/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
题型五 跨学科实践
1.（2024·连云港）19世纪中期，科学家想在地面用实验证明地球在自转，但地面上所有物体都随地球做同样的运动，实验几乎不可能成功。年轻的科学家傅科发现：在摆架下用细线系一个摆球（如图甲）。让摆球摆动时转动摆架，在没有外界干扰时，摆球摆动面不变（如图乙）。
于是，傅科设想在地球某处安装图甲所示的实验装置，让摆球摆动方向对着某颗恒星，当地球自西向东自转后，摆架随地球一起转动，站在地面的观察者就可以判断地球的运动。1851年，傅科在巴黎用一个摆长67 m，质量28 kg的摆球证明了地球的自转，人们将这样的摆叫傅科摆。理论计算得出，在地球纬度为φ的地方，傅科摆转动一圈的时间为tφ＝ h。
我国北京天文馆里有一个长10 m的傅科摆，北京的地理纬度约为40°，北京的傅科摆每小时转过的角度为θ＝θ北极sinφ，θ北极是北极傅科摆每小时转过的角度。（已知sin90°＝1，sin40°≈0.64）
甲 乙 丙
（1）如图丙，某同学用可以转动的圆桌代替地球模拟上述实验。具体操作是摆球摆动后 转动圆桌 ，通过观察 摆球的摆动面相对于摆架位置的改变 来证明地球的自转。
（2）在地球纬度越高的地方，傅科摆实验的效果越 明显 。
（3）北京的天文馆里傅科摆1小时转过的角度大约为 9.6° ，以地面为参照物，傅科摆摆球是 运动 （选填“运动”或“静止”）的。
2.（2024·贵州）小明观察到如图甲所示的组合式滑梯，各个滑梯的高度都有所不同，小朋友从不同的滑梯滑至底端时的快慢也有所不同，速度快的甚至会冲出滑梯摔在地上。这一现象引起了小明的思考：人沿滑梯滑至底端时速度的大小与什么因素有关呢？
甲 乙 丙
他猜想：与人开始下滑的起点高度有关。
小明用木块、硬纸板、垫块进行模拟实验，（如图乙）。纸板一端置于垫块上，另一端置于水平桌面上模拟滑梯，用纸板上从静止开始下滑的木块模拟人，通过观察木块在水平桌面上运动的距离来反映木块滑至底端O点时速度的大小，距离越长表明速度越大。请你回答下列问题：
（1）若释放后木块保持静止，是因为木块受到沿纸板向 上 的摩擦力，若要让木块下滑，写出一种操作方法： 垫块向右移动，增加硬纸板的倾斜程度 。
（2）解决上述问题后继续探究。如图丙①，从纸板顶端释放木块，木块运动至桌面上的M点；如图丙②，从纸板中部释放木块，木块运动至桌面上的N点。比较木块两次在桌面上的运动距离，可以得出结论：木块沿纸板下滑的起点越高， 滑至底端的速度越大 。
（3）根据上述探究，小明认为，要保证人不因速度过大冲出滑梯，设计时可以考虑在滑梯底端再连接一段 水平 方向放置的滑梯，结合上述实验现象和所学物理知识说明这样设计的必要性。
（4）结合你坐滑梯的经历，谈谈还有哪些因素可能会影响人沿滑梯下滑的快慢？（写出两个因素即可）
答：（3）木块由于惯性，不会立即停下来，由于受到摩擦力，会做减速运动，增加滑梯长度就可以使其停下来，将动能转化为内能，使得速度减小。（4）滑梯的粗糙程度、人的质量大小。（合理即可）
3.（2024·河南）诗句“蜂儿不食人间仓，玉露为酒花为粮。作蜜不忙采蜜忙，蜜成犹带百花香”，赞美了勤劳、无私的蜜蜂。对蜜蜂感兴趣的小华进行了以下专题研究。
（1）神奇功能
蜜蜂能根据气味找到蜜源，这是由于分子在不停地 做无规则运动 。蜜蜂飞行时与空气摩擦带正电，而花粉带负电。花粉能吸到蜜蜂身上，是由于异种电荷 相互吸引 。
（2）飞行时间
蜜蜂有时要到很远的地方采蜜。若一只蜜蜂从蜂巢出发，飞行5 km到达某采蜜点，采蜜后再原路返回蜂巢，一天如此采蜜15次，飞行速度为24 km/h。则该蜜蜂一天飞行时间为多少？
（3）蜂蜜密度
蜂蜜的品质与密度有关。为测量蜂蜜的密度，先测出一个空瓶的质量m1；再将瓶子装满水，测出总质量m2；然后倒出瓶中的水，擦干后装满蜂蜜，测出总质量m3。请根据所测的物理量和水的密度ρ水，推导出蜂蜜密度的表达式。
解：（2）该蜜蜂一天飞行的时间：t＝＝＝6.25 h。
（3）瓶子的容积：V瓶＝V水＝，蜂蜜的体积：V＝V瓶＝，蜂蜜的质量：m＝m3－m1，
蜂蜜的密度：ρ＝＝·ρ水。
4.（2024·湖南）超载存在安全隐患，交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小枫设计的模拟地磅原理的简化电路图，电源电压恒为3 V，定值电阻R0规格可选，电压表（选0～3 V量程），力敏电阻R的阻值随所受压力F变化关系图像如图乙所示。力敏电阻R上方紧密连接一轻质绝缘平板，检测时将货车模型静置于其上。（g取10 N/kg）
