安徽省马鞍山市含山县含北片区2016届九年级（下）物理竞赛试卷（解析版）

2015-2016学年安徽省马鞍山市含山县含北片区九年级（下）物理竞赛试卷
　
一、选择题：（每题只有一个答案正确，每题3分，共30分）
1．当夏日炎炎时，我们使用空调来降低室内的温度，如图所示．当冬日严寒时，我们又可以使用空调来提高室内的温度．你觉得在使用的过程中，空调的风向应怎样调节最有利于整个室内温度尽快达到预设要求（　　）
A．夏天，应将空调出风口向上调节，让凉风向上吹出
B．冬天，应将空调出风口向上调节，让暖风向上吹出
C．无论夏天还是冬天，都应将空调出风口向下调节
D．空调出风口风向并不影响制冷或制热的效果，所以无论冬天、夏天均可随意调节
2．如图所示，把测量大气压强的托里拆利实验装置放在电子秤上，玻璃管A由支架固定，且跟水银槽B的底部不接触．当大气压强是1.0×105Pa时，电子秤的示数为Q，若外界大气压强下降时，电子秤的读数将（　　）
A．等于Q
B．大于Q
C．小于Q
D．无法确定
3．一艘宇宙飞船关闭发动机后在大气层外绕地球飞行，飞船内可能出现的现象是（　　）
A．物体的质量消失
B．物体自由下落的速度变快
C．蜡烛正常燃烧
D．水滴呈球形漂浮在空气中
4．某商场的自动扶梯在0.5min内，可以把站在扶梯上的顾客送到二楼．如果扶梯不动，人走上去需要1.5min，那么人沿着开动的自动扶梯走上去，需要的时间（　　）
A．2min
B．1min
C．
min
D．0.5min
5．如图给出了小明设计的楼梯照明电灯的四种控制电路，其中S1、S2分别为楼上和楼下的开关（都是单刀双掷开关）．要求拨动其中任一开关，都能改变电灯原来的发光或熄灭状态．在实际应用中最好的方案是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．图是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的健身者踩在与水平面成d角的静止皮带上，用力向后蹬皮带，可使皮带以速度v匀速向后运动．若皮带在运动的过程中受到脚的摩擦力为f，则在运动的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．f皮带运动的阻力
B．人的重力与皮带对人的支持力是一对平衡力
C．人对皮带做功，其做功功率为fv
D．人对皮带不做功
7．如图所示，用两根绝缘丝线挂着两个质量相同不带电的小球A和B，此时上、下线所受的拉力分别为FA、FB，如果让小球A带正电，B带负电，上下丝线受到的拉力分别为F′A、F′B，则（　　）
A．F′A=FA，F′B=FB
B．F′A＜FA，F′B＜FB
C．F′A＞FA，F′B＞FB
D．F′A=FA，F′B＜FB
8．如图所示，滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数范围为1A到2A之间，电压表示数范围为6V到9V之间．则定值电阻R的阻值及电源电压分别为（　　）
A．3Ω，15V
B．6Ω，15V
C．3Ω，12V
D．6Ω，12V
9．如图所示，F1、F2是凸透镜的焦点，S是放在凸透镜前的点光源，S′是S经凸透镜所成的像．当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时（始终保持u＞f），像S′远离透镜移动的情况是（　　）
A．沿平行主轴方向
B．沿O与S′连线方向
C．沿F2与S′连线方向
D．沿F1与S′连线方向
10．两个人站在水平地面上拉一根轻弹簧，甲握住A端手保持不动，乙握住B端用力将弹簧拉长，如图所示，在这个过程中（　　）
A．两个人都用了力，也都做了功
B．只有一人用了力，但都没有做功
C．只有一人用了力，但只有甲做了功
D．两个人都用了力，但只有乙做了功
　
二、填空题：（每小题的分数不同，请同学们注意，共22分）
11．物理上常把电流的形成与水流的形成进行类比．阅读以下材料，完成填空和推导．
（1）水管中的水朝一定方向流动，就会形成水流．如图1所示，设水流动的速度为v，水管的横截面积为S，水的密度为ρ，则在t时间内流过水管某一横截面的水的体积V=______，在t时间内流过该横截面的水的质量m=______，单位时间内流过该横截面的水的质量即水流量I′=______．
