2022-2023学年山东省烟台市福山区九年级（上）期中物理试卷
一、选择题（本题有15个小题，下列各小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，每题2分，共30分）
（多选）1．（2分）在国际单位制中，下列物理量的单位以科学家名字命名的是（ ）
A．电阻 B．压强 C．温度 D．热量
2．（2分）生活中要学会对物理量的估测，下列估测数据最接近实际情况的是（ ）
A．成人步行的速度约为1.1m/s
B．一只圆珠笔的质量约为500g
C．中学生百米赛跑成绩约为5s
D．中学生课桌的高度约为2m
3．（2分）我们生活在声音的世界里，下列关于声音的说法正确的是（ ）
A．声音在空气中的传播速度为3×108km/s
B．利用超声波清洗眼镜，说明声波能传递信息
C．“公共场所不要大声喧哗”，是要求人们说话降低音调
D．发声的音叉与水面接触时水花四溅，说明声音是由物体振动产生的
4．（2分）小林设计了一款智能体温计，图示为体温计的内部电路图，用电表示数大小反映温度高低1的阻值随温度的升高而增大，定值电阻R2起保护电路的作用。下列分析正确的是（ ）
A．该电路中的电表是电流表
B．温度变化时R2两端电压不变
C．温度升高时电表的示数变小
D．温度降低时电路的总功率变大
5．（2分）关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．煤、石油、天然气都是可再生能源
B．电能是一次能源
C．水力发电是将水的机械能转化为电能
D．太阳释放的能量是核裂变产生的
6．（2分）如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇示意图，艇体采用轻质的复合织物材料制成，外观呈白色，通过向艇外排出下层部分空气实现上升，在青藏高原珠峰综合科考中，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录，上升过程中艇体体积不变（ ）
A．平均速度为5m/s
B．艇体材料的密度较大
C．白色外观可以吸收各种色光
D．上升过程中，浮空艇所受的浮力变小
7．（2分）如图甲所示，水平桌面上的盛水容器中，一质量均匀的物体被容器底部的细线拉住完全浸没在水中。当剪断细线后，物体漂浮在水面上，且有三分之一的体积露出水面。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图中物体受的浮力之比为3：1
B．物体的密度与水的密度之比为1：3
C．图甲水对容器底的压强大于图乙水对容器底的压强
D．图甲容器对桌面的压力大于图乙容器对桌面的压力
8．（2分）如图所示是小明家的一个插线板，他在使用中发现：插线板上的开关闭合时插孔能提供工作电压。选项图中电路的连接符合上述要求及安全用电原则的是（ ）
A． B．
C． D．
9．（2分）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，其结构如图所示，线圈AB固定在活塞的柄上1只能向泵室外侧开启：阀门S2只能向泵室内侧开启。人工心脏泵工作时，以下说法不正确的是（ ）
A．线圈AB中应通入方向周期性改变的电流
B．电流从线圈A端流入时，磁铁吸引活塞柄
C．电流从线圈B端流入时，血液流出泵室
D．人工心脏泵每分钟“跳动”的次数由线圈中电流的大小决定
10．（2分）如图所示，用5N的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右匀速运动，物体B相对地面静止不动，下列说法正确的是（ ）
A．须使木板A做匀速运动才能测出B受到的摩擦力
B．A对B的摩擦力大小为2N，方向水平向左
C．B对A的摩擦力大小为2N，方向水平向左
D．地面对A的摩擦力大小为3N，方向水平向右
11．（2分）下列关于热现象的描述，说法不正确的是（ ）
A．压紧的铅块下面能挂住物体，说明分子间有引力
B．冬天提手取暖是将机械能转化为内能
C．水的温度达到100℃继续加热就能沸腾
D．汽车的发动机用水做冷却剂是利用水的比热容大
12．（2分）对于下列四个实验的描述完全正确的有（ ）
①甲图实验现象说明了动圈式话筒的工作原理
②乙图实验探究结论：材料长度均相同的导体，粗导体的电阻大，细导体电阻小
③丙图实验证明通电导体周围存在磁场
④丁图开关闭合导体ab向左运动，若同时改变电流方向和磁场方向，导体ab运动方向不改变
A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．③④
13．（2分）夹河的清晨风景如画，微风吹拂水面波光粼粼，岸边的高楼在水中呈现出清晰的倒影，垂钓者静坐岸边垂钓，对这些场景的解释正确的是（ ）
A．垂钓者手握的钓鱼竿是费力杠杆
B．白盛看见水中的小鱼是光的反射形成的虚像
C．岸边高楼的倒影是光的直线传播形成的虚像
D．波光粼粼是阳光在水面上发生光的色散形成
14．（2分）小阳闭合开关后，发现电灯不亮，他用试电笔测试图中的a、b、c、d四点，那么可能发生的故障是（ ）
A．电灯灯丝断了 B．cd间某处断路
C．ab之间某处断路 D．开关处短路
15．（2分）小明在研究物体的浮沉条件时，制作了一个空腔浮沉子，将其放入底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内，刚放入水中时，浮沉子恰好悬浮1，如图所示：一段时间后，由于渗漏空腔内开始进水，最后空腔充满了水，此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0，则所制作的浮沉子（ ）
A．质量为ρ0（h1﹣h2）S
B．质量为ρ0（h2﹣h0）S
C．材料密度为
D．材料密度为
二、填空题（每小题3分，共15分）
16．（3分）图一所示实验说明浮力的方向是 ；图二是四冲程汽油机的 冲程；图三喷壶利用了流体流速越快，压强越 的原理。
17．（3分）小华和同学去郊游，提前给保温瓶灌热水，家里烧水的电水壶功率为2000W，观察到家里电能表表盘如图所示，表盘上的1000r/kW h表示 ，烧开一壶水需要6分钟，电能表的转盘将转过 r，家庭电路中电能表要安装在总开关的 （选填“前面”或“后面”）。
18．（3分）流感防控期间，医院内氧气的需求量越来越大。容积为20L的钢瓶内储存有密度为1.5kg/m3的氧气，其质量为 kg，氧气瓶内氧气用掉一半后，瓶内氧气的质量将 （选填“变大”、“变小”或“不变”），密度将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
