2023年湖北省襄阳四中、五中自主招生物理模拟试卷（含详细答案解析）

这是一份2023年湖北省襄阳四中、五中自主招生物理模拟试卷（含详细答案解析），共21页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.“最美人间四月天，蜜蜂蝴蝶舞蹁跹”。人能听见的声音的频率范围一般在20赫兹至20000赫兹之间。下面有关说法中正确的是( )
A. 蜜蜂在人身后飞，人可以听见。蝴蝶在人身后飞，人听不见
B. 蜜蜂在人身后飞，人可以听见。蝴蝶在人身后飞，人也能听见
C. 2赫兹至10赫兹的次声，只要振幅足够大，人耳就能听见
D. 声音不需要介质在真空中也能传播
2.下列关于图中所示光学现象的描述或解释正确的是( )
A. 图甲中，小孔成的是倒立的虚像
B. 图乙中，人配戴的凹透镜可以矫正远视眼
C. 图丙中，白光通过三棱镜会分解成红、橙、黄、灰、蓝、腚、紫七色光
D. 图丁中，漫反射的光线杂乱无章但依然遵循光的反射定律
3.有两个温度和质量都相同的金属球，先把甲放入盛热水的杯中，热平衡后，水温降低了Δt，把甲球取出，再将乙球放杯中，热平衡后水温又降低了Δt，则甲球的比热容乙球的比热大小关系是( )
A. 甲球比热容大于乙球比热容B. 甲球比热容小于乙球比热容
C. 甲球比热容等于乙球比热容D. 以上三种情况都有可能
4.如图所示，A在水面上方，B在水面下方，AC、BD垂直于水面，垂足分别是C和D，AB连线与水面相交与E点，若从A处射出一束激光，要使激光能够照射到B点，则射出的激光在水面上的入射位置是( )
A. E点
B. D点
C. D与E之间的某一个点
D. C与E之间的某一个点
5.如图所示，金属块A通过轻绳系于木块C的下方，静止在水中；金属块B平放在木块D的上表面，静止在水面上。已知长方体木块C和D密度、体积、形状均完全相同，密度是水密度的一半，它们的上表面均正好与水面相平；金属块A和B的体积、形状完全相同，它们各自的体积是单个木块体积的一半，则A、B的密度之比为( )
A. 3：1B. 2：1C. 6：1D. 4：1
6.如图所示，物块A、B叠放在固定的斜面C上，若A、B一起沿斜面匀速下滑(A、B保持相对静止)，设A、B间的摩擦力为F1，BC间的摩擦力为F2，则( )
A. F1≠0，F2=0B. F1≠0，F2≠0C. F1=0，F2=0D. F1=0，F2≠0
7.在如图所示的电路中，R1和R2为定值电阻，L1和L2为小灯泡。闭合S，当滑动变阻器的滑片由a向b端滑动时，小灯泡的亮度变化情况是( )
A. L1变亮，L2变暗
B. L1变暗，L2变亮
C. L1变亮，L2变亮
D. L1变暗，L2变暗
8.如图所示，表面粗糙的传送带静止时，物块由皮带顶端A从静止开始滑到皮带底端B用的时间是t，则( )
A. 当皮带逆时针运动时，物块由A滑到B的时间一定大于t
B. 当皮带逆时针运动时，物块由A滑到B的时间一定等于t
C. 当皮带顺时针运动时，物块由A滑到B的时间一定等于t
D. 当皮带顺时针运动时，物块由A滑到B的时间一定大于t
9.如图所示，重力G=700N的水平木板在滑轮组的作用下保持静止。三个滑轮等大、光滑，质量均忽略不计。所有细绳的重力均不计，天花板间的固定点分别叫做A、B、C，与木板间的固定点分别叫做D、E；各条细绳中不与滑轮接触的部分均竖直。则B点处的细绳对天花板的拉力大小为( )
A. 100N
B. 140N
C. 300N
D. 350N
10.如图所示的电路中，若ab为输入端，接入电压为20V，AB为输出端，并把总阻值为R的滑动变阻器的滑片置于变阻器的中央，则以下说法错误的是( )
A. 不接负载时输出电压UAB=10V
B. 当AB间接上阻值也为R的负载时，输出电压UAB<10V
C. AB间接负载阻值越大，UAB越接近10V
D. AB间接负载的阻值很大时，UAB可能大于10V
11.如图所示，滑动变阻器M的总电阻为10Ω，滑动变阻器N的总电阻为200Ω，电阻R的阻值约为20Ω.为了使电压表的示数略微增大，应该( )
A. 把N的滑片向左移一小段距离B. 把M的滑片向左移一小段距离
C. 把N的滑片向右移一小段距离D. 把M的滑片向右移一小段距离
12.如图所示，L是电磁铁，在L正上方用弹簧悬挂一条形磁铁，设电源电压不变，闭合电键S待电磁铁稳定后，当滑动变阻器R的滑片由上向下缓缓地滑动过程中，弹簧的长度将( )
A. 先变短后变长
B. 先变长后变短
C. 变短
D. 变长
二、填空题：本大题共6小题，共18分。
13.如图所示，重为500N的某人站在重为350N的木板上，木板成水平状态，整个装置在空中保持静止，每个滑轮自重为50N，不计摩擦和绳重，则人对木板的压力大小为______ N。
14.一列车正以18km/h的速度由北向南在雨中行驶，坐在窗口的乘客看到雨正好竖直下落至地面。这个现象说明车窗外刮的是______风，风速是______m/s。
15.如图所示，A物体放在一倾角为60∘的粗糙斜面上，用一根轻质细绳通过定滑轮与B物体相连，当B重5N时，A沿斜面向下做匀速运动，当B重10N时，A沿斜面向上做匀速运动，绳重及绳与定滑轮之间的摩擦不计．问：物体A与斜面之间的滑动摩擦力大小为______ N，已知滑动摩擦力f与正压力N之间关系式为f=μN，(μ为动摩擦因数为一常数)，本题中物体A与斜面间动摩擦因数μ=______，那么物体 A重______N.
