太空中没有惯性
D．空间站在轨稳定运行的过程中，动能和势能在相互转化
【分析】（1）物体间力的作用是相互的；
（2）物体受平衡力作用时，处于静止或匀速直线运动状态；
（3）惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性；
（4）重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关；动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关。
【解答】解：A．物体间力的作用是相互的，空间站受到地球的吸引力，同时地球也会受到空间站的吸引力，故A错误；
B．空间站在轨道上绕地球做曲线运动，其运动方向不断改变，即运动状态在不断改变。根据牛顿第一定律，物体受到平衡力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态，所以空间站在轨道上受到的不是平衡力，故B错误；
C．惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性，空间站在太空中有质量，所以它具有惯性，故C错误；
D．空间站在轨稳定运行时，其高度和速度会发生变化。当空间站从远地点向近地点运动时，高度降低，速度增大，重力势能转化为动能；当从近地点向远地点运动时，高度升高，速度减小，动能转化为重力势能，所以动能和势能在相互转化，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了物体间力的作用是相互的、平衡状态的判断、惯性、机械能的转化，综合性较强。
6．（2分）如图，是用气球进行的物理实验。下列说法或解释正确的是（ ）
A．如图﹣1，毛皮摩擦过的两气球靠近时相互排斥，说明异种电荷相互排斥
B．如图﹣2，松开夹子气球向左喷气而向右飞出，此过程发生的能量转化与热机的做功冲程能量转化一致
C．如图﹣3，两只气球自由悬挂在空中，用吸管对B处沿垂直于纸面方向用力吹气，可观察到两气球分开
D．如图﹣4，观察到气球两侧形变程度不同，说明了压力的作用效果与压力大小有关
【分析】（1）电荷间相互作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
（2）燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能的过程。（3）做功和热传递都能改变物体的内能。（4）当对物体做功时，机械能转化为物体的内能，物体的内能增大；当物体对外做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小。
（5）热机的做功冲程能量转化是将内能转化为机械能。
【解答】解：A．毛皮摩擦过的两气球靠近时相互排斥，两个气球带同种电荷，说明同种电荷相互排斥，故A错误，不符合题意；
B．松开夹子气球向左喷气，气体对外做功，内能转化为球的机械能，热机的做功冲程能量转化是将内能转化为机械能，此过程发生的能量转化与热机的做功冲程能量转化一致，故B正确，符合题意；
C．两只气球自由悬挂在空中，用吸管对B处沿垂直于纸面方向用力吹气，B处空气流速加快，压强变小，两个气球外侧的大气压大于内侧的气压，两个气球向中间靠拢，故C错误，不符合题意；
D．一只手平压在气球上，另一只手的食指顶住气球，此时两手对气球的压力大小相等，气球右边凹陷程度较大，说明压力作用效果与受力面积有关，故D错误，不符合题意。
故选：B。
【点评】本题考查四冲程能量的转化及流体压强与流速的关系，电荷间的作用规律及压力作用效果，属于基础题。
7．（2分）如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。若鼎在水中时，两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2，下列说法正确的是（ ）
A．鼎在水中时，鼎受到的拉力为F1+F2
B．图中的滑轮能起到省力的作用
C．图中的滑轮不能改变力的方向
D．当鼎完全从水中提出后，滑轮的机械效率将变小
【分析】使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。定滑轮不省力，但是可以改变力的方向，实质上是动力臂等于阻力臂的杠杆。
影响滑轮组机械效率的因素：被提升物体的重力，动滑轮的重力，绳子的绕法以及绳子与滑轮间的摩擦等。提升滑轮组机械效率的方法：①增加物重；②减少动滑轮的自重；③减小摩擦。
【解答】ABC．图中的这种滑轮是定滑轮，只能改变动力的方向，鼎在水中时，鼎向上受到两个拉力作用，所以鼎受到的拉力之和为F1+F2，故A正确，符合题意，BC错误，不符合题意；
