2025湖南版物理中考专题练习--题型突破(含解析)

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2025湖南版物理中考专题练习--题型突破(含解析)

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2025湖南版物理中考专题
题型突破
题型一 作图题
一、光学作图
类型1 光的反射作图
1.[2024四川南充]2023年9月17日,我国墨子巡天望远镜正式启用,它是北半球巡天能力最强的光学时域望远镜,如图甲所示。一束星光入射到望远镜,经主镜反射后到达成像装置,如图乙所示,是反射光线,请画出其入射光线并标出入射角大小(保留作图痕迹)。
甲 乙
【答案】
如图所示
2.[2024四川成都A节选]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,表示来自小猫的入射光线,点为入射点,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;②根据光的反射定律画出镜面。(镜面用表示,保留作图痕迹)
甲 乙
【答案】
如图所示
类型2 光的折射作图
3.[2024江苏盐城节选]如图所示,为人眼看到的像,补全来自点进入人眼的光路图。
【答案】
如图所示
4.[2022江苏苏州节选]在图中画出垂直于玻璃砖的光线经过玻璃砖射出的光路图。
【答案】
如图所示
【解析】在第一个界面,入射光线垂直射入玻璃砖,传播方向不变;射到玻璃砖的另一面时,光从玻璃砖斜射入空气,折射角大于入射角,折射光线远离法线,据此画出折射光线。
类型3 光的反射、折射综合作图
5.[2023福建]光从空气斜射入玻璃中,请在图中画出反射光线和折射光线的大致位置。
【答案】
如图所示
【解析】根据光的反射和折射规律作图。注意玻璃中的折射角小于空气中的入射角。
类型4 透镜作图
6.[2024安徽]据晋代张华的《博物志》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”这种利用冰透镜向日取火的方法,体现了我国古代劳动人民的智慧。如图所示,若把冰块制成的凸透镜正对着太阳,将太阳光看成平行光,冰透镜的焦点为,请在图中完成光路。
【答案】
如图所示
【解析】平行于主光轴的光经过凸透镜后会聚于焦点。
7.[2024四川宜宾]如图所示,根据透镜对光的作用,将图中三条光线补充完整。
【答案】
如图所示
8.[2023重庆B节选]根据画出的光线,在图中虚线框内画出一个适当的透镜。
【答案】
如图所示
二、力学作图
类型1 受力分析作图
1.[2024山西]杂技在我国历史悠久,是力量与柔韧完美结合的传统艺术。如图甲所示,是杂技演员正在表演的情景。请你在图乙中画出演员A被托举且静止时受力的示意图。
甲 乙
【答案】
如图所示
【解析】静止的演员受重力和演员对她的支持力,这两个力大小相等,方向相反,在同一直线上,作用点都在的重心。
2.[2024云南节选]如图所示,物块漂浮在水面上,请画出物块所受浮力的示意图。
【答案】
如图所示
3.[2022江苏泰州]如图,请作出斜面上小球所受重力和它对斜面压力的示意图。
【答案】
如图所示
【解析】重力方向竖直向下,作用点在小球的重心,用字母表示;小球对斜面的压力垂直于斜面向下,力的作用点在受力物体表面上,用字母表示。
4.[2022四川南充]如图所示,物块A在水平传送带上,与传送带一起以速度向右匀速运动,请画出物块A的受力示意图。
【答案】
如图所示
【解析】物块和传送带一起匀速运动,则物块与传送带之间没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,所以不受摩擦力的作用,只受重力和支持力的作用。
技巧点拨
画力的示意图,首先要对物体进行正确的受力分析,看物体受几个力,要先分析力的三要素(大小、方向和作用点),再按照画图的要求画出各个力。
类型2 杠杆作图
5.[2024四川成都A节选]如图甲,小孟书桌上的折叠式台灯由底座、立杆和灯头组成。如图乙所示,灯头可视做绕点转动的杠杆,点是灯头的重心,小孟用拉力将灯头拉至图示位置。请在图乙中画出:①灯头受到的重力的示意图;②拉力的力臂。
甲 乙
【答案】
如图所示
6.[2021福建]在图中画出使用铡刀时动力的力臂。
【答案】
如图所示
【解析】已知点为支点,过支点作出力作用线的垂线段,所得垂线段的长度即力臂。
7.[2023江苏苏州节选]图中,用直棒提升重物,画出图示位置所用最小力和阻力的力臂。
【答案】
如图所示
类型3 滑轮作图
8.[2024四川凉山]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】
如图所示
9.[2022山东枣庄]如图所示,若利用滑轮组向下拉绳将重物提升,请画出滑轮组绕绳方法。
【答案】
如图所示
【解析】向下拉绳将重物提升,从绳子自由端向上绕起,先绕过定滑轮,然后再绕过动滑轮,最后系在定滑轮下面的挂钩上。
三、电(磁)学作图
类型1 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,电压表测量小灯泡两端电压,导线不能交叉。
【答案】
如图所示
2.[2023贵州]如图所示实物电路,请用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求:两灯并联,电流表测通过灯的电流,开关控制整个电路,导线不能交叉。
【答案】
如图所示
类型2 家庭电路作图
3.[2024四川南充]如图,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】
如图所示
类型3 电磁作图
4.[2024江苏苏州节选]在图中标出电源和螺线管上方的极性。
【答案】
如图所示
5.[2024江苏连云港节选]如图所示,请标出通电螺线管的、极并用箭头画出图中磁感线的方向。
【答案】
如图所示
【解析】根据电源正、负极和螺线管的绕法可知,线圈中的电流方向为从上往下,由安培定则,伸出右手,四指指向电流的方向,大拇指指向螺线管的右端,则右端为极,左端为极;在磁体的外部,磁感线从磁体的极出发,回到极,可知图中极附近的磁感线方向指向右侧,极附近的磁感线方向指向右侧。
6.[2024重庆A节选]在虚线框中用箭头画出磁感线的方向。
【答案】
如图所示
【解析】根据安培定则可知,通电螺线管的右端为极、左端为极,在磁体外部磁感线由极出发指向极,则虚线框内磁感线的箭头向左。
题型二 实验题
类型1 光学实验
1.[2023益阳]用如图所示装置“探究平面镜成像的特点”。
(1) 请将下列实验步骤合理排序,合理的实验步骤顺序为A____(填序号)。
A. 在桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块玻璃板作为平面镜。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
B. 用直线把蜡烛和它的像在纸上的位置连起来,并用刻度尺分别测量它们到玻璃板的距离。
C. 拿一支外形相同但不点燃的蜡烛,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合。
D. 把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像。
E. 在纸上记下蜡烛和它的像的位置。
F. 根据上述实验分析得出平面镜成像的规律:平面镜所成的像与物体关于平面镜对称。
(2) 为了使实验结论更具科学性,应补充的实验步骤是________________________________________________________。
(3) 在上述实验中,如果在玻璃板背面粘贴一张不透光的白纸,将玻璃板背面完全遮挡住,还能看到蜡烛在玻璃板后面的像吗?答:__(选填“能”或“不能”)看到。
【答案】(1) DCEB
(2) 移动点燃的蜡烛,重做实验(其他合理性表述均可)
(3) 能
【解析】
(1) 在“探究平面镜成像特点”的实验中,根据实验目的,实验步骤的合理顺序为;
(2) 为了使实验结论更具科学性,应采取同样的实验方案多做几次,避免实验现象的偶然性,应补充的实验步骤是移动点燃的蜡烛,重做实验;
(3) 平面镜的成像原理是光的反射,蜡烛发出的光经玻璃板反射,被人眼接收,人看到蜡烛的像,所以在玻璃板背面粘贴一张不透光的白纸,将玻璃板背面完全遮挡住,人眼在玻璃板前仍能看见蜡烛在玻璃板后面的像。
2.[2024湖南模拟]用如图所示装置“探究光折射时的特点”,将一束光从空气斜射入水中发生折射,实验中的数据记录在表格中。
实验序号 1 2 3 4 5
入射角
折射角
(1) 分析表格中数据,可以得到结论:光从空气斜射入水中时,折射角____(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。
(2) 如图,一束光从空气中的点(图中未画出)射向水面上的点,折射光线照射到容器底部的点,请在图中作出入射光线的大致位置。
(3) 如果要让(2)中的折射光线照射到点,在保持入射点不变时,可____(选填“增大”或“减小”)入射角;或在保持入射光线位置不变时,进行____(选填“加水”或“排水”)。
【答案】(1) 小于
(2) 如图所示
(3) 减小;加水
【解析】
(1) 由表中数据可知,光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角。
(2) 光由空气斜射入水中,折射角小于入射角,入射光线应远离法线。
(3) 让折射光线照射到点,若保持入射点不变,那么折射角变小,根据光的折射规律可知应减小入射角;若保持入射光线位置不变,液面上升折射点会左移,折射光线会左移,能照射到点,因此应该加水。
3.[2024长沙模拟]用焦距为的凸透镜“探究凸透镜成像的规律”。
甲 乙
(1) 把凸透镜固定在光具座刻度线处,将蜡烛移至刻度线处,如图甲,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,该像是倒立、____的实像。
(2) 如图乙,在蜡烛和凸透镜之间放上近视眼镜,光屏上能得到清晰的像。若取下眼镜,要在光屏上重新得到清晰的像,应将光屏____(选填“靠近”或“远离”)凸透镜。
【答案】(1) 缩小
(2) 靠近
【解析】
(1) 把凸透镜固定在光具座刻度线处,将蜡烛移至刻度线处,此时物距,成倒立、缩小的实像。
(2) 近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光具有发散作用,会将光线推迟会聚成像;若取下眼镜,此时像成在光屏的前方,要在光屏上重新得到清晰的像,应将光屏靠近凸透镜。
4.[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。
甲 乙

(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__________________。
(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。
序号 物距/ 像的性质 像距/
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
……
凸透镜成缩小实像时,物距____(填“ ”“ ”或“”)像距。
(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和凸透镜焦距的关系为。小丽对小宇的观点提出了质疑,她继续减小物距,发现蜡烛在某位置时,无论怎样移动光屏,光屏上都看不到像。小丽撤去光屏,从图丙中______侧(填“”或“”)向透镜方向观察,看到了正立放大的像,测得物距为,她推测和的关系应为。____的推测合理,理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1) (或10)
(2)
(3) ;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(或博物馆木牍上的字所成的是正立放大的像,小宇推测的依据是实验中看到了倒立放大的像,与博物馆看到的现象不一样)
【解析】
(1) 平行于主光轴的光经凸透镜折射后,会聚在主光轴的焦点上,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,由图乙可知该凸透镜的焦距。
(2) 分析表中数据可知,凸透镜成缩小实像时,物距 像距。
(3) 继续减小物距,发现蜡烛在某位置时,无论怎样移动光屏,光屏上都看不到像,说明此时凸透镜成虚像,像与物在凸透镜的同侧,则撤去光屏后,应从图丙中侧向透镜方向观察,看到了正立、放大的虚像。小丽测得物距,她推测和的关系应为;因为博物馆木牍上的字所成的是正立、放大的像,且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,所以小丽的推测合理。
类型2 力学实验
5.[2024长沙一模]小明所在的物理兴趣小组的几名同学用斜面和小车来测平均速度,如图所示。
(1) 斜面与水平桌面的角度越__,实验中时间的测量越准确。
(2) 小车在斜面上某段运动时的始、末位置如图所示,小车运动的路程为____。若小车运动这段路程所用的时间为,则小车通过这段路程的平均速度为____。
【答案】(1) 小
(2) 60.0;0.24
【解析】
(1) 斜面坡度越大,小车沿斜面向下加速运动越快,过某点的时间会越短,计时会越困难;斜面与水平桌面角度越小,小车运动的速度越慢,起止时间间隔越大,时间的测量越准确。
(2) 小车运动的路程,小车通过这段路程的平均速度。
6.[2024怀化三模]某天小强在商店买了一些草莓,突然他想到前几天学习了如何测量物体的密度,因此小强想测量自己所买的草莓的密度。他的实验操作如下。
甲 乙
(1) 小强将天平放置在水平台面上,调节平衡后将一颗草莓放置在天平的左盘,向右盘中加减砝码并移动游码使天平水平平衡,待天平平衡后,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则这颗草莓的质量为__。
(2) 小强测量草莓的体积时,发现无法将草莓直接放入量筒中,于是他取来一个溢水杯,先在溢水杯中装满水,再将草莓浸没在水中,用空烧杯接住溢出的水,再将烧杯中的水倒入量筒中,如图乙所示,则测出草莓的体积为__,则草莓的密度为________________。
(3) 小强用上述方法测得的草莓的密度与真实值相比____(选填“偏大”或“偏小”),原因:________。(忽略草莓会吸水)
【答案】(1) 54
(2) 30;
(3) 偏大;见解析
【解析】
(1) 草莓的质量;
(2) 溢出的水的体积即草莓的体积,草莓的密度;
(3) 将烧杯中的水倒入量筒中时,烧杯中会有水残留,导致测量的溢出水的体积偏小,即草莓的体积偏小,由可知,所测草莓的密度偏大。
7.[2023永州三模]小强同学在做测量小石块密度的实验,操作如下。
甲 乙 丙
(1) 把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,此时指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向__(选填“左”或“右”)调节,直至天平横梁平衡。
(2) 用调节好的天平测小石块的质量,小强在加减砝码时添加最小砝码后,指针所指位置如图甲所示,接下来的操作是______(填字母序号),直至天平横梁平衡。
A. 将横梁上的平衡螺母向左调
B. 将处在零刻度线位置的游码向右移
C. 取出最小的砝码,将横梁上的平衡螺母向右调
D. 取出最小的砝码,将处在零刻度线位置的游码向右移
(3) 正确的实验操作后,用天平测得小石块的质量如图乙所示,小石块的质量为__;用量筒测得小石块的体积如图丙所示,由此可算出小石块的密度为________________;若小石块有吸水性,则所测出小石块的密度将____(选填“大于”“小于”或“等于”)小石块真实的密度。
【答案】(1) 左
(2) D
(3) 54;;大于
【解析】
(1) 天平在使用前要调节平衡:将天平放在水平桌面上,将游码归零,平衡螺母向指针偏转的反方向调节(左偏右调,右偏左调),由图甲可知指针向右偏,则需要向左调节平衡螺母直到天平横梁平衡。
(2) 用调节好的天平测小石块的质量,小强在加减砝码时添加最小砝码后,如图甲所示,指针向右偏,说明右盘的砝码过重,则接下来应该取出最小砝码,向右调节游码,直到天平横梁平衡,故D正确。
(3) 天平的读数原则是右盘的砝码质量加上游码示数,则由图乙可知,小石块的质量,由图丙可知小石块的体积,则小石块的密度;若小石块有吸水性,会导致测得水和小石块的总体积偏小,测得小石块的体积偏小,小石块的质量不变,由可知,测得小石块的密度偏大。
8.[2023云南]妈妈制作了一杯奶茶,小明想知道奶茶的密度,他将奶茶带到实验室进行了测量。
甲 乙 丙
(1) 将托盘天平放在____工作台上,将游码移至标尺左端的__________处,当横梁静止时,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向__调节,直到指针对准分度盘的中央刻度线。
(2) 小明进行了如下操作:
①将适量奶茶倒入烧杯中,用托盘天平测出奶茶和烧杯的质量;
② 将烧杯中的部分奶茶倒入量筒中,如图乙所示,测出奶茶的体积__;
③ 用托盘天平测量烧杯和剩余奶茶的质量,如图丙所示,______。
(3) 根据实验数据,计算出奶茶的密度____。
(4) 在步骤②中,有少量的奶茶附着在量筒液面上方的内壁上,测得的奶茶密度比真实值__(选填“大”或“小”),烧杯中剩余奶茶的密度____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1) 水平;零刻度线;右
(2) ② 80
③ 104.2
(3) 1.05
(4) 大;不变
【解析】
(1) 使用天平称量时,要先将天平放在水平工作台上(水平桌面上),再进行调平。调平的操作过程:先将游码移到标尺左端零刻度线处,再根据指针偏转方向调节平衡螺母(左偏右调、右偏左调),使指针指到分度盘中央刻度线或指针向两边摆动的幅度相同。
(2) ② 由图乙知,倒入量筒中的奶茶体积。
③ 天平标尺的分度值为,所以烧杯和剩余奶茶的质量。
(3) 量筒中奶茶的质量,体积为,则奶茶的密度。
(4) 量筒液面上方内壁沾有少量奶茶,奶茶体积的测量值偏小,则密度的测量值偏大。密度是物质的特性,与质量、体积无关,所以烧杯中剩余奶茶的密度不变。
9.[2024怀化二模]在“探究阻力对物体运动影响”的实验中,使小车从相同斜面顶端由静止释放,沿斜面下滑到达底端并分别在毛巾、棉布和木板表面向前运动一段距离,停在如图所示的位置。
甲 乙 丙
(1) 每次实验,应该使同一小车从同一斜面的同一高度由静止释放,是为了控制小车到达水平面时的____相同;
(2) 对比甲、乙、丙三图可知,小车受到的阻力越小,运动的距离越__;
(3) 若水平面为理想的光滑平面,小车将做____直线运动。
【答案】(1) 速度
(2) 远
(3) 匀速
【解析】
(1) 实验中探究阻力对物体运动的影响,使同一小车从同一斜面的同一高度由静止释放,是为了控制小车到达水平面时的速度相同。
(2) 由图甲、乙、丙可知,小车受到的阻力越小,小车运动的距离越远。
(3) 由实验进行分析可得,若水平面为理想的光滑平面,此时小车不受阻力,则运动状态不会发生改变,小车将一直做匀速直线运动。
10.[2024益阳二模]为了探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”,小明设计了如图所示的实验。
甲 乙 丙

