押题综合题-力、热、声、光、电的综合应用（解析版）-备战2024年中考物理

押题综合题—力、热、声、光、电的综合应用分析辽宁省样题及模拟题，最后一道综合题考察答题的综合能力。考察方面结合了力、热、声、光、电初中阶段全方面知识。可能结合其中两大模块考察，也可能结合多个模块考察。题目偏长，结合当下热点物理问题，包括航空航天、大国重器、能源与可持续发展生活生产紧密相连的科技。需要有一定的阅读能力，能够读懂题，并在题中找到相关提示来进行分析。个别问题有一定难度。必备知识力、热、声、光、电学中的基础知识。尤其关于电与磁相关基础知识。能量转化，力与运动的的关系。电学与压敏电阻、气敏电阻等的结合。解题技巧先阅读题目，带着问题去阅读全文，有针对性的阅读可以加快阅读速度，提高阅读的效率。电动车以其节能、环保、智能等优势深受大众青睐，在综合实践课上，某小组开展了设计电动车的活动。【任务一】了解电动车的电动机电动机正常工作时把电能主要转化为能，它利用了磁场对通电线圈的作用而使线圈转动起来，调节电动机中电流的大小和方向可以改变其转速和转动方向。有同学提出，在电动车上安装发电机，行驶中车轮带动发电机发电，不需要额外提供能量，车便能一直行驶下去。该小组通过交流讨论发现这个设计违背了定律，所以不能实现。【任务二】电动车基本功能设计（1）该小组通过控制绝缘操作杆改变通过电动机的电流方向，从而实现前进和倒车功能，设计的电路如图（a）所示。倒车时，向左推动操作杆使之绕O点旋转，带动两个动触片分别与“1”和“4”两个静触点接通，电流向（填“左”或“右”）流经电动机。（2）为了实现只在电动车前进时进行速度调节，应该将滑动变阻器串联在图（a）中的（填“A”“B”“C”或“D”）点处。【任务三】电动车功能优化设计（1）智能车灯设计：如图（b），该小组设计了模拟车灯智能启动控制电路，电源电压恒定，光敏电阻R1的阻值随光照强度的增大而减小。当电路中电流小于0.1A时，智能系统启动，车灯开启。若想使车灯在比之前光照强度稍大时即可启动，则定值电阻R2应换用阻值更的电阻。（2）智能防盗报警电路设计该小组设计了一个防盗报警电路，部分电路如图（c）所示，当车在锁定状态下被强行打开车门时，开关S自动闭合，电铃和小灯泡就会交替工作，开始报警。图中的电磁铁有电流流过时，会把衔铁吸下，使B与A分开与C接通。用笔画线代替导线把电磁铁接入电路中实现该功能（导线不能交叉）。【答案】【任务一】机械 （1分）能量守恒 （1分）【任务二】（1）左 （1分）（2）D （1分）【任务三】（1）大 （1分）R0VSRtRR0VSRtR/kΩt/℃12020100406080054321R0VSRtR0VS1RtR0VS1RtR0VS1Rt电铃电铃AS衔铁B弹簧C电磁铁其他连接方式正确的，均给分1．阅读短文，回答问题。某一空气净化器工作过程如图甲所示：空气进入净化器，空气里的灰尘由于钨丝放电而带上正电，经过负电格栅板时被吸附，此后经活性炭进一步净化，在不同挡位工作时的参数如下表所示。净化空气量是指1h净化空气的体积；净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比。工作挡位待机1挡2挡3挡4挡5挡6挡功率（W）0.9234575103121148净化空气量（m3/h）﹣120240360500760（1）我们看到空气中尘土飞扬的现象不属于（选填“不属于”或“属于”）扩散现象，空气净化器负电格栅板吸附灰尘的原理是利用异种电荷互相吸引；（2）单独使用该净化器20min，规格为2400imp/（kW•h）的电能表指示灯闪烁36次，则该空气净化器在2挡位工作，一间80m3的房间在该挡位下进行净化，需要消耗电能5.4×104J，才能完成工作。（3）利用气敏电阻可以检测空气质量，如图乙所示为检测电路，定值电阻R0＝10Ω，电源电压恒为28V；如图丙所示为气敏电阻阻值随空气中有害气体浓度β的变化曲线，现用此电路检测该型号净化器的净化效率，净化器启动前，检测电路中电流表的示数为0.7A，此时空气中有害气体浓度是2.0μg/m3。净化器正常使用30min后，检测电路的电流变为0.1A，则该空气净化器的实际净化效率为95%。【答案】（1）不属于；异种电荷互相吸引；（2）2；5.4×104；（3）2.0；95。【解答】解：（1）空气中尘土飞扬属于机械运动，不是扩散现象；由净化原理图可知，空气里的灰尘由于钨丝放电而带上正电，因为异种电荷相互吸引，所以负电格栅板能吸附灰尘；（2）电能表指示灯闪烁36次，净化器消耗的电能：W＝＝0.015kW•h＝5.4×104J，工作时间t＝20min＝1200s，则净化器消耗的电功率：P＝＝＝45W，查表可知，功率为45W时，该空气净化器在2挡位工作；在2挡位下净化一间80m3的房间需要用时t′＝＝h，消耗的电能为：W′＝Pt′＝45×10﹣3kW×h＝0.015kW•h＝5.4×104J；（3）由电路图可知，R0、R串联，检测电路中电流表的示数为I＝0.7A，由欧姆定律得，电路的总电阻：R总＝＝＝40Ω，根据串联电路电阻特点可知，气敏电阻的阻值：R＝R总﹣R0＝40Ω﹣10Ω＝30Ω，由图丙可知，气敏电阻阻值为30Ω时，此时空气中有害气体浓度是β1＝2.0μg/m3；当检测电路的电流变为I′＝0.1A，此时电路总电阻：R总′＝＝＝280Ω，根据串联电路电阻特点可知，气敏电阻的阻值：R′＝R总′﹣R0＝280Ω﹣10Ω＝270Ω，由图丙可知，气敏电阻阻值为270Ω时，此时空气中有害气体浓度是β2＝0.1μg/m3，由题意知，净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比，则该空气净化器的实际净化效率：η＝×100%＝×100%＝95%。故答案为：（1）不属于；异种电荷互相吸引；（2）2；5.4×104；（3）2.0；95。2．阅读短文回答问题重力电灯“重力电灯”是一种依靠重力做功产生电能的环保型电源，如图所示，在使用过程中，首先由人将沙袋举高，使人的生物能转化为沙袋的机械能，然后沙袋通过减速器匀速下落带动发电机发电，点亮灯泡。发电机是“重力电灯”的核心部件之一，发电机中的线圈在磁场中切割磁感线产生电流，这种电流是交流电，发电的过程属于“磁生电”现象。（1）发电机发电的过程是将机械能转化为电能；（2）将一个重为400N的沙袋举高1.8m后从静止开始释放至落地，重力做功720J；（3）调节减速器，让沙袋匀速下落，沙袋的动能不变，沙袋下落过程中重力势能减小量的80%转化为灯泡的电能，那么沙袋从1.8m的高度落到地面共转化多少J的电能576J。【答案】（1）机械；（2）720；（3）不变；576J。【解答】解：（1）发电的过程属于电磁感应，这个过程消耗了机械能，得到了电能，因此将机械能转化为电能；（2）重力做的功为W＝Gh＝400N×1.8m＝720J；（3）动能的大小与质量和速度有关，沙袋在下落的过程中速度不变，故动能不变；因为沙袋下落过程中重力势能减小量的80%转化为灯泡的电能，则沙袋从1.8m的高度落到地面共转化的电能为W电＝ηW可得W电＝80%×720J＝576J。故答案为：（1）机械；（2）720；（3）不变；576J。3．空气炸锅是一种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅，其内部电路可简化为图乙，部分参数和食品加热时间如表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。部分参数风扇额定功率/瓦80发热管额定功率/瓦1320额定电压/伏220食品加热时间薯条/分12﹣15鸡翅/分18﹣20（1）正常工作时，求通过发热管的电流；（2）某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟，求所消耗的电能；（3）根据空气炸锅的工作原理，发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是B。A．发热管、风扇、盛放篮B．风扇、发热管、盛放篮【答案】（1）正常工作时，求通过发热管的电流为6A；（2）消耗的电能为1.26×106J；（3）B。