专题09 综合 压轴题-中考物理重难题型满分冲刺集训（全国通用）

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综合 压轴题

1．短文阅读，回答问题：
汕头海湾隧道位于广东省汕头市汕头海湾大桥与礐石大桥之间汕头内海湾（如图甲所示），是国内最大直径越海盾构隧道，也是国内首条兼具城市道路与一级公路功能的水下盾构隧道。

汕头海湾隧道东线盾构机的外形以及正在挖掘隧道的过程如图乙所示，盾构机由中铁隧道局集团针对汕头海湾隧道的特殊地质条件“量身定制”。盾构刀盘直径15.01m，相当于五层楼高度，全长130m，总重4600t，总功率10800kW，掘进速度约20mm/min，有上万个零部件组成，海底隧道从海床以下13米深的地底由南向北穿越汕头海湾。2017年8月7日，该盾构机完成制造顺利下线，从完成设计到建成用时13个月。
2020年5月，海湾隧道东线盾构机顺利抵达北岸华侨公园内盾构接收井，完成最后一环管片安装，标志汕头海湾隧道东线率先全线贯通。隧道全长6680m，将于2021年实现通车（如图丙所示）。（海水密度取1×103kg/m3）
请思考并回答下列问题：
（1）海底隧道在海床以下13米深的地底处受到海水的压强为___________Pa。
（2）盾构机启用前，需通过大型起重机将其下降至海面以下，下降20m时，盾构机重力做功为 ___________J。盾构机挖掘隧道1小时，前进的距离是 ___________m，消耗的电能为 ___________kW•h。
（3）在龙湖实验中学读书的学生小明，通过查阅相关数据发现，他家距离学校15km，平时乘坐爸爸的汽车去学校需要30min，汽车的平均速度为 ___________km/h。如果海湾隧道通车，他从家里到学校的路程将缩短6km，平均速度能够提高10km/h，则隧道通车之后，他乘坐汽车从家里到学校的时间为 ___________min。
【答案】 1.3×105 9.2×108 1.2 10800 30 13.5
【详解】（1）[1]已知液体压强公式p=ρgh，水面下13米深的地底处受到海水的压强

（2）[2]盾构机重力做功

[3]盾构机挖掘隧道1小时，前进的距离

[4]消耗的电能

（3）[5]根据可知，汽车的平均速度

[6]由题意可知海湾隧道通车后，小明家离学校的距离

平均速度

他乘坐汽车从家里到学校的时间

2．周末，小敏到乡下帮爷爷摘苹果，看见有些苹果以不同快慢、不同时间落下来。小敏对这些现象产生了浓厚的兴趣，提出了如下两个猜想：
猜想一：苹果的下落快慢与苹果的质量是否有关?
猜想二：苹果的下落时间与下落的高度是否有关?
于是他找来一些器材，在忽略空气阻力的情况下进行实验。
（1）小敏在探究“猜想一”时，应控制苹果下落高度不变，让苹果的______改变，比较苹果下落时间的长短；
（2）小敏在探究“猜想二”时，测量出同一个苹果在不同高度下落时所对应时间为t1，t2，t3，……，并绘出t-h图象如图所示。他发现这和函数的图像很相似。为了进一步确定t和h的函数关系，他应该利用以上数据做t和______之间的关系图像。

【答案】 质量 x
【详解】（1）[1]要探究苹果下落的快慢与质量的关系，根据控制变量法可知，需要保持苹果下落的高度相同，改变苹果的质量，比较下落速度与质量大小的关系。
（2）[2]为了确认t-h的函数关系是否满足，需要进步确认t-h图象和函数的图像是否一致。只需要将t带入中得出x，然后描出t-x图像，接着和t-h图象对比，若图像一致则t-h的函数关系满足，反之不满足。所以为了进一步确定t和h的函数关系，他应该利用以上数据做t和x之间的关系图像。
3．由相同材料制成的M、N两固态实心物体，M、N的质量分别为0.3kg、0.1kg；物体M的温度与其吸收的热量关系如题图甲所示（不考虑热量散失），则


（1）若物体N吸收的热量为2.64×103J（未发生物态变化），则它的温度升高了_______℃；
（2）物体M的比热容为_______ J/(kg·℃)；
（3）请写出物体M在BC段温度不变的原因_______；
（4）图乙（a）为装有200mL水的量筒，将物体N放入该量筒后，如图乙（b）所示；若在图乙（a）中放入的物体为M（能浸没），请在图乙（c）中画出水面的位置_______。
【答案】 30 0.88×103 处于熔化过程中
【详解】（1）[1]由图甲可知，物体M吸收热量为2.64×103J时，升高的温度为10℃，已知相同材料制成的M、N两固态实心物体，所以他们的比热容相同，M、N的质量分别为0.3kg、0.1kg；由Q吸=cmΔt可知，吸收相同热量时，N升高的温度应该是M升高温度的3倍，即N的温度升高了30℃。
（2）[2]物体M的比热容为

（3）[3]物体M在BC段温度不变的原因处于熔化过程中，吸收热量。温度保持不变，说明M是晶体。
（4）[4]已知M、N两固态实心物体是由相同材料制成的，所以M、N的密度相同，M、N的质量分别为0.3kg、0.1kg，根据可知
VM= 3VN
由图乙中的a、b可知，量筒的分度值是10mL，原来量筒中水的体积是200mL，放入N后，水面对应的刻度是250mL，即物体N的体积为
VN = VN排= 250mL -200mL=50mL=50cm3
则物体M的体积
VM= 3VN =3×50cm3=150cm3
将M放入水中，M排开水的体积
VM排=VM=150cm3=150 mL
水面对应的刻度应为
200mL+150mL=350mL
如下图：

4．北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。（请写出计算推理过程）
（1）求此过程中产生的电能E电？
（2）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在气缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q=5×107J/kg。已知每加注1kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：
①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量？
②请判断乙车能否到达B地？
（3）如果动力系统改用汽油机，在某次油品调价中，90号汽油价格每吨降低125元，测算到零售价格每升降低0.09元。据此估算90号汽油的密度为多少？

【答案】（1）1.125×108J；（2）①1×108J；②乙车不能到达B地；（3）
【详解】解：（1）由二力平衡条件可知，汽车匀速行驶时的牵引力为

汽车牵引力做的功为

此过程中产生的电能为

（2）①由每加注1kg氢燃料所需的费用为30元可知，消耗0.8kg氢燃料的费用为

由每加注1kg汽油所需的费用为12元可知，在与甲车花费相同燃料费用的情况下，乙车消耗的汽油为

乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量为

②燃烧汽油时汽车获得的机械能为

汽车行驶的距离为

因此乙车不能到达B地
（3）90号汽油价格每吨降低125元，测算到零售价格每升降低0.09元，则每吨汽油的体积

则汽油的密度

答：（1）此过程中产生的电能为；
（2）乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量为；乙车不能到达B地；
（3）90号汽油的密度为。
5．如图所示，薄壁轻质柱形容器放在水平面上，容器内装有密度为的液体。

①若容器中装有质量为2千克的水。求容器中水的体积( )和容器对水平面的压力F( )；
②将不同的小球分别浸没在容器内的液体中，液体不溢出，测得放入小球前、后容器底部所受液体压强的增加量，并将数据记录在下表中；
小球
甲
乙
丙
（千克／米）



（米）



（帕）
200
200
200
（a）分析比较表中与的关系，可知：当小球浸没在同种液体中，______；
（b）求放入小球丙前、后，容器对水平面压强的变化量______ 。
【答案】 2×10-3m3 19.6N 与无关 600Pa
【详解】①[1] 由得容器中水的体积

[2] 薄壁轻质柱形容器不考虑质量，所以容器对水平面的压力F为
F=G水=m水g=2kg×9.8N/kg=19.6N
②（a）[3] 将不同的小球分别浸没在容器内的液体中，液体不溢出，由表格知，小球体积相等，故液面上升的高度相等，由可知压强的增加量相等，所以与无关。
（b）[4]由F=G=ρVg得，放入小球丙后的压力变化为
∆F=3ρ球g
由得放入丙球前、后压强的变化量为
     （1）
由（a）知
（2）
由(1)(2)式解得
∆p=3∆p液=600Pa
6．小华设计了一种“闯红灯违规证据记录器”，用于机动车辆闯红灯时进行拍照记录。电路原理如图甲所示，控制电路中的光控开关在接受到红光照射时会自动闭合，否则处于断开状态。压敏电阻安装在车辆停止线外，电阻大小会随着所受车辆压力的变化而变化，变化规律如图乙所示。继电器线圈电阻为10Ω，通过的电流达到0.06A时衔铁被吸引。控制电路电源电压为6V。（g取10N/kg）
（1）电磁继电器是利用电流___________效应工作的；当记录器拍摄闯红灯的机动车时，工作电路中的指示灯将___________（选填“发光”或“熄灭”）。
（2）由甲乙两图可知，当压力增大时，控制电路的电流将___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），继电器的磁性将___________（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（3）小明分析发现，只有当车辆质量大于或等于___________时，车辆闯红灯，该记录器才能拍照记录。若要使质量小一些的汽车闯红灯时，该记录器也能够拍照记录，改进措施是___________。

【答案】 磁 熄灭 增大 增强 400kg 提高电源电压
【详解】（1）[1] 光控开关闭合，电路中有电流，线圈有磁性，将吸引衔铁，所以电磁继电器利用了电流的磁效应工作。
[2]当记录器拍摄闯红灯的机动车时，电磁铁将衔铁吸下，照相机所在的电路接通，指示灯所在的电路断开，工作电路中的指示灯将熄灭。
（2）[3][4] 分析图象发现：当压力增大时，压敏电阻阻值减小，根据欧姆定律，电路中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增强。
（3）[5]通过的电流达到0.06A时衔铁被吸引，此时电路中的电流总电阻

压敏电阻的阻值应为
R压=100Ω-10Ω=90Ω
由图乙知，此时压敏电阻所受的压力为
F=4000N
所以此时车的质量

若车的质量再小，则电路中的电阻会变大，电流会小于0.06A，线圈不能吸引衔铁使照相机拍照。
[6]若要使质量小一些的汽车闯红灯，该记录器能够拍照记录，应想法在压力相同的情况下增大线圈的磁性，可提高电源电压，使同种情况下电路中的电流增大，或增加线圈匝数。
7．某学校大门口设有护学岗标志牌及其固定装置，如图所示，铁杆左端固定在墙上、右端固定有铁夹，铁夹张开幅度越大，夹得越紧。


