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2024年山东省潍坊市中考物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2024年山东省潍坊市中考物理试卷（含详细答案解析），共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.某新款AI(人工智能)音箱可以识别主人说出的“指令”，进而调控家庭物联网中的设施，而当别人说出同样的“指令”时，却无法调控相关设施，该功能主要依据声音的( )
A. 音调B. 响度C. 音色D. 声速
2.手机是常用的电子工具。图示是某款国产手机，使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是( )
A. 质量约为500g
B. 正常使用时，后壳温度约为65℃
C. 充满一次电消耗的电能约为0.3kW⋅h
D. 长度约为1.2dm
3.物理学的宗旨是发现自然现象背后的规律，使人们可以运用物理规律解决实际问题。根据所学物理学知识，下列表述正确的是( )
A. 使用杠杆可以同时省力又省距离B. 物体不论温度高低都具有内能
C. 选用精密的测量工具可以消除误差D. 导体的电阻跟它两端的电压成正比
4.为保证青藏铁路多年冻土区路基的稳定性，铁路两侧安装了许多封闭的中空热棒。如图所示，热棒下端插在冻土中，内部填充低沸点的液态氨，利用氨的物态变化给冻土降温，把冻土中的热量“搬运到”热棒上端，通过散热片向空中放热，从而使冻土保持稳定。下列说法正确的是( )
A. 氨在热棒下端发生的物态变化是汽化
B. 氨在热棒上端发生的物态变化是凝固
C. 应使用隔热性能好的材料制作热棒
D. 为降低成本，可以使用液态水替代液态氨
5.在水平路面上玩滑板车，蹬地后人站在车上，如图甲所示，滑板车速度会减小；再次蹬地，如图乙所示，滑板车速度又会增大。下列说法正确的是( )
A. 滑板车速度减小是因为受到阻力
B. 滑板车的运动需要力来维持
C. 蹬地过程，人和车的惯性增大
D. 蹬地过程，蹬地脚受到的摩擦力是阻力
6.图示为某家庭电路示意图，关于该家庭电路，下列说法正确的是( )
A. 导线b是火线
B. 电能表上计数器示数的单位是千瓦
C. 空气开关跳闸，原因可能是电路中出现短路
D. 正确使用试电笔插入三孔插座的某一孔，氖管灯不亮，该孔一定接零线
7.共享电动助力单车极大方便人们的出行。如图为某助力单车，使用前先摇晃车把检查电量，此时开关S1闭合，只有电量指示灯L1亮起；确认电量充足后扫码开锁，此时开关S2闭合，日间行车灯L2亮起，电动机M启动，且日间行车灯L2损坏时电动机M可正常工作；助力单车在规定区域内，开关S3始终处于闭合状态，如果驶离规定区域，开关S3自动断开，电动机M、行车灯L2均无法工作，指示灯L1可正常工作。下列电路设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
8.物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计)，自制一个简易密度计。如图所示，密度计分别放入a、b、c三种液体中时，均漂浮在液体中，且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时，在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线，共得到三条刻线。已知密度计在c液体中，有18的体积浸入液体，浸入体积为5×10−6m3，三种液体密度如表格所示，下列分析正确的是( )
A. 三条刻线的间隔距离不相等
B. 密度计的质量为0.1kg
C. 密度计在三种液体中所受浮力不相等
D. 密度计在b液体中的浸入体积为3×10−5m3
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.物理学家法拉第经过10年探索发现的规律，进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系。下列实验能反映法拉第发现规律的是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示，用汽缸、固定隔板和活塞密闭甲、乙两部分气体，汽缸和活塞均不导热，隔板导热良好。迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定，静置一段时间。下列说法正确的是( )
A. 与推动活塞前相比，甲、乙内能均变大
B. 与推动活塞前相比，甲内能不变、乙内能变大
C. 乙内能改变的方式只有做功
D. 乙内能改变的方式既有做功又有热传递
11.弹簧置于光滑管内，下端固定在水平面上，上端与管口平齐。如图所示，将一直径略小于管的小球放在弹簧上端，先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，c为小球运动路径上的一点，小球所受空气阻力忽略不计，则先后两次( )
A. 第一次释放小球时弹簧的弹性势能大
B. 小球由c到b过程，弹性势能转化为重力势能
C. 小球上升过程，经过c点时的重力势能相等
D. 小球上升过程，经过c点时的机械能相等
12.如图甲所示的电路，电流表量程为0∼0.6A，小灯泡L标有“4V，2W”字样。闭合开关S1、S2，在确保电路安全的情况下，调整滑动变阻器滑片P位置，记录多组电压表示数U与相应的电流表示数I，并作出如图乙所示的图像。下列分析正确的是( )
A. 电源的电压为10V
B. 电阻R能达到的最大功率为3.6W
C. 滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为10Ω
D. 断开S2，小灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为2.5W
三、作图题：本大题共2小题，共6分。
13.某款磁悬浮玩具的电路原理图如图所示。闭合开关，磁性小球悬停在空中，一小磁针静止于螺线管左侧，不考虑小磁针与磁性小球间的相互作用。
(1)将小磁针“N”“S”极填入括号中；
(2)画出磁性小球的受力示意图。
14.如图所示，水槽内装满水，槽底有一点光源S，紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射，又经平面镜反射后过P点。
(1)画出P点在平面镜中所成的像P′；
(2)将S点到P点的光路图补充完整。
四、实验探究题：本大题共3小题，共24分。
15.如图甲所示，镜片a可通过抽出或注入液体来改变其厚度，抽出稍许液体后得到镜片b，注入稍许液体后得到镜片c。
(1)镜片b可用于矫正______(填“近视眼”或“远视眼”)。
(2)某同学用如图乙所示的实验装置观察镜片c的成像情况。
①将蜡烛、镜片c和光屏依次放在光具座上，调整它们的中心在同一高度；
②蜡烛、镜片c和光屏的位置如图乙所示时，光屏上呈现一个清晰的实像，此时的像距v=______ cm；
③保持蜡烛和光屏的位置不变，把镜片c移动到光具座上25cm刻度处，此时光屏上呈现一个清晰的______、______的实像。
16.为测定一只标有“2.5V”字样的小灯泡正常工作时的电阻，某同学准备了下列器材：待测小灯泡、干电池3节、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的电路补充完整。
(2)闭合开关后，滑片P位于某一位置时，电压表示数如图乙所示，为了让小灯泡正常发光，应将滑动变阻器的滑片P向______(填“左”或“右”)移动。
(3)滑片P调整到适当位置，电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图丙所示，则该小灯泡正常工作时的电阻为______Ω，此时滑动变阻器接入电路的电阻为______Ω。
(4)小华认为不用电流表也能测出小灯泡正常工作时的电阻，他又找来一个电阻箱和一个单刀双掷开关，设计了如图丁所示的电路，两虚线框中一处接入电阻箱，另一处接入滑动变阻器，然后进行了下列操作：
①闭合开关S，将单刀双掷开关掷于位置1，调整b处电阻，使电压表示数为2.5V；
②将单刀双掷开关掷于位置2，保持b处电阻不变，调整a处电阻，使电压表示数为______ V，此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻。电阻箱应接在丁图中的______(填“a”或“b”)。
17.某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，提出了如下猜想：
猜想a：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；
猜想b：滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关；
猜想c：滑动摩擦力的大小与接触面积有关；
为了验证猜想，该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定，每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块，第1次弹簧测力计的示数为0.3N，第2次弹簧测力计的示数为0.6N，第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
(1)比较第2次和第3次操作，可验证猜想______是否正确；比较第3次和第4次操作，可验证猜想______是否正确(均填“a”“b”或“c”)。
(2)该同学查阅资料发现，物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度，称为动摩擦因数，则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为______。
