2026年安徽省合肥市包河区中考物理二模试卷（含答案+解析）

这是一份2026年安徽省合肥市包河区中考物理二模试卷（含答案+解析），共18页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法中正确的是( )
A. 声音响度越大，其声波在空气中传播速度越快
B. 重力就是地球对物体的吸引力，其方向指向地心
C. 平面镜和凸透镜都能成虚像，物距变大像都变小
D. 一切物体都具有惯性，且惯性大小与物体速度无关
2.如图甲所示是公共场所的宣传投影灯，装在高处的投影灯照在地面上出现图案，其内部结构如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A. 该投影灯的成像原理与照相机相同
B. 地面上看到的图案是正立放大的虚像
C. 增大镜头与图片间距离，地面上图案将变小
D. 图片要放在距镜头一倍焦距以内的地方
3.我国“低空经济”时代已经正式拉开序幕。如图为正在运输货物的无人机，下列关于无人机运输货物时的说法中正确的是( )
A. 无人机匀速上升过程中，其动能转化为机械能
B. 无人机水平匀速飞行时，货物的机械能保持不变
C. 无人机在某一高度悬停时，货物的机械能为零
D. 无人机下降过程中，所携带货物的动能一定增大
4.如图所示，用压力F将物体A、B紧压在竖直的墙壁上保持静止状态。下列说法中正确的是( )
A. 压力F与物体A受到的重力是一对平衡力
B. 若增大压力F后，墙壁对物体B的摩擦力大小不变
C. 物体A与B之间不存在相互作用的摩擦力
D. 压力F与墙壁对物体B的支持力是一对相互作用力
5.在物理实践活动中，同学们用橡皮泥造“船”，比赛谁造的“船”承载量大。如图所示，将所造的小船放入盛有适量水的长方体容器中，再往船中加入绿豆直至水面恰好与小船边沿相平(整个过程容器中的水未溢出)。则在逐渐向“小船”中加入绿豆的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 小船受到的浮力大小保持不变
B. 容器底部受到水的压力大小将保持不变
C. 小船底部受到水的压强将逐渐变小
D. 容器底受水压力大小的增加量等于小船中所增加的绿豆重量
6.如图所示，闭合金属导线框abcd的一部分处于强磁场中(磁感应线如图示)。在把该闭合导线框沿图示方向快速水平拉出磁场的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 实现了机械能主要转化为电能
B. 导线框ab段不会受到磁场对它的作用力
C. 导线框中不会产生感应电流
D. 若将导线框竖直上下快速移动，导线框中也会有电流产生
7.某科技小组设计一个电子身高测量仪，其原理如图所示，其中R相当于滑动变阻器，R0为定值电阻，电源电压保持不变，金属杆cd和金属滑片MP与电路接触良好(二者电阻不计)且金属滑片始终保持水平，当开关S闭合后，下列分析中正确的是( )
A. 被测者身高增加，电压表示数变小
B. 被测人员身高无论如何改变，电压表与电流表示数之比不变
C. 被测者身高减小，R0的电功率变小
D. 被测人员身高无论如何改变，两电表示数的改变量之比ΔUΔI不变
二、填空题：本大题共9小题，共27分。
8.唐代诗人张继在《枫桥夜泊》中描写到“月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠”，其中“霜”的形成对应物态变化是 (填写物态变化的名称)。
9.如图所示，2026年央视春晚节目中，演员用我国一种古老的闭口吹奏乐器“埙”(xūn)演奏乐曲。演员吹奏时，用手指按住埙上不同位置的气孔，达到改变所发出声音的 (填写描述声音特性的名称)。
10.利用托盘天平测量物体质量之前，首先将天平放置在水平桌面上，并将游码移至称量标尺左端的零刻度线处，若天平指针静止时指在如图所示的位置，则接下来的正确操作是： 。
11.通电螺线管周围的磁感线方向如图所示，由此可判断出电源的右端为 (选填“正”或“负”)极。
12.如图所示，水平光滑金属导轨上放置两根可自由滑动金属棒ab、cd且其均处在足够广的磁场中，当ab棒受钩码牵引向右运动，cd棒也跟着向右运动，在cd棒运动过程中，能量转化的主要情况是： 。
13.生活中常用来挂生活物品的吸盘如图所示。若吸盘的横截面积为10cm2，外界大气压为1×105Pa，则排尽空气后的该吸盘“吸”在竖直光滑的墙面上时，其受到的大气压力大小为 N。