(1) 实验时,应沿水平方向拉着弹簧测力计使物体A做__________运动,这时弹簧测力计的读数等于滑动摩擦力的大小,这样的测量利用了“力的作用是相互的”和“__________”原理。
(2) 比较图乙、丙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与接触面的__________是否有关。
(3) 分析实验数据时,小明比较图甲、丁实验,发现图甲实验中弹簧测力计的示数大于图丁实验中弹簧测力计的示数,于是小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。小红则认为图甲和丁的数据不能进行比较分析,小明的结论是错误的。你赞成____的观点,简要说明理由:__________________________。
【答案】(1) 匀速直线;二力平衡
(2) 粗糙程度
(3) 小红;没有控制压力大小相等
【解析】
(1) 实验过程中,弹簧测力计应该沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡原理和相互作用力原理可知,此时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2) 由图乙、丙所示实验可知,接触面的粗糙程度不同,压力大小相同,故图乙、丙所示实验探究的是滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系。
(3) 研究滑动摩擦力的大小与接触面积的大小的关系,要控制压力大小和接触面的粗糙程度都相同,将物体切去一半,则压力变小了,没有控制压力大小相等,故小明的结论是错误的。
11.[2024长沙一模]在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小智按照如图甲、乙、丙三种情况进行实验,其中A、C为木块,B为重物,甲、乙两图中的接触面粗糙程度相同且较光滑,丙图中接触面较粗糙。
甲 乙
丙 丁
(1) 对比甲、乙两图的实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与__________的关系;
(2) 小圆认为,对比乙、丙两图的实验,也可以探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系,小智认为小圆的观点是错误的,因为乙、丙两次实验__________________________________;
(3) 实验中小智发现弹簧测力计是在运动过程中读数,误差大。他通过思考设计了图丁的方案,该方案________(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
【答案】(1) 压力大小
(2) 没有控制接触面粗糙程度相同
(3) 不需要
【解析】
(1) 根据甲、乙两图的实验可知,在接触面粗糙程度相同的条件下,压力大小不同,再由测力计示数不同可知,滑动摩擦力大小不同,可得出的结论是在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;因此甲、乙两图的实验是为了探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系。
(2) 由于接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的大小有影响,因此探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系时,应控制接触面的粗糙程度相同,改变压力大小,观察比较滑动摩擦力的大小变化情况。乙、丙两图的实验没有控制接触面的粗糙程度相同,不能探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
(3) 图丁设计方案中无论是否匀速拉动长木板,木块相对地面总是静止的,其受到的测力计的拉力与长木板对它的滑动摩擦力总是一对平衡力,所以不需要匀速拉动长木板。
12.[2024长沙二模]在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,某同学做了如图甲、乙、丙所示三次实验。
甲 乙 丙 丁
(1) 本实验是通过观察海绵的__________来比较压力的作用效果;
(2) 由图甲、__两次实验现象可得出:__________一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3) 如图丁所示,将图丙实验中的小桌和砝码放在木板上,则在图丙、丁两次实验中小桌对接触面的压强______(选填“ ”“ ”或“”)。
【答案】(1) 凹陷程度
(2) 乙;受力面积
(3)
【解析】
(1) 压力的作用效果越明显,压强越大,本实验是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。
(2) 探究压力的作用效果跟压力大小的关系,应控制受力面积一定,改变压力的大小,图甲、乙两次实验符合要求。
(3) 由图丙、丁实验可知,压力大小和受力面积大小均相同,根据可知,两种情况中小桌对接触面的压强相等,即。
13.[2024长沙一模]小婷在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在形管接头处加装了一个“三通接头”,如图甲所示。
甲 乙
(1) 形管与探头连接时,阀门应处于____(选填“打开”或“关闭”)状态,以确保形管内的液面相平;组装完成后,轻压探头的橡皮膜到一定程度,形管两侧液面有明显的高度差并保持稳定,说明装置________(选填“漏气”或“不漏气”)。
(2) 比较图乙、丙,可得出液体压强随深度的增加而增大;比较图丙、丁,还可初步得出在液体内部的同一深度,向各个方向的压强____。
(3) 若需通过图丁、戊对比得出液体压强与液体密度的关系,应将图戊中的探头向__移动适当的距离。
【答案】(1) 打开;不漏气
(2) 相等
(3) 上
【解析】
(1) 为了保持形管内外气压平衡,形管与探头连接时,阀门应处于打开状态,以确保形管内的液面相平;按压探头的橡皮膜,形管两侧液面高度变化明显并保持稳定,说明实验装置密封良好,不漏气。
(2) 比较图丙、丁可知,探头在水中的深度相同,方向不同,形管两侧液柱的高度差相同,因此可初步得出在液体内部的同一深度,向各个方向的压强相等。
(3) 由控制变量法可知,若需通过图丁、戊对比得出液体压强与液体密度的关系,应保持探头在液体中的深度相同,所以应将图戊中的探头向上移动适当的距离。
14.[2024怀化模拟]在一次物理课外兴趣活动实验探究中,小明用装有沙子的带盖塑料瓶等器材探究浮力的影响因素。
(1) 小明列举了三个常识,分别做出了三个猜想,其中符合常识3的是猜想______(填序号)。
常识 猜想
常识1:木头漂在水面,铁钉沉在水底 常识2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些 常识3:人从泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻 猜想1:与排开液体的体积有关 猜想2:与液体的密度有关 猜想3:与物体的密度有关
(2) 为了验证上述猜想,小明依次进行了以下实验:
① 根据步骤A、B、C可得:浮力大小与____________________有关。
② 接下来分析步骤______________,可以验证猜想2。
③ 为验证猜想3,小明在老师的指导下,将塑料瓶中的沙子倒掉一些以减小物体密度,接着他仿照步骤D进行实验,发现此时测力计示数小于,便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是未测出此时__________________的重力。
【答案】(1) 1
(2) ① 排开的液体的体积
② D、
③ 塑料瓶(含沙子)
【解析】
(1) 常识3:人从泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻,是因为人排开水的体积增加,受到的浮力变大,故浮力大小与物体浸入液体的体积有关,猜想1符合。
(2) ① 由步骤、、知,液体的密度相同,排开的液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,浮力不同,由此可知,浮力大小与排开的液体的体积有关。
② 要验证猜想2,即浮力大小与液体的密度有关,应控制排开液体的体积相同,液体的密度不同,故应分析步骤、。
③ 根据称重法测浮力,,将塑料瓶中的沙子倒掉一些以减小物体密度,则此时塑料瓶(含沙子)的重力小于,为验证猜想3,即浮力与物体的密度有关,应测量出此时塑料瓶(含沙子)的重力和浸没在水中后受到的拉力,故小明在该实验环节中存在的问题是没有测量出此时塑料瓶(含沙子)的重力。
15.[2024邵阳模拟]在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,小明用到了以下实验器材:弹簧测力计、圆柱体合金块、烧杯、适量水和酒精。实验操作步骤和相关实验数据如图所示。
甲 乙 丙 丁 戊
(1) 图乙所示实验弹簧测力计的示数为____;
(2) 由图甲、丙实验可知合金块所受浮力为______;
(3) 小明观察到图丙和丁所示实验的液面相平,分析可知烧杯底部所受水的压强大小是____(选填“相同”或“不相同”)的;
(4) 分析本次实验,请你猜想图戊所示实验弹簧测力计的示数____(选填“ ”“”或“ ”),理由是________________________________________________________________。
【答案】(1) 3.5
(2) 1
(3) 相同
(4) ;酒精的密度比水小,所以合金块在酒精中受到的浮力较小
【解析】
(1) 图乙中,弹簧测力计的分度值为,示数为。
(2) 由图甲可得,合金块的重力为,图丙中弹簧测力计的拉力为,由称重法可知合金块所受浮力。
(3) 由可知,当液体密度和深度相同时,液体的压强也相同,图丙和丁烧杯底部水的深度相同,所以受到水的压强相同。
(4) 因为,所以根据阿基米德原理知,在排开液体体积相同时,合金块浸没在酒精中受到的浮力小于浸没在水中受到的浮力,由称重法知图戊所示实验弹簧测力计的示数。
16.[2024江西]以下是某同学“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。
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。 (2)分别测出小球通过的路程:______,,;记录这三段路程所对应的时间:,,。 (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:____________________________,,____________________________。 ____(选填“ ”“ ”或“”),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】(或速度); 42.40; (或); (或); ; 变速; 大
【实验原理】速度无法直接测量,根据速度的定义,需测量路程和时间,根据速度公式计算速度;【实验步骤】刻度尺的读数需要估读到分度值的下一位,所以;【实验结论】根据计算每段路程的平均速度,可知小球在水平桌面上做变速运动;【安全提示】同一小球,速度越大,动能越大。
17.[2024长沙二模]如图为“探究杠杆的平衡条件”的实验,使用的钩码规格相同。
甲 乙
(1) 挂钩码前杠杆静止在如图甲所示位置,此时杠杆处于____(选填“平衡”或“不平衡”)状态;
(2) 为了使图甲中的杠杆在水平位置平衡,可以将右侧平衡螺母向__(选填“左”或“右”)调节;
(3) 实验时,在已调平的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,调节钩码位置,使其在水平位置重新平衡。收集实验数据如表所示,经分析可得出杠杆平衡条件为______________________(用、、、表示);
次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 1.0 15.0 1.5 10.0
2 1.0 20.0 4.0 5.0
3 2.0 15.0 3.0 10.0
(4) 为了进一步验证实验结论,又做了图乙所示的实验,现将弹簧测力计从位置移动到位置,在此过程中杠杆始终在水平位置平衡,弹簧测力计示数将____(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1) 平衡
(2) 右
(3)
(4) 变大
【解析】
(1) 杠杆在任意位置静止或匀速转动,都是处于平衡状态。图甲中,挂钩码前杠杆静止在非水平位置,此时杠杆处于平衡状态。
(2) 由图甲可知,杠杆左低右高,说明杠杆左边偏重,应将右侧平衡螺母向右调节,直至杠杆在水平位置平衡。
(3) 对表中三组数据进行分析,可得结论,杠杆平衡条件为。
(4) 杠杆始终在水平位置平衡,将弹簧测力计从位置移动到位置,拉力的力臂变短,由可知,拉力会变大,即弹簧测力计示数将变大。
18.[2024岳阳二模]提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用,某兴趣小组的同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中,测得的数据如表所示。
次数 物体的重力 提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率
1 2 0.1 1 0.3
2 3 0.1 1.4 0.3
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6
(1) 第3次实验测得的机械效率是____________(结果精确到);
(2) 分析比较第1、2、3次的实验数据可以判定,使用同一个滑轮组提升物体时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率越__;
(3) 分析比较第____次的实验数据可得,机械效率与物体上升的高度无关。
【答案】(1)
(2) 大
(3) 3、4
【解析】
(1) 第3次实验测得的机械效率。
(2) 由第1、2、3次的实验数据可得,使用同一个滑轮组提升物体时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率越大。
(3) 分析比较第3、4次的实验数据可得,提升的物体重力相同时,物体提升的高度不同,机械效率相同,故机械效率与物体上升的高度无关。
类型3 电(磁)学实验
19.[2023长沙模拟]小振同学在“探究串联电路电压的规律”实验中,设计了如图甲所示的电路。
甲 乙
(1) 连接电路前,小振发现电压表指针如图乙所示,接下来他要对电压表进行的操作是____;
(2) 小振根据图甲连接好电路,闭合开关后,发现两灯不亮,电压表示数为零,若只有一处用电器故障,则故障可能是______________,提供一根完好的导线,如何检测故障______________________________________________________________________________________________
(简要说明操作步骤,言之有理即可)。
【答案】(1) 调零
(2) 断路;将完好导线分别与灯、并联,观察两灯是否发光、电压表是否有示数
【解析】
(1) 根据题目,在实验前电压表指针出现反偏现象,说明电压表没有调零,需要调零。
(2) 两灯都不亮,说明电路发生断路,电压表示数为零,说明电压表两端不能与电源连通,由于只有或中的一处发生故障,所以故障可能是断路;将完好导线并联在两端,两灯泡都不亮,电压表无示数,将导线并联在两端,发光,不发光,电压表有示数,则断路。
20.[2023郴州一模]为了探究“电流跟电压的关系”,小红同学设计了如图所示的电路。
甲 乙 丙

(1) 请根据图甲电路图,用笔画线代替导线将图乙中未连接完整的实物电路连接起来(导线不能交叉)。
(2) 调节滑动变阻器滑片位置,改变定值电阻两端的电压,得到电流表和电压表示数如图丙和丁所示,则电流表的示数为____A,电压表的示数为______。
(3) 如果仍用如图乙所示的实物电路来探究“电流与电阻的关系”,实验中每次换用不同阻值的定值电阻后,都应调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变。实验记录数据如表所示,请根据表中数据在坐标纸上描点作出图像。由图像可得出的实验结论是______________________________________________。(实验器材使用正确,量程选用合理)
实验次数 1 2 3 4 5
电阻/ 50 20 10 7 5
电流/A 0.25 0.5 1.0 1.5 2.0
【答案】(1) 见解析
(2) 1.5;9
(3) 电压一定时,导体中的电流和电阻成反比;图见解析
【解析】
(1) 电压表和定值电阻并联,电流表串联到电路中,将滑动变阻器左下接线柱连入电路中与定值电阻串联。
(2) 图丙中,电流表使用的是量程,分度值为,读数为;图丁中,电压表使用的是量程,分度值为,读数为。
(3) 根据表中数据,分别求出电阻的倒数为、、、、,找到对应的电流大小,在坐标系中描出对应的点,作出图像如下图所示。
由画出的图像可知,电压一定时,导体中的电流和电阻的倒数成正比,即导体中的电流和电阻成反比。
21.[2022邵阳]小芳和同学们一起做“探究电流与电阻的关系”的实验,她们准备了电压为的电源,规格为“”的滑动变阻器,阻值分别为 、 、 、 的四个定值电阻,电流表、电压表、开关各一个,导线若干。小芳和同学们利用这些器材设计了如图甲所示的电路。实验中控制定值电阻两端电压为不变,请帮助小芳和同学们完成以下问题:
甲 乙
(1) 小芳和同学们先将 的电阻接入电路中,滑动变阻器接入电路阻值调至最大,检查连接无误之后闭合开关,发现电流表示数接近零,电压表示数接近于电源电压,经分析可能是定值电阻处发生了____(选填“短路”或“断路”)。
(2) 电路故障排除后,继续进行实验,调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,为____A,填入表格。
(3) 接下来,小芳和同学们将 的电阻更换成 的电阻接入电路,要使电压表的示数保持不变,应向__(选填“左”或“右”)移动滑片。
(4) 小芳和同学们通过实验得到了以下实验数据:
电阻/ 5 10 15 20
电流/A 0.2 0.13 0.1
分析表中数据,可以得出结论:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成__比。
【答案】(1) 断路
(2) 0.4
(3) 左
(4) 反
【解析】
(1) 闭合开关以后发现电流表示数接近零,表明电路中发生了断路,电压表示数接近电源电压,则是电压表的测量对象定值电阻断路。
(2) 由图乙可知电流表选择的量程是,分度值为,故示数为。
(3) 将 的电阻更换成 的电阻接入电路,根据串联电路的分压关系,可知定值电阻两端的电压变大,要使电压表的示数保持不变,需要增大滑动变阻器两端的电压,则滑动变阻器连入电路的电阻需变大,所以向左移动滑片。
(4) 在导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
22.[2023怀化模拟]某实验小组在实验室用如图甲所示器材测额定电压为的小灯泡的电阻。(电源处为3节新干电池)
甲 乙
(1) 用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(根据小灯泡额定电压选择合适量程)。
(2) 正确连接好电路,闭合开关,电流表的指针无偏转,而电压表的指针有明显的偏转,则电路故障可能是________(选填“电流表”“小灯泡”或“滑动变阻器”)断路。
(3) 排除故障后,按正确步骤进行实验,该小组分别测出了电压表示数为、和时电路中的电流,并利用记录下的实验数据,绘制出了小灯泡两端电压和通过它的电流的关系图像如图乙。由图乙可知,小灯泡正常发光时的电阻是______ 。从图乙还发现通过灯丝的电流与它两端的电压不成正比,原因是____________________________________________。
(4) 实验室分别有“”的和“”的两种规格的滑动变阻器,从实验小组记录的数据分析,他们是选择________(选填“”或“”)完成的实验。
【答案】(1) 见解析
(2) 小灯泡
(3) 5;小灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化
(4)
【解析】
(1) 电压表与小灯泡并联,小灯泡额定电压为,故电压表选择量程。
(2) 由题可知,电流表无示数,电压表有示数,说明可能是与电压表并联的小灯泡出现了断路故障。
(3) 由图乙可知,当小灯泡两端的电压为额定电压时,小灯泡中的电流为,根据欧姆定律可知 。因为小灯泡灯丝的电阻受温度影响大,所以通过小灯泡灯丝的电流与它两端的电压不成正比。
(4) 由题意和图甲可知,电源电压为,由图乙可知,电路中的最小电流为,则电路中的最大电阻 ,此时小灯泡的电阻 ,滑动变阻器接入电路中的电阻,该阻值大于 ,所以他们是选择完成的实验。
23.[2023永州一模]如图甲为小致做“伏安法测电阻”的实验电路。
甲 乙 丙
(1) 在图甲所示的电路中,有一条导线连接错误,请在错误导线上打“×”,并画出正确连线。
(2) 检查电路连接无误后,闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数都为零,而电压表有明显示数,则原因可能是____。
(3) 改正错误后再进行实验,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调至最__(选填“左”或“右”)端。
(4) 某次测量中,电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,此次测得的电阻值为__ 。
(5) 小致接下来利用如图丙所示的电路,测量另一个未知电阻的阻值(是已知阻值的定值电阻):
①只闭合开关,电流表的示数为;
②开关、都闭合后,电流表的示数为;
③请写出未知电阻的阻值表达式________________________(用已知量和测量量表示)。
【答案】(1) 见解析;
(2) 断路
(3) 左
(4) 10
(5)
【解析】
(1) 如图所示
(2) 闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数都为零,说明电路可能断路;电压表有明显示数,说明电压表与电源连通,即与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则故障原因是与电压表并联的支路断路,即可能是断路。
(3) 改正错误后进行实验,为保护电路,实验前应将滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大处,即最左端。
(4) 排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为,示数为,则由欧姆定律得未知电阻 。
(5) ③只闭合开关,两电阻串联,电流表的示数为,电源电压;开关、都闭合后,只有电阻工作,电流表的示数为,电源电压;则,解得未知电阻的阻值。
24.[2024广东广州]在学习“电与磁”后,某小组做了如下实验研究。
(1) 如图甲,将指南针水平放置在木板上,指南针静止时端指向北方,则端是指南针的________(选填“极”“极”),这是因为地球周围存在____。

