重庆市南开中学2023-2024学年高一物理上学期开学考试试题（Word版附解析）

重庆市南开中学高2026级开学测试考物理学科试题（全卷共四个大题，满分：100分时间：100分钟）注意事项：1.试题的答案书写在答题卡上，不得在试卷上直接作答；2.作答前认真阅读答题卡上的注意事项；3.考试结束，由监考人员将试题和答题卡一并收回；4.全卷g=10N/kg，水的密度ρ水=1.0×103kg/m3.一、选择题（本题共10个小题，每小题只有一个选项最符合题意，每小题3分，共30分。）1.考试时，小南同学对周围一些物理量进行了估测，其中合理的是（　　）A.走进考场，小南对地面的压强为103PaB.迎面感受，教室内温度约为50℃C.安静坐下，身前课桌的高度约为80cmD.抬头看去，通过日光灯的电流约为2A【答案】C【解析】【详解】A．中学生的体重约为G=500N，单脚的受力面积约为0.02m2，故走进考场时对水平地面的压强约为故A错误；B．人的正常体温为36~37℃，迎面感受，教室内温度一般低于30℃，不可能达到50℃，故B错误；C．中学生的身高在160cm左右，课桌的高度大约是中学生身高的一半，在80cm左右，故C正确；D．日光灯的功率约为40W，通过日光灯的电流为故D错误。故选C。2.如图所示的事例，由于光的直线传播形成的是（　　）A.筷子“折断”B.水中“倒影” C.用放大镜看字D.晴空“日环食”【答案】D【解析】【详解】A．筷子好像在水面处“折断”是由光的折射形成的，故A不符合题意；B．水中“倒影”，属于平面镜成像现象，是由于光的反射形成的，故B不符合题意；C．用放大镜看文字时，文字变大了，属于凸透镜成像，是由于光的折射形成的，故C不符合题意；D．晴空“日环食”属于日食的形成，是由于太阳、地球、月亮在同一直线上，月亮在中间挡住太阳光而形成的，属于光的直线传播，故D符合题意。故选D。3.中华文化源远流长，大量中华诗词中蕴含着物理知识。以下说法正确的是（　　）A.“瓶冰知冬寒，霜露欺远客”，露是冰熔化形成的B.“照水冰如鉴，扫雪玉为尘”，冰是水蒸气凝固形成的C.“孤舟蓑笠翁，独钓寒江雪”，雪是水蒸气液化形成的D.“霜降水泽枯，岁晚木叶落”，霜是水蒸气凝华形成的【答案】D【解析】【详解】A．露是水液化形成的，故A错误；B．冰是水凝固形成的，故B错误；C．雪是水蒸气凝华形成的，故C错误；D．霜是水蒸气凝华形成的，故D正确。故选D。4.一实心圆柱体的轴截面为矩形ABCD，底面直径，高，若有一蚂蚁沿圆柱体表面从A点爬到C点觅食，要想全程沿最短路径爬行，下列说法正确的是（　　） A.位移为8cmB.位移为12cmC.路程为cmD.路程为12cm【答案】C【解析】【详解】AB．由几何关系可知，位移的大小为故AB错误；CD．由几何关系可知，路程为故C正确，D错误。故选C。5.物理学是认识世界、改变世界、服务人类的应用型学科。请仔细分析下图中的几个探究实验，选出图对规律的应用发明描述有误的一项（　　）A.发电机的发明应用了①图的实验探究结论B.话筒的发明应用了②图的实验探究结论C.电磁继电器的发明应用了③图的实验探究结论D.磁悬浮列车的发明应用了④图的实验探究结论【答案】B【解析】【详解】A．由图①可知，这是电磁感应现象，该实验装置是用于研究感应电流的实验，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，将机械能转化为电能，发电机就是应用了这一原理；故A正确；B．图②实验装置是用来研究通电导线在磁场中受力的作用的实验，而动圈式话筒是利用电磁感应现象的原理制成的，故B错误；C．图③说明通电导线的周围存在磁场，揭示了电可以生磁，电磁继电器应用了这一原理，故C正确；D．磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥原理工作的，故D正确。 本题选错误的，故选B。6.小明某次出行时发现电动自行车启动一段时间后仪表盘中央的数据一直保持不变，显示如图，以下说法正确的是（）A.仪表中央显示的数据是电动自行车的瞬时速度B.此时电动自行车的位移是9kmC.若采用恒定加速度启动，3s后达到图示速度，则电动自行车的加速度约为D.若采用恒定加速度制动，则速度减速到为0m/s时，其制动过程平均速度与加速度有关【答案】C【解析】【详解】A．