三、作图与实验题：（本题包括4个小题，共15分．按题目要求作答）

16．（2012•菏泽）一条光线照射到水面发生反射和折射，这条光线经水面折射后的光线如图所示．请在图中画出它的入射光线和反射光线的大致方向．

考点： 作光的反射光路图；作光的折射光路图。

专题： 作图题。

分析： （1）反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；

（2）折射定律：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向靠近法线方向偏折，折射角小于入射角；当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时，折射光线向远离法线方向偏折，折射角大于入射角．

解答： 解：（1）光由空气斜射进入液体中时，折射光线向靠近法线方向偏折，根据折射角小于入射角画出入射光线．

（2）由光的反射定律的内容，首先过入射点画出法线，法线与界面垂直（虚线），根据反射角等于入射角画出反射光线；

如图所示：

点评： 在光路图中，法线要画成虚线，如果能够确定反射角，在光路图中，一定要标出反射角的度数；画折射光路时，一定注意光从哪种介质进入哪种介质．

17．（2007•苏州）如图所示，用裁纸刀裁纸．加在裁纸刀上的动力为F，支点在O点，请在图中画出动力臂并用L标明．

考点： 力臂的画法。

专题： 作图题。

分析： 题中告知了杠杆的支点和动力F的示意图，而动力臂是支点到动力的作用线的距离，因此过支点做力的作用下的垂线段即可．

解答： 解：首先作力F的作用线，然后过支点O作力F作用线的垂线段，标出力臂的符号，答图如下：

点评： 本题考查了力臂的画法．画力臂时关键是要画出支点到力的作用线的距离．

18．（2012•菏泽）如图所示，关于“自来水笔写字，墨水沿笔尖缓缓流出来的原因是什么？”小红认为是因为“大气压的作用”，可小明认为是因为“墨水重力“的作用．请你设计实验验证他们的观点是否正确，写出你的做法、依据的现象及对应的结论．

（1）验证“墨水缓缓流出来与大气压是否有关”．

（2）验证“墨水缓缓流出来与墨水的重力是否有关”．

考点： 大气压的综合应用；重力。

专题： 设计与制作题。

分析： （1）解答此题首先要明确墨水缓缓流出来，是由于外界的大气压大于签字笔内部的气体压强，这样把墨水压出来的，然后才可（用手）堵住笔芯的开口处（或密封），

验证即可．

（2）因为重力的方向是竖直向下，可将将笔尖向上写一会字，观察现象即可．

解答： 解：（1）墨水之所以会缓缓流出来，是由于外界的大气压大于签字笔内部的气体压强，这样把墨水压出来的，所以（用手）堵住笔芯的开口处（或密封），写一会字，如果笔迹变淡，直至不再显示笔迹，则与大气压有关；否则，与大气压无关．

（2）因重力的方向是竖直向下，所以可将笔尖向上写一会字，如果笔迹变淡，直至不再显示笔迹，则与重力有关；否则，与重力无关．

点评： 此题考查学生联系生活实际的能力，同时也考查学生的语言表达能力，中考时经常使用的就是这种考查方式，总之，此题属于难题．

19．（2012•菏泽）实验室内所用导线很短，导线的电阻忽略不计．但长距离输电需要两条输电线，输电线的电阻则不能忽略不计．当输电线某处发生短路时，整个输电线路的电阻会发生改变．已知每米输电线的电阻是0.01Ω．

（1）请你利用学过的电学知识，在如图所示的虚线框内为检修人员设计一个检修电路（器材和仪表任选），可以根据仪表的示数进行有关的计算，以确定输电线短路的位置，便于检修人员迅速赶往短路所在位置排除故障．

（2）计算“短路点与测量点之间的距离”的表达式为：　L=　．

考点： 欧姆定律的应用；电路图设计。

专题： 应用题；动态预测题。

分析： （1）只要测出导线电阻的大小就可测出导线的长度，导线的长度是两地的距离的2倍，要求电阻的大小就必须测出导线两端的电压和通过的电流，电压表并联在导线两端，电流表串联在电路中即可测出导线两端的电压和通过的电流，从而判断出故障发生地距甲地的距离．

