天津市2024年中考物理试题
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一项最符合题意）
1．（2024·天津市）发图是我国航空母舰上两位甲板引导员引导飞机起飞的情景。他们工作时要配戴防噪声耳罩，这种控制噪声的措施属于（ ）
A．防止噪声产生 B．监测噪声强弱
C．防止噪声进入耳朵 D．减小噪声传播速度
2．（2024·天津市）天津盘山有“上盘雪花飘，中盘雾雨渺，下盘夕阳照”的天然奇观，其中“雾”的形成过程中发生的主要物态变化是（ ）
A．凝固 B．升华 C．汽化 D．液化
3．（2024·天津市）清澈见底的池水看起来比实际的浅，为了安全不要贸然下水。池水变“浅”的原因是（ ）
A．光的折射 B．平面镜成像
C．光的反射 D．光的直线传播
4．（2024·天津市）如图所示的铝芯电缆是一种输电导线。在某村输电线路改造工程中，更换的铝芯电缆比旧铝芯电缆电阻更小，主要是因为新电缆的（ ）
A．铝芯更细 B．铝芯更粗 C．绝缘皮更薄 D．绝缘皮更厚
5．（2024·天津市）我国自主研发的“手撕钢”薄如蝉翼，其厚度大约是物理课本一张纸厚度的五分之一，则一张“手撕钢”的厚度最接近于（ ）
A．2dm B．2cm C．2mm D．0.02mm
6．（2024·天津市）在如图所示的实验情景中，小钢球受到平衡力作用的是（ ）
A．沿斜面滚下的钢球
B．静止在金属片上的钢球
C．在水中下沉的钢球
D．在空中自由下落的钢球
7．（2024·天津市）如图为部分家庭电路示意图，其中连接正确的是（ ）
A．① B．② C．①③ D．②③
8．（2024·天津市）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（ ）
A．它是动滑轮 B．利用它可以省力
C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向
9．（2024·天津市）某兴趣小组要为居家老人设计一个“应急呼叫器”电路，要求：开关断开时，电灯和电铃均不工作；开关闭合时，灯亮铃响，即使电灯因断路不亮，电铃仍可工作。如图所示的电路中，符合设计要求的是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2024·天津市）小明对我国一些科技成就进行了梳理，如下表所示。在“相关内容分析”中存在错误的是（ ）
序号 科技成就 相关内容分析
① 三峡船闸 轮船通行时利用了连通器的特点
② “玉兔号”月球车 车轮宽大可减小对月球表面的压强
③ 神舟飞船返回舱 它在地面附近减速下降过程中机械能不变
④ 国产大飞机C919 机翼获得升力利用了流体压强与流速的关系
A．① B．② C．③ D．④
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分。每小题给出的四个选项中，均有多个选项符合题意，全部选对得3分，选对但不全得1分，不选或选错得0分）
11．（2024·天津市）在用一凸透镜研究其成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示。根据表中信息判定下列说法正确的是（ ）
实验次序 物距/cm 像的性质 像距/cm
1 20 倒立、等大、实像
2 30 15
3 15 倒立、放大、实像 30
A．第1次实验的像距为20cm
B．第2次实验成倒立、缩小的实像
C．第3次实验成像特点与照相机成像特点相同
D．若物距是12cm，物体通过透镜所成的像是虚像
12．（2024·天津市）如图所示的电路中电源电压不变，为同种电表（电流表或电压表）。闭合和两表示数分别为3和1（单位为或）；将换为另一种电表，闭合、断开表示数为0.4（单位为或）。则（ ）
A．的电阻为 B．的电阻为
C．前一种情况中表的示数为 D．后一种情况中表的示数为
13．（2024·天津市）水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器，容器底部直立一底面积为的实心圆柱体（与容器底不密合），圆柱体对容器底的压强为，如图所示。向容器中注入质量为的液体后，圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没，则（ ）
A．圆柱体所受浮力为
B．圆柱体所受浮力为
C．容器底所受液体压强可能为
D．容器底所受液体压强可能为
三、填空题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
14．（2024·天津市）“一滴独流醋，十里运河香”，醋香四溢属于 现象；“日照海河景，水映彩虹桥”，桥在水中的倒影是由于光的 形成的。
15．（2024·天津市）端午节赛龙舟时，划龙舟的选手看到岸边的景物向后移动，所选参照物是 ；到达终点停止划水，龙舟由于 仍会继续前进一段距离。
16．（2024·天津市）在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”（如图所示）。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是 的；“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
17．（2024·天津市）利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小 。
18．（2024·天津市）小明学习了“电与磁”后，绘制了部分知识的思维导图，如图所示。请写出其中的空缺内容：① ；② 。
19．（2024·天津市）在“练习使用滑动变阻器”的实验中，连接了如图所示电路。闭合开关，当滑片P向 移动时小灯泡变亮；已知电源电压为9V，小灯泡标有“6V 3W”的字样，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的电阻为 Ω。
四、综合题（本大题共6小题，共37分。解题中要求有必要的分析和说明，计算题还要有公式及数据代入过程，结果要有数值和单位）
20．（2024·天津市）使用厨房中的电热水器将质量为的水从加热到，该热水器消耗了的电能。已知，求：
（1）水吸收的热量；
（2）该热水器的热效率。
21．（2024·天津市）在“探究电阻一定时电流与电压关系”的实验中：
（1）请用笔画线代替导线将图中的电路连接完整 ；
（2）在某次实验时两电表的示数如图所示，电压表的示数为 V，电流表的示数为 A；
