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第四节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
一、单选题
1．小明同学在课外用易拉罐做成如图所示的装置做小孔成像实验，如果易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则他在半透明纸上看到的像是 （　　）
A．蜡烛的正立像 B．蜡烛的倒立像
C．三角形光斑 D．圆形光斑
2．为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索．下列说法错误的是（　　）
A．汤姆逊发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的
B．卢瑟福建立了原子结构的行星模型
C．近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小粒子组成的
D．组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，其中太阳是宇宙真正的中心
3．某同学用同一把刻度尺对同一物体的长度进行了4次测量，结果如下：12.34cm、12.36cm、12.35cm、12.55cm，则该物体的长度应记为（　　）
A．12.40cm B．12.55cm C．12.36cm D．12.35cm
4．分别由不同物质a、b、c 组成的三个实心体，它们的体积和质量的关系如图所示，由图可知下列说法正确的是（　　）
A．a物质的密度最大
B．b 物质的密度是1.0×103kg/m3
C．c物质的密度是a的两倍
D．b、c的密度与它们的质量、体积有关
5．为测量某种液体的密度，小明利用天平和量杯测量了液体和量杯的总质量m及液体的体积V，得到了几组数据并绘出了m-V图像，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．该液体密度为2g/cm3 B．该液体密度为1.25g/cm3
C．量杯质量为40g D．60cm3的该液体质量为60g
6．以下是测定菜油密度的实验步骤：(1)用天平测出空矿泉水瓶的质量m；(2)在矿泉水瓶中装满水，用天平测出总质量m1；(3)在矿泉水瓶中装满菜油，用天平测出总质量m2；(4)将菜油全部倒入量筒中，用量筒测出矿泉水瓶里所盛菜油的体积V1；(5)将菜油倒入量筒中，测出剩余菜油和瓶的总质量m3；(6)读出量筒中所盛菜油的体积V2；(7)计算菜油的密度.有三个实验小组分别选用其中部分实验步骤测量出菜油的密度，并写出表达式：(ρ水 已知) 你认为较合理且误差较小的表达式是(　　).
A．①②③ B．②③ C．①③ D．①②
7．如图所示，甲、乙为两个均匀实心正方体，它们的质量相等。若在两个正方体的上部，沿水平方向分别截去相同高度的部分（甲乙都不截完），则甲、乙剩余部分的密度大小甲、乙和质量大小m甲、m乙的关系是（　　）
A．甲>乙，m甲=m乙 B．甲<乙，m甲C．甲>乙，m甲>m乙 D．甲<乙，m甲>m乙
8．一个底面积为100cm2的薄壁柱形容器放在水平电子秤上，向容器中缓慢注入液体，停止注入液体时，容器中液体的深度为5cm；将均匀实心柱体缓慢放入液体中，放手后，柱体静止时电子秤的示数为2550g，如图甲所示；整个过程，电子秤的示数与容器内液体深度的关系如下图乙所示（部分数据没有标识）。下列说法正确的是（　　）
A．该液体的密度为0.8g/cm3 B．加入液体的总体积为600cm3
C．柱体的底面积为50cm2 D．柱体的密度为2.3g/cm3
二、多选题
9．甲、乙两辆车沿同一方向做直线运动，其运动过程中的路程s随时间t变化的图像如图所示，关于两辆车运动情况，下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两车都做匀速直线运动
B．乙车的运动速度是
C．当时，甲乙两车的行驶速度相等
D．当时，甲乙两车间的距离是
10．如图所示，在“探究凸透镜成像的规律”时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm处（　　）
