挑战46 天津卷（天津近四年共30题）（解析版）-2022年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编

年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（解析版）挑战46天津卷（天津近四年共30题）19、20、21、22年压轴题型统计：选择题填空题实验题计算与综合能力题合计电学综合643518力学综合703212其他综合00000合计1346730一．选择题（共13小题）1．（2022•天津）如图所示的实验电路，闭合开关S后，电流表A的示数为0.5A，电流表A1的示数为0.3A。则通过小灯泡L1、L2的电流分别是（）A．0.3A0.2A B．0.2A0.3A C．0.5A0.3A D．0.5A0.2A【答案】A。【解答】解：因为两灯泡并联，电流表A测干路的电流，电流表A1测灯L1的电流，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以流过灯泡L2的电流：I2＝IA﹣IA1＝0.5A﹣0.3A＝0.2A。故通过灯泡L1的电流是0.3A；通过灯泡L2的电流是0.2A；故选：A。2．（2022•天津）实验时，小芳用如图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（）A．拉力F为4N B．有用功为5J C．绳子自由端移动距离为1.5m D．该滑轮组的机械效率为80%【答案】D。【解答】解：A、由图可知，n＝2；不计绳重和摩擦时，拉力F＝（G物+G动）＝×（8N+2N）＝5N，故A错误；B、拉力做的有用功：W有用＝Gh＝8N×0.5m＝4J，故B错误；C、绳子自由端移动距离s＝2h＝2×0.5m＝1m，故C错误；D、拉力做的总功：W总＝Fs＝5N×1m＝5J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D正确。故选：D。3．（2021•天津）如图所示电路，闭合开关后，小灯泡L1和L2均不发光，电流表指针几乎不动，电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，则可能是（）A．L1短路 B．L1断路 C．L2短路 D．L2断路【答案】D.【解答】解：闭合开关后，两灯均不发光，电流表几乎不动，说明故障类型为断路，电压表明显偏转，说明电压表到电源为通路，故故障为L2断路。故选：D。4．（2020•天津）一辆在水平道路上做匀速直线运动的汽车，它受到的平衡力有（）A．一对 B．二对 C．三对 D．四对【答案】B。【解答】解：一辆在水平道路上做匀速直线运动的汽车，在水平和竖直方向上都处于平衡状态，在水平方向上（受到牵引力与阻力）和竖直方向上（受到的重力与支持力）分别受到平衡力的作用，故它受到的平衡力有二对。只有B正确。故选：B。5．（2020•天津）如图所示是生活中的工具或装置，对其使用状态下所涉及的物理知识表述正确的是（）A．水位计：阿基米德原理 B．铅垂线：重力的方向 C．钳子：费力杠杆 D．塑料吸盘：液体压强【答案】B。【解答】解：A、水位计是利用连通器工作的，故A错误；B、重力的方向是竖直向下的，据此制成了铅垂线，故B正确；C、钳子在使用时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故C错误；D、把吸盘紧压在光滑的墙上，把吸盘内的空气排出，大气压就把吸盘紧压在了墙上，在钩上可以挂衣服，是利用的大气压，故D错误。故选：B。6．（2019•天津）如图所示的电路中，两个小灯泡的规格相同。闭合开关后，只有一个小灯泡发光，电压表指针偏转明显。则故障原因可能是（）A．L1短路 B．L1断路 C．L2短路 D．L2断路【答案】A。【解答】解：由电路图可知，两灯泡串联，电压表测灯L2两端电压；当开关闭合时，其中一个灯亮，说明电路是通路，则另一个灯泡不亮的原因可能是灯泡短路。而电压表有示数，说明L2没有短路，则故障原因可能是L1短路，故A正确，BCD错误。故选：A。7．（2022•天津）（多选）如图所示电路，甲、乙两灯分别标有“6V6W”和“6V3W”字样，电源电压恒为6V。不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（）A．只闭合S1时，甲、乙两灯的实际功率之比为2：1 B．只闭合S2、S3时，甲、乙两灯的实际功率之比为2：1 C．只闭合S1、S2时，电路的总功率为6W D．只闭合S1、S2时，电路的总功率为3W【答案】BD。【解答】解：不考虑温度对灯丝电阻的影响，则R1＝＝＝6Ω；R2＝＝＝12Ω；A、只闭合S1时，甲、乙两灯串联，通过两灯的电流相等，根据P＝I2R，＝＝＝，故A错误；B、只闭合S2、S3时，甲、乙两灯并联，甲、乙两灯的实际电压均等于额定电压6V，所以实际功率都等于额定功率，则＝＝＝，故B正确；CD、只闭合S1、S2时，甲灯被短路，乙灯两端的实际电压等于额定电压6V，实际功率等于额定功率3W，即电路的总功率为3W，故C错误，D正确。