(3)小明对实验装置进行了改进，如图乙所示，木板放在水平桌面上，木块叠放在木板上，细线一端连接木块，另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板，水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中，______(填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板；
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小，你认为是否正确，并说明理由______。
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
18.某建筑工地上，起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值q=4.3×107J/kg，g取10N/kg。
(1)求重物上升的速度；
(2)求起重机提升重物的功率；
(3)若将起重机提升重物做的功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率，用字母η表示，求起重机的提升效率。
19.中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图，电源电压U=220V，R0、R1、R2是阻值不变的电热丝，用于“加热”或“保温”，R1=20.5Ω，R2=840Ω，S为电源开关，通过温控开关S1可实现“加热”和“保温”状态的切换，煮茶机的“加热”功率P加热=800W，“加热”效率η=80%。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作，其工作过程是首先将水“加热”至100℃，然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”(“煮茶加热”时间如表格所示)，最后自动进入“保温”状态。将0.8L、初温为20℃的水装入煮茶机，水的比热容c=4.2×103J/(kg⋅℃)，水的密度ρ=1.0×103kg/m3。
(1)求将水“加热”至100℃过程中水吸收的热量；
(2)求煮茶机的“保温”功率；
(3)若用户选择“红茶高浓度煮茶”，煮茶机经过将水“加热”至100℃、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，求这个过程煮茶机消耗的电能。
20.如图甲所示的装置由杠杆PQ、圆柱形物体a、b以及水箱、滑轮等组成。杠杆PQ只能绕O点在竖直平面内转动，PO：OQ=1：3；P端通过竖直绳连接a，a通过竖直轻杆固定在地面上；b浸没在水中，通过细绳、滑轮与杠杆Q端相连。开始时PQ水平，打开出水口阀门，轻杆对a的作用力F的大小随水面下降高度x变化的规律如图乙所示。已知a、b质量分别为ma=1.5kg、mb=1.08kg，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度ρ=1.0×103kg/m3。求：
(1)打开阀门前P端绳对a的拉力；
(2)打开阀门前b受到的浮力；
(3)b的密度；
(4)当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：新款AI(人工智能)音箱可以识别主人说出的“指令”，进而调控家庭物联网中的设施，而当别人说出同样的“指令”时，却无法调控相关设施，该功能主要依据是每个人的音色不同。
故选：C。
音色指发声体的声音品质，由发声体本身的特征决定，是区别声音的重要标志。
本题考查了音色，属于基础题。
2.【答案】D
【解析】解：
A、图示智能手机的质量在200g左右，故A不符合实际；
B、正常使用时，后壳温度略高于手的温度，在40℃左右，不会达到65℃，故B不符合实际；
C、充满一次电消耗的电能约为W=Pt=60×10−3kW×0.5h=0.03kW⋅h，故C不符合实际；
D、长度约为12cm=1.2dm，故D符合实际。
故选：D。
不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最合理的是哪一个。
本题考查对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出合理的选项即可。
3.【答案】B
【解析】解：A、由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，使用动力臂大于阻力臂的杠杆，可以省力，但费距离；既省力又省距离的杠杆是不存在的，故A错误；
B、一切物体不论温度高低都具有内能，故B正确；
C、认真测量、选用精密的测量工具，可以减小误差，但不能避免误差，故C错误；
D、电阻是导体本身的一种性质，与两端的电压和通过的电流无关，故D错误；
故选：B。
(1)杠杆分三类，动力臂大于阻力臂的是省力杠杆，动力比小于阻力臂的是费力杠杆，动力臂等于阻力臂的既不省力也不费力；
(2)一切物体都有内能；
(3)测量时，受所用仪器和测量方法的限制，测量值和真实值之间总会有差别，这就是误差。不同于错误，作为误差来说不可避免，只能尽量减小。在实际中经常用多次测量求平均值的办法来减小误差；
(4)导体电阻可由导体两端的电压值与流过导体的电流值的比值求得，但是电阻是导体本身的一种性质，与流过的电流和两端的电压无关。
本题考查改杠杆、内能、误差和电阻的有关知识，是一道基础题。
4.【答案】A
【解析】解：A、氨在热棒下端由液态变为气态，发生的物态变化是汽化，故A正确；
B、氨在热棒上端，由气态变为液态，发生的物态变化是液化，故B错误；
C、把冻土中的热量“搬运到”热棒上端，热棒应该由传热性能好的材料制成，故C错误；
D、水的沸点较高，不能使用液态水替代液态氨，故D错误。
故选：A。
(1)物质由液态变为气态叫汽化，汽化吸热；
(2)物质由气态变为液态叫液化，液化放热；
(3)把冻土中的热量“搬运到”热棒上端，热棒应该为热的良导体；
(4)水的沸点较高，约为100℃。
本题考查了汽化和液化现象的区分、热棒及其内部材料的选择，明确“热棒”的原理是关键。
5.【答案】A
【解析】解：A.滑板车速度减小是由于受到摩擦阻力的作用，是摩擦阻力改变了它的运动状态，故A正确；
B.沿水平方向运动的滑板车，不再蹬地，滑板车由于惯性会继续运动，说明运动不需要力来维持，故B错误；
C.蹬地后，滑板车速度增大的过程中，质量不变，它的惯性大小不变，故C错误；
D.向后蹬地，力的作用是相互的，蹬地脚受到的摩擦力是向前的动力，故D错误。
故选：A。
(1)力是改变物体运动状态的原因；
(2)力不是维持物体运动的原因；
(3)惯性是物体本身的一种性质，只与质量有关；
(4)力的作用是相互的。
本题考查了力与运动关系、惯性的认识和理解，涉及到的知识点较多，综合性强，有一定的难度。
6.【答案】C
【解析】解：A、电路中开关要接在火线上，图中开关与导线a相连，说明导线a是火线，导线b是零线，故A错误；
B、电能表是测量用户消耗电能的仪表，电能表上计数器示数的单位是千瓦⋅时，故B错误；
C、空气开关跳闸，原因可能是电路中出现短路或者电路总功率过大，故C正确；
D、正确使用试电笔插入三孔插座的某一孔，氖管灯不亮，该孔接零线或者接地线，故D错误。
故选：C。
(1)电路中开关要接在火线上；
(2)电能表上计数器示数的单位是千瓦⋅时；
(3)电路中电流过大时，空气开关将跳闸，电路中电流过大的原因可能是电路出现短路或者电路中的总功率过大；
(4)正确使用试电笔时，氖管灯亮的与火线接触，不亮的与零线或者地线接触。
本题考查家庭用电部分的知识，属于基础内容，要熟练掌握。
7.【答案】B
【解析】解：使用助力单车前先摇晃车把检查电量，此时开关S1闭合，只有电量指示灯L1亮起；这说明开关S1控制指示灯L1；
扫码开锁，此时开关S2闭合，日间行车灯L2亮起，电动机M启动，且日间行车灯L2损坏时电动机M可正常工作；这说明日间行车灯L2和电动机M并联，且开关S2在干路；
助力单车在规定区域内，开关S3始终处于闭合状态，如果驶离规定区域，开关S3自动断开，电动机M、行车灯L2均无法工作，指示灯L1可正常工作；这说明开关S3控制电动机M、行车灯L2，但不控制指示灯L1；
综上分析可知，选项B电路图符合题意。
故选：B。
串联电路中电流有一条路径，各用电器相互影响；并联电路中电流有多条路径，各用电器互不影响；根据开关的控制作用分析电路的连接方式。
本题考查了串并联电路的特点、开关的作用等知识，要认真审题，避免出错。
8.【答案】A
【解析】解：A、密度计分别放入a、b、c三种液体中时，均漂浮在液体中，故密度计受到的浮力等于下表面受到的压力，漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力，设密度计下表面积为S，即F浮=G=ρ液gV排=ρ液gSh，故密度计浸入液体的深度为：
h=Gρ液gS由表格可知，b液体密度为a液体密度的2倍，c液体密度为b液体密度的2倍，故密度计浸入a液体的深度是浸入b液体深度的2倍，密度计浸入b液体的深度是浸入c液体深度的2倍，故三条刻线的间隔距离不相等，故A正确；
B、已知密度计在c液体中，有18的体积浸入液体，浸入体积为5×10−6m3，则F浮=G，即ρcgV排=G=mg，
则密度计的质量：m=ρcV排=2×103kg/m3×5×10−6m3=0.01kg，故B错误；
C、密度计分别放入a、b、c三种液体中时，均漂浮在液体中，故密度计受到的浮力都等于重力，故密度计在三种液体中所受浮力相等，故C错误；
D、由F浮=ρ液gV排可得，密度计在b液体中的浸入体积为：
V排b=F浮ρbg=Gρbg=mgρbg=mρb=0.01kg1×103kg/m3=1×10−5m3，故D错误。
故选：A。
(1)密度计在三种液体中时，均漂浮，漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力，由浮力产生的原因可知，密度计受到的浮力等于下表面受到的压力，设密度计下表面积为S，列出等式F浮=G=ρ液gV排=ρ液gSh，求得h的表达式，然后根据a、b、c三种液体的密度关系分析三条刻线的间隔距离是否相等；
(2)已知密度计在c液体中，有18的体积浸入液体，已知浸入体积，由F浮=G可求得密度计的质量；