D．假设鼎在水中和从水中提出后上升的高度相同，鼎在水中时，有用功为W有1＝（G﹣F浮）h
当鼎完全从水中提出后，没有受到浮力，有用功为W有2＝Gh
所以有用功变大，额外功不变，由可知，滑轮的机械效率变大，故D错误，不符合题意。
故选：A。
【点评】本题考查定滑轮改变力的方向及提高滑轮组的机械效率，属于基础题。
8．（2分）图甲为我国古代的滴水计时工具—漏刻，图乙为它的模拟示意图。让漏壶中的水慢慢滴入箭壶，木块与箭杆组成的箭舟（未与箭壶底部接触）慢慢上浮，古人从盖孔处看箭杆上的标记，就能知道具体的时刻。当箭壶中液面升高时，下列说法正确的是（ ）
A．箭舟受到的浮力变大
B．箭舟排开水的重力不变
C．箭舟排开水的体积变大
D．水对箭壶底压强不变
【分析】利用浮沉条件分析浮力、重力的变化情况，利用阿基米德原理可知箭尺排开水的体积变化情况，利用p＝ρgh可知水对受水壶底压强变化情况。
【解答】解：A．箭舟漂浮，受到的浮力等于重力，由于箭尺的重力不变，受到的浮力不变，故A错误；
B．箭舟的浮力不变，由F浮＝G排得，箭舟排开水的重力不变，故B正确；
C．箭舟的浮力不变，水的密度不变，由F浮＝ρ液V排g得，箭尺排开水的体积不变，故C错误；
D．受水壶中液面升高，由p＝ρgh得，水对受水壶底压强变大，故D错误。
故选：B。
【点评】此题考查了浮沉条件、阿基米德原理及液体压强计算公式的应用，难度不大。
9．（2分）2024年1月，我国成功完成了超高速低真空管道磁浮交通系统（简称“高速飞车”）全尺寸超导电动悬浮试验。未来高速飞车具有更快速、更安全的特点。关于高速飞车，下列说法不正确的是（ ）
A．超导材料用于高速飞车，可以减少电路中能量损耗
B．磁悬浮列车是利用电流的磁效应来工作的，与发电机工作原理相同
C．列车车体与轨道相分离，可大大减小车体与轨道之间的摩擦
D．列车悬浮是通过车底部与轨道上磁极间的相互作用来实现的
【分析】（1）超导材料电阻为零，不会将电能转化为内能；
（2）发电机工作原理为：闭合电路中的部分导体切割磁感线运动可以产生感应电流；
（3）减小摩擦力的方式有：滑动变滚动、减小压力、减小接触面粗糙程度、使物体与接触面分离；
（4）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
【解答】解：A．超导材料电阻为零，不会将电能转化为内能，因此可以减少能量损耗，故A正确；
B．磁悬浮列车利用电流的磁效应工作，但是发电机是电磁感应，不是电流的磁效应，故B错误；
C．使物体与接触面分离，可以明显降低摩擦力。列车车体与轨道相分离，使得车体与轨道之间摩擦力几乎为零，故C正确；
D．悬浮是通过列车底部电磁体与永磁体之间同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的相互作用来实现的，故D正确。
故选：B。
【点评】该题目综合考查超导体特点、电与磁的常见应用、摩擦力的知识，难度适中。
10．（2分）某科创社团小组成员，利用电压恒为4.5V的电源、量程为0～3V的电压表、量程为0～0.6A的电流表、保护电阻R0最大阻值为20Ω的滑动变阻器R、一个开关、若干导线和一个固定在两排材质均匀弹簧上的秤盘（如图）等器材设计了一款电子秤。设计时，将滑动变阻器、两排弹簧分别竖直固定在水平桌面上，调整它们的高度，当滑动变阻器滑片移到最上端时，使空盘底部与滑片齐平，用硬质横杆将二者连接。按照设计要求将滑动变阻器接入电路，闭合开关，在秤盘中逐渐增加重物质量，滑片从滑动变阻器的一端移动到另一端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到3V，电流表的示数逐渐变小，此过程的最大称量质量为600g。电压表表盘上的刻度线上标注有对应的质量，物体的质量可以从表盘标注示数直接读出。设计实践过程中同学们还发现，滑片下移的距离与秤盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器接入电路中的阻值和接入电路的电阻丝长度成正比。下列关于该电子秤说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器R与保护电阻R0并联在电路中
B．称量质量为600g时，电路消耗的功率为0.8W
C．150g的示数应标注在电压表表盘上1.5V的刻度线上
D．滑片位于滑动变阻器的中点时，对应的物体质量为200g
【分析】（1）定值电阻R0在电路中的作用是与R串联分压且保护电路，根据电压表的示数由0逐渐增大到3V，电流表的示数逐渐变小，判断出电压表的位置；
