压轴培优专题电学和力学综合问题-2024年中考物理高分突破压轴题培优专题原卷版
压轴培优专题20电学和力学综合问题
2024年中考物理【高分·突破】压轴题培优专题精练
一、单选题
1．泸州市继续整合涉农资金，加大支持农村燃气热水器普及到户力度，如图所示是其结构原理图，微动开关K与活塞相连，活塞与水管相通，热水器进水来自楼顶自制雨水收集器。下列说法不正确的是（ ）
A．淋浴时，打开淋浴阀，根据连通器的原理，喷头有水喷出
B．打开淋浴阀后，根据流体压强与流速的关系，活塞应向左移动
C．开关K闭合，电磁铁的磁力把燃气阀打开，同时电子点火，燃气进入灶头燃烧，有热水流出
D．若热水器各部件完好，水压正常，打开淋浴阀后，电子点火器能点火却无火焰，原因可能是电磁铁没有磁性
2．“绿水青山就是金山银山”，为保护环境，我国大力发展新能源汽车，图甲是电动车充电的场景。图乙是某电动汽车前进和倒车工作原理简单示意图，开关S1和S2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时汽车前进且能调速（调速是通过电子调速器改变流过电动机的电流大小来实现，图中R1相当于电子调速器），向后拉操纵杆时汽车以恒定速度后退。
结合情境中的文字和图像信息判断，下列说法正确的是（ ）
A．给电动汽车上的蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源
B．电动机和电子调速器的连接方式是并联
C．开关S1和S2同时接1可实现汽车倒车
D．汽车前进和倒车是通过开关改变电动机线圈中的电流方向实现
3．电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶的车辆，为了提高电动汽车的续航能力，在汽车中还安装有发电机，当汽车因惯性滑行或刹车时，电动机自动停止工作，车轮带动发电机发电并为蓄电池进行电能回收。如图所示是某电动汽车电路图的示意图，A、B为车载电脑控制的电路开关，则下列关于电动汽车工作过程的说法正确的是（ ）
A．当汽车启动时，开关A闭合，B断开，此时电动机原理是电磁感应
B．当汽车滑行时，发电机工作，其原理是通电导体在磁场中受到力的作用
C．当开关A闭合，B断开时，电动机相当于用电器
D．当开关B闭合，A断开时，发电机相当于用电器
4．如图是某型充电桩（慢充）为电动车充电的情景，下表为该充电桩的部分参数。在正常电压下充电且不计充电过程中的能量损耗，下列说法正确的是（ ）
输入电压 220V
输出电压 220V
充电功率 7kW
充电时间 8﹣10h
A．对电池充电时是将化学能转化为电能
B．输入电流约为31.4A
C．在1s内最多能对电动车充电7000J
D．充电8小时可最多消耗电能70 kW·h
二、多选题
5．实践活动小组的同学，在商场到了一种智能电梯，如图甲所示。当无乘客乘坐电梯时，电动机低速运转，电梯以较小的速度上升；当有乘客乘坐电梯时，电动机高速度运转，电梯以较大的速度上升。他们利用所学过的知识设计了一个能实现智能电梯上述功能的模拟电路，如图乙所示。其中M为带动电梯运转的电动机，R1为定值电阻，R为阻值随所受乘客对其压力大小发生改变的压敏电阻，两个电源两端的电压均保持不变。关于这个电路，下列说法中正确的是（ ）
A．R的阻值随压力的增大而减小
B．当有乘客站在电梯上时，衔铁上的动触点与触点1接触
C．当有乘客站在电梯上时，电磁铁线圈的耗电功率变大
D．若适当减小R1的阻值，可减小无乘客时电动机消耗的电功率
6．有一种利用重力进行发电的“重力灯”，其结构示意图如图所示。使用时，先将质量较大的重物M挂在绳端，松手后，M以缓慢的速度匀速下落，带动发电机转动，从而使LED灯发光。在M匀速下落的过程中，下列分析正确的是（ ）
A．M的动能保持不变
B．M的机械能保持不变
C．电能是由动能转化而来的
D．电能是由重力势能转化而来的
7．某同学设计了一个电子秤，其原理示意图如图甲所示，电源电压恒为6V，电阻R0为120Ω，电压表量程为0~3V（可显示质量大小），R1是力敏电阻，其阻值随压力变化图象如图乙所示。O点是杠杆ABO的支点，托盘固定在A点，AO︰BO=5︰1。托盘及杠杆组件的质量忽略不计，g取10N/kg。则（ ）
A．被称物体的重力就是杠杆的动力
B．电子秤能称量的最大质量是6kg
C．托盘中放2kg物体时，电路消耗总功率是0.1W
D．若托盘能移动，越靠近支点，电子秤的精确度越高
8．抗疫胜利后，重新开放的湖南省博物馆需要限制每天入馆的人数。甲图是小伟帮博物馆设计的一个检测入馆人数的电路，电源电压不变，力敏电阻的阻值随压力大小的变化情况如乙图所示，当电压表的示数变小时，计数器自动计数一次。闭合开关，当力敏电阻上的压力变大时，下列说法正确的是（ ）
A．力敏电阻的阻值变小
B．电路中的电流变小
C．电压表的示数变小
D．电路中的总功率变小，计数器自动计数一次
三、填空题
9．用塑料管在干燥的头发上摩擦几下，靠近放在水平桌面上的空易拉罐，易拉罐会跟着塑料管滚动。这说明带电体具有 轻小物体的性质，同时说明 （选填“力可以改变物体的运动状态”或“力可以改变物体的形状”）。
10．如今无人机家喻户晓，我国某款军用无人机的技术已达到世界领先水平。下表是我国某军用无人机的部分技术参数：
正常巡航速度km/h 180
最大载荷量kg 200
最大载燃油量kg 300
机身质量t 1.1
发动机额定功率kW 75
