浙江省三年2018-2020中考物理真题分类汇编专题02力学计算题综合题含解析 60页

1 专题 02 力学-计算题+综合题 一、计算题（本大题共 34 小题） 1.[来源: 2020 年浙江省宁波市中考物理试卷]如图所示，一个内底面积为 100cm2的柱形容器中盛有深 度为 60cm 的水，水底有一块底面积为 50cm2，高 6cm 的长方体铝块。现用一电动机以恒定不变的输出功 率把铝块提出水面并继续提升一段距离。已知铝块浸没在水中时上升速度恒为 0.27m/s。铝的密度为 2.7× 103kg/m3，g 取 10N/kg，铝块提升过程中受到的阻力、绳子自重和摩擦等都不计。 求：(1)铝块的重力。 (2)把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间。 (3)电动机输出功率的大小。 (4)铝块完全露出水面后匀速上升的速度。 (5)铝块从浸没于水中到完全露出水面，水对容器底部压强的减小值。 【答案】解：(1)铝块为长方体，所以铝块的体积： V = Sh = 50 × 10−4m2 × 0.06m = 3.0× 10−4m3， 铝块的质量：m = ρ铝V = 2.7× 103kg/m3 × 3.0× 10−4m3 = 0.81kg， 铝块的重力：G = mg = 0.81kg× 10Nkg = 8.1N； (2)容器中水深 60cm = 0.6m，铝块高 6cm = 0.06m， 则铝块提升到上表面与水面相平，铝块被提升的距离： s = h水 − h铝 = 0.6m − 0.06m = 0.54m， 由 v = s t 可得，把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间： t = s v = 0.54m 0.27m/s = 2s； (3)铝块浸没时受到的浮力： F浮 = ρ水gV排 = ρ水gV = 1.0 × 103kg/m3 × 10N/kg× 3.0× 10−4m3 = 3N， 铝块匀速上升时受到的浮力、电动机的拉力与铝块的重力平衡， 2 所以电动机对铝块的拉力： F = G − F浮 = 8.1N − 3N = 5.1N， 电动机输出功率： P = Fv = 5.1N× 0.27m/s = 1.377W； (4)铝块完全露出水面后匀速上升时，电动机对它的拉力 F' = G = 8.1N， 电动机输出功率恒定不变，则铝块露出水面后匀速上升的速度： v' = P F' = 1.377W 8.1N = 0.17m/s； (5)铝块从浸没于水中到完全露出水面，排开水的体积减小，水面下降， 则有：△V排 = V = S容 △ h， 所以水面下降的高度： △ h = V S 容 = 3.0×10−4m3 100×10−4m2 = 3 × 10−2m， 所以水对容器底部压强的减小值： △ p = ρ水g△ h = 1.0 × 103kg/m3 × 10N/kg× 3× 10−2m = 300Pa。 答：(1)铝块的重力为 8.1N。 (2)把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间为 2s。 (3)电动机输出功率为 1.377W。 (4)铝块露出水面后匀速上升的速度为 0.17m/s。 (5)铝块从浸没于水中到完全露出水面，水对容器底部压强的减小值为 300Pa。 【解析】(1)先计算铝块的体积，再由 G = mg 和ρ = m V 计算铝块的重力； (2)由题知水深，先计算铝块提升到上表面与水面相平被提升高度，由速度公式计算所需时间； (3)由阿基米德原理计算铝块受到的浮力，由平衡力知识计算电动机对铝块的拉力，再由 P = W t = Fs t = Fv， 计算电动机输出的功率； (4)铝块完全露出水面后匀速上升时，电动机对它的拉力等于铝块重力，功率恒定，由 P = Fv 计算此时 的速度； (5)铝块从浸没于水中到完全露出水面，水面下降体积△ V = V = S △ h，由此计算水面下降深度，由 p = ρgh 计算水对容器底部压强的减小值。 本题考查了密度、重力、速度、阿基米德原理、功率、液体压强公式的灵活应用，考查知识点多，综合 3 性强。 2.[来源: 2020 年浙江省衢州市中考物理试卷]为提高垃圾分类效率，小科设计了如图甲所示的垃圾分类 机器人。它捡起垃圾时，会快速从垃圾上取出标准规格的样品。通过机械手上的探针检测样品的电阻大 小来识别垃圾的类别，并投入相应的垃圾桶。该机器人检测电路如图乙所示。各类垃圾样品的电阻参考 值如下表。 样品电阻值/Ω 垃圾类别 小于 10 金属 10 − 30 餐厨 大于 30 其他 (1)机器人通过摄像头获得二维码倒立、缩小的像来识别垃圾桶。下列物体成像原理与其相同的是 ______。 A.平面镜 B.照相机 C.放大镜 D.眼球 (2)机器人从某块垃圾上取样检测时。检测电路电压表读数为 1伏，检测时间为 0.1 秒。 ①通过计算说明应将该垃圾放入图丙中哪个垃圾桶。 ②该次检测电阻过程中。检测电路消耗的电能为多少？ (3)机器人将重 1牛的垃圾举高 70 厘米后再水平移动 3 米，放入相应的垃圾桶。该过程中机器人至 少对垃圾做了多少功？ 【答案】BD 【解析】解：(1)机器人通过摄像头获得二维码倒立、缩小的像，其应用与照相机的成像原理和人的眼 睛的成像原理相同；故选 BD； (2)由图可知，样品两端的电压为：U' = U − UV = 1.5V − 1V = 0.5V； 电路中的电流为：I = UV R = 1V 10Ω = 0.1A； 4 根据欧姆定律可知，样品的电阻为：R样品 = U' I = 0.5V 0.1A = 5Ω； 根据表格中的数据可知，垃圾的类别为金属，需要放入第一个垃圾桶中； 该次检测电阻过程中。检测电路消耗的电能为：W = UIt = 1.5V × 0.1A× 0.1s = 0.015J； (3)机器人将重 1牛的垃圾举高 70 厘米后所做的功为：W' = Gh = 1N × 0.7m = 0.7J； 水平移动 3 米的过程中，力的方向是竖直向上的，移动的距离在水平方向上，所以机器人不做功，故所 做的总功为 W' = 0.7J。 故答案为：(1)BD；(2)①第一个垃圾桶；②检测电路消耗的电能为 0.015J；(3)所做的总功为 0.7J。 (1)摄像头相当于凸透镜，成倒立、缩小的实像； (2)①根据串联电路的电压特点求出样品两端的电压，根据电压表示数和定值电阻的阻值求出电路中的 电流，根据欧姆定律求出样品的电阻； ②根据 W = UIt 求出消耗的电能； (3)根据 W = Gh 求出机器人所做的功。 本题考查了凸透镜成像的应用、欧姆定律的应用、功的计算，明确公式的应用是解题的关键。 3.[来源: 2020 年浙江省衢州市中考物理试卷]近年来，衢州城市面貌焕然一新，这离不开环卫工人们的 辛苦付出。如图，洒水车某次在平直的道路上以 15 千米/时的速度匀速行驶，进行洒水作业。洒水车的 部分参数如下表。 项目 数值 空载质量(吨) 2.4 满载装水量(吨) 20 满载时车轮与水平地面接触总面积(米 2) 0.4 正常洒水流量(吨/时) 50 (1)若洒水车满载并按正常洒水流量洒水，它在本次洒水过程中最多可连续喷洒多少路程？ (2)求洒水车满载时，停在水平地面上对地面的压强。 (3)在本次洒水过程中，洒水车的机械能大小变化情况是______。 5 【答案】减小 【解析】解：(1)由表格数据知：满载装水量为 20t，正常洒水流量 50t/h， 洒水时间为：t = 20t 50t/h = 0.4h， 根据 v = s t 得， 它在本次洒水的路程为：s = vt = 15km/h× 0.4h = 6km； (2)洒水车满载时的总质量为：m = 2.4t + 20t = 22.4t = 22400kg， 洒水车满载时对水平面的压力为：F = G = mg = 22400kg× 10N/kg = 2.24 × 105N， 洒水车满载时，停在水平地面上对地面的压强：p = F S = 2.24×105N 0.4m2 = 5.6 × 105Pa； (3)一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，水的质量减小、速度不变，动能减小，重力势 能减小；机械能等于动能和势能之和，所以机械能减小。 答：(1)最多可连续喷洒 6km； (2)洒水车满载时，停在水平地面上对地面的压强为 5.6× 105Pa； (3)减小。 (1)由表格数据知：满载装水量为 20t，正常洒水流量 50t/h，算出洒水时间，根据 v = s t 算出它在本次洒 水的路程； (2)算出洒水车满载时的总质量，根据 G = mg 算出洒水车满载时对水平面的压力，根据压强公式 p = F S 算 出洒水车满载时，停在水平地面上对地面的压强； (3)影响动能大小的因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大； 影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大； 机械能等于动能与势能的总和。 本题主要考查了动能和重力势能大小的判断以及影响摩擦力的因素等知识，只要知道影响动能、重力势 能大小以及摩擦力的因素即可解答。 4.[来源: 2020年浙江省湖州市中考物理试卷]小明在卸货点用水平方向的推力把箱子推到D处，如图甲。 经过 A 处 4 秒后在 B 处遇到方方，方方迅速取下小箱子，1秒后在 C处小明调整了推力，继续将大箱子 推到 D 处才撤去推力。AD 段推力与时间的关系如图乙，箱子速度与时间的关系如图丙。已知大箱子底面 积为 0.5 平方米，质量为 20 千克，小箱子质量为 5 千克。 6 (1)BC 段大箱子受到的摩擦力大小为______。 (2)AB 段大箱子对地面的压强为______。 (3)CD 段小明推力所做的功为______。 【答案】80N 500Pa 600J 【解析】解： (1)根据题意可知，箱子运动到 B 点时用时 4s，从 B 点到 C点用时 1s，所以图丙中，4s～5s 表示 BC 段 的运动图象，即大箱子做加速运动； 根据题意可知，图丙中 5s～10s 表示 CD 的运动图象，即大木箱从 C点到 D 点作匀速直线运动，由图乙 可知，此时的推力为 80N； 由于大箱子做匀速直线运动，所以推力与滑动摩擦力是一对平衡力，即 f = F = 80N， 又因为大木箱在 BC 段做加速运动时，与 CD 段相比，地面受到的压力和接触面的粗糙程度均相同，故 BC 段大木箱受到的滑动摩擦力仍等于大木箱做匀速直线运动时受到的滑动摩擦力，即为 80N； (2)AB 段大箱子对地面的压力：F压 = G总 = m总g = (20kg + 5kg)× 10N/kg = 250N； AB 段大箱子对地面的压强：p = F 压 S = 250N 0.5m2 = 500Pa； (3)根据图丙可知，大木箱做匀速直线运动时的速度：v = 1.5m/s， 由 v = s t 可得，CD 段的路程：sCD = vt = 1.5m/s× (10s − 5s) = 7.5m， 由图乙和题意可知 CD 段小明的推力为 80N， 则 CD 段小明推力所做的功：W = Fs = 80N× 7.5m = 600J。 故答案为：(1)80N；(2)500Pa；(3)600J。 (1)根据题意可知，箱子运动到 B 点时用时 4s，从 B 点到 C点用时 1s，据此确定图丙中 BC、CD 段的运 7 动情况； 由图丙可知，大箱子从 B 点到 C 点做加速运动，从 C 点到 D点做匀速直线运动，再由图乙读出大箱子做 匀速直线运动时的推力，根据二力平衡条件求出滑动摩擦力，最后根据影响滑动摩擦力的因素得出大箱 子在 BC 段受到的滑动摩擦力。 (2)AB 段地面受到的压力等于大小两个箱子的总重力，根据 F = G = mg 可求知压力的大小，再根据 p = F S 求出箱子对地面的压强； (3)先根据图丙读出 CD 段运动的速度和时间，利用速度公式的应用求出 CD 段的距离，最后根据 W = Fs 求出推力做的功。 本题综合考查了影响滑动摩擦力大小的因素、二力平衡条件和速度公式的应用、压强的计算以及功的计 算，关键是能从图象中获取有用信息。 5.[来源: 2020 年浙江省湖州市中考物理试卷]2019 年 12 月 17 日，由我国自主建造的第一艘国产航母 --山东舰(如图甲)，正式交付海军。该舰标准排水量为 5 万吨，可同时停放 36 架歼− 15 舰载机。若每 架舰载机质量为 25 吨。(海水的密度取 1.03× 103千克/立方 米) (1)舰载机起飞时(如图乙)，以舰载机为参照物，航母是______的。(选填“运动”或“静止”) (2)在标准排水量时，航母所受的浮力为______。 (3)当 36 架舰载机全部飞离航母后、航母排开海水的体积减少了______立方米。(结果保留一位小数) 【答案】运动 5× 108N 873.8 【解析】解：(1)舰载机起飞时，航母与舰载机的位置不断变化，载机为参照物，航母是运动的； (2)航母处于漂浮状态，在标准排水量时，航母所受的浮力： F浮 = G总 = m排g = 5 × 107kg× 10N/kg = 5 × 108N； (3)物体所受重力与质量成正比，36 架舰载机全部飞离航母后，排开海水所受重力减小值：△ m排 = m舰载机 = 36 × 2.5× 104kg = 9.0 × 105kg， 8 由密度公式ρ = m V 得， 航母排开海水的体积减少：△ V = △m 排 ρ 海水 = 9.0×105kg 1.03×103kg/m3 ≈ 873.8m3。 故答案为：(1)运动；(2)5× 108N；(3)873.8。 (1)物体与参照物之间位置变化，则物体是运动的，与参照物之间位置不变，物体是静止的； (2)处于漂浮状态的物体所受浮力等于重力； (3)航母始终处于漂浮状态，飞机起飞后，减小的浮力等于飞机重力，根据密度公式计算海水的体积。 本题考查机械运动的判断、浮力计算、密度公式的运用，综合性较强，掌握物体浮沉条件是解答(2)(3) 小题的关键。 6.