(3)密度计在三种液体中时，均处于漂浮状态，漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力；
(4)由F浮=ρ液gV排可求得，密度计在b液体中的浸入体积。
本题涉及的知识点较多，考查阿基米德原理、物体的浮沉条件的应用，难点是将阿基米德原理和物体的浮沉条件结合起来使用。
9.【答案】CD
【解析】解：A、该图是探究电流磁效应的实验，该实验说明电流的周围存在磁场，是奥斯特首先发现的，故A错误；
B、该装置中有电源，是探究通电导体在磁场中受力的实验，根据图示原理我们制成了电动机，实现了电能转化为机械能，故B错误；
CD、这两个装置中闭合回路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，C中灵敏电流计发生偏转，D中小灯泡发光，都说明此时产生了感应电流，该现象是电磁感应现象，是由英国物理学家法拉第发现的规律，故CD正确。
故选：CD。
(1)奥斯特实验说明电流周围存在磁场；
(2)电动机的工作原理是根据通电导体在磁场中受力而运动原理工作的；
(3)(4)电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动，导体中有感应电流产生。
本题考查了电磁学中的几个实验，一定要区分电动机和发电机的工作原理图。
10.【答案】AC
【解析】解：迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定，外力对气体乙做功，气体乙的内能增加，温度升高；甲的体积不变，气体乙不对甲做功；气体乙将热量传递给气体甲，使得气体甲的内能增加，温度升高，最终甲、乙气体达到热平衡状态，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
改变内能的方式是做功和热传递；
对物体做功，内能增加，温度升高，物体对外做功，内能减少，温度降低。
本题考查了改变内能的方法，对于热力学部分知识很多是属于记忆部分的，因此需要注意平时的记忆与积累。
11.【答案】AC
【解析】解：A.按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，直到运动到最高点的过程中，空气阻力忽略不计，弹簧的弹性势能转化成小球的动能，再转化成小球的重力势能，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，由图可知，a高于b，则第一次小球到达最高点时的重力势能较大，由机械能守恒可知，第一次释放小球时弹簧的弹性势能大，故A正确；
B.小球由c到b过程，质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能，故B错误；
C.小球上升过程，经过c点时，高度相等，质量相等，小球的重力势能相等，故C正确；
D.第一次释放小球时弹簧的弹性势能大，由机械能守恒可知，第一次释放小球后，上升经过c点时的机械能较大，故D错误。
故选：AC。
(1)动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
(2)重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
(3)不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
此题考查动能和弹性势能的相互转化、比较重力势能的大小等，知道动能和势能的影响因素、机械能守恒条件是关键。
12.【答案】BC
【解析】解：由图知闭合开关S1、S2，时，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表串联电路中的电流；
A、此时的电源电压为：U=U1+IR=U2+I′R，即10V+0.2R=6V+0.6R，
解得R=10Ω；
电源电压U=U=U1+IR=10V+0.2×10Ω=12V，故A错误；
B、由于电流表量程为0∼0.6A，所以电路中的最大电流为0.6A，
电阻R能达到的最大功率为：
P=I大2R=(0.6A)2×10Ω=3.6W，故B正确；
C、当电路中的电流最大时，滑动变阻器允许接入电路的阻值最小，此时电路上的总电阻为：
R总=UI大=12V0.6A=20Ω，
滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为：
R滑小=R总−R=20Ω−10Ω=10Ω，故C正确；
D、断开S2，时，小灯泡、定值电阻R和滑动变阻器串联，小灯泡正常发光时的电流为：
IL=PLUL=2W4V=0.5A，
此时定值电阻R两端的电压为：
UR=ILR=0.5A×10Ω=5V，
小灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为：
P=U滑IL=(U−UR−UL)IL=(12V−5V−4V)×0.5A=1.5W，故D错误。
故选：BC。
由图知闭合开关S1、S2，时，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表串联电路中的电流；
(1)根据电源电压相等列等式U=U1+IR=U2+I′R算出此时的电源电压和R的阻值；
(2)根据电流表量程为0∼0.6A判断出电路中的最大电流，根据P=I大2R算出电阻R能达到的最大功率；
(3)当电路中的电流最大时，滑动变阻器允许接入电路的阻值最小，亿欧欧姆定律算出此时电路中的总电阻，由串联电路电阻的功率算出滑动变阻器允许接入电路的最小阻值；
(4)断开S2，时，小灯泡、定值电阻R和滑动变阻器串联，根据P=UI算出小灯泡正常发光时的电流，由U=IR算出此时定值电阻R两端的电压，由串联电路电压的功率和P=UI算出小灯泡正常发光时滑动变阻器的功率。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式综合应用，正确判断出电路的连接是解题的关键。
13.【答案】解：(1)电流从上端流入螺线管，根据安培定则，螺线管上端为N极，下端为S极，所以根据磁极间的相互作用可知，小磁针的上端为S极，下端为N极。
(2)磁性小球悬停在空中，说明小球处于平衡状态，此时小球受重力和磁力作用，这两个力是一对平衡力，过球心沿竖直向下和竖直向上的方向分别画一条有向线段，并分别用G和F表示，作图时两条线段要相等。如图所示：
。
【解析】(1)根据安培定则判断螺线管的磁极，根据磁极间的相互作用判断小磁针的磁极。
(2)根据二力平衡条件分析小球所受力的大小关系，并画出磁性小球的受力示意图。
本题考查安培定则、磁极间的相互作用、二力平衡条件的应用和力的示意图的画法。
14.【答案】解：根据平面镜成像特点，虚像P′到平面镜的距离等于P点到平面镜的距离，作P点关于平面镜的对称点，确定虚像P′的位置；连接虚像点与平面镜反射的入射点并延长至水面相交，即确定光源S点的入射点、折射光线，根据折射角大于入射角，确定入射光线的位置；注意实际光线要画实线，并用箭头表示光的传播方向，像与物体连线、法线用虚线表示，标出入射点及直角符号；
画出P点在平面镜中所成的虚像P′，将S点到P点的光路图补充完整，如图所示：
【解析】(1)平面镜成像特点：①平面镜所成的像是虚像；②像与物体的大小相等；③像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离；④像和物体的连线与镜面垂直；
(2)光的折射规律：①折射光线与入射光线、法线在同一平面内；②折射光线和入射光线分居法线两侧；③当光从水或其他介质斜射入空气时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角；
根据平面镜成像特点、光的折射规律画出P点在平面镜中所成的虚像P′，将S点到P点的光路图补充完整。
本题考查光的折射作图、利用平面镜的对称性质完成光路图。解题关键掌握平面镜成像特点、光的折射规律。
15.【答案】近视眼 15.0倒立 放大
【解析】解：(1)由图可知，镜片b中间薄，边缘厚，为凹透镜，凹透镜对光具有发散作用，可以矫正近视眼；
(2)②光屏到透镜中心的距离为像距，由图可知，像距v=55.0cm−40.0cm=15.0cm；
③保持蜡烛和光屏的位置不变，把镜片c移动到光具座上25cm刻度处，此时物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，且物距小于像距，根据在光的折射中，光路是可逆的和凸透镜成像规律可知，光屏上能再次成一个清晰的倒立、放大的实像。
故答案为：(1)近视眼；(2)②15.0；③倒立；放大。
(1)中间薄，边缘厚的透镜为凹透镜，凹透镜对光具有发散作用，可以矫正近视眼；
(2)②光屏到透镜中心的距离为像距；
③根据凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立、放大的实像。
此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。
16.【答案】左
【解析】解：(1)实验中，灯泡与变阻器串联，电压表测量灯泡的电压，电流表测量电路电流，如图所示：
(2)电压表的分度值为0.1V，所选量程为0∼3V量程，电压表示数为2.4V，小于小灯泡的额定电压，则为测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑片向左移动，减小变阻器接入电路中的电阻，使电压表示数为2.5V；
(3)滑片P调整到适当位置，电压表示数为2.5V，电流表的分度值为0.02A，所选量程为0∼0.6V量程，电流表示数为0.4A，则该小灯泡正常工作时的电阻为RL=ULIL=Ω；此时滑动变阻器接入电路的电阻为R滑=U滑IL=U−ULIL=1.5V×3−Ω；
(4)①闭合开关S，将单刀双掷开关掷于位置1，调整b处电阻，使电压表示数为2.5V，此时灯泡正常发光；
②根据等效替代的思维，将单刀双掷开关掷于位置2，保持滑动变阻器电阻不变，调节电阻箱，使电压表示数再次为2.5V，此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻，因此电阻箱应接在丁图中的a处。
故答案为：(1)见解答图；(2)左；(3)6.25；5；(4)②2.5；a。
