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专题一 图像信息题
第二部分 专题精准突破
类型一 热学坐标图像
1.某实验小组用两套如图甲所示完全相同的加热装置探究固体熔化时温度的变化规律,两套装置的烧杯中都装了相同质量的水,试管中分别装有少量质量相同的固体M和固体N。用两个完全相同的酒精灯对它们加热,它们的温度随时间变化的图像如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.固体N一定是非晶体,沸点为100 ℃
B.固体M一定是晶体,熔点为80 ℃,熔化时间持续了25 min
C.35 min后,烧杯中两试管内物质的温度会超过100 ℃
D.固态M的比热容比固态N的比热容小
D
甲 乙
2.某固态物体的质量为m,其物质的比热容为c,用稳定的热源对它加热(物体在相同时间内吸收的热量相同),到t3时刻停止加热,然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度,最后绘制出温度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.在0~t2时间段,该物体吸收的热量为cm(T2-T1)
B.在t2~t4时间段,该物质的比热容先增大后减小
C.在t2和t5时刻物质温度相同内能相等
D.该物质在t5~t6时间段的比热容等于在0~t1时间段的比热容
D
3.标准大气压下,M物质的熔化图像如图甲所示,则M物质的熔点是
℃;加热到第5 min时,M物质处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存态”)。如图乙所示,装有冰水混合物的试管浸在正在熔化的M物质中,不考虑它们与空气的热传递,试管内的水量 (选填“会”或“不会”)增加。
-1.5
固态
不会
甲
乙
类型二 力学坐标图像
4.(2025通辽模拟)小明和小华在操场上沿直线跑道跑步,他们通过的路程和时间的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.两人都做匀速直线运动
B.8 s内,小明的速度是5 m/s
C.前2 s内,小明跑得更快
D.8 s内,小明跑的路程更长
B
5.(2025山西)制作航天器部件的材料常需要满足“低密度、高强度”等条件。航天小组的同学们调查了铝合金和碳纤维两种材料,其质量与体积关系如图所示。分析图像可知( )
A.铝合金的密度为5.4 g/cm3
B.碳纤维的密度是铝合金的2倍
C.质量相同时,用铝合金制成的实心部件体积较大
D.体积相同时,用碳纤维制成的实心部件质量较小
D
6.(2025自贡)如图甲所示静置于水平地面上的物体受到竖直向上的拉力F,图乙为拉力F与时间t的关系图像,图丙为物体上升的高度h与时间t的关系图像,不计绳重和摩擦。下列说法正确的是( )
A.物体受到的重力是60 N
B.在0~1 s内,物体对地面的压力是60 N
C.在1~2 s内,物体匀速上升的速度是1.25 m/s
D.在2~3 s内,物体匀速上升的速度是2.5 m/s
D
甲 乙 丙
7.如图所示是实心正方体物质甲、乙的质量与体积的关系图像。若取甲、乙两个物体的质量相等,把它们分别放在水平地面上,它们对地面的压强分别为p甲、p乙;把它们分别浸没在水中释放,静止后它们受到的浮力分别为F甲、F乙。则下列判断正确的是( )
A.p甲=p乙、F甲
B.p甲>p乙、F甲>F乙
C.p甲D.p甲>p乙、F甲D
8.如图甲所示,快递员用推力F将重为800 N的快递,先沿水平面推行一段距离,再推至长4 m、高2 m的斜面顶端,推力始终与快递运动方向相同;快递在整个运动过程中,路程与时间变化关系和推力与时间变化关系分别如图乙、丙所示(g取10 N/kg),下列分析正确的是( )
A.0~4 s内快递所受的摩擦力为800 N
B.0~4 s内推力F的功率为800 W
C.4~12 s内快递克服重力做的功为3 200 J
D.4~12 s内快递受到的摩擦力为100 N
D
甲
乙
丙
9.如图甲所示,工人启动卷扬机,将重为800 N的沙箱A(内装沙子)匀速吊起,已知空沙箱A的质量为10 kg,每个滑轮重200 N,沙箱A移动的距离与时间的关系如图乙所示。a段绳子能承受的最大拉力为1 500 N,连接滑轮组的绳子b能承受最大拉力为800 N。不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.卷扬机每秒内卷起的绳子长度为0.2 m
B.卷扬机对细绳拉力F的功率为160 W
C.该装置的机械效率为70%
D.此滑轮组的最大机械效率可达93.75%
C
甲 乙
类型三 电学坐标图像
10.(2025呼伦贝尔三模)如图甲所示是小明设计的调光灯电路图,他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路,闭合开关S后,滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,小灯泡的I -U关系图像(实线部分)如图乙所示,电阻丝AB的阻值不随温度变化,则下列判断正确的是( )
A.小灯泡的阻值随电压增大而减小
B.当小灯泡两端的电压为0 V时,灯泡电阻为0
C.电源电压为6 V
D.电阻丝AB的最大阻值为40 Ω
C
甲 乙
11.(2025自贡)如图甲所示为某无人机内发动机限速的简化电路,当飞行速度达到350 km/h时,衔铁B刚好被吸下,油门C的喷油量减小,无人机速度不再增大。已知电源电压为12 V,定值电阻R0为25 Ω,电磁铁线圈电阻不计,图乙为电阻R的阻值随飞行速度变化的关系图。下列说法正确的是( )
A.电磁铁下端的极性为S极
B.当飞行速度增大时,电压表的示数减小
C.当飞行速度达到210 km/h时,电压表的示数为7.5 V
D.若以350 km/h的速度飞行1 min,电阻R产生的热量是54 J
C
12.如图甲所示电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻,当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系如图乙中线段AB所示,则电源电压为 V,定值电阻R1的阻值为 Ω。
6
10
甲
乙
13.如图所示是定值电阻R和小灯泡L的I-U图像,已知小灯泡的额定电压是2 V,小灯泡的额定电功率是 W;若将图中的R和L串联接在5 V的电源上工作10 s,则定值电阻R产生的热量是 J。
1.2
16
14.(2025包头三模)如图甲所示是小明家某品牌空气净化器,其额定电压为220 V,额定功率为40 W,单独正常工作1 h,可以净化空气的体积为250 m3。该净化器内部有一个检测电路,其简化电路图如图乙所示,检测电路电压恒为32 V,R0阻值为20 Ω,R为气敏电阻,其阻值大小与有害气体浓度的关系如图丙所示。则:
甲 乙 丙
(1)净化器启动前,检测电路电流表示数为0.4 A,此时空气中有害气体的浓度是多少
答案:(1)1.0 μg/m3
(2)净化后有害气体的浓度减小到0.1 μg/m3,此时检测电路中R0两端电压是多少
答案:(2)2 V
(3)正常工作时,将容积为100 m3房间内空气全部净化,需要消耗多少电能
答案:(3)5.76×104 J
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专题三 实验探究题
类型一 热学实验
1.(2025绥化)如图甲所示是某兴趣小组同学“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验装置。(实验中不考虑水的质量变化等因素)
甲
(1)组装实验器材时,应按 (选填
“自上而下”或“自下而上”)的顺序。
自下而上
(2)下列措施中,能使冰受热均匀的是 (选填字母)。
A.加热过程中不断搅拌
B.温度计的玻璃泡浸没在冰中
C.通过水给试管加热
(3)某时刻温度计的示数如图乙所示,其示数为 ℃。
乙
AC
-4
(4)根据实验数据绘制的温度随时间变化关系图像如图丙所示,冰在B点时的内能 (选填“大于”“小于”或“等于”)在C点时的内能。
(5)冰在熔化过程中的特点是 。
(6)实验后,某同学根据图丙计算出冰的比热容是 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
小于
持续吸热,温度保持不变
2.1×103
丙
2.(2025湖北)小明通过实验探究水凝固前后温度的变化,步骤如下:
①在烧杯中倒入低温食盐水,用温度计测得其温度为-15 ℃;
②在试管中加入少量水,将试管下端浸入食盐水中,如图甲所示;
③用步骤①中的温度计测量试管中物质的温度,绘制成如图乙所示图像。
甲
乙
(1)本实验选用的温度计是 。(填字母代号)
A.
B.
C.