[来源: 2020 年浙江省台州市中考物理试卷]晾衣架(如图)给日常生活带来许多方便，转动手摇器能使 横杆上升或下降。 (1)安装在天花板上虚线框内的简单机械应是______。 (2)使用一段时间后，对手摇器的转轴添加润滑剂，目的是______。 (3)将挂在晾衣架上重为 20 牛的衣服升高 1.5 米，至少对衣服做多少功？ (4)由于使用不当，造成晾衣架右侧钢丝绳受损，最多只能承受 15 牛的力，左侧钢丝绳能正常使用。晾 衣架的横杆上有 11 个小孔，相邻两孔间的距离均为 20 厘米。现准备将重为 20 牛的一件衣服挂到水平 横杆的小孔进行晾晒，通过计算说明挂在哪些编号的小孔，右侧钢丝绳会断裂(横杆、衣架和钢丝绳等 自重不计)。 【答案】定滑轮 减小摩擦 【解析】解：(1)安装在天花板上虚线框内的简单机械是定滑轮，使用定滑轮不省力，但可以改变作用 力方向。 (2)对手摇器的转轴添加润滑剂，使接触面彼此分离，从而减小摩擦， 9 (3)对衣服做功 W = Gh = 20N× 1.5m = 30J； (4)晾衣架可以看作是一个杠杆，做出绳与晾衣架的交点为杠杆的支点，L2为悬挂点到支点的距离， 由杠杆平衡条件F1 × L1 = F2 × L2可得， L2 = F1×L1 F2 = 15N×0.2m×10 20N = 1.5m = 150cm， 已知相邻两孔间的距离均为 20 厘米，所以挂在 9、10、11 三个空伤晾晒会损坏晾衣架。 答：(1)定滑轮；(2)减小摩擦；(3)至少对衣服做 30J 功；(4)挂在 9、10、11 三个空伤晾晒会损坏晾衣 架。 (1)定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。 (2)减少摩擦力的方法有：一是减小压力；二是减小接触面积的粗糙程度；三是用滚动摩擦代替滑动摩 擦；四是使接触面彼此分离(如加润滑油等)。 (3)利用 W = Gh 可求得对衣服做多少功； (4)晾衣架可以看作是一个杠杆，做出绳与晾衣架的交点为杠杆的支点，L2为悬挂点到支点的距离，由 杠杆平衡条件求得L2即可得出结论。 此题涉及功的计算、减小摩擦的方法、杠杆平衡条件的应用等多个知识点，是一道综合性较强的题目。 7.[来源: 2020 年浙江省舟山市中考物理试卷]十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次 工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门 A、关闭阀 门 B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸项部时，关闭阀门 A、打开阀门 B，蒸汽进入 冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。 (1)蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是______。 (2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的______冲程相似。 (3)蒸汽机工作时，汽缸内部压强为 1.1× 106帕，若活塞面积为 0.1 米 2，则活塞受到蒸气的压力是多 少？ (4)蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为 200 千克，活塞每次上升高度 为 0.6 米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动 100 次，该蒸汽机 对物体做有用功的功率为多少？ 10 【答案】内能转化为机械能 做功 【解析】解： (1)蒸汽推动活塞上行过程中，蒸汽对活塞做功，蒸汽的内能转化为活塞的机械能。 (2)汽油机的做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，与蒸汽推动 活塞上行过程的能量转化相似。 (3)由 p = F S 可得活塞受到蒸气的压力： F = pS = 1.1 × 106Pa× 0.1m2 = 1.1 × 105N； (4)由图知杠杆左端的力臂是右端力臂的 2 倍，活塞每次上升高度为 h = 0.6 米，则根据相似三角形的知 识可知，杠杆右端下降的高度为 1 2 h， 由定滑轮的特点可知，定滑轮右侧物体上升的高度为： h' = 1 2 h = 1 2 × 0.6m = 0.3m； 物体的重力： G = mg = 200kg× 10N/kg = 2000N； 活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功： W有用 = Gh' = 2000N × 0.3m = 600J； 活塞每分钟向上运动 100 次，该蒸汽机对物体做有用功的功率： P有用 = W 有用 ' t = 100×600J 60s = 1000W。 故答案为：(1)内能转化为机械能； (2)做功； (3)活塞受到蒸气的压力是 1.1× 105N； (4)活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功为 600J；该蒸汽机对物体做有用功的功率为 1000W。 (1)蒸汽对活塞做功时，将内能转化为机械能。 (2)汽油机在做功冲程中将内能转化为机械能。 11 (3)利用公式 p = F S 变形可计算活塞受到蒸汽的压力。 (4)根据图中杠杆和定滑轮的特点，判断活塞上升一次时物体升高的高度，根据 W = Gh 计算对物体所做 的有用功；已知活塞每分钟向上运动 100 次，则根据 P = W t 可计算每分钟对物体所做有用功的功率。 本题综合考查了热机的工作原理和能量转化、压力、功和功率的公式的灵活应用，以及对杠杆和定滑轮 原理的掌握情况，涉及的知识点较多，正确理解题意，从图中获得有用的信息是关键。 8.[来源: 2020 年浙江省舟山市中考物理试卷]自动驾驶汽车是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能 汽车，正不断走进我们的生活。 (1)驾驶员进入汽车后，电脑系统会对驾驶员的脸部特征进行识别。从生物学角度看，人的脸部特征是 由______决定的。 (2)2019 年 8 月，红旗 EV 自动驾驶汽车在湖南长沙开展测试。汽车从长沙出发，历时 3 小时 20 分钟到 达武汉，行驶距离 286 千米。测试过程中红旗 EV 汽车的平均速度是多少千米/时？ (3)质量为 1.8 吨的红旗 EV 自动驾驶汽车，在水平公路上匀速直线行驶时，受到的阻力为车重的 0.2 倍， 此时汽车受到的牵引力为多少牛？ 【答案】基因 【解析】解： (1)从生物学角度看，人的脸部特征是由基因决定的； (2)t = 3h20min = 10 3 h， 汽车的平均速度为： v = s t = 286km 10 3 h = 85.8km/h； (3)汽车受到的阻力为： f = 0.2G = 0.2mg = 0.2× 1.8× 103kg× 10N/kg = 3.6 × 103N， 因为汽车匀速直线行驶，汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等， 所以汽车受到的牵引力为：F = f = 3.6 × 103N。 故答案为：(1)基因； (2)测试过程中红旗 EV 汽车的平均速度为 85.8km/h； (3)汽车受到的牵引力为 3.6× 103N。 (1)人的脸部特征由人的遗传基因决定； 12 (2)已知汽车行驶的路程和时间，根据速度公式求出汽车的平均速度； (3)知道汽车质量，根据 G = mg 求出重力，根据车受到的阻力是车重的 0.2 倍求出阻力，由于汽车匀速 直线运动，受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。 本题考查了速度公式、重力公式、二力平衡条件的应用等，属于综合性题目。 9.[来源: 2020 年浙江省丽水市中考物理试卷]随着科技的发展，智能机器人不断出现在宾馆、医院、车 站等公共场所。被誉为抗疫“智”先锋的医用消毒机器人，可在无人环境下自主导航，利用闪蒸技术 360°无死角清毒。在此次抗击“新冠肺炎”中发挥着重要作用。某品牌消毒机器人部分参数如表： ××牌消毒机器人 项目 参数 机身自重(千克) 80 运行速度(米/秒) 1 请分析计算下列问题； (1)该机器人以运行速度匀速行驶 5分钟，行驶的路程有多少米？ (2)若该机器人装载 8千克消毒液并静止在水平地面上，与地面接触的总面积为 0.008 米 2，此时该 机器人对地面的压强有多大？ (3)该机器人在粗糙程度相同的水平地面上，以运行速度做匀速直线运动。若电池的输出功率为 140 瓦。克服摩擦力做功的功率占电池输出功率的 35%，则该机器人受到的摩擦力多大？ 【答案】解：(1)该机器人的运行速度 v = 1m/s，时间 t = 5min = 300s， 根据 v = s t 可得： 行驶的路程 s = vt = 1m/s × 300s = 300m； (2)机器人对水平地面的压力：F = G总 = (m机 + m液)g = (80kg + 8kg)× 10N/kg = 880N， 该机器人对地面的压强： 13 p = F S = 880N 0.008m2 = 1.1× 105Pa； (3)根据η = P 机械 P 输出 可得克服摩擦力做功的功率为： P机械 = P输出η = 140W× 35% = 49W； 根据 P = W t = Fs t = Fv 可得： F = P 机械 v = 49W 1m/s = 49N， 由于该机器人在粗糙程度相同的水平地面上做匀速直线运动， 所以，摩擦力 f = F = 49N。 答：(1)该机器人以运行速度匀速行驶 5分钟，行驶的路程有 300m； (2)若该机器人装载 8千克消毒液并静止在水平地面上，与地面接触的总面积为 0.008 米 2，此时该机器 人对地面的压强为 1.1× 105Pa； (3)该机器人在粗糙程度相同的水平地面上，以运行速度做匀速直线运动。该机器人受到的摩擦力为 49N。 【解析】(1)已知该机器人的运行速度和时间，根据 v = s t 即可求出行驶的路程； (2)机器人对水平地面的压力和机器人和消毒液的总重力相等，根据 F = G = mg 求出其大小，根据 p = F S 求出机器人对水平地面的压强； (3)先根据η = P 机械 P 输出 求出克服摩擦力做功的功率，再根据 P = W t = Fs t = Fv 求出动力，由于该机器人在粗糙程 度相同的水平地面上做匀速直线运动，根据受力平衡可求出受到的摩擦力。 本题涉及的物理知识多，难度较大，有力学知识力的平衡、压强、功等知识点，一环扣一环，这类题能 让学生对各物理量有一个整体性的掌握，有点难度，学生要熟练掌握物理公式，并灵活的运用到计算中 去。 10.[来源: 2020 年浙江省绍兴市中考物理试卷]2020 年 5 月 27 日，中国珠峰高程测量登山队从北坡成 功登顶，圆满完成峰顶测量任务，亿万民众共同见证这一极限挑战，激起国人满腔豪情。 14 (1)登顶的一大难关是“第二台阶”，这段垂直高度 4米的岩壁上架着“中国梯”(图甲)，登山队员的 质量为 75 千克，爬完岩壁至少需要克服重力做功多少焦耳？ (2)科学家在珠峰底部设立了多个观测点(图乙)来测量珠峰高度的目的是______。 (3)受到测量珠峰高度的启发，小敏用激光笔来测量校内的旗杆高度(图丙)；打开激光笔开关，让激光 对准旗杆的顶端，要测算出旗杆高度 H，需测出的数据有______。 【答案】多次测量求平均值减小误差 AB、AC、OB 【解析】解：(1)登山队员的重力： G = mg = 75kg× 10N/kg = 750N， 爬完岩壁做功： W = Gh = 750N× 4m = 3000J； (2)科学家在珠峰底都设立了多个观测点来测量珠峰高度的目的是多次测量求平均值减小误差； (3)要测算出旗杆高度 H，利用相似三角形对应边的比等于相似比，则 AB AC = OB H ，因此需测出的数据有 AB、 AC、OB。 答：(1)爬完岩壁至少需要克服重力做功 3000J；(2)多次测量求平均值减小误差；AB、AC、OB。 (1)利用 G = mg 可求得登山队员的重力，再利用 W = Gh 可求得爬完岩壁至少需要克服重力做功多少焦耳； (2)多次测量的目的：一是用来求平均值来减小误差，二是为了从不同情况中找到普遍规律，据此选择； (3)利用相似三角形对应边的比等于相似比可得旗杆的高度。 此题主要考查功的计算，同时涉及到相似三角形对应边成比例，因此解答此题要求学生应具备一定的学 15 科综合能力。 11.[来源: 2020 年浙江省温州市中考物理试卷]某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时 间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为 700 牛，跳伞过程中下降的速度与 时间的关系如图甲所示。 (1)图甲中曲线 OA 段速度越来越大的原因是______。 (2)图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中 CD 阶段对应的是______。 (3)计算运动员和跳伞设备的总重力在 AB 段所做的功。 【答案】运动员和跳伞设备的总重力大于阻力 ③ 【解析】解： (1)由图甲可知，跳伞运动员在 AB 段处于加速降落过程中，此时运动员和跳伞设备受到的重力大于空气 阻力； (2)①图中降落伞打开，运动员受到的阻力大于重力，运动员处于减速降落过程，应该是图甲曲线中 BC 阶段，故①不符合题意； ②图中运动员已经着陆，运动员的速度为 0，与图甲曲线中 CD 阶段不符，故②不符合题意； ③图中降落伞打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，是图甲曲线中 CD 阶段， 故③符合题意； ④图中降落伞未打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，应该是图甲曲线中 AB 阶段，故④不符合题意； 16 (3)由图甲可知，运动员在 AB 段的速度为 v = 50m/s，时间为 t = 40s − 20s = 20s， 由速度公式得，运动员在 AB 段下降的高度： h = s = vt = 50m/s× 20s = 1000m， 则运动员和跳伞设备的总重力在 AB 段所做的功为： W = Gs = 700N× 1000m = 7 × 105J。 