中考物理热点专题讲义实验探究题

中考热点题型专精篇实验探究题【命题规律分析】实验探究题是根据新课程理念，结合物理学科特点考查学生的科学探究能力。科学探究作为核心素养里的一个重要部分，科学探究能力是需要重点培养的。这类型试题可以考察整个探究过程，也可以考察其中的一个或多个环节。2022年中考需要重点关注的实验有以下几个:探究晶体熔化和液体沸腾的实验；探究平面镜成像规律实验；测量物体的密度实验；探究二力平衡的条件实验；探究影响摩擦力大小的因素实验；探究液体内部压强特点实验；探究影响浮力大小因素实验；测定滑轮组的机械效率实验；探究电流和电压、电阻的关系实验；测定小灯泡的电功率实验；探究电磁铁的特点实验；通电导体在磁场中受力大小和什么因素有关实验；探究电磁感应现象。热点实验有以下几个：测量小灯泡的电阻；测量小灯泡的电功率；测量物体密度；探究光的反射、平面镜成像规律；探究凸透镜成像规律。【热点题型对点训练】1、如图甲所示是某班同学白天在教室内做“探究平面镜成像的特点”的实验。(1)平面镜成像的原理是________________________________。(2)为了更好地完成实验，成像所选的器材最好是________________(选填“平面镜”“薄玻璃板”或“厚玻璃板”)。除了点燃的蜡烛A外，实验中还要再准备一支与A完全相同的蜡烛B,目的是________________(3)实验中，无论蜡烛B在玻璃板后的纸面上怎样移动，都无法使它与蜡烛A的像完全重合，其原因可能是________________________(4)解决上述问题后继续实验，图乙是同学们经过三次实验后，在白纸上记录的像与物对应点的位置。通过处理和分析这张白纸上的信息，可得出的结论是________________________。(写出一条即可)(5)移开蜡烛B,把光屏放在像的位置，然后________(选填“透过玻璃板”或“直接”)观察光屏，发现光屏上________(选填“能”或“不能”)承接到蜡烛的像，说明平面镜成的是________(选填“虚”或“实”)像。(6)该实验中还可以进行改进的地方有________________________。(写出一条即可)【答案】(1)光的反射(2)薄玻璃板比较像与物的大小(3)玻璃板没有竖直放置(4)像与物到平面镜的距离相等(或像与物的连线和镜面垂直)(5)直接不能虚(6)用方格纸代替白纸进行实验(或在较暗的环境中进行实验)【解析】(2)选用玻璃板是为了便于确定像的位置；选用薄的而不选用厚的玻璃板是因为厚玻璃板的前、后镜面会分别成一个像，影响观察实验现象。(5)用光屏去判断平面镜所成的像是虚像还是实像时，应该直接去观察光屏上是否承接到了蜡烛的像。光屏上没有承接到像，说明成的是虚像。(6)由题干可知，这个实验是在白天进行的，对比度较弱，改换在较暗的环境中进行该实验，观察到的实验现象将会更清晰。可以用方格纸代替白纸进行实验，这样更便于比较像与物的位置关系。2、如图甲、乙所示是兴趣小组的同学在做“探究凸透镜成像的规律”实验。(1)如图甲所示，平行于主光轴的光线透过凸透镜后，在光屏上形成一个很小、很亮的光斑。由此可知，凸透镜对光有________作用。该凸透镜的焦距是________cm.(2)将实验器材依次固定在光具座上。点燃蜡烛后，通过调节使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在________________________。为了便于观察实验现象，实验环境应该________(选填“较亮”或“较暗”)一些。(3)小组同学将蜡烛和光屏移动到如图乙所示的位置时，光屏上会出现烛焰倒立、________的实像，应用此成像规律可制成________________。(4)保持图乙中凸透镜的位置不动，将蜡烛向左移动一段距离，为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏向________(选填“左”或“右”)移动。(5)小组的小陈把图乙中的凸透镜换成焦距更小的，发现光屏上清晰的像变模糊了。若不改变凸透镜的位置，要使光屏上再次得到清晰的像，可以采取的办法是________________________________________。(写出一条即可)(6)小组的小张同学调节器材，在光屏上得到烛焰清晰的像后，将一副眼镜的镜片放在蜡烛和凸透镜之间。当他将蜡烛向左移动适当距离后，光屏上重新承接到烛焰清晰的像，则这副眼镜是________(选填“近视”或“远视”)眼镜。(7)若用遮光板遮住凸透镜的一部分，则光屏上所成的像相比原来是________(选填“完整”或“不完整”)的。(8)实验结束后，小组中的一位同学提出可以用LED灯代替蜡烛进行该实验，这样做的好处是____________________________________________________________。(写出一条即可)【答案】(1)会聚10(2)同一高度较暗(3)缩小照相机(4)左(5)将蜡烛向右移动适当距离(或将光屏向左移动适当距离)(6)近视(7)完整(8)所成的像不会晃动，更加稳定(或增加物体的亮度，使成的像更清晰，合理即可)【解析】(1)凸透镜对光有会聚作用，很小、很亮的光斑是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离就是凸透镜的焦距。(3)图乙中的物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间。根据凸透镜的成像规律可知，此时成的是倒立、缩小的实像。照相机是根据这个规律制成的。(6)把眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，将蜡烛向左移动适当距离后像又清晰，说明该眼镜对光线具有发散作用，为凹透镜，是近视眼镜。(7)遮住凸透镜的一部分，物体发出的光线仍可以透过凸透镜的未遮挡部分成像，只是透过凸透镜的光线变少，所成像的亮度变暗。3、小伟在地质公园进行研学活动时，捡到一块形状不规则的小矿石。他想知道小矿石的密度，于是便叫来同学小强一起设计实验进行测量，如图甲、乙所示。(1)实验时，首先应将天平放在________上。接下来，正当小伟要进行如图甲所示的操作时，一旁的小强发现了错误，并急忙阻止了他，小强的错误是________________；正确的操作是________________________(2)纠正错误后，小伟用调好的天平测小矿石的质量。当右盘中所加砝码和游码的位置如图乙所示时，天平横梁平衡，则小矿石的质量为________g.(3)接着在量筒内先倒入适量的水，然后将小矿石放入量筒中，如图丙所示，则小矿石的体积是________cm3,小矿石的密度是________kg/m3。(4)小强观察到小伟将小矿石放入量筒中时，在量筒壁上溅了几滴水，则所测小矿石的密度将________。小强和小伟进行讨论，若实验时的操作全都正确，但被测的小矿石具有一定的吸水性，那么用上述方法测出的密度将________。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)(5)若将该小矿石切去一小块，则小矿石剩余部分的质量将________，密度将________(均选填“变大”“变小”或“不变”)。(6)总结经验后，小伟和小强又想出用另一种方法来测量小矿石的体积。如图丁所示，他们先将小矿石用塑料膜(体积忽略不计)包裹起来，放入装满水的大烧杯中，使溢出的水流入小烧杯中，再将小烧杯中的水全部倒入空量筒，量筒测出的就是小矿石的体积。请你分析这样测出的密度是否会偏大或偏小，说明理由。【答案】(1)水平桌面(或水平台)没有将游码移到标尺左端的零刻度线处将游码移到标尺左端的零刻度线处后，向右调节平衡螺母(2)52(3)202.6×103(4)偏大偏大(5)变小不变(6)答：测出的密度会偏大。小烧杯中水的体积即是小矿石的体积。将小烧杯中的水倒入量筒中时，会有部分水残留在小烧杯中，导致量筒测出小矿石的体积偏小。由ρ=eq\f(m,V)可知，质量一定的情况下，测出的小矿石的密度会偏大。【解析】(4)将小矿石放入量筒中，在量筒壁上溅了几滴水或小矿石具有一定的吸水性，都会使测得小矿石的体积偏小，根据ρ=eq\f(m,V)可知，质量一定时，测得小矿石的密度将会偏大。4、酱油是中国传统的调味品，它是以大豆等为原材料，加入水、食盐酿造而成的液体调味品。酱油呈红褐色，有独特酱香，滋味鲜美，能够增进食欲。下面是“奋勇”小组测量酱油密度的实验过程：(1)小组同学在做好前期的准备工作后，发现天平的指针如图所示，则应该向________(选填“左”或“右”)调节平衡螺母，使天平平衡。