甲 乙 丙
（1）若货车模型总质量为1.5 kg，则其所受重力为 15 N。
（2）如果用图甲所示的电路检测，当定值电阻R0一定时，静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大，电压表示数越 小 。
（3）小枫将电压表改接到定值电阻R0两端后（如图丙），且将电压表2 V刻度线处设置为货车模型总质量最大值，超过此刻度线代表超载。若设定检测的货车模型总质量不超过2 kg，则R0的阻值应为 1 000 Ω。
5.（2024·陕西）某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点，为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成，其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时，其内部水温升高，然后通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天集热板无法供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！”
同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理，如表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），水的密度为1.0×103 kg/m3]
集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 3×106 J
集热板面积 4×104 m2
蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） 1.74×1011 J
（1）同学们查阅资料了解到，在西藏地区选用该系统供热的原因之一是藏区海拔高，大气压强 小 （选填“大”或“小”），空气密度小，蓄水箱对流散热慢。
（2）若这一天光照时长为10 h，集热板的光热转化效率为60％，则集热板中的水获得的内能是多少？这些内能，一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了10 ℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少是多少？
（3）假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准，用户的进水温度不低于40 ℃。若这一天持续供暖结束后，蓄水箱水温为48 ℃，接下来为连续阴雨天气，请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否还能为县城用户按标准持续供暖3天？（计算结果保留一位小数）
解：（2）集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量为3×106 J；集热板的光热转化效率为60％，
集热板中的水获得的内能：
Q＝60％×3×106 J/（h·m2）×10 h×4×104 m2＝7.2×1011 J，
蓄水箱内水吸收的热量：
Q'＝Q－E输出＝7.2×1011 J－1.74×1011 J＝5.46×1011 J，
水的质量：
m＝＝＝1.3×107 kg，
蓄水箱的容积：
V＝＝＝1.3×104 m3。
（3）蓄水箱中水降低温度可以放出的热量：
Q″＝ c水mΔt'＝4.2×103 J/（kg·℃）×1.3×107 kg×（48 ℃－40 ℃）＝4.368×1011 J，
可以供暖的天数：n＝≈2.5天，所以蓄水箱储存的内能不能为县城用户按标准持续供暖3天。
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中考物理二轮复习课件
人教版
2025年中考物理 二轮复习（题型突破）
题型突破 提升能力
题型五 跨学科实践
甲
乙
丙
转动圆桌
摆球的摆动面相对于摆架位置的改变
明显
9.6°
运动
上
垫块向右移动，增加硬纸板的倾斜程度
滑至底端的速度越大
水平
做无规则运动
相互吸引
丙
15
小
1 000
