資源簡介

(共60張PPT)
2025年湖南省初中物理學業水平考試重難題型突破題型三　實驗探究題
類型1
2022年版課標實驗
實驗1　探究光反射時的規律
1.(2024·河南)如圖甲,在探究光的反射規律的實驗中,把平面鏡放在水平桌面上,紙板ENF豎直立在鏡面上,ON垂直于鏡面。
(1)讓一束光貼著紙板沿多個角度射到O點,在紙板上記錄每次的光路。記錄時,為了區分每次的光路,可采用的方法是___________________________ _____________。
(2)取下紙板,用量角器測量每次的入射角和__________,并記錄下來。
(3)在圖甲實驗的基礎上,以ON為軸,把紙板NOF向后折,在紙板上看不到反射光,如圖乙所示,這表明:在反射現象中,反射光線、入射光線和法線在______________。小明想:當紙板折到圖乙位置時,反射光還存在嗎 請設計一種驗證方法:__________________________________________。
答案
換用不同顏色的筆記錄每次
的光路
反射角
同一平面內
在平面鏡上方噴煙霧,看能否觀察到反射光
實驗思路:
(1)探究平面鏡成像的特點,關鍵是要確定像的位置和大小。
(2)可選用__________作為平面鏡觀察像,先將點燃的蠟燭置于鏡前,再用一支外形相同未點燃的蠟燭在鏡后移動,通過是否與像重合來確定像的位置和大小,進而得到平面鏡成像的特點。
實驗2　探究平面鏡成像的特點
2.(2024·山西)小明照鏡子時,看到鏡中自己的像,這個像有什么特點呢 為此他進行了實驗探究。
答案
玻璃板
實驗過程:
(3)按照實驗思路進行操作,觀察蠟燭與像完全重合后,在紙上分別標記平面鏡、蠟燭和像的位置,并測量蠟燭和像到平面鏡的________,記錄在表格中。試著用光屏承接平面鏡后面的像,觀察光屏上能否呈現點燃蠟燭的像。
(4)換用兩個相同的跳棋子、兩塊相同的橡皮重復上述操作。多次實驗的目的是________________。
實驗結論:
(5)平面鏡所成的像為______(選填“實”或“虛”)像,像與物體關于鏡面對稱。
答案
距離
得出普遍結論
虛
(1)如圖乙,用太陽光照射凸透鏡,移動光屏直至光屏上出現一個最小、最亮的光斑,此凸透鏡的焦距為________cm。
實驗3　探究凸透鏡成像的規律
3.(2024·湖北)同學們參觀博物館時發現一件秦代木牘前放置著凸透鏡,通過凸透鏡看到的情景如圖甲。為了弄清其原理,他們進行了如下探究。
答案
10.0
凸透鏡成縮小實像時,物距______(選填“>”“<”或“=”)像距。
(2)如圖丙,將蠟燭放在較遠處,移動光屏使光屏上呈現清晰的實像,觀察像的性質,測出物距和像距;逐次改變物距,重復上述操作,實驗記錄如下表。
答案
>
序號 物距/cm 像的性質 像距/cm
正倒 大小 1 24.0 倒立 縮小 17.2
2 22.0 倒立 縮小 18.8
3 20.0 倒立 等大 20.0
4 18.0 倒立 放大 22.4
5 16.0 倒立 放大 27.0
…… …… …… …… ……
(3)小宇受第4、5組實驗結果啟發,推測文物與其前方凸透鏡的距離u和凸透鏡焦距f的關系為f答案
B
小麗
博物館木牘上的字所成的是正立、放大的像,小麗推測的依據是實驗中看到了正立、放大的像,與博物館看到的現象一樣
(1)根據圖乙所示的圖像中________段溫度的變化特點可知,冰是晶體,在這段時間內,物質處于____________態。
實驗4　探究固體熔化時溫度的變化規律
4.(2024·武漢)某同學利用如圖甲所示的實驗裝置探究冰熔化時溫度的變化規律,得到了如圖乙所示的溫度隨時間變化的圖像。實驗中要控制好燒杯中的水溫。
答案
BC
固液共存
(2)該同學繼續探究加有鹽的冰塊熔化時溫度的變化特點。他將冰塊放于易拉罐中并加入適量的鹽,用筷子攪拌大約半分鐘,易拉罐的下部和底部出現白霜,這些白霜是空氣中的水蒸氣________(填物態變化名稱)形成的。用溫度計測量罐中冰與鹽水混合物的溫度,可以看到混合物的溫度________0 ℃。
答案
凝華
低于
實驗5　探究水沸騰時溫度變化的特點
5.(2024·福建)探究液體在沸騰前后溫度變化的特點,實驗裝置如圖甲。取質量相等的水和鹽水分別放入兩個相同的燒杯中,用相同的酒精燈同時加熱,根據實驗數據,繪制溫度隨時間變化的圖像,如圖乙。
(1)實驗中除了圖甲的器材,還需要的測量工具是天平和________。
(2)分析圖乙中水的圖線可知:水在沸騰過程中,溫度____________,水的沸點是________ ℃。推斷當時實驗室的氣壓________一個標準大氣壓。
(3)對比圖乙中兩條圖線可知,其他條件相同時,選用________煮蛋可以更快地將蛋煮熟。
答案
停表
保持不變
98
小于
鹽水
實驗6　測量物體運動的平均速度
6.(2024·江西)如表所示是某同學“測量小球運動的速度”的實驗報告,請你將報告內容補充完整。
答案
v=
實驗目的 測量小球運動的速度
實驗原理
____________
實驗器材 小球、水平桌面、刻度尺、頻閃照相機
實驗步驟 (1)一小球在水平桌面上沿直線運動,如圖所示是根據頻閃照相機拍攝的照片記錄的小球運動軌跡,頻閃照相機每兩次閃光之間的時間間隔相等。
實驗步驟 (2)分別測出小球通過的路程:sAB=_______ cm,sBC= 31.10 cm, sCD= 19.70 cm;記錄這三段路程所對應的時間:tAB=1.0 s,tBC=1.0 s,tCD =1.0 s。
(3)分別計算小球通過這三段路程的平均速度
實驗結論 (1)小球在這三段路程的平均速度分別為vAB=_______cm/s, vBC=31.1 cm/s,vCD=_______cm/s。
(2)vAB______(選填“>”“<”或“=”)vCD,小球在水平桌面上做________ (選填“勻速”或“變速”)運動
安全提示 小球運動時的速度不宜過快,以免小球動能過______,從桌面掉落時傷人
答案
42.40
42.4
19.7
>
變速
大
(1)如圖甲,用彈簧測力計沿水平方向拉著長方體木塊在長木板上做_______ (選填“勻速”或“變速”)直線運動,木塊所受滑動摩擦力的大小等于拉力F的大小;
(2)在圖甲實驗中發現,很難保持木塊在(1)小題中的運動,且彈簧測力計的示數不穩定。于是同學們對實驗裝置進行了改進,如圖乙所示,將彈簧測力計水平固定,通過拉力F'拉動長木板進行實驗,測量數據記錄如表所示:
實驗7　研究影響滑動摩擦力大小的因素
7.(2024·內江)某實驗小組的同學在“探究滑動摩擦力大小”的實驗中。
答案
勻速
(3)根據實驗數據可以得出:木塊所受的滑動摩擦力大小應為_______N,滑動摩擦力的大小與接觸面的面積________(選填“有關”或“無關”)。圖乙與圖甲相比,圖乙裝置的優點之一是彈簧測力計的示數更________(選填“穩定”或“不穩定”)。
答案
1.2
實驗次數 木塊放置情況 彈簧測力計示數/N
1 平放 1.2
2 側放 1.2
3 豎放 1.2
無關
穩定
①天平是利用杠桿平衡條件來工作的,它屬于________(選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿。天平置于水平臺面上,游碼移到標尺左端的零刻度線處,指針位置如圖甲所示,應該向______旋動平衡螺母,直到天平橫梁平衡。
答案
等臂
8.(2024·眉山)一次課外活動中,物理老師讓學生自選器材“測量液體密度”。
(1)一小組測量某液體的密度,選擇天平及量筒等器材。
右
②向燒杯中倒入適量待測液體,用天平測出燒杯和液體的總質量m1,右盤中砝碼及游碼位置如圖乙所示,則m1=______g。
③將燒杯中液體倒入一部分在量筒中如圖丙,量筒中液體體積V=________ cm3;再用天平測得燒杯和剩余液體的總質量為133.2 g。
④待測液體的密度ρ=_______g/cm3。
(2)二小組測量橙汁飲料的密度,選擇天平和容積為V的兩個完全相同的瓶子等器材。兩個瓶子分別裝滿水和橙汁,放在已平衡的天平左右兩盤,移動游
碼使天平平衡。游碼示數為m0,如圖丁。則橙汁的密度ρ= ______________ (用字母V、m0和ρ水來表示)。
答案
165
30
1.06
　
9.(2023·寧夏)2023年5月21日,第五屆“絲綢之路”馬拉松比賽在銀川開賽,近兩萬五千人參加比賽,完成比賽后可獲得完賽獎牌,如圖1。有同學想知道完賽獎牌的密度,進行了如下測量:
(1)將天平放在水平桌面上,調節天平平衡,調平后如圖2甲所示,請指出調平過程中存在的錯誤:______________。
(2)改正錯誤后,發現指針指在分度盤中線的左側,應將平衡螺母向______(選填“左”或“右”)調節,直至天平平衡。
(3)用調好的天平測量獎牌的質量,天平平衡時,右盤中砝碼的數量和游碼對應的位置如圖2乙所示,獎牌的質量是________g。
(4)如圖2丙,將獎牌緩慢浸沒在盛滿水的溢水杯內,用量筒測出溢出水的體積,如圖2丁。則獎牌的密度ρ=________g/cm3。(計算結果保留兩位小數)
(5)該實驗中,密度的測量值比真實值偏______,原因是__________________ ______________________________________________。
答案
游碼未歸零
右
107.6
6.73
大
從小燒杯往量筒中
倒水時倒不干凈,所測體積偏小,密度測量值偏大
實驗9　研究液體內部的壓強
10.(2024·白銀)如圖所示,在“探究液體內部壓強影響因素”的實驗中,小光選用微小壓強計和透明圓柱狀的容器,容器中分別盛有高度相同的水和濃鹽水。
(1)實驗中液體壓強大小的變化是通過比較_______________________來判斷的,下面列舉的實驗與此研究方法相同的是_____(選填“A”“B”或“C”)。
A.在研究磁體周圍的磁場時,引入“磁感線”
B.用木塊被小車撞擊后移動的距離來反映動能的大小
C.在探究平面鏡成像特點時,用未點燃的蠟燭乙替代點燃的蠟燭甲的像
(2)比較圖甲、乙、丙三次實驗,說明_________________________________ __________________;小光還比較圖丙、丁兩次實驗得出結論:液體壓強和液體密度有關,同組小華認為這樣比較得出結論是不正確的,她的理由是____________________。