（2）称量质量为600g时，滑动变阻器R接入电路电阻最大，电压表的示数由0逐渐增大到3V，根据欧姆定律算出电路中电流，由P＝UI算出电路消耗的功率；
（3）根据串联电路电压的规律算出R0两端电压，由欧姆定律算出R0的阻值；
根据滑片下移的距离与秤盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器接入电路中的阻值和接入电路的电阻丝长度成正比算出物体质量为 150g时滑动变阻器接入电路中的阻值，由欧姆定律算出电路中电流和此时滑动变阻器两端的电压，即电压表的示数；
（4）滑片位于滑动变阻器的中点时，对应的物体质量为最大称量质量600g的一半。
【解答】解：A．定值电阻R0在电路中的作用是与R串联分压且保护电路，电压表的示数由0逐渐增大到3V，电流表的示数逐渐变小，故电压表并联在滑动变阻器两端，故A错误；
B．称量质量为600g时，滑动变阻器R接入电路电阻最大，电压表的示数由0逐渐增大到3V，故电路中电流为：
，
电路消耗的功率为：
P＝UI＝4.5V×0.15A＝0.675W，故B错误；
C．由串联电路电压的规律知R0两端电压：U0＝U﹣UR＝4.5V﹣3V＝1.5V，
R0的阻值为：，
滑片下移的距离与秤盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器接入电路中的阻值和接入电路的电阻丝长度成正比，所以物体质量为 150g时，滑动变阻器接入电路中的阻值为：
，
电路中电流为：
滑动变阻器两端的电压为：
UR′＝I′R′＝0.3A×5Ω＝1.5V，所以150g的示数应标注在电压表表盘上1.5V的刻度线上，故C正确；
D．滑片位于滑动变阻器的中点时，对应的物体质量为最大称量质量600g的一半300g，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了电功率公式和欧姆定律公式的应用，有一定的难度。
二、填空与作图题（共7小题，计17分）
11．（2分）人类已经进入人工智能时代，各式各样的机器人出现在我们的生活中。如图是世界机器人大赛上科创小组设计的投篮机器人，要想准确把球投入篮筐，机器人除了需要控制力的作用点和方向外，还需要控制力的 大小 ；机器人抱球前进过程中，以机器人为参照物，球是 静止 （选填“运动”或“静止”）的。
【分析】影响力的作用效果的三要素：大小、方向、作用点；在研究物体的运动和静止时，要看物体的位置相对于参照物是否发生改变，若改变，则是运动的，若不改变，则是静止的。
【解答】解：要想准确把球投入篮筐，除了需要控制力的作用点和方向外，还需要控制力的大小；
机器人抱球前进过程中，以机器人为参照物，球的位置没有发生改变，是静止的。
故答案为：大小；静止。
【点评】知道力的三要素都影响力的作用效果；
判断一个物体是运动还是静止，主要取决于所选的参照物，参照物不同，物体的运动情况可能不同，这就是运动和静止的相对性。
12．（3分）如图，是用相机拍摄的小华在镜子前系红领巾的照片。她在镜中的像是光的 反射 形成的 虚 （选填“虚”或“实”）像。小华靠近镜子，她在镜中所成像的大小 不变 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】平面镜成像的特点：
（1）平面镜所成的像是虚像；
（2）像与物体的大小相同；
（3）像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。
【解答】解：平面镜成像的原理是光的反射现象；平面镜所成的像是由反射光线的反向延长线会聚而成的，不是实际光线会聚形成的，所以是虚像。
根据平面镜成像的特点，像与物大小相等，像的大小只与物体本身的大小有关，与物体到平面镜的距离无关。所以小华靠近镜子，她在镜中所成像的大小不变。
故答案为：反射；虚；不变。
【点评】本题要求熟练掌握并灵活运用平面镜成特点：像与物的距离和像与镜的距离易混；像相对于物的速度和像相对于镜的速度易混；视觉像的大小和真实像的大小易混。请在解题时注意区分。
13．（3分）如图是三种比较两个电阻R1和R2阻值大小的方法：如图﹣1，把两个电阻分别接入A、B之间，发现电阻R1接入电路时灯泡较亮，说明R1的阻值较 小 ；如图﹣2，闭合开关后发现V2的示数较大，说明 R2 的阻值较大；如图﹣3，如果R2的阻值较大，则 乙 （选填“甲”或“乙”）瓶中油温上升的快（甲、乙两瓶中油的质量相同）。
【分析】当电路的总电阻越小，电路的电流越大，小灯泡的亮度越亮；
两电阻串联，分的电压较大的电阻阻值较大；
两电阻串联，通过两电阻的电流相等，根据Q＝I2Rt可知，在相同时间内，阻值较大的放出的热量较多。
【解答】解：根据题意可知，在图﹣1电路中，当电路的总电阻越小，电路的电流越大，小灯泡的亮度越亮，所以电阻R1接入电路时灯泡较亮，说明R1的阻值较小；