【解答】解：（1）[1]通过发热管的电流；（2）空气炸锅炸加热时的总功率P＝P1+P2＝1320W+80W＝1400W，该空气炸锅炸所消耗的电能W＝Pt＝1400W×15×60s＝1.26×106J；（3）食物用盛放篮盛放后，只有上表面方便通过空气加热，因此放在最下面；通过发热管加热后的锅内空气密度变小会上升，要利用大功率风扇把热空气吹到食物上，因此，风扇在最上面；发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是风扇、发热管、盛放篮。答：（1）正常工作时，求通过发热管的电流为6A；（2）消耗的电能为1.26×106J；（3）B。4．阅读短文，回答问题。机器人的“眼睛”机器人为了“看见”周围的物体，需要有自己的“眼睛”，红外传感器就是扫地机器人的“眼睛”，它利用红外线工作，红外线是电磁波大家族的成员，如图甲所示，红外传感器简要结构原理如图乙所示，红外发射器中心线与接受透镜主光轴之间的距离为d，红外检测器与接受透镜之间的距离为f，工作时，红外发射器向前方发射一束红外线，碰到障碍物后反射回来的红外线通过透镜中心，照射到红外检测器上的位置P偏离透镜主光轴的距离称为偏移值L，红外传感器就是根据偏移量L来探知红外发射器与障碍物之间的距离D。为了避免与障碍物发生碰撞，当L增大到某一设定值L0时，机器人将停止靠近障碍物，同一款式的机器人L0保持不变。（1）红外线属于不可见（选填“可见”或“不可见”）光，在真空中传播的速度等于（选填“大于”“小于”或“等于”）无线电波在真空中传播的速度。（2）扫地机器人的红外发射器与墙壁之间的距离为2.5m，现以0.2m/s的速度沿垂直墙壁方向匀速向墙壁靠近，当红外传感器探测到与墙壁之间的距离为0.1m时，立即停止靠近，则扫地机器人的运动时间为12s。（3）扫地机器人在工作过程中偏移量L逐渐变大，说明扫地机器人在靠近（选填“远离”或“靠近”）障碍物。已知f＝8cm，d＝15cm，若某次探测时L＝2cm，则此时红外传发射器与障碍物之间的距离为68cm。（4）现用某款扫地机器人清扫卧室，为了增大清扫面积，可将f减小。【答案】（1）不可见；等于；（2）12；（3）靠近；68；（4）减小。【解答】解：（1）由图甲可知红外线的波长比可见光长，人眼看不见红外线。红外线和无线电波都是属于电磁波，在正空中的速度都等于光速；（2）据＝；（3）乙图中的三角形相似对应边成比例有，变形后可得，其它量不变，当L增大时D减小，所以靠近。代入数据得＝；（4）要增大清扫面积，就是要减小D，由第三问的推导公式，在L一定时，减小f以减小距离D；故答案为：（1）不可见；等于；（2）12；（3）靠近；68；（4）减小。5．阅读短文，回答问题。无线充电无线充电是指充电器与用电装置间不用电线连接，通过磁场具有的磁场能实现电能传输的技术，常见的无线充电技术有磁共振、电磁感应等方式。磁共振方式的原理与声音的共振原理相同：振动频率相同的音叉排成一列，一个音叉发声，其他音叉也会电源适配器充电器发声。同样，当“振动”频乙率相同的线圈排列在磁场中时，可将电能从一个线圈传输到另一个线圈。电磁感应式的原理如图甲所示，电流通过送电线圈产生变化的磁场，当受电线圈靠近该变化磁场时就会产生感应电流来供电。采用电磁感应原理工作的无线充电器上通常标有“Qi”字样。如图乙是某款手机无线充电器及其适配器，充电部分参数如下表，传输效率指手机接收电能的功率与充电器输入功率的比值。手机无线充电时一般先以较大的传输效率快充，再以较小的传输效率慢充，这样可以保护手机电池。（1）“Qi”充电器中的受电线圈将磁场能转化为电能；（2）充电器接入电路中，与其他用电器的连接方式是并联；（3）如图丙所示为充电器过热保护的模拟控制电路，电源电压恒定，R1为电阻箱，L为阻值不计的线圈，R2是热敏电阻，其电流与电压的关系如图丁所示；①若要适当调高保护电路工作的临界温度，可增大R1的阻值（选填“增大”或“减小”）；②保持R1阻值不变。闭合开关S、S1时，通过R1的电流为50mA；闭合开关S，断开S1，R2的功率为0.072W，则控制电路的电源电压为6V。【答案】（1）磁场；（2）并联；（3）①增大；②6。【解答】解：（1）根据文中给的条件通过磁场能实现电能传输的技术，所以是磁场能转化为电能（与机械能转化为电能不太一样，机械能转化为电能是导体在动进行切割磁感线，而无线充电器是变化的磁场，不是动着的导体，要注意区分）；（2）家庭电路中各个用电器之间是并联的，则充电器应并联在电路中；（3）①若要适当调高保护电路工作的临界温度，则需要减弱电磁铁的磁性，由于电磁铁的磁性与通过线圈的电流和匝数有关，所以应调大R1的阻值或会减小电磁铁线圈的匝数；②闭合S、S1时，电路中只有R1连入电路，根据I＝可得电源电压：U＝I1R1＝0.05A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①闭合S、断开S1时，R1与R2串联连入，由于R2的功率为0.072W，由图像可知，此时R2两端的电压U2＝3.6V、I2＝20mA＝0.02A，根据I＝和电阻的串联可得电源电压：U＝I2R1+U2＝0.02A×R1+3.6V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②联立①②解得：R1＝120Ω，U＝6V。故答案为：（1）磁场；（2）并联；（3）①增大；②6。6．阅读下面材料，回答问题。进入发动机的空气与燃料的质量比例称为空燃比，若吸入发动机的空气所含氧气与燃料恰好完全反应就达到最佳空燃比。为了达到最佳空燃比，在尾气管上安装了如图甲的氧传感器，工作原理（如图乙）是：氧化锆内外表面各有一层金属组成铂电极，氧化锆的外侧与高温尾气接触，内侧连通外界大气，电加热器通电后加热附近大气，使其达到最佳工作温度350℃，在这个温度下氧分子O2会电离成氧离子O2﹣，高温电离后的氧离子会通过氧化锆从氧浓度高的位置移到氧浓度低的位置，氧离子O2﹣浓度差越大，铂电极A和B会聚集越多异种电荷，铂电极间的电压越高。当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小。发动机控制模块通过检测铂电极两端的电压，控制喷油量，使发动机接近最佳空燃比。（1）氧化锆内的电流方向是：铂电极A到B（选填“A到B”或“B到A”）；（2）为使质量为1×10﹣6kg温度为﹣10℃的大气在0.02秒内达到其最佳工作温度，大气需吸收0.36J的热量。若加热器两端的电压为12V，则电阻R的阻值约为8Ω；（大气比热容取1000J/（kg•℃），不计热量损失）；（3）发动机控制模块检测铂电极两端的电压与空燃比的关系图象如图丙所示，若发动机控制模块检测铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较高（选填“高”或“低”），需要加大（选填“加大”或“减少”）喷油嘴的喷油量。由图丙可知最佳空燃比为14.7。【答案】（1）A到B；（2）0.36；8；（3）高；加大；14.7。【解答】解：（1）由图乙可知氧离子O2﹣从B向A作定向移动，而氧离子带负电，且电流方向与负电荷定向移动的方向相反，故氧化锆内的电流方向是铂电极A到B；（2）大气需吸收的热量为：Q吸＝cmΔt＝1000J/（kg•℃）×1×10﹣6kg×[350℃﹣（﹣10℃）]＝0.36J；不计热量损失，所以加热器产生的热量：Q＝Q吸＝0.36J，由Q＝W＝t可得，电阻R的阻值为：R＝t＝×0.02s＝8Ω；（3）由题知，当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，则铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较高，需要加大喷油嘴的喷油量；根据题意，由图丙可知最佳空燃比为14.7。故答案为：（1）A到B；（2）0.36；8；（3）高；加大；14.7。7．阅读材料，回答问题。“爱因斯坦”探针空间科学卫星2024年1月9日15时03分，我国在西昌卫星发射中心采用“长征二号丙”运载火箭，成功将“爱因斯坦”探针空间科学卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功，如图所示。