16.某次实验中把直流电动机接在5V的稳压电源上，闭合开关后，电动机不转动，这时与它串联的电流表的示数为2.5A.经检查发现，转轴上齿轮被卡住了．故障排除后，电动机正常转动，电流表示数为1A.则电动机输出的机械功率是______ W，工作效率是______.
17.如图所示，体积为1×10−3m3，材料相同的两个金属球，分别连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定在容器的底部。第一个装置内是水，弹簧对球向上的弹力为69N，第二个装置内是某种液体，弹簧对球向上弹力为71N，则该种液体的密度为______kg/m3.(g取10N/kg)
18.磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫磁能量密度，其值为B22u，式中B是描述磁场强弱的物理量，u为常数，为了近似地测量条形磁铁端面附近的B，王华用一根端面面积为A的条形磁铁吸住相同面积的铁片P，再用力将铁片拉开微小的距离ΔL，并测出拉力的值为F，如图所示。因为F所做的功等于ΔL间隙中磁场的能量，则B=______。
三、实验探究题：本大题共1小题，共6分。
19.用如图(a)所示电路测量小灯泡电功率，灯泡L标有“”字样，滑动变阻器铭牌上标有“50Ω1.5A”字样，不考虑温度对灯泡电阻的影响．
(1)按电路图将图(b)中的实物元件连接起来．
(2)在图(a)中，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片从A向B滑动的过程中，电压表示数将______(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(3)某次实验时电压表和电流表的示数如图(c)所示，则此时小灯泡的实际功率为______W.
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
20.图示电路中，E为电源，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，电流表A的量程为0.1mA，内阻约为100Ω.用此电路，经以下步骤可近似测得A的内阻RA：
①闭合S1，断开S2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；
②保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表读数等于I02，读出R2的值，等于RA的大小。
试分析：
(1)R2与RA相等的原因是：______。
(2)该实验测量出的结果与真实值相比偏______(填“大”或“小”)。
(3)要减小由于设计方案带来的测量误差，R1与RA应该满足的条件是：______。
21.有两艘潜艇一前一后，两者相距L，且两者始终保持相同的速度v同向前进，后艇的水下声呐系统发出声呐信号，到达前面的艇时立即被反射回来。已知声呐信号在水中传播的速度为v0。
(1)证明：后艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间为t=2v0Lv02−v2；
(2)通过对t=2v0Lv02−v2这个数学式的讨论，说明当两艘艇处于何种状态时，后艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间最短。
22.如图装置是某“电子浮力秤”的原理图，电源电压恒为U，滑动变阻器的最大电阻为R，总长度为L，“LED指示灯”的电阻为0.5R.一内底面积为S的足够高的圆柱形容器，装上足量的密度为ρ的水后放在水平面上。水中漂浮一外底面积为0.3S的上端开口的金属圆筒，金属筒通过竖直硬杆与滑片P连接在一起。金属筒只能在竖直方向移动，其下底面始终水平，滑片P和硬杆及金属筒的总质量为M，闭合开关⋅当金属筒内未放入物体时，电压表示数恰好为零，然后向金属筒内放入物体(滑片P移动时受到的阻力忽略不计)。
求：
(1)当金属筒内未放入物体时，电路中的电流；
(2)当金属筒内放入质量为m的物体时，电压表的示数。
23.在如图所示的电路中，电源电压U恒为6V，滑动变阻器R的总电阻为30Ω，定值电阻R0的阻值为20Ω.先将滑动变阻器R的滑片P移到a端，闭合电键S1和S2，求：
(1)将滑片P向b端移动的过程中，电源总功率的最大值为多大？