（3）根据两个小组的实验数据，画出了定值电阻与的电流与电压关系图象，如图所示。由图象可知 （选填“大于”“小于”或“等于”）。
22．（2024·天津市）如图所示的是一种智能装卸机器人，它能够代替人工进行货物装卸。该机器人在内将质量为的货物沿竖直方向匀速提升。取，求：
（1）货物所受的重力；
（2）机器人提升货物的功率。
23．（2024·天津市）某小组想通过实验探究液体压强与哪些因素有关。
老师提供的器材有压强计、大水槽、刻度尺及足量的水，实验时将压强计的探头放在水中，U形管左右两侧液面高度差的大小可以反映薄膜所受压强的大小，如图所示。
该小组同学利用上述器材进行实验，并在下表中记录了实验获得的数据。
实验序号 探头浸入水中深度h/cm 探头朝向 U形管两侧液面高度差/cm
① 10 向上 9
② 15 向上 13
③ 20 向上 17
④ 15 向下 13
⑤ 15 向左 13
请你解答如下问题：
（1）分析表中 （填实验序号）三组数据可知：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等；
（2）分析表中①②③三组数据，可初步得出结论：在同种液体中， ；
（3）若在以上实验器材的基础上，再增加足量的食用盐，还可以探究液体压强与 是否有关。
24．（2024·天津市）喜欢篆刻的津津同学购买了一块练习用的印章石料，他想知道这块石料的密度，于是从家中找到如图所示的器材和足够长的细线、足量的水（水的密度为）。
请你从中选用合适的器材，帮他设计一个测量该石料密度的实验方案。要求：
（1）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量 ；
（2）写出石料密度的数学表达式 （用已知量和测量量表示）。
25．（2024·天津市）生物小组的同学们在冬天利用杂草、落叶及泥土等材料制作花肥时，发现天气太冷肥料不易发酵，于是他们想制作一个电加热垫给肥料加热。
（1）【初步设计】选取一根粗细均匀的电热丝，将其接在电压恒为的电源上（如图所示），加热功率为，该电热丝的电阻 。（不考虑温度对电阻的影响）
（2）【改进设计】为获得不同的加热功率，从电热丝的中点处引出一条导线，将电热丝以不同方式连接在电压为的电源上，可以得到另外两个加热功率和，且。请你在图甲、乙中将各元件连接成符合改进要求的电路，并推导出与之比。
说明：电热丝上只有三处能接线，电热丝的额定电流满足设计需求。
（3）【优化设计】为方便操控，再增加一个单刀双掷开关，通过开关的通断和在1、2触点间的切换，实现加热垫和三档功率的变换。请你在图中将各元件连接成符合优化要求的电路。
注意：无论怎样拨动开关，不能出现电源短路。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】防治噪声的途径
【解析】【解答】 发图是我国航空母舰上两位甲板引导员引导飞机起飞的情景。他们工作时要配戴防噪声耳罩，这种控制噪声的措施属于防止噪声进入耳朵，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
【分析】根据减弱噪声的途径和方法分析判断。
2．【答案】D
【知识点】液化及液化放热
【解析】【解答】“雾气”是空气中的水蒸气从气态变成液态发生液化形成的小水珠，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
【分析】根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称。
3．【答案】A
【知识点】光的折射现象及其应用
【解析】【解答】 清澈见底的池水看起来比实际的浅， 是因为池底发出的光从水中斜射入空气中时发生折射。我们沿着折射光线反向看回去，会看到成在实际位置上方的虚像，即看起来比实际的浅，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
【分析】根据光的折射的知识判断。
4．【答案】B
【知识点】影响电阻大小的因素
【解析】【解答】 在某村输电线路改造工程中，更换的铝芯电缆比旧铝芯电缆电阻更小，主要是因为新电缆的 铝芯更粗，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
【分析】导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。
5．【答案】D
【知识点】长度的估测
【解析】【解答】 一张纸厚度约为100μm，手撕钢的厚度大约=20μm=0.02mm=0.002cm，故A、B、C错误、D正确。
故选D。
【分析】 物理课本一张纸厚度约为100μm，根据手撕钢的厚度只有头发丝的计算即可。
6．【答案】B
【知识点】平衡状态的判断
【解析】【解答】ACD、沿斜面滚下的钢球，在水中下沉的钢球，在空中自由下落的钢球，三者物体都在做加速运动，没有处于平衡状态，不受平衡力，故A、C、D错误；
B、静止在金属片上的钢球，处于平衡状态，受到平衡力，故B正确。
故选B。
【分析】平衡状态包括静止状态或匀速直线运动状态，平衡状态物体受到平衡力。
7．【答案】A
【知识点】家庭电路的连接
【解析】【解答】①在家庭电路中，三孔插座接线“左零右火中间地”，故①正确；
②控制灯泡的开关要接在火线上，故②错误；
③两孔插座接线“左零右火”，故③错误。
故选A。
【分析】根据家庭电路连接的知识判断。
8．【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】旗杆顶部的滑轮固定不动，为定滑轮，利用它可以改变力的方向，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
【分析】定滑轮的特点为不省力不费力，只能改变用力方向；动滑轮的特点为不能改变用力方向，但是最大省一半的力，据此分析判断。
9．【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】①根据题意可知，灯泡和电铃不相互影响，则二者并联；
② 开关断开时，电灯和电铃均不工作 ，那么开关在干路上，如下图所示：
故选C。
【分析】用电器相互影响为串联，不相互影响为并联，据此分析判断。干路开关控制所有用电器，支路开关只能控制它所在支路上的用电器，据此分析判断。
10．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；压强的大小及其计算；连通器原理；飞机的升力