（1）遇到大风天气时，护学岗的固定装置易损坏，针对这一问题，你认为在大风天气时可将护学岗标志牌的牌面___________（选填“垂直”或“平行”）风向放置；
（2）放学时，值班教师用13N的力可将标志牌竖直向上匀速拔出，若标志牌重4N，此过程中，标志牌杆受到铁夹的摩擦力方向___________、大小为___________N；
（3）雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力会发生怎样的变化？同学们展开合理猜想。
猜想1：考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变大，理由是___________；
猜想2：考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变小；
同学们讨论后，认为猜想1、猜想2都合理，为确定哪一种猜想起主导作用，同学们找来3个护学岗，先采用原始方案，测量时发现超出测力计的量程，于是设计出改进方案1、改进方案2，如图所示，每个滑轮重均为0.4N，不计绳重及滑轮处摩擦，应采用改进方案___________进行探究，实验时，匀速拔出标志牌杆过程及拔出后静止时，弹簧测力计记录的数据如表所示；
标志牌测力计示数
标志牌1
标志牌2
标志牌3
干燥
淋湿
干燥
淋湿
干燥
淋湿
匀速拔出过程
4.4N
4.2N
5.0N
4.9N
4.2N
4.0N
拔出后静止
1.6N
1.7N
1.7N
1.8N
1.4N
1.5N
由上述数据可知，淋湿后标志牌1重为___________N；雨天，对标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力的变化起主导作用的是猜想___________。
【答案】 平行 竖直向下 9 膨胀导致铁夹张开幅度越大，压力变大，标志牌杆受到铁夹的摩擦力变大 2 4.4 2
【详解】（1）[1]护学岗标志牌迎风放置，会受到较大的推力作用，护学岗标志牌容易倾倒，故应平行于风向放置更合理。
（2）[2][3]竖直向上匀速拔出护学岗标志牌，标志牌此时受到平衡力的作用，受到竖直向上13N的力，重力是4N，故摩擦力的大小为

方向竖直向下。
（3）[4]由题意知，“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”，则铁夹张开幅度越大，夹得越紧，即压力越大，则标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变大。
[5]使用定滑轮不能改变力的大小，使用动滑轮可以省力，所以采用的是实验方案2。
[6]由图可知，滑轮组有3段绳子拉着动滑轮，标志牌1拔出后静止时，测力计示数为1.6N，则

吸水后的标志牌1的重力为

[7]匀速拔出过程中，设弹簧测力计的示数为F、标志牌受到的拉力为F拉、标志牌受到的摩擦力为f；拔出后静止时，设弹簧测力计的示数为F1'、标志牌的重力为G标；不计绳重及滑轮处摩擦，有


所以标志牌受到向上的拉力为

则匀速拔出过程中，标志牌受到的摩擦力为

带入表格中数据计算得：标志牌1在干燥和淋湿的情况下，受到的摩擦力分别为

标志牌2在干燥和淋湿的情况下，受到的摩擦力分别为

标志牌3在干燥和淋湿的情况下，受到的摩擦力分别为

对比以上数据可知，淋湿的情况下，标志牌受到摩擦力变小了，所以标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力的变化起主导作用的是猜想2。
8．阅读短文，回答问题
电动平衡车
电动平衡车又称体感车，是一种时尚代步工具，以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态，检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡，电动平衡车采用站立式驾驶方式，如图所示，通过身体重心和操控杆控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶。

下表为某品牌电动平衡车部分技术参数。平衡车的转向指示灯电路如图乙所示，电路中电源电压恒为 6V，指示灯 L1、L2的规格均为“6V 6W”，R0 为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关 S 与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁。在此过程中，左转指示灯 L1两端实际电压UL 随时间，变化规律如图丙所示。
电池
可光锂电池
车身自重
20kg
电池最大储能
0.5kW·h
最大载重
90kg
每个电动机最大输出功率
350W
最高速度
18km/h
每个电动机的能量转化效率
80%
最大陡坡
30°
（1）如图所示，与电动平衡车驱动前行过程原理相同的是___________ ；
A． B． C． D．
（2）图乙电路中定值电阻R0 的阻值为 ___________Ω，在单刀双掷开关S与“1”接通情况下，左转指示灯L1亮暗交替闪烁工作10min，则整个电路消耗的电能为 ___________J；
（3）体重为60kg的小明站在该双轮电动平衡车上时，若每个车轮与地面接触面积为20cm2，则地面受到的压强是___________Pa；他驾驶该电动平衡车在水平路面上以最大速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的 0.1 倍，小明驾驶该电动平衡车在水平路面上以最大速度匀速行驶时，则每个电动机的平均输出功率为___________ W，平衡车最大行驶的路程是___________km。
【答案】 C 24 1680 2×105 200 18
【详解】（1）[1]电动平衡车驱动前行时的主要部件是电动机，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而转动。
A．图中研究电磁感应现象实验，为发电机工作原理，故A不符合题意；
B．为奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故B不符合题意；
C．通电导体在磁场中受力运动，为电动机的工作原理，故C符合题意；
D．串联电路中电流相等，根据通电螺线管吸引大头针数量的多少来研究在电流相等时通电螺线管磁性强弱与线圈匝数的关系，故D不符合题意。
故选C。
（2）[2]由可得，指示灯L1的阻值

S与“1”接通，触电A与B分离时，L1与R0串联，灯的电压小于电源电压（当触点A与B接通时，电磁铁和电阻R0被短路，指示灯两端的电压和额定电压相等），由图像知灯泡两端电压
UL′=1.2V
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R0两端的电压
U0=U-UL′=6V-1.2V=4.8V
因串联电路中各处的电流相等，所以此时电路中的电流

由欧姆定律可知定值电阻R0的阻值

[3] 0～1.0s内电路消耗的电能
W1=ULIt=6V×0.2A×1s=1.2J
当触点A与B接通时，电磁铁和电阻R0被短路，指示灯两端的电压和额定电压相等，灯的实际功率为其额定功率，则1s～1.5s内电路消耗的电能
W2=PLt′=6W×0.5s=3J
由图丙可知，一个周期的时间
T=1.5s
10min内的周期个数为

则指示灯交替工作10min整个电路消耗的电能
W=(W1+W2)×400=(1.2J+3J)×400=1680J
（3）[4]小明站在该双轮电动平衡车上时，地面受到的压力大小为
F=G总=(m车+m人)g=(20kg+60kg)×10N/kg=800N
受力面积
S=2×20cm2=40cm2=4×10-3m2
对地面的压强

[5]他驾驶该电动平衡车在水平路面上以最大速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍，则阻力
f=0.1G总=0.1×800N=80N
小明驾驶该电动平衡车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动机的牵引力
F引=f=80N
已知最大速度为
v=18km/h=5m/s
由

可得电动机输出的总功率
P=F引v=80N×5m/s=400W
因电动平衡车的动力来源于左右两个电动机，所以，每个电动机平均输出功率
P′=0.5×400W=200W
[6]由表格数据可知，电动机的能量转化效率为80%，锂电池最大储存电能0.5kW·h，则电池提供的电能用来做功的能量
W功=80%×0.5kW·h =0.4kW·h=1.44×106J
由W=Fs可得平衡车行驶的路程

9．请你结合下文回答下面问题。
理想实验法
理想实验法是科学研究中的一种重要方法，它把可靠事实和理论思维结合起来，可以深刻地揭示自然规律。它是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法。但得出的规律却又不能用实验直接验证。科学家们为了解决科学理论中的某些难题，以原有的理论知识（如原理、定理、定律等）作为思想实验的“材料”，提出解决这些难题的设想作为理想实验的目标，并在想象中给出这些实验“材料”产生“相互作用”所需要的条件。然后，按照严格的逻辑思维方法去“处理”这些思想实验的“材料”，从而得出一系列反映客观物质规律的新原理，新定律，使科学难题得到解决，推动科学的发展。理想实验法又称推理法。初中阶段我们接触过伽利略的斜面理想实验，如图甲所示。实验设想的步骤有：

①减小第二个斜面的倾角，小球在该斜面上仍然要达到原来的高度
②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面
③继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动
④如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度
牛顿曾研究过这样一个问题：他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面。于是牛顿提出了一个“大炮”的设想，如图乙所示的是他画的“大炮”草图。在地球上的一座高山上架起一只水平大炮，以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远。他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会如何运动呢？牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论，这就是只要这炮的威力足够大，炮弹的速度足够快，炮弹就可以围绕地球不停的转而不会掉下来。故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法。大家耳熟能详的比萨斜塔上“两个铁球同时着地”的实验，其实在历史上并没有确切的记载，但是对于亚里士多德认为的“质量大的物体下落快”的说法，伽利略用了理想实验的方法来反驳。根据亚里士多德的理论，两个铁球，一个10磅（磅是一种质量单位），一个1磅，同时从高处落下来，10磅的一定先着地，速度是1磅的10倍。那么把这两铁球拴在一起，落得慢的就会拖住落得快的，落下的速度应当比10磅的铁球⑤___________（选填“快”或“慢”）；但是，如果把拴在一起的两个铁球看作一个整体，就是11磅，落下的速度应当比10磅的铁球⑥___________（选填“快”或“慢”）；这样，从一个事实中却可以得出两个相反的结论，说明亚里士多德的理论是有问题的。
（1）请将文中第二段后所写步骤①②③④按照正确的顺序排列___________（只填写序号）；
（2）牛顿研究的问题中基于的可靠事实是___________；
（3）牛顿当年的推测已经变成现实，人们应用他的推论，利用现代科技制成了___________。
（4）⑤___________⑥___________

【答案】 ②④①③ 人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面 人造卫星 慢 快
【详解】（1）[1]伽利略的理想实验，在客观事实的基础上，进行了合理的推理，根据题目所示实验操作，合理安排实验步骤是：②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；④如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；①减小第二个斜面的倾角，小球在该斜面上仍然要达到原来的高度；③继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面作持续的匀速运动。即实验步骤是②④①③。
（2）[2]牛顿善于观察生活，从生活中的事件进行联想分析，研究中他基于的可靠事实是：人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面。
（3）[3]由牛顿的“大炮”的设想，画的“大炮”草图——在地球的一座高山上架起一只水平大炮，以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远。牛顿当时的结论是：当抛出物体的速度足够大时，物体将离开地球，绕地球旋转，做圆周运动，我们现在的人造卫星就是此原理的应用。
（4）[4][5]亚里士多德认为，两个铁球，一个10磅，一个1磅，同时从高处落下来，10磅的一定先着地，并且速度是1磅的10倍。按照此理论，把这两铁球拴在一起，落得慢的就会拖住落得快的，落下的速度应当比10磅的铁球慢；但如果把拴在一起的两个铁球看作一个整体，就是11磅，落下的速度应当比10磅的铁球快。同样两个铁球的下落速度，利用亚里士多德的理论得出了截然相反的结论，说明这个理论本身是错误的。
10．电动平衡车又称体感车，是一种时尚代步工具。如图甲所示，通过身体重心和操控杆控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶。