A
(2)图丙中温度计的读数为 ℃。
丙
7
(3)由图乙知,水的凝固点是 ℃。
0
乙
(4)4~8 min试管中物质的内能 (填变化趋势)。
(5)实验中小明发现烧杯外壁出现白霜,这是 (填物态变化名称)现象。
减小
凝华
3.(2025湖南)如图甲所示是小星改进后的探究水沸腾时温度变化特点的实验装置,其中A管开口。
甲
(1)图甲中温度计的示数为 ℃;
96
(2)小星根据实验数据绘制了温度随时间变化的图像如图乙所示。他观察到水从第5 min开始沸腾,由图可知,水在沸腾时温度 。
(3)小星在水沸腾后撤去酒精灯,水停止沸腾后,在A管口连接抽气泵抽气使烧瓶内气压减小,水再次沸腾。由此可知,水的沸点随气压的减小而
。
乙
不变
降低
类型二 光学实验
考向一 光的反射和折射规律
4.某同学做“探究光的折射规律”的实验时,她把半圆形玻璃砖固定在圆盘中心,让激光束沿圆盘半径入射到玻璃砖圆心处,激光束经玻璃砖折射后从半圆弧边射出(如图所示)。
旋转圆盘,多次改变激光束的入射角度,观察折射光线的方向并记录数据,如表所示。
序号 1 2 3 4 5
入射角 20° 30° 60° 75°
折射角 13° 19° 28° 35° 40°
(1)做第三次实验时,忘了记录入射角的数据,结合图可知,此时的入射角为
°。
45
(2)分析实验数据可知:当光从空气斜射到玻璃表面时,折射角 入射角,折射角随入射角增大而 。
小于
增大
5.如图所示,小张同学在进行“探究光反射时的规律”的实验时,他把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张带有量角器的纸板竖直立在平面镜上。
(1)他应选择较 (选填“光滑”或“粗糙”)的纸板,因为光在纸板上发生 反射,可以在不同方向都能看到光的径迹。
粗糙
漫
(2)如图所示,小张同学用一束光从a点贴着纸板E射向O点,经平面镜反射,在另一侧纸板F上出现反射光Oa′。改变光束入射的角度,多做几次实验。由图可以得出,反射角 (选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。分析可知,如果一束光从d点射向O点,反射角的大小是 。
(3)他用一束光逆着Ob′的方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着Ob的方向射出。由这个现象可以初步得出结论:
。要得出普遍规律,接下来应该进行的具体操作是
。
等于
30°
在反射现象中,光路是可
逆的
用一束光逆
着Oa′或Oc′的方向射向O点,观察反射光
考向二 平面镜成像特点
6.(2025呼和浩特一模)小红在照镜子时发现,离镜子越远,看到镜中的自己越小,于是她进行了“探究平面镜成像特点”的实验。
(1)实验中选取 代替平面镜是为了便于确定像的位置和大小;选取两支完全相同的蜡烛是为了比较 。
玻璃板
像和物的大小关系
(2)如图所示,点燃蜡烛A,眼睛应从 (选填“A”或“B”)这一侧观察A的像,通过移动未点燃的蜡烛B找到蜡烛A的像的位置。
(3)将蜡烛逐渐靠近玻璃板多次实验的过程中,发现蜡烛B与A的像始终完全重合,这说明 。
A
像与物大小相等
小红查阅资料后得知,她看到镜中的自己变小是由于视角发生了变化。
7.(2025包头东河二模)如图所示的提词器是通过一个高亮度的显示器显示文稿内容,并将显示器显示内容反射到摄像机镜头前一块呈45°角的专用镀膜玻璃上,把台词反射出来,使得演讲者在看演讲词的同时,也能面对摄像机。小王联想到提词器上的镀膜玻璃成像就是利用了平面镜成像的特点,于是他回顾了所学知识,并提出一些新的思考。
(1)提词器把台词反射到镀膜玻璃上时,演讲者看到的是台词的正立、等大的 像;显示器的亮度越 ,文稿内容的像越清晰。
(2)若想将文稿内容所成的像向下调节,可将文稿向 (选填“靠近”或“远离”)摄像机的方向移动。
(3)为避免演讲者看到的文字左右颠倒,显示器的文稿需预先进行
(选填“水平翻转”或“垂直翻转”)。
虚
亮
靠近
水平翻转
考向三 探究凸透镜成像规律
8.(2025赤峰一模)在探究凸透镜成像的规律的实验中,小明找到了一个焦距未知的凸透镜。
(1)如图甲所示,在利用太阳光测量凸透镜焦距的过程中,小明发现凸透镜靠近白纸时,纸上的光斑越来越大。为了测得凸透镜的焦距,接下来,他应该 ,直至白纸上的光斑变
得最小、最亮。
将凸透镜逐渐远离白纸
甲
(2)如图乙所示,某次实验时烛焰在光屏上成清晰的像, (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是根据该成像特点制成的。
投影仪
乙
(3)在图乙的基础上将蜡烛向左移动一段距离,光屏上的像变模糊了,为了使光屏上再次成清晰的像,小明提出了两种不同的解决方案,请你补充完整。
方案一:仅将光屏向 移动一段距离。
方案二:仅换用 (选填“焦距更大”或“焦距更小”)的凸透镜。
乙
左
焦距更大
9.(2025包头昆区二模)现有如下器材:焦距为10.0 cm的凸透镜、高度为
3.0 cm的“F”光源、光屏、光具座和刻度尺。如图所示,利用以上器材探究凸透镜成像的规律。实验时,物距从26.0 cm开始,每次减少2.0 cm。如表所示是实验小组记录的物距、像距、像的高度和正倒情况。
物距/cm 26.0 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0
像距/cm 16.6 17.3 18.4 20.0 22.3 26.6
像高/cm 1.9 2.1 2.5 3.0 3.7 5.0
像的正倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒
物距/cm 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0
像距/cm 35.6 60.4 \ \ \
像高/cm 7.6 15.1 \ \ \
像的正倒 倒 倒 \ 正 正
(1)实验时通过比较 来判断实像是放大的还是缩小的。
(2)分析数据发现: 处是放大、缩小实像的分界点,
处是虚、实像的分界点。
(3)物距小于10.0 cm时,为观察所成像的特征,需进行的操作是撤去光屏,
观察像。
像高与“F”光源的高度
2倍焦距
1倍焦距
在光屏一侧透过凸透镜
类型三 力学实验
考向一 密度的测量
10.(2025包钢三模)物理迷小明观察了妈妈制作豆浆的过程,将干黄豆洗干净,放在水中浸泡一个晚上,黄豆变成了“胖豆子”,第二天早上,将“胖豆子”放入电动豆浆机并倒入适量的水,盖好盖子,打开电源开关将豆子打磨研碎最后煮熟。
(1)小明用 、量筒以及水测量了黄豆的质量和体积(黄豆的吸水速度很慢),并将测量数据记录在表中。
天平
序号 黄豆 质量/g 黄豆和水的 总体积/cm3 黄豆的 体积/cm3 黄豆的密度
ρ/(g·cm-3)
1 26 90 20
2 17 83 13
3 10.4 78 8
①小明在图甲中画出了黄豆质量与体积的关系图像,由图像可知:同种物质,质量与体积成 (选填“正比”或“反比”)。
②计算出黄豆的密度ρ= g/cm3(保留一位小数)。
正比
甲
1.3
(2)小明将第3次实验的豆子一直浸没在量筒的水中,第二天发现黄豆变成了“胖豆子”,但水面高度没有变化,将量筒中剩余的水全部倒入另一个量筒(如图乙所示),剩余水的体积为 cm3,“胖豆子”的密度为 g/cm3
(保留一位小数)。
(3)小明从量筒中取了一部分胖豆子,测其质量和体积,
并在图甲中描点,该点的位置可能在 (选填
“A” “B”或“C”)点。
52
1.1
C
乙
甲
11. (2025包头三模)小明某次发现沃柑在水中下沉,他想通过实验测量沃柑的密度。
(1)将托盘天平放在水平桌面上,把游码放到标尺左端的 处,发现指针指在分度盘中线的左侧,如图甲所示,要使横梁平衡,应将平衡螺母向 调节。
甲
零刻度线
右
(2)用调节好的天平称沃柑的质量,当天平重新平衡时,所用砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,则沃柑的质量是 g,利用排水法测出沃柑体积是150 cm3,则沃柑的密度为 g/cm3。
162
1.08
乙
(3)学习了杠杆知识后,小明利用杠杆来测量沃柑的密度,如图丙、丁所示:
①在溢水杯中装满水,如图丙所示,将沃柑缓慢浸没水中,让溢出的水流入小桶A中,此时小桶A中水的体积 (选填“大于”“等于”或“小于”)沃柑体积V1;
②调节杠杆在水平位置平衡;
等于
丙
丁
③将沃柑从溢水杯中取出擦干,放入另一个完全相同的小桶B内,并将装有水和沃柑的A、B两个小桶分别挂在杠杆上,调节位置使其水平平衡,如图丁所示,此时小桶A、B距离支点O分别是l1和l2,若不考虑小桶重力,沃柑的
密度值为 (用V1、l1、l2、ρ水表示)。
丁
12. (2025包头三模)为做好春季消毒工作,学校给各班准备了一些瓶装的消毒酒精。小明所在的物理兴趣小组围绕这些消毒酒精开展下列活动。
(1)把天平放在水平台面上,先将 ,再调节平衡螺母,使指针对准分度盘的中线;接着小明用天平测出一瓶酒精的总质量为96.2 g,再将部分酒精倒入量筒中,液面如图甲所示;最后用天平测出剩余酒精和瓶的总质量,测量结果如图乙所示,天平的读数为 g,消毒酒精的
密度为 g/cm3。
甲
游码归零
61.2
0.875
乙
(2)如图丙所示是小明用一根长20 cm的圆柱形平底玻璃管、一段细铁丝制作了一个简易密度计。制作时,铁丝密绕成小团后塞入玻璃管一端;接着将密度计竖直漂浮在水中,水面位于图中A处,在A处标上密度值;然后通过分析与计算,在玻璃管上分别确定0.8 g/cm3、0.9 g/cm3、1.0 g/cm3、
1.1 g/cm3等密度值的位置并标上密度值。
①A位置处的刻度值为 g/cm3;
②图中AB间距离为10.5 cm,将该密度计漂浮在消毒酒精中,
它浸入酒精中的深度为 cm。
1.0
12
丙
(3)同组的小华也制作了一个密度计。她将小明制作好的密度计中的铁丝取出来,放入另一根长15 cm的圆柱形平底玻璃管中(玻璃管其他规格和小明的完全相同),按照小明的操作制作了如图丁所示的密度计。
①将该密度计竖直漂浮在水中,它浸入水中的深度h (选填“>”“=”或“<”)10.5 cm;
②小明和小华制作的密度计相比,精确程度 (选填
“小明的”“小华的”或“一样”)高。
<
小明的
丁
考向二 平均速度的测量
13.(2025南充)用如图甲所示装置测量小车运动的平均速度,每次实验小车都从斜面顶端自由释放,金属片可置于斜面的任意位置,用刻度尺测量路程,秒表测量时间,图乙是第5次记录的时间。
甲
乙
下表中是实验中收集的数据。
序号 1 2 3 4 5
路程s/cm 20 40 60 80 100
时间t/s 2.0 2.8 3.5 4.0
(1)表格空白处的时间为 s。
4.4
(2)根据表中数据,可判断小车在斜面下滑的过程中做 直线运动。
(3)利用表格中数据,计算小车在第5次实验的平均速度为 m/s(保留两位小数)。
加速
0.23
考向三 探究滑动摩擦力与哪些因素有关
14. (2025山东)小梅利用如图所示装置做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验,所用的长方体木块如图甲所示,其中一个面粗糙程度较大,其他面粗糙程度相同。
甲
(1)实验前,小梅先将弹簧测力计在 (选填“水平”或“竖直”)方向调零,使指针对准零刻度线;调好后,她用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平木板做 运动,此时弹簧测力计的示数等于木块与木板之间滑动摩擦力的大小。
(2)小梅对比乙、丙两次实验得出:当接触面受到的压力大小和接触面积大小一定时,接触面越 ,滑动摩擦力越大。
水平
匀速直线
粗糙
乙 丙
(3)小梅对比乙、丁两次实验,初步得出“滑动摩擦力大小与接触面积有
关”的结论。你认为她得出这个结论的探究过程是 (选填“合理”或“不合理”)的。理由是 。
不合理
没有只控制接触面积不同
乙 丁
15.小阳查资料得知,冰壶比赛时,运动员穿的两只鞋的鞋底材质不同,一只是橡胶底,另一只是塑料底。他想比较这两只鞋子的防滑效果,于是找了A、B两款不同品牌的运动鞋(A鞋为橡胶底,B鞋为塑料底),设计了如图所示的实验。