(2)调好天平后，小组同学进行了如下实验操作：①向烧杯中倒入适量酱油，测出烧杯与酱油的总质量m1；②将烧杯中的一部分酱油倒入量筒中，测出倒出酱油的体积V；③用天平测出烧杯与剩余酱油的总质量m2；④酱油的密度ρ=________________。(用所测物理量的符号表示)(3)请你设计记录实验数据的表格。(4)小组中的一位同学认为(2)中的步骤②会有部分酱油挂在烧杯壁上，影响密度的测量结果。请你分析这种想法是否正确，并说明理由：_________________________________________________________________________。【答案】(1)左(2)eq\f(m1-m2,V)(3)如下表(4)不正确。计算密度时测量的是被倒入量筒中酱油的质量和体积，不受剩余酱油的影响【解析】(2)根据题意可知，此时倒出酱油的质量为m1-m2,倒出酱油的体积为V,所以酱油的密度ρ=eq\f(m,V)=eq\f(m1－m2,V)5、“牛顿”小组的同学用如图甲所示的实验装置探究“水沸腾时温度变化的特点”。(1)安装实验装置时，应按照________(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序。(2)某时刻温度计的示数如图甲所示，该时刻水的温度是________℃。(3)小组的同学待温度计的示数达到90℃后，每隔1min记录一次水的温度，得到的数据记录如下表。根据表格中的数据在图乙中描点，画出水沸腾时的图像。由图像可知，水沸腾时的特点是________________________；当地的气压________(选填“大于”“小于”或“等于”)1个标准大气压。(4)实验过程中观察到的实验现象如图丙所示，其中反映水沸腾时气泡变化情况的是________(选填“A”或“B”)。(5)在水沸腾的过程中将酒精灯撤掉，观察到水还会继续沸腾一会儿，原因是________________________。(6)实验中的烧杯上盖有纸板，纸板在这里起到的作用是________________________。(7)实验后，小组同学对此次实验进行讨论，认为实验过程中水加热的时间太长。为了节省加热时间，请你提出改进建议：________________________【答案】(1)自下而上(2)92(3)如图所示持续吸热，温度不变小于(4)B(5)烧杯中的水还能继续从石棉网中吸热(6)减少水的热量散失，缩短加热时间(7)提高水的初温(或减少水的质量)【解析】(4)图丙中A反映的是加热过程中的现象，加热过程中底部水的温度较高，汽化后气泡上升，遇到上部较冷的水发生了液化，所以气泡越来越小。B反映的是水沸腾时气泡的变化情况，沸腾时烧杯中的水都达到了沸点，同时发生剧烈的汽化现象，底部的气泡在上升过程中不断聚集，所以气泡越来越大。(5)刚撤去酒精灯时，由于石棉网的温度高于水的沸点，所以水仍能从石棉网中吸热，继续沸腾一会。6、在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，小华用同一木块分别做了如图所示的三组实验。(1)实验时，应用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做________运动。此时木块受到的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数，其原理是________________________。(2)甲、乙实验说明滑动摩擦力的大小与________________有关；________两组实验说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。(3)小华猜想滑动摩擦力的大小还可能跟接触面的面积有关。于是他在甲实验的基础上，将木块切成两部分分别进行实验，测得的数据如下表。由表中数据得出滑动摩擦力的大小跟接触面的面积有关，这种做法是________(选填“正确”或“错误”)的，理由是____________________________________________。(4)若小华以不同的速度水平匀速直线拉动甲实验中的木块，则在每次拉动中，弹簧测力计的示数________(选填“变化”或“不变”)。(5)小华在实验结束后，对实验过程进行了分析总结，并改进了实验装置，如图丁所示。该装置相比原装置的优点是________________________________(写出一条即可)【答案】(1)匀速直线二力平衡(2)接触面所受的压力甲、丙(3)错误没有挖制接触面受到的压力不变(4)不变(5)不需要控制物体做匀速运动，更容易操作(合理即可)【解析】(4)滑动摩擦力的大小只跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度有关，跟拉动的速度无关。当以不同的速度匀速直线拉动木块时，弹簧测力计的拉力和木块所受的摩擦力是一对平衡力，滑动摩擦力不变，弹簧测力计的拉力也不变，即弹簧测力计的示数不变。7、小怡同学为了探究“电流与电阻的关系”，从实验室找来如下器材：电压恒为3V的电源，电流表、电压表各一只，开关一个，阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻各一个，标有“20Ω1A”字样的滑动变阻器，导线若干。如图甲所示是实验电路。(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。要求：滑动变阻器的滑片P向B端滑动时，电流表的示数变小。(2)闭合开关前，发现电流表的指针在零刻度线的左侧，接下来应进行的操作是________________________(3)调整好实验器材后，小怡闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电流表的指针正常偏转，但电压表的示数为零。发生这种故障的原因可能是________________(4)故障排除后，小怡先把10Ω的电阻接入电路，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V,读出电流表的示数后，断开开关。接着拆下10Ω的电阻，改换成阻值为20Ω的电阻继续实验。闭合开关后，电压表的示数如图乙所示，其示数是________V,要完成这次实验，接下来她应将滑动变阻器的滑片向________(填字母)端移动。(5)当小怡改用50Ω的电阻进行实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都无法使电压表达到实验要求的示数。你认为原因可能是________。A.变阻器的最大阻值太大了 B.电压表的量程选小了C.变阻器的最大阻值太小了 D.变阻器烧坏了(6)小怡在换用其他电阻进行多次实验后，将实验数据记录在下表中。表中的“？”处应填________。分析表中数据，可以得出的结论是________________________________________________________________。【答案】(1)如图所示(2)将电流表调零(3)定值电阻短路(4)2.4B(5)C(6)电压U/V电压一定时，电流和电阻成反比【解析】(3)电流表的指针能正常偏转，说明电路是通路。电压表的示数为零，说明没有电流通过电压表，电压表被短路，即定值电阻发生短路。(5)根据题意可知，滑动变阻器的最大阻值为20Ω。根据串联电路的分压特点可知，电阻和电压成正比，将50Ω的电阻接入电路时，设滑动变阻器两端分担的最大电压为U,有eq\f(20Ω,30Ω)＝eq\f(U,3V-U),解得U=eq\f(6,7)V<1V,即50Ω的电阻两端的最小电压大于2V,无法使电压表达到实验要求的示数，说明变阻器的最大阻值太小了。8、小芳用图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。(1)图甲的实物电路中有一根导线连接不合适，请你在这条导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。(2)小芳在连接电路时，刚接好最后一根导线，电流表的指针便立刻发生了偏转，发生这种现象的原因是________________________________。(3)如图乙所示，小芳闭合开关，发现电压表和电流表均无示数。小芳用另一只完好的电压表进行检测，她把电压表分别接在a、b和b、c之间，发现电压表均有示数；把电压表接在a、c之间，发现电压表无示数。则故障可能是(4)排除故障后，小芳调节滑动变阻器的滑片，测量并记录了多组实验数据，画出了待测电阻R的I-U图像，如图丙所示。由图像可得Rx=________Ω。(5)实验过程中，电压表由于接线柱松动不能使用了。