（1）无人机为执行某项任务需要上升至某一高度后开始定速巡航（可认为匀速直线运动，无人机满载），此刻，油量表显示为90%，则此刻机身整体获得升力为 N；
（2）如果无人机以正常的巡航速度飞行10km（忽略油量变化），则牵引力做的功为 J；
（3）无人机身表面采用的复合材料受力不易被拉伸，说明该材料分子间 力较大；无人机在航拍时，看到拍摄的地面上的景物太少，想在同一画面中看到景物更多，应该让飞机 （选填“远离”或“靠近”）地面，同时应该将镜头 （选填“向下伸出”或“向上缩回”）；
（4）无人机飞行时为保证不超过最大飞行速度，工程师给发动机装上了控制油门的限速器，图乙为简化电路图，其中R的阻值随飞行速度的变化如图丙所示。若电源电压为12V，R0的阻值为20Ω，当无人机达到最大飞行速度时，R0的电功率是 W。（电磁铁电阻不计）
11．如图1所示为材料重心检测装置，R1和R2为两个相同的力敏电阻，在压力为2N到3.5N范围内其阻值随压力关系图像如图3所示，装置内检测电路如图2所示，其中电源电压U恒为6V，材料重5N且正好可以水平放置在支架的AB两点上，AB=24cm。闭合S，当V1和V2示数相等时，材料的重心距离A端 cm，此时R1消耗的电功率为 W。当V1和V2示数差值达到1V时，材料不合格，此时其重心与B端最远相距 m。
12．如图是新型武器——电磁炮的原理简化图。炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力，于是将炮弹发射出去。电磁炮的发射过程中将电能转化为 能，如果同时改变磁场方向和金属杆中的电流方向，金属杆将会受到向 （填“左”或“右”）的力。电磁炮的发射原理与 （填“扬声器”或“麦克风”）的原理相同。
13．小伟在乘飞机时了解到，经济舱乘客的免费托运行李限重20kg，而商务舱的乘客允许携带更重的免费托运行李。如图是小伟设计的模拟飞机行李超重的报警装置，杠杆OP始终处于水平位置，电源电压恒为15V，R0是阻值为6Ω的定值电阻，Rx是力敏电阻，它的阻值随压力变化的关系如下表；当电压表的示数U0大于或等于3V时，电路外的检测装置会自动报警。（取g =10N/kg）
（1）经济舱的乘客可以携带免费托运行李的最大重力为 N；
（2）小伟把检测装置恰好报警时的电学物理量标在下图中，请帮他计算此时Rx的电阻为 Ω；
（3）如图杠杆上有两个行李托盘，A、B是杠杆上的两个承重点，已知AP=0.3m，OB=0.6m。小伟闭合开关，将20kg的模拟行李放在某一个托盘上时，检测装置恰好报警，当他将模拟商务舱乘客的行李放在另一个托盘上时，检测装置也恰好报警。模拟商务舱乘客的行李限重为 kg。（杠杆、支架及托盘的重力均忽略不计）
压力F/N 50 100 150 200 250 300
阻值Rx/Ω 50 30 24 20 17 16
四、计算题
14．如表格和图甲、乙所示的是某一种电热水器的铭牌、剖面结构示意图和内部简单电路图，R1、R2均为定值电阻。[g取l0N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容c水=2×103J/（kg ℃）]求：
型号 DZP 150﹣15A
电源 220V﹣50Hz
额定功率 1100W
保温功率 40W
允许最大容量 20L
（1）如图甲，装满水时出水口距离水面52cm，出水口大小忽略不计，则此时出水口受到水的压强多大？
（2）电热水器中电阻R2的阻值为多大？
（3）当该热水器装满20℃的水时，1标准大气压下把水加热烧开，需要吸收多少热量？该电热水器消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗多少电能？
15．如图甲所示，小明设计了一种自动测量汽车油箱内油量的电路，电路由工作电路和控制电路组成。控制电路中，油量表实际上是一个选用“”量程的电压表，电源电压保持不变，是阻值为的定值电阻，当长方体油箱中有50升汽油时，油量表的指针满偏，压敏电阻接入电路的电阻与油箱中汽油的体积V的关系如图乙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计；工作电路中，a、b两处接有指示灯或定值电阻，当油量大于5升时，指示灯不发光；当油箱中的油量减小到5升时，指示灯发光，开始自动报警，提醒司机尽快加油。求：
（1）工作电路中，a处接有的电路元件是 ；
（2）控制电路的电源电压 ；
（3）当控制电路中定值电阻消耗的电功率为时，油箱中的油量 。
16．新冠疫情期间，新款5G智能机器人被运用到校园疫情防控中，该机器人可行进到指定地点进行红外智能测温，也可在校园内匀速行驶，携带消毒液，进行校园消毒。表为该款智能机器人的部分参数（电池满电电能指：该机器人的电池充满电后，所能提供的最大电量）（g取10N/kg）
额定工作电压 25V 额定喷洒功率 100W
电池满电电能 3.6×106J 满电最大续航里程 4320m
满载质量 120kg 轮胎与地面总接触面积 0.02m2
（1）该机器人满载静止在水平地面上时，对地面的压强是多少；
（2）该机器人总电量的20%用于喷洒消毒液，则该机器人可以额定功率喷洒消毒液的最长时间是多少；
（3）经测算，该机器人在校园匀速行进时平均阻力为400N，充满电后电池电量的60%用于行进，且恰能行驶达最大续航里程，若该不考虑其他能量损失，该机器人行进电机的效率是多少？
