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第3章·素养综合检测卷
(测试内容:上册第3章　时间:45分钟　满分:100分)
题序 一 二 三 四 评卷人 总分
得分
一、选择题(每小题3分,共30分。每小题只有一个选项符合题意)
1. (2023浙江宁波慈溪月考)能量无处不在。能量有各种形式,并且各种形式的能量之间可以相互转化。三峡大坝水力发电时,其能量形式的转化是 (　　)
A. 水流的机械能转化为电能　　　　B. 电能转化为动能
C. 太阳能转化为电能　　　　D. 风的动能转化为电能
2. 关于核能和太阳能,下列说法正确的是 (　　)
A. 现有核电站是利用核聚变来发电的
B. 核能是一次能源,也是可再生能源
C. 太阳能来源于太阳内部氢核的裂变反应
D. 太阳能是未来理想能源的一个重要发展方向
3. 【跨学科·体育】(2022浙江杭州三区联考期末)体育课上小明同学进行抛实心球的训练,他将球斜向上抛出,球的运动轨迹如图所示,a、b、c、d为轨迹上的点,其中a、c两点高度相同,不计空气阻力,则实心球在 (　　)
A. b点没有动能
B. a点的机械能比d点机械能大
C. a点动能比d点动能大
D. a、c两点的动能相等
4. (2022浙江宁波慈溪月考)滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台甲处由静止自由下滑,不计滑台摩擦和空气阻力,仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然(不用力)变化,不可能滑到滑台丙处的是 (　　)
A. 　　　　B.
C. 　　　　D.
5. 【学科素养·科学观念】(2023浙江义乌苏溪中学等多校联考)如图所示,塔式起重机下挂着重物,在下列三种情形中:①重物静止不动;②重物匀速向上运动;③重物沿水平方向匀速移动,下列关于钢索拉力对重物做功的判断及其原因的分析,正确的是 (　　)
A. 只有情形①③做了功,因为重物的机械能发生了变化
B. 只有情形②做了功,因为重物的机械能发生了变化
C. 只有情形①③做了功,因为起重机消耗了能量
D. 只有情形②做了功,因为起重机消耗了能量
6. (2022浙江兰溪外国语学校三校联考)智能手机耗电达到一定量时,会自动提示用户采用“省电模式”,在这种模式下,可延长电池的供电时间,原因是 (　　)
A. 增大电池的输出电压　　　　B. 减小电池的输出功率
C. 减小电子线路的电阻　　　　D. 增大工作电路的电流
7. (2023浙江余姚姚北实验学校月考)如图所示是一种电带指示灯的按键开关的家庭电路图。使用时发现,当开关断开时,照明灯甲熄灭,指示灯乙发出微光(便于夜晚找到开关);当开关闭合时,只有照明灯甲正常发光。据此可以判断 (　　)
A. 甲灯的额定功率一定小于乙灯的额定功率
B. 甲灯的电阻一定远大于乙灯的电阻
C. 开关断开时,通过乙灯的电流大于通过甲灯的电流
D. 甲灯的电阻一定远小于乙灯的电阻
8. (2022广西北部湾经济区中考)如图所示的各种工具,正常使用时省力的是 (　　)
　A　　　　 　B
C　　　　D
9. (2022福建宁德质检)有两块金属块,它们的质量之比为1∶3,吸收相同的热量后,它们升高的温度之比为3∶2,那么它们的比热容之比为 (　　)
A. 1∶2　　　B. 2∶1　　　C. 2∶9　　　D. 9∶2
10. (2023浙江舟山定海六中月考)灯泡L上标有“6 V　6 W”字样,测得该灯泡的电流随电压变化的关系如图甲所示,现把灯泡L接入如图乙所示的电路中,若电源电压为9 V不变,电流表的量程为“0~0.6 A”,电压表的量程为“0~15 V”,则下列说法正确的是 (　　)
甲
乙
A. 灯泡L的电阻值随电压表示数的增大而增大
B. 滑动变阻器接入电路中的最小阻值约为11.7 Ω
C. 当电流表示数为0.4 A时,电压表的示数为6 V
D. 为了保证电路安全,整个电路消耗的最大功率为6 W
二、填空题(本题有3小题,共24分)
11. (2022浙江舟山中考)(9分)如图是广泛应用于建筑的强夯机,使用时夯锤从高处下落撞击地面,从而起到夯实地基的作用。(g取10 N/kg)
(1)如图所示,a是　　　滑轮。
(2)为确保安全,应考虑钢绳的承受力。若强夯机使用了质量为4×104千克的夯锤,则钢绳能承受的拉力至少　　　　　　　N。(不计滑轮、钢绳自重及摩擦)
(3)夯实地基所需能量来自夯锤的重力势能。若质量为4×104千克的夯锤,从10米高处下落至地面,重力做功为　　　　　　。