甲
乙
(1)实验中用水平拉力分别拉鞋下的同一块木板在同一水平桌面上向右运动,通过观察 便可判断两款不同品牌的运动鞋所受滑动摩擦力的大小。
弹簧测力计示数
(2)同组的小华认为小阳设计的实验有不妥之处,不妥之处是
。
(3)小阳经过思考改进后继续完成这个实验,弹簧测力计示数如图甲、乙所示。他了解到运动员一只鞋是蹬冰鞋,另一只鞋是滑行鞋。结合甲、乙实验,他判断出B鞋是用来 (选填“蹬冰”或“滑行”)的。
没有控制压力大小相等
滑行
甲
乙
考向四 探究阻力对物体运动的影响
16.在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中,让小车每次从斜面顶端处由静止自由滑下,改变水平面的粗糙程度,测量小车在水平面上滑行的距离,结果记录在表中。
(1)每次实验均让小车从顶端处由静止自由下滑,目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小 (选填“相等”或“不相等”);本实验是通过观察小车在水平面上运动的距离来判断阻力对物体运动的影响,这种研究问题的方法叫 法。
相等
转换
32.20
接触面 毛巾 棉布 木板
小车受到阻力大小 大 较大 小
小车运动的距离s/cm 18.30 26.83
(2)第三次实验中,小车在水平木板上滑行后,停下来的位置如图所示,读出小车在木板上滑行的距离并填写在表中相应空格处。
(3)分析表中内容可知:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,前进的距离就越 。
大
考向五 探究影响压力作用效果的因素
17.在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵 来体现的, (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验。
形变程度
不可以
(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是控制 相同;改变压力的大小,可以得出结论:
。
受力面积
受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
图1
图2
(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论,下列实例中,可用此结论解释的是 。
A.书包的背带做得很宽
B.严禁货车超载
(4)图3中小桌对海绵的压强为p1,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,小桌对沙子的压强为p2,则p1 (选填“<”“=”或“>”)p2。
A
图2
图3
图4
=
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是
。
没有控制压力的大小相同
图5
考向六 探究液体压强与哪些因素有关
18. (2025重庆)小渝用如图甲所示仪器探究液体压强与哪些因素有关。
甲
(1)该仪器探头由空金属盒蒙上橡皮膜构成,探头通过橡胶管连在U形管上,将探头放在液体里橡皮膜就会发生
,U形管左右液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受 的大小。
形变
压强
(2)小渝将支架固定在透明桶上,向桶中缓慢加水至如图乙所示位置,观察到U形管左右液面高度差逐渐变大,分析表明,同种液体内部压强随深度的增加而 ;只改变图乙中探头方向,观察到U形管左右液面高度差不变,说明同种液体内部同一深度,向各个方向的压强大小 。
增大
乙
相等
(3)观察乙、丙两图,为保持探头所处深度相同,应将图丙中探头向 移动,移动后发现U形管左右液面的高度差比图乙大,可初步得出液体内部压强与液体的 有关。
下
乙
丙
密度
(4)如图丁所示,为了便于测量探头所处的深度,小渝在探头支架上以橡皮膜平面所在位置作为起点标刻度,并将仪器改进为双探头,将左侧探头始终固定在水下h1=8.8 cm深处,调节右侧探头在盐水(ρ盐水=1.1 g/cm3)中的位置,使U形管左右液面再次相平,读出深度h2=8 cm,通过计算发现ρ水h1
(选填“>”“=”或“<”)ρ盐水h2;小渝将右侧盐水换成另一液体,当U形管左右液面再次相平时,右侧探头所处深度h液=11 cm,通过进一步分析可以计算该液体密度为 g/cm3(ρ水=1.0×103 kg/m3)。
丙
=
0.8
考向七 探究浮力大小与哪些因素有关
19.大泽探究影响浮力大小的因素,实验过程如图1所示。(实验过程中金属块缓慢下降,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)请根据实验过程,回答:
甲 乙 丙 丁 戊 己
图1
(1)金属块浸没在水中受到的浮力大小为 N。
(2)分析 两图可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)大泽通过分析乙、戊两图,认为不能得出浮力大小与液体密度有关,理由是 。
乙 戊
2
丙、丁
没有保证排开的液体体积相同
(4)大泽仔细分析实验数据后发现,利用现有数据还可以求出硫酸铜溶液的密度为 kg/m3。
(5)如图己所示,溢水杯中装满水,电子秤测出空烧杯质量为m1,将物块缓慢浸入水中,测得烧杯和水的总质量为m2,物块浸入水中前后弹簧测力计示数变化为ΔF,若ΔF = (用m1、m2、g表示),则验证阿基米德原理成立。
己
2.2×103
(m2-m1)g
(6)完成上述实验后,大泽想利用浮力知识来测金属块的密度,于是找来了刻度尺、水、水槽、柱形的薄玻璃杯等器材,进行如下实验:
①将玻璃杯漂浮在盛有水的玻璃水槽中,如图2所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h1;
②将金属块轻轻放入水槽中,如图3所示,
用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h2;
③将金属块从水槽中取出,平稳放在烧杯中,如图4所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h3;
图2
图3
图4
④已知水的密度为 ρ水,则大泽测出金属块的密度表达式为 ρ= (用已知的物理量表示);
⑤小霖对大泽的实验过程提出质疑,认为将金属块从水中取出时会沾水,导测量的密度会产生误差,你认为金属块沾水会导致大泽测出金属块的密度 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
无影响
20.(2025泸州)实践出真知。“九章”社团的同学们利用所学知识进行跨学科实践——自制密度计。
(1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2 cm2的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使密度计重心降低、在液体中竖直
。测试时将其放入密度为1.0 g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5 cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0 cm,则盐水的密度为 g/cm3。发现两次吃水深度相差很小,
同学们猜想可能是吸管横截面积太小的缘故。
漂浮
1.05
第一代密度计
浮
第二代 密度计
第三代 密度计
(3)同学们围绕怎样增大吃水深度差这一问题,结合前两次的制作经验,将设计思路和数据输入某AI软件,设计了如图所示的第三代密度计。若第三代密度计在清水中的吃水深度仍为10.5 cm,则它在上述盐水中吃水深度为 cm。若它在某种液体中的吃水深度为15.0 cm,则这种液体的密度为 g/cm3。(结果均保留两位小数)
5.48
0.96
考向八 探究动能大小与哪些因素有关
21.小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中,让钢球从斜面上一定高度的位置由静止自由滚下,在水平面上运动,碰上木块C并将C推动一段距离,通过推动距离的大小来判断动能大小。
(1)实验中探究的动能是指 。
A.钢球撞击木块时的动能
B.钢球撞击木块后的动能
C.木块被钢球撞击后的动能
A
(2)如图甲、乙所示为小明两次实验的示意图,钢球A、B的质量mA>mB,高度hA>hB,距离sA> sB。他得出“物体的质量越大,动能越大”的结论,他的实验结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是
。
错误
甲
乙
没有控制钢球
下落高度相同
(3)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下,撞击木块,这是为了探究物体动能与 的关系。
速度
22.为了模拟研究超载和超速带来的安全隐患,小霞同学设计了如图所示的探究实验:将A、B、C三个小球从同一装置,高度分别为hA、hB、hC的位置由静止滚下(mA=mBhB),推动小木块运动一段距离后停止。根据生活经验和所学的物理探究方法回答:
甲
乙
丙
(1)在甲、丙两图所示的实验中,A、C两球刚滚到水平面时的速度
(选填“相等”或“不相等”)。
相等
(2)研究超速带来的安全隐患时,小霞应选择 两图所示的实验进行比较。
(3)后来小霞分别用B球和C球将弹性相同的弹簧压缩到相同程度后再放手,如图丁所示,则两球离开弹簧时的速度 (选填“相等”或“不相等”)。
甲、乙
丁
不相等
考向九 探究杠杆的平衡条件
23. (2025达州)中药房使用的杆秤,在我国有几千年的历史。如图甲所示,盘中置物,手提提纽。右移秤砣,使杆秤水平平衡。“能工巧匠”小组参加了“制作简易杆秤”活动。请你根据活动过程,完成下列问题:
甲
(1)制作原理:杆秤是根据 条件制成的。如图乙所示,用轻质木棒作为秤杆,细线系上一个质量为m的物体作为秤砣,空小盆挂在A点作为秤盘,在O点挂粗绳作为提纽, 点相当于杠杆的支点。
杠杆平衡
O
乙
(3)图乙中,当称量物质量增大时,秤砣应向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)为了增大杆秤的称量,可采用 (选填“增大”或“减小”)秤砣质量的方法。
右
增大
(2)图乙中,秤盘内未放称量物,调节秤砣位置使杆秤水平平衡,在秤杆上悬挂秤砣细线的位置做标记,该标记处对应的刻度为 g。
0
(5)该小组设计了一个测量秤砣密度的方案:在图乙中取下秤盘后,A端悬挂秤砣,在C端施加竖直向下的拉力F1,使木棒水平平衡,如图丙所示;把秤砣浸没在一个盛有适量液体的圆柱形容器中,液体深度变化0.02 m,液体对容器底部压强变化了160 Pa,在C端施加竖直向下的拉力F2,使木棒再次水平平衡,如图丁所示。已知F1∶F2=11∶10。秤砣密度为 kg/m3。(整个过程秤砣不吸收液体,液体未溢出,秤砣
与容器底未接触,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)。
8.8×103
丙
丁
考向十 测量滑轮组的机械效率
24.测量滑轮组的机械效率
步 骤 如图所示为测量某滑轮组机械效率的实验装置。 ①实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。 ②分析表中数据可知,实验2是用图 做的实验。 ③实验序号3中的机械效率η= 装 置 图
甲 乙 丙
乙
80%
序号 钩码所 受的重 力G/N 钩码上 升高度 h/m 绳端 拉力 F/N 绳端移 动距离 s/m 机械
效率η
1 4 0.1 1.8 0.3 74%
2 8 0.1 3.1 0.3 86%
3 8 0.1 2.5 0.4
结论 通过比较 (填实验序号)两次实验数据得出结论:用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。通过比较2、3两次实验数据可得出结论:用不同的滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率