如表为某品牌电动平衡车部分技术参数。平衡车的转向指示灯电路如图乙所示，电路中电源电压恒为6V，指示灯L1、L2的规格均为“6V  6W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁。在此过程中，左转指示灯L1两端实际电压U1随时间，变化规律如图丙所示。
电池
可光锂电池
车身自重
20kg
电池最大储能
0.5kW·h
最大载重
90kg
每个电动机最大输出功率
350W
最高速度
18km/h
每个电动机的能量转化效率
80%
最大陡坡
30°
（1）如图所示，与电动平衡车驱动前行过程原理相同的是 ________；闭合开关时电磁铁的上端为 ________极；


（2）体重为60kg的小菲站在该双轮电动平衡车上时，若每个车轮与地面接触面积为20cm2，则地面受到的压强是多少Pa？________
（3）图乙电路中定值电阻R0的阻值为多少________Ω？在单刀双掷开关S与“1”接通情况下，左转指示灯L1亮暗交替闪烁工作10min，则整个电路消耗的电能为多少？________
【答案】 D N 2×105 24 1680
【详解】（1）[1]电动平衡车驱动前行时的主要部件是电动机，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而转动。
A．图为奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图中研究电磁感应现象实验，为发电机工作原理，故B不符合题意；
C．图中电磁铁在吸收铁质材料，利用了电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，磁性强弱可由电流大小控制的特点，故C不符合题意；
D．通电导体在磁场中受力运动，为电动机的工作原理，故D符合题意。
故选D。
[2]由图知道，闭合开关后，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极，下端为S极。
（2）[3]小菲站在该双轮电动平衡车上时，地面受到的压力大小为
F＝G总＝（m车+m人）g＝（20kg+60kg）×10N/kg＝800N
受力面积
S＝2×20cm2＝40cm2＝4×10-3m2
对地面的压强

（3）[4][5]由知道，指示灯L1的阻值

S与“1”接通，触点A与B分离时，L1与R0串联，灯的电压小于电源电压（当触点A与B接通时，电磁铁和电阻R0被短路，指示灯两端的电压和额定电压相等），由图像知道，灯泡两端电压
UL'＝1.2V
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R0两端的电压
U0＝U﹣UL′＝6V﹣1.2V＝4.8V
因串联电路中各处的电流相等，所以此时电路中的电流

由欧姆定律知道，定值电阻R0的阻值

0～1.0s内电路消耗的电能
W1＝UIt＝6V×0.2A×1s＝1.2J
当触点A与B接通时，电磁铁和电阻R0被短路，指示灯两端的电压和额定电压相等，灯的实际功率为其额定功率，则1s～1.5s内电路消耗的电能
W2＝PLt′＝6W×0.5s＝3J
由图丙知道，一个周期的时间
T＝1.5s
10min内的周期个数为

则指示灯交替工作10min整个电路消耗的电能
W＝（W1+W2）×400＝（1.2J+3J）×400＝1680J
11．某科技小组自制了一个测量池水深度的装置如图，其中R1=5Ω是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力F的变化的部分参数见下表，电源电压保持6V不变，压敏电阻只有一个面积为6m2的面承受池水压力。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
F/N
R2/Ω
6
15
12
10
24
5
84
3

（1）由题中信息可知，此装置随着测量深度的增加电流表的示数 ___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）当液体压力为6N时，求电流表的示数___________；
（3）若电流表的示数为0.6A，求此时池水的深度___________。
【答案】 增大 0.3A 4×10-4m
【详解】（1）[1]当所测水的深度增加时，对压敏电阻的压强和压力增大，压敏电阻的阻值减小，串联电路中的总电阻减小。电路电源电压不变，电路中的总电流增大，电流表的示数增大。
（2）[2]当液体压力为6N时，压敏电阻的阻值为15Ω，此时电路中电流为


（3）[3]当电流表示数为0.6A时，电路中的总电阻为


压敏电阻的阻值为


查表可知，此时水对压敏电阻的压力为24N，则水对压敏电阻的压强为


此时待测水深为


12．阅读下列材料，回答问题。
铁岗水库是深圳最大的水库，总库容约8322万立方米，是深圳市重要的水源地。在“绿水青山，就是金山银山”的科学发展理念指导下，某兴趣小组来到铁岗水库进行调研。

TDS值（mg/L）
0~100
100~300
大于300
水质标准
能直接饮用
不能直接饮用
不能饮用
（1）调研小组发现，水库的拦水坝被建成“上窄下宽”的形状（如图甲），原因是液体压强随___________的增加而增大；
（2）水的密度是水质的重要指标之一、图乙为小组成员为测量水的密度所设计的仪器。其探尺由空心软管加铅锤构成，使用时通过调节“提手”高度，使探尺“标记线”与水面齐平，由电表数据可得水的密度。请在图乙中填上适当的电表（电流表或电压表）符号，并根据你所填的电表回答：当水的密度越大时，探尺所受到的浮力___________（选填“越大”、“越小”或“不变”）；a电表的示数___________（选填“变大”、“变小”或“不变”），b电表的示数___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）水中固体总溶解量（TDS）是水质的另一重要指标。图丙为TDS检测仪原理图（R为检测电阻），图丁为检测电阻R的阻值与水的TDS值之间的关系图，如表为水质标准与TDS值的对应关系。图丙中电源电压为3V，定值电阻R0为50Ω，当电压表示数为2V时，水质标准为___________。
【答案】 深度 变大 不变 变小 不能直接饮用
【详解】（1）[1]因为液体压强随深度的增加而增大，为了水坝能承受更大的水压，故水库的拦水坝被建成“上窄下宽”的形状。
（2）[2]电压表并联接入电路，电流表串联接入电路，所以a是电流表，b是电压表，如图：

探尺排开水的体积不变，根据F浮=ρ液gV排可知，当水的密度越大时，探尺所受到的浮力越大。
[3]闭合开关，两电阻串联接入电路，滑片移动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻不变，根据串联电路电阻规律可知电路总电阻不变，根据欧姆定律可知通过电路的电流不变，即a电表的示数不变。
[4]探尺受到重力、浮力、拉力的共同作用，其受到的浮力变大，拉力变小，滑片上移，滑动变阻器与电压表并联部分的电阻变小，根据U=IR可知电压表示数变小，即b电表的示数变小。
（3）[5]图丙中两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，根据串联分压原理可得，串联电路总电压等于各部分电压之和，电源电压为3V，定值电阻R0为50Ω，电压表示数为2V，代入数据可得


解得R=25Ω，
由丁图可知R在20Ω~30Ω范围内时，TDS值在100mg/L与300mg/L之间，由表中数据可知，水质标准为不能直接饮用。
13．如图所示，是某学校科技节上展示的两件作品。小明为此作了以下解说：

（1）甲是简易的温度计，它的工作原理是利用______的性质而制成的。它的测温效果与小玻璃瓶的容积和玻璃管的______有关；所用的测温物质是煤油而不是水，这是因为煤油的______较小，吸收（或放出）相同的热量时，玻璃管内液体温度变化更为明显；
（2）乙是简易的气压计，当外界气压减小时，玻璃管内液柱的液面会______；
【提出问题】小华发现甲、乙的构造非常相似，提出乙是否也能做温度计使用？
【设计实验和进行实验】把两装置中的小玻璃瓶同时没入同一热水中，观察到乙装置中玻璃管内液柱上升更明显，这是由于瓶内的______受热膨胀更显著，故乙也能做温度计使用；
【拓展】查阅相关资料，了解到人们很早就发明了如图2所示的气体温度计，当外界环境气温升高时，该温度计中的管内液面会下降，但由于受外界______、季节等环境因素变化的影响，所以，这种温度计测量误差较大。
【答案】 液体热胀冷缩 直径 比热容 升高 气体 大气压
【详解】（1）[1]甲图中的温度计是利用玻璃瓶内液体的热胀冷缩的性质制成的。
[2]这种简易温度计的测温效果与小玻璃瓶的容积和玻璃管的直径有关。玻璃管的直径越小，则管内液面升降越明显。
[3]所用的测温物质是煤油而不是水，是因为煤油的比热容较小，与质量相同的水比较，在吸收或放出相同热量时，玻璃管内煤油温度变化更明显。
（2）[4]图乙中，玻璃瓶内的气压保持不变，当外界气压减小时，瓶内气压会将玻璃瓶内的液体往外压，那么玻璃管内液柱的液面会升高。
[5]将甲、乙中的玻璃瓶同时没入热水中，乙中玻璃瓶内的气体受热体积膨胀要比甲中液体的体积膨胀更明显，那么乙中玻璃管内液柱上升更明显。
[6]图2中的气体温度计，玻璃管上端是封闭的，而玻璃瓶却是开口的，那么当外界大气压变化时，就算温度没有变化，玻璃管内的液面也会变化，这会带来较大的测量误差。
14．阅读短文，回答问题。
中央新风系统
中央新风系统由风机、进风口、排风口及各种管道和接头组成。安装在吊顶内的风机通过管道与一系列排风口相连，风机启动后，室内受污染的空气经排风口及风机排往室外，使室内形成负压，这样室外新鲜空气便经进风口进入室内，从而使室内空气中二氧化碳的含量保持在占空气体积的0.03%左右。
风机转速测量原理如图甲所示。风机的风量Q指风机单位时间内排出空气的体积，风速v指风机排出空气的速度。已知风机的转速受电脑控制，与屋内空气中二氧化碳的含量ρ的平方根成正比。风机的部分参数如表一所示，风机的风速v、风量Q和空气中二氧化碳的含量ρ的关系如表二所示。

表一
额定转速n
800r/min
额定风量Q
0.8m3/s
额定功率P
300W
表二
风速v/（m·s-1）
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
二氧化碳含量ρ/%
0.050
0.072
0.098

0.162
0.200
风量Q/（m3·s-1）
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
2.0
（1）下列有关新风系统的说法，错误的是___________。
A．吸尘器的工作原理与新风系统原理相同       
B．风机的风量与室内空间大小无关
C．风机的风量Q表示单位时间排出的空气质量
D．新风系统工作时，室内气压小于室外气压
（2）当风机以额定功率运转时，1min内消耗电能为___________J；此时，室内二氧化碳的含量为___________%。当风机的风量为0.5m3/s时，风机的转速为___________r/min。
（3）根据风机转速测量原理图，当转轴边缘和凹槽交替接近非接触式磁电传感器时，会产生一个脉冲电压，并且转速越高，脉冲电压值越大，如图乙所示，则图乙中___________（选填“a”或“b”）对应的转速高，其转速为___________r/min。

