2019年湖北省黄冈中学自主招生物理试卷

这是一份2019年湖北省黄冈中学自主招生物理试卷，共27页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1．（4分）黄冈市是国家卫生城市之一，伴随着卫生城市的发展，我们周围的环境越来越好，“绿水青山就是金山银山”，下面有关物理知识描述错误的是（ ）
A．高耸的烟囱冒出的烟尘减少，其中有效措施之一就是静电可以除尘
B．雾霾天减少了，“雾霾”说明分子不停地做无规则运动
C．花草绿树增多了，看到“绿树”是因为绿色叶子吸收了其它颜色的光，反射了绿光
D．遗爱湖水更加清澈了，看到水中的鱼是光的折射形成的虚像
2．（4分）如图，水平地面上的小车内，甲球用细绳悬吊在左侧壁上，P点在球心O的正上方；乙球与细绳a、c相连，物块用细绳连接，b、c、d、e连成一个结点，所有的绳子均不计重力且不可伸长。它们随一车起向右匀速运动，在此过程中，a、d竖直，e水平，c倾斜且刚好伸直。则甲球受力个数和结点受力个数分别为（ ）
A．3个，4个B．3个，3个C．4个，3个D．4个，4个
3．（4分）已知1g甲液体温度升高1℃需要2.1J的热量，1g乙液体温度升高1℃需要4.2J的热量，1g丙液体温度升高1℃需要2.8J的热量，分别取甲、乙两种液体各60g，以相同的热源加热，其温度与加热时间的关系如图所示，若取30g的丙液体，以相同的热源加热，则其温度与加热时间的关系图像（ ）
A．落在Ⅰ区B．落在Ⅱ区C．与甲重叠D．与乙重叠
4．（4分）如图所示，在竖直平面xOy内，人眼位于y轴上，平面镜MN竖直放置其两端M、N的坐标分别为（3，1）和（3，0），某发光点S在该竖直平面y轴的右半部分某一区域内自由移动时，此人恰好都能通过平面镜看见S的像，则该区域的最大面积为（ ）（图中长度单位为：米）
A．1.0米2B．2.5米2C．4米2D．4.5米2
5．（4分）如图所示，实心铝块（ρ铝＝2.7g/cm3）B、C的体积均为10cm3，当B浸没在水中时，木块A恰能在水平桌面上向左匀速运动。假设B物块在水中运动受到水的阻力大小为f＝kv，其中k为比例系数，v为物体运动的速度大小。现用铝块D替换C，使A在桌面上以同样大小的速度匀速向右运动，则D的重力应为（铝块B始终在水中，绳子始终处于绷紧状态，滑轮处的摩擦忽略不计）（ ）
A．0.10NB．0.07NC．0.17ND．0.20N
6．（4分）如图所示，质量相同的甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（ ）
A．甲对绳子的拉力与绳子对甲的拉力是一对平衡力
B．若甲的力气比乙的大，甲是加速前进，乙是减速前进
C．无论谁的力气大，甲、乙两人均同时到达中点
D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
7．（4分）图甲中R2为定值电阻，R1为滑动变阻器。闭合开关S后，移动滑片P时，R1两端电压U和通过的电流I之间的关系如图乙所示（电源内阻不计）。则下列判断正确的是（ ）
A．电源两端电压为10V
B．R2的阻值为10Ω
C．R1功率的最大值为1.8W
D．滑动变阻器的最大阻值为50Ω
8．（4分）平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S，关于点光源在该光具组中成像情况的判断，正确的是（ ）
A．两个实像，两个虚像B．两个实像，一个虚像
C．一个实像，两个虚像D．一个实像，三个虚像
9．（4分）如图所示的电路中，闭合开关S，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，L2变暗，电流表的示数变小。根据现象分析，发生故障可能是（ ）
A．R1断路B．R2断路C．R3断路D．R4断路
10．（4分）实验表明，一定质量的理想气体在温度不变的情况下，压强与体积成反比。在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱，A、B、C、D四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门K打开，释放掉少量水后立刻关闭阀门，A、B、C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度ΔhA、ΔhB和ΔhC之间的大小关系正确的是（ ）
A．ΔhA＞ΔhB＞ΔhCB．ΔhA＝ΔhB＝ΔhC
C．ΔhA＜ΔhB＜ΔhCD．ΔhA＞ΔhB＝ΔhC
二、填空题：（本题共5小题，4分+2分+6分+2分+6分＝20分）
11．（4分）我们把闭合电路中大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交流电，我国民用交流电的电压为220V，频率为 Hz，上述220V是交流电的电压有效值，有效值是指让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，就把这一直流电的量值称为该交流电的有效值，如图为某交流电电流随时间变化的图象，该交流电的电流有效值为 A。
