2023-2024学年海南省海口市重点中学高一（上）入学模拟物理试卷（含解析）

2023-2024学年海南省海口市重点中学高一（上）入学模拟物理试卷
一、选择题（本大题共9小题，共36分）
1.下列物体的受力分析图正确的是( )
A. 沿光滑斜面下滑的物体
B. 光滑球靠在墙角静止
C. 细绳竖直悬挂光滑球静止且与斜面接触
D. 重为的杆靠在光滑竖直墙上静止
2.如图所示，劲度系数均为的甲、乙两轻质弹簧，甲弹簧一端固定在天花板上，乙弹簧一端固定在水平地面上。当在甲的另一端挂一重物，乙的另一端压一重物时，两弹簧的长度均为，现将两弹簧并联，并在其下方系一重物，此时弹簧的长度应为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，是一辆静止在水平面上的小车，在其支架的杆上固定一个质量为的小球，关于杆对小球作用力的描述，下列说法中正确的是( )
A. 力的方向竖直向上，大小为
B. 力的方向沿杆斜向上，大小为
C. 力的方向垂直于杆向上，大小为
D. 力的方向沿杆和竖直方向之间的某一方向，大小为
4.如图，平面镜竖直放置，镜前有一个发光物体，此平面镜可绕“垂直于纸面的水平轴”自由旋转，现将平面镜拉离竖直位置一个偏角至的位置，释放镜的下端，在平面镜从下摆到位置过程中，下列说法正确的是( )
A. 的轨迹为圆弧
B. 离轴越来越近
C. 轨迹对轴的张角为
D. 当大于时物体将不在此平面镜中成像
5.小伟同学用如图所示的电路测小灯泡的功率。电路中电源电压恒为，电压表的量程为，电流表的量程为。滑动变阻器的规格为“，”，灯泡标有“，”字样。若闭合开关，两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端的电压不允许超过额定值，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法中正确的是( )
A. 滑动变阻器的电阻允许调节的范围是
B. 电流表示数的变化范围是
C. 灯泡的最小功率是
D. 该电路的最大功率是
6.如图甲所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡标有“，”的字样，小灯泡的电流随电压的变化曲线如图乙所示。以下说法中错误的是( )
A. 小灯泡正常发光时的电阻为
B. 滑动变阻器接入电路的阻值为 时，小灯泡正常发光
C. 滑动变阻器接入电路的阻值为 时，小灯泡的电功率为
D. 当电压表的示数为时，整个电路在内消耗的电能是
7.如图所示，竖直固定的测力计下端挂有一个滑轮组，每个滑轮重均为，滑轮组下端通过定滑轮沿水平方向与重的物体相连，现竖直用力拉着物体，使其以的速度水平匀速运动，此时测力计示数为，若不计绳重和滑轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是( )
A. 拉力的大小为
B. 物体受到的摩擦力为
C. 滑轮组的机械效率为
D. 拉力的功率为
8.如图，电源电压不变且小于灯的额定电压，滑动变阻器滑片在中点，、、处为电流表或电压表。任意闭合开关，电路是安全的，只闭合、时，灯亮，且、处的表有示数，处的表无示数，不考虑灯丝电阻随温度变化。下列说法正确的是( )
A. 、处均为电流表，处为电压表
B. 只闭合、时，滑片右移，处的表示数变大
C. 开关都闭合时，向右滑动，处的表示数不变
D. 只闭合开关、时，将、处换成另一种电表，通过的电流大于通过的电流
9.如图所示的杠杆可绕支点在竖直平面内转动，：：，物体的质量为；物体的质量为，浸没在水中；当用竖直向下的力拉物体或将移到点时，都能将物体的四分之三提出水面，使杠杆恰好在水平位置平衡，此时水对杯底的压力变化了，则下列说法正确的是取，杠杆的质量、悬挂物体和物体的细绳的质量均忽略不计( )
A. 物体的密度为 B. 的大小为
C. ：： D. 杠杆水平平衡时受到的浮力为
二、非选择题（共64分）