问题 讨论 实验过程中边拉边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数。你认为他的想法 (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响
1、2
越低
不正确
摩擦力
考向十一 测量斜面的机械效率
25.小明利用斜面搬运物体的过程中,提出了一个问题:“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系 ”针对这个问题,他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图所示),测得的实验数据如表所示。
序 号 斜面 倾斜 程度 物体 所受 重力 G/N 物体 上升 高度 h/m 沿斜 面拉力 F/N 物体 移动 距离 s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械
效率
η/%
① 较缓 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 63
② 较陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68
③ 最陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.55
(1)沿斜面拉动物体时,应使其做 运动。
(2)根据表中的数据可求出第③次实验中拉力做的有用功为 J,机械效率是 (结果精确到1%)。
(3)通过对上述实验数据的分析可知,斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是斜面越缓,越 。
(4)通过对上述实验数据的分析,对斜面机械效率的问题可获得的初步结论:在其他条件不变的情况下, 。
匀速直线
1.25
81%
省力
斜面越陡,机械效率越高
类型四 电学实验
考向一 探究串、并联电路中电流、电压的特点
26. (2025长春)在“探究串联电路中各处电流的关系”的实验中:
(1)请根据如图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将如图乙所示的实物图连接完整,使电流表测量A点的电流。
甲
乙
答案:(1)如图所示
(2)连接电路时开关应 。正确连接电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,为 A,继续测量B、C两点的电流,并将数据填入表格中。
断开
0.3
丙
序号 A点电 流IA B点电 流IB C点电
流IC
1 0.30 0.30
2 0.28 0.28 0.28
3 0.22 0.22 0.22
(3)换用不同规格的灯泡,再测出两组实验数据,并填在表格中。请指出表格设计的不足之处: 。
(4)完善表格后,分析实验数据,得出结论:在串联电路中电流处处 。
电流的测量值没有单位
相等
27.同学们利用如图所示电路研究“并联电路中干路电流与各支路电流的关系”。
(1)连接电路,闭合开关,发现小灯泡L1亮、L2不亮,故障原因可能是
。
L2断路
(2)排除故障后,用电流表分别测出A、B、C三点的电流IA、IB、IC,更换规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡多次实验,将数据记录在表格中。
不同
序号 A点电流IA/A B点电流IB/A C点电流IC/A
1 0.24 0.32 0.56
2 0.26 0.24 0.50
3 0.20 0.28 0.48
(3)分析数据得出结论:
。
在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和(或IC=IA+IB)
28.探究串联电路中电压的规律。
(1)连接电路时,开关应处于 状态。正确连接电路后,闭合开关,两灯都发光,且L1比L2更亮,则通过L1的电流 (选填“大于”“等于”或“小于”)通过L2的电流;若灯L2断路,则L1两端 (选填“有”或“无”)电压。
断开
等于
无
甲
乙
(2)用电压表分别测出电压UAB、UBC和UAC。其中测UAB时,电压表的示数如图丙所示,产生这种情况的原因是 ;调整后示数如图丁所示为 V。
电压表正负接线柱接反
1.2
丙
丁
接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表:
序号 电压UAB/V 电压UBC/V 电压UAC/V
1 1.7 2.9
2 1.3 1.6 2.9
3 1.1 1.8 2.9
分析表中数据,得到初步结论:在串联电路中, 。(用字母UAB、UBC、UAC表示)
UAC=UAB+UBC
29.物理课上,小明想知道并联电路中的电压有什么规律,于是在课后进行了以下探究:
(1)提出问题:并联电路中,各灯泡两端的电压有什么关系
(2)他的猜想是:并联电路中各灯泡两端的电压 。
(3)设计实验: 如图所示为两个灯泡并联的电路图,用电压表分别测量两个灯泡 L1 、L2 以及电源两端的电压。
相等
(4)进行实验:按照电路图连接电路,进行实验测量,记录实验数据;换接电源,再做一次实验,记录实验数据如表。
序号 L1 两端电压/V L2 两端电压/V 电源电压/V
1 1.3 1.3 1.3
2 2.5 2.5 2.5
(5)实验结论:并联电路的总电压等于 。
各支路两端的电压
(6)实验评估:上述实验中,小明只进行了两次测量,得出的结论 很大。为了使实验结论具有普遍性,你将建议他换用 的灯泡,进行多次实验。
(7)实验应用:如果电源电压为3 V,那么根据探究出的结论可得:灯L1 两端的电压为 V,灯L2 两端的电压为 V。
偶然性
不同规格
3
3
考向二 探究电流与电压、电阻的关系
30.在“探究电流与电压关系”的实验中,“问天”兴趣小组连接了如图甲所示的电路,其中定值电阻R=20 Ω。
甲
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。
答案:(1)如图所示
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,电路中出现的故障可能是电阻R (选填“短路”或“断路”);排除故障后,测量并记录了如下几组电压表和电流表的示数,第二次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为 A。
乙
短路
0.22
(3)请根据表中数据,在图丙中作出I-U图像。
丙
序号 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次
电压U/V 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
电流I/A 0.10 0.32 0.44 0.54
答案:(3)如图所示
(4)分析得出实验结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比。
(5)“问天”兴趣小组在实验室发现一个未知电阻Rx,想要测量其阻值。发现电压表坏了,但有两个电流表。经小组讨论,设计了如图丁所示的电路图,两个电流表的示数分别为0.3 A和0.9 A,根据以上信息,可知通过Rx的电流为 A,Rx的电阻为 Ω。
正
丁
0.6
10
31.(2025广东)探究电流与电阻的关系实验如图所示,使用的器材如下:电压恒为6 V的电源,规格为“50 Ω 1.2 A”的滑动变阻器,规格为5 Ω、
10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻各1个等。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;请用笔画线代替导线将如图所示实物图连接完整(要求:滑片向左移动时,
连入电路中的阻值变大)。
断开
甲
答案:(1)如图所示
(2)将如表所示的实验记录表①②处补充完整:① ,② 。
U=2 V
序号 ① /Ω ② /A
1 5
2 10
3 15
4 20
电阻R
电流I
(3)将5 Ω的定值电阻接入电路,并将滑动变阻器调到最大阻值处,闭合开关, ,直到电压表的示数为2 V,此时电流表的示数如图乙所示,为 A,记录数据。
向右移动滑动变阻器的滑片
0.4
乙
(4)依次更换定值电阻,重复实验。
(5)若计划将定值电阻两端的电压U取1.5 V,是否仍能依次用上述4个定值电阻完成实验 请判断并说明理由:
。
不能,滑动变阻器的最大电阻小
于60 Ω,无法使20 Ω的定值电阻两端电压为1.5 V
考向三 电阻的测量
32.为测量某待测电阻Rx的阻值,某实验探究小组设计了如图甲所示的电路图,并进行了实验。
(1)在连接如图乙所示的电路时,开关S应处于 状态,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端。
断开
B
甲
乙
(2)在如图乙所示的电路中,闭合开关,移动滑片,发现电压表示数为零,电流表有示数,经分析电路连接不完整,具体原因是 ,请在图乙中用笔画线代替导线将电路连接完整。
电压表没有接入电路
乙
答案:(2)如图所示
(3)正确连接电路后,某次测量时,电压表的示数为1.5 V,电流表的示数为0.3 A,则待测电阻Rx的阻值为 Ω;实验时应多测几组数据,求电阻Rx的平均值,目的是 。
5
减小误差
(4)实验小组实验时发现电压表已损坏,为测量Rx的阻值,他们经过讨论设计了如图丙所示的电路图。已知电源电压不变,定值电阻的阻值为R,闭合开关S1、断开S2时电流表读数为I1;同时闭合开关S1和S2时电流表读
数为I2,则Rx= (用R、I1、I2表示)。
丙
(5)完成实验后,小组同学经过讨论,认为用图甲的电路图还可以完成 (填写实验名称)的实验。
探究电流与电压的关系
33. (2025陕西)在测量小灯泡电阻的实验中,小明设计了如图1所示的电路。已知小灯泡的额定电压为2.5 V,电源电压为3 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”。
图1
(1)该实验的原理是R= 。
(2)连接电路时,开关应处于 状态,且滑动变阻器的滑片P应移至图1中的 (选填“a”或“b”)端,电压表应选择 (选填“0~3 V”或“0~15 V”)的测量范围。
图1
断开
b
0~3 V
(3)正确连接电路,闭合开关,移动滑片P的过程中,小灯泡不发光,电流表、电压表均无示数;直至移动滑片P到图1中M点时,小灯泡突然发光,电流表、电压表均有明显示数,小明立即断开开关,查找原因。出现以上现象的原因可能是 (填字母)。
A.滑动变阻器短路
B.滑动变阻器M点右侧附近有断路
C.滑动变阻器M点左侧附近有断路
图1
B
(4)排除故障后,改变滑片的位置,记录电压表的示数U和电流表的示数I,并计算出对应的阻值。当电压表示数为2.5 V时,电流表示数如图2所示,其读数为 A。
图2
0.28
(5)请结合表中信息分析,能否用该实验的器材探究电流与电压的关系,并说明理由: 。
序号 1 2 3 4 5
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.14 0.18 0.22 0.24
电阻R/Ω 3.6 5.6 6.8 8.3
不能,灯的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值
考向四 电功率的测量
34. “测量小灯泡电功率”的实验电路如图甲所示,电源电压恒为6 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,正常发光时灯丝电阻约为10 Ω,所用滑动变阻器的最大阻值为40 Ω。
甲
(1)小明连接电路时,还有最后一根导线没有连接好,如图甲所示,小华同学当即指出连接电路时操作不合理,请你指出操作存在的问题(没有连接的导线除外): ; 。