(1)实验中，灯泡与变阻器串联，将电压表并联在灯泡两端；
(2)根据电压表的量程和分度值读出示数，由串联电路分压原理可知滑动变阻器接入电路的电阻太大，所以滑动变阻器的滑片应左移动，使滑动变阻器接入电路的电阻变小；
(3)根据电流表的量程和分度值读出示数，当灯泡正常发光时的电流，由欧姆定律可求得小灯泡正常发光时的电阻；根据R滑=U滑IL=U−ULIL计算此时滑动变阻器接入电路的电阻；
(4)根据等效替代的思维，开关先接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，让灯泡正常发光，再接2，保持滑动变阻器电阻不变，调节电阻箱，使电压表示数再次为2.5V，此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻，据此分析。
此题考查了伏安法测电阻的实验，涉及电路的连接、滑动变阻器的调节、欧姆定律、电阻箱的使用等知识点，有一定难度。
17.【答案】b c 1：2 不需要 不正确，拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小
【解析】解：(1)比较第2次和第3次操作，接触面的粗糙程度相同，接触面积相同，压力不同，第3次操作中压力更大，弹簧测力计的示数也更大，滑动摩擦力也更大，说明滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关，可验证猜想b是否正确；比较第3次和第4次操作，接触面的粗糙程度相同，压力相同，接触面积不同，两次操作中弹簧测力计的示数相同，说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关，可验证猜想c是否正确；
(2)由第1次和第2次操作可知，木块与玻璃板间的动摩擦因数为
0.3NG木，木块与木板间的动摩擦因数为0.6NG木，则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为0.3NG木0.6NG木=12；
(3)①向右拉动木板时，木块对木板的压力不变，接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，故不需要匀速拉动木板。
②同一跟细线上的力大小相等，故细线对木块的拉力等于细线对拉力传感器的拉力，由于木块处于静止状态，细线对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力，故拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小，故小明的想法不正确。
故答案为：(1)b；c；(2)1：2；(3)①不需要；②不正确，拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小。
(1)要探究摩擦力与压力大小的关系，需使接触面的粗糙程度相同，压力不同；要探究摩擦力与接触面的粗糙程度的关系，需使压力大小相同，接触面的粗糙程度不同；
(2)根据动摩擦因数定义得到木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比；
(3)木块相对水平桌面处于静止状态，根据二力平衡条件分析；拉力传感器的示数反映的是木板与木块间的滑动摩擦力大小。
本题是探究影响摩擦力大小的因素实验，把握住利用控制变量法分析实验结论的基本思路是解答此题的关键所在。
18.【答案】解：(1)重物上升的速度：v=st=6m10s=0.6m/s；
(2)起重机对钢材所做的有用功为：W有用=Gh=mgh=2.15×103kg×10N/kg×10m=2.15×105J，
则起重机提升重物的功率：P=W有用t=2.15×105J10s=2.15×104W；
(3)消耗的柴油完全燃烧放出的热量为：Q放=m柴油q=0.01kg×4.3×107J/kg=4.3×105J，
起重机中内燃机的热机效率为：η=W有用Q放×100%=2.15×105J4.3×105J×100%=50%。
答：(1)重物上升的速度为1m/s；
(2)起重机提升重物的功率为2.15×104W；
(3)起重机的提升效率为50%。
【解析】(1)利用v=st计算重物上升的速度。
(2)利用W=Gh=mgh求起重机做的功，然后利用P=Wt计算起重机提升重物的功率；
(3)利用Q放=mq求出燃油完全燃烧放出的热量，利用为：η=W有用Q放×100%求出起重机中内燃机的机械效率。
本题考查了速度、重力、有用功、功率和机械效率的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
19.【答案】解：(1)水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.8×10−3m3=0.8kg，
将水加热至100℃过程中水吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.8kg×(100℃−20℃)=2.688×105J；
(2)由P=U2R知，在电源电压不变时，电路电阻越小，功率越大。由图知，电路在不同状态时分别为R0与R1串联或者R0与R2串联，由于R1加热时电路的总电阻R01=U2P加热=(220V)2800W=60.5Ω，
R0=R01−R1=60.5Ω−20.5Ω=40Ω，
保温时电路的总电阻R02=R0+R2=40Ω+840Ω=880Ω，
煮茶机的“保温”功率P保温=U2R02=(220V)2880Ω=55W；
(3)将水加热至100℃，消耗的电能W1=Qη=2.688×105J80%=3.36×105J，
此阶段所用时间t1=W1P加热=3.36×105J800W=420s=7min，
由题意知煮茶时间为t2=5min=300s，
保温时间t3=15min−5min−7min=3min=180s，
整个煮茶过程煮茶机消耗的电能W=W1+P加热t2+P保温t3=3.36×105J+800W×300s+55W×180s=5.859×105J。
答：(1)将水“加热”至100℃过程中水吸收的热量为2.688×105J；
(2)煮茶机的“保温”功率为55W；
(3)这个过程煮茶机消耗的电能为5.859×105J。
【解析】(1)由密度公式得到水的质量，由物体吸热公式得到水吸收的热量；
(2)由P=U2R可知当R0与R1串联时，为加热状态，R0与R2串联时为保温状态；利用P=U2R得到加热时电路的总电阻，利用串联电路电阻的规律得到R0的阻值，利用R0与R2之和得到保温时电路的总电阻，利用P=U2R得到保温功率；
(3)先由热效率公式得到将水加热到100℃时消耗的电能，利用W=Pt得到该阶段所用时间，进而得到保温时间，利用W=Pt进行计算即可得到整个过程煮茶机消耗的电能。
本题考查密度公式、物体吸热公式、电功率公式、串联电路电阻规律的应用，解题的关键是对各阶段时间的正确求解。
20.【答案】解：(1)打开阀门前，由图乙可知，轻杆对a的作用力F为4.8N，此时a受到重力、轻杆对a的作用力F和绳对a的拉力作用，处于平衡状态，根据力的平衡关系可知，
Ga=F+F拉，故打开阀门前P端绳对a的拉力为：
F拉=Ga−F=mag−F=1.5kg×10N/kg−4.8N=10.2N；
(2)由杠杆平衡条件可知，
FQ×OQ=F拉×PO，即FQ×3=10.2N×1，
解得：FQ=3.4N；
由图甲可知，动滑轮绳子股数为2，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，根据FQ=12(Gb−F浮)=12(mbg−F浮)可知，打开阀门前b受到的浮力为：
F浮=mbg−2FQ=1.08kg×10N/kg−2×3.4N=4N；
(3)打开阀门前b完全浸没在水中，由F浮=ρ液gV排可知，b的体积为：
Vb=V排=F浮ρ水g=4N1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10−4m3，
则b的密度为：
ρb=mbVb=1.08kg4×10−4m3=2.7×103kg/m3；
(4)由图乙可知，b的高度为hb=50cm−10cm=40cm=0.4m，则b的底面积为：
Sb=Vbhb=4×10−4m30.4m=1×10−3m2；
当b受到的拉力大小为8.4N时，根据力的平衡关系可知，b受到的浮力为：
F浮′=mbg−F′=1.08kg×10N/kg−8.4N=2.4N，
根据F浮=ρ液gV排可知，b排开水的体积为：
V排′=F浮′ρ水g=2.4N1.0×103kg/m3×10N/kg=2.4×10−4m3，
b浸入水中的深度为：
h=V排′Sb=2.4×10−4m31×10−3m2=0.24m，
则b下表面处的液体压强为：
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2.4×103Pa。
答：(1)打开阀门前P端绳对a的拉力为10.2N；
(2)打开阀门前b受到的浮力为4N；
(3)b的密度为2.7×103kg/m3；
(4)当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强为2.4×103Pa。
【解析】(1)打开阀门前对a进行受力分析，根据力的平衡关系求出打开阀门前P端绳对a的拉力；
(2)根据杠杆平衡条件求出Q端受到的拉力；由图甲可知，动滑轮绳子股数为2，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，根据FQ=12(Gb−F浮)=12(mbg−F浮)求出打开阀门前b受到的浮力；
(3)根据阿基米德原理求出b的体积，利用密度公式求出b的密度；
(4)根据图乙确定b的高度，利用V=Sh求出b的底面积；当b受到的拉力大小为8.4N时，根据力的平衡关系求出b受到的浮力，利用阿基米德原理求出b排开水的体积，根据数学关系求出b浸入水中的深度，利用p=ρ液gh求出b下表面处的液体压强。
本题考查了力的平衡、杠杆的平衡条件公式、密度公式、浮力公式和液体压强公式的综合应用，有一定的难度。液体种类
液体密度/(kg⋅m−3)
a液体
0.5×103
b液体
1×103
c液体
2×103
茶品
