资源简介

(共60张PPT)
2025年湖南省初中物理学业水平考试重难题型突破题型三　实验探究题
类型1
2022年版课标实验
实验1　探究光反射时的规律
1.(2024·河南)如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直立在镜面上,ON垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,在纸板上记录每次的光路。记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是___________________________ _____________。
(2)取下纸板,用量角器测量每次的入射角和__________,并记录下来。
(3)在图甲实验的基础上,以ON为轴,把纸板NOF向后折,在纸板上看不到反射光,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在______________。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光还存在吗 请设计一种验证方法:__________________________________________。
答案
换用不同颜色的笔记录每次
的光路
反射角
同一平面内
在平面镜上方喷烟雾,看能否观察到反射光
实验思路:
(1)探究平面镜成像的特点,关键是要确定像的位置和大小。
(2)可选用__________作为平面镜观察像,先将点燃的蜡烛置于镜前,再用一支外形相同未点燃的蜡烛在镜后移动,通过是否与像重合来确定像的位置和大小,进而得到平面镜成像的特点。
实验2　探究平面镜成像的特点
2.(2024·山西)小明照镜子时,看到镜中自己的像,这个像有什么特点呢 为此他进行了实验探究。
答案
玻璃板
实验过程:
(3)按照实验思路进行操作,观察蜡烛与像完全重合后,在纸上分别标记平面镜、蜡烛和像的位置,并测量蜡烛和像到平面镜的________,记录在表格中。试着用光屏承接平面镜后面的像,观察光屏上能否呈现点燃蜡烛的像。
(4)换用两个相同的跳棋子、两块相同的橡皮重复上述操作。多次实验的目的是________________。
实验结论:
(5)平面镜所成的像为______(选填“实”或“虚”)像,像与物体关于镜面对称。
答案
距离
得出普遍结论
虚
(1)如图乙,用太阳光照射凸透镜,移动光屏直至光屏上出现一个最小、最亮的光斑,此凸透镜的焦距为________cm。
实验3　探究凸透镜成像的规律
3.(2024·湖北)同学们参观博物馆时发现一件秦代木牍前放置着凸透镜,通过凸透镜看到的情景如图甲。为了弄清其原理,他们进行了如下探究。
答案
10.0
凸透镜成缩小实像时,物距______(选填“>”“<”或“=”)像距。
(2)如图丙,将蜡烛放在较远处,移动光屏使光屏上呈现清晰的实像,观察像的性质,测出物距和像距;逐次改变物距,重复上述操作,实验记录如下表。
答案
>
序号 物距/cm 像的性质 像距/cm
正倒 大小 1 24.0 倒立 缩小 17.2
2 22.0 倒立 缩小 18.8
3 20.0 倒立 等大 20.0
4 18.0 倒立 放大 22.4
5 16.0 倒立 放大 27.0
…… …… …… …… ……
(3)小宇受第4、5组实验结果启发,推测文物与其前方凸透镜的距离u和凸透镜焦距f的关系为f答案
B
小丽
博物馆木牍上的字所成的是正立、放大的像,小丽推测的依据是实验中看到了正立、放大的像,与博物馆看到的现象一样
(1)根据图乙所示的图像中________段温度的变化特点可知,冰是晶体,在这段时间内,物质处于____________态。
实验4　探究固体熔化时温度的变化规律
4.(2024·武汉)某同学利用如图甲所示的实验装置探究冰熔化时温度的变化规律,得到了如图乙所示的温度随时间变化的图像。实验中要控制好烧杯中的水温。
答案
BC
固液共存
(2)该同学继续探究加有盐的冰块熔化时温度的变化特点。他将冰块放于易拉罐中并加入适量的盐,用筷子搅拌大约半分钟,易拉罐的下部和底部出现白霜,这些白霜是空气中的水蒸气________(填物态变化名称)形成的。用温度计测量罐中冰与盐水混合物的温度,可以看到混合物的温度________0 ℃。
答案
凝华
低于
实验5　探究水沸腾时温度变化的特点
5.(2024·福建)探究液体在沸腾前后温度变化的特点,实验装置如图甲。取质量相等的水和盐水分别放入两个相同的烧杯中,用相同的酒精灯同时加热,根据实验数据,绘制温度随时间变化的图像,如图乙。
(1)实验中除了图甲的器材,还需要的测量工具是天平和________。
(2)分析图乙中水的图线可知:水在沸腾过程中,温度____________,水的沸点是________ ℃。推断当时实验室的气压________一个标准大气压。
(3)对比图乙中两条图线可知,其他条件相同时,选用________煮蛋可以更快地将蛋煮熟。
答案
停表
保持不变
98
小于
盐水
实验6　测量物体运动的平均速度
6.(2024·江西)如表所示是某同学“测量小球运动的速度”的实验报告,请你将报告内容补充完整。
答案
v=
实验目的 测量小球运动的速度
实验原理
____________
实验器材 小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机
实验步骤 (1)一小球在水平桌面上沿直线运动,如图所示是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹,频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。
实验步骤 (2)分别测出小球通过的路程:sAB=_______ cm,sBC= 31.10 cm, sCD= 19.70 cm;记录这三段路程所对应的时间:tAB=1.0 s,tBC=1.0 s,tCD =1.0 s。
(3)分别计算小球通过这三段路程的平均速度
实验结论 (1)小球在这三段路程的平均速度分别为vAB=_______cm/s, vBC=31.1 cm/s,vCD=_______cm/s。
(2)vAB______(选填“>”“<”或“=”)vCD,小球在水平桌面上做________ (选填“匀速”或“变速”)运动
安全提示 小球运动时的速度不宜过快,以免小球动能过______,从桌面掉落时伤人
答案
42.40
42.4
19.7
>
变速
大
(1)如图甲,用弹簧测力计沿水平方向拉着长方体木块在长木板上做_______ (选填“匀速”或“变速”)直线运动,木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力F的大小;
(2)在图甲实验中发现,很难保持木块在(1)小题中的运动,且弹簧测力计的示数不稳定。于是同学们对实验装置进行了改进,如图乙所示,将弹簧测力计水平固定,通过拉力F'拉动长木板进行实验,测量数据记录如表所示:
实验7　研究影响滑动摩擦力大小的因素
7.(2024·内江)某实验小组的同学在“探究滑动摩擦力大小”的实验中。
答案
匀速
(3)根据实验数据可以得出:木块所受的滑动摩擦力大小应为_______N,滑动摩擦力的大小与接触面的面积________(选填“有关”或“无关”)。图乙与图甲相比,图乙装置的优点之一是弹簧测力计的示数更________(选填“稳定”或“不稳定”)。
答案
1.2
实验次数 木块放置情况 弹簧测力计示数/N
1 平放 1.2
2 侧放 1.2
3 竖放 1.2
无关
稳定
①天平是利用杠杆平衡条件来工作的,它属于________(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。天平置于水平台面上,游码移到标尺左端的零刻度线处,指针位置如图甲所示,应该向______旋动平衡螺母,直到天平横梁平衡。
答案
等臂
8.(2024·眉山)一次课外活动中,物理老师让学生自选器材“测量液体密度”。
(1)一小组测量某液体的密度,选择天平及量筒等器材。
右
②向烧杯中倒入适量待测液体,用天平测出烧杯和液体的总质量m1,右盘中砝码及游码位置如图乙所示,则m1=______g。
③将烧杯中液体倒入一部分在量筒中如图丙,量筒中液体体积V=________ cm3;再用天平测得烧杯和剩余液体的总质量为133.2 g。
④待测液体的密度ρ=_______g/cm3。
(2)二小组测量橙汁饮料的密度,选择天平和容积为V的两个完全相同的瓶子等器材。两个瓶子分别装满水和橙汁,放在已平衡的天平左右两盘,移动游
码使天平平衡。游码示数为m0,如图丁。则橙汁的密度ρ= ______________ (用字母V、m0和ρ水来表示)。
答案
165
30
1.06
　
9.(2023·宁夏)2023年5月21日,第五届“丝绸之路”马拉松比赛在银川开赛,近两万五千人参加比赛,完成比赛后可获得完赛奖牌,如图1。有同学想知道完赛奖牌的密度,进行了如下测量:
(1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡,调平后如图2甲所示,请指出调平过程中存在的错误:______________。
(2)改正错误后,发现指针指在分度盘中线的左侧,应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,直至天平平衡。
(3)用调好的天平测量奖牌的质量,天平平衡时,右盘中砝码的数量和游码对应的位置如图2乙所示,奖牌的质量是________g。
(4)如图2丙,将奖牌缓慢浸没在盛满水的溢水杯内,用量筒测出溢出水的体积,如图2丁。则奖牌的密度ρ=________g/cm3。(计算结果保留两位小数)
(5)该实验中,密度的测量值比真实值偏______,原因是__________________ ______________________________________________。
答案
游码未归零
右
107.6
6.73
大
从小烧杯往量筒中
倒水时倒不干净,所测体积偏小,密度测量值偏大
实验9　研究液体内部的压强
10.(2024·白银)如图所示,在“探究液体内部压强影响因素”的实验中,小光选用微小压强计和透明圆柱状的容器,容器中分别盛有高度相同的水和浓盐水。
(1)实验中液体压强大小的变化是通过比较_______________________来判断的,下面列举的实验与此研究方法相同的是_____(选填“A”“B”或“C”)。
A.在研究磁体周围的磁场时,引入“磁感线”
B.用木块被小车撞击后移动的距离来反映动能的大小
C.在探究平面镜成像特点时,用未点燃的蜡烛乙替代点燃的蜡烛甲的像