在图﹣2电路中，两电阻串联，电压表V1测的是R1的两端电压，电压表V2测的是R2的两端电压，根据串联电路的电流规律可知，通过两电阻的电流相等，闭合开关后发现V2的示数较大，说明R2的两端电压较大，根据欧姆定律可知，R2的阻值较大；
在图﹣3电路中，两电阻串联，通过两电阻的电流相等，根据Q＝I2Rt可知，在相同时间内，如果R2的阻值较大，则R2放出的热量较多，乙瓶中的油吸收的热量较多，温度上升的快。
故答案为：小；R2；乙。
【点评】本题探究影响电阻大小的因素，探究电流的热效应与哪些因素有关，考查了控制变量法以及转换法的运用。
14．（2分）我国自主研发的运﹣20重型军用运输机负责运送物资及相关救援设备，在多次抢险工作赢得了时间。若运﹣20以720km/h的速度飞行90min，能飞行 1080 km；该速度水平匀速直线飞行时飞机所受阻力为1.6×105N，此过程中发动机的推进功率是 3.2×107 W。
【分析】（1）根据速度变形公式s＝vt计算距离即可；
（2）首先根据二力平衡判断推进力的大小，再根据功率公式P＝＝＝Fv计算功率。
【解答】解：已知飞机的速度v＝720km/h，将飞行时间单位换算为小时可得t＝90min＝1.5h，
根据速度公式可得飞机飞行的路程为s＝vt＝720km/h×1.5h＝1080km；
因为飞机水平匀速直线飞行，所以飞机处于平衡状态，发动机的推进力F与所受阻力f是一对平衡力，大小相等，即F＝f＝1.6×105N，
飞机的速度为，
根据功率公式，
可得发动机的推进功率为P＝Fv＝1.6×105N×200m/s＝3.2×107W。
故答案为：1080；3.2×107。
【点评】本题考查速度和功率公式的应用，难度适中。
15．（3分）某款家用储水式电热水器额定电压为220V，图﹣1是其电路原理图。插上插头，电热水器储满水后，闭合开关S，温控器开关K接触点1，对水进行加热，当加热温度达到设定温度时，K跳转接触点2，保温指示灯L亮起，停止加热；当水温下降，低于设定温度时，K再次接触点1进行加热。R1、R2为加热电阻，其中R2＝R1，加热电阻阻值不受温度影响。该电热水器的加热模式有两个挡位，高温挡的额定功率为2200W，选择“一挡”S1断开，功率为P1；选择“二挡”S1闭合，功率为P2，则P1 小于 P2（选填“大于”、“小于”或“等于”），R1＝ 22 Ω。图﹣2是温控器开关K的结构，绕O点转动的杠杆OAB和绕O1点转动的杠杆O1DE通过弹簧相连。温包内充满热胀冷缩的感温液体，置于水中，温度与水温一致，水温升高，感温液体膨胀使膜盒顶端在A位置推杠杆OAB，当水温达到设定温度，动触点C与触点2相接，电热水器停止加热。调温旋钮为凹轮结构，绕固定轴M转动，顺时针转动调温旋钮，ME距离减小。为提高所设定的加热温度，应 逆时针 旋转调温旋钮。
【分析】（1）分析电路连接，根据确定P1与P2的大小；
（2）根据的变形公式求出R1的阻值大小；
（3）根据温控器开关K的工作原理分析回答。
【解答】解：当选择“一挡”S1断开时，R1与R2串联，总电阻R总1＝R1+R2；当选择“二挡”S1闭合时，R2被短路，只有R1接入电路，总电阻R总2＝R1。根据（U为电源电压，R为总电阻），电源电压U不变，R总1＞R总2，所以P1＜P2；
已知高温挡（“二挡”）的额定功率P2＝2200W，此时只有R1接入电路，电源电压U＝220V；
根据可知，R1的阻值大小为：
；
温度升高，温包内感温液体温度升高。感温液体膨胀，使膜盒顶端A位置推杠杆OAB向左运动。动触点C与触点2相接，电热水器停止加热；逆时针旋转调温旋钮，ME距离会增大，推动杠杆O1DE向右转动，通过弹簧拉动杠杆OAB向右，阻碍杠杆OAB向左运动，从而提高水的温度。
故答案为：小于；22；逆时针。
【点评】该题是有关电功率的综合计算。结合实际生活应用，难度较高，解答时认真阅读，仔细分析。
16．（2分）如图，从斜面顶端由静止滑下来的小车，经过A处向右运动，最终停在B处。请以O为作用点，画出小车在A处水平方向所受力的示意图。
【分析】先对A处的小车进行受力分析（水平方向），确定各个力的方向、作用点，再根据力的示意图的画法作图。
【解答】解：小车从斜面上滑下，最后静止在B处，A处的小车在水平方向受到水平向左的摩擦力f，作用点可以画在小车的重心O，从重心沿水平向左的方向画一带箭头的线段，在箭头附近标上符号f，如图所示：
【点评】本题考查了力的示意图的画法，对物体进行准确的受力分析是关键。
17．（2分）作图题：如图，是由电磁铁P构成的自动空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，S为闸刀开