开关没有断开
滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处
甲
小明纠正电路连接后,进行实验。
(2)连接好电路后,小明同学移动滑片P,观察到此时电压表的示数为2 V,要测量小灯泡的额定功率,需将滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动直到电压表的示数为2.5 V,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
左
乙
0.6
(3)小明还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
考向五 探究电流产生的热量跟什么因素有关
35.实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝,装入适量的煤油,插入一支温度计,设计了如图甲所示的电路。
甲
(1)用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数变大,且导线不交叉。
答案:(1)如图所示
(2)闭合开关后,发现电流表指针未偏转,经检查仅电阻丝R有故障,则电阻丝R (选填“短路”或“断路”)。排除故障后进行实验,实验中通过观察 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。
断路
温度计示数的变化
(3)调节滑动变阻器改变电流的大小,经过多次实验发现:电阻丝阻值和通电时间一定时,电流I越大,电阻丝产生的热量Q越多。小明猜想:当电阻和通电时间一定时,Q可能与I成正比。随后在老师帮助下,实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法:
。
将测得的Q与I的数据描点画出Q-I图像,若Q-I图像为过原点的一条直
线,则Q与I成正比,否则不成正比
(4)同学们进一步学习了解到:物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 (请举一例)。
(5)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,可选择图乙中
(选填“A”或“B”)烧瓶中的电阻丝与图甲烧瓶中的电阻丝 (选填“串”或“并”)联进行实验。
电饭锅(合理即可)
B
串
乙
(6)本实验应用的研究方法有转换法和 法。
控制变量
考向六 探究电与磁
36.(2025长春)在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中:
(1)如图甲所示,在嵌入螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑,通电后,用手
纸板,观察到铁屑有规则地排列。实验结果表明:通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似。
轻敲
条形
甲
(2)根据图甲中小磁针的N极指向,可知通电螺线管的左端为 极。将电源的正负极对调,小磁针的N极指向也改变了,说明通电螺线管外部的磁场方向与 方向有关。
(3)图乙是《事林广记》中所记载的“指南鱼”的复原图,“指南鱼”内部藏有磁石,能够指示南北方向,这是由于地球的周围存在 。
N
电流
甲
磁场
乙
37.小明用如图甲所示的装置探究电磁感应现象。
不偏转
甲
(1)他上下移动导线时,观察到灵敏电流表的指针 ;左右移动该导线时,观察到灵敏电流表的指针 。
偏转
(2)他通过这个实验现象得出初步结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做 磁感线的运动时,导体中就会产生电流。
(3)为了进一步验证这个结论,他又用如图乙所示的装置进行实验,发现将条形磁体向下插入线圈时,灵敏电流表的指针 ;保持条形磁体在线圈中不动,向上提起线圈时,灵敏电流表的指针 。结果符合上述实验结论。
切割
偏转
偏转
乙
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专题四 综合应用题
类型一 力学
考向一 压强、密度
1.(2025安徽)某兴趣小组要测量一实心圆柱体(不吸水且不溶于水)的密度,进行了如下操作:用一根不可伸长的细线将圆柱体竖直悬挂在铁架台上并保持静止,将一盛有水的柱形容器放在水平升降台上,容器和升降台整体安放在圆柱体的正下方,使容器内的水面与圆柱体下表面恰好不接触,测得容器内水的深度为h1=10 cm,如图所示;缓慢调节升降台使细线恰好伸直且无拉力,
测得容器上升的高度为h2=8 cm,整个过程没有水溢出,圆柱体始
终处于竖直状态。
已知圆柱体的高为H=20 cm,圆柱体与容器的底面积之比为S1∶S2=
1∶3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,不计容器壁厚度。求:
(1)调节升降台前水对容器底部的压强p。
解析:(1)调节升降台前水对容器底部的压强
p=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1 000 Pa。
答案:(1)1 000 Pa
(2)调节升降台后圆柱体浸入水中的深度h。
答案:(2)12 cm
(3)圆柱体的密度ρ。
答案:(3)0.6×103 kg/m3
2. (2025内蒙古一模)如图所示,某款智能饮料机可提供清水、咖啡、果汁等不同饮品。打开开关,按压功能键一次,喷嘴可持续工作10 s,每秒流出饮品20 mL。将一平底薄壁柱状空杯放在水平杯座上接饮品,空杯质量为0.1 kg,底面积为20 cm2。ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)求空杯对杯座的压强。
答案:(1)500 Pa
(2)接水时,按压功能键一次,则水对杯底的压强是多少
答案:(2)1 000 Pa
(3)接饮料时,按压功能键一次,杯座受到的压强为1.7×103 Pa,求饮料的
密度。
答案:(3)1.2×103 kg/m3
考向二 压强、浮力
3.小丽想测一测家中空食品盒在水中漂浮时的装载质量。她将水平桌面上一个高为10 cm、底面积为200 cm2、重为2 N的圆柱形平底空食品盒放入装水的桶中,桶中水足够深,食品盒下表面始终与水面平行,如图所示。
ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)空食品盒在水平桌面上时,对桌面的压强。
答案:(1)100 Pa
(2)空食品盒放入水中后,浸入水中的深度。
答案:(2)0.01 m
(3)食品盒在水中漂浮时能够装载的最大质量。
答案:(3)1.8 kg
4. (2025广州)如图甲所示是实践小组设计的自动储水箱简图,竖直细杆固定在水箱底部,浮筒可沿细杆上下移动,水箱中水深为0.1 m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零;水深为0.4 m时,浮筒开始接触进水阀门:水深为0.6 m时,浮筒使进水阀门完全关闭,浮筒所受浮力和水深关系的图像如图乙所
示,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
甲
乙
(1)水深从0.1 m到0.4 m的过程中,浮筒排开水的重力 ,水对箱底产生的压强 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
不变
变大
解析:(1)根据浮筒所受浮力和水深关系的图像可知,水深从0.1 m到0.4 m的过程中,浮筒所受浮力不变,根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体所受的重力,故浮筒排开水的重力不变。根据p=ρgh可知,深度变大,水对箱底产生的压强变大。
(2)阀门完全关闭时,求:
①水对箱底产生的压强;
解析:(2)①水深为0.6 m时,浮筒使进水阀门完全关闭,水对箱底产生的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.6 m=6×103 Pa;
答案:(2)①6×103 Pa
②浮筒排开水的体积。
答案:(2)①6×103 Pa
考向三 压强、功率
5.2025年4月28日,我国全球首艘可潜无人艇“蓝鲸号”在珠海下水,如图所示,它既能水面正常航行,在最大功率下以66 km/h的最高速度航行数百千米,也能实现数十米深的下潜和水下航行,还能控制排水仓水量在水下静态悬浮一个多月,随时响应突发任务。“蓝鲸号”不仅军事潜力强大,还可用于探测海洋气象数据、水下地形地貌测绘、水质取样以及水下巡检等多个领域。如表是“蓝鲸号”的相关数据,请回答:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
类型/单位 数据
最大下潜深度/m 50
水面满载排水量/t 12
下潜满载排水量/t 18
水面航行最大航程/km 280
水面航行最大功率/kW 2 000
(1)“蓝鲸号”在最大下潜深度下艇底受到水的压强为多少
解析:(1)由表中数据可知,最大下潜深度为50 m,则此时艇底受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×50 m=5×105 Pa。
答案:(1)5×105 Pa
(2)“蓝鲸号”满载时从水面应该采取 方式下潜,在水下静态悬浮时,受到的浮力多少
向排水仓充水
解析:(2)潜水艇是利用改变自身重力来实现浮沉的,因此“蓝鲸号”满载时从水面应该采取向排水仓充水增加自身的重力来实现下潜;
由物体的悬浮条件可知,潜水艇在水下静态悬浮受到的浮力
F浮=G潜水艇=m潜水艇g=18×103 kg×10 N/kg=1.8×105 N。
答案:(2)1.8×105
(3)以最高速度航行198 km,“蓝鲸号”做了多少焦耳的功
答案:(3)2.16×1010 J
6.(2025呼和浩特模拟) 如图所示为一辆无人驾驶清扫车,空车质量为
400 kg,它集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体,可自主作业。
(1)激光是一种电磁波,它在真空中的传播速度为 m/s。
3×108
解析:(1)电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s,所以激光在真空中的传播速度是3×108 m/s。
(2)空车停在水平地面上,若地面总受力面积为200 cm2,则车对地面的压强为多少帕 (g取10 N/kg)
答案:(2)2×105 Pa
(3)空车行驶时牵引力的功率为810 W,在10 s内匀速行驶12 m,车受到的阻力为多少牛
答案:(3)675 N
考向四 压强、杠杆
7. (2025北京)如图甲所示的载货汽车,其前面为“单轴-单轮”(一根轴上有2个车轮),后面为“单轴-双轮”(一根轴上有4个车轮),如图乙所示。装货后该货车总质量为16 t,每个轮胎与地面的接触面积约为400 cm2。
甲
乙
实际货车和货物整体的重心到前、后轴的距离一般不相等,常偏向车的后半部,为简化研究问题,假设整体重心C到前、后轴的距离相等,水平地面对货车前面两个车轮的作用力相等,等效作用在A点;水平地面对货车后面四个车轮的作用力均相等,等效作用在B点。因此,货车可看成水平杠杆,如图丙所示,AB距离等于前、后车轴间的距离,C在AB中点。g取10 N/kg。
丙
(1)求货车在B点所受的总支持力。
答案:(1)8×104 N
(2)为了保护路面,需要限定车辆对路面的压强大小。只要车辆的任何一个轮胎对路面的压强超过限定值,即视为车辆超限。若某水平路面能承受的最大压强为7.0×105 Pa,请判断该货车是否超限。
答案:(2)超限
类型二 电学
考向一 输电类
8.如图所示是某医院的应急供电线路示意图。柴油发电机到用电区的输电线路所用导线单位长度的电阻为5×10-4 Ω,柴油发电机的输出电压为 260 V。用电区内每个用电器的额定电压均为220 V,总功率为 44 kW。当这些用电器都正常工作时:
