2025年四川省遂宁市中考物理真题试卷（Word版附解析）

这是一份2025年四川省遂宁市中考物理真题试卷（Word版附解析），共18页。试卷主要包含了选择题，填空题，作图与实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．（2025•遂宁1）物理学是认识世界的科学，下列选项中对事物的认知最接近生活实际的是（ ）
A．家用空调的额定功率约为1000W
B．一本物理课本的质量为10kg
C．中学生的步行速度约为10m/s
D．青藏高原上水的沸点为100℃
【考点】综合估测题
【答案】A
【解析】 A、家用空调的额定功率大约为1200W，与1000W接近，故A符合实际。
B、一个苹果的质量约200g，一本八年级上册物理课本的质量与此差不多，约200g＝0.2kg，故B不符合实际；
C、中学生正常步行的速度在4km/h≈1.1m/s左右，故C不符合实际；
D、大气压随着高度的增大而减小，而水的沸点随着气压的减小而降低，青藏高原上大气压小于1标准大气压，故水的沸点低于100℃，故D不符合实际。
故选：A。
2．（2025•遂宁2）2024年12月，我国春节申遗成功。欢度春节期间，人们有“放鞭炮”“舞龙狮”“逛庙会”“吃汤圆”等习俗。关于春节习俗中的物理现象，下列描述错误的是（ ）
A．鞭炮爆炸与内燃机做功冲程的能量转化方式相同
B．舞龙狮时力改变了物体的运动状态
C．庙会上各种小吃香气四溢是一种扩散现象
D．汤圆漂浮在水面上时受到的浮力大于重力
【考点】综合选择题
【答案】D
【解析】 A.鞭炮爆炸内能转化为机械能，与内燃机做功冲程（内能转化为机械能）的能量转化方式相同，故A正确；
B.力可改变物体的形状，也可改变物体的运动状态，舞龙狮时力改变了物体的运动状态，故B正确；
C.庙会上各种小吃香气四溢是一种扩散现象，说明分子永不停息地做无规则运动，故C正确；
D．汤圆漂浮在水面上时受到的浮力等于重力，故D错误。
故选：D。
3．（2025•遂宁3）唐诗宋词是我国优秀的文化瑰宝，从物理角度对下列诗句的解读正确的是（ ）
A．“谁家玉笛暗飞声”，诗人根据音色辨别出是笛声
B．“轻舟已过万重山”，以“山”作为参照物，“舟”是静止的
C．“楼台倒影入池塘”，“倒影”是光折射形成的实像
D．“月落乌啼霜满天”，霜的形成是凝固现象
【考点】综合选择题
【答案】A
【解析】A、“谁家玉笛暗飞声”，不同发声体的材料和结构不同，发出声音的音色不同，诗人根据音色辨别出是笛声，故A正确；
B、“轻舟已过万重山”，以“山”作为参照物，“舟”相对山位置发生了变化，是运动的，故B错误；
C、“楼台倒影入池塘”，“倒影”是光反射形成的虚像，故C错误；
D、物质由气态直接变为固态的过程叫凝华，“月落乌啼霜满天”，霜的形成是凝华现象，故D错误。
故选：A。
4．（2025•遂宁4）下面是小明同学在笔记本上记录的物理应用及其对应原理，你认为有误的是（ ）
A．飞机的升力——流动的气体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大
B．三峡大坝“上窄下宽”——水的压强随深度的增加而增大
C．发电机——电磁感应现象
D．验电器——同种电荷相互吸引
【考点】压强
【答案】D
【解析】A、飞机的升力是由于机翼上下表面气流速度不同，导致上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，从而产生向上的压力差，即升力。故A正确。
B、三峡大坝设计成上窄下宽，是因为水的压强随深度增加而增大，大坝底部需要承受更大的水压，所以要更宽以保证结构稳定。故B正确。
C、发电机是利用电磁感应原理，将其他形式的能源转化为电能，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。故C正确。
D、验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，故D错误。