17．如图甲所示，是小华利用所学的物理知识设计的一个拉力传感器，并用它作为测力计完成了测量滑轮组机械效率的实验。拉力传感器的电源电压为6V，是阻值为的定值电阻，是压敏电阻，其阻值与所受压力的关系如图乙所示，压敏电阻上有一个压板与挂钩相连，将挂钩受到的拉力转化为对压敏电阻的压力，用量程为的电压表来反应挂钩处拉力大小。实验中用滑轮组提着重20N的物体匀速上升1m的过程中，电压表的示数始终保持2V不变。不计滑轮组的绳重及摩擦，则：
（1）如果将电压表表盘改为拉力刻度，应该将拉力的零刻度线标在电压是多少伏的刻度线上？
（2）这次实验滑轮组的机械效率是多大？
（3）这个滑轮组能提起的物体最重不能超过多少牛？
18．如图甲，电源电压恒为6V，柱体A与B经细线绕过定滑轮（不计绳重及摩擦）相连，，，A置于力敏电阻上，B的上端与容器上端相平，力敏电阻阻值随压力F的变化关系如图乙，容器内无水时，电流表示数，电路的总功率为，向容器中注水至加满，此时电路的总功率为，若，求：
（1）定值电阻的阻值；
（2）加满水时电路的电流；
（3）注水至加满后，力敏电阻的阻值；
（4）注水至加满后，物体B所受浮力。
19．在工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图所示，此“塔吊”配置的电动机线圈电阻为，当两端加220V电压时，通过线圈的电流为50A。在一次工作中“塔吊”在60s内将质量为3000kg的重物先竖直匀速向上吊起15m，又沿水平方向移动15m，在此过程中，求：
（1）“塔吊”对重物做的功；
（2）该电动机消耗的电能；
（3）这次工作中整个“塔吊”的效率。（结果保留百分号一位小数）
20．如图所示为某一智能测量系统的原理图。物体A重20N，底面积为100cm2，高20cm，放在底面积为300cm2的容器中。物体B底部正放于压敏电阻R上，A、B通过轻质杠杆AOB相连，O为杠杆的支点，此时A对容器底的压力刚好为0N，压敏电阻R的阻值为20Ω。已知压敏电阻阻值随压力的变化如下表所示，OA：OB=2：1，定值电阻R=15Ω，电流表的量程为0-0.6A，电源电压恒为12V，整个过程中杠杆一直保持在水平位置平衡。
压力F/N 5 7 16 20
电阻R/Ω 20 15 10 5
求：（1）B的重力；
（2）在电路安全前提下，最多可向容器中加多少kg的水？
（3）在（2）问的前提下，将物体A从距离底部4cm处沿水平方向切开，并将底部切去部分取出（所沾的液体忽略不计），当液面再次稳定后电流表的示数为多少？
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压轴培优专题20电学和力学综合问题
2024年中考物理【高分·突破】压轴题培优专题精练
一、单选题
1．泸州市继续整合涉农资金，加大支持农村燃气热水器普及到户力度，如图所示是其结构原理图，微动开关K与活塞相连，活塞与水管相通，热水器进水来自楼顶自制雨水收集器。下列说法不正确的是（ ）
A．淋浴时，打开淋浴阀，根据连通器的原理，喷头有水喷出
B．打开淋浴阀后，根据流体压强与流速的关系，活塞应向左移动
C．开关K闭合，电磁铁的磁力把燃气阀打开，同时电子点火，燃气进入灶头燃烧，有热水流出
D．若热水器各部件完好，水压正常，打开淋浴阀后，电子点火器能点火却无火焰，原因可能是电磁铁没有磁性
【答案】B
【详解】A．淋浴时，打开淋浴阀有水流出，是因为喷头与进水管形成了一个连通器，故A正确，不符合题意；
B．打开淋浴阀后，根据流体压强与流速的关系，流体速度越大的地方压强越小，因此活塞应向右移动，故B错误，符合题意；
C．开关K闭合，电磁铁的磁力把燃气阀打开，同时电子点火，燃气进入灶头燃烧，将化学能转化为内能，水吸收热量，温度升高，有热水流出，故C正确，不符合题意；
D．电子点火器能点火却无火焰，原因可能是电磁铁没有磁性或没有燃气了，无法燃烧，故D正确，不符合题意。
故选B。
2．“绿水青山就是金山银山”，为保护环境，我国大力发展新能源汽车，图甲是电动车充电的场景。图乙是某电动汽车前进和倒车工作原理简单示意图，开关S1和S2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时汽车前进且能调速（调速是通过电子调速器改变流过电动机的电流大小来实现，图中R1相当于电子调速器），向后拉操纵杆时汽车以恒定速度后退。
结合情境中的文字和图像信息判断，下列说法正确的是（ ）
A．给电动汽车上的蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源
B．电动机和电子调速器的连接方式是并联
C．开关S1和S2同时接1可实现汽车倒车
D．汽车前进和倒车是通过开关改变电动机线圈中的电流方向实现
【答案】D
【详解】A．给电动汽车上的蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，此时蓄电池相当于电路中的用电器，故A错误；
B． 由乙图，根据串联电路特点知，电动机和电子调速器的连接方式是串联，故B错误；
C． 由题意知，开关S1和S2同时接1，电动机与R1串联可已实现电动机调速实现汽车前进，故C错误；
D．由题意知，开关S1和S2同时接1或接2时，电路中电流方向改变，实现汽车前进和倒车，故汽车前进和倒车是通过开关改变电动机线圈中的电流方向实现，故D正确。
故选D。
3．电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶的车辆，为了提高电动汽车的续航能力，在汽车中还安装有发电机，当汽车因惯性滑行或刹车时，电动机自动停止工作，车轮带动发电机发电并为蓄电池进行电能回收。如图所示是某电动汽车电路图的示意图，A、B为车载电脑控制的电路开关，则下列关于电动汽车工作过程的说法正确的是（ ）