(1)求输电线路中的电流。
答案:(1)200 A
(2)求输电线上损失的电功率。
解析:(2)输电线两端的电压U导=260 V-220 V=40 V,
输电线上损失的电功率P导=U导I=40 V×200 A=8 000 W。
答案:(2)8 000 W
(3)求发电机与用电区间的距离。
答案:(3)200 m
(4)若应急供电1小时,发电机发电效率约为30%,则医院最少需要准备多少千克柴油 (柴油的热值为4.3×107 J/kg,结果保留一位小数)
答案:(4)14.5 kg
考向二 传感器类
9.(2025包头昆区二模)科技小组设计了一种简易风速仪,其工作原理如图甲所示。电源为恒流源(提供恒定输出电流),其输出电压随电路总电阻的变化而变化,定值电阻的阻值R0=10 Ω,迎风板与压力传感器RF紧密相连,RF的阻值随迎风板所受压力F的变化关系如图乙所示,所受压力F与风速v的对应关系如表所示。电流表的测量范围为0~0.6 A,用于反映风速大小,
无风时电流表示数为0.3 A。求:
甲
乙
风速v/ (m·s-1) 0 3 6 9 11 12
压力F/N 0 1.5 6 13.5 20 24
(1)恒流源输出的恒定电流值。
答案:(1)1.2 A
(2)当风速为6 m/s时,恒流源的两端电压。
答案:(2)8 V
(3)在电流表不超测量范围的前提下,风速仪所能测量的最大风速值。
答案:(3)11 m/s
10.如图所示是检测某一传感器的电路图,这种传感器上标有“6 V 1.8 W”的字样(该传感器可看作一个纯电阻电器),滑动变阻器上标有“10 Ω 1 A”的字样,电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V。求:
(1)这种传感器的电阻R0。
答案:(1)20 Ω
(2)如果a、b之间所加的恒定电压为6 V,试分析当滑动变阻器的阻值变化时,电阻值为R0的传感器两端的电压变化范围。
答案:(2)4~6 V
(3)根据技术资料可知,如果测得该传感器的实际电阻值与第(1)问中R0的值(称为额定值)偏差大于1 Ω,则该传感器就不能正常使用。实际检测时,将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间,闭合开关S,调节滑动变阻器R1的阻值,改变电路中电流表和电压表的示数,检测数据记录如表所示。
检测次数 电流表示数/A 电压表示数/V
第1次 0.18 1.68
第2次 0.22 0.90
你认为这个传感器是否可以正常使用 此时在a、b之间所加电源的电压是多大
答案:(3)可以正常使用 5.19 V
解析:(3)设在a、b之间所加的电压为U,测得传感器的电阻为R,
则有U=1.68 V+0.18 A×R,U=0.90 V+0.22 A×R,
解得U=5.19 V,R=19.5 Ω,因为R0-R=20 Ω-19.5 Ω=0.5 Ω,0.5 Ω<1 Ω,
所以该传感器可以正常使用。
考向三 电热器挡位类
11.(2025陕西)如图1所示是小明家的蒸汽拖把。使用时,电热丝加热水,产生高温蒸汽从拖把头喷出,能高效清洁地面的同时杀灭地面上的细菌。该电热拖把的简化加热电路如图2所示,有高低两个挡位,已知电热丝R2的阻值为33 Ω,低挡位的功率为550 W。
图1
图2
(1)低挡位正常加热时电路中的电流为多大
答案:(1)2.5 A
(2)电热丝R1的阻值为多少
答案:(2)55 Ω
(3)已知拖把水箱内水的质量为0.55 kg,假设电热丝放出的热量全部被水吸收,将水箱中的水从20 ℃加热到100 ℃最短需要多长时间 [水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
答案:(3)210 s
(4)若想缩短高挡位加热水的时间,且不改变低挡位功率,在现有元件不变的前提下,可以对电路进行的改进是 。
将电热丝R1与R2互换位置
12.(2025宜宾)中医药是中国传承几千年的文化瑰宝。如图甲所示是一款小型的电热煎药壶,额定电压为220 V,有高温、低温两个挡位,其内部简化电路如图乙所示,当双触点选择开关接触A、B时为断开状态。R1、R2是两个阻值不变的电热丝,R1=484 Ω,R2=121 Ω,U=220 V。
甲
乙
(1)判断并简要说明使用低温挡工作时开关应接触B、C还是C、D
答案:(1)使用低温挡工作时开关应接触B、C,说明见解析
(2)使用低温挡工作时的功率是多少
答案:(2)100 W
(3)使用高温挡工作1 min,电流做功是多少
答案:(3)3×104 J
(4)采用低温挡加热已煎好的某种中药液。已知该中药液比热容为4.0×
103 J/(kg·℃),质量为200 g,加热8 min,温度从5 ℃升高到45 ℃,请计算此过程的加热效率。(加热过程中药液蒸发的影响可忽略不计,结果保留至0.1%)
答案:(4)66.6%
考向四 电磁继电器温度控制类
13.(2025内蒙古)海龟性别由孵化温度决定。某种海龟在温度t≥30 ℃时,孵化出来的几乎全为雌性;温度28 ℃≤t≤30 ℃时,几乎全为雄性。因气候变暖导致自然界雌海龟数量远多于雄海龟。为能在外界环境温度高于30 ℃的情况下孵化雄海龟,需要设计一个自动温控孵化箱:要求箱内的最高温度为28 ℃,且最低温度不得低于25 ℃。
科技小组利用如下器材:控制电路电源(电压为12 V)、热敏电阻R(阻值随温度变化曲线如图甲所示)、电磁继电器(当电磁铁线圈电流I≥0.04 A时,吸下衔铁;当I≤0.03 A时,弹开衔铁;线圈电阻忽略不计)、降温元件(额定电压220 V,额定功率44 W)、开关及导线若干,设计了孵化箱电路如图乙所示。
甲
乙
(1)求降温元件正常工作时的电流。
答案:(1)0.2 A
(2)通过计算说明设计的孵化箱是否符合要求。
答案:(2)见解析
(3)使用一段时间后,控制电路的电源电压降低,孵化箱内的最高温度会如何变化并分析说明。(其他因素均不变)
答案:(3)见解析
14.如图甲所示是某科技小组的同学们设计的恒温箱电路图,它包括工作电路和控制电路两部分,用于获得高于室温、控制在一定范围内的“恒温”。工作电路中的加热器正常工作时的电功率为1.0 kW,控制电路中的电阻R为滑动变阻器,Rt为置于恒温箱内的热敏电阻,它的阻值随温度变化的关系如图乙所示,继电器的电阻R0为10 Ω,当控制电路的电流达到0.04 A时,继电器的衔铁被吸合;当控制电路中的电流减小到 0.024 A时,衔铁被释放。则:
甲
乙
(1)正常工作时,加热器的电阻值是多少
答案:(1)48.4 Ω
(2)当滑动变阻器R的阻值为390 Ω时,恒温箱内可获得的最高温度为
150 ℃,如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为50 ℃,那么R的阻值为多大
答案:(2)90 Ω
类型三 力、热、电综合
考向一 力电综合
15.(2025包头二模)如图甲所示是便携式水深测量仪,主要结构包括底部为力敏电阻R的圆柱体探头A和控制盒B,其简化工作电路如图乙所示,电流表示数反映水深,电阻R的阻值随所受水的压力大小变化情况如图丙。
甲 乙 丙
探头A重为7.5 N,底面积为50 cm2,高为10 cm;控制盒B中电源电压为6 V,
R0的阻值为40 Ω。探头A在图甲的池水中向下运动时始终匀速,速度为
0.5 m/s。ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)若池水深度为4.6 m,探头A从恰好浸没开始计时,则需要多长时间到达池底
答案:(1)9 s
(2)求探头A在图甲位置静止时,受到导线的拉力。
解析:(2)探头A在图甲位置静止时受到的浮力
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×50×10×10-6 m3=5 N,
则探头A受到导线的拉力F=G-F浮=7.5 N-5 N=2.5 N。
答案:(2)2.5 N
(3)若电流表示数为0.1 A,求探头A底部所在位置的水的深度。
答案:(3)4 m
16.(2025福建)如图所示为科创小组测量大气压和海拔的简易装置原理图,
R0为定值电阻,RF为力敏电阻,RF置于圆柱体容器底部,可自由滑动的活塞通过轻杆压在力敏电阻上。容器内抽成真空,装置气密性良好。该装置通过两电表示数分别转换测出大气压值和海拔,且示数均随测量值增大而增大。电源电压恒为6 V,R0=30 Ω,RF的阻值与压力大小F的关系为RF=
1 030 Ω-2.5 Ω/N×F,电压表的测量范围为0~3 V,电流表的测量范围为0~0.6 A。活塞横截面积为4×10-3 m2,忽略摩擦,不计活塞质量。查阅资
料,大气压p与海拔h的关系如表所示。
海拔h/m 0 100 200 300 400 500 … 1 000 2 000 …
大气压p/ (×103 Pa) 101 100 99 98 97 96 … 90 80 …
(1)求h=0时,活塞受到的压力。
解析:(1)当h=0时,大气压p0=101×103 Pa,
则活塞受到的压力为F0=p0S=101×103 Pa×4×10-3 m2=404 N。
答案:(1)404 N
(2)求h=0时,通过R0的电流。
答案:(2)0.12 A
(3)求该装置能测量的最高海拔。
答案:(3)100 m
(4)指出该装置测量时的一项不足之处,针对该不足,就电源和电流表中任选1个,提出相应问题的解决方案,并说明理由。
②当电源电压降低到3 V以下时,UF最大值小于3 V且在电压表测量范围内,可以继续增大RF,可测的气压减小,可测的海拔增加。
答案:(4)见解析
考向二 力热综合
17.(2025威海)小明和爸爸质量共120 kg,骑着一辆质量为300 kg(含装备)的三轮摩托车,沿318国道从成都前往拉萨旅行。在水平路面骑行时每只轮胎与地面接触的面积为0.02 m2。(g取10 N/kg)
(1)在水平路面骑行时,摩托车对地面的压力、压强分别是多少
答案:(1)4 200 N 7×104 Pa
(2)在海拔约5 000 m处烧水,用燃气炉将质量2.5 kg、初温为3 ℃的水加热至沸腾(水的沸点为83 ℃)。若燃气完全燃烧释放热量的30%被水吸收。则水吸收了多少热量 共用掉多少燃气 [q然气=5×107 J/kg,c水=4.2×
103 J/(kg·℃)]
答案:(2)8.4×105 J 0.056 kg
考向三 热电综合
18.恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门,如图所示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关,通过控制温控开关S1可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压U=220 V,R1、R2是电热丝,R1=440 Ω,“加热”时恒温箱的电功率P加=550 W。将恒温箱两气孔封闭,闭合开关S,S1置于“加热”挡位,箱内温度从20 ℃升至设定的恒温温度,用时130 s,该段时间内的加热效率η=80%。恒温箱的容积V=2 m3,箱内空气密度ρ=
1.3 kg/m3,箱内空气的比热容c=1.0×103 J/(kg·℃)。求:
(1)“保温”时恒温箱的电功率。
答案:(1)110 W
(2)电热丝R2的阻值。
答案:(2)110 Ω
(3)恒温箱的恒温温度。
答案:(3)42 ℃
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专题二 简答题
类型一 声学
1.超声导盲手杖可以帮助视障人士在出行时探测前进道路上的障碍物。当前方有障碍物时,手杖会发出警报声,距障碍物越近,警报声越尖锐。
(1)请你分析一下超声导盲手杖的工作原理。
答案:(1)超声导盲手杖是利用超声波来测量障碍物与手杖之间的距离,它能根据距离的远近发出不同的声音,视障人士就能根据声音判断出障碍物的远近。
(2)如果警报声变得尖锐,说明声音的哪个特性发生了变化 是如何变化的
答案:(2)假如警报声变得尖锐,说明其振动频率变大,此时报警声的音调变高。