(2)比较图甲、乙、丙三次实验,说明_________________________________ __________________;小光还比较图丙、丁两次实验得出结论:液体压强和液体密度有关,同组小华认为这样比较得出结论是不正确的,她的理由是____________________。
(3)若要使丙、丁两图中U形管中的液面高度差相同,应________(选填“增大”或“减小”)丁容器中金属盒在液体中的深度。
答案
U形管两侧液面的高度差
B
同种液体的同一深度处,液体向各个
方向的压强相等
没有保持深度相同
减小
实验10　探究浮力的大小跟哪些因素有关
11.(2024·达州)同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图所示(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是______ N。
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度______(选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与__________三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
答案
4
无
B、C
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是________(选填“正确”或“错误”)的,理由是______________________________。
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是________ kg/m3。
答案
错误
没有控制排开液体的体积相等
1.1×103
实验11　探究杠杆的平衡条件
12.(2024·新疆)在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
答案
左
(1)实验前,杠杆总静止在图甲所示位置,则杠杆的重心位于支点O的______ (选填“左”或“右”)侧,若将右端的螺母调至最右端后,发现杠杆仍然左端低、右端高,则应再将左端的螺母向______(选填“左”或“右”)调,直至杠杆在水平位置平衡。
右
(2)实验时,如图乙所示,在B点悬挂4个钩码,每个钩码重为0.5 N,用弹簧测力计在A点斜向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为θ时,弹簧测力计的示数如图丙所示,则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为______N,夹角θ为________度。
(3)上述实验过程,若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为θ,则弹簧测力计的示数可能为_______(选填“2.9”或“3.1”)N。
答案
3
30
3.1
实验12　探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点
13.(2023·长春)在“探究并联电路中电压的特点”实验中,实验电路如图甲所示:
答案
断开
(1)连接电路时开关应处于________状态。
(2)要用电压表测量小灯泡L1两端的电压,请用笔画线代替导线将实物电路连接完整。
(3)闭合开关,观察到小灯泡L1发光、L2不发光,故障可能是_________。
(4)排除故障后,用电压表分别测量小灯泡L1、L2及电源两端的电压,电压表示数均如图乙所示,为______V。更换不同规格的小灯泡多次测量,发现电压表示数均如图乙所示。由此得出结论:并联电路中各支路用电器两端的电压与电源两端的电压________。
答案
L2断路
3
相等
14.(2024·成都)在“探究并联电路中的电流特点”实验中,图甲是某小组同学设计的电路图。
答案
L2
(1)图乙是该小组连接的电路,闭合开关S,电流表测通过______的电流。
(2)该小组同学换用不同规格的小灯泡进行实验,用电流表多次测A、B、C三点的电流,记录实验数据如下表。
分析表中数据,以下说法不合理的是______。
A.四次实验中电流表选用量程均为0~0.6 A
B.表中的数据均在误差范围内
C.此实验还可测量更多组数据
D.通过多次实验,可避免偶然性
答案
B
实验次数 IA/A IB/A IC/A
第1次 0.30 0.22 0.50
第2次 0.22 0.28 0.50
第3次 0.24 0.22 0.46
第4次 0.28 0.30 0.28
(3)小成同学测量通过灯泡L1的电流时,L1正常发光,L2忽亮忽灭,他接下来的操作应该是____________________________________________________。(写出一条即可)
答案
检查L2支路的接线柱是否连接好(或检查L2是否拧紧)
探究一:串联电路中电流的特点
(1)在连接实物电路时,开关应处于________状态。
(2)第2次实验中,B点的电流表示数如图乙所示,则电流为________A。
15.(2023·青海)在“探究串联电路中电流、电压的特点”时,设计实验如下。
答案
断开
0.32
实验序号 IA/A IB/A IC/A
1 0.18 0.18 0.18
2 0.32 0.32
3 0.50 0.50 0.50
(3)实验数据记录如表,分析数据可得:串联电路中电流____________。
答案
处处相等
探究二:串联电路中电压的特点
(4)根据图丙电路图,请在图丁中用笔画线代替导线将实物图补充完整。
(5)用电压表正确测量灯泡L1两端的电压之后,______(选填“能”或“不能”)只将A点的导线接到C点测L2两端的电压,理由是______________________。
(6)做实验时选用不同规格的小灯泡重复多次实验,这样做的目的是____________________。
答案
不能
电压表正负接线柱接反
使结论更具普遍性
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“ ”,并补画出正确的那根导线。
实验13　探究电流与电压、电阻的关系
16.(2024·武汉)某同学利用图甲所示的电路探究电流与电压的关系。实验中电源电压保持3 V不变,定值电阻的阻值为4 Ω,滑动变阻器的规格为“20 Ω　0.5 A”。
答案
分析表中已测出的数据,可以初步得到实验结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压__________。为了进一步验证这个结论,该同学利用现有器材在不改变电路连接的情况下,表格里余下的4次实验中,他还能完成______次。
(2)正确改接电路后,该同学立即进行实验,闭合开关后,电流表的示数如图乙所示,此时通过定值电阻的电流是________A。这位同学实验操作的不足之处是______________________________________________。
(3)该同学完成了预先设计好的表格中的4次实验,将得到的实验数据填入表格。
答案
0.22
电压U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4
电流I/A 0.15 0.23 0.30 0.38
闭合开关前,没有将滑片移到滑动变阻器最左端
成正比
1
17.(2024·连云港)小明在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验时,他用如图甲所示的电路进行实验,实验中电阻R两端的电压始终保持2 V不变,电路中仪表均完好无损。
(1)连接电路前,小明发现电压表指针如图乙所示,他应先________________ _________。
(2)连接好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,电压表有示数,电流表无示数,则电路故障的原因可能是______________。
(3)排除故障后,小明将不同阻值的电阻接入电路进行实验,某次实验时电流表的示数如图丙所示,此时电阻R的阻值为________Ω。
(4)在实验过程中,当把电阻R由20 Ω更换为10 Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻应________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案
将电压表指针调
至零位
电阻R断路
20
变小
18.(2024·眉山)小龙同学用伏安法测量一个定值电阻Rx的阻值,进行了如下实验。
(2)连接电路过程中,开关处于________状态。
(3)闭合开关后,发现电压表的示数约为电源电压,移动滑片P,电压表示数无明显变化,电流表示数为零。造成该故障的原因是__________。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求滑片P向右移动时,电路中的电流变大。
答案
断开
Rx断路
(4)排除故障后闭合开关,移动滑片P,电压表示数为2.4 V时,电流表示数如图乙所示,待测电阻的阻值为________Ω。
(5)实验中,改变滑片P的位置,并记录相应数据,多次测量求Rx的平均值是为了____________。
(6)在缺少电流表时,小龙选用阻值为R0的定值电阻设计了如图丙所示的电路,并完成实验。过程如下:
①闭合S和S1,电压表的示数为U1;
②再闭合S2,电压表的示数为U2;
③Rx_______________ (用字母U1、U2和R0表示)。
答案
10
减小误差
×R0
19.(2024·烟台)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,器材如下:电源(电压恒为6 V)、小灯泡(额定电压为3.8 V,正常发光时的电阻约为10 Ω)、电流表(0~0.6 A,0~3 A)、电压表(0~3 V,0~15 V)、滑动变阻器R1(50 Ω　0.2 A)、滑动变阻器R2(20 Ω　1 A)、开关和导线若干。
(1)画出该实验的电路图。(各元件不必标注字母)
答案
(2)为了完成实验,电流表应选择__________量程,电压表应选择__________量程,滑动变阻器应选择________(选填“R1”或“R2”)。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为3.8 V,此时电流表的示数如图1所示,则小灯泡正常发光时的电阻为______Ω。
答案
0~0.6 A
0~15 V
R2
9.5