(2)若只闭合S1，断开S2，P、b之间的电阻Rx多大时，滑动变阻器消耗的电功率最大，并求出其最大值。
(3)闭合电键S1和S2，将滑片P向b端移动的过程中，当电流表读数为534A(为了方便计算，将电流表的实际读数换算成了分数)时，滑动变阻器Pb段的电阻为多大？
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：
蜜蜂发出的声音的频率在人的听觉范围之内，不管蜜蜂在人前还是在人后，人都能听到蜜蜂飞行时发出的声音，2赫兹至10赫兹的次声超出了人的听觉范围，人类听不到，故A正确，BC错误；
声音的传播需要介质，真空不能传声，故D错误。
故选：A。
人耳能够听到的声音频率范围是20Hz∼20000Hz.声音的传播需要介质。
本题考查了声音的传播以及人耳听到声音的条件，属于声学基础的考查。
2.【答案】D
【解析】解：
A.小孔成像是由光的直线传播形成的，是实像，故A错误；
B.近视是因为晶状体曲度过大，折光能力太强，使像成在视网膜前面，用凹透镜可以矫正近视眼，故B错误；
C.白光是复色光，白光通过三棱镜可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，故C错误；
D.只要是光的反射，都遵循光的反射定律，漫反射和镜面反射都遵循光的反射定律，故D正确。
故选D。
(1)小孔成像是由光的直线传播形成的，是实像；
(2)近视是因为晶状体曲度过大，折光能力太强，使像成在视网膜前面，用凹透镜可以矫正近视眼；
(3)白光是复色光，白光通过三棱镜可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光；
(4)只要是光的反射，都遵循光的反射定律。
本题考查了光学知识点，是一道综合题目。
3.【答案】B
【解析】解：先后将甲、乙两球投入到同一杯水中，水降低的温度相同，水放出的热量相同，
根据题意可知，球吸收的热量等于水放出的热量，即Q吸=Q放，
所以甲、乙两球吸收的热量相同，而乙球比甲球少升高了Δt，
由上述分析可知，质量相同的甲、乙两球，吸收相同的热量，甲球升高的温度比乙球升高的温度多，由c=Q吸mΔt可知，甲球的比热容乙球的比热容小。
故选：B。
甲、乙两球，先后投入到同一杯水中，甲乙物体吸收热量、温度升高，水放出热量、温度降低；
由题知，两次水降低的温度相同，也就是水放出的热量相同，甲、乙两球吸收的热量相同；
而甲、乙两球的质量相等、初温相同，经吸热后，乙球的温度比甲球少升高Δt，根据c=Q吸mΔt可知甲、乙两球的比热容大小关系。
本题考查了比热容的概念、热平衡方程、热量公式，能确定甲、乙两球的升高温度的关系是本题的关键。
4.【答案】C
【解析】解：光从A斜射入水面，到达B点，折射角小于入射角，如图所示：
所以若从A处射出一束激光，要使激光能够照射到B点，则射出的激光在水面上的入射位置是D与E之间的某一个点。
故选：C。
光从空气斜射入水中，折射角小于入射角。
本题考查光的折射，光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，是一道基础题。
5.【答案】B
【解析】解：根据题意可知：设木块C和D的体积为V，则木块密度ρ木=12ρ水，金属块A和B的体积VA=VB=12V；
当金属块A通过轻绳系于木块C的下方，静止在水中；由于金属块A和木块C全部浸没水中，
则：GC+GA=F浮1，
即：ρ木gV+ρAgVA=ρ水g(V+VA)，
所以，12ρ水gV+ρAg×12V=ρ水g(V+12V)，
整理得：ρA=2ρ水；
金属块B平放在木块D的上表面，静止在水中；由于木块D全部浸没水中，
则：GD+GB=F浮2，
即：ρ木gV+ρBgVD=ρ水gV，
所以，12ρ水gV+ρBg×12V=ρ水gV，
整理得：ρB=ρ水；
所以，ρA：ρB=2ρ水：ρ水=2：1。
故选：B。
物体漂浮或悬浮在水中时，物体受到的浮力等于其重力，应用密度公式的变形公式与浮力公式列等式，分别求出A、B的密度，然后求出比值。
本题考查了求金属块受到的重力之比，应用物体的沉浮条件、密度公式的变形公式、浮力公式即可正确解题。
6.【答案】B
【解析】解：A、B一起沿斜面匀速下滑且A、B保持相对静止，但A相对于B之间有相对运动的趋势；故A与B之间存在静摩擦力，即F1≠0；
A与B在斜面上匀速下滑，将A与B视为整体，则整体相对于C发生了相对运动，则BC之间产生了滑动摩擦力，即F2≠0；