低浓度“煮茶加热”时间
中浓度“煮茶加热”时间
高浓度“煮茶加热”时间
乌龙茶
2min
5min
10min
红茶
1min
2min
5min
黑茶
2min
5min
7min
1.某新款AI(人工智能)音箱可以识别主人说出的“指令”，进而调控家庭物联网中的设施，而当别人说出同样的“指令”时，却无法调控相关设施，该功能主要依据声音的( )
A. 音调B. 响度C. 音色D. 声速
2.手机是常用的电子工具。图示是某款国产手机，使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是( )
A. 质量约为500g
B. 正常使用时，后壳温度约为65℃
C. 充满一次电消耗的电能约为0.3kW⋅h
D. 长度约为1.2dm
3.物理学的宗旨是发现自然现象背后的规律，使人们可以运用物理规律解决实际问题。根据所学物理学知识，下列表述正确的是( )
A. 使用杠杆可以同时省力又省距离B. 物体不论温度高低都具有内能
C. 选用精密的测量工具可以消除误差D. 导体的电阻跟它两端的电压成正比
4.为保证青藏铁路多年冻土区路基的稳定性，铁路两侧安装了许多封闭的中空热棒。如图所示，热棒下端插在冻土中，内部填充低沸点的液态氨，利用氨的物态变化给冻土降温，把冻土中的热量“搬运到”热棒上端，通过散热片向空中放热，从而使冻土保持稳定。下列说法正确的是( )
A. 氨在热棒下端发生的物态变化是汽化
B. 氨在热棒上端发生的物态变化是凝固
C. 应使用隔热性能好的材料制作热棒
D. 为降低成本，可以使用液态水替代液态氨
5.在水平路面上玩滑板车，蹬地后人站在车上，如图甲所示，滑板车速度会减小；再次蹬地，如图乙所示，滑板车速度又会增大。下列说法正确的是( )
A. 滑板车速度减小是因为受到阻力
B. 滑板车的运动需要力来维持
C. 蹬地过程，人和车的惯性增大
D. 蹬地过程，蹬地脚受到的摩擦力是阻力
6.图示为某家庭电路示意图，关于该家庭电路，下列说法正确的是( )
A. 导线b是火线
B. 电能表上计数器示数的单位是千瓦
C. 空气开关跳闸，原因可能是电路中出现短路
D. 正确使用试电笔插入三孔插座的某一孔，氖管灯不亮，该孔一定接零线
7.共享电动助力单车极大方便人们的出行。如图为某助力单车，使用前先摇晃车把检查电量，此时开关S1闭合，只有电量指示灯L1亮起；确认电量充足后扫码开锁，此时开关S2闭合，日间行车灯L2亮起，电动机M启动，且日间行车灯L2损坏时电动机M可正常工作；助力单车在规定区域内，开关S3始终处于闭合状态，如果驶离规定区域，开关S3自动断开，电动机M、行车灯L2均无法工作，指示灯L1可正常工作。下列电路设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
8.物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计)，自制一个简易密度计。如图所示，密度计分别放入a、b、c三种液体中时，均漂浮在液体中，且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时，在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线，共得到三条刻线。已知密度计在c液体中，有18的体积浸入液体，浸入体积为5×10−6m3，三种液体密度如表格所示，下列分析正确的是( )
A. 三条刻线的间隔距离不相等
B. 密度计的质量为0.1kg
C. 密度计在三种液体中所受浮力不相等
D. 密度计在b液体中的浸入体积为3×10−5m3
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.物理学家法拉第经过10年探索发现的规律，进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系。下列实验能反映法拉第发现规律的是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示，用汽缸、固定隔板和活塞密闭甲、乙两部分气体，汽缸和活塞均不导热，隔板导热良好。迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定，静置一段时间。下列说法正确的是( )
A. 与推动活塞前相比，甲、乙内能均变大
B. 与推动活塞前相比，甲内能不变、乙内能变大
C. 乙内能改变的方式只有做功
D. 乙内能改变的方式既有做功又有热传递
11.弹簧置于光滑管内，下端固定在水平面上，上端与管口平齐。如图所示，将一直径略小于管的小球放在弹簧上端，先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，c为小球运动路径上的一点，小球所受空气阻力忽略不计，则先后两次( )
A. 第一次释放小球时弹簧的弹性势能大
B. 小球由c到b过程，弹性势能转化为重力势能
C. 小球上升过程，经过c点时的重力势能相等
D. 小球上升过程，经过c点时的机械能相等
12.如图甲所示的电路，电流表量程为0∼0.6A，小灯泡L标有“4V，2W”字样。闭合开关S1、S2，在确保电路安全的情况下，调整滑动变阻器滑片P位置，记录多组电压表示数U与相应的电流表示数I，并作出如图乙所示的图像。下列分析正确的是( )
A. 电源的电压为10V
B. 电阻R能达到的最大功率为3.6W
C. 滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为10Ω
D. 断开S2，小灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为2.5W
三、作图题：本大题共2小题，共6分。
13.某款磁悬浮玩具的电路原理图如图所示。闭合开关，磁性小球悬停在空中，一小磁针静止于螺线管左侧，不考虑小磁针与磁性小球间的相互作用。
(1)将小磁针“N”“S”极填入括号中；
(2)画出磁性小球的受力示意图。
14.如图所示，水槽内装满水，槽底有一点光源S，紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射，又经平面镜反射后过P点。
(1)画出P点在平面镜中所成的像P′；
(2)将S点到P点的光路图补充完整。
四、实验探究题：本大题共3小题，共24分。
15.如图甲所示，镜片a可通过抽出或注入液体来改变其厚度，抽出稍许液体后得到镜片b，注入稍许液体后得到镜片c。
(1)镜片b可用于矫正______(填“近视眼”或“远视眼”)。
(2)某同学用如图乙所示的实验装置观察镜片c的成像情况。
①将蜡烛、镜片c和光屏依次放在光具座上，调整它们的中心在同一高度；
②蜡烛、镜片c和光屏的位置如图乙所示时，光屏上呈现一个清晰的实像，此时的像距v=______ cm；
③保持蜡烛和光屏的位置不变，把镜片c移动到光具座上25cm刻度处，此时光屏上呈现一个清晰的______、______的实像。
16.为测定一只标有“2.5V”字样的小灯泡正常工作时的电阻，某同学准备了下列器材：待测小灯泡、干电池3节、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的电路补充完整。
(2)闭合开关后，滑片P位于某一位置时，电压表示数如图乙所示，为了让小灯泡正常发光，应将滑动变阻器的滑片P向______(填“左”或“右”)移动。
(3)滑片P调整到适当位置，电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图丙所示，则该小灯泡正常工作时的电阻为______Ω，此时滑动变阻器接入电路的电阻为______Ω。
(4)小华认为不用电流表也能测出小灯泡正常工作时的电阻，他又找来一个电阻箱和一个单刀双掷开关，设计了如图丁所示的电路，两虚线框中一处接入电阻箱，另一处接入滑动变阻器，然后进行了下列操作：
①闭合开关S，将单刀双掷开关掷于位置1，调整b处电阻，使电压表示数为2.5V；
②将单刀双掷开关掷于位置2，保持b处电阻不变，调整a处电阻，使电压表示数为______ V，此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻。电阻箱应接在丁图中的______(填“a”或“b”)。
17.某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，提出了如下猜想：
猜想a：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；
猜想b：滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关；
猜想c：滑动摩擦力的大小与接触面积有关；
为了验证猜想，该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定，每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块，第1次弹簧测力计的示数为0.3N，第2次弹簧测力计的示数为0.6N，第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
(1)比较第2次和第3次操作，可验证猜想______是否正确；比较第3次和第4次操作，可验证猜想______是否正确(均填“a”“b”或“c”)。
(2)该同学查阅资料发现，物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度，称为动摩擦因数，则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为______。
(3)小明对实验装置进行了改进，如图乙所示，木板放在水平桌面上，木块叠放在木板上，细线一端连接木块，另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板，水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中，______(填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板；
