2021年重庆市巴蜀中学保送生考试物理试题

重庆市巴蜀中学2020-2021学年九年级下学期保送生考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、填空题
1．用两个相同的足够大的水平力F将108个完全相同的长方体木块夹在两个相同的竖直木板之间，所有木块都如图所示保持静止状态，木块从左至右编号依次为1、2、3…106、107、108，每个木块的重量均为1N，编号106号木块对编号107号木块摩擦力的方向为 ，摩擦力的大小为 N。
2．如图所示，放在水平地面上的薄壁圆柱形容器A的底面积为200cm2、重5N，薄壁圆柱形容器B的底面积为50cm2、重2N。A、B容器内均装有部分水，B漂浮在A的水面上，A容器内水的深度为30cm，A、B容器内水面的高度差为8cm，若从A容器内取出50g的水倒入B容器内，稳定后A容器内的水对A容器底部的压强为 Pa；若将重1N体积20cm3的合金块放入图所示的B容器内的水中浸没（沉底），稳定后A、B容器内水面的高度差为 cm。（A、B容器内的水足够多且均不溢出，B始终竖直漂浮且不接触A容器底部）
3．如图所示电路，电源电压保持不变，R1＝30Ω。当开关S闭合，开关S1、S2断开时，电压表示数为U1。当开关S、S1、S2都闭合时，电压表示数为U2，且U1：U2＝1：2。上述两种电路状态下R2消耗功率的最大值和最小值之比为9：1，R3消耗的最小功率为0.4W。则电阻R2的阻值为 Ω，当开关S、S1、S2都闭合时，电流表示数为 A。
4．如图所示为一种常见的身高及体重测量仪，测量仪顶部向下发射超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪可记录发射和接收的时间间隔。测量仪底部有一压力传感器，其输出电压与作用在它上面的压力F成正比，表达式为U＝kF（k为比例系数）。某同学已知自己的身高h、质量m和重力常数g，他想利用该装置测量超声波的速度v和比例系数k。他多次研究发现，当他站上测重台时测量仪记录的时间间隔比他没站上时减少了t；当他没站上测重台时，测量仪已有输出电压为U0（U0≠0），当他站上测重台时测量仪输出电压为U，那么超声波的速度v＝ ，比例系数k＝ （用题目中的字母写出表达式）。
二、实验题
5．小华用一个酒精灯对质量为100g、初始温度为﹣10的冰块进行加热，完成冰的熔化实验，描绘出如图所示的图像。已知冰的比热容为2.1×103J/（kg ℃）
（1）BC段物质的状态为 ，分析图像可知冰在熔化过程中的特点是 （选填“吸”或“放”）热、温度 （选填“升高”、“不变”或“降低”）。
（2）AB段的图像比CD段的图像倾斜程度更大的原是： 。
（3）已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），则CD段水所吸收的热量是 。
（4）已知酒精的热值为3×107J/kg，酒精灯的加热快慢稳定不变，AD段酒精燃烧放出的热量有10%会被冰和水吸收，则AD段酒精灯中消耗酒精的质量约为 g。
6．小丽在实验室做“探究凸透镜成像规律”的实验，其步骤如下：
（1）如图1甲所示，让平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏上出现一个最小最亮的光斑，测得凸透镜的焦距f＝ cm；
（2）如图1乙所示，保持蜡烛和光屏的位置不变，左右移动凸透镜，在光屏上 （选填“能”或“不能”）得到清晰的烛焰的像，因为 ；
（3）在图1丙中，烛焰在光屏上形成清晰的像。保持凸透镜的位置不变，如果蜡烛向左移动5cm，为了在光屏上得到一个清晰的像，光屏应该向 （选填“左”或“右”）移动，且光屏移动的距离 （选填“大于”、“等于”或“小于”）5cm；
（4）如图2所示，将蜡烛放在距该透镜左侧30.0cm处，在距透镜右侧40.0cm处放一个平面镜，镜面与凸透镜的主光轴垂直，则该光具组中蜡烛的成像情况是 （选填下列选项中的一个选项）。
A．一个正立实像，一个倒立实像，一个正立虚像 B．一个正立实像，一个正立虚像，一个倒立虚像
C．一个倒立实像，一个正立虚像，一个倒立虚像 D．一个正立实像，一个倒立实像，一个倒立虚像
7．小飞利用电子秤、柱形玻璃杯（质量为50g，内底面积为50cm2）、长方体木块、水、盐水、长细针（质量和体积忽略不计）、抹布进行浮力与密度相关知识的探究。他的主要步骤如下，对应实验操作的简易示意图如图所示：
①向柱形玻璃杯内倒入适量的水，电子秤示数如图A所示。
②将木块放入柱形玻璃杯的水中漂浮，电子秤示数如图B所示。
③用长细针将木块缓慢压入水中静止，木块在不同位置时电子秤的示数分别如用C、D、E所示。
④向玻玻璃杯内倒入适量的盐水，电子秤示数如图F所示。
⑤用长细针将木块缓慢压入盐水中静止，电子秤的示数如图G所示。
（1）根据如图A、B、C、D、E中电子秤的示数，可以得出浸在液体中的物体受到浮力的大小与 有关；根据如图中E和F、G中电子秤的示数，可以得出物体受到液体浮力的大小还与 有关；