(2) 为研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请完成下列实验内容:
①如图乙,漆包线绕在铁钉上构成一个电磁铁,将它平行指南针放置在木板上。

② 请用笔画线表示接线,按要求将图乙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器和电磁铁连成串联电路(有部分导线已连接)。要求如下:
Ⅰ.合上开关,指南针在电磁铁的作用下,静止时端仍然指向北方;
Ⅱ.滑动变阻器滑片由端向端移动时,电流表的示数减小。
③ 电磁铁磁性强弱可以通过电磁铁吸引大头针的数目来判断。为研究线圈匝数一定时,电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请设计记录实验数据的表格。
④ 某次实验,电流表示数如图丙,此时电流为____A。

【答案】(1) 极;磁场
(2) ② 如图所示
次数 电流大小 吸引大头针数目
1
2
3
④ 0.6
【解析】
(1) 根据、磁极的定义,能自由转动的磁体静止时,指南的是极,指北的是极,指南针水平放置在木板上静止时,端指向北方,所以端是指南针极。
(2) ② 合上开关,指南针在电磁铁的作用下,静止时端仍然指向北方,由于端是指南针的极,根据磁极间的相互作用可知,电磁铁吸引大头针的那一端为极,根据安培定则可知,电流从吸引大头针的那一端流入,从另一端流出;滑动变阻器滑片由端向端移动时,电流表的示数减小,根据欧姆定律可知,电路总电阻变大,滑动变阻器连入电路的电阻变大,变阻器处的接线柱连入电路中;由图丙可知,电流表选择大量程接入电路中;综上所述可得实物图(如答案图所示)。
③ 根据题目条件,探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时,应控制线圈匝数一定,改变电路中电流大小,通过观察电磁铁吸引大头针的数量判断磁性强弱,并进行多次实验。据此设计记录实验数据的表格。
④ 电流表接量程,分度值为,示数为。
25.[2023云南]某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。
甲 乙 丙
(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__________。
(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】(1) 条形;磁场分布
(2) ;电流
26.[2024长沙二模]在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小明用两根相同的铁钉制成了简易的电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1) 当滑动变阻器的滑片向左移动时,通过观察电磁铁甲、乙吸引大头针的个数变化,说明对于同一电磁铁,电流越__,其磁性越强。
(2) 根据图示的情境可知,电流一定时,__________________,电磁铁磁性越强。
(3) 根据安培定则,可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的______极。
【答案】(1) 大
(2) 线圈的匝数越多
(3)
类型4 热学实验
27.[2024长沙二模]小明按如图所示装置探究水沸腾时温度变化的特点。
甲 乙 丙
(1) 组装器材时,应按照__________(选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序进行。
(2) 图__(选填“乙”或“丙”)能反映水沸腾时产生气泡的情形。
(3) 当水温升高到时,每隔记录一次温度填入下表,请你根据实验中记录的数据判断:水在沸腾的过程中不断吸热,温度____(选填“升高”“降低”或“不变”)。
时间/ 0 1 2 3 4 5 6
温度/ 93 95 97 99 99 99 99
(4) 实验数据表明:实验所在地的大气压____(选填“小于”或“大于”)标准大气压。
【答案】(1) 自下而上
(2) 乙
(3) 不变
(4) 小于
【解析】
(1) 需用酒精灯外焰加热,所以要先放好酒精灯,再固定铁圈的高度;而温度计的玻璃泡要浸没到水中,但不能碰到容器壁和容器底,所以放好烧杯后,再调节温度计的高度,因此必须按照自下而上的顺序进行。
(2) 水沸腾时,气泡在上升过程中逐渐变大,故图乙能反映水沸腾时产生气泡的情形。
(3) 从记录的数据看出,水沸腾时,不断吸收热量,温度保持不变。
(4) 从记录的数据看出,水沸腾时,温度保持不变为,低于,所以实验所在地大气压小于标准大气压。
28.[2024怀化一模]为探究固体熔化时温度的变化规律,我们选用海波和石蜡两种物质进行实验,记录实验数据并在纸上描点画出图像。
甲 乙
(1) 图乙中的图像是____(选填“海波”或“石蜡”)的温度随时间变化的图像,它是________(选填“晶体”或“非晶体”)。
(2) 我们发现,在海波和石蜡熔化过程中,如果将试管从烧杯内的水中取出,该物质停止熔化。将试管放回后,该物质又继续熔化,说明固体熔化过程需要____。
(3) 由图像特点可知第时,图像所表示的物质处于____(填物质状态)。
【答案】(1) 石蜡;非晶体
(2) 吸热
(3) 液态
【解析】
(1) 图乙中的图像是石蜡的温度随时间变化的图像,它是非晶体,没有固定的熔化温度,熔化过程温度不断升高。
(2) 我们发现,在海波和石蜡熔化过程中,如果将试管从烧杯内的水中取出,该物质无法吸收到热量,停止熔化。将试管放回后,该物质继续吸热,又继续熔化,说明固体熔化过程需要吸热。
(3) 由图像特点可知第时,图像所表示的物质熔化结束,处于液态。
29.[2024邵阳一模]小林同学为了探究不同物质的吸热能力,选用了如图甲所示的装置进行实验,在相同烧杯中装有质量和初温相同的水和煤油,用相同的酒精灯进行加热,根据实验数据绘制了如图乙的温度与时间变化关系图像。
甲 乙
(1) 若在组装甲实验装置时发现温度计的玻璃泡触碰到了装有水的烧杯底,应该将图甲装置中的____________(选填“A向上”或“B向下”)适度调整。
(2) 据图乙可知,水的吸热能力____(选填“大于”“小于”或“等于”)煤油的吸热能力,因此通常选择__(选填“水”或“煤油”)作为汽车发动机冷却液。
(3) 已知水的比热容为,根据图乙中的数据可知,煤油的比热容为________________。
【答案】(1) A向上
(2) 大于;水
(3)
【解析】
(1) 若在组装甲实验装置时发现温度计的玻璃泡触碰到了装有水的烧杯底,因为需要用酒精灯的外焰加热,故不能移动,应该将向上适度移动,使得温度计的玻璃泡浸没在水中且不接触烧杯底部。
(2) 用相同的酒精灯加热相等质量的水和煤油,相同时间内酒精灯放出的热量相同,所以相同时间内水吸收的热量等于煤油吸收的热量,图乙中相同时间内水升高的温度小于煤油升高的温度,根据可知,水的吸热能力大于煤油的吸热能力,质量相同且升高温度相同时,水能吸收更多的热量,所以通常选择水作为发动机冷却液,冷却效果更好。
(3) 根据图像可知,质量相同的水和煤油,加热时煤油升高的温度是,水升高的温度是,煤油升高的温度是水升高温度的2倍,根据可知煤油的比热容是水的比热容的一半,煤油的比热容。
题型三 计算题
一、力学计算
1.[2024长沙一模]如图所示是某餐厅的智能服务机器人。它具有净化室内空气、送餐服务、温馨提示等功能。若质量为的机器人以的速度在水平地面上匀速行驶了,已知机器人所受阻力是自重的。(取)求此过程中:
(1) 机器人行驶的路程;
(2) 牵引力所做的功;
(3) 牵引力做功的功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 由可知,机器人行驶的路程;
(2) 机器人的重力,由题意可知,机器人所受阻力,因为机器人在水平地面上匀速行驶,所以,由二力平衡条件可知,牵引力,则牵引力所做的功;
(3) 牵引力做功的功率。
2.[2024湘潭一模]为保家卫国,加强国防建设,我国自主研制了一款两栖坦克,坦克发动机最大功率为,满载时质量是,在野外陆地的最大速度是,在水中的最大速度是。已知,取,请完成下列问题:
(1) 坦克满载时,受到的重力为多大?
(2) 坦克满载漂浮在水中行进时,排开水的体积为多大?
(3) 坦克有两条履带,每条履带与地面的接触面积是,满载时静止在水平地面上,对水平地面的压强多大?
(4) 在某次演习中,坦克以最大功率在水中行驶,发动机所做的功是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
(1) 坦克满载时受到的重力;
(2) 坦克漂浮在水中受到的浮力,由可得,此时它排开水的体积;
(3) 坦克满载时静止在水平地面上,对水平地面的压力等于其重力,即,两条履带与地面的接触面积;坦克满载时对水平地面的压强;
(4) 在某次演习中,坦克以最大功率在水中行驶,发动机所做的功。
3.[2024重庆A]如图甲所示,我国自主建造重为的导管架“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,该驳船可看作长、宽、高的规则长方体,其最大吃水深度为。“文冲修造厂”通过加宽驳船解决了超重难题,如图乙是驳船加宽后的示意图,加宽后驳船的最大吃水深度不变。(,取)求:
甲 乙
(1) 水深处的压强;
(2) 加宽前,驳船空载时排开水的体积;
(3) 若驳船体积每增加,自重增加,为了安全装载“海基二号”,驳船总宽度至少应增加多少;请你另外设计一种改装驳船的方法(只说方法,不计算)。
【答案】(1)
(2)
(3) ;见解析
【解析】
(1) 水深处的压强。
(2) 加宽前,驳船满载时受到的浮力,加宽前,驳船的自重,驳船空载时排开水的体积。
(3) 驳船载重增加量,驳船加宽后浮力增加量,驳船加宽后自重增加量,由可得驳船总宽度增加量至少为。改装驳船方法:①增加驳船长度;②增加驳船高度;③在驳船周围增加浮筒(言之有理即可)。
4.[2024岳阳二模]如图甲所示,建筑工地上,施工人员用起重机吊起建筑材料,吊臂上的滑轮组可简化成如图乙所示的滑轮组。已知承担物重的绳子股数,每个滑轮等重且重力为,不计绳重及摩擦,每次将不同重力的物体以的速度匀速提升。求:
甲 乙
(1) 当物体的重力时,起重机克服物体重力所做的功是多少?
(2) 当物体的重力时,起重机绳子上的拉力是多少?
(3) 当滑轮组的机械效率为时,起重机对物体做功的功率是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 当物体的重力时,起重机克服物体重力所做的功;
(2) 当物体的重力时,不计绳重及摩擦,起重机绳子上的拉力;
(3) 当滑轮组的机械效率为时,不计绳重及摩擦,根据可得,物体的重力,根据可得,起重机对物体做功的功率。
5.[2024长沙二模]如图所示,圆柱体甲和薄壁圆柱形容器乙置于水平地面上。甲的重力为,底面积为,乙容器内装水。已知,取,求:
(1) 乙容器内水面下处水的压强;
(2) 将甲浸没在乙容器的水中后(无水溢出),若乙容器对地面压强的增加量是水对乙容器底压强增加量的2.5倍,计算甲的密度;
(3) 将乙容器中的水全部倒出并烘干乙容器内残留的水,再倒入的某种液体,接着将甲慢慢浸入乙容器的液体中。从甲下表面刚好接触液面开始,再竖直向下移动时,甲恰好浸没,无液体溢出,则甲未浸入液体中时,该液体对乙容器底的压强是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 乙容器内水面下处水的压强;
(2) 将甲轻轻放入乙容器水中浸没后,无水溢出,水平地面上物体对地面的压力和自身的重力相等,所以乙容器对地面压力的增加量,乙容器对地面压强的增加量,由和可得,圆柱体甲排开水的体积,乙容器内水面上升的高度,水对乙容器底压强的增加量,因乙容器对地面压强的增加量是水对乙容器底压强增加量的2.5倍,所以,,解得;
(3) 甲的体积,甲的高度,当甲下表面刚好接触液面,再竖直向下移动时,甲恰好浸没,乙容器中原来液体的体积加上甲的体积等于浸没后的总体积,所以,,整理可得:,因圆柱形容器中液体对容器底的压力和自身的重力相等,所以,甲未浸入时该液体对乙容器底的压强。
6.[2024益阳一模]如图所示,将一个体积为、重的木块用细线系在置于水平地面上底面积为的圆柱形容器的底部。当容器中倒入足够多的水,使木块浸没在水中时,已知,取,求:
(1) 木块浸没在水中受到的浮力和细线对木块的拉力。
(2) 剪断细线后,木块处于静止时,木块露出水面的体积多大?
(3) 木块露出水面处于静止后,容器底部所受水的压强减小了多少?
【答案】(1) ;
(2)
(3)
【解析】
(1) 木块浸没在水中时受到的浮力;木块受重力、浮力、拉力的作用静止在水中,故;
(2) 因为木块浸没在水中时受到的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,木块会上浮直至漂浮在水面上,木块漂浮时,受到的浮力,由得此时木块排开水的体积,则;
(3) 木块露出水面处于静止后,水面下降的高度,则容器底部所受水的压强的减小量。
7.[2024娄底一模]如图所示,水平放置的台秤上放置一个装有适量水的圆柱形容器,已知容器和水的总质量为,容器的底面积为。现将一个质量为,体积为的实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入容器的水中(容器厚度不计,水未溢出)。已知,取,求:
(1) 物体A一半浸入水中时受到的浮力。
(2) 物体A一半浸入水中后,水对容器底部增大的压强。
(3) 物体A一半浸入水中后,容器对台秤表面的压强。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 物体的一半浸入水中时受到的浮力;
(2) 由于力的作用是相互的,水对物体有向上的浮力,物体对水有向下的压力,所以水对容器底部增大的压力,水对容器底部增大的压强;
(3) 容器和水的总重力,容器对台秤的压力等于容器和水的总重力、物体对水向下的压力之和,即,容器对台秤表面的压强。
8.[2024长沙一模]如图甲所示,放在水平地面上的轻质薄壁容器,其质量忽略不计,容器上层的横截面积为,高为,下层的底面积为,高为。用弹簧测力计拉着一圆柱形金属物体悬于空中,物体的底面积为。物体未浸入时水的深度为。现在用测力计拉着物体从物体底面刚好贴着水面开始缓慢浸入水中。测力计的示数随时间变化的图像如图乙所示。已知,取,求:
甲 乙
(1) 物体浸没时受到的浮力大小;
(2) 物体的体积;
(3) 物体浸没时,水对容器底部的压强;
(4) 时刻,容器对水平地面的压强。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
(1) 由图像可知,物体底面刚好贴着水面时弹簧测力计的示数,由二力平衡条件可得,物体的重力,在时刻后,弹簧测力计的示数不变,物体浸没,则物体浸没时受到的浮力;
(2) 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由可得,物体的体积;
(3) 容器的容积,水和物体的总体积,因,所以,容器内的水有溢出,则物体浸没时,水的深度,物体浸没时,水对容器底部的压强;
(4) 由图像可知,时刻物体恰好浸没,此时容器内水的体积,由可得,此时容器内水的质量,容器内水的重力,因物体对水的压力和物体受到的浮力是一对相互作用力,且轻质薄壁容器的质量不考虑,所以,容器对水平地面的压力,则容器对水平地面的压强。
9.[2024长沙一模]如图甲所示,A、B为不同材料制成的体积相同的实心正方体,用绳子相连,浸没在盛有水的薄壁圆柱形容器中。A的上表面刚好与水面相平,B的下表面接触容器底部(但对容器底没有压力),A、B之间的绳子绷直。现在沿竖直方向向上缓慢匀速拉动A,A的上端所受拉力随A上升的距离变化关系图像如图乙所示,已知容器的底面积为,A、B间绳子承受的拉力有限,可能会被拉断,其他绳子不会被拉断,绳子的质量和体积忽略不计,,取,求:
甲 乙
(1) 正方体A浸没时受到的浮力;
(2) 正方体B的重力;
(3) 整个过程中水对容器底部的最小压强。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 由图乙可知,段是出水的过程,段处于浸没状态,段是出水的过程,根据物体的平衡条件可知:在点时,,在点时,,可得;
(2) 由图乙可知,点到点的上端所受拉力突然减小,说明在点时、间的绳子断了,是绳子断了之后的状态,此时的上端所受拉力,则,因为、两正方体的体积相同,所以、浸没时受到的浮力相等,即,由以上各式解得;
(3) 根据可得:的体积;则正方体的边长,由图乙可以看出段拉力的大小不变,由此可知,点是的下表面刚好离开水面的时候,点是的上表面刚好到达水面的时候;由于、为不同材料制成的体积相同的实心正方体,所以,,点时容器内水的深度;由于点时受到的浮力为,在点时,根据平衡条件可得:,可得,则,已知、的体积相同,即,则,从点到点时容器内水面下降的高度,水的最小深度,水对容器底部的最小压强。
10.[2024常德一模]如图是小明利用器械进行锻炼的示意图,其中横杆可绕固定点在竖直平面内转动,,在杆端用细绳悬挂重力为的配重,小明在端施加竖直方向的力,杆在水平位置平衡。已知小明的重力为,两只脚与地面接触的总面积为,不计杆重与绳重。求:
(1) 此时他在端施加的力的大小;
(2) 此时他对水平地面的压强;
(3) 若横杆总长度为,杆在端悬挂的配重不变,现将支点向右移动一段距离,使端的人刚好离开地面且横杆处于水平平衡状态,求这段距离为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 根据杠杆平衡条件知,,则;
(2) 小明对杠杆有向下的的拉力,杠杆对他有向上的的拉力,他对水平地面的压力等于水平地面对他的支持力,,此时他对地面的压强;
(3) 原来的长度,将支点向右移动一段距离,使端的人刚好离开地面且横杆处于水平平衡状态,根据杠杆的平衡条件有,解得。
11.[2024岳阳一模]如图所示,是一杠杆,可绕支点在竖直平面内自由转动,,,滑轮重为,当在点施加大小为的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,边长为的正方体对水平地面的压强为;当在点施加大小为的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体对水平地面的压强为。(不计杠杆重、绳重和摩擦,图中各段绳所受拉力均沿竖直方向)求:
(1) 当拉力作用在点时,正方体对地面的压力;
(2) 正方体受到的重力;
(3) 拉力的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 已知正方体与地面的接触面积,,由可得,当拉力作用在点时,正方体对地面的压力。
(2) 当作用在点时,杠杆、动滑轮、正方体受力如图甲所示,