12．（2分）一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度。小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图象如右图所示，图中a段和cd段为直线。则据此图可知，小孩和蹦床接触的时间段为 。
13．（6分）如图所示，A、B为定滑轮，C、D为动滑轮，已知，m3＝2kg，滑轮的质量mA＝mB＝mC＝mD＝1kg不计一切摩擦，系统处于静止状态，则：
（1）m1＝ kg，m2＝ kg。
（2）为使m1缓慢向下移动1m的距离，至少需要对m1做功W＝ J。
14．（2分）一厚度为d的薄金属盘悬吊在空中，其上表面受太阳直射，空气的温度保持300K不变，经过一段时间，金属盘上表面和下表面的温度分别保持为325K和320K。假设单位时间内金属盘每个表面散失到空气中的能量与此表面和空气的温度差以及此表面的面积成正比；单位时间内金属盘上、下表面之间传递的热量与金属盘的厚度成反比，与两表面之间的温度差和表面面积成正比。忽略金属盘侧面与空气之间的热传递。那么，在金属盘的厚度变为4d而其他条件不变的情况下，金属盘上、下表面温度稳定之后，金属盘下表面的温度将变为 K。
15．（6分）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60℃时系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过IC时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。
在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，IC约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω。
（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
（2）在电路中应选用滑动变阻器 （填“R1”或“R2”）。
（3）按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为 Ω；滑动变阻器的滑片应置于 （填“a”或“b”）端附近。
②将开关向 （填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 。
（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
三、计算题：本大题共2小题，共计20分，每题解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。
16．（10分）小兵采用如图所示的滑轮组打捞水中物块A，打捞时小兵站在水平地面上，地面有压力传感器，可记录小兵对地面压力随时间的变化情况。现将物块A以0.2m/s的速度匀速从水中提起，压力传感器示数开始为200N，持续一段时间后逐渐减小，减小到75N后保持不变。已知物块A完全在空气中匀速上升时，滑轮组的机械效率为84%，小兵的质量为70kg，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）物块A完全在水中匀速上升时，绳拉力的功率。
（2）物块A的重力大小。
（3）物块A完全在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率。
17．（10分）载人飞船在太空中飞行时，由于处在真空环境，它的舱门必须具有良好的密封性。为了检验飞船舱门的密封性能，科研人员采用了如下的方法：将待检验的飞船舱体M置于一个不漏气的集气空腔N中，如图甲所示。先对舱体M充入压强为1.0×105pa的空气，然后，把集气空腔N抽成真空。若舱门漏气，一段时间后便会有气体从舱体M进入集气空腔N中，舱体M中的压强将减小，集气空腔N中的压强将增大。为了测量舱体M和集气空腔N中的压强，科研员设计了如图甲所示电路，其中RM、RN是两个完全相同的压敏电阻（其电阻值会随所受压强大小发生变化的可变电阻）。已知舱体M的容积为V，集气空腔N真空部分的容积为4V，飞船舱门的面积是0.6m2，不计舱体M器壁的体积，整个过程温度不变。电路中R0的阻值为10Ω，电源电压为12V．压敏电阻RM、RN的阻值随气体压强变化的关系如表：
试求：
（1）若舱门不漏气，且单刀双掷开关S接b时，电路中电流表和电压表的示数分别是多少？
（2）实验表明，一定质量的气体在温度不变的情况下，压强随体积的变化如图乙所示。若空气从舱体M中逸出，经过一定的时间后，M、N中的压强相等。若开关S接在a处，则此时整个电路消耗的总功率多大？
（3）在检验过程中的某时刻，开关接a时电压表的示数为Ua、压敏电阻RM的功率为PM，开关接b时电压表的示数为Ub、压敏电阻RN的功率为PN，若Ua＝2Ub，且PM：PN＝3：2，则此时舱门内外受到的压力差是多少？
2019年湖北省黄冈中学自主招生物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1．（4分）黄冈市是国家卫生城市之一，伴随着卫生城市的发展，我们周围的环境越来越好，“绿水青山就是金山银山”，下面有关物理知识描述错误的是（ ）