A．当汽车启动时，开关A闭合，B断开，此时电动机原理是电磁感应
B．当汽车滑行时，发电机工作，其原理是通电导体在磁场中受到力的作用
C．当开关A闭合，B断开时，电动机相当于用电器
D．当开关B闭合，A断开时，发电机相当于用电器
【答案】C
【详解】A．开关A闭合，B断开，此时电路中有电源，电动机将电能转化为机械能，是电流的磁效应，故A错误；
B．当汽车滑行时，发电机工作，将机械能转变成电能，是电磁感应现象，故B错误；
C．当开关A闭合，B断开时，电源提供电能，电动机将电能转化为机械能，电动机是消耗电能的元件，相当于用电器，故C正确；
D．当开关B闭合，A断开时，发电机将机械能转化为电能，是提供电能的装置，相当于电源，故D错误。
故选C。
4．如图是某型充电桩（慢充）为电动车充电的情景，下表为该充电桩的部分参数。在正常电压下充电且不计充电过程中的能量损耗，下列说法正确的是（ ）
输入电压 220V
输出电压 220V
充电功率 7kW
充电时间 8﹣10h
A．对电池充电时是将化学能转化为电能
B．输入电流约为31.4A
C．在1s内最多能对电动车充电7000J
D．充电8小时可最多消耗电能70 kW·h
【答案】C
【详解】A．电池充电时是将电能转化为化学能存储起来，故A错误；
B．由P=UI可得，输入电流
故B错误；
C．功率为
P=7kW=7000J/s
表示在1s内最多能对电动车充电7000J，故C正确；
D．由功率公式可得，充电8小时可最多消耗电能
W=Pt=7kW×8h=56kW·h
故D错误。
故选C。
二、多选题
5．实践活动小组的同学，在商场到了一种智能电梯，如图甲所示。当无乘客乘坐电梯时，电动机低速运转，电梯以较小的速度上升；当有乘客乘坐电梯时，电动机高速度运转，电梯以较大的速度上升。他们利用所学过的知识设计了一个能实现智能电梯上述功能的模拟电路，如图乙所示。其中M为带动电梯运转的电动机，R1为定值电阻，R为阻值随所受乘客对其压力大小发生改变的压敏电阻，两个电源两端的电压均保持不变。关于这个电路，下列说法中正确的是（ ）
A．R的阻值随压力的增大而减小
B．当有乘客站在电梯上时，衔铁上的动触点与触点1接触
C．当有乘客站在电梯上时，电磁铁线圈的耗电功率变大
D．若适当减小R1的阻值，可减小无乘客时电动机消耗的电功率
【答案】AC
【详解】A．图乙中有两个电路，左侧为压敏电阻与电磁铁串联，右侧电路中，当衔铁与触点1接触时，R1与电动机串联；当衔铁与触点2接触时，电阻断路，根据欧姆定律，此时右侧电路的总电阻减小，电流增大，电动机高速运转，此时说明乘客已站上电梯，压力增大，此时在左侧的电路中，电磁铁的磁性变强，说明左侧电路电流增大，根据欧姆定律可知，此时压敏电阻R是减小的，所以R的阻值随压力的增大而减小，故A正确；
B．当有乘客站在电梯上时，电动机高速运转，右侧电路中电流增大，根据欧姆定律可知，此时电路中电阻值减小，所以此时衔铁上的动触点与触点2接触，故B错误；
C．根据选项A的分析，当有乘客站在电梯上时，左侧电路电流增大，根据电功率的变形式可知，当电流增大时，电磁铁线圈的耗电功率也变大，故C正确；
D．无乘客乘坐电梯时，衔铁上的动触点与触点1接触，R1和电动机串联在电路中，若适当减小R1的阻值，根据欧姆定律，此时电路电流增大，根据电功率的变形式可知，当电流增大时，电动机的电功率也增大，故D错误。
故选AC。
6．有一种利用重力进行发电的“重力灯”，其结构示意图如图所示。使用时，先将质量较大的重物M挂在绳端，松手后，M以缓慢的速度匀速下落，带动发电机转动，从而使LED灯发光。在M匀速下落的过程中，下列分析正确的是（ ）
A．M的动能保持不变
B．M的机械能保持不变
C．电能是由动能转化而来的
D．电能是由重力势能转化而来的
【答案】AD
【详解】A．在M匀速下落的过程中，M的质量不变，速度不变，动能不变，故A正确；
B．M的质量不变，高度变低，重力势能减小，动能不变，所以机械能减小，故B错误；
CD．由于动能不变，重力势能变小，所以电能是由重力势能转化而来的，故D正确，C错误。
故选AD。
7．某同学设计了一个电子秤，其原理示意图如图甲所示，电源电压恒为6V，电阻R0为120Ω，电压表量程为0~3V（可显示质量大小），R1是力敏电阻，其阻值随压力变化图象如图乙所示。O点是杠杆ABO的支点，托盘固定在A点，AO︰BO=5︰1。托盘及杠杆组件的质量忽略不计，g取10N/kg。则（ ）
A．被称物体的重力就是杠杆的动力
B．电子秤能称量的最大质量是6kg
C．托盘中放2kg物体时，电路消耗总功率是0.1W
D．若托盘能移动，越靠近支点，电子秤的精确度越高
【答案】BC
【详解】A．由于使杠杆转动的力为动力，阻碍杠杆转动的力为阻力，所以被称物体的重力就是杠杆的阻力，B点受到R1的支持力为动力，故A不符合题意；
B．当电压表的示数为最大值3V时，由欧姆定律，可得
压力传感器R1的阻值
由图象可知，当压力传感器R1=120Ω时，所受压力F=300N，由杠杆的平衡条件可得
F×OB=G×OA
由于
AO︰BO=5︰1
解得
G=60N
托盘上被测物体的质量
故B符合题意；
C．托盘中放2kg物体时，A点受到压力
F1=G1=mg=2kg×10N/kg=20N
由杠杆的平衡条件可得
F2×OB=F1×OA
解得
F2=100N
由图可知
R11=240Ω
则电路中电流