(4)完成上述实验之后,老师提出:如果没有电压表,用一个电流表和一个定值电阻R0,仍可完成本实验。兴趣小组经过讨论设计了如图2所示的电路,并进行了如下操作:
①闭合开关S、S2,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I1,此时小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开S2,闭合S1,电流表示数为I2,则小
灯泡正常发光时的电阻R=____________(用R0、I1、I2表示)。
答案
　
(1)将螺线管安装在一块有机玻璃板上,连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑,闭合开关并轻敲玻璃板面,观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与________磁体周围铁屑的分布情况相似,铁屑的作用是显示__________________。
实验15　探究通电螺线管外部的磁场分布
20.(2023·云南)某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。
答案
条形
磁场的分布情况
(2)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置,小磁针静止时N极所指方向如图乙所示,则通电螺线管的右端为______极。对调电源正负极,闭合开关,小磁针静止时N极所指方向如图丙所示,说明通电螺线管的极性与________的方向有关。
答案
N
电流
(1)闭合开关后,观察各种情况下灵敏电流计指针偏转情况,将实验现象记录在表格中。分析实验现象可知:闭合电路中的一部分导体在磁场中做______________运动时,电路中会产生感应电流。产生感应电流时,导体ab相当于电路中的________(填电路元件名称)。
实验16　探究什么情况下磁可以生电
21.(2024·陕西)如图,是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”实验的装置。
答案
切割磁感线
实验次数 导体ab在磁场 中的运动情况 灵敏电流计
指针偏转情况
1 静止 不偏转
2 上下运动 不偏转
3 左右运动 偏转
电源
(2)若要探究感应电流方向与磁场方向的关系,应保持导体ab运动方向不变,将__________________对调,观察灵敏电流计指针偏转情况。
(3)下列物品中,应用该实验结论工作的是______(填选项字母)。
A.电风扇
B.手摇发电手电筒
答案
磁体的N、S极
B
类型2
教材延伸实验
1.(2022·贵阳)近视程度不同的同学需要佩戴焦距不同的眼镜。为了探究近视眼的矫正过程,组装如图甲所示的实验装置,其中“F”字样的光源代替可视物体,光屏模拟视网膜。选用如图乙所示的2号凸透镜模拟晶状体,打开“F”光源,调节各个元件的位置,直到光屏上呈现倒立、缩小的清晰像,正常眼睛的视物模型便组装完成。
请回答下列问题:
(1)模拟近视眼视物情况,选择图乙中的______(填序号)号透镜替代2号透镜安装在光具座上后,光屏上的像变模糊。
(2)用如图丙所示的水透镜模拟近视眼矫正视力。应将水透镜置于光具座上的______(选填“A”“B”或“C”)点,缓慢调节水透镜中的水量,当水透镜形成焦距合适的______透镜时,光屏上呈现清晰的像,近视眼的成像情况得到改善。
(3)更换焦距更小的凸透镜模拟近视程度更严重的眼睛晶状体,为了改善视网膜上的成像情况,实验时需要用注射器________(选填“抽取”或“注入”)适量水。
答案
3
B
凹
抽取
(4)根据上述实验,近视程度更严重的同学应选择焦距更大还是更小的透镜来矫正呢 ________,请结合透镜对光的作用来分析选择的理由:__________ ______________________________________________________________________________________________________。
答案
更小
近视程度更严重的同学,其晶状体焦距更小,对光的会聚能力更强,故需用对光发散能力更强、焦距更小的凹透镜矫正
2.(2021·陕西)同学们在学完弹簧测力计的相关知识后,自制了一个“橡皮筋测力计”,将橡皮筋不挂重物时下端对应位置标为零刻度线;挂1 N重物时,下端对应位置标为1 N;将这段距离等分为20格,每格表示0.05 N。用此测力计测量物体重力时,发现测量值不准确。为了弄清其中的原因,同学们探究了橡皮筋的伸长与受到外力的关系。他们利用规格为0.05 N的螺母若干、刻度尺、橡皮筋、白板等进行了实验探究。不挂重物时,使橡皮筋下端与刻度尺的零刻度线对齐;挂不同重物时,橡皮筋下端对应不同的刻度值,作出标记,如图所示。
(1)螺母挂在橡皮筋下静止时,受到橡皮筋的拉力________
(选填“大于”“等于”或“小于”)它受到的重力。
答案
等于
(2)同学们在橡皮筋下依次挂上个数不等的螺母,实验数据记录如下表。
实验次数 螺母个数n/个 螺母总重G/N 刻度尺读数L/mm
1 0 0 0
2 1 0.05 5.0
3 2 0.10 11.0
4 3 0.15 20.0
5 4 0.20 30.0
6 5 0.25 45.0
7 6 0.30 60.0
8 7 0.35 75.0
9 8 0.40 90.0
10 9 0.45 110.0
11 10 0.50 133.0
12 11 0.55 158.0
①分析实验数据可初步得出:橡皮筋下所挂重物越重,橡皮筋的伸长越______。
②进一步分析数据发现:每增加1个螺母时,刻度尺读数的变化量总体上是不同的,但中间有部分读数的变化量是相同的。若静止时橡皮筋下端对应刻度尺的70.0 mm处,推测橡皮筋下所挂的物体重约为__________N(结果保留两位小数);若挂另一重物,静止时橡皮筋下端对应刻度尺的15.0 mm处,此时________(选填“能”或“不能”)确定此物体的重。
(3)同学们根据实验数据,用此橡皮筋重新制作一个刻度均匀的测力计,橡皮筋上端和刻度尺的位置保持不变。若使测力计的量程最大,零刻度线应标在刻度尺的_________mm刻度处,此测力计的最大量程为___________。
答案
长
0.33
不能
30.0
0~0.2 N
(4)同学们更换不同的橡皮筋进行探究,发现其他橡皮筋的特点均与此相似,他们由此总结出,若要用橡皮筋制作测力计,受橡皮筋材料影响,刻度均匀部分可测量范围______,整体上测量不准确,所以橡皮筋不适合做测力计。
答案
小
3.(2023·内江)在“探究相互作用力的关系”的实验中,取A、B两个相同的弹簧测力计,平放在水平桌面上,让它们互相钩挂在一起。
实验一:用两只手水平向左右两边拉A和B;
实验二:固定B,用手水平向左拉A。
如图所示,当弹簧测力计均静止时,观察弹簧测力计所显示的拉力大小,则:
(1)由图可知,所选弹簧测力计的分度值为______N。
(2)弹簧测力计A在竖直方向上受到的合力为______N。
(3)在第一次实验中,弹簧测力计A显示的是B对A的作用力F1,弹簧测力计B显示的是A对B的作用力F2,这两个相互作用力的关系是F1______(选填“<”“>”或“=”)F2。
答案
0.1
0
=
(4)如果每只手的拉力均相同,那么,在两次实验中弹簧测力计B的示数________(选填“相等”或“不相等”)。
答案
相等
4.(2023·苏州)综合实践活动课上,小明用一根长约20 cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时,小明先将吸管两端剪平,铁丝密绕成小团后塞入吸管一端,再用石蜡将该端口堵住密封;接着,将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态(图甲),用笔在吸管上标记此时水面位置O;取出吸管,量出O点至封口端的距离H,通过分析与计算,在吸管上分别确定密度值0.8 g/cm3、0.9 g/cm3、1.0 g/cm3、1.1 g/cm3的位置并标上密度值。
使用时,将密度计静置于待测液体中,读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。
(1)O位置处的刻度值为_______g/cm3。
(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度h=_____________(用ρ水、ρ液、H表示)。
(3)管壁上标注的4个刻度值,相邻两刻度值之间的距离__________(选填“相等”或“不相等”)。
(4)小明突发奇想,将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其他没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果________(选填“偏大”“偏小”或“无变化”)。
(5)若增加塞入吸管中铁丝的质量,则制作的密度计精确程度将________。
答案
1.0
　
不相等
偏大
提高(共21张PPT)
2025年湖南省初中物理学业水平考试重难题型突破
题型五　跨学科实践
类型1
物理学与日常生活
1.(2024·齐齐哈尔)关于光学知识在生活中的应用,下列说法正确的是(　 　)
A.电视画面的颜色是由红、黄、蓝三种色条合成的
B.近视眼可以戴度数合适的凹透镜片做的眼镜矫正
C.医院里经常使用红外线给病房和手术室消毒
D.牙科医生用来检查牙齿的小镜子是凹面镜
答案
B
2.(2024·滨州)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。以下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
答案
D
3.(2024·苏州)健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上,用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧,此过程中,拉力的大小变化情况是________。若要增加训练强度,应将配重盘向______(选填“a”或“b”)端移。
答案
变小
a
4.(2024·陕西)同学们以“厨房中的物理”为主题开展了科学实践活动。如图1,是用金属螺钉、锡箔纸和饮料瓶制作的一个验电器,其工作原理是__________________。如图2,太阳光通过装满水的三棱柱形透明牙签盒时发生折射,在牙签盒后面形成一条彩色光带,这种现象叫做光的________。如图3,用细绳将不锈钢勺子悬挂起来,使其静止在水平位置,则勺子悬挂点______(选填“左”或“右”)侧的质量较大一些。
答案
同种电荷相互排斥