A．光屏上成倒立、放大的实像
B．照相机是利用这一成像原理工作的
C．蜡烛到透镜的距离满足u＞2f
D．当蜡烛向右移动靠近透镜时，光屏也要向透镜移动，才能在光屏上再次得到清晰的像
三、填空题
11．如图所示，某同学在跳绳时听到“呜…呜…”声，这是绳子引起周围空气　 　而产生的，绳子转动越快，声音的　 　（选填“音调”“响度”或“音色”）越高。
12．如图所示，刻度尺甲、乙分别测量同一物体的长度，其中甲测得的结果是　 　cm，乙测得的结果是　 　cm，刻度尺　 　（填“甲”或“乙”）的测量结果更精确。
13．小明同学利用如图所示装置进行“探究平面镜成像的特点”的实验。
（1）小明选用玻璃板而不选用平面镜，是为了　 　；
（2）实验时，小明在玻璃板前放一支点燃的蜡烛中，还要在玻璃板后面放一支未点燃的蜡烛乙。对这两支蜡烛的要求是　 　；
（3）小明在寻找蜡烛甲的像的位置时，眼睛应在玻璃板放有蜡烛　 　（选填“甲”或“乙”）的一侧观察；
（4）将一张白纸放在玻璃板后，无论如何移动，在白纸上都　 　（选填“能”或“不能”）接收到像，说明平面镜所成的像是　 　像。
14．“沉睡三千年，一醒惊天下”，三星堆遗址在2021年3月出土了大量文物，如图所示是其中的金面具残片，文物爱好者小张和小敏同学制作了一个金面具的模型，用实验的方法来测量模型的密度。
（1）小张把天平放在水平台上，将游码拨到　 　，此时指针偏向分度标尺中线的左侧，应向　 　 （选填“左”或“右”）调节平衡螺母，使横梁在水平位置平衡；
（2）调好后小张将模型放在左盘，在右盘加减砝码，并调节游码使天平再次水平平衡，砝码和游码如图甲所示，则模型的质量为　 　 g；
（3）小张又进行了如图乙所示的三个步骤：
①烧杯中加入适量水，测得烧杯和水的总质量为145g；
②用细线拴住模型并　 　在水中（水未溢出），在水面处做标记；
③取出模型，用装有40mL水的量筒往烧杯中加水，直到水面达到　 　处，量筒中的水位如图丙所示；
（4）旁边的小敏发现取出的模型沾了水，不能采用量筒的数据，于是测出图乙③中烧杯和水的总质量为155g，小敏计算出模型的密度为　 　；
（5）小敏计算出的密度值与实际值相比　 　（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
15． 教学楼的楼道张贴标志，倡导同学们不要高声喧哗。从声音的特性分析，“高声”是指声音的　 　 ；从控制噪声的角度分析，这是从　 　 处减弱噪声；人们以　 　 为单位表示噪声强弱的等级。
16．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜位置保持不变，某同学记录并制了物距u和像距v之间关系的图象，如图2所示。
（1）凸透镜的焦距　 　cm；
（2）图1为某一时刻实验中的情景，随着蜡烛的燃烧，光屏上依然得到烛焰清晰像，但光屏上像的位置却偏高，为了使像仍成在光屏的中央，则应向　 　（“上”或“下”）调节凸透镜；
（3）调整后，图1中光屏上烛焰的像是倒立、　 　（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；
（4）若有一只苍蝇落到凸透镜上，则光屏上　 　成完整的烛焰的像（选填“能”或“不能”）；
（5）在上述实验的基础上，将蜡烛向远离透镜的方向移动，要在光屏上得到清晰的像，应将光屏　 　（选填“远离”或“靠近”）透镜，光屏上的像　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
17．甲、乙两金属块，它们的密度之比是，质量之比为，则甲、乙体积之比为　 　。若甲截去，乙截去，则剩余部分密度之比为　 　。
18．黄金有较好的　 　（延展性/弹性），可以锻制成薄如蝉翼的金箔。如图所示，金箔被羽毛轻松吸起。南京金箔锻制技艺是我国第一批国家级非物质文化遗产。现有一块面积为0.5m2、质量为38.6kg的金板，若将其锻制成厚度为0.1的金箔，面积是原来的　 　倍。（金箔的密度为19.3×103kg/m3）