19．（3分）三峡大坝上下游水位差有一百多米，轮船通过需经过5级船闸才能完成跳大坝的壮举，工程师把三峡大坝设计成上窄下宽形状。一艘排水量为1000t的轮船通过船闸时 N，船闸是利用了 原理，三峡大坝修成上窄下宽是因为 。（g取10N/kg）
20．（3分）如图甲所示，电源电压恒定，定值电阻R0的阻值为8Ω，将滑动变阻器的滑片从a端滑到中点的过程中，电压表示数U与电流表示数I之间的关系图象如图乙所示。滑动变阻器R的最大阻值为 Ω，电源电压为 V，滑片在中点时变阻器的电功率为 W。
三、作图简答题（21题3分，22题6分）
21．（3分）潭清疑水浅，荷动知鱼散。小明在河边看到池底的鱼很浅而实际却很深，请在图中画出眼睛在B处看到河底A处鱼的像在C处的光路图。
22．（6分）阅读短文，回答问题。
北京时间2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约577秒后，进入预定轨道，飞行乘组状态良好，也是空间站阶段的第3次载人飞行任务，飞船入轨后，与空间站组合体进行自主快速交会对接。后续，航天员将进驻天和核心舱，开展空间站平台维护与照料、机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作以及空间科学实验、技术试验，目前空间站组合体已进入对接轨道，满足与神舟十四号交会对接的任务要求和航天员进驻条件。
（1）发射过程中，神舟十四号飞船里的航天员说自己是静止的，所选择的参照物是 。
A.飞船
B.地球
C.月亮
D.太阳
（2）长征二号运载火箭所用燃料为液态的氢和氧，在通常情况下氢和氧是气态的，科技人员采用 （选填“压缩体积”或“降低温度”）的方法使它们成为液态；飞船进入预定轨道从近地点向远地点运行过程中， 能转化为 能。
（3）为保证飞船返回时的安全，船体上涂有一层特殊固体物质，在高温下 再 这两个物态变化过程都要吸热，以防船体温度过高。
四、实验探究题（23题6分，24题8分，25题8分，共22分）
23．（6分）物理兴趣小组在探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中，用弹簧测力计挂着一实心圆柱体，以图a、b、c、d、c分别为实验情景。（g取10N/kg）
（1）通过a、c两次实验，可知物体浸没在水中所受浮力大小是 N。
（2）通过 两次实验，计算两次受浮力 （选填“相等”或“不相等”），可探究物体所受浮力大小与浸没深度 （选填“有关”或“无关”）。
（3）通过c、e两次实验，可探究物体所受浮力大小与 的关系。
（4）将水换成另一种液体探究时，记录实验数据，得到如图了所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像 kg/m3。
24．（8分）小文和同学们用蜡烛、凸透镜和光屏等器材探究凸透镜成像规律的实验。
（1）小文将蜡烛、凸透镜与光屏依次摆放到光具座上，调整蜡烛、凸透镜和光屏，使它们的中心在 ，目的是 。
（2）使平行光正对凸透镜照射，移动光屏到凸透镜的位置，光屏上出现了最小最亮的光斑，这说明凸透镜对光有会聚作用，此凸透镜的焦距是 cm。
（3）如图乙所示，蜡焰在光屏上成清晰的像，像是倒立的 实像；若保持凸透镜的位置不变，将蜡烛逐渐远离凸透镜置于光具座15cm刻度处，光屏应 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜，这个成像原理在生活中的应用是 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。
（4）保持蜡烛位置不动，换焦距更短的凸透镜，需将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，又得到烛焰清晰的像，这一过程模拟了 （选填“近视眼”或“远视眼”）的形成。
25．（8分）在测量小灯泡电功率的实验中，如图甲所示，电源电压恒为4.5V，电流表、电压表、滑动变阻器开关各一个，导线若干。
（1）电路有一根导线连接错误，将连接错误的导线打“×”，并画出正确的连线。
（2）正确连接后，闭合开关移动滑片，发现灯泡不亮，电压表示数较大，故障原因是： 。
（3）排除故障后，逐渐移动滑片，电压表示数如图乙，应向 （填“左”或“右”）端移动滑片P，图丙为灯泡的U﹣I图象，可知灯泡的额定功率为 W，此时滑动变阻器连入电路的阻值为 Ω。
（4）另一小组电压表有故障，设计如图丁所示的电路图，测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率，定值电阻阻值为R2，请将实验步骤补充完整：
①闭合开关S、S2，断开开关S1，移动滑动变阻器滑片，使电流表A的示数为 （用字母表示）：
②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录此时电流表A的示数为I；
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝ （用已知R2、I、U额表示）。
五、应用创新题（26题12分，27题12分，共24分）
26．（12分）如图所示是某电热器工作的部分电路图，电源电压U＝220V不变，两根电热丝的电阻关系为R1＝4R2，通过旋转扇形开关S接触不同触点，实现高、低两个挡位的转换，低温挡时的发热功率为220W。求：
（1）R1和R2的电阻值；
（2）电热器处于高温挡时的功率；
（3）如果在高温挡下工作10min产生的热量70%被水吸收，在1标准大气压下，这些热量能让2kg、50℃的水温度升高多少？水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）。
27．（12分）某种起重机的吊臂OAB可以看作杠杆，吊臂前端挂着滑轮组，滑轮组立柱CA竖直，用该起重机将浸没在水中的长方体石墩提出，放在水平地面上。石墩质量为1.8×104kg，底面积为6m2，高为2m。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）浸没在水中的石墩（石墩底部末浸入淤泥中），受到浮力是多少？
（2）石墩放在水平地面上起重机未对石墩施力时，石墩对地面的压强是多少？
（3）石墩完全离开水面被提升的过程中，测得每根钢绳的拉力为1.0×105N，此时滑轮组的机械效率是多少？
（4）当石墩被提起且仍浸没在水中时，若忽略滑轮组、钢绳和吊臂的重力及各种摩擦，起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是多少？