小芳看到滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω1A”的字样。经过思考，她移除电压表，利用剩余的器材同样测出了Rx的阻值。请你在下面的虚线框中画出此时的电路图，并完成实验步骤。①闭合开关，把滑动变阻器的滑片移到阻值最小处，读出此时电流表的示数I；②再把滑片移到________,读出此时电流表的示数I1；③待测电阻阻值的表达式为Rx=________。(用已知量和测量量的符号表示)(6)完成实验后，小芳接着将电路中的定值电阻更换为额定电压为2.5V的小灯泡，想用同样的方法测量小灯泡正常发光时的电阻。如图丁所示是小芳绘制的小灯泡的I-U图像。①根据图丁可得，该小灯泡在正常发光时的电阻为________Ω。②小灯泡的I-U图像是曲线而不是直线的原因是________________________________________。【答案】(1)如图所示(2)连接电路时没有断开开关(3)滑动变阻器断路(4)10(5)如图所示②阻值最大处③eq\f(20Ω·I1,I-I1)(6)①12.5②灯泡灯丝的电阻会随着温度的变化而变化【解析】(1)根据实物图可知，实验中使用的是两节串联起来的干电池，每节干电池的电压为1.5V,两节串联起来的电压为3V,所以电阻R两端的最大电压为3V,电压表应选择0～3V的量程。(3)将电压表接在a、b之间有示数，说明ab段是通路；将电压表接在b、c之间有示数，说明ac段也是通路；将电压表接在a、c之间无示数，说明bc段有断路。所以故障可能是滑动变阻器断路。(5)当把滑动变阻器的滑片移到阻值最小处时，滑动变阻器的电阻为O,电路为R的简单电路，电源电压U=IR。当把滑动变阻器的滑片移到阻值最大处时，电源电压U=IR=I1×(20Ω+Rx)。联立为IRx=I1×(20Ω+Rx),解得Rx=eq\f(20Ω·I1,I-I1)9、如图甲所示是“圆梦”学习小组在做“测量小灯泡的电功率”实验，实验中所用小灯泡的额定电压为2.5V。(1)该实验的原理是____________________。(2)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接起来。(导线不得交叉)(3)连接电路时，开关应________。闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该移到________处。滑动变阻器除了可以保护电路，还能起到________________的作用。(4)小组的小明同学在连接电路时，将滑动变阻器下端的两个接线柱接入了电路。他连接好电路后闭合开关，左右移动滑动变阻器的滑片，可能看到的现象有________________________。(写出一条即可)(5)正确连接电路后，闭合开关，发现电流表的指针不动；用手按住开关后，看到电流表的指针摆动。出现这种现象的原因可能是________________________。(6)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当观察到________________时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是________W。(7)请你帮他们设计一个记录实验数据的表格。(8)小组的同学在测量另一个小灯泡的额定功率时，发现电压表坏了，于是设计了如图丙所示的电路。已知小灯泡的额定电流I额=0.2A,R为电阻箱(一种可以调节并显示电阻阻值的变阻器)，R0为保护电阻(阻值未知)。实验步骤如下：①将单刀双掷开关接a,调节电阻箱和滑动变阻器的滑片至适当位置，使电流表的示数为0.2A,记录电阻箱的示数R1；②将单刀双掷开关接b,保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数不变，记录电阻箱的示数R2；eq\o\ac(○,3)小灯泡L的额定功率P额=________。(用已知量和测量量的符号表示)【答案】(1)P=UI(2)如图所示(答案不唯一)(3)断开阻值最大改变小灯泡两端的电压(4)电压表、电流表的示数不变(或小灯泡的亮度不变且始终较暗，合理即可)(5)开关接触不良(合理即可)(6)电压表的示数为2.5V0.7(7)如下表(8)I额2(R2-R1)【解析】(4)当滑动变阻器将下面两个接线柱接人电路时，相当于接入了一个定值电阻。无论怎样移动滑片，滑动变阻器接人电路的阻值都不会发生改变，所以电路中的总电阻不变，电流表和电压表的示数不变，小灯泡的亮度也不变，且小灯泡的亮度始终较暗。(6)当灯泡两端的电压为额定电压时，灯泡正常发光。已知灯泡的额定电压为2.5V,且电压表测量的是灯泡两端的电压，所以当观察到电压表的示数为2.5V时，灯泡正常发光。电流表的示数是0.28A,灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W。(8)将单刀双掷开关由a改接b时，保持电路中的电流不变，说明电路中的总电阻不变，即小灯泡正常发光时减少的电阻恰好是电阻箱增加的电阻，可得小灯泡的电阻RL=R2-R1。已知小灯泡的额定电流为I额，则小灯泡的额定功率P额=I额2(R2-R1)。开放性考题【命题规律分析】开放性试题在每年部分地区的中考题中都占据相当大的一部分比例，这类题型可以考查学生的综合分析能力。是各个地区作为选拔的一种手段，是出现频率较高的一种题型。【热点题型对点训练】1、仿照实例，请将运用的主要物理知识填写在右侧的横线上。例：铅垂线的应用重力的方向总是竖直向下的。（1）塑料吸盘的安装外部大气压大于内部大气压；（2）飞机升力的产生；（3）三峡大坝的船闸的使用。【答案】（1）外部大气压大于内部大气压；（2）流体在流速越大的地方，压强越小；机翼上方的空气流速大于下方，机翼上方的气体压强小于下方，所以机翼上下表面存在向上压强差，因而有向上压力差；（3）连通器原理。【解析】（1）塑料吸盘能吸附于墙面上，这种吸附作用是由于吸盘外部的大气压强大于内部的大气压所产生的；（2）飞机的机翼“上凸下平”，使下方空气流速小、压强大，从而产生向上的压强差，即产生向上的升力；（3）三峡大坝的船闸的上游阀门打开时，上游和闸室构成连通器，下游阀门打开时，下游和闸室构成连通器，即三峡大坝的船闸是利用连通器原理工作的；故答案为：（1）外部大气压大于内部大气压；（2）流体在流速越大的地方，压强越小；机翼上方的空气流速大于下方，机翼上方的气体压强小于下方，所以机翼上下表面存在向上压强差，因而有向上压力差；（3）连通器原理。2、制作简易气压计，观察大气压随高度的变化．(1)如图所示，在玻璃瓶中倒入适量红色的水，将插有玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口，红水升到玻璃管一定的高度，但高度不够，你应_______________________，使水上升到瓶口以上适当位置，制成了简易气压计．(2)将简易气压计从四楼移到一楼过程中，发现玻璃管内水柱_______________，说明____________．(3)小明将简易气压计放在阳光下，过一会儿，他发现玻璃管内水柱发生了变化，这一现象说明，简易气压计的测量结果会受到_________________________影响．【答案】(1).向瓶内吹适量的气(2).下降(3).高度越高，大气压越低(4).外界温度【解析】（1）将插有玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口，红水升到玻璃管一定的高度，但高度不够，根据知，当液体膨胀体积一定时，要想减小高度，需要增大横截面积，即换用较粗的玻璃管，使水上升到瓶口以上适当位置；也可以向瓶内吹适量的气；（2）四楼移到一楼过程中，高度减小，大气压增大，管内水柱高度会降低，说明大气压随高度的减小而增加；（3）小明将简易气压计放在阳光下，过一会儿，瓶内气体温度升高，压强增大液柱升高，说明简易气压计的测量结果会受到温度的影响．故答案为(1).向瓶内吹适量的气(2).下降(3).高度越高，大气压越低(4).外界温度3、如图甲所示是路边交通指示牌，通过横杆A、B与立柱相连，细心的小明发现路边的立柱都是空心圆柱而不是空心方柱。(1)小明猜想可能是空心圆柱比空心方柱的抗压能力强，为此设计了下面的探究活动，如图乙所示，分别在圆纸管和方纸管上面施加压力，观察并记录纸管的形变情况，如下表所示：压力N类型36912圆纸管完好完好完好完好方纸管完好完好轻度瘪严重瘪在探究过程中，除了要保持纸管的材料、长度、横截面积相同外，还要保持纸管的______相同。小明经过多次实验验证了自己的猜想是正确的；(2)图甲中指示牌的总质量是300kg，长为4m，高为2.5m，AB间距离为1m。