（4）为了保持室内空气清新，小明制作了如图丙的控制风机断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丁所示的周期性变化的电压U，定值电阻R=2Ω，D为电子元件，当U＜6V时，D两端的电压UD等于输入电压；当UAB≥6V时，UD保持6V不变。当R的电功率满足P≥2W时，风机启动工作，则t=4min时电阻R的电功率为多少？该电路工作60min，风机工作时间为为多少？（要求写出具体解题过程，直接写结果不得分）( )
【答案】 C 1.8×104 0.128 500 b 750 2W，20min
【详解】（1）[1]AD．吸尘器的电机转动时，会使得密封的壳体内空气的流速增大、压强减小，外界的压强大于内部的压强形成负压；中央新风系统风机启动后，也使室内形成负压，故AD正确，不符合题意；
BC．风机的风量Q指风机单位时间内排出空气的体积，与室内空间大小无关，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意。
故选C。
（2）[2]风机以额定功率运转时，1min内消耗电能为
W=Pt=300W×60s=1.8×104J
[3]由表一可知，以额定功率运转时，额定风量Q=0.8m3/s，由表二数据分析可知，二氧化碳含量为

[4]已知风机的转速与屋内空气中二氧化碳的含量ρ的平方根成正比，，则，由表一可知，额定转速n=800r/min，额定风量Q=0.8m3/s，当风机的风量Q=0.5m3/s时，二氧化碳的含量ρ=0.050%，因为k值一定，所以

带入数值，得

解得n2=500r/min。
（3）[5]根据风机转速测量原理图，当转轴边缘和凹槽交替接近非接触式磁电传感器时，会产生一个脉冲电压，并且转速越高，脉冲电压值越大，如图乙所示，图乙中b的脉冲电压大，所以对应的转速高。
[6]由图甲可知，一圈有4个凹槽，对照图乙可知转一圈的时间为8×10-2s，转速为

（4）[7]根据题意知，当UAB＜6V时，D两端的电压UD等于输入电压，UAB≥6V时，UD保持6V不变。由于3~6min电压从12V均匀的减小到0，所以t=4min时，电压为
此时UD=6V，根据串联电路的特点知，定值电阻两端的电压为
UR=UAB﹣UD=8V﹣6V=2V
电阻R的电功率为

当R的电功率满足PR≥2W时，风机启动工作，所以当PR=2W时，根据可知，R两端的电压为

这个电压为风机能否启动工作的临界电压，所以UAB对应的电压为
UAB=UD+UR=6V+2V=8V
由图知0~3min，UAB均匀增加，3min时达到12V，故2min时电压达到8V，由对称性可知一个周期的2~4min内电压UAB≥8V，则有三分之一的时间风机在工作，所以电路工作60min，风机工作时间为为

15．如图甲所示是一款新科技运动器械—电动水翼冲浪板，下表是其相关参数，其机构示意图如图乙。内部含有的电机推动水翼板向前运动，底部的水翼板类似于飞机机翼，冲浪时能将冲浪板托起出水面以减小阻力，玩家通过板体站立就实现了水上飞行。内部电机电源是电压为48V的蓄电池组，电机效率是指电动机获得的有用机械能与消耗电能的比值。（g取10N/kg）
品牌
自重
最大载重
最大速度
蓄电池电压
蓄电池容量
电机额定电压额定功率
电机效率
苇渡waydooFlyer
25kg
100kg
36km/h
48V
40A•h
48V 3000W
80%

（1）水翼板能将冲浪板托举在水面以上，利用的原理是：______；
（2）下列关于对水翼板的蓄电池的说法正确的是______；
A．蓄电池充足电一次，储存的电能约4×105J
B．蓄电池组充电时，电能转化为化学能
C．蓄电池放电的过程中，蓄电池相当于用电器
D．蓄电池组是由若干节蓄电池并联组成的
（3）当冲浪板在额定功率下以最大速度匀速前进时，电机最大电流为______A，电机提供的动力为______ N，此时动力与阻力是一对______（选填“相互作用力”、“平衡力”）；
（4）质量为75kg的运动员站在冲浪板上，以最大速度前行了3.6km，此时阻力是总重力的0.2倍，则蓄电池消耗的电能为______kW×h。
【答案】 流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大 B 62.5 300 平衡力 0.25
【详解】（1）[1]由甲图可知水翼板上表面弯曲而下表面平直，在水中运动时上表面水的流速大而下表面水的流速小，流体压强随流速的增大而减小，可知水翼板下表面压力大于上表面压力，形成的压力差可将冲浪板托举在水面以上。
（2）[2]A．由图表可知蓄电池的容量为40A•h，电压U=48V，可知蓄电池储存的电能为
W=UIt=48V´40A´1h=48V´40A´3600s=6.912´106J
故A错误；
B．蓄电池充电时电能转化为化学能，故B正确；
C．蓄电池放电时在电路中的作用是提供电能，相当于电源，故C错误；
D．蓄电池组是若干蓄电池串联组成的，单个蓄电池的电压较小，多个蓄电池串联时可提供更大的电压，故D错误。
故选B。
（3）[3]电机工作时的电压为U=48V，功率为P=3000W，由P=UI可知电机最大电流为
    
[4]冲浪板最大速度为
v=36km/h=10m/s
由P=Fv可知电机提供的动力为
    
[5]冲浪板此时为匀速直线运动，处于平衡状态，受平衡力作用，水平方向上受电机的动力和水的阻力，则此时动力与阻力是一对平衡力。
（4）[6]此时冲浪板的路程为
s=3.6km=3600m
冲浪板和人的总重力为
G=(m人+m板)g=(75kg+25kg)´10N/kg=1000N
冲浪板受到的阻力大小为
f=0.2G=0.2×1000N=200N
则冲浪板克服阻力做功为
W有=fs=200N´3600m=7.2´105J
电机效率h=80%，由可知电机做功为

即消耗的电能为0.25kW×h。
16．如图为水箱示意图，AO1C和DO2E均为金属杆。其中A端连接按钮M，P为轻质活塞，P与C端通过细绳相连；E端连接浮球，D端连接针阀，针阀能将进水口堵住。已知AO1和CO1两点间水平距离相等，P上表面处的深度为0.1米，浮球排开水的体积为5×10-4米3。
（1）求浮球所受浮力F浮的大小；
（2）求水对活塞P上表面的压强p水；
（3）若轻质活塞P即将被拉起时，细绳CP上的拉力为3牛， 求此时作用在按钮M上的竖直向下压力F压的大小；
（4） 若浮球受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力相等时，针阀恰好将进水口堵住，放水后水箱中水位下降，浮球的排水体积减小，受到的浮力减小，浮球受到的重力大于浮力，杠杆D E绕O2顺时针转动，针阀被拉起，水从进水口进入水箱。请参考上述描述说明水箱的出水过程。

【答案】（1）4.9牛；（2）980帕；（3）3牛；（4）见解析
【详解】解：（1）浮球排开水的体积为5×10-4米3，浮球所受浮力F浮的大小为
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×5×10-4米3＝4.9牛
（2）P上表面处的深度为0.1米，水对活塞P上表面的压强为
p水＝ρ水gh＝1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×0.1米=980帕
（3）根据杠杆的平衡条件可知
F压 l1＝F拉l 2
AO1和O1C两点间的水平距离相等，即l1＝l 2，故
F压＝F拉＝3牛
（4）轻质活塞P因受到水的压力而将下水口堵住，排水时用力向下按下按钮M，杠杆AC绕O1顺时针转动，细绳对活塞P的拉力大于活塞P受到水的压力，P被细绳拉起，水箱内的水从下水口冲出。
答：（1）浮球所受浮力F浮的大小为4.9牛；
（2）水对活塞P上表面的压强p水为980帕；
（3）作用在按钮M上的竖直向下压力F压的大小为3牛；
（4）轻质活塞P因受到水的压力而将下水口堵住，排水时用力向下按下按钮M，杠杆AC绕O1顺时针转动，细绳对活塞P的拉力大于活塞P受到水的压力，P被细绳拉起，水箱内的水从下水口冲出。
17．阅读短文，回答文后的题目。
目前，国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准是体质指数，即身体质量指数（BodyMassIndex），编写为BMI。BMI考虑了体重和身高的综合因素，可反映全身性超重和肥胖状况。计算公式为：BMI=体重/身高2（体重单位：千克；身高单位：米）。《国家学生体育健康标准》将学生体重指数（BMI）分成四个等级：正常、低体重、超重、肥胖。低体重者建议加强营养，多吃高蛋白食物，保持一定时间的睡眼。超重者或肥胖者建议以控制饮食和增加运动为主来减轻体重。3月12日，国家体育总局局长高志丹发出号召，“让更多的孩子们跑起来、动起来、跳起来”。
步频是指跑步时，每分钟脚落地的次数，步幅则是指相邻两步的距离。当步频越慢，步幅越大时，着地点越远离重心，小腿与地面锐角越小，分解后的水平摩擦力就越大，身体容易因此受到伤害。慢步频跨大步跑导致着地点远离身体重心投影点，自然使得身体重心经过脚踩的时间增加，因为从着地到重心经过支撑脚上方这一过程都属于减速阶段，只有当身体重心完全通过支撑脚的上方，身体才会从减速变成加速，慢步频所引发的一系列效应使得刹车增加。此外，慢步频大步幅还意味着身体重心起伏增加，把过多能量消耗在垂直方向做功上也得不偿失，大大降低跑步经济性。在速度没那么快的情况下，小步快跑更加适合大众跑者。所以，“管住嘴、迈开腿”，大家一起向着健康的生活方式努力!
学生体重指数（BMI）等级表（单位：千克/米2）

男生
女生
等级
七年级
八年级
九年级
七年级
八年级
九年级
正常
15.5-22.1
15.7-22.5
15.8-22.8
14.8-21.7
15.3-22.2
16，0-22.6
低体重
≤15.4
≤15.6
≤15.7
≤14.7
≤15.2
≤15.9
超重
22.2-24.9
22.6-25.2
22.9-26.0
21.8-24.4
22.3-24.8
22.7-25.1
肥胖
≥25.0
≥25.3
≥26.1
≥24.5
≥24．9
≥25.2
（1）某九年级男生质量80kg，身高180cm，他的体重指数处于_________等级；
（2）某同学用运动手环记录自己某一次跑步的数据，平均步频180步/分钟，平均步幅100厘米，分析可知：他本次跑步的平均速度为_________km/h；
（3）一个质量为m千克的同学，在中老体育考试电，选择跳绳考试，他在1分钟内跳了n个，每次跳起的高度约为h米，则他跳绳的功率P=_________W（用目中所给的物理量符号填写表达式）；
（4）对于普通大众跑者来说，为了能够健康有效锻炼，在跑步过程中，对步幅和步频的建议是_________。
【答案】 超重 10.8 快步频，小步幅
【详解】（1）[1]根据计算公式：BMI=体重/身高2，他的体重指数为