故B正确，ACD错误；
故选：B。
摩擦力产生的条件是发生相对运动或有相对运动趋势；抓住物体的状态，就可分析出物体受到的摩擦力情况。
本题考查摩擦力产生的条件，要产生滑动摩擦力需满足三个条件：两物体相互接触且接触面粗糙；接触面上有压力；物体之间有相对滑动；三个条件缺一不可。
7.【答案】D
【解析】解：由电路图可知：R2与滑动变阻器和L2串联后的电路并联，再与电阻R1和灯泡L1串联，
当滑动变阻器的滑片由a向b端滑动时，滑动变阻器的连入的阻值变大，
所以，滑动变阻器和L2串联的这条支路上的电阻值增大，
∴R2与滑动变阻器和L2串联后的电路并联电路的阻值增大，根据欧姆定律可知：
根据欧姆定律可知，电路中的总电流变小，则灯泡灯泡L1的亮度变暗；
∵整个串联电路的电流的减小，定值电阻R1和灯泡L1两端分得的电压变小，R2与滑动变阻器和L2串联后的电路并联电路两端分得电压就变大，因R2为定值电阻则R2所在的支路上的电流变大；由前面分析可知干路上的电流减小，根据并联电路的电流特点可得，滑动变阻器和灯泡L2所在的支路上的电流会减小，所以灯泡L2变暗，即两个灯泡都会变暗。
故选：D。
由电路图可知：R2与滑动变阻器和L2串联后的电路并联，再与电阻R1和灯泡L1串联后；滑动变阻器的滑片由a向b端滑动时，先分析并联电路的总阻值的变化，再根据串联电路的电压特点和欧姆定律判断干路上的电流变化，进一步可知灯泡的亮度变化。
本题考查了串联电路的电压特点、并联电路电流、电阻特点和欧姆定律的应用；关键是滑动变阻器和灯泡L2所在的支路上的电流的判断，注意利用干路和另一条支路的电流变化来判断，这是本题的突破点、难点。
8.【答案】B
【解析】解：
(1)当皮带逆时针运动时，物体受到的滑动摩擦力和重力，摩擦力不能阻止物体下滑，和传送带静止时一样，因此从A点滑到B点用的时间仍为t，故A错、B正确。
(2)当皮带顺时针运动时，传送带的运动方向与物体下滑方向相同，物体相对与地面的速度比传送带静止时的A的速度大，所以从A点滑到B点用的时间小于t，故C、D错。
故选：B。
(1)皮带向上运动时，物块受到传送带摩擦力向上，与皮带静止时一样；
(2)皮带向下运动时，受到皮带的摩擦力向下，促进物块下滑，使下滑速度加快。据此分析判断。
本题难点：当皮带逆时针运动时，之所以传送带的转动并未影响物体下滑的时间，主要是因为，物体的滑动摩擦力并未受到传送带的影响，因此，运动的时间是不变的。
9.【答案】B
【解析】解：
由题知，滑轮光滑(即摩擦不计)，细绳、滑轮重力不计，如图，
水平木板受到F1、F2、F3和G的作用，且木板保持静止，
则有：F1+F2+F3=G------①，
由于中间滑轮受到两个向上的拉力(每个力均为F1)、向下的拉力F2，则有F2=2F1------②
下面滑轮上的两个拉力F2=F3-----------③
将②③代入①可得：
F1+2F1+2F1=G=700N，
解得：F1=140N，
所以B点处的细绳对天花板的拉力大小为140N。
故选：B。
如图，水平木板受到F1、F2、F3的作用，其中F2=2F1，F2=F3，根据“F1+F2+F3=G”求F1，即B点处的细绳对天花板的拉力大小。
本题考查了滑轮组拉力的计算，注意本题滑轮组不是由一根绳子缠绕而成，易错题！
10.【答案】D
【解析】解：(1)由题意知RAB=R2，不接负载时，输出电压UAB=IRAB=UR×R2=U2=20V2=10V，故A正确，不符合题意；
(2)AB间接阻值是R的负载时，AB间的并联电阻1R并=1R+1RAB，R并=RRABR+RAB=R×R2R+R2=R3，
输出电压UAB=IR并=UR并+RAaR并=UR3+R2×R3=2U5=2×20V5=8V<10V，故B正确，不符合题意；
(3)AB间接上阻值为R′的负载时，AB间的并联电阻1R并′=1R′+1RAB，R并′=R′RABR′+RAB=R′×R2R′+R2=R′2R′R+1
UAB′=I′R并′=URAa+R并′R并′=UR2+R′2R′R+1×R′2R′R+1=U2+R2R′由UAB′=U2+R2R′知，AB间接上阻值为R′的负载越大，R2R′越小，2+R2R′越接近于2，UAB′越接近于10V，故C正确，不符合题意。
故选：D。
(1)根据欧姆定律可以求出不接负载时输出的电压；
(2)AB间接上阻值为R的负载时，R先与RAB并联，并联后再与RAa串联，根据串并联电路的特点及欧姆定律可以求出输出电压；