关。当家庭电路中电流达到一定值时，P吸引Q且可绕O1点转动，S在弹力的作用下绕O2转动
自动断开，切断电路，起到保险作用。请在图中括号标出电磁铁左侧的磁极名称，画出闸刀开关
S所受弹力F的力臂l。
【分析】（1）根据安培定则判定电磁铁左端的磁极；
（2）先确定支点，从支点作力的作用线的垂线，可得弹力F的力臂。
【解答】解：（1）如图，电流从螺线管的左侧流入、右侧流出，结合螺线管的绕法，由安培定则可知通电螺线管的左端是S极、右端是N极；
（2）闸刀开关S的支点为O2，从支点作力的作用线的垂线，可得弹力F的力臂L，如图所示：
【点评】本题考查了安培定则的应用、力臂的画法，属于基础题目。
三、实验与探究（共4小题，计23分）
18．（4分）请完成下列填空。
（1）利用图﹣1装置探究不同物质吸热升温的现象时，调整两只酒精灯的灯芯，使其火焰相同（相同热源），目的是用 加热时间 表示物质吸收热量的多少。
（2）要使图﹣2（a）、（b）两图中U形管中的液面高度差相同，应 减小 （选填“增大”或“减小”）图（b）容器中探头在液体中的深度。
（3）如图﹣3，接通电源，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐 增大 ，而当闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断，其原因是 总功率过大 （选填“短路”或“总功率过大”）。
【分析】（1）实验中，通过加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少；
（2）液体内部压强与液体的密度和深度有关，据此解答；
（3）并联电路中，干路电流等于各支路电流之和；造成干路电流过大的原因，一是短路，二是用电器总功率过大。
【解答】解：（1）调整酒精灯的火焰相同，目的是可以用加热时间来比较物质吸收热量的多少；
（2）由图可知，（a）是水，密度小、深度也小；（b）是盐水，密度大、深度也大，根据p＝ρgh可知，要使两图中U形管中的液面高度差相同，应减小图（b）容器中探头在液体中的深度；
（3）由图可知，两小灯泡和电炉丝并联，电流表测干路中的电流；因为并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，所以接通电源，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大。
当闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断，这个实验是为了说明用电器的总功率过大是造成电路电流过大的一个原因。
故答案为：（1）加热时间；（2）减小；（3）增大；总功率过大。
【点评】本题通过对三个不同实验的分析，考查了转换法与控制变量法的运用，对并联电路电流规律和电路中电流过大原因的认识，有一定综合性。
19．（4分）小明和同学查阅资料知道蜡柱在水中由静止释放，很快就做匀速直线运动。他们猜想蜡柱做匀速直线运动速度的大小可能与蜡柱的形状有关，探究如下：
（1）取底面积为1cm2、高为10cm的蜡柱，用天平测出蜡柱的质量，如图﹣1所示，计算出蜡柱的密度为 0.9 g/cm3。
（2）如图﹣2，在蜡柱上截取一段，将其头部做成流线型，测量其质量为3.6g。为得到等质量的圆柱形蜡柱，需在余下蜡柱上再截取一段 4 cm的蜡柱。
（3）将做好的蜡柱分别放入装满水的透明管中，从底部由静止释放，蜡柱的底端经过适当高度的A点时开始计时，每隔5s在管壁刻度尺上标记其位置，并记录相关数据。根据实验数据绘制出s﹣t图像，如图4。由图像可知：其他条件相同时，流线型蜡柱上升的速度 大于 圆柱形蜡柱上升的速度。
（4）提出一个继续探究的其他相关问题： 蜡柱上升的速度是否与蜡柱的底面积有关 。
【分析】物理学中对于多因素或多变量的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
【解答】解：（1）蜡柱的体积V＝Sh＝1cm2×10cm＝10cm3，
由图﹣1可知蜡柱的质量m＝5g+4g＝9g，
蜡柱的密度为；
（2）如图﹣2，在蜡柱上截取一段，将其头部做成流线型，测量其质量为3.6g。为得到等质量的圆柱形蜡柱，即质量为3.6g，因蜡烛密度保持不变，故需在余下蜡柱上再截取蜡柱的体积为
长度为；
（3）根据s﹣t图像可知，其他条件相同时，相同时间流线型蜡柱上升的距离大，由可知流线型蜡柱上升的速度大于圆柱形蜡柱上升的速度。
（4）影响蜡烛上升的速度可能是多因素的，可以继续探究：蜡柱上升的速度是否与蜡柱的底面积有关？（或蜡柱上升的速度是否与水的温度有关？或蜡柱上升的速度是否与透明管的材料有关？）