2022-2023学年山东省烟台市福山区九年级（上）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本题有15个小题，下列各小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，每题2分，共30分）
（多选）1．（2分）在国际单位制中，下列物理量的单位以科学家名字命名的是（ ）
A．电阻 B．压强 C．温度 D．热量
【答案】ABCD
【分析】根据物理学家的贡献及对物理单位的掌握分析解答此题。
【解答】解：A、电阻的单位欧姆是根据物理学家欧姆的名字命名的；
B、压强的单位是帕斯卡是根据科学家帕斯卡的名字命名的；
C、热力学温度的单位开尔文是根据科学家开尔文的名字命名的。
D、热量的单位焦耳是根据物理学家焦耳的名字命名的；
故选：ABCD。
2．（2分）生活中要学会对物理量的估测，下列估测数据最接近实际情况的是（ ）
A．成人步行的速度约为1.1m/s
B．一只圆珠笔的质量约为500g
C．中学生百米赛跑成绩约为5s
D．中学生课桌的高度约为2m
【答案】A
【分析】新课程标准要求我们能根据日常经验或自然现象粗略估测一些物理量。例如：长度、质量、时间、温度、力、速度、电功率、电流、电压等。解答估测选择题的方法：利用生活中我们熟悉的一些数据作为根据，进行单位换算，有时要利用基本公式求未知物理量。
【解答】解：A、成人步行的速度约为1.1m/s；
B、一只圆珠笔的质量约为7g；
C、中学生百米赛跑成绩约为14s；
D、中学生课桌的高度约为0.75m。
故选：A。
3．（2分）我们生活在声音的世界里，下列关于声音的说法正确的是（ ）
A．声音在空气中的传播速度为3×108km/s
B．利用超声波清洗眼镜，说明声波能传递信息
C．“公共场所不要大声喧哗”，是要求人们说话降低音调
D．发声的音叉与水面接触时水花四溅，说明声音是由物体振动产生的
【答案】D
【分析】声音的传播需要介质，在空气中的传播约为340m/s；声音能传递信息，也能传递能量；声音是物体的振动产生的；声音的三要素：音调、音色和音调。
【解答】解：A、声音在空气中的传播约为340m/s；
B、利用超声波清洗眼镜，故B错误；
C、“公共场所不要大声喧哗”，故C错误；
D、发声的音叉与水面接触时水花四溅，故D正确。
故选：D。
4．（2分）小林设计了一款智能体温计，图示为体温计的内部电路图，用电表示数大小反映温度高低1的阻值随温度的升高而增大，定值电阻R2起保护电路的作用。下列分析正确的是（ ）
A．该电路中的电表是电流表
B．温度变化时R2两端电压不变
C．温度升高时电表的示数变小
D．温度降低时电路的总功率变大
【答案】D
【分析】（1）根据电表的连接方式可知电表的类型；
（2）电阻R1的阻值随温度的升高而增大，当温度升高时，串联电路的总电阻变大，根据I＝可知电路中的电流变化，根据U＝IR可知R2两端电压的变化；同理可知温度降低时电路中电流的变化，根据P＝UI分析总功率的变化。
【解答】解：A、由电路图可知1和R2串联接入电路，该电路中的电表与R4并联接入电路，为电压表；
BCD、电阻R1的阻值随温度的升高而增大，当温度升高时，R1的电阻变大，串联电路的总电阻变大可知电路中的电流变小；R5是定值电阻，根据U＝IR可知R2两端电压变小；
同理可知，温度降低时电路中的电流变大，R2两端的电压变大，根据P＝UI可知，故D正确。
故选：D。
5．（2分）关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．煤、石油、天然气都是可再生能源
B．电能是一次能源
C．水力发电是将水的机械能转化为电能
D．太阳释放的能量是核裂变产生的
【答案】C
【分析】（1）煤、石油、天然气都是化石能源，不能在短时间内形成，是不可再生能源；
（2）能从自然界直接获取的是一次能源，需要通过一次能源的消耗来获得的能源，叫二次能源；
（3）水力发电机发电时是把机械能转化为电能；
（4）太阳释放的能量是氢聚变产生的。
【解答】解：A、煤、石油，不能在短时间内形成，故A错误；
B、电能需通过消耗一次能源才能获得，故B错误；
C、水力发电机发电时是将水的机械能转化为电能；
D、太阳释放的能量是氢核聚变产生的。
故选：C。
6．（2分）如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇示意图，艇体采用轻质的复合织物材料制成，外观呈白色，通过向艇外排出下层部分空气实现上升，在青藏高原珠峰综合科考中，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录，上升过程中艇体体积不变（ ）
A．平均速度为5m/s
B．艇体材料的密度较大
C．白色外观可以吸收各种色光
D．上升过程中，浮空艇所受的浮力变小
【答案】D
【分析】（1）根据速度单位进行换算；
（2）根据题意进行分析；
（3）不透明的白色物体可以反射各种色光，黑色物体可以吸收各种色光；
（4）根据阿基米德原理分析解答。
【解答】解：A、浮空艇的平均速度30m/min＝，故A错误；
B、艇体采用轻质的复合织物材料制成，说明艇体材料的密度较小；
C、白色外观可以反射各种色光；
D、根据题意可知，高度越高大气越稀薄，根据F浮＝ρ空气gV排可知，浮空艇所受的浮力变小。
故选：D。
7．（2分）如图甲所示，水平桌面上的盛水容器中，一质量均匀的物体被容器底部的细线拉住完全浸没在水中。当剪断细线后，物体漂浮在水面上，且有三分之一的体积露出水面。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图中物体受的浮力之比为3：1
B．物体的密度与水的密度之比为1：3
C．图甲水对容器底的压强大于图乙水对容器底的压强
D．图甲容器对桌面的压力大于图乙容器对桌面的压力
【答案】C
【分析】（1）根据F浮＝ρ水gV排判断浮力的关系；
（2）根据漂浮时浮力等于重力列等式算出物体的密度与水的密度之比；
（3）根据p＝ρ液gh判断水对容器底部的压强关系；
（4）容器对桌面的压力等于容器、水及物体的重力之和。
【解答】解：A、甲图中浮甲＝ρ水gV，乙图中，F浮＝ρ水g（1﹣）V＝ρ水gV，则甲＝＝，故A错误；
B、当将细线剪断后，且有三分之一的体积露出水面浮＝G，即ρ水g（1﹣）V＝ρ物gV，解得：＝；
C、由图知，由p＝ρ水gh可得，甲图中水对容器底的压强大；
D、因为容器对桌面的压力等于容器，则图甲容器对桌面的压力等于图乙容器对桌面的压力。
故选：C。
8．（2分）如图所示是小明家的一个插线板，他在使用中发现：插线板上的开关闭合时插孔能提供工作电压。选项图中电路的连接符合上述要求及安全用电原则的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【分析】并联电路各用电器之间互不影响，串联电路的用电器互相影响。三孔插座的接法：上孔接地线、左孔接零线、右孔接火线。