19．小龙在整理实验器材时，发现实验室中密度为的酒精溶液用完了，他理论分析配制的酒精溶液可以用水和纯酒精混合制成（假设酒精和水混合后总体积不变），配制了100mL的的酒精溶液后，小龙发现剩余的水和纯酒精刚好可以配制60度的酒液88g（酒液度数指每100mL的酒液中所含纯酒精的毫升数），则所配制的酒精溶液的质量是　 　g；实验前水的总质量与纯酒精的总质量之比　 　（）。
四、解答题
20．在笔直公路行驶的汽车正前方有一座山崖，汽车以12m/s的速度向前行驶时汽车鸣笛一声，2s后汽车司机听到鸣笛的回声，问：
(1)2S内汽车所走的距离有多远？
(2)2S内声音传播的距离有多远？
(3)鸣笛时，汽车离山崖多远？（设声音在空气中的传播速度为340m/s）
21．一个铜球，用天平测得它的质量是356g，用量筒和水测出它的体积是60cm3，铜的密度，则：
（1）此球是空心的还是实心的？
（2）空心部分的体积多大？
（3）在空心部分注满水后，球的总质量是多少克？
五、复合题
22．在跨学科实践课上，小阳和同组的同学利用一个装洗涤液的空瓶子、一根筷子、一块塑料片、一个玻璃球、一块橡皮膏、一根塑料管制作了一个简易的活塞式抽水机，如图所示。
（1）当拉动活塞向上运动时，阀门关闭，储水仓里的空气变稀薄，气压　 　外界的大气压。于是，水在大气压的作用下推开玻璃球流人储水仓；
（2）当推动活塞向下运动时，玻璃球挡住瓶口，而阀门将　 　，储水仓的水涌到活塞上面；(3)某小组制作的抽水机瓶口放入水中抽水时，无论怎样移动活塞，出水口都没有水流出，可能原因是　 　。
23．小齐和同学们用蜡烛、凸透镜和光屏等器材进行了“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图甲所示，将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm处的光屏上接收到一个最小、最亮的光斑，则凸透镜对光有　 　（选填“会聚”或“发散”）作用，该凸透镜的焦距约为　 　cm；
（2）小齐和同学们团结协作，组装并调节好装置，把凸透镜放在光具座上50cm刻度处，调节蜡烛和光屏位置如图乙所示，可在光屏上得到一个倒立、　 　（选填“放大”“等大”或“缩小”）的清晰的像，　 　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像规律工作的；
（3）把光屏向右移动一小段距离，发现光屏上烛焰的像变模糊了，移动蜡烛使光屏上再次得到清晰的像，在此过程中像的大小变化情况是　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）；若不移动蜡烛，为了使光屏上再次得到清晰的像，可以将一个　 　（选填“近视”或“远视”）眼镜片放在凸透镜和烛焰之间；
（4）实验前为了使像完整地成在光屏的中央，可采取的办法是调整烛焰、　 　和光屏三者的中心在同一高度。随着实验的进行，蜡烛燃烧逐渐变短，为使像仍然能完整地成在光屏中央，这时最合理的调整是　 　（选填下列选项前的字母）。
A．只需将凸透镜向下移动适当的距离
B．只需将光屏向上移动适当的距离
C．将凸透镜和光屏都向下移动适当的距离
24．声源振动时发出声音的频率即为每秒钟发出声波的数目，声源每秒钟发出的声波数不同，发出声音的频率就不同.对观察者而言，人耳听到的声音频率即为每秒钟接收到的声波数目，例如我们听到频率为50 Hz的声音，每秒钟接收到的声波数即为50.当声源靠近或远离观察者时，人耳听到的频率不再等于声源发出的频率，这种现象叫多普勒效应.
（1）我们在生活中经常有这样的经验：高速驶来的火车“呼啸而来，扬长而去”.试定性分析当火车靠近我们时，我们听到的鸣笛声与火车发出的声音的频率有何不同
（2）观察者静止在路旁，一列动车以速度v向观察者驶来，动车发出的鸣笛声频率为 f0，观察者听到的声音频率为 f，声音的速度为u，试推导f与f。的关系.
（3）利用多普勒效应可以测定动车的速度.观察者坐在速度为80km/h的普通列车上，从对面驶来一列动车，迎面驶过时听到动车鸣笛声的频率为 f1，动车向后奔驰而去时听到的声音频率为 f2，若. 2：1，声音的速度为1 200 km/h，求动车的速度大小.