（2）导体中的自由电荷发生定向移动就会形成电流．物理学中把单位时间内通过导体某一横截面的电荷量叫做电流强度，用I表示．如图2所示，已知金属导体的横截面积为S，导体中单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速度为v，请你仿照（1）中水流量的推导过程，推导出电流强度I的表达式______．（用已知量符号表示）
12．在如图（a）所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器．闭合电键S，将滑动变阻器滑动触头P从最左端滑到最右端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图（b）所示．则图线______是电压表V2示数随电流变化的图线，滑动变阻器R2的最大阻值为______Ω
13．通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度．在如图所示的电路中，电流表量程为0～25mA，电源电压恒为3V，R为滑动变阻器，电阻Rt作为温度计的测温探头，其阻值跟温度的关系图象如图所示：
（1）先把Rt放入0℃环境中，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头Rt放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为10mA，该环境的温度为______℃．
（2）当把测温探头Rt，放到480℃温度环境中，电路消耗的电功率为______W．
（3）请写出当t≥0℃时，Rt的阻值随温度t的变化关系式______．
　
三、简答题：（每小题5分，共25分）
14．有两只干净、透明的圆柱形玻璃杯，一只盛满不含气泡、污物的纯净水，另一只为空杯子，两只杯子的杯口都被不透明的盖子盖严了．请你说明如何只用眼腈观察判断哪只杯中装有水，并说明这样做的依据．
15．如图所示，位于两个电线秆之间的电线总是呈现出向下的弧线，弧线最低点与两端悬点间的水平线的距离称为垂距或称垂度．请回答：
（1）若架设电线时所留垂距过小，你认为会有什么危害？
（2）若架设电线时所留垂距过大，你认为会有什么危害或不足？
16．如图甲所示，家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备，它的内部构造中包含有两个部分﹣﹣检测装置和试验电路．家庭电路漏电时，通过火线与零线的电流不相等．漏电保护器中有一检测装置（在图乙中双虚线框内，未具体画出），当它检测到通过自身的火线和零线的电流不等时，便切断电源，起到保护作用．漏电保护器中还有试验电路，由一只开关S与一个电阻R组成，闭合开关S就能模拟漏电情形，从而检查漏电保护器工作是否正常．请在图乙中漏电保护器的虚线框内画出试验电路．
17．“嫦娥三号”探测器主要由两大部分构成：着陆器和巡视器，其中巡视器就是我们俗称“玉兔”的月球车（如图所示）．网上有许多学生和科学爱好者问了许多关于月球车的有趣问题，你能帮他回答吗？
（1）月球表面的某些部分土壤非常松软，而且崎岖不平，石块、陨石坑遍布．设计什么样的月球车轮才能方便它在月球表面行驶？
（2）月球车为什么不使用减震性能更好的充气轮胎？
（3）月球车的主要能量来源是什么？
18．如图甲所示为一辆在田地里使用的农用四轮拖拉机，它的前轮是导向轮，后轮是驱动轮，拖拉机在工作时一般后面挂有拖车或耕地设备等．图乙所示为一辆在仓库、机场、车站等地方常见的搬运货物的叉车，它的前轮是驱动轮，后轮是导向轮．请分别解释为什么拖拉机的前轮窄小、后轮宽大得多，而叉车的前轮宽大、后轮窄小？
　
四、计算题：（两小题共23分，19题10分，20题13分）
19．这是凸透镜成像规律的光路图，OF为焦距用f表示，BO为物距用u表示，B′O为像距用v表示，请利用光学几何知识证明：
+=．
20．科学家设计并制造了一艘试验太阳能帆船，如图所示，它有四个特殊的风帆，每只风帆面积为9m2，表面布满太阳能电池，这样它既可以利用风力航行，又可以利用太阳能发电再利用电能驱动．已知船在行驶中所受阻力跟船速的关系如表格所示．某次试航时仅靠风力航行时速度为V1=2m/s，开动太阳能电池驱动的电动机后船速增加到V2=3m/s，当时在烈日照射下每平方米风帆实际获得的太阳能功率为600W，电动机的效率为η1=80%，设风力的功率不受船速的影响，则：