故选：D。
5．（2025•遂宁5）中考体育考试这项评价机制对于青少年体质健康和全面发展的指引作用越发显著，促进学生积极参加体育锻炼。对体考中涉及的物理知识描述正确的是（ ）
A．抛出去的实心球，受到推力、重力和空气阻力
B．踢出去的足球能够继续向前运动是受到惯性力的作用
C．做引体向上，单杠对考生的弹力是单杠发生弹性形变产生的
D．拍篮球，手是施力物体所以不受力的作用
【考点】力 力与运动
【答案】C
【解析】 A．抛出去的实心球，只受到重力和空气阻力的作用，不再受到人的推力，故A错误，
B．踢出去的足球能够继续向前运动是因为足球具有惯性，故B错误；
C．弹力是物体发生形变后，在恢复原状的过程中对与其接触的物体所产生的力，做引体向上，单杠对双手的弹力是由于单杠发生了弹性形变产生的，故C正确；
D．拍篮球，手是施力物体，同时也受到篮球的反作用力，故D错误。
故选：C。
6．（2025•遂宁6）2025年是我国南极长城站成立40周年，科考队一路风雪兼程、筑梦冰原。不久前，科考队用上了安装有特殊电池的六足机器狗，让他们在应对南极的恶劣环境时有了“新助手”。有关六足机器狗的说法正确的是（ ）
A．机器狗六条腿的设计可以增大它与冰面间的受力面积从而增大压强
B．机器狗工作时消耗的电能是一次能源
C．科考队员可以依靠电磁波远程控制机器狗在冰面上执行任务
D．机器狗负重行走在水平冰面，它对冰面的压力和冰面对它的支持力是一对平衡力
【考点】综合选择题
【答案】C
【解析】 A．机器狗六条腿的设计可以增大它与冰面间的受力面积从而减小压强，故A错误；
B．我们生活中所使用的电能都是通过其他形式的能转化而来的，是二次能源，故B错误；
C．电磁波可传递信息，科考队员可以依靠电磁波远程控制机器狗在冰面上执行任务，故C正确；
D．机器狗负重行走在水平冰面，它对冰面的压力作用在冰面上，冰面对它的支持力作用在机器狗，不是一对平衡力，故D错误。
故选：C。
7．（2025•遂宁7）某科创小组想设计一个简易电路来模拟火车站安检门的功能。该电路能实现：只要开关S1断开，整个电路不工作；开关S1闭合，电路工作，指示灯L亮起，检测到金属时S2才闭合，电铃响起。符合要求的电路图是（ ）
A．B．
C．D．
【考点】电路 电流 电压 电阻
【答案】B
【解析】A、由电路可知，开关S1闭合，电路不工作，故A不符合题意；
B、由电路可知，S1在干路上，S1说明控制整个电路；开关S1闭合，电路工作，开关S2在电铃的支路上，检测到金属时S2才合，电铃响起，故B符合题意；
C、由电路可知，开关S1闭合，灯泡与电铃串联，都工作，故C不符合题意；
D、S1在指示灯L支路上，开关S1闭合，指示灯L亮，不能控制整个电路，开关S2在电铃的支路上，检测到金属时S2才合，电铃响起，故D不符合题意。
故选：B。
8．（2025•遂宁8）小聪在家长的陪同下了解家庭电路，打开配电箱进行观察。配电箱的情况以及电能表的表盘如图所示，请根据安全用电常识以及图中信息选出正确的一项（ ）
A．可用湿抹布擦拭配电箱
B．发现空气开关跳闸后应立即重新将其合上
C．他家同时工作的用电器总功率不能超过8800kW•h
D．他只让一个电热水壶工作，10s内电能表指示灯闪烁了3次，则该电热水壶的电功率为900W
【考点】电功 电功率 焦耳定律
【答案】D
【解析】 A.用湿抹布擦拭配电箱容易发生触电事故，故A错误；
B.空气开关跳闸后，是因电流过大，可能负载高或者线路短路，应查找跳闸原因，不应立即重新将其合上，以免会引起火灾事故，故B错误；
C.由电能表允许通过的最大电流为40A，所以最大允许功率P最大＝I最大U＝40A×220V＝8800W，题目中kW•h是电能的单位，故错误；
D.由电能表铭牌上1200imp/（kW•h），可知闪烁了3次消耗的电能W＝h31200×1kW⋅h=1400×3.6×106J=9000J，电热水壶的电功率P=Wt=9000J10s=900W。故D正确；
故选：D。