(3)若要使丙、丁兩圖中U形管中的液面高度差相同,應________(選填“增大”或“減小”)丁容器中金屬盒在液體中的深度。
答案
U形管兩側液面的高度差
B
同種液體的同一深度處,液體向各個
方向的壓強相等
沒有保持深度相同
減小
實驗10　探究浮力的大小跟哪些因素有關
11.(2024·達州)同學們在“探究影響浮力大小的因素”實驗中,根據日常生活經驗提出了以下猜想:
①浮力大小與物體浸入液體中的深度有關;
②浮力大小與物體排開液體的體積有關;
③浮力大小與液體的密度有關。
實驗步驟和數據如圖所示(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)根據實驗數據,小聰計算出該物體浸沒在水中受到的浮力大小是______ N。
(2)為了驗證猜想①,分析A與C、D三次實驗,得出的結論是:浸沒在液體中的物體所受浮力大小與浸入液體中的深度______(選填“有”或“無”)關。
(3)為了驗證猜想②,分析A與__________三次實驗,得出的結論是:浸在液體中的物體所受浮力大小與物體排開液體的體積有關。
答案
4
無
B、C
(4)小聰為了驗證猜想③,分析A與B、E三次實驗,得出的結論是:浸在液體中的物體所受浮力大小與液體的密度有關。你認為這樣操作是________(選填“正確”或“錯誤”)的,理由是______________________________。
(5)細心的小紅利用實驗數據還計算出步驟E中所用鹽水的密度是________ kg/m3。
答案
錯誤
沒有控制排開液體的體積相等
1.1×103
實驗11　探究杠桿的平衡條件
12.(2024·新疆)在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中:
答案
左
(1)實驗前,杠桿總靜止在圖甲所示位置,則杠桿的重心位于支點O的______ (選填“左”或“右”)側,若將右端的螺母調至最右端后,發現杠桿仍然左端低、右端高,則應再將左端的螺母向______(選填“左”或“右”)調,直至杠桿在水平位置平衡。
右
(2)實驗時,如圖乙所示,在B點懸掛4個鉤碼,每個鉤碼重為0.5 N,用彈簧測力計在A點斜向下拉杠桿,使杠桿在水平位置平衡,當彈簧測力計對杠桿的拉力的方向與杠桿的夾角為θ時,彈簧測力計的示數如圖丙所示,則彈簧測力計對杠桿的拉力的大小為______N,夾角θ為________度。
(3)上述實驗過程,若實驗前沒有調節杠桿兩端的螺母就開始實驗,杠桿在水平位置平衡時,彈簧測力計對杠桿的拉力的方向與杠桿的夾角仍然為θ,則彈簧測力計的示數可能為_______(選填“2.9”或“3.1”)N。
答案
3
30
3.1
實驗12　探究串聯電路和并聯電路中電流、電壓的特點
13.(2023·長春)在“探究并聯電路中電壓的特點”實驗中,實驗電路如圖甲所示:
答案
斷開
(1)連接電路時開關應處于________狀態。
(2)要用電壓表測量小燈泡L1兩端的電壓,請用筆畫線代替導線將實物電路連接完整。
(3)閉合開關,觀察到小燈泡L1發光、L2不發光,故障可能是_________。
(4)排除故障后,用電壓表分別測量小燈泡L1、L2及電源兩端的電壓,電壓表示數均如圖乙所示,為______V。更換不同規格的小燈泡多次測量,發現電壓表示數均如圖乙所示。由此得出結論:并聯電路中各支路用電器兩端的電壓與電源兩端的電壓________。
答案
L2斷路
3
相等
14.(2024·成都)在“探究并聯電路中的電流特點”實驗中,圖甲是某小組同學設計的電路圖。
答案
L2
(1)圖乙是該小組連接的電路,閉合開關S,電流表測通過______的電流。
(2)該小組同學換用不同規格的小燈泡進行實驗,用電流表多次測A、B、C三點的電流,記錄實驗數據如下表。
分析表中數據,以下說法不合理的是______。
A.四次實驗中電流表選用量程均為0~0.6 A
B.表中的數據均在誤差范圍內
C.此實驗還可測量更多組數據
D.通過多次實驗,可避免偶然性
答案
B
實驗次數 IA/A IB/A IC/A
第1次 0.30 0.22 0.50
第2次 0.22 0.28 0.50
第3次 0.24 0.22 0.46
第4次 0.28 0.30 0.28
(3)小成同學測量通過燈泡L1的電流時,L1正常發光,L2忽亮忽滅,他接下來的操作應該是____________________________________________________。(寫出一條即可)
答案
檢查L2支路的接線柱是否連接好(或檢查L2是否擰緊)
探究一:串聯電路中電流的特點
(1)在連接實物電路時,開關應處于________狀態。
(2)第2次實驗中,B點的電流表示數如圖乙所示,則電流為________A。
15.(2023·青海)在“探究串聯電路中電流、電壓的特點”時,設計實驗如下。
答案
斷開
0.32
實驗序號 IA/A IB/A IC/A
1 0.18 0.18 0.18
2 0.32 0.32
3 0.50 0.50 0.50
(3)實驗數據記錄如表,分析數據可得:串聯電路中電流____________。
答案
處處相等
探究二:串聯電路中電壓的特點
(4)根據圖丙電路圖,請在圖丁中用筆畫線代替導線將實物圖補充完整。
(5)用電壓表正確測量燈泡L1兩端的電壓之后,______(選填“能”或“不能”)只將A點的導線接到C點測L2兩端的電壓,理由是______________________。
(6)做實驗時選用不同規格的小燈泡重復多次實驗,這樣做的目的是____________________。
答案
不能
電壓表正負接線柱接反
使結論更具普遍性
(1)該同學接錯了一根導線,請你在這根導線上打“ ”,并補畫出正確的那根導線。
實驗13　探究電流與電壓、電阻的關系
16.(2024·武漢)某同學利用圖甲所示的電路探究電流與電壓的關系。實驗中電源電壓保持3 V不變,定值電阻的阻值為4 Ω,滑動變阻器的規格為“20 Ω　0.5 A”。
答案
分析表中已測出的數據,可以初步得到實驗結論:在電阻一定的情況下,通過導體的電流與導體兩端的電壓__________。為了進一步驗證這個結論,該同學利用現有器材在不改變電路連接的情況下,表格里余下的4次實驗中,他還能完成______次。
(2)正確改接電路后,該同學立即進行實驗,閉合開關后,電流表的示數如圖乙所示,此時通過定值電阻的電流是________A。這位同學實驗操作的不足之處是______________________________________________。
(3)該同學完成了預先設計好的表格中的4次實驗,將得到的實驗數據填入表格。
答案
0.22
電壓U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4
電流I/A 0.15 0.23 0.30 0.38
閉合開關前,沒有將滑片移到滑動變阻器最左端
成正比
1
17.(2024·連云港)小明在“探究通過導體的電流與電阻的關系”實驗時,他用如圖甲所示的電路進行實驗,實驗中電阻R兩端的電壓始終保持2 V不變,電路中儀表均完好無損。
(1)連接電路前,小明發現電壓表指針如圖乙所示,他應先________________ _________。
(2)連接好電路后閉合開關,移動滑動變阻器的滑片P,電壓表有示數,電流表無示數,則電路故障的原因可能是______________。
(3)排除故障后,小明將不同阻值的電阻接入電路進行實驗,某次實驗時電流表的示數如圖丙所示,此時電阻R的阻值為________Ω。
(4)在實驗過程中,當把電阻R由20 Ω更換為10 Ω時,滑動變阻器接入電路中的電阻應________(選填“變大”“變小”或“不變”)。
答案
將電壓表指針調
至零位
電阻R斷路
20
變小
18.(2024·眉山)小龍同學用伏安法測量一個定值電阻Rx的阻值,進行了如下實驗。
(2)連接電路過程中,開關處于________狀態。
(3)閉合開關后,發現電壓表的示數約為電源電壓,移動滑片P,電壓表示數無明顯變化,電流表示數為零。造成該故障的原因是__________。
(1)用筆畫線代替導線,將圖甲中的電路連接完整。要求滑片P向右移動時,電路中的電流變大。
答案
斷開
Rx斷路
(4)排除故障后閉合開關,移動滑片P,電壓表示數為2.4 V時,電流表示數如圖乙所示,待測電阻的阻值為________Ω。
(5)實驗中,改變滑片P的位置,并記錄相應數據,多次測量求Rx的平均值是為了____________。
(6)在缺少電流表時,小龍選用阻值為R0的定值電阻設計了如圖丙所示的電路,并完成實驗。過程如下:
①閉合S和S1,電壓表的示數為U1;
②再閉合S2,電壓表的示數為U2;
③Rx_______________ (用字母U1、U2和R0表示)。
答案
10
減小誤差
×R0
19.(2024·煙臺)在“測量小燈泡正常發光時的電阻”實驗中,器材如下:電源(電壓恒為6 V)、小燈泡(額定電壓為3.8 V,正常發光時的電阻約為10 Ω)、電流表(0~0.6 A,0~3 A)、電壓表(0~3 V,0~15 V)、滑動變阻器R1(50 Ω　0.2 A)、滑動變阻器R2(20 Ω　1 A)、開關和導線若干。
(1)畫出該實驗的電路圖。(各元件不必標注字母)
答案
(2)為了完成實驗,電流表應選擇__________量程,電壓表應選擇__________量程,滑動變阻器應選擇________(選填“R1”或“R2”)。
(3)閉合開關,移動滑動變阻器的滑片P,使電壓表示數為3.8 V,此時電流表的示數如圖1所示,則小燈泡正常發光時的電阻為______Ω。
答案
0~0.6 A
0~15 V
R2
9.5
(4)完成上述實驗之后,老師提出:如果沒有電壓表,用一個電流表和一個定值電阻R0,仍可完成本實驗。興趣小組經過討論設計了如圖2所示的電路,并進行了如下操作:
①閉合開關S、S2,移動滑動變阻器的滑片P,使電流表的示數為I1,此時小燈泡正常發光;
②保持滑動變阻器滑片P的位置不變,斷開S2,閉合S1,電流表示數為I2,則小
燈泡正常發光時的電阻R=____________(用R0、I1、I2表示)。
答案
　
(1)將螺線管安裝在一塊有機玻璃板上,連入電路中。在板面上均勻地灑滿鐵屑,閉合開關并輕敲玻璃板面,觀察到鐵屑分布情況如圖甲所示。鐵屑的分布情況與________磁體周圍鐵屑的分布情況相似,鐵屑的作用是顯示__________________。