船速v/m/s
阻力f/N
1.0
0.4×103
2.0
1.6×103
3.0
3.6×103
4.0
6.4×103
（1）风力的功率P风是多少？
（2）电动机提供的机械功率P机是多大？
（3）太阳能电池把太阳能转化为电能的效率η2是多大？
　
2015-2016学年安徽省马鞍山市含山县含北片区九年级（下）物理竞赛试卷
参考答案与试题解析
　
一、选择题：（每题只有一个答案正确，每题3分，共30分）
1．当夏日炎炎时，我们使用空调来降低室内的温度，如图所示．当冬日严寒时，我们又可以使用空调来提高室内的温度．你觉得在使用的过程中，空调的风向应怎样调节最有利于整个室内温度尽快达到预设要求（　　）
A．夏天，应将空调出风口向上调节，让凉风向上吹出
B．冬天，应将空调出风口向上调节，让暖风向上吹出
C．无论夏天还是冬天，都应将空调出风口向下调节
D．空调出风口风向并不影响制冷或制热的效果，所以无论冬天、夏天均可随意调节
【考点】与密度有关的物理现象．
【分析】我们在使用空调时，夏天是为了致冷，冬天是为了致热，通过改变空气的温度来起到调节气温的作用，根据空气密度与温度的关系可进一步做出分析．
【解答】解：（1）夏天使用空调是为了致冷，而冷的空气密度大，因此应将空调出风口向上调节，将其吹向高处，再让其自然下降，达到循环的目的，使室内均衡降温；
（2）冬天使用空调是为了致热，而热的空气密度小，因此应将空调出风口向下调节，将其吹向低处，再让其自然上升，达到循环的目的，使室内尽快暖起来．
综上所述，选项的描述中只有A是正确的．
故选A．
　
2．如图所示，把测量大气压强的托里拆利实验装置放在电子秤上，玻璃管A由支架固定，且跟水银槽B的底部不接触．当大气压强是1.0×105Pa时，电子秤的示数为Q，若外界大气压强下降时，电子秤的读数将（　　）
A．等于Q
B．大于Q
C．小于Q
D．无法确定
【考点】大气压强的测量方法．
【分析】托盘电子秤读数等于水银槽及槽中的水银所受重力；大气压的变化时，会改变槽中的水银的多少，则所受的重力就会改变，据此答题．
【解答】解：由图知：托盘电子秤称的是水银槽和槽中的水银；而管中的水银处于大气压所产生向上的力和重力的平衡力；大气压强下降时，进入玻璃管的水银减少，使水银槽中的水银增多，水银槽中的水银因增加，使水银槽及槽中的水银所受的重力增加，故示数大于Q．
故选B．
　
3．一艘宇宙飞船关闭发动机后在大气层外绕地球飞行，飞船内可能出现的现象是（　　）
A．物体的质量消失
B．物体自由下落的速度变快
C．蜡烛正常燃烧
D．水滴呈球形漂浮在空气中
【考点】重力；物质的基本属性．
【分析】A、根据质量不随物体的形状、状态以及空间位置的改变而改变；
B、根据物体所受重力的大小进行分析；
C、蜡烛燃烧需要氧气，当氧气含量过低时，蜡烛就没法燃烧；
D、当物体受到的引力非常小时，物体会在空中悬浮．
【解答】解：A、因为物体不随物体的空间位置的改变而改变，所以物体的质量不变；
B、当飞船在大气层外绕地球飞行时，物体受到地球引力的作用已经很小，所以物体不会自由下落；
C、在大气层外飞行的飞船，飞船内空气含量很低，氧气含量更低，因此蜡烛将无法正常燃烧；
D、在大气层外飞行的飞船，由于受到地球的引力非常小，因此飞船内的水滴会出现漂浮状态．
故选
D
　
4．某商场的自动扶梯在0.5min内，可以把站在扶梯上的顾客送到二楼．如果扶梯不动，人走上去需要1.5min，那么人沿着开动的自动扶梯走上去，需要的时间（　　）
A．2min
B．1min
C．
min
D．0.5min
【考点】速度公式及其应用．
【分析】自动扶梯是在上升的，而人沿运动的扶梯走上去，人相对于地面的速度就是扶梯速度加上人行走的速度．
【解答】解：设扶梯长为s，则扶梯的速度v1=，人的速度v2=，
∴由得：
t====22.5s=min．
故选C．
　
5．如图给出了小明设计的楼梯照明电灯的四种控制电路，其中S1、S2分别为楼上和楼下的开关（都是单刀双掷开关）．要求拨动其中任一开关，都能改变电灯原来的发光或熄灭状态．在实际应用中最好的方案是（　　）
A．
B．
C．
D．
【考点】家庭电路的连接．
【分析】开关控制灯泡时，火线首先进入开关，然后再进入灯泡，零线直接进入灯泡．
单刀双掷开关的动触头（也就是单刀）一定接在火线和灯泡之间．