A．高耸的烟囱冒出的烟尘减少，其中有效措施之一就是静电可以除尘
B．雾霾天减少了，“雾霾”说明分子不停地做无规则运动
C．花草绿树增多了，看到“绿树”是因为绿色叶子吸收了其它颜色的光，反射了绿光
D．遗爱湖水更加清澈了，看到水中的鱼是光的折射形成的虚像
【分析】（1）烟尘可以采用静电的方法来除尘。
（2）“雾霾”的颗粒远远大于分子的尺度。
（3）不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。
（4）在岸上看到的水中的鱼是由于光的折射所成的虚像。
【解答】解：A、高耸的烟囱冒出的烟尘减少，其中有效措施之一就是静电可以除尘，故A正确；
B、“雾霾”的颗粒远远大于分子的尺度，“雾霾”不能说明分子的无规则运动，故B错误；
C、花草绿树增多了，看到“绿树”是因为绿色叶子吸收了其它颜色的光，反射了绿光，故C正确；
D、遗爱湖水更加清澈了，看到水中的鱼是光的折射形成的虚像，故D正确。
故选：B。
2．（4分）如图，水平地面上的小车内，甲球用细绳悬吊在左侧壁上，P点在球心O的正上方；乙球与细绳a、c相连，物块用细绳连接，b、c、d、e连成一个结点，所有的绳子均不计重力且不可伸长。它们随一车起向右匀速运动，在此过程中，a、d竖直，e水平，c倾斜且刚好伸直。则甲球受力个数和结点受力个数分别为（ ）
A．3个，4个B．3个，3个C．4个，3个D．4个，4个
【分析】根据物体的运动状态，确定物体的受力情况；首先确定物体一定受到的力，然后根据平衡力的关系确定其它力。
【解答】解：以甲为研究对象，受重力作用，方向竖直向下，因物体做匀速直线运动，处于平衡状态，所以一定还受绳的拉力，绳对物体有水平方向向左的分力，所以甲还应受到墙向右的支持力，还有墙对它的摩擦力，因此甲球受到4个力的作用；
以乙为研究对象，乙受竖直向下的重力作用，所以还应受到a对其竖直向上的拉力作用，因为乙做匀速直线运动，在水平方向没有向左的力，所以c对乙没有力的作用，同时c对结点也不会产生力的作用；
d下面的物体受重力作用，所以d对物体一定有拉力作用，则e对结点具有竖直向下的拉力作用，b是斜向上的，要使结点处于平衡状态，则应受b的拉力作用，b对结点还有水平向左的分力，所以e对结点有水平向右的拉力作用，因此结点受3个力。
故选：C。
3．（4分）已知1g甲液体温度升高1℃需要2.1J的热量，1g乙液体温度升高1℃需要4.2J的热量，1g丙液体温度升高1℃需要2.8J的热量，分别取甲、乙两种液体各60g，以相同的热源加热，其温度与加热时间的关系如图所示，若取30g的丙液体，以相同的热源加热，则其温度与加热时间的关系图像（ ）
A．落在Ⅰ区B．落在Ⅱ区C．与甲重叠D．与乙重叠
【分析】由题知，1g甲、乙、丙三种液体，每升高1℃，吸收的热量为2.1J、4.2J、2.8J，根据c＝可求三液体的比热容；
用相同的热源加热相同的时间，吸收的热量相同，根据Q吸＝cmΔt可求三液体温度升高值，据此判断。
【解答】解：
由题知，1g甲、乙、丙三种液体，每升高1℃，吸收的热量为2.1J、4.2J、2.8J，
则三液体的比热容分别为：
c甲＝＝＝2.1×103J/（kg•℃）
c乙＝＝＝4.2×103J/（kg•℃）
c丙＝＝＝2.8×103J/（kg•℃）
用相同的热源加热相同的时间，吸收的热量相同，
由Q吸＝cmΔt得：
Δt甲＝＝＝，
同理可得：
Δt乙＝，
Δt丙＝，
可见：Δt乙＜Δt甲＜Δt丙，
所以丙液体的温度与加热时间的关系图象和乙重叠。
故选：A。
4．（4分）如图所示，在竖直平面xOy内，人眼位于y轴上，平面镜MN竖直放置其两端M、N的坐标分别为（3，1）和（3，0），某发光点S在该竖直平面y轴的右半部分某一区域内自由移动时，此人恰好都能通过平面镜看见S的像，则该区域的最大面积为（ ）（图中长度单位为：米）
A．1.0米2B．2.5米2C．4米2D．4.5米2
【分析】从平面镜的边缘反射的光线进入人眼，这是从平面镜看到放光点S的边界，作出两条反射光线的入射光线，两条入射光线、平面镜围成的区域是眼睛通过平面镜看到发光点S移动的最大面积，利用数学方法求出面积即可。
【解答】解：如图，连接MP、NP，根据光的反射定律，作出MP的入射光线AM，作出NP的入射光线BN，
梯形ABNM是发光点S的移动范围。
由题意知，OP＝4m，MN＝1m，
根据光的反射定律知，OA＝2m，OB＝4m，
则下底AB为2m，上底为1m，高为3m，根据梯形形面积公式得：
S＝×（1m+2m）×3m＝4.5m2。
故选：D。
5．（4分）如图所示，实心铝块（ρ铝＝2.7g/cm3）B、C的体积均为10cm3，当B浸没在水中时，木块A恰能在水平桌面上向左匀速运动。假设B物块在水中运动受到水的阻力大小为f＝kv，其中k为比例系数，v为物体运动的速度大小。现用铝块D替换C，使A在桌面上以同样大小的速度匀速向右运动，则D的重力应为（铝块B始终在水中，绳子始终处于绷紧状态，滑轮处的摩擦忽略不计）（ ）
A．0.10NB．0.07NC．0.17ND．0.20N
【分析】知道铝块的体积和密度，求出铝块的质量，求出铝块的重力；
知道铝块的体积，根据阿基米德原理求出铝块浸没在水中时受到的浮力；