“爱因斯坦”探针空间科学卫星是中国科学院空间科学先导专项继“悟空”“墨子号”“慧眼”“实践十号”“太极一号”“怀柔一号”“夸父一号”之后，研制发射的又一颗空间科学卫星，它是宇宙天体爆发的捕手，能精准捕捉到更加遥远和暗弱的暂现源和爆发天体，探寻来自引力波源的X射线信号，对研究恒星活动、黑洞和中子星等致密天体的形成、演化、并合等过程具有重要科学意义。（1）“爱因斯坦”探针空间科学卫星与地面控制中心是通过电磁波进行数据传输的；“长征二号丙”运载火箭加速升空时，搭载的“爱因斯坦”探针空间科学卫星的动能增加（选填“增加”“减小”或“不变”）。（2）“长征二号丙”运载火箭是用液态氢作为燃料，因为液态氢具有较高的热值（选填“热值”或“比热容”）；“爱因斯坦”探针空间科学卫星受到火箭的推力加速升空，说明力可以改变物体的运动状态。【答案】（1）电磁波；增加；（2）热值；运动状态。【解答】解：（1）“爱因斯坦”探针空间科学卫星与地面控制中心是通过电磁波传递信息；运载火箭加速升空，质量不变，速度变大，搭载的“爱因斯坦”探针空间科学卫星的动能增加。（2）“长征二号丙”运载火箭是用液态氢作为燃料，因为液态氢具有较高的热值；“爱因斯坦”探针空间科学卫星受到火箭的推力加速升空，说明力可以改变物体的运动状态。故答案为：（1）电磁波；增加；（2）热值；运动状态。8．阅读短文，回答问题：空气断路器空气断路器俗称空气开关，是电路中必备的保护装置。常见的空气断路器兼有“热动式”和“电磁式”两种工作方式。如图是常用空气断路器正常工作时内部的结构示意图。当电路中出现短路或较大过载等导致电流急剧增加（超过额定电流的5～10倍）时，电磁螺线管磁场急剧增强，产生强大磁力吸引线圈内部的金属圆柱体向下运动，推动机械脱扣装置使电路断开。当电路中的电流超过额定电流，但电磁螺线管产生的磁力又不足以使脱扣器动作时，电路中的双金属片就会受热发生弯曲形变，推动机械脱扣装置脱扣，切断电源，起到过载保护作用。在电路连接和断开时，触点处金属连接装置空气被击穿，电流就会以电弧（电火花）的形式流动，它不但会损坏接触点，还会延长断开电路的时间，这就需要将其迅速熄灭。灭弧装置就是将电弧引入由许多金属组成的隔断中，对电弧的分割，当电弧沿隔断前进时，随着电阻的增大，电弧会变得越来越弱，最后完全熄灭在灭弧装置内。（1）空气断路器能对电路起到保护作用，其本质相当于电路中的开关。（2）当电路发生短路时，下列说法正确的是C。A.只有电磁螺线管动作，推动机械脱扣装置使电路断开B.只有双金属片动作，推动机械脱扣装置使电路断开C.电磁螺线管和双金属片同时动作，推动机械脱扣装置使电路断开D.双金属片先动作，然后电磁螺线管动作，推动机械脱扣装置使电路断开（3）双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料，由于不同材料的膨胀系数不同，当温度变化时，金属片的整体就会向膨胀系数较小一侧弯曲产生形变。以下关于题图中双金属片的说法正确的是A。A.双金属片动作时向上翘B.双金属片下面材料的膨胀系数较小C.双金属片工作时温度低于室温D.双金属片材料的膨胀系数有可能相同（4）灭弧装置就是将电弧进行分割，通过增加灭弧金属片的长度来增加电阻，从而减小电流，最后完全将电弧熄灭在灭弧装置内。（5）若想增大某一空气断路器的额定电流，请阐述你的改进方法。【答案】（1）开关；（2）C；（3）A；（4）电阻；电流；（5）采用额定功率更大的空气断路器提高断路器的额定电流。【解答】解：（1）空气断路器能对电路起到保护作用，其本质相当于电路中的开关。（2）当电路发生短路时，电磁螺线管和双金属片同时动作，推动机械脱扣装置使电路断开，故选：C。（3）根据题图和双金属片的原理可知：双金属片动作时向上翘才能切断电路，故选：A。（4）灭弧装置就是将电弧进行分割，通过增加灭弧金属片的长度来增加电阻，从而减小电流，最后完全将电弧熄灭在灭弧装置内。（5）采用额定功率更大的空气断路器提高断路器的额定电流。故答案为：（1）开关；（2）C；（3）A；（4）电阻；电流；（5）采用额定功率更大的空气断路器提高断路器的额定电流。9．阅读短文，回答问题：电热毯电热毯，又名电褥。是一种床上用的取暖器具，主要用于人们睡眠时提高被窝里的温度来达到取暖的目的。除此以外，还可用于被褥的去潮除湿。它耗电量少、温度可调节、使用方便、广泛，功率一般在60～120W之间。电热毯是一种接触式电暖器具。普通型电热毯，使用的电热合金丝是直线状的，但更多的是呈螺旋状缠绕在耐热芯线上，外面涂覆一层耐热树脂，通电时即发出热量。电热毯按面积分为儿童型、单人型和双人型，按控温性能分为普通型和自动调温型。普通型不带控温元件，使用者可按需要接通或切断电源来控制温度；自动调温型带控温元件，能自动使电热毯处于预定的温度范围内。（1）电热毯是利用电流的热效应原理工作的，在工作过程中，电能转化成内能；（2）电热毯中使用的合金丝的电阻大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）与它同种长度和规格的导线电阻，合金丝外面涂覆的耐热树脂属于绝缘体（选填“导体”或“绝缘体”）；（3）自动调电热毯中的控温元件材料应选择半导体（选填“导体”、“超导体”或“半导体”）来制作，小明家电热毯的合金丝断了，他把合金丝接上后继续使用，一段时间后发现接头处烧焦了，这是因为接头处合金丝的电阻变大（选填“变小”、“变大”或“不变”）。【答案】（1）电流的热效应；内；（2）大于；绝缘体；（3）半导体；变大。【解答】解：（1）电热毯消耗电能，同时放出大量热能，即将电能转化为内能，所以电热毯是利用电流的热效应来工作的。（2）电热毯中的合金丝和与它串联的导线的电流相同，合金丝发热而导线不发热，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，合金丝的电阻大于导线的电阻。合金丝外面涂覆的耐热树脂是为了合金丝与人体绝缘，防止合金丝中的电流流向人体，所以合金丝外面涂覆的耐热树脂属于绝缘体。（3）由于半导体材料通常用来制作热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等，所以自动调电热毯中的控温元件材料应选择半导体材料制作。接头处烧焦了，说明接头处产生了大量的热，而接头处与其他合金丝是串联的，则接头处电流大小不变，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，接头处产生了大量的热，是因为接头处的电阻变大。故答案为：（1）电流的热效应；内；（2）大于；绝缘体；（3）半导体；变大。10．阅读材料，回答问题。电压力锅电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，省时又节能，在日常生活中应用广泛。如题图甲所示为某款电压力锅的工作电路简化图，R1是规格为“220V880W”的主加热电阻，R2是电阻为220Ω的副加热电阻，R0是阻值为440Ω的保温电阻，S是智能控制开关；S1是安装在电压力锅底部的压力传感器，可以随压力变化自动闭合或断开电路。电压力锅煮饭过程分为加热升压、保压煮饭和保温三个阶段：①接通电源，S自动接到a，同时S1自动闭合，电压力锅进入加热升压状态。②锅内工作压强（电压力锅的锅内工作压强是指电压力锅内部压强与外部压强之间的差值）达到80kPa时，S1自动断开，进入保压状态。③当锅内工作压强降至60kPa时，S1又会自动闭合。④保压状态结束，S自动接到b，进入保温状态，图乙为正常煮饭时锅内工作压强p与时间t的关系图（为了方便计算，图像已作简化处理）。（1）电压力锅的工作原理主要是利用了电流的热效应，并以热传递（选填“做功”或“热传递”）的方式使锅内食物和水的内能增加；（2）随着电压力锅内的气压升高，锅内水的沸点升高（选填“升高”“降低”或“不变”）；（3）通过如图乙所示锅内工作压强p与时间t的关系图像，在图丙中画出0∼12min内通过开关S的电流I与时间t的关系图像；（4）正常工作时，主加热电阻R1＝55Ω；根据图乙计算这款电压力锅工作21min共消耗的电能为8.91×105J。