12. 【主题教育·农学著作】(2021浙江绍兴中考)(9分)我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂,“横木穿插硾头,硾嘴为铁,足踏其末面舂之”,如图甲所示。若硾头质量为20千克,不计横木的重力和摩擦。
(1)图乙为脚用力向下踩舂时在某一位置的示意图,O点为支点, F2为阻力,请在图中作出阻力臂,此时舂属于　　　　(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。
(2)若每次硾头上升的高度为0.6米,1分钟撞击臼中的谷粒20次, 则人克服硾头重力做功的功率为　　　　瓦。(g=10 N/kg)
13. (2021山东菏泽中考)(6分)某电热水壶加热电阻丝的阻值为22 Ω,通电后流过电阻丝的电流为10 A,电热水壶加热时的功率为　　　　W;若加热时有84%的热量被水吸收,则壶内1 kg水的温度由34 ℃加热到100 ℃所需要的时间为　　s[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
三、实验探究题(本题有2小题,共19分)
14. (2021浙江嘉兴中考)(10分)学习了电学知识后,某科学兴趣小组开展制作“电热水壶”的项目化学习。
【项目任务】制作一款电热水壶。
经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下:
容积:1 L;
功能:①加热;②保温;
性能:能在7分钟内将1 L水从20 ℃加热到100 ℃(不计热量损失)。
【方案设计】为实现上述功能,同学们利用两个不同阻值的电阻(R1　　　　　　　　　　　方案一　　　　　　　　　　　方案二
【器材选择】若该壶是按照方案一设计的,根据项目任务中的性能要求,选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆 [Q吸=cm(t-t0),c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全,从安全角度提出一条设计建议:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【项目制作】……
15. 【学科素养·探究实践】(2022安徽中考)(9分)用图甲所示的装置探究杠杆的平衡条件,通过正确的实验操作,得到表中的数据。
甲
乙
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 3.0 0.20 2.0 0.30
2 2.0 0.15 1.5
3 1.5 0.20 1.0 0.30
… … … … …
(1)第2次实验数据中的阻力臂l2应为　　　m;
(2)第3次实验后,用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线(保持上端悬点不动),如图乙所示,不计摩擦,杠杆　　　(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。
四、解答题(本题有2小题,共27分)
16. 【新特色·清洁环保】(2022山东枣庄中考)(12分)太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示,某家庭太阳能热水器被阳光照射时,平均每小时吸收7.0×106 J的太阳能,若热水器吸收8 h的太阳能,可以使质量为100 kg的水温度升高50 ℃。已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=3.5×107 J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)该太阳能热水器的效率;
(3)若这些水吸收的热量由天然气来提供,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要多少m3的天然气。
17. (2022浙江台州中考)(15分)某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件,制作一个有低温挡和高温挡的暖风机,设计了发热部分的两种电路,如图甲、乙所示。
(1)图甲中,当开关S闭合、S1断开时,R1和R2的连接方式是　　　　　　,此时处于　　　　　挡工作状态;