（2）根据上述实验步骤，可以得出木块的质量为 g，如图E中木块排开水的体积为 cm3；
（3）如图G中，木块受到盐水的浮力为 N。盐水的密度为 g/cm3，长细针对木块的压力为 N，盐水对玻璃杯底的压强为 Pa；
（4）由于该木块材质较为疏松，被压入水中时会吸水，则根据如图A、B、E中电子秤的示数计算出的木块密度将比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。为了缩小上述偏差，小飞进行了如下操作：在图E的操作后，将木块取出，用抹布快速擦干木块表面的水分后放在电子秤上，记录电子秤示数如图H所示，由此可以计算出木块密度较为准确的结果为 g/cm3。
8．小龙在实验室用如图1所示的电路进行探究“电流与电压、电阻关系”的实验，所用滑动变阻器标有“20Ω 1A”。
（1）请用笔画线代替导线将小龙的电路连接完整 （要求滑片向右滑时，电压表示数变小）；
（2）连接完电路。小龙将电源电压调节为3V不变，闭合开关后，把滑片移到阻值最大端发现电压表无示数、电流表有示数，出现电路故障的原因可能是定值电阻 （选填“短路”或“断路”）；
（3）排除电路故障后，小龙先进行探究电流与电压关系的实验，某次实验电压表和电流表的示数如图2所示，则他接入电路的定值电阻阻值为 Ω，然后根据多次实验的数据绘制了电流随电压变化的图像（如图3所示），由此得出的实验结论为 ；
（4）在进行探究电流与电阻关系的实验时，小龙先将5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关当移动滑片后，记录电流表的示数为0.4A，再把10Ω的定值电阻换接入电路，闭合开关他需要将滑片P向 （填“右”或“左”）移动，使电压表的示数为 V，再记录下电流表的示数。多次重复上述类似操作后小龙根据得到的数据很快得到了实验结论；
（5）小龙完成上述实验后，将如图1所示的正常电路中的电源电压调节为6V不变，再将定值电阻换接为电阻箱R0（阻值只能在R0≤100Ω范围内进行调节），其它器材及连接情况均不变。若闭合开关后，在移动滑片P的过程中，电流表示数均能调节到0.2A。则在保证电路安全的情况下，在调节电阻箱及移动滑片的过程中，电阻箱R0的阻值调节范围为
Ω，滑动变阻器两端的最大电压为 V。
三、计算题
9．如图所示组合机械，配重M的质量为150kg，底面积为50cm2，将M用绳系在杠杆AOB的B端，杠杆的支点为O点（固定不动），OA：OB＝5：3。在杠杆的A端悬挂一滑轮组，定滑轮重150N，动滑轮重90N，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体N以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡。杠杆与绳的重量、滑轮转轴的摩擦均不计，求：
（1）滑轮组的机械效率为多少？
（2）工人对滑轮组拉力的功率为多少？
（3）配重M对的水平地面的压强为多少？
四、综合题
10．某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲．控制电路电源电压U1=12伏，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻RF放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表．工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压 U2=220伏；圆柱体水箱底面积S=0.4米2．当水箱内的水位上升到2米时，通过电磁铁线圈的电流Ia=0.1安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1=1安；当水位下降到1米时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数I2=2安．
水位（米） 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25
压敏电阻RF阻值（欧） 300 200 125 90 70 65 62 60 59
(1)当水箱内水位达到2米时，控制电路中压敏电阻RF的功率为多少瓦．
(2)当水箱内水位下降到1米时，通过电磁铁线圈的电流Ib为多少安？
(3)已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒钟喷水恒为0.001米3；注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为0.005米3．求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能．
五、计算题