电路消耗总功率
故C符合题意；
D．若托盘能移动，越靠近支点，则阻力臂越短，阻力变化时，R1受到的压力变化小，则R1的阻值变化小，则R1两端电压变化小，故R0两端电压，即电压表示数变化小，所以电子秤的精确度越低，故D不符合题意。
故选BC。
8．抗疫胜利后，重新开放的湖南省博物馆需要限制每天入馆的人数。甲图是小伟帮博物馆设计的一个检测入馆人数的电路，电源电压不变，力敏电阻的阻值随压力大小的变化情况如乙图所示，当电压表的示数变小时，计数器自动计数一次。闭合开关，当力敏电阻上的压力变大时，下列说法正确的是（ ）
A．力敏电阻的阻值变小
B．电路中的电流变小
C．电压表的示数变小
D．电路中的总功率变小，计数器自动计数一次
【答案】AC
【详解】A．闭合开关，由图乙可知，当力敏电阻上的压力变大时，阻值变小，故A正确；
B．闭合开关，当力敏电阻上的压力变大时，阻值变小，总电阻变小，电源电压不变，故电流变大，故B错误；
C．由串联分压规律可知，电阻变小，电压表的示数变小，故C正确；
D．电流变大，电源电压不变，故电路中的总功率变大，故D错误。
故选AC。
三、填空题
9．用塑料管在干燥的头发上摩擦几下，靠近放在水平桌面上的空易拉罐，易拉罐会跟着塑料管滚动。这说明带电体具有 轻小物体的性质，同时说明 （选填“力可以改变物体的运动状态”或“力可以改变物体的形状”）。
【答案】 吸引 力可以改变物体的运动状态
【详解】[1]塑料管与头发摩擦时，塑料管上带上了电荷，因为带电体能吸引轻小的物体，所以带电的塑料管能吸引轻小的空易拉罐而使易拉罐动起来。
[2]空易拉罐在力的作用下由静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态。
10．如今无人机家喻户晓，我国某款军用无人机的技术已达到世界领先水平。下表是我国某军用无人机的部分技术参数：
正常巡航速度km/h 180
最大载荷量kg 200
最大载燃油量kg 300
机身质量t 1.1
发动机额定功率kW 75
（1）无人机为执行某项任务需要上升至某一高度后开始定速巡航（可认为匀速直线运动，无人机满载），此刻，油量表显示为90%，则此刻机身整体获得升力为 N；
（2）如果无人机以正常的巡航速度飞行10km（忽略油量变化），则牵引力做的功为 J；
（3）无人机身表面采用的复合材料受力不易被拉伸，说明该材料分子间 力较大；无人机在航拍时，看到拍摄的地面上的景物太少，想在同一画面中看到景物更多，应该让飞机 （选填“远离”或“靠近”）地面，同时应该将镜头 （选填“向下伸出”或“向上缩回”）；
（4）无人机飞行时为保证不超过最大飞行速度，工程师给发动机装上了控制油门的限速器，图乙为简化电路图，其中R的阻值随飞行速度的变化如图丙所示。若电源电压为12V，R0的阻值为20Ω，当无人机达到最大飞行速度时，R0的电功率是 W。（电磁铁电阻不计）
【答案】 引 远离 向上缩回
【详解】（1）[1]当“无人机”定速巡航时，受到的升力与总重力平衡，此时无人机满载，油量表显示为，则机身整体获得升力为
（2）[2]由表中数据可得无人机正常巡航速度为
由得，无人机以正常的巡航速度飞行10km需要的时间为
则由得，牵引力做的功为
（3）[3]无人机身表面采用的复合材料受力不易被拉伸，说明该材料分子间引力较大。
[4][5]无人机在航拍时，看到拍摄的地面上的景物太少，想在同一画面中看到景物更多，则操控者应控制无人机远离地面，同时应该将镜头向上缩回，这样可以使物距增大，像距减小，这样像变小，所以可看到更多景物。
（4）[6]由丙图知，无人机的最大飞行速度为，此时，由图乙知，R与、电磁铁串联，电磁铁电阻忽略不计，由串联电路特点和欧姆定律可得，此时电路中电流为
此时的电功率为
11．如图1所示为材料重心检测装置，R1和R2为两个相同的力敏电阻，在压力为2N到3.5N范围内其阻值随压力关系图像如图3所示，装置内检测电路如图2所示，其中电源电压U恒为6V，材料重5N且正好可以水平放置在支架的AB两点上，AB=24cm。闭合S，当V1和V2示数相等时，材料的重心距离A端 cm，此时R1消耗的电功率为 W。当V1和V2示数差值达到1V时，材料不合格，此时其重心与B端最远相距 m。
【答案】 12 0.9 0.14
【详解】（1）[1]根据图2知，电阻R1和R2为串联，根据串联电流相等，且V1和V2示数相等，由可知，两个电阻相等，根据图3知，受到的压力大小相等，因而重心在材料的中点，材料的重心距离A端的距离
L=AB=×24cm=12cm
[2]由以上分析知，两个支柱的压力相等，根据材料受力平衡，每个压力等于重力的一半，压力
F=G=×5N=2.5N
由图3知压力为2.5N时的电阻为10Ω；即
R1=R2=10Ω
根据串联电路的特点知，电路的总电阻
R总=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω
电流
R1消耗的电功率
P1=UI=I2R1=(0.3A)2×10Ω=0.9W
[3]根据串联电压特点
U=U1+U2=6V
V1和V2示数差值达到1V时，即
U1﹣U2=1V
解得U1=3.5V，U2=2.5V。根据串联电流相等，则
R1∶R2=3.5V∶2.5V=7∶5
由图2知，电阻与压力成正比，对应压力之比为
F1∶F2=7∶5……①
假设重心到B点的距离为L，则重心到A点的距离为24cm﹣L；根据杠杆的平衡条件，以B为支点时
F1×AB=G×L……②
以A为支点时
F2×AB=G×（24cm﹣L）……③