九年级男生体重指标
22.9<24.69<26.0
故他的体重指数处于超重等级。
（2）[2]某同学用运动手环记录自己某一次跑步的数据，平均步频180步/分钟，平均步幅100厘米，故他每分钟跑步的路程为
s=180步×1m/步=180m
他本次跑步的平均速度为

（3）一个质量为m千克的同学，在中老体育考试电，选择跳绳考试，他在1分钟内跳了n个，每次跳起的高度约为h米，则他跳绳的功率

（4）对于普通大众跑者来说，为了能够健康有效锻炼，在跑步过程中，对步幅和步频的建议是快步频，小步幅，这样在达到运动目的的同时，也不容易受伤。
18．如图所示，某品牌两轮电动摩托车采用石墨烯电池技术，其电池的能量密度约为80Wh/kg（每千克电池储存的能量为80Wh）。充满一次电，该电动摩托车可连续行驶70km，电动车的部分参数如表所示。
整车质量
90kg（含电池组）
最大载重
150kg
行驶速度
≤40km/h
电池组参数
60V 20Ah
请解答下列问题：
（1）电动摩托车的车座相较普通自行车的车座要宽大些，骑行时坐着更舒服，这是通过______的方式来减小压强的；电动摩托车都装有限速保护装置，这是因为质量相同时，速度越大，______能越大，一旦失控后果严重；
（2）试驾该款电动车，30min内里程表显示行驶了9km，求本次试驾电动车的平均速度；( )
（3）计算一下该款电动摩托车电池组的总质量；( )
（4）一位骑着这款电动摩托车的外卖小哥，在充满电后连续行驶了60km，若电动摩托车的效率为80%，且沿平直道路匀速行驶，计算一下此过程中电动摩托车受到的阻力。( )

【答案】 增大受力面积 动 18km/h 15kg 57.6N
【详解】（1）[1]电动摩托车的车座相较普通自行车的车座要宽大些，骑行时坐着更舒服，这是通过增大受力面积的方式来减小压强的。
[2]物体的动能与质量和速度有关，质量一定的电动车，速度越大，动能越大，越不容易刹车，一旦失控后果越严重。
（2）[3]电动车行驶的时间
t＝30min＝0.5h
本次试驾电动车的平均速度为

（3）[4]该款电动摩托车电池组储存的电能为

由于电池的能量密度约为80Wh/kg，所以该款电动摩托车电池组的总质量为

（4）[5]该款电动摩托车电池组储存的电能为

若电动摩托车的效率为80%，则电动车做的有用功为

根据得电动摩托车的牵引力为

由于电动车匀速直线运动，所以电动车受到的阻力为

19．阅读短文，回答问题。
“阳光动力2号”太阳能飞机
世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图）飞机的表面使用一种碳纤维材料，其承载能力要比一般材料更好，但质量仅与一辆小型汽车相差无几。飞机上设有的通话、网络等设备，可随时保证飞机与地面的联系。白天，飞机飞行高度达到海拔8500米，依靠两翼上安装的太阳能电池板为直流电动机提供动力，同时对锂电池充电以保证夜间或阴雨天不间断飞行。晚上，依靠储存在锂电池里的电能继续飞行。并且下降到1500米的高度，以减少能耗。飞机的有关技术参数如下表：
飞机净/总质量/kg
2300/3600
发动机最大功率  kW
54
锂电池能量密度/ kW·h/kg
0.25
发动机转换效率
70%
锂电池的总质量/kg
667
――――――――――
（1）白天飞机在高海拔高度飞行，而晚上下降到低海拔高度飞行，这一过程_________能转化为___________能；
（2）若锂电池充满电后的总储存量约为6×108J。某次飞行消耗了锂电池总储存量的20%，发动机转换效率为70%，则发动机输出的机械能为___________J，若这些机械能改由航空燃油来提供，不计能量损失，需要完全燃烧氢气___________m3（已知氢气的热值为1.4×108J/m3）；
（3）若飞机发动机最大功率为54kW，飞机在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航，所受的阻力为___________N，若飞机沿水平方向飞行过程中所受阻力与速度的平方成正比，则当飞机以15m/s速度沿水平方向运行时，发动机输出的功率为___________ W。

【答案】 重力势 动 8.4×107 0.6 1.8×103 6.75×103
【详解】（1）[1][2]白天飞机在高海拔高度飞，而晚上下降到低海拔高度飞行，高度降低，质量不变，所以重力势能减小，而速度增大，动能增大，这一过程是重力势能转化为动能。
（2）[3][4]飞机的锂电池总的储存能量6×108J，飞机飞行消耗了锂电池总储存量的20%，发动机输出的机械能为
W机=6×108J×20%×70%=8.4×107J
由题意可知
Q=Vq= W机
不考虑能量损失，需要完全燃烧氢气体积为

（3）[5]由

可得，飞机在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航时，所受的阻力为

[6]飞机沿水平方向飞行过程中所受阻力与速度成正比，即f=kv2，所以飞机分别以30m/s和15m/s的速度飞行时，有

带入数据得

解得f2=450N，当飞机以15m/s速度沿水平方向运动时，发动机的推力为
F2=f2=450N
发动机输出的功率为
P2=F2v2=450N×15m/s=6.75×103W
20．阅读短文，回答问题。
PTC热敏陶瓷
热敏电阻陶瓷是功能陶瓷的一种，功能陶瓷的发展始于上世纪30年代，经历从电介质陶瓷→压电铁电陶瓷→半导体陶瓷→快离子导体陶瓷→高温超导陶瓷的发展过程。
热敏电阻陶瓷按阻温特性可分为三种：①正温度系数热敏电阻陶瓷，简称PTC热敏陶瓷，②负温度系数热敏电阻陶瓷，简称NTC热敏陶瓷。③临界温度热敏电阻陶瓷，简称CTR热敏陶瓷。
PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，它的发热效率较高，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的。PTC有一个人为设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，通过材料电阻变化而控制温度，而不是依靠任何触点控制。利用这种特性，可以自动调节电热器的温度与电功率。如图甲是利用PTC材料制造的陶瓷电热水壶，图乙是其电阻随温度的变化图像。

（1）半导体材料的导电性能要比导体________（选填“强”或“弱”）。
（2）由图乙可知，陶瓷电热水壶加热时PTC加热片的温度t0基本保持不变，t0最有可能是________（选填字母）。
A．100℃　　B．200℃　　C．300℃　　D．400℃
（3）当陶瓷电热水壶加热时PTC加热片的温度高于t0时，通过加热片的电流________，加热片的电功率________（均选填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）若市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220V，额定功率分别为800W和1500W，若供电热水壶使用的插座额定电流是5A，应该选购________（选填“甲”或“乙”）电热水壶，理由是________。
【答案】 弱 A 变小 变小 甲 甲的额定电流小于插座的额定电流（5A）
【详解】（1）[1]半导体的导电性能介于导体、绝缘体之间，比导体的弱，比绝缘体的强。
（2）[2]陶瓷电热水壶是用来加热水的，在1标准大气压下，水的沸点为100℃，所以陶瓷电热水壶加热时PTC加热片的温度t0基本保持不变的温度最有可能是100℃，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（3）[3][4]当陶瓷电热水壶加热时PTC加热片的温度高于t0时，电阻值随温度的升高而增大，电源电压不变，由可知，通过加热片的电流变小，由可知，加热片的电功率变小。
（4）[5][6]由可得，甲正常工作电流（额定电流）为

乙正常工作电流（额定电流）为

因为甲的额定电流小于插座的额定电流（5A），乙的额定电流大于插座的额定电流（5A），所以应该选购甲电热水壶。
21．小明学了电磁继电器的知识以后，突发奇想：自己能不能制作一个烘手器呢？他开始设计了一个电路，如图甲所示，R0为感应红外线的光敏电阻，M为用电动机做成的简易吹风机，试用以后，觉得干手的速度还有点慢，于是他又想，如果在不影响电动机正常工作的情况下加一个“220V，1000W”的电热丝，那效果也许会更好，请回答以下问题：

（1）闭合开关S时，电动机不工作，将手靠近时，手辐射的红外线增强，电动机工作，充分说明R0的阻值随辐射红外线强度的增大而___________；若电动机转动感应不太灵敏，可将滑动变阻器R的滑片适当往___________（选填“左”或“右”）调；
（2）在图乙中将接入电热丝后的电路图补充完整（电热丝可用电阻的符号表示）___________；
（3）若在离手r处的红外线强度E=k1r，光敏电阻的阻值R0和E的关系为，则手离光敏电阻越近，控制电路中的电流越___________；已知控制电路电源电压为U，滑动变阻器接入电路阻值保持R不变。若I0为控制电路刚好能启动工作电路的电流，则烘手时手距离光敏电阻的最大距离为rmax=___________（用k1、k2、U、R、I0表示）。
【答案】 减小 左 小
【详解】（1）[1]闭合开关S时，观察控制电路，电路有电流，但是电动机没有工作，说明电磁铁的磁性较小，不能把衔铁吸下来，后来，将手靠近时，手辐射的红外线增强，电动机工作，说明电磁铁的磁性增强，把衔铁吸下来了，工作电路连通，电路有电流，电磁铁的磁性增强，说明流过它的电流增大，电路的总电阻变小，滑动变阻器的阻值不变，光敏电阻R0的阻值变小，充分说明R0的阻值随辐射红外线强度的增大而减小。
[2]若电动机转动感应不太灵敏，说明衔铁没有很好地被吸下来，电磁铁的磁性不够强，需要增加磁性，则电路的电流需要增大，电路的总电阻要减小，在光敏电阻R0的阻值不变的条件下，可减小滑动变阻器R的阻值，可将滑动变阻器R的滑片适当往左调。
（2）[3]在不影响电动机正常工作的情况下加一个“220V，1000W”的电热丝，效果会更好，会吹出热风，接下来选择电热丝和电动机是串联还是并联，假设电热丝和电动机是串联，工作电路的电源为220V，电动机的电压小于220V，电热丝的电压也小于220V，电热丝不是正常工作，放出的热量不多，效果不好，不能是串联，假设两者是并联，则电动机的电压等于220V，电热丝的电压也等于220V，电热丝正常工作，放出的热量合适，效果好，则应该是并联，在图乙中将接入电热丝后的电路图补充，如下图所示：