9．（2025•遂宁9）中国探月工程总设计师吴伟仁表示未来可通过3D打印技术将月壤“打印”成不同规格的“月壤砖”，用于建造月球科研站。相关资料表明：月球表面是真空；昼夜温度在﹣173℃至127℃间；同一物体所受重力约为地球表面所受重力的六分之一。假若未来你到月球科研站工作，你会发现（ ）
A．夜空中的星星仍会像地球上看到的那样“眨眼睛”
B．在月球表面能较轻松举起与自身质量相当的物体
C．当陨石落到月球表面时，能听到巨大的碰撞声音
D．用普通酒精温度计可以测量月球表面的昼夜温差
【考点】综合选择题
【答案】B
【解析】A．地球上的星星“眨眼”是大气折射造成的视觉现象，‌月球表面是真空，观测时，不会像地球上看到的那样“眨眼睛”，故A错误；
B．同一物体所受重力约为地球表面所受重力的六分之一，设人的质量为60kg，在月球表面举起与自身质量相当的物体所用的力为F=mg6=60kg×10N/kg6=100N
人能较轻松举起与自身质量相当的物体，故B正确；
C．真空不能传声，月球表面是真空，当陨石落到月球表面时，不能听到巨大的碰撞声音，故C错误；
D．普通酒精温度计测温范围约为﹣114℃～78℃，月球表面是真空；昼夜温度在﹣173℃至127℃间，故用普通酒精温度计不可以测量月球表面的昼夜温差，故D错误。
故选：B。
10．（2025•遂宁10）在如图所示的电路中，电源电压U＝6V，滑动变阻器R1标有“50Ω 2A”，定值电阻R2＝2.4Ω，电流表A的量程为0∼3A，电流表A1的量程为0∼0.6A。闭合开关，在保证电路安全的情况下，R1的滑片只能在a、b两点（图中未标出）间滑动。当R1的滑片由a点滑至b点时，电流表A的示数由I变为I′，A1的示数由I1变为I1'，下列结论正确的是（ ）
A．UI-I1小于UI'-I1'
B．R1的滑片在a点时R1R2=I1I-I1
C．R1的最小值为12Ω
D．R1的功率变化范围为0.72W∼3.6W
【考点】电功 电功率 焦耳定律
【答案】C
【解析】 由题可知，R1与R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流。
C、根据并联电路各支路独立工作、互不影响的特点，滑片移动时通过R2的电流不变。则通过R2的电流I2=UR2=6V2.4Ω=2.5A，因为电流表A的量程为0∼3A，电流表A1的量程为0﹣0.6A，所以R1支路的最大电流I1max＝3A﹣2.5A＝0.5。此时R1接入电路的电阻最小为：R1min=UI1max=6V0.5A=12Ω，又因为滑动变阻器R1标有“50Ω 2A”，所以R1的取值范围是12Ω～50Ω。故C正确。
A、当R1的滑片由a点滑至b点时，R1接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知，R1支路的电流变大，同时，干路电流I＝I1+I2也变大，由于R2支路电流不变，R1支路电流变化量等于干路电流变化量，即UI-I1=UI'-I1'，故A错误。
B、因为R1与R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流，所以不论R1的滑片在哪个位置，它们两端的电压相等，即：R1R2=I-I1I1，故B错误。
D、因为R1的取值范围是12Ω～50Ω。所以功率范围为：P大=U2R1min=(6V)212Ω=3W，P小=U2R1max=(6V)250Ω=0.72W，所以R1的功率变化范围为0.72W﹣3W，故D错误。
故选：C。
二、填空题（本题共计5个小题，每空2分，共24分）
11．（2025•遂宁11）西晋《博物志》中云：“削冰令圆，举以向日以艾于后承其影，则得火。”这是我国古代劳动人民把冰制成透镜，利用它对太阳光的 会聚 作用来取火。现在人们还利用这种透镜来矫正 远视眼 （选填“近视眼”或“远视眼”）。
【考点】透镜及其应用
【答案】会聚；远视眼。
【解析】 由于凸透镜对光有会聚作用，可以把冰块削成凸透镜形状，把太阳光会聚在焦点上，就可以点燃物体。