故答案为：(1)运动员和跳伞设备的总重力大于阻力； (2)③； (3)运动员和跳伞设备总重力在 AB 段所做的功为 7× 105J。 (1)根据跳伞运动员竖直降落过程中受到的重力和阻力大小关系得出结论； (2)图甲曲线中 CD 阶段，跳伞运动员匀速降落，受到平衡力作用，据此分析对应的情景图； (3)已知动员和跳伞设备的总重力，根据甲图确定跳伞运动员在 AB 段的速度和时间，根据 s = vt 计算出 跳伞运动员 AB 段的高度，根据 W = Gh 计算出运动员和跳伞设备的总重力在 AB 段所做的功。 本题考查了物体的受力分析、对图象的分析能力以及速度公式和功的计算公式的应用，属于综合性题目。 12.[来源: 2020 年浙江省杭州市中考物理试卷]如图甲、乙所示，水平桌面上有两个高为 30cm 的柱形容 器，现将两个完全相同的圆柱形金属块(重 120N、高 20cm、底面积 100cm2)分别置于柱形容器底部。其 中，乙图的金属块与容器底部之间用少量蜡密封(不计蜡的质量)。取 g = 10N/kg。 (1)计算甲图中金属块对容器底部的压强。 (2)乙图中，向容器内加水至液面高度为 10cm，求金属块对容器底部的压力。(取大气压强p0 = 1.0 × 105Pa) (3)若向甲图中容器内加水，画出从开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部压力 F 随容器中 液面高度 h 变化的图象(需标注相应的数据)。 17 【答案】解：(1)金属块重 120N，底面积 100cm2，金属块对容器底部的压力等于其重力，F甲 = G = 120N， 甲图中金属块对容器底部的压强 p1 = F 甲 S 甲 = 120N 100×10−4m2 = 1.2 × 104Pa； (2)乙底部用蜡密封，加入水后，乙不受浮力，对乙受力分析，容器对乙的支持力等于乙的重力加上大 气压力，F大气 = p0S乙 = 105Pa × 10−2m2 = 1000Pa， 金属块对容器底部的压力： F = G乙 + F大气 = 120N + 1000N = 1120N； (3)①金属块重 120N、高 20cm、底面积 100cm2，没有加水时，对容器底部的压力等于 120N； ②若向甲图中容器内加水，在水面从 0 升高到 20cm 的过程中，排开水的体积变大，由阿基米德原理： F浮 = ρ水gV排 = ρ水gSh，物体受到的浮力逐渐变大，且与 h 成正比，这个过程中金属块对容器底部的压 力： F2 = G − ρ水gSh，可知F2为关于 h 的一次减函数； ③物体刚好浸没时，由阿基米德原理求出受到的浮力： F浮 = ρ水gV排 = 1.0× 103kg/m3 × 10N/kg× 0.2m× 100× 10−4m2 = 20N(小于 120N，金属块不能上浮)， 由力的平衡金属块对容器底部的压力： F3 = 120N − 20N = 100N； 至容器装满水的过程中，金属块受到的浮力不变，金属块对容器底部的压力仍为 100N，故从开始加水至 容器装满水(水高为 30cm)的过程中金属块对容器底部压力如下所示： 18 故答案为：(1)甲图中金属块对容器底部的压强为 1.2× 104Pa； (2)金属块对容器底部的压力为 1120N； (3)如上所示。 【解析】(1)金属块对容器底部的压力等于其重力，根据 p = F 甲 S 甲 求出甲图中金属块对容器底部的压强； (2)乙底部用蜡密封，加入水后，根据浮力产生的原因是水对物体向上与向的压力差，物体没有受到向 上的压力，乙不受浮力，根据 F = pS 求出大气对金属块的压力，根据受力分析，求出金属块对容器底部 的压力； (3)①没有加水时，对容器底部的压力等于 120N； ②若向甲图中容器内加水，在水面从 0 升高到 20cm 的过程中，由阿基米德原理分析受到的压力变化， 从而得出金属块对容器压力的变化； ③物体刚好浸没时，求出金属块受到的浮力(根据浮沉条件，金属块不能上浮)，从面得出此时金属块对 容器底部的压力；至容器装满水(水高为 30cm)的过程中，金属块受到的浮力不变，金属块对容器底部的 压不变，据此画出开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部F随容器中液面高度h变化的图象。 本题考查压强公式及压力公式及阿基米德原理、浮力产生的原因、力的平衡的运用和作图能力，最后一 问难度较大。 13.[来源: 2020 年浙江省杭州市中考物理试卷]杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小金尝试做了如 图所示的杆秤。在秤盘上不放重物时，将秤砣移至 O 点提纽处，杆秤恰好水平平衡，于是小金将此处标 为 0 刻度。当秤盘上放一个质量为 2kg 的物体时，秤砣移到 B处，恰好能使杆秤水平平衡，测得 OA = 5cm， OB = 10cm。 (1)计算秤砣的质量。 (2)小金在 B处标的刻度应为______kg.若图中 OC = 2OB，则 C 处的刻度应为______kg。 19 【答案】2 4 【解析】解： (1)由题知，秤盘上放一个质量为 2kg 的物体时，秤砣移到 B 处，恰好能使杆秤水平平衡， 由杠杆的平衡条件有：m物g× AO = m砣g× OB---①， 秤砣的质量：m砣 = AO OB × m物 = 5cm 10cm × 2kg = 1kg； (2)由题知，秤盘上不放重物时，将秤砣移至 O 点提纽处，杆秤恰好水平平衡，由此知 O 处为 0刻度， 秤盘上放一个质量为 2kg 的物体时，秤砣移到 B 处，恰好能使杆秤水平平衡，所以在 B处标的刻度应为 2kg； 秤砣在 C 处时杆秤恰好水平平衡，此时秤盘上放的重物质量为 m， 则 mg× AO = m砣g× OC，且 OC = 2OB， 所以 mg× AO = m砣g× 2OB---② ①÷②可得：m = 4kg， 所以 C 处刻度应为 4kg。 故答案为：(1)秤砣的质量为 1kg； (2)2；4。 (1)秤盘上放一个质量为 2kg 的物体时，秤砣移到 B 处，恰好能使杆秤水平平衡，根据杠杆平衡条件计 算秤砣的质量； (2)秤盘上不放重物时，将秤砣移至 O 点提纽处，杆秤恰好水平平衡，由此知 O 处为 0刻度，由此知 B 处标的刻度值； 本题以杆秤为情景考查了杠杆平衡条件的应用，体现了物理在生活中的应用。 14.[来源: 2019 年浙江省杭州市中考物理试卷]如图是一电动机提升物体的示意图，电源电压为 120 伏。 电动机将一个质量为 50 千克的物体 1 秒内匀速上提 0.9 米，电路中的电流为 5 安培，(g 取 10 牛/千克) 20 (1)求该电动机工作 1秒钟所产生的电热。 (2)求电动机线圈阻值。 (3)当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况 下电动机容易烧坏？ 【答案】解：(1)由题意可知电动机 1s 消耗的电能：W = UIt = 120V × 5A× 1s = 600J， 消耗电能转化成的机械能对物体做功，所以转化成的机械能：W机 = Gh = mgh = 50kg × 10N/kg× 0.9m = 450J， 所以转化成的内能，即产生电热：Q = W − W机 = 600J − 450J = 150J； (2)由 Q = I2Rt 可得，电动机线圈阻值： R = Q I2t = 150J (5A)2×1s = 6Ω； (3)电动机被卡住时，电动机可看成是纯电阻电路，通过电动机的电流过大，将电能全部转化为内能， 所以电动机温度过高，所以容易烧坏。 答：(1)该电动机工作 1 秒钟所产生的电热为 150J。 (2)电动机线圈阻值为 6Ω。 (3)电动机被卡住时，电动机可看成是纯电阻电路，通过电动机的电流过大，将电能全部转化为内能， 所以电动机温度过高，所以容易烧坏。 【解析】本题考查了电功、电热的计算公式的应用，关键是知道电动机正常工作时是非纯电阻电路，欧 姆定律不成立；当电动机不转时，是纯电阻电路，欧姆定律仍成立。 (1)电动机工作时将电能转化为机械能和内能，由此根据 W = UIt 和 W = Gh = mgh 可计算得到电动机产生 热量； (2)由焦耳定律公式计算电动机线圈阻值； (3)当电动机被卡住时，电动机可视为纯电阻，从能量转化的角度分析电动机容易烧坏的原因。 21 15.[来源: 2019 年浙江省杭州市中考物理试卷]如图所示，将密度为 0.6 克/厘米 3、高度为 10 厘米， 底面积为 20 厘米 2的圆柱体放入底面积为 50 厘米 2的容器中，并向容器内加水。(g 取 10 牛/千克) (1)当水加到 2 厘米时，求圆柱体对容器底的压力大小。 (2)继续向容器中加水，当圆柱体对容器底压力为 0 时，求圆柱体在液面上方和下方的长度之比。 【答案】解： (1)圆柱体的体积：V = Sh = 20cm2 × 10cm = 200cm3 = 2 × 10−4m3， 圆柱体的重力：G = mg = ρ柱Vg = 0.6 × 103kg/m3 × 2× 10−4m3 × 10N/kg = 1.2N； 当水加到 2 厘米时，圆柱体排开水的体积：V排 = Sh' = 20cm2 × 2cm = 40cm3 = 4 × 10−5m3， 圆柱体受到的浮力：F浮 = ρ水gV排 = 1 × 103kg/m3 × 10N/kg× 4× 10−5m3 = 0.4N， 此时圆柱体受到向上的浮力、向上的支持力和向下的重力， 由力的平衡条件可得，容器对圆柱体的支持力：F支 = G − F浮 = 1.2N − 0.4N = 0.8N； 因为容器对圆柱体的支持力与圆柱体对容器底的压力是一对相互作用，所以F压 = F支 = 0.8N； (2)当圆柱体对容器底压力为 0时，容器对圆柱体的支持力也为 0，此时物体漂浮，F浮 = G， 则ρ水gS柱h下 = ρ物gS柱h物， 则 h 物 h 下 = ρ 水 ρ 物 = 1.0×103kg/m3 0.6×103kg/m3 = 5 3 ， 则 h 上 h 下 = 5−3 3 = 2 3 。 答：(1)圆柱体对容器底的压力大小为 0.8N； (2)圆柱体在液面上方和下方的长度之比为 2：3。 【解析】(1)首先对圆柱体进行受力分析，容器对圆柱体的支持力与圆柱体对容器底的压力是一对相互 作用力，容器对圆柱体的支持力等于圆柱体重力减去圆柱体受到的浮力；利用F浮 = ρgV排可求得圆柱体 受到的浮力； 22 (2)继续向容器中加水，当圆柱体对容器底压力为0时，容器对圆柱体的支持力为0，此时物体漂浮，F浮 = G， 然后列出等式求解。 此题主要考查的是学生对浮力、重力计算公式和二力平衡知识的理解和掌握，第二问中物体处于漂浮状 态，浮力等于重力此题的突破点。 16.[来源: 2019 年浙江省杭州市中考物理试卷]如图甲，有一轻质杆，左右各挂由同种金属制成、质量 分别为m1和m2(m1 > m2)的实心物块后恰好水平平衡。 (1)求左右悬挂点到支点 O的距离L1与L2之比。 (2)将两物分别浸没于水中(如图乙)，杆将会______(选填“左端下降”“右端下降“或“仍然平衡”)， 试通过推导说明。 【答案】仍然平衡 【解析】解：(1)轻质杆左右各挂物块后，根据杠杆的平衡条件F1L1 = F2L2可得： G1L1 = G2L2， 即：m1gL1 = m2gL2， 所以， L1 L2 = m2 m1 ； (2)根据ρ = m V 可知同种金属制成的实心物块的体积分别为： V1 = m1 ρ ，V2 = m2 ρ ； 当浸没水中后，实心物块受到的浮力分别为： F浮 1 = ρ水gV排 1 = ρ水gV1 = ρ水g× m1 ρ ，F浮 2 = ρ水gV排 2 = ρ水gV2 = ρ水g × m2 ρ ； 轻质杆左右两边受到的拉力分别为： F1 = G1 − F浮 1 = m1g − ρ水g× m1 ρ = m1g(1 − ρ 水 ρ )， F2 = G2 − F浮 2 = m2g − ρ水g× m2 ρ = m2g(1 − ρ 水 ρ )， 则：F1L1 = m1g(1 − ρ 水 ρ )L1， 23 F2L2 = m2g(1 − ρ 水 ρ )L2， 由于，m1gL1 = m2gL2， 所以，F1L1 = F2L2； 即：杠杆仍然平衡。 答：(1)左右悬挂点到支点 O 的距离L1与L2之比为m2：m1。 (2)仍然平衡。 (1)轻质杆左右各挂物块后，物块的重力对杠杆产生作用力，根据杠杆的平衡条件即可求出； (2)原来杠杆平衡，都浸没水中后，分别求出左右两边物块产生的力与力臂的乘积，然后比较即可判断 杠杆的转动情况。 本题虽为选择题，但涉及杠杆的平衡、重力的计算、浮力的判断，能锻炼学生综合处理物理问题的能力。 17.[来源: 2019 年浙江省绍兴市中考物理试卷]如图是浙江大学机器人研究团队研发的名为“绝影”的 四足机器狗，它能稳健地爬陡坡，它的出现，让我国四足机器人技术达到国际一流水平。机器狗质量为 70 千克，每只脚与地面接触面积为 50 平方厘米。 (1)以行走的机器狗为参照物，旁边的台阶是______(选填“静止”或“运动”)的。 (2)机器狗行走时(两脚着地)，它对地面的压强为多少帕？ (3)机器狗爬上 3米高的陡坡时，克服自身重力做功为多少焦？ 【答案】运动 【解析】解：(1)以行走的机器狗为参照物，旁边的台阶相对狗的位置是变化的，故旁边的台阶是运动 的。 (2)机器狗的重力： G = mg = 70kg× 10N/kg = 700N； 行走时(两脚着地)，受力面积为： S = 2 × 50× 10−4m2 = 0.01m2； 它对地面的压强为： 24 p = F S = 700N 0.01m2 = 7 × 104Pa； (3)机器狗爬上 3米高的陡坡时，克服自身重力做功为： W = Gh = 700N× 3m = 2100J。 