【解答】解：插线板上的开关闭合时插孔能提供工作电压，这说明开关控制三孔插座、左孔接零线，为了用电的安全，故B正确。
故选：B。
9．（2分）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，其结构如图所示，线圈AB固定在活塞的柄上1只能向泵室外侧开启：阀门S2只能向泵室内侧开启。人工心脏泵工作时，以下说法不正确的是（ ）
A．线圈AB中应通入方向周期性改变的电流
B．电流从线圈A端流入时，磁铁吸引活塞柄
C．电流从线圈B端流入时，血液流出泵室
D．人工心脏泵每分钟“跳动”的次数由线圈中电流的大小决定
【答案】D
【分析】（1）人工心脏泵在工作的过程中，活塞需要来回移动，所以其电流是变化的；
（2）根据安培定则判定血液的流向；
（3）线圈移动地快慢与电流的频率有关，与电流大小无关。
【解答】解：
A．线圈AB中若通入直流电，活塞只能向一个方向移动，因此要使该装置能维持人体血液循环，即：活塞可以左右移动，故A正确；
BC．电流从线圈A端流入过程中，螺线管左端为S极，活塞左移，根据安培定则，此时同名磁极相互排斥，S2关闭，S1打开，血液从S7流出，故BC正确；
D．图中的线圈移动快慢与交流电的频率有关，与电流大小无关。
故选：D。
10．（2分）如图所示，用5N的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右匀速运动，物体B相对地面静止不动，下列说法正确的是（ ）
A．须使木板A做匀速运动才能测出B受到的摩擦力
B．A对B的摩擦力大小为2N，方向水平向左
C．B对A的摩擦力大小为2N，方向水平向左
D．地面对A的摩擦力大小为3N，方向水平向右
【答案】C
【分析】物体B静止和物体A做匀速直线运动时均处于平衡状态，对两者水平方向受力分析判断出受力情况，根据二力平衡条件和平衡状态的合力为零得出A对B、地面对A的摩擦力、拉力之间的关系，根据相互作用力的特点得出A对B的摩擦力和B对A摩擦力的大小关系，要注意二力平衡时力的大小相等、滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关。
【解答】解：A、拉动木板时，滑动摩擦力的大小与运动速度无关，故A错误；
B、因B静止时处于平衡状态，所以A对B＝F示＝2N，故B错误；
C、因A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对相互作用力，大小为2N；
D、因物体A做匀速直线运动时、地面对A向左的摩擦力处于平衡状态，由力的合成可得：fB对A+f地＝F，则地面对A水平向左的摩擦力：f地＝F﹣fB对A＝7N﹣2N＝3N，故D错误。
故选：C。
11．（2分）下列关于热现象的描述，说法不正确的是（ ）
A．压紧的铅块下面能挂住物体，说明分子间有引力
B．冬天提手取暖是将机械能转化为内能
C．水的温度达到100℃继续加热就能沸腾
D．汽车的发动机用水做冷却剂是利用水的比热容大
【答案】C
【分析】分子有相互作用的引力和斥力；
做功与热传递是改变物体内能的两种方式，做功过程是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程；
水的沸点与气压有关，气压高，水的沸点高；
根据水的比热容的特点进行分析判断。
【解答】解：A、压紧的铅块下面能挂住物体，故A正确；
B、搓手取暖，内能增加，故B正确；
C、在1标准大气压下水的温度达到100℃继续加热就能沸腾；
D、汽车发动机利用水的比热容大的特点，在质量相同，水吸收的热量多，故D正确。
故选：C。
12．（2分）对于下列四个实验的描述完全正确的有（ ）
①甲图实验现象说明了动圈式话筒的工作原理
②乙图实验探究结论：材料长度均相同的导体，粗导体的电阻大，细导体电阻小
③丙图实验证明通电导体周围存在磁场
④丁图开关闭合导体ab向左运动，若同时改变电流方向和磁场方向，导体ab运动方向不改变
A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．③④
【答案】B
【分析】（1）电磁感应是指闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，电路中会产生感应电流；
（2）导体的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关；
（3）奥斯特实验说明电流磁效应，即电流能产生磁场
（4）研究磁场对电流的作用要先给导体通电，再将其放入磁场中，即说明通电导线在磁场中受力的作用。
【解答】解：①图中闭合电路的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，动圈式话筒的工作原理就是电磁感应现象；
②乙图中，材料相同，横截面积越大的导体的电阻越小；
③图中是奥斯特实验，该图中的实验现象说明通电导体周围存在着磁场；
④图中有电源，是演示磁场对电流作用的实验装置，若同时改变电流方向和磁场方向，故④正确。
故选：B。
13．（2分）夹河的清晨风景如画，微风吹拂水面波光粼粼，岸边的高楼在水中呈现出清晰的倒影，垂钓者静坐岸边垂钓，对这些场景的解释正确的是（ ）
A．垂钓者手握的钓鱼竿是费力杠杆
B．白盛看见水中的小鱼是光的反射形成的虚像
C．岸边高楼的倒影是光的直线传播形成的虚像
D．波光粼粼是阳光在水面上发生光的色散形成
【答案】A
【分析】（1）动力臂比阻力臂长的杠杆是省力杠杆，动力臂比阻力臂短的杠杆是费力杠杆，动力臂和阻力臂相等的是等臂杠杆。
（2）光从水中斜射进入空气会发生折射现象。
（3）平面镜成像是由于光的反射形成的。
（4）波光粼粼是阳光在水面上发生镜面反射形成的。
【解答】解：A、垂钓者手握的钓鱼竿的动力臂比阻力臂长，故A正确；
B、白盛看见水中的小鱼是光的折射形成的虚像；
C、边高楼的倒影是光的反射形成的虚像；
D、波光粼粼是阳光在水面上发生镜面反射形成的。
故选：A。
14．（2分）小阳闭合开关后，发现电灯不亮，他用试电笔测试图中的a、b、c、d四点，那么可能发生的故障是（ ）
A．电灯灯丝断了 B．cd间某处断路
C．ab之间某处断路 D．开关处短路
【答案】B
【分析】测电笔是用来辨别火线和零线的：用手接触笔尾的金属体，笔尖接触火线，测电笔的氖管将发光；
试电笔测试图中的a、b、c、d四点，只有d点发光，d与火线是连通的，a、b、c与火线是断开的，据此判断。
【解答】解：A、电灯灯丝断了，故A错误。