远视眼对光的会聚能力过弱，看近处物体时，物体通过人眼所成的像成在视网膜的后方。为了使像成在视网膜上，需要佩戴对光线具有会聚作用的凸透镜。
故答案为：会聚；远视眼。
12．（2025•遂宁12）玻璃厂常利用电动真空吸盘搬运玻璃。图中搬运车上的吸盘吸附一块质量为180kg的玻璃，让其在空中竖直静止。此时玻璃受到的摩擦力方向竖直向 上 ，摩擦力大小为 1800 N。（g取10N/kg）
【考点】力 力与运动
【答案】上；1800。
【解析】 吸盘吸附一块质量为180kg的玻璃，让其在空中竖直静止，摩擦力与重力是一对平衡力，大小相等，即：f＝G＝mg＝180kg×10N/kg＝1800N；摩擦力的方向竖直向上。
故答案为：上；1800。
13．（2025•遂宁13）2024年12月，我国自主研制建造的076型两栖攻击舰首舰——“中国人民解放军海军四川舰”正式下水，该舰满载排水量（排开水的质量）4万余吨。若以满载排水量4万吨来计算，该舰满载时所受浮力大小为 4×108 N。不考虑燃料质量变化，该舰由海水密度较小的近海驶向海水密度较大的远海区域时，排开海水的体积将 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。（g取10N/kg）
【考点】浮力
【答案】4×108；变小。
【解析】 根据阿基米德原理，浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力，则该舰满载时所受浮力F浮＝G排＝m排g＝4×107kg×10N/kg＝4×108N。
因为该舰在海水中始终处于漂浮状态，所以它受到的浮力始终等于自身重力。当舰由海水密度较小的近海驶向海水密度较大的远海区域时，浮力不变，根据F浮＝ρ液gV排可知，ρ液增大，g不变，F浮不变，所以排开海水的体积V排将变小。
故答案为：4×108；变小。
14．（2025•遂宁14）某同学用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。他闭合开关，将滑动变阻器滑片从最右端向左滑动，直到灯泡电压达到额定值，记录了不同时刻三个电表的示数，并在同一坐标图中分别绘制了L和Rp的U﹣I图像如图乙。电源电压恒定不变，请分析：图乙中曲线 a 是滑动变阻器的U﹣I图像；该电路的电源电压为 6 V；灯泡的额定电功率为 1.2 W。
【考点】电功 电功率 焦耳定律
【答案】a；6；1.2。
【解析】（1）滑片往左移，电路电流变大，电压表V2示数变小，乙图中a图像满足；
（2）电源电压等于两个电压表的电压之和，电压之和恒为6V，故电源电压为6V；
（3）乙图中，电流为0.3A时，小灯泡达到额定电压，故小灯泡的额定功率为：
p额＝0.3A×（6V﹣2V）＝1.2W；
故答案为：a；6；1.2。
15．（2025•遂宁15）小明和爸爸在家一起探究固体熔化过程的规律。他用电加热器对质量为2.5kg的冰块进行加热，并画出温度随加热时间变化的图像（如图）。由图可知冰是 晶体 （选填“晶体”或“非晶体”），电加热器的铭牌上标有“220V 605W”，加热过程中，消耗电能的70%转化为冰和水的内能，此时家庭电路实际电压为 200 V，1～4min电加热器消耗的电能为 90000 J。[整个过程不考虑水分的损失，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

【考点】综合填空题
【答案】晶体；200；90000。
【解析】晶体在熔化过程中吸热但温度保持不变，从题目中冰的温度随加热时间变化的图像可知，冰在熔化过程中有一段时间温度是不变的，所以冰是晶体。
电加热器的电阻为：R=U额2P额=(220V)2605W=80Ω，由图像可知，冰完全熔化成水后，在4﹣6min内温度升高了4℃，则水吸收的热量为：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×4℃＝4.2×104J，消耗的电能为：W=Q吸η=4.2×104J70%=6×104J，由W=U2Rt可得，U实=WRt=6×104J×80Ω2×60s=200V。