木块A匀速直线向左运动时受到平衡力的作用，根据平衡力条件求出滑动摩擦力；
当木块A匀速直线向右运动时，根据平衡力条件求出向左的拉力，求出D的重力。
【解答】解：铝块的质量：m＝ρV＝2.7g/cm3×10cm3＝27g，
铝块重力：G＝mg＝0.027kg×10N/kg＝0.27N，
铝块受到的浮力：F浮＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣6m3＝0.1N，
木块右端受到的力：F右＝G﹣F浮＝0.27N﹣0.1N＝0.17N，
木块左端受到的力：F左＝G＝0.27N，
木块匀速直线向左运动，所以木块受到的滑动摩擦力为：F左＝F右+f，则f＝0.27N﹣0.17N＝0.1N，
当木块向右匀速直线运动时，F右＝F'左+f，则F'左＝F右﹣f＝0.17N﹣0.1N＝0.07N，
所以D物体的重力为：GD＝F'左＝0.07N。
故选：B。
6．（4分）如图所示，质量相同的甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（ ）
A．甲对绳子的拉力与绳子对甲的拉力是一对平衡力
B．若甲的力气比乙的大，甲是加速前进，乙是减速前进
C．无论谁的力气大，甲、乙两人均同时到达中点
D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
【分析】（1）二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在同一个物体上；一对相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在两个物体上。
（2）冰面光滑，则不存在摩擦力。
【解答】解：
A．甲对绳子的拉力与绳子对甲的拉力是两个物体之间的相互作用力，故A错误；
BCD．由于冰面是光滑的，不存在摩擦力，甲拉乙的力和乙拉甲的力的大小相同，甲和乙的运动状态是相同的，无论谁的力气大，甲、乙两人均同时到达中点，两个人都不会赢得比赛的胜利，故C正确、BD错误。
故选：C。
7．（4分）图甲中R2为定值电阻，R1为滑动变阻器。闭合开关S后，移动滑片P时，R1两端电压U和通过的电流I之间的关系如图乙所示（电源内阻不计）。则下列判断正确的是（ ）
A．电源两端电压为10V
B．R2的阻值为10Ω
C．R1功率的最大值为1.8W
D．滑动变阻器的最大阻值为50Ω
【分析】由电路图可知，两电阻串联接入电路，电压表测量滑动变阻器R1两端电压，电流表测量电路中电流。
（1）（2）由图乙所示图像求出电压与电流的对应值，由串联电路特点及欧姆定律列方程，可以求出电源电压与电阻R1的阻值；
（3）根据公式P＝UI＝I2R表示出滑动变阻器的电功率，然后根据表达式变形判断滑动变阻器的功率最大时接入电路中的电阻，即可求得其最大功率；
（4）由图乙可知当电路中的电流最小时，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最大值。
【解答】解：由电路图可知，两电阻串联接入电路，电压表测量滑动变阻器R1两端电压，电流表测量电路中电流。
AB、由图乙知，当I1＝0.1A时，U1＝10V，当I2＝0.6A时，U1′＝0V，
由串联电路特点和欧姆定律可得，电源电压：
U＝I1R2+U1＝0.1A×R2+10V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
U＝I2R2+U1′＝0.6A×R2+0V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
解①②得：R2＝20Ω，U＝12V；故AB错误；
C、滑动变阻器消耗的电功率：
P1＝I2R1＝（）2R1＝＝，
所以，当R1＝R2＝20Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大；
滑动变阻器消耗电功率的最大值：
Pmax＝＝＝1.8W，故C正确；
D、当电路中的电流最小时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，由图乙可知，电路中的最小电流为：I1＝0.1A时，
滑动变阻器接入电路中的最大电阻为：
R1最大＝＝＝100Ω，故D错误。
故选：C。
8．（4分）平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S，关于点光源在该光具组中成像情况的判断，正确的是（ ）
A．两个实像，两个虚像B．两个实像，一个虚像
C．一个实像，两个虚像D．一个实像，三个虚像
【分析】（1）凸透镜成像规律：
u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机。
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪。
u＝f，光线平行射出，既不成实像，也不成虚像。
u＜f，成正立、放大的虚像，应用于放大镜和老花镜。
（2）平面镜成像的特点：虚像，物像等大，物像等距，物像连线与镜面垂直。
【解答】解：