【答案】（1）热；热传递；（2）升高；（3）见解答图；（4）55；8.91×105。【解答】解：（1）电压力锅的工作原理是利用了电流的热效应，把电能转化为内能，从而加热食物的。改变内能的方式是做功和热传递，电压力锅加热是通过热传递改变食物的内能的。（2）液体的沸点随压强的增大而升高，所以随着电压力锅内的气压升高，锅内水的沸点升高。（3）由图乙可知，在0～6min处于升压状态，S自动接到a，同时S1自动闭合，此时R1、R2并联，根据可知R1的阻值为，电路中电流为I加热＝I1+I2＝＝+＝5A，6～9min处于保温状态，S1自动断开，电路中电流为，9～12min处于加热状态，电流仍为5A，则画图如下（4）由图乙可知在21min内，共加热12min，保压6min，保温3min，保温时S自动接到b，电路中保温电流为，则根据W＝UIt可知，加热消耗电能为，保压消耗电能为，保温消耗电能为，消耗的总电能为故答案为：（1）热；热传递；（2）升高；（3）见解答图；（4）55；8.91×105。11．阅读材料，回答问题。塔克拉玛干沙漠号称“死亡之海”，曾经这里只有风沙流动的声音，如今一项项奇迹在这片沙海中诞生。2024年3月这里创下了亚洲之最：中国石油塔里木油田果勒3C井顺利完钻，井深度为9396米，创亚洲最深水平井纪录，如图所示。工人通过模拟地震方式，向地下发射地震波，由地面检波器收集油气和岩层的反射信号，这一过程如同给地层“做CT”。当前，塔克拉玛干沙漠油气勘探开发如火如荼，一座座钻机呼啸着向地球深部挺进。截至目前，塔里木盆地已钻出160口深井，堪称一座座“地下珠峰”。（1）塔克拉玛干沙漠号称“死亡之海”，沙漠中经常发生沙尘暴，这是因为大风吹过时，沙子上方空气流速大，压强小，使沙子飘起；石油属于不可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源。（2）在勘探过程中，工人通过钻机发出声音的音色来分辨地层结构；测量塔里木油田果勒3C井深度时，从发出超声波到接收大约需要55.27s。（v＝340m/s，计算结果保留2位小数）【答案】（1）小；不可再生；（2）音色；55.27。【解答】解：（1）沙漠中经常发生沙尘暴，这是因为大风吹过时，沙子上方空气流速大，压强小，使沙子飘起；石油属于不可再生能源。（2）在勘探过程中，工人通过钻机发出声音的音色来分辨地层结构；测量塔里木油田果勒3C井深度时，从发出超声波到接收大约需要的时间为：。故答案为：（1）小；不可再生；（2）音色；55.27。12．阅读《神奇的激光》，回答问题。神奇的激光激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最亮的光”“最快的刀”“最准的尺”。普通光源是向四面八方发光，而激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，接近平行。在激光发明前，人工光源中高压脉冲氢灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氢灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。激光具有高能量密度，可以被聚焦到极小的斑点，使得其能量密度比其他光源高很多。激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光锰射打标、激光钻孔和微加工等。在某次激光照射时间对材料局部变形影响实验中，用激光功率密度为30W/cm2的连续波激光辐照金属表面，并假设激光被全部吸收，得到金属中心温度随时间变化规律如图甲所示；用不同功率密度的激光照射时，材料局部变形的照射时间随激光功率密度变化的关系如图乙所示。激光脉冲是指激光器发出的一个光脉冲，好比手电筒一直合上开关就是连续工作，合上开关立即又断开就是发出一个“光脉冲”，激光脉冲能做到时间特别短，这样可以探测很快的运动，就像照相机快门一样，快门越短就能拍出越快的运动。为了探得原子内部的电子结构，科学家们就需要用一个与电子运动时间尺度相匹配（即时间数量级相当）的“快门”来拍照。根据材料回答问题。（1）激光热加工主要是利用了激光高能量密度的特点。（2）根据图甲所示的图像得出实验结论：金属中心温度随照射时间的增加而升高。（3）激光光束投射在单位面积上的能量称为能量密度。根据图乙所示的图像，用功率密度为20W/cm2的激光照射，从开始照射到发生变形，照射在金属材料上的能量密度是120J/cm2。【答案】（1）高能量密度；（2）金属中心温度随照射时间的增加而升高；（3）120。【解答】解：（1）激光热加工主要是利用了激光高能量密度的特点。（2）根据图甲所示的图像得出实验结论：金属中心温度随照射时间的增加而升高。（3）由图乙知用功率密度为20W/cm2的激光照射，从开始照射到发生变形用时为6s，照射在金属材料上的能量密度是6s×20W/cm2＝120J/cm2。故答案为：（1）高能量密度；（2）金属中心温度随照射时间的增加而升高；（3）120。13．请阅读《会发电的玻璃》并回答24题。会发电的玻璃2023年7月，世界大学生夏季运动会场馆外的引导灯箱成为了亮点，这些灯箱外壳上找不到一条连接电源的线路，也能点亮灯箱里面的LED灯，为来自世界各地的运动员提供全天候的指引服务。那它们靠什么发电呢？答案就是灯箱背面的黑色玻璃。这块玻璃，其实是一块碲化镉薄膜太阳能电池。它的结构好比“三明治”，在两块超白高透的玻璃之间，均匀沉积一层4微米厚的碲化镉薄膜，当太阳光照射到薄膜层后，薄膜层中会产生电子运动，“变身”可发电的半导体。相比其他同类型材料，碲化镉材料发电量更大。碲化镉的光谱响应和太阳光谱非常匹配，光吸收率高，约能吸收95%的阳光，适合于光电能量转换。一块面积约2m2的发电玻璃，每年发电量约270度。一个普通家庭若安装3块这种玻璃，就能满足一家人全年的用电需求；它的通光性很好，与普通玻璃无异。它的吸光层很薄，一般晶体硅太阳能电池是它吸光层的近百倍。它的强度很高，用45kg的大铅球对其进行撞击实验，它不仅完好无损，而且还能保持稳定的发电性能。如果利用这种发电玻璃替代我国目前建筑物上普通玻璃的10%，一年的发电量就相当于几个三峡水电站，因此，它被誉为“挂在墙上的油田”。碲化镉材料碳排放量很低，每生产1度电，碲化镉所排放的二氧化碳仅有11克，碲化镉发电玻璃反射率低、没有光污染，不仅可应用于大型太阳能地面电站，还可完全替代传统建筑材料应用于各种建筑物上，用太阳能发电为建筑物提供清洁能源，达到节能减排的效果。对于碲化镉薄膜发电玻璃，中国拥有完全自主知识产权，而且已实现了中国制造。这为中国从建材玻璃大国提升为电子玻璃强国、半导体材料强国奠定了技术和材料基础。（1）碲化镉薄膜发电玻璃发电时将太阳能能最终转化为电能。（2）请你列举出采用碲化镉薄膜发电玻璃发电的优势碳排放量低。（3）一块面积约1m2的碲化镉薄膜发电玻璃一年的发电量可供一台“220V，2000W”的空调正常工作67.5h，发电一年排放的二氧化碳总质量为1485g。【答案】（1）太阳能；（2）碳排放量低；（3）67.5；1485。【解答】解：（1）碲化镉发电玻璃指引路牌属于半导体材料，发电时将太阳能最终转化为电能；（2）碲化镉材料碳排放量更低，为建筑提供清洁能源，达到节能减排的效果；（3）一块面积约1m2的碲化镉每年发电约×270度＝135度，根据P＝知，每年发电量可供一只“220V2000W”的空调正常工作时间：t＝＝＝67.5h；由题知，每生产1度电，碲化镉所排放的二氧化碳仅有11克，发电一年排放的二氧化碳总质量为：m＝135kW•h×11g/kW•h＝1485g。故答案为：（1）太阳能；（2）碳排放量低；（3）67.5；1485。14．阅读短文，回答问题。中国载人深潜新坐标——“奋斗者号”随着我国无数海洋人的努力和探索，“奋斗者号”载人深潜器于2020年11月28日成功潜入海底10909米，再次向世界展示中国力量！“奋斗者号”两侧配有压载铁，通过改变其数量来控制“奋斗者号”的下沉、上浮或悬停。