已知电加热器的实际功率P实=U实2R=(200V)280Ω=500W，加热时间为t电＝3min＝180s，则1～4min电加热器消耗的电能W加热＝P实t电＝500W×180s＝90000J。
故答案为：晶体；200；90000。
三、作图与实验探究题（本题共计3个小题，第16、17题2分，第18题8分，第19题10分，共22分）
16．（2025•遂宁16）按要求作图。
如图（a），拉行李箱时，可将行李箱视为杠杆，图（b）是其简化图，O为支点，A为行李箱的重心。请在图（b）中画出重力的示意图以及拉力F的力臂L。
【考点】简单机械 机械效率
【答案】
【解析】 重力的方向是竖直向下的，从物体重心A画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，
支点在O处，反向延长力F的作用线，从支点O做F的垂线，该垂线段为动力F的力臂L，如图所示：
17．（2025•遂宁17）小聪将通电螺线管放入地球仪来模拟地磁场，请在右侧简图中，用箭头在A点标出该处磁感线方向，并在括号内用“+”或“﹣”标出电源下端的极性。
【考点】电与磁
【答案】见解析。
【解析】 地球的地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。要模拟地磁场，通电螺线管的上端应为S极，下端应为N极。在磁体外部，磁感线总是从N极出发回到S极，所以A点处磁感线方向是向上的。根据安培定则（右手螺旋定则），用右手握住螺线管，大拇指指向N极（下端），则四指弯曲的方向为电流的方向，可判断出电流从电源的上端流出，下端流入，所以电源下端的极性为“﹣”。作图如下：
。
18．（2025•遂宁18）小明学习密度知识时，发现课本密度表中没有酱油的密度，于是利用家庭实验室的器材进行测量。
器材：烧杯、托盘天平和量筒。
乙步骤：（1）将装有酱油的烧杯放在已调好的天平左盘里，用镊子在右盘里加（或减）砝码，并调节游码在标尺上的位置使天平再次平衡，盘里的砝码和游码位置如图甲所示，此时烧杯和酱油的总质量为 87.4 g；
（2）将烧杯中的部分酱油倒入量筒中，测得体积为40mL；
（3）测量烧杯和剩余酱油的总质量为39.4g；
（4）计算出酱油的密度为 1.2 g/cm3；
（5）整理器材时，他发现量筒侧壁沾有少许酱油，于是推断出测量结果比真实值偏 大 ；
（6）他想重新测量时，不小心损坏了量筒。经过思考，他想出了另一种测量酱油密度的方法。
①在两个相同烧杯的同一高度作标记线，如图乙所示；
②测出一个空烧杯的质量为20g；
③分别将水和酱油倒入两个烧杯，液面均到达标记位置，如图丙所示；
④测出装水烧杯的总质量为100g，装酱油烧杯的总质量为114.4g；
⑤计算出酱油的密度为 1.18 g/cm3。（ρ水＝1.0×103kg/m3）
【考点】质量与密度
【答案】（1）87.4；（4）1.2；（5）大；（6）⑤1.18。
【解析】 （1）天平的读数为砝码质量加上游码所对的刻度值。标尺的分度值为0.2g，则烧杯和酱油的总质量m总＝50g+20g+10g+5g+2.4g＝87.4g。
（4）酱油的密度：首先算出倒入量筒中酱油的质量m＝m总﹣m剩＝87.4g﹣39.4g＝48g。已知量筒中酱油体积V＝40mL＝40cm3。
酱油的密度为ρ=mV=48g40cm3=1.2g/cm3。
（5）判断测量结果的偏差：量筒侧壁沾有少许酱油，会导致测量的酱油体积V偏小。根据ρ=mV，m测量准确，V偏小，则计算出的密度ρ比真实值偏大。
（6）⑤水的质量：装水烧杯的总质量为100g，空烧杯质量为20g，则水的质量m水＝100g﹣20g＝80g。水的体积V水=m水ρ水=80g1.0g/cm3=80cm3。
酱油的质量：装酱油烧杯的总质量为114.4g，空烧杯质量为20g，则酱油的质量m酱油＝114.4g﹣20g＝94.4g。