B、cd间某处断路，a、b，d点试电笔亮。
C、ab之间某处断路，b、c，故C错误。
D、开关处短路，c，且电灯发光。
故选：B。
15．（2分）小明在研究物体的浮沉条件时，制作了一个空腔浮沉子，将其放入底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内，刚放入水中时，浮沉子恰好悬浮1，如图所示：一段时间后，由于渗漏空腔内开始进水，最后空腔充满了水，此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0，则所制作的浮沉子（ ）
A．质量为ρ0（h1﹣h2）S
B．质量为ρ0（h2﹣h0）S
C．材料密度为
D．材料密度为
【答案】C
【分析】根据浮沉子悬浮时排开水的重力等于浮沉子自身的重力，再由G＝mg可求浮沉子的质量；
浮沉子进水后沉底时排开水的体积等于浮沉子材料的实际体积，再由密度公式ρ＝可求其密度。
【解答】解：
AB．浮沉子放入容器前水＝h0S，
浮沉子刚放入水中时，由于是浸没，水和浮沉子的总体积：V总＝h1S，
由浮沉子恰好悬浮可知，浮力与重力相等排＝V总﹣V水＝h4S﹣h0S＝（h1﹣h4）S，
则浮沉子受到的f浮力：F浮＝ρ0gV排＝ρ0g（h7﹣h0）S，
由浮沉条件可知，浮沉子的重力：G＝F浮＝ρ0g（h8﹣h0）S，
浮沉子的质量：m＝＝＝ρ0（h7﹣h0）S，故A；
CD．浮沉子空腔内充满水时，浸没在水中总′＝h2S，
浮沉子实心部分排开水的体积：V排′＝V总′﹣V水＝h6S﹣h0S＝（h2﹣h6）S，
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，
所以，浮沉子材料的体积：V＝V排′＝（h2﹣h0）S，质量不变，
则浮沉子材料密度：ρ＝＝＝，故C正确。
故选：C。
二、填空题（每小题3分，共15分）
16．（3分）图一所示实验说明浮力的方向是 竖直向上 ；图二是四冲程汽油机的 做功 冲程；图三喷壶利用了流体流速越快，压强越 小 的原理。
【答案】竖直向上；做功；小。
【分析】（1）浮力的方向是竖直向上；
（2）汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；
（3）流体压强与流速的关系：流体流速大的位置压强小。
【解答】解：（1）由图一可知，重力的方向是竖直向下的，是竖直向上的；
（2）由图二可知，汽油机两气门都关闭，活塞向下运动；
（3）喷壶利用了流体流速越快，压强越小的原理。
故答案为：竖直向上；做功；小。
17．（3分）小华和同学去郊游，提前给保温瓶灌热水，家里烧水的电水壶功率为2000W，观察到家里电能表表盘如图所示，表盘上的1000r/kW h表示 电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转1000转 ，烧开一壶水需要6分钟，电能表的转盘将转过 200 r，家庭电路中电能表要安装在总开关的 前面 （选填“前面”或“后面”）。
【答案】电路中用电器消耗1kW h的电能，电能表的转盘转1000转；200；前面。
【分析】1000r/kW h表示电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转1000转；
根据W＝Pt计算家里烧水的电水壶功率为2000W，烧开一壶水需要6分钟消耗的电能，进一步计算电能表的转盘将转过的圈数；
进户线进入家庭后，先连接电能表，再连接总开关，即电能表要连接在总开关的前面。
【解答】解：1000r/kW h表示电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转1000转；
家里烧水的电水壶功率为2000W，烧开一壶水需要6分钟8J＝0.2kW h，
电能表的转盘将转过的圈数：n＝6.2kW h×1000r/kW h＝200r；
进户线进入家庭后，先连接电能表，即电能表要连接在总开关的前面。
故答案为：消耗1kW h的电能，电能表转1000转；前面。
18．（3分）流感防控期间，医院内氧气的需求量越来越大。容积为20L的钢瓶内储存有密度为1.5kg/m3的氧气，其质量为 0.03 kg，氧气瓶内氧气用掉一半后，瓶内氧气的质量将 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”），密度将 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】0.03；变小；变小。
【分析】已知氧气瓶的容积和瓶内氧气的密度，根据m＝ρV可求出瓶内氧气的质量；瓶内氧气用掉一半后，瓶内氧气质量减小，氧气充满整个氧气瓶，瓶内氧气体积不变，根据密度公式可知瓶内氧气密度的变化。
【解答】解：已知氧气瓶的容积V＝20L，瓶内氧气的密度ρ＝1.5kg/m6，瓶内氧气的质量m＝ρV＝1.5kg/m2×20×10﹣3m3＝2.03kg；
瓶内氧气用掉一半后，瓶内氧气质量减小，瓶内氧气体积不变可知瓶内氧气密度变小。
故答案为：0.03；变小。
19．（3分）三峡大坝上下游水位差有一百多米，轮船通过需经过5级船闸才能完成跳大坝的壮举，工程师把三峡大坝设计成上窄下宽形状。一艘排水量为1000t的轮船通过船闸时 1×107 N，船闸是利用了 连通器 原理，三峡大坝修成上窄下宽是因为 液体压强随深度的增加而增大 。（g取10N/kg）
【答案】1×107；连通器；液体压强随深度的增加而增大。
【分析】（1）根据阿基米德原理F浮＝G排＝m排g求出轮船受到的浮力；
（2）上端开口、底部相连通的容器叫做连通器；
（3）液体压强随深度的增加而增大。
【解答】解：轮船受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝1000×1000kg×10N/kg＝1×107N；
船闸的上端开口、底部相连通；
（3）由于液体压强随深度的增加而增大，三峡大坝上部受到水的压强比下部受到水的压强更大，才能承受更大的压强。
故答案为：3×107；连通器；液体压强随深度的增加而增大。
20．（3分）如图甲所示，电源电压恒定，定值电阻R0的阻值为8Ω，将滑动变阻器的滑片从a端滑到中点的过程中，电压表示数U与电流表示数I之间的关系图象如图乙所示。滑动变阻器R的最大阻值为 8 Ω，电源电压为 6 V，滑片在中点时变阻器的电功率为 1 W。
【答案】8；6；1。
【分析】如图甲所示，闭合开关，R0与R串联，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压；