14.如图所示，重为6N的实心物块A浸没在水中保持静止状态，此时轻质细绳对物块A的拉力大小为4N，已知水的密度为1.0×103kg/m3，则物块A的密度为 kg/m3。
15.如图所示，电源电压为3V且保持不变，a、b是粗细均匀电阻丝的两个端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为0.5A；若闭合开关S1和S2，则通电2min该电阻丝产生的热量为 J。
16.一个额定电压为3V的小灯泡L和定值电阻R的I−U图像如图甲所示。将该小灯泡L和定值电阻R接入如图乙所示的电路中，仅闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W，若再闭合开关S2后，则该图乙所示的电路消耗的总电功率为 W。(小灯泡L的电阻随灯丝温度升高而改变)
三、作图题：本大题共1小题，共3分。
17.处于主光轴上的物体AB经凸透镜折射后在光屏上成的像是A′B′，如图所示。请在图中画出薄凸透镜(也可用“↕”表示凸透镜)，并标出其右侧焦点F的位置(请保留作图痕迹)。
四、实验探究题：本大题共3小题，共24分。
18.如图甲所示，在探究“光的反射定律”实验中，把一块平面镜放在水平桌面上，再把一张可以绕ON前后翻折的纸板ABCD竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面。将一束与平面镜成40∘角的入射光贴着纸板沿EO方向射向O点，其对应的反射光路如OF所示。
(1)如图甲所示，实验中把右侧纸板NOBC沿ON向前或向后折转一个角度(锐角)，这一步操作是为了探究 。
(2)实验过程中，进行下列 (选填表示正确答案的字母)操作后，在纸板上仍可以看到反射光。
A.如图乙所示，将纸板右半部分以ON为轴向后折转角度
B.如图丙所示，将纸板与入射光一起以ON为轴旋转一个角度
C.如图丁所示，将纸板与入射光一起以CD为轴向后倾倒一个角度
19.某物理跨学科实践主题学习小组利用业余时间“探究杠杆的平衡条件”。请你协助他们完成下列问题：
(1)杠杆静止时如图甲所示，为了利用其探究杠杆的平衡条件，接下来的实验操作是： 。
(2)将图甲的杠杆调节好之后，在杠杆上的A点挂上总质量为200g的钩码，如图乙所示，用弹簧测力计代替钩码，将已校零的弹簧测力计挂钩用质量不计的细绳系在B点，用力斜拉弹簧测力计使杠杆水平平衡，且弹簧测力计所施拉力的方向与杠杆夹角为30∘，则弹簧测力计的示数应为 N。
(3)如图乙所示，在实验过程中，仅仅不断改变弹簧测力计施加拉力的作用点和弹簧测力计所施加拉力的大小，始终使杠杆在水平位置平衡。弹簧测力计的拉力F与其拉力臂l1的图像，如图丙所示。图像中每个点与两坐标轴围成的矩形面积均相等，其原因是： 。
20.利用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”，其中电源电压为3V且保持不变，小灯泡铭牌上标有2.5V的字样。
(1)按照图甲所示的电路图连接好实物电路，闭合开关S，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，其电路的故障可能是： 。(正确写出一种故障情况即可得分)
(2)改正电路故障后，通过移动滑动变阻器的滑片P，进行多次实验测量同时正确记录数据，并根据实验数据绘制出小灯泡的U−I关系图像如图乙所示。请根据图像分析：如果某次实验中测得该小灯泡的电阻为9Ω，则此时电路中滑动变阻器两端的电压 (选填“大于”“等于”或“小于”)0.5V。
(3)在缺少电流表且电源电压未知时，某同学选用阻值为R0的定值电阻(阻值已知)设计了如图丙所示电路并完成实验。实验过程如下：①闭合S和S1，电压表的示数为U1；②再闭合S2，电压表的示数为U2；③则未知电阻Rx= (用字母U1、U2和R0表示)。
五、计算题：本大题共3小题，共25分。
21.如图所示，物体A在水平拉力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动的过程中，弹簧测力计示数恒为50N，绳子自由端(即拉力F的作用点)在3s内水平向左移动90cm，上述过程中，动滑轮的机械效率为80%(不计细绳、滑轮及测力计的重量)。求：
(1)物体A运动的速度；
(2)物体A沿水平地面做匀速直线运动时所受的滑动摩擦力大小。