色散
右
5.(2024·盐城)奶奶买了1.7 kg的绿豆,准备放入瓶中贮存,至少需要多大容积的瓶子呢 小明和同学来帮助奶奶想办法。
(1)如图甲所示,将天平放在________桌面上,调节天平平衡。他在调节平衡过程中忘了将________移至标尺左端的“0”刻度线处。移好后,为使天平重新平衡,此时应将天平的平衡螺母向______调。
(2)用调好的天平称取适量的绿豆,如图乙所示,绿豆的质量为________g。将绿豆倒入空量筒,压实抹平,测得其体积为________cm3。
(3)装1.7 kg绿豆所需瓶的容积至少为_________cm3。
答案
水平
游码
右
34
40
2 000
类型2
物理学与工程实践
1.(2024·盐城)据《天工开物》记载,可从朱砂矿石中提炼水银(液态汞)。如图所示,给密闭锅内的朱砂矿石加热,就会在倒扣的锅壁上布满水银。在倒扣锅壁上形成水银的物态变化是(　 　)
A.凝固
B.凝华
C.液化
D.汽化
答案
C
2.(2024·盐城)如图是我国低真空、磁悬浮高速列车在试验线上行驶的情形。运行管道做成低真空,主要是为了减小列车所受的(　 　)
A.浮力 B.重力
C.阻力 D.支持力
答案
C
A.图甲“轧蔗取浆”中,牛拉压浆车匀速转动的过程中,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“耧尖”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
3.(2024·滨州)以下四图节选自我国古代科技巨著《天工开物》,其中说法正确的是(　 　)
答案
D
4.(2024·天津)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(　 　)
答案
C
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
5.(2024·泸州)在某届泸州市青少年科技创新大赛中,小明制作的“杆秤液体密度计”如图甲所示,选取了一根质量不计的硬质轻杆,P为提挂点,P点的左侧端点A处悬挂透明塑料杯,右侧悬挂秤砣,不计细线质量。将相同体积、不同密度的待测液体加入杯中,根据杠杆平衡条件可知,杠杆平衡时,秤砣悬挂点到P点的距离与待测液体的密度成一次函数关系,即可在杠杆上均匀标出刻度线来测量液体密度。其制作与测量过程中进行了如下操作:(ρ水=1.0 ×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)距离左端点A处10 cm的位置制作提挂点P;用天平称得空塑料杯质量如图乙所示,则空塑料杯质量为________g;右侧秤砣采用50 g钩码拴上细线制成;
(2)将空塑料杯悬挂在A点,调节右侧秤砣细线位置,使杠杆在水平位置平衡,此时细线位置处标记为“0 g/cm3”,此刻度线到提挂点P距离为______cm;
(3)将100 mL密度为1 g/cm3的水倒入塑料杯中,在液面处作标记,调节秤砣细线位置使杠杆再次在水平位置平衡,并在此时秤砣细线位置处标记为“1”,此刻度线到提挂点P的距离为________cm;将“0”到“1”刻度线之间均分为10等份,则该密度计的分度值为________g/cm3;按该分度值在杠杆上均匀画出刻度线,即杆秤密度计制作完成;
答案
25
5
25
0.1
(4)用制作好的密度计测量某一液体密度时,将100 mL的液体倒入空塑料杯中,秤砣细线位置如图丙所示,则待测液体密度为_______g/cm3;
(5)制作好的密度计不仅能够测出液体的密度,还可以测算某些固体的密度。某次测量时,小明将石块放入空塑料杯中,杠杆平衡时,秤砣细线在“0.5”刻度处,再向杯中加水至100 mL标记处(石块浸没),杠杆再次平衡时,秤砣细线在“1.3”刻度处,则小石块的密度为______g/cm3。
答案
0.8
2.5
1.(2024·武汉)绿色发展是高质量发展的底色,为了更
好践行绿色发展和“双碳目标”,武汉市区某高架桥上
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________的方式来控制噪声的。
(2)“光伏声屏障”路段的每一块玻璃上贴满了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。
类型3
物理学与社会发展
答案
传播
电能
1.8×104
2.(2024·云南)20世纪初,科学家发现汞在温度降低至-269 ℃时,电阻值就变成了零,这种现象叫“超导现象”,具有这种特性的物质叫“超导体”。
低温为什么能发生超导呢 基于初中知识,我们建立一个简易模型进行理解,导体的原子核与核外受到约束的电子(能量较低而不能自由运动)组成“原子实”,可类比成小球。原子实做着热运动,穿行其间的自由电子会与它发生碰撞,表现为导体对自由电子传导的阻碍,即电阻。导体温度降至极低时,它们的热运动都趋于消失,通电时自由电子就可以不受阻碍地定向通过导体,宏观上就发生了低温超导现象。
高压也能让材料发生超导。理论上,某种导体在相当于260万倍标准大气压的高压环境下,15 ℃的“高温”(相对极低温)也能发生超导现象。在这样极高的压力下,原子实排列成紧密的堆垛形式,如图所示,原子实仅能在很小的范围内做热运动,几乎没有空间表现热运动,就像热运动消失了一般。此时原子实堆垛间的间隙就成为了稳定的自由电子通道。通电时自由电子就能在间隙中零阻碍地定向移动,宏观上就显示出超导现象。
常见输电过程中,约7%的电能因导线发热耗散掉。
若输电线缆选用超导材料,就可大大减少由于电阻
引发的电能损耗。2021年12月,世界首条35千伏公
里级液氮超导输电线工程在上海投运,实现了我国
在“高温”超导输电领域的领先。
(1)实现超导现象的方式有低温和________。
(2)极低温度下,原子实与自由电子的__________都趋于消失,通电时自由电子在导体中通行无阻,发生低温超导现象。
(3)超高的压力限制了__________的热运动,通电时自由电子在原子实间隙中定向移动所受到的阻碍为零,发生高压超导现象。
(4)超导技术的一大应用前景是制作输电线缆,这样可以减少电能由于________引发的电能损耗。
答案
高压
热运动
原子实
电阻
3.(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 集热板 面积 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)
3×106 J 4×104 m2 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____(选填“大”或“小”),空气密度小,蓄水箱对流散热慢。
答案
小
(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%,则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
蓄水吸收的热量Q'=Q-E=7.2×1011 J-1.74×1011 J=5.46×1011 J
水的质量m===1.3×107 kg
水箱的容积
V===1.3×104 m3
(3)水箱中水降低温度可以放出的热量
Q″=cmΔt'=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,不能持续供暖3天
解(共16张PPT)
2025年湖南省初中物理学业水平考试重难题型突破
题型一　坐标图像题
类型1
热学图像
1.(2024·滨州)如图所示是某物质熔化时温度随时间变化的图像,下列说法正确的是(　 　)
A.该物质是非晶体
B.熔化过程持续了25 min
C.该物质熔化过程中不断吸热,温度保持不变
D.熔化前后,该物质的比热容不变
答案
C
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
2.(2024·湖北)如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙,分析可知(　 　)
甲
乙
答案
C
3.(2022·柳州节选)如图是根据实验记录画出的水的温度-时间图像,分析可知:水的沸点为_______ ℃;水保持沸腾须不断________(选填“吸热”或“放热”),且温度____________。
答案
100
吸热
保持不变
1.(2023·德州)在某次测试中,甲、乙两车都向东做直线运动,它们的s-t图像如图所示,则(　 　)
A.甲、乙两车都做加速直线运动
B.两车出发前相距20 m,甲比乙晚出发5 s
C.在第10 s时两车速度相等
D.5~10 s内乙车相对于甲车向东运动
类型2
力学图像
答案
B
2.(2024·南充)小洋研究液体密度时,用两个完全相同的容器分别装入甲、乙两种液体,并绘制出总质量m与液体体积V的关系如图所示,由图像可知(　 　)
A.容器的质量是20 kg
B.甲液体的密度是2.0 g/cm3
C.乙液体的密度是1.2 g/cm3
D.密度为0.8 g/cm3的液体的m-V图像应位于Ⅲ区域
答案
D
3.根据表格和图像判断,下列说法错误的是(　 　)
A.由图可知,甲液体的密度大于乙液体的密度
B.甲、乙两液体的密度之比为3 ∶2
C.当深度变为30 cm时,乙液体的压强为30 Pa
D.由图像可知,同一液体的压强与深度成正比
答案
C
4.图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体逐渐浸入水中。整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙所示,g取10 N/kg。下列说法正确的是(不考虑液面的变化)(　 　)
甲　 　 乙
A.圆柱体受到的重力是8 N
B.圆柱体受到的最大浮力是4 N
C.圆柱体的密度是1.5×103 kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700 Pa
答案
C
5.(2024·眉山)如图甲,粗糙程度不变的水平地面上,物体受到水平向右的拉力。拉力大小随时间变化的关系如图乙所示,物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示。下列说法正确的是(　 　)
A.4~6 s,物体运动的路程为18 m
B.4~6 s,拉力F的功率为12 W
C.t=1 s时,物体受到摩擦力大于2 N
D.拉力为6 N时,物体做匀速直线运
动
答案
B
6.(2023·赤峰)小明在科技博览阅读中,查阅了不同星球上重力与质量的关系,如图所示。通过图像可知,在甲、乙两个星球上,重力与质量都成________。一物体质量为10 kg,它在甲星球上受到的重力为________ N。