（3）[4]由题意可知，手离光敏电阻越近，这距离r越小，根据公式红外线强度E=k1r，可知，红外线强度E越小，根据光敏电阻的阻值R0和E的关系可知，光敏电阻的阻值R0变大，控制电路中的总电阻变大，电路的电流变小，即手离光敏电阻越近，控制电路中的电流越小。
[5]若I0为控制电路刚好能启动工作电路的电流，则电路的总电阻为

R0的阻值大小为

由于光敏电阻的阻值R0和E的关系为，可求得这时红外线强度大小为

在离手r处的红外线强度E=k1r，可求得这时r大小为

这时r大小为烘手时手距离光敏电阻的最大距离rmax。
22．阅读短文，回答问题。
压电效应
压电陶瓷具有正压电效应和逆压电效应。在外力作用发生形变时，它的两个相对表面上出现正、负相反的电荷，产生的电压与外力作用大小成正比；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。相反，当在其电极上加上一定电压就会发生形变，形变随之消失，这种现象称为逆压电效应。
空气加湿器（如图甲）的关键部件是压电陶瓷换能器（如图乙）。它是由压电陶瓷、金属电极和引线组成，外部电压通过引线和电极加到压电陶瓷上。在特定电压的驱动下，压电陶瓷与内置电动机每秒产生2×106次的振动，将水直接雾化。压电式打火机（如图丙）中装有一块压电陶瓷。使用时只需按压点火开关，在两电极之间产生10~20kV的电压而引起火花，引燃丁烷气体。
可用如图丁的方法来观察压电现象并检查压电陶瓷片的质量好坏，当用拇指与食指挤压压电陶瓷片和金属振动片的两面时，电压表的指针就会偏转。在压力相同的情况下，电压表的指针振幅越大，说明压电陶瓷片的灵敏度越高。

（1）空气加湿器工作时，内部的压电陶瓷换能器是将电能转化成 ___________能；
（2）空气加湿器工作时，是利用 ___________压电效应；
（3）图丁电路可表示 ___________（空气加湿器/压电式打火机）的工作原理；
（4）结合图文，以下对压电效应的认识中正确的是 ___________；
A．产生正压电效应时，压电陶瓷在电路中相当于电源
B．产生正压电效应时，获得电压的大小只与压力有关
C．将丁图向内压缩改为向外拉伸，电表偏转方向不变
D．将丁图向内压缩改为向外拉伸，电表示数始终为零
（5）加湿器工作电路如图戊，陶瓷换能器能高速均匀改变电路通断，使虚框内元件每秒产生2×106次振动，下列图像能大概描述电动机两端电压U0随时间t变化关系的是 ___________。
A． B．
C． D．
【答案】 机械 逆 压电式打火机 A C
【详解】（1）[1]阅读短文知，压电陶瓷与内置电动机每秒产生2×106次的振动，将水直接雾化，说明压电陶瓷是将电能转化为机械能。
（2）[2]阅读短文知，当在其电极上加上一定电压就会发生形变，形变随之消失，这种现象称为逆压电效应；空气加湿器（如图甲）的关键部件是压电陶瓷换能器（如图乙）。它是由压电陶瓷、金属电极和引线组成，外部电压通过引线和电极加到压电陶瓷上，说明加湿器采用逆电压效应。
（3）[3]由图丁知，食指和拇指按压压电陶瓷时产生电压，是压电式打火机工作原理。
（4）[4]结合图文，由图丁知，产生正压电效应时、负相反的电荷；当作用力方向改变时；压电陶瓷在电路中相当于电源，故A正确，BCD错误。
故选A。
（5）[5]根据图示可知，A的振动频率为

B的振动频率为

C的振动频率为

D的振动频率为0Hz，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
23．图甲为小明设计的自动测量油箱内油量的工作原理图，其中油量表由量程为0~3V的电压表更改表盘刻度而成，定值电阻R0为5Ω，R1的最大阻值为20Ω，电源电压3V保持不变。已知油箱的容积为50L，当往空油箱中加油至满时，浮标通过杠杆使滑片恰好从R1最上端移至最下端（浮标体积忽略不计），油的体积V和变阻器接入电路的电阻R1的关系如图乙所示，闭合开关S，则：

（1）当油箱加满油时，R0两端的电压为___________ V；
（2）请在图丙电压表盘上“1V”“2V”“3V”刻度处以“L”为单位标上对应的油量读数；___________
（3）油量表盘刻度值是___________ （选填“均匀”或“不均匀”）的；
（4）若电源电压为3.6V，小明发现当油箱加满油时，R0两端的电压超过了电压表的量程，为此小明对电路进行改进。他保留R0与电压表并联，加入一个电阻R后再接入电路，使加满油时电压表指针刚好偏转到最大刻度处。图丁、戊为他的设计图，为达到目的，应选择___________ 图接入该测量电路，图中所用的电阻R为___________ Ω。
【答案】 3 不均匀 丁 1
【详解】（1）[1]由题意可知，电路中滑动变阻器R1和R0串联，电压表测量R0电压，电源电压3V保持不变，已知油箱的容积为50L，当往空油箱中加油至满时，浮标通过杠杆使滑片恰好从R1最上端移至最下端（浮标体积忽略不计），此时R1=0，R0两端的电压等于电源电压，故当油箱加满油时，R0两端的电压为3V。
（2）[2]由图乙可得，油箱的油量与R1的数学关系式为
V=-2.5R1+50……①
当电压表示数为“1V”时，电阻R1的电压为2V，根据串联分压原理

即

可得，此时R1=10Ω，代入①式可得V1=25L。
当电压表示数为“2V”时，电阻R1的电压为1V，根据串联分压原理

即

可得，此时R1'=2.5Ω代入①式可得V1'=43.75L。
当电压表示数为“3V”时，电阻R1的电压为0V，此时R1＂=0，代入①式可得V1＂＝50L，如图所示：

（3）[3]由图乙可知，油箱的油量与R1的数学关系是一次函数，不成正比，所以油量表盘刻度值是不均匀的。
（4）[4]若电源电压为3.6V，测量R0电压表的量程0~3V，并且当往空油箱中加油至满时，浮标通过杠杆使滑片恰好从R1最上端移至最下端（浮标体积忽略不计），R0两端的电压超过了电压表的量程，所以要串联一个电阻，把多余的电压分担，故选择图丁。
[5]根据串联分压原理，串联电阻R所分电压U'=0.6V，根据串联电路电流处处相等的规律，所以此时电流为

因此所串联的电阻为

24．小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成。在低水位时，触点C、D位于E的正上方h0处，Q的下表面距池底的高度为h。当水位上升到使E与C、D接触后，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强弱取决于其两端电压大小。电源电压U=6V，定值电阻R0=3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻；
（1）在被释放和吸下的过程中，衔铁与A、B的接触时间分别为0.5s和1.5s，不考虑衔铁在AB之间切换的时间。在未解除报警的情况下，则开始报警后1min内电路所消耗的电能为___________ J；
（2）Q为边长10cm的正方体，密度为0.5×103kg/m3，h0=12cm，h=20cm，g取10N/kg。不计E、F的质量及F与支架间的摩擦；
①则刚开始报警时水面距池底的高度H为___________ cm；
②下列措施中，可使①中H值减小的有___________。
A．将池中水换为密度更大的液体      B．仅适当减小Q的边长
C．仅在空心管F中装入适量沙子      D．仅适当减小Q的密度

【答案】 225
37 ABD
【详解】（1）[1]当水位上升到一定高度时E与C、D接触，电路接通，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来与B点接触，R0及线圈被短路，蜂鸣器开始报警，已知





那么完成一个周期需要2s，消耗的电能为

完成一个周期需要的时间是2s，则1min完成30个周期，故

（2）[2]已知
，
木头漂在水面上，故

木块浸入液体的体积

木块浸入液体的深度

则刚开始报警时水面距池底的高度

[3]A．由题意可知，h0和h大小不变，则由

可知，能够变化的只有h排，即木块浸入液体的深度变大时，水面距池底的高度H就变大，已知木块在水面漂浮，浮力等于自身重力，将池中水换为密度更大的液体时，木块的浮力仍然等于其重力，由

可知，物体浸入液体的体积变小，因此h排变小，H变小，故A符合题意；
B．仅减小Q的边长，则Q的体积减小，则由

可知，木块的重力减小，则所受浮力变小，V排变小，因此h排变小，H变小，故B符合题意；
C．仅在空心管F中装入适量沙子，则木块受到的向下的压力变大，则木块受到的浮力变大，由公式

可知，V排变大，因此h排变大，H变大，故C不符合题意；
D．仅适当减小Q的密度，则由

可知，木块的重力减小，则所受浮力变小，因此V排变小，h排变小，H变小，故D符合题意。
故选ABD。
25．阅读短文，回答问题。
超市电动搬运车
超市常用的一种电动拖盘搬运车，用于卖场和库房间的运输，被称作“地牛”，其相关参数如表所示。其中驱动工作原理示意图如图甲，开关S1和S2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时“地牛”前进且能调速，向后拉操纵杆时“地牛”以恒定速度后退。下表是其相关参数，提升电动机工作，将货物提升到指定高度。所有电路由蓄电池组供电，都为蓄电池电压。电机效率是指电动机获得的有用机械能与消耗电能的比值。（g取10N/kg）

型号
自重
最大载货量
蓄电池电压
蓄电池容量
提升电机额定电压/额定功率
进退电机额定电压/额定功率
电机效率
PTE20X
0.4t
2t
36V
100Ah
36V/800W
36V/900W
80%
（1）搬运车前进时，操纵杆接 _____（“1”或“2”），电动机的工作原理是 _________；
（2）下列关于对搬运车的蓄电池的说法正确的是 _____；（只有一个正确选项）
A．蓄电池充足电一次，消耗的电能约3.6×105J
B．蓄电池组充电时，电能转化为化学能
C．蓄电池放电的过程中，蓄电池相当于用电器
D．蓄电池组是由若干节蓄电池并联组成的
（3）利用搬运车将1×103kg的货物放至货架，货物向上匀速竖直提升15s，则消耗的电能为 _____J，货物被提升了 _________m；
（4）搬运车上有显示所载货物质量的仪表，其电路如图乙所示，电路电源电压为18V，电流表（0~0.6A），滑动变阻器R4（100Ω 1A），压敏电阻R3的阻值与所受压力F的关系如图丙所示，由电流表改装的“质量表”显示盘上的刻度在最 _____边是最大值（选填“左”或“右”），为了确保此电路能安全工作，R4的阻值应至少调至 _______Ω，若在使用过程中不小心将R4接入电路的电阻调大，那么“质量表”显示的所载货物质量比实际值偏 _____（选填“大”或“小”）。
【答案】 1 通电导体在磁场中受力运动 B 1.2×104 0.96 右 22 小
【详解】（1）[1][2]向前推操纵杆时“地牛”前进且能调速，说明滑动变阻器与电动机串联，由电路图可知，开关S1和S2应同时接1。向后拉操纵杆时“地牛”以恒定速度后退，说明电动机与定值电阻R2串联，由电路图可知，开关S1和S2应同时接2。电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
（2）[3] A．充足电一次，消耗的电能约
W＝UIt＝36V×100A×3600s＝1.296×107J
故A不符合题意；
B．蓄电池组充电时，消耗电能转化为化学能，故B符合题意；
C．蓄电池组放电时，消耗电能转化为其他形式能，蓄电池相当于电源，故C不符合题意；
D．一节蓄电池的电压为2V，由表格数据知蓄电池组电压为36V，由串联电池组电压规律可知，蓄电池组是由多节蓄电池串联而成的，故D不符合题意。
故选B。
（3）[4]由表格数据可知，提升电机功率P1＝800W，15s内电动机消耗的电能为
W电＝P1t＝800W×15s＝1.2×104J
电机的效率为80%，则电能转化为的机械能为
W机械＝ηW电＝80%×1.2×104J＝9.6×103J
[5]货物被提升的高度为