联立①②③，解得
L=14cm=0.14m
12．如图是新型武器——电磁炮的原理简化图。炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力，于是将炮弹发射出去。电磁炮的发射过程中将电能转化为 能，如果同时改变磁场方向和金属杆中的电流方向，金属杆将会受到向 （填“左”或“右”）的力。电磁炮的发射原理与 （填“扬声器”或“麦克风”）的原理相同。
【答案】 机械 右 扬声器
【详解】[1]根据题意知道，电磁炮的发射过程中消耗电能，炮弹获得机械能，即此过程是将电能转化为机械能。
[2]通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流的方向有关，若磁场方向、电流的方向有一个发生改变，则通电导体在磁场中受力方向改变，若同时改变磁场方向和金属杆中的电流方向，则通电导体在磁场中受力方向不发生变，故金属杆将仍会受到向右的力。
[3]根据题意知道，电磁炮的原理是：位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的推动，它与生活中电动机的原理是相同的。
麦克风在使用时，其内部的线圈在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，其原理是电磁感应现象；扬声器将电信号还原成声音信号，是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的。
13．小伟在乘飞机时了解到，经济舱乘客的免费托运行李限重20kg，而商务舱的乘客允许携带更重的免费托运行李。如图是小伟设计的模拟飞机行李超重的报警装置，杠杆OP始终处于水平位置，电源电压恒为15V，R0是阻值为6Ω的定值电阻，Rx是力敏电阻，它的阻值随压力变化的关系如下表；当电压表的示数U0大于或等于3V时，电路外的检测装置会自动报警。（取g =10N/kg）
（1）经济舱的乘客可以携带免费托运行李的最大重力为 N；
（2）小伟把检测装置恰好报警时的电学物理量标在下图中，请帮他计算此时Rx的电阻为 Ω；
（3）如图杠杆上有两个行李托盘，A、B是杠杆上的两个承重点，已知AP=0.3m，OB=0.6m。小伟闭合开关，将20kg的模拟行李放在某一个托盘上时，检测装置恰好报警，当他将模拟商务舱乘客的行李放在另一个托盘上时，检测装置也恰好报警。模拟商务舱乘客的行李限重为 kg。（杠杆、支架及托盘的重力均忽略不计）
压力F/N 50 100 150 200 250 300
阻值Rx/Ω 50 30 24 20 17 16
【答案】 200 24 30
【详解】（1）[1] 经济舱的乘客可以携带免费托运行李的最大重力
（2）[2]检测装置恰好报警时, R0两端电压U0=3V，此时电路电流
Rx两端电压
Rx的电阻
（3）[3]将行李放在行托盘上时，杠杆OP平衡，O为这根杠杆的支点，根据杠杆的平衡条件可知，将行李放在托盘上时，行李对托盘的压力与其对应力臂的乘积与P点对Rx的压力与其对应力臂的乘积相等。即
而商务舱的乘客允许携带比经济舱更重的免费托运行李，将经济舱行李和商务舱行李放在托盘上时，检测装置都恰好报警，由此判断经济舱行李放在了A处托盘，商务舱行李放在了B处托盘。当检测装置恰好报警时，Rx接入电路中的电阻为24Ω，由表格中数据可知，此时Rx受到的压力FP=150N,则
即
代入数据
解得OA=0.9m
当把商务舱行李放在B托盘时有
即
代入数据
解得模拟商务舱乘客的行李限的重力G2=300N
其质量
四、计算题
14．如表格和图甲、乙所示的是某一种电热水器的铭牌、剖面结构示意图和内部简单电路图，R1、R2均为定值电阻。[g取l0N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容c水=2×103J/（kg ℃）]求：
型号 DZP 150﹣15A
电源 220V﹣50Hz
额定功率 1100W
保温功率 40W
允许最大容量 20L
（1）如图甲，装满水时出水口距离水面52cm，出水口大小忽略不计，则此时出水口受到水的压强多大？
（2）电热水器中电阻R2的阻值为多大？
（3）当该热水器装满20℃的水时，1标准大气压下把水加热烧开，需要吸收多少热量？该电热水器消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗多少电能？
【答案】（1）5200Pa；（2）1166Ω；（3）6.72×106J，8.4×106J
【详解】解：（1）此时出水口受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.52m=5200Pa
（2）从图乙可知，两开关均闭合时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据可知，总功率较大，电热水器处于额定功功率工作状态，根据可知
只闭合S1时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据可知，总功率较小，电热水器处于保温功率工作状态，根据可知
根据电阻串联的特点可知
R2=R串﹣R1=1210Ω﹣44Ω=1166Ω
（3）水的质量
m=ρV=103kg/m3×20×10-3m3=20kg
1标准大气压下水的沸点为100℃，水吸收的热量为