答案
正比
150
7.(2023·广西)质量分布均匀的实心正方体A、B置于水平桌面上,如图甲。将B沿水平方向截取高为h的柱体,并将该柱体叠放在A上,A、B剩余部分对桌面的压强p随截取高度h的变化关系如图乙,则B的密度为__________ kg/m3, A的重力为______N。(g取10 N/kg)
答案
600
6
1.(2024·遂宁)噪声污染是当代社会四大污染之一,若青少年长期处于噪声环境中会影响身心健康。为了监测噪声的强弱,同学们找来定值电阻R0、声敏电阻R(阻值会随声音强弱发生变化)、电流表、学生电源等器材,设计了可用电流表的示数来反映噪声强弱的装置,其中R的阻值随声音强弱变化的关系如甲图所示,该装置电路如乙图所示。在某次测试中,当噪声为80 dB时,电流表示数为0.4 A;当噪声为50 dB时,电流表示数为0.2 A。下列选项正确的是(　 　)
A.电路中的电流随声音强度增大
而减小
B.R0阻值是15 Ω
C.电源电压是10 V
D.当电流表示数为0.3 A,噪声强度
为60 dB
类型3
电学图像
答案
D
2.(2023·南充)如图所示为电阻R1和R2的I-U图像,下列说法正确的是(　 　)
A.R2的阻值为10 Ω
B.两电阻串联与并联的总阻值之比为9 ∶4
C.将两电阻串联接入电路,通电后,R1两端电压与R2两端电压之比为1 ∶2
D.将两电阻并联接入电路,通电1分钟,电流通过R1产生的热量与电流通过R2产生的热量之比为1 ∶2
答案
D
3.(2024·贵州改编)如图甲所示电路,电源电压恒为9 V,灯泡L额定电压为6 V,通过L的电流I随其两端电压U变化关系的图像如图乙所示。闭合开关S,下列分析不正确的是(　 　)
甲　 乙
A.无论如何移动滑片,L的电阻始终为20 Ω
B.滑片向左移动过程中,L的实际功率减小
C.为保证电路安全,R接入的最小阻值为10 Ω
D.L的实际功率为0.75 W时,R的阻值为24 Ω
答案
A
4.(2024·烟台)如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻。闭合开关,将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中,其电流I与电压U的关系图像如图乙所示,则电源电压为______V,滑动变阻器R的最大阻值为________Ω,电阻R0消耗的最大功率和最小功率之比为__________。
答案
3
10
9 ∶1
5.(2024·达州)如图甲所示,将定值电阻R1与规格为“40 Ω　2 A”的滑动变阻器R2连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P,R2的电功率P与其连入电路电阻R之间的变化图像如图乙所示。则电源电压U=________V,R1的阻值为________Ω,电路的最大电功率为________W。
答案
24
20
28.8(共33张PPT)
2025年湖南省初中物理学业水平考试重难题型突破题型二　作图题
类型1
光学作图
考向1　光的直线传播作图
1.(2024·白银)如图所示是小强在纸杯上蒙上一层塑料膜做小孔成像实验的情景,请在图中作出烛焰(用AB表示)在塑料膜上成的像(用箭头A'B'表示)及光路图。
答案
考向2　光的反射作图
2.(2024·泸州)如图甲是随嫦娥六号一起发射的角反射器的示意图,其三个反射面相互垂直,其中两个反射面如图乙所示,一束光只在这两个反射面发生了反射,请在图乙中画出这束光反射的光路图(保留作图痕迹)。
答案
3.(2024·成都)如图甲,小孟利用一面小镜子隔墙看到院里的小猫要偷吃鱼。如图乙所示,AO表示来自小猫的入射光线,O点为入射点,B点为小孟眼睛所在位置。请在图乙中完成作图:
①画出反射光线OB;
②根据光的反射定律画出镜面。(镜面用 表示,保留作图痕迹)
答案
考向3　平面镜成像作图
4.(2021·日照)如图所示,物体AO放置在水平面上,A'O是AO在平面镜中的像,且A'O垂直于AO。请在图中画出平面镜的位置,并标出镜面与水平面夹角的大小。
答案
5.(2024·自贡)如图所示,S'是某一发光点S在平面镜里的像,Q是S发出的一束光经平面镜反射后经过的一点,请在图中找到S的位置,并完成光路图。
答案
考向4　光的折射作图
6.(2024·广安)如图所示,请作出这束光从三棱镜斜面射出的折射光线的大致方向。
答案
7.(2024·扬州)如图,向碗中加水至图示位置,请画出人眼刚好看到硬币上P点的光路图。
答案
考向5　透镜及眼睛作图
8.(2023·内江)如图是近视眼矫正的示意图,请大致画出图中两条平行光线经过晶状体后的折射光线。
答案
9.(2024·内江)如图,F是凸透镜的焦点,a、b、c是三条入射光线,请画出这三条光线经凸透镜后的出射光线。
答案
10.(2024·宜宾)如图所示,根据透镜对光的作用,将图中三条光线补充完整。
类型2
力学作图
考向1　指定力作图
1.(2024·新疆)请在图中画出小球受到的拉力F的示意图。
答案
2.(2023·安徽)如图,一杯水在斜面上保持静止,O点为其重心,请在图中作出它所受重力的示意图。
答案
3.(2024·贵州)一把带电塑料梳子靠近桌上的一些小纸片,如图所示是纸片A离开桌面上升时的情景。请画出纸片A所受重力G和吸引力F的示意图。
答案
4.(2024·广安)如图所示,请作出静止在水平桌面上的书所受的摩擦力和书对桌面压力的示意图。
答案
考向2　受力分析作图
5.(2024·临沂)图甲是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景,图乙是吊厢及吊厢内物体的简图。请画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上)。
答案
6.(2024·凉山州)科技的发展正在不断地改变着我们的生活,如甲图所示是一款手机支架,其表面采用了纳米微吸材料,用手触碰无粘感,接触到平整光滑的硬质物体时会牢牢吸附在物体上,如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图,请在图乙中画出手机的受力示意图。
答案
7.(2024·泸州)如图所示,将A、B两块磁铁套在光滑竖直杆上,放置于水平桌面上,磁铁A在光滑竖直杆上静止,磁铁B在水平桌面上静止,请在图中画出磁铁B的受力示意图。
答案
8.(2023·遂宁)如图为“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验的装置,迅速拉动长木板B。作出当弹簧测力计示数稳定时,木块A水平方向的受力示意图。
答案
考向3　杠杆作图
9.(2024·宜宾)如图是宜宾港一起重机正在吊起货物的情景,请在图中画出此时动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图。
答案
10.(2023·鞍山)图甲是一种常用的移动指示牌,图乙是它的模型,图丙是被风刮倒的指示牌,请在图丙中画出:将指示牌扶起的最小力及其力臂。
答案
考向4　滑轮作图
11.(2024·凉山州)某运动员利用如图所示的滑轮组进行腿部力量训练,请画出滑轮组的绕线方式。
答案
12.(2023·常州)用滑轮组提升物体如图,请画出最省力的绳子绕法。
答案
类型3
电、磁学作图
考向1　根据要求(或电路图)连接实物图
1.(2024·贵州)如图所示是未完成连接的实物电路,请在图中用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求:两灯串联,电压表测量小灯泡L2两端电压,导线不能交叉。
答案
2.(2022·安顺)请按图甲所示的电路图,将图乙中的实物电路,用笔画线代替导线完成电路连接。(连接时导线不交叉)
答案
3.(2024·苏州)在图中完成探究电流与电压关系的电路连接,使滑动变阻器接入电路的阻值最大。
答案
考向2　根据实物图画电路图
4.(2022·赤峰)根据如图实物电路,画出对应的电路图。
答案
考向3　电路设计
5.(2024·白银)电吹风的主要工作元件是发热丝( )、电风扇( )及开关。闭合开关S1,电吹风即吹出风来;若同时还闭合S2,吹出热风;若只闭合S2,不吹风也不发热。请根据要求用笔画线代替导线,完成电路设计。
答案
考向4　家庭电路作图
6.(2024·南充)如图所示,根据安全用电知识,将图中元件用笔画线代替导线连起来(开关仅控制灯泡)。
答案
7.(2024·凉山州)家庭电路中,灯L1与L2并联,开关同时控制两盏灯,请用笔画线代替导线将开关接入电路中使两灯泡正常发光。
答案
考向5　电磁作图
8.(2023·无锡)磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示,请在括号中标出磁体的磁极,并标出图中磁感线的方向。
答案
9.(2024·重庆A卷)在虚线框中用箭头画出磁感线的方向。
10.(2024·苏州)在图中标出电源和螺线管上方的极性。
答案
11.(2023·随州)五一假期小聪和父母到随州大洪山旅游,茂密的森林里丰富的物种深深地吸引着他们,可走着走着迷路了。小聪镇定地找出电池和导线在一根短木棒上密密匝匝地绕制成通电螺线管,又找来一个塑料圆盘用几根细线悬吊起来,然后将螺线管放在这个可以自由水平转动的圆盘上。小聪依靠这个自制装置的引导成功地走出了森林。如图是小聪的自制指南针,图中规定了通电螺线管的N极,请用笔画线代替导线画出绕线(画3匝示意即可)并在螺线管周围画出一条磁感线。
答案
12.(2022·六盘水)如图所示是未完成连接的电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整。要求:标出闭合开关后图中小磁针静止时左端磁极的名称,滑动变阻器滑片向左端移动,通电螺线管的磁性增强,导线不能交叉。
答案(共65张PPT)
2025年湖南省初中物理学业水平考试重难题型突破
题型四　综合题
类型1
热学计算
1.(2024·苏州)如图所示为某折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 L初温为25 ℃的水,用卡式炉加热至100 ℃,消耗了25 g丁烷气体[水的密度为1.0×103 kg/m3,比热容为4.2×103 J/(kg· ℃),丁烷的热值为4.8×107 J/kg]。求:
(1)壶中水的质量;
(2)水吸收的热量;
(3)卡式炉的加热效率。
解:(1)水的质量m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg
(2)水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×2 kg×(100 ℃-25 ℃)=6.3×105 J