10.如图甲所示为小黎制作的自动注水装置示意图，杠杆始终在水平位置保持平衡，为支点，，竖直细杆两端分别与杠杆点和圆柱形浮筒连接，竖直细杆连接在杠杆点和力传感器上，浮筒底部距薄壁柱形水箱底，不计杠杆、细杆及连接处的重力。某次调试时向水箱逐渐加水直至加满，力传感器的示数随水箱中水的质量变化的图像如图乙，则柱形水箱的底面积为______ ；调节使力传感器示数为时自动注水，示数为时停止注水，则一次注水过程水箱对地面的压强变化量为______ 。
11.晓欢同学设计了如图所示的装置探究杠杆的平衡条件，在轻质杠杆的端悬挂一个质量为的空桶，：：。将质量分布均匀，重为的异形工件通过细线与端相连，已知的上下两部分均为正方体，且边长之比为：，此时，杠杆在水平位置平衡，且对地面的压强为，不考虑机械的摩擦，此时细线对的拉力为______ ；若在的下部沿竖直方向截取部分，并将其放入空桶中，使对地面的压力变为原来的，则截去部分的质量为______ 。
12.电学实验中使用的电流表和电压表都是由小量程的电流表表头改装而成的，从电路的角度看，表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律。电流表的电阻叫作电流表内阻，指针偏转到最大刻度时的电流叫作满偏电流，加在它两端的电压叫作满偏电压。如图所示，有一个电流表，内阻为，满偏电流为，并联一个电阻后，就将它改装成了一个量程为的电流表。请解答：电流表的满偏电压是______ ；改装后的电流表的内阻是______ 。
13.如图所示，为平面镜，、是从同一点光源发出经平面镜反射后的两条反射光线。若，则光源的位置在平面镜上方______ 处；若将平面镜向下平移，则对应同一条入射光线的反射光线向______ 填“左”或“右”平移了______ 。
14.如图所示，是使用汽车从湖水中打捞重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的拉力随时间变化的图象。设时汽车开始提升重物，忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦，取。求：
重物露出水面前，汽车拉重物的功率；
圆柱形重物的密度；
水对湖底的压强整个过程中，湖水深度不变。
15.在学校某科技活动中，刘老师给同学们展示一个如图所示的黑盒子，绝缘外壳上有、、三个接线柱。刘老师告诉同学们，盒内电路由两个定值电阻连接而成。小海同学设计了如图乙所示的电路来研究盒内电阻的连接情况及其电功率。已知电源电压恒定不变，是阻值为的定值电阻，是滑动变阻器。小海进行了如下的实验操作：
Ⅰ把两个接线柱接到之间，只闭合开关，将的滑片移至最左端时，电压表示数为，电流表示数为；
Ⅱ用导线把连接起来，再将接线柱接入之间，闭合开关和，此时电流表的示数为；
Ⅲ把两个接线柱接到之间，只闭合开关，小海发现将的滑片从某位置移至最左端或最右端时，电压表的示数均变化了，电路的总功率均变化了。
请根据操作Ⅰ求出黑盒子间的电阻；
在操作Ⅱ中，求黑盒子工作消耗的电能；
请在答题卡指定位置画出黑盒子内的电路图，并标明各电阻的阻值；
小海接下来继续进行研究，他将两个接线柱接到之间，只闭合开关，左右移动的滑片，求此过程中黑盒子的最大电功率与最小电功率之比。
16.如图是商场内儿童游乐区设置的双人赛车竞技轨道，参与游戏的儿童可通过游戏手柄控制赛车在赛道上进行坡道加速，弯道减速和直道冲刺等操作。某时刻甲、乙两辆赛车同时通过赛道上的同一位置后进入一段长为的直轨道开始竞速，若甲车通过该位置后速度大小始终为，乙车通过该位置时的速度为，并开始以的加速度开始加速。
若乙车一直加速，求乙车追上甲车前，两车间的最大距离。
若乙车行驶的最大速度为，则乙车能否在该直道完成超越？
17.阅读下面一段材料，回答下列问题：
热力学和热物理研究的一个重要领域，是一个重要的研究领域的人类的未来。在热学中，有一个关键的方程将三个最重要的量体积、温度和压力联系起来。这个方程叫做克拉珀龙方程，写成。对于理想气体，这个方程可以解决大多数问题。它也被称为阿伏加德罗定律。