故选：BD。8．（2022•天津）（多选）小明在研究物体的浮沉问题时，制作了一个空腔“浮沉子”，将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时，浮沉子恰好悬浮，此时水深为h1，如图所示；一段时间后，由于渗漏空腔内开始进水，最后空腔充满了水，浮沉子沉底且完全浸没，此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0，则所制作的浮沉子（）A．质量为ρ0（h1﹣h0）S B．质量为ρ0（h2﹣h0）S C．材料的密度为ρ0 D．材料的密度为ρ0【答案】AD。【解答】解：AB、浮沉子放入前，水的体积为：V水＝h0S，浮沉子悬浮后，总体积为V浮沉子+水＝h1S，则排开水的体积和浮沉子体积相等，即V排＝V浮沉子＝V浮沉子+水﹣V水＝h1S﹣h0S＝（h1﹣h0）S；依据阿基米德原理可得：F浮＝ρ水V排g＝ρ水（h1﹣h0）Sg；由浮沉条件可知，悬浮时，F浮＝G浮沉子，则浮沉子的质量m浮沉子＝＝ρ0（h1﹣h0）S，故A正确，B错误；CD、浮沉子渗水后，沉底后水深为h2，则浮沉子外壳排开水的体积为V排′＝（h2﹣h0）S＝V浮沉子壳；依据密度公式可得，浮沉子材料的密度ρ＝，故C错误，D正确。故选：AD。9．（2021•天津）（多选）利用如图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时（）A．机械效率为80% B．机械效率为75% C．拉力的功率为50W D．拉力的功率为100W【答案】BD。【解答】解：由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为物体移动距离的2倍，不计摩擦和绳重，提升200N的物体时，则绳子自由端的拉力：F＝（G+GL），即125N＝（200N+GL），解得：GL＝50N，拉力的功率：P＝＝＝Fv，即125W＝125N×v，解得：v＝1m/s，提升重为150N的物体时，绳子自由端的拉力：F′＝（G′+GL）＝（150N+50N）＝100N，拉力的功率：P′＝F′v＝100N×1m/s＝100W，拉力所做的有用功：W′＝G′h＝150N×h，拉力做的总功：W＝2F′h＝2×100N×h＝200N×h，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%。故选：BD。10．（2021•天津）（多选）如图所示的电路，电源电压恒为12V，灯泡L1标有“6V3W”字样。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P位于某一位置时，L1正常发光；将L1换成“4V2W”的灯泡L2，滑片P位于另一位置时，L2也正常发光。先后两种情况下（）A．L1、L2电阻之比为3：2 B．电流表示数之比为1：1 C．电压表示数之比为4：3 D．变阻器功率之比为3：4【答案】ABD。【解答】解：闭合开关S，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，L1正常发光时，通过电路的电流：I1＝＝＝0.5A，灯泡的电阻：R1＝＝＝12Ω，串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压为：UR1＝U﹣U1＝12V﹣6V＝6V，滑动变阻器的功率为：PR1＝I1UR1＝0.5A×6V＝3W；L2正常发光时，通过电路的电流：I2＝＝＝0.5A，灯泡的电阻：R2＝＝＝8Ω，串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压为：UR2＝U﹣U2＝12V﹣4V＝8V，滑动变阻器的功率为：PR2＝I2UR2＝0.5A×8V＝4W；A、L1、L2电阻之比为12Ω：8Ω＝3：2，故A正确；B、电流表示数之比为0.5A：0.5A＝1：1，故B正确；C、电压表示数之比为6V：8V＝3：4，故C错误；D、变阻器功率之比为3W：4W＝3：4，故D正确。故选：ABD。11．（2020•天津）（多选）水平桌面上有一底面积为S1的圆柱形薄壁容器，容器内装有质量为m的水。现将一个底面积为S2的圆柱形木块（不吸水）缓慢放入水中，松开手后，木块直立在水中且与容器底接触（部分露出水面），如图所示。若此时木块对容器底的压力刚好为零，则（）A．放入木块前水对容器底的压强为 B．放入木块后水对容器底的压强为 C．木块所受的重力为mg D．木块所受的重力为mg【答案】AD。【解答】解：A．因容器为圆柱形容器，则放入木块前水对容器底的压力F＝G水＝mg，放入木块前水对容器底的压强：p＝＝，故A正确；B．