故答案为：（1）0.9；（2）4；（3）大于；（4）蜡柱上升的速度是否与蜡柱的底面积有关？（或蜡柱上升的速度是否与水的温度有关？或蜡柱上升的速度是否与透明管的材料有关？）。
【点评】控制变量法能排除干扰，直接显露单一因素对被研究对象变化的影响情况。
20．（7分）小亮利用如图装置，做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图﹣1，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f＝ 10.0 cm。
（2）开始实验时，应先将烛焰和光屏的中心调整到凸透镜的 主光轴 上。
（3）如图﹣2，点燃蜡烛后，光屏上恰能成清晰的像， 投影仪 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是根据该成像特点制成的。将蜡烛向左移动一段距离，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上再次成清晰的像，同学们提出了两种不同的解决方案：
方案一：仅向 左 （选填“左”或“右”）移动光屏适当的距离；
方案二：仅换用焦距较 长 （选填“长”或“短”）的凸透镜。
（4）如图﹣3，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，则人眼在图中 B 处（选填“A”、“B”或“C”）能观察到烛焰的像。
（5）如图﹣4所示，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是 远视 眼镜（选填“近视”或“远视”）。
【分析】（1）平行光正对凸透镜照射，光屏上出现的最小最亮的光斑就是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离为焦距；
（2）为使像成在光屏中央，应将烛焰和光屏的中心调整到凸透镜的主光轴上；
（3）物距小于像距，成倒立、放大的实像；根据物远像近像变小进行分析；用焦距较长的凸透镜，相当于相对减小了物距；
（4）物距小于1倍焦距，所以成正立、放大的虚像；
（5）凸透镜对光线有会聚作用。
【解答】解：（1）由图﹣1可知，凸透镜在10.0cm处，光斑在20.0cm处，所以焦距为f＝20.0cm﹣10.0cm＝10.0cm；
（2）开始实验时，为使像成在光屏中央，应将烛焰和光屏的中心调整到凸透镜的主光轴上。
（3）由图可知物距小于像距，根据凸透镜成像规律可知成倒立、放大的实像，因此是投影仪的成像原理。
将蜡烛向左移动一段距离，物距变大了，根据成像规律，像距变小了，因此向左移动光屏；也可以换用焦距较长的凸透镜，因为焦距变长，相当于相对减小了物距，也能使像再次清晰。
（4）移动透镜至16cm刻度线处，此时物距u＝16cm﹣10cm＝6cm，小于1倍焦距，所以成正立、放大的虚像，像与物在同侧，所以人眼在图中B处能观察到烛焰的像。
（5）在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，即所成的像变近了，说明该眼镜对光线有会聚作用，是凸透镜，所以该眼镜是远视眼镜。
故答案为：（1）10.0；（2）主光轴；（3）投影仪；左；长；（4）B；（5）远视。
【点评】本题是“探究凸透镜成像规律”的实验，考查了实验操作、凸透镜成像规律的应用和远视眼的矫正方法，属于常考题。
21．（8分）如图﹣1，是我国古代的一种度量衡工具——杆秤，它承载着中华民族悠久的文化内涵。其木杆上的星星代表着衡量事物的标准和尺度，秤杆上从左向右起第一颗秤星，被称为“定盘星”，它是衡量事物的起始点。秤砣叫“权”，而秤杆则叫“衡”。在学习了杠杆平衡条件后，小明以“自制杆秤”为主题开展了一次跨学科实践活动。
（1）如图﹣2，是小明用筷子、小纸杯、棉线和钩码制作的杆秤。把棉线系在“O”处，作为平纽；把小纸杯悬挂在“A”处，作为秤盘；用5g钩码作为秤砣。手提秤纽，移动秤砣使秤杆 水平 平衡，此时秤砣所挂处的秤杆上标上“B”为定盘星，即为用杆秤读取质量示数大小的 零刻度 线，同时避免了杆秤 重力 对称量的干扰。在秤盘放置20g砝码作为重物，移动秤砣位置使秤杆恰好水平平衡，此时连接秤砣的棉线在杆秤的位置上标出20，然后在定盘星和20之间依次标上20等份的刻度。
（2）如图﹣3，是小明做的杆秤杠杆模型示意图。秤纽O点视为支点，秤杆和秤钩的重力为G0，其重心在B点，秤砣在定盘星C点，秤砣的重力为G1。当杆秤不挂重物时，G1 OC ＝ G0 OB（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）为了验证杆秤的刻度是否均匀，当秤钩上挂上重物G，把秤砣移至距定盘星x处时，使杆秤在水平位置平衡，如图﹣4。根据杠杆平衡条件，此时的表达式为G OA+G0 OB＝G1 （x+OC） （表达式使用图﹣4中的相关条件），据此推理：由于秤砣质量m1大小和秤纽位置是固定的，所以被称量物体的质量m与x成 正 比关系，杆秤上的刻度是均匀的。