（设海水的密度ρ水＝1×103kg/m3，ρ铁＝8×103kg/m3）（1）若海水的密度均匀，“奋斗者号”在从水面下10米下潜至深度为10000m的过程中，所受海水的压强逐渐变大，所受浮力不变（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（2）“奋斗者号”加速下沉时，其所受浮力小于重力（选填“大于”、“小于”或“等于”），若在经过某一密度均匀的海水区域时，迅速抛掉部分压载铁，使其所受浮力等于重力（不考虑海水的摩擦阻力），则“奋斗者号”将匀速下沉。（3）“奋斗者号”的外壳用的是Ti62A钛合金，相对于普通钢而言，这种材料应具有密度大的特点。（选填“密度”或“硬度”）（4）若“奋斗者号”体积为50m3（不包括压载铁），最大负载时总质量为22吨（不包括压载铁），当抛卸其中部分压载铁，只剩下2块时，可使“奋斗者号”处于悬浮状态，每块铁块的体积为2m3，才能使“奋斗者号”最大负载时实现悬浮静止状态。（5）如图乙为某作业区内海水的密度ρ随海水垂直深度h变化的图线，海水密度的垂直分布主要是由盐度决定，其他因素的影响可忽略。装载着潜水器的轮船在作业区域，将潜水器用钢缆吊起浸没水中直至悬停在水中时，松开钢缆，潜水器刚好匀速下沉，则下沉过程中，潜水器速度最大位置为C。A.A点B.B点C.C点D.D点（6）如图丙所示是一个测量海水深度的装置，它由测量头和控制盒构成。控制盒内有一个定值电阻R0，其测量头的测量面是一个涂有绝缘漆的压敏电阻R1，其阻值随深度增加而减小；电压表改装成深度表，其示数随深度的增大而增大；闭合开关S，当压敏电阻R1的阻值为r或4r时，R1的电功率均等于P，则当电路的总功率为2P时，压敏电阻R1的阻值为2.5r。【答案】（1）变大；不变；（2）小于；匀速；（3）硬度；（4）2；（5）C；（6）变大；2.5。【解答】解：（1）“奋斗者号”号下潜的过程中，海水密度不变，深度增加，根据液体压强公式p＝ρgh可知受到海水的压强变大；排开水的体积不变，根据F浮＝ρ水gV排知受到的浮力不变；（2）根据物体的浮沉条件可知，“奋斗者号”加速下潜过程中，其受到的重力大于浮力；抛掉部分压载铁，使其所受浮力等于重力，不计水的阻力，受的是平衡力，它将保持原状态做匀速下沉运动；（3）钛合金比普通钢性能优良，钛合金具有硬度大、密度小、强度高、抗腐蚀性强的特性；（4）“奋斗者号”受到的浮力为：F浮＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×50m3＝5×105N；“奋斗者号”悬浮时，所受浮力和重力是平衡力，所以F浮+2F浮铁＝G总+2G铁，即F浮+2ρ水gV铁＝m总g+2×ρ铁gV铁，所以5×105N+2ρ水gV铁＝22×103kg×10N/kg+2×8×103kg/m3×10N/kg×V铁，解得：V铁＝2m3；（5）由图乙可知，由于潜水器的重力不变，松开钢缆时，开始阶段，潜水器刚好匀速下沉，潜水器若在AB段，由于AB段随着深度的增加海水密度减小，则浮力减小，所以向下的合力变大，潜水器向下做加速度增大的加速运动；当在BC段，海水的密度增大，浮力增大，向下的合力减小，潜水器做加速度减小的加速运动，到C点时，由于C点和开始阶段的海水密度相同，合力为0，潜水器的速度达到最大值；（6）由图丙可知两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻R0两端的电压，测量头在水中的深度越深，压敏电阻的阻值越小，根据串联分压原理可知压敏电阻两端的电压变小，串联电路总电压等于各部分电压之和，所以定值电阻两端的电压变大，即电压表示数变大；压敏电阻的电功率等于电路总功率与定值电阻的电功率之差，即：P1＝UI﹣I2R0，当压敏电阻R1的阻值为r或4r时，R1的电功率均等于P，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得：P＝﹣（）2R0＝﹣﹣（）2R0，整理得：4（R0+r）2＝（R0+4r）2，解得：R0＝2r，所以压敏电阻的电功率P＝I2r＝（）2r＝（）2r＝；当电路的总功率为2P时，根据P＝UI＝可得：2P＝，即：2×＝，解得：R1＝2.5r。故答案为：（1）变大；不变；（2）小于；匀速；（3）硬度；（4）2；（5）C；（6）变大；2.5。15．阅读材料，回答问题：绿色技术在大型船舶上的应用2023年7月，国际海事组织海上环境保护委员会在第80届会议要求国际海运温室气体排放尽快达峰。大型船舶为了顺应航运业绿色发展的大趋势，采用了一些新技术。1.以LNG作为燃料。LNG燃料即液化天然气，是将含有85%甲烷的天然气冷却至零下162℃使其液化。比起传统的船用柴油，LNG燃料可以显著减少CO2、NOx和SOx的排放。2.配备燃料电池。燃料电池用燃料和氧气作为原料，具有效率高、污染小、辐射少等优点。3.安装空气润滑系统。该系统利用压缩机在船底部迅速排出大量气泡（如图所示），这些气泡联合起来在船体底部的表面形成一层空气层。当船舶向前移动时，附着在船体上的空气层向后滑动。（1）船舶在海面上所受浮力大小等于自身重力，若船舶的排水量为25万吨，则其满载时所受浮力为2.5×109N；（g取10N/kg）（2）通过材料可知，LNG燃料可以通过降温的方式液化；（3）燃料电池工作时将化学能转化为电能；（4）船舶底部的空气层有减小摩擦力的作用；请举一个生活中用同样原理的案例，并说明理由；案例：给自行车车的轴承加润滑油，理由：使接触面脱离，减小了摩擦。【答案】（1）等于；2.5×109；（2）降温；（3）化学；电；（4）减小摩擦力；给自行车车的轴承加润滑油；使接触面脱离，减小了摩擦。【解答】解：（1）船舶在海面上所受浮力大小等于自身重力；若船舶的排水量为25万吨，它满载时所受浮力的大小为F浮＝G排＝m排g＝2.5×105×103kg×10N/kg＝2.5×109N；（2）由“将含有85%甲烷的天然气冷却至零下162℃使其液化”可知，LNG燃料可以通过降温的方式液化；（3）燃料电池用燃料和氧气作为原料，燃料具有化学能，工作时将化学能转化为电能；（4）船舶底部的空气层，使接触面彼此分离，减小摩擦力；案例：给自行车车的轴承加润滑油，使接触面脱离，减小了摩擦。故答案为：（1）等于；2.5×109；（2）降温；（3）化学；电；（4）减小摩擦力；给自行车车的轴承加润滑油；使接触面脱离，减小了摩擦。16．阅读材料，回答问题。风力发电风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电将助力我国实现碳中和目标，风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、出发电机等组成，其简化结构如图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示，一面较平，另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示。在的范围内5m/s≤v≤10m/s，P与v的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图丁所示。（为方便计算，图丙和图丁数据已作简化处理。）（1）完成图丙风力发电的主要能量转化流程图：①机械能，②电能；（2）当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会顺时针（选填“顺时针”或“逆时针”）转动；（3）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于36kg的煤完全燃烧放出的热量；（q＝3.0×107J/kg）（4）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，若发电机输出电能1kW•h，叶片需要转动4圈。【答案】（1）机械能；电能；（2）顺时针；（3）36；（4）4。