另外，热力学第一定律也很重要，它描述了热力学能的变化以及功与热的关系，写成，是热力学的基本定律，也是从事热力学研究的必备知识。
一定质量的理想气体，压强为，温度为，体积为，经过等压膨胀，体积变为原来的倍，求膨胀后理想气体的温度；
若在过程中吸热，求在过程中气体内能的变化量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、物体在斜面上不受下滑力，下滑的效果是由重力的分力提供的；故A错误；
B、物体和墙面间没有挤压，故和墙面间没有弹力；故B错误；
C、物体只受重力和绳子的拉力，不受向右下方的作用力；故C错误；
D、杆受重力、两接触面之间的弹力以及地面对杆的摩擦力；故D正确；
故选：。
根据物体的状态正确的受力分析，再根据力的示意图的画法做出力的示意图
本题考查了力的示意图的画法，对物体做出正确的受力分析是本题的关键．弹力可以由假设法进行分析．
2.【答案】
【解析】解：设弹簧的劲度系数是，根据胡克定律可知弹簧的长度为
则甲弹簧的长度为：
可得甲的原长为：
同理，乙弹簧的长度：
可得乙的原长为：
甲、乙弹簧并联时，两者长度相同，设为，那么甲的伸长量
根据胡克定律可知甲的弹力为：
乙的伸长量
根据胡克定律可知乙的弹力为：
甲、乙两弹簧拉力之和应该等于，即
解得弹簧的长度为
故BCD错误，A正确。
故选：。
根据胡克定律求出弹簧甲、乙的长度以及原长，再根据甲、乙弹簧并联时，拉力之和等于重力结合胡克定律列出方程，求出弹簧的长度。
本题考查了胡克定律的应用，解决本题的关键是熟练掌握胡克定律以及两弹簧并联时两弹簧的弹力之和与物体重力的关系。
3.【答案】
【解析】解：小球静止在杆子的底端，根据二力平衡的条件知道，必然有一个力来平衡这个重力，所以可以确定杆子给小球一个竖直向上的力，这个力和重力大小相等，大小为，故BCD错误，A正确。
故选：。
根据小球静止在杆子的受力情况，结合平衡条件根据二力平衡的条件求出杆子对小球的作用力的大小和方向。
本题考查了共点力平衡，难度不大。
4.【答案】
【解析】解：、根据平面镜成像特点，分别作出平面镜在处的像和平面镜在处的像，如图
由平面镜成像的特点可知，所成的像与到的距离与到的距离是相等的，结合图，由几何关系可知，点绕以长为半径转动，所以它的像的轨迹应该是圆弧，离轴的距离始终不变；故A正确，B错误；
、根据平面镜成像的特点，结合图可知，轨迹对轴的张角大于，当大于时物体仍能在此平面镜中成像，故CD错误。
故选：。
根据平面镜成像的特点：所成的像是虚像；像和物体形状、大小相同；像和物体各对应点的连线与平面镜垂直；像和物体各对应点到平面镜间距离相等来解答此题。
平面镜成像特点是平面镜成像习题的基础内容，一定要掌握。
5.【答案】
【解析】解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，灯泡的电阻
灯泡正常发光的电流
两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端的电压不允许超过额定值，故电路最大电流为。
A.当电路中的电流最大时，滑动变阻器接入的电阻最小，此时灯泡两端的电压为，则滑动变阻器两端的电压
此时滑动变阻器接入的最小电阻
当滑动变阻器接入的电阻越大，电路中的电流越小，电压表的示数也越小，故滑动变阻器接入电路的最大值为，所以滑动变阻器的电阻允许调节的范围是，故A错误；
B.电路中最小电流，电流表示数的变化范围是，故B错误；
C.当电路中的电流最小时，灯泡的功率最小，则灯泡的最小功率，故C错误；
D.该电路的最大功率，故D正确。
故选：。
由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，灯泡的功率最小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，利用求出灯泡的最小功率。