（忽略指示牌与立柱之间的距离，g取10N/kg）立柱对横杆B的作用力的方向是______，大小是______N。立柱固定在地面上，为了增加立柱的稳定性，最好在立柱底座的______（选填“左”或“右”）侧增加固定螺丝；(3)请你写出生活中应用本实验结论的一个实例______。【答案】厚度水平向左6000右拱桥、隧道拱顶、窑洞拱顶【解析】(1)[1]由控制变量法知道，在探究过程中，除了要保持纸管的材料、长度、横截面积相同外，还要保持纸管的厚度相同。(2)[2][3]指示牌为一杠杆，如下所示，A为支点，指示牌的重心在其几何中心，其重力为动力F1=G动力臂为故阻力为立柱对B施加水平向左的力F2，阻力臂为L2=1m，由杠杆的平衡条件知道[4]把立柱看作一杠杆，指示牌对立柱的作用力使其有逆时针转动的趋势，阻力要使其顺时针转动，故立柱固定在地面上，为了增加立柱的稳定性，最好在立柱底座的右侧增加固定螺丝。(3)[5]由于空心圆柱比空心方柱的抗压能力强，所以楼梯的扶手设计成圆筒形的；下水管道也是设计成圆筒形的及拱桥、隧道拱顶、窑洞拱顶等。4、小娟学习了导体电阻的知识后，对当地山泉水的导电性产生了兴趣。她想知道山泉水的导电性与什么因素有关，依据已知理论和生活经验她有如下猜想：①山泉水的导电性可能与水的温度有关；②山泉水的导电性可能与所含各种离子的浓度有关；③山泉水的导电性可能与两金属片插入水中的深度有关；④山泉水的导电性可能与插入水中两金属片的距离有关；她用电源、开关、电极、导线、烧杯、山泉水等组成的实验电路如图所示：(1)以下是她探究猜想①的方案和过程，请你帮她填写所缺的内容；a．按图组装实验装置，她完成实验还需要的器材有加热器、电流表和____________；b．测出山泉水的温度并记录；c．闭合开关，读出______________________并记录；d．其他条件不变，改变山泉水的___________，重复b，c步骤。实验记录如下表所示，分析与论证可得出实验结论：其他条件相同时，______________________，山泉水的导电性越强；次数12345温度t/℃2329364762电流I/A0.100.130.160.190.23(2)小娟某次实验保持其他条件不变，只增加两电极插入山泉水的深度，发现电流表示数随之增大；根据电阻大小的决定因素可知，增加两电极插入山泉水中的深度，相当于增加了导体的__________；(3)若你参与探究山泉水的导电性与插入水中两金属片间的距离是否有关时，你会选择甲、乙、丙、丁装置里的__________两个装置，在温度相同的情况下来探究；(4)小娟设计的实验电路有不足之处，你的建议是__________。【答案】温度计电流表示数温度大小温度越高横截面积乙、丁增加一个保护电阻，串联在电路中【解析】(1)a[1]实验中需要用温度计测量泉水的温度，需要用电流表测量电路中电流的大小，从而判定其导电的能力。c[2]水的导电性可通过电流表的示数得出，所以需要读出电流表的读数并记录。d[3][4]探究水的导电性与水的温度的关系，应改变水的温度，因此在控制其他条件不变的情况下，需要改变水的温度，重复b、c步骤；由表中实验数据可知：随着山泉水温度的升高，电路电流变大，这说明随温度升高，水的电阻减小，由此可得：水的导电性与水的温度有关，温度越高，电阻越小，导电性越好。(2)[5]保持其它条件不变，增加两电极插入山泉水的深度，则两极之间水的横截面积增大，电阻减小，在电压不变时，根据I=可知，电流会变大。(3)[6]探究山泉水的导电性与插入水中两金属片间的距离是否有关时，采用的是控制变量法，应控制插入的深度、所含各种离子的浓度相同，改变两极之间的距离，所以应选择乙丁进行对比。(4)[7]水是导体，水的电阻较小，当闭合开关时，电路中的电流较大，容易损坏电流表，所以实验中应串联一个保护电阻。5、为探究质量对惯性的影响，小明找来电吹风，粗、细砂粒，冰盘等物品进行了如下探究：（实验过程）（1）将粗细砂粒均匀混合为一个和电吹风口径差不多大的沙粒堆；（2）将电吹风正对沙粒堆吹风（风力适当），砂砾被吹入冰盘中，其中“风力适当”指的是________________；（3）观察比较冰盘中____________________。（收集证据）实验现象如下图，结果记录在下表中：砂砾质量大小砂砾水平运动的距离近远（分析论证）由实验结果可知，在相同风速的作用下，质量较大的砂砾在冰盘中距沙粒堆较近的位置，其运动状态____（选填“容易”或“不容易”）发生改变，由此说明惯性的大小与物体的质量有关，质量越______，惯性越大。（交流评估）为了使实验结论更科学，可以更换不同的物体或改变_____重复上述实验。（生活应用）①利用惯性：________________；②：__________________。【答案】电吹风吹出的风能把砂砾吹动，且能让砂砾在冰盘中移动适当的距离砂砾水平移动的距离不容易大风速拍打衣服上的灰尘（合理即可）开车时必须系安全带（合理即可）【解析】(2)[1]风力适当，是指电吹风吹出的风能把砂砾吹动，且能让砂砾在冰盘中移动适当的距离。(3)[2]用相同的风力吹动不同质量的砂砾，那么它们在冰盘中移动的距离会不同，通过观察砂砾在冰盘中的水平移动距离可得出，不同质量的砂砾的惯性差别。[3][4]由实验结果可知，在相同风速的作用下，质量较大的砂砾在冰盘中移动的距离较近，说明其运动状态不容易改变，由此说明惯性的大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。[5]为了使实验结论更科学，可以更换不同的物体或改变风速重复上述实验，从而让实验结论具有普遍性。[6][7]利用惯性的生活应用有：拍打衣服上的灰尘、开车时必须系安全带等等。6、小琳想测量一小石块的密度，老师向她提供了如下器材：一根硬棒、两个质量不等的吊盘、一个足够大的短粗状量杯、足量的细沙及水（已知水的密度为ρ水），另外还有滴管、药匙、细绳和铁架台。经过认真思考后，小琳想用替代法解决此问题，于是用细绳将硬棒悬挂在铁架台上，并把吊盘分别挂在细棒的两端；然后将量杯放入一侧吊盘中，移动细线的悬吊位置使硬棒在水平位置平衡（情形如图所示），请你顺着以上思路与操作，解答如下问题：(1)写出接下来的主要实验步骤及所需测量的物理量；(2)写出石块密度的数学表达式（用已知量和测量表示）【答案】(1)详见解析；(2)【解析】(1)[1]实验步骤：①将石块放在有量杯的吊盘中，另一盘中放入细砂，直至细棒在水平方向平衡；②将石块取出，在量杯注入水，直至细棒在水平方向恢复平衡，记下此时水的体积V0；③将量杯从吊盘中取下，再向量杯中注入一些水，测出这时水的体积V1；将矿石浸没在量杯的水中，记下水面所对的刻度V2。(2)[2]根据杠杆平衡条件可得，放上石头和注入水，达到水平平衡时，水的重力等于石头的重力，故水的质量等于石头的质量，即由步骤③可知，石块的体积则根据可得，石块密度公式为：。计算专题【命题规律分析】历年来常见的基本计算有：平均速度的计算，重力的计算，密度的简单计算，压强的计算，浮力的计算，功和功率的计算，机械效率的计算，热量的计算，热机效率计算，欧姆定律的简单计算，电功率的计算，电功、电热的计算。预计2022年中考会将部分计算融入到选择题和填空题，需要关注的计算题内容有：力学部分的密度、压强、浮力和机械效率的简单计算；电学部分的欧姆定律、电功和电热的计算；热学部分的计算主要关注与水的加热有关的计算。【热点题型对点训练】类型一密度、压强、浮力综合计算1、2021年5月，我国自主设计的“祝融号”火星车成功着陆火星，如图所示，实现了我国航天史上的新突破，已知同一物体在火星上的重力是地球上的38（1）火星车依靠太阳能工作，太阳能（选填“属于”或“不属于”）可再生能源，车的质量为240kg，它从地球上到火星上质量（选填“变大”“变小”或“不变”）。（2）火星车在火星表面静止时，若所有轮子和水平表面的总接触面积为300cm2，则车对火星表面的压强是多少帕？【答案】（1）属于；不变；（2）3×104Pa。【解析】（1）太阳能可以从自然界中源源不断地得到，因此它属于可再生能源；火星车从地球上到火星上，位置发生变化，但所含物质的多少没有变化，所以质量不变；（2）火星车在火星表面静止时，对火星表面的压力：F＝G火＝38G地＝38mg＝车对火星表面的压强：p＝FS＝900N300×10答：（1）太阳能属于可再生能源；在火星上车的质量不变；（2）火星车在火星表面静止时，对火星表面的压强是3×104Pa。2、在探究影响浮力大小因素的实验中，老师提供了横截面积为20cm2的金属圆柱体如图甲所示。小明将圆柱体通过细线（体积和质量均不计）悬挂于弹簧测力计上，如图乙所示，静止时弹簧测力计的示数为2N。他将圆柱体慢慢放入水中。如图丙所示，当圆柱体有一半体积浸入水中时，弹簧测力计示数为1.2N。（g＝10N/kg，ρ水＝1×103kg/m3）（1）将圆柱体竖直放于水平地面上时，求水平地面受到的压强。