由ρ＝可得，容器内水的体积V水＝，木块直立在水中且与容器底接触，放入木块后容器内水的深度：h＝＝，此时水对容器底的压强：p′＝ρ水gh＝ρ水g×＝，故B错误；CD．放入木块后，木块排开水的体积：V排＝S2h＝S2×＝，木块受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水g×＝mg，因木块对容器底的压力刚好为零即为漂浮，所以，木块的重力：G＝F浮＝mg，故C错误、D正确。故选：AD。12．（2019•天津）（多选）现有一个电压不变的电源，两个定值电阻R1、R2．先将这两个电阻以某种形式连接到电源上，R1消耗功率为P0；再将它们以另一种形式连接到该电源上，R1消耗功率为9P0．两种连接形式中均有电流通过R2，则先后两种连接形式中（）A．R1两端的电压比为1：2 B．R1两端的电压比为1：3 C．R2消耗的功率比为4：9 D．R2消耗的功率比为2：9【答案】BC。【解答】解：（1）将这两个电阻以某种形式连接到电源上，R1消耗功率为：P0＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①另一种形式连接到该电源上R1消耗功率为：9P0＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②可得：＝9×，解得R1两端的电压比为：U1：U1′＝1：3，故A错误、B正确；（2）因为R1、R2接到同一电源上，且第2次R1两端的电压更大，所以，第一种以串联方式连接；第2次以并联方式连接，如下图：则由并联电路的特点和前面的解答可得，电源电压U＝U1′＝3U1；因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以，串联时，R2两端的电压U2＝U﹣U1＝3U1﹣U1＝2U1，并联时，R2两端的电压U2′＝U＝3U1；则第一种连接时，R2消耗的功率：P2＝；第二种连接时，R2消耗的功率：P2′＝；则＝＝（）2＝（）2＝，故C正确，D错误。故选：BC。13．（2019•天津）（多选）在底面积为S的薄壁柱形容器内注入适量的水，让空烧杯漂浮在水面上，测出水的深度为h0，如图所示；再将一金属球放入烧杯中，此时烧杯仍漂浮在水面上，测出水的深为h1，最后将该金属球取出放入水中（空烧杯仍漂浮在水面上），待金属球沉底后测出水的深度为h2．已知水的密度为ρ水，则（）A．金属球的密度为ρ水 B．金属球的密度为ρ水 C．金属球沉底后，它对容器底的压力为ρ水g（h1﹣h2）S D．金属球沉底后，它对容器底的压力为ρ水g（h1﹣h0）S【答案】AC。【解答】解：（1）当装有金属球的烧杯漂浮在盛有水的大容器的水面上，排开液体体积的增加量为△V排＝S（h1﹣h0），则由漂浮条件可得：G球＝△F浮＝ρ水△V排g＝ρ水S（h1﹣h0）g，所以，m球＝＝ρ水S（h1﹣h0），金属球投入水中后沉底，则V球＝V排′＝S（h2﹣h0），所以，ρ球＝＝＝ρ水；故A正确，B错误；（2）将该金属球取出放入水中后沉底，金属球受到的浮力：F浮＝ρ水V排′g＝ρ水S（h2﹣h0）g，则它对容器底的压力：F＝G球﹣F浮＝ρ水S（h1﹣h0）g﹣ρ水S（h2﹣h0）g＝ρ水g（h1﹣h2）S；故C正确，D错误。故选：AC。二．填空题（共4小题）14．（2022•天津）如图所示电路，电阻R1为3Ω，R2为1Ω。当开关S闭合后，通过电阻R1、R2的电流之比为1：1，电压表V1、V2的示数之比为3：4。【答案】1：1；3：4。【解答】解：闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测电源电压，串联电路各处电流相等，所以通过电阻R1、R2的电流之比为1：1；串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据U＝IR可得电压表V1、V2的示数之比为：＝＝＝。故答案为：1：1；3：4。15．（2021•天津）电阻R1、R2的U﹣I图象如图1所示，则R1：R2＝2：1。将R1、R2接入电源电压不变的电路中，如图2所示。当只闭合S时，电路消耗的总功率为P1；当S和S1都闭合时，电路消耗的总功率为P2，则P1：P2＝2：3。【答案】2：1；2：3。【解答】解：从图1可知，当电压为6V时，通过R1的电流为1A，根据欧姆定律可知R1＝＝＝6Ω，当电压为6V时，通过R2的电流为2A，根据欧姆定律可知R2＝＝＝3Ω，则R1：R2＝＝2：1；将R1、R2接入电源电压不变的电路中，设电源电压为U，当只闭合S时，两电阻串联，电路消耗的总功率为P1＝＝＝，当S和S1都闭合时，电路为R1的简单电路，电路消耗的总功率为P2＝＝，故P1：P2＝＝＝2：3。故答案为：2：1；2：3。16．（2020•天津）如图1所示为部分家庭电路示意图，其中电器元件连接错误的是②（填标号）；如图2中，静止在通电螺线管周围的小磁针，其中指向错误的是①（填标号）。