由杠杆平衡条件可得:,因为,所以,由平衡条件得,,则,由于,即,则①。当拉力作用在点时,杠杆、动滑轮、正方体受力如图乙所示,

由杠杆平衡条件得:,因为,,所以,由平衡条件得,,,由可得,,由于,则则②;由①②得:,。
(3) 由(2)分析可知,拉力。
12.[2024株洲一模]如图所示,杠杆放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽中,杠杆能以凹槽两端的点或点为支点在竖直平面内转动,细绳的一端系在杠杆的端,另一端绕过动滑轮固定在天花板上,浸没在容器内水中的物体通过细绳挂在动滑轮的挂钩上,物体通过细绳悬挂在杠杆的端。已知动滑轮的质量,物体的体积为,。杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计,,取。打开阀门将容器中的水逐渐放出,为使杠杆保持水平平衡,求:
(1) 物体浸没在水中时受到的浮力。
(2) 当在端悬挂的物体的重力为时,杠杆刚好被拉动,物体的重力是多少?
(3) 将物体换成密度为的物体,在端撤去物体,悬挂物体,然后打开阀门将容器中的水逐渐放出,杠杆始终保持水平平衡,物体的最小质量是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 物体浸没在水中时排开水的体积,物体受到的浮力。
(2) 物体在端施加竖直向下的拉力,当杠杆刚好被拉动时,杠杆的支点是点,根据杠杆平衡条件可得:,所以;根据动滑轮的使用特点可知:,则此时动滑轮对物体的作用力,由于物体受力平衡,则物体的重力。
(3) 以杠杆为研究对象,当物体浸没在水中时,杠杆端受到的力最小为,杠杆以点为支点恰好平衡,端受拉力为,受力分析如甲所示;

当物体完全出水时,杠杆端受到的力最大为,杠杆以点为支点恰好平衡,端受拉力为,受力分析如乙所示。

根据杠杆平衡条件得: 根据力的作用是相互的可得:,,可得:,故,当物体浸没在水中时,根据阿基米德原理可知:,又因为,根据动滑轮的使用特点可得: 所以,,解得:,由得,;所以,;则物体的最小质量。
二、电学计算
1.[2024安徽]如图所示的电路中,电源两端电压,、、均为定值电阻,其中 , 。
(1) 当闭合开关和,断开开关时,求两端的电压;
(2) 当开关、和均闭合时,求电流表的示数;
(3) 当闭合开关,断开开关和时,电压表示数为,求消耗的电功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 当闭合开关和,断开开关时,。
(2) 当开关、和均闭合时,电路中和并联,通过的电流,通过的电流,电流表的示数。
(3) 当闭合开关,断开开关和时,电路中和串联,电路中的电流,两端的电压,消耗的电功率。
2.[2024江苏苏州]某电饭锅的电路如图所示,发热盘内有发热电阻和分压电阻,是温控开关。当接时,电饭锅处于高温挡,通过的电流为;当温度达到一定值时,开关自动切换到,电饭锅处于保温挡,通过的电流为。求:
(1) 的阻值;
(2) 电饭锅高温挡的功率;
(3) 保温,分压电阻产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 。
(2) 。
(3) ,。
3.[2024江西]如图所示,电源两端电压为,电阻为 。
(1) 只闭合开关,求通过电阻的电流;
(2) 同时闭合开关、,若通过干路的电流为,求通过电阻的电流和电阻的阻值。
【答案】(1)
(2) ;
【解析】
(1)
(2)
4.[2024湘潭模拟]如图甲是具有保温、加热功能的暖菜板,简化电路如图乙所示,其中为内置风扇,和均为电热丝, 。说明书上保温状态电路总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时,求:
甲 乙
型号 电路总功率 加热
电压 保温
用途 暖菜、温奶 风扇功率
(1) 通过内置风扇的电流;(保留两位小数)
(2) 的阻值;
(3) 保温状态下工作,电热丝产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 由表格数据可知,内置风扇的电功率,由可知,暖菜板正常工作时,通过内置风扇的电流。
(2) 由图乙可知,当开关闭合、接2、3时,电热丝、串联后再与风扇并联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电热丝支路的总电阻最大,由可知,电热丝支路的总功率最小,暖菜板处于保温状态;当开关闭合、接3、4时,与风扇并联,电热丝支路的总阻值最小,总功率最大,暖菜板处于加热状态;加热状态电热丝的电功率,由可知,的阻值 。
(3) 保温状态下,电热丝支路的总电阻 ,由可知,保温状态下工作,电热丝产生的热量。
5.[2024长沙模拟]如图为某种两挡电饭锅的简化电路,其铭牌如表。某次煮饭过程中,加热挡工作,保温挡工作,且工作电压为。求:
牌电饭锅
额定电压
额定功率 加热挡
保温挡
额定频率
(1) 该电饭锅处于保温挡时,电路中的电流。
(2) 该次煮饭过程中,电饭锅消耗的电能。
(3) 电阻的阻值。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
5.当、闭合时,、并联;当闭合,断开时,电路为的简单电路;因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻,所以、并联时,电路的总电阻最小,由可知,总电功率最大,电饭锅为加热挡;电路为的简单电路时,电路的总电阻最大,总电功率最小,电饭锅为保温挡。
(1) 电饭锅处于保温挡时,电路中的电流。
(2) 该次煮饭过程中,电饭锅消耗的电能。
(3) 当开关、均闭合时,为加热挡,此时,电阻的功率;电阻的阻值 。
6.[2024福建]小闽为学校的陶器烧制炉加装一个自制的可控制温度的装置,其简化的工作电路图如图。、是炉内加热电阻,阻值为 ,是变阻器,是电磁铁线圈电阻。温差电源的热点探头放在炉内,冷点探头放在的恒温箱中。烧制炉接入的电路中,闭合开关、,衔铁与触点A接触,烧制炉处于加热状态;当电磁铁线圈中的电流达到时,衔铁被吸下与触点B接触,烧制炉进入保温状态,保温功率为。测试时,第一次调节的阻值为 ,当烧制炉刚进入保温状态时,测得炉内温度为;第二次调节的阻值为 ,当烧制炉刚进入保温状态时,测得炉内温度为。
(1) 求烧制炉处于加热状态时,通过的电流。
(2) 求烧制炉处于保温状态时,的阻值。
(3) 温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比,为便于设置烧制炉的保温温度,写出与关系的表达式。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 烧制炉加热状态时,加热电路中只有工作,通过的电流。
(2) 烧制炉保温状态时,与串联,根据可知, ,总 。
(3) 温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比,即,,则,,。第一次测试: ,,,第二次测试: ,,。解得: ,, 。
7.[2024湖南模拟]如图所示的电路中,电源电压保持不变,灯泡标有“”字样,变阻器标有“”字样。开关、闭合,、断开时,滑片置于下端,电压表的示数为,通过的电流为;当所有开关都闭合时,滑片仍置于下端,电压表的示数为,通过的电流为,且电流表的示数为。已知,。求:(忽略灯泡阻值的变化)
(1) 灯泡正常工作时的电流。
(2) 电源电压。
(3) 若电源电压可调,电流表选接“”量程。只闭合开关、、和,现用定值电阻替换灯泡,要求:电源电压取之间某一值,在移动滑动变阻器滑片的过程中,电流表的指针能达到最大刻度处。满足上述要求时替换的定值电阻的阻值范围。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 已知灯泡的额定电压,额定功率,由可得,灯泡正常工作时的电流。
(2) 灯泡电阻 ,由图可知,开关、闭合,、断开时,滑片置于下端,灯泡、、串联,且连入电路的阻值为其最大值,电压表测灯泡两端电压,由串联电路特点和欧姆定律可得,通过的电流,当所有开关都闭合时,滑片仍置于下端,灯泡、、并联,且连入电路的阻值为其最大值,电压表仍测灯泡两端电压,电流表测量通过灯泡和的电流之和,电流表测量并联电路的总电流,由并联电路电压特点知,,而,即,通过的电流,由题知,,即,解得:大 ,电流表的示数为,即,所以,,解得电源电压。
(3) 只闭合开关、、和,用定值电阻替换灯泡,与并联,两电流表都测干路电流,当电源电压最小为时,若的滑片移到连入电路最大阻值处,则通过的电流最小,那么通过定值电阻的电流最大,此时的阻值最小,通过的最小电流小,此时通过的最大电流大小,的最小值小 ;当电源电压最大为时,若通过的电流最大为,则通过的电流最小,此时的阻值最大。通过的最小电流小大;此时的最大值大 。所以定值电阻的阻值范围为 。
8.[2023河北]如图1所示,电源电压不变,电流表量程为,电压表量程为,滑动变阻器的规格为“”,灯泡的额定电流为。图2是灯泡的电流与电压关系图像。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当滑片移至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为和。
图1 图2
(1) 求电源电压;
(2) 在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片,灯泡的最小功率是多少?
(3) 用定值电阻替换灯泡,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片,发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于 ,求定值电阻的可能值。
【答案】(1)
(2)
(3) 或
【解析】
(1) 闭合,灯泡与滑动变阻器串联,当时,,由图2可知,,根据串联电路电压的特点得。
(2) 由题意知,当电压表示数最大为时,灯泡两端电压最小,此时灯泡的功率最小;灯泡两端最小电压小,由图2知,通过灯泡的最小电流小,灯泡的最小功率小小。
(3) 用定值电阻替换灯泡后,调节滑动变阻器的滑片,电路中最大电流有两种可能:或;由题意可得,电路中电流最小时电压表示数最大为,即,电路中最小电流,①若时,,即,解得 ;②若时,由题意可得,电路中最大电流,最小电流,则,代入数值得,解得 。故定值电阻的可能值为 或 。
9.[2024山东滨州]为研究调光灯的工作原理,某小组设计了如图甲所示的模拟电路进行探究。已知小灯泡标有“”字样,电源电压恒定不变。在保证电路安全的情况下,通过调节滑动变阻器,分别记录三个电表的示数,并将电表示数绘制成如图乙所示的关系图像,求:
甲 乙
(1) 灯泡正常发光时的电流。
(2) 灯泡正常发光消耗的电能。
(3) 电源电压。
(4) 滑动变阻器阻值的变化范围。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
(1) 由,得。
(2) 由,得。
(3) 与串联,测滑动变阻器两端的电压,测灯泡两端的电压,由图像得,。
(4) 电路中电流最大时,滑动变阻器接入电路的阻值最小,两端电压最小为,由得,最小值 。当电路中电流最小时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,两端电压最大为,最大值 ,所以,滑动变阻器的阻值变化范围为 。
三、综合计算
1.[2024邵阳三模]如图甲所示是只有加热、保温两个挡位的电热水器的简化电路图。控制电路电源电压恒定,为定值电阻,是用来检测水温的热敏电阻,其阻值随温度变化关系如图乙所示,电磁继电器线圈电阻不计。工作电路电源电压,定值电阻 , 。当电磁继电器线圈的电流时,衔铁上弹与触点接通;当电磁继电器线圈的电流时,衔铁被吸下与触点接通。闭合开关:
甲 乙
(1) 衔铁上弹与触点接通时,电热水器处于____(选填“加热”或“保温”)挡;
(2) 求电热水器处于加热挡时,通过工作电路的电流;
(3) 求电热水器处于保温挡时,工作电路的电功率;
(4) 小明想要设置该电热水器水温的变化范围为,则的阻值为多少?
【答案】(1) 保温
(2)
(3)
(4)
【解析】
(1) 衔铁上弹与触点接通时,和串联接入电路,工作电路的阻值较大,根据可知,电功率较小,电热水器处于保温挡;衔铁被吸下与触点接通时,只有接入电路,工作电路的阻值较小,根据可知,电功率较大,电热水器处于加热挡。
(2) 电热水器处于加热挡时,通过工作电路的电流。
(3) 电热水器处于保温挡时,工作电路的电功率。
(4) 当水温为时,电磁继电器线圈中的电流为,衔铁被吸下与触点接通,由图乙可知,此时的阻值为 ,则,即;当水温为时,电磁继电器线圈中的电流为,衔铁上弹与触点接通,由图乙可知,此时的阻值为 ,则,即;解得, 。
2.[2024株洲模拟]随着城市化的发展,城区内出现了越来越多的高层住宅楼,人们乘坐电梯上下楼。为了安全起见,电梯都设置了超载自动报警系统,其内部构造如图甲所示。控制电路电源电压,定值电阻 ,压敏电阻的阻值随压力大小的变化关系如图乙所示。当控制电路中的电流达到时,电梯发出超载警报。电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值忽略不计。(取)