（2）求圆柱体的体积。（3）求圆柱体的密度。【答案】（1）1000Pa；（2）1.6×10﹣4m3；（3）1.25×103kg/m3。【解析】（1）圆柱体的对水平地面的压力F＝G＝2N；圆柱体的横截面积S＝20cm2＝2×10﹣3m2；圆柱体对水平地面的压强p＝FS＝2N（2）当圆柱体有一半体积浸入水中时，圆柱体受到的浮力F浮＝G－F拉＝2N－1.2N＝0.8N；圆柱体一半的体积V排＝F浮ρ水g＝0.8N1×10圆柱体的体积V＝2V排＝2×8×10﹣5m3＝1.6×10﹣4m3；（3）圆柱体的质量m＝Gg＝2N圆柱体的密度ρ＝mV＝0.2kg1.6×10−4m3答：（1）将圆柱体竖直放于水平地面上时，水平地面受到的压强为1000Pa；（2）圆柱体的体积为1.6×10﹣4m3；（3）圆柱体的密度为1.25×103kg/m3。3、2021年4月21日，印度尼西亚“南伽拉”402号潜艇在巴厘岛附近海域训练。（1）下潜过程中，潜艇受到海水压强的变化情况如何；（2）在某一深度，由于潜艇老旧，艇身破裂沉入海底，应印度尼西亚请求，中国派出“永兴岛”号打捞船展开救援。如图甲所示，打捞船向海底竖直发射超声波，1.1秒后收到回波信号，已知声音在海水中传播速度是1500m/s，海洋该处的深度是多少米；（3）打捞船利用绳子以0.5m/s的速度竖直向上匀速吊起一块潜艇残骸，绳子拉力F与时间t的关系如图乙所示，已知ρ海水＝1.1×103kg/m3，g取10N/kg，不计海水对残骸的阻力，问：①残骸的密度有多大？②拉力F功率的最大值有多大？【答案】（1）潜艇受到海水压强的变大；（2）825m；（3）①7.9×103kg/m3；②3950W。【解析】（1）下潜过程中，深度变大，根据p＝ρgh可知潜艇受到海水压强的变大；（2）海洋该处的深度：h＝12vt＝1（3）①从图中可知残骸的重力为7.9×103N，残骸的质量：m＝Gg＝7.9×10残骸全部浸没时的拉力为6.8×103N，残骸全部浸没所受浮力：F浮＝G－F＝7.9×103N－6.8×103N＝1.1×103N，残骸的体积：V＝V排＝F浮ρ海水g＝残骸的密度：ρ＝mV＝790kg0.1m3＝7.9×103②根据P＝Wt＝FSt＝Fv可知拉力F功率的最大值：P大＝F大v＝7.9×10答：（1）下潜过程中，潜艇受到海水压强变大；（2）海洋该处的深度是825m；（3）①残骸的密度有7.9×103kg/m3；②拉力F功率的最大值有3950W。类型二速度、功率、效率综合计算1、为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召。质量为60kg的小明同学每天坚持骑自行车上学，他所骑自行车质量为15kg，轮胎与水平地面的总接触面积为30cm2，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍（g取10N/kg）。求：（1）小明和自行车的总重力；（2）他骑行时自行车对地面的压强；（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是多大。【答案】（1）750N；（2）2.5×105Pa；（3）75W。【解析】（1）小明和自行车的总重力：G总＝m总g＝（60kg+15kg）×10N/kg＝750N；（2）他骑行时自行车对地面的压力：F＝G总＝750N，他骑行时自行车对地面的压强：p＝FS＝750N30×10（3）在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍，且处于平衡状态，则F牵＝f＝0.02G总＝0.02×750N＝15N，牵引力做功：W＝F牵s＝15N×1500m＝22500J，他骑行时的功率：P＝Wt＝22500J答：（1）小明和自行车的总重力为750N；（2）他骑行时自行车对地面的压强为2.5×105Pa；（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是75W。2、如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在400N的拉力作用下，使质量为70kg的建筑材料在10s的时间里，匀速竖直上升了2m。不计绳子重力和摩擦，g取10N/kg。求：（1）拉力的功率P；（2）滑轮组的机械效率η；（3）动滑轮的重力G动。【答案】（1）160W；（2）87.5%；（3）100N。【解析】（1）由图可知，动滑轮上绳子的有效股数n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，拉力做的功：W总＝Fs＝400N×4m＝1600J，拉力的功率：P＝W总t＝（2）建筑材料的重力：G＝mg＝70kg×10N/kg＝700N，有用功：W有＝Gh＝700N×2m＝1400J，滑轮组的机械效率：η＝W有用W总（3）不计绳子重力和摩擦，由F＝12（G+G动动滑轮的重力：G动＝2F－G＝2×400N－700N＝100N。答：（1）拉力的功率为160W；（2）滑轮组的机械效率为87.5%；（3）动滑轮的重力为100N。类型三压强或浮力与杠杆类综合计算1、如图甲所示，拉力F通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水面上方一定高度处。图乙是拉力F随时间t变化的关系图像.不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，g取10N/kg，求：（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小；（2）金属块的密度；（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。【答案】(1)80N；(2)2.7×103kg/m3；(3)5.4×103Pa。【解析】(1)由图甲可知，n＝2，不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，F＝eq\f(1,2)F轴，当金属块完全露出液面后，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，即为图中的t2～t3时间内，从图乙可知，该金属块重力为G＝2F＝2×108N＝216N，当金属块未露出液面时，即为图中的0～t1时间内，则2F′＋F浮＝G，所以金属块完全浸没在水中时受到的浮力F浮＝G－2F′＝216N－2×68N＝80N；（2）根据F浮＝ρgV排可得，金属块排开水的体积V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(80N,1×103kg/m3×10N/kg)＝8×10－3m3，金属块完全浸没在水中，则金属块的体积V＝V排＝8×10－3m3，则根据G＝mg、ρ＝eq\f(m,V)可得，金属块的密度ρ金＝eq\f(G,gV)＝eq\f(216N,10N/kg×8×10－3m3)＝2.7×103kg/m3；（3）金属块的棱长a＝eq\r(3,V)＝eq\r(3,8×10－3m3)＝0.2m，则受力面积S＝a2＝(0.2m)2＝0.04m2，金属块平放在水平地面时对地面的压强p＝eq\f(F压,S)＝eq\f(G,S)＝eq\f(216N,0.04m2)＝5.4×103Pa。答：（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力为80N；（2）金属块的密度为2.7×103kg/m3；（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小为5.4×103Pa。2、如图所示，在科普节目《加油，向未来》中，有一项对抗性实验，甲、乙两人站在平衡板上。滑轮组将平衡板提升至一定高度后。两人在平衡板上挪动，并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg，乙的质量为45kg。平衡板质量为900kg，且质量分布均匀，重心在点。(1)当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上，与板的接触面积为，求甲对平衡板的压强；(2)甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组将平衡板匀速提升至离地面的高度处，提升过程中平衡板始终保持水平平衡，拉力为6250N，求在此过程中：①平衡板提升两人所做的功；②在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率；(3)当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时，平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左，右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至C、D竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，求两人挪动的距离AC和BD之比。