【答案】（1）②；（2）①。【解答】解：（1）①三孔插座与其他用电器并联，接线左零右火上地线，连接正确，②开关接在火线和接在零线上都能控制灯泡，但是接在火线上，当开关断开时，能切断火线；开关接在零线上，开关断开时，灯泡连接着火线，不安全。由图可知，这位同学连接的电路中明显的错误是开关接在零线上了，故②错误；③两孔插座，与其他用电器并联，接线左零右火，连接正确；（2）由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，小磁针①的右端应为S极，左端为N极，故①错误；小磁针②的右端为N极，左端为S极，小磁针③的左端为N极，右端为S极。故答案为：（1）②；（2）①。17．（2019•天津）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移动到b端的整个过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系图象如图乙所示。则电阻R1的阻值为10Ω；当变阻器滑片P处于a端时，电阻R1消耗的电功率为0.1W。【答案】10；0.1。【解答】解：由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）当滑片位于b端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源电压，此时电路中的电流最大，由图象可知，电源电压U＝3V，此时R1两端的电压U1＝U＝3V，电路中的电流I＝0.3A，由欧姆定律可得：R1＝＝＝10Ω；（2）当滑片位于a端时，R1、R2串联，电压表测R1两端的电压，由图象可知，此时电路中的电流I′＝0.1A时，R1两端的电压U1′＝1V，电阻R1消耗的电功率P1′＝U1′I′＝1V×0.1A＝0.1W。故答案为：10；0.1。三．实验探究题（共6小题）18．（2022•天津）小明同学利用伏安法测电阻。（1）请你根据小明设计的如图所示电路图甲，用笔画线代替导线将图乙的电路连接完整；（2）小明进行第二次测量时，电表示数如图丙所示，请你将下表补充完整。实验次数电压U/V电流I/A电阻R/Ω电阻平均值R/Ω11.70.1610.610.222.40.2410.032.80.2810.0【答案】（1）见解答图；（2）2.4；0.24；10.0；10.2。【解答】解：（1）根据电路图知滑动变阻器接左下接线柱，由电源电压知电压表选用0～3V的量程与定值电阻并联，见下图：；（2）由图丙知电压表量程为0～3V，由图所示电压表可知，其分度值为0.1V，其示数为2.4，电流表量程为0.6A，由图所示电流表可知，其分度值为0.02A，示数为0.24A；根据欧姆定律得定值电阻的阻值为：R2＝＝＝10.0Ω，平均电阻为：R＝＝＝10.2Ω。故答案为：（1）见解答图；（2）2.4；0.24；10.0；10.2。19．（2021•天津）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）实验前，若使如图1所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向右（选填“左”或“右”）调节。（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如表所示。分析可得杠杆的平衡条件是F1×l1＝F2×l2。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.015.01.510.021.020.02.010.032.015.03.010.0（3）为了进一步验证实验结论，又做了如图2所示的实验，在杠杆水平平衡时：①已知每个钩码的质量均为50g，则此次实验中阻力F2大小为1N，阻力臂l2为10.0cm；（g取10N/kg）②请你在图中画出动力F1的力臂。【答案】（1）右；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）①1；10.0；②见上图。【解答】解：（1）杠杆左端下沉，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节；（2）分析表格中的数据知1.0N×15.0cm＝1.5N×10.0cm，1.0N×20.0cm＝2.0N×10.0cm，2.0N×15.0cm＝3.0N×10.0cm，故可得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；（3）①已知每个钩码的质量均为50g＝0.05kg，由图可知，阻力即为钩码的重力，所以阻力F2大小为：F2＝G＝mg＝2×0.05kg×10N/kg＝1N；杠杆在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离即为阻力臂，由图知阻力臂l2为10.0cm；②过支点O作动力F1作用线的垂线段，即动力臂l1；如图所示：故答案为：（1）右；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）①1；10.0；②见上图。