集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 3×106 J
集热板面积 4×104 m2
蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） 1.74×1011 J
小
谢谢
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题型五 跨学科实践
1.（2024·连云港）19世纪中期，科学家想在地面用实验证明地球在自转，但地面上所有物体都随地球做同样的运动，实验几乎不可能成功。年轻的科学家傅科发现：在摆架下用细线系一个摆球（如图甲）。让摆球摆动时转动摆架，在没有外界干扰时，摆球摆动面不变（如图乙）。
于是，傅科设想在地球某处安装图甲所示的实验装置，让摆球摆动方向对着某颗恒星，当地球自西向东自转后，摆架随地球一起转动，站在地面的观察者就可以判断地球的运动。1851年，傅科在巴黎用一个摆长67 m，质量28 kg的摆球证明了地球的自转，人们将这样的摆叫傅科摆。理论计算得出，在地球纬度为φ的地方，傅科摆转动一圈的时间为tφ＝ h。
我国北京天文馆里有一个长10 m的傅科摆，北京的地理纬度约为40°，北京的傅科摆每小时转过的角度为θ＝θ北极sinφ，θ北极是北极傅科摆每小时转过的角度。（已知sin90°＝1，sin40°≈0.64）
甲 乙 丙
（1）如图丙，某同学用可以转动的圆桌代替地球模拟上述实验。具体操作是摆球摆动后 转动圆桌 ，通过观察 摆球的摆动面相对于摆架位置的改变 来证明地球的自转。
（2）在地球纬度越高的地方，傅科摆实验的效果越 明显 。
（3）北京的天文馆里傅科摆1小时转过的角度大约为 9.6° ，以地面为参照物，傅科摆摆球是 运动 （选填“运动”或“静止”）的。
2.（2024·贵州）小明观察到如图甲所示的组合式滑梯，各个滑梯的高度都有所不同，小朋友从不同的滑梯滑至底端时的快慢也有所不同，速度快的甚至会冲出滑梯摔在地上。这一现象引起了小明的思考：人沿滑梯滑至底端时速度的大小与什么因素有关呢？
甲 乙 丙
他猜想：与人开始下滑的起点高度有关。
小明用木块、硬纸板、垫块进行模拟实验，（如图乙）。纸板一端置于垫块上，另一端置于水平桌面上模拟滑梯，用纸板上从静止开始下滑的木块模拟人，通过观察木块在水平桌面上运动的距离来反映木块滑至底端O点时速度的大小，距离越长表明速度越大。请你回答下列问题：
（1）若释放后木块保持静止，是因为木块受到沿纸板向 上 的摩擦力，若要让木块下滑，写出一种操作方法： 垫块向右移动，增加硬纸板的倾斜程度 。
（2）解决上述问题后继续探究。如图丙①，从纸板顶端释放木块，木块运动至桌面上的M点；如图丙②，从纸板中部释放木块，木块运动至桌面上的N点。比较木块两次在桌面上的运动距离，可以得出结论：木块沿纸板下滑的起点越高， 滑至底端的速度越大 。
（3）根据上述探究，小明认为，要保证人不因速度过大冲出滑梯，设计时可以考虑在滑梯底端再连接一段 水平 方向放置的滑梯，结合上述实验现象和所学物理知识说明这样设计的必要性。
（4）结合你坐滑梯的经历，谈谈还有哪些因素可能会影响人沿滑梯下滑的快慢？（写出两个因素即可）
答：（3）木块由于惯性，不会立即停下来，由于受到摩擦力，会做减速运动，增加滑梯长度就可以使其停下来，将动能转化为内能，使得速度减小。（4）滑梯的粗糙程度、人的质量大小。（合理即可）
3.（2024·河南）诗句“蜂儿不食人间仓，玉露为酒花为粮。作蜜不忙采蜜忙，蜜成犹带百花香”，赞美了勤劳、无私的蜜蜂。对蜜蜂感兴趣的小华进行了以下专题研究。
（1）神奇功能
蜜蜂能根据气味找到蜜源，这是由于分子在不停地 做无规则运动 。蜜蜂飞行时与空气摩擦带正电，而花粉带负电。花粉能吸到蜜蜂身上，是由于异种电荷 相互吸引 。
（2）飞行时间
蜜蜂有时要到很远的地方采蜜。若一只蜜蜂从蜂巢出发，飞行5 km到达某采蜜点，采蜜后再原路返回蜂巢，一天如此采蜜15次，飞行速度为24 km/h。则该蜜蜂一天飞行时间为多少？
（3）蜂蜜密度
蜂蜜的品质与密度有关。为测量蜂蜜的密度，先测出一个空瓶的质量m1；再将瓶子装满水，测出总质量m2；然后倒出瓶中的水，擦干后装满蜂蜜，测出总质量m3。请根据所测的物理量和水的密度ρ水，推导出蜂蜜密度的表达式。
解：（2）该蜜蜂一天飞行的时间：t＝＝＝6.25 h。
（3）瓶子的容积：V瓶＝V水＝，蜂蜜的体积：V＝V瓶＝，蜂蜜的质量：m＝m3－m1，