(1) 根据图甲、乙分析,当电梯内人数增多时,图甲中电磁铁的磁性____(选填“增强”“减弱”或“不变”);
(2) 当电梯内的人总质量为时,控制电路中的电流是多少?
(3) 电梯最多可搭载的乘客总质量是多大?
【答案】(1) 增强
(2)
(3)
【解析】
(1) 当电梯内人数增多时,电梯底部受到的压力变大,由图乙可知压敏电阻的阻值减小。控制电路中,压敏电阻、定值电阻、电磁铁串联,压敏电阻的阻值减小,电路中总电阻减小,电流增大,电磁铁的磁性增强。
(2) 电梯内的人总质量为,压敏电阻受到的压力,由图乙可知,此时压敏电阻的阻值 ,控制电路中,、串联,故控制电路总电阻 ,则控制电路中的电流。
(3) 当控制电路中的电流达到时,电梯发出超载警报,此时控制电路的总电阻 ,此时压敏电阻的阻值 ,由图乙可知,压敏电阻受到的压力,即电梯内乘客总重力,则电梯最多可搭载的乘客总质量。
3.[2024长沙一模]学校的科技节上,小阳设计了一个可调节功率的家用烤火炉,其原理如图所示。为滑动变阻器,其标有“”字样,为电热丝,的阻值为 (忽略温度对电阻的影响)。
(1) 求闭合开关后,当滑片处于端时电路中的电流;
(2) 求闭合开关后,当滑片处于端时,电路工作,电热丝产生的热量;
(3) 电路安全的前提下,使用过程中滑片总能从端滑到端。若用电热丝替换,能使的功率最大达。则移动滑片,当 时,电热丝的功率为多少。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 闭合开关后,当滑片处于端时,此时为的简单电路,的阻值为 ,根据欧姆定律可得,此时电路中的电流;
(2) 闭合开关后,当滑片处于端时,电路工作,电阻丝产生的热量;
(3) 根据题意可知,要使的功率最大达,则滑片要滑到端,根据可得,电热丝的阻值 ,移动滑片,当 时,根据欧姆定律可得,此时的电路电流,电热丝的功率。
4.[2024长沙模拟]小明家新买的一辆汽车,后视镜具有加热功能(如图甲)。他查询资料,了解到加热电路简化图如图乙所示,为挡位切换开关,根据气温、雨水情况可切换高温、低温和关闭三个挡位,高温挡功率为,低温挡功率为。电源电压恒为,和均为阻值不变的电热丝。求:
甲 乙
(1) 当后视镜处于高温挡时,通过电路的电流;
(2) 电热丝的阻值;
(3) 当后视镜处于低温挡时,工作电热丝产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 当后视镜处于高温挡时,通过电路的电流;
(2) 当开关接“2”时,只有接入电路,此时电路中电阻最小,由可知,此时为高温挡,电热丝的阻值 ;
(3) 当开关接“1”时,、串联接入电路,此时电路中电阻最大,由可知,此时为低温挡,电路电流,电路的总电阻 , ,工作电热丝产生的热量。
5.[2024四川南充]科创小组设计利用电流表测量质量的装置如图。现截取适当长度的电阻片(它的阻值随长度的变化图像如图乙)作为滑动变阻器接入电路,如图甲所示。如图甲中,电源电压恒定不变,电流表量程为。当滑片在最下端时,电流表示数为。装置中托盘与圆柱形实心塑料浮筒通过硬质绝缘细杆固定连接,整体漂浮在装有足够深水的柱形薄壁容器中,且只能竖直移动。托盘的质量为;高,底面积为,质量为;容器的底面积为。托盘通过滑杆带动滑片上下移动。托盘中未放物体时,调节水量,使滑片正好位于最上端。托盘中放入物体A时,刚好浸没,滑片正好位于最下端(取、、不计滑片、滑杆、细杆的质量,忽略摩擦阻力,工作中水不溢出)。求:
甲 乙
(1) 的阻值;
(2) 物体A的质量;
(3) 托盘中未放物体时,电流表的示数。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 当滑片位于最下端时,,, 。
(2) 当托盘中未放入物体时,,当托盘中放入物体时,筒刚好浸没,则筒浸入的深度为,,,,。
(3) 当托盘中未放入物体时,排开水的体积为,浸入的深度为,设托盘中放入物体,下降的高度为,液面上升的高度为,由题意可得,代值得,即,又因为,把代入得,即,代值得,由图乙可知, 当时, ,此时电路中电流,即当托盘中不放物体时,电流表示数为。
6.[2024湖北]小红用图甲的手持挂烫机帮家人熨烫衣物,挂烫机内的水被加热汽化后喷出。图乙为挂烫机的等效电路,为加热电阻,为限流电阻,为自动温控开关。将挂烫机接入电路,在位置“1”,前端电热板被加热,电路中的电流为;当温度升到时,切换到位置“2”,挂烫机处于待机状态,电路中的电流为,当温度降到时,又回到位置“1”。
甲 乙
(1) 求的阻值。
(2) 求挂烫机待机状态的功率。
(3) 熨烫过程中,电路的电流随时间变化如图丙,求挂烫机消耗的电能。

(4) 请从使用安全或节能的角度为该挂烫机的标签设计一条提示语。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4) 见解析
【解析】
(1) 当在位置“1”时,接入电路,由欧姆定律可得, 。
(2) 当在位置“2”时,挂烫机处于待机状态,接入电路,由,可得。
(3) 挂烫机处于加热状态时的功率 ,挂烫机消耗的电能 。
(4) ①通电即加热,请注意防烫。②使用完请及时拔掉插头。③高温蒸汽,请勿对人。④切勿用手触碰电热板。⑤使用时请勿离人。⑥使用时请勿覆盖。⑦使用时远离儿童,谨防烫伤。⑧请放置在儿童触摸不到的地方,避免儿童单独玩耍。⑨请勿连续长时间使用蒸汽功能。⑩避免与其他大功率电器共用同一插座。 切勿触碰蒸汽或者熨烫金属部件,以免烫伤。 注水和排水前一定要先断开电源,拔掉插头。 使用后一定要等挂烫机冷却后再进行收纳。(答案合理即可)
7.[2024江苏无锡]某款家用储水式电热水器额定电压为,额定功率为,额定容量为,图甲是其电路原理图。插上插头,电热水器储满水后,闭合开关,温控器开关接触点1,对水进行加热,当加热温度达到设定温度时,跳转接触点2,保温指示灯亮起,停止加热;当水温下降,低于设定温度时,再次接触点1进行加热。、、为加热电阻,其中。该电热水器的加热模式有四个挡位,选择“一挡”,、均断开;选择“二挡”,闭合、断开;选择“三挡”,断开、闭合,“三挡”加热时的功率是“二挡”加热时功率的1.5倍;选择“四挡”,、均闭合,此时电热水器在额定功率下工作。温控器开关的结构如图乙所示,绕点转动的杠杆和绕点转动的杠杆通过弹簧相连。温包内充满热胀冷缩的感温液体,置于水中,温度与水温一致。水温升高,感温液体膨胀使膜盒顶端在位置推杠杆,当水温达到设定温度,动触点与触点2相接,电热水器停止加热。调温旋钮为凹轮结构,绕固定轴转动,顺时针转动调温旋钮,距离减小。
甲 乙
(1) 该电热水器储满水后,若选择“四挡”加热,加热效率为,将水从加热到需要的时间为多少
(2) 电阻的阻值为____ ,该电热水器在“一挡”工作时的电流为____A(保留1位小数)。
(3) 为提高所设定的加热温度,应如何旋转调温旋钮 请写出做法并说明理由。
【答案】(1)
(2) 96.8;1.2
(3) 见解析
【解析】
(1) 水从加热到吸收的热量;消耗的电能。选择“四挡”加热,需要的时间。
(2) 由题意可知,该电热水器在“二挡”工作时,闭合、断开,只有工作,;在“三挡”工作时,断开、闭合,只有工作,。“三挡”加热时的功率是“二挡”加热时功率的1.5倍,,则可得①。在“四挡”工作时,、均闭合,三电阻并联,则②,再根据③。①②③联立解得 , ,。、均断开,三个电阻串联,为“一挡”工作,此时电流。
(3) 为提高所设定的加热温度,应该逆时针旋转调温旋钮。逆时针旋转调温旋钮,距离会增大,推动杠杆向右转动,通过弹簧向右拉动杠杆,增大膨胀距离,从而提高设定的加热温度。
8.[2024长沙三模]某居民楼为用水方便,在楼顶搭建起如图甲所示的柱型储水器,其底部和顶部分别有出水口和进水口。图乙是它的结构示意图,变阻器的最大阻值为 ,电源电压为,压敏电阻上表面的面积为,其阻值大小与所受压力的关系如图丙所示。涂有绝缘漆,并嵌入水箱,与箱底平齐。将的滑片移至最左端,当水箱水位低至时,接在、两点间的传感器(相当于理想电压表)会驱动进水阀打开,为水箱加水,直到水位到达时,传感器又驱动进水阀关闭。(,取)求:
甲 乙 丙
(1) 当水箱水位低至时,储水箱底部受到水的压强;
(2) 水位达到时,的阻值;
(3) 若要水位低至时,传感器驱动进水阀打开加水,则应将的阻值调至多少。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 当水箱水位低至时,储水箱底部受到水的压强;
(2) 水位达到时,储水箱底部受到水的压强,压敏电阻受到的压力,由图丙可知,此时的阻值为 ;
(3) 由(1)可知,当水箱水位低至时,储水箱底部受到水的压强为,此时压敏电阻受到的压力,由图丙可知,此时的阻值为 ,由题意知,将的滑片移至最左端,当水箱水位低至时,接在、两点间的传感器(相当于理想电压表)会驱动进水阀打开,根据串联分压可知,即,解得、两点间的电压。若要在水位低至时,传感器驱动进水阀打开加水,则此时储水箱底部受到水的压强,压敏电阻受到的压力,由图丙可知,此时的阻值为 ,当、两点间的电压为时,开始注水,则根据串联分压可知,则 ,即应将的阻值调至 。
9.[2024长沙一模]科技小组为了方便测量盐水密度,设计了一套如图所示的装置,可以通过电表示数显示液体密度的大小。电源电压保持不变,为定值电阻。一个底面积为的轻质溢水杯放置在压敏电阻上,与其受到的压力的关系为,其中的单位为,的单位为 ,溢水口距杯底。当杯中装满密度为的盐水时,电流表示数为,电压表示数为;当杯中装满另一种密度的盐水时,电流表示数为,电压表示数为,的电功率为,压敏电阻的电功率为。已知,。(取,溢水杯质量忽略不计)
(1) 溢水杯中装满的待测液体密度越大,压敏电阻的阻值____;
(2) 求电流的大小;
(3) 若电压表的量程选用,求该装置能测得的最大液体密度。
【答案】(1) 越小
(2)
(3)
【解析】
(1) 由压敏电阻与其受到的压力的关系可知,压力越大,电阻越小;溢水杯中装满的待测液体密度越大,由可知液体的重力越大,压敏电阻受到的压力越大,故压敏电阻的阻值越小;
(2) 由图可知:与串联,电压表测两端的电压,根据欧姆定律得到,,由题意可知,两次电压表示数之比为,故,故;
(3) 当杯中装满密度为的盐水时,杯底受到的压强,杯底受到的压力,此时压敏电阻 ,当杯中装满另一种密度的盐水时,的电功率和压敏电阻的电功率之比为,故,由上式可得,此时压敏电阻,因为电源电压不变,则,,解得 ,故电源电压,该装置所测液体密度最大时,压敏电阻的阻值最小,电路中总电阻最小,电流最大,两端电压最大,即电压表的示数为,此时通过电路的电流,R两端的电压,R的阻值 ,此时容器底所受的压力,此时容器底所受的压强,则该装置能测得的最大液体密度。
题型四 跨学科试题
1.[2024长沙一模]“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。”李白这首脍炙人口的七言绝句,描绘了一幅阐述运动相对性的完美画卷,从物理学的角度看,我们说舟中人是静止的,所选的参照物是( )
A. 白帝 B. 江陵 C. 两岸 D. 轻舟
【答案】D
2.[2024邵阳一模]《村居》诗中“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”,描绘儿童放飞风筝的画面如图所示。以下说法正确的是( )
A. 放风筝的儿童在奔跑中惯性会消失
B. 越飞越高的风筝相对于地面是静止的
C. 儿童鞋底有凹凸的花纹是为了减小摩擦
D. 线对风筝的拉力和风筝对线的拉力是一对相互作用力
【答案】D
【解析】任何物体在任何情况下都有惯性,故A错误;越飞越高的风筝相对于地面的位置在不断发生着变化,所以是运动的,故B错误;儿童鞋底有凹凸的花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故C错误;线对风筝的拉力和风筝对线的拉力大小相等、方向相反、作用在不同物体上且在同一直线上,是一对相互作用力,故D正确。
3.[2023天津]对下列安全教育内容进行分析,所用物理知识错误的是( )
A. 交通安全:驾车要系好安全带——防范惯性危害
B. 遇险自救:用破窗锤破窗逃生——牛顿第一定律
C. 用电安全:更换灯泡断开电源——安全用电原则
D. 出行安全:等候列车不越安全线——流体压强与流速的关系
【答案】B
【解析】A选项中驾车系好安全带,防止因为突然减速时,人由于具有惯性从座位上飞出去,说法正确,不符合题意;B选项中用破窗锤破窗逃生,是利用尖锐锤头减小受力面积,在压力一定的情况下,产生的压强更大,不是利用牛顿第一定律,说法错误,符合题意;C选项中更换灯泡时为防止触电,应断开电源进行操作,说法正确,不符合题意;D选项中等候列车时,列车进站带动周围空气一起快速流动,使得人与列车之间空气压强因为流速增大而减小,而人的另一侧压强相对较大,存在压强差,产生的压力差将人推向列车,说法正确,不符合题意。故选B。
4.[2022山东威海]下列我国古代生活用品在使用时所应用的物理性质,说法错误的是( )
A. 用指南鱼判断方向——磁性 B. 用陶器烹煮食物——导热性
C. 用铜和锡做镜子——导电性 D. 用竹子做弓——弹性
【答案】C
【解析】磁铁具有指示南北的性质,指南鱼是利用磁铁指示南北方向的性质工作的,A正确;用陶器烹煮食物,是利用陶器的导热性能好的特点,B正确;用铜和锡做镜子,是利用其光泽度好的特点,C错误;用竹子做弓是利用竹子的弹性好的特点,D正确。故选C。
5.青藏铁路路基两旁各插有一排碗口粗细、高约的铁棒(如图中小学教育资源及组卷应用平台
2025湖南版物理中考专题
题型突破
题型一 作图题
一、光学作图
类型1 光的反射作图
1.[2024四川南充]2023年9月17日,我国墨子巡天望远镜正式启用,它是北半球巡天能力最强的光学时域望远镜,如图甲所示。一束星光入射到望远镜,经主镜反射后到达成像装置,如图乙所示,是反射光线,请画出其入射光线并标出入射角大小(保留作图痕迹)。
甲 乙
2.[2024四川成都A节选]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,表示来自小猫的入射光线,点为入射点,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;②根据光的反射定律画出镜面。(镜面用表示,保留作图痕迹)
甲 乙
类型2 光的折射作图
3.[2024江苏盐城节选]如图所示,为人眼看到的像,补全来自点进入人眼的光路图。
4.[2022江苏苏州节选]在图中画出垂直于玻璃砖的光线经过玻璃砖射出的光路图。
类型3 光的反射、折射综合作图
5.[2023福建]光从空气斜射入玻璃中,请在图中画出反射光线和折射光线的大致位置。
类型4 透镜作图
6.[2024安徽]据晋代张华的《博物志》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”这种利用冰透镜向日取火的方法,体现了我国古代劳动人民的智慧。如图所示,若把冰块制成的凸透镜正对着太阳,将太阳光看成平行光,冰透镜的焦点为,请在图中完成光路。
7.[2024四川宜宾]如图所示,根据透镜对光的作用,将图中三条光线补充完整。
8.[2023重庆B节选]根据画出的光线,在图中虚线框内画出一个适当的透镜。
二、力学作图
类型1 受力分析作图
1.[2024山西]杂技在我国历史悠久,是力量与柔韧完美结合的传统艺术。如图甲所示,是杂技演员正在表演的情景。请你在图乙中画出演员A被托举且静止时受力的示意图。
甲 乙
2.[2024云南节选]如图所示,物块漂浮在水面上,请画出物块所受浮力的示意图。
3.[2022江苏泰州]如图,请作出斜面上小球所受重力和它对斜面压力的示意图。
4.[2022四川南充]如图所示,物块A在水平传送带上,与传送带一起以速度向右匀速运动,请画出物块A的受力示意图。
类型2 杠杆作图
5.[2024四川成都A节选]如图甲,小孟书桌上的折叠式台灯由底座、立杆和灯头组成。如图乙所示,灯头可视做绕点转动的杠杆,点是灯头的重心,小孟用拉力将灯头拉至图示位置。请在图乙中画出:①灯头受到的重力的示意图;②拉力的力臂。
甲 乙
6.[2021福建]在图中画出使用铡刀时动力的力臂。
7.[2023江苏苏州节选]图中,用直棒提升重物,画出图示位置所用最小力和阻力的力臂。
类型3 滑轮作图
8.[2024四川凉山]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。
9.[2022山东枣庄]如图所示,若利用滑轮组向下拉绳将重物提升,请画出滑轮组绕绳方法。
三、电(磁)学作图
类型1 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,电压表测量小灯泡两端电压,导线不能交叉。
2.[2023贵州]如图所示实物电路,请用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求:两灯并联,电流表测通过灯的电流,开关控制整个电路,导线不能交叉。
类型2 家庭电路作图
3.[2024四川南充]如图,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)。
类型3 电磁作图
4.[2024江苏苏州节选]在图中标出电源和螺线管上方的极性。
5.[2024江苏连云港节选]如图所示,请标出通电螺线管的、极并用箭头画出图中磁感线的方向。
6.[2024重庆A节选]在虚线框中用箭头画出磁感线的方向。
题型二 实验题
类型1 光学实验
1.[2023益阳]用如图所示装置“探究平面镜成像的特点”。
(1) 请将下列实验步骤合理排序,合理的实验步骤顺序为A____(填序号)。
A.在桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块玻璃板作为平面镜。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
B.用直线把蜡烛和它的像在纸上的位置连起来,并用刻度尺分别测量它们到玻璃板的距离。
C.拿一支外形相同但不点燃的蜡烛,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合。
D.把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像。
E.在纸上记下蜡烛和它的像的位置。
F.根据上述实验分析得出平面镜成像的规律:平面镜所成的像与物体关于平面镜对称。
(2) 为了使实验结论更具科学性,应补充的实验步骤是________________________________________________________。
(3) 在上述实验中,如果在玻璃板背面粘贴一张不透光的白纸,将玻璃板背面完全遮挡住,还能看到蜡烛在玻璃板后面的像吗?答:__(选填“能”或“不能”)看到。
2.[2024湖南模拟]用如图所示装置“探究光折射时的特点”,将一束光从空气斜射入水中发生折射,实验中的数据记录在表格中。
实验序号 1 2 3 4 5
入射角
折射角
(1) 分析表格中数据,可以得到结论:光从空气斜射入水中时,折射角____(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。
(2) 如图,一束光从空气中的点(图中未画出)射向水面上的点,折射光线照射到容器底部的点,请在图中作出入射光线的大致位置。
(3) 如果要让(2)中的折射光线照射到点,在保持入射点不变时,可____(选填“增大”或“减小”)入射角;或在保持入射光线位置不变时,进行____(选填“加水”或“排水”)。
3.[2024长沙模拟]用焦距为的凸透镜“探究凸透镜成像的规律”。
甲 乙
(1) 把凸透镜固定在光具座刻度线处,将蜡烛移至刻度线处,如图甲,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,该像是倒立、____的实像。
(2) 如图乙,在蜡烛和凸透镜之间放上近视眼镜,光屏上能得到清晰的像。若取下眼镜,要在光屏上重新得到清晰的像,应将光屏____(选填“靠近”或“远离”)凸透镜。
4.[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。
甲 乙