因为水和酱油的体积相同，所以酱油的密度ρ酱油=m酱油V酱油=94，4g80cm3=1.18g/cm3。
故答案为：（1）87.4；（4）1.2；（5）大；（6）⑤1.18。
19．（2025•遂宁19）某实验小组利用以下器材探究电流与电阻的关系。
器材：学生电源；阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻；标有“30Ω 2A”的滑动变阻器：电压表、电流表；开关及导线。
方法：控制变量法，控制定值电阻R两端电压为2V。
步骤：（1）请根据图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路图补充完整。
（2）将学生电源电压调至6V，闭合开关后，发现电流表、电压表均无示数。若故障只出现在Rp或R，则故障是 滑动变阻器断路 ；
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片直到电压表示数为2V，读出此时电流表的示数0.4A；
（4）断开开关，只将定值电阻由5Ω更换为10Ω。闭合开关，他们应该向 右 （选填“左”、“右”）端调节滑片，直至电压表示数仍为2V；
（5）当换用20Ω电阻后，发现无论怎样移动滑片，电压表示数始终无法达到2V。请你帮他们解决问题，从下面两种方法中任选一种作答。
方法一：更换一个最大阻值至少为 40 Ω的滑动变阻器。
方法二：调节电源电压，使其最大不超 5 V。
（6）根据实验数据得出结论：电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。
（7）他们完成探究实验后，想利用电流表和阻值为R0的电阻，测量未知电阻Rx的阻值。
他们设计的电路如图丙所示，并完成了下列实验步骤：
①闭合开关S1、S2，读出电流表示数为I1；
②断开开关S2，读出电流表示数为I2；
③未知电阻Rx＝ I2R0I1-I2 （用R0、I1和I2表示）。
【考点】探究电流与电压和电阻的关系 伏安法测电阻（特殊方法测电阻）
【答案】（1）；
（2）滑动变阻器断路；
（4）右；
（5）40；5；
（6）I2R0I1-I2。
【解析】 （1）根据图甲电路图，电压表应与定值电阻并联，实验中控制定值电阻R两端电压为2V，故电压表选择0～3V量程，实物电路图如下：
；
（2）闭合开关后，电流表、电压表均无示数，电路可能出现断路。若故障只出现在Rp或R，则可能是滑动变阻器Rp断路，因为如果断路，电压表会有示数（测电源电压），而现在两表均无示数，所以是滑动变阻器断路导致整个电路不通；
（4）将定值电阻由5Ω更换为10Ω，根据串联分压原理，定值电阻增大，其两端电压会增大。要使定值电阻两端电压仍为2V，应增大滑动变阻器接入电路的电阻，即向右端调节滑片（因为滑动变阻器左下接线柱接入电路，向右滑电阻变大）。
（5）根据串联分压原理，当R＝20Ω，滑动变阻器接入阻值最大，URU滑=2V6V-2V=RR滑，解得R滑＝40Ω，所以需要更换一个最大阻值至少为40Ω的滑动变阻器；
根据串联分压原理，当R＝20Ω，滑动变阻器接入阻值最大，滑动变阻器最大阻值为30Ω，故URU滑大=2VU大-2V=RR滑，解得U大＝5V，所以调节电源电压，使其最大不超5V；
（6）①闭合开关S1，S2，此时R0被短路，只有R，接入电路，读出电流表示数为I1，则电源电压U＝I1Rx；
②断开开关S2R0与Rx串联，读出电流表示数为I2，则电源电压U＝I2Rx+I2R0即I1Rx＝I2Rx+I2R0，解得Rx=I2R0I1-I2。
故答案为：（1）；
（2）滑动变阻器断路；
（4）右；
（5）40；5；
（6）I2R0I1-I2。
四、计算题（本题共2个小题，20题6分，21题8分，共14分）
20．（2025•遂宁20）我国很早就有使用滑轮的记载，如图甲的汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。借助如图乙所示的装置（篮子质量不计），质量为60kg的采矿工人用400N的拉力将70kg的矿石从矿坑匀速提起，10s内矿石上升了2m。（忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg）求：