22.如图甲所示是一款电热加湿器，其额定电压为220 V，额定最大加热功率为400 W，加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。该款电热加湿器的加热电路如图乙所示，其中R1、R2为阻值相同的电阻丝，1、2、3、4为导电性良好的触点，S为旋转型开关，通过旋转开关可以实现“挡位”的自由转换。[已知c水=4.2×103J/(kg⋅ ∘C)]求：
(1)如图乙所示，旋转型开关S可分别与触点1、2；触点2、3；触点3、4接触，实现三个挡位自由切换。当该电热加湿器处于额定最大加热状态时，旋转开关S应与哪两个触点相接触？请利用相关物理知识说明其理由；
(2)加热电阻丝R1的阻值；
(3)若水箱中盛有180g清水，加热前水温为20∘C，电热槽内气压为一个标准大气压，从开始加热到水沸腾的最短加热时间为3min，则该电热槽工作效率为多大？
23.某物理学习兴趣小组，利用业余时间开展跨学科实践活动解决生活中的实际问题：将一个质量为m，半径为R且质量分布均匀的实心圆柱体缓慢匀速推上一个直角台阶，如图乙所示。
(1)如图甲所示，如果让该圆柱体自由竖直立于水平地面上保持静止状态，请写出圆柱体对水平地面压强的表达式(用题干中的字母及必要的数学符号表示)。
(2)研究物理问题时，往往需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。如图乙所示，若该圆柱体的质量为80 kg，半径为5 dm，要将该圆柱体缓慢推上高度为2 dm的台阶(圆柱体与台阶接触处摩擦足够大且圆柱体不打滑)。现要在圆柱体边缘上施加最小的力F将圆柱体推上台阶，请在图乙中作出这个最小力的示意图并计算出最小推力F的大小。
(3)若施加最小推力将该圆柱体缓慢推上台阶用时5 s，则该过程中克服圆柱体重力做功功率大小为多少？
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【详解】A.声音在空气中的传播速度，只与空气的温度、介质种类有关，与响度无关；响度由振幅决定，不影响声波的传播速度。故A错误；
B.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，重力的方向是竖直向下，不是地球对物体的吸引力。故B错误；
C.平面镜成虚像时，物距变大，像的大小始终与物体大小相等，不会随物距变化而改变；凸透镜成虚像时，物距变大，虚像会变大。故C错误；
D.惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性；惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的运动速度无关。故D正确。
故选D。
2.【答案】C
【解析】【详解】A.该投影灯的成像原理是物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、放大的实像，照相机的成像原理是物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，二者成像原理不同，故A错误；
B.投影仪成倒立、放大的实像，地面上看到的图案是倒立、放大的实像，故B错误；
C.成倒立放大实像时，物远像近像变小，增大镜头与图片间距离，即物距增大，地面上图案将变小，故C正确；
D.投影仪应用时，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，图片相当于物体，图片要放在距镜头一倍焦距与二倍焦距之间的地方，故D错误。
故选C。
3.【答案】B
【解析】【详解】A.无人机匀速上升时，速度、质量都不变，动能不变，是无人机的电能转化为重力势能(机械能)，不是动能转化为机械能，故A错误；
B.无人机水平匀速飞行时，货物质量不变、速度不变所以动能不变；高度不变所以重力势能不变，因此总机械能保持不变，故B正确；
C.悬停时，货物相对于地面有高度，具有重力势能，因此机械能不为零，故C错误；
D.若无人机匀速下降，货物速度不变，动能也不变，因此动能不是一定增大，故D错误。
故选B。
4.【答案】B
【解析】【详解】A.平衡力需要满足“作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上”。压力 F是水平方向，重力是竖直方向，两个力不在同一直线上，因此不是平衡力。故A错误；
B.物体A、B整体静止，竖直方向受力平衡，墙壁对B的摩擦力等于A和B的总重力。增大压力 F 只会改变水平方向的受力，不会影响竖直方向的重力，因此摩擦力大小不变。故B正确；