【解析】【解答】①三峡船闸的闸室和上游或下游，上面开口，底部连通，相当于连通器，故①正确；
②“玉兔号”月球车车轮宽大是通过增大受力面积减小对月球表面的压强，故②正确；
③神舟飞船返回舱它在地面附近减速下降过程中，质量不变，速度减小，则动能减小；质量不变，高度减小，则重力势能减小。根据“机械能=动能+重力势能”可知，它的机械能减小，故③错误；
④国产大飞机C919机翼获得升力利用了流体压强与流速的关系，故④正确。
故选C。
【分析】A.上面开口，底部连通的容器为连通器；
B.减小压强的方法：减小压力或增大受力面积；
C.机械能=动能+重力势能；
D.根据飞机升力的知识判断。
11．【答案】A,B
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】A.第1次实验时成倒立等大的实像，则u=v=2f=20cm，解得：f=10cm，故A正确；
B.第二次实验中，像距小于物距，则成倒立缩小的实像，故B正确；
C.照相机成倒立缩小的实像，与第3次实验中像的特点不同，故C错误；
D.若焦距为12cm，则u>f，那么成实像，故D错误。
故选AB。
【分析】A.根据u=v=2f时成倒立等大的实像；
B.比较物距和像距大小，从而确定成像特点；
C.照相机成倒立缩小的实像；
D.将物距和焦距比较，从而确定成像特点。
12．【答案】B,C
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 由题知，a、b为同种电表（电流表或电压表）；
ABC.由图知，闭合S1和S2，若a、b都为电流表，则会造成电源短路，所以a、b都为电压表，此时两个电阻串联，a表测电源电压，b表测R2两端的电压；
由题意可知此时a、b两表示数分别为3V和1V，即电源电压为3V，R2两端的电压为1V，故C正确；
根据串联电路的电压特点可知，R1两端的电压：
U1=U-U2=3V-1V=2V，
根据串联分压的规律可得
，
即
，所以R1=2R2；
将a、b换为另一种电表，闭合S1、断开S2，若a、b都为电压表，则会造成电路断路，所以a、b都为电流表，此时两个电阻并联，a表测通过R2的电流，b表测干路电流，
根据并联电路的电压特点可知，此时两个电阻的电压都是3V，
由题意可知此时a表示数为0.4A，
即I2=0.4A，
则R2的阻值为：
，
由前面分析可知，R1的阻值：
R1=2R2=2×7.5Ω=15Ω，
故A错误，B正确；
D.并联电路中各支路两端的电压相等，且
R1：R2=2：1，
则根据并联分流的规律可得通过R1、R2的电流之比为
，
，则通过R1的电流
，
由并联电路的电流特点可知，干路电流（此时b表的示数）：
I=I1+I2=0.2A+0.4A=0.6A，
故D错误。
故选BC。
【分析】闭合S1和S2，若a、b都为电流表，则会造成电源短路，所以a、b都为电压表，此时两个电阻串联，a表测电源电压，b表测R2两端的电压；由题意可知此时a、b两表示数（即知道电源电压、R2两端的电压），由串联电路的电压特点求出此时R1两端的电压，根据串联分压的规律可知两电阻的阻值之比；
将a、b换为另一种电表，闭合S1、断开S2，若a、b都为电压表，则会造成电路断路，所以此时a、b都为电流表，两个电阻并联，a表测通过R2的电流，b表测干路电流；知道电源电压、此时a表的示数（通过R2的电流），由欧姆定律求出R2的阻值，进一步根据两电阻的阻值之比求出R1的阻值；根据并联分流的规律可得通过R1、R2的电流之比，进一步求出此时通过R1的电流，最后根据并联电路的电流特点求出干路电流（此时b表的示数）。
13．【答案】B,D
【知识点】压强的大小及其计算；阿基米德原理
【解析】【解答】 AB.由密度公式可得，容器内液体的体积
，
圆柱体直立在液体中且与容器底接触，放入圆柱体后容器内液体的深度为：
，
圆柱体受到的浮力为：
F浮=ρ液gV排=ρ液gS2h=ρ液g×，
故A错误，B正确；
CD.若圆柱体对容器底部有压力，则容器底受到液体的压强为：
p=ρ液gh=ρ液g×，
若圆柱体对容器底部的压力刚好为零时，即圆柱体漂浮，圆柱体所受的浮力等于重力，
此时容器底所受液体压强为：
，
故C错误，D正确。
故选BD。
【分析】 AB.根据密度公式求出液体的体积，利用数学关系求出液体的深度，根据阿基米德原理求出圆柱体所受浮力；
CD.若圆柱体对容器底部有压力，根据液体压强求出容器底所受液体压强；若圆柱体对容器底部的压力刚好为零，此时容器底部受到的压力等于液体和圆柱体的重力，根据求出容器底所受液体压强。
14．【答案】扩散；反射
【知识点】光的反射；分子热运动
【解析】【解答】（1）“一滴独流醋，十里运河香”，醋香四溢属于扩散现象；
（2）“日照海河景，水映彩虹桥”，桥在水中的倒影是由于光的反射形成的。
【分析】（1）不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散；
（2）平面镜成像由光的反射形成。
15．【答案】龙舟；惯性
【知识点】惯性及其现象；参照物及其选择
【解析】【解答】（1）端午节赛龙舟时，划龙舟的选手看到岸边的景物向后移动，那么它相对参照物的位置改变。因为景物相对龙舟的位置发生改变，因此所选参照物是龙舟；
（2）到达终点停止划水，龙舟由于惯性仍会继续前进一段距离。
【分析】（1）如果物体是运动的，那么它相对参照物的位置改变；否则，它相对参照物的位置保持不变；
（2）物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
16．【答案】相互；减小
【知识点】温度、热量与内能的关系；力作用的相互性
【解析】【解答】（1）发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是相互的；（2）“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能减小。
【分析】（1）甲对乙施加力的作用时，乙也对甲施加反作用力，这就是力的作用的相互性；
（2）温度降低，内能减小；温度升高，内能增大。
17．【答案】省力；摩擦
【知识点】增大或减小摩擦的方法；杠杆的平衡条件
【解析】【解答】（1）根据图片可知，金属棒下面的垫脚为支点，家具施加阻力，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
（2） 底座装有滚轮是通过变滑动为滚动的方式减小摩擦。