仪表中央显示的数据是电动自行车的瞬时速度大小，即瞬时速率，选项A错误；B．此时电动自行车的路程是9km，选项B错误；C．20.5km/h=5.7m/s，则若采用恒定加速度启动，3s后达到图示速度，则电动自行车的加速度约为选项C正确；D．若采用恒定加速度制动，则速度减速到为0m/s时，其制动过程平均速度则与加速度无关，选项D错误。故选C。7.小开想设计一个开关外观如图所示电热眼罩，可通过“手动金属旋转滑片”连续微调加热，其电路设计要求：①电阻忽略不计的金属旋转滑片OP能起到开关通断的作用，不能出现短路：②滑片OP顺时针旋转时电流表的示数增大（即升温）。下列符合以上设计要求的电路是（　　） A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】A．根据电路图可知，当滑片滑到B点时，电路短路，电源会被烧坏，故A不符合题意；B．根据电路图可知，顺时针滑动时，接入电路的电阻减小，由欧姆定律可得，电路中电流变大，故B符合题意；C．根据电路图可知，顺时针滑动时，接入电路的电阻增大，由欧姆定律可得，电路中电流变小，故C不符合题意；D．根据电路图可知，当滑片滑到左边关闭位置时，因OA始终相连，导致电路无法关闭，故D不符合题意；故选B。8.如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，绳子A、B能承受的最大拉力分别为400N和160N，每个滑轮重力均为50N。当滑轮组下端挂重340N的物体，用水平向右的力F拉绳子自由端，物体在10s内上升了2m，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，下列分析正确的是（　　） A.测力计的示数为330NB.绳子自由端拉力F的功率为780WC.此装置提升重物的最大机械效率约为88.9%D.滑轮组做的额外功为200J【答案】C【解析】【详解】A．由图可知n=3因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力弹簧测力计下的定滑轮受到竖直向下的重力、两股绳子向下的拉力和弹簧测力计向上的拉力，由力的平衡条件可知，弹簧测力计的示数F示=G动+2F=50N+2×130N=310N故A错误；B．绳子自由端移动的距离拉力做的总功W总=Fs=130N×6m=780J拉力做功的功率：拉力做功的功率故B错误；C．绳子A能承受的最大拉力为400N，绳子B的拉力绳子B不会被拉断；此时提升的最大物重G最大=FA=400N此时滑轮组的机械效率为 故C正确；D．拉力做的有用功则额外功W额=W总-W有=780J-680J=100J故D错误。故选C。9.拍球是小孩子喜欢玩的一项游戏。如图所示，小孩在离地0.6m的地方向下拍球，球落地时速度大小为4m/s，接触地面后弹起时的速度大小为3m/s，反弹后上升最大高度为0.45m。假设球与地面的接触时间为0.1s，取竖直向下为正方向，不计空气阻力，则（　　）A.与地面接触这段时间内球的速度变化量为1m/sB.与地面接触这段时间内平均加速度为-70m/s²C.从开始拍球到小球弹到最高点的位移为-0.45mD.从开始拍球到小球弹到最高点的过程中的平均速度为1.75m/s【答案】B【解析】【详解】A．规定初速度的方向为正方向，则初速度v0=4m/s，末速度v=-3m/s，速度的变化量负号表示速度变化量的方向与初速度的方向相反，故A错误；B．加速度负号表示加速度的方向与初速度的方向相反，故B正确；C．小球被反弹后上升的最大高度h=0.45m，所以从开始拍球到小球弹到最高点的位移为 故C错误；D．从开始拍球到小球弹到最高点的过程中小球的位移只有0.15m，球与地面的接触时间为0.1s，所以小球运动的总时间一定大于0.1s，则小球的平均速度一定小于1.5m/s，故D错误。故选B。10.如图所示的电路中，电源电压12V不变，定值电阻R0=10Ω，灯泡L上标有“6V，3.6W”字样（灯泡L电阻不随温度变化），电流表A可调量程为“0~0.6A”或“0~3A”，电压表V可调量程为“0~3V”或“0~15V”。已知滑动变阻器上标有“？Ω，1A”字样，滑动变阻器连入电路的电阻与其接入长度成正比，A是滑动变阻器下端点，B与O分别是滑动变阻器上某点，且AO间电阻为滑动变阻器总电阻得。