当滑片位于a端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联分压特点可知电压表的示数最大，由图乙可知，UR＝3V，
根据欧姆定律可得，电路中的电流和定值电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点可知电源电压的表达式；
当滑片位于中点时，滑动变阻器接入电路的阻值为总电阻的一半，由图乙可知，UR′＝2V，
根据欧姆定律可得，电路中的电流和定值电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点可知电源电压的表达式，联立两个表达式可得滑动变阻器R的最大阻值和电源电压。
【解答】解：如图甲所示，闭合开关，R0与R串联，电流表测电路中的电流；
当滑片位于a端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，由图乙可知，UR＝3V，
根据欧姆定律可得，电路中的电流为：I＝＝，
定值电阻两端的电压为：
U0＝IR0＝×R0＝×5Ω，
根据串联电路的电压特点可知，电源电压U＝UR+U0＝3V+×8Ω........①，
当滑片位于中点时，滑动变阻器接入电路的阻值为总电阻的一半，UR′＝2V，
根据欧姆定律可得，此时电路中的电流I′＝＝2′＝I′R0＝×R0＝×8Ω，
根据串联电路的电压特点可知，电源电压U＝UR′+U0′＝4V+×4Ω........②，
联立①②可得：R＝8Ω，U＝6V；
滑片在中点时电路中的电流为：
I′＝＝＝3.5A，
变阻器的电功率为：
P＝UR′I′＝2V×6.5A＝1W。
故答案为：5；6；1。
三、作图简答题（21题3分，22题6分）
21．（3分）潭清疑水浅，荷动知鱼散。小明在河边看到池底的鱼很浅而实际却很深，请在图中画出眼睛在B处看到河底A处鱼的像在C处的光路图。
【答案】
【分析】由于从A反射的光经水面发生折射，折射光线远离法线偏折（向下偏折），当折射光线射入人眼，人凭光沿直线传播的感觉，认为A在折射光线的反向延长线上，人看到的是A的虚像。
【解答】解：
当折射光线射入人眼时，人凭光沿直线传播的感觉，人看到的是A的虚像；
由题可知，像在C处；先连接B，与水面交于O点；连接AO，则OB为折射光线，如图所示：
22．（6分）阅读短文，回答问题。
北京时间2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约577秒后，进入预定轨道，飞行乘组状态良好，也是空间站阶段的第3次载人飞行任务，飞船入轨后，与空间站组合体进行自主快速交会对接。后续，航天员将进驻天和核心舱，开展空间站平台维护与照料、机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作以及空间科学实验、技术试验，目前空间站组合体已进入对接轨道，满足与神舟十四号交会对接的任务要求和航天员进驻条件。
（1）发射过程中，神舟十四号飞船里的航天员说自己是静止的，所选择的参照物是 A 。
A.飞船
B.地球
C.月亮
D.太阳
（2）长征二号运载火箭所用燃料为液态的氢和氧，在通常情况下氢和氧是气态的，科技人员采用 压缩体积 （选填“压缩体积”或“降低温度”）的方法使它们成为液态；飞船进入预定轨道从近地点向远地点运行过程中， 动 能转化为 重力势 能。
（3）为保证飞船返回时的安全，船体上涂有一层特殊固体物质，在高温下 熔化 再 汽化 这两个物态变化过程都要吸热，以防船体温度过高。
【答案】（1）A；（2）压缩体积；动；重力势；（3）熔化；汽化。
【分析】（1）物体的运动和静止是相对的，关键看选取的参照物，相对于参照物位置发生了改变，就是运动的；位置如果没有发生改变，就是静止的；
（2）气体液化的方法：降低温度和压缩体积；动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关；
（3）熔化、汽化时要从周围吸收大量的热，有降温作用。
【解答】解：（1）以飞船为参照物，航天员和飞船之间的位置没有发生变化，故选：A；
（2）氢、氧在常温下是气态，若要减小体积；飞船进入预定轨道从近地点向远地点运行过程中，质量不变，而速度减小，动能转化为重力势能。
（3）为保证飞船返回时安全，船体上涂有一层特殊固体物质，再汽化、汽化时要吸收大量的热。
故答案为：（1）A；（2）压缩体积；动；（3）熔化。
四、实验探究题（23题6分，24题8分，25题8分，共22分）
23．（6分）物理兴趣小组在探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中，用弹簧测力计挂着一实心圆柱体，以图a、b、c、d、c分别为实验情景。（g取10N/kg）
（1）通过a、c两次实验，可知物体浸没在水中所受浮力大小是 0.5 N。
（2）通过 c、d 两次实验，计算两次受浮力 相等 （选填“相等”或“不相等”），可探究物体所受浮力大小与浸没深度 无关 （选填“有关”或“无关”）。
（3）通过c、e两次实验，可探究物体所受浮力大小与 液体密度 的关系。
（4）将水换成另一种液体探究时，记录实验数据，得到如图了所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像 0.8×103 kg/m3。
【答案】（1）0.5；（2）c、d；相等；无关；（3）液体密度；（4）0.8×103。
【分析】（1）根据称重法测浮力得出浮力的大小；
（2）研究物体所受浮力的大小与浸没的深度的关系，要控制排开液体的密度和体积相同；
（3）浮力的大小与物体排开的液体的体积和液体的密度有关；
（4）求出物体在液体中的浮力的大小，由于物体全部浸没在两种液体中，排开的液体的体积是相同的，根据阿基米德原理列出关系式，求出液体的密度。
【解答】解：（1）由a、c两次实验中测力计示数可知浮水＝G﹣Fc＝2N﹣1.8N＝0.5N；
（2）研究物体所受浮力的大小与浸没的深度的关系时采用的是控制变量法，需要控制排开液体的密度和体积相同，根据称重法可知两次受到的浮力相等；
（3）由图c、e所示实验可知，该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系；
（4）实验步骤c中，物体受到的浮力为：F浮c＝G﹣Fc＝4N﹣1.5N＝6.5N；
实验步骤f中，物体受到的浮力为：F浮f＝G﹣Ff＝2N﹣2.6N＝0.7N；
因物体均浸没，所以V排水＝V排液；
根据阿基米德原理可知：＝；
所以该液体的密度为：ρ液＝×ρ水＝×1×103kg/m3＝0.2×103kg/m3。
故答案为：（1）6.5；（2）c、d；无关；（4）0.3×103。