實驗15　探究通電螺線管外部的磁場分布
20.(2023·云南)某實驗小組探究“通電螺線管外部磁場的特點”。
答案
條形
磁場的分布情況
(2)把小磁針放在通電螺線管四周不同的位置,小磁針靜止時N極所指方向如圖乙所示,則通電螺線管的右端為______極。對調電源正負極,閉合開關,小磁針靜止時N極所指方向如圖丙所示,說明通電螺線管的極性與________的方向有關。
答案
N
電流
(1)閉合開關后,觀察各種情況下靈敏電流計指針偏轉情況,將實驗現象記錄在表格中。分析實驗現象可知:閉合電路中的一部分導體在磁場中做______________運動時,電路中會產生感應電流。產生感應電流時,導體ab相當于電路中的________(填電路元件名稱)。
實驗16　探究什么情況下磁可以生電
21.(2024·陜西)如圖,是“探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”實驗的裝置。
答案
切割磁感線
實驗次數 導體ab在磁場 中的運動情況 靈敏電流計
指針偏轉情況
1 靜止 不偏轉
2 上下運動 不偏轉
3 左右運動 偏轉
電源
(2)若要探究感應電流方向與磁場方向的關系,應保持導體ab運動方向不變,將__________________對調,觀察靈敏電流計指針偏轉情況。
(3)下列物品中,應用該實驗結論工作的是______(填選項字母)。
A.電風扇
B.手搖發電手電筒
答案
磁體的N、S極
B
類型2
教材延伸實驗
1.(2022·貴陽)近視程度不同的同學需要佩戴焦距不同的眼鏡。為了探究近視眼的矯正過程,組裝如圖甲所示的實驗裝置,其中“F”字樣的光源代替可視物體,光屏模擬視網膜。選用如圖乙所示的2號凸透鏡模擬晶狀體,打開“F”光源,調節各個元件的位置,直到光屏上呈現倒立、縮小的清晰像,正常眼睛的視物模型便組裝完成。
請回答下列問題:
(1)模擬近視眼視物情況,選擇圖乙中的______(填序號)號透鏡替代2號透鏡安裝在光具座上后,光屏上的像變模糊。
(2)用如圖丙所示的水透鏡模擬近視眼矯正視力。應將水透鏡置于光具座上的______(選填“A”“B”或“C”)點,緩慢調節水透鏡中的水量,當水透鏡形成焦距合適的______透鏡時,光屏上呈現清晰的像,近視眼的成像情況得到改善。
(3)更換焦距更小的凸透鏡模擬近視程度更嚴重的眼睛晶狀體,為了改善視網膜上的成像情況,實驗時需要用注射器________(選填“抽取”或“注入”)適量水。
答案
3
B
凹
抽取
(4)根據上述實驗,近視程度更嚴重的同學應選擇焦距更大還是更小的透鏡來矯正呢 ________,請結合透鏡對光的作用來分析選擇的理由:__________ ______________________________________________________________________________________________________。
答案
更小
近視程度更嚴重的同學,其晶狀體焦距更小,對光的會聚能力更強,故需用對光發散能力更強、焦距更小的凹透鏡矯正
2.(2021·陜西)同學們在學完彈簧測力計的相關知識后,自制了一個“橡皮筋測力計”,將橡皮筋不掛重物時下端對應位置標為零刻度線;掛1 N重物時,下端對應位置標為1 N;將這段距離等分為20格,每格表示0.05 N。用此測力計測量物體重力時,發現測量值不準確。為了弄清其中的原因,同學們探究了橡皮筋的伸長與受到外力的關系。他們利用規格為0.05 N的螺母若干、刻度尺、橡皮筋、白板等進行了實驗探究。不掛重物時,使橡皮筋下端與刻度尺的零刻度線對齊;掛不同重物時,橡皮筋下端對應不同的刻度值,作出標記,如圖所示。
(1)螺母掛在橡皮筋下靜止時,受到橡皮筋的拉力________
(選填“大于”“等于”或“小于”)它受到的重力。
答案
等于
(2)同學們在橡皮筋下依次掛上個數不等的螺母,實驗數據記錄如下表。
實驗次數 螺母個數n/個 螺母總重G/N 刻度尺讀數L/mm
1 0 0 0
2 1 0.05 5.0
3 2 0.10 11.0
4 3 0.15 20.0
5 4 0.20 30.0
6 5 0.25 45.0
7 6 0.30 60.0
8 7 0.35 75.0
9 8 0.40 90.0
10 9 0.45 110.0
11 10 0.50 133.0
12 11 0.55 158.0
①分析實驗數據可初步得出:橡皮筋下所掛重物越重,橡皮筋的伸長越______。
②進一步分析數據發現:每增加1個螺母時,刻度尺讀數的變化量總體上是不同的,但中間有部分讀數的變化量是相同的。若靜止時橡皮筋下端對應刻度尺的70.0 mm處,推測橡皮筋下所掛的物體重約為__________N(結果保留兩位小數);若掛另一重物,靜止時橡皮筋下端對應刻度尺的15.0 mm處,此時________(選填“能”或“不能”)確定此物體的重。
(3)同學們根據實驗數據,用此橡皮筋重新制作一個刻度均勻的測力計,橡皮筋上端和刻度尺的位置保持不變。若使測力計的量程最大,零刻度線應標在刻度尺的_________mm刻度處,此測力計的最大量程為___________。
答案
長
0.33
不能
30.0
0~0.2 N
(4)同學們更換不同的橡皮筋進行探究,發現其他橡皮筋的特點均與此相似,他們由此總結出,若要用橡皮筋制作測力計,受橡皮筋材料影響,刻度均勻部分可測量范圍______,整體上測量不準確,所以橡皮筋不適合做測力計。
答案
小
3.(2023·內江)在“探究相互作用力的關系”的實驗中,取A、B兩個相同的彈簧測力計,平放在水平桌面上,讓它們互相鉤掛在一起。
實驗一:用兩只手水平向左右兩邊拉A和B;
實驗二:固定B,用手水平向左拉A。
如圖所示,當彈簧測力計均靜止時,觀察彈簧測力計所顯示的拉力大小,則:
(1)由圖可知,所選彈簧測力計的分度值為______N。
(2)彈簧測力計A在豎直方向上受到的合力為______N。
(3)在第一次實驗中,彈簧測力計A顯示的是B對A的作用力F1,彈簧測力計B顯示的是A對B的作用力F2,這兩個相互作用力的關系是F1______(選填“<”“>”或“=”)F2。
答案
0.1
0
=
(4)如果每只手的拉力均相同,那么,在兩次實驗中彈簧測力計B的示數________(選填“相等”或“不相等”)。
答案
相等
4.(2023·蘇州)綜合實踐活動課上,小明用一根長約20 cm的圓柱狀飲料吸管、一段細鐵絲、石蠟和水等制作了一個簡易密度計。制作時,小明先將吸管兩端剪平,鐵絲密繞成小團后塞入吸管一端,再用石蠟將該端口堵住密封;接著,將吸管置于水中使其處于豎直漂浮狀態(圖甲),用筆在吸管上標記此時水面位置O;取出吸管,量出O點至封口端的距離H,通過分析與計算,在吸管上分別確定密度值0.8 g/cm3、0.9 g/cm3、1.0 g/cm3、1.1 g/cm3的位置并標上密度值。
使用時,將密度計靜置于待測液體中,讀出吸管壁上液面處的數值即為液體密度。
(1)O位置處的刻度值為_______g/cm3。
(2)吸管漂浮在其他液體中時(圖乙),液面下方的深度h=_____________(用ρ水、ρ液、H表示)。
(3)管壁上標注的4個刻度值,相鄰兩刻度值之間的距離__________(選填“相等”或“不相等”)。
(4)小明突發奇想,將制作好的密度計內鐵絲從吸管上端倒出,纏繞到底部外側,其他沒有變化(圖丙),他用這樣“改裝”后的密度計測同一液體密度,測量結果________(選填“偏大”“偏小”或“無變化”)。
(5)若增加塞入吸管中鐵絲的質量,則制作的密度計精確程度將________。
答案
1.0
　
不相等
偏大
提高(共21張PPT)
2025年湖南省初中物理學業水平考試重難題型突破
題型五　跨學科實踐
類型1
物理學與日常生活
1.(2024·齊齊哈爾)關于光學知識在生活中的應用,下列說法正確的是(　 　)
A.電視畫面的顏色是由紅、黃、藍三種色條合成的
B.近視眼可以戴度數合適的凹透鏡片做的眼鏡矯正
C.醫院里經常使用紅外線給病房和手術室消毒
D.牙科醫生用來檢查牙齒的小鏡子是凹面鏡
答案
B
2.(2024·濱州)小濱在勞動課上學習了一些做飯的方法后,和家人共同做了豐盛的晚餐。以下是他觀察的現象及給出的解釋,合理的是(　 　)
A.在碗沿上磕破雞蛋,是因為雞蛋受到的力大于碗受到的力
B.將柔軟的面團壓成薄餅,面團發生了彈性形變
C.小濱給長輩們夾菜時,所使用的公筷是省力杠桿
D.用力擦去灶臺上的污漬,是通過增大壓力來增大摩擦的
答案
D
3.(2024·蘇州)健身步道上的坐式劃船訓練器如圖所示。人坐在座板上,用始終與把手垂直的力緩慢向后將把手拉至身體兩側,此過程中,拉力的大小變化情況是________。若要增加訓練強度,應將配重盤向______(選填“a”或“b”)端移。
答案
變小
a
4.(2024·陜西)同學們以“廚房中的物理”為主題開展了科學實踐活動。如圖1,是用金屬螺釘、錫箔紙和飲料瓶制作的一個驗電器,其工作原理是__________________。如圖2,太陽光通過裝滿水的三棱柱形透明牙簽盒時發生折射,在牙簽盒后面形成一條彩色光帶,這種現象叫做光的________。如圖3,用細繩將不銹鋼勺子懸掛起來,使其靜止在水平位置,則勺子懸掛點______(選填“左”或“右”)側的質量較大一些。
答案
同種電荷相互排斥
色散
右
5.(2024·鹽城)奶奶買了1.7 kg的綠豆,準備放入瓶中貯存,至少需要多大容積的瓶子呢 小明和同學來幫助奶奶想辦法。
(1)如圖甲所示,將天平放在________桌面上,調節天平平衡。他在調節平衡過程中忘了將________移至標尺左端的“0”刻度線處。移好后,為使天平重新平衡,此時應將天平的平衡螺母向______調。
(2)用調好的天平稱取適量的綠豆,如圖乙所示,綠豆的質量為________g。將綠豆倒入空量筒,壓實抹平,測得其體積為________cm3。
(3)裝1.7 kg綠豆所需瓶的容積至少為_________cm3。
答案
水平
游碼
右
34
40
2 000
類型2
物理學與工程實踐
1.(2024·鹽城)據《天工開物》記載,可從朱砂礦石中提煉水銀(液態汞)。如圖所示,給密閉鍋內的朱砂礦石加熱,就會在倒扣的鍋壁上布滿水銀。在倒扣鍋壁上形成水銀的物態變化是(　 　)
A.凝固
B.凝華
C.液化
D.汽化
答案
C
2.(2024·鹽城)如圖是我國低真空、磁懸浮高速列車在試驗線上行駛的情形。運行管道做成低真空,主要是為了減小列車所受的(　 　)