当只闭合开关S和S1，滑动变阻器滑片P在B点时，灯泡L恰好正常发光；当只闭合开关S和S2，滑片P分别在O点和B点时，电压表的示数之比UAO∶UAB=4∶3。则下列说法正确的是（　　）①小灯泡正常工作电阻为10Ω②滑动变阻器AB间电阻与滑动变阻器最大阻值的比值为1∶4③电流表电压表均选大量程，闭合S和S2，在电路安全的前提下，R0的功率变化范围为0.9W~10W④闭合开关S、S2，调节滑动变阻器滑片，发现电压表和电流表指针偏转的格数相同（可任意选择量程），在保证电路安全的前提下，电流表示数的可能值有3个A.①③B.①③④C.①②④D.③④【答案】A【解析】【详解】①已知灯泡的额定电压UL=6V，额定功率PL=3.6W，由P=UI可知灯泡正常发光时的电流为由欧姆定律可知，灯丝阻值为 小灯泡正常工作电阻为10Ω，故①正确；②当只闭合开关S和S1，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测量变阻器两端电压，电流表测量电路中电流，滑动变阻器滑片P在B点时，灯泡L恰好正常发光，电路中的电流等于灯泡的额定电流，由欧姆定律可知，此时电路的总电阻为则滑动变阻器接入电路阻值为当只闭合开关S和S2，滑片P位于B点，此时R0与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据串联电路规律和欧姆定律可得即解得UAB=6V当只闭合开关S和S2，滑片P分别在O点和B点时，电压表的示数之比故当只闭合开关S和S2，滑片P位于O点，此时R0与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据串联电路电压规律和欧姆定律即得 因OA间电阻为滑动变阻器总电阻的，故则滑动变阻器AB间电阻与滑动变阻器最大阻值的比值为滑动变阻器AB间电阻与滑动变阻器最大阻值的比值为1∶3，故②错误；③当只闭合S和S2时，滑动变阻器与R0串联，因为滑动变阻器允许通过最大电流Imax=1A，R0消耗的功率最大，由P=UI=I2R可得R0的最大总功率当变阻器接入电阻最大时，电路中的电流最小，R0消耗的电功率最小，根据欧姆定律可得电路中最小电流由P=UI=I2R可得R0的最小电功率电流表电压表均选大量程，闭合S和S2，在电路安全的前提下，R0的功率变化范围为0.9W~10W，故③正确；④只闭合开关S、S2时，R1与R0串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，因发现电压表和电流表指针偏转的角度相同，设偏转的格数为n。a.当电压表的量程为0~15V，电流表的量程为0~3A时，变阻器接入电路中的电阻因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中的电流 电压表的示数故此种情况可能。b.当电压表的量程为0~15V，电流表的量程为0~0.6A时，变阻器接入电路中的电阻电路中的电流电压表的示数故此种情况可能。c.当电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~3A时，变阻器接入电路中的电阻此时电路中的电流因为变阻器允许通过的最大电流为1A，故此种情况不可能。d.当电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A时，变阻器接入电路中的电阻此时电路中的电流因此时电流表量程选择是0~0.6A，故此种情况不可能。综上可知，在保证电路安全的前提下，电流表示数的可能值有a、b两个，故④错误。 故选A。二、填空作图题（本题共6个小题，第16小题作图2分，其余每空1分，共16分。）11.1831年，英国科学家________最先通过实验发现了电磁感应现象，运用该原理可以制成“发电单车”，单车行驶时线圈在磁场中转动发电，将________能转化为电能。【答案】①.法拉第②.机械【解析】【详解】[1]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，1831年，英国科学家法拉第最先通过实验发现了电磁感应现象。[2]“发电单车”是根据电磁感应现象制成的，单车行驶时线圈在磁场中转动发电，消耗机械能，产生电能，即将机械能转化为电能。