【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）减小摩擦力的方法：①减小压力；②减小接触面的粗糙程度；③改变接触面；④注入润滑油；⑤变滑动为滚动。
18．【答案】磁；发电机
【知识点】电磁铁的构造和原理；电磁感应
【解析】【解答】①电磁铁的工作原理：电流的磁效应；
②电磁感应的应用为发电机。
【分析】根据电磁铁的工作原理和电磁感应的应用解答。
19．【答案】左；6
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】 （1）由图片知，闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流；
要使小灯泡变亮，说明电路中电流变大，根据欧姆定律可知总电阻变小，由电阻串联的规律可知变阻器接入电路的阻值变小，故由图可知滑片P应向左移动；
（2）当小灯泡正常发光时，根据P=UI可知电路中的电流：
，
滑动变阻器两端的电压：
U滑=U-UL=9V-6V=3V，
此时滑动变阻器连入电路的电阻：
。
【分析】 （1）闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流；要使小灯泡变亮，说明电路中电流变大，根据欧姆定律可知总电阻的变化，由电阻串联的规律可知变阻器接入电路中电阻的变化，结合实物图可知滑片的移动方向；
（2）已知电源电压为9V，小灯泡标有“6V 3W”的字样，当小灯泡正常发光时，根据P=UI可求出电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，最后根据欧姆定律求出此时滑动变阻器连入电路的电阻。
20．【答案】（1）解：
（2）解：
【知识点】热量的计算
【解析】【分析】（1）根据 计算水吸收的热量；
（2）根据 计算该热水器的热效率。
21．【答案】（1）
（2）2.6；0.26
（3）小于
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】（1）在探究电流与电压关系的实验中，除了电压表与定值电阻并联，其它的都是传来，变阻器接线一上一下，电表接线注意“正进负出”，如下图所示：
（2）根据图片可知，电压表的量程为0-3V，分度值为0.1A，则示数为2.6V；
电流表的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，则示数为0.26A。
（3）如下图所示，当电流相同时，R1两端的电压小于R2两端的电压。根据可知，电阻R1小于R2。
【分析】（1）根据实验目的确定电器元件的串并联关系，以及电表所测的物理量，注意变阻器接线一上一下。
（2）根据图片确定电压表的量程和分度值，根据指针位置读出示数；
（3）根据图像比较电流相同时电压大小，根据比较电阻大小即可。
22．【答案】（1）解：
（2）解：
【知识点】功率的计算；重力及其大小的计算
【解析】【分析】（1）根据G=mg计算货物所受的重力；
（2）根据W=Gh计算机器人提升货物做的功，再根据计算提升货物的功率。
23．【答案】（1）②④⑤
（2）深度越深，压强越大
（3）液体的密度
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】（1）探究液体内部同一深度各个方向的压强关系时，需要控制液体密度相同和深度相同，只改变橡皮膜的方向即可，故选实验②④⑤；
（2）根据表格可知，①②③中液体密度相同，只有探头的深度不同，那么得到：在同种液体中，深度越深，压强越大；
（3）在以上实验器材的基础上，再增加足量的食用盐，则液体密度变大，那么还可以探究液体压强与液体的密度是否有关。
【分析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（2）根据表格分析①②③中哪个因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论；
（3）注意分析加盐后哪个因素改变即可。
24．【答案】（1）①用电子秤称出石料的质量；②将盛有适量水的玻璃杯放到电子秤上，读出示数；③用细线系住石料浸没在水中（不与杯底或侧壁接触），读出示数
（2）
【知识点】固体密度的测量
【解析】【解答】（1） 主要的实验步骤及所需测量的物理量 ：
①用电子秤称出石料的质量；
②将盛有适量水的玻璃杯放到电子秤上，读出示数；
③用细线系住石料浸没在水中（不与杯底或侧壁接触），读出示数。
（2）根据题意可知，石块浸没时排开水的质量m排=m3-m2；
则石料的体积；
则石料的密度：。
【分析】（1）根据可知，测量石料的密度，关键是测出石料的质量和体积。用天平测出质量，而利用排水法测出石块的体积，即只需测出排开水的质量，利用密度公式计算出排开水的体积即可。
（2）根据（1）中的实验过程分析石料密度的表达式。
25．【答案】（1）
（2）如图所示
推导：
（3）
【知识点】电功率的计算
【解析】【解答】 （1）【初步设计】图1中，整个电热丝接在电压恒为U0的电源上，加热功率为P0，
根据可知，该电热丝的电阻：；
（2）【改进设计】为获得不同的加热功率，需要改变电热丝接入电路的电阻，已知从电热丝的中点处引出一条导线，则可以将一半的电热丝接入电路，或将两个半段电热丝并联接入电路；得到的加热功率P1＜P2，说明一半的电热丝接入电路时的电功率较小，两个半段电热丝并联时电功率较大，如下图所示：
甲图中只有一半电阻丝接入电路，电阻为，
则此时的加热功率；
乙图中两个半段电热丝并联，且并联电路中各支路两端的电压相等，则每段电热丝的电功率与甲图中电热丝的功率相等，所以此时的加热功率：P2=P1+P1=2P1=4P0，
故P1：P2=2P0：4P0=1：2。
（3）【优化设计】为方便操控，再增加一个单刀双掷开关S，通过开关S0的通断和开关S在1、2两触点间的切换，实现电加热垫三挡功率（功率分别为P0、P1和P2）的变换，如下图所示：
当开关S0断开、开关S接2时，整个电热丝接入电路，加热功率为P0，为低温挡；当开关S0闭合、开关S接1时，两个半段电热丝并联，加热功率为4P0，为高温挡；当开关S0闭合、开关S接2时，右半段电热丝被短路，只有左半段电热丝接入电路，加热功率为2P0，为中温挡。
【分析】（1）根据功率的变形式计算电阻丝的电阻；
（2）根据可知，当电源电压相同时，总电阻发生改变，那么总功率肯定发生变化。引出的中线将电阻丝分成相同的两部分，可以尝试将一段接入，再两段并联接入，就可以得到两个不同的电功率；