2.丽丽的爸爸准备到某地区投资办一所纺织工厂,但为工厂选址而发愁。如图所示,A、B两区域在交通、电力、用水各方面都差不多,应该选择两个区域中的哪一个呢 刚刚学了“噪声的危害和控制”的丽丽很快帮爸爸解了燃眉之急。聪明的你知道丽丽是怎么选的吗 请阐明你的理由。
答案:从环境保护角度分析,该厂应设置在B区域。因为纺织工厂会产生噪声污染,B区域左侧有小山,小山可以在传播过程中阻挡噪声,减少对住宅、学校等区域的噪声影响;而A区域无此类天然降噪屏障,噪声易传播到周边环境,干扰居民生活、学校教学,所以工厂应设置在B区域。
类型二 光学
3.(2025包头三模)如图所示是某同学用手机自拍时的情景。请根据这个情景回答下面的问题:
(1)用手机自拍是利用凸透镜成什么性质的像
(2)网传将手机举高,成45°角仰视自拍更能拍出“大眼”和“瘦下巴”的效果。请结合凸透镜成像规律分析原因。
答案:(1)成倒立、缩小的实像。
(2)根据凸透镜成实像时,物近像远像变大可知,能拍出“大眼”和“瘦下巴”的效果。
类型三 热学
4.(2025鄂尔多斯三模)我们经常听天气预报说,“……向北移动的暖湿气流和来自××地区的冷空气前锋相遇,将在我国××至××之间形成一条东西方向的降雨带……”请你运用所学物理知识回答下列问题:
(1)暖湿气流携带较多的水气,为什么不一定降雨,而与冷空气相遇才会降雨
答案:(1)暖湿气流中携带的水分是气态的水蒸气,与冷空气相遇,降低了暖湿气流的温度,暖湿气流中的水蒸气遇冷才会液化成小水珠,形成降雨。
(2)干旱时,要实施人工降雨,可以向高空抛洒干冰,请问干冰的作用是什么
答案:(2)抛洒干冰的作用:干冰升华吸热,使空气温度降低,从而使空气中的水蒸气遇冷液化,从而形成降雨。
5.(2025内蒙古模拟)如图所示为市场上出售的一种液氮冰激凌。制作冰激凌时,将液态氮倒入调好的冰激凌汁中,液态氮消失不见,杯子周围出现大量“白气”,
冰激凌汁迅速变成固态,同时在杯子外壁看到了霜。
(1)请写出下划线处描述的现象所涉及的物态变化名称。
(2)请分析出现大量“白气”的原因。
答案:(1)凝固(冰激凌汁迅速变成固态)、凝华(看到了霜)。
(2)出现大量“白气”的原因是空气中的水蒸气遇到冷空气液化形成小水滴,即“白气”。
6.(2025内蒙古模拟)夏天,同学们经常玩一种自制游戏。如图所示是将一个刚刚“空”的矿泉水瓶用力拧几圈,瓶盖被快速弹出去的游戏。根据以上信息回答下列问题:
(1)此过程中是用什么方法改变了物体内能
(2)当瓶盖飞出时,瓶口出现什么现象 该现象是怎么形成的
答案:(1)通过用力拧瓶子对瓶内空气做功,气体内能增加,瓶内气体把瓶盖冲出,对瓶盖做了功,瓶内气体的内能转化为瓶盖的机械能,内能减少,温度降低。
(2)当瓶盖飞出时,瓶口出现白雾。瓶盖飞出时,瓶内气体对外做功,内能减少,温度降低,瓶内水蒸气放热发生液化形成小水珠,瓶口出现“白雾”。
类型四 力学
7.(2025赤峰模拟)如图所示为公交车上乘客站立的情景。
当公交车突然紧急刹车时,车上的乘客身体会猛然向前倾倒;而当静止的
公交车突然启动时,乘客的身体又会向后仰。
(1)请指出下划线中两个现象的共同物理原理的名称。
(2)结合乘客运动状态的变化,分析公交车启动时乘客向后仰的原因。
答案:(1)划线中两个现象都是由于物体具有保持原来运动状态的性质造成的,该共同的物理原理的名称是惯性。
(2)公交车启动前,乘客整体处于静止状态,启动的瞬间,脚部随车一起向前运动,上半身由于惯性要保持原来的静止状态,故乘客身体向后后仰。
8.2025年6月14日,2025年国际划联龙舟世界杯赛在中国赤峰紫蒙湖开赛,国内外12支参赛队伍参加比赛。“鼓声震天,龙舟飞渡”,比赛中运动员手持船桨奋力向后划水,劈波斩浪。请用物理知识解释下列现象:
(1)手持船桨向后划水,龙舟向前运动。
(2)比赛时,并排前进的龙舟不能靠得太近。
答案:(1)手持船桨向后划水,桨给水一个向后的力,因为物体间力的作用是相互的,所以水会给船桨一个向前的力,使龙舟向前运动。
(2)两只龙舟并排快速同向划行时,两龙舟中间水的流速大、压强小,两龙舟外侧水的流速小、压强大,在内外压强差的作用下,两龙舟会向中间靠拢,甚至发生碰撞,所以并排前进的龙舟不能靠得太近。
9.为了我们城市更加整洁,某市政府投放了多辆电动垃圾清扫车,如图所示,清扫车将垃圾扫至车下吸嘴的前方,风机工作时在风道中产生高速气流,能将垃圾通过风道的吸嘴“吸”入垃圾箱内。请回答下列有关问题:
(1)请运用所学的物理知识解释清扫车在作业时,垃圾通过吸嘴被“吸”入垃圾箱内的原因。
(2)清扫车在水平路面匀速前进,不断“吸”入垃圾过程中,清扫车的动能如何变化 写出你判断的理由。
答案:(1)风机工作时,风道中气体流速大、压强小;吸嘴处外部相对空气流速小、压强大,所以垃圾在外部压强作用下,被“吸”入垃圾箱内。
(2)动能增大;清扫车在水平路面匀速前进,速度不变,不断“吸”入垃圾过程中,质量增加,故动能增大。
10.如图所示为我国古代的播种农具三脚耧。据东汉崔寔《政论》中记载,耧犁是西汉武帝时搜粟都尉赵过所发明,这大大提高了播种效率。
(1)请分析三脚耧翻地时耧柄相当于什么杠杆。
(2)耧犁做得特别尖,请你从物理学角度解释这样制作的原因。
答案:(1)由图可知,三脚耧在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆。
(2)三脚耧的耧犁做得特别尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,从而更容易破开土壤,提高播种效率。
类型五 电学
11.干燥的季节,用塑料梳子梳头发,梳完后将梳子靠近碎纸屑,纸屑会被吸起,如图所示,请运用学过的物理知识解释原因。
答案:干燥的季节,用塑料梳子梳头发,梳完后将梳子靠近碎纸屑,纸屑会被吸起,是因为通过摩擦使梳子带上了电,带电体具有吸引轻小物体的性质。
12.如图所示电路中,闭合开关,调节铅笔芯接入电路中的长度,使小灯泡刚好不发光。用酒精灯加热铅笔芯,可以看到小灯泡逐渐变亮;移开酒精灯,小灯泡又慢慢变暗直至熄灭。请用所学物理知识解释
小灯泡出现这种亮暗变化的原因。
答案:用酒精灯加热铅笔芯,铅笔芯的温度升高,灯泡变亮;移开酒精灯,铅笔芯的温度降低,灯泡变暗,说明导体的电阻与温度有关,即导体电阻随温度的升高而减小。
13.某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示,R1和R2其中一个是定值电阻,另外一个是压力传感器。水位越高,对传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于等于U0时,控制开关自动开启高水位预警。现夏季多雨季节,想提高警戒水位,请分析说明,应如何调节其中的定值电阻
14.如图所示“超级快充”手机充电器极大地缩短了充电时间,方便了人们的生活。请回答:
(1)若充电器的输出电压不变,请分析它是通过增大哪一个物理量来实现超级快充的
答案:(1)增大电流。
(2)若给“超级快充”手机充电器搭配同种材料但较细的充电线,充电时该充电线会明显发热,甚至引发火灾,请用物理知识分析该充电线发热显著的原因。
答案:(2)导体的电阻与材料、长度和横截面积(粗细)有关,在材料、长度相同的情况下,充电线横截面积越小(越细),其电阻越大,充电时产生的热量越多,充电线明显发热,甚至引发火灾。
15.物理学与社会发展 如图所示是一款“无人快递车”,它的问世既降低了快递员的劳动强度,又提升了派送效率。其核心部件之一就是电动机。
(1)请你再列举一例生活中含有电动机的家用电器。
答案:(1)电风扇。
(2)若你是设计师,请结合电磁学知识针对电动机的电源、磁体及线圈,提出一种增大“无人快递车”运动速度的方法。
答案:(2)可增大电源电压(或换用磁性更强的磁体或增加线圈匝数)。
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专题五 跨学科实践
主题一 物理学与日常生活
类型一 厨房中的物理
1.小明在劳动技术课上学会了烹饪一道经典湘菜——辣椒炒肉。下列说法正确的是( )
A.解冻时冻肉向温水传递热量
B.磨刀可以增大切肉时的受力面积
C.切肉时是力改变了物体的形状
D.炒肉时闻到香味不属于扩散现象
C
2.小滨在劳动课上学习了一些做饭的方法后,和家人共同做了丰盛的晚餐。下列是他观察的现象及给出的解释,合理的是( )
A.在碗沿上磕破鸡蛋,是因为鸡蛋受到的力大于碗受到的力
B.将柔软的面团压成薄饼,面团发生了弹性形变
C.小滨给长辈们夹菜时,所使用的公筷是省力杠杆
D.用力擦去灶台上的污渍,是通过增大压力来增大摩擦的
D
3.小李同学在爸爸的指导下,走进厨房进行劳动实践,他发现厨房里涉及很多物理知识,下列说法不正确的是( )
A.冷冻室取出的排骨表面有“白霜”,“白霜”是固态
B.在排骨的“解冻”过程中,排骨中的冰吸热熔化成水
C.排骨汤煮沸后冒出大量的“白气”,“白气”是液态
D.排骨汤盛出后不容易凉,是因为汤能够不断吸热
D
4.小丽为妈妈的生日做了一桌美食(如图所示),下列关于美食制作过程的说法正确的是( )
A.锅中冒出的“白气”是水蒸气液化形成的
B.砂锅煲汤是通过热传递的方式减小内能
C.冷冻食物在解冻的过程中温度不断降低
D.食物香气四溢是因为分子之间存在引力
A
5.在“生活处处有物理”的综合实践活动中,小明观察了厨房的一些设备和现象,下列解释正确的是( )
A.用燃气灶煲汤,在沸腾时调小火焰能使汤的温度升高
B.用高压锅炖煮食物熟得快,是因为锅内水的沸点会随气体压强的增大而降低
C.切菜的刀磨得很锋利,是通过减小受力面积的方式增大压强
D.刚出锅的馒头入嘴时很烫,是因为馒头含有的热量很高
C
6.小宇看到妈妈打不开玻璃罐的盖子,于是他用物理课学到的知识教给妈妈两种方法。方法一:如图甲所示,将一块毛巾包在玻璃罐的盖子上面,再用手拧盖子,玻璃罐就打开了。方法二:如图乙所示,用一个较硬的钢勺轻撬盖子边缘,有空气进去后盖子变平,再用手拧盖子,玻璃罐就打开了。
请你用物理知识分别解释这两种方式容易打开玻璃罐盖子的原因。
方法一: (选填“增大”或“减小”)了对盖子的摩擦力,原因是
。
方法二: (选填“增大”或“减小”)了盖子与瓶口的摩擦力,原因是
。
增大
增大了接触面的粗糙程度
减小
减小玻璃罐盖子对玻璃罐的压力
类型二 用电、出行等安全问题
7.乘客乘坐汽车时系好安全带,可以防止急刹车时,由于什么的惯性而受到伤害( )
A.汽车 B.安全带
C.乘客 D.座椅
C
8.为了市民电动车充电安全,很多地方都配备了安全充电区,如图所示,关于电动车的安全用电,下列说法正确的是( )
A.用湿抹布擦拭充电插口
B.当充电电动车失火时,用水浇灭
C.湿衣服可以晾晒在充电的电动车上
D.充电结束,断开开关,拔下插头
D
9.如图所示,高铁车头采用流线型设计是为了减小 。高铁站台设置有安全线,乘客候车时,不能越过安全线,这是因为在流速越大的位置,压强越 。
阻力
小
类型三 低碳、环保问题
10.2024年4月至10月,世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市,美好人居”,秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法不正确的是( )
A.园区内的输电线如果用超导材料制作,可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗
B.园区内使用新能源转运车,是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高
C.园区内使用节水装置,是因为地球上淡水资源有限,我们需要节约用水
D.因为自然界中的能量是守恒的,所以我们不需要节约能源
D
11.绿色发展是高质量发展的底色,为了更好地践行绿色发展和“双碳目
标”,某高架桥上修建了一段全封闭“光伏声屏障”试验路段,如图所示。
“光伏声屏障”既可以控制噪声,又可以提供电能,比传统的声屏障设备更节能环保。(q无烟煤=3.4×107 J/kg)
(1)“光伏声屏障”是通过阻断噪声 的方式来减弱噪声的。
传播
(2)“光伏声屏障”路段的每一块标准尺寸玻璃上,都贴满了81个小光伏电池板,这些光伏电池板利用太阳能的方式是将太阳能转化为 。这段“光伏声屏障”试验路段每年发电约1.7×105 kW·h,相当于完全燃烧