【解答】解：A、此时电路处于断开状态，灯泡不能发光，当扳动S2时，电路还是断开状态，不能使电路闭合，灯泡不能发光．不符合题意．
B、此时电路处于断开状态，灯泡不能发光，当扳动S2时，电路处于闭合状态，灯泡发光．再扳动S1时，电路又处于断开状态，灯泡不能发光．符合题意．
C、此时电路处于闭合状态，灯泡发光，当扳动S2时，电路处于断开状态，灯泡不能发光．再扳动S1时，电路还处于断开状态，灯泡不能发光．不符合题意．
D、此时电路处于闭合状态，灯泡发光，当扳动S2时，电路处于断开状态，灯泡不能发光．再扳动S1时，电路是短路．不符合题意．
故选B．
　
6．图是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的健身者踩在与水平面成d角的静止皮带上，用力向后蹬皮带，可使皮带以速度v匀速向后运动．若皮带在运动的过程中受到脚的摩擦力为f，则在运动的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．f皮带运动的阻力
B．人的重力与皮带对人的支持力是一对平衡力
C．人对皮带做功，其做功功率为fv
D．人对皮带不做功
【考点】功率的计算．
【分析】用力向后蹬皮带，脚和皮带之间产生了摩擦力，脚受到左的摩擦力，皮带受到向右的摩擦力作用，向右的摩擦力是皮带运动的动力．
皮带在脚的作用下运动，人对皮带做功．
人对皮带做功的功率为P=fv．
人受到的重力竖直向下，人受到皮带对人的支持力是垂直皮带向上的．两个力方向不在同一条直线上，不是平衡力．
【解答】解：A、脚蹬皮带时，脚和皮带之间产生了摩擦力，皮带受到的摩擦力是皮带运动的动力．故A错误；
B、人受到的重力竖直向下，支持力垂直皮带向上，皮带和水平面之间有夹角，所以两个力不在同一条直线上，不是平衡力．故B错误；
C、人对皮带要做功，其做功的功率为fv．故C正确；
D、皮带在人的作用下移动了距离，人对皮带做功．故D错误．
故选：C．
　
7．如图所示，用两根绝缘丝线挂着两个质量相同不带电的小球A和B，此时上、下线所受的拉力分别为FA、FB，如果让小球A带正电，B带负电，上下丝线受到的拉力分别为F′A、F′B，则（　　）
A．F′A=FA，F′B=FB
B．F′A＜FA，F′B＜FB
C．F′A＞FA，F′B＞FB
D．F′A=FA，F′B＜FB
【考点】电荷间的相互作用规律．
【分析】运用整体法研究，根据共点力平衡状判断上丝线受的力的变化．
再隔离B研究，进行受力分析，根据共点力平衡状判断下丝线受的力的变化．
【解答】解：运用整体法研究两个质量相等的小球A和B，不管A、B是否带电，整体都受重力和上丝线的拉力，
则由平衡条件得：上丝线的拉力F=2mg．
所以FA=FA′．
再隔离B研究，不带电时受重力和下丝线的拉力，
由平衡条件得：FB=mg．
带电时受重力、下丝线的拉力和A对B的向上的吸引力．
由平衡条件得：FB′+F′=mg．
即FB′＜mg．
所以FB′＜FB．
故D正确、ABC错误．
故选：D．
　
8．如图所示，滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数范围为1A到2A之间，电压表示数范围为6V到9V之间．则定值电阻R的阻值及电源电压分别为（　　）
A．3Ω，15V
B．6Ω，15V
C．3Ω，12V
D．6Ω，12V
【考点】欧姆定律的应用；滑动变阻器的使用；电阻的串联．
【分析】根据公式U=IR及U总=UR+UR变，求出当电流表示数为1A时，电压表示数为9V，并以此作为该题切入点．
【解答】解：∵电流表示数由1A到2A，表示电路电流增大
∴根据公式UR=IR，I增大，UR也增大
∵串联电路中，电源电压恒定不变
∴根据公式UR变=U总﹣UR，一个恒定的数U总减一个增大的数UR，结果UR变是减小的
故电压表示数是由9V到6V的过程
即当电流表示数为1A时，电压表示数为9V；当电流表示数为2A时，电压表示数为6V．
设定值电阻的阻值为R
当电路电流为1A时，有：U总=1A×R+9V
当电路电流为2A时，有：U总=2A×R+6V
∵电源电压U总是恒定不变的
∴1A×R+9V=2A×R+6V
解得：R=3Ω
∴U总=1A×R+9V=1A×3Ω+9V=12V
故选C．
　