A.浮力 B.重力
C.阻力 D.支持力
答案
C
A.圖甲“軋蔗取漿”中,牛拉壓漿車勻速轉動的過程中,其運動狀態保持不變
B.圖乙“濕田擊稻”中,用力甩稻稈,稻粒落入木桶中,是因為受到慣性力
C.圖丙“北耕兼種”中,耬下端的“耬尖”是通過減小受力面積來增大壓力的
D.圖丁“長流漂米”中,水從高處流下,水的重力勢能轉化為動能
3.(2024·濱州)以下四圖節選自我國古代科技巨著《天工開物》,其中說法正確的是(　 　)
答案
D
4.(2024·天津)小明對我國一些科技成就進行了梳理,如下表所示。在“相關內容分析”中存在錯誤的是(　 　)
答案
C
序號 科技成就 相關內容分析
① 三峽船閘 輪船通行時利用了連通器的特點
② “玉兔號”月球車 車輪寬大可減小對月球表面的壓強
③ 神舟飛船返回艙 它在地面附近減速下降過程中機械能不變
④ 國產大飛機C919 機翼獲得升力利用了流體壓強與流速的關系
A.① B.②
C.③ D.④
5.(2024·瀘州)在某屆瀘州市青少年科技創新大賽中,小明制作的“桿秤液體密度計”如圖甲所示,選取了一根質量不計的硬質輕桿,P為提掛點,P點的左側端點A處懸掛透明塑料杯,右側懸掛秤砣,不計細線質量。將相同體積、不同密度的待測液體加入杯中,根據杠桿平衡條件可知,杠桿平衡時,秤砣懸掛點到P點的距離與待測液體的密度成一次函數關系,即可在杠桿上均勻標出刻度線來測量液體密度。其制作與測量過程中進行了如下操作:(ρ水=1.0 ×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)距離左端點A處10 cm的位置制作提掛點P;用天平稱得空塑料杯質量如圖乙所示,則空塑料杯質量為________g;右側秤砣采用50 g鉤碼拴上細線制成;
(2)將空塑料杯懸掛在A點,調節右側秤砣細線位置,使杠桿在水平位置平衡,此時細線位置處標記為“0 g/cm3”,此刻度線到提掛點P距離為______cm;
(3)將100 mL密度為1 g/cm3的水倒入塑料杯中,在液面處作標記,調節秤砣細線位置使杠桿再次在水平位置平衡,并在此時秤砣細線位置處標記為“1”,此刻度線到提掛點P的距離為________cm;將“0”到“1”刻度線之間均分為10等份,則該密度計的分度值為________g/cm3;按該分度值在杠桿上均勻畫出刻度線,即桿秤密度計制作完成;
答案
25
5
25
0.1
(4)用制作好的密度計測量某一液體密度時,將100 mL的液體倒入空塑料杯中,秤砣細線位置如圖丙所示,則待測液體密度為_______g/cm3;
(5)制作好的密度計不僅能夠測出液體的密度,還可以測算某些固體的密度。某次測量時,小明將石塊放入空塑料杯中,杠桿平衡時,秤砣細線在“0.5”刻度處,再向杯中加水至100 mL標記處(石塊浸沒),杠桿再次平衡時,秤砣細線在“1.3”刻度處,則小石塊的密度為______g/cm3。
答案
0.8
2.5
1.(2024·武漢)綠色發展是高質量發展的底色,為了更
好踐行綠色發展和“雙碳目標”,武漢市區某高架橋上
修建了一段全封閉“光伏聲屏障”試驗路段,如圖所示。
“光伏聲屏障”既可以控制噪聲,又可以提供電能,比傳
統的聲屏障設備更節能環保。(q無煙煤=3.4×107 J/kg)
(1)“光伏聲屏障”是通過阻斷噪聲________的方式來控制噪聲的。
(2)“光伏聲屏障”路段的每一塊玻璃上貼滿了81個小光伏電池板,這些光伏電池板利用太陽能的方式是將太陽能轉化為________。這段“光伏聲屏障”試驗路段每年發電約1.7×105 kW·h,相當于完全燃燒_____________kg的無煙煤釋放的能量。
類型3
物理學與社會發展
答案
傳播
電能
1.8×104
2.(2024·云南)20世紀初,科學家發現汞在溫度降低至-269 ℃時,電阻值就變成了零,這種現象叫“超導現象”,具有這種特性的物質叫“超導體”。
低溫為什么能發生超導呢 基于初中知識,我們建立一個簡易模型進行理解,導體的原子核與核外受到約束的電子(能量較低而不能自由運動)組成“原子實”,可類比成小球。原子實做著熱運動,穿行其間的自由電子會與它發生碰撞,表現為導體對自由電子傳導的阻礙,即電阻。導體溫度降至極低時,它們的熱運動都趨于消失,通電時自由電子就可以不受阻礙地定向通過導體,宏觀上就發生了低溫超導現象。
高壓也能讓材料發生超導。理論上,某種導體在相當于260萬倍標準大氣壓的高壓環境下,15 ℃的“高溫”(相對極低溫)也能發生超導現象。在這樣極高的壓力下,原子實排列成緊密的堆垛形式,如圖所示,原子實僅能在很小的范圍內做熱運動,幾乎沒有空間表現熱運動,就像熱運動消失了一般。此時原子實堆垛間的間隙就成為了穩定的自由電子通道。通電時自由電子就能在間隙中零阻礙地定向移動,宏觀上就顯示出超導現象。
常見輸電過程中,約7%的電能因導線發熱耗散掉。
若輸電線纜選用超導材料,就可大大減少由于電阻
引發的電能損耗。2021年12月,世界首條35千伏公
里級液氮超導輸電線工程在上海投運,實現了我國
在“高溫”超導輸電領域的領先。
(1)實現超導現象的方式有低溫和________。
(2)極低溫度下,原子實與自由電子的__________都趨于消失,通電時自由電子在導體中通行無阻,發生低溫超導現象。
(3)超高的壓力限制了__________的熱運動,通電時自由電子在原子實間隙中定向移動所受到的阻礙為零,發生高壓超導現象。
(4)超導技術的一大應用前景是制作輸電線纜,這樣可以減少電能由于________引發的電能損耗。
答案
高壓
熱運動
原子實
電阻
3.(2024·陜西)某高?？蒲腥藛T根據西藏地區太陽輻射強、供暖周期長等特點,為藏區某縣設計了太陽能供暖蓄熱系統。該系統由集熱、蓄熱和供暖三部分組成,其基本工作過程如圖所示。集熱板白天接收太陽輻射時,其內部水溫升高,然后通過熱交換器,使蓄水箱內水溫升高,再通過水泵將熱水送入用戶。集熱板無法供熱時,蓄水箱與熱交換器之間閥門關閉。晴天時,集熱板獲得的內能不僅能滿足縣城用戶全天24小時的取暖需求,同時富余的內能可儲存在蓄水箱中,用以解決陰雨天集熱板無法供熱的問題,實現“不用煤,不用氣,不用電,溫暖整個縣城千家萬戶!”
同學們用所學初中物理知識對該系統某一天的數據進行了簡單的分析,為便于計算,工作過程和相關數值均做了簡化處理,如表所示。不計集熱板到蓄水箱之間的管道、熱交換器的熱損失。[水的比熱容為4.2×103 J/(kg· ℃),水的密度為1.0×103 kg/m3]
集熱板每小時、每平方米接收的太陽輻射能量 集熱板 面積 蓄水箱全天持續供暖輸出能量(含用戶得到的內能、蓄水箱和供暖管道的熱損失)
3×106 J 4×104 m2 1.74×1011 J
(1)同學們查閱資料了解到,在西藏地區選用該系統供熱的原因之一是:藏區海拔高,大氣壓強____(選填“大”或“小”),空氣密度小,蓄水箱對流散熱慢。
答案
小
(2)若這一天光照時長為10 h,集熱板的光熱轉化效率為60%,則集熱板中的水獲得的內能是多少 這些內能,一方面通過蓄水箱對用戶全天持續供暖,另一方面使得蓄水箱內水的溫度最終升高了10 ℃。請分析計算該蓄水箱的容積至少是多少
(3)假設該縣城用戶均采用地暖供熱。根據地暖供熱標準,用戶的進水溫度不低于40 ℃。若這一天持續供暖結束后,蓄水箱水溫為48 ℃,接下來為連續陰雨天氣,請你通過計算分析,蓄水箱儲存的內能是否還能為縣城用戶按標準持續供暖3天 (計算結果保留一位小數)
解:(2)集熱板每小時、每平方米接收的太陽輻射能量為3×106 J;集熱板的光熱轉化效率為60%,則集熱板中的水獲得的內能
Q=60%×3×106 J/(h·m2)×10 h×4×104 m2=7.2×1011 J
蓄水吸收的熱量Q'=Q-E=7.2×1011 J-1.74×1011 J=5.46×1011 J
水的質量m===1.3×107 kg
水箱的容積
V===1.3×104 m3
(3)水箱中水降低溫度可以放出的熱量
Q″=cmΔt'=4.2×103 J/(kg· ℃)×1.3×107 kg×(48 ℃-40 ℃)=4.368×1011 J
可以供暖的天數n=≈2.5天,不能持續供暖3天
解(共16張PPT)
2025年湖南省初中物理學業水平考試重難題型突破
題型一　坐標圖像題
類型1
熱學圖像
1.(2024·濱州)如圖所示是某物質熔化時溫度隨時間變化的圖像,下列說法正確的是(　 　)
A.該物質是非晶體
B.熔化過程持續了25 min
C.該物質熔化過程中不斷吸熱,溫度保持不變
D.熔化前后,該物質的比熱容不變
答案
C
A.相同時間內a中加熱器產生的熱量比b中的多
B.a和b的吸熱能力都隨著溫度的升高不斷增大
C.升高相同溫度a所用時間比b少,a的吸熱能力比b弱
D.相同時間內a升高的溫度比b多,a的吸熱能力比b強
2.(2024·湖北)如圖甲,利用相同規格的加熱器加熱等質量的a、b兩種液體,得到溫度隨時間變化的圖像如圖乙,分析可知(　 　)
甲
乙
答案
C
3.(2022·柳州節選)如圖是根據實驗記錄畫出的水的溫度-時間圖像,分析可知:水的沸點為_______ ℃;水保持沸騰須不斷________(選填“吸熱”或“放熱”),且溫度____________。
答案
100
吸熱
保持不變
1.(2023·德州)在某次測試中,甲、乙兩車都向東做直線運動,它們的s-t圖像如圖所示,則(　 　)
A.甲、乙兩車都做加速直線運動
B.兩車出發前相距20 m,甲比乙晚出發5 s
C.在第10 s時兩車速度相等
D.5~10 s內乙車相對于甲車向東運動
類型2
力學圖像
答案
B
2.(2024·南充)小洋研究液體密度時,用兩個完全相同的容器分別裝入甲、乙兩種液體,并繪制出總質量m與液體體積V的關系如圖所示,由圖像可知(　 　)
A.容器的質量是20 kg
B.甲液體的密度是2.0 g/cm3
C.乙液體的密度是1.2 g/cm3
D.密度為0.8 g/cm3的液體的m-V圖像應位于Ⅲ區域
答案
D
3.根據表格和圖像判斷,下列說法錯誤的是(　 　)
A.由圖可知,甲液體的密度大于乙液體的密度
B.甲、乙兩液體的密度之比為3 ∶2
C.當深度變為30 cm時,乙液體的壓強為30 Pa
D.由圖像可知,同一液體的壓強與深度成正比
答案
C
4.圖甲為盛水的燒杯,上方有彈簧測力計懸掛的圓柱體,將圓柱體緩慢下降,直至將圓柱體逐漸浸入水中。整個過程中彈簧測力計示數F與圓柱體下降高度h變化關系的圖像如圖乙所示,g取10 N/kg。下列說法正確的是(不考慮液面的變化)(　 　)