答：(1)运动； (2)机器狗行走时(两脚着地)，它对地面的压强为 7× 104Pa； (3)机器狗爬上 3米高的陡坡时，克服自身重力做功为 2100J。 (1)如果研究物体相对于参照物的位置发生变化，则这个物体是运动的； (2)根据 G = mg 得出机器狗的重力，对地面的压力 F = G，求出行走时的受力面积，根据 p = F S 求出对地面 的压强； (3)机器狗爬上 3米高的陡坡时，根据 W = Gh 求出其克服自身重力做的功。 本题考查运动的静止的相对性及压强和功的计算。 18.[来源: 2019 年浙江省湖州市中考物理试卷]目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电 容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速 充满电，让车能够继续正常行驶。在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电， 安全高效环保。 假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为 15 吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能 量约为 2× 107焦，能以 10 米/秒的速度保持匀速直线行驶 6 千米，能量利用的效率为 90%。 (1)电车发电机的工作原理是______。 (2)若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为 0.4 米 2，求公交车对地面的压强。 (3)若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少？ (4)若公交车在该次运行中电容器输出电压为 300 伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路 的电流有多大？ 25 【答案】电磁感应 【解析】解：(1)电车发电机的工作原理是电磁感应。 (2)公交车对水平地面的压力：F = G = mg = 15 × 103kg× 10N/kg = 1.5 × 105N。 p = F S = 1.5×105N 0.4m2 = 3.75× 105Pa。 (3)牵引力做功：W = W总η = 2× 107J × 90% = 1.8 × 107J 牵引力：F = W s = 1.8×107J 6000m = 3 × 103N (4)t = s v = 6000m 10m/s = 600s 由 W = UIt 得， I = W Ut = 2× 107J 300V× 600s = 111.1A 答：(1)电车发电机的工作原理是电磁感应。 (2)公交车对地面的压强是 3.75× 105Pa。 (3)若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是 3× 103N。 (4)公交车工作电路的电流 111.1A。 (1)发电机是利用电磁感应原理工作的。 (2)知道公交车载满乘客时的质量求出重力，公交车在水面地面上，求出压力，知道受力面积求出压强。 (3)知道汽车充电后存的能量，利用效率公式求出牵引力做的功，知道距离求出牵引力。 (4)知道路程和速度求出运动时间；知道蓄电池的储存的能量，知道电压和时间，利用 W = UIt 求出电流。 公交车是大家出行经常乘坐的交通工具，公交车上有很多的物理知识，做功、惯性、摩擦力、压强等等， 体现生活处处皆物理。 26 19.[来源: 2019 年浙江省湖州市中考物理试卷]打网球已成为我国青少年喜欢的体育运动项目，如图甲 为快速飞行的网球遇到迎面而来的球拍时的三个瞬间，图乙为用频闪相机拍摄的网球离开球拍后在空中 飞行过程的照片。 (1)网球遇到球拍时，球和球拍都变形了，这说明______(写两点)。 (2)球遇到球拍后的某一瞬间，网球的速度刚好变为零，则该瞬间网球所受的力是否平衡？______ (3)网球表面比较粗糙，在空中飞行时所受空气阻力不可忽略。图乙中，网球从 A点经过最高点 B 飞行 到 C 点的过程中，下列说法正确的是______(选填序号)。 ①在 A、B、C 三点，网球在 A 点机械能最大 ②位于最高点 B 时，网球的动能为零 ③在该飞行过程中，网球的势能先增大后减小 【答案】力使物体发生形变；力的作用是相互的 否 ①③ 【解析】解：(1)球撞到球拍上，球拍发生了形变；说明：力能改变物体的形状； 同时球也形变了，说明球也受到了球拍的力；说明：力的作用是相互的； (2)物体受力平衡时运动状态不发生改变；物体速度某个瞬间为零并能说明物体就受力平衡，小球速度 为零下一瞬间将反向运动，说明小球不是出于平衡状态。所以该瞬间小球受力不平衡。 (3)网球飞行过程中高度先增大再减少，所以小球的重力势能先增大再减小，而过小球离开球拍后它的 弹性势能是不变的，所以势能先增大后减小。 故答案是：(1)力使物体发生形变，力的作用是相互的；(2)否；(3)①③。 (1)球撞到球拍上，球拍发生了形变；同时球的运动方向也发生了变化，说明球也受到了球拍的力； (2)当物体受力平衡时运动状态不发生改变；物体速度某个瞬间为零并能说明物体就受力平衡，小球速 度为零下一瞬间将反向运动，说明小球不是出于平衡状态。 (3)①网球运动过程一直要克服空气阻力做功，所以机械能会变小；位于最高点时； ②网球竖直方向速度为零，但是水平方向仍然有速度所以其动能不为零； 27 ③网球飞行过程中高度先增大再减少，所以小球的重力势能先增大再减小，而过小球离开球拍后它的弹 性势能是不变的，所以势能先增大后减小。 该题考查学生对机械能守恒的理解以及力的相关知识，并且要求学生对“平衡状态”有较深的理解。 20.[来源: 2019 年浙江省舟山市中考物理试卷]自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。 取水时，只要闭合取水开关，水泵在电动机的带动下，就能将水抽到壶内，如图甲。 (1)电热水壶的水泵原理与图乙相似。图乙中，当泵壳里的水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形 成了一个低压区，水在______的作用下，通过进水管进入泵壳。当水离开出水口后，由于______，会继 续向上运动 (2)自动取水时，将 1升水抽高 0.5 米灌入电热水壶中需要 5 秒，则电动机抽水时的功率至少为多少瓦？ (3)某电热水壶的额定电压为 220 伏，加热功率为 1100 瓦，保温功率为 55 瓦，工作电路如图丙。制作 电热水壶时，所选用电热丝R1、R2的阻值分别为多少欧姆？ 【答案】(1)大气压；惯性； (2)电动机抽水时的功率至少为 1 瓦。 (3)电热丝 R1、R2 的阻值分别为 44 欧姆和 836 欧姆。 【解析】解：(1)电热水壶的水泵是在叶轮转动时，水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形成了一 个低压区，水在外界大气压的作用下，通过进水管进入泵壳。当水离开出水口后，由于惯性要保持原来 的运动状态，会继续向上运动。 (2)G = mg = ρVg = 1.0 × 103kg/m3 × 1× 10−3m3 × 10N/kg = 10NW = Gh = 10N × 0.5m = 5JP = W t = 5J 5s = 1W (3)当开关闭合时，电路处于加热状态，只有R1接入电路 R1 = U2 P = (220V)2 1100W = 44Ω 当开关断开时，电路处于保温状态，R1和R2串联接入电路 28 R1 + R2 = U2 P' = (220V)2 55W = 880Ω 所以，R2 = 880Ω − 44Ω = 836Ω 答：(1)大气压；惯性； (2)电动机抽水时的功率至少为 1 瓦。 (3)电热丝R1、R2的阻值分别为 44 欧姆和 836 欧姆。 (1)水泵工作是靠大气压把水压到一定的高度。 物体由于惯性要保持原来的运动状态。 (2)知道水的体积和密度求出质量，求出重力，根据 W = Gh 求出做功，根据 P = W t 求出功率。 (3)知道电压和加热功率，根据 R = U2 P 求出R1和R2。 本题重要的是一个加热保温电路，做题过程中，一定要明确加热和保温各接入哪个电阻。 21.[来源: 2019 年浙江省舟山市中考物理试卷]风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐， 帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。 (1)风力发电机是根据______原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心 技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按______方向转动(选 填“顺时针”或“逆时针”)。 (2)由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上(如图 丙)，若它们的总质量达 11200 吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 3？(海水密度取 1.0× 103 千克/米 3) (3)传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产 1 千瓦时的电能需要消耗标准 煤约 0.4 千克。若功率为 30000 千瓦的风力发电机组工作 24 小时，相当于替代标准煤多少吨？ 【答案】电磁感应 顺时针 【解析】解：(1)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，把风的机械能转化为电能，这是电 磁感应现象； 29 由图可知，叶片一面平直，一面凸起，当风以图乙所示的角度流经叶片时，平直的一面空气流速小，压 强大，凸起的一面空气流速大，压强小，所以在两面压强差的作用下叶片会按顺时针方向转动。 (2)因为漂浮， 所以F浮 = G = mg = 1.12 × 107kg× 10N/kg = 1.12 × 108N， 根据F浮 = ρgV排可得，漂浮式基础的总体积至少需要： V排 = F 浮 ρ 水 g = 1.12×108N 1×103kg/m3×10N/kg = 1.12× 104m3。 (3)根据 P = W t 可得，功率为 30000 千瓦的风力发电机组工作 24 小时做的功： W = Pt = 30000kW× 24h = 7.2 × 105kW ⋅ h， 则煤的质量： m = 0.4kW/h× 7.2× 105kW ⋅ h = 2.88× 105kg = 288t。 答：(1)电磁感应；顺时针； (2)漂浮式基础的总体积至少需要 1.12× 104m3； (3)相当于替代标准煤 288t。 (1)风力发电是把机械能转化为电能，应用电磁感应原理； 比较叶片两面空气流速，根据流体压强和流速的关系分析解答； (2)物体漂浮浮力等于重力，利用 G = mg 求出，然后根据阿基米德原理可求漂浮式基础的总体积至少需 要多少m3。 (3)利用 P = W t 求出所做的功，进而可求煤的质量。 此题以风力发电为背景综合考查学生对电磁感应、流体压强和流速的关系、物体浮沉条件和阿基米德原 理的应用，以及功率公式的应用，综合性强，难度适中，关键是相关公式和物理原理的熟练运用与掌握。 22.[来源: 2019 年浙江省舟山市中考物理试卷]炎热的天，某些城市的街道上有雾炮车在向空中喷水， 它比普通酒水车的降温、净化空气的效果更好(雾炮车的参数如下表所示) (1)雾炮车净化空气主要针对的污染物是______。 (2)雾炮车的降温效果更好，原因是喷出的极细水珠增加了______，从而加快了水的蒸发。 (3)已知某古桥的桥面能承受的最大压强为 6× 105帕，通过计算判断该雾炮车能否满载通过？ 雾炮车的部分参数 30 空载时质量 最大装水量 满载时轮胎与地面的总接触面积 6000 千克 10000 千克 0.4 米 2 【答案】颗粒物 液体的表面积 【解析】解：(1)雾炮车净化空气主要针对的污染物是颗粒物。 (2)雾炮车的降温效果更好，原因是喷出的极细水珠增加了液体的表面积，从而加快了水的蒸发； (3)车满载时的总质量为： m总 = m车 + m水 = 6000kg + 10000kg = 1.6× 104kg； 车满载时的重力： G总 = m总g = 1.6 × 104kg× 10N/kg = 1.6 × 105N； 车对桥面的压力等于车的重力，则车满载时对古桥的桥面的压强： p = F S = 1.6×105N 0.4m2 = 4 × 105Pa < 6 × 105Pa。 故该雾炮车能满载通过。 故答案为：(1)颗粒物；(2)液体表面积；(3)该雾炮车能满载通过。 (1)雾炮车净化空气主要针对的污染物是颗粒物； (2)影响蒸发快慢的因素有液体表面积大小、液体的温度和液体表面空气流动情况； (3)根据表中数据，求出车满载时的总质量，根据 G = mg 求出车满载时的重力，车对桥面的压力等于车 的重力，根据 p = F S 得出车满载时对古桥的桥面的压强与表中桥面能承受的最大压强比较得出结论。 本题结合实际考查影响蒸发快慢的因素、重力和压强公式的运用。 23.[来源: 2019 年浙江省金华市中考物理试卷] 2019 年 4 月 15 日起正式实施电动自行车新国家标准， 小金买了一辆按新国标生产的电动自行车(如图)，部分参数如表所示，已知小金质量为 60 千克，假定 电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的 0.08 倍。 