9．如图所示，F1、F2是凸透镜的焦点，S是放在凸透镜前的点光源，S′是S经凸透镜所成的像．当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时（始终保持u＞f），像S′远离透镜移动的情况是（　　）
A．沿平行主轴方向
B．沿O与S′连线方向
C．沿F2与S′连线方向
D．沿F1与S′连线方向
【考点】凸透镜成像的应用；主光轴、光心、焦点和焦距．
【分析】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，点光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时，其中一条光线平行于主光轴总不改变方向，经凸透镜折射后还是过焦点，所有的折射光线会聚成像，像点一定在过焦点的这条折射光线上．
（2）物体在凸透镜的一倍焦距以外，物距减小，像距增大．
【解答】解：（1）点光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时，其中一条光线平行于主光轴总不改变方向，折射光线一定过焦点，如图．实像是所有折射光线会聚形成的，像点一定在过焦点的折射光线上．
（2）u＞f
时，凸透镜成实像，点光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时，物距减小，像距增大，所以像点向右远离凸透镜．
由（1）（2）得，点光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时，像点沿F2与S’连线方向远离凸透镜．
故选C．
　
10．两个人站在水平地面上拉一根轻弹簧，甲握住A端手保持不动，乙握住B端用力将弹簧拉长，如图所示，在这个过程中（　　）
A．两个人都用了力，也都做了功
B．只有一人用了力，但都没有做功
C．只有一人用了力，但只有甲做了功
D．两个人都用了力，但只有乙做了功
【考点】力作用的相互性；力是否做功的判断．
【分析】（1）物体间力的作用是相互的．
（2）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离．
【解答】解：两个人站在水平地面上拉一根轻弹簧，甲握住A端手保持不动，乙握住B端用力将弹簧拉长．由于物体间力的作用是相互的，在弹簧被拉长的过程中，乙向后用力拉，同时甲为了保持不动也用了力．由于甲站在原地不动，没有移动距离，只有乙移动了距离，因此两人都用了力，但只有乙做了功．
故选D．
　
二、填空题：（每小题的分数不同，请同学们注意，共22分）
11．物理上常把电流的形成与水流的形成进行类比．阅读以下材料，完成填空和推导．
（1）水管中的水朝一定方向流动，就会形成水流．如图1所示，设水流动的速度为v，水管的横截面积为S，水的密度为ρ，则在t时间内流过水管某一横截面的水的体积V=　vtS　，在t时间内流过该横截面的水的质量m=　ρvtS　，单位时间内流过该横截面的水的质量即水流量I′=　ρvS　．
（2）导体中的自由电荷发生定向移动就会形成电流．物理学中把单位时间内通过导体某一横截面的电荷量叫做电流强度，用I表示．如图2所示，已知金属导体的横截面积为S，导体中单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速度为v，请你仿照（1）中水流量的推导过程，推导出电流强度I的表达式　nvSq　．（用已知量符号表示）
【考点】电流的形成；密度公式的应用；电量及其计算．
【分析】（1）已知水流动的速度为v，水管的横截面积为S和水流时间，可以得到流过水管的水的体积；已知水的体积和密度，可以得到水的质量；已知水的质量和流动时间，利用I′=得到流量；
（2）已知电荷移动的速度和时间，可以得到电荷移动的距离；已知金属导体的横截面积、导体中单位体积内的自由电荷数和电荷移动的距离，可以得到一定时间内通过导体横截面的电荷数；已知通过横截面的电荷数和每个自由电荷的电荷量，可以得到一定时间通过导体横截面的电荷量；已知电荷量和通电时间，利用I=得到电流．
【解答】解：
（1）在t时间内流过水管某一横截面的水的体积：V=vtS，
在t时间内流过该横截面的水的质量：m=ρV=ρvtS，
根据题意可得，水的流量为：I'===ρvS；
（2）在t时间内电荷移动的距离：l=vt，
已知单位体积内的自由电荷数为n，