甲　 　 乙
A.圓柱體受到的重力是8 N
B.圓柱體受到的最大浮力是4 N
C.圓柱體的密度是1.5×103 kg/m3
D.當圓柱體剛好全部浸沒時,下表面受到水的壓強為700 Pa
答案
C
5.(2024·眉山)如圖甲,粗糙程度不變的水平地面上,物體受到水平向右的拉力。拉力大小隨時間變化的關系如圖乙所示,物體運動速度隨時間變化的關系如圖丙所示。下列說法正確的是(　 　)
A.4~6 s,物體運動的路程為18 m
B.4~6 s,拉力F的功率為12 W
C.t=1 s時,物體受到摩擦力大于2 N
D.拉力為6 N時,物體做勻速直線運
動
答案
B
6.(2023·赤峰)小明在科技博覽閱讀中,查閱了不同星球上重力與質量的關系,如圖所示。通過圖像可知,在甲、乙兩個星球上,重力與質量都成________。一物體質量為10 kg,它在甲星球上受到的重力為________ N。
答案
正比
150
7.(2023·廣西)質量分布均勻的實心正方體A、B置于水平桌面上,如圖甲。將B沿水平方向截取高為h的柱體,并將該柱體疊放在A上,A、B剩余部分對桌面的壓強p隨截取高度h的變化關系如圖乙,則B的密度為__________ kg/m3, A的重力為______N。(g取10 N/kg)
答案
600
6
1.(2024·遂寧)噪聲污染是當代社會四大污染之一,若青少年長期處于噪聲環境中會影響身心健康。為了監測噪聲的強弱,同學們找來定值電阻R0、聲敏電阻R(阻值會隨聲音強弱發生變化)、電流表、學生電源等器材,設計了可用電流表的示數來反映噪聲強弱的裝置,其中R的阻值隨聲音強弱變化的關系如甲圖所示,該裝置電路如乙圖所示。在某次測試中,當噪聲為80 dB時,電流表示數為0.4 A;當噪聲為50 dB時,電流表示數為0.2 A。下列選項正確的是(　 　)
A.電路中的電流隨聲音強度增大
而減小
B.R0阻值是15 Ω
C.電源電壓是10 V
D.當電流表示數為0.3 A,噪聲強度
為60 dB
類型3
電學圖像
答案
D
2.(2023·南充)如圖所示為電阻R1和R2的I-U圖像,下列說法正確的是(　 　)
A.R2的阻值為10 Ω
B.兩電阻串聯與并聯的總阻值之比為9 ∶4
C.將兩電阻串聯接入電路,通電后,R1兩端電壓與R2兩端電壓之比為1 ∶2
D.將兩電阻并聯接入電路,通電1分鐘,電流通過R1產生的熱量與電流通過R2產生的熱量之比為1 ∶2
答案
D
3.(2024·貴州改編)如圖甲所示電路,電源電壓恒為9 V,燈泡L額定電壓為6 V,通過L的電流I隨其兩端電壓U變化關系的圖像如圖乙所示。閉合開關S,下列分析不正確的是(　 　)
甲　 乙
A.無論如何移動滑片,L的電阻始終為20 Ω
B.滑片向左移動過程中,L的實際功率減小
C.為保證電路安全,R接入的最小阻值為10 Ω
D.L的實際功率為0.75 W時,R的阻值為24 Ω
答案
A
4.(2024·煙臺)如圖甲所示,電源電壓恒定,R0為定值電阻。閉合開關,將滑動變阻器R的滑片P從a端移到b端的過程中,其電流I與電壓U的關系圖像如圖乙所示,則電源電壓為______V,滑動變阻器R的最大阻值為________Ω,電阻R0消耗的最大功率和最小功率之比為__________。
答案
3
10
9 ∶1
5.(2024·達州)如圖甲所示,將定值電阻R1與規格為“40 Ω　2 A”的滑動變阻器R2連入電源電壓恒定不變的電路中。移動滑片P,R2的電功率P與其連入電路電阻R之間的變化圖像如圖乙所示。則電源電壓U=________V,R1的阻值為________Ω,電路的最大電功率為________W。
答案
24
20
28.8(共33張PPT)
2025年湖南省初中物理學業水平考試重難題型突破題型二　作圖題
類型1
光學作圖
考向1　光的直線傳播作圖
1.(2024·白銀)如圖所示是小強在紙杯上蒙上一層塑料膜做小孔成像實驗的情景,請在圖中作出燭焰(用AB表示)在塑料膜上成的像(用箭頭A'B'表示)及光路圖。
答案
考向2　光的反射作圖
2.(2024·瀘州)如圖甲是隨嫦娥六號一起發射的角反射器的示意圖,其三個反射面相互垂直,其中兩個反射面如圖乙所示,一束光只在這兩個反射面發生了反射,請在圖乙中畫出這束光反射的光路圖(保留作圖痕跡)。
答案
3.(2024·成都)如圖甲,小孟利用一面小鏡子隔墻看到院里的小貓要偷吃魚。如圖乙所示,AO表示來自小貓的入射光線,O點為入射點,B點為小孟眼睛所在位置。請在圖乙中完成作圖:
①畫出反射光線OB;
②根據光的反射定律畫出鏡面。(鏡面用 表示,保留作圖痕跡)
答案
考向3　平面鏡成像作圖
4.(2021·日照)如圖所示,物體AO放置在水平面上,A'O是AO在平面鏡中的像,且A'O垂直于AO。請在圖中畫出平面鏡的位置,并標出鏡面與水平面夾角的大小。
答案
5.(2024·自貢)如圖所示,S'是某一發光點S在平面鏡里的像,Q是S發出的一束光經平面鏡反射后經過的一點,請在圖中找到S的位置,并完成光路圖。
答案
考向4　光的折射作圖
6.(2024·廣安)如圖所示,請作出這束光從三棱鏡斜面射出的折射光線的大致方向。
答案
7.(2024·揚州)如圖,向碗中加水至圖示位置,請畫出人眼剛好看到硬幣上P點的光路圖。
答案
考向5　透鏡及眼睛作圖
8.(2023·內江)如圖是近視眼矯正的示意圖,請大致畫出圖中兩條平行光線經過晶狀體后的折射光線。
答案
9.(2024·內江)如圖,F是凸透鏡的焦點,a、b、c是三條入射光線,請畫出這三條光線經凸透鏡后的出射光線。
答案
10.(2024·宜賓)如圖所示,根據透鏡對光的作用,將圖中三條光線補充完整。
類型2
力學作圖
考向1　指定力作圖
1.(2024·新疆)請在圖中畫出小球受到的拉力F的示意圖。
答案
2.(2023·安徽)如圖,一杯水在斜面上保持靜止,O點為其重心,請在圖中作出它所受重力的示意圖。
答案
3.(2024·貴州)一把帶電塑料梳子靠近桌上的一些小紙片,如圖所示是紙片A離開桌面上升時的情景。請畫出紙片A所受重力G和吸引力F的示意圖。
答案
4.(2024·廣安)如圖所示,請作出靜止在水平桌面上的書所受的摩擦力和書對桌面壓力的示意圖。
答案
考向2　受力分析作圖
5.(2024·臨沂)圖甲是天蒙山索道的吊廂隨鋼索向下方做勻速直線運動的情景,圖乙是吊廂及吊廂內物體的簡圖。請畫出物體所受力的示意圖(力的作用點畫在物體的重心O上)。
答案
6.(2024·涼山州)科技的發展正在不斷地改變著我們的生活,如甲圖所示是一款手機支架,其表面采用了納米微吸材料,用手觸碰無粘感,接觸到平整光滑的硬質物體時會牢牢吸附在物體上,如圖乙是手機靜止吸附在支架上的側視圖,請在圖乙中畫出手機的受力示意圖。
答案
7.(2024·瀘州)如圖所示,將A、B兩塊磁鐵套在光滑豎直桿上,放置于水平桌面上,磁鐵A在光滑豎直桿上靜止,磁鐵B在水平桌面上靜止,請在圖中畫出磁鐵B的受力示意圖。
答案
8.(2023·遂寧)如圖為“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗的裝置,迅速拉動長木板B。作出當彈簧測力計示數穩定時,木塊A水平方向的受力示意圖。
答案
考向3　杠桿作圖
9.(2024·宜賓)如圖是宜賓港一起重機正在吊起貨物的情景,請在圖中畫出此時動力F1的力臂l1和阻力F2的示意圖。
答案
10.(2023·鞍山)圖甲是一種常用的移動指示牌,圖乙是它的模型,圖丙是被風刮倒的指示牌,請在圖丙中畫出:將指示牌扶起的最小力及其力臂。
答案
考向4　滑輪作圖
11.(2024·涼山州)某運動員利用如圖所示的滑輪組進行腿部力量訓練,請畫出滑輪組的繞線方式。
答案
12.(2023·常州)用滑輪組提升物體如圖,請畫出最省力的繩子繞法。
答案
類型3
電、磁學作圖
考向1　根據要求(或電路圖)連接實物圖
1.(2024·貴州)如圖所示是未完成連接的實物電路,請在圖中用筆畫線代替導線按要求完成電路連接。要求:兩燈串聯,電壓表測量小燈泡L2兩端電壓,導線不能交叉。
答案
2.(2022·安順)請按圖甲所示的電路圖,將圖乙中的實物電路,用筆畫線代替導線完成電路連接。(連接時導線不交叉)
答案
3.(2024·蘇州)在圖中完成探究電流與電壓關系的電路連接,使滑動變阻器接入電路的阻值最大。
答案
考向2　根據實物圖畫電路圖
4.(2022·赤峰)根據如圖實物電路,畫出對應的電路圖。
答案
考向3　電路設計
5.(2024·白銀)電吹風的主要工作元件是發熱絲( )、電風扇( )及開關。閉合開關S1,電吹風即吹出風來;若同時還閉合S2,吹出熱風;若只閉合S2,不吹風也不發熱。請根據要求用筆畫線代替導線,完成電路設計。
答案
考向4　家庭電路作圖
6.(2024·南充)如圖所示,根據安全用電知識,將圖中元件用筆畫線代替導線連起來(開關僅控制燈泡)。
答案
7.(2024·涼山州)家庭電路中,燈L1與L2并聯,開關同時控制兩盞燈,請用筆畫線代替導線將開關接入電路中使兩燈泡正常發光。
答案
考向5　電磁作圖
8.(2023·無錫)磁體旁的小磁針靜止時所指的方向如圖所示,請在括號中標出磁體的磁極,并標出圖中磁感線的方向。
答案
9.(2024·重慶A卷)在虛線框中用箭頭畫出磁感線的方向。
10.(2024·蘇州)在圖中標出電源和螺線管上方的極性。
答案
11.(2023·隨州)五一假期小聰和父母到隨州大洪山旅游,茂密的森林里豐富的物種深深地吸引著他們,可走著走著迷路了。小聰鎮定地找出電池和導線在一根短木棒上密密匝匝地繞制成通電螺線管,又找來一個塑料圓盤用幾根細線懸吊起來,然后將螺線管放在這個可以自由水平轉動的圓盤上。小聰依靠這個自制裝置的引導成功地走出了森林。如圖是小聰的自制指南針,圖中規定了通電螺線管的N極,請用筆畫線代替導線畫出繞線(畫3匝示意即可)并在螺線管周圍畫出一條磁感線。
答案
12.(2022·六盤水)如圖所示是未完成連接的電路,請用筆畫線代替導線將電路連接完整。要求:標出閉合開關后圖中小磁針靜止時左端磁極的名稱,滑動變阻器滑片向左端移動,通電螺線管的磁性增強,導線不能交叉。
答案(共65張PPT)
2025年湖南省初中物理學業水平考試重難題型突破
題型四　綜合題
類型1
熱學計算