(3)AB间接上阻值为R′的负载时，R′先与RAB并联，并联后再与RAa串联，根据串并联电路的特点及欧姆定律可以求出输出电压。
本题考查了串并联电路的特点及欧姆定律的应用，熟练掌握串并联电路的特点及欧姆定律是解题的关键，计算时要认真、细心，否则会出错。
11.【答案】A
【解析】解：A、把N的滑片向左移一小段距离，它的阻值会变小，但由于它的阻值相对来说还是很大(比如之前连接的是100Ω，现在向左移动一小段后，阻值为95Ω)，这样通过它的电流只是略微增大，从而使得通过R的电流略微增大，则R两端的电压略微增大．
B、把M的滑片向左移一小段距离，它的阻值会变小，由于它的最大阻值本来就很小，再稍微一减小(比如之前连接的是8Ω，现在向左移动一小段后，阻值为5Ω)，这样通过M的电流就会明显增大，从而使得通过R的电流明显增大，则R两端的电压明显增大．所以B不符合题意．
C、C的情况和A正好相反，会使R两端的电压略微减小，不符合题意．
D、D的情况和B正好相反，会使R两端的电压明显增大，不符合题意．
故选A.
电压表测的是R两端电压，要让电压表示数略微增大，即让R两端的电压增大．
根据欧姆定律：电阻一定时，电流与电压成正比，所以只要R中的电流增大，则它两端的电压就会增大．
图中滑动变阻器M与N是并联，R在干路上，要让干路上的电流增大，则需要让M或N的阻值变小即可．而要让电流略微增大，则应该将N的滑片向左移动一小段距离，因为向左移动以后它的阻值比原来小了，但是它的阻值相对还是很大，所以电流只是略微有些变大了．
本题的电路是一个混联电路．两变阻器并联，再和R串联．分析时可将两变阻器看作一个整体，然后去分析．本题的难点在于应该移动哪个变阻器会让电流略微变化，这就要求我们会动态分析当两变阻器电阻发生变化时对电路电流的影响．
12.【答案】B
【解析】解：因为滑片由上向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻先变大后变小，所以电路中的电流先变小后变大，通电螺线管的磁性先减弱后增强；根据右手定则可得，螺线管的上端为N极，下端为S极，又因为同名磁极相互排斥，所以螺线管对磁铁的排斥力先减小后增大，弹簧的长度先变长后变短。
故选：B。
本题考查滑动变阻器的使用、欧姆定律的应用以及电磁铁磁性的决定因素，会根据影响电磁铁磁性强弱的因素分析电磁铁磁性强弱变化。此题的综合性和逻辑性都非常强，环环相扣，要仔细分析。
13.【答案】300
【解析】解：人的重力500N+木板的重力350N+下面的滑轮的重力50N=900N，读图可知，这900N都由最上面的滑轮承担，而且左右拉力相等。因此，上面滑轮右侧的拉力为450N，减去下面滑轮的自重50N，等于400N.这400N又由两段绳子平均分担，因此，人手处的拉力为200N.于是得出，人对木板的压力=人的重力500N−绳子拉人手的力200N=300N。
故答案为：300。
读图可知，整个装置的全部物重都由上面的一只滑轮承担，右侧的拉力则又由第二只滑轮分担。因为整个装置保持静止，所以每只滑轮两侧的力都是相等的。
认真读图，找出各力的分担关系，依次推理，最后就可以判断每一段绳子处的力的大小了。
14.【答案】北 5
【解析】解：(1)根据1m/s=3.6km/h可得：18km/h=5m/s；
(2)以列车为参照物雨竖直下落，雨与列车保持相对静止；以地面为参照物雨向南运动，所以风向南刮，即刮北风，风速与车速相同，为5m/s。
故答案为：北；5。
(1)速度单位换算关系是：1m/s=3.6km/h；将列车的速度进行单位换算；
(2)乘客看到的雨正好竖直下落至地面是以列车为参照物的，这说明雨与列车保持相对静止，运动快慢与方向都相同，根据以上分析判断风向及风速。
本题考查了学生对单位换算、参照物的选取、运动和静止相对性的理解与掌握，难点是判断雨的运动状态，同一物体的运动状态，如果选择不同的参照物，得出的结论是不同的。
15.【答案】2.5；；50
【解析】解：以A为研究对象，当A向下做匀速直线运动时，受力情况如图所示：
x轴：f+FB−Gcs30∘=0，f=0.1N
y轴：N−Gsin30∘=0
当A向上做匀速直线运动时，摩擦力沿斜面向下，如图所示：
当B为10N时，物体匀速向下运动，则：
x轴；FB′−Gcs30∘−f=0，f=0.1N
y轴：N−Gsin30∘=0
其中FB=5N，FB′=10N，代入各式联立解得：G=50N，f=2.5N
故答案为：2.5；50.