【解答】解：（1）风力发电主要将风能转化为叶片的机械能，叶片的机械能转化为电能，实现能量的相互转化；（2）由图乙可知，风叶上表面一面较平，下面一面较弯曲，风正面垂直吹向静止叶片时，上面流速慢，压强大，下面流速快，压强小，故叶片受到向下的压强差，则叶片会顺时针转动；（3）由丙图可知风速为12m/s时，发电机的功率为300kW，1h＝3600s，则输出的电能为：W电＝Pt＝300×103W×3600s＝1.08×109J；由W电＝Q放＝mq煤可得，燃烧的煤的质量m＝＝＝36kg；（4）由丙图可知当风速为13m/s时，发电机的功率为300kW，发电机输出电能1kW•h，时间t＝＝＝h＝0.2min；发电机转子1min转400圈，则0.2min转子转：400×0.2＝80转，因为叶片转1圈，发电机转子转20圈，所以叶片转4圈。故答案为：（1）机械能；电能；（2）顺时针；（3）36；（4）4。17．阅读短文，回答文后问题。油电混合动力汽车如图甲，国产某品牌油电混合动力汽车前后安装有高清摄像头，无线WIFI等，其工作原理如图乙所示。当它以90km/h的速度匀速行驶20min的过程中，燃烧了3kg燃油。发动机和驱动电机同时共同为汽车提供动力，驱动汽车行驶所需的能量为9×107J，其中50%的能量来自燃油燃烧；而发动机内燃油燃烧放出的热量部分用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量为6×106J。设燃油在发动机汽缸内完全燃烧，燃油的热值为5×107J/kg。若普通汽车刹车时动能全部用于克服与地面的摩擦力做功，而该油电混合动力汽车在关闭发动机后，动能除用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量全部通过驱动电机反转为发电机给蓄电池充电。在某次测试时，同样车型的普通汽车和该油电混合动力汽车刚刚关闭发动机后，根据汽车通过路程s时，所对应的动能EK，作出Ek﹣s图像如图丙所示。设两车受到的摩擦力大小相等。汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率称之为储能效率。（1）完全燃烧3kg燃油产生的热量为1.5×108J；（2）该油电混合动力汽车以90km/h的速度匀速行驶20min的过程中，发动机的效率为34%；（3）由图丙可知，表示该油电混合动力汽车进行测试的图线是①（选填“①”或“②”）；（4）该油电混合动力汽车从关闭发动机至汽车停止的过程中，发电机的储能效率为62.5%。【答案】（1）1.5×108；34；（2）①；62.5%。【解答】解：（1）燃油燃烧放出的热量：Q放＝mq＝3kg×5×107J/kg＝1.5×108J；发动机为汽车提供部分动力的能量：W1＝9×107J×50%＝4.5×107J；发动机对蓄电池充电的能量：W2＝6×106J；发动机用来做有用功的能量：W＝W1+W2＝4.5×107J+6×106J＝5.1×107J；发动机的效率为：η＝×100%＝×100%＝34%；（2）由于油电混合动力汽车克服摩擦做功比普通汽车克服摩擦做功更少，动能除用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量全部通过驱动电机反转为发电机给蓄电池充电，所以油电混合汽车关闭发动机后滑行的距离更短。所以应该是图丙中的①图线；普通汽车克服摩擦所做的功：W普＝Ek＝4×105J；由W＝fs可知，汽车的摩擦力：f＝＝＝5000N；油电混合汽车克服摩擦所做的功：W混＝fs混＝5000N×30m＝1.5×105J；发电机将动能转化为电能：W电＝EK﹣W混＝4×105J﹣1.5×105J＝2.5×105J；储能效率：η＝×100%＝×100%＝62.5%。故答案为：（1）1.5×108；34；（2）①；62.5%。18．请阅读《筒车》并回答问题。筒车亦称“水转筒车”，是一种以水流作动力取水灌田的工具。据史料记载，筒车发明于隋而盛于唐，距今已有1000多年的历史。筒车的种类较多，制作工艺有所不同。如图所示，简易的筒车常用一端开口、一端封闭的竹节制成筒，竹筒被均匀安装在筒车上，用于从河中打水，同时在水流的推动下使筒车转动起来。筒车工作时，竹筒绕车轴做圆周运动，筒底与筒口的运动轨迹是同心圆，且筒底所在的外圆半径大于筒口所在的内圆半径。竹筒浸在水里的时候被灌满了水，当转过一定角度后将离开水面被提升，所以竹筒在低处时盛水，在高处时泄水，泄出的水落入水槽后被引向农田，如此往复，循环提水。在实际使用过程中，人们会根据农田与水面间的高度差调整水槽的位置和宽度，使水槽能够接到更多的水。（1）关于筒车的说法正确的是C（填字母）；A．筒车能转动是由于竹筒受到了浮力B．筒车能连续转动是受到惯性的作用C．筒车工作时对水流有力的作用D．筒车证明了永动机是可以制造出来的（2）筒车在匀速转动的过程中，竹筒受非平衡力（选填“平衡力”或“非平衡力”），以竹筒为参照物，车轴是运动（选填“运动”或“静止”）的；（3）某筒车上均匀分布了20个相同的竹筒，每个竹筒的容积为2L，通过调整水槽的位置，竹筒中50%的水能落入水槽，则当筒车以每分钟转动5圈的速度连续工作2h，最多可以为农田浇灌1.2×104kg的水（）。【答案】（1）C；（2）非平衡力；运动；（3）1.2×104。【解答】解：（1）ACD．筒车在水流的推动下转动起来，据力的作用是相互的，所以筒车对水流也有力的作用，筒车运动的动力来自于水流的作用力，不是由于浮力，筒车运动的过程中，水能转化为动能，不能证明永动机是可以制造出来的，故AD错误，C正确；B．惯性是物体的一种属性，不是力，不能表述为受到惯性的作用，故B错误。故选：C。（2）匀速转动有筒车不是处于平衡状态，受到的不是平衡力。竹筒绕车轴转动，则以竹筒为参照物，车轴有位置变化，是运动的。（3）连续工作2h，筒车转动的圈数n＝2×60×5＝600，则筒车最多可以为农田浇灌的水的质量。故答案为：（1）C；（2）非平衡力；运动；（3）1.2×104。19．阅读材料，回答问题。手机充电器的安全使用我们给手机充电时，手机充电器将220V的电压降到5V左右，充电器内部会有电流通过。如果手机充满电后不及时与充电器断开，充电时间过长，可能会加速手机电池的老化，影响电池的使用寿命。手机充电器插在电源插座上不给手机充电时，充电器内部也会有微弱的电流通过。利用功率计测量插座上未充电时充电器的电功率，如图1所示，此时该充电器的实际功率约为0.2W。我国工信部调查显示：全国每天就有约2亿个闲置的充电器插在插线板上。长期不拔充电器还会加速充电器内部元件的老化，从而增加充电器发生短路的概率。有的充电器发热严重，就可能会引发充电器的自燃自爆。近年来，就有因为长期不拔手机充电器造成火灾的新闻报导。为了您和家人的安全，请您按照图2中的温馨提示正确使用手机充电器。（1）插在插座上没有充电的手机充电器，相当于用电器（选填“电源”、“开关”或“用电器”）。（2）手机充电器不及时拔掉容易造成元件过热的现象，甚至引起火灾，此过程中电能转化为内能。（3）如果按照每天充电2h，手机即可充满电。在我国拔掉手机后仍在插座上的充电器，一天浪费的电能约为8.8×105kW•h。（4）安全使用手机充电器的做法是充电器不使用时及时切断电源。（写出一个即可）（5）随着手机技术的快速发展，手机的配置越来越高，并采用“快充”技术，极大方便了人们的使用。如图3所示的两个充电器，哪一个是“快充”充电器？在给“快充”充电器选择充电线时要选较粗的导线，请说明理由。【答案】（1）用电器；（2）内；（3）8.8×105；（4）充电器不使用时及时切断电源；（5）乙充电器为快充；快充充电器通过的电流大，在材料和长度相同时，导线越粗，电阻越小，根据Q＝I2Rt可知，在电流和通电时间相同时，导线电阻越小，导线上产生的热量越少，使用时越安全。