1.(2024·蘇州)如圖所示為某折疊卡式爐,采用丁烷氣體作為燃料。水壺裝入2 L初溫為25 ℃的水,用卡式爐加熱至100 ℃,消耗了25 g丁烷氣體[水的密度為1.0×103 kg/m3,比熱容為4.2×103 J/(kg· ℃),丁烷的熱值為4.8×107 J/kg]。求:
(1)壺中水的質量;
(2)水吸收的熱量;
(3)卡式爐的加熱效率。
解:(1)水的質量m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg
(2)水吸收的熱量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×2 kg×(100 ℃-25 ℃)=6.3×105 J
(3)丁烷氣體完全燃燒放出的熱量
Q放=mq=25×10-3 kg×4.8×107 J/kg=1.2×106 J
卡式爐的加熱效率
η=×100%=×100%=52.5%
解
類型2
力學計算
考向1　速度、功、功率類
1.(2024·重慶A卷)為推動成渝雙城經濟圈建設,重慶金鳳隧道主城區段于2024年4月28日正式通車。隧道全長約6 km,設計最高時速60 km/h。(不計車身長度)求:
(1)汽車通過隧道至少需要的時間;
(2)若一輛功率為100 kW的貨車勻速通過該隧道用時8 min,貨車的牽引力是多大。
解:(1)汽車通過隧道至少需要的時間
t===0.1 h
(2)貨車勻速通過隧道做的功
W=Pt'=100×103 W×8×60 s=4.8×107 J
貨車的牽引力F===8 000 N
解
2.(2024·白銀)如圖所示,電動獨輪平衡車深受年輕人的青睞。爸爸給小東也買了一輛平衡車做禮物,平衡車的一些參數如表格所示。小東在廣場上的水平路面上以最高速度勻速騎行了3 min。若小東的質量為45 kg,求:
(1)小東3 min騎行的距離;
(2)小東在水平路面上騎行時,車對地面的壓強;(g取10 N/kg,車對地面的壓力等于人和車受到的總重力)
(3)若騎行平衡車時所受阻力為人和車總重的0.1倍,則小東在水平路面上以最高速度勻速騎行時,平衡車的功率。
平衡車參數 凈重 10 kg含電池組
最高車速 18 km/h
輪胎接地面積 5 cm2
解:(1)由參數表可知最高車速v=18 km/h=5 m/s
小東3 min騎行的距離
s=vt=5 m/s×3×60 s=900 m
(2)小東在水平路面上騎行時,車對地面的壓力F=G=mg=(45 kg+10 kg)×10 N/kg=550 N
輪胎接地面積,即地面的受力面積S=5 cm2=5×10-4 m2
車對地面的壓強
p===1.1×106 Pa
(3)車勻速直線行駛時,車的牽引力與所受阻力平衡,大小相等,即:
F牽=f=0.1G=0.1×550 N=55 N
小東在水平路面上以最高車速勻速騎行時,平衡車的功率P=F牽v=55 N×5 m/s=275 W
解
考向2　密度、壓強、浮力類
3.(2024·眉山)土豆是餐桌上常見的食材,深受師生喜愛。水平桌面上放置一個底面積為1×10-2 m2,重6 N的柱形薄壁容器,裝有20 N的水。彈簧測力計下懸掛體積為2×10-4 m3的土豆,靜止時示數為2.1 N,如圖甲;豎直向上拉著土豆勻速上升0.3 m,再將土豆浸沒在水中,靜止時示數為0.1 N,如圖乙。(細線質量忽略不計,土豆未接觸容器,g取10 N/kg)求:
(1)土豆浸沒在水中受到的浮力;
(2)土豆上升0.3 m,拉力對土豆做的功;
(3)土豆浸沒在水中時,容器對水平桌面的壓強。
解:(1)由題知,土豆的重力G=F甲=2.1 N,土豆浸沒在水中靜止時,彈簧測力計示數F乙=0.1 N
土豆受到的浮力
F浮=G-F乙=2.1 N-0.1 N=2 N
(2)土豆上升0.3 m,拉力對土豆做的功
W=F甲h=2.1 N×0.3 m=0.63 J
(3)土豆浸沒在水中時,容器對水平桌面的壓力
F=G容+G水+G-F乙=6 N+20 N+2.1 N-0.1 N=28 N
容器對水平桌面的壓強
p===2 800 Pa
解
4.(2024·自貢)自貢某初級中學物理科技小組的同學們用彈簧測力計懸掛一實心長方體不吸水磚塊,使其緩慢勻速下降,并將其浸入平靜的游泳池水中,如圖甲所示。彈簧測力計的示數F與磚塊下底面下降高度h的變化關系如圖乙所示,忽略磚塊浸入水中時游泳池水面高度的變化。已知g取10 N/kg, ρ水=1.0×103 kg/m3,p大氣=1.013×105 Pa,求:
(1)磚塊完全浸沒在水中時所受浮力的大小;
(2)磚塊的密度;
(3)磚塊剛好完全浸沒時,其下底面所受的壓強。
解:(1)由圖像可知,當h為0~40 cm時,彈簧測力計示數為54 N,此時磚塊處于空氣中,根據二力平衡條件可知,磚塊的重力G=F1=54 N;由圖像可知,深度大于70 cm時,彈簧測力計示數為24 N不變,此時磚塊浸沒在水中,則磚塊浸沒時受到的浮力F浮=G-F2=54 N-24 N=30 N
(2)因磚塊浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等,所以,由F浮=ρ液gV排可得,磚塊的體積V=V排===3×10-3 m3
磚塊的質量m===5.4 kg
磚塊的密度ρ===1.8×103 kg/m3
解
(3)由圖像可知,磚塊剛好浸沒時底部所處的深度
h=70 cm-40 cm=30 cm=0.3 m
磚塊下底面受到水的壓強p水=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m= 3 000 Pa
其下底面所受的壓強
p=p水+p大氣=3 000 Pa+1.013×105 Pa=1.043×105 Pa
解
5.(2024·安徽)某興趣小組要測量一金屬塊的密度,設計了如下方案:將裝有適量細沙的薄壁圓筒,緩慢豎直放入盛有適量水的、水平放置的長方體透明薄壁容器中,待圓筒靜止后,在圓筒上對應水面的位置標記一點A,并在長方體容器上標出此時的水位線MN(如圖甲所示);然后將待測金屬塊用細線懸掛在圓筒下方,緩慢豎直放入水中,圓筒靜止后(金屬塊不接觸容器底部),在長方體容器上標出此時的水位線PQ(如圖乙所示);再向長方體容器中緩慢注水至圓筒上的A點與MN在同一水平面上(如圖丙所示)。測出PQ與此時水面的距離為h1,與MN的距離為h2。若圓筒的底面積為S,長方體容器的底面積為4S,A點到圓筒底部的豎直距離為h,不計細線的質量和體積,已知 ρ水和g。
(1)求圖甲中圓筒和細沙總重力G的大小(用題中給定的物理量符號表示);
(2)求金屬塊的體積V(用題中給定的物理量符號表示);
(3)若h1=0.07 m,h2=0.03 m,ρ水=1.0×103 kg/m3,求金屬塊的密度ρ。
解:(1)圓筒和細沙的重力
G=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh
(2)圖乙和圖丙相比,浮力相等,V排相等,A點在水面下的深度相等,所以乙圖中,A點到水面PQ的距離應該等于(h1+h2),A點到MN的距離應該等于h1,圖乙和圖甲相比,ΔV排=ΔV桶浸+V金屬,金屬塊的體積
V金屬=ΔV排-ΔV桶浸=4Sh2-S(h1+h2)=3Sh2-Sh1
(3)由圖甲和圖乙可知,金屬塊的重力
G金屬=ΔF浮=ρ水g×4Sh2=4ρ水gSh2
金屬塊的質量m金屬===4ρ水Sh2
金屬塊的密度ρ=====6×103 kg/m3
解
6.(2024·武漢)2024年4月19日,我國海洋油氣生產平臺“海基二號”總體結構完成安裝,它刷新了高度、質量、作業水深和建造速度等多項亞洲紀錄,“海基二號”由上部組塊和水下的導管架組成。圖甲是質量為6×104 t的“海洋石油229”駁船將質量為3.7×104 t的導管架運載至安裝海域的情景。(ρ海水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)如圖甲所示,導管架的底部固定著4塊面積非常大的鋼板,這4塊鋼板的作用是________________________。“?；枴痹谥付êＳ虺晒Π惭b后,這4塊鋼板處于水深324 m的海底處,它們受到海水的壓強是___________ Pa。
(2)導管架和駁船拖航的速度約為100 m/min,它們到達240 km外的安裝海域所需要的時間約為________h。導管架和駁船沿直線向右勻速航行時,若以圖乙中的長方形表示駁船上的導管架,請在圖中畫出導管架受力的示意圖。
答案
增大受力面積來減小壓強
3.24×106
40
解:(3)駁船小角度傾斜前,駁船和導管架的總重力G總=(m駁+m架)g=(6× 104×103 kg+3.7×104×103 kg)×10 N/kg=9.7×108 N
駁船小角度傾斜時,水艙中水增加的重力
ΔG=Δmg=ρ海水ΔVg=1.0×103 kg/m3×(6×103 m3-2.2×103 m3)×10 N/kg= 3.8×107 N
駁船小角度傾斜時處于漂浮狀態,總浮力等于總重力,即:
F浮總=G總+ΔG=9.7×108 N+3.8×107 N=1.008×109 N
(3)這次海上安裝采用了滑移下水方式:工程人員將駁船船頭水艙的水排出一部分,又向船尾水艙注入一部分水,使駁船小角度傾斜,最后將駁船和導管架之間的連接點切割分離,導管架就在自身重力作用下頂端朝前沿著軌道滑入海中。若駁船船頭水艙排出的水和船尾水艙注入的水的體積分別為2.2×103 m3和6×103 m3時,導管架頂端浸入海水中的體積為200 m3,則駁船和固定在駁船上的導管架總共受到的浮力是多少N
解
7.(2024·遂寧)遂寧大英的卓筒井被譽為“世界近代石油鉆井之父”,是手工制鹽的活化石。從井中提取鹽鹵水是制鹽過程中的關鍵環節,其裝置如甲圖所示。某科創小組制作了一個模型來模擬提取過程,如乙圖所示,圖中的竹制汲鹵筒頂端開口,底部裝有硬質單向閥門;竹條具有韌性,對汲鹵筒可以產生壓力或拉力。汲鹵筒在鹽鹵水中下降時單向閥門繞O點轉動打開,鹽鹵水進入筒中;當汲鹵筒上升時,單向
閥門繞O點轉動關閉。已知汲鹵
筒的高為2 m,質量為2.4 kg,密度
為0.6×103 kg/m3,鹽鹵水的密度
為1.1×103 kg/m3(汲鹵筒底和閥
門厚度及質量不計;g取10 N/kg)。求:
(1)汲鹵筒實心部分的體積;
(2)汲鹵筒浸沒在鹽鹵水中時受到的浮力大小;
(3)汲鹵筒浸沒在鹽鹵水中靜止時,竹條對它所施加力的大小和方向;
(4)取出裝滿鹽鹵水的汲鹵筒后,在豎直狀態下,要將閥門剛好頂開至少需用多大的力(筒的取水口與單向閥門均看作面積為30 cm2的圓形;鹽鹵水對閥門壓力的作用點等效在閥門圓心處)。