（4）小明想增大自制杆秤的测量范围，你的建议是 秤砣的质量不变，加大力臂的长，那么可将向左移动提扭O 。
（5）完成实验后，小明联想到了古人利用木棒搬动巨大的木料也用到了相同的原理。如图5，是我们的祖先通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木的劳动场景。结合制作杆秤的收获，小明认为：如果在人员有限的情况下，要抬起巨木，可以采用在不改变支点位置的情况下，让压横杆的人 远离 支点移动等方法来实现。
【分析】（1）物体处于静止状态时，处于平衡状态；杠杆的左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，据此分析将平衡螺母调节的方向，直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂，同时消除杠杆重力对杠杆平衡的影响；
（2）根据杠杆平衡条件判断分析解答；
（3）根据杠杆的平衡条件分析解答；
（4）在左边的力臂不变的情况下，左边力与力臂的乘积增大，由杠杆的平衡条件可知，右边力与力臂的乘积应相应的增大，可以力臂不变，增加秤砣的质量，也可以秤砣的质量不变，加大力臂的长，那么可将向左移动提扭O；
（5）由杠杆平衡条件可知，阻力和阻力臂一定，动力臂越长越省力。
【解答】解：（1）手提秤纽，移动秤砣使秤杆在水平位置平衡，此时力臂在杠杆上，便于读数，此时秤砣所挂处的秤杆上标上“B”为定盘星，该位置是零刻度线处，称量的质量为零，可以避免了杆秤重力对称量的影响；
（2）由图﹣3可知，当杆秤不挂重物时，此时杠杆平衡，由杠杆平衡条件可知G1 OC＝G0 OB；
（3）秤钩上挂上重物G，把秤砣移至距定盘星x处时，此时动力臂为x+CD，杆秤在水平位置平衡，由杠杆平衡条件可知G OA+G0 OB＝G1（x+OC），G OA+G0 OB＝G1x+G1OC，因为G1 OC＝G0 OB，所以G OA＝G1x，mg OA＝m1gx，m OA＝m1x
秤砣的质量m1，力臂OA不变，所以重物的质量m与x成正比，杆秤上的刻度是均匀的；
（4）由图﹣2可知，若要增大测量范围，即可称量的物重增大，在左边的力臂不变的情况下，左边力与力臂的乘积增大，由杠杆的平衡条件可知，右边力与力臂的乘积应相应的增大，可以力臂不变，增加秤砣的质量，也可以秤砣的质量不变，加大力臂的长，那么可将向左移动提扭O；
（5）由杠杆平衡条件可知，阻力和阻力臂一定，动力臂越长越省力，如果在人员有限的情况下，要抬起巨木，可以采用在不改变支点位置的情况下，让压横杆的人远离支点移动来实现。
故答案为：（1）水平；零刻度；重力；（2）＝；（3）（x+OC）；正；（4）秤砣的质量不变，加大力臂的长，那么可将向左移动提扭O；（5）远离。
【点评】此题是探究杠杆平衡实验，考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用，在利用平衡条件公式时，要注意分析力和对应的力臂；还考查杠杆平衡条件的灵活运用，将杆秤抽象为杠杆是解题的关键，这种将具体事物抽象为物理模型的方法称之为模型法，是解答物理试题中常见的方法之一。
四、综合题（共3小题，计20分）
22．（5分）中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳，合成液态燃料，作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验，测量该燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；
②在空烧杯内加入1kg水，测得水的初温为31℃，点燃“燃料灯”开始加热；
③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30g。
已知实验时气压为1标准大气压，c水＝4.2×103J/（kg ℃），用该装置加热水的效率为42%。求：
（1）此过程中，烧杯内水吸收的热量。
（2）该液态燃料的热值。
【分析】（1）由热量公式求出水吸收的热量；
（2）利用加热水的效率计算出燃料放出的热量，然后根据热值的热量公式计算热值。
【解答】解：（1）水吸收的热量为：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣31℃）＝2.898×105J；