知道灯泡的额定电压和额定功率，根据求出灯泡的额定电流，然后结合电流表的量程确定电路中的最大电流，根据欧姆定律求出灯泡的电阻和电路中的最小电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值，再根据求出该电路的最大功率；
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据灯泡的额定电压和电流表的量程确定电路中的最大电流，对于选择题并不一定完全解答选项，只要有不正确的地方，本选项即为不正确。
6.【答案】
【解析】解：、小灯泡正常发光时的电压为，正常发光的电功率为
所以小灯泡正常发光时的电阻是，故A正确；
B、小灯泡与滑动变阻器串联，电流相等。小灯泡正常发光的电路的电流为：
此时接入电路的滑动变阻器的阻值为：
，故B正确；
C、由图可知，小灯泡两端的电压为时，电流强度的大小为，故此时小灯泡的电功率为，所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为：
，故C正确；
D、由图可知，当电压表的示数为时，电路中的电流为，则整个电路在内消耗的电能为，故D错误。
本题选错误的
故选：。
由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测小灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流；根据求出小灯泡正常发光时的电阻和电流；根据串联电路的特点求出滑动变阻器的电压与电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻；根据图乙利用找出小灯泡电功率为时小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻；根据图乙找出小灯泡两端电压为时，通过小灯泡的电流，根据，求出整个电路在内消耗的电能。
本题考查串联电路的特点、欧姆定律、电功和电功率公式的应用，关键是根据图像读出相关的信息。
7.【答案】
【解析】解：以上面的定滑轮为研究对象，受到测力计向上的拉力、段绳子向下的拉力和定滑轮自身的重力，由力的平衡条件可得：
则拉力的大小：，故A正确；
B.由图可知，下边的滑轮受到向上两根绳子的拉力、重力和下边绳子的拉力，则：
物体做匀速直线运动，则受到的摩擦力：
代入数据可得：，故B错误；
C.不计绳重和滑轮与轴间的摩擦，滑轮组的机械效率：，故C正确；
D.绳自由端移动的速度：
拉力的功率：，故D错误。
故选：。
已知此时测力计示数和每个滑轮重，利用可求得拉力的大小；
根据求得物体受到的摩擦力；
不计绳重和滑轮与轴间的摩擦，滑轮组的机械效率；
已知物体沿水平面以的速度可求绳子自用端的速度，根据公式求出拉力的功率。
此题主要考查的是学生对功率、有用功、机械效率、拉力计算公式的理解和掌握，知识点较多，有一定难度。
8.【答案】
【解析】解：、只闭合、时，灯亮，且、处的表有示数，处的表无示数；任意闭合开关，电路是安全的。
若处为电流表，闭合、时电源会被短路，故处一定是电压表；
若处也为电压表，由于电压表内阻很大，灯泡不会亮，故处一定是电流表；
若处为电流表，闭合、时电源会被短路，故处一定是电压表。
故A错误；
B、只闭合、时，和灯泡并联，被短路，处表测的是干路电流，处表测的是电源电压。当滑片右移时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，通过滑动变阻器的电流变大。电源电压不变，通过灯的电流不变，所以干路电流变大，即处表示数变大，故B正确；
C、当开关都闭合时，灯泡与、并联，、处表测的是电源电压，而电源电压不变，所以当向右滑动时，处表示数不变，故C正确；
D、只闭合开关、时，将、处换成另一种电表，即处是电压表，处是电流表，则和灯泡并联后再与串联，可知通过的电流大于通过的电流，故D正确。