（1）绳子自由端移动的速度；
（2）此滑轮组的机械效率；
（3）若工作时矿工双脚与地面接触面积为400cm2，他对水平地面的压强大小。
【考点】简单机械 机械效率
【答案】（1）绳子自由端移动的速度为0.4m/s；
（2）此滑轮组的机械效率为87.5%；
（3）他对水平地面的压强为5000Pa。
【解析】 （1）由图乙可知，动滑轮上的绳子段数为n＝2，
绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2m＝4m，
绳子自由端移动的速度：v=st=4m10s=0.4m/s；
（2）矿石的重力：G＝mg＝70kg×10N/kg＝700N，
此滑轮组的机械效率：η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF=700N2×400N×100%＝87.5%；
（3）工人的重力：G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N，
工作时矿工对水平地面的压力等于他的重力与绳子拉力之差，即：
F压＝G人﹣F＝600N﹣400N＝200N，
他对水平地面的压强：p=F压S=200N400×10-4m2=5000Pa。
答：（1）绳子自由端移动的速度为0.4m/s；
（2）此滑轮组的机械效率为87.5%；
（3）他对水平地面的压强为5000Pa。
21．（2025•遂宁21）小聪为学校的鱼池设计自动补水装置，实现鱼池中水位处在1.4m到1.6m之间，适宜鱼儿生长。他设计的装置如图甲，L为一根上端固定的轻质弹簧（可视为导线），弹簧拉力大小与伸长量Δx的关系如图乙。塑料圆柱形密闭浮筒A的底面积3×10﹣3m2，高0.2m，质量0.3kg。电源电压恒为6V，R1＝10Ω，R2为一根足够长的电阻丝，其阻值与接入电路中的长度成正比，滑片P可随浮筒A竖直上下移动。电压传感器（对电路无影响，未画出）监测R1两端的电压，当R1两端电压达到4V，传感器控制注水阀门打开；当R1两端电压低于2V时，传感器控制注水阀门关闭。通过调试：当水位降到最低1.4m时，浮筒A底部刚好接触水面，滑片P位于R2的某一位置，注水阀门打开；当水位上升到最高1.6m时，注水阀门关闭。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）浮筒A的重力；
（2）水位最低1.4m时R2的阻值；
（3）到达最高水位1.6m时，浮筒A底部受到水的压强，以及R2接入电路中的总长度；
（4）小聪还想在电路中串联一个电流表，将其改装为一个水位计，请帮他找出水位高度在1.4m到1.6m时，电路中电流I（单位：A）与水位高度H（单位：m）的函数关系式。
【考点】力电综合计算题
【答案】（1）浮筒A的重力为3N；
（2）水位最低1.4m时R2的阻值为5Ω；
（3）到达最高水位1.6m时，浮筒A底部受到水的压强为500Pa；R2接入电路中的总长度为0.2m；
（4）水位高度在1.4m到1.6m时，电路中电流I与水位高度H的函数关系式为I=2V25Ω/m×H-30Ω。
【解析】 （1）浮筒A的重力：GA＝mg＝0.3kg×10N/kg＝3N；
（2）由图甲可知两电阻串联，由题意可知当水位降到最低1.4m时R1两端电压为4V，
由欧姆定律可知，此时R2通过的电流：I2＝I1=U1R1=4V10Ω=0.4A，
由串联电路的电压特点可知，R2两端电压：U2＝U﹣U1＝6V﹣4V＝2V，
此时R2的阻值：R2=U2I2=2V0.4A=5Ω；
（3）由题意可知当水位升高到1.6m时R1两端电压为2V，
由欧姆定律可知，此时R2通过的电流：I'2＝I'1=U'1R1=2V10Ω=0.2A，
由串联电路的电压特点可知，R2两端电压：U'2＝U﹣U'1＝6V﹣2V＝4V，