(3)丁烷气体完全燃烧放出的热量
Q放=mq=25×10-3 kg×4.8×107 J/kg=1.2×106 J
卡式炉的加热效率
η=×100%=×100%=52.5%
解
类型2
力学计算
考向1　速度、功、功率类
1.(2024·重庆A卷)为推动成渝双城经济圈建设,重庆金凤隧道主城区段于2024年4月28日正式通车。隧道全长约6 km,设计最高时速60 km/h。(不计车身长度)求:
(1)汽车通过隧道至少需要的时间;
(2)若一辆功率为100 kW的货车匀速通过该隧道用时8 min,货车的牵引力是多大。
解:(1)汽车通过隧道至少需要的时间
t===0.1 h
(2)货车匀速通过隧道做的功
W=Pt'=100×103 W×8×60 s=4.8×107 J
货车的牵引力F===8 000 N
解
2.(2024·白银)如图所示,电动独轮平衡车深受年轻人的青睐。爸爸给小东也买了一辆平衡车做礼物,平衡车的一些参数如表格所示。小东在广场上的水平路面上以最高速度匀速骑行了3 min。若小东的质量为45 kg,求:
(1)小东3 min骑行的距离;
(2)小东在水平路面上骑行时,车对地面的压强;(g取10 N/kg,车对地面的压力等于人和车受到的总重力)
(3)若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍,则小东在水平路面上以最高速度匀速骑行时,平衡车的功率。
平衡车参数 净重 10 kg含电池组
最高车速 18 km/h
轮胎接地面积 5 cm2
解:(1)由参数表可知最高车速v=18 km/h=5 m/s
小东3 min骑行的距离
s=vt=5 m/s×3×60 s=900 m
(2)小东在水平路面上骑行时,车对地面的压力F=G=mg=(45 kg+10 kg)×10 N/kg=550 N
轮胎接地面积,即地面的受力面积S=5 cm2=5×10-4 m2
车对地面的压强
p===1.1×106 Pa
(3)车匀速直线行驶时,车的牵引力与所受阻力平衡,大小相等,即:
F牵=f=0.1G=0.1×550 N=55 N
小东在水平路面上以最高车速匀速骑行时,平衡车的功率P=F牵v=55 N×5 m/s=275 W
解
考向2　密度、压强、浮力类
3.(2024·眉山)土豆是餐桌上常见的食材,深受师生喜爱。水平桌面上放置一个底面积为1×10-2 m2,重6 N的柱形薄壁容器,装有20 N的水。弹簧测力计下悬挂体积为2×10-4 m3的土豆,静止时示数为2.1 N,如图甲;竖直向上拉着土豆匀速上升0.3 m,再将土豆浸没在水中,静止时示数为0.1 N,如图乙。(细线质量忽略不计,土豆未接触容器,g取10 N/kg)求:
(1)土豆浸没在水中受到的浮力;
(2)土豆上升0.3 m,拉力对土豆做的功;
(3)土豆浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。
解:(1)由题知,土豆的重力G=F甲=2.1 N,土豆浸没在水中静止时,弹簧测力计示数F乙=0.1 N
土豆受到的浮力
F浮=G-F乙=2.1 N-0.1 N=2 N
(2)土豆上升0.3 m,拉力对土豆做的功
W=F甲h=2.1 N×0.3 m=0.63 J
(3)土豆浸没在水中时,容器对水平桌面的压力
F=G容+G水+G-F乙=6 N+20 N+2.1 N-0.1 N=28 N
容器对水平桌面的压强
p===2 800 Pa
解
4.(2024·自贡)自贡某初级中学物理科技小组的同学们用弹簧测力计悬挂一实心长方体不吸水砖块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,如图甲所示。弹簧测力计的示数F与砖块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略砖块浸入水中时游泳池水面高度的变化。已知g取10 N/kg, ρ水=1.0×103 kg/m3,p大气=1.013×105 Pa,求:
(1)砖块完全浸没在水中时所受浮力的大小;
(2)砖块的密度;
(3)砖块刚好完全浸没时,其下底面所受的压强。
解:(1)由图像可知,当h为0~40 cm时,弹簧测力计示数为54 N,此时砖块处于空气中,根据二力平衡条件可知,砖块的重力G=F1=54 N;由图像可知,深度大于70 cm时,弹簧测力计示数为24 N不变,此时砖块浸没在水中,则砖块浸没时受到的浮力F浮=G-F2=54 N-24 N=30 N
(2)因砖块浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρ液gV排可得,砖块的体积V=V排===3×10-3 m3
砖块的质量m===5.4 kg
砖块的密度ρ===1.8×103 kg/m3
解
(3)由图像可知,砖块刚好浸没时底部所处的深度
h=70 cm-40 cm=30 cm=0.3 m
砖块下底面受到水的压强p水=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m= 3 000 Pa
其下底面所受的压强
p=p水+p大气=3 000 Pa+1.013×105 Pa=1.043×105 Pa
解
5.(2024·安徽)某兴趣小组要测量一金属块的密度,设计了如下方案:将装有适量细沙的薄壁圆筒,缓慢竖直放入盛有适量水的、水平放置的长方体透明薄壁容器中,待圆筒静止后,在圆筒上对应水面的位置标记一点A,并在长方体容器上标出此时的水位线MN(如图甲所示);然后将待测金属块用细线悬挂在圆筒下方,缓慢竖直放入水中,圆筒静止后(金属块不接触容器底部),在长方体容器上标出此时的水位线PQ(如图乙所示);再向长方体容器中缓慢注水至圆筒上的A点与MN在同一水平面上(如图丙所示)。测出PQ与此时水面的距离为h1,与MN的距离为h2。若圆筒的底面积为S,长方体容器的底面积为4S,A点到圆筒底部的竖直距离为h,不计细线的质量和体积,已知 ρ水和g。
(1)求图甲中圆筒和细沙总重力G的大小(用题中给定的物理量符号表示);
(2)求金属块的体积V(用题中给定的物理量符号表示);
(3)若h1=0.07 m,h2=0.03 m,ρ水=1.0×103 kg/m3,求金属块的密度ρ。
解:(1)圆筒和细沙的重力
G=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh
(2)图乙和图丙相比,浮力相等,V排相等,A点在水面下的深度相等,所以乙图中,A点到水面PQ的距离应该等于(h1+h2),A点到MN的距离应该等于h1,图乙和图甲相比,ΔV排=ΔV桶浸+V金属,金属块的体积
V金属=ΔV排-ΔV桶浸=4Sh2-S(h1+h2)=3Sh2-Sh1
(3)由图甲和图乙可知,金属块的重力
G金属=ΔF浮=ρ水g×4Sh2=4ρ水gSh2
金属块的质量m金属===4ρ水Sh2
金属块的密度ρ=====6×103 kg/m3
解
6.(2024·武汉)2024年4月19日,我国海洋油气生产平台“海基二号”总体结构完成安装,它刷新了高度、质量、作业水深和建造速度等多项亚洲纪录,“海基二号”由上部组块和水下的导管架组成。图甲是质量为6×104 t的“海洋石油229”驳船将质量为3.7×104 t的导管架运载至安装海域的情景。(ρ海水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)如图甲所示,导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板,这4块钢板的作用是________________________。“海基二号”在指定海域成功安装后,这4块钢板处于水深324 m的海底处,它们受到海水的压强是___________ Pa。
(2)导管架和驳船拖航的速度约为100 m/min,它们到达240 km外的安装海域所需要的时间约为________h。导管架和驳船沿直线向右匀速航行时,若以图乙中的长方形表示驳船上的导管架,请在图中画出导管架受力的示意图。
答案
增大受力面积来减小压强
3.24×106
40
解:(3)驳船小角度倾斜前,驳船和导管架的总重力G总=(m驳+m架)g=(6× 104×103 kg+3.7×104×103 kg)×10 N/kg=9.7×108 N
驳船小角度倾斜时,水舱中水增加的重力
ΔG=Δmg=ρ海水ΔVg=1.0×103 kg/m3×(6×103 m3-2.2×103 m3)×10 N/kg= 3.8×107 N
驳船小角度倾斜时处于漂浮状态,总浮力等于总重力,即:
F浮总=G总+ΔG=9.7×108 N+3.8×107 N=1.008×109 N
(3)这次海上安装采用了滑移下水方式:工程人员将驳船船头水舱的水排出一部分,又向船尾水舱注入一部分水,使驳船小角度倾斜,最后将驳船和导管架之间的连接点切割分离,导管架就在自身重力作用下顶端朝前沿着轨道滑入海中。若驳船船头水舱排出的水和船尾水舱注入的水的体积分别为2.2×103 m3和6×103 m3时,导管架顶端浸入海水中的体积为200 m3,则驳船和固定在驳船上的导管架总共受到的浮力是多少N
解
7.(2024·遂宁)遂宁大英的卓筒井被誉为“世界近代石油钻井之父”,是手工制盐的活化石。从井中提取盐卤水是制盐过程中的关键环节,其装置如甲图所示。某科创小组制作了一个模型来模拟提取过程,如乙图所示,图中的竹制汲卤筒顶端开口,底部装有硬质单向阀门;竹条具有韧性,对汲卤筒可以产生压力或拉力。汲卤筒在盐卤水中下降时单向阀门绕O点转动打开,盐卤水进入筒中;当汲卤筒上升时,单向
阀门绕O点转动关闭。已知汲卤
筒的高为2 m,质量为2.4 kg,密度
为0.6×103 kg/m3,盐卤水的密度
为1.1×103 kg/m3(汲卤筒底和阀
门厚度及质量不计;g取10 N/kg)。求:
(1)汲卤筒实心部分的体积;
(2)汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小;
(3)汲卤筒浸没在盐卤水中静止时,竹条对它所施加力的大小和方向;
(4)取出装满盐卤水的汲卤筒后,在竖直状态下,要将阀门刚好顶开至少需用多大的力(筒的取水口与单向阀门均看作面积为30 cm2的圆形;盐卤水对阀门压力的作用点等效在阀门圆心处)。
解
解:(1)汲卤筒的体积
V===0.004 m3
(2)汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力
F浮=ρ盐卤水gV排=1.1×103 kg/m3×10 N/kg×0.004 m3=44 N
解
(3)汲卤筒的重力
G=mg=2.4 kg×10 N/kg=24 N
则压力F=F浮-G=44 N-24 N=20 N
(4)盐卤水对阀门的压力