（1）由题知，凸透镜主光轴上两倍焦距处有一点光源S；首先可以确定点光源S在凸透镜右侧两倍焦距处可以成一个等大的实像S1，这个实像又可以通过平面镜成一个虚像S2（平面镜成像）
（2）点光源S通过平面镜可以成一个虚像S3，形成的这个虚像S3（相当于一个发光点）又可以通过凸透镜再成一个等大的实像S4（因S3在两倍焦距处的正下方，且过光心的光线传播方向不变）。
由于通过S4的光线不能被平面镜反射（或不能再射向平面镜），所以S4不能在平面镜中再成一个虚像；
所以，会出现两个实像，两个虚像，即S能成四个像。如下图所示：
故选：A。
9．（4分）如图所示的电路中，闭合开关S，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，L2变暗，电流表的示数变小。根据现象分析，发生故障可能是（ ）
A．R1断路B．R2断路C．R3断路D．R4断路
【分析】由电路图利用电路的简化知识可先将电路简化，则根据简化电路图，可根据串并联电路的规律逐项分析电路中是否能出现上述现象，则可得出正确的选项。
【解答】解：简化电路如图所示：
若R1断路，则电路中总电阻增大，则总电流减小；电流表A及L2均应变暗；由右侧部分总电阻没有变，则右侧分压将减小，则L1两端的电压将增大，则灯泡L1将变亮，A正确；
若R2断路，则电路中电阻增大；则电路中的电流减小，则可知L1应变暗，故B错误；
若R3短路，则R2被短路，则电路中总电阻将减小，则电路中电流增大，则L1变亮，两端的电压增大；则L2两端电压减小，则L2变暗；同时R4路中电阻减小，则电流表示数也将增大，故C错误；
若R4短路，则电路中总电阻减小，电路中电流增大；L1变亮；L2两端的电压减小，故L2变暗；而电流表所在支路，电阻减小，则电流增大，A的示数增大，故D错误；
故选：A。
10．（4分）实验表明，一定质量的理想气体在温度不变的情况下，压强与体积成反比。在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱，A、B、C、D四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门K打开，释放掉少量水后立刻关闭阀门，A、B、C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度ΔhA、ΔhB和ΔhC之间的大小关系正确的是（ ）
A．ΔhA＞ΔhB＞ΔhCB．ΔhA＝ΔhB＝ΔhC
C．ΔhA＜ΔhB＜ΔhCD．ΔhA＞ΔhB＝ΔhC
【分析】释放掉少量水后BC段内的压强减小，根据一定量的气体压强与体积成反比可得，BC段内的体积变大，如果ΔhA与ΔhB的大小相同，则AB两液面的高度差不变气体的压强不变，与压强减小矛盾，故必须ΔhA＞ΔhB才能满足压强减小的条件。再分析B和C的液面，由于BC段内压强减小C液面上升，D液面下降，如果C液面上升的高度大于B液面下降的高度，则BC段的气体体积将减小，压强将增大，这是不可能的；如果ΔhB＝ΔhC，也不满足BC段的气体压强减小，故ΔhB＞ΔhC。
【解答】解：释放掉少量水后立刻关闭阀门，空气柱长度增大，压强减小，C液面上升，B液面下降，A液面下降，AB之间液面高度差减小，根据前面分析可知ΔhA＞ΔhB＞ΔhC。
故选：A。
二、填空题：（本题共5小题，4分+2分+6分+2分+6分＝20分）
11．（4分）我们把闭合电路中大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交流电，我国民用交流电的电压为220V，频率为 50 Hz，上述220V是交流电的电压有效值，有效值是指让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，就把这一直流电的量值称为该交流电的有效值，如图为某交流电电流随时间变化的图象，该交流电的电流有效值为 5 A。
【分析】（1）电机线圈中产生的感应电流的大小和方向都随时间作周期性的变化，这种电流叫交流电，我国交流电频率是50Hz；
（2）根据交流电有效值的定义和Q＝I2Rt求出该交流电的电流有效值。
【解答】解：（1）我国交流电频率是50Hz；
（2）将交流电与直流电通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，
取时间为一个周期即T＝0.02s，
则根据有效值的定义和Q＝I2Rt有：
（4A）2×R×+（3A）2×R×＝I2RT，
解得：I＝5A。
故答案为：50；5。
12．（2分）一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度。小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图象如右图所示，图中a段和cd段为直线。则据此图可知，小孩和蹦床接触的时间段为 t1～t5 。
【分析】不考虑空气的影响，小孩在下降过程中，重力势能转化为动能，速度匀速增加（越来越快，但相同时间增加的程度相同）；在上升过程中，动能转化为重力势能，速度匀速减小。无论上升还是下降，在速度﹣时间图象上，运动轨迹都是直线。