31 项目 参数 最高车速(千来/小时) 25 整车质量(千克) 40 电动自行车最大功率 (瓦) 400 (1)车轮上刻花纹的目的是______； (2)小金在水平地面骑行时，车轮与地面的总接触面积为 50 厘米 2，则骑行的电动自行车对地面产 生的压强是多少帕？ (3)小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶 10 千米过程中克服阻力做了多少功？ (4)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为多少？ 【答案】增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力 【解析】解：(1)车轮上刻花纹，能增大接触面的粗糙度，可以增大摩擦； (2)电动自行车行驶时，对地面的压力： F = G总 = (m车 + m人)g = (40kg + 60kg) × 10N/kg = 1000N， 受力面积： S = 50cm2 = 0.005m2， 电动自行车行驶时对地面的压强： p = F S = 1000N 0.005m2 = 2 × 104Pa； (3)因电动车在水平的路面上匀速行驶时，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力， 所以，电动车受到的牵引力： F' = f = 0.08G = 0.08 × 1000N = 80N， 匀速行驶 10 千米过程中克服阻力做的功：W = F's = 80N× 10× 103m = 8 × 105J； (4)根据 P = W t = Fs t = Fv 知， 32 匀速行驶时的车速：v = P F = 400W 80N = 5m/s。 答：(1)增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力； (2)小金在水平地面骑行时，车轮与地面的总接触面积为 50 厘米 2，则骑行的电动自行车对地面产生的 压强是 2× 104Pa； (3)小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶 10 千米过程中克服阻力做了 8× 105J 的功； (4)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为 5m/s。 (1)根据增大摩擦力的方法分析； (2)利用 G = mg 求出总重力，此时重力即为压力，然后利用 p = F S 即可求出地面受到的压强； (3)电动车在水平的路面上匀速行驶时，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小 相等，根据 F = f = 0.08G = 0.08mg 求出电动车受到的牵引力，根据 W = Fs 算出克服阻力做的功； (4)根据 P = W t = Fs t = Fv 算出匀速行驶时的车速。 本题是一道力学的综合应用题，解决的是有关电动自行车的相关问题，有意义，能从基本参数表中得出 有用信息并加以利用是本题的关键。 24.[来源: 2018 年浙江省金华市义乌市中考物理试卷]2018 年 3 月 28 日绍兴风情旅游新干线开通试运 行，“鉴湖号”城际列车从绍兴站驶出开往上虞站，两站相距 40 千米，列车运营速度 120 千米/小时 (1)列车从绍兴站出发至少需要______分钟到达上虞站 (2)在图乙旅行箱和拉杆构成的杠杆中，能表示拉力 F的力臂是______。 (3)列车牵引总功率为 5152 千瓦，表示的意义是______，并计算列车以运营速度匀速直线运行时所受水 平阻力大小(用科学计数法表示，保留两位小数) 【答案】20；L1；列车每秒做功 5152 焦耳 【解析】解：(1)由 v = s t 可得，列车从绍兴站出发到达上虞站需要时间 t = s v = 40km 120km/h = 1 3 h = 20min； (2)力臂是支点到力的作用线的垂线；则能表示拉力 F的力臂是L1； (3)列车牵引总功率为 5152 千瓦，表示的意义是列车每秒做功 5152 焦耳， 33 已知 v = 120km/h ≈ 33.33m/s， 由 P = W t = Fs t = Fv 可得，F = P v = 5152×103W 33.33m/s = 1.55× 105N。 因为列车以运营速度匀速直线运行，所以 f = F = 1.55× 105N。 故答案为：(1)20；(2)L1；(3)列车每秒做功 5152 焦耳；列车以运营速度匀速直线运行时所受水平阻力 大小为 1.55× 105N。 (1)知道列车的运行速度和路程，利用速度公式求运行时间； (2)力臂是支点到力的作用线的垂线； (3)物体在 1s 做的功叫功率，功率是描述物体做功快慢的物理量；根据 P = W t = Fs t = Fv 可求得列车以运营 速度匀速直线运行时所受水平阻力大小。 本题考查了速度公式的应，力臂的概念，功率的物理意义，二力平衡条件的应用、功率计算公式的应用 等多个知识点，是一道综合性较强的题目。 25.[来源: 2018 年浙江省湖州市中考物理试卷]在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情 景，设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在 4秒内将一个重为 100 牛的物体，沿着水平地面匀速拉 动了 2 米。人的拉力为 18 牛，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的 0.35 倍，不计绳重及机械的摩擦。 求： (1)人的拉力所做的功。 (2)人的拉力做功的功率。 (3)动滑轮受到的重力。 【答案】解： (1)由图知，n = 2，则绳端移动的距离：s绳 = ns物 = 2 × 2m = 4m， 人的拉力所做的功：W = Fs绳 = 18N× 4m = 72J； (2)拉力 F 做功的功率： 34 P = W t = 72J 4s = 18W； (3)因为物体移动时受到地面的摩擦力为物重的 0.35 倍， 所以物体受到的摩擦力：f = 0.35G = 0.35× 100N = 35N； 因物体匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力， 所以，滑轮组对物体的拉力：F拉 = f = 35N， 不计绳重及机械的摩擦，由 F = 1 n (G动 + F拉)可得，动滑轮的重力： G动 = nF − F拉 = 2 × 18N − 35N = 1N。 答：(1)人的拉力所做的功为 72J。 (2)人的拉力做功的功率 18W。 (3)动滑轮受到的重力为 1N。 【解析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s绳 = ns物求出绳端移动的距离，根据 W = Fs 求出人 的拉力所做的功； (2)知道拉力 F 做的功和做功时间，根据 P = W t 求出拉力 F 做功的功率； (3)根据摩擦力为物重的 0.35 倍，算出摩擦力；物体匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力F拉和摩擦力 是一对平衡力，二力大小相等， 不计绳重及机械的摩擦，根据 F = 1 n (G动 + F拉)求出动滑轮的重力。 本题考查了功率公式、做功公式、滑轮组绳子拉力公式的应用，关键是滑轮组公式的灵活运用是关键。 26.[来源: 2018 年浙江省宁波市中考物理试卷]小科发现中性笔的笔帽上有小孔，为了解小孔作用，小 科查阅资料：儿童不小心将笔帽吸入引发窒息，这个通气孔能保证呼吸道不被完全堵塞，因此被称为“救 命孔”。 35 (1)若不小心吸入笔帽，人体在用力吸气时，通过该笔帽通气孔的气体流速可达 20m/s。为确保生命安全， 人体与外界通气量要达到 1.36× 10−4m3/s，则通气孔的面积至少为______mm2。 (2)若不小心将没有通气孔的笔帽吸入气管，此时由于呼吸道堵塞导致肺内气压比外界气压小 1.3× 104Pa，笔帽的横截面积约为 0.85cm2，医生至少需要______N 的力才能将笔帽取出。(计算结果精确到 0.1N)。 (3)医学上抢救气管异物堵塞的标准方法是：急救者从背后环抱患者，用力向患者上腹部施压，从而排 出异物，被称为“生命的拥抱”。此方法应用的科学原理是：一定质量的气体体积______时，压强增大。 【答案】6.8 1.1 减小 【解析】解：(1)根据 V = Sh 可知，通气孔的面积： S = V h = 1.36×10−4m3/s 20m/s = 6.8× 10−6m2 = 6.8mm2； (2)由题意知，人对笔帽的力应等于笔帽受到的内外压力差，由公式 F S 得，医生所用力为： F =△ F =△ pS = 1.3× 104Pa× 0.85× 10−4m2 ≈ 1.1N； (3)当急救者从背后环抱患者，用力向患者上腹部施压时，腹部的体积变小，内部气体的量不变，压强 变大，从而把异物压出体外。 故答案为：(1)6.8；(2)1.1；(3)减小。 (1)根据公式 S = V h 来计算通气孔的面积； (2)医生所需要的力 F =△ F =△ pS； (3)一定质量的气体，体积越小，压强越大。 本题主要考查了压强公式的应用，关键要理解呼吸道取异物的原理，利用好压强公式的变形。 27.[来源: 2018 年浙江省杭州市中考物理试卷] “蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界 上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为 30 米 3，空载时质量约为 22 吨，最大荷载 36 240 千克。 (1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大？ (2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的，则至少注入多少立方米的水？(海水密度取 1.0× 103千克/米 3，g取 10 牛/千克) 【答案】解： (1)蛟龙号”空载漂浮在水面时，根据漂浮条件可知潜艇受到浮力： F浮 = G空载 = m空载g = 22 × 103kg× 10N/kg = 2.2 × 105N； (2)满载时需要下沉时潜水器排开海水的体积V排 = V船 = 30m3， 此时F浮' = ρ海gV排 = 1.0× 103kg/m3 × 10N/kg × 30m3 = 3 × 105N， 满载总重力G满 = m满g = (22× 103kg + 240kg)× 10N/kg = 2.224 × 105N， G注水 = F浮' − G满 = 3 × 105N − 2.224× 105N = 7.76× 104N， 则由 G = mg = ρgV 可得注入水的体积： V注入 = G 注入 ρ 水 g = 7.76×104N 1.0×103kg/m3×10N/kg = 7.76m3。 答：(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为 2.2× 105N； (2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的，至少注入 7.76m3的水。 【解析】(1)蛟龙号”空载漂浮在水面时，根据漂浮条件即可求出浮力； (2)已知潜艇的总体积，根据浮力公式从而求出浮力，根据满载时需要下沉时潜水器的总重力，然后求 出需要注入的海水重力，利用 G = mg = ρgV 求出水的体积。 本题考查了重力公式、物体的沉浮条件、阿基米德原理的应用，要求认真审题灵活应用相关公式。 28.[来源: 2018 年浙江省杭州市中考物理试卷]甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小 有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到 的空气阻力与雨滴的横截面积 S 成正比，与雨滴下落速度 v的平方成正比，即 f = kSv2(其中 k 为比例系 37 数，是个定值)，雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为 r，密度为ρ，比热 为 c，球的体积为 V = 4 3 πr3.(注：所有结果均用字母表示) (1)半径为 r的雨滴重力为______。 (2)在接近地面时，大雨滴的下落速度______小雨滴的下落速度(选填“大于”“等于”“小于”)，写 出推理过程。 (3)假设半径为 r的雨滴在近地面下落 h高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则 雨滴的温度升高了多少？ 【答案】 4 3 πr3ρg 大于 【解析】解： (1)雨滴的体积：V = 4 3 πr3， 则根据ρ = m V 得，其质量 m = ρV = 4 3 πr3ρ， 故重力 G = mg = 4 3 πr3ρg； (2)雨滴接近地面时可看做匀速直线运动，故 f = G， 因为 f = kSv2 = kπr2v2，G = 4 3 πr3ρg， 所以，kπr2v2 = 4 3 πr3ρg， 化简得，v = 4ρgr 3k ， 又因为 k、ρ、g均为定值， 所以，r越大，速度越大， 即在接近地面时，大雨滴的下落速度大于小雨滴的下落速度。 (3)设雨滴的质量为 m， 因为重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，即 W = Q， 又因为 W = Gh = mgh，Q = cm△ t， 所以，mgh = cm △ t， 则△ t = gh c 。 答：(1) 4 3 πr3ρg；(2)大于；推理过程详见解答；(3)雨滴的温度升高了 gh c 。 (1)已知雨滴的半径，可求其体积，然后利用密度公式计算质量，再根据重力公式计算重力； 38 (2)雨滴接近地面时可看做匀速直线运动，空气阻力与重力平衡，据此列出等式求解； (3)根据重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，利用 W = Gh = mgh，Q = cm△ t 列出等式，联立求解。 