20．（2020•天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示：实验次数钩码所受的重力G/Ν提升高度h/m拉力F/Ν绳端移动的距离s/m机械效率η12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.50.3请你解答如下问题：（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为80.0%；根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高（选填“越高”“越低”或“不变”）；（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮。【答案】（1）80.0%；如上图所示；（2）越高；（3）几个自重不同的滑轮。【解答】解：（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝80.0%；由s＝nh可得绳子的有效段数：n＝＝＝3，该滑轮组的绕线方式如下图所示：（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高；（3）为了验证猜想二，滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，要改变动滑轮的重力，故还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮。故答案为：（1）80.0%；如上图所示；（2）越高；（3）几个自重不同的滑轮。21．（2019•天津）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量m/g铁块距桌面高度H/cm桌腿进入沙子的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1（1）实验中通过比较桌腿进入沙子的深度来判断物体重力势能的大小；（2）为了验证猜想一，需选择表中①④⑤（填实验序号）三组数据进行分析；（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。【答案】（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。【解答】解：（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。故答案为：（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。22．（2019•天津）现有一个电压约为36V的电源（电压保持不变），一个量程为0～1A的电流表，三个阻值已知的电阻R1（20Ω）、R2（30Ω）、R3（10kΩ），开关和导线若干。请合理选择器材设计实验，比较精确地测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值。要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。【解答】解：（1）电源电压约为36V（保持不变，但具体值未知），一个量程为0﹣1A的电流表，没有电压表，要测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值，且要保证电路的安全，Rx应与其他定值电阻串联，通过不同开关的通断组合改变电路结构，测出相应的电流值，根据电源电压不变列方程组可求出未知电阻Rx的阻值；三个阻值已知的电阻R1（20Ω）、R2（30Ω）、R3（10kΩ），为提高测量的准确程度，电流表示数要尽可能接近1A，可将R1（20Ω）、R2（30Ω）和待测电阻串联起来（R3电阻太大，不能串联在电路中）；实验中若只让R1、Rx串联接入电路时，其总电阻为30Ω，则电路中的电流约为I＝＝＝1.2A＞1A，故不能有这种组合；若只让R1、R2串联或只让R2、Rx串联时，同理由欧姆定律可得电路中的电流分别约为0.72A、0.9A，能满足要求，所以R2一定要接入电路中（即R2两端不能与开关并联），应让两个开关S1、S2分别与R1和待测电阻Rx并联，电路图如下图所示：（2）①只闭合S、S2，记下电流表示数I1，②只闭合S、S1，记下电流表示数I2；（3）在①中，R1、R2串联，由电阻的串联和欧姆定律，电源电压：U＝I1（R1+R2）＝I1×50Ω；在②中R2与待测电阻Rx串联，因电源电压不变，由电阻的串联和欧姆定律：RX＝﹣R2＝﹣30Ω。