则在t时间内通过导体某一横截面的电荷数：N=nvtS，
在t时间内通过导体某一横截面的电荷量：Q=Nq=nvtSq，
根据题意可得，电流强度：I===nvSq．
故答案为：（1）vtS；ρvtS；ρvS；（2）nvSq．
　
12．在如图（a）所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器．闭合电键S，将滑动变阻器滑动触头P从最左端滑到最右端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图（b）所示．则图线　甲　是电压表V2示数随电流变化的图线，滑动变阻器R2的最大阻值为　20　Ω
【考点】欧姆定律的应用；串联电路的电压规律；电路的动态分析．
【分析】（1）由图可知两电阻串联，V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流；当滑片向左端滑动时，滑动变阻器接入电阻减小，则可知总电阻变化，由闭合电路欧姆定律可知电路中电流的变化，则可知内电压的变化及路端电压的变化，同时也可得出R1两端的电压变化，判断两图象所对应的电压表的示数变化；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，由图象读出滑动变阻器两端的电压和通过的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值．
【解答】解：（1）由图可知两电阻串联，V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流；
当滑片向左端滑动时，滑动变阻器接入电阻减小，电路中的总电阻变小，
∵I=，
∴电路中的电流减小，定值电阻R1两端的电压减小即电压表V1的示数减小，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴滑动变阻器两端的电压增大，电压表V2的示数变大，
由（b）图可知，乙是电压表V1示数随电流变化的图线，甲是电压表V2示数随电流变化的图线；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，
由图象可知，电路中的电流I=0.2A，滑动变阻器两端的电压U滑=4V，
滑动变阻器的最大阻值：
R滑===20Ω．
故答案为：甲；20．
　
13．通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度．在如图所示的电路中，电流表量程为0～25mA，电源电压恒为3V，R为滑动变阻器，电阻Rt作为温度计的测温探头，其阻值跟温度的关系图象如图所示：
（1）先把Rt放入0℃环境中，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头Rt放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为10mA，该环境的温度为　360　℃．
（2）当把测温探头Rt，放到480℃温度环境中，电路消耗的电功率为　0.025　W．
（3）请写出当t≥0℃时，Rt的阻值随温度t的变化关系式　Rt=0.5Ω/℃×t+20Ω　．
【考点】欧姆定律的应用；电功率的计算．
【分析】（1）由图象可知，把Rt放入0℃环境中后的阻值，根据欧姆定律求出电流表满偏时电路中的总电阻，根据电阻的串联求出滑动变阻器的阻值；再根据欧姆定律求出电流表的示数为10mA时的总电阻，利用电阻的串联求出测温探头的电阻，根据图象读出环境的温度；
（2）根据图象读出把测温探头Rt放到480℃温度环境中时的电阻，根据电阻的串联和P=UI=求出电路消耗的电功率；
（3）由图象可知，当t≥0℃时，Rt与t的函数关系为一次函数，读出任意两组数据代入表达式，然后得出答案．
【解答】解：（1）由图象可知，当把Rt放入0℃的环境中时，Rt1=20Ω，此时电路中的电流I1=25mA=0.025A，
由I=可得，电路中的总电阻：
R总1===120Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器阻值：
R=R总1﹣Rt1=120Ω﹣20Ω=100Ω，
当电流表示数I2=10mA=0.01A时，电路总电阻：