12.2023年5月10日，天舟六号货运飞船搭乘火箭飞向中国空间站，如图所示，一起加速升空的过程中，以火箭为参照物，飞船是________（选填“静止”或“运动”）的，飞船的机械能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】①.静止②.增大【解析】【详解】[1]由于天舟六号货运飞船搭乘火箭飞向中国空间站，因此以火箭为参照物，飞船是静止的；[2]除重力做功外，火箭在对飞船做正功，因此飞船的机械能是增大的。13.如图所示，“曲水流觞”是古代文人墨客诗酒唱酬的一种雅事。将酒盏漂浮在清冽的溪水上随溪流动，会降低酒的温度，这是通过________方式在改变酒的内能；酒盏里质量为100g的酒在漂流过程中，温度从降低至，会放出________J的热量。（） 【答案】①.热传递②.1700【解析】【详解】[1]将酒盏漂浮在清冽的溪水上随溪流动，内能会从酒传递到水，使酒的温度降低，所以这是通过热传递的方式在改变酒的内能。[2]酒放出的热量为14.如图所示，一个底面积为200cm2、重为10N且足够深的薄壁柱形平底容器放置于水平桌面上，现将一个边长为10cm的正方体实心物体M（不吸水）挂于弹簧下端，并置于柱形容器内，弹簧上端固定不动，现在向容器中缓慢注水，弹簧弹力大小与注水体积的变化图像如图乙所示，则当物块M刚好漂浮时加水质量为________kg：图乙中从A到B的加水过程中，容器底部对桌面的压强变化量为________Pa。（不计弹簧的质量和体积，弹簧的伸长量每变化1cm，弹力变化1N，且弹簧在弹性限度内变化）【答案】①.3.8②.1600【解析】【详解】[1]当物块M刚好漂浮时，受到的浮力和自身的重力相等，此时弹簧的弹力为零，由图乙可知，注水的体积V水=3800cm3，由可得，加水质量[2]因弹簧的伸长量每变化1cm，弹力变化1N，所以，弹簧的弹力为GM时，弹簧的伸长量当物块M刚好漂浮时，受到的浮力和自身的重力相等，此时弹簧的伸长量为0，由可得，物体M排开水的体积物体M浸入水的深度 则弹簧的弹力从GM减小到0的过程中，物体M上升的高度为x1，所以，注水的体积即解得由图乙可知，从A到B的加水过程中，弹簧测力计的示数先减小后增加，且B点后弹簧的弹力不变，所以，A点弹簧的弹力是竖直向上的，B点弹簧的弹力是竖直向下的，且B点后物体M浸没时水中，因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等，所以，物体M浸没后受到的浮力B点时M受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、弹簧的弹力作用处于平衡状态，所以，由M受到的合力为零可得则弹簧的弹力把容器和水、物体M看做整体，则整体受到竖直向上的支持力和竖直向下总重力、弹簧的弹力处于平衡状态，所以因容器对桌面的压力和桌面对容器的支持力是一对相互作用力，所以，容器底部对桌面的压力A点时M受到竖直向上的浮力、弹簧的弹力和竖直向下的重力作用处于平衡状态，且此时弹簧的弹力等于4N，所以，由M受到的合力为零可得此时物体M受到的浮力 由可得，此时物体M浸没的深度把容器和水、物体M看做整体，则整体受到竖直向上的支持力、弹簧的弹力和竖直向下总重力处于平衡状态，所以此时容器底部对桌面的压力从A到B的过程中，物体M上升的高度则增加注水的体积增加注水的质量增加注水的重力从A到B的加水过程中，容器底部对桌面的压力的变化量容器底部对桌面的压强变化量15.如图是做直线运动的某质点图像，请回答： （1）质点在做____________运动，加速度为____________。（2）质点在做___________运动，加速度为___________。（3）质点在做___________运动，加速度为___________。【答案】①.匀加速直线②.2.5③.匀减速直线④.-5⑤.匀加速直线⑥.-5【解析】【详解】（1）[1][2]由图可知，斜率表示加速度质点速度在增大，做匀加速直线运动。（2）[3][4]由图可知，加速度质点速度在减小，做匀减速直线运动。（3）[5][6]由图可知，加速度质点速度在增大，做匀加速直线运动。16.如图所示硬棒OB能绕支点O转动，A处用绳子拉住固定在墙壁上，请画出拉力F的力臂（用L表示）。 