【解答】解：（1）由题知，手机充电器插在插座上不给手机充电时，充电器内部也会有微电流通过，实际功率约为0.2W，说明此时充电器也会消耗电能，则它相当于用电器；（2）手机充电器不及时拔掉容易造成元件过热的现象，甚至引起火灾，说明此过程中消耗的电能转化为内能；（3）如果按照每天充电2h，手机即可充满电；充电器不拔出时，其电功率0.2W，闲置时间为22h，且由题知我国每天就有约2亿个闲置的充电器插在插线板上，则一天浪费的电能：W＝nPt＝2×108×0.2×10﹣3kW×22h＝8.8×105kW•h；（4）由题知，长时间不拔掉充电器，容易造成元件过热的现象，甚至引起火灾；所以，充电器不使用时及时切断电源；（5）图3中，由充电器的铭牌数据可知，两充电器的充电电压相同，而乙充电器的充电电流大，由P＝UI可知乙充电器的充电功率较大，则乙充电器为快充；快充充电器通过的电流大，在材料和长度相同时，导线越粗，电阻越小，根据Q＝I2Rt可知，在电流和通电时间相同时，导线电阻越小，导线上产生的热量越少，使用时越安全，所以在给“快充”充电器选择充电线时要选较粗的导线。故答案为：（1）用电器；（2）内；（3）8.8×105；（4）充电器不使用时及时切断电源；（5）乙充电器为快充；快充充电器通过的电流大，在材料和长度相同时，导线越粗，电阻越小，根据Q＝I2Rt可知，在电流和通电时间相同时，导线电阻越小，导线上产生的热量越少，使用时越安全。20．国之重器——“千眼天珠”在海拔3830m的四川省稻城县，坐落着国家重大科技基础设施，子午工程（二期）的标志性设备——圆环阵太阳射电成像望远镜（如图所示）。313部小射电望远镜均匀排布在直径1km的圆周上，圆环中心是一座百米高的定标塔，对于这个望远镜阵列，人们有个非常形象的称呼——“千眼天珠”。圆环阵太阳射电成像望远镜的主要科学目标就是观测太阳活动。太阳给地球带来了光和热，孕育了地球上的生命，但是它也有“打喷嚏”的时候——也就是太阳风暴。若它朝着地球打一个“大喷嚏”，抛射出来的高速带电粒子飞向地球，会对地球人造卫星等设备产生严重影响。当距离地球约1.5×108km的太阳发生剧烈爆发时，喷射出的带电粒子往往会辐射不同频率的电磁波，这个望远镜阵列可以在太阳爆发几分钟内就“捕捉”到这些电磁波信号，而太阳抛射出来的粒子到达地球需要数十个小时，科研人员正是抓住这个宝贵的“时间差”，实现对空间天气的预报和预警。圆环形阵列的中心定标塔到每一部射电望远镜的距离都相等，而且射电望远镜与中心定标塔之间没有遮挡，定标塔向各部射电望远镜发射公共信号进行定标和校准时，可以实现非常高的精度。在中心定标塔下面就是中央机房，每部小射电望远镜和中央机房之间都有电缆实时传输观测数据，以便科研人员及时对这些数据进行分析和处理。“千眼天珠”采用了综合孔径射电望远镜技术，虽然每部小射电望远镜的直径只有6m，但是当313部小射电望远镜协同观测时，其观测能力可以等效于一个超大口径射电望远镜。通过对太阳爆发活动的高精度观测，有助于人类认识太阳风暴机制和太阳风暴的日地传播规律，进一步深化对自然的理解，推动人类科技文明的进步。请根据上述阅读材料，回答下列问题：（1）圆环阵太阳射电成像望远镜的主要科学目标是观测太阳活动。（2）因为“千眼天珠”的结构特点是313部小射电望远镜均匀排布在一个圆周上，定标塔在圆环的中心，所以能够实现非常高的定标精度。（3）太阳发生剧烈爆发时，喷射出的带电粒子辐射出的电磁波大约经过500s可以到达地球。（4）“千眼天珠”采用了综合孔径射电望远镜技术。请你再举出一个体现这一设计理念的例子几个力共同作用产生的效果可以与一个力产生的效果相同。【答案】（1）观测太阳活动；（2）313部小射电望远镜均匀排布在一个圆周上，定标塔在圆环的中心；（3）500；（4）几个力共同作用产生的效果可以与一个力产生的效果相同。【解答】解：（1）圆环阵太阳射电成像望远镜的主要科学目标是观测太阳活动。（2）因为“千眼天珠”的结构特点是313部小射电望远镜均匀排布在一个圆周上，定标塔在圆环的中心，所以能够实现非常高的定标精度。（3）电磁波到达地球的时间为：；（4）几个力共同作用产生的效果可以与一个力产生的效果相同与“千眼天珠”采用了综合孔径射电望远镜技术采用的物理方法相同。故答案为：（1）观测太阳活动；（2）313部小射电望远镜均匀排布在一个圆周上，定标塔在圆环的中心；（3）500；（4）几个力共同作用产生的效果可以与一个力产生的效果相同。21．请阅读《在“死亡之海”钻探“中国深度”》并回答问题。在“死亡之海”钻探“中国深度”2024年3月4日14时48分，我国首口万米深地科探井——“深地塔科1井”正式穿越万米大关。这标志着继深空、深海探索大自然的壮举之后，我国在深地领域实现重大突破。这口井位于被称为“死亡之海”的新疆塔克拉玛干沙漠腹地，设计深度11100m。自2023年5月30日开钻，数百名石油工人和科研人员坚守沙海腹地，连续奋战279天，历经高温、严寒、风沙和复杂地质情况等极端考验，成功钻探突破万米，同时创造了世界上钻探万米深井用时最短的记录。垂直井深突破地下万米，在我国尚属首次！这不仅是为国家找油找气，也是探索地球未知领域、拓展人类认识边界的一次大胆尝试。约20层楼高的钢铁塔架，稳稳矗立在流沙之上，重达2000多吨的钻头、钻杆、套管等深入地下，穿透白垩系等10多个地层，成为探索地球深部的“望远镜”。深地钻探难度堪比“探月工程”，钻探超万米后控制难度极大。当钻头抵近地下万米地层时，钻井设备承受的高温超过200℃，高压超过230MPa，这对钻井工具和钻井液都是巨大的挑战。我国科技人员攻克一系列技术难关，让钻机关键部件全面国产化，有效解决了核心部件“卡脖子”问题。科研人员还自主研发了耐盐、耐高温、超高密度的钻井液，为深地勘探提供了可靠支撑。近年来，我国不断刷新“中国深度”。深地塔科1井钻破万米后成为陆地上世界第二、亚洲第一的垂直深井，在深地科学研究和超深层油气勘探领域具有里程碑的意义。万米“冲刺”成功后，深地塔科1井肩负科学探索和预探发现双重使命，继续向目标深度全速钻进。请根据上述材料，回答下列问题：（1）深地塔科1井的成功钻探，为超深层油气资源勘探开发提供了有力支持。石油和天然气属于一次能源。（选填：“一次”或“二次”）（2）深地塔科1井地下万米处的高压大约是马里亚纳海沟11000m处水压的2倍。（结果请保留整数）（3）钻井液也叫钻井泥浆，被喻为钻井的“血液”。钻井液是由粘土、水（或油）以及各种化学处理剂组成的一种溶胶悬浮体的混合物。钻井液在入井出井的循环过程中发挥着传递动力、携带岩屑、平衡地层压力和润滑钴具等关键作用。在深地钻探过程中，钻井液能够对高速旋转的钻头进行冷却和润滑，保护钻头不被高温破坏，因此，钻井液对安全高效钻井至关重要。在钻探过程中，钻井液通过热传递的方式对钻头进行冷却，减小钻头的内能。（4）为了万米深地钻探，我国科技人员自主研发的钻井液具备哪些特点：耐盐、耐高温、超高密度。【答案】（1）一次；（2）2；（3）热传递；（4）耐盐、耐高温、超高密度。【解答】解：（1）石油和天然气可以从自然界直接获得，属于一次能源；（2）马里亚纳海沟11000m处水压为p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×11000m＝1.1×108Pa；深地塔科1井地下万米处的高压大约是马里亚纳海沟11000m处水压的倍数＝≈2倍；（3）在钻探过程中，钻井液可以吸收热量，这是通过热传递的方式对钻头进行冷却，减少钻头的内能；（4）为了万米深地钻探，科研人员自主研发了耐盐、耐高温、超高密度的钻井液，为深地勘探提供了可靠支撑。故答案为：（1）一次；（2）2；（3）热传递；（4）耐盐、耐高温、超高密度。22．阅读短文，回答问题。增程式汽车增程式汽车作为一种新型绿色交通工具，凭借其独特的动力系统结构，正在逐渐走进人们的日常生活。增程式汽车的动力系统主要由动力电池、动力电机和增程器等组成。增程器主要由一个发动机（内燃机）和发电机组成，在动力电池能量充足的情况下，车辆以“纯电模式”行驶，此时发动机不工作，完全依赖动力电池进行驱动，当动力电池的电量不足时，车辆以“增程模式”行驶，增程器会启动工作，发动机驱动发电机产生电能，这些电能一部分直接供给驱动电机使用，另一部分则充入动力电池，以备后续使用，通过这种方式，使汽车续航距离大大增加，有效地降低人们对新能源汽车的“里程焦虑”。我国增程式汽车发展处于世界领先水平，某品牌增程式电动汽车动力电池容量为42kW•h，其增程器发动机在最佳工况下可输出功率为100kW，并以30%的发电效率将化学能转化为电能存储于电池中，动力电机最大输出功率为270kW，电机电能转化为机械能的效率为90%。