答：（1）实验电路图如上；（2）①只闭合S、S2，记下电流表示数I1，②只闭合S、S1，记下电流表示数I2；（3）RX＝﹣30Ω。23．（2019•天津）若架设在两地之间的输电线发生了短路，如何方便快捷地确定短路的位置？针对这一实际问题，某物理兴趣小组模拟真实情景，运用“建模”思想进行了研究：用两条足够长的电阻丝模拟输电线（每条电阻丝单位长度阻值为r），将导线连在电阻丝A处模拟输电线短路，如图1甲所示。他们把一个电源（电压恒为U0）、一个定值电阻（阻值为R0）和一块电压表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，制成检测盒，如图1乙所示。检测时将盒外的两根导线分别与模拟输电线B端的两接线柱相连，从而构成检测电路。通过读取盒内电压表的示数、经过计算得知短路处到B端的距离。请你解答如下问题：（1）在图1乙所示的检测盒内画出元件连接情况的电路图；（2）根据你设计的检测电路，推导出AB间距离L与电压表示数U的关系式：（3）进一步研究发现，当电压表的量程为0～时，如果短路位置改变，需考虑测量值超电压表量程的可能。于是在检测盒中增加两个单刀双掷开关（符号），通过操作这两个开关来改变电压表的连接，完成检测。请在改进后的检测盒内画出元件连接情况的电路图（如图2所示）。【解答】解：（1）把一个电源、一个定值电阻和与引出到盒外的两根导线串联一起，电压表可以测量外部电路两端的电压，也可以测量定值电阻两端的电压：故如下图中的两种连接分式；（2）图1中：R0两端的电压U′＝U0﹣U；则电流I＝＝，则AB之间的电阻为R＝＝＝，所以AB的长度L＝×＝×＝；图2中：电流I＝，AB之间的电压UAB＝U0﹣U；则AB之间的电阻为R＝＝＝，所以AB的长度L＝×＝×＝；（3）当电压表的量程为0～时，如果短路位置改变，超过电压表量程时，可以改变电压表的测量对象，即可电压表在电阻R0与导线AB之间转换即可。如下图：答：（1）如下图中的两种连接分式；（2）图1中：AB的长度L＝；图2中：AB的长度L＝；（3）如下图：四．计算与综合能力题（共7小题）24．（2021•天津）如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻R1、R2分别为20Ω和30Ω，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A。求：（1）电源电压；（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数。【解答】解：（1）只闭合开关S1，电路为电阻R1的简单电路，由欧姆定律可得电源电压：U＝IR1＝0.3A×20Ω＝6V；（2）S1、S2均闭合时，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，并联电路各并联支路两端电压相等，由欧姆定律可得通过电阻R2的电流：I2＝＝＝0.2A，并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以电流表的示数：I＝I1+I2＝0.3A+0.2A＝0.5A。答：（1）电源电压为6V；（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数为0.5A。25．（2021•天津）水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器，容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后（杯子材料质地均匀），竖直放入水中，静止后容器中水的深度为h0，如图1所示；再将杯中的水全部倒入容器内，把空杯子竖直正立放入水中，待杯子自由静止后，杯底与容器底刚好接触，且杯子对容器底的压力为零，容器中水的深度为h0，如图2所示。已知水的密度为ρ0。求：（1）空杯子的质量；（2）该杯子材料的密度。【解答】解：（1）将杯中的水全部倒入容器后，杯子对容器底部压力为零，此时杯子可视为漂浮状态，则有F浮＝G＝mg＝G排＝ρ0V排g，即m＝ρ0V排；观察图像可知，此时V排＝S0×h0＝S0h0；将V排＝S0h0代入m＝ρ0V排得m＝ρ0S0h0；（2）由图1知，杯子的体积与杯内水的体积之和等于S0×h0，即V总＝V杯+V水＝S0h0，则V杯＝S0h0﹣V水；将杯中的水倒入容器中，容器中增加水的体积就是杯中水的体积，即V水＝△V＝（5S0﹣S0）×△h＝4S0×（h0﹣h0）＝S0h0；将V水＝S0h0代入V杯＝S0h0﹣V水得V杯＝S0h0﹣S0h0＝S0h0；由密度公式可得杯子的密度ρ＝＝＝2ρ0。答：（1）空杯子的质量是ρ0S0h0；（2）该杯子材料的密度是2ρ0。26．（2022•天津）小芳发现家中的一串珍珠项链能沉在水底，乐于探索的她想测量这串项链的密度。