（4）[6]由电路图乙可知，R3与R4串联，电流表测电路中的电流，当“地牛”仪表盘受到的压力越大，R3的阻值越小，根据欧姆定律可知，电路的电流越大，电流表的示数越大，所以由电流表改装的“质量表”显示盘上的刻度在最右边是最大值。
[7]由表格数据可知，最大载重量m2=2t=2000kg，则托盘受到的最大压力为
F＝G2＝m2g＝2000kg×10N/kg＝20×103N
由图丙可知，此时压敏电阻R3的阻值为8Ω，因电流表量程为0~0.6A，变阻器允许通过的最大电流为1A，所以当电流表的示数最大为0.6A时，载重量最大，R4接入电路中的阻值最小，电路的总电阻为

所以，R4的阻值为
R4＝R﹣R3＝30Ω﹣8Ω＝22Ω
即为了确保此装置在“地牛”上能安全运行，R4的阻值应至少调至22Ω。
[8]若在使用过程中不小心将R4接入电路的电阻调大，总电阻变大，电源电压不变，由可知，电流表改装而成的“质量表”显示的示数偏小。
26．阅读短文，回答问题。
智能手机
随着智能手机的日益普及，人们通过智能手机可以实现轻松出行、远距离通信、线上支付、网上办公等活动。手机电池作为手机的一个重要部分，目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。部分手机搭配了超级快充功能，采取的方式是保持充电器的电压不变，将电流从原来的1A变为5A，极大提高了充电功率。
手机无线充电是目前比较新的一门技术，无线充电就是不借助数据线等导线对手机进行充电，从而增加手机的续航时间。现阶段使用较多的一种无线充电技术的原理如图甲、乙所示，交流电流过送电线圈（无线充电板）产生磁场，智能手机（受电线圈）放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。

（1）文中描述的手机快充功能将充电功率变为原来的_______倍；
（2）手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生______，无线充电工作原理与_______（选填“发电机”或“电动机”）工作原理相似，该原理是_______；
（3）图丙所示为充电器过热保护的模拟控制电路，电源电压恒定，R1为电阻箱，L为阻值不计的线圈，R2是热敏电阻，其电流与电压的关系如题图丁所示。
①当R2两端的电压为5V时，它的功率是_______W；
②若要适当调高保护电路工作的临界温度，可调大R1的阻值，除此之外，还可以采取的方法是______（答出一种即可）。
【答案】 5 感应电流 发电机 电磁感应 0.21 减小电源电压或减少线圈匝数
【详解】（1）[1]由题意可知，文中描述的手机快充功能，是保持充电器的电压不变，将电流从原来的1A变为5A，即电流变大了5倍，根据电功率的公式可知，充电功率变为原来的5倍。
（2）[2][3][4]从图乙可以看到，手机在无线充电时，变化的磁场会让手机中的受电线圈产生感应电流，这是磁生电的现象，发电机也是磁生电，则无线充电工作原理与发电机工作原理相似，该原理是电磁感应。
（3）[5]R2是热敏电阻，其电流与电压的关系如题图丁所示，从图丁可以看到，当R2两端的电压为5V时，它的电流为42mA=0.042A，根据电功率公式，可知，它的功率为

它的功率为0.21W。
[6]若要适当调高保护电路工作的临界温度，即电磁铁的磁性稍微弱一点，可调大R1的阻值，则电路的总电阻变大，电路的电流变小。影响电磁铁的磁性强弱的因素有：电流的大小、螺线管线圈匝数和是否有铁芯，则可知道还可以采取的方法：在总电阻不变的情况下，减小电源电压，从而电路的电流也变小，再或者其他条件不变，减少电磁铁线圈匝数，也可以降低电磁铁的磁性强弱。
27．由我国著名科幻作家刘慈欣创作的科幻小说《三体》中描绘过这样一个未来世界，地球拥有“无限能源（电力）”，所有东西都无需考虑充电问题，汽车不用加油也不需插电就可以在天上飞，杯子里的牛奶握在手里即可加热。无线充电仿佛无时无刻覆盖着地球的每一个角落。而这个幻想也正在逐步变为现实。

（1）市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分采用Qi技术。其原理是：电流流过送电线圈产生磁场，受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，给智能手机充电。图1实验与受电线圈处工作原理是相同的是______；
（2）为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图甲所示。实验测得，接在b线圈上的用电器获得的电功率为输入a线圈电功率的40%。若把a线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为0.2A。b线圈中只接入一盏灯泡，此时该灯泡恰能正常发光，则该灯泡的功率为______W；
（3）如图乙所示，通过安置在插座上的电流转换器，将电能转换为超声波，电动小车上的接收器收到超声波讯号，可将其能量转换为电能为电池充电。已知：接收器接收到的超声波功率P与它和转换器间距离关系满足公式，将超声波能量转化为电能并储存在电池中的效率为50%；小车与转换器间距离L0=1m时，接收器接收到的超声波功率P0=8W：
①当小车与转换器间距离为1m时，电池充电1h所储存的电能为______J；
②该公式中的k值为_______W⋅m2；
③若充电时小车与转换器之间距离L=2m，则超声波能量转化为电能的功率为______W，若要储存到和①中相同的电能，需等待______h。
【答案】 C 17.6 1.44×104 8 1 4
【详解】（1）[1]由题意可知，电流流过送电线圈产生磁场，受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，给智能手机充电，则可知受电线圈处的工作原理是电磁感应现象：
A．图中是电磁继电器，主要是利用了电流的磁效应，故A不符合题意；
B．图中给金属棒通电，金属棒在磁场中会发生运动，说明通电导体受到磁场力的作用，故B不符合题意；
C．图中闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动能够产生感应电流，是电磁感应现象，故C符合题意；
D．上图是探究电磁铁磁性强弱的影响因素实验，利用的是电流的磁效应，故D不符合题意；
故选C。
（2）[2] a线圈的输入功率
P总=UI=220V×0.2A=44W
由题意可得，线圈得到的功率，即灯泡的功率为

（3）①[3]电池充电后，接收器接收到的超声波能量为

由题意知，电池所储存的电能

[4]根据题意可知，当小车与转换器间距离时，接收器接收到的超声波功率，由可知的值

[5]若充电时小车与转换器之间距离，接收器接收到的超声波功率

由于接收器将超声波能量转化为电能并储存在电池中的效率为，所以超声波能量转化为电能的功率

[6]由可知，若要储存到和中相同的电能，需等待的时间

28．阅读短文，回答问题。
在新冠疫情防控中，用于体温监控的测温手环是一种智能穿戴设备，如图甲所示。测温手环主要由温度传感模块、蓝牙模块、电源模块三个部分组成。在温度传感模块中，有对温度敏感的热敏电阻与导热双金属片相连。使用测温手环时，导热金属片与人体接触，双金属片温度的变化引起热敏电阻的阻值发生变化，热敏电阻的阻值变化会影响电路中电流的大小。温度传感模块中的测温芯片可以根据电路中电流的大小计算出人体的温度。且手环中的蓝牙模块通过无线网络将芯片中的温度数据传送给移动设备，从而实现体温的实时监控。为了降低测温手环的功耗，延长它的工作时间，测温手环一般配有智能休眠仓，如图乙所示。测温手环是依靠内置的霍尔元件实现“休眠”的。霍尔元件是一种对磁场敏感的电子元器件，当它周围存在较强的磁场时，它可以断开测温手环的电路。因此，测温手环的智能休眠仓下面需要预埋一个磁体。

（1）使用测温手环时，导热金属片把手上热量传给热敏电阻，手的内能会_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；蓝牙模块是通过__________与手机传递信息（选填“电磁波”、“红外线”或“超声波”）；
（2）霍尔元件在测温手环的电路中相当于_______（选填“开关”、“电源”或“用电器”）；
（3）小华将三个废旧手环的“测温头”拆下后分别接入如图（1）所示的电路，获得了图（2）所示三个“测温头”的“温度与电流”图像，其中灵敏度最高“测温头”是( )；
A．A图线所对应的探头    B．B图线所对应的探头     C．C图线所对应的探头
（4）热敏电阻阻值随温度升高而变小的，称为负温度系数热敏电阻；阻值随温度升高而变大的，称为正温度系数热敏电阻；某一测温手环使用的热敏电阻R1的电阻与时间的图像如图（3）所示，则R1是_________（选填“正”或“负”）温度系数热敏电阻；小华将该热敏电阻接入图（1）的电路中，闭合开关，电流表示数为6mA，电源电压为3V，则此时烧杯中水的温度为_________℃。
【答案】 减小 电磁波 开关 A 负 37
【详解】（1）[1]使用测温手环时，手上热量传给热敏电阻，即手上的热量传递给热敏电阻，则手的内能减小。
[2]由题意可知，蓝牙模块通过无线网络将芯片中的温度数据传送给移动设备，无线网络是利用电磁波传递信息，所以蓝牙模块是通过电磁波与手机传递信息。
（2）[3]由题意可知，霍尔元件周围存在较强的磁场时，它可以断开测温手环的电路，所以霍尔元件起到电路的通断作用，所以霍尔元件相当于电路中的开关。
（3）[4]观察图（2）发现，A图线随温度变化，电流变化快，所以A图线所对应的探头灵敏度最高，故A符合题意，BC不符合题意。
故选A。
（4）[5]观察图（3）发现，随温度的升高，电阻阻值减小，有题意可知，所以R1是负温度系数热敏电阻。
[6]电流表示数为6mA，电源电压为3V，则电阻