在电动机的实际应用中，电机的输入功率和输出功率之间存在一定的关系，其可以用公式P输入＝来表示，其中η为电机的电能转化为机械能的效率。（1）增程器工作时，汽油在发动机内燃烧，使汽油的化学能转化为内能，再转化为机械能带动发电机发电。（2）如图所示，用箭头表示汽车在不同的工作模式下电能的流动方向，其中表示汽车处于“纯电模式”的是丁图，表示汽车处于“增程模式”的是甲图。（3）增程式汽车中的增程器主要作用是C（填选项）。A.提高车辆的最大速度B.增加动力电池的充电速度C.延长电动汽车的续航里程D.替代动力电池提供动力（4）上文中所述品牌的增程式汽车，利用增程器在最佳工况下单独给电池充电，则电池从无电状态到充满电需要约1.4h。电池充满电后，若电动机以45kW的输出功率行驶，可以在“纯电模式”下持续行驶0.84h（假设无其他能量损失）。【答案】（1）化学；内；（2）丁；甲；（3）C；（4）1.4；0.84。【解答】解：（1）增程器工作时，汽油在发动机内燃烧，使汽油的化学能转化为内能，再转化为机械能带动发电机发电。（2）如图所示，用箭头表示汽车在不同的工作模式下电能的流动方向，其中表示汽车处于“纯电模式”电池为电动机供电，增程器不启动，故选丁图，表示汽车处于“增程模式”增程器会启动工作，发动机驱动发电机产生电能，这些电能一部分直接供给驱动电机使用，另一部分则充入动力电池，以备后续使用，因而是甲图；（3）增程器会启动工作，发动机驱动发电机产生电能，这些电能一部分直接供给驱动电机使用，另一部分则充入动力电池，以备后续使用，通过这种方式，使汽车续航距离大大增加，即目的是C；（4）增程器发动机在最佳工况下可输出功率为100kW，并以30%的发电效率将化学能转化为电能存储于电池中，充电功率P＝100kW×30%＝30kW；动力电池容量为42kW•h，电池从无电状态到充满电需要t＝＝1.4h；电机电能转化为机械能的效率为90%，电动机以45kW的输出功率行驶，耗电功率P输入＝＝＝50kW；可以在“纯电模式”下持续行驶时间t＝＝0.84h；故答案为：（1）化学；内；（2）丁；甲；（3）C；（4）1.4；0.84。23．阅读短文，回答问题。智能电动汽车如图所示是某款智能电动汽车，电池是电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。该款智能电动汽车支持多种充电方式，快充45min即可将电池容量由20%充至80%；慢充5小时即可将电池容量由20%充至90%。无论哪种充电方式都需要供电系统中提供良好的接地线，否则该款智能电动汽车拒绝接受充电。能量回收系统是该款智能电动汽车的智慧功能，当司机高速行车过程中松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就能够给汽车的电池充电。该车的部分参数如表所示：项目参数电池能量密度0.15（kW•h）/kg电池容量（Ah）100电池电压（V）300（1）该车能量回收系统启动时，驱动电机将机械能转化为电能。（2）该车充电时，其电池相当于用电器（选填“电源”或“用电器”），无论哪种充电方式都需要供电系统中提供良好的接地线，这是为了B（填字母）。A.避免漏电；B.防止触电；C.减少充电时间；D.节约电能。（3）该车的动力电池最多能储存30kW•h的能量。（4）该车配备的电池质量是200kg。（5）该车慢充时的平均充电功率为4.2kW，在一段时间内充电电流为20A，则当时的充电桩输出电压为210V（不计充电时的能量损失）。【答案】（1）机械；（2）用电器；B；（3）30；（4）200；（5）4.2；210。【解答】解：（1）该车能量回收系统启动时，驱动电机将机械能转化为电能。（2）该款智能电动汽车充电时，电池相当于用电器，将电能转换为化学能；电动车的外壳有大量的金属材料，充电时需要供电系统中提供接地良好的地线，是为了防止因漏电使外壳带电而造成触电事故，故选：B；（3）该车的动力电池最多能储存电能是W＝UIt＝30V×100Ah＝1.08×108J＝30kW•h；（4）该车配备的电池质量m＝＝200kg；（5）该电动车慢充时（电池电能从20%充到90%）的平均充电功率：P＝＝＝4200W＝4.2kW；由P＝UI可知U＝＝＝210V。故答案为：（1）机械；（2）用电器；B；（3）30；（4）200；（5）4.2；210。24．请阅读《夸父逐日》并回答小题。夸父逐日北京时间2022年10月9日7时43分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将“夸父一号”（先进天基太阳天文台）卫星发射升空，卫星成功进入预定轨道，夸父逐日的神话照进了现实。夸父一号是一颗围绕地球运行的卫星，专职观测和研究太阳。为了避免跨过晨昏线后在地球的黑夜一侧无法观测太阳，夸父一号选择了一条极为特殊的运行轨道：距离地面约720km的太阳同步晨昏轨道，如图所示。该轨道的轨道面和地球晨昏线始终近似重合，这样夸父一号几乎可以永沐阳光，利用装备的太阳能电池板可以得到充足且持续的能源供给，始终保持对太阳的观测。太阳耀斑是太阳活动的重要表现，是太阳表面局部区域突然和大规模的能量释放过程。太阳耀斑爆发时，释放出的能量将由耀斑爆发处向远离太阳的各个方向传播，其辐射出的电磁波的波长横跨整个电磁波谱。探测耀斑爆发时产生的X射线是目前研究太阳耀斑的主要方式之一，夸父一号配备了X射线成像仪，可观测并记录太阳耀斑的爆发过程。在地球大气层外，距太阳1.5×1011m处，在单位时间内单位面积上接受到的软X射线（是X射线的一种，波长在0.1～1nm范围内的电磁波）辐射能量的最大值，被称为软X射线峰值流量，用符号Fx表示，单位为J/（m2•s），也可表示为W/m2。我国气象部门按照Fx的数值大小将太阳软X射线耀斑分成五个强度级别，分别为A、B、C、M和X，详见下表。其中A、B、C、M每个级别可细分为90级，如A级1.0[1.0×10﹣8W/m2]开始，Fx每增加0.1×10﹣8W/m2耀斑的强度级别增加0.1，比如A1.7级，表示软X射线峰值流量1.7×10﹣8W/m2再比如M2.8级，表示软X射线峰值流量2.8×10﹣8W/m2。X级别不设上限，如X26级，表示软X射线峰值流量26×10﹣4W/m2。表太阳软X射线耀斑强度级别单位：W/m2强度级别流量范围A1.0×10﹣8≤Fx＜10.0×10﹣8B1.0×10﹣7≤Fx＜10.0×10﹣7C1.0×10﹣6≤Fx＜10.0×10﹣6M1.0×10﹣5≤Fx＜10.0×10﹣4x1.0×10﹣4≤Fx2024年1月1日，夸父一号成功地记录了第25太阳活动周的一次耀斑，级别为X5级。请根据上述材料，回答下列问题：（1）为了实现对太阳的不间断观测，夸父一号选择的轨道是距离地面约720km的太阳同步晨昏轨道。（2）历史上最大的太阳耀斑是2003年观测到的X28级，它释放的软X射线峰值流量是2024年1月1日观测到的X5级太阳耀斑的5.6倍。（3）若某次太阳耀斑释放的软X射线功率峰值为8.1×1018W，则根据太阳软X射线耀斑强度级别表，可知此次太阳耀斑的强度级别为M3级（提示：半径为r的球体表面积S＝4πr2，π取3）。【答案】（1）距离地面约720km的太阳同步晨昏轨道；（2）5.6；（3）M3。【解答】解：（1）为了避免跨过晨昏线后在地球的黑夜一侧无法观测太阳，夸父一号选择了一条极为特殊的运行轨道：距离地面约720km的太阳同步晨昏轨道；（2）X28级表示软X射线峰值流量28×10﹣4W/m2，X5级表示软X射线峰值流量5×10﹣4W/m2，因而倍数关系为＝5.6倍；（3）软X射线功率峰值为8.1×1018W，则单位时间内单位面积上接受到的软X射线辐射能量的最大值，为：＝＝3×10﹣5W/m2。可知此次太阳耀斑的强度级别为M3级别。故答案为：（1）距离地面约720km的太阳同步晨昏轨道；（2）5.6；（3）M3。25．阅读短文，回答问题：远程输电发电厂发出的电要传输到很远的地方供人们使用。在输电线上，由于电流的热效应，必然有一部分电能转化成内能而损失掉（W损＝Q＝I2Rt）导线越长，损失越多。目前远距离送电主要采取高压送电的方式来实施。在保证输送功率P不变的情况下，采用提高电压U的方法减少线路上的损失。高压送电过程：