以A为研究对象进行受力分析，当物体匀速向上运动时，所受摩擦力沿斜面向下；当物体匀速向下运动时，摩擦力方向沿斜面向上．
此题考查了力的平衡条件的应用，关键是对两种情况下的物体A进行受力分析，并将力沿平行于斜面和垂直于斜面方向分解各力，然后根据力的平衡条件列出关系式．注意两次运动过程中摩擦力的方向．
16.【答案】3；60%
【解析】解：(1)电动机被卡住时为纯电阻用电器，
由I=UR可得，电动机的线圈电阻：
R=UI=5V2.5A=2Ω；
(2)电动机转动时，电动机消耗的电功率：
P=UI=5V×1A=5W，
电动机线圈的发热功率：
P热=I2R=(1A)2×2Ω=2W，
电动机的机械功率：
P机=P−P热=5W−2W=3W，
工作效率：
η=P机P×100%=3W5W×100%=60%.
故答案为：3；60%.
电动机不转动时为纯电阻用电器，根据欧姆定律求出电动机的内阻；电动机正常转动时是非纯电阻用电器，根据P=UI求出电动机消耗的电功率，根据P=I2R求出电动机的热功率，电动机消耗的电功率减去热功率即为电动机输出的机械功率，输出的机械功率和电动机消耗电能的功率之比为工作效率．
本题考查了欧姆定律和电功率公式的应用，知道电动机不转时电路是纯电阻电路、正常工作时为非纯电阻用电器是解题的关键．
17.【答案】0.8×103
【解析】解：小球受到重力、弹力以及浮力作用，而弹力大小等于重力与浮力的差；
在水中时，小球的重力G=F浮水+F弹水=ρ水gV排+F弹水=1000kg/m3×10N/kg×1×10−3m3+69N=79N，
在某种液体中，小球所受的浮力F浮液=G−F弹液=79N−71N=8N，
所以液体的密度ρ=F浮液gV=8N10N/kg×1×10−3m3=0.8×103kg/m3。
故答案为：0.8×103。
已知小球的材料和体积相同，说明小球的质量相同，先对小球进行受力分析，小球受到向下的重力，向上的浮力和弹力，弹力等于重力和浮力之差，已知金属球的体积，根据浮力公式可求小球在水中时受到的浮力，已知在水中弹簧对球向上的弹力，进一步求出小球的重力，
小球的重力减去小球在某种液体中所受的弹力就是小球所受的浮力，根据浮力公式进一步求出这种液体的密度。
本题考查液体密度的计算，关键是浮力公式及其变形的灵活运用，难点是对小球进行受力分析，本题隐含的条件是两球的重力相等。
18.【答案】 2uFA
【解析】解：在用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离ΔL的过程中，拉力F可认为不变，因此F所做的功为：W=F⋅ΔL；
以ω表示间隙中磁场的能量密度，由题给条件ω=B22u，根据磁能量密度的定义可得：
ΔL间隙中磁场的能量E=ωV=B22u⋅A⋅ΔL；
由题意可知：F所做的功等于ΔL间隙中磁场的能量，即W=E；
∴F⋅ΔL=B22u⋅A⋅ΔL
解得：B= 2uFA。
故答案为： 2uFA。
因为F所做的功等于ΔL间隙中磁场的能量，所以先分别求出F所做的功和ΔL间隙中磁场的能量，然后根据等量关系得出一等式，即可解得。
本题考查解磁能量密度，对于学生来说虽是一个新的物理量，但结合所学的密度不难解答；主要是正确理解磁能量密度的物理意义。
19.【答案】变大；0.51
【解析】解：(1)根据题中条件，两表均选用小量程；原电路中，灯与电流表串联后与变阻器滑片以左电阻丝并联，
再与变阻器滑片以右电阻丝串联，电压表测并联部分的电压，根据电路图连接连接实物图：
(2)在图(a)中，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片从A向B滑动的过程中，与灯(电阻不变)并联的变阻器滑片以左的电阻变大，根据并联电阻的规律，并联部分的电阻将变大，根据分压原理，并联部分的电压变大，即电压表示数将变大；
(3)某次实验时电压表和电流表的示数如图(c)所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为1.5V；电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.34A，实际功率为：
P=UI=1.5V×0.34A=0.51W.