F'=pS=ρ盐卤水ghS=1.1×103 kg/m3×10 N/kg×2 m×30×10-4 m2=66 N
将阀门打开所需的最小力
F小=F'=×66 N=33 N
8.(2024·宜宾)质量为500 kg的物体M,与水平地面的接触面积为0.2 m2,用如图所示的滑轮组沿水平方向将物体M从A点匀速拉到B点,AB距离为10 m,物体M在地面滑动过程中受到的阻力是其重力的0.2倍,在此过程中,因动滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦而做的额外功W0=200 J,g取9.8 N/kg。求在此过程中:
(1)物体M受到的重力;
(2)物体M对地面的压强;
(3)滑轮组对物体M做的功;
(4)如果电动卷扬机的效率是80%,求此电动卷扬
机消耗的电能。
解:(1)物体M受到的重力
G=mg=500 kg×9.8 N/kg=4 900 N
(2)物体M对地面的压力
F=G=4 900 N,压强
p===24 500 Pa
(3)滑轮组对物体M的拉力
F=f=0.2G=0.2×4 900 N=980 N
做的功W有=Fs=980 N×10 m=9 800 J
解
(4)电动卷扬机做的总功
W总=W有+W0=9 800 J+200 J=10 000 J
如果电动卷扬机的效率是80%,电动卷扬机消耗的电能
W===12 500 J
解
9.(2023·荆州)以“‘荆歌’铁马,奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中,工人利用长度L=3 m的斜面把质量为240 kg的重物匀速推到h=1 m高处,如图所示,工人所用推力F=1 000 N。g取10 N/kg。求:
(1)推力做的有用功;
(2)斜面的机械效率;
(3)工人将另一质量为300 kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5 m的斜面,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6 ∶5,共用时20 s,工人推力做功的功率。
解:(1)推力做的有用功
W有=Gh=mgh=240 kg×10 N/kg×1 m=2 400 J
(2)推力做的总功W总=FL=1 000 N×3 m=3 000 J
斜面的机械效率
η=×100%=×100%=80%
(3)此过程的额外功
W额=W总-W有=3 000 J-2 400 J=600 J
由W额=fs得,重物与斜面间的摩擦力
f===200 N
解
换斜面后,重物与斜面间的摩擦力
f'=×200 N=240 N
有用功W'有=G'h=m'gh=300 kg×10 N/kg×1 m=3 000 J
额外功W'额=f's=240 N×5 m=1 200 J
则总功W总'=W有'+W额'=3 000 J+1 200 J=4 200 J
推力做功的功率P===210 W
解
10.(2023·重庆A卷)桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具。如图所示,硬杆用细绳悬挂在树上,杆可绕O点自由旋转且与树之间无作用力,用细绳将重力为20 N、容积为2.8×10-2 m3的桶悬挂在B端,在A端重120 N的拗石辅助下,人可轻松将一桶水从井中提起,OA ∶OB=3 ∶2;悬挂桶的绳子始终保持在竖直方向上,忽略杆和绳的重力。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)桶装满水时,求水的质量;
(2)空桶在井中漂浮时,求桶排开水的体积;
(3)一重力为480 N的人用桔槔将装满水的桶提出水面后(忽略
桶外壁沾水),桔槔处于平衡状态时,人与地面的受力面积为500
cm2,求人对地面的压强。
解:(1)由ρ=可得,桶装满水时水的质量m水=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2.8×10-2 m3=28 kg
(2)空桶在井中漂浮时,受到的浮力F浮=G桶=20 N
由F浮=ρ水gV排可得,桶排开水的体积
V排===2×10-3 m3
(3)水的重力
G水=m水g=28 kg×10 N/kg=280 N
桶和水的总重力
G总=G桶+G水=20 N+280 N=300 N
解
由杠杆平衡条件可得:
G拗石×OA=(G总-F)×OB
即:120 N×3=(300 N-F)×2
解得人对绳的拉力F=120 N
绳子对人的拉力是竖直向下的,且该拉力大小也为120 N,故人对地面的压力
F压=F支=G人+F拉=480 N+120 N=600 N
人与地面的受力面积S=500 cm2=5×10-2 m2
人对地面的压强
p===1.2×104 Pa
解
类型3
电学计算
考向1　简单电路类
1.(2024·新疆)如图所示的电路,定值电阻R1的阻值为10 Ω,定值电阻R2的阻值为20 Ω,闭合开关S后,电流表A的示数为0.10 A。求:
(1)电阻R1两端的电压;
(2)电源电压;
(3)整个电路在1 min内产生的热量。
解
解:(1)电阻R1两端的电压
U1=IR1=0.10 A×10 Ω=1 V
(2)电源电压
U=I×(R1+R2)=0.10 A×(10 Ω+20 Ω)=3 V
(3)整个电路在1 min内产生的热量
Q=W=UIt=3 V×0.10 A×60 s=18 J
2.(2024·福建)小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为4 Ω,电动机标有“12 V　24 W”字样。闭合开关S、S1,电动机正常工作。求:
(1)电源电压;
(2)闭合开关S、S1,电动机1 min内消耗的电能;
(3)闭合开关S、S2,通电100 s,电热丝R产生的热量。
解
解:(1)由电路图知,闭合开关S、S1,电路为电动机的简单电路,此时电动机正常工作,电动机两端的电压等于电动机的额定电压,所以电源电压U=U额=12 V
(2)电动机1 min内消耗的电能
W=Pt=24 W×60 s=1 440 J
(3)闭合开关S、S2时,电热丝连入电路,通电100 s电热丝R产生的热量
Q=W=UIt'=t'=×100 s=3 600 J
3.(2024·安徽)如图所示的电路中,电源两端电压U=9 V,R1、R2、R3均为定值电阻,其中R2=45 Ω,R3=30 Ω。
(1)当闭合开关S和S1,断开开关S2时,求R3两端的电压U3;
(2)当开关S、S1和S2均闭合时,求电流表的示数I;
(3)当闭合开关S,断开开关S1和S2时,电压表的示数为6 V,求R1消耗的电功率P。
解
解:(1)当闭合开关S和S1,断开开关S2时,R1被短路,R2为断路,电路为R3的简单电路,则R3两端的电压U3=U=9 V
(2)当开关S、S1和S2均闭合时,R2、R3为并联,由并联电路的电压规律可知,R2、R3两端的电压U2=U3=U=9 V
则流经R2的电流I2===0.2 A
流经R3的电流I3===0.3 A
则电流表的示数
I=I2+I3=0.2 A+0.3 A=0.5 A
解
(3)当闭合开关S,断开开关S1和S2时,R1和R3串联,电压表测量R3两端的电压,由并联电路的电压规律可知,R1两端的电压U1=U-U3'=9 V-6 V=3 V
流经R3的电流
I'===0.2 A
串联电路中电流处处相等,R1消耗的电功率
P=U1×I'=3 V×0.2 A=0.6 W
考向2　高低温挡类
4.(2024·连云港)小明家的电水壶的内部电路如图所示,其
中R1、R2为电热丝,S是电源开关,S0是温控开关(水温达到
100 ℃,自动由加热状态切换为保温状态)。该电水壶的部
分重要参数如表所示。已知电源电压为220 V。求:
(1)当开关S闭合,S0断开时,电路中的电流;
(2)当开关S和S0均闭合时,R1的电功率;
(3)在加热状态下,该电水壶工作50 s消耗的
电能。
××牌电水壶 额定电压 220 V
电源频率 50 Hz
加热功率 880 W
保温功率 44 W
解:(1)当开关S闭合,S0断开时,电水壶处于保温状态,由P=UI得,电路中的电流I===0.2 A
(2)当开关S和S0均闭合时,此时电水壶处于加热状态,其总功率等于两电阻电功率之和,则R1的电功率
P1=P总-P2=P加热-P保温=880 W-44 W=836 W
(3)在加热状态下,该电水壶工作50 s消耗的电能
W=P加热t=880 W×50 s=4.4×104 J
解
5.(2024·苏州)某电饭锅的电路如图所示,发热盘内有发热电阻R1和分压电阻R2,S是温控开关。当S接a时,电饭锅处于高温挡,通过的电流为4 A;当温度达到一定值时,开关S自动切换到b,电饭锅处于保温挡,通过的电流为0.25 A。求:
(1)R1的阻值;
(2)电饭锅高温挡的功率;
(3)保温16 min,分压电阻R2产生的热量。
解:(1)当S接a时,电饭锅处于高温挡,通过的电流为4 A,电压为220 V,则R1的阻值R1===55 Ω
解
(2)电饭锅高温挡的功率
P高=UI高=220 V×4 A=880 W
(3)分压电阻R2的阻值
R2=-R1=-55 Ω=825 Ω
分压电阻R2产生的热量
Q2=R2t=(0.25 A)2×825 Ω×16×60 s=4.95×104 J
解
6.(2024·龙东地区)一款小型电火锅如图甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能;图乙是它的简化电路图。R1、R2、R3均为加热电阻(阻值保持不变),已知R1的阻值为176 Ω,电火锅的部分参数如表所示。求:
额定电压 220 V
低温挡功率
中温挡功率 440 W
高温挡功率 1 100 W
(1)R2的阻值是多少;
(2)电火锅在低温挡工作时的功率是多少;
(3)某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将1 kg水从20 ℃加热到沸腾,用时14 min,不计热量损失,该电火锅中温挡的实际功率是多少。[c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
解
解:(1)由图乙知,开关接高温触点时,电阻R3单独在电路中工作,由P=知,R3的阻值R3===44 Ω
开关接中温触点时,电阻R2、R3串联在电路中,电路的总电阻R== =110 Ω
根据串联电路的特点知,R2的阻值
R2=R-R3=110 Ω-44 Ω=66 Ω
(2)开关接低温触点时,R1和R3串联,电路的总电阻
R'=R1+R3=176 Ω+44 Ω=220 Ω
低温挡的功率P低===220 W
解
(3)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
电火锅消耗的电能W=Q吸=3.36×105 J