（3）单刀双掷开关有两个触点，通过切换开关的位置可以控制不同的电路，据此分析解答。
1 / 1天津市2024年中考物理试题
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一项最符合题意）
1．（2024·天津市）发图是我国航空母舰上两位甲板引导员引导飞机起飞的情景。他们工作时要配戴防噪声耳罩，这种控制噪声的措施属于（ ）
A．防止噪声产生 B．监测噪声强弱
C．防止噪声进入耳朵 D．减小噪声传播速度
【答案】C
【知识点】防治噪声的途径
【解析】【解答】 发图是我国航空母舰上两位甲板引导员引导飞机起飞的情景。他们工作时要配戴防噪声耳罩，这种控制噪声的措施属于防止噪声进入耳朵，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
【分析】根据减弱噪声的途径和方法分析判断。
2．（2024·天津市）天津盘山有“上盘雪花飘，中盘雾雨渺，下盘夕阳照”的天然奇观，其中“雾”的形成过程中发生的主要物态变化是（ ）
A．凝固 B．升华 C．汽化 D．液化
【答案】D
【知识点】液化及液化放热
【解析】【解答】“雾气”是空气中的水蒸气从气态变成液态发生液化形成的小水珠，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
【分析】根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称。
3．（2024·天津市）清澈见底的池水看起来比实际的浅，为了安全不要贸然下水。池水变“浅”的原因是（ ）
A．光的折射 B．平面镜成像
C．光的反射 D．光的直线传播
【答案】A
【知识点】光的折射现象及其应用
【解析】【解答】 清澈见底的池水看起来比实际的浅， 是因为池底发出的光从水中斜射入空气中时发生折射。我们沿着折射光线反向看回去，会看到成在实际位置上方的虚像，即看起来比实际的浅，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
【分析】根据光的折射的知识判断。
4．（2024·天津市）如图所示的铝芯电缆是一种输电导线。在某村输电线路改造工程中，更换的铝芯电缆比旧铝芯电缆电阻更小，主要是因为新电缆的（ ）
A．铝芯更细 B．铝芯更粗 C．绝缘皮更薄 D．绝缘皮更厚
【答案】B
【知识点】影响电阻大小的因素
【解析】【解答】 在某村输电线路改造工程中，更换的铝芯电缆比旧铝芯电缆电阻更小，主要是因为新电缆的 铝芯更粗，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
【分析】导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。
5．（2024·天津市）我国自主研发的“手撕钢”薄如蝉翼，其厚度大约是物理课本一张纸厚度的五分之一，则一张“手撕钢”的厚度最接近于（ ）
A．2dm B．2cm C．2mm D．0.02mm
【答案】D
【知识点】长度的估测
【解析】【解答】 一张纸厚度约为100μm，手撕钢的厚度大约=20μm=0.02mm=0.002cm，故A、B、C错误、D正确。
故选D。
【分析】 物理课本一张纸厚度约为100μm，根据手撕钢的厚度只有头发丝的计算即可。
6．（2024·天津市）在如图所示的实验情景中，小钢球受到平衡力作用的是（ ）
A．沿斜面滚下的钢球
B．静止在金属片上的钢球
C．在水中下沉的钢球
D．在空中自由下落的钢球
【答案】B
【知识点】平衡状态的判断
【解析】【解答】ACD、沿斜面滚下的钢球，在水中下沉的钢球，在空中自由下落的钢球，三者物体都在做加速运动，没有处于平衡状态，不受平衡力，故A、C、D错误；
B、静止在金属片上的钢球，处于平衡状态，受到平衡力，故B正确。
故选B。
【分析】平衡状态包括静止状态或匀速直线运动状态，平衡状态物体受到平衡力。
7．（2024·天津市）如图为部分家庭电路示意图，其中连接正确的是（ ）
A．① B．② C．①③ D．②③
【答案】A
【知识点】家庭电路的连接
【解析】【解答】①在家庭电路中，三孔插座接线“左零右火中间地”，故①正确；
②控制灯泡的开关要接在火线上，故②错误；
③两孔插座接线“左零右火”，故③错误。
故选A。
【分析】根据家庭电路连接的知识判断。
8．（2024·天津市）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（ ）
A．它是动滑轮 B．利用它可以省力
C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向
【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】旗杆顶部的滑轮固定不动，为定滑轮，利用它可以改变力的方向，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
【分析】定滑轮的特点为不省力不费力，只能改变用力方向；动滑轮的特点为不能改变用力方向，但是最大省一半的力，据此分析判断。
9．（2024·天津市）某兴趣小组要为居家老人设计一个“应急呼叫器”电路，要求：开关断开时，电灯和电铃均不工作；开关闭合时，灯亮铃响，即使电灯因断路不亮，电铃仍可工作。如图所示的电路中，符合设计要求的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】①根据题意可知，灯泡和电铃不相互影响，则二者并联；
② 开关断开时，电灯和电铃均不工作 ，那么开关在干路上，如下图所示：
故选C。
【分析】用电器相互影响为串联，不相互影响为并联，据此分析判断。干路开关控制所有用电器，支路开关只能控制它所在支路上的用电器，据此分析判断。
10．（2024·天津市）小明对我国一些科技成就进行了梳理，如下表所示。在“相关内容分析”中存在错误的是（ ）
序号 科技成就 相关内容分析
① 三峡船闸 轮船通行时利用了连通器的特点
② “玉兔号”月球车 车轮宽大可减小对月球表面的压强
③ 神舟飞船返回舱 它在地面附近减速下降过程中机械能不变
④ 国产大飞机C919 机翼获得升力利用了流体压强与流速的关系
A．① B．② C．③ D．④
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；压强的大小及其计算；连通器原理；飞机的升力
【解析】【解答】①三峡船闸的闸室和上游或下游，上面开口，底部连通，相当于连通器，故①正确；