此题考查重力、功和热量的计算，综合性强，关键是正确理解题意，充分利用好重力对它所做的功全部 转化为雨滴的内能、雨滴接近地面时可看做匀速直线运动等条件。 29.[来源: 2018 年浙江省金华市中考物理试卷]随着全球汽车保有量的急剧增加，燃油汽车尾气排放带 来的环境问题也日趋严峻，为汽车寻找合适新能源成为了各汽车企业重点研究课题。Mirai 是某品牌汽 车企业首款数量产的新型氢燃料电池车，它不是利用氢气燃烧获取能量，而是利用氢气和氧气化学反应 过程中电子转移形成电流获得电能，其燃料电池工作原理如图，燃料电池的部分参数如下表： Mirai 燃料电池部分参数 燃料电池堆栈 主要材料 固体高分子薄膜 最大功率 114 千瓦 体积功率密度3.1 千瓦/升 升压器 最大电压 650 伏 请回答 (1)Mirai 在环保方面最大的优点是______(写一点即可)； (2)新型氢燃料电池原理示意图中“X”所代表微粒的符号是______。 (3)Mirai 的燃料电池堆栈的体积约为______升(保留两位小数点) (4)燃料电池以最大功率工作 10 秒钟，总共输出多少电能？ 【答案】零排放，尾气无污染；H；36.77 【解析】解：(1)Mirai 在环保方面最大的优点是零排放，尾气无污染； (2)由题意可知，Mirai 是利用氢气和氧气化学反应过程中电子转移形成电流获得电能，结合工作原理图 可知，新型氢燃料电池原理示意图中“X”所代表微粒的符号是 H； (3)已知最大功率为 114 千瓦，体积功率密度为 3.1 千瓦/升， 则 Mirai 的燃料电池堆栈的体积 V = 114kW 3.1kW/L ≈ 36.77L， 39 (4)由 P = W t 可得总共输出电能： W = Pt = 114000W× 10s = 1.14 × 106J。 故答案为：(1)零排放，尾气无污染；(2)H；(3)36.77；(4)总共输出 1.14× 106J 电能。 (1)从燃烧时对环境的污染情况分析； (2)根据 Mirai 是利用氢气和氧气化学反应过程中电子转移形成电流获得电能，结合工作原理图解答； (3)已知最大功率为 114 千瓦，体积功率密度为 3.1 千瓦/升，然后可求 Mirai 的燃料电池堆栈的体积； (4)已知燃料电池以最大功率工作 10 秒钟，利用 P = W t 可求得总共输出多少电能。 本题考查了学生对电功公式的掌握和运用，解答此题的关键是从表格中提取有用的信息，此题难度不大。 30.[来源: 2018 年浙江省金华市中考物理试卷]无人机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫 描仪等设备获取信息，广泛应用在航拍、交通管理等领域。如图为某型号无人机，整机质量 2 千克，停 放时与水平地面总接触面积 0.002 米 2，摄像机拍摄速度 11000 帧/秒。在轿车限速 120 千米/时的某高 速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。(g 取 10N/kg) (1)无人机停放在水平地面时，对地面产生的压强______帕。 (2)无人机竖直向上爬升 60 米的过程中克服重力做了多少功？ (3)无人机在某轿车通行 0.6 米的过程中拍摄 220 帧，通过计算判断该轿车是否超速。 【答案】1× 104 【解析】解： (1)无人机停放在水平地面时，对地面产生的压力： F = G = mg = 2kg × 10N/kg = 20N； 对地面产生的压强： p = F S = 20N 0.002m2 = 1 × 104Pa； (2)无人机竖直向上爬升 60 米的过程中克服重力做功： W = Gh = 20N × 60m = 1200J； (3)由题知，摄像机拍摄速度 11000 帧/秒， 已知某轿车通行 0.6 米的过程中拍摄 220 帧，则轿车运动的时间： 40 t = 220 帧 11000 帧/s = 0.02s， 该轿车的速度： v = s t = 0.6m 0.02s = 30m/s， 因为 30m/s = 108km/h < 120km/h， 所以，该轿车不超速。 答：(1)1× 104； (2)无人机竖直向上爬升 60 米的过程中克服重力做了 1200J 的功； (3)计算可知该轿车不超速。 (1)无人机停放在水平地面时，对地面产生的压力和它们的重力相等，根据 p = F S 求出对地面产生的压强。 (2)利用 W = Gh 计算无人机竖直向上爬升过程中克服重力做功； (3)利用速度公式求出该轿车的速度，然后与最大限速相比较即可得到答案。 此题考查压强和功的大小计算、速度公式及其应用，综合性较强，难度适中，关键是知道无人机停放在 水平地面时，对地面产生的压力和它们的重力相等。 31.[来源: 2018 年浙江省衢州市中考物理试卷]如图甲是我市一款按租用时间收费的共享电动汽车。五 一期间，小柯一家租用电动汽车去旅游，从租车点到目的地，手机导航显示行驶 72 千米，共花去租车 费 45 元。表一是该车与某型号燃油汽车部分项目比较表。 表一 项目 电动汽车 某型号燃油汽车 空载质量(吨) 0.8 1.5 每个轮胎与水平地面接触面积(厘米 2) 50 80 工作时尾气排放情况 0 燃烧 1 升汽油排放 2.4 千克二氧化 碳 每百公里油耗 / 10 升 租车或燃油价格 0.5 元/分 钟 6.2 元/升 41 续航里程(公里) 200 500--600 (1)当该电动汽车空载停在水平地面上时，求汽车对地面的压强 (2)电动汽车载着小柯全家(人和行李共 200 千克)从一坡底行驶到坡顶，如乙图。求在该过程中， 汽车电动机克服重力所做的功。 (3)若小柯全家驾驶表一中的燃油汽车行驶 72 千米，所需油费______元，汽车排放二氧化碳______ 千克 (4)分析(3)题数据，小柯认为他们没有必要租用电动汽车，因为没有给家庭带来经济上的节约。对 小柯的这种想法，你如何评价并说明理由 【答案】44.64；17.28 【解析】解： (1)当该电动汽车空载停在水平地面上时，汽车对地面的压力： F = G车 = m车g = 0.8 × 103kg× 10N = 8 × 103N， 汽车对地面的压强： p = F S = 8×103N 4×50×10−4m2 = 4 × 105Pa； (2)电动汽车载着小柯全家(人和行李共 200 千克)，则总重力： G总 = G车 + G人行李 = 8 × 103N + 200kg× 10N/kg = 1 × 104N， 由图知，汽车从一坡底行驶到坡顶，其上升高度 h = 50m， 汽车电动机克服重力所做的功： W = G总h = 1 × 104N × 50m = 5 × 105J； (3)由表格数据可知，燃油汽车每百公里耗油 10 升， 则行驶 72km 耗油的体积：V = 72km 100km × 10L = 7.2L； 油费为 6.2 元/升× 7.2 升= 44.64 元； 因燃烧 1 升汽油排放 2.4 千克二氧化碳， 42 则二氧化碳的排放量为：7.2L× 2.4kg/L = 17.28kg； (4)租电动汽车花费 45 元>燃油汽车费用 44.64 元，从经济考虑没有节约，但是减少了环境污染。 故：(1)电动汽车对地面的压强为 4× 105Pa； (2)汽车电动机克服重力所做的功为 5× 105J； (3)44.64；17.28； (4)租电动汽车花费 45 元>燃油汽车费用 44.64 元，从经济考虑没有节约，但是减少了环境污染。 (1)根据公式 G = mg 求出总重力，对地面的压力等于总重力，根据 p = F S 求出压强； (2)根据 W = Gh 求出克服重力所做的功； (3)根据每百公里油耗求出 72km 的耗油量，求出排放二氧化碳的质量； (4)先计算燃油汽车的费用与电动汽车的费用，并进行比较，再从对环境的污染来考虑。 本题考查压强公式的运用、功的计算公式，以及油耗与二氧化碳量的计算，是一道综合题。 32.[来源: 2018 年浙江省衢州市中考物理试卷]材料一：两千多年前，亚里士多德认为空气含有“重量”， 真空是不存在的 材料二：至少从 1614 年开始，伽利略却认为空气是有重量的，他的同事兼学生托里拆利在 1643 年做了 如图实验：把一端封闭的长玻璃管装满水银倒置在一个敞口的水银槽里，水银从玻璃管顶部下降了一段 距离后，液面不再下降，高度总保持距槽中水银面 30 英寸(76 厘米)左右。1646 年拍斯卡重复了这一实 验 材料三：在 17 世纪中叶，对该实验的两个关键问题的回答都有代表性的支持者和反对者(如下表) 关键问题的回答 支持者 反对者 大气压力支撑水银柱 笛卡尔 帕斯卡 所有亚里士多德学派 罗贝瓦尔 水银柱上方存在真空罗贝瓦尔所有亚里士多德学派、笛卡尔、 43 波义耳 伽利略、霍布斯 (1)一些反对者认为，由于管内水银产生了蒸汽，使水银减少，水银液面下降，为了反驳这一观点， 帕斯卡同时拿出酒和水，询问反对者：用酒和水做托里拆利实验，酒柱与水柱哪个液面下降得更多？ 反对者们认为酒的液面下降得更多，原因是______。但是实验现象却是水柱液面下降得更多。 (2)另一些反对者认为，由于管内遗留了少量空气，才使水银液面下降。帕斯卡利用 1米左右长、 不同直径的玻璃管进行托里拆利实验，如果观察到的实验现象是______，就可以反驳反对者们的观 点。 (3)下列关于科学本质及科学发现过程的描述，正确的有______ A.公元 1646 年前，所有人都赞同亚里士多德提出“真空不存在”的观点 B.科学实验中要努力得到和前人一样的实验结论 C.科学发现是一个不断完善、不断修正的过程 D.实验是科学研究的重要方法 【答案】酒精容易蒸发；不同直径的玻璃管内水银柱的高度相同；CD 【解析】解：(1)反对者们认为酒的液面下降得更多，原因是酒精比水更容易蒸发； (2)大气压能够支持 76cm 的水银柱，用 1m 长的玻璃管做实验，结果不同直径的玻璃管内水银柱的高度 相同，就可以反驳反对者们的观点； (3)A、由题意知：从 1614 年开始，伽利略认为空气是有重量，他的同事兼学生托里拆利在 1643 年做了 著名的托里拆利实验，故公元 1646 年前，所有人都赞同亚里士多德提出“真空不存在”的观点是错误 的，故 A 错误； B、科学实验中要努力得到和前人不一样的实验结论，故 B错误； C、科学发现是一个不断完善、不断修正的过程，故 C正确； D.物理是一门以实验为基础的学科，实验是科学研究的重要方法，故 D 正确。 故选 CD。 故答案为：(1)酒精容易蒸发；(2)不同直径的玻璃管内水银柱的高度相同；(3)CD。 (1)物质由液态保持气体的过程是液化现象； (2)大气压能够支持 76cm 的水银柱； (3)科学发现是一个不断完善、不断修正的过程、实验是科学研究的重要方法。 本题考查学生分析问题的能力，有一定的难度。 44 33.[来源: 2018 年浙江省舟山市中考物理试卷]2017 年 12 月 24 日，我国自主研制的最大水陆两栖飞机 AG600 在广东珠海首飞成功。AG600 可以在地面或水上起飞和降落，20 秒内可一次汲满水 12 吨，主要用 于大型灭火和水上救援。已知飞机空载质量为 41.5 吨，最大巡航速度 500 千米/时。(g 取 10 牛/千克) (1)为了使飞机获得向上的升力，机翼的上侧做成凸圆形状，而下侧成平面形状，其科学原理是______。 (2)某次灭火演习中，AG600 蓄满水后加速起飞，然后以最大巡航速度水平飞往演习火场的上空，将水箱 中的水次性全部注下。下列有关说法正确的是______。 A.用水灭火可以降低可燃物的着火点 B.加速起飞过程中，飞机的重力势能增加 C.飞机以最大巡航速度水平直线飞行时，飞机受到平衡力的作用 (3)在某次水面滑行测试中，蓄有 8.5 吨水的飞机，在水面上以 36 千米/时的速度匀速直线滑行 1 分钟， 若滑行过程中所受阻力为总重的 0.5 倍，则飞机的牵引力做了多少功？此时飞机的实际功率为多少？ 【答案】气体的流速越大，压强越小；BC 【解析】解： (1)机翼的上侧做成凸圆形状，而下侧成平面形状；空气通过机翼上表面的流速大，通过下表面的流速 较小；因为机翼上方的空气流速大、压强较小，机翼下方的空气流速小、压强大，所以机翼受到一个向 上的压强差，从而产生向上的升力。 (2)A、着火点是可燃物的属性，不能降低，故 A 错误； B、飞机在加速起飞过程中，质量不变，速度增大，动能增大；高度不断增大，重力势能增大，故 B正 确； C、飞机以最大巡航速度水平直线飞行时处于平衡状态，则飞机受到平衡力的作用，故 C 正确； 故选 BC； (3)飞机飞行过程中所受阻力： f = 0.5G总 = 0.5m总g = 0.5(m飞机 + m水)g = 0.5 × (41.5 + 8.5)× 103kg× 10N/kg = 2.5 × 105N， 因为匀速直线飞行，所以牵引力：F = f = 2.5× 105N， 45 飞机飞行的速度：v = 36km/h = 36 × 1 3.6 m/s = 10m/s， 由 v = s t 得，飞机飞行的距离：s = vt = 10m/s× 60s = 600m， 牵引力做功： W = Fs = 2.5 × 105N× 600m = 1.5 × 108J， 飞机的实际功率： P = W t = 1.5×108J 60s = 2.5× 106W。 故答案为：(1)气体的流速越大，压强越小； (2)BC； (3)飞机牵引力做功 1.5× 108J，功率是 2.5× 106W。 (1)流体流速越大，压强越小；流速越小，压强越大； (2)灭火的原理：清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离、隔绝氧气或空气、使温度降到可燃物的着火 点以下； 重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大； 物体静止或做匀速直线运动时处于平衡条件，否则为非平衡状态； (3)根据飞机重力求出牵引力大小，利用 W = Fs 计算牵引力做功；利用 P = W t 计算功率。 