【解答】解：当小孩在空中时，他的速度匀速增加，当小孩刚接触蹦床时，t1速度增加的程度减小，但仍然越来越快，当弹力等于重力时，t2速度最大；接着小孩的速度开始减小，当时间为t3时速度为0；接着小孩在弹力的作用下向上加速，当弹力等于重力时t4速度最大，接着小孩的速度开始减小当时间为t5时，小孩离开蹦床。所以接触蹦床的时间为t1～t5。
故答案为：t1～t5。
13．（6分）如图所示，A、B为定滑轮，C、D为动滑轮，已知，m3＝2kg，滑轮的质量mA＝mB＝mC＝mD＝1kg不计一切摩擦，系统处于静止状态，则：
（1）m1＝ 1.5 kg，m2＝ 0.5 kg。
（2）为使m1缓慢向下移动1m的距离，至少需要对m1做功W＝ 0 J。
【分析】根据同一根绳子上的拉力相等，分别对CD滑轮受力分析解答；
使m1缓慢向下移动1m的距离，只移动C和m2时做功最少，根据W＝Gh功的大小。
【解答】解：（1）假设绳子的拉力为T，
对D受力分析，mDg+m3g＝2T；
代入数据有1kg×10N/kg+2kg×10N/kg＝T
T＝15N；
对C受力分析：mCg+m2g+T＝2T；
代入数据1kg×10N/kg+m2×10N/kg＝T
解得：m2＝0.5kg；
对m1受力分析有：m1g＝T；
解得m1＝1.5kg；
（2）使m1缓慢向下移动1m的距离，如果两个动滑轮都上移，整个系统处于平衡状态，如果给他一很小的初速度，系统做匀速直线运动，仍处于平衡状态，因而不需要动力拉动，则至少需要对m1做功为0。
故答案为：（1）1.5；0.5；（2）0。
14．（2分）一厚度为d的薄金属盘悬吊在空中，其上表面受太阳直射，空气的温度保持300K不变，经过一段时间，金属盘上表面和下表面的温度分别保持为325K和320K。假设单位时间内金属盘每个表面散失到空气中的能量与此表面和空气的温度差以及此表面的面积成正比；单位时间内金属盘上、下表面之间传递的热量与金属盘的厚度成反比，与两表面之间的温度差和表面面积成正比。忽略金属盘侧面与空气之间的热传递。那么，在金属盘的厚度变为4d而其他条件不变的情况下，金属盘上、下表面温度稳定之后，金属盘下表面的温度将变为 327 K。
【分析】由于在金属盘的厚度变为2d而其他条件不变的情况下，则根据太阳对金属盘的照射时金属盘的吸热功率不变；同时根据金属盘上、下表面之间传递的热量与下表面散失到空气中的能量相同，据此列出关于两种金属盘的功率等式，然后解答方程组即可。
【解答】解：厚度为d的薄金属盘，经过一段时间，当温度稳定后，则吸热功率为：
P吸＝P散＝k1S（t上1﹣t0）+k1S（t下1﹣t0）＝k1S（325K﹣300K）+k1S（320K﹣300K）＝45Kk1S；
上表面向下表面传递的热量功率为：
P传＝k2（t上1﹣t下1）＝k1S（t下1﹣t0），即：k2（325K﹣320K）＝k1S（320K﹣300K），
所以，5Kk2＝20Kk1S﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
在厚度为4d的金属盘而其他条件不变的情况下，当温度稳定后，设金属盘上表面和下表面的温度分别保持为t上、t下，
由于太阳对金属盘的直射功率不变，则：P散2＝P吸，
所以，k1S（t﹣t0）+k1S（t下﹣t0）＝45Kk1S，
即：k1S（t上﹣300K）+k1S（t下﹣300K）＝45Kk1S，
整理得：t上+t下＝645K﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
厚度为4d的金属盘上表面向下表面传递的热量功率为：
P传2＝k2（t上﹣t下）＝k1S（t下﹣t0），
即：k2（t上﹣t下）＝k1S（t下﹣300K）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
解①②③得：t上＝327K。
故答案为：327。
15．（6分）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60℃时系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过IC时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。
在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，IC约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω。
（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
（2）在电路中应选用滑动变阻器 R2 （填“R1”或“R2”）。
（3）按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为 650 Ω；滑动变阻器的滑片应置于 b （填“a”或“b”）端附近。
②将开关向 c （填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 报警器开始报警 。
（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