实际功率P实===400 W
解
考向3　极值、范围类
7.(2024·重庆A卷)如图甲所示是同学们自制的调光小台灯,图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3 V,R是调节亮度的变阻器,最大阻值为10 Ω。灯L标有“2.5 V　0.5 W”字样。忽略温度对电阻的影响。求:
(1)灯L正常发光时的电阻;
(2)灯L正常发光时,变阻器R工作10 min产生的热量;
(3)电源电压降为2.7 V后,灯L的最小实际电功率。
解:(1)灯L正常发光时的电流
I正===0.2 A
灯L正常发光时的电阻
RL===12.5 Ω
(2)由图乙可知,灯L与变阻器R串联,灯L正常发光时,通过变阻器的电流等于通过灯的电流,即:IR=I正=0.2 A
变阻器两端的电压
UR=U-U额=3 V-2.5 V=0.5 V
变阻器R工作10 min产生的热量
QR=WR=URIRt=0.5 V×0.2 A×10×60 s=60 J
解
(3)电源电压降为2.7 V后,当变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,此时灯的实际功率最小,电路中的最小电流
I小===0.12 A
灯L的最小实际电功率
=RL=(0.12 A)2×12.5 Ω=0.18 W
解
8.(2024·内江)图甲是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪,其简化原理如图乙。在测试中,测试的同学向前水平推动测试仪的滑块(相当于向右移动图乙中滑动变阻器的滑片P),用电压表的示数来反映被测试者的成绩。电源的电压恒为6 V,电压表的量程为0~3 V,电流表的量程为0~0.6 A,滑动变阻器R1标有“20 Ω　1.5 A”的字样,定值电阻R2=10 Ω。闭合开关S,求:
(1)当滑动变阻器连入电路的阻值R1=2 Ω时,电压表的示数;
(2)在保证电路元件安全的情况下,电路消耗总功率的最小值。
解:(1)由图乙可知R1和R2串联,则总电阻
R=R1+R2=2 Ω+10 Ω=12 Ω
由欧姆定律得,电路中的电流
I===0.5 A
R1两端的电压即电压表的示数
U1=IR1=0.5 A×2 Ω=1 V
(2)由P=UI可知,电源电压恒定,电流越小,电路消耗的总功率越小,则滑动变阻器连入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,I小== = 0.2 A
解
此时电压表的示数
U'1=I小R1最大=0.2 A×20 Ω=4 V
超过了电压表的量程,因此电压表的最大示数为3 V,R2两端的电压
U2=U-U″1=6 V-3 V=3 V
则电路中的电流最小值为
I最小=I2===0.3 A
由P=UI得,电路消耗的最小电功率
P最小=UI最小=6 V×0.3 A=1.8 W
解
考向4　其他应用类
9.百善孝为先,我们可以从点点滴滴的小事做起。亮亮同学将自己的压岁钱省下来给爷爷买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图,它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为3 Ω,加热电阻阻值为48.4 Ω,电源电压为220 V稳定不变。
(1)启动按摩功能时,电动机启动,通过电动机线圈的电流为
0.1 A,按摩10 min,电动机线圈产生的热量是多少
(2)加热电阻正常工作时的电功率是多少
(3)在足浴盆中加入初温为20 ℃,体积为4 L的水,加热电阻正常工作420 s,水温升高至40 ℃,它的电加热效率为多少 [ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
解:(1)线圈产生的热量
Q=I2 RMt=(0.1 A)2×3 Ω×10×60 s=18 J
(2)加热电阻正常工作时的电功率
P===1 000 W
(3)水的体积V=4 L=4×10-3 m3
由密度公式ρ=可知,水的质量
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×4×10-3 m3=4 kg
水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg· ℃)×4 kg×(40 ℃-20 ℃)=3.36×105 J
解
加热电阻所消耗的电能
W=Pt'=1 000 W×420 s=4.2×105 J
则足浴盆的加热效率
η=×100%=×100%=80%
解
10.(2024·盐城)如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路,受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28 ℃时冷却系统开始工作,当室温降至23 ℃时停止工作。Rt为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,当控制电路中的电流为0.15 A时,衔铁刚好被吸下,控制电路电源电压恒为3 V。定值电阻R0为100 Ω,线圈电阻忽略不计。求:
(1)受控电路30 min内消耗的电能;
(2)受控电路工作时,通过电阻R0的
电流;
(3)热敏电阻Rt的变化范围。
解:(1)受控电路30 min内消耗的电能
W=Pt=1 200 W×1 200 s=1.44×106 J
(2)当控制电路中的电流为0.15 A时,衔铁刚好被吸下,受控电路工作,控制电路中R0和Rt并联,则R0两端的电压U0=U=3 V,R0=100 Ω,则通过R0的电流
I0===0.03 A
(3)当控制电路中的电流达到0.15 A前,由图可知此时控制电路为热敏电阻Rt的简单电路,根据题意可知当室温升至28 ℃时,此时热敏电阻Rt的阻值最小,热敏电阻两端的电压Ut=U=3 V,则热敏电阻的最小阻值Rtmin===20 Ω
解
由题意和图示可知,冷却系统工作后,控制电路中热敏电阻Rt和定值电阻R0并联,在降温过程中热敏电阻Rt的阻值会增大,则通过热敏电阻Rt的电流会减小,当室温降至23 ℃时,控制电路的电流刚好降至0.15 A,此时热敏电阻Rt的阻值最大,此时通过热敏电阻的电流
It'=I-I0=0.15 A-0.03 A=0.12 A
热敏电阻的最大阻值
Rtmax===25 Ω
由此可知热敏电阻的阻值变化范围为20~25 Ω
解
类型4
综合计算
考向1　热力综合类
1.(2024·山西)山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山,进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km,驾车前往大约需要4 h。(汽油的热值q取4.5×107 J/kg,汽油的密度ρ取0.8×103 kg/m3)
(1)求汽车的平均速度。
(2)汽车全程消耗汽油25 L,求汽油完全燃烧放出的热量Q。
(3)若汽车发动机全程的平均功率为25 kW,求汽车发动机的效率。
解:(1)汽车的平均速度
v===90 km/h
(2)消耗汽油的质量
m=ρV=0.8×103 kg/m3×25×10-3 m3=20 kg
汽油完全燃烧释放的热量
Q=qm=4.5×107 J/kg×20 kg=9×108 J
(3)汽车发动机做的机械功
W=Pt=25 kW×4 h=3.6×108 J
汽车发动机的效率
η=×100%==40%
解
考向2　热电综合类
2.(2024·重庆B卷)如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图,其中R1的阻值为48.4 Ω,R1和R2均为阻值不变的电热丝,饮水机有加热和保温挡,正常工作时,保温挡功率为110 W。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)求饮水机在保温挡正常工作时的电流;
(2)当只有饮水机工作时,将3 kg水从10 ℃加热到100 ℃,加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示,求饮水机的加热效率η;
(3)为节能减排,相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天1 m2太阳能电池一天能发电0.4 kW·h,要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3 h,保温时间计为8 h,求至少要安装多大面积的太阳能电池。
解:(1)饮水机在保温挡正常工作时的电流I保温===0.5 A
(2)水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×3 kg×(100 ℃-10 ℃)=1.134×106 J
消耗的电能W=1 862.59 kW·h-1 862.24 kW·h=0.35 kW·h=1.26×106 J
加热效率η=×100%=×100%=90%
(3)加热挡功率
P加热===1 000 W=1 kW
解
每天加热3小时消耗的电能
W加热=P加热t加热=1 kW×3 h=3 kW·h
保温挡功率P保温=110 W=0.11 kW
每天保温8 h消耗的电能W保温=P保温t保温=0.11 kW×8 h=0.88 kW·h
每天需消耗的电能W=W加热+W保温=3 kW+0.88 kW=3.88 kW·h
3天需消耗的电能
W总=3.88 kW·h×3=11.64 kW·h
需太阳能电池板的面积
s==29.1 m2
解
考向3　力电综合类
3.(2024·凉山州)电动自行车是常见的交通工具,某型号的电
动自行车质量为48 kg,输出电压为48 V,电动机的额定功率
为240 W,电池最大储能能量E=3×106 J。(g取10 N/kg)
(1)如图所示停放,若整车与水平地面的接触总面积为4×10-3 m2,求车对水平地面的压强;
(2)若电动自行车以额定功率行驶,求通过电动机的电流;
(3)若电动自行车匀速行驶时受到的阻力为80 N,能量转化率为80%,求充满电后能行驶的最远路程。
解:(1)车对水平地面的压力
F=G=mg=48 kg×10 N/kg=480 N
车对水平地面的压强
p===1.2×105 Pa
(2)电动自行车以额定功率行驶时,通过电动机的电流I===5 A
(3)电动自行车匀速行驶时,获得的机械能
W=ηE=80%×3×106 J=2.4×106 J
电动自行车匀速行驶时受到的牵引力与阻力平衡,大小相等,即F牵=f=80 N,则充满电后能行驶的最远路程
s===3×104 m
解

展开更多......

收起↑