故选：。
根据只闭合、时，灯亮，且、处的表有示数，处的表无示数，判断、、三处电表种类；根据滑片移动方向，分析总电阻的变化，判断干路电流的变化，再分析各部分电压和电流的变化。
解答本题的关键要明确电路的结构，搞清电表测量的是哪部分电压或电流，再根据欧姆定律和串并联电路的特点分析。
9.【答案】
【解析】解：由题意知，物体由浸没在水中到其四分之三提出水面时，水对杯底的压力减小量为。设此过程水面下降了，水杯的横截面积为，则水对杯底的压强减量为，水对杯底压力的减小量为：
设物体的体积为，密度为，将其四分之三提出水面后，物体排开水的体积减小了
其所受浮力减小量为：
又有：
联立代入数据得：
解得：，故A正确；
D.杠杆水平平衡时物体排开水的体积为，此时其受到的浮力为：
，故D错误；
B.物体的重力为：
物体的重力为：
用竖直向下的力拉物体，使杠杆恰好在水平位置平衡，由杠杆平衡条件可得：
已知：：：
可得：
解得：，故B正确；
C.将移到点时，杠杆恰好在水平位置平衡，同理可得：
可得：
解得：：：，故C错误。
故选：。
根据阿基米德定律和液体压强计算公式，确定水对杯底的压力变化量与物体所受浮力变化量的关系，结合密度定义式求解物体的密度和其所受到的浮力；根据杠杆平衡条件解答选项。
本题考查了杠杆平衡原理、阿基米德定律和液体压强的计算问题。解题的关键是确定水对杯底的压力变化量与物体所受浮力变化量的关系。
10.【答案】
【解析】解：由图乙可得，水的质量为时，浮筒底部刚好接触液面，由密度公式可得，此时水的体积为
则水箱底面积为
由图乙可知，水箱中没有水时，压力传感器受到的拉力，由杠杆的平衡条件可得
则
物体的质量
设的底面积为，压力传感器示数为时浸入水中的深度为，的高度为，当压力传感器的压力为零时
受到的浮力等于的重力，由阿基米德原理可得
由图乙可知，当完全浸没时，压力传感器的示数为，由杠杆的平衡条件可得
则
对受力分析可知，受到浮力、重力和杆的作用力，则此时受到的浮力
由阿基米德原理可得
则此时受到的浮力
联立可得
由图乙可知，加水时水面达到的下表面此时浮力为，加水时刚好浸没此时浮力为，该过程中增加水的质量为，浮力增大了所以，每加水，物体受到的浮力增加。
当力传感器示数为时，由杠杆的平衡条件可得，杆的作用力
此时加入水的质量为，水的总质量为
水的总重力
水箱对地面的压力等于水箱的重力、水的总重力、物体的重力和杆的作用力之和，即
当力传感器示数为时，由杠杆的平衡条件可得，杆的作用力
此时加入水的质量为
此时水的总质量为
水的总重力
水箱对地面的压力等于水箱的重力、水的总重力、物体的重力和杆的作用力之和
即
增加的压力
代入数据求得
水箱对地面的压强变化量
故答案为：；
根据密度公式求出水的体积，以及水箱底面积；
根据杠杆的平衡条件求出物体的质量，阿基米德原理以及杠杆的平衡条件求出传感器的示数，再对受力分析，根据平衡求出此时受到的浮力，再由阿基米德原理求出深度；再分析当力传感器示数为时，由杠杆的平衡条件求出杆的作用力，以及此时水的总质量和水的总重力；同理，再分析水当力传感器示数为时，杆的作用力，水的总质量和水的总重力以及增加的压力和水箱对地面的压强变化量。
本题考查了力矩的平衡问题，解决本题的关键是熟练掌握液体浮力和压强的计算公式。
11.【答案】
【解析】解：空桶重力为：
由力矩平衡条件知道：
根据平衡力和相互作用力可知，细线对异形工件的拉力与杠杆端受到的拉力相等，为：
地面对异形工件的支持力为：
异形工件对地面的压力与地面对的支持力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，所以异形工件对地面的压力为：
由压强公式可知，的底面积为：
所以，正方体异形工件下半部分的棱长为，由于上下两部分皆为正方体，且棱长之比：，所以上半部分的棱长为，则整个正方体异形工件的体积为：
由重力公式可知，则异形工件的质量为：
异形工件的密度为：
假设切去部分的质量为，由密度公式可知，切去部分的体积为：