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg ℃)×20kg×(100℃﹣20℃)=6.72×106J
该电热水器消耗的电能
答：（1）此时出水口受到水的压强为5200Pa；
（2）电热水器中电阻R2的阻值为1166Ω；
（3）需要吸收6.72×106J热量；该过程需要消耗8.4×106J电能。
15．如图甲所示，小明设计了一种自动测量汽车油箱内油量的电路，电路由工作电路和控制电路组成。控制电路中，油量表实际上是一个选用“”量程的电压表，电源电压保持不变，是阻值为的定值电阻，当长方体油箱中有50升汽油时，油量表的指针满偏，压敏电阻接入电路的电阻与油箱中汽油的体积V的关系如图乙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计；工作电路中，a、b两处接有指示灯或定值电阻，当油量大于5升时，指示灯不发光；当油箱中的油量减小到5升时，指示灯发光，开始自动报警，提醒司机尽快加油。求：
（1）工作电路中，a处接有的电路元件是 ；
（2）控制电路的电源电压 ；
（3）当控制电路中定值电阻消耗的电功率为时，油箱中的油量 。
【答案】 指示灯 9V 35L
【详解】解：（1）[1]由图乙可知，当油量大于5升时，压敏电阻RF接入电路的电阻小，则控制电路中的电流大，电磁铁的磁性强，将衔铁向下吸引，此时b处元件接入工作电路中，根据题意可知，当油量大于5升时，指示灯不发光，则说明b处的是定值电阻，a处的是指示灯。
（2）[2]当长方体油箱中有50升汽油时，根据图乙可知，，油量表测定值电阻R0两端电压，且此时电压为3V，则电路中的电流为
则控制电路的电源电压为
（3）[3]当控制电路中定值电阻R0消耗的电功率为0.125W时，电路中的电流为
此时控制电路中的总电阻为
压敏电阻RF接入电路的电阻为
由图乙分析可知，当油量为5升时，电阻为；当油量为50升时，电阻为，可得
则当电阻为时，油量为35L。
答：（1）工作电路中，a处接有的电路元件是指示灯；
（2）控制电路的电源电压为9V；
（3）当控制电路中定值电阻R0消耗的电功率为0.125W时，油箱中的油量为35L。
16．新冠疫情期间，新款5G智能机器人被运用到校园疫情防控中，该机器人可行进到指定地点进行红外智能测温，也可在校园内匀速行驶，携带消毒液，进行校园消毒。表为该款智能机器人的部分参数（电池满电电能指：该机器人的电池充满电后，所能提供的最大电量）（g取10N/kg）
额定工作电压 25V 额定喷洒功率 100W
电池满电电能 3.6×106J 满电最大续航里程 4320m
满载质量 120kg 轮胎与地面总接触面积 0.02m2
（1）该机器人满载静止在水平地面上时，对地面的压强是多少；
（2）该机器人总电量的20%用于喷洒消毒液，则该机器人可以额定功率喷洒消毒液的最长时间是多少；
（3）经测算，该机器人在校园匀速行进时平均阻力为400N，充满电后电池电量的60%用于行进，且恰能行驶达最大续航里程，若该不考虑其他能量损失，该机器人行进电机的效率是多少？
【答案】（1）6×104Pa；（2）7200s；（3）80%
【详解】解：（1）该机器人满载静止在水平地面上时，对地面的压力
对地面的压强
（2）该机器人总电量的20%用于喷洒消毒液，则该机器人可以额定功率喷洒消毒液的最长时间
（3）该机器人在校园匀速行进时，处于平衡状态，所受牵引力
牵引力做功
用于行进的电能
若该不考虑其他能量损失，该机器人行进电机的效率
答：（1）该机器人满载静止在水平地面上时，对地面的压强是6×104Pa；
（2）该机器人总电量的20%用于喷洒消毒液，则该机器人可以额定功率喷洒消毒液的最长时间是7200s；
（3）该机器人行进电机的效率是80%。
17．如图甲所示，是小华利用所学的物理知识设计的一个拉力传感器，并用它作为测力计完成了测量滑轮组机械效率的实验。拉力传感器的电源电压为6V，是阻值为的定值电阻，是压敏电阻，其阻值与所受压力的关系如图乙所示，压敏电阻上有一个压板与挂钩相连，将挂钩受到的拉力转化为对压敏电阻的压力，用量程为的电压表来反应挂钩处拉力大小。实验中用滑轮组提着重20N的物体匀速上升1m的过程中，电压表的示数始终保持2V不变。不计滑轮组的绳重及摩擦，则：
（1）如果将电压表表盘改为拉力刻度，应该将拉力的零刻度线标在电压是多少伏的刻度线上？
（2）这次实验滑轮组的机械效率是多大？
（3）这个滑轮组能提起的物体最重不能超过多少牛？
【答案】（1）1V的刻线上；（2）66.7%；（3）30N
【详解】解：（1）根据图乙可知：不受压力时，压敏电阻值为，由图乙知与R串联，所以电路的总电阻为
此时电路中的电流为
定值电阻的电压为
（2）当电压表示数为2V时，此时电路中的电流为
此时电路的总电阻
此时压敏电阻
对照乙图，此时的压力为15N；且绳子股数，由图甲知，，则滑轮组的机械效率
（3）由于不计滑轮组的绳重及摩擦，满足拉力，则动滑轮重为
当所拉物体越重时，电压表的示数越大，根据电压表的量程，最大电压为3V，此时电路中的电流为
此时电路的总电阻
此时压敏电阻为
对照乙图，此时的压力为20N，滑轮组的拉力为20N，根据，则
答：（1）如果将电压表表盘改为拉力刻度，应该将拉力的零刻线标在电压是1V的刻线上；
（2）这次实验滑轮组的机械效率是；
（3）这个滑轮组能提起的物体最重不能超过30N。
18．如图甲，电源电压恒为6V，柱体A与B经细线绕过定滑轮（不计绳重及摩擦）相连，，，A置于力敏电阻上，B的上端与容器上端相平，力敏电阻阻值随压力F的变化关系如图乙，容器内无水时，电流表示数，电路的总功率为，向容器中注水至加满，此时电路的总功率为，若，求：