(2)若选用图乙所示电路,电源电压为24伏,想要实现发热电阻R3的电功率为120瓦,则选用R3的阻值应为多少
(3)按图乙电路制作的暖风机高温挡的总功率为200瓦,在高温挡工作600秒,暖风机所消耗的电能是多少
答案全解全析
答案 速查 1 2 3 4 5
A D D C B
6 7 8 9 10
B D B B B
1. A　三峡大坝水力发电的过程中,能量转化是将水流的机械能转化为电能,故A正确。
2. D　现有核电站是利用核裂变的链式反应释放出大量的核能,A错误;核能是一次能源,但短时间内不能从自然界得到补充,是不可再生能源,B错误;太阳能来源于太阳内部的核聚变,C错误;太阳能属于可再生能源,且清洁、无污染,是未来理想能源的一个重要发展方向,D正确。
3. D　实心球在b点具有水平向右的速度,动能不为0,故A错误;由于不计空气阻力,a点的机械能等于d点的机械能,故B错误;a点的机械能等于d点的机械能,由于a点的高度大于d点的高度,说明a点的重力势能大于d点的重力势能,则a点的动能比d点的动能小,故C错误;a、c两点的机械能相等,又因为a点和c点的高度相等,重力势能相等,所以a、c两点的动能相等,故D正确。
4. C　不计滑台摩擦和空气阻力,则运动员在整个过程中机械能守恒。若运动员站立着由滑台甲处开始滑行,到达U形滑台另一侧最高位置丙处时,无论是站立还是全蹲,此时丙处的重力势能都等于或小于甲处的重力势能,所以运动员可能滑到滑台丙处,故A、B不符合题意;若运动员全蹲着从滑台甲处开始滑行,运动员到达U形滑台另一侧最高位置丙处时,也应该是全蹲着(两处重力势能相等,动能均为零),若是运动员站立到达丙处,则运动员在丙处的重力势能大于初始甲处的重力势能,不满足机械能守恒定律,故C符合题意,D不符合题意。
5. B　做功的两个必要因素:物体受到力的作用,物体在力的方向上通过一段距离。只有情形②中钢索拉力对重物做了功,且重物的机械能发生了变化。情形①③中钢索拉力对重物没有做功,重物的机械能也没有发生改变。故选B。
6. B　智能手机耗电达到一定量时,手机电池剩余的电能是定量的,由W=Pt可知,要延长电池的供电时间,需要减小电池的输出功率。而手机工作时的输出电压是不变的,由P=UI可知,在“省电模式”下,应减小电池的输出电流。因电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,所以电子线路的电阻不变。故B正确。
7. D　由图可知,当开关断开时,甲、乙两灯串联,由串联电路电流处处相等可知,通过两灯的电流相等,故C错误;由题可知,当开关断开时,照明灯甲熄灭,指示灯乙发出微光,因灯的亮暗程度取决于实际功率的大小,所以,此时甲灯的实际功率远小于乙灯的实际功率;甲灯的实际功率很小,且串联电路电流处处相等,根据P=I2R可知,甲灯的电阻远小于乙灯的电阻,故B错误,D正确;照明灯甲和指示灯乙的额定电压可认为均为220 V,因甲灯的电阻远小于乙灯的电阻,由P=可知,甲灯的额定功率一定大于乙灯的额定功率,故A错误。故选D。
8. B　定滑轮的实质是等臂杠杆,使用时不省力,A错误;动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,不计轮重和摩擦时,可以省一半的力,B正确;筷子和船桨在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,使用时不省力,C、D错误。
9. B　设两块金属块的质量分别为m和3m,吸收的热量都为Q,升高的温度分别为3t和2t,由Q=cmΔt可知,它们的比热容之比为2∶1,故选B。
10. B　由图乙可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。由图甲可知,当灯泡L两端的电压为1 V、2 V时,通过灯泡L的电流分别为0.4 A、0.6 A,由I=可知,对应的灯泡L的电阻分别为RL1===2.5 Ω、RL2===3.3 Ω,电压表对应的示数分别为9 V-1 V=8 V、9 V-2 V=7 V,则灯泡L的电阻值随电压表示数的增大而减小,故A错误;电流表的量程为0~0.6 A,由图甲可知,当灯泡L正常发光(UL=6 V)时,电路中的电流为1 A,1 A>0.6 A,故为保证电路安全,电路中的最大电流为0.6 A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小。根据图甲可知,电路中电流为0.6 A时,灯泡L两端的电压为2 V,则滑动变阻器R两端的电压为U'=9 V-2 V=7 V,由I=可知,滑动变阻器R接入电路中的最小阻值为R'==≈11.7 Ω,故B正确;电路消耗的最大电功率P大=UI大=9 V×0.6 A=5.4 W,故D错误;由图甲可知,当电流表示数为I=0.4 A时,灯泡L两端的电压UL'=1 V,则电压表的示数UR=U-UL'=9 V-1 V=8 V,故C错误。故选B。