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小，你认为是否正确，并说明理由______。
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
18.某建筑工地上，起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值q=4.3×107J/kg，g取10N/kg。
(1)求重物上升的速度；
(2)求起重机提升重物的功率；
(3)若将起重机提升重物做的功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率，用字母η表示，求起重机的提升效率。
19.中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图，电源电压U=220V，R0、R1、R2是阻值不变的电热丝，用于“加热”或“保温”，R1=20.5Ω，R2=840Ω，S为电源开关，通过温控开关S1可实现“加热”和“保温”状态的切换，煮茶机的“加热”功率P加热=800W，“加热”效率η=80%。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作，其工作过程是首先将水“加热”至100℃，然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”(“煮茶加热”时间如表格所示)，最后自动进入“保温”状态。将0.8L、初温为20℃的水装入煮茶机，水的比热容c=4.2×103J/(kg⋅℃)，水的密度ρ=1.0×103kg/m3。
(1)求将水“加热”至100℃过程中水吸收的热量；
(2)求煮茶机的“保温”功率；
(3)若用户选择“红茶高浓度煮茶”，煮茶机经过将水“加热”至100℃、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，求这个过程煮茶机消耗的电能。
20.如图甲所示的装置由杠杆PQ、圆柱形物体a、b以及水箱、滑轮等组成。杠杆PQ只能绕O点在竖直平面内转动，PO：OQ=1：3；P端通过竖直绳连接a，a通过竖直轻杆固定在地面上；b浸没在水中，通过细绳、滑轮与杠杆Q端相连。开始时PQ水平，打开出水口阀门，轻杆对a的作用力F的大小随水面下降高度x变化的规律如图乙所示。已知a、b质量分别为ma=1.5kg、mb=1.08kg，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度ρ=1.0×103kg/m3。求：
(1)打开阀门前P端绳对a的拉力；
(2)打开阀门前b受到的浮力；
(3)b的密度；
(4)当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：新款AI(人工智能)音箱可以识别主人说出的“指令”，进而调控家庭物联网中的设施，而当别人说出同样的“指令”时，却无法调控相关设施，该功能主要依据是每个人的音色不同。
故选：C。
音色指发声体的声音品质，由发声体本身的特征决定，是区别声音的重要标志。
本题考查了音色，属于基础题。
2.【答案】D
【解析】解：
A、图示智能手机的质量在200g左右，故A不符合实际；
B、正常使用时，后壳温度略高于手的温度，在40℃左右，不会达到65℃，故B不符合实际；
C、充满一次电消耗的电能约为W=Pt=60×10−3kW×0.5h=0.03kW⋅h，故C不符合实际；
D、长度约为12cm=1.2dm，故D符合实际。
故选：D。
不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最合理的是哪一个。
本题考查对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出合理的选项即可。
3.【答案】B
【解析】解：A、由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，使用动力臂大于阻力臂的杠杆，可以省力，但费距离；既省力又省距离的杠杆是不存在的，故A错误；
B、一切物体不论温度高低都具有内能，故B正确；
C、认真测量、选用精密的测量工具，可以减小误差，但不能避免误差，故C错误；
D、电阻是导体本身的一种性质，与两端的电压和通过的电流无关，故D错误；
故选：B。
(1)杠杆分三类，动力臂大于阻力臂的是省力杠杆，动力比小于阻力臂的是费力杠杆，动力臂等于阻力臂的既不省力也不费力；
(2)一切物体都有内能；
(3)测量时，受所用仪器和测量方法的限制，测量值和真实值之间总会有差别，这就是误差。不同于错误，作为误差来说不可避免，只能尽量减小。在实际中经常用多次测量求平均值的办法来减小误差；
(4)导体电阻可由导体两端的电压值与流过导体的电流值的比值求得，但是电阻是导体本身的一种性质，与流过的电流和两端的电压无关。
本题考查改杠杆、内能、误差和电阻的有关知识，是一道基础题。
4.【答案】A
【解析】解：A、氨在热棒下端由液态变为气态，发生的物态变化是汽化，故A正确；
B、氨在热棒上端，由气态变为液态，发生的物态变化是液化，故B错误；
C、把冻土中的热量“搬运到”热棒上端，热棒应该由传热性能好的材料制成，故C错误；
D、水的沸点较高，不能使用液态水替代液态氨，故D错误。
故选：A。
(1)物质由液态变为气态叫汽化，汽化吸热；
(2)物质由气态变为液态叫液化，液化放热；
(3)把冻土中的热量“搬运到”热棒上端，热棒应该为热的良导体；
(4)水的沸点较高，约为100℃。
本题考查了汽化和液化现象的区分、热棒及其内部材料的选择，明确“热棒”的原理是关键。
5.【答案】A
【解析】解：A.滑板车速度减小是由于受到摩擦阻力的作用，是摩擦阻力改变了它的运动状态，故A正确；
B.沿水平方向运动的滑板车，不再蹬地，滑板车由于惯性会继续运动，说明运动不需要力来维持，故B错误；
C.蹬地后，滑板车速度增大的过程中，质量不变，它的惯性大小不变，故C错误；
D.向后蹬地，力的作用是相互的，蹬地脚受到的摩擦力是向前的动力，故D错误。
故选：A。
(1)力是改变物体运动状态的原因；
(2)力不是维持物体运动的原因；
(3)惯性是物体本身的一种性质，只与质量有关；
(4)力的作用是相互的。
本题考查了力与运动关系、惯性的认识和理解，涉及到的知识点较多，综合性强，有一定的难度。
6.【答案】C
【解析】解：A、电路中开关要接在火线上，图中开关与导线a相连，说明导线a是火线，导线b是零线，故A错误；
B、电能表是测量用户消耗电能的仪表，电能表上计数器示数的单位是千瓦⋅时，故B错误；
C、空气开关跳闸，原因可能是电路中出现短路或者电路总功率过大，故C正确；
D、正确使用试电笔插入三孔插座的某一孔，氖管灯不亮，该孔接零线或者接地线，故D错误。
故选：C。
(1)电路中开关要接在火线上；
(2)电能表上计数器示数的单位是千瓦⋅时；
(3)电路中电流过大时，空气开关将跳闸，电路中电流过大的原因可能是电路出现短路或者电路中的总功率过大；
(4)正确使用试电笔时，氖管灯亮的与火线接触，不亮的与零线或者地线接触。
本题考查家庭用电部分的知识，属于基础内容，要熟练掌握。
7.【答案】B
【解析】解：使用助力单车前先摇晃车把检查电量，此时开关S1闭合，只有电量指示灯L1亮起；这说明开关S1控制指示灯L1；
扫码开锁，此时开关S2闭合，日间行车灯L2亮起，电动机M启动，且日间行车灯L2损坏时电动机M可正常工作；这说明日间行车灯L2和电动机M并联，且开关S2在干路；
助力单车在规定区域内，开关S3始终处于闭合状态，如果驶离规定区域，开关S3自动断开，电动机M、行车灯L2均无法工作，指示灯L1可正常工作；这说明开关S3控制电动机M、行车灯L2，但不控制指示灯L1；
综上分析可知，选项B电路图符合题意。
故选：B。
串联电路中电流有一条路径，各用电器相互影响；并联电路中电流有多条路径，各用电器互不影响；根据开关的控制作用分析电路的连接方式。
本题考查了串并联电路的特点、开关的作用等知识，要认真审题，避免出错。
8.【答案】A
【解析】解：A、密度计分别放入a、b、c三种液体中时，均漂浮在液体中，故密度计受到的浮力等于下表面受到的压力，漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力，设密度计下表面积为S，即F浮=G=ρ液gV排=ρ液gSh，故密度计浸入液体的深度为：
h=Gρ液gS由表格可知，b液体密度为a液体密度的2倍，c液体密度为b液体密度的2倍，故密度计浸入a液体的深度是浸入b液体深度的2倍，密度计浸入b液体的深度是浸入c液体深度的2倍，故三条刻线的间隔距离不相等，故A正确；
B、已知密度计在c液体中，有18的体积浸入液体，浸入体积为5×10−6m3，则F浮=G，即ρcgV排=G=mg，
则密度计的质量：m=ρcV排=2×103kg/m3×5×10−6m3=0.01kg，故B错误；
C、密度计分别放入a、b、c三种液体中时，均漂浮在液体中，故密度计受到的浮力都等于重力，故密度计在三种液体中所受浮力相等，故C错误；
D、由F浮=ρ液gV排可得，密度计在b液体中的浸入体积为：
V排b=F浮ρbg=Gρbg=mgρbg=mρb=0.01kg1×103kg/m3=1×10−5m3，故D错误。
故选：A。
(1)密度计在三种液体中时，均漂浮，漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力，由浮力产生的原因可知，密度计受到的浮力等于下表面受到的压力，设密度计下表面积为S，列出等式F浮=G=ρ液gV排=ρ液gSh，求得h的表达式，然后根据a、b、c三种液体的密度关系分析三条刻线的间隔距离是否相等；
(2)已知密度计在c液体中，有18的体积浸入液体，已知浸入体积，由F浮=G可求得密度计的质量；
(3)密度计在三种液体中时，均处于漂浮状态，漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力；
(4)由F浮=ρ液gV排可求得，密度计在b液体中的浸入体积。
本题涉及的知识点较多，考查阿基米德原理、物体的浮沉条件的应用，难点是将阿基米德原理和物体的浮沉条件结合起来使用。