则切去部分的底面积为：
则异形工件切去一部分后与地面的接触面积为：
由题可得，切割后异形工件对地面的压强：
由压强公式可知，此时地面对异形工件的压力：
压力和支持力是一对相互作用力，二者大小相等，方向相反，则此时的支持力为：
此时端绳子的拉力为：
由力矩平衡条件知道：
解得：
由解得：
故答案为：；。
根据力矩的平衡条件，根据题意分析力前后的变化，结合牛顿第三定律、密度公式等求解即可。
解题关键是知道力矩平衡的条件，掌握牛顿第三定律、密度公式、压强公式等。题目较难。
12.【答案】
【解析】解：根据欧姆定律，电流表的满偏电压为：
电流表改装为电流表需要并联一个分流电阻，根据并联电路的电压特点，改装后电流表两端的电压为：
根据欧姆定律，改装后的电流表的内阻为：。
故答案为：；。
根据欧姆定律求电流表的满偏电压；根据并联电路的特点及欧姆定律求电流表的内阻。
本题考查了电流表的改装，小量程电流表改装成大量程电流表需要并联一个小电阻，改装前后电流表的满偏电压不变。
13.【答案】 左
【解析】解：先将两条反射光线、反向延长交于一点，再通过平面镜作出的对称点，即为发射点的位置，并连接、画出入射光线，如图所示
根据光的反射定律可知，反射角等于入射角，是入射角的余角，的反射角的余角，所以
同理可得
所以在中，。根据平面镜所成的像与物是关于平面镜对称，可知在中，，，
根据几何知识可知： 代入数据解得：
因为，在中，，，则的长度为
，代入数据解得：
由勾股定理可知
所以可得
，
即光源的位置在平面镜上方处。
当平面镜向下平移，光线如图所示
因为，，在和中，；所以≌，且，所以可得
解得
的长度为
光线与的交点记为，则有，在中，，，所以是等边三角形，所以
即原反射光线向左平移
故答案为：，左，。
利用光的反射原理结合数学模型，即可分析出。
本题主要考查对光的反射应用，同时也考查对数学模型的应用。
14.【答案】解：根据题意及图象乙，重物重力，质量
重物露出水面前，汽车的拉力；则
所以重物露出水面前，汽车拉重物的功率为；
物体所受的浮力
物体的体积
圆柱形重物的密度
圆柱形重物的密度为；
圆柱体上升到上底面与水面相平时，圆柱体下底面距河底的高度为
圆柱体从上底面与水面相平上升到下底面与水面相平时，上升的距离恰好等于圆柱体的高
河水的深度为
水对湖底的压强
则水对湖底的压强。
答：重物露出水面前，汽车拉重物的功率；
圆柱形重物的密度；
水对湖底的压强。
【解析】从图象上可以看出物体浸没水中时拉力的大小，根据公式可求重物露出水面前，汽车拉重物的功率；露出水面后绳子的拉力就等于物体的重力；根据公式可求物体的质量；
绳子两次拉力之差，就是物体所受的浮力，根据浮力公式求出体积的大小；根据公式求出物体密度的大小；
圆柱体上升到上底面与水面相平时，根据公式可求圆柱体下底面距河底的高度；圆柱体从上底面与水面相平上升到下底面与水面相平时，升的距离恰好等于圆柱体的高；最后利用液体压强公式求出水对湖底的压强。
本题考查质量、密度、液体压强的计算，难点是根据图像对物体进行受力分析，这是解决本题的关键。
15.【答案】解：把两个接线柱接到之间，只闭合开关，将的滑片移至最左端时，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流，由知道，黑盒子间的电阻是
把两个接线柱接到之间，只闭合开关，将的滑片移至最左端时，由于串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，由知道，电源的电压是
用导线把连接起来，再将接线柱接入之间，闭合开关和，电路为黑盒子的简单电路，则黑盒子工作分钟，消耗的电能是：
用导线把连接起来，再将接线柱接入之间，黑匣子的电阻是
把两个接线柱接到则之间，只闭合开关时，电路中电流的变化量是
此时黑匣子的电阻是
综上可知，黑盒子间的电阻为，用导线把连接起来后间电阻为，间的电阻为，故黑盒子内的电路图如下图所示：