C.物体A静止，竖直方向受力平衡，因此A的重力与B对A的摩擦力是一对平衡力，说明A、B之间存在摩擦力。故C错误；
D.相互作用力作用在两个不同物体上，而压力F和墙壁对B的支持力都作用在A、B整体上，且大小相等、方向相反，属于平衡力，不是相互作用力。故D错误。
故选B。
5.【答案】D
【解析】【详解】A.小船始终处于漂浮状态，受到的浮力等于小船和绿豆的总重力，在逐渐向“小船”中加入绿豆的过程中，小船和绿豆的总重力变大，小船受到的浮力逐渐变大，故A错误；
BC.小船受到的浮力逐渐增大，水的密度不变，由 F浮=ρ水gV排 可知，小船排开水的体积变大，小船底部在水中所处的深度逐渐变大，水面逐渐上升，容器中水的深度增大，由 p=ρ水gℎ 可知，小船底部受到水的压强将逐渐变大，容器底部受到水的压强逐渐变大，由 F=pS 可知，容器底部受到水的压力逐渐变大，故BC错误；
D.容器底受水压力大小的增加量 ΔF=ΔpS=ρ水gΔℎS=ρ水gΔV排=ΔF浮
由于小船始终漂在水面上，增大的浮力等于增加的重力，即 ΔF浮=ΔG总 ，因此容器底受水压力大小的增加量等于小船中所增加的绿豆重量，故D正确。
故选D。
6.【答案】A
【解析】【分析】闭合导线框的ab边在磁场中，当金属导线框水平向右被拉出磁场时，ab边切割磁感线，且导线框闭合，满足电磁感应的条件，因此导线框中会产生感应电流。
【详解】A.电磁感应现象中，外力拉动导线框做功，消耗了机械能，导线框中产生了电能，实现了机械能主要转化为电能，这也是发电机的工作原理，故A正确；
B.当金属导线框中产生感应电流后，处于磁场中的ab段就会受到磁场对它的作用力，故B错误；
C.闭合导线框的ab边在磁场中，当金属导线框水平向右被拉出磁场时，ab边切割磁感线，且导线框闭合，满足电磁感应的条件，因此导线框中会产生感应电流，故C错误；
D.若导线框竖直上下移动，导线框的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不会产生感应电流，故D错误。
故选A。
7.【答案】D
【解析】【详解】AB.由电路图知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测量的是R两端电压，当被测者身高越高时，R接入电路中的电阻越大，总电阻越大，由欧姆定律可知，电压表与电流表示数之比变大，由 I=UR 可知，电路中电流减小，电流表示数减小，定值电阻R0两端的电压变小，由串联电路电压的规律可知滑动变阻器R两端的电压变大，电压表示数变大，综上分析可知，故AB错误；
C.当被测者身高减小时，R接入电路中的电阻减小，电路中的电流变大，由 P=I2R0 可知R0的电功率变大，故C错误；
D.根据串联电路的电压规律知，变阻器与定值电阻的电压之和等于电源电压不变，因而任意两次电压表示数变化量的绝对值，等于定值电阻R0两端电压变化量的绝对值，根据 U=IR 知，电阻不变时， ΔU=ΔIR0 ；所以任意两次电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值的比值都等于R0，故D正确。
故选D。
8.【答案】凝华
【解析】【详解】霜是空气中的水蒸气遇冷后，直接由气态变为固态形成的小冰晶，这种物质从气态直接转变为固态的物态变化名称为凝华。
9.【答案】音调
【解析】【详解】演奏者用手指按压不同位置的气孔，则发声的空气柱长度不同，振动频率不同，因此主要是改变声音的音调。
10.【答案】向右调节平衡螺母，直到指针指在分度盘的中央
【解析】【详解】从图中可以看到，天平指针偏向分度盘的左侧，说明左盘偏重，接下来需要向右调节平衡螺母，直到指针指在分度盘的中央。
11.【答案】负
【解析】【详解】磁感线在螺线管外部是从N极出发，回到S极的。根据图中磁感线的箭头方向，螺线管的左端是N极，右端是S极。用右手握住螺线管，大拇指指向N极(左端)，四指弯曲的方向就是电流的方向。由此可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出。电流从电源的正极流出、负极流入。既然电流从螺线管左端流入，说明电源的左端为正极，右端为负极。
12.【答案】电能转化为机械能
【解析】【详解】当ab棒在拉力的作用下运动时，就可以做切割磁感线运动，此时就产生感应电流，当该电流通过cd棒时，根据通电导体在磁场中受力运动的原理可知，导体棒cd也会运动，此时电能转化为机械能。
13.【答案】100
【解析】【详解】排尽空气后的吸盘受到的大气压力为 F=pS=1×105Pa×10×10−4m2=100N