【答案】(1)1.1×104Pa；(2)①5000J；②80%；(3)9：11。【解析】(1)当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上对板的压力：，则甲对平衡板的压强：；(2)①乙的重力：，平衡板提升两人所做的功：；②平衡板重力：，在提升平衡板和人的过程中，拉力做的有用功：，由图可知：则拉力做的总功：，滑轮组的机械效率：；(3)当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时，平衡板在空中处于水平平衡，由杠杆的平衡条件可得：①当甲、乙两人分别位于、竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，由杠杆的平衡条件可得：②由可得：整理可得：③由①③可得：。答：(1)甲对平衡板的压强为1.1×104Pa；(2)①平衡板提升两人所做的功为5000J；②在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为80%；(3)两人挪动的距离AC和BD之比为9：11。类型四电学基础型综合计算1、如图所示电路，开关S断开时，电阻R2两端的电压为2V，功率为1W；开关S闭合时，电阻R1的功率为4.5W。求：（1）开关S断开时，通过R2的电流。（2）R1的阻值。【答案】（1）0.5A；（2）2Ω或8Ω。【解析】（1）由图可知，开关S断开时，R1与R2串联，通过R2的电流：I2＝P2U2（2）当S断开时，R1与R2串联，电源电压为：U＝IR1+U2＝0.5A×R1+2V，开关S闭合时为R1的简单电路，电源电压为：U＝P1R1因为电源电压保持不变，所以：0.5A×R1+2V＝4.5W×R可得：R1＝2Ω或R1＝8Ω。答：（1）开关S断开时，通过R2的电流为0.5A。（2）R1的阻值2Ω或8Ω。2、如图，电路中电源电压恒定，小灯泡L的额定电压为6V，滑动变阻器R1标有“200Ω1A”，电压表量程为0～5V。只闭合开关S2，当R1的滑片P移至最左端时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数为0.5A；再闭合S1，电流表的示数变为0.8A。求：（1）灯泡的额定功率；（2）电阻R2的阻值；（3）只闭合S1，当电路总功率最小时R1接入电路的阻值。【答案】（1）3W；（2）20Ω；（3）100Ω。【解析】（1）只闭合开关S2，当变阻器R1的滑片P移至最左端时，只有灯泡L连入电路，因为灯泡正常发光，则电源电压：U＝U额＝6V，灯泡的额定功率：P额＝PL＝UIL＝6V×0.5A＝3W；（2）保持滑片P的位置不变，再闭合S1时，定值电阻R2与灯泡L并联，电流表测量干路电流，因为并联，灯泡L的电流不变，通过R2的电流为：I2＝I－IL＝0.8A－0.5A＝0.3A，电阻R2的阻值为：R2＝UI2＝（3）只闭合S1，滑动变阻器R1与R2串联；已知电压表量程为0～5V，则当电压表示数最大为5V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时电路中的电流最小，总功率最小；当电压表示数最大为5V时，R2两端电压：U2＝U－U1大＝6V－5V＝1V，电路的最小电流：I小＝U2R2则R1接入电路的阻值：R1大＝U1大I所以，R1接入电路的阻值为100Ω。答：（1）灯泡的额定功率为3W；（2）电阻R2的阻值为20Ω；（3）只闭合S1，当电路总功率最小时R1接入电路的阻值为100Ω。类型五电学变化范围型计算1、如图所示的电路中，电源电压恒定，R1＝8Ω，滑动变阻器R2标有“20Ω，1A”的字样，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，断开开关S2，闭合开关S、S1，电流表示数为0.5A，电压表示数为2V，灯泡L正常发光。问：（1）电源电压有多大？（2）灯泡L的额定功率有多大？（3）断开开关S1，闭合开关S、S2，在不损坏电路元件的前提下，R2接入电路的阻值范围？【答案】（1）6V；（2）1W；（3）2Ω～8Ω。【解析】（1）断开S2，闭合S、S1，灯泡L和电阻R1串联接入电路，电压表测灯泡两端的电压，电阻两端的电压为：U1＝IR1＝0.5A×8Ω＝4V，因为串联，所以电源电压为：U＝UL+U1＝2V+4V＝6V；（2）当电流表示数为0.5A，电压表示数为2V，灯泡L正常发光，灯泡L的额定功率为：P＝ULI＝2V×0.5A＝1W；（3）断开S1，闭合S、S2，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联接入电路，电压表测滑动变阻器R2两端的电压，当电压表示数最大时，滑动变阻器R2接入电路的电阻最大，此时通过电路的电流最小，电压表的量程为0～3V，当电压表的示数为3V时，电阻两端的电压：U1′＝U－U2＝6V－3V＝3V，由串联分压可得：U1'U2＝R1R2电流表的量程为0～0.6A，当通过电路的电流为0.6A时，滑动变阻器接入电路的电阻最小，此时电路的电阻最小为：R′＝UI1＝滑动变阻器接入电路的最小阻值：R2′＝R′－R1＝10Ω－8Ω＝2Ω，所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为2Ω～8Ω。答：（1）电源电压为6V；（2）灯泡L的额定功率为1W；（3）断开S1，闭合S、S2，在不损坏电路元件的前提下，R2接入电路的阻值范围为2Ω～8Ω。2、如图，电源电压U＝6.0V保持不变，灯泡L标有“6V6W”字样，已知S1和S3闭合时，电流表示数为0.6A，不计灯丝电阻随温度的变化。滑动变阻器R2的最大阻值20Ω．求：（1）灯泡L正常发光时的阻值；（2）三个开关S1、S2、S3都闭合时，求整个电路的总功率；（3）只闭合开关S1，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6A，在保证电表安全的情况下，求电阻R1消耗的电功率的变化范围。【答案】（1）6Ω；（2）9.6W；（3）0.9W～3.6W。【解析】（1）灯泡的额定电流：IL＝PLUL＝6W小灯泡的电阻：RL＝ULIL＝6V（2）当S1和S3闭合时，电路为R1的简单电路，此时通过R1的电流I1＝0.6A，三个开关S1，S2，S3都闭合时，R1与L并联，且L能正常发光，整个电路的总功率：P＝P1+PL＝UI1+PL＝6V×0.6A+6W＝9.6W；（3）定值电阻R1的阻值：R1＝UI1＝只闭合开关S1时，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，当滑动变阻器R2＝0时，电路中只有R1，此时通过R1的电流：I1＝0.6A，由电流表的量程为0～0.6A可知，电路中的最大电流为0.6A，电阻R1消耗的最大电功率：P1大＝UI1＝6V×0.6A＝3.6W；当滑动变阻器R2＝20Ω时，电路中的电流：I＝UR总＝UR电压表的示数：U2＝IR2＝0.2A×20Ω＝4V＞3V，电压表的示数U2′＝3V时，电路中的电流最小，此时电阻R1消耗的电功率最小，此时R1两端的电压：U1＝U－U2′＝6V－3V＝3V，电阻R1消耗的最小电功率：P1小＝U12R所以，电阻R1消耗的电功率的变化范围为0.9W～3.6W。答：（1）灯泡L正常发光时的阻值为6Ω；（2）三个开关S1、S2、S3都闭合时，整个电路的总功率为9.6W；（3）电阻R1消耗的电功率的变化范围为0.9W～3.6W。类型六电学比例型计算1、实验小组设计了如图所示的电路，已知电源电压不变，灯泡L标有“2.5V0.3A”字样，其阻值会随温度变化，将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3V，R1的功率为P1；只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，R1的功率为P2；闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A，已知P1：P2＝1：4．求：（1）R1的阻值和电源电压；（2）滑动变阻器R2的最大值；（3）在有电流通过灯泡L的情况下，灯泡的最小功率与最大功率之比。