②“玉兔号”月球车车轮宽大是通过增大受力面积减小对月球表面的压强，故②正确；
③神舟飞船返回舱它在地面附近减速下降过程中，质量不变，速度减小，则动能减小；质量不变，高度减小，则重力势能减小。根据“机械能=动能+重力势能”可知，它的机械能减小，故③错误；
④国产大飞机C919机翼获得升力利用了流体压强与流速的关系，故④正确。
故选C。
【分析】A.上面开口，底部连通的容器为连通器；
B.减小压强的方法：减小压力或增大受力面积；
C.机械能=动能+重力势能；
D.根据飞机升力的知识判断。
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分。每小题给出的四个选项中，均有多个选项符合题意，全部选对得3分，选对但不全得1分，不选或选错得0分）
11．（2024·天津市）在用一凸透镜研究其成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示。根据表中信息判定下列说法正确的是（ ）
实验次序 物距/cm 像的性质 像距/cm
1 20 倒立、等大、实像
2 30 15
3 15 倒立、放大、实像 30
A．第1次实验的像距为20cm
B．第2次实验成倒立、缩小的实像
C．第3次实验成像特点与照相机成像特点相同
D．若物距是12cm，物体通过透镜所成的像是虚像
【答案】A,B
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】A.第1次实验时成倒立等大的实像，则u=v=2f=20cm，解得：f=10cm，故A正确；
B.第二次实验中，像距小于物距，则成倒立缩小的实像，故B正确；
C.照相机成倒立缩小的实像，与第3次实验中像的特点不同，故C错误；
D.若焦距为12cm，则u>f，那么成实像，故D错误。
故选AB。
【分析】A.根据u=v=2f时成倒立等大的实像；
B.比较物距和像距大小，从而确定成像特点；
C.照相机成倒立缩小的实像；
D.将物距和焦距比较，从而确定成像特点。
12．（2024·天津市）如图所示的电路中电源电压不变，为同种电表（电流表或电压表）。闭合和两表示数分别为3和1（单位为或）；将换为另一种电表，闭合、断开表示数为0.4（单位为或）。则（ ）
A．的电阻为 B．的电阻为
C．前一种情况中表的示数为 D．后一种情况中表的示数为
【答案】B,C
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 由题知，a、b为同种电表（电流表或电压表）；
ABC.由图知，闭合S1和S2，若a、b都为电流表，则会造成电源短路，所以a、b都为电压表，此时两个电阻串联，a表测电源电压，b表测R2两端的电压；
由题意可知此时a、b两表示数分别为3V和1V，即电源电压为3V，R2两端的电压为1V，故C正确；
根据串联电路的电压特点可知，R1两端的电压：
U1=U-U2=3V-1V=2V，
根据串联分压的规律可得
，
即
，所以R1=2R2；
将a、b换为另一种电表，闭合S1、断开S2，若a、b都为电压表，则会造成电路断路，所以a、b都为电流表，此时两个电阻并联，a表测通过R2的电流，b表测干路电流，
根据并联电路的电压特点可知，此时两个电阻的电压都是3V，
由题意可知此时a表示数为0.4A，
即I2=0.4A，
则R2的阻值为：
，
由前面分析可知，R1的阻值：
R1=2R2=2×7.5Ω=15Ω，
故A错误，B正确；
D.并联电路中各支路两端的电压相等，且
R1：R2=2：1，
则根据并联分流的规律可得通过R1、R2的电流之比为
，
，则通过R1的电流
，
由并联电路的电流特点可知，干路电流（此时b表的示数）：
I=I1+I2=0.2A+0.4A=0.6A，
故D错误。
故选BC。
【分析】闭合S1和S2，若a、b都为电流表，则会造成电源短路，所以a、b都为电压表，此时两个电阻串联，a表测电源电压，b表测R2两端的电压；由题意可知此时a、b两表示数（即知道电源电压、R2两端的电压），由串联电路的电压特点求出此时R1两端的电压，根据串联分压的规律可知两电阻的阻值之比；
将a、b换为另一种电表，闭合S1、断开S2，若a、b都为电压表，则会造成电路断路，所以此时a、b都为电流表，两个电阻并联，a表测通过R2的电流，b表测干路电流；知道电源电压、此时a表的示数（通过R2的电流），由欧姆定律求出R2的阻值，进一步根据两电阻的阻值之比求出R1的阻值；根据并联分流的规律可得通过R1、R2的电流之比，进一步求出此时通过R1的电流，最后根据并联电路的电流特点求出干路电流（此时b表的示数）。
13．（2024·天津市）水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器，容器底部直立一底面积为的实心圆柱体（与容器底不密合），圆柱体对容器底的压强为，如图所示。向容器中注入质量为的液体后，圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没，则（ ）
A．圆柱体所受浮力为
B．圆柱体所受浮力为
C．容器底所受液体压强可能为
D．容器底所受液体压强可能为
【答案】B,D
【知识点】压强的大小及其计算；阿基米德原理
【解析】【解答】 AB.由密度公式可得，容器内液体的体积
，
圆柱体直立在液体中且与容器底接触，放入圆柱体后容器内液体的深度为：
，
圆柱体受到的浮力为：
F浮=ρ液gV排=ρ液gS2h=ρ液g×，
故A错误，B正确；
CD.若圆柱体对容器底部有压力，则容器底受到液体的压强为：
p=ρ液gh=ρ液g×，
若圆柱体对容器底部的压力刚好为零时，即圆柱体漂浮，圆柱体所受的浮力等于重力，
此时容器底所受液体压强为：
，
故C错误，D正确。
故选BD。
【分析】 AB.根据密度公式求出液体的体积，利用数学关系求出液体的深度，根据阿基米德原理求出圆柱体所受浮力；
CD.若圆柱体对容器底部有压力，根据液体压强求出容器底所受液体压强；若圆柱体对容器底部的压力刚好为零，此时容器底部受到的压力等于液体和圆柱体的重力，根据求出容器底所受液体压强。
三、填空题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
14．（2024·天津市）“一滴独流醋，十里运河香”，醋香四溢属于 现象；“日照海河景，水映彩虹桥”，桥在水中的倒影是由于光的 形成的。
【答案】扩散；反射
【知识点】光的反射；分子热运动
【解析】【解答】（1）“一滴独流醋，十里运河香”，醋香四溢属于扩散现象；