【答案】【解析】【详解】由支点O向力F的作用线作垂线，则垂线段的长就是力F的力臂L。如下图所示17.如图所示，虚线是通电螺线管外部的磁感线，在方框中用箭头标出磁感线的方向。【答案】见解析【解析】【详解】根据电源的正负极可以确定电流从螺线管的左端流入，右端流出，再根据螺线管的绕向，结合安培定则，伸出右手四指，弯曲方向指向电流的方向，则大拇指所指的方向为通电螺线管的左端，即左端为N极，右端为S极。在螺线管外部磁感线从N极出发指向S极。所以磁感线上的箭头指向右端，如图所示三、实验与探究题（第17题6分，第18题8分，第19题4分，20题8分，共26分。）18.小开同学用图所示的装置探究平面镜成像的特点，应选择两支________的蜡烛进行实验；为了确定像的位置，她应该在________（选填“蜡烛”或“像”）的一侧进行观察；实验中，她发现蜡烛的像不能用光屏承接，说明平面镜所成的像是________像。 【答案】①.完全相同②.蜡烛③.虚【解析】【详解】[1]为了便于利用等效替代法来比较像与物的大小关系，应该选择两支完全相同的蜡烛；[2]由于平面镜成的是虚像，所以在寻找蜡烛的像的位置时，人眼应在蜡烛这一侧观察；[3]不能用光屏接收到蜡烛的像，说明平面镜成的像是虚像。19.用图甲所示的装置探究水沸腾时温度变化的特点，组装器材时，酒精灯应________（选填“点燃”或“熄灭”）以确定试管的位置：实验中某时刻温度计中液面如图乙所示，其示数为________℃；由图二丙可知水的沸点低于100℃，可能原因是实验室里的气压________（选填“高于”“低于”或“等于”）标准大气压。【答案】①.点燃②.95③.低于【解析】【详解】[1]组装图2甲所示的器材时，因为需要用酒精灯外焰加热，应点燃酒精灯；[2]由图2乙知，温度计的分度值为1℃，对应的刻度在0℃以上，所以温度计的示数为95℃；[3]由图2丙可知水的沸点低于100℃，一个标准大气压下的水的沸点为100℃，气压减小，沸点降低，故这一现象的可能原因是实验室里的气压强低于一个标准大气压。20.如图一是洋洋探究“浮力大小与排开液体所受重力的关系”的实验过程示意图。（1）此实验操作的最合理顺序是________（用甲、乙、丙、丁表示）； （2）通过图丙和图________可以测出实心圆柱体浸没在水中时受到的浮力为________N，小明进一步分析比较其余实验步骤中的测量数据，就可以得出物体所受浮力的大小跟排开液体所受重力相等；（3）为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中合理的是________。A.用原来的方案和器材多次测量取平均值B.用原来的方案将水换成酒精或盐水进行实验（4）若在步骤甲操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则________（选填“能”或“不能”）得到相同的结论。（5）以下情况对得出实验结论没有影响的是________。A.整个实验过程中弹簧测力计没有校零B.溢水杯中的水没有装满C.从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上D.甲步骤中石块触碰到了容器底部（6）小捷只有刻度尺这一测量工具，想测出一块火山石的密度。于是他进行了如图二所示的操作①在圆柱形容器中装有适量的水，将另一平底烧杯放入圆柱形容器的水中漂浮，此时容器中水的深度H1，如图二甲。②将待测火山石吊在烧杯底部，测出烧杯静止时露出水面的高度h1，容器中水的深度H2，如图二乙。③将火山石放在烧杯中，如图二丙，烧杯静止时露出水面的高度为h2，已知大圆柱形容器底面积为烧杯底面积的3倍。则火山石的密度表达式为ρ石=________（用题中合适的字母和ρ水表示），若考虑乙图中火山石吸收了部分的水，且取出乙中火山石后未作任何处理，立即放入烧杯中一起漂浮，这会导致测得的密度________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。【答案】①.丁、丙、甲、乙##丁丙甲乙②.甲③.1.2④.B⑤.能⑥.A⑦.⑧.