11．如图所示内底面积为500cm2的柱形容器装有适量的水放在水平桌面上，上端手持一弹簧测力计挂着一边长10cm，密度为800kg/m3的实心均匀正方体塑料块，塑料块的下表面刚好与水面相平如图甲所示，向容器内缓慢加水，当弹簧测力计的示数为0N时停止加水，情况如图乙所示。弹簧测力计量程为10N，弹簧受到拉力每增加1N，弹簧的长度就增加1cm，塑料块不吸水。（g=10N/kg）求：
（1）如图乙所示，塑料块排开水的体积是多少立方厘米？
（2）从图甲到图乙，加入水的质量为多少千克？
（3）将如图乙所示塑料块浸在水中部分的下面一部分切去（切去部分为浸在水中体积的一半），塑料块最终静止后，其上表面相对于图乙所在位置移动的距离为多少厘米？
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参考答案：
1． 竖直向下 52
【详解】[1][2]将108个木块看成一个整体，对整体进行受力分析，在竖直方向，共受到三个力的作用：竖直向下的重力108G，两个相等的竖直向上的摩擦力f。由平衡条件可得：，解得：
将左边106个木块看成一个整体，对整体进行受力分析，在竖直方向，共受到三个力的作用：竖直向下的重力106G，左边竖直向上的摩擦力：，右边竖直向上的摩擦力f′，平衡条件可得：，解得：
由于物体间力的作用是相互的，则编号106号木块对编号107号木块摩擦力的方向为竖直向下。也可以用隔离法单独分析，相对麻烦一些，但是可以得到其中变化的规律。
2． 3000 9.6
【详解】[1]]由题意可知，开始时A容器内水的深度：h水＝30cm＝0.3m
此时A容器内的水对A容器底部的压强：p＝ρ水gh水＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m＝3000Pa
若从A容器内取出50g的水倒入B容器内，稳定后B仍然漂浮，由物体漂浮条件F浮＝G物和阿基米德原理F浮＝G排可知，B排开水的重力和A中水的重力之和不变，又因液体对圆柱形容器底部的压力和液体的重力相等，所以，A容器内的水对A容器底部的压力不变，由可知，A容器底部的压强不变，仍为3000Pa。
[2]若将重1N体积20cm3的合金块放入图所示的B容器内的水中浸没，则B所受浮力的增加量：ΔF浮＝G合金＝1N
由F浮＝ρ液gV排可得，B排开水体积的增加量：
由V＝Sh可得，B容器下降深度的增加量：
合金块浸没后B容器内水面上升的高度：
则此时A、B容器内水面的高度差：
3． 20 1
【详解】[1]当开关S闭合，S1、S2断开时，三电阻串联，电压表测R1两端的电压；当S、S1、S2都闭合时，三电阻并联，电压表测电源的电压，电流表测R1和R2支路的电流之和，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以电压表的示数U2即电源电压U，因串联电路中各处的电流相等，所以：＝＝＝＝＝
解得：R总＝60Ω，此时电路中的电流为：I＝＝
三电阻串联时电路中的电流最小，R2和R3的电功率最小，则：P小＝I2R2＝R2＝
三电阻并联时R2两端的电压最大，R2功率最大，则：P大＝，P大：P小＝9：1
所以：＝＝＝，即＝，解得：R2＝20Ω，则电阻R2的阻值为20Ω。
[2]串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以R3的阻值为：R3＝R总﹣R2﹣R1＝60Ω﹣20Ω﹣30Ω＝10ΩR3消耗的最小功率为0.4W，所以通过R3的最小电流为：I＝＝＝0.2A，则电源电压为：U＝IR总＝0.2A×60Ω＝12V
当S、S1、S2都闭合时，电流表测R1和R2支路的电流之和，并联电路干路电流等于各支路流之和，所以电流表示数为
I′＝＝＝1A，电流表示数为1A。
4．
【详解】[1][2]设体重测量仪的高度为L，当测重台上没有站人时压力传感器的压力F0，测量仪记录的时间间隔为t0，根据超声波的速度和位移关系可得： ﹣﹣﹣﹣﹣①
根据输出电压与作用在它上面的压力F成正比可得： ﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
当测重台上站人时测量仪记录的时间间隔为t′，根据超声波的速度和位移关系可得： ﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
根据输出电压与作用在它上面的压力F成正比可得：即： ﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
由题意可知： ﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤，上面五个式子中，①③⑤联立，把⑤代入③得：，即
﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑥，把①代入⑥得：，解得：，②④联立，把②代入④得：
解得：
5． 固液共存状态 吸 不变 水的比热容大于冰的比热容 4200 3.5