【答案】（1）5Ω；4V；（2）20Ω；（3）1：20。【解析】（1）将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3V，R1的功率为P1，如图甲，只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，R1的功率为P2，如图乙，闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A，如图丙，（1）在丙电路中，滑动变阻器接入电路的电阻为：R2丙＝U2丙I丙所以电源电压为：U＝3V+I丙R1由于乙电路电流为0.3A，所以灯泡正常发光，电压为2.5V，所以电源电压为：U＝2.5V+I乙R1因为电源电压恒定，所以：3V+I丙R1＝2.5V+I乙R1，即3V+0.2A×R1＝2.5V+0.3A×R1，解得：R1＝5Ω，电源电压为：U＝2.5V+I乙R1＝2.5V+0.3A×5Ω＝4V；（2）因为P1：P2＝1：4，P1：P2＝（I甲）2R1：（I乙）2R1＝1：4，所以甲、乙两图中电流之比为：I甲：I乙＝1：2，又因为I乙＝0.3A，所以I甲＝0.15A，所以滑动变阻器最大阻值为：R2甲＝U2甲I甲（3）在只闭合S1时，灯泡才有电流通过，即甲、乙两个电路，甲电路滑动变阻器电阻最大，电路电流最小，灯泡的功率最小，此时滑动变阻器的电压为U2甲＝3V，R1两端电压为U1甲＝I甲R1＝0.15A×5Ω＝0.75V，所以灯泡两端电压为：UL甲＝U﹣U1甲﹣U2甲＝4V﹣3V﹣0.75V＝0.25V，灯泡的最小功率为：PL小＝UL甲I甲＝0.25V×0.15A＝0.0375W，乙电路滑动变阻器接入电路阻值为零，电路电流最大，最大电流是0.3A，灯泡正常发光，灯泡的功率最大为：PL大＝PL额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W；所以，灯泡的最小功率与最大功率之比PL小：PL大＝0.0375W：0.75W＝1：20。答：（1）R1的阻值为5Ω，电源电压为4V；（2）滑动变阻器R2的最大值为20Ω；（3）在有电流通过灯泡L的情况下，灯泡的最小功率与最大功率之比为1：20。2、在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定，R1为定值电阻。闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光。此过程中，电流表A的示数随两电压表V1、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图像如图乙所示。（1）求电源电压； （2）滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，求定值电阻R1与灯泡L的电功率之比；（3）小灯泡正常发光时，求定值电阻R1在1min内产生的热量； （4）为使灯泡能正常发光且安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围。【答案】（1）4.5V；（2）1：1；（3）18.75J；（4）3Ω～35Ω。【解析】（1）当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，由图乙可知，灯泡两端的电压UL＝0.5V，变阻器R2两端的电压U2＝3.5V，电路中的电流I＝0.1A，则电源的电压：U＝UL+U2+IR1＝0.5V+3.5V+0.1A×R1当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，由图乙可知，灯泡两端的电压UL′＝2.5V，变阻器R2两端的电压U2′＝0.75V，电路中的电流I′＝0.25A，则电源的电压：U＝UL′+U2′+I′R1＝2.5V+0.75V+0.25A×R1因为电源电压恒定，所以0.5V+3.5V+0.1A×R1＝2.5V+0.75V+0.25A×R1解得：R1＝5Ω，电源的电压：U＝UL′+U2′+I′R1＝2.5V+0.75V+0.25A×5Ω＝4.5V；（2）滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，R1两端的电压：U1＝IR1＝0.1A×5Ω＝0.5V，则定值电阻R1与灯泡L的电功率之比：P1PL＝U1IUL（3）小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量：Q1＝（I′）2R1t＝（0.25A）2×5Ω×60s＝18.75J；（4）当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，则R2大＝U2I＝3.5V当灯泡正常发光时，变阻器接入电路中的电阻最小，则R2小＝U2'I'所以，为使灯泡能正常发光且安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3Ω～35Ω。答：（1）电源电压为4.5V； （2）滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为1：1；（3）小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为18.75J； （4）为使灯泡能正常发光且安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3Ω～35Ω。类型七电学热学混合计算1、小明为宠物保温箱设计了一个电加热器，其内部电路如图所示，S为旋转型开关，通过旋转开关S，可实现从低温到中温、高温的转换。保温箱及加热器的部分参数如表所示，求：（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量；（2）电加热器电路中R2的阻值；（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热时间。物理量参数加热器工作电压220V中温挡功率110W低温挡功率44W电阻R3440Ω加热效率η80%保温箱空气质量m1.5kg空气比热容c0.8×103J/（kg•℃）【答案】（1）2.64×104J；（2）440Ω；（3）150s。【解析】（1）空气温吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝0.8×103J/（kg•℃）×1.5kg×（32℃﹣10℃）＝2.64×104J；（2）开关S接触点1、2时，R1、R2串联，电路电阻最大，电加热器为低温挡，开关S接触点2、3时，R1被短路，电路中只有R2工作，电加热器为中温挡；开关S接触点3、4时，R2、R3并联，电路电阻最小，电加热器为高温挡；电加热器电路中R2的阻值：R2＝U2P中（3）R3的功率为：P3＝U2R3高温挡的功率为：P高＝P2+P3＝P中+P3＝110W+110W＝220W，消耗的电能为：W＝Q吸η＝2.64×10加热时间为：t＝WP高＝答：（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量为2.64×104J；（2）电加热器电路中R2的阻值为440Ω；（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热150s。2、空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻.R1=50Ω，R2=200Ω。额定工作电压为220V，内部电路可简化为图乙所示电路，当开关S1闭合，开关S接b端时为高温挡；开关S1闭合，开关S断开时为中温挡。(1)中温挡正常工作时，求流过电阻R2的电流。(2)高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率。(3)若用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，求一次炸熟200g薯条需要吸收的热量。[c薯条=3.63×103J/(kg·℃)](4)若使用空气炸锅高温档完成以上烹制，空气炸锅电能转化为内能效率为75%，求烹制一次薯条需要的时间。【答案】（1）1.1A；（2）1210W；（3）1.089×105J；（4）120s。