9.【答案】CD
【解析】解：A、该图是探究电流磁效应的实验，该实验说明电流的周围存在磁场，是奥斯特首先发现的，故A错误；
B、该装置中有电源，是探究通电导体在磁场中受力的实验，根据图示原理我们制成了电动机，实现了电能转化为机械能，故B错误；
CD、这两个装置中闭合回路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，C中灵敏电流计发生偏转，D中小灯泡发光，都说明此时产生了感应电流，该现象是电磁感应现象，是由英国物理学家法拉第发现的规律，故CD正确。
故选：CD。
(1)奥斯特实验说明电流周围存在磁场；
(2)电动机的工作原理是根据通电导体在磁场中受力而运动原理工作的；
(3)(4)电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动，导体中有感应电流产生。
本题考查了电磁学中的几个实验，一定要区分电动机和发电机的工作原理图。
10.【答案】AC
【解析】解：迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定，外力对气体乙做功，气体乙的内能增加，温度升高；甲的体积不变，气体乙不对甲做功；气体乙将热量传递给气体甲，使得气体甲的内能增加，温度升高，最终甲、乙气体达到热平衡状态，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
改变内能的方式是做功和热传递；
对物体做功，内能增加，温度升高，物体对外做功，内能减少，温度降低。
本题考查了改变内能的方法，对于热力学部分知识很多是属于记忆部分的，因此需要注意平时的记忆与积累。
11.【答案】AC
【解析】解：A.按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，直到运动到最高点的过程中，空气阻力忽略不计，弹簧的弹性势能转化成小球的动能，再转化成小球的重力势能，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，由图可知，a高于b，则第一次小球到达最高点时的重力势能较大，由机械能守恒可知，第一次释放小球时弹簧的弹性势能大，故A正确；
B.小球由c到b过程，质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能，故B错误；
C.小球上升过程，经过c点时，高度相等，质量相等，小球的重力势能相等，故C正确；
D.第一次释放小球时弹簧的弹性势能大，由机械能守恒可知，第一次释放小球后，上升经过c点时的机械能较大，故D错误。
故选：AC。
(1)动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
(2)重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
(3)不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
此题考查动能和弹性势能的相互转化、比较重力势能的大小等，知道动能和势能的影响因素、机械能守恒条件是关键。
12.【答案】BC
【解析】解：由图知闭合开关S1、S2，时，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表串联电路中的电流；
A、此时的电源电压为：U=U1+IR=U2+I′R，即10V+0.2R=6V+0.6R，
解得R=10Ω；
电源电压U=U=U1+IR=10V+0.2×10Ω=12V，故A错误；
B、由于电流表量程为0∼0.6A，所以电路中的最大电流为0.6A，
电阻R能达到的最大功率为：
P=I大2R=(0.6A)2×10Ω=3.6W，故B正确；
C、当电路中的电流最大时，滑动变阻器允许接入电路的阻值最小，此时电路上的总电阻为：
R总=UI大=12V0.6A=20Ω，
滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为：
R滑小=R总−R=20Ω−10Ω=10Ω，故C正确；
D、断开S2，时，小灯泡、定值电阻R和滑动变阻器串联，小灯泡正常发光时的电流为：
IL=PLUL=2W4V=0.5A，
此时定值电阻R两端的电压为：
UR=ILR=0.5A×10Ω=5V，
小灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为：
P=U滑IL=(U−UR−UL)IL=(12V−5V−4V)×0.5A=1.5W，故D错误。
故选：BC。
由图知闭合开关S1、S2，时，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表串联电路中的电流；
(1)根据电源电压相等列等式U=U1+IR=U2+I′R算出此时的电源电压和R的阻值；
(2)根据电流表量程为0∼0.6A判断出电路中的最大电流，根据P=I大2R算出电阻R能达到的最大功率；
(3)当电路中的电流最大时，滑动变阻器允许接入电路的阻值最小，亿欧欧姆定律算出此时电路中的总电阻，由串联电路电阻的功率算出滑动变阻器允许接入电路的最小阻值；
(4)断开S2，时，小灯泡、定值电阻R和滑动变阻器串联，根据P=UI算出小灯泡正常发光时的电流，由U=IR算出此时定值电阻R两端的电压，由串联电路电压的功率和P=UI算出小灯泡正常发光时滑动变阻器的功率。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式综合应用，正确判断出电路的连接是解题的关键。
13.【答案】解：(1)电流从上端流入螺线管，根据安培定则，螺线管上端为N极，下端为S极，所以根据磁极间的相互作用可知，小磁针的上端为S极，下端为N极。
(2)磁性小球悬停在空中，说明小球处于平衡状态，此时小球受重力和磁力作用，这两个力是一对平衡力，过球心沿竖直向下和竖直向上的方向分别画一条有向线段，并分别用G和F表示，作图时两条线段要相等。如图所示：
。
【解析】(1)根据安培定则判断螺线管的磁极，根据磁极间的相互作用判断小磁针的磁极。
(2)根据二力平衡条件分析小球所受力的大小关系，并画出磁性小球的受力示意图。
本题考查安培定则、磁极间的相互作用、二力平衡条件的应用和力的示意图的画法。
14.【答案】解：根据平面镜成像特点，虚像P′到平面镜的距离等于P点到平面镜的距离，作P点关于平面镜的对称点，确定虚像P′的位置；连接虚像点与平面镜反射的入射点并延长至水面相交，即确定光源S点的入射点、折射光线，根据折射角大于入射角，确定入射光线的位置；注意实际光线要画实线，并用箭头表示光的传播方向，像与物体连线、法线用虚线表示，标出入射点及直角符号；
画出P点在平面镜中所成的虚像P′，将S点到P点的光路图补充完整，如图所示：
【解析】(1)平面镜成像特点：①平面镜所成的像是虚像；②像与物体的大小相等；③像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离；④像和物体的连线与镜面垂直；
(2)光的折射规律：①折射光线与入射光线、法线在同一平面内；②折射光线和入射光线分居法线两侧；③当光从水或其他介质斜射入空气时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角；
根据平面镜成像特点、光的折射规律画出P点在平面镜中所成的虚像P′，将S点到P点的光路图补充完整。
本题考查光的折射作图、利用平面镜的对称性质完成光路图。解题关键掌握平面镜成像特点、光的折射规律。
15.【答案】近视眼 15.0倒立 放大
【解析】解：(1)由图可知，镜片b中间薄，边缘厚，为凹透镜，凹透镜对光具有发散作用，可以矫正近视眼；
(2)②光屏到透镜中心的距离为像距，由图可知，像距v=55.0cm−40.0cm=15.0cm；
③保持蜡烛和光屏的位置不变，把镜片c移动到光具座上25cm刻度处，此时物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，且物距小于像距，根据在光的折射中，光路是可逆的和凸透镜成像规律可知，光屏上能再次成一个清晰的倒立、放大的实像。
故答案为：(1)近视眼；(2)②15.0；③倒立；放大。
(1)中间薄，边缘厚的透镜为凹透镜，凹透镜对光具有发散作用，可以矫正近视眼；
(2)②光屏到透镜中心的距离为像距；
③根据凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立、放大的实像。
此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。
16.【答案】左
【解析】解：(1)实验中，灯泡与变阻器串联，电压表测量灯泡的电压，电流表测量电路电流，如图所示：
(2)电压表的分度值为0.1V，所选量程为0∼3V量程，电压表示数为2.4V，小于小灯泡的额定电压，则为测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑片向左移动，减小变阻器接入电路中的电阻，使电压表示数为2.5V；
(3)滑片P调整到适当位置，电压表示数为2.5V，电流表的分度值为0.02A，所选量程为0∼0.6V量程，电流表示数为0.4A，则该小灯泡正常工作时的电阻为RL=ULIL=Ω；此时滑动变阻器接入电路的电阻为R滑=U滑IL=U−ULIL=1.5V×3−Ω；
(4)①闭合开关S，将单刀双掷开关掷于位置1，调整b处电阻，使电压表示数为2.5V，此时灯泡正常发光；
②根据等效替代的思维，将单刀双掷开关掷于位置2，保持滑动变阻器电阻不变，调节电阻箱，使电压表示数再次为2.5V，此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻，因此电阻箱应接在丁图中的a处。
故答案为：(1)见解答图；(2)左；(3)6.25；5；(4)②2.5；a。
(1)实验中，灯泡与变阻器串联，将电压表并联在灯泡两端；
(2)根据电压表的量程和分度值读出示数，由串联电路分压原理可知滑动变阻器接入电路的电阻太大，所以滑动变阻器的滑片应左移动，使滑动变阻器接入电路的电阻变小；