故答案为：(1)如上所示；(2)变大；(3)0.51.
(1)由图c知，两电表均选用小量程，分析电路的连接，特别是变阻器的接法，根据电路图连接实物图；
(2)根据电路的连接关系，滑动变阻器的滑片从A向B滑动的过程中，判断与灯(电阻不变)并联的变阻器滑片以左的电阻变化，根据并联电阻的规律：两个并联的电阻，其中一个电阻变大(小)时，并联的总电阻将变大(小)，确定并联电阻的变化，根据分压原理确定电压表示数的变化；
(3)图(c)所示电压表和电流表均选用小量程，根据电表分度值分别读数，根据P=UI求灯的实际功率．
本题测量小灯泡电功率，考查对连接电路的识别、变化电路的分析、并联电路的规律及功率的计算，难点是对混联电路的分析．
20.【答案】R2和A并联，电压相等，电流都为I02，故电阻相等 小 R1远大于RA
【解析】解：(1)闭合开关S2，电阻箱R2与电流表A并联，它们两端的电压相等，流过电阻箱R2与电流表A电流都为I02，由R=UI知电阻箱电阻R2与电流表电阻RA相等。
(2)闭合开关S2，电阻箱R2与电流表A并联，并联电阻小于电流表电阻RA，电路总电阻R变小，电源电压U不变，由I=UR知电路电流变大，滑动变阻器R1分压U1=IR1变大，并联电路电压U并变小，由RA=U并I02变小，所以电流表A电阻的测量值偏小。
(3)当R1远大于RA时，闭合开关s2后，并联电阻阻值的变化对电路的影响越小，实验误差越小。
故答案为：(1)R2和A并联，电压相等，电流都为I02，故电阻相等。(2)小。(3)R1远大于RA。
(1)电阻R2与电流表A并联，它们两端的电压相等，流过它们的电流相等，由欧姆定律知，它们的电阻相等。
(2)闭合开关，电路总电阻变小，电路电流变大，滑动变阻器分压变大，并联电路电压变小，由欧姆定律知，测量的电流表A电阻偏小。
(3)为减小实验误差，闭合开关s2后，电阻R1两端电压变化越小，实验误差越小，当R1远大于RA时，电阻R1两端电压变化越小，实验误差小。
本题考查了：半偏法测电流表的内阻，考查了实验误差分析，难度较大，解题的关键是分析清闭合开关S2后，电路电阻、电压、电流的变化情况，是一道难题。
21.【答案】解：(1)因L一定，两艘潜艇保持相同的速度v同向前进。信号向前面的艇传播时，相对前面潜水艇的速度为v0−v，到达前面潜水艇的时间为t1=Lv0−v
信号返回时，相对后潜水艇的速度为v0+v，到达后潜水艇的时间为t2=Lv0+v
后艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间为t=t1+t2=Lv0−v+Lv0+v=2v0Lv02−v2
(2)由t=2v0Lv02−v2=2Lv0−v2v0
可知，当v=0时，v0−v2v0的值最大，则t最小，这说明当两潜水艇静止时，后潜水艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间最短。
答：(1)证明过程见解析；
(2)当两潜水艇静止时，后潜水艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间最短。
【解析】(1)根据两者始终保持相同的速度v同向前进，可得出信号向前面的艇传播时相对速度，和信号返回时，相对后潜水艇的速度，再根据两者相距L，利用速度公式变形可分别求出到达前面潜水艇的时间和到达后潜水艇的时间，二者相加即可。
(2)将(1)中结论化简，然后根据v的取值讨论，可得出两潜水艇静止时，后艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间最短。
此题主要考查回声测距离的应用，解答此题的关键是灵活掌握速度公式的变形，难点要求数学基础比较好，因此学生具备一定的学科综合能力。
22.【答案】解：
(1)金属筒内未放入物体时，由图知，指示灯与变阻器串联连入电路，则总电阻R总=R滑+R灯=R+0.5R=1.5R，
则电路中的电流I=UR总U1.5R=2U3R；
(2)金属筒内未放入物体时，由于金属筒处于漂浮，
则浮力F浮=G；
向金属筒内放入质量为m的物体时，由于金属筒与物体仍处于漂浮状态，则此时F浮′=G+G物，
所以，ΔF浮=F浮′−F浮=G+G物−G=G物=mg；
则由F浮=ρ液gV排得：
ρgΔV排=mg，
所以，ΔV排=mρ；