此时R2的阻值：R'2=U'2I'2=4V0.2A=20Ω，
则水位由1.4m升高到1.6m时，R2接入电路的电阻变化量：ΔR2＝R'2﹣R2＝20Ω﹣5Ω＝15Ω；
由V＝Sh可知，A的体积：VA＝Sh＝3×10﹣3m2×0.2m＝6×10﹣4m3，
密闭浮筒A的密度：ρ=Vm=0.3kg6×10-4m3=0.5×103kg/m3；
由于A的密度小于水的密度，由物体的浮沉条件可知，A静止在水中时处于漂浮状态，
此时A受到的浮力：F浮漂＝GA＝3N，
由F浮＝ρ液gV排可知，此时A排开水的体积：V排漂=F浮漂ρ水g=3N1.0×103kg/m3×10N/kg=3×10﹣4m3，
由V＝Sh可知，此时A浸在水中的深度：hA漂=V排漂S=3×10-4m33×10-3m2=0.1m，
由图乙可知，弹簧拉力大小与伸长量Δx的关系式为F＝10N/m×Δx，
设当水位由1.4m升高到1.6m时，弹簧伸长量的变化值为Δx变，
A浸在水中的深度：hA浸＝1.6m﹣1.4m﹣Δx变＝0.2m﹣Δx变，
则A排开水的体积：VA排＝ShA浸，
由于水位为1.4m时，A底部刚好接触水面，此时弹簧的拉力：F1＝GA，
则水位为1.6m时，弹簧的拉力：F2＝F1﹣ΔF＝GA﹣10N/m×Δx变，
A受到的浮力：F浮＝ρ水gVA排＝ρ水gS（0.2m﹣Δx变）＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m2×（0.2m﹣Δx变）＝30N/m×（0.2m﹣Δx变），
由力的平衡条件可知，当水位达到1.6m时A的重力与A受到的浮力和拉力之间的关系为GA＝F2+F浮，
即GA＝GA﹣10N/m×Δx变+30N/m×（0.2m﹣Δx变），
则当水位由1.4m升高到1.6m时，弹簧伸长量的变化值：Δx变＝0.15m，
此时A浸在水中的深度：hA浸＝1.6m﹣1.4m﹣Δx变＝0.2m﹣Δx变＝0.2m﹣0.15m＝0.05m＜0.1m，
则此时弹簧对A的作用力为拉力，符合题意；
浮筒A底部受到水的压强：pA＝ρ水ghA浸＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m＝500Pa；
由水位从1.4m升高到1.6m时R2接入电路的电阻变化电阻丝长度的变化量可知，R2阻值与接入电路中的长度关系为R2＝100Ω/m×Δx，
则此时R2接入电路中的总长度：L=R'2100Ω/m=20Ω100Ω/m=0.2m；
（4）设当水位高度为H时，弹簧伸长量的变化值为Δx'变，
A浸在水中的深度：h'A浸＝H﹣1.4m﹣Δx'变，
则A排开水的体积：V'A排＝Sh'A浸＝S（H﹣1.4m﹣Δx'变），
此时弹簧的拉力：F'2＝F1﹣ΔF'＝GA﹣10N/m×Δx'变，
A受到的浮力：F'浮＝ρ水gV'A排＝ρ水gS（H﹣1.4m﹣Δx'变）＝30N/m×（H﹣1.4m﹣Δx'变），
由力的平衡条件可知，水位为H时A的重力与A受到的浮力和拉力之间的关系为GA＝F'2+F'浮，
即GA＝GA﹣10N/m×Δx'变+30N/m×（H﹣1.4m﹣Δx'变），
则当水位高度为H时，弹簧伸长量的变化值：Δx'变=34（H﹣1.4），
此时R2接入电路的电阻：R''2＝R2+ΔR＝R2+100Ω/m×Δx'变＝5Ω+100Ω/m×34（H﹣1.4）＝75Ω/m×H﹣100Ω，
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，水位高度在1.4m到1.6m时，电路中电流：I=UR总=6V10Ω+75Ω/m×H-100Ω=2V25Ω/m×H-30Ω。
答：（1）浮筒A的重力为3N；
（2）水位最低1.4m时R2的阻值为5Ω；
（3）到达最高水位1.6m时，浮筒A底部受到水的压强为500Pa；R2接入电路中的总长度为0.2m；
（4）水位高度在1.4m到1.6m时，电路中电流I与水位高度H的函数关系式为I=2V25Ω/m×H-30Ω。