(3)根据电流表的量程和分度值读出示数，当灯泡正常发光时的电流，由欧姆定律可求得小灯泡正常发光时的电阻；根据R滑=U滑IL=U−ULIL计算此时滑动变阻器接入电路的电阻；
(4)根据等效替代的思维，开关先接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，让灯泡正常发光，再接2，保持滑动变阻器电阻不变，调节电阻箱，使电压表示数再次为2.5V，此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻，据此分析。
此题考查了伏安法测电阻的实验，涉及电路的连接、滑动变阻器的调节、欧姆定律、电阻箱的使用等知识点，有一定难度。
17.【答案】b c 1：2 不需要 不正确，拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小
【解析】解：(1)比较第2次和第3次操作，接触面的粗糙程度相同，接触面积相同，压力不同，第3次操作中压力更大，弹簧测力计的示数也更大，滑动摩擦力也更大，说明滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关，可验证猜想b是否正确；比较第3次和第4次操作，接触面的粗糙程度相同，压力相同，接触面积不同，两次操作中弹簧测力计的示数相同，说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关，可验证猜想c是否正确；
(2)由第1次和第2次操作可知，木块与玻璃板间的动摩擦因数为
0.3NG木，木块与木板间的动摩擦因数为0.6NG木，则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为0.3NG木0.6NG木=12；
(3)①向右拉动木板时，木块对木板的压力不变，接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，故不需要匀速拉动木板。
②同一跟细线上的力大小相等，故细线对木块的拉力等于细线对拉力传感器的拉力，由于木块处于静止状态，细线对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力，故拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小，故小明的想法不正确。
故答案为：(1)b；c；(2)1：2；(3)①不需要；②不正确，拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小。
(1)要探究摩擦力与压力大小的关系，需使接触面的粗糙程度相同，压力不同；要探究摩擦力与接触面的粗糙程度的关系，需使压力大小相同，接触面的粗糙程度不同；
(2)根据动摩擦因数定义得到木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比；
(3)木块相对水平桌面处于静止状态，根据二力平衡条件分析；拉力传感器的示数反映的是木板与木块间的滑动摩擦力大小。
本题是探究影响摩擦力大小的因素实验，把握住利用控制变量法分析实验结论的基本思路是解答此题的关键所在。
18.【答案】解：(1)重物上升的速度：v=st=6m10s=0.6m/s；
(2)起重机对钢材所做的有用功为：W有用=Gh=mgh=2.15×103kg×10N/kg×10m=2.15×105J，
则起重机提升重物的功率：P=W有用t=2.15×105J10s=2.15×104W；
(3)消耗的柴油完全燃烧放出的热量为：Q放=m柴油q=0.01kg×4.3×107J/kg=4.3×105J，
起重机中内燃机的热机效率为：η=W有用Q放×100%=2.15×105J4.3×105J×100%=50%。
答：(1)重物上升的速度为1m/s；
(2)起重机提升重物的功率为2.15×104W；
(3)起重机的提升效率为50%。
【解析】(1)利用v=st计算重物上升的速度。
(2)利用W=Gh=mgh求起重机做的功，然后利用P=Wt计算起重机提升重物的功率；
(3)利用Q放=mq求出燃油完全燃烧放出的热量，利用为：η=W有用Q放×100%求出起重机中内燃机的机械效率。
本题考查了速度、重力、有用功、功率和机械效率的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
19.【答案】解：(1)水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.8×10−3m3=0.8kg，
将水加热至100℃过程中水吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.8kg×(100℃−20℃)=2.688×105J；
(2)由P=U2R知，在电源电压不变时，电路电阻越小，功率越大。由图知，电路在不同状态时分别为R0与R1串联或者R0与R2串联，由于R1
R0=R01−R1=60.5Ω−20.5Ω=40Ω，
保温时电路的总电阻R02=R0+R2=40Ω+840Ω=880Ω，
煮茶机的“保温”功率P保温=U2R02=(220V)2880Ω=55W；
(3)将水加热至100℃，消耗的电能W1=Qη=2.688×105J80%=3.36×105J，
此阶段所用时间t1=W1P加热=3.36×105J800W=420s=7min，
由题意知煮茶时间为t2=5min=300s，
保温时间t3=15min−5min−7min=3min=180s，
整个煮茶过程煮茶机消耗的电能W=W1+P加热t2+P保温t3=3.36×105J+800W×300s+55W×180s=5.859×105J。
答：(1)将水“加热”至100℃过程中水吸收的热量为2.688×105J；
(2)煮茶机的“保温”功率为55W；
(3)这个过程煮茶机消耗的电能为5.859×105J。
【解析】(1)由密度公式得到水的质量，由物体吸热公式得到水吸收的热量；
(2)由P=U2R可知当R0与R1串联时，为加热状态，R0与R2串联时为保温状态；利用P=U2R得到加热时电路的总电阻，利用串联电路电阻的规律得到R0的阻值，利用R0与R2之和得到保温时电路的总电阻，利用P=U2R得到保温功率；
(3)先由热效率公式得到将水加热到100℃时消耗的电能，利用W=Pt得到该阶段所用时间，进而得到保温时间，利用W=Pt进行计算即可得到整个过程煮茶机消耗的电能。
本题考查密度公式、物体吸热公式、电功率公式、串联电路电阻规律的应用，解题的关键是对各阶段时间的正确求解。
20.【答案】解：(1)打开阀门前，由图乙可知，轻杆对a的作用力F为4.8N，此时a受到重力、轻杆对a的作用力F和绳对a的拉力作用，处于平衡状态，根据力的平衡关系可知，
Ga=F+F拉，故打开阀门前P端绳对a的拉力为：
F拉=Ga−F=mag−F=1.5kg×10N/kg−4.8N=10.2N；
(2)由杠杆平衡条件可知，
FQ×OQ=F拉×PO，即FQ×3=10.2N×1，
解得：FQ=3.4N；
由图甲可知，动滑轮绳子股数为2，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，根据FQ=12(Gb−F浮)=12(mbg−F浮)可知，打开阀门前b受到的浮力为：
F浮=mbg−2FQ=1.08kg×10N/kg−2×3.4N=4N；
(3)打开阀门前b完全浸没在水中，由F浮=ρ液gV排可知，b的体积为：
Vb=V排=F浮ρ水g=4N1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10−4m3，
则b的密度为：
ρb=mbVb=1.08kg4×10−4m3=2.7×103kg/m3；
(4)由图乙可知，b的高度为hb=50cm−10cm=40cm=0.4m，则b的底面积为：
Sb=Vbhb=4×10−4m30.4m=1×10−3m2；
当b受到的拉力大小为8.4N时，根据力的平衡关系可知，b受到的浮力为：
F浮′=mbg−F′=1.08kg×10N/kg−8.4N=2.4N，
根据F浮=ρ液gV排可知，b排开水的体积为：
V排′=F浮′ρ水g=2.4N1.0×103kg/m3×10N/kg=2.4×10−4m3，
b浸入水中的深度为：
h=V排′Sb=2.4×10−4m31×10−3m2=0.24m，
则b下表面处的液体压强为：
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2.4×103Pa。
答：(1)打开阀门前P端绳对a的拉力为10.2N；
(2)打开阀门前b受到的浮力为4N；
(3)b的密度为2.7×103kg/m3；
(4)当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强为2.4×103Pa。
【解析】(1)打开阀门前对a进行受力分析，根据力的平衡关系求出打开阀门前P端绳对a的拉力；
(2)根据杠杆平衡条件求出Q端受到的拉力；由图甲可知，动滑轮绳子股数为2，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，根据FQ=12(Gb−F浮)=12(mbg−F浮)求出打开阀门前b受到的浮力；
(3)根据阿基米德原理求出b的体积，利用密度公式求出b的密度；
(4)根据图乙确定b的高度，利用V=Sh求出b的底面积；当b受到的拉力大小为8.4N时，根据力的平衡关系求出b受到的浮力，利用阿基米德原理求出b排开水的体积，根据数学关系求出b浸入水中的深度，利用p=ρ液gh求出b下表面处的液体压强。
本题考查了力的平衡、杠杆的平衡条件公式、密度公式、浮力公式和液体压强公式的综合应用，有一定的难度。液体种类
液体密度/(kg⋅m−3)
a液体
0.5×103
b液体
1×103
c液体
2×103
茶品
低浓度“煮茶加热”时间
中浓度“煮茶加热”时间
高浓度“煮茶加热”时间
乌龙茶
2min
5min
10min
红茶
1min
2min
5min
黑茶
2min
5min
7min
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