解
解:(1)汲鹵筒的體積
V===0.004 m3
(2)汲鹵筒浸沒在鹽鹵水中時受到的浮力
F浮=ρ鹽鹵水gV排=1.1×103 kg/m3×10 N/kg×0.004 m3=44 N
解
(3)汲鹵筒的重力
G=mg=2.4 kg×10 N/kg=24 N
則壓力F=F浮-G=44 N-24 N=20 N
(4)鹽鹵水對閥門的壓力
F'=pS=ρ鹽鹵水ghS=1.1×103 kg/m3×10 N/kg×2 m×30×10-4 m2=66 N
將閥門打開所需的最小力
F小=F'=×66 N=33 N
8.(2024·宜賓)質量為500 kg的物體M,與水平地面的接觸面積為0.2 m2,用如圖所示的滑輪組沿水平方向將物體M從A點勻速拉到B點,AB距離為10 m,物體M在地面滑動過程中受到的阻力是其重力的0.2倍,在此過程中,因動滑輪和繩的重力以及繩與滑輪間的摩擦而做的額外功W0=200 J,g取9.8 N/kg。求在此過程中:
(1)物體M受到的重力;
(2)物體M對地面的壓強;
(3)滑輪組對物體M做的功;
(4)如果電動卷揚機的效率是80%,求此電動卷揚
機消耗的電能。
解:(1)物體M受到的重力
G=mg=500 kg×9.8 N/kg=4 900 N
(2)物體M對地面的壓力
F=G=4 900 N,壓強
p===24 500 Pa
(3)滑輪組對物體M的拉力
F=f=0.2G=0.2×4 900 N=980 N
做的功W有=Fs=980 N×10 m=9 800 J
解
(4)電動卷揚機做的總功
W總=W有+W0=9 800 J+200 J=10 000 J
如果電動卷揚機的效率是80%,電動卷揚機消耗的電能
W===12 500 J
解
9.(2023·荊州)以“‘荊歌’鐵馬,奔向未來”為主題的2023荊州馬拉松3月26日在荊州體育中心鳴槍起跑。在開賽場地建設過程中,工人利用長度L=3 m的斜面把質量為240 kg的重物勻速推到h=1 m高處,如圖所示,工人所用推力F=1 000 N。g取10 N/kg。求:
(1)推力做的有用功;
(2)斜面的機械效率;
(3)工人將另一質量為300 kg的重物勻速推到同一高度,為了省力,換用長度為5 m的斜面,此時重物與斜面間的摩擦力與原來的摩擦力之比為6 ∶5,共用時20 s,工人推力做功的功率。
解:(1)推力做的有用功
W有=Gh=mgh=240 kg×10 N/kg×1 m=2 400 J
(2)推力做的總功W總=FL=1 000 N×3 m=3 000 J
斜面的機械效率
η=×100%=×100%=80%
(3)此過程的額外功
W額=W總-W有=3 000 J-2 400 J=600 J
由W額=fs得,重物與斜面間的摩擦力
f===200 N
解
換斜面后,重物與斜面間的摩擦力
f'=×200 N=240 N
有用功W'有=G'h=m'gh=300 kg×10 N/kg×1 m=3 000 J
額外功W'額=f's=240 N×5 m=1 200 J
則總功W總'=W有'+W額'=3 000 J+1 200 J=4 200 J
推力做功的功率P===210 W
解
10.(2023·重慶A卷)桔槔是《天工開物》中記載的一種原始的汲水工具。如圖所示,硬桿用細繩懸掛在樹上,桿可繞O點自由旋轉且與樹之間無作用力,用細繩將重力為20 N、容積為2.8×10-2 m3的桶懸掛在B端,在A端重120 N的拗石輔助下,人可輕松將一桶水從井中提起,OA ∶OB=3 ∶2;懸掛桶的繩子始終保持在豎直方向上,忽略桿和繩的重力。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)桶裝滿水時,求水的質量;
(2)空桶在井中漂浮時,求桶排開水的體積;
(3)一重力為480 N的人用桔槔將裝滿水的桶提出水面后(忽略
桶外壁沾水),桔槔處于平衡狀態時,人與地面的受力面積為500
cm2,求人對地面的壓強。
解:(1)由ρ=可得,桶裝滿水時水的質量m水=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2.8×10-2 m3=28 kg
(2)空桶在井中漂浮時,受到的浮力F浮=G桶=20 N
由F浮=ρ水gV排可得,桶排開水的體積
V排===2×10-3 m3
(3)水的重力
G水=m水g=28 kg×10 N/kg=280 N
桶和水的總重力
G總=G桶+G水=20 N+280 N=300 N
解
由杠桿平衡條件可得:
G拗石×OA=(G總-F)×OB
即:120 N×3=(300 N-F)×2
解得人對繩的拉力F=120 N
繩子對人的拉力是豎直向下的,且該拉力大小也為120 N,故人對地面的壓力
F壓=F支=G人+F拉=480 N+120 N=600 N
人與地面的受力面積S=500 cm2=5×10-2 m2
人對地面的壓強
p===1.2×104 Pa
解
類型3
電學計算
考向1　簡單電路類
1.(2024·新疆)如圖所示的電路,定值電阻R1的阻值為10 Ω,定值電阻R2的阻值為20 Ω,閉合開關S后,電流表A的示數為0.10 A。求:
(1)電阻R1兩端的電壓;
(2)電源電壓;
(3)整個電路在1 min內產生的熱量。
解
解:(1)電阻R1兩端的電壓
U1=IR1=0.10 A×10 Ω=1 V
(2)電源電壓
U=I×(R1+R2)=0.10 A×(10 Ω+20 Ω)=3 V
(3)整個電路在1 min內產生的熱量
Q=W=UIt=3 V×0.10 A×60 s=18 J
2.(2024·福建)小閩設計的車載可加熱果蔬攪拌機工作電路圖如圖。電熱絲R的阻值為4 Ω,電動機標有“12 V　24 W”字樣。閉合開關S、S1,電動機正常工作。求:
(1)電源電壓;
(2)閉合開關S、S1,電動機1 min內消耗的電能;
(3)閉合開關S、S2,通電100 s,電熱絲R產生的熱量。
解
解:(1)由電路圖知,閉合開關S、S1,電路為電動機的簡單電路,此時電動機正常工作,電動機兩端的電壓等于電動機的額定電壓,所以電源電壓U=U額=12 V
(2)電動機1 min內消耗的電能
W=Pt=24 W×60 s=1 440 J
(3)閉合開關S、S2時,電熱絲連入電路,通電100 s電熱絲R產生的熱量
Q=W=UIt'=t'=×100 s=3 600 J
3.(2024·安徽)如圖所示的電路中,電源兩端電壓U=9 V,R1、R2、R3均為定值電阻,其中R2=45 Ω,R3=30 Ω。
(1)當閉合開關S和S1,斷開開關S2時,求R3兩端的電壓U3;
(2)當開關S、S1和S2均閉合時,求電流表的示數I;
(3)當閉合開關S,斷開開關S1和S2時,電壓表的示數為6 V,求R1消耗的電功率P。
解
解:(1)當閉合開關S和S1,斷開開關S2時,R1被短路,R2為斷路,電路為R3的簡單電路,則R3兩端的電壓U3=U=9 V
(2)當開關S、S1和S2均閉合時,R2、R3為并聯,由并聯電路的電壓規律可知,R2、R3兩端的電壓U2=U3=U=9 V
則流經R2的電流I2===0.2 A
流經R3的電流I3===0.3 A
則電流表的示數
I=I2+I3=0.2 A+0.3 A=0.5 A
解
(3)當閉合開關S,斷開開關S1和S2時,R1和R3串聯,電壓表測量R3兩端的電壓,由并聯電路的電壓規律可知,R1兩端的電壓U1=U-U3'=9 V-6 V=3 V
流經R3的電流
I'===0.2 A
串聯電路中電流處處相等,R1消耗的電功率
P=U1×I'=3 V×0.2 A=0.6 W
考向2　高低溫擋類
4.(2024·連云港)小明家的電水壺的內部電路如圖所示,其
中R1、R2為電熱絲,S是電源開關,S0是溫控開關(水溫達到
100 ℃,自動由加熱狀態切換為保溫狀態)。該電水壺的部
分重要參數如表所示。已知電源電壓為220 V。求:
(1)當開關S閉合,S0斷開時,電路中的電流;
(2)當開關S和S0均閉合時,R1的電功率;
(3)在加熱狀態下,該電水壺工作50 s消耗的
電能。
××牌電水壺 額定電壓 220 V
電源頻率 50 Hz
加熱功率 880 W
保溫功率 44 W
解:(1)當開關S閉合,S0斷開時,電水壺處于保溫狀態,由P=UI得,電路中的電流I===0.2 A
(2)當開關S和S0均閉合時,此時電水壺處于加熱狀態,其總功率等于兩電阻電功率之和,則R1的電功率
P1=P總-P2=P加熱-P保溫=880 W-44 W=836 W
(3)在加熱狀態下,該電水壺工作50 s消耗的電能
W=P加熱t=880 W×50 s=4.4×104 J
解
5.(2024·蘇州)某電飯鍋的電路如圖所示,發熱盤內有發熱電阻R1和分壓電阻R2,S是溫控開關。當S接a時,電飯鍋處于高溫擋,通過的電流為4 A;當溫度達到一定值時,開關S自動切換到b,電飯鍋處于保溫擋,通過的電流為0.25 A。求:
(1)R1的阻值;
(2)電飯鍋高溫擋的功率;
(3)保溫16 min,分壓電阻R2產生的熱量。
解:(1)當S接a時,電飯鍋處于高溫擋,通過的電流為4 A,電壓為220 V,則R1的阻值R1===55 Ω
解
(2)電飯鍋高溫擋的功率
P高=UI高=220 V×4 A=880 W
(3)分壓電阻R2的阻值
R2=-R1=-55 Ω=825 Ω
分壓電阻R2產生的熱量
Q2=R2t=(0.25 A)2×825 Ω×16×60 s=4.95×104 J
解
6.(2024·龍東地區)一款小型電火鍋如圖甲所示,通過擋位開關實現高、中、低三擋控溫功能;圖乙是它的簡化電路圖。R1、R2、R3均為加熱電阻(阻值保持不變),已知R1的阻值為176 Ω,電火鍋的部分參數如表所示。求:
額定電壓 220 V
低溫擋功率
中溫擋功率 440 W
高溫擋功率 1 100 W
(1)R2的阻值是多少;
(2)電火鍋在低溫擋工作時的功率是多少;
(3)某次使用時,在標準大氣壓下,用中溫擋將1 kg水從20 ℃加熱到沸騰,用時14 min,不計熱量損失,該電火鍋中溫擋的實際功率是多少。[c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
解
解:(1)由圖乙知,開關接高溫觸點時,電阻R3單獨在電路中工作,由P=知,R3的阻值R3===44 Ω
開關接中溫觸點時,電阻R2、R3串聯在電路中,電路的總電阻R== =110 Ω