R总2===300Ω，
此时测温探头的电阻：
Rt2=R总2﹣R=300Ω﹣100Ω=200Ω，
由图象可知，该环境的温度为360℃；
（2）把测温探头放到480℃环境中，测温探头电阻Rt3=260Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路消耗电功率：
P===0.025W；
（3）由图象可知，当t≥0℃时，Rt与t的函数关系为一次函数，设为Rt=kt+b，
把t1=0℃、Rt1=20Ω和t2=360℃、Rt2=200Ω代入可得：
20Ω=b，200Ω=k×360℃+b，
解得：k=0.5Ω/℃，b=20Ω，
所以关系式为：Rt=0.5Ω/℃×t+20Ω．
故答案为：360；0.025；Rt=0.5Ω/℃×t+20Ω．
　
三、简答题：（每小题5分，共25分）
14．有两只干净、透明的圆柱形玻璃杯，一只盛满不含气泡、污物的纯净水，另一只为空杯子，两只杯子的杯口都被不透明的盖子盖严了．请你说明如何只用眼腈观察判断哪只杯中装有水，并说明这样做的依据．
【考点】凸透镜成像的应用．
【分析】装有水的圆柱形玻璃杯可形成一个凸透镜，而空杯子则不是，故可根据物体在凸透镜1倍焦距内成正立放大虚像的性质进行判断．
【解答】答：装有水的圆柱形玻璃杯相当于凸透镜，而物体放在焦点之内时，所成的像是放大正立的虚像；因此将手放在杯子的一侧较近的地方，在另一侧透过杯子看手，若被放大，则杯子中装有水，否则为空杯子．
依据：光的折射定律．
　
15．如图所示，位于两个电线秆之间的电线总是呈现出向下的弧线，弧线最低点与两端悬点间的水平线的距离称为垂距或称垂度．请回答：
（1）若架设电线时所留垂距过小，你认为会有什么危害？
（2）若架设电线时所留垂距过大，你认为会有什么危害或不足？
【考点】物质的基本属性．
【分析】物体热膨胀的一般规律：一般物体在温度升高时膨胀，温度降低时收缩，相同条件下，气体膨胀最明显，液体次之，固体膨胀得最小．
【解答】解：
我们周围的环境随着季节的变化，温度也发生变化，由于物体具有热胀冷缩的性质，如果把电线拉紧，当温度降低时，随着电线的缩短而可能导致电线被拉断或变形，从而出现安全隐患．气温降低得越多，物体收缩得越明显，所以在气温高于20℃的夏季施工架设，则应使垂距略大于0.5m．但如果垂距过大，电线离地面太近，容易造成事故．
答：
（1）架设电线肘所留垂距过小，气温降低时，电线收缩会拉断电线甚至拉断电线杆；
（2）所留垂距过大，电线离地面太近，容易造成事故．
　
16．如图甲所示，家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备，它的内部构造中包含有两个部分﹣﹣检测装置和试验电路．家庭电路漏电时，通过火线与零线的电流不相等．漏电保护器中有一检测装置（在图乙中双虚线框内，未具体画出），当它检测到通过自身的火线和零线的电流不等时，便切断电源，起到保护作用．漏电保护器中还有试验电路，由一只开关S与一个电阻R组成，闭合开关S就能模拟漏电情形，从而检查漏电保护器工作是否正常．请在图乙中漏电保护器的虚线框内画出试验电路．
【考点】熔断器的作用及保险丝的选择方法．
【分析】根据题意可知，漏电保护器在检测到通过虚线框内火线与零线的电流不相等时，会切断电源，否则不会切断电源，据此画出符合题意的电路图．
【解答】解：漏电保护器中还有实验电路，由一只开关S与一个电阻R组成，闭合开关S时满足通过火线与零线的电流不相等，如下图：
闭合开关时，通过虚线框内火线的电流小于通过该装置零线的电流，可以模拟漏电情形．
　
17．“嫦娥三号”探测器主要由两大部分构成：着陆器和巡视器，其中巡视器就是我们俗称“玉兔”的月球车（如图所示）．网上有许多学生和科学爱好者问了许多关于月球车的有趣问题，你能帮他回答吗？
（1）月球表面的某些部分土壤非常松软，而且崎岖不平，石块、陨石坑遍布．设计什么样的月球车轮才能方便它在月球表面行驶？
（2）月球车为什么不使用减震性能更好的充气轮胎？
（3）月球车的主要能量来源是什么？
【考点】减小压强的方法及其应用；太阳能的转化．
【分析】（1）减小压强的方法：在压力一定时，增大受力面积来减小压强；在受力面积一定时，减小压力来减小压强．
（2）要求对月球、大气压和能源等相关知识有一定的了解．