14.【答案】0.6×103/600
【解析】【详解】物块A浸没在水中静止，受力平衡，此时物块受到向上的浮力 F浮物 、向下的重力 G物=6N 和向下的绳子拉力 F拉物=4N ，根据平衡条件，得 F浮物=G物+F拉物=6N+4N=10N
物块A的体积 V物 ，浸没在水中时所排开水的体积 V排水=V物 ，根据阿基米德原理的推导公式 F浮=ρ液gV排 ，得 V物=V排水=F浮物ρ水g=10N1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10−3m3
物块A的质量 m物 ，由重力公式 G=mg ，得 m物=G物g=6N10N/kg=0.6kg
物块A的密度 ρ物 ，由密度公式 ρ=mV ，得 ρ物=m物V物=0.6kg1×10−3m3=0.6×103kg/m3
15.【答案】360
【解析】【详解】闭合开关S1和S2，电阻丝的两半并联，电流表测干路电流，根据并联电流规律，干路电流为 I′=2I=2×0.5A=1A
通电2min该电阻丝产生的热量为 Q=UI′t=3V×1A×2×60s=360J
16.【答案】1.4
【解析】【详解】由图像可知，当小灯泡的电功率为1W时，根据公式 P=UI 可知，小灯泡两端的电压为2V，通过的电流为0.5A，只闭合开关S1时，电路中只有小灯泡L，两端电压等于电源电压，故可知该电路中电源电压为2V；若再闭合开关S2后，此时灯泡与定值电阻R并联，通过定值电阻的电流为 IR=0.2A ，则电路中的总电流为 I=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A
电路消耗的总电功率为 P=UI=2V×0.7A=1.4W
17.【答案】
【解析】【详解】由于通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变，所以连接AA′，其与主光轴的交点O就是凸透镜的光心，由此可以确定凸透镜的位置；因为平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过焦点，过A点作平行于主光轴的入射光线，经过凸透镜折射后的光线过A′，折射光线与凸透镜右侧的主光轴的交点就是凸透镜右侧焦点F的位置。据此作图。
18.【答案】光反射时，反射光线、法线、入射光线在同一平面内
(2)B
B

【解析】【详解】(1)如图甲所示，实验中把右侧纸板NOBC沿ON向前或向后折转一个角度(锐角)，则纸板的左、右部分不在同一平面，是为了探究光反射时，反射光线、法线、入射光线在同一平面内。
(2)A.将纸板的右半部分向后翻折，纸板的左、右部分不在同一平面，故右半部分没有反射光线，故A不符合题意；
B.将纸板与入射光一起以ON为轴旋转，纸板的左、右半部分在同一平面，反射光线、入射光线和法线仍在同一平面内，故在纸板的右半部分能看到反射光线，故B符合题意；
C.将纸板与入射光一起以CD为轴向后倾倒，ON不是法线，此时反射光线在纸板的前面，故纸板上没有反射光线，故C不符合题意。
故选B。
19.【答案】向左调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡
3
杠杆平衡时动力×动力臂=阻力×阻力臂，实验中阻力和阻力臂均不变，因此动力与动力臂的乘积不变，所以矩形面积相等。

【解析】【详解】(1)图甲中杠杆左高右低，右侧偏重，根据杠杆调节规则，应向左调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，该操作便于后续测量力臂。
(2)设杠杆每格长度为 L ，由图乙可知：阻力(钩码重力) G=mg=0.2kg×10N/kg=2N ，阻力臂 L2=OA=3L
支点 O 到 B 点的距离 OB=4L ，拉力与杠杆夹角为 30 ∘ ，由几何关系得动力臂 L1=OB⋅sin30 ∘=2L
根据杠杆平衡条件得 F×2L=2N×3L
解得 F=3N
(3)图像中，点与坐标轴围成的矩形面积 F×L1 ，即动力与动力臂的乘积。
根据杠杆平衡条件得 F×L1=G×L2
本实验中钩码重力(阻力)和阻力臂 L2 都不变，因此 F×L1 为定值，故所有矩形面积相等。
20.【答案】小灯泡短路
大于
U1R0U2−U1

【解析】【详解】(1)串联电路电流表有示数，说明电路是通路，发现小灯泡不亮，只可能是短路，电压表无示数，则故障原因可能是电压表所测量的小灯泡短路。