【分析】（1）分析实验，明确实验原理，根据题目要求即可明确电路结构；
（2）根据串联电路电阻规律结合欧姆定律确定滑动变阻器接入电路中的电阻，则可明确滑动变阻器的选择；
（3）根据仪器原理进行分析，明确电阻箱的作用以及实验过程和实验安全的分析，则可以明确滑动变阻器的调节和实验现象。
【解答】解：（1）根据题意可知，本实验要求能用电阻箱进行校准，故用电阻箱代替热敏电阻，两者轮流接入电路，利用单刀双掷开关进行控制；它们再与报警器和滑动变阻器串联即可起到报警作用，故连线如下图所示：
（2）由题知，电源电压U＝18V，而报警时的电流为10mA，
由欧姆定律可得此时电路中的总电阻：R＝＝＝1800Ω，
该热敏电阻在60℃时阻值为650Ω，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，由电阻的串联规律可知此时滑动变阻器接入的电阻为1800Ω﹣650Ω＝1150Ω，故选滑动变阻器R2；
（3）①因要求热敏电阻的温度达到60℃时报警，此时其电阻为650Ω，故应将电阻箱调节至650Ω；然后由滑动变阻器的最大阻值进行调节，直至报警器报警；
若开始时滑片位于a端，此时电路中的电流I＝＝＝0.028A＝28mA，流过报警器的电流超过20mA，报警器可能损坏；
故开始时滑片应在b端，目的是让电流由小到大调节，保证报警器的安全使用；
②将开关接到c端，电阻箱与滑动变阻器串联，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可；然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作；
故答案为：（1）电路图如上图所示；（2）R2；（3）①650；b；②c；b；报警器开始报警。
三、计算题：本大题共2小题，共计20分，每题解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。
16．（10分）小兵采用如图所示的滑轮组打捞水中物块A，打捞时小兵站在水平地面上，地面有压力传感器，可记录小兵对地面压力随时间的变化情况。现将物块A以0.2m/s的速度匀速从水中提起，压力传感器示数开始为200N，持续一段时间后逐渐减小，减小到75N后保持不变。已知物块A完全在空气中匀速上升时，滑轮组的机械效率为84%，小兵的质量为70kg，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）物块A完全在水中匀速上升时，绳拉力的功率。
（2）物块A的重力大小。
（3）物块A完全在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率。
【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用v绳＝nv物求出绳子自由端的速度，根据压力传感器示数，利用力的平衡关系求出物块A完全在水中匀速上升时绳子自由端的拉力，根据P＝＝＝Fv求出绳拉力的功率；
（2）根据压力传感器示数的变化求出物块A完全在空气中匀速上升时绳子自由端的拉力，利用η＝＝＝＝求出物块A的重力大小；
（3）不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）求出动滑轮重，再利用F＝（G+G动）求出物块A完全在水中匀速上升时滑轮组受到的拉力，根据η＝＝＝＝求出该滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知，n＝2，物块A以0.2m/s的速度匀速从水中提起，则绳子自由端的速度为：
v绳＝nv物＝2×0.2m/s＝0.4m/s；
物块A以0.2m/s的速度匀速从水中提起，压力传感器示数开始为200N，此时小兵受到重力、绳的拉力和支持力作用，支持力与压力是一对相互作用力，大小相等，即F支＝F压＝200N，根据力的平衡关系可知，
F＝G人﹣F支＝m人g﹣F支＝70kg×10N/kg﹣200N＝500N，
则物块A完全在水中匀速上升时，绳拉力的功率为：
P＝＝＝Fv绳＝500N×0.4m/s＝200W；
（2）压力传感器示数逐渐减小为75N后保持不变，说明物块A完全在空气中，此时小兵受到重力、绳的拉力和支持力作用，支持力与压力是一对相互作用力，大小相等，即F支'＝F压'＝75N，根据力的平衡关系可知，
F'＝G人﹣F支'＝m人g﹣F支'＝70kg×10N/kg﹣75N＝625N，
根据η＝＝＝＝可知，物块A的重力大小为：
G＝ηnF'＝84%×2×625N＝1050N；
（3）不计绳重和摩擦，动滑轮重为：
G动＝nF'﹣G＝2×625N﹣1050N＝200N；
物块A完全在水中匀速上升时动滑轮对A的拉力：
G'＝nF﹣G动＝2×500N﹣200N＝800N，
则物块A完全在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%。
答：（1）物块A完全在水中匀速上升时，绳拉力的功率为200W；
（2）物块A的重力为1050N；
（3）物块A完全在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率为80%。