（2）读出电流表和电压表的示数根据欧姆定律可求此时导线的电阻，进一步求出故障发生地距甲地的距离．

解答： 解：（1）如图电压表并联在导线两端，电流表串联在电路中．

（2）电流表的示数为I，电压表的示数为U，

导线的电阻R=，

所以导线的长度为S==，

导线的长度是两地距离的2倍，所以两地的距离是导线长度的一半，

两端距离为L==．

故答案为：（1）如上图所示；（2）L=．

点评： 本题考查电路图的设计和距离的计算，难点是根据题意设计电路图，容易出错的是两地的距离，要知道导线的长度是两地距离的2倍．

四、计算与应用：（本题分4小题，共25分．解答应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位）

20．（2012•菏泽）2011年7月26日6时12分，我国首台自主设计、自主集成的、体积约为50m3的深海载人潜水器“蛟龙”号首次下潜至5038.5m，顺利完成本次5000m级海底试验主要任务，这就意味着“蛟龙”号可以到达全球超过70%的海底，可以完成多种复杂任务，包括通过摄像、照相对海底资源进行勘查、执行水下设备定点布放、海底电缆和管道检测等任务．“蛟龙”号下潜到5000m深处时，（已知海水的密度为1.03×103kg/m3、g=10N/kg）求：

（1）潜水器受到的海水的压强．

（2）潜水器所受的浮力．

考点： 液体的压强的计算；阿基米德原理。

专题： 计算题。

分析： （1）已知下潜的深度和海水的密度，根据p=ρgh求出潜水器受到的海水的压强；

（2）当潜水器下潜时，排开水的体积和本身的体积相等，根据阿基米德原理求出所受的浮力．

解答： 解：（1）潜水器受到的海水的压强：

p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5000m=5.15×107Pa；

（2）潜水器所受的浮力：

F浮=ρgV排=1.03×103kg/m3×10N/kg×50m3=5.15×105N．

答：（1）潜水器受到的海水的压强为5.15×107Pa；

（2）潜水器所受的浮力为5.15×105N．

点评： 本题考查了液体压强和所受浮力的计算，关键是公式的应用，是一道较为简单的计算题．

21．（2012•菏泽）通过灯泡L1与L2的电流随其电压变化的关系曲线如图所示．求：

（1）当L2中通过的电流为0.3A时，L2消耗的电功率是多少？

（2）若L1、L2串连接在电源上，通过L2的电流为0.5A，此时L1的电阻为多大？

考点： 电功率的计算；串联电路的电流规律；欧姆定律的应用。

专题： 计算题；信息给予题。

分析： （1）先根据图象得出当L2中通过的电流为0.3A时通过的电流，再根据P=UI求出消耗的电功率；

（2）当L1、L2串连接在电源上时，根据串联电路的电路特点可知通过L1的电流，根据图象得出对应的电压，根据欧姆定律求出L1的电阻．

解答： 解：（1）当L2中通过的电流为0.3A时，从图象可知：U2=1V，

L2消耗的电功率：P2=U2I2=1V×0.3A=0.3W；

（2）因为L1与L2串联，

所以I1=I2=0.5A，

从图象中可知：U1=6V，

R1===12Ω．

答：（1）当L2中通过的电流为0.3A时，L2消耗的电功率为0.3W；

（2）若L1、L2串连接在电源上，通过L2的电流为0.5A，此时L1的电阻为12Ω．

点评： 本题考查了串联电路的电流特点和欧姆定律、电功率的计算，关键根据图象得出相对应的电流和电压．

22．（2012•菏泽）请用已经量的符号表示下列机械的有用功和总功

机械 已知条件 有用功W有 总功W总

抽水机 电源电压U、通过电动的电流I、通过时间t、抽水高度h、抽水的质量m 　mgh　 　UIt　

如左图：

用力F将重G的物体匀速移动s，物体受到的摩力是f 　fs　 　3Fs　

考点： 功的计算；有用功和额外功。

专题： 信息给予题。

分析： （1）抽水机在工作时，对水做的功为有用功，知道抽水的质量、抽水高度和通过时间，可利用公式W=Gh=mgh计算出有用功；消耗的电能为总功，知道电源电压、通过电动的电流和通过时间，可利用公式W=UIt计算出总功．