(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__________________。
(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。
序号 物距/ 像的性质 像距/
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
……
凸透镜成缩小实像时,物距____(填“ ”“ ”或“”)像距。
(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和凸透镜焦距的关系为。小丽对小宇的观点提出了质疑,她继续减小物距,发现蜡烛在某位置时,无论怎样移动光屏,光屏上都看不到像。小丽撤去光屏,从图丙中______侧(填“”或“”)向透镜方向观察,看到了正立放大的像,测得物距为,她推测和的关系应为。____的推测合理,理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
类型2 力学实验
5.[2024长沙一模]小明所在的物理兴趣小组的几名同学用斜面和小车来测平均速度,如图所示。
(1) 斜面与水平桌面的角度越__,实验中时间的测量越准确。
(2) 小车在斜面上某段运动时的始、末位置如图所示,小车运动的路程为____。若小车运动这段路程所用的时间为,则小车通过这段路程的平均速度为____。
6.[2024怀化三模]某天小强在商店买了一些草莓,突然他想到前几天学习了如何测量物体的密度,因此小强想测量自己所买的草莓的密度。他的实验操作如下。
甲 乙
(1) 小强将天平放置在水平台面上,调节平衡后将一颗草莓放置在天平的左盘,向右盘中加减砝码并移动游码使天平水平平衡,待天平平衡后,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则这颗草莓的质量为__。
(2) 小强测量草莓的体积时,发现无法将草莓直接放入量筒中,于是他取来一个溢水杯,先在溢水杯中装满水,再将草莓浸没在水中,用空烧杯接住溢出的水,再将烧杯中的水倒入量筒中,如图乙所示,则测出草莓的体积为__,则草莓的密度为________________。
(3) 小强用上述方法测得的草莓的密度与真实值相比____(选填“偏大”或“偏小”),原因:________。(忽略草莓会吸水)
7.[2023永州三模]小强同学在做测量小石块密度的实验,操作如下。
甲 乙 丙
(1) 把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,此时指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向__(选填“左”或“右”)调节,直至天平横梁平衡。
(2) 用调节好的天平测小石块的质量,小强在加减砝码时添加最小砝码后,指针所指位置如图甲所示,接下来的操作是______(填字母序号),直至天平横梁平衡。
A.将横梁上的平衡螺母向左调
B.将处在零刻度线位置的游码向右移
C.取出最小的砝码,将横梁上的平衡螺母向右调
D.取出最小的砝码,将处在零刻度线位置的游码向右移
(3) 正确的实验操作后,用天平测得小石块的质量如图乙所示,小石块的质量为__;用量筒测得小石块的体积如图丙所示,由此可算出小石块的密度为________________;若小石块有吸水性,则所测出小石块的密度将____(选填“大于”“小于”或“等于”)小石块真实的密度。
8.[2023云南]妈妈制作了一杯奶茶,小明想知道奶茶的密度,他将奶茶带到实验室进行了测量。
甲 乙 丙
(1) 将托盘天平放在____工作台上,将游码移至标尺左端的__________处,当横梁静止时,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向__调节,直到指针对准分度盘的中央刻度线。
(2) 小明进行了如下操作:
①将适量奶茶倒入烧杯中,用托盘天平测出奶茶和烧杯的质量;
② 将烧杯中的部分奶茶倒入量筒中,如图乙所示,测出奶茶的体积__;
③ 用托盘天平测量烧杯和剩余奶茶的质量,如图丙所示,______。
(3) 根据实验数据,计算出奶茶的密度____。
(4) 在步骤②中,有少量的奶茶附着在量筒液面上方的内壁上,测得的奶茶密度比真实值__(选填“大”或“小”),烧杯中剩余奶茶的密度____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
9.[2024怀化二模]在“探究阻力对物体运动影响”的实验中,使小车从相同斜面顶端由静止释放,沿斜面下滑到达底端并分别在毛巾、棉布和木板表面向前运动一段距离,停在如图所示的位置。
甲 乙 丙
(1) 每次实验,应该使同一小车从同一斜面的同一高度由静止释放,是为了控制小车到达水平面时的____相同;
(2) 对比甲、乙、丙三图可知,小车受到的阻力越小,运动的距离越__;
(3) 若水平面为理想的光滑平面,小车将做____直线运动。
10.[2024益阳二模]为了探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”,小明设计了如图所示的实验。
甲 乙 丙

(1) 实验时,应沿水平方向拉着弹簧测力计使物体A做__________运动,这时弹簧测力计的读数等于滑动摩擦力的大小,这样的测量利用了“力的作用是相互的”和“__________”原理。
(2) 比较图乙、丙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与接触面的__________是否有关。
(3) 分析实验数据时,小明比较图甲、丁实验,发现图甲实验中弹簧测力计的示数大于图丁实验中弹簧测力计的示数,于是小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。小红则认为图甲和丁的数据不能进行比较分析,小明的结论是错误的。你赞成____的观点,简要说明理由:__________________________。
11.[2024长沙一模]在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小智按照如图甲、乙、丙三种情况进行实验,其中A、C为木块,B为重物,甲、乙两图中的接触面粗糙程度相同且较光滑,丙图中接触面较粗糙。
甲 乙
丙 丁
(1) 对比甲、乙两图的实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与__________的关系;
(2) 小圆认为,对比乙、丙两图的实验,也可以探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系,小智认为小圆的观点是错误的,因为乙、丙两次实验__________________________________;
(3) 实验中小智发现弹簧测力计是在运动过程中读数,误差大。他通过思考设计了图丁的方案,该方案________(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
12.[2024长沙二模]在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,某同学做了如图甲、乙、丙所示三次实验。
甲 乙 丙 丁
(1) 本实验是通过观察海绵的__________来比较压力的作用效果;
(2) 由图甲、__两次实验现象可得出:__________一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3) 如图丁所示,将图丙实验中的小桌和砝码放在木板上,则在图丙、丁两次实验中小桌对接触面的压强______(选填“ ”“ ”或“”)。
13.[2024长沙一模]小婷在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在形管接头处加装了一个“三通接头”,如图甲所示。
甲 乙
(1) 形管与探头连接时,阀门应处于____(选填“打开”或“关闭”)状态,以确保形管内的液面相平;组装完成后,轻压探头的橡皮膜到一定程度,形管两侧液面有明显的高度差并保持稳定,说明装置________(选填“漏气”或“不漏气”)。
(2) 比较图乙、丙,可得出液体压强随深度的增加而增大;比较图丙、丁,还可初步得出在液体内部的同一深度,向各个方向的压强____。
(3) 若需通过图丁、戊对比得出液体压强与液体密度的关系,应将图戊中的探头向__移动适当的距离。
14.[2024怀化模拟]在一次物理课外兴趣活动实验探究中,小明用装有沙子的带盖塑料瓶等器材探究浮力的影响因素。
(1) 小明列举了三个常识,分别做出了三个猜想,其中符合常识3的是猜想______(填序号)。
常识 猜想
常识1:木头漂在水面,铁钉沉在水底 常识2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些 常识3:人从泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻 猜想1:与排开液体的体积有关 猜想2:与液体的密度有关 猜想3:与物体的密度有关
(2) 为了验证上述猜想,小明依次进行了以下实验:
① 根据步骤A、B、C可得:浮力大小与____________________有关。
② 接下来分析步骤______________,可以验证猜想2。
③ 为验证猜想3,小明在老师的指导下,将塑料瓶中的沙子倒掉一些以减小物体密度,接着他仿照步骤D进行实验,发现此时测力计示数小于,便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是未测出此时__________________的重力。
15.[2024邵阳模拟]在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,小明用到了以下实验器材:弹簧测力计、圆柱体合金块、烧杯、适量水和酒精。实验操作步骤和相关实验数据如图所示。
甲 乙 丙 丁 戊
(1) 图乙所示实验弹簧测力计的示数为____;
(2) 由图甲、丙实验可知合金块所受浮力为______;
(3) 小明观察到图丙和丁所示实验的液面相平,分析可知烧杯底部所受水的压强大小是____(选填“相同”或“不相同”)的;
(4) 分析本次实验,请你猜想图戊所示实验弹簧测力计的示数____(选填“ ”“”或“ ”),理由是________________________________________________________________。
16.[2024江西]以下是某同学“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。
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。 (2)分别测出小球通过的路程:______,,;记录这三段路程所对应的时间:,,。 (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:____________________________,,____________________________。 ____(选填“ ”“ ”或“”),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
17.[2024长沙二模]如图为“探究杠杆的平衡条件”的实验,使用的钩码规格相同。
甲 乙
(1) 挂钩码前杠杆静止在如图甲所示位置,此时杠杆处于____(选填“平衡”或“不平衡”)状态;
(2) 为了使图甲中的杠杆在水平位置平衡,可以将右侧平衡螺母向__(选填“左”或“右”)调节;
(3) 实验时,在已调平的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,调节钩码位置,使其在水平位置重新平衡。收集实验数据如表所示,经分析可得出杠杆平衡条件为______________________(用、、、表示);
次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 1.0 15.0 1.5 10.0
2 1.0 20.0 4.0 5.0
3 2.0 15.0 3.0 10.0
(4) 为了进一步验证实验结论,又做了图乙所示的实验,现将弹簧测力计从位置移动到位置,在此过程中杠杆始终在水平位置平衡,弹簧测力计示数将____(选填“变大”“不变”或“变小”)。
18.[2024岳阳二模]提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用,某兴趣小组的同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中,测得的数据如表所示。
次数 物体的重力 提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率
1 2 0.1 1 0.3
2 3 0.1 1.4 0.3
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6
(1) 第3次实验测得的机械效率是____________(结果精确到);
(2) 分析比较第1、2、3次的实验数据可以判定,使用同一个滑轮组提升物体时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率越__;
(3) 分析比较第____次的实验数据可得,机械效率与物体上升的高度无关。
类型3 电(磁)学实验
19.[2023长沙模拟]小振同学在“探究串联电路电压的规律”实验中,设计了如图甲所示的电路。
甲 乙
(1) 连接电路前,小振发现电压表指针如图乙所示,接下来他要对电压表进行的操作是____;
(2) 小振根据图甲连接好电路,闭合开关后,发现两灯不亮,电压表示数为零,若只有一处用电器故障,则故障可能是______________,提供一根完好的导线,如何检测故障______________________________________________________________________________________________
(简要说明操作步骤,言之有理即可)。
20.[2023郴州一模]为了探究“电流跟电压的关系”,小红同学设计了如图所示的电路。
甲 乙 丙

(1) 请根据图甲电路图,用笔画线代替导线将图乙中未连接完整的实物电路连接起来(导线不能交叉)。
(2) 调节滑动变阻器滑片位置,改变定值电阻两端的电压,得到电流表和电压表示数如图丙和丁所示,则电流表的示数为____A,电压表的示数为______。
(3) 如果仍用如图乙所示的实物电路来探究“电流与电阻的关系”,实验中每次换用不同阻值的定值电阻后,都应调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变。实验记录数据如表所示,请根据表中数据在坐标纸上描点作出图像。由图像可得出的实验结论是______________________________________________。(实验器材使用正确,量程选用合理)
实验次数 1 2 3 4 5
电阻/ 50 20 10 7 5
电流/A 0.25 0.5 1.0 1.5 2.0
21.[2022邵阳]小芳和同学们一起做“探究电流与电阻的关系”的实验,她们准备了电压为的电源,规格为“”的滑动变阻器,阻值分别为 、 、 、 的四个定值电阻,电流表、电压表、开关各一个,导线若干。小芳和同学们利用这些器材设计了如图甲所示的电路。实验中控制定值电阻两端电压为不变,请帮助小芳和同学们完成以下问题:
甲 乙
(1) 小芳和同学们先将 的电阻接入电路中,滑动变阻器接入电路阻值调至最大,检查连接无误之后闭合开关,发现电流表示数接近零,电压表示数接近于电源电压,经分析可能是定值电阻处发生了____(选填“短路”或“断路”)。
(2) 电路故障排除后,继续进行实验,调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,为____A,填入表格。
(3) 接下来,小芳和同学们将 的电阻更换成 的电阻接入电路,要使电压表的示数保持不变,应向__(选填“左”或“右”)移动滑片。
(4) 小芳和同学们通过实验得到了以下实验数据:
电阻/ 5 10 15 20
电流/A 0.2 0.13 0.1
分析表中数据,可以得出结论:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成__比。
22.[2023怀化模拟]某实验小组在实验室用如图甲所示器材测额定电压为的小灯泡的电阻。(电源处为3节新干电池)
甲 乙
(1) 用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(根据小灯泡额定电压选择合适量程)。
(2) 正确连接好电路,闭合开关,电流表的指针无偏转,而电压表的指针有明显的偏转,则电路故障可能是________(选填“电流表”“小灯泡”或“滑动变阻器”)断路。
(3) 排除故障后,按正确步骤进行实验,该小组分别测出了电压表示数为、和时电路中的电流,并利用记录下的实验数据,绘制出了小灯泡两端电压和通过它的电流的关系图像如图乙。由图乙可知,小灯泡正常发光时的电阻是______ 。从图乙还发现通过灯丝的电流与它两端的电压不成正比,原因是____________________________________________。
(4) 实验室分别有“”的和“”的两种规格的滑动变阻器,从实验小组记录的数据分析,他们是选择________(选填“”或“”)完成的实验。
23.[2023永州一模]如图甲为小致做“伏安法测电阻”的实验电路。
甲 乙 丙
(1) 在图甲所示的电路中,有一条导线连接错误,请在错误导线上打“×”,并画出正确连线。
(2) 检查电路连接无误后,闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数都为零,而电压表有明显示数,则原因可能是____。
(3) 改正错误后再进行实验,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调至最__(选填“左”或“右”)端。
(4) 某次测量中,电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,此次测得的电阻值为__ 。
(5) 小致接下来利用如图丙所示的电路,测量另一个未知电阻的阻值(是已知阻值的定值电阻):
①只闭合开关,电流表的示数为;
②开关、都闭合后,电流表的示数为;
③请写出未知电阻的阻值表达式________________________(用已知量和测量量表示)。
24.[2024广东广州]在学习“电与磁”后,某小组做了如下实验研究。
(1) 如图甲,将指南针水平放置在木板上,指南针静止时端指向北方,则端是指南针的________(选填“极”“极”),这是因为地球周围存在____。

(2) 为研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请完成下列实验内容:
①如图乙,漆包线绕在铁钉上构成一个电磁铁,将它平行指南针放置在木板上。

② 请用笔画线表示接线,按要求将图乙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器和电磁铁连成串联电路(有部分导线已连接)。要求如下:
Ⅰ.合上开关,指南针在电磁铁的作用下,静止时端仍然指向北方;
Ⅱ.滑动变阻器滑片由端向端移动时,电流表的示数减小。
③ 电磁铁磁性强弱可以通过电磁铁吸引大头针的数目来判断。为研究线圈匝数一定时,电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请设计记录实验数据的表格。
④ 某次实验,电流表示数如图丙,此时电流为____A。