24．（8分）小文和同学们用蜡烛、凸透镜和光屏等器材探究凸透镜成像规律的实验。
（1）小文将蜡烛、凸透镜与光屏依次摆放到光具座上，调整蜡烛、凸透镜和光屏，使它们的中心在 同一高度 ，目的是 使像成在光屏中央 。
（2）使平行光正对凸透镜照射，移动光屏到凸透镜的位置，光屏上出现了最小最亮的光斑，这说明凸透镜对光有会聚作用，此凸透镜的焦距是 10.0 cm。
（3）如图乙所示，蜡焰在光屏上成清晰的像，像是倒立的 放大 实像；若保持凸透镜的位置不变，将蜡烛逐渐远离凸透镜置于光具座15cm刻度处，光屏应 靠近 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜，这个成像原理在生活中的应用是 照相机 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。
（4）保持蜡烛位置不动，换焦距更短的凸透镜，需将光屏向 靠近 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，又得到烛焰清晰的像，这一过程模拟了 近视眼 （选填“近视眼”或“远视眼”）的形成。
【答案】（1）同一高度；使像成在光屏中央；（2）10.0；（3）放大；靠近；照相机；（4）靠近；近视眼。
【分析】（1）为了使像成在光屏中央，应调整蜡烛、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度；
（2）平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点，这一点叫焦点，焦点到光心的距离叫焦距，读数时估读到分度值的下一位；
（3）根据2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；根据u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的；
（4）凸透镜焦距变短，对光的偏折能力变强，相当于增大物距，缩小像距，可以模拟近视眼的形成。
【解答】解：（1）为了使像成在光屏中央，应调整蜡烛；
（2）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距；
（3）如图乙所示，蜡焰在光屏上成清晰的像，根据2f＞u＞f、放大的实像；
若保持凸透镜的位置不变，将蜡烛逐渐远离凸透镜置于光具座15cm刻度处，根据u＞2f，成倒立，故要使光屏上仍能得到清晰的像，这个成像光屏应原理在生活中的应用是照相机；
（4）保持蜡烛位置不动，换焦距更短的凸透镜，对光的偏折能力变强，缩小像距，需将光屏向靠近透镜的方向移动。
故答案为：（1）同一高度；使像成在光屏中央；（3）放大；照相机；近视眼。
25．（8分）在测量小灯泡电功率的实验中，如图甲所示，电源电压恒为4.5V，电流表、电压表、滑动变阻器开关各一个，导线若干。
（1）电路有一根导线连接错误，将连接错误的导线打“×”，并画出正确的连线。
（2）正确连接后，闭合开关移动滑片，发现灯泡不亮，电压表示数较大，故障原因是： 小灯泡断路 。
（3）排除故障后，逐渐移动滑片，电压表示数如图乙，应向 左 （填“左”或“右”）端移动滑片P，图丙为灯泡的U﹣I图象，可知灯泡的额定功率为 1 W，此时滑动变阻器连入电路的阻值为 5 Ω。
（4）另一小组电压表有故障，设计如图丁所示的电路图，测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率，定值电阻阻值为R2，请将实验步骤补充完整：
①闭合开关S、S2，断开开关S1，移动滑动变阻器滑片，使电流表A的示数为 （用字母表示）：
②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录此时电流表A的示数为I；
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝ U额×（I﹣） （用已知R2、I、U额表示）。
【答案】（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）左；1；5；（4）；U额×（I﹣）。
【分析】（1）根据电流表和电压表的使用规则分析解答；
（2）电流表没有示数，说明电路中出现了断路，再根据电压表示数较大分析故障的可能原因；
（3）灯泡正常发光时电压等于其额定电压，由图乙读出灯泡两端电压，由串联电路的分压原理分析滑片的移动方向；由图像读出灯泡正常发时的电流，由P＝UI计算其额定功率；由电路特点和欧姆定律计算此时变阻器连入电路的阻值；
（4）①闭合开关S、S2，断开开关S1，R2和L并联之后，与滑动变阻器串联，电流表测量通过灯泡的电流，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数；
②闭合开关S、S1，断开S2，R2和L并联之后，与滑动变阻器串联，电流表测量干路电流，记下此时电流表的示数为I；
③根据并联电路的电流特点可知通过小灯泡L的电流，根据P＝UI可知小灯泡的额定功率的表达式。
【解答】解：（1）图甲电路中电压表串联在电路中，电流表并联在电路中，电流表与小灯泡串联
；
（2）正确连接导线过后，闭合开关，电路中有断路发生，说明电压表两接线柱到电源间是通路；
（3）灯泡正常发光时电压等于其额定电压2.5V，由图乙知，分度值3.1V，所以灯泡两端电压为2.2V＜2.5V，应将滑片向左端移动；
由图像读出灯泡正常发时的电流2.4A，所以灯泡的额定功率P额＝U额I＝2.2V×0.4A＝5W；
由串联电路特点和欧姆定律可得此时变阻器连入电路的阻值：
R＝＝＝5Ω；
（4）实验步骤：
①闭合开关S、S2，断开开关S4，R2和L并联之后，与滑动变阻器串联，调节滑动变阻器R的滑片P，此时灯泡正常发光；
②闭合开关S、S6，断开S2，R2和L并联之后，与滑动变阻器串联，记下此时电流表的示数为I；
在步骤②中，R2和L并联之后，与滑动变阻器串联，因电路的连接关系没有改变，灯仍正常发光
I额＝I﹣，
则小灯泡的额定功率的表达式为：
P额＝U额I额＝U额×（I﹣）。
故答案为：（1）见解答图；（2）小灯泡断路；5；5；（4）；U额×（I﹣）。
五、应用创新题（26题12分，27题12分，共24分）
26．（12分）如图所示是某电热器工作的部分电路图，电源电压U＝220V不变，两根电热丝的电阻关系为R1＝4R2，通过旋转扇形开关S接触不同触点，实现高、低两个挡位的转换，低温挡时的发热功率为220W。求：
（1）R1和R2的电阻值；
（2）电热器处于高温挡时的功率；