（2）从图可知，物体在水平方向移动，克服摩擦所做的功为有用功，绳子末端拉力做的功为总功，知道物体受到的摩擦力和物体移动的距离，可利用公式W=fs物计算出有用功；而动滑轮上有三段绳子拉着物体，知道物体移动的距离，从而可以计算出绳子末端移动的距离，又知道绳子末端的拉力，再利用公式W=FS计算出总功．

解答： 解：（1）∵抽水的质量为m，抽水高度为h，通过时间为t，

∴有用功为：W有用=Gh=mgh：

又∵电源电压为U，通过电动的电流为I，通过时间为t，

∴总功为：W总=UIt．

（2）∵物体受到的摩擦力为f，物体移动的距离为s，

∴有用功为：W有用=fs．

又∵动滑轮上有三段绳子拉着物体，

∴绳子末端移动的距离为3s，

而绳子末端的拉力为F，

∴总功为：W总=F3s=3Fs．

故答案为：mgh；UIt；fs；3Fs．

点评： 本题考查了有用功和总功的计算，本题的关键是，要结合题意明确对谁做的功为有用功，对谁做的功为总功．特别是当滑轮组水平放置时，物体在水平方向移动，克服摩擦所做的功为有用功，绳子末端拉力做的功为总功．

23．（2012•菏泽）能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，但能源危急、环境污染和生态破坏又反过来制约人类社会的发展，作为一名现代社会的中学生，你会发现周围很多能量白白浪费了，利用学过的物理知识，将一些能量转化为电能：

（1）请你为自己的家庭设计两个不需要消耗燃料的发电方式：　太阳能发电　、　风能发电　

（2）大海海面波浪起伏，你想过将波浪所具有的机械能转化为电能给灯塔供电吗（提示：地磁场磁性太弱）？请回答下列问题：

A．这一设想依据的原理是：　电磁感应　

B．需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材：　磁体　、　线圈　

C．怎么实现你的设计？

考点： 新能源；电磁感应。

专题： 信息给予题；设计与制作题。

分析： （1）地球上的各种能源，有的已被大规模开发和广泛利用，如煤炭、石油、天然气、水力等，称常规能源；还有一些能源，如太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能等，是正在研究开发和利用的能源，被通俗地称为新能源，可从这一角度进行解答．

（2）目前发电机的原理都是利用了电磁感应现象，将机械能转化为电能的，因此，也可通过这一原理利用一定的器材，同样实现利用波浪的机械能来转化为电能，为灯塔供电．

解答： 解：（1）新能源都是可再生能源和清洁能源，利用太阳能，风能，水能，海洋能等发电，不需要浪费燃料．

故答案为：利用太阳能发电；风力发电．（合理即可）

（2）A．传统发电机的原理都是利用了电磁感应现象，即使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，使电路中产生感应电流，最终将机械能转化为电能．

B．从原理的角度分析，为了实现电磁感应现象，必须还要有另外的磁体（地磁场磁性太弱）和线圈才行．

C．将磁极和线圈中的任一个固定在塔座上，另一个随波浪起伏，让线圈切割磁感线，这样在闭合电路中会产生感应电流，这一电流可提供给灯塔照明．

故答案为：A、电磁感应；

B、磁体（或磁铁）；线圈（或导体）；

C、将磁极和线圈中的任一个固定在塔座上，另一个随波浪起伏，让线圈切割磁感线．

点评： （1）要求不消耗燃料而发电，因此，必须从可再生能源和新能源的角度来考虑，这样便可顺利解决；

（2）解决本问题的关键是明确发电的原理，即电磁感应现象，这一点应该不难想到，在此基础上再大胆地发挥想象力，即可设计出可行的方案，此题知识虽不难，但还是有一定的挑战性．

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