（2）“日照海河景，水映彩虹桥”，桥在水中的倒影是由于光的反射形成的。
【分析】（1）不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散；
（2）平面镜成像由光的反射形成。
15．（2024·天津市）端午节赛龙舟时，划龙舟的选手看到岸边的景物向后移动，所选参照物是 ；到达终点停止划水，龙舟由于 仍会继续前进一段距离。
【答案】龙舟；惯性
【知识点】惯性及其现象；参照物及其选择
【解析】【解答】（1）端午节赛龙舟时，划龙舟的选手看到岸边的景物向后移动，那么它相对参照物的位置改变。因为景物相对龙舟的位置发生改变，因此所选参照物是龙舟；
（2）到达终点停止划水，龙舟由于惯性仍会继续前进一段距离。
【分析】（1）如果物体是运动的，那么它相对参照物的位置改变；否则，它相对参照物的位置保持不变；
（2）物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
16．（2024·天津市）在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”（如图所示）。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是 的；“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】相互；减小
【知识点】温度、热量与内能的关系；力作用的相互性
【解析】【解答】（1）发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是相互的；（2）“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能减小。
【分析】（1）甲对乙施加力的作用时，乙也对甲施加反作用力，这就是力的作用的相互性；
（2）温度降低，内能减小；温度升高，内能增大。
17．（2024·天津市）利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小 。
【答案】省力；摩擦
【知识点】增大或减小摩擦的方法；杠杆的平衡条件
【解析】【解答】（1）根据图片可知，金属棒下面的垫脚为支点，家具施加阻力，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
（2） 底座装有滚轮是通过变滑动为滚动的方式减小摩擦。
【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）减小摩擦力的方法：①减小压力；②减小接触面的粗糙程度；③改变接触面；④注入润滑油；⑤变滑动为滚动。
18．（2024·天津市）小明学习了“电与磁”后，绘制了部分知识的思维导图，如图所示。请写出其中的空缺内容：① ；② 。
【答案】磁；发电机
【知识点】电磁铁的构造和原理；电磁感应
【解析】【解答】①电磁铁的工作原理：电流的磁效应；
②电磁感应的应用为发电机。
【分析】根据电磁铁的工作原理和电磁感应的应用解答。
19．（2024·天津市）在“练习使用滑动变阻器”的实验中，连接了如图所示电路。闭合开关，当滑片P向 移动时小灯泡变亮；已知电源电压为9V，小灯泡标有“6V 3W”的字样，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的电阻为 Ω。
【答案】左；6
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】 （1）由图片知，闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流；
要使小灯泡变亮，说明电路中电流变大，根据欧姆定律可知总电阻变小，由电阻串联的规律可知变阻器接入电路的阻值变小，故由图可知滑片P应向左移动；
（2）当小灯泡正常发光时，根据P=UI可知电路中的电流：
，
滑动变阻器两端的电压：
U滑=U-UL=9V-6V=3V，
此时滑动变阻器连入电路的电阻：
。
【分析】 （1）闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流；要使小灯泡变亮，说明电路中电流变大，根据欧姆定律可知总电阻的变化，由电阻串联的规律可知变阻器接入电路中电阻的变化，结合实物图可知滑片的移动方向；
（2）已知电源电压为9V，小灯泡标有“6V 3W”的字样，当小灯泡正常发光时，根据P=UI可求出电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，最后根据欧姆定律求出此时滑动变阻器连入电路的电阻。
四、综合题（本大题共6小题，共37分。解题中要求有必要的分析和说明，计算题还要有公式及数据代入过程，结果要有数值和单位）
20．（2024·天津市）使用厨房中的电热水器将质量为的水从加热到，该热水器消耗了的电能。已知，求：
（1）水吸收的热量；
（2）该热水器的热效率。
【答案】（1）解：
（2）解：
【知识点】热量的计算
【解析】【分析】（1）根据 计算水吸收的热量；
（2）根据 计算该热水器的热效率。
21．（2024·天津市）在“探究电阻一定时电流与电压关系”的实验中：
（1）请用笔画线代替导线将图中的电路连接完整 ；
（2）在某次实验时两电表的示数如图所示，电压表的示数为 V，电流表的示数为 A；
（3）根据两个小组的实验数据，画出了定值电阻与的电流与电压关系图象，如图所示。由图象可知 （选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】（1）
（2）2.6；0.26
（3）小于
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】（1）在探究电流与电压关系的实验中，除了电压表与定值电阻并联，其它的都是传来，变阻器接线一上一下，电表接线注意“正进负出”，如下图所示：
（2）根据图片可知，电压表的量程为0-3V，分度值为0.1A，则示数为2.6V；
电流表的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，则示数为0.26A。
（3）如下图所示，当电流相同时，R1两端的电压小于R2两端的电压。根据可知，电阻R1小于R2。
【分析】（1）根据实验目的确定电器元件的串并联关系，以及电表所测的物理量，注意变阻器接线一上一下。