此题为力学综合题，涉及到重力、速度、功、功率公式的应用，二力平衡条件及其应用等知识，解题的 关键是各种公式的熟练运用，此题难度虽然不是很大，但计算过程非常繁杂，稍一疏忽，就可能计算错 误。 34.[来源: 2018 年浙江省舟山市中考物理试卷]全球在建规模最大的水电枢纽工程--我国白鹤滩水电站 进人全面建设阶段。按设计，水电站总库容 206.27 亿立方米，混凝土双曲拱坝最大坝高 289 米，顶宽 13 米，最大底宽 72 米。电站左岸、右岸地下厂房共有 16 台水轮发电机组。建成后具有以发电为主，兼 有防洪、拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合效益。 (1)水电站库区建成后，该地区空气湿度会增大，这与水的______(填物态变化名称)有关。 (2)从压强角度分析说明水电站混凝土双曲拱坝筑成“上窄下宽”的好处。 (3)水电站枢纽最大总泄洪量约为 42000 立方米/秒，泄洪 6 分钟即可装满一个西湖。若以最大总泄洪量 泄洪，6分钟内所泄出水的质量是多少？ 46 【答案】汽化 【解析】解： (1)空气湿度大，即空气中水蒸气的含量大，原因是水吸收热量后汽化为水蒸气弥漫在空气中； (2)从坝体对地基的作用看，坝体上窄下宽，可以增大地基的受力面积，减小坝体对地基的压强；从水 对坝体的作用看，因为水的压强随深度的增大而增大，所以，大坝通常筑成上窄下宽的形状，可以承受 更大的液体压强； (3)6 分钟下泄洪水的体积：V = 42000 米 3/秒× 6× 60 秒= 1.512× 107米 3， 由ρ = m V 可得，下泄洪水的质量：m = ρV = 1.0× 103千克/米 3 × 1.512 × 107米 3 = 1.512× 1010千克。 答：(1)汽化； (2)从坝体对地基的作用看，坝体上窄下宽，可以增大地基的受力面积，减小坝体对地基的压强；从水 对坝体的作用看，因为水的压强随深度的增大而增大，所以，大坝通常筑成上窄下宽的形状，可以承受 更大的液体压强； (3)6 分钟所泄出水的质量为 1.512× 1010千克。 (1)物质由液态变成气态的过程叫汽化，汽化包括蒸发和沸腾两种方式； (2)在液体密度一定时，液体压强与深度成正比； (3)已知最大泄洪量和泄洪时间，可以得到泄洪体积；已知泄洪体积和水的密度，利用 m = ρV 得到下泄 洪水的质量。 此题是一道综合应用题，考查了物态变化、液体压强计算公式和密度变形公式的应用，考查的知识点较 多，难度不大。 二、综合题（本大题共 8 小题） 35.[来源: 2020 年浙江省台州市中考物理试卷]图中小朋友在玩滑梯游戏，小朋友坐在滑梯顶端，用手 轻推滑梯，沿着滑梯开始下滑，且坡度越来越大，同时感觉屁股发烫，到达底端时还会滑出一段距离， 请说出其中蕴含的科学道理。 47 【答案】答：(1)“用手轻推滑梯，沿着滑梯开始下滑”是利用力的作用是相互的； (2)小朋友由静止变为运动，说明力能改变物体的运动状态； (3)“速度越来越大”是重力势能转化动能，相同物体，动能越大，速度越大； (4)“屁股发烫”是克服摩擦力做功，机械能转化为内能； (5)“会滑出一段距离”是因为物体具有惯性，保持原有的运动状态。 【解析】(1)物体间力的作用是相互的； (2)力可以改变物体的运动状态； (3)影响动能大小的因素是质量和速度； (4)克服摩擦做功，机械能转化为内能； (5)一切物体都具有惯性。 本题考查力和运动的关系、物体间力的作用、惯性和摩擦生热现象等知识的应用，能够根据现象分析出 其蕴含的道理是解题的关键。 36.[来源: 2019 年浙江省台州市中考物理试卷]电冰箱是通过温度控制器控制压缩机的开或停来控制温 度的。某冰箱的温控制冷和照明电路，如图甲。冰箱内温度控制器工作原理如图乙，硬杆 OAB 可绕固定 点 O 转动，感温包内充有感温剂气体，膜盒会因感温包内气体压强的变化而改变对 A 点的推力大小。 48 (1)请将答题纸图甲中的 a、b、c 三个接线头连入家庭电路。 (2)温度控制器接通电路的工作过程是：当感温剂气体温度上升时，______，动触点和固定触点接通， 压缩机开始工作。 (3)某同学模拟冰箱温控制冷电路，制作了一个恒温箱，如图丙。恒温箱中温度控制器的轻质硬杆 OA 长 为 5 厘米，OB 长为 12 厘米，注射器的最大刻度为 30 毫升，刻度部分长为 10 厘米。 m /g 80 160 240 L /cm 12.813.614.4 查阅资料得知，在弹性限度内，弹簧的长度 l 与所挂钩码质量 m 的关系遵循函数 l = km + b(k 和 b 为常数)。为了确定该弹簧 k 和 b 的值，在弹簧上挂钩码测得三组数据如上表。 当设定的温度为 40℃时，弹簧长 14 厘米，触点 C 和 D 恰好接通。请计算此时注射器内气体的压强。 (已知当时大气压为 1× 105帕) (4)丙图中，温度控制器硬杆上的连结点 O、B、E、F 均固定，调温旋钮转轴及触点 D也固定，调温 旋钮已调到最低温度，在不更换元件的情况下，如何将恒温箱设定温度调节得更低？______ 【答案】感温包内气体压强变大，膜盒对 A 点的推力变大 注射器向左移(或注射器向上移、或增加 注射器内的气体)。 【解析】解：(1)由安全用电的原则可知，与电冰箱金属外壳相连的为地线，开关应控制火线，剩余的 触点接零线，如下图所示： 49 (2)当感温剂气体温度上升时，感温包内气体压强变大，膜盒对 A 点的推力变大，动触点和固定触点接 通，压缩机开始工作； (3)把 m = 80g、l = 12.8cm 和 m = 160g、13.6cm 代入 l = km + b 可得： 12.8cm = k × 80g + b，13.6cm = k × 160g + b， 解得：k = 0.01cm/g，b = 12cm， 则 l = 0.01cm/g× m + 12cm， 当设定的温度为 40℃时，弹簧长 14cm，有 14cm = 0.01cm/g× m + 12cm， 则 m = 200g = 0.2kg， 此时，弹簧受到的拉力FB = G = mg = 0.2kg× 10N/kg = 2N， 由杠杆的平衡条件可得：FB ⋅ OB = FA ⋅ OA， 则活塞受到的压力FA = OB OA FB = 12cm 5cm × 2N = 4.8N， 由 V = Sh 可得，活塞的横截面积： S = V L = 30cm3 10cm = 3cm2 = 3 × 10−4m2， 此时注射器内气体的压强： p = p0 + FA S = 1 × 105Pa + 4.8N 3×10−4m2 = 1.16× 105Pa； (4)在不更换元件的情况下，B出所挂钩码质量和力臂 OB 不变， 要将恒温箱设定温度调节得更低，应增大气体的压强， 由杠杆的平衡条件可知，可以把注射器往下移，减小力臂 OA，增大活塞受到的压力，从而增大压强； 也可以注射器向左移，增大活塞受到的压力，从而增大压强；还可以增加注射器内气体来增大压强。 答：(1)如上图所示； (2)感温包内气体压强变大，膜盒对 A 点的推力变大； (3)此时注射器内气体的压强为 1.16× 105Pa； (4)注射器向左移(或注射器向上移、或增加注射器内的气体)。 (1)根据安全用电的原则可知，电冰箱金属应接地线，开关控制火线，据此进行解答； (2)当感温剂气体温度上升时感温包内气体压强变大，据此可知膜盒的变化，然后得出动触点位置的变 化，从而得出答案； (3)从表格中读出任意两组数据代入 l = km + b，然后联立等式得出表达式，然后求出弹簧长 14cm 时 B 50 处所挂物体的质量，根据 F = G = mg 求出此时弹簧受到的拉力，根据杠杆的平衡条件求出活塞受到的压 力，根据 V = Sh 求出活塞的横截面积，利用 p = F S 求出压力产生的压强，然后加上大气压即为此时注射器 内气体的压强； (4)在不更换元件的情况下，要将恒温箱设定温度调节得更低，应增大气体的压强，据此进行解答。 本题考查了家用电器的连接和杠杆的平衡条件、压强公式等知识的综合应用，涉及到的知识点较为，综 合性强，有一定的难度。 37.[来源: 2019 年浙江省衢州市中考物理试卷]空调扇具有“送风、加湿和降温”等功能，其内部主要 结构为风扇、水箱和空气过滤网等。使用时，通常向水箱中加水，使吹出的风比无水时凉爽。下表是某 品牌空调扇部分参数。 项目 参数 项目 参数 额定电压 220 伏 额定功率 50 瓦 空机质量 7.5 千克 单个轮子接触地面面积 2厘米 2 水箱容量 0.5 升 轮子数量 4个 蒸发量 1升/时 电源线长度 1.2 米 (1)向水箱的水里再加入一些碎冰，可降低水温，使吹出的风比只有水时更凉爽。加冰可降低水温 的原因有____。 (2)人在运动大量出汗后，对着空调扇吹，很容易感冒。此时，在脑干调节下，皮肤血管收缩，血 流量减少，皮肤温度下降，散热量____，从而维持人体体温恒定。 (3)小科阅读参数表发现，该空调扇比较省电。计算该空调扇正常工作 10 小时消耗的电能。 51 (4)计算水箱加满水时该空调扇对水平地面的压强。 (5)该空调扇底座安装了万向轮，方便移动。但在其他设计上仍存在缺陷，为更方便用户使用，请 结合表中参数提出条改进建议：____。 【答案】解：(1)水箱中的冰熔化吸收水的热量，使水的温度降低；冰熔化后，冰水混合物的温度低于 原来水的温度，两者之间存在温度差，发生热传递，使水的温度进一步下降使吹出的风比只有水时更凉 爽； (2)减少； (3)有 P = W t 可得， 该空调扇正常工作 10 小时消耗的电能： W = Pt = 50 × 10−3kW× 10h = 0.5kW ⋅ h； (4)根据ρ = m V 知， 水箱中水的质量： m = ρV = 1.0× 103kg/m3 × 0.5× 10−3m3 = 0.5kg， 水箱对水平面的压力等于重力，即 F = G总 = m总g = (0.5kg + 7.5kg)× 10N/kg = 80N， 水箱对水平面的压强为： p = F S = 80N 4×2×10−4m2 = 1 × 105Pa； (5)加大水箱的容积，避免频繁加水；加长电源线，方便距离远些使用。 答：(1)水箱中的冰熔化吸收水的热量，使水的温度降低；冰熔化后，冰水混合物的温度低于原来水的 温度，两者之间存在温度差，发生热传递，使水的温度进一步下降使吹出的风比只有水时更凉爽； (2)减少； (3)该空调扇正常工作 10 小时消耗的电能为 0.5kW ⋅ h； (4)该空调扇对水平地面的压强为 1× 105Pa； (5)加大水箱的容积，避免频繁加水；加长电源线，方便距离远些使用。 【解析】 本题主要考查了熔化吸热、蒸发吸热、电功公式、压强公式的应用以及分析解答能力，是一道综合题， 但难度不大。 52 (1)冰熔化吸热，使水的温度降低；冰熔化后，冰水混合物的温度低于水的温度，两者之间存在温度差， 发生热传递，使水的温度进一步下降； (2)蒸发吸热，冷刺激使皮肤血管收缩血流量减少，皮肤温度下降，散热量减少，从而维持人体体温恒 定； (3)根据 W = Pt 算出该空调扇正常工作 10 小时消耗的电能； (4)根据ρ = m V 算出水箱中水的质量，水箱对水平面的压力等于重力，即 G = mg，根据 p = F S 算出水箱对水 平面的压强； (5)根据表中数据知水箱的容积较小，需要经常加水；有表格数据知电源线的长度只有 1.2 米，不能远 距离使用；针对以上提出改进措施。 38.[来源: 2019 年浙江省衢州市中考物理试卷]我国新一代水上飞机“鲲龙”(如图 1)的一项绝技是森 林灭火，它汲水迅速、投水精准，灭火能力不同凡响。 (1)用水灭火的原理是____。(写出一点) (2)“鲲龙”机翼截面如图 2，飞行时机翼上表面空气流速____下表面空气流速，使上表面气压小于 下表面气压，从而获得足够大的升力。 (3)“鲲龙”飞行时最大航速为560千米/时，计算飞往距它140千米远的火灾现场至少需要的时间。 【答案】解：(1)水汽化吸热，使可燃物的温度降至着火点以下，火就熄灭了； (2)大于； (3)根据 v = s t 知， “鲲龙”飞往距它 140 千米远的火灾现场的时间至少为： 53 t = s v = 140km 560km/h = 0.25h。 答：(1)水汽化吸热，使可燃物的温度降至着火点以下，火就熄灭了； (2)大于； (3)“鲲龙”飞往距它 140 千米远的火灾现场至少需要 0.25h。 【解析】 本题以新一代水上飞机“鲲龙”为背景，考查了水灭火的原理、速度的计算以及流体压强与流速的关系 等多个知识点，是一道综合性较强的题目。 (1)水汽化吸热； (2)根据流体压强与流速的关系，上方空气在相等的时间内通过的路程较大，流速较快，则压强较小， 所以可以产生向上的举力，便于起飞； (3)利用速度变形公式 t = s v 求解。 39.[来源: 2018 年浙江省台州市中考物理试卷]图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。 (1)如图乙，电水壶底部的导线连接装置有铜环①、铜环②和铜柱③.经测试发现：①、②之间是绝缘的， ②、③之间常温下有十几欧姆的电阻。则与水壶金属外壳相连的装置是______。 (2)图丙是自动开合小壶盖简化侧视图。OA 是小壶盖，C 是其重力作用点。B是小壶盖的配重。OB 是配 重柄。AOB 能绕固定点 O 自由转动。请在答题纸图丙中作出小壶盖的重力 G 及其力臂 L。 (3)已知：小壶盖质量为 4克，OA = 3 厘米，OC = 1.4 厘米，OB = 1 厘米，∠AOB = 135°.要求倒水时， 壶身最多倾斜 45°，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。求配重 B 的质量取 值范围。(配重柄质量和 O点的摩擦均忽略不计， 2取 1.4) 【答案】铜环① 【解析】解：(1)铜是导体，由题意，铜环①、铜环②之间是绝缘的，说明之间有底盘的绝缘体，②、③ 之间常温下有十几欧姆的电阻，为加热电阻，故与水壶金属外壳相连的装置只能是铜环①，否则与②或 ③相连则有触电的危险。 