把两个接线柱接到之间，只闭合开关，当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流是
因将的滑片从某位置移至最左端或最右端时，电路中电流的变化均为，所以，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流
此时电路的总电阻
则滑动变阻器的最大阻值
将两个接线柱接到之间，只闭合开关时，当滑动变阻器接入电路中的电阻为时，电路中的电流最大，黑匣子的电功率最大，此时电路中的电流是
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，黑匣子的电功率最小，此时电路中的电流
由
可得，此过程中黑盒子的最大电功率与最小电功率之比是
答：根据操作Ⅰ可知黑盒子间的电阻是；
在操作Ⅱ中，黑盒子工作消耗的电能是；
黑盒子内的电路图以及各电阻的阻值见解答；
此过程中黑盒子的最大电功率与最小电功率之比是：。
【解析】把两个接线柱接到之间，只闭合开关，将的滑片移至最左端时，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出黑盒子间的电阻；
根据操作Ⅰ求出电源的电压；用导线把连接起来，再将接线柱接入之间，闭合开关和，电路为黑盒子的简单电路，根据求出黑盒子工作消耗的电能；
用导线把连接起来，再将接线柱接入之间，根据欧姆定律求出黑匣子的电阻；把两个接线柱接到之间，只闭合开关时，根据求出电路中电流的变化量，根据欧姆定律求出此时黑匣子的电阻，综上分析画出黑盒子内的电路图；
把两个接线柱接到之间，只闭合开关，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻为零时电路中的电流，将的滑片从某位置移至最左端或最右端时，电路中电流的变化均为，据此求出滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；将两个接线柱接到之间，只闭合开关时，当滑动变阻器接入电路中的电阻为时，电路中的电流最大，黑匣子的电功率最大，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，黑匣子的电功率最小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的最大和最小电流，根据求出此过程中黑盒子的最大电功率与最小电功率之比。
本题以探究黑匣子内部结构为背景考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电功公式的应用，正确的得出电阻关系和滑动变阻器的最大阻值是关键。
16.【答案】解：甲乙两车速度相等时，它们之间的距离最大
解得
则两车之间的间距为
代入数据解得：
甲车通过该直道的时间
乙车加速阶段的时间
加速行驶的位移
通过剩余距离的时间
则乙车通过该直道的时间
则说明乙车在直道完成了超越。
答：乙车追上甲车前，两车间的最大距离为。
乙车在该直道完成了超越。
【解析】两车速度相等时，距离最大；
比较两车通过直道的时间，进而判断乙车能否在该直道完成超越。
本题是追及问题，在分别研究两车运动的基础上，关键要寻找两车之间的关系，比如位移关系和速度关系，注意挖掘隐含的临界条件。
17.【答案】解：理想气体发生等压变化，根据盖吕萨克定律可得
已知，，，代入上式解得：
经过等压膨胀，外界对气体做功
根据热力学第一定律有
答：膨胀后理想气体的温度为；
在过程中气体内能的变化量为。
【解析】理想气体发生等压变化，根据盖吕萨克定律求解膨胀后理想气体的温度；
根据公式求出气体对外做的功，再根据热力学第一定律求气体内能的变化量。
对于气体问题，关键要明确气体状态变化过程，选择合适的气体实验定律，结合热力学第一定律解答。要知道气体做等压变化时，可根据公式求出气体做的功。
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