（2）酒精燃烧放出的热量为：Q放＝＝＝6.9×105J；
q酒＝＝＝2.3×107J/kg。
答：（1）此过程中，烧杯内水吸收的热量是2.898×105J。
（2）该液态燃料的热值是2.3×107J/kg。
【点评】本题考查了水吸热的计算以及热值的计算，属于中档题。
23．（6分）“海葵一号”是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生产储卸型装置，“海葵一号”漂浮在大海上工作，从空中俯瞰像一朵绽放的葵花。傲傲同学查阅资料得知：“海葵一号”的质量是3.7×107kg，满载时排开海水的质量是1.0×108kg（g取10N/kg，海水的密度为1.0×103kg/m3）。根据已知信息求：
（1）“海葵一号”满载时受到的浮力；
（2）“海葵一号”一次最多能储存石油的质量；
（3）当一架3×104N的直升机停放在“海葵一号”的水平停机坪上时，直升机与停机坪接触的面积是0.06m2，请帮助傲傲同学求出直升机对停机坪的压强。
【分析】（1）根据其满载时的排水量，可计算其所受重力，根据阿基米德原理可得出浮力；
（2）用满载时的排水量，减去“海葵一号”自身的质量，就可得出一次最多能储存石油的质量；
（3）直升机对停机坪的压力等于自身的重力，利用公式p＝可计算压强的大小。
【解答】解：（1）满载时排开海水的质量是1.0×108kg，则其重力为：G＝mg＝1.0×108kg×10N/kg＝1.0×109N，
“海葵一号”漂浮在海面上，根据阿基米德原理，其满载时受到的浮力等于其排开海水的重力，F浮＝G＝1.0×109N；
（2）“海葵一号”一次最多能储存石油的质量：m石油＝m排﹣m0＝1.0×108kg﹣3.7×107kg＝6.3×107kg；
（3）直升机在水平停机坪上，对停机坪的压力：F＝G机＝3×104N，
直升机对停机坪的压强：p＝＝＝5×105Pa。
答：（1）“海葵一号”满载时受到的浮力为1.0×109N；
（2）“海葵一号”一次最多能储存石油的质量为6.3×107kg；
（3）直升机对停机坪的压强为5×105Pa。
【点评】本题考查了对排水量的理解和浮力的计算，对压强公式的运用等，有一定综合性。
24．（9分）日前，中国第一块、世界单体面积最大的碲化镉“发电玻璃”成功生产下线。它通过在绝缘的玻璃上，均匀涂抹由半导体材料碲化镉制成的光电薄膜，成为可发电的建筑材料。实现了玻璃与材料的有机结合，是可替代砖头、幕墙等的可发电的多功能建筑材料，为大规模光伏建筑一体化的实施奠定了基础。下表是官方提供的相关参数，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理。则：
表：“发电玻璃”相关参数
每平方米“发电玻璃”接收太阳辐射的平均功率/W 光电转化效率/% 单片面积/m2 单片年发电量/（kW h） 单片价格/元
1000 18 1.92 260 350
（1）均匀涂抹在玻璃上的碲化镉光电薄膜的厚度相当于头发丝直径的二十分之一，其厚度约4 μm （填恰当的单位），“发电玻璃”发电时将 太阳能 转化为电能。
（2）请先通过计算判断，官方提供参数中的单片“发电玻璃”的年发电量数据是否符合实际？再用必要的文字补充说明你的判断。（一年按365天，平均每天光照时间按6h，计算结果小数点后保留两位）
（3）某学校科学社团调研发现，学校教学用电为0.50元/度，学校年用电量数字惊人，同学们设想如果安装“发电玻璃”给教室照明供电，那么为一个装有10盏50W护眼灯教室，按每天正常工作10小时供电，①每个教室需要安装多少块这样的“发电玻璃”？②并对同学们的设想作出合理的评价。（我市平均每天日照平均6小时）
【分析】（1）头发丝的直径比较小，是头发丝的二十分之一，数值会更小，单位应该是微米；“发电玻璃”是将太阳能转化为电能；
（2）根据题中信息进行分析；
（3）先求出总的电能，然后根据题意分析；
【解答】解：（1）碲化镉光电薄膜的厚度相当于头发丝直径的二十分之一，其厚度约4μm。
碲化镉“发电玻璃”发电时，将太阳能转化为电能。
（2）单片“发电玻璃”的年发电量为W＝1.92m2×1kW/m2×18%×6h×365＝756.86kW h
756.86 kW h大于260 kW h，故不符合实际。
（3）一个装有10盏50W护眼灯教室，按每天正常工作10小时供电，一年需要的电能
每个教室需要安装这样的“发电玻璃”
所以需要安装3块“发电玻璃”。
优点：太阳能分布范围广，能量巨大，清洁无污染；缺点：占地面积大，成本高；受纬度、天气、季节、昼夜等因素影响较大，不稳定。
故答案为：（1）μm；太阳能；（2）见解析；（3）见解析。
【点评】本题考查电功率的应用以及能量的转化和转移，属于中档题目。