【详解】（1）[1][2][3]由图像可知：物质的温度从A到D处于上升阶段，因此是在吸热，图BC段，物质吸收热量，温度保持不变，说明处于熔化过程，物质的状态为固液共存。
（2）[4]从图中上看，AB段比CD段温度升高的要快些，由于物质在固态和液态时质量不变，加热方式不变，所以可知图像倾斜程度更大的原因是冰的比热容要比水小一些。
（3）[5]因为冰化成水质量不变，所以水的质量：
由图知水的初温为0℃，则水吸收的热量为：
（4）[6]CD段的加热时间为10min，加热的总时间是25min，是CD段的2.5倍，酒精灯的加热快慢稳定不变，则整个过程吸收的热量为： ，由题可知：
则酒精完全燃烧放出的热量为：，由：得酒精灯中消耗的酒精的质量为：。
6． 15.0 不能 物距小于1倍焦距 左 大于 C
【详解】（1）[1]由图甲知，光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点处，焦点到凸透镜的距离为：，则凸透镜的焦距是15.0cm。
（2）[2][3]由图可知此时的物距为：
成正立放大的虚像，不能用光屏接收。
（3）[4]当凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动5cm，此时物距增大，要想在光屏上再一次成清晰的像，需要将像距减小，即将光屏向左移动。
[5]此时的像距大于物距，则光屏移动的距离大于5cm。
（4）[6]物体在凸透镜的二倍焦距处，得到倒立、等大的实像；实像如果不用光屏呈接，空气是比较干净时，眼睛是无法看到的，但是确实是存在的，实像又在平面镜中成像，相对蜡烛来说是倒立的虚像；蜡烛经过平面镜可以成正立、等大的虚像，故物体成一个倒立实像，一个正立虚像，一个倒立虚像。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
7． 排开液体的体积 液体密度 40 90 0.99 1.1 0.59 1110 偏大 0.4
【详解】（1）[1]由图A、B、C、D、E中电子秤的示数可知，木块浸没的体积越大，即排开水的体积越大，受到的浮力越大，根据物体间力的作用是相互的，则对水的压力越大，则秤的示数越大，因此，浸在液体中的物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
[2]由E和F、G图可知，物体排开液体体积相同，液体的种类不同，浮力大小也不同，即物体受到的浮力大小还与液体的密度有关。
（2）[3]由A、B图可知：，，因此：
[4]由A、E图可知：
排开水的体积：
（3）[5]由F、G图可知，排开盐水的质量：
根据阿基米德原理可知，木块受到的浮力：
[6]由G图可知，木块完全浸没，则：
此时，木块在盐水中受到的浮力：
可得：
[7]木块受到的重力：
对木块有：
则针对木块的压力：
[8]杯底受到的压力：
杯底受到盐水的压强：
（4）[9]由于木块吸水，导致V排减小，由 可知，ρ偏大。
[10]由题意可知，木块吸水的质量：
由A、E可知：，因此木块的密度：
8． 短路 10 当电阻一定时，电流与电压成正比 右 2 1015 4
【详解】（1）[1]电压表测R的电压，滑片向右滑时，电压表示数变小，由欧姆定律 可知电路的电流变小，故变阻器连入电路的电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下所示：
（2）[2]连接完电路。小龙将电源电压调节为3V不变，闭合开关后，把滑片移到阻值最大端，电流表有示数，电路为通路，发现电压表无示数，则出现电路故障的原因可能是定值电阻短路。
（3）[3]某次实验电压表和电流表的示数如图2所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，电压为2V，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.2A，由欧姆定律，则他接入电路的定值电阻阻值为：
[4]因电流随电压变化的图像为过原点的直线，由此得出的实验结论为：当电阻一定时，电流与电压成正比。
（4）[5][6]在进行探究电流与电阻关系的实验时，小龙先将5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关当移动滑片后，记录电流表的示数为0.4A，由欧姆定律，电阻的电压为：
根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大。探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为2V，再记录下电流表的示数。
（5）[7]变阻器的最大电阻为20Ω，在移动滑片P的过程中，电流表示数均能调节到0.2A，由欧姆定律，电路的电阻：，由串联电阻的规律，电阻箱连入电路的最小电阻：：
电压表选用小量程，故电阻箱的最大电压为3V，电阻箱连入电路的电阻最大，由串联电路电压的规律，变阻器两端的电压为：，由分压原理，电阻箱的最大电阻：，电阻箱R0的阻值调节范围为10～15Ω。