【解析】(1)中温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S断开，R2与M并联，则R2的电流：I2＝UR2＝220V200Ω(2)高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联，则：P1＝U2R1＝(220V)250Ω＝968W，P总功率：P＝P1+P2＝968W+242W＝1210W；（3）薯条质量：m＝200g＝0.2kg，薯条吸收的热量：Q吸＝c薯条m(t-t0)＝3.63×103J/(kg·℃)×0.2kg×(170℃-20℃)＝1.089×105J；（4）需要消耗的电能：W＝Q吸η＝1.089×105若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，加热时间：t时＝WP＝1.452×10答：(1)中温挡正常工作时，流过电阻R2的电流为1.1A；(2)高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；(3)若用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；(4)若使用空气炸锅高温档完成以上烹制，空气炸锅电能转化为内能效率为75%，烹制一次薯条需要的时间为120s。信息与新闻情景题【命题规律分析】物理的学科特点之一就是与生活的联系非常紧密，所以体会物理在生产、生活和社会实际中的应用对学生来说是十分重要的，将物理知识及物理研究方法与社会实践及其应用联系起来，恰逢今年的天宫课堂，所以2022年的考题可能会多地区，多次涉及新闻事实和社会热点问题。【热点题型对点训练】1、阅读材料，回答问题。智能手机【材料一】初代智能手机的屏幕使用的是电阻式触摸屏，它可以产生屏幕偏置电压。如图所示，以竖直方向为例，电源电压保持不变，触摸屏相当于一根电阻丝。当手指在P点施加一定的压力时，屏幕薄膜就会贴合，将电阻丝分成阻值为R1、R2的两部分，传感器读回R1、R2两端的电压并转换成电信号，就可以确定触摸点的位置。【材料二】某智能手机的锂电池上标有“3.7V4200mA·h”的字样。该手机搭配了超级快充功能，“快充”采取的方式是保持充电器的电压不变，将电流从原来的1A变为5A,极大地提高了充电的功率。电池充满电后持续使用一段时间，当屏幕显示剩余电量不足20%时，手机的操作系统就会发出“是否开启省电模式”的提示，此时便应该给手机充电续航。在开启“省电模式”后，如果没有给手机充电，手机会显示还可以持续使用2h,也就是说，手机会在2h后耗尽电量。(1)材料一中，当触摸点P向下移动时，R2两端的电压________,电路中的电流________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)(2)材料二中，该款手机的快充功能将充电功率变为原来的________倍。手机在充电时，锂电池相当于________(选填“电源”或“用电器”)。(3)材料二中提到的手机的锂电池应该在电能还剩________J时给它及时充电。该手机在“省电模式”下使用时的平均功率为________W。【答案】(1)变小不变(2)5用电器(3)11188.81.554【解析】(1)当触摸点P向下移动时，电阻丝R2的长度变短，电阻变小，同理R的电阻变大，根据串联电路的分压特点可知，R2两端的电压变小。电阻丝的总长不变，电路中的总电阻不变，电源电压一定，所以电路中的电流不变。(3)根据材料二中的信息可知，文中手机的电池容量W=UIt=3.7V×4.2A×3600s=55944J。由材料可知，应该在电池电量剩余20%时给手机充电，此时手机锂电池的电能W'=20%W=20%×55944J=11188.8J。该手机在“省电模式”下使用时的平均功率P=eq\f(W′,t)＝eq\f(11188.8J,2×3600s)=1.554W。2、阅读短文，回答问题。北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统(如图)是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，可为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。卫星定位系统的原理并不复杂。卫星在向接收端发送自己的位置信息时，会附上信息发出的时间，终端接收到信息后，用当前时间减去发送时间，得到信息传播的时间，再用信息传播的时间乘以信息传播的速度(光速)，我们就能得出终端与卫星的距离。北斗导航系统采用三种轨道搭配，这样带来一定的好处：接收机最少只需收到4颗卫星的信号，就可以准确定位。在卫星定位系统中，最核心的部分就是要准确测量卫星信号的传播时间。任何一点细微的时间误差乘上光速，得到的距离误差都会被放大很多倍。为了减小时间误差，原子钟是目前最理想的时间测量工具。原子钟以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准计时，电磁波的振荡周期很稳定，可使原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。在我国自主研制的北斗导航系统中，原子钟堪称“导航卫星的心脏”，它使我国在导航精准度方面达到厘米级，处于全球领先水准。随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于各个领域，北斗系统带来的改变也已逐步渗透到人类社会生产、生活的方方面面。(1)电磁波的传播速度为________m/s。如果卫星信号传播的时间误差是1.0×10－6s,那么将导致测算出的距离误差是________m。(2)北斗卫星导航系统确定一个位置至少需要接收________颗卫星的信号。(3)原子钟的计时原理是________________________________________________。(4)请你说说北斗卫星导航系统在实际生活中的应用：________________________________。(写出一条即可)【答案】(1)3×108300(2)4(3)以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准计时(4)导航定位(合理即可)【解析】(1)电磁波在真空中的传播速度v=3×108/s,当误差为1.0×10－6s时，导致的距离误差s=vt=3×108m/s×1.0×10－6s=300m。(4)北斗卫星导航系统在实际生活中的应用有导航定位、灾害监测、工程建设、海洋开发、电子商务、智能手机、智能穿戴等。3、阅读材料，回答问题。【材料一】“嫦娥一号”的成功发射引起了人们对月球的探索兴趣。随着对月球了解的不断深入，一些科学家预言月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想，利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点，可以在月球上建设大型的太阳能电站。在月球上产生的电能经微波转换器将电流转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送，地面接收站再通过天线把微波还原成电能，这样就解决了电能的输送问题，如图所示是这个设想的示意图。【材料二】我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。当太阳光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时，会产生光电效应，从而使电路中产生电流。数据显示，太阳光照射到太阳能电池板每平方米面积上的辐射功率为1.5×104W,光电转化效率为18%。(1)太阳能是________________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的________反应。(2)在月球上一块接收面积为2m2的太阳能电池板，它的发电功率是________W。【答案】(1)可再生聚变；(2)5400【解析】(2)由短文可知，月球上每平方米的太阳能电池板的辐射功率为1.5×104W,光电转化效率为18%，则2m2的太阳能电池板的发电功率P=2m2×1.5×104W/m2×18%=5400W。4、重庆作为西部地区创新高地，无人机产业也迎来了高速发展期。如图所示是重庆市某航空工业公司最新研发的一款消防无人机，它一次最多能负载30公斤的重物从基地升空，并自主飞行到指定位置。它有四个轴，每个轴上都有一个电机和螺旋桨，使无人机能够稳定地悬停在空中进行作业。无人机靠锂电池提供飞行能量，充满一组锂电池可供飞机飞行约半小时。请参照示例从上述材料中找出一个物理信息，并指出相关的物理知识，不得与示例重复。【示例】物理信息：无人机靠锂电池提供飞行能量。物理知识：电能转化为机械能。物理信息：____________________