由于金属筒内放入物体金属筒下降时，液面会同时升高，设金属筒下降的高度为h，液面升高的高度为h′，
如图：
A是放入物体前原水面位置，B是放入物体前金属筒下表面原位置，A′是放入物体后水面位置，B′是放入物体后金属筒下表面原位置，则金属筒下降高度为h=BB′，水面上升高度为h′=AA′；
则金属筒因下降而排开的水的体积为V排1=S筒h，由于排开的水使水面升高，则V排1=(S容−S筒)h′；
此时由于金属筒放入物体后浸没的体积增加量为：
ΔV排=ΔV排1+ΔV排2=S筒h+S筒h′=(S容−S筒)h′+S筒h′=S容h′，
所以，h′=ΔV排S=mρS，
由于ΔV排=S筒(h+h′)，
则h=ΔV排S筒−h′=mρ0.3S−mρS=7m3ρS，
所以，RP上=RLh=RL×7m3ρS=7mR3LρS，
由I=UR可知电压表示数：
UP上=IRP上=2U3R×7mR3LρS=14Um9LρS。
答：(1)当金属筒内未放入物体时，电路中的电流为2U3R；
(2)当金属筒内放入质量为m的物体时，电压表的示数为14Um9LρS。
【解析】(1)由图可知：指示灯与变阻器串联连入电路，利用串联电路的电阻特点和欧姆定律即可求出电路中的电流；
(2)向金属筒内放入质量为m的物体后，根据阿基米德原理求出金属筒排开水增加的体积，然后求出金属筒下降的高度，根据滑动变阻器的电阻与长度的关系即可求出RP上，利用欧姆定律求出电压表的示数。
本题考查欧姆定律和浮沉条件的应用，关键是注意向金属筒内放入物体后液体上升，由此得出正确判断出金属筒下降的高度。
23.【答案】解：(1)根据P=U2R可知，电源电压一定，电路总电阻最小，电源总功率的最大。
当滑片P移到b端时，定值电阻R0和滑动变阻器R并联，
此时电路总电阻：R最小=RR0R+R0=30Ω×20Ω30Ω+20Ω=12Ω，
则电源总功率的最大值：P最大=U2R最小=(6V)212Ω=3W。
(2)若只闭合S1，断开S2，滑动变阻器R与定值电阻R0串联，
电流表断路，其示数为零，此时电路中的电流：
I=UR总=URx+R0，
则滑动变阻器消耗的电功率：
P=I2Rx=(URx+R0)2Rx=U2Rx(Rx+R0)2=U2Rx(Rx−R0)2+4R0Rx=U2(Rx−R0)2Rx+4R0，
当Rx=R0=20Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，其最大值：
P最大=U24R0=(6V)24×20Ω=0.45W。
(3)闭合电键S1和S2，滑动变阻器左侧部分与R0并联后再与右侧部分串联，
设滑动变阻器左侧部分电阻为RaP，右侧部分电阻为RPb，
则有：RaP+RPb=R---①
并联部分电路的电阻R并=RaPR0RaP+R0，
则电路总电阻：R总=R并+RPb=RaPR0RaP+R0+RPb，
干路中的电流：I总=UR总=URaPR0RaP+R0+RPb，
并联部分电路两端的电压：U并=I总R并=IARaP，
即：URaPR0RaP+R0+RPb×RaPR0RaP+R0=IARaP---②
联立①②两式代入数据可解得：RaP=12Ω，RPb=18Ω；或RaP=18Ω，RPb=12Ω。
答：(1)电源总功率的最大值为3W；
(2)若只闭合S1，断开S2，P、b之间的电阻Rx为20Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，其最大值为0.45W；
(3)滑动变阻器Pb段的电阻为18Ω或12Ω。
【解析】(1)当滑片P移到b端时，定值电阻R0和滑动变阻器R并联，根据并联电路电阻规律求出此时电路总电阻，再根据P=U2R求出电源总功率的最大值。
(2)若只闭合S1，断开S2，滑动变阻器R与定值电阻R0串联，电流表测滑动变阻器左侧部分的电流，利用P=I2R表示滑动变阻器消耗的电功率的表达式并利用数学知识求出最大值；
(3)闭合电键S1和S2，滑动变阻器左侧部分与R0并联后再与右侧部分串联，设滑动变阻器左侧部分电阻为RaP，右侧部分电阻为RPb，先表示出总电阻的表达式，
再利用并联电路特点和欧姆定律列方程，两式联立即可求出滑动变阻器Pb段的电阻。
本题主要考查电功率公式、欧姆定律、串并联电路的特点等知识，关键是找出等量关系列方程即可正确解题，对数学知识和推理能力要求较高，难度较大。