（2）根据图片确定电压表的量程和分度值，根据指针位置读出示数；
（3）根据图像比较电流相同时电压大小，根据比较电阻大小即可。
22．（2024·天津市）如图所示的是一种智能装卸机器人，它能够代替人工进行货物装卸。该机器人在内将质量为的货物沿竖直方向匀速提升。取，求：
（1）货物所受的重力；
（2）机器人提升货物的功率。
【答案】（1）解：
（2）解：
【知识点】功率的计算；重力及其大小的计算
【解析】【分析】（1）根据G=mg计算货物所受的重力；
（2）根据W=Gh计算机器人提升货物做的功，再根据计算提升货物的功率。
23．（2024·天津市）某小组想通过实验探究液体压强与哪些因素有关。
老师提供的器材有压强计、大水槽、刻度尺及足量的水，实验时将压强计的探头放在水中，U形管左右两侧液面高度差的大小可以反映薄膜所受压强的大小，如图所示。
该小组同学利用上述器材进行实验，并在下表中记录了实验获得的数据。
实验序号 探头浸入水中深度h/cm 探头朝向 U形管两侧液面高度差/cm
① 10 向上 9
② 15 向上 13
③ 20 向上 17
④ 15 向下 13
⑤ 15 向左 13
请你解答如下问题：
（1）分析表中 （填实验序号）三组数据可知：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等；
（2）分析表中①②③三组数据，可初步得出结论：在同种液体中， ；
（3）若在以上实验器材的基础上，再增加足量的食用盐，还可以探究液体压强与 是否有关。
【答案】（1）②④⑤
（2）深度越深，压强越大
（3）液体的密度
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】（1）探究液体内部同一深度各个方向的压强关系时，需要控制液体密度相同和深度相同，只改变橡皮膜的方向即可，故选实验②④⑤；
（2）根据表格可知，①②③中液体密度相同，只有探头的深度不同，那么得到：在同种液体中，深度越深，压强越大；
（3）在以上实验器材的基础上，再增加足量的食用盐，则液体密度变大，那么还可以探究液体压强与液体的密度是否有关。
【分析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（2）根据表格分析①②③中哪个因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论；
（3）注意分析加盐后哪个因素改变即可。
24．（2024·天津市）喜欢篆刻的津津同学购买了一块练习用的印章石料，他想知道这块石料的密度，于是从家中找到如图所示的器材和足够长的细线、足量的水（水的密度为）。
请你从中选用合适的器材，帮他设计一个测量该石料密度的实验方案。要求：
（1）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量 ；
（2）写出石料密度的数学表达式 （用已知量和测量量表示）。
【答案】（1）①用电子秤称出石料的质量；②将盛有适量水的玻璃杯放到电子秤上，读出示数；③用细线系住石料浸没在水中（不与杯底或侧壁接触），读出示数
（2）
【知识点】固体密度的测量
【解析】【解答】（1） 主要的实验步骤及所需测量的物理量 ：
①用电子秤称出石料的质量；
②将盛有适量水的玻璃杯放到电子秤上，读出示数；
③用细线系住石料浸没在水中（不与杯底或侧壁接触），读出示数。
（2）根据题意可知，石块浸没时排开水的质量m排=m3-m2；
则石料的体积；
则石料的密度：。
【分析】（1）根据可知，测量石料的密度，关键是测出石料的质量和体积。用天平测出质量，而利用排水法测出石块的体积，即只需测出排开水的质量，利用密度公式计算出排开水的体积即可。
（2）根据（1）中的实验过程分析石料密度的表达式。
25．（2024·天津市）生物小组的同学们在冬天利用杂草、落叶及泥土等材料制作花肥时，发现天气太冷肥料不易发酵，于是他们想制作一个电加热垫给肥料加热。
（1）【初步设计】选取一根粗细均匀的电热丝，将其接在电压恒为的电源上（如图所示），加热功率为，该电热丝的电阻 。（不考虑温度对电阻的影响）
（2）【改进设计】为获得不同的加热功率，从电热丝的中点处引出一条导线，将电热丝以不同方式连接在电压为的电源上，可以得到另外两个加热功率和，且。请你在图甲、乙中将各元件连接成符合改进要求的电路，并推导出与之比。
说明：电热丝上只有三处能接线，电热丝的额定电流满足设计需求。
（3）【优化设计】为方便操控，再增加一个单刀双掷开关，通过开关的通断和在1、2触点间的切换，实现加热垫和三档功率的变换。请你在图中将各元件连接成符合优化要求的电路。
注意：无论怎样拨动开关，不能出现电源短路。
【答案】（1）
（2）如图所示
推导：
（3）
【知识点】电功率的计算
【解析】【解答】 （1）【初步设计】图1中，整个电热丝接在电压恒为U0的电源上，加热功率为P0，
根据可知，该电热丝的电阻：；
（2）【改进设计】为获得不同的加热功率，需要改变电热丝接入电路的电阻，已知从电热丝的中点处引出一条导线，则可以将一半的电热丝接入电路，或将两个半段电热丝并联接入电路；得到的加热功率P1＜P2，说明一半的电热丝接入电路时的电功率较小，两个半段电热丝并联时电功率较大，如下图所示：
甲图中只有一半电阻丝接入电路，电阻为，
则此时的加热功率；
乙图中两个半段电热丝并联，且并联电路中各支路两端的电压相等，则每段电热丝的电功率与甲图中电热丝的功率相等，所以此时的加热功率：P2=P1+P1=2P1=4P0，
故P1：P2=2P0：4P0=1：2。
（3）【优化设计】为方便操控，再增加一个单刀双掷开关S，通过开关S0的通断和开关S在1、2两触点间的切换，实现电加热垫三挡功率（功率分别为P0、P1和P2）的变换，如下图所示：
当开关S0断开、开关S接2时，整个电热丝接入电路，加热功率为P0，为低温挡；当开关S0闭合、开关S接1时，两个半段电热丝并联，加热功率为4P0，为高温挡；当开关S0闭合、开关S接2时，右半段电热丝被短路，只有左半段电热丝接入电路，加热功率为2P0，为中温挡。
【分析】（1）根据功率的变形式计算电阻丝的电阻；
（2）根据可知，当电源电压相同时，总电阻发生改变，那么总功率肯定发生变化。引出的中线将电阻丝分成相同的两部分，可以尝试将一段接入，再两段并联接入，就可以得到两个不同的电功率；
（3）单刀双掷开关有两个触点，通过切换开关的位置可以控制不同的电路，据此分析解答。
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