54 (2)小壶盖的重力 G 方向竖直向下，根据力臂的定义做出重力的力臂，如下图 l 所示： (3)当配重柄水平时，可求出配重的最小质量，杠杆示意图如图 2： OD = 1 2 × OC = 1 2 × 1.4cm = 1cm，根据杠杆的平衡条件： G1l1 = G2l2，m1gl1 = m2gl2，m2 = m1OD OB = 4g×1cm 1cm = 4g； 当小壶盖水平时，可求出配重的最大质量，杠杆示意图如图 3： OE = 1 2 × OB = 1 2 × 1cm = 0.71cm， 根据杠杆的平衡条件： G1l1' = G2l2'，m1gl1' = m2gl2'， m2' = m1 OC OE = 4g×1.4cm 0.71cm ≈ 7.89g。 故答案为：(1)铜环①；(2)如图 1所示；(3)配重 B的质量取值范围为4g − 7.89g。(最小值为3.92g、3.96g、 3.98g 等，最大值为 7.8g、7.84g、7.9g、8g 等都可)。 (1)外壳是金属，应该与火线、零线绝缘，根据已知条件分析； (2)重力 G 方向竖直向下，根据力臂的定义做出重力的力臂； (3)根据杠杆的平衡条件，当配重柄水平时，配重的有最小质量；当小壶盖水平时，配重有最大质量， 根据数学知识结合杠杆的平衡条件求解。 本题结合实际考查导体和绝续体知识及杠杆的平衡条件的运用，有一定难度。 40.[来源: 2018 年浙江省湖州市中考物理试卷]小华家新买了电动自行车，说明书上的部分内容录在如 图甲中(注：“电池容量 10Ah”可理解为“若以 10 安的电流放电可使用 1 小时”)。请回答： 55 (1)该电动自行车的额定电流多大？ (2)若该电动自行车行驶的平均车速为 20 千米/时，使用 50%的电池容量(按额定电流放电，不计放电时 能量损失)，能行驶多长路程？ (3)某天小华想在自家的小车库内充电，发现车库内只安装了电灯，没有插座，于是小华想在如图乙所 示的原有线路上安装一个双孔插座，应在 a、b、C 三处中哪两处之间安装才合理？______。 A.a 和 b B.b 和 c C.a 和 c 【答案】解：(1)因为 P = UI， 所以电动车的额定电流为 I = P U = 180W 36V = 5A； (2)电动车行驶的时间为 t = 10Ah×50% 5A = 1h， 因为 v = s t ， 所以电动车行驶的路程为 s = vt = 20km/h× 1h = 20km； (3)由图知，要使双孔插座能够正常使用，需要与灯泡并联，并且不受开关控制。所以要连接在 a、c之 间。故选 C。 答：(1)电动自行车的额定电流为 5A； (2)电动自行车能行驶路程为 20km； (3)C。 【解析】(1)已知电动车额定电压和额定功率，利用公式 I = P U 得到额定电流； (2)已知电动车额定电流及使用的电池容量，可以得到行驶时间；已知行驶时间和速度，利用公式 s = vt 得到行驶路程； (3)双孔插座需要分别连接火线和零线，并且与其它用电器或插座并联。 此题是一道应用题，考查了电功率变形公式和速度变形公式的应用及家庭电路的安装，读懂题目信息是 解答第二小题的关键。 56 41.[来源: 2018 年浙江省宁波市中考物理试卷]为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召， 小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为 12V、最大容量为 100Ah 的蓄电池供 电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻，R为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆 ABO 与圆柱形浮体相连，AB：BO = 4：1，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质 连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为 220V) 压敏电阻受到的压力 F/N 60 120 180 240 300 360 420 480… 压敏电阻 R 阻值/Ω 500 360 260 180 120 80 65 55 … (1)当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排 水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。 (2)“发电玻璃”光电转化率接近 18%.要求在 5h 内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻 璃”面积至少为______m2.(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按 1000W 计算，计算结果精确 到 0.1m2) (3)按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到压力为 360N，通过电磁 铁线圈的电流为 100mA，排水泵启动；当水位回落到浮体只有 2 5 体积浸入水中时，硬质杠杆 ABO 仍处 于水平位置，线圈中电流为 30mA，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体？ (4)在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条 件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电阻相连的压板向______(填“左” 或“右“)移动。 【答案】1.3 右 【解析】解： (1)当水位在安全位置以下时时，浮体受到浮力较小，则浮体通过连杆对 A 端的向上作用力较小，压敏 电阻受到杠杆的压力较小，由表格数据可知，压敏电阻的阻值较大，由欧姆定律可知控制电路中电流较 57 小(不能吸引衔铁)，电磁继电器衔铁在弹簧作用下被向上拉起，动触点与上方静触点接通，反之与下方 静触点接通； 由题知，绿灯亮，排水泵不工作，红灯亮，同时排水泵正常工作，说明绿灯与红灯、水泵间互不影响， 即为并联，红灯与水泵同时工作，同时停止工作，且它们的额定电压均为 220V，所以红灯与水泵间并联， 由此画出工作电路图连接情况如图所示： ； (2)蓄电池充满电时储存的电能：W = UIt = 12V× 100A× 3600s = 4.32× 106J = 1.2kW ⋅ h， 由题知，发电玻璃光电转化率接近 18%，在 5h 内对控制电路的蓄电池充满电，太阳能辐射到每平方米地 面上的平均功率 1000W = 1kW， 设“发电玻璃”面积至少为 S，所以有：18%× 1kW/m2 × S× 5h = 1.2kW ⋅ h， 解得：S ≈ 1.3m2； (3)当浮体刚好浸没时，压敏电阻受到压力为 360N，由表中数据知，此时压敏电阻的阻值 R = 80Ω， 控制电路中 R 与R0串联，措施控制电路中的电流 I = 100mA = 0.1A， 由串联电路特点和欧姆定律可得，定值电阻的阻值： R0 = R总 − R = U I − R = 12V 0.1A − 80Ω = 40Ω， 设此时连杆对 A 端的作用力为FA，压敏电阻对 B 处的作用力为FB， 已知 AB：BO = 4：1，则 AO：BO = 5：1， 根据杠杆的平衡条件有：FA × LOA = FB × LOB， 则：FA = FB×LOB LOA = 360N× 1 5 = 72N， 因为力的作用是相互的，所以 A 端对浮体向下的压力：FA' = FA = 72N， 由力的平衡条件可得，此时浮体受到的浮力：F浮 = G + FA' = G + 72N------① 当浮体只有 2 5 体积浸入水中时，由阿基米德原理可得此时的浮力：F浮' = 2 5 F浮， 此时控制电路中电流为 30mA = 0.03A，由串联电路特点和欧姆定律可得，此时压敏电阻的阻值： R' = R总' − R0 = 12V 0.03A − 40Ω = 360Ω， 58 由表中数据知，压敏电阻受到压力FB' = 120N， 由杠杆平衡条件有：FA'× LOA = FB' × LOB， 所以：FA' = FB'×LOB LOA = 120N× 1 5 = 24N， 同理可得，此时浮体受到的浮力：F浮' = G + FA'， 即： 2 5 F浮 = G + 24N-------② 解①②可得：F浮 = 80N，G = 8N； 所以，应选择重力为 8N 的浮体。 (4)水位已达到安全位置上限，排水装置还未启动(说明控制电路的电流减小)，由欧姆定律可知，应减 小控制电路中的电阻以增大控制电路中电流，从而使电磁铁磁性增强吸下衔铁， 而其他条件保持不变，则应减小压敏电阻 R 的阻值，根据表格数据可知，应增大压敏电阻受到的压力； 在 A 端作用力和动力臂不变的情况下，由杠杆平衡条件知，将压板向右移动时，减小了阻力臂，可增大 对压敏电阻的压力。 故答案为：(1)工作电路的连接见上图；(2)1.3；(3)应选择重力为 8N 的浮体；(4)右。 (1)当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵 正常工作。由此分析工作电路两灯及水泵的连接方式； (2)由 W = UIt 计算出蓄电池充满电时储存的电能；再由发电玻璃的光电转化率分析计算其面积； (3)控制电路中 R与R0串联，由表格数据知压力为 360N 压敏电阻的阻值，由此根据串联电路特点和欧姆 定律计算R0的阻值，由杠杆平衡条件计算浮体浸没时 A 端受力，并表示出此时浮体受到的浮力；同理再 表示出浮体 2 5 浸入水中时的浮力，联立方程计算出浮体重力； (4)水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动，应增大控制电路中电流，由此分析解答。 本题以自动排水装置模型为情景考查了电磁继电器的应用、串联电路特点、欧姆定律以及电功计算以及 浮力知识等，考查知识点多，综合性，难度大，本题体现了物理在生活中的应用。 42.[来源: 2018 年浙江省温州市中考物理试卷]如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”：将一空心金 属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往玻璃容器内缓慢压入空 气，可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重 5 牛，体积为 5× 10−3米 3.(滑轮和细线的重力、 配重的体积及各种摩擦均忽略不 59 计) (1)用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气，观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用？ ______。 (2)制作该演示器中的空心金属球，用了体积为 5× 10−5米 3的金属材料求该金属材料的密度。 (3)小明想通过最小刻度为 0.1 牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化，他设想将该演示器改进成如 图乙所示装置。压入空气前，容器内原有的空气密度为 1.2 千克/米 3，现通过气泵向玻璃容器内压入空 气，使容器内空气密度增大到 3.0 千克/米 3，能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于 0.1 牛，请 通过计算说明。 【答案】金属球上升(或配重下降) 【解析】解： (1)由题知，演示器容器内定滑轮下所挂金属球和配重平衡，即G球 = G配， 向甲玻璃容器内压入空气后，若金属球受到空气浮力的作用，则金属球对左侧绳子拉力 F = G球 − F浮， 所以 F < G配，金属球会上升(或配重下降)； (2)金属球重 5N，所用金属材料的体积 5× 10−5m3， 则金属材料的密度：ρ = m V = G Vg = 5N 5×10−5m3×10N/kg = 10× 103kg/m3； (3)由阿基米德原理可得，压入空气前金属球受到的浮力： F浮 1 = ρ气 1gV球 = 1.2kg/m3 × 10N/kg × 5× 10−3m3 = 0.06N， 金属球对定滑轮左侧拉力 F = G球 − F浮 1， 滑轮和细线的重力不计，定滑轮两边绳子拉力向下且相等，弹簧测力计的拉力向上， 所以，由力的平衡条件可得，测力计的示数(测力计的拉力)： F1 = 2(G球 − F浮 1) = 2 × (5N − 0.06N) = 9.88N， 同理可得，压入空气后金属球受到的浮力： 60 F浮 2 = ρ气 2gV球 = 3.0kg/m3 × 10N/kg × 5× 10−3m3 = 0.15N， 此时弹簧测力计的示数： F2 = 2(G球 − F浮 2) = 2 × (5N − 0.15N) = 9.7N， 所以弹簧测力计示数变化值： △ F = F1 − F2 = 9.88N − 9.7N = 0.18N > 0.1N。 故答案为：(1)金属球上升(或配重下降)； (2)该金属材料的密度为 10× 103kg/m3； (3)能使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于 0.1 牛。 (1)演示器内定滑轮下所挂金属球和配重平衡，若金属球受到浮力，对左侧绳子拉力将减小，由此分析 会出现的现象； (2)已知金属球重力和所用金属材料的体积，由重力和密度公式计算金属材料的密度； (3)由阿基米德原理计算压入空气前后金属球受到的浮力，再计算两次弹簧测力计的示数，从而判断弹 簧测力计示数变化量比较即可。 本题通过验证空气浮力的存在考查了对定滑轮的认识、密度和浮力的计算等，要掌握定滑轮特点，并能 熟练应用公式是关键。