根據串聯電路的特點知,R2的阻值
R2=R-R3=110 Ω-44 Ω=66 Ω
(2)開關接低溫觸點時,R1和R3串聯,電路的總電阻
R'=R1+R3=176 Ω+44 Ω=220 Ω
低溫擋的功率P低===220 W
解
(3)水吸收的熱量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J
電火鍋消耗的電能W=Q吸=3.36×105 J
實際功率P實===400 W
解
考向3　極值、范圍類
7.(2024·重慶A卷)如圖甲所示是同學們自制的調光小臺燈,圖乙是臺燈的電路原理圖。電源電壓為3 V,R是調節亮度的變阻器,最大阻值為10 Ω。燈L標有“2.5 V　0.5 W”字樣。忽略溫度對電阻的影響。求:
(1)燈L正常發光時的電阻;
(2)燈L正常發光時,變阻器R工作10 min產生的熱量;
(3)電源電壓降為2.7 V后,燈L的最小實際電功率。
解:(1)燈L正常發光時的電流
I正===0.2 A
燈L正常發光時的電阻
RL===12.5 Ω
(2)由圖乙可知,燈L與變阻器R串聯,燈L正常發光時,通過變阻器的電流等于通過燈的電流,即:IR=I正=0.2 A
變阻器兩端的電壓
UR=U-U額=3 V-2.5 V=0.5 V
變阻器R工作10 min產生的熱量
QR=WR=URIRt=0.5 V×0.2 A×10×60 s=60 J
解
(3)電源電壓降為2.7 V后,當變阻器接入電路的阻值最大時,電路中的電流最小,此時燈的實際功率最小,電路中的最小電流
I小===0.12 A
燈L的最小實際電功率
=RL=(0.12 A)2×12.5 Ω=0.18 W
解
8.(2024·內江)圖甲是某物理興趣小組設計的簡易“坐位體前屈”測試儀,其簡化原理如圖乙。在測試中,測試的同學向前水平推動測試儀的滑塊(相當于向右移動圖乙中滑動變阻器的滑片P),用電壓表的示數來反映被測試者的成績。電源的電壓恒為6 V,電壓表的量程為0~3 V,電流表的量程為0~0.6 A,滑動變阻器R1標有“20 Ω　1.5 A”的字樣,定值電阻R2=10 Ω。閉合開關S,求:
(1)當滑動變阻器連入電路的阻值R1=2 Ω時,電壓表的示數;
(2)在保證電路元件安全的情況下,電路消耗總功率的最小值。
解:(1)由圖乙可知R1和R2串聯,則總電阻
R=R1+R2=2 Ω+10 Ω=12 Ω
由歐姆定律得,電路中的電流
I===0.5 A
R1兩端的電壓即電壓表的示數
U1=IR1=0.5 A×2 Ω=1 V
(2)由P=UI可知,電源電壓恒定,電流越小,電路消耗的總功率越小,則滑動變阻器連入電路的阻值最大時,電路中的電流最小,I小== = 0.2 A
解
此時電壓表的示數
U'1=I小R1最大=0.2 A×20 Ω=4 V
超過了電壓表的量程,因此電壓表的最大示數為3 V,R2兩端的電壓
U2=U-U″1=6 V-3 V=3 V
則電路中的電流最小值為
I最小=I2===0.3 A
由P=UI得,電路消耗的最小電功率
P最小=UI最小=6 V×0.3 A=1.8 W
解
考向4　其他應用類
9.百善孝為先,我們可以從點點滴滴的小事做起。亮亮同學將自己的壓歲錢省下來給爺爺買了一款足浴盆。這款足浴盆工作時的簡化電路如圖,它有加熱功能和按摩功能。電動機線圈電阻為3 Ω,加熱電阻阻值為48.4 Ω,電源電壓為220 V穩定不變。
(1)啟動按摩功能時,電動機啟動,通過電動機線圈的電流為
0.1 A,按摩10 min,電動機線圈產生的熱量是多少
(2)加熱電阻正常工作時的電功率是多少
(3)在足浴盆中加入初溫為20 ℃,體積為4 L的水,加熱電阻正常工作420 s,水溫升高至40 ℃,它的電加熱效率為多少 [ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
解:(1)線圈產生的熱量
Q=I2 RMt=(0.1 A)2×3 Ω×10×60 s=18 J
(2)加熱電阻正常工作時的電功率
P===1 000 W
(3)水的體積V=4 L=4×10-3 m3
由密度公式ρ=可知,水的質量
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×4×10-3 m3=4 kg
水吸收的熱量
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg· ℃)×4 kg×(40 ℃-20 ℃)=3.36×105 J
解
加熱電阻所消耗的電能
W=Pt'=1 000 W×420 s=4.2×105 J
則足浴盆的加熱效率
η=×100%=×100%=80%
解
10.(2024·鹽城)如圖甲是科技小組設計的“智能溫控小屋”簡化電路,受控電路功率隨時間的變化關系如圖乙所示。當室溫上升至28 ℃時冷卻系統開始工作,當室溫降至23 ℃時停止工作。Rt為熱敏電阻,其阻值隨溫度的升高而減小,當控制電路中的電流為0.15 A時,銜鐵剛好被吸下,控制電路電源電壓恒為3 V。定值電阻R0為100 Ω,線圈電阻忽略不計。求:
(1)受控電路30 min內消耗的電能;
(2)受控電路工作時,通過電阻R0的
電流;
(3)熱敏電阻Rt的變化范圍。
解:(1)受控電路30 min內消耗的電能
W=Pt=1 200 W×1 200 s=1.44×106 J
(2)當控制電路中的電流為0.15 A時,銜鐵剛好被吸下,受控電路工作,控制電路中R0和Rt并聯,則R0兩端的電壓U0=U=3 V,R0=100 Ω,則通過R0的電流
I0===0.03 A
(3)當控制電路中的電流達到0.15 A前,由圖可知此時控制電路為熱敏電阻Rt的簡單電路,根據題意可知當室溫升至28 ℃時,此時熱敏電阻Rt的阻值最小,熱敏電阻兩端的電壓Ut=U=3 V,則熱敏電阻的最小阻值Rtmin===20 Ω
解
由題意和圖示可知,冷卻系統工作后,控制電路中熱敏電阻Rt和定值電阻R0并聯,在降溫過程中熱敏電阻Rt的阻值會增大,則通過熱敏電阻Rt的電流會減小,當室溫降至23 ℃時,控制電路的電流剛好降至0.15 A,此時熱敏電阻Rt的阻值最大,此時通過熱敏電阻的電流
It'=I-I0=0.15 A-0.03 A=0.12 A
熱敏電阻的最大阻值
Rtmax===25 Ω
由此可知熱敏電阻的阻值變化范圍為20~25 Ω
解
類型4
綜合計算
考向1　熱力綜合類
1.(2024·山西)山西擁有豐富的歷史文化遺產。暑假期間小明一家從平遙古城自駕前往五臺山,進行古建筑研學旅行。平遙古城到五臺山全程約360 km,駕車前往大約需要4 h。(汽油的熱值q取4.5×107 J/kg,汽油的密度ρ取0.8×103 kg/m3)
(1)求汽車的平均速度。
(2)汽車全程消耗汽油25 L,求汽油完全燃燒放出的熱量Q。
(3)若汽車發動機全程的平均功率為25 kW,求汽車發動機的效率。
解:(1)汽車的平均速度
v===90 km/h
(2)消耗汽油的質量
m=ρV=0.8×103 kg/m3×25×10-3 m3=20 kg
汽油完全燃燒釋放的熱量
Q=qm=4.5×107 J/kg×20 kg=9×108 J
(3)汽車發動機做的機械功
W=Pt=25 kW×4 h=3.6×108 J
汽車發動機的效率
η=×100%==40%
解
考向2　熱電綜合類
2.(2024·重慶B卷)如圖甲所示是我市某公園的便民飲水點及其飲水機內部電路簡化圖,其中R1的阻值為48.4 Ω,R1和R2均為阻值不變的電熱絲,飲水機有加熱和保溫擋,正常工作時,保溫擋功率為110 W。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)求飲水機在保溫擋正常工作時的電流;
(2)當只有飲水機工作時,將3 kg水從10 ℃加熱到100 ℃,加熱前后公園安裝的數字式電能表示數如圖乙所示,求飲水機的加熱效率η;
(3)為節能減排,相關部門計劃在該公園安裝如圖丙所示的太陽能電池為飲水機供電。已知晴天1 m2太陽能電池一天能發電0.4 kW·h,要求所有太陽能電池晴天一天的發電量能供飲水機使用3天。飲水機每天正常工作加熱時間計為3 h,保溫時間計為8 h,求至少要安裝多大面積的太陽能電池。
解:(1)飲水機在保溫擋正常工作時的電流I保溫===0.5 A
(2)水吸收的熱量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×3 kg×(100 ℃-10 ℃)=1.134×106 J
消耗的電能W=1 862.59 kW·h-1 862.24 kW·h=0.35 kW·h=1.26×106 J
加熱效率η=×100%=×100%=90%
(3)加熱擋功率
P加熱===1 000 W=1 kW
解
每天加熱3小時消耗的電能
W加熱=P加熱t加熱=1 kW×3 h=3 kW·h
保溫擋功率P保溫=110 W=0.11 kW
每天保溫8 h消耗的電能W保溫=P保溫t保溫=0.11 kW×8 h=0.88 kW·h
每天需消耗的電能W=W加熱+W保溫=3 kW+0.88 kW=3.88 kW·h
3天需消耗的電能
W總=3.88 kW·h×3=11.64 kW·h
需太陽能電池板的面積
s==29.1 m2
解
考向3　力電綜合類
3.(2024·涼山州)電動自行車是常見的交通工具,某型號的電
動自行車質量為48 kg,輸出電壓為48 V,電動機的額定功率
為240 W,電池最大儲能能量E=3×106 J。(g取10 N/kg)
(1)如圖所示停放,若整車與水平地面的接觸總面積為4×10-3 m2,求車對水平地面的壓強;
(2)若電動自行車以額定功率行駛,求通過電動機的電流;
(3)若電動自行車勻速行駛時受到的阻力為80 N,能量轉化率為80%,求充滿電后能行駛的最遠路程。
解:(1)車對水平地面的壓力
F=G=mg=48 kg×10 N/kg=480 N
車對水平地面的壓強
p===1.2×105 Pa
(2)電動自行車以額定功率行駛時,通過電動機的電流I===5 A
(3)電動自行車勻速行駛時,獲得的機械能
W=ηE=80%×3×106 J=2.4×106 J
電動自行車勻速行駛時受到的牽引力與阻力平衡,大小相等,即F牽=f=80 N,則充滿電后能行駛的最遠路程
s===3×104 m
解

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