25．小丽同学做测量盐水密度的实验。
（1）请你将实验过程补充完整：
①她把装有盐水的烧杯放在调节好的天平左盘，在右盘放上50g、10g和5g的砝码，发现指针静止时如图甲所示，她接下来的操作应该　 　；
②待天平平衡后，测得烧杯和盐水的总质量为63.4g；
③她将烧杯中盐水全部倒入量筒，量筒内盐水的体积如图乙所示；
④她又测出带有水渍烧杯的质量如图丙所示，则量筒中盐水的质量为　 　g；
⑤小丽测得盐水的密度是　 　kg/m3；由于烧杯中盐水倒不干净，该测量的盐水密度　 　（偏大/偏小/不变）。
（2）实验结束后，小丽又用密度为1.2g/cm3的盐水、电子秤和溢水杯测量某合金块的密度，她进行了以下实验操作：
①如图2甲，将合金块放入溢水杯中，然后向溢水杯中注满水，测得杯、水、合金块的总质量为150g；
②取出合金块，注满水如图2乙，测得杯和水的总质量为110g；
③将溢水杯中的水倒出，擦干溢水杯和合金块上的水。如图2丙，再次将合金块放入溢水杯中，然后向溢水杯中注满盐水，测得杯、盐水、合金块的总质量为162g；
④取出合金块，将溢水杯注满盐水，如图2丁，测得杯和盐水的总质量为130g；根据以上数据，计算出图乙中水的体积为　 　cm3，合金块的密度ρ=　 　g/cm3。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】光的直线传播及其应用
2．【答案】D
【知识点】原子结构；科学家及其贡献
3．【答案】D
【知识点】误差及其减小方法
4．【答案】B
【知识点】密度公式及其应用
5．【答案】D
【知识点】密度公式及其应用；液体密度的测量
6．【答案】B
【知识点】密度公式及其应用；设计实验测密度
7．【答案】D
【知识点】密度公式及其应用
8．【答案】C
【知识点】密度公式及其应用
9．【答案】A,D
【知识点】时间速度路程的图像分析
10．【答案】B,C
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用
11．【答案】振动；音调
【知识点】声音的产生；音调及音调与频率的关系
12．【答案】4.8；4.70；乙
【知识点】刻度尺的使用
13．【答案】便于确定像的位置；大小完全相同；甲；不能；虚
【知识点】探究平面镜成像的特点
14．【答案】标尺左端零刻度线处；右；84；浸没；标记；；相等
【知识点】密度公式及其应用；固体密度的测量
15．【答案】响度大；声源；分贝
【知识点】音调、响度与音色的区分；防治噪声的途径
16．【答案】10.0；下；放大；能；靠近；变小
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
17．【答案】；
【知识点】密度及其特性；密度公式及其应用
18．【答案】延展性；4×104
【知识点】密度及其特性；密度公式及其应用
19．【答案】90；45∶44
【知识点】密度公式及其应用
20．【答案】解：(1)2s内汽车通过的路程
(2)2s内声音通过的路程
(3)鸣笛处离山崖的距离
【知识点】声速
21．【答案】解：（1）铜的密度
根据可得铜球中铜的体积
因则铜球是空心的。
（2）空心部分的体积
（3）若在空心部分注满水，则水的质量
注满水后铜球的总质量
答：（1）此球是空心的。
（2）空心部分的体积20cm3。
（3）在空心部分注满水后，球的总质量是376g。
【知识点】密度公式及其应用
22．【答案】（1）小于
（2）打开；活塞与筒壁之间的密封性不好
【知识点】制作简易活塞式抽水机
23．【答案】（1）会聚；10
（2）放大；投影仪
（3）变大；近视
（4）凸透镜；C
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
24．【答案】（1）解：当声源靠近观察者时，人耳听到的鸣笛声的频率比火车发出的声音要大，因为相同时间内，人耳接收到的波数比火车发出的波数要多；反之，当声源远离观察者时，人耳听到的鸣笛声的频率比火车发出的声音要小，当火车靠近我们时，距离越来越近，人感知的音调逐渐变高，即听到的声音频率增大了
（2）解：动车发出的鸣笛声频率为 f0，观察者接收到的频率为f，当波以速度u通过接收者时，时间t内通过的完全波的个数为
因而单位时间内通过接收者的完全波的个数，即接收的频率为
波源朝向观察者以速度v运动，由于波长变短为 ，
而使得单位时间内通过波的个数增多，即 ，动车的速度小于声速，
故答案为
（3）解：设普通列车速度为v1，动车速度为v2，声速为u，动车发出声波的频率为 f，
则由题意可得，靠近时
远离时
又因为
由以上三式可得
解得
【知识点】音调及音调与频率的关系
25．【答案】（1）先取下5g砝码再移动游码；28.8；；不变
（2）100；2
【知识点】固体密度的测量；液体密度的测量
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