（3）如果在高温挡下工作10min产生的热量70%被水吸收，在1标准大气压下，这些热量能让2kg、50℃的水温度升高多少？水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）。
【答案】（1）R1和R2的电阻值分别为220Ω和55Ω；
（2）电热器处于高温挡时的功率为1100W；
（3）能让水温度升高50℃。
【分析】由P＝UI＝可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合并联电路电阻规律和P＝UI＝可知各挡位时电路的连接；
（1）根据P＝UI＝求出低温挡时电路的电阻，即为R1的阻值，根据两根电热丝的电阻关系为R1＝4R2求出R2的阻值；
（2）根据并联电路的电压特点可知电热器处于高温挡时两电阻两端的电压，根据P＝UI＝求出此时两电阻的电功率，根据电路的总功率等于各用电器电功率之和求出高温挡时的功率；
（3）根据Q＝W＝Pt求出高温挡下工作10min产生的热量，根据η＝×100%求出水吸收的热量，根据Q吸＝cmΔt求出水升高的温度，根据1标准大气压下水的沸点为100℃求出能升高的实际温度。
【解答】解：当S旋转至bc时，电路为R1的简单电路；当R当S旋转至cd时，R1、R6并联；因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻可知，R1、R6并联时，电路中的电阻最小，电热器为高温挡1的简单电路时，电路中的电阻最大，电热器为低温挡；
（1）由P＝UI＝可知低温＝＝＝220Ω，
因为低温挡时，电路为R1的简单电路，所以R8的阻值：R1＝R低温＝220Ω，
由两根电热丝的电阻关系为R1＝5R2可知，R2的阻值：R8＝R5＝×220Ω＝55Ω；
（2）R3、R2并联时，电热器为高温挡，此时两电阻两端的电压相等，
此时两电阻的电功率分别为：P1＝＝＝220W，P2＝＝＝880W，
则电热器处于高温挡时的功率：P高温＝P1+P2＝220W+880W＝1100W；
（3）由P＝可知高温＝W高温＝P高温t＝1100W×10×60s＝5.6×105J，
由η＝×100%可知吸＝ηQ高温＝70%×3.6×105J＝6.62×105J，
由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：Δt＝＝，
7标准大气压下水的沸点为100℃，由于水沸腾过程中，即在1标准大气压下，
而此时计算得出水的末温：t末＝t0+Δt＝50℃+55℃＝105℃＞100℃，
因此水能升高的实际温度：Δt实＝100℃﹣t6＝100℃﹣50℃＝50℃。
答：（1）R1和R2的电阻值分别为220Ω和55Ω；
（2）电热器处于高温挡时的功率为1100W；
（3）能让水温度升高50℃。
27．（12分）某种起重机的吊臂OAB可以看作杠杆，吊臂前端挂着滑轮组，滑轮组立柱CA竖直，用该起重机将浸没在水中的长方体石墩提出，放在水平地面上。石墩质量为1.8×104kg，底面积为6m2，高为2m。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）浸没在水中的石墩（石墩底部末浸入淤泥中），受到浮力是多少？
（2）石墩放在水平地面上起重机未对石墩施力时，石墩对地面的压强是多少？
（3）石墩完全离开水面被提升的过程中，测得每根钢绳的拉力为1.0×105N，此时滑轮组的机械效率是多少？
（4）当石墩被提起且仍浸没在水中时，若忽略滑轮组、钢绳和吊臂的重力及各种摩擦，起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是多少？
【答案】（1）浸没在水中的石墩（石墩的底部末浸入淤泥中），受到浮力是1.2×105N；
（2）石墩放在水平地面上时，起重机末对石墩施力，则石墩对底面的压强是3×104Pa；
（3）石墩完全离开水面被提升的过程中，测得每根钢绳的拉力为1.0×105N，此时动滑轮的机械效率是90%；
（4）当石墩被提起且仍浸没在水中时，若忽略滑轮组、钢绳和吊臂的重力及各种摩擦，起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是3.6×105N。
【分析】（1）求出石墩的体积，即为其排开水的体积，然后根据阿基米德原理计算浸没在水中的石墩受到浮力；
（2）知道石墩的质量，根据G＝mg求出受到的重力；石墩放在水平地面上时，起重机未对石墩施力，则石墩对地面的压力和自身的重力相等，又知道其底面积，即受力面积，根据p＝求出对水平地面的压强；
（3）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用η＝＝＝＝计算此时滑轮组的机械效率；
（4）作出动力臂和阻力臂，利用相似三角形求出动力臂与阻力臂之比，然后根据杠杆平衡条件计算起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力。
【解答】解：（1）石墩浸没在水中，则排开水的体积：V排＝V＝6m2×8m＝12m3，
石墩的底部未浸入淤泥中，则石墩受到浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.7×103kg/m3×10N/kg×12m6＝1.2×105N；
（2）石墩的重力：
G＝mg＝1.8×105kg×10N/kg＝1.8×106N；
石墩静止在水平地面上时，对地面的压力：
F压＝G＝1.8×108N，
对水平地面的压强：
p＝＝＝3×106Pa；
（3）由图可知，n＝2
η＝＝＝＝＝×100%＝90%；
（4）如图，作出动力臂和阻力臂，
在Rt△AOC和Rt△BOD中，AC∥BD，
所以△AOC∽△BOD，
OB：OA＝6：1，
所以，OD：OC＝3：1，
由图知，当石墩被提起且仍浸没在水中时、钢绳和吊臂的重力及各种摩擦，
石墩对杠杆B点的拉力为FB＝G﹣F浮＝1.6×105N﹣1.3×105N＝6×102N，
根据杠杆平衡条件可得：FA×OC＝FB×OD，
起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力：
FA＝＝6FB＝8×6×104N＝3.6×105N。
答：（1）浸没在水中的石墩（石墩的底部末浸入淤泥中），受到浮力是5.2×105N；
（2）石墩放在水平地面上时，起重机末对石墩施力3Pa；
（3）石墩完全离开水面被提升的过程中，测得每根钢绳的拉力为1.0×102N，此时动滑轮的机械效率是90%；
（4）当石墩被提起且仍浸没在水中时，若忽略滑轮组，起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是3.6×106N。