偏小【解析】【详解】（1）[1]先测出空的小桶所受的重力，再用测力计测出物体所受的重力，把物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出此时测力计的示数，同时，用小桶收集物体排开的水，测出小桶和物体排开的水所受的总重力，所以顺序为丁、丙、甲、乙；（2）[2][3]由图甲、图丙，物体重力为3N，完全浸没测力计示数为1.8N，则浮力F=3N-1.8N=1.2N（3）[4]A．测量型实验多次测量取平均值可减小误差，此实验为探究型，不能求平均值，故A不符合题意；B．用原来的方案将水换成酒精或盐水进行多次实验，避免结论的偶然性，找出普遍规律，故B符合题意。故选B。（4）[5] 阿基米德原理适用于任何受到浮力的物体，只将石块的一部分浸在水中，其它步骤操作正确，则能得到与②相同的结论。（5）[6]A．若弹簧测力计都没有校零，那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数，那么所得浮力与排开水的重力大小应不变，故A符合题意；B．若最初溢水杯中的水未装至溢水口，则石块排开水的只有一部分溢出到桶中，排开水的重力G排减小，故B不符合题意；C．从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上，会使A步骤中所测重力偏小，空桶的重力不变，则所测排开水的重力偏小，故C不符合题意；D、步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部，容器对石块有支持力，测得的F3偏小，则计算得出的浮力偏大，故D不符合题意.故选A。（6）[7][8]假设烧杯底面积为S，则大圆柱形容器的底面积为3S，对比甲、乙，增大的浮力等于石块的重力，根据阿基米德原理，增大的浮力ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水g（H2-H1）S容=ρ水g（H2-H1）×3S比较乙、丙可知，都是漂浮，烧杯和金属块的总重不变，总浮力不变；石块的体积等于烧杯露出部分的体积V石=S（h1-h2）所以金属块b的重力为G=m=ρ石gV石=ρ石gS（h1-h2）增大的浮力等于石块的重力，有解得若考虑乙图中火山石吸收了部分的水，且取出乙中火山石后未作任何处理，立即放入烧杯中一起漂浮，此时将水带入烧杯中，使得所测h2偏小，根据表达式知，所测密度偏小；21.某同学在做“用电磁式打点计时器测速度”实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标以O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，每相邻两计数点间时间间隔为T，打点计时器所用电源的频率是50Hz。 （1）电磁式打点计时器使用的是_______（填“直流电”或者“交流电”）（2）时间间隔T=______s。（3）测得C、D两点间距x4＝2.70cm，D、E两点间距x5＝2.90cm，则根据此数据计算：在打CE点时的平均速度公式为vCE=_______（用x4、x5、T表示），小车的平均速度值v＝______m/s。【答案】①.交流电②.0.1③.④.0.28【解析】【详解】（1）[1]电磁式打点计时器使用的是交流电；（2）[2]时间间隔T=5×0.02s=0.1s（3）[3][4]在打CE点时的平均速度公式为小车的平均速度值22.实验器材：新干电池两节，电压为3V，5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一只，“40Ω、1A”的滑动变阻器，电压表、电流表、开关各一只，导线若干。小波同学利用上述器材和如图甲所示的电路，探究“电流与电压、电阻的关系”：（1）如图甲连接的实物图中有一根导线连接错了，请你在接错的那根导线上画“×”，并用笔画线代表导线将电路连接正确（要求导线不能交叉）；（）（2）改接电路后，首先探究电流与电压的关系，并将多次测量所得数据结果绘制成如图乙所示的U-I图像，可得出结论：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成________；（3）另一小组的小娇利用她自己的器材也进行了探究电流与电压的关系的实验，记录数据如表所示，但由于使用测量工具有操作步骤上的疏忽，得到的数据无法得出相同规律，你认为可能操作疏忽的步骤是 ________；小娇发现进一步分析数据也可知道，选用的电阻R阻值为________Ω；U/V0.51.01.52.02.5I/A0.140.240.340.440.54（4）小波继续探究电流与电阻的关系：①他首先把5Ω电阻接入电路，移动滑片置于阻值最大处，闭合开关，缓慢移动滑片，直到使电压表指针如图丙所示，则电压表示数为________V，接下来用10Ω的电阻代替5Ω的电阻做实验时，应将滑片相对上一位置向________（选填“左”或“右”）滑动，使电压表示数保持不变；②继续选用15Ω、20Ω电阻分别接入电路进行实验，移动滑片，当电压表示数等于设定电压时，两次电路总功率之比为________；③顺利完成前4组实验后，小波拿来30Ω的电阻想继续完成第5组实验，他将R换为30Ω的电阻接入电路，闭合开关，发现无论怎样移动滑片，电压表都不能达到所控制的电压值。为能够完成最后一个电阻30Ω的实验，在不增加原有实验器材、也不改变定值电阻两端预设电压的前提下，请你写出合适的操作：________。【答案】①.见解析②.正比③.电流表没有调零④.5⑤.1⑥.左⑦.4∶3⑧.电路中串联一个20Ω的电阻【解析】【详解】（1）[1]原电路中，电流表与电阻并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表应与定值电阻串联，电压表与定值电阻并联，如图所示（2）[2]根据所得的数据结果绘制成的的U-I图像为一过原点的倾斜直线，可得出结论：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（3）[3]电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比，根据表中数据知，若表中电流都减去0.04A，对应的电流分别为0.1A、0.2A、0.3A、0.4A、0.5A，可得出电流与电压成正比，可能操作疏忽的步骤是电流表没有调零；[4]根据欧姆定律可知，选用的电阻R阻值为 （4）①[5]他首先把5Ω电阻接入电路，移动滑片置于阻值最大处，闭合开关，缓慢移动滑片，直到使电压表指针如图丙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，则电压表示数为1V；[6]接下来用10Ω的电阻代替5Ω的电阻做实验时，电阻增大，根据串联分压原理可知，电阻分得的电压增大。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，则应将滑片相对上一位置向左滑动，使电压表示数保持不变；②[7]根据欧姆定律可知，在电压不变时，电流与电阻成反比；因电阻的电压不变，故选用15Ω、20Ω的电阻分别接入电路进行实验，电路的电流之比为I1∶I2=20Ω∶15Ω=4∶3根据P=UI可知，在电压不变时，电功率与电流成正比，故两次电路总功率之比为4∶3；③[8]定值电阻两端的电压始终保持Uv=1V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压U滑=U-Uv=3V-1V=2V变阻器分得的电压为电压表示数的2倍，根据分压原理，当接入30Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为R滑=2×30Ω=60Ω>40Ω根据串联电阻的规律可知需在电路中串联一个阻值为R串=60Ω-40Ω=20Ω故在不增加原有实验器材时，在电路中串联一个20Ω的电阻。四、论述计算题（本题共3个小题，21小题6分，22小题10分，23小题12分，共28分，解题应写出必要的文字说明、步骤和公式，只写出最后结果的不能给分。）23.如图，在一个短边长为a，长边长为b的矩形场地上，运动员（可视为质点）从A点出发以恒定速率v沿场地边缘顺时针到达B点，求整个过程中：（1）跑步者总位移大小x；（2）跑步者运动的平均速度大小；（3）跑步者运动的平均加速度大小。 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）位移为初位置指向末位置的有向线段，根据题意，由图可知，跑步者总位移大小为（2）根据题意，由公式可得，跑步者在长边上跑动的时间为跑步者在短边上跑动的时间为则跑步者运动的平均速度大小（3）根据题意，以初速度方向为正方向，则初速度为，末速度为，由加速度定义式可得，跑步者运动的平均加速度为即跑步者运动的平均加速度大小为。