【解答】解：（1）月球表面的某些部分土壤非常松软，而且崎岖不平，石块、陨石坑遍布，将月球车的轮子表面积做得更大，可以在压力一定的情况下，通过增大受力面积减小月球车对月球表面的压强；
（2）月球车不使用减震性能更好的充气轮胎，原因之一是月球表面没有大气压（或大气、空气），充气轮胎容易爆裂；
（3）月球车的主要能量来源是太阳能．
　
18．如图甲所示为一辆在田地里使用的农用四轮拖拉机，它的前轮是导向轮，后轮是驱动轮，拖拉机在工作时一般后面挂有拖车或耕地设备等．图乙所示为一辆在仓库、机场、车站等地方常见的搬运货物的叉车，它的前轮是驱动轮，后轮是导向轮．请分别解释为什么拖拉机的前轮窄小、后轮宽大得多，而叉车的前轮宽大、后轮窄小？
【考点】减小压强的方法及其应用．
【分析】减小压强的方法：在压力一定时，增大受力面积来减小压强；在受力面积一定时，减小压力来减小压强．
【解答】解：拖拉机的前轮窄小、后轮宽大得多，而叉车的前轮宽大、后轮窄小的原因是因为拖拉机后轮是驱动轮，搬运货物的叉车前轮是驱动轮，这样在压力一定时，通过增大受力面积可以减小对地面的压强．
　
四、计算题：（两小题共23分，19题10分，20题13分）
19．这是凸透镜成像规律的光路图，OF为焦距用f表示，BO为物距用u表示，B′O为像距用v表示，请利用光学几何知识证明：
+=．
【考点】透镜的光路图．
【分析】（1）先弄清两特殊光线的做法，再在b中完成光路图，经过光心光线不改变方向；平行于主光轴光线折射经过右焦点．两条光线交点就是成像点；
（2）利用几何知识中的三角形相似，对应边成比例，解决物距、像距和焦距之间的定量关系．
【解答】解：（1）经过凸透镜光心的光线不改变方向；平行于主光轴光线经凸透镜折射后过右焦点．两条光线交点就是成像点，光路图如图所示：
（2）经过光心的光线，设左段AO为a，右段OA′为b，OF′=f，BO=AC=u，OB′=v，
根据几何知识可知：△OA′F′∽△AA′C，
由相似三角形对应边成比例可得：
=，即：
=﹣﹣﹣﹣﹣①
根据几何知识可知：△ABO∽△A′B′O，
由相似三角形对应边成比例可得：
=，即：
=﹣﹣﹣﹣﹣②
①②两式联立消去a、b即得：
+=．
　
20．科学家设计并制造了一艘试验太阳能帆船，如图所示，它有四个特殊的风帆，每只风帆面积为9m2，表面布满太阳能电池，这样它既可以利用风力航行，又可以利用太阳能发电再利用电能驱动．已知船在行驶中所受阻力跟船速的关系如表格所示．某次试航时仅靠风力航行时速度为V1=2m/s，开动太阳能电池驱动的电动机后船速增加到V2=3m/s，当时在烈日照射下每平方米风帆实际获得的太阳能功率为600W，电动机的效率为η1=80%，设风力的功率不受船速的影响，则：
船速v/m/s
阻力f/N
1.0
0.4×103
2.0
1.6×103
3.0
3.6×103
4.0
6.4×103
（1）风力的功率P风是多少？
（2）电动机提供的机械功率P机是多大？
（3）太阳能电池把太阳能转化为电能的效率η2是多大？
【考点】功率的计算；能量利用效率．
【分析】（1）已知帆船靠风力航行的速度，也就是风速，从表格中得到此时帆船受到的阻力，利用P=Fv可以得到此时风力的功率．
（2）由表格知开动电动机后的船速和对应的水的阻力，可以得到帆船的总功率；总功率与风力功率之差就是电动机的功率．
（3）已知电动机的功率和效率，可以得到电动机从太阳能获得电能的功率；已知风帆数量、面积和获得太阳能的功率，可以得到所有风帆获得太阳能的总功率；两功率之比为太阳能转化为电能的效率．
【解答】解：
（1）仅靠风力航行时，帆船所受风力与水的阻力是一对平衡力，
所以风力提供的功率为：
P风=F1V1=f1v1=1.6×103N×2m/s=3.2×103W
（2）开动太阳能电池驱动的电动机后，风力和电动机提供的总功率为：
P总=F2v2=f2v2=3.6×103N×3m/s=10.8×103W
电动机提供的机械功率为：
P机=P总﹣P风=10.8×103W﹣3.2×103W=7.6×103W
（3）电动机从太阳能电池获得的功率为：
P1===9.5×103W
太阳能帆船接收的太阳能功率为：
P2=4×9×600W=21.6×103W
太阳能电池把太阳能转化为电能的效率为：
η2===44%
答：
（1）风力的功率为3.2×103W；
（2）电动机的机械功率为7.6×103W；
（3）太阳能、电能的转换效率为44%．
　
2016年9月21日