11. (1)动　(2)2×105　(3)4×106 J
解析　(1)如图所示强夯机工作时,a滑轮的轴心会上下移动,因此a是动滑轮。(2)动滑轮的本质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,不计滑轮、钢绳自重及摩擦,可以省一半的力,夯锤受到的重力G=mg=4×104 kg×10 N/kg=4×105 N,因此,钢绳至少能承受的拉力F=G=×4×105 N=2×105 N。(3)从10米高处下落至地面的过程中,夯锤重力做的功W=Gh=4×105 N×10 m=4×106 J。
12. (1)如图所示　费力　(2)40
解析　(1)从支点O作阻力F2的作用线的垂线,从支点O到垂足之间的距离就是阻力臂l2。此时动力臂小于阻力臂,为费力杠杆。(2)1 min内人克服硾头重力做功W=Gh=20 kg×10 N/kg×(0.6 m×20)=2 400 J;做功的功率。
13. 2 200　150
解析　电热水壶加热时的功率P=I2R=(10 A)2×22 Ω=2 200 W。水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-34 ℃)=2.772×105 J,电热水壶消耗的电能W===3.3×105 J,则需要加热时间t===150 s。
14. 【方案设计】如图所示
【器材选择】60.5 Ω
【方案反思】在电路中增加温度控制开关
解析　【方案设计】方案一中,只闭合S,两电阻串联,电路的总电阻最大,功率最小,为保温状态;两开关都闭合,电路为R1的简单电路,电路电阻最小,功率最大,为加热状态。方案二可将两电阻并联,通过开关转换实现功能转换。闭合开关S时,电路为R2的简单电路,电路的电阻最大,由可知,电路的电功率最小,处于保温状态;两个开关都闭合时,两个电阻并联,电路的总电阻最小,电路的电功率最大,处于加热状态。【器材选择】水的质量m=ρV=1×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg,水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J,因为Q吸=W电,W电=Pt,故电功率,由P=可知,加热电阻的阻值R===60.5 Ω。 【方案反思】从安全角度分析:可以在电路中增加温度控制开关。
15. (1)0.20　(2)不能　右边悬线对杠杆的拉力的力臂变小
解析　(1)根据F1l1=F2l2可知,第2次实验数据中的阻力臂l2应为l2===0.20 m;
(2)用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线,此时右边悬线对杠杆的拉力的力臂变小,在右边挂钩码的悬线拉力、左边拉力及其力臂都不变的情况下,杠杆不能平衡。
16. (1)2.1×107 J　(2)37.5%　(3)0.6 m3
解析　(1)水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×50 ℃=2.1×107 J;
(2)太阳能热水器在8 h内吸收的热量为
Q吸总=7.0×106 J/h×8 h=5.6×107 J,
所以,太阳能热水器的效率为
η=×100%=×100%=37.5%;
(3)若这些水吸收的热量由天然气提供,则Q放=Q吸=2.1×107 J,
由Q放=Vq可知,需要完全燃烧天然气的体积
V===0.6 m3。
17. (1)串联　低温　(2)4.8 Ω　(3)1.2×105 J
解析　(1)图甲中,开关S、S1均闭合时,电路为R2的简单电路;开关S闭合、S1断开时,R1与R2串联,串联电路中总电阻等于各电阻之和。根据公式P=可知,开关S闭合、S1断开时,处于低温挡工作状态。
(2)根据P=UI=得,R3的阻值为
R3===4.8 Ω。
(3)暖风机消耗的电能W=Pt=200 W×600 s=1.2×105 J。

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