17．（10分）载人飞船在太空中飞行时，由于处在真空环境，它的舱门必须具有良好的密封性。为了检验飞船舱门的密封性能，科研人员采用了如下的方法：将待检验的飞船舱体M置于一个不漏气的集气空腔N中，如图甲所示。先对舱体M充入压强为1.0×105pa的空气，然后，把集气空腔N抽成真空。若舱门漏气，一段时间后便会有气体从舱体M进入集气空腔N中，舱体M中的压强将减小，集气空腔N中的压强将增大。为了测量舱体M和集气空腔N中的压强，科研员设计了如图甲所示电路，其中RM、RN是两个完全相同的压敏电阻（其电阻值会随所受压强大小发生变化的可变电阻）。已知舱体M的容积为V，集气空腔N真空部分的容积为4V，飞船舱门的面积是0.6m2，不计舱体M器壁的体积，整个过程温度不变。电路中R0的阻值为10Ω，电源电压为12V．压敏电阻RM、RN的阻值随气体压强变化的关系如表：
试求：
（1）若舱门不漏气，且单刀双掷开关S接b时，电路中电流表和电压表的示数分别是多少？
（2）实验表明，一定质量的气体在温度不变的情况下，压强随体积的变化如图乙所示。若空气从舱体M中逸出，经过一定的时间后，M、N中的压强相等。若开关S接在a处，则此时整个电路消耗的总功率多大？
（3）在检验过程中的某时刻，开关接a时电压表的示数为Ua、压敏电阻RM的功率为PM，开关接b时电压表的示数为Ub、压敏电阻RN的功率为PN，若Ua＝2Ub，且PM：PN＝3：2，则此时舱门内外受到的压力差是多少？
【分析】（1）由电路图可知，当单刀双掷开关S接b时，RN与R0串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流；舱门不漏气时，RN受到的气压为0Pa，由表格数据可知其阻值的大小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表的示数；
（2）先求出当M、N中的气体压强相等时气体的体积，由图乙可知M、N中的气压值，由表格数据可知此时RM、RN的电阻值，当开关S接在a处RM与R0串联，根据电阻的串联和P＝此时整个电路消耗的总功率；
（3）根据欧姆定律表示出电压表的示数之比即可求出电流之比，根据P＝I2R表示出PM：PN求出两阻值的关系，根据电压一定时电流与电阻成反比得出等式即可求出两电阻的阻值，然后根据表格数据可知对于的压强，根据F＝pS求出此时舱门内外受到的压力差。
【解答】解：（1）当单刀双掷开关S接b时，RN与R0串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流；
舱门不漏气时，RN受到的气压为0Pa，由表格数据可知，RN＝50Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中电流表的示数：
IN＝＝＝0.2A，
电压表的示数：
U0＝INR0＝0.2A×10Ω＝2V；
（2）由题意可知，舱门不漏气时，集气空腔N中没有空气（真空），舱体M中气体的体积为V，
若空气从舱体M中逸出，经过一定的时间后，当M、N中的气体压强相等时，此时M、N中的气体体积变为5V（二者容积之和），则由图乙可知，此时M、N中的气压值均为0.2×105Pa，
查表可知，此时RM、RN的电阻值均为30Ω，
开关S接在a处，RM与R0串联，
则此时整个电路消耗的总功率：
P＝＝＝3.6W；
（3）由I＝可得，电压表的示数之比：
＝＝＝，
由P＝I2R可得：
＝＝（）2×＝（）2×＝，
解得：RM＝RN，
因电压一定时，电流与电阻成反比，
所以，＝＝＝，
解得：RN＝40Ω，RM＝RN＝×40Ω＝15Ω，
由表格数据可知，M中的气压PM＝0.4×105Pa，N中的气压PN＝0.1×105Pa，
此时舱门受到的内外压力差：
ΔF＝ΔpS＝（0.4×105Pa﹣0.1×105Pa）×0.6m2＝1.8×104N。
答：（1）若舱门不漏气，且单刀双掷开关S接b时，电路中电流表为0.2A，电压表的示数是2V；
（2）开关S接在a处，整个电路消耗的总功率为3.6W；
（3）此时舱门内外受到的压力差是1.8×104N。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2024/3/24 19:44:14；用户：郭俊；邮箱：15107297356；学号：43655749压敏电阻受到的气压（×105Pa）
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
压敏电阻对应的电阻值（Ω）
50
40
30
22
15
12
10
8
6
5
4
压敏电阻受到的气压（×105Pa）
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0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
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压敏电阻对应的电阻值（Ω）
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