kg的无烟煤释放的能量。
电能
1.8×104
主题二 物理学与工程实践
类型一 我国古代技术的应用案例
1.中国古代青铜器铸造技术十分发达,其中制作模具时常用到“失蜡法”,具体做法是用固态蜂蜡雕刻成铸件模型,再将耐火泥料敷在其表面,加热后蜂蜡变成液体流失,模具便做好了。该过程中蜂蜡发生的物态变化是
( )
A.液化 B.升华 C.熔化 D.凝固
C
2.如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中( )
A.人对车不做功 B.车是定滑轮
C.车是费力杠杆 D.车是省力杠杆
D
3.《天工开物》中记载的“六桨课船”(课船:运税银的船)如图所示,关于“六桨课船”,下列说法正确的是( )
A.船桨是一种杠杆
B.“六桨课船”只受浮力作用
C.船桨的机械效率大于100%
D.“六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量无关
A
4.如图所示节选自我国古代科技巨著《天工开物》,下列有关图片说法正确的是( )
A.图甲“轧蔗取浆”中,牛拉“犁担”匀速转动的过程中,其运动状态保持不变
B.图乙“湿田击稻”中,用力甩稻秆,稻粒落入木桶中,是因为受到惯性力
C.图丙“北耕兼种”中,耧下端的“铁尖”是通过减小受力面积来增大压力的
D.图丁“长流漂米”中,水从高处流下,水的重力势能转化为动能
D
5.如图甲所示是我国春秋时期劳动人民普遍使用的一种提水工具——桔槔,其简化示意图如图乙所示。该装置工作时,可利用“坠石”的重力,帮助人们轻松地从井中提水。
远离
(1)不改变支点O的位置和“坠石”的重力,想要提水时更省力,可以将“坠石”悬挂点适当 (选填“靠近”或“远离”)支点O。
(2)若OA的长度为1 m,OB的长度为1.5 m,“坠石”的重力为100 N,桶的重力为20 N,不计杠杆AOB和竖杆自身重力、绳重和摩擦,若要竖直匀速提起180 N的水,人还需要在A处施加 N的拉力,此过程中,“坠石”下降的高度为3 m,则“坠石”的重力做功为 J。
50
300
6.如图所示是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”,在两个支架上摆放一根直的硬棒,支点为O1、O2,A端系一石块,B端装有轮轴,轮轴能绕着硬棒转动,悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上。若空桶质量为10 kg,轮轴质量为10 kg,空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置,O1A长为0.6 m,O1O2长为1 m,O2B长为0.8 m,硬棒及绳索质量忽略不计。(g取10 N/kg)
(1)人对辘轳不施加力。桶中未装水,为保证硬棒不会翻转,石块质量最多为 kg;若A点系上质量为40 kg的石块,提水时为保证硬棒不翻转,桶中最多可装 kg的水。
(2)若桶内水的质量为40 kg,人用时20 s将桶匀速提升3 m,此时辘轳提水的机械效率为50%,则桶对水做的功为 J,人做功的功率为 W。
60
60
1 200
120
类型二 物理学应用于现代工程技术的案例
7.深中通道是当今世界上综合建设难度最高的跨海集群工程之一,集“桥、岛、隧、水下互通”于一体,工程建设创下多项“世界之最”,在解决高水压、强腐蚀性海水等极端环境困难中,展现了中国制造的硬核实力。该通道全长约为24 km,深圳至中山的车程将从2 h缩短至30 min。
建造海底隧道时,如图所示,先将钢筋混凝土制成的沉管两端密封,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封的沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,海底隧道就建成了。
(1)海底隧道最深处距海面40 m,此时海水对隧道的压强约为 Pa。(ρ海水取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(2)若重力为7.8×108 N、体积为8×104 m3的某密封沉管要沉入海底,至少需要注入 N的海水,埋入泥沙中的沉管 (选填“受”或“不受”)浮力。
(3)海底隧道最难解决的是渗水问题,为更好地解决这个问题,你认为海底沉管之间的接缝材料应该具备什么特性 。(写出一条即可)
4×105
2×107
不受
抗腐蚀
8.如图甲所示,我国自主建造的重为3.7×108 N的导管架“海基二号”需要用驳船运输到指定位置,安装在超过300 m深的海域搭建石油开采平台。而亚洲最大驳船的最大载重只有3×108 N,该驳船可看作长200 m、宽
50 m、高14 m的规则长方体,其最大吃水深度为7 m。工程师们通过加宽驳船解决了超重难题,如图乙所示是驳船加宽后的示意图,加宽后驳船的最大吃水深度不变。(ρ海水取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)水深300 m处的压强为 Pa。
(2)加宽前,驳船空载时排开水的体积为 m3。
(3)若驳船体积每增加1 m3,自重增加2.5×103 N,为了安全装载“海基二
号”,驳船总宽度至少应增加 m。请你另外设计一种改装驳船的方法: 。
3×106
4×104
10
将驳船的长度增加
主题三 物理学与社会发展
类型一 新材料的开发
1.新材料被誉为制造业的“基石”。由碳原子形成的石墨烯片层一般可以从一层到上百层,用石墨烯的片层卷成的无缝、中空的管体中单壁管的直径一般在1~10 nm之间,此新材料位于碳基新材料“金字塔”的顶端,具有超常的强度、热导率、磁阻。由此可知,该材料是( )
A.超导材料 B.绝缘材料
C.纳米材料 D.半导体材料
C
2.作为第四代芯片散热技术的新材料——液态金属,是指在常温或特定条件下呈液态的金属,有良好的导热性,当温度降低时发生凝固,展现出经典的金属特性。下列有关说法正确的是( )
A.芯片主要由超导材料制成
B.液态金属通常熔点较高
C.液态金属发生凝固时要吸热
D.液态金属在散热过程中不容易沸腾的原因是其沸点高
D
3.西安交通大学研究团队研制出一种新型陶瓷材料,弹性好、韧性好(不易断裂)、绝缘性好、隔热性好、耐高温。这种材料不宜用来制作( )
A.沙发垫 B.电工手套
C.消防服 D.炒菜锅
D
4.气凝胶是当今世界上密度最小的固体。某种气凝胶具有隔热、耐高温、绝缘等性能,有多种用途。将它应用于实际生产生活中,下列应用可行的是( )
A.保险丝 B.暖气散热片
C.建筑保温材料 D.压路机的碾子
C
5.(2025铜仁三模)如图所示是科技工作者研究出的科技成果——微格金属,它是一种3D多孔聚合物材料,由连通中空管构成。微格金属的独特结构使其具有极高的轻质性,轻盈且坚硬,是目前世界上最轻的金属材料。这里“轻”是指( )
A.密度小 B.弹性好
C.重力小 D.质量小
A
6.PBO纤维是一种超薄折叠屏手机的革命性材料。该材料能使折叠屏手机更轻更薄;透波率达98%以上,信号更强;有足够的结构刚性以及抗弯强度,不容易形变破损。下列物体不适合用该材料制作的是( )
A.自行车的车架
B.平板电脑的屏幕
C.起重机配重
D.仪器中的电子元件
C
7.PEEK(聚醚醚酮)是一种高性能工程塑料,密度ρ=1.32 g/cm3,具有耐腐蚀、高强度、高耐磨性等特性。以下关于PEEK材料的说法正确的是( )
A.PEEK材料从导电性能方面划分属于导体
B.将PEEK材料制造的航空零件从地球带到太空站,其质量变小
C.PEEK材料可用于制造人形机器人关节,但在高负荷下易磨损
D.一根横截面积为2 mm2、长度为50 m的PEEK细丝,质量约为132 g
D
类型二 新能源的开发
8.(2025武汉)2025年5月14日,我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组实现连续安全稳定运行1 000天,持续向社会稳定输送清洁电力超370亿度,如图所示是“华龙一号”全球首堆外景。下列有关说法错误的是( )
A.核能属于不可再生能源
B.核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能
C.核反应堆将核能直接转化为电能
D.核废料具有放射性,一般深埋在人烟稀少的地方
C
9.近年来风能和太阳能发电逐渐增多。为增加供电稳定性,需要储能系统进行调节。研究发现可利用“深井拉铁”技术储存电能,还能实现废旧矿井的再利用。如图所示,用电低峰时,电动机利用多余电能将重物提升至高处;用电高峰时,重物下降带动发电机发电。下列说法正确的是( )
A.风能和太阳能都属于不可再生能源
B.用电低峰时,重物上升,机械能转化为电能
C.用电高峰时,重物下降,电能转化为机械能
D.重物质量一定,井越深,能储存的电能越多
D
10.(2025大庆)我国在潮汐发电领域已取得重大成就,自主研发制造的首台LHD兆瓦级潮流能“奋进号”发电机组,率先实现兆瓦级大功率稳定并网发电,入选2024年全球海洋能20大亮点工程。小铁同学想了解海洋能源在生活中的应用。
首先他了解了潮汐发电的相关知识,潮汐能是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。潮汐发电过程中,涨潮阶段海水涌入水库,退潮阶段海水流出,退潮过程中发电机将 能转化为电能。某次退潮过程中海水重力做功2.0×1010 J,其中50%转化为电能,则本次退潮发电 J。
可再生
机械
1.0×1010
11.(2025广州)如图所示的“风光互补”路灯,其太阳能电池板和风力发电机产生的电能,输送至蓄电池储存起来,供路灯照明使用。
(1)工作时,风力发电机将 能转化成电能,太阳能电池板将 能转化成电能,风能和太阳能是 (选填“可再生”或“不可再生”)的
(选填“一次”或“二次”)能源。
(2)蓄电池储存的电能为4.8 kW·h,若全部用于路灯供电,
可供额定功率为80 W的路灯正常发光 h。
太阳
风
可再生
一次
60
类型三 太空的开发
12.2025年4月24日17时17分,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10 min后,神舟二十号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。下列说法正确的是( )
A.火箭的燃料燃烧得越充分,热值越大
B.火箭发动机工作过程中的热机效率是100%
C.火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253 ℃,内能为零
D.火箭搭载着飞船升空的过程中,飞船的重力势能越来越大
D
13.(2025湖北)如图所示为2025年度中国载人航天飞行任务标识。在神舟二十号任务标识中,飞船与太阳翼巧妙构建中文“廿”字,太阳翼将 能转化为电能;在神舟二十一号任务标识中,飞船与空间站在星光的映衬下成功对接,对接完成后飞船相对空间站是 的;在天舟九号任务标识中,飞船航行划出的弧线轨迹传递出精准和力量的美感,说明它受力
(选填“平衡”或“不平衡”)。
太阳
静止
不平衡
14.2024年5月3日,搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射成功。
(1)长征五号遥八运载火箭的燃料为煤油、液态氢和液态氧,发射前加注燃料时,应在 (选填“低温”或“高温”)环境中进行。为防止燃料汽化导致燃料贮箱内气压过高,应先加注 (选填“煤油”“液态氢”或“液态氧”)。氢在 (选填“液”或“气”)态时氢分子无规则运动更剧烈。
低温
煤油
气
(2)火箭加速升空时,嫦娥六号探测器的机械能的增加量 (选填“大于”或“小于”)其动能的增加量。探测器在月球上 (选填“具有”或“没有”)惯性。已知氢的热值为1.4×108 J/kg,则质量为1 t的氢完全燃烧放出的热量为 J。
大于
具有
1.4×1011
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