(2)如图乙所示，小灯泡正常发光时的电压为2.5V，通过小灯泡的电流为0.25A，则小灯泡正常发光时的电阻为 RL=ULI=Ω
分析图乙发现，小灯泡两端的电压变大，通过小灯泡的电流变大，小灯泡变亮，小灯泡灯丝的温度升高，小灯泡的电阻变大；若某次测得小灯泡的电阻为9Ω，则说明小灯泡两端的电压小于额定电压2.5V，而电源电压为3V，故滑动变阻器两端的电压大于0.5V。
(3)①闭合S和S1，电压表的示数为U1，待测电阻与定值电阻R0串联，电压表测量待测电阻两端的电压；②再闭合S2，定值电阻被短路，电压表的示数为U2，电压表测量电源电压，即电源电压为U2，回到①电路，待测电阻与定值电阻串联，定值电阻两端的电压为 U0=U2−U1
则通过定值电阻的电流为 I0=U0R0=U2−U1R0
根据串联电路电流处处相等，则通过待测电阻的电流为 Ix=I0=U2−U1R0
待测电阻的阻值为 Rx=UxIx=U1U2−U1R0=U1R0U2−U1
21.【答案】(1)0.15m/s
(2)80N
【详解】(1)由题意可知，绳子自由端运动的速度 v绳=s绳t=90cm3s=30cm/s=0.3m/s
由图可得 n=2 ，根据绳子自由端和物块A的运动速度关系可知， v物=12v绳 。则物体A沿水平地面的移动速度为 v物=12v绳=12×0.3m/s=0.15m/s
(2)由题可知，绳子自由端移动的距离是 s绳=2s物=90cm=0.9m
故物体移动的距离是 s物=12s绳=12×0.9m=0.45m
由于弹簧测力计示数为50N，则拉力 F=50N ，由于物体匀速运动，则有用功 W有=f×s物=f×0.45m
总功 W总=F×s绳=50N×0.9m=45J
由于动滑轮的机械效率为80%；则 η=W有W总×100%=f×0.45m45J×100%=80%
则 f=η×W总s物=80%×45J0.45m=80N

【解析】详细答案及解析过程见答案
22.【答案】(1)
旋转开关S应与触点3、4接触，此时电路总电阻最小，功率最大，为额定最大加热状态。
(2)
121Ω
(3)
84%
【详解】(1)电源电压U保持不变，根据电功率公式 P=U2R 可知，电源电压一定时，电路总电阻越小，总功率越大。
当S接1、2时，电路断路，功率为0，为停机挡；
当S接2、3时，只有R1接入电路，总电阻为R1；
当S接3、4时，只有R1接入电路，R2短路，此时总电阻最小，总功率最大，因此额定最大加热状态时S与3、4接触。
(2)根据功率公式 P=U2R 可知，R1的阻值为 R1=U2P最大=(220V)2400W=121Ω
(3)由题意得，水的质量 m=180g=0.18kg
标准大气压下水的沸点为100∘C，水升高温度 Δt=100 ∘C−20 ∘C=80 ∘C
根据比热容公式 Q=cmΔt 可知，水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg⋅ ∘C)×0.18kg×80 ∘C=60480J
根据功率公式 P=Wt 可知，加湿器消耗的总电能 W=P最大t=400W×3×60s=72000J
根据效率公式 η=Q吸W×100% 可知，工作效率 η=Q吸W×100%=60480J72000J×100%=84%

【解析】详细答案及解析过程见答案
23.【答案】(1) p=mgπR2
(2)最小推力大小为320N；
(3)32W
【详解】(1)圆柱体静止在水平地面，对地面的压力等于自身重力 F压=G=mg
圆柱体与地面的受力面积为圆柱体底面积 S=πR2
根据压强公式 p=FS ，代入得压强表达式可得 p=F压S=mgπR2
(2)将圆柱体看做杠杆，支点为圆柱体与台阶的接触点，根据杠杆平衡条件，阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，因此最大动力臂对应最小推力。
圆柱体重力 G=mg=80kg×10N/kg=800N
已知 R=5dm ， ℎ=2dm ，由几何关系计算重力的阻力臂为
lG= R2−(R−ℎ)2= (5dm)2−(5dm−2dm)2=4dm=0.4m
最大动力臂为过支点的直径，大小为 lF=2R=2×0.5m=1m
根据杠杆平衡条件代入得 F=GlGlF=800N×0.4m1m=320N
(3)推上台阶过程中，圆柱体重心升高的高度 Δℎ=ℎ=2dm=0.2m
计算克服重力做的功 W=GΔℎ=800N×0.2m=160J
已知用时 t=5s ，功率为 P=Wt=160J5s=32W

【解析】详细答案及解析过程见答案