25.[2023云南]某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。
甲 乙 丙
(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__________。
(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。
26.[2024长沙二模]在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小明用两根相同的铁钉制成了简易的电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1) 当滑动变阻器的滑片向左移动时,通过观察电磁铁甲、乙吸引大头针的个数变化,说明对于同一电磁铁,电流越__,其磁性越强。
(2) 根据图示的情境可知,电流一定时,__________________,电磁铁磁性越强。
(3) 根据安培定则,可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的______极。
类型4 热学实验
27.[2024长沙二模]小明按如图所示装置探究水沸腾时温度变化的特点。
甲 乙 丙
(1) 组装器材时,应按照__________(选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序进行。
(2) 图__(选填“乙”或“丙”)能反映水沸腾时产生气泡的情形。
(3) 当水温升高到时,每隔记录一次温度填入下表,请你根据实验中记录的数据判断:水在沸腾的过程中不断吸热,温度____(选填“升高”“降低”或“不变”)。
时间/ 0 1 2 3 4 5 6
温度/ 93 95 97 99 99 99 99
(4) 实验数据表明:实验所在地的大气压____(选填“小于”或“大于”)标准大气压。
28.[2024怀化一模]为探究固体熔化时温度的变化规律,我们选用海波和石蜡两种物质进行实验,记录实验数据并在纸上描点画出图像。
甲 乙
(1) 图乙中的图像是____(选填“海波”或“石蜡”)的温度随时间变化的图像,它是________(选填“晶体”或“非晶体”)。
(2) 我们发现,在海波和石蜡熔化过程中,如果将试管从烧杯内的水中取出,该物质停止熔化。将试管放回后,该物质又继续熔化,说明固体熔化过程需要____。
(3) 由图像特点可知第时,图像所表示的物质处于____(填物质状态)。
29.[2024邵阳一模]小林同学为了探究不同物质的吸热能力,选用了如图甲所示的装置进行实验,在相同烧杯中装有质量和初温相同的水和煤油,用相同的酒精灯进行加热,根据实验数据绘制了如图乙的温度与时间变化关系图像。
甲 乙
(1) 若在组装甲实验装置时发现温度计的玻璃泡触碰到了装有水的烧杯底,应该将图甲装置中的____________(选填“A向上”或“B向下”)适度调整。
(2) 据图乙可知,水的吸热能力____(选填“大于”“小于”或“等于”)煤油的吸热能力,因此通常选择__(选填“水”或“煤油”)作为汽车发动机冷却液。
(3) 已知水的比热容为,根据图乙中的数据可知,煤油的比热容为________________。
题型三 计算题
一、力学计算
1.[2024长沙一模]如图所示是某餐厅的智能服务机器人。它具有净化室内空气、送餐服务、温馨提示等功能。若质量为的机器人以的速度在水平地面上匀速行驶了,已知机器人所受阻力是自重的。(取)求此过程中:
(1) 机器人行驶的路程;
(2) 牵引力所做的功;
(3) 牵引力做功的功率。
2.[2024湘潭一模]为保家卫国,加强国防建设,我国自主研制了一款两栖坦克,坦克发动机最大功率为,满载时质量是,在野外陆地的最大速度是,在水中的最大速度是。已知,取,请完成下列问题:
(1) 坦克满载时,受到的重力为多大?
(2) 坦克满载漂浮在水中行进时,排开水的体积为多大?
(3) 坦克有两条履带,每条履带与地面的接触面积是,满载时静止在水平地面上,对水平地面的压强多大?
(4) 在某次演习中,坦克以最大功率在水中行驶,发动机所做的功是多少?
3.[2024重庆A]如图甲所示,我国自主建造重为的导管架“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,该驳船可看作长、宽、高的规则长方体,其最大吃水深度为。“文冲修造厂”通过加宽驳船解决了超重难题,如图乙是驳船加宽后的示意图,加宽后驳船的最大吃水深度不变。(,取)求:
甲 乙
(1) 水深处的压强;
(2) 加宽前,驳船空载时排开水的体积;
(3) 若驳船体积每增加,自重增加,为了安全装载“海基二号”,驳船总宽度至少应增加多少;请你另外设计一种改装驳船的方法(只说方法,不计算)。
4.[2024岳阳二模]如图甲所示,建筑工地上,施工人员用起重机吊起建筑材料,吊臂上的滑轮组可简化成如图乙所示的滑轮组。已知承担物重的绳子股数,每个滑轮等重且重力为,不计绳重及摩擦,每次将不同重力的物体以的速度匀速提升。求:
甲 乙
(1) 当物体的重力时,起重机克服物体重力所做的功是多少?
(2) 当物体的重力时,起重机绳子上的拉力是多少?
(3) 当滑轮组的机械效率为时,起重机对物体做功的功率是多少?
5.[2024长沙二模]如图所示,圆柱体甲和薄壁圆柱形容器乙置于水平地面上。甲的重力为,底面积为,乙容器内装水。已知,取,求:
(1) 乙容器内水面下处水的压强;
(2) 将甲浸没在乙容器的水中后(无水溢出),若乙容器对地面压强的增加量是水对乙容器底压强增加量的2.5倍,计算甲的密度;
(3) 将乙容器中的水全部倒出并烘干乙容器内残留的水,再倒入的某种液体,接着将甲慢慢浸入乙容器的液体中。从甲下表面刚好接触液面开始,再竖直向下移动时,甲恰好浸没,无液体溢出,则甲未浸入液体中时,该液体对乙容器底的压强是多少?
6.[2024益阳一模]如图所示,将一个体积为、重的木块用细线系在置于水平地面上底面积为的圆柱形容器的底部。当容器中倒入足够多的水,使木块浸没在水中时,已知,取,求:
(1) 木块浸没在水中受到的浮力和细线对木块的拉力。
(2) 剪断细线后,木块处于静止时,木块露出水面的体积多大?
(3) 木块露出水面处于静止后,容器底部所受水的压强减小了多少?
7.[2024娄底一模]如图所示,水平放置的台秤上放置一个装有适量水的圆柱形容器,已知容器和水的总质量为,容器的底面积为。现将一个质量为,体积为的实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入容器的水中(容器厚度不计,水未溢出)。已知,取,求:
(1) 物体A一半浸入水中时受到的浮力。
(2) 物体A一半浸入水中后,水对容器底部增大的压强。
(3) 物体A一半浸入水中后,容器对台秤表面的压强。
8.[2024长沙一模]如图甲所示,放在水平地面上的轻质薄壁容器,其质量忽略不计,容器上层的横截面积为,高为,下层的底面积为,高为。用弹簧测力计拉着一圆柱形金属物体悬于空中,物体的底面积为。物体未浸入时水的深度为。现在用测力计拉着物体从物体底面刚好贴着水面开始缓慢浸入水中。测力计的示数随时间变化的图像如图乙所示。已知,取,求:
甲 乙
(1) 物体浸没时受到的浮力大小;
(2) 物体的体积;
(3) 物体浸没时,水对容器底部的压强;
(4) 时刻,容器对水平地面的压强。
9.[2024长沙一模]如图甲所示,A、B为不同材料制成的体积相同的实心正方体,用绳子相连,浸没在盛有水的薄壁圆柱形容器中。A的上表面刚好与水面相平,B的下表面接触容器底部(但对容器底没有压力),A、B之间的绳子绷直。现在沿竖直方向向上缓慢匀速拉动A,A的上端所受拉力随A上升的距离变化关系图像如图乙所示,已知容器的底面积为,A、B间绳子承受的拉力有限,可能会被拉断,其他绳子不会被拉断,绳子的质量和体积忽略不计,,取,求:
甲 乙
(1) 正方体A浸没时受到的浮力;
(2) 正方体B的重力;
(3) 整个过程中水对容器底部的最小压强。
10.[2024常德一模]如图是小明利用器械进行锻炼的示意图,其中横杆可绕固定点在竖直平面内转动,,在杆端用细绳悬挂重力为的配重,小明在端施加竖直方向的力,杆在水平位置平衡。已知小明的重力为,两只脚与地面接触的总面积为,不计杆重与绳重。求:
(1) 此时他在端施加的力的大小;
(2) 此时他对水平地面的压强;
(3) 若横杆总长度为,杆在端悬挂的配重不变,现将支点向右移动一段距离,使端的人刚好离开地面且横杆处于水平平衡状态,求这段距离为多少?
11.[2024岳阳一模]如图所示,是一杠杆,可绕支点在竖直平面内自由转动,,,滑轮重为,当在点施加大小为的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,边长为的正方体对水平地面的压强为;当在点施加大小为的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体对水平地面的压强为。(不计杠杆重、绳重和摩擦,图中各段绳所受拉力均沿竖直方向)求:
(1) 当拉力作用在点时,正方体对地面的压力;
(2) 正方体受到的重力;
(3) 拉力的大小。
12.[2024株洲一模]如图所示,杠杆放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽中,杠杆能以凹槽两端的点或点为支点在竖直平面内转动,细绳的一端系在杠杆的端,另一端绕过动滑轮固定在天花板上,浸没在容器内水中的物体通过细绳挂在动滑轮的挂钩上,物体通过细绳悬挂在杠杆的端。已知动滑轮的质量,物体的体积为,。杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计,,取。打开阀门将容器中的水逐渐放出,为使杠杆保持水平平衡,求:
(1) 物体浸没在水中时受到的浮力。
(2) 当在端悬挂的物体的重力为时,杠杆刚好被拉动,物体的重力是多少?
(3) 将物体换成密度为的物体,在端撤去物体,悬挂物体,然后打开阀门将容器中的水逐渐放出,杠杆始终保持水平平衡,物体的最小质量是多少?
二、电学计算
1.[2024安徽]如图所示的电路中,电源两端电压,、、均为定值电阻,其中 , 。
(1) 当闭合开关和,断开开关时,求两端的电压;
(2) 当开关、和均闭合时,求电流表的示数;
(3) 当闭合开关,断开开关和时,电压表示数为,求消耗的电功率。
2.[2024江苏苏州]某电饭锅的电路如图所示,发热盘内有发热电阻和分压电阻,是温控开关。当接时,电饭锅处于高温挡,通过的电流为;当温度达到一定值时,开关自动切换到,电饭锅处于保温挡,通过的电流为。求:
(1) 的阻值;
(2) 电饭锅高温挡的功率;
(3) 保温,分压电阻产生的热量。
3.[2024江西]如图所示,电源两端电压为,电阻为 。
(1) 只闭合开关,求通过电阻的电流;
(2) 同时闭合开关、,若通过干路的电流为,求通过电阻的电流和电阻的阻值。
4.[2024湘潭模拟]如图甲是具有保温、加热功能的暖菜板,简化电路如图乙所示,其中为内置风扇,和均为电热丝, 。说明书上保温状态电路总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时,求:
甲 乙
型号 电路总功率 加热
电压 保温
用途 暖菜、温奶 风扇功率
(1) 通过内置风扇的电流;(保留两位小数)
(2) 的阻值;
(3) 保温状态下工作,电热丝产生的热量。
5.[2024长沙模拟]如图为某种两挡电饭锅的简化电路,其铭牌如表。某次煮饭过程中,加热挡工作,保温挡工作,且工作电压为。求:
牌电饭锅
额定电压
额定功率 加热挡
保温挡
额定频率
(1) 该电饭锅处于保温挡时,电路中的电流。
(2) 该次煮饭过程中,电饭锅消耗的电能。
(3) 电阻的阻值。
6.[2024福建]小闽为学校的陶器烧制炉加装一个自制的可控制温度的装置,其简化的工作电路图如图。、是炉内加热电阻,阻值为 ,是变阻器,是电磁铁线圈电阻。温差电源的热点探头放在炉内,冷点探头放在的恒温箱中。烧制炉接入的电路中,闭合开关、,衔铁与触点A接触,烧制炉处于加热状态;当电磁铁线圈中的电流达到时,衔铁被吸下与触点B接触,烧制炉进入保温状态,保温功率为。测试时,第一次调节的阻值为 ,当烧制炉刚进入保温状态时,测得炉内温度为;第二次调节的阻值为 ,当烧制炉刚进入保温状态时,测得炉内温度为。
(1) 求烧制炉处于加热状态时,通过的电流。
(2) 求烧制炉处于保温状态时,的阻值。
(3) 温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比,为便于设置烧制炉的保温温度,写出与关系的表达式。
7.[2024湖南模拟]如图所示的电路中,电源电压保持不变,灯泡标有“”字样,变阻器标有“”字样。开关、闭合,、断开时,滑片置于下端,电压表的示数为,通过的电流为;当所有开关都闭合时,滑片仍置于下端,电压表的示数为,通过的电流为,且电流表的示数为。已知,。求:(忽略灯泡阻值的变化)
(1) 灯泡正常工作时的电流。
(2) 电源电压。
(3) 若电源电压可调,电流表选接“”量程。只闭合开关、、和,现用定值电阻替换灯泡,要求:电源电压取之间某一值,在移动滑动变阻器滑片的过程中,电流表的指针能达到最大刻度处。满足上述要求时替换的定值电阻的阻值范围。
8.[2023河北]如图1所示,电源电压不变,电流表量程为,电压表量程为,滑动变阻器的规格为“”,灯泡的额定电流为。图2是灯泡的电流与电压关系图像。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当滑片移至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为和。
图1 图2
(1) 求电源电压;
(2) 在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片,灯泡的最小功率是多少?
(3) 用定值电阻替换灯泡,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片,发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于 ,求定值电阻的可能值。
9.[2024山东滨州]为研究调光灯的工作原理,某小组设计了如图甲所示的模拟电路进行探究。已知小灯泡标有“”字样,电源电压恒定不变。在保证电路安全的情况下,通过调节滑动变阻器,分别记录三个电表的示数,并将电表示数绘制成如图乙所示的关系图像,求:
甲 乙
(1) 灯泡正常发光时的电流。
(2) 灯泡正常发光消耗的电能。
(3) 电源电压。
(4) 滑动变阻器阻值的变化范围。
三、综合计算
1.[2024邵阳三模]如图甲所示是只有加热、保温两个挡位的电热水器的简化电路图。控制电路电源电压恒定,为定值电阻,是用来检测水温的热敏电阻,其阻值随温度变化关系如图乙所示,电磁继电器线圈电阻不计。工作电路电源电压,定值电阻 , 。当电磁继电器线圈的电流时,衔铁上弹与触点接通;当电磁继电器线圈的电流时,衔铁被吸下与触点接通。闭合开关:
甲 乙
(1) 衔铁上弹与触点接通时,电热水器处于____(选填“加热”或“保温”)挡;
(2) 求电热水器处于加热挡时,通过工作电路的电流;
(3) 求电热水器处于保温挡时,工作电路的电功率;
(4) 小明想要设置该电热水器水温的变化范围为,则的阻值为多少?
2.[2024株洲模拟]随着城市化的发展,城区内出现了越来越多的高层住宅楼,人们乘坐电梯上下楼。为了安全起见,电梯都设置了超载自动报警系统,其内部构造如图甲所示。控制电路电源电压,定值电阻 ,压敏电阻的阻值随压力大小的变化关系如图乙所示。当控制电路中的电流达到时,电梯发出超载警报。电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值忽略不计。(取)


(1) 根据图甲、乙分析,当电梯内人数增多时,图甲中电磁铁的磁性____(选填“增强”“减弱”或“不变”);
(2) 当电梯内的人总质量为时,控制电路中的电流是多少?
(3) 电梯最多可搭载的乘客总质量是多大?
3.[2024长沙一模]学校的科技节上,小阳设计了一个可调节功率的家用烤火炉,其原理如图所示。为滑动变阻器,其标有“”字样,为电热丝,的阻值为 (忽略温度对电阻的影响)。
(1) 求闭合开关后,当滑片处于端时电路中的电流;
(2) 求闭合开关后,当滑片处于端时,电路工作,电热丝产生的热量;
(3) 电路安全的前提下,使用过程中滑片总能从端滑到端。若用电热丝替换,能使的功率最大达。则移动滑片,当 时,电热丝的功率为多少。
4.[2024长沙模拟]小明家新买的一辆汽车,后视镜具有加热功能(如图甲)。他查询资料,了解到加热电路简化图如图乙所示,为挡位切换开关,根据气温、雨水情况可切换高温、低温和关闭三个挡位,高温挡功率为,低温挡功率为。电源电压恒为,和均为阻值不变的电热丝。求:
甲 乙
(1) 当后视镜处于高温挡时,通过电路的电流;
(2) 电热丝的阻值;
(3) 当后视镜处于低温挡时,工作电热丝产生的热量。
5.[2024四川南充]科创小组设计利用电流表测量质量的装置如图。现截取适当长度的电阻片(它的阻值随长度的变化图像如图乙)作为滑动变阻器接入电路,如图甲所示。如图甲中,电源电压恒定不变,电流表量程为。当滑片在最下端时,电流表示数为。装置中托盘与圆柱形实心塑料浮筒通过硬质绝缘细杆固定连接,整体漂浮在装有足够深水的柱形薄壁容器中,且只能竖直移动。托盘的质量为;高,底面积为,质量为;容器的底面积为。托盘通过滑杆带动滑片上下移动。托盘中未放物体时,调节水量,使滑片正好位于最上端。托盘中放入物体A时,刚好浸没,滑片正好位于最下端(取、、不计滑片、滑杆、细杆的质量,忽略摩擦阻力,工作中水不溢出)。求:
甲 乙
(1) 的阻值;
(2) 物体A的质量;
(3) 托盘中未放物体时,电流表的示数。
6.[2024湖北]小红用图甲的手持挂烫机帮家人熨烫衣物,挂烫机内的水被加热汽化后喷出。图乙为挂烫机的等效电路,为加热电阻,为限流电阻,为自动温控开关。将挂烫机接入电路,在位置“1”,前端电热板被加热,电路中的电流为;当温度升到时,切换到位置“2”,挂烫机处于待机状态,电路中的电流为,当温度降到时,又回到位置“1”。
甲 乙
(1) 求的阻值。
(2) 求挂烫机待机状态的功率。
(3) 熨烫过程中,电路的电流随时间变化如图丙,求挂烫机消耗的电能。