蜂蜜的密度：ρ＝＝·ρ水。
4.（2024·湖南）超载存在安全隐患，交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小枫设计的模拟地磅原理的简化电路图，电源电压恒为3 V，定值电阻R0规格可选，电压表（选0～3 V量程），力敏电阻R的阻值随所受压力F变化关系图像如图乙所示。力敏电阻R上方紧密连接一轻质绝缘平板，检测时将货车模型静置于其上。（g取10 N/kg）
甲 乙 丙
（1）若货车模型总质量为1.5 kg，则其所受重力为 15 N。
（2）如果用图甲所示的电路检测，当定值电阻R0一定时，静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大，电压表示数越 小 。
（3）小枫将电压表改接到定值电阻R0两端后（如图丙），且将电压表2 V刻度线处设置为货车模型总质量最大值，超过此刻度线代表超载。若设定检测的货车模型总质量不超过2 kg，则R0的阻值应为 1 000 Ω。
5.（2024·陕西）某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点，为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成，其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时，其内部水温升高，然后通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天集热板无法供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！”
同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理，如表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），水的密度为1.0×103 kg/m3]
集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 3×106 J
集热板面积 4×104 m2
蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） 1.74×1011 J
（1）同学们查阅资料了解到，在西藏地区选用该系统供热的原因之一是藏区海拔高，大气压强 小 （选填“大”或“小”），空气密度小，蓄水箱对流散热慢。
（2）若这一天光照时长为10 h，集热板的光热转化效率为60％，则集热板中的水获得的内能是多少？这些内能，一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了10 ℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少是多少？
（3）假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准，用户的进水温度不低于40 ℃。若这一天持续供暖结束后，蓄水箱水温为48 ℃，接下来为连续阴雨天气，请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否还能为县城用户按标准持续供暖3天？（计算结果保留一位小数）
解：（2）集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量为3×106 J；集热板的光热转化效率为60％，
集热板中的水获得的内能：
Q＝60％×3×106 J/（h·m2）×10 h×4×104 m2＝7.2×1011 J，
蓄水箱内水吸收的热量：
Q'＝Q－E输出＝7.2×1011 J－1.74×1011 J＝5.46×1011 J，
水的质量：
m＝＝＝1.3×107 kg，
蓄水箱的容积：
V＝＝＝1.3×104 m3。
（3）蓄水箱中水降低温度可以放出的热量：
Q″＝ c水mΔt'＝4.2×103 J/（kg·℃）×1.3×107 kg×（48 ℃－40 ℃）＝4.368×1011 J，
可以供暖的天数：n＝≈2.5天，所以蓄水箱储存的内能不能为县城用户按标准持续供暖3天。
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