24.如图甲所示是一款家用滴滤式咖啡壶，通电后，机器将容积为500mL的水箱中的水加热到沸腾，通过喷淋装置将烧开的水喷入滤杯中，实现自动滴滤；滴滤后的咖啡流入下方的滴滤壶中，壶下有自动加热装置，能对滴滤好的咖啡进行保温或加热，简化后的电路如图乙所示，其中R、R0均是发热电阻丝，在某次“自动加热-保温”程序中，电路中的功率随时间变化的关系如图丙所示，加热和保温时，R0的功率之比为16∶1。[已知，]求：（1）将初温为40℃装满的一箱水加热到100℃，水需要吸收的热量；（2）R0的阻值：（3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有咖啡壶工作，观察到标有“”的电能表转盘在如图丙中的550s内转了40转，此时家庭电路两端的实际电压。 【答案】（1）1.26×105J；（2）；（3）200V【解析】【详解】（1）满容积的一箱水的体积由可知，水的质量水吸收的热量（2）由图乙可知，当开关与触点a连接时，电路处于断开状态，当开关与触点b连接时，R0、R串联，当开关与触点c连接时，只有R0工作；根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，所以当开关与触点c连接时，只有R0工作，电路的总电阻最小，根据可知，总功率最大，咖啡壶处于加热状态；由图丙可知，咖啡壶的加热功率,由可知R0的阻值（3）因为加热和保温时，R0的功率之比为16∶1，所以，由可知，加热和保温时，电路中的电流之比 由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知解得1800r/（kW·h）表示电路中每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转1800圈，则转盘转了1800圈消耗的电能由图丙可知，某次“自动加热—保温”程序中加热时间，保温时间由和可知，某次“自动加热—保温”程序中加热消耗的电能保温消耗的电能则消耗的总电能解得25.热爱物理的小南同学在家制作了一个简易台秤，用来测物体质量。内部电路如图甲所示，电源电压为18V定值电阻R0为30Ω，电阻R为压敏电阻，其阻值与所受压力的变化情况如图乙所示，电压表得量程为 0~15V，电压表的表盘被改装为台秤的示数。他在该台称上放置一个底面积为200cm2、重为5N的足够深的柱形薄壁容器，用轻杆将一个质量为3kg的物体A（不吸水）固定于容器内正上方，物体A为高10cm、底面积为150cm2且质量分布均匀的长方体。现向容器中注水直到水面刚好与物体A的下表面相平，如图丙所示，此时台秤的示数为2.5kg。求：（1）在保证电路安全的情况下，该台秤所能称量物体的最大重力为多少N；（2）在图丙中，水对容器底的压强为多大；（3）若将图丙中的长方体A左、右两侧沿竖直方向各切掉总体积的六分之一，并将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面静止时电压表示数为多少？AI【答案】（1）100N；（2）；（3）【解析】【详解】（1）闭合开关，两个电阻在电路中是串联关系，电压表测定值电阻两端的电压，串联电路各处电流相等，电压表的量程为0~15V，根据欧姆定律可知当电压表的示数最大为15V时，通过电路的电流最大，最大电流串联电路总电压等于各部分电压之和，此时压敏电阻两端的电压此时压敏电阻的阻值由乙图可知此时压敏电阻受到的压力为100N，所以该台秤所能称量物体的最大重力为100N；（2）容器的质量为 水的质量水的体积容器中水的深度水对容器底的压强为（3）长方体的密度所以A放入水中后沉底，长方体A切掉部分的总体积将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面升高的高度此时容器中水的深度为此时水对容器底部的压强为容器底部受到水的压力为长方体A切掉部分的总重力为 长方体A切掉部分的受到的浮力为力敏电阻此时受到的压力为由乙图可知力敏电阻的阻值和其所受压力的乘积是一个定值，即FR=600N·Ω，当F=40N时，R=15Ω，此时电压表的示数为