[8]当电阻箱连入电路的电阻最小为10Ω时，变阻器的最大电阻20Ω连入电路中时，此时变阻器的最大电压为
9．(1)70%；(2)120W；(3)105Pa
【详解】解：（1）根据图示可知：，则拉力：
滑轮组的机械效率：
（2）当物体N以0.4m/s的速度匀速上升时，绳子的速度为：
工人对滑轮组拉力的功率为：
（3）当物体匀速上升时，作用在杠杆A端的力：
由杠杆平衡条件可得：，即：
配重M对的水平地面的压力为：
配重M对的水平地面的压强为：
答：（1）滑轮组的机械效率为70%；
（2）工人对滑轮组拉力的功率为120W；
（3）配重M对的水平地面的压强为105 Pa。
10． 0.6 0.08安 1.32×105焦
【详解】[1]当水箱内的水位上升到2米时电流为0.1安，根据表格此时RF阻值为60Ω，根据功率公式
P=I2R=（0.1A）2×60Ω=0.6W；[2]当水箱中水位为2米时，控制电路电流Ia=0.1安，RF1=60欧，此时：，则，R0=R总1 RF1=120欧 60欧=60欧，当水箱中水位为1米时，RF2=90欧，R总2= RF2+ R0=90欧+60欧=150欧，
，[3]注水系统从水位1米开始注水到2米，注水总体积：V总=0.4米2×（2米 1米）=0.4米3，
需要时间为t1，根据题意：，水位从2米下降至1米，需要的时间：t2==400秒，注水系统与喷淋系统同时工作时，工作电路电流做功：W=U2I2t1=220伏×2安×100秒=4.4×104焦，
喷淋系统单独工作时，工作电路做功：W′=U2I1t2=220伏×1安×400秒=8.8×104焦，
W总=W+ W′=4.4×104焦+8.8×104焦=1.32×105焦．
11．（1）800cm3；（2）7.2kg；（3）0.8cm
【详解】解：（1）正方体的体积：VA=a3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3
正方体的重力：GA=mAg=ρAVAg=800kg/m3×1×10-3m3×10N/kg=8N
加水到乙图位置时，弹簧测力计的示数为0，即有GA=F浮，则塑料块排开水的体积
（2）如图甲可知，弹簧测力计此时的示数等于正方体的重力G=8N；由于弹簧受到拉力为1N，弹簧的长度就增加1cm，要想让弹簧测力计示数为零，则塑料块A必须升高8cm，且升高后的浮力与重力相等。用h1表示甲乙两图中塑料块A底面高差，用h2表示塑料块在水中的浸没深度，用S正表示塑料块的底面积，则甲、乙图正方体下底面的高度差h1=8cm，浮力：F浮=G物=ρ水gV排，正方体的底面积：S正=a2=(10cm)2=100cm2，正方体浸入水中的深度：
加入水后，甲乙两图中容器内的液面总高差：Δh=h1+h2=8cm+8cm=16cm，加入水的体积为：
V加=S容Δh-V排=500cm2×16cm-800cm3=7200cm3，加入水的质量：m加=ρ水V加=1.0×103kg/m3×7200×10-6m3=7.2kg
（3）A浸没在水中的部分切去一半，即h切=4cm，则切去部分的体积：V切=S物h切=100cm2×4cm=400cm3
取走切去部分，假设剩下部分不动，则水面下降的高度：
此时剩下部分浸入水的深度：h'=4cm-1cm=3cm，其排开水的体积：V排'=100cm2×3cm=300cm3，剩下部分受到的浮力
F浮'=ρ水V排'g=1.0×103kg/m3×300×10-6m3×10N/kg=3N，剩下部分的体积：V剩=1000cm3-400cm3=600cm3
剩下部分的重力：GA'=mA'g=ρAV剩g=800kg/m3×600×10-6m3×10N/kg=4.8N
因为F浮'< GA'，所以物体会向下运动；设该过程中塑料块向下移动的距离为Δl，同时会造成水面升高，且水面升高的高度设为Δh'，根据ΔV排的两种计算方法可得：ΔV排=S容Δh'=S物Δh浸=S物(Δh'-Δl)……①，即：500cm2×Δh'= 100cm2×(Δh'-Δl)
解得：Δh'=0.25Δl……②，则稳定时物块受到的浮力：F浮''= F浮'+ΔF浮=3N+ρ水gΔ V排=3N+ρ水gS容×0.25Δl……③
已知弹簧受到的拉力每增加1N，弹簧的长度就增加1cm，则此时测力计的拉力：F拉=1N/cm×Δl(Δl的单位为cm) ……④
根据力的平衡条件可得：F浮''+ F拉=GA'……⑤
代入数据有：3N+1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10-4m2×0.25Δl×10-2m+1N/cm×Δl=4.8N，解得Δh'=0.8cm。
答：（1）如图乙所示，塑料块排开水的体积是800cm3；
（2）从图甲到图乙，加入水的质量为7.2kg；
（3）塑料块最终静止后，其上表面相对于图乙所在位置移动的距离0.8cm。
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