（1）定值电阻的阻值；
（2）加满水时电路的电流；
（3）注水至加满后，力敏电阻的阻值；
（4）注水至加满后，物体B所受浮力。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）50N
【详解】解：（1）容器内无水时，电路中的电流
因不计绳重及摩擦，且定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，所以力敏电阻受到的压力
由图乙可知，此时力敏电阻的阻值
由可得，电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，定值电阻的阻值
（2）容器内无水时电路的总功率
加满水时电路的总功率为
由于电源电压不变，则
所以，加满水时电路的电流
（3）由可得，加满水时电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，力敏电阻的阻值
（4）由图乙可知，力敏电阻受到的压力
由于A处于平衡状态，根据受力平衡可得，绳子的拉力
则B受到浮力为
答：（1）定值电阻的阻值为；
（2）加满水时电路的电流为；
（3）注水至加满后，力敏电阻的阻值为；
（4）注水至加满后，物体B所受浮力为50N。
19．在工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图所示，此“塔吊”配置的电动机线圈电阻为，当两端加220V电压时，通过线圈的电流为50A。在一次工作中“塔吊”在60s内将质量为3000kg的重物先竖直匀速向上吊起15m，又沿水平方向移动15m，在此过程中，求：
（1）“塔吊”对重物做的功；
（2）该电动机消耗的电能；
（3）这次工作中整个“塔吊”的效率。（结果保留百分号一位小数）
【答案】（1）；（2）；（3）68.2%
【详解】解：（1）竖直匀速向上吊起，拉力与物体重力是一对平衡力，拉力对物体做的功
在水平方向移动重物，在拉力的方向上没有移动距离，拉力不做功，所以在此过程中，“塔吊”对重物做了的功。
（2）电动机消耗的电能
（3）这次工作中整个“塔吊”的效率
答：（1）“塔吊”对重物做的功为；
（2）该电动机消耗的电能为；
（3）这次工作中整个“塔吊”的效率为。
20．如图所示为某一智能测量系统的原理图。物体A重20N，底面积为100cm2，高20cm，放在底面积为300cm2的容器中。物体B底部正放于压敏电阻R上，A、B通过轻质杠杆AOB相连，O为杠杆的支点，此时A对容器底的压力刚好为0N，压敏电阻R的阻值为20Ω。已知压敏电阻阻值随压力的变化如下表所示，OA：OB=2：1，定值电阻R=15Ω，电流表的量程为0-0.6A，电源电压恒为12V，整个过程中杠杆一直保持在水平位置平衡。
压力F/N 5 7 16 20
电阻R/Ω 20 15 10 5
求：（1）B的重力；
（2）在电路安全前提下，最多可向容器中加多少kg的水？
（3）在（2）问的前提下，将物体A从距离底部4cm处沿水平方向切开，并将底部切去部分取出（所沾的液体忽略不计），当液面再次稳定后电流表的示数为多少？
【答案】（1）45N；（2）1.5kg；（3）0.48A
【详解】解：（1）由表格可知压敏电阻R的阻值为20Ω时，压敏电阻受到的压力为5N，根据杠杆平衡条件可得
（GB-F）×OB=GA×OA
代入数据可得
GB=45N
（2）闭合开关，两电阻串联接入电路，电流表测量通过电路的电流，电流表的量程为0-0.6A，当通过电路的最大电流为0.6A时，根据欧姆定律可得电路总电阻为
因为串联电路总电阻等于各部分电阻之和，所以此时压敏电阻的阻值为
R=R总min-R0=20Ω-15Ω=5Ω
由表格可知此时压敏电阻受到的压力为20N，根据杠杆平衡条件可得
（GB-Fmax）×OB=（GA-F浮）×OA
即
（45N-20N）×1=（20N-F浮）×2
可解得
F浮=7.5N
由阿基米德原理可知，此时物体A浸入水中的体积为
由于物块体A处于平衡状态，下表面紧贴容器底部，故液面的高度为
水的体积为
V=（S-SA）h=（300-100）×10-4m2×0.075m＝0.0015m3
则最多可加入的水的质量为
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×0.0015m3=1.5kg
设液面再次稳定后水面下降的高度为Δh，根据体积公式可得
（S-SA）Δh=SAh切
代入数据可解得
Δh=0.02m
此时液面的高度为
h′=h-Δh=0.075m-0.02m=0.055m
A浸入水中的深度为
hA=h′-Δh=0.055m-4×10-2m=0.015m
此时物体A浸入水中的体积为
V排′=SAhA=100×10-4m2×0.015m=1.5×10-4m3
由阿基米德原理可知，此时物体A受到的浮力为
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-4m3=1.5N
根据杠杆平衡条件可得
（GB-F′）×OB=（GA-F浮′）×OA
代入数据可解得
F′=16N
由表格可知此时压敏电阻的阻值为10Ω，则根据欧姆定律可得此时通过电路的电流为
答：（1）B的重力为45N；
（2）在电路安全前提下，最多可向容器中加1.5kg的水；
（3）当液面再次稳定后电流表的示数为0.48A。