(4) 请从使用安全或节能的角度为该挂烫机的标签设计一条提示语。
7.[2024江苏无锡]某款家用储水式电热水器额定电压为,额定功率为,额定容量为,图甲是其电路原理图。插上插头,电热水器储满水后,闭合开关,温控器开关接触点1,对水进行加热,当加热温度达到设定温度时,跳转接触点2,保温指示灯亮起,停止加热;当水温下降,低于设定温度时,再次接触点1进行加热。、、为加热电阻,其中。该电热水器的加热模式有四个挡位,选择“一挡”,、均断开;选择“二挡”,闭合、断开;选择“三挡”,断开、闭合,“三挡”加热时的功率是“二挡”加热时功率的1.5倍;选择“四挡”,、均闭合,此时电热水器在额定功率下工作。温控器开关的结构如图乙所示,绕点转动的杠杆和绕点转动的杠杆通过弹簧相连。温包内充满热胀冷缩的感温液体,置于水中,温度与水温一致。水温升高,感温液体膨胀使膜盒顶端在位置推杠杆,当水温达到设定温度,动触点与触点2相接,电热水器停止加热。调温旋钮为凹轮结构,绕固定轴转动,顺时针转动调温旋钮,距离减小。
甲 乙
(1) 该电热水器储满水后,若选择“四挡”加热,加热效率为,将水从加热到需要的时间为多少
(2) 电阻的阻值为____ ,该电热水器在“一挡”工作时的电流为____A(保留1位小数)。
(3) 为提高所设定的加热温度,应如何旋转调温旋钮 请写出做法并说明理由。
8.[2024长沙三模]某居民楼为用水方便,在楼顶搭建起如图甲所示的柱型储水器,其底部和顶部分别有出水口和进水口。图乙是它的结构示意图,变阻器的最大阻值为 ,电源电压为,压敏电阻上表面的面积为,其阻值大小与所受压力的关系如图丙所示。涂有绝缘漆,并嵌入水箱,与箱底平齐。将的滑片移至最左端,当水箱水位低至时,接在、两点间的传感器(相当于理想电压表)会驱动进水阀打开,为水箱加水,直到水位到达时,传感器又驱动进水阀关闭。(,取)求:
甲 乙 丙
(1) 当水箱水位低至时,储水箱底部受到水的压强;
(2) 水位达到时,的阻值;
(3) 若要水位低至时,传感器驱动进水阀打开加水,则应将的阻值调至多少。
9.[2024长沙一模]科技小组为了方便测量盐水密度,设计了一套如图所示的装置,可以通过电表示数显示液体密度的大小。电源电压保持不变,为定值电阻。一个底面积为的轻质溢水杯放置在压敏电阻上,与其受到的压力的关系为,其中的单位为,的单位为 ,溢水口距杯底。当杯中装满密度为的盐水时,电流表示数为,电压表示数为;当杯中装满另一种密度的盐水时,电流表示数为,电压表示数为,的电功率为,压敏电阻的电功率为。已知,。(取,溢水杯质量忽略不计)
(1) 溢水杯中装满的待测液体密度越大,压敏电阻的阻值____;
(2) 求电流的大小;
(3) 若电压表的量程选用,求该装置能测得的最大液体密度。
题型四 跨学科试题
1.[2024长沙一模]“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。”李白这首脍炙人口的七言绝句,描绘了一幅阐述运动相对性的完美画卷,从物理学的角度看,我们说舟中人是静止的,所选的参照物是( )
A.白帝 B.江陵 C.两岸 D.轻舟
2.[2024邵阳一模]《村居》诗中“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”,描绘儿童放飞风筝的画面如图所示。以下说法正确的是( )
A.放风筝的儿童在奔跑中惯性会消失
B.越飞越高的风筝相对于地面是静止的
C.儿童鞋底有凹凸的花纹是为了减小摩擦
D.线对风筝的拉力和风筝对线的拉力是一对相互作用力
3.[2023天津]对下列安全教育内容进行分析,所用物理知识错误的是( )
A.交通安全:驾车要系好安全带——防范惯性危害
B.遇险自救:用破窗锤破窗逃生——牛顿第一定律
C.用电安全:更换灯泡断开电源——安全用电原则
D.出行安全:等候列车不越安全线——流体压强与流速的关系
4.[2022山东威海]下列我国古代生活用品在使用时所应用的物理性质,说法错误的是( )
A.用指南鱼判断方向——磁性 B.用陶器烹煮食物——导热性
C.用铜和锡做镜子——导电性 D.用竹子做弓——弹性
5.青藏铁路路基两旁各插有一排碗口粗细、高约的铁棒(如图所示),我们叫它热棒。热棒在路基下还埋有深,整个棒体是中空的,里面灌有液氨。热棒的工作原理很简单:当路基温度上升时,液态氨受热发生①上升到热棒的上端,通过散热片将热量传递给空气,同时,气态氨在此冷却②变成了液态氨,又沉入了棒底。这样,热棒就相当于一个天然“制冷机”。请问文中①②的物态变化名称是( )
A.①升华②液化 B.①液化②汽化
C.①汽化②液化 D.①升华②凝华
6.下列有关声现象的说法中,不正确的是( )
图1 图2 图3 图4
A.从图1中的波形图可知,甲音叉发出的声音音调高
B.图2中逐渐抽出玻璃罩内空气,铃声明显减弱但还能听到,说明声音的传播不需要介质
C.图3用椭圆形凹面镜将超声波反射后集中到结石上,就能使结石粉碎,这一现象说明超声波具有能量
D.图4是一款蓝牙耳机,佩戴时不堵塞耳朵,使用时将耳机贴在颞骨两侧,就可以听到声音了,这利用了固体可以传声的性质
7.一名工作人员突然发现停车场里一辆大型槽罐车尾部不断冒出白烟,并且越来越大,当他走过去一看,被现场的情景吓了一跳,只见车尾部开始结冰,车厢下端已经有大约长的冰柱,而液体刚滴到地面上就开始结冰,不久地面上就结了一层厚厚的冰。原来,这辆车满载液态氮气,车尾部冒出的白烟就是车罐内液态氮发生泄漏的表现。氮气具有快速制冷的效果,如果有足够多的氮,可以在很短的时间内将周围气温降低到零下。小盼是个爱动脑筋的好孩子,他提出了下面的问题,请帮他解答。
(1) 氮气是空气的主要成分,常温常压下是气态,可槽罐车的车罐里怎么会出现液态氮?这样将气体进行液化有何好处?
(2) 车罐内液态氮发生泄漏时为何会冒出“白烟”?
(3) 根据所学的物理和自然知识,文中似乎有两处不妥,你能指出来并加以改正吗?
(4) 发生此事时,如果你正好在现场,你打算怎么做?
8.阅读短文,回答问题。
眼睛
如图1是我们人的眼睛的结构图,它很像一架照相机。我们看物体时,是通过睫状体的伸缩来调节晶状体的弯曲程度,改变晶状体的焦距,使不同远近的物体都能在像距相同的视网膜上生成清晰的倒立实像。当睫状体放松时,晶状体比较薄,对光的偏折能力变小,远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上,眼球可以看清远处的物体;当睫状体收缩时,晶状体变厚,对光的偏折能力变强,近处物体射来的光会聚在视网膜上,眼睛就可以看清近处的物体。若沉溺于上网或长时间近距离看书写字、看电视,容易使睫状体的调节负担过重不能使晶状体恢复原状,使眼球的前后径过长,致使远处物体折射所形成的像落到了视网膜的前方,形成近视。近视眼可以通过佩戴眼镜加以矫正。近视程度越严重,戴的眼镜度数越大。
透镜焦距 的长短标志着折光本领的大小,焦距越短,折光本领越大。通常把透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度,用 表示,即。如果某透镜的焦距是,它的焦度,而平时说的眼镜片的度数就是镜片的透镜焦度乘100的值,例如,400度远视镜片的透镜焦度是,它的焦距是。通常远视镜片的度数是正数,而近视镜片的度数是负数。
眼睛的瞳孔能改变大小,以控制进入眼睛的光线量。在弱光条件下扩大,允许更多的光线进入,以便看清物体。在强光条件下缩小,防止强光损伤视网膜,起到保护视网膜的作用。
图1 图2 图3
(1) 眼睛很像一架照相机。与照相机不同的是人眼是一个真正的变焦系统,当人眼看近处物体时,晶状体焦距较__(选填“大”或“小”)。
(2) 如图2所示是小明的眼睛看物体时的成像情况,则小明的眼睛需要佩戴图3中的__(选填“甲”或“乙”)眼镜。
(3) 刚走进光线较暗的电影院时,人眼需要经过一段时间后才可看见周围的物体,这种变化是由于眼球中的瞳孔____(选填“变大”“不变”或“变小”)了。
(4) 某同学所戴眼镜镜片的度数为500度,该镜片的焦距为____。
(5) 如何预防近视或缓解眼睛疲劳,请你提出一条合理化建议:____________________________________________________________。
9.[2023山西]阅读短文,回答问题。
戈壁滩上的“向日葵”
在甘肃省敦煌市西南方向约15千米的戈壁滩上有一处充满科幻感的设施(如图甲所示),这是目前全球装机容量第二的熔盐塔式光热电站。光热电站的镜场面积约140多万平方米,1万多面巨大的定日镜在计算机的精确控制下,能如同向日葵一样随着太阳位置变化而变化,使太阳光时刻都能聚集到260米高的吸热塔的吸热器上。
在北半球的正午,太阳光由南往北倾斜照射,位于吸热塔北面的定日镜,阳光的入射角极小,定日镜的面积可以全部作为有效面积反射阳光。而位于吸热塔南面的定日镜,阳光的入射角很大,反射阳光的有效面积大大缩小了。
在塔式太阳能热发电系统中,吸热器是最关键的核心部位,吸热器内部有多个平行排列的吸热管组成的管屏,它将定日镜所捕捉到的太阳光直接转化为可以高效利用的内能,将能量存储在液态熔盐中,为汽轮发电机组提供所需的热源。
甲 乙
(1) 太阳能光热电站利用平面镜____太阳光,聚集到吸热塔上进行加热。在镜阵最外层的大圈,定日镜呈现明显的分布不对称,吸热塔南边的定日镜比北边少,原因是________________________________________________________。
(2) 请结合图乙完成太阳能光热发电的能量转化流程图。
(3) 熔盐储热是利用高温熔化状态下的无机盐把能量储存起来,当熔盐温度________________时,便可把储存的内能释放出来,可以实现24小时均有高温熔盐推动汽轮机工作,实现持续发电。
10.[2023江苏苏州]人眼对观察到的景物有暂时的“记忆”,在外界景物消失后,视神经对它的印象还会延续 左右,这种特征叫视觉暂留。例如在一张白色卡片纸的正、反面分别画上鸟笼和鸟,让卡片纸快速旋转,当正、反两面交替出现在眼前的时间间隔在 之内时,人眼就能看到鸟在笼中的现象(图甲)。

一些城市地铁行驶在某些区间时,乘客能看到窗外出现清晰的动态广告,往往也是利用了视觉暂留的原理。某段地铁内隧道广告的制作方法如下:在隧道侧壁与车窗相同高度处,沿运行方向每经过距离,安装一块大小相同的广告灯箱,如图乙。灯箱采用频闪方式实现亮、暗交替,且工作时各灯箱亮、暗同步变化(人的视觉暂留时间以 计算)。

(1) 要实现时长的广告效果,至少需要安装____块广告灯箱;
(2) 灯箱安装好后,调节灯箱发光频率,控制地铁速度,当它们满足下述哪种情况时,乘客能看到流畅稳定的广告画面 答:______。
A.,且 B.,且
C.,且 D.,且
(3) 座位上乘客发现正常显示的广告画面突然向地铁前进方向缓慢移动,可能原因是________________________________________________(写出一种即可)。
11.[2023江苏苏州]阅读材料,回答问题
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日,我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网,标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成,整体高度超200米,总质量达。平台采用“半潜式”设计,底部是一个三角形浮式基础,包括3个边立柱和1个中间立柱,图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子,柱子上方安装有机舱,机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动,生成绿色电力,年发电量将达。
甲 乙
(1) 风能属于__(选填“可”或“不可”)再生能源;
(2) 根据图甲估测“海油观澜号”单个叶片长度约为____________________________________(保留整数);
(3) 风平浪静叶片不动时,平台基础排开海水的体积达________________(海水密度用计算,不考虑锚链对平台的作用);
(4) 每年的发电量相当于________________天然气完全燃烧放出的热量(天然气的热值取);
(5) 海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式(图乙)。两种方式相比较,你认为“半潜式”的一个明显优点是______________________________________。
12.[2023广东]阅读材料,回答问题。
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源,利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成,其简化结构如图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示,一面较平,另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转,经过齿轮箱增速后,发电机转子高速旋转发电。
甲 乙
某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈,发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率 与风速 的关系如图丙所示。在 的范围内,与 的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速 与时间 的关系如图丁所示。(为方便计算,图丙和图丁数据已作简化处理)


(1) 完成下列风力发电的主要能量转化流程图:
(2) 当风正面垂直吹向静止叶片时,如图乙所示,从正面看,叶片A会________(选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
(3) 当风速为时,风力发电机组工作输出的电能相当于__的煤完全燃烧放出的热量。
(4) 当风速为时,发电机转子转400圈。若发电机输出电能,叶片需要转动______圈。
(5) 若14:00—15:00和15:00—16:00两段时间内输出电能之比为,则14:00—20:00的时间段内风力发电机组的输出电能为________________。
13.[2024江苏盐城]阅读短文,回答问题。
智能道闸——助力汽车进出管理

如图甲是小区大门口常见的一种智能道闸,它由车辆识别系统、闸机和地感系统三部分组成。道闸的横杆具有强度高、耐腐蚀和重量轻等特点。
当车辆靠近道闸时,摄像头采集到车辆信息,与系统内已有信息进行比对,给闸机的电动机发出是否放行指令,或由管理员通过遥控器控制是否放行。车辆放行后,进入地感线圈区域时,路面下的线圈中电流发生变化,这个变化信号通过检测器传给闸机,横杆不会落下。
为让横杆平稳起落,需给电动机进行减速,减速系统内部结构如图乙所示。首先电动机通过转轴末端的单头蜗杆A(相当于齿数为1的齿轮)带动蜗轮B实现第一次减速;接着与蜗轮同轴的齿轮C再带动与之啮合的齿轮D,实现第二次减速,横杆通过连杆实现起降。减速比是描述减速程度的重要参数,可用后一个齿轮的齿数与前一个齿轮齿数的比值来计算。该闸机的第一次减速比应该为蜗轮B的齿数与1的比值,若数值为 ,即表示蜗杆A转 转,蜗轮B转1转。整个系统的减速比可用每次减速比的乘积得到。
为了提高横杆的转动效果,通常还在闸机箱体内连杆末端一侧,安装弹簧辅助电动机工作。

(1) 以下的材料中最适合用作道闸横杆的是( )
A.铁质材料 B.泡沫材料
C.铝合金材料 D.玻璃材料
(2) 闸机中的遥控接收器和电动机是__(选填“串”或“并”)联的。
(3) 车辆进入时,为了避免被横杆砸伤,地感线圈安装的大致位置是______。
A.横杆下方区域 B.道闸外面处 C.道闸里面处
(4) 若某智能道闸电动机的转速为,蜗轮B的齿数为240,齿轮C的齿数为40,齿轮D的齿数为50,则该道闸整个系统的减速比是____,道闸横杆起杆(从水平位置转动到竖直位置)时间约为____。
(5) 道闸起杆时间过长,请你针对此现象提出合理的改进措施:________________________________________________________________。
14.[2024江苏苏州]阅读材料,回答问题
圭表与二十四节气
如图甲中的圭表是我国古代的重大发明。表是垂直立于地面的标杆,圭是正南正北方向水平放置的尺。用它测量正午时表影的长度,从而确定一年的时间和季节。
战国时已经采用水面来校正圭使其水平,用铅垂线来校正表使其与圭垂直。由于光的散射和漫反射等的影响,早期圭表的表影边缘模糊不清,影响测量表影长度的精度。元代天文学家郭守敬对圭表进行改进与创新,他将表的高度增加到原来的五倍,且在表顶加一根架空的横梁。他还发明了景符,用小孔成像原理可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像,把确定表端影的位置变为确定梁影中心的位置,较大提高了测量的精度,如图乙所示。
甲 乙

通过测量正午时表影长短的变化,推算出一回归年为365.25天,按照季节变化将一年划分为二十四节气(如图丙),用以指导生活和农业生产。
2016年11月30日,联合国教科文组织批准“二十四节气”列入人类非物质文化遗产代表作名录。以圭表为代表的我国古代的科技成果,闪耀着智慧的光芒,激励着我们攀登新的科技高峰。
(1) 我国古代天文学家用________使表竖直;
(2) 郭守敬提高测量精度的措施有______________________________________________________;
(3) 一年中,学校的旗杆正午杆影最长的是二十四节气中的____;
(4) 地面上深,面积为的水池装满水,在相同时间内,太阳光垂直照射水面使水升高的温度为,与水平方向成 照射水面使水升高的温度为,则________(忽略其他因素的影响)。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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