观察图（3）发现，温度与电阻的关系

所以当R1=500Ω时，烧杯中水的温度
t=37℃
29．阅读短文，回答下列问题。
测温手环
某型号的蓝牙测温手环如图所示，主要由温度传感模块、蓝牙模块两个部分组成。温度传感模块中，有一个高灵敏度的热敏电阻，热敏电阻外部与导热金属片密切接触。佩戴测温手环时，导热金属片使热敏电阻温度升高，热敏电阻阻值变化，电路中电流变大。温度传感器中的测温芯片能根据电路中电流大小算出热敏电阻的温度，并显示到液晶屏上。蓝牙模块则通过无线网络将测温芯片中的温度数据传送给数据处理中心，从而实现体温的实时监测。测温手环一般配有智能休眠仓。有些测温手环是通过判断温度变化来实现自动开关的。测温手环放入智能休眠仓后，若环境温度低于某个设定的温度或者手环检测到的温度长时间不发生变化，则测温手环中的金属片与热敏电阻分离，从而实现自动关机。还有些测温手环是依靠内置的霍尔元件实现“休眠”的。霍尔元件是一种对磁场敏感的电子元器件，当它周围存在较强的磁场时，可以断开测温手环的电路。因此，这类测温手环的智能休眠仓下面需要预埋一个磁体。


（1）蓝牙模块是通过________与手机传递信息的（选填“电磁波”、“红外线”或“超声波”）；
（2）导热金属片的内能是通过________（选填“做功”或“热传递”）的方法改变的；
（3）霍尔元件在测温手环的电路中相当于________（选填“开关”“电源”或“电器”）。若手环电池电压为3.7V，电池容为100mA·h，充满电后可以连续使用10天，则该型号的测温手环工作时的放电电流约为________μA（结果保留一位小数）；
（4）小华将三个废旧手环的测温头拆下后分别接入如图乙所示的电路。获得了图丙所示的三个测温头的电流温度图像，其中灵敏度最高的测温头是________；
A．A图线所对应的测温头
B．B图线所对应的测温头
C． C图线所对应的测温头
D．无法判断
（5）现有四种热电阻，它们的阻值R随温度T变化的图像分别如下，其中适合用于上述测温手环的是________。
A．B．
C．D．
【答案】 电磁波 热传递 开关 416.7 A D
【详解】（1）[1]由题可知：蓝牙模块则通过无线网络将测温芯片中的温度数据传送给数据处理中心，从而实现体温的实时监测，无线网络是依靠电磁波传输信息的。
（2）[2]金属是热的良导体，可以传递热量，通过热传递的方式改变内能。
（3）[3]霍尔元件是一种对磁场敏感的电子元器件，当它周围存在较强的磁场时，可以断开测温手环的电路，故相当于电路中开关的作用。
[4]电池容量为100mA·h，连续使用时间为10天，测温手环工作时的放电电流

（4）[5]由题意可知，温度变化相同，电流变化大，灵敏度高，由图乙可知，A图线，回路电流随温度变化最明显，故灵敏度最高“测温头”是A图线对应的探头，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（5）[6]从文中可知温度升高，电流变大，说明热敏电阻阻值变小，同时人体的体温正常为37℃左右，为了测量准确度，在这个范围内电阻随温度变化更大些，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
30．阅读短文，回答问题。
如图是风光互补路灯系统，同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中。为了节能，该路灯采用LED灯照明。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。

太阳能电池板
风力发电机
蓄电池
LED灯
电池板的总面积
0.5m2
最大限制风速
12.0m/s
电池容量
150Ah
额定电压
12V
光电转化效率
20%
最大输出功率
400W
额定电压
12V
额定功率
60W
（1）能源的种类繁多，太阳能和风能______（选填“是”或“不是”）清洁能源；
（2）该型号LED灯正常工作时的电流为______A；
（3）已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为6.25W，此时风速为______m/s；
（4）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为800W时，照射一个小时，太阳能电池板的输出的电能为______J；
（5）蓄电池充满电时，能供一盏该型号LED灯工作______h（设蓄电池供电时能量不损失）。
【答案】 是 5 3 30
【详解】（1）[1]太阳能和风能在使用过程中不会对环境造成污染，是清洁能源。
（2）[2]由表格数据可知，该型号LED灯额定电压为12V，额定功率为60W，因此额定电流为

（3）[3]风力发电机输出功率与风速的三次方成正比，即，由表格数据可知，当P=400W时，风速为12m/s，即

解得，当风力发电机的输出功率为6.25W时，风速为

（4）[4]太阳能电池板的输出功率为

太阳能电池板的输出的电能为

（5）[5]蓄电池充满电供LED灯工作，则，由表格数据可知

则

31．阅读下列材料，回答问题
首台全国产化“争气机”并网发电
2023年1月3日凌晨，被誉为“争气机”首台全国产化F级50兆瓦重型燃气轮机发电机组，在广东华电清远华侨园燃气分布式能源站并网发电，填补了我国自主燃气轮机应用领域空白，标志着我国步入自主重型燃气轮机领域运行阶段。
重型燃气轮机是发电和驱动领域的核心设备，是一个国家重工业整体实力的重要象征。此次应用的G50重型燃气轮机整机有2万多个零部件，工作压强达18个大气压，工作温度超过1300℃，能够以6000r/min的转速高速旋转。正式并网发电后，该燃气轮机发电机组联合循环一小时发电量超过7万千瓦时，可满足7000个家庭1天的用电需求。
燃气轮机工作简单过程如图甲所示，空气从进气口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气；高压空气进入燃烧室，燃料与空气混合在燃烧室燃烧，产生高温高压燃气；高温高压燃气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出。

（1）小明阅读了相关的资料后，将燃气轮机的能量流向制成如图乙所示的流程图，根据给出的信息，可得燃气轮机的效率为______。若该燃气轮机中发电机组的发电效率为η（η为得到的电能与输进发电机的机械能的比值），每小时燃烧质量为m的燃料，则每小时能得到电能为______（用前面给出物理量的符号表示，燃料的热值用q表示。）
（2）燃气轮机的工作原理与_______（选填“汽油机”或“柴油机”）类似；根据正式并网发电后的发电效率，假设将G50重型燃气轮机安装在某型号舰船上，每小时能产生相当于7万千瓦时的电能，若该燃气轮机产生的能量有50%用来推动舰船前进，该舰船匀速直线行驶时受到的阻力为，则匀速直线行驶一小时能前进_______km。
（3）G50重型燃气轮机发电机组联合循环发电一小时产生的电能，可满足7000个家庭1天的用电需求，则每个家庭每小时的平均用电功率为_______kW（按一天24小时计算，结果保留到小数点后两位），下列家用电器的电功率与该功率最接近的是______。（填写符号）
A．客厅空调                B．台式电脑                C．台灯
【答案】 柴油机 25 0.42 B
【详解】（1）燃料完全燃烧放出的能量为E1，做有用功的能量为E4，热机的效率为

[2]每小时燃烧质量为m的燃料，得到的内能为

输进发电机的机械能

该燃气轮机中发电机组的发电效率为η，则每小时能得到电能为

（2）[3]燃气轮机工作过程中，空气从进气口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气；高压空气进入燃烧室，燃料与空气混合在燃烧室燃烧，产生高温高压燃气；燃气轮机吸入气缸是空气，柴油机吸入气缸的也是空气，因此燃气轮机的工作原理与柴油机类似。
[4]将G50重型燃气轮机安装在某型号舰船上，每小时能产生相当于7万千瓦时的电能，即

舰船匀速直线前进时，受到的牵引力

由W=Fs可得，匀速直线行驶一小时能前进的距离

（3）[5]G50重型燃气轮机正式并网发电产生一小时的电能，提供给7000个家庭使用1天，平均每个家庭每小时的用电功率

[6]A．客厅空调的功率很大约为2000W，故A不符合题意；
B．台式电脑的功率在约几百瓦，故B符合题意；
C．台灯的功率约为几十瓦，故C不符合题意。
故选B。
32．阅读短文，回答下列问题：
光电效应
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。
光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象（如图甲），只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面。内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。
光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度而改变的电阻器：入射光强，电阻减小；入射光弱，电阻增大，光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换，利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。我们现在能够看到的声和影完全配合一致的有声电影，就是利用了光电效应，影片摄制完后，要进行录音，录音是通过专门的设备使声音的变化转变成光的变化，从而把声音的“像”摄制在影片的边缘上，这就是影片边上的声道。放映电影时，用强度不变的光束照射声道，由于影片上各处的声道不同，所以在影片移动的过程中，通过声道的光也就不断变化；变化的光射向图乙中的光敏电阻时，在电路中产生变化的电流，通过喇叭就可以把“声音的照片”还原成声音。

（1）外光电效应会从物质中激发出______；
A．原子    B．质子    C．中子    D．电子
（2）如果绿光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属也一定能产生外光电效应的是______；
A．红光、紫光       B．红光、黄光
C．蓝光、紫光       D．黄光、蓝光
（3）太阳能电池依据______（选填“内”或“外”）光电效应工作，将光能转化为______能；
（4）图乙为光敏电阻的工作原理图，当光照强度发生变化时，电流表的示数变化如下图中的______；
A． B． 　　 　　C． D．
（5）如图丙为某影片的部分声道图，其透光性从左至右越来越差，当它按图示方向在放映条件下匀速通过光敏电阻上方时，喇叭发出的声音的响度将______。（选填“变大”“变小”或“不变”）
【答案】 D C 内 化学 C 变大
【详解】（1）[1]读材料可知，“外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象”因此，外光电效应会从物质中激发出电子，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
（2）[2]因为“只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面”，而在可见光光谱中，从红光到紫光，光的频率是逐渐增大的，蓝光、靛光、紫光的频率比绿光大，如果绿光照射到某金属表面能产生外光电效应，则蓝光、靛光、和紫光照射到某金属表面时能产生外光电效应，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（3）[3][4]太阳能电池是在物体两端产生电压的现象，结合材料可知，属于内光电效应，将太阳能转化为化学能。
（4）[5]根据材料可知，光敏电阻的特点是入射光强，电阻减小，结合图乙可知，光敏电阻和喇叭串联，则有电流表示数 ，当光敏电阻阻值减小时，电路中电流增大，且电路中的电流与光敏电阻的阻值不成正比，其图线不是一条倾斜直线，对比各图像，只有C图符合变化规律，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（5）[6]如图丙所示，当用强度不变的光束照射声道，由于影片上各处的声道不同，所以在影片移动的过程中，通过声道的光也就不断变化，且其透光性从左至右越来越差，光照强度越来越弱。所以当它按图示方向在放映条件下匀速通过光敏电阻上方时，光照强度增强，电阻变小，电流变大，故喇叭发出声音的响度将变大。