受到“曹冲称象”故事的启发，她利用如图所示的器材和足量的水（含取水工具，水的密度为ρ0）进行实验，实验步骤如下：①在量筒中装入适量的水，记下体积V1；②将项链浸没在量筒的水中，记下体积V2；……请你帮小芳完成实验。要求：（1）写出步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量；③往大水槽中加入适量的水，使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，并记下水面在小桶上的位置；④取出项链，往小桶中加水使桶外水面到达所计位置，用量筒测出桶中水的体积V3。（2）写出珍珠项链密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。。【解答】解：（1）因为没有天平，利用漂浮条件求得项链的重力，则步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量为：③往大水槽中加入适量的水，使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，并记下水面在小桶上的位置；④取出项链，往小桶中加水使桶外水面到达所计位置，用量筒测出桶中水的体积V3，（2）因为装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，量筒测出桶中水的体积V3，即为项链漂浮时排开水的体积，则漂浮时排开水的质量m排＝ρ水V3，因为漂浮，项链的质量m＝m排＝ρ水V3，项链的体积V＝V2﹣V1，则项链的密度ρ项链＝＝。故答案为：（1）③往大水槽中加入适量的水，使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，并记下水面在小桶上的位置；④取出项链，往小桶中加水使桶外水面到达所计位置，用量筒测出桶中水的体积V3；（2）。27．（2022•天津）小明利用如图甲所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的U﹣I关系图象如图乙所示。其中U0、Um、I0均为已知量，电源电压不变。请解答如下问题：（1）写出电源电压值；（2）在图乙所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的U﹣I关系图象，并标出端点的坐标；（3）滑片移动过程中，当电压表V1示数由U1变为U2时，电流表示数增加了ΔI，请你推导出定值电阻的电功率变化量ΔP的数学表达式（用U1、U2和ΔI表示）。【答案】（1）电源电压值是Um；（2）：（3）ΔP＝（U2+U1）ΔI。【解答】解：（1）滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，定值电阻两端电压最大，为电源电压，分析图乙可知电源电压值是Um；（2）当滑动变阻器在最右端时，阻值最大，电流最小，结合图乙分析可知电流为I0；定值电阻R0＝，滑动变阻器和定值电阻串联，所以滑动变阻器两端的电压UP＝Um﹣U0；滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，此时电流I′＝＝；（3）设定值电阻为R，ΔP＝﹣＝（U2+U1）（﹣）＝（U2+U1）ΔI；答：（1）电源电压值是Um；（2）：（3）ΔP＝（U2+U1）ΔI28．（2021•天津）现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有：一段长为l0的电阻丝样品（阻值在2～3Ω之间，两端留有接线头），电压约为12V的电源（电源电压不变），阻值为5Ω的定值电阻R0，一个量程为0～0.6A的电流表，一个量程为0～15V的电压表，开关和导线若干。请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求：（1）画出实验电路图（电阻丝用“”表示）；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出电阻丝长度L的数学表达式（用已知量和测量量表示）。【答案】方案一：（1）（2）①按电路图连接实物图；②闭合开关S1，读出电压表的示数为U1；③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；（3）L＝。方案二：（1）（2）①按电路图连接实物图；②闭合开关S1，读出电压表的示数为U1；③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；（3）L＝。【解答】解：由欧姆定律可知，若将电阻丝样品与定值电阻R0串联接在电源上电路中的最小电流：Imin＝＝＝1.5A＞0.6A，故电路中不能使用电流表。方案一：（1）实验电路