解答题（四）（解析版）

2023浙江中考科学复习专练——解答题（四）建议时间：40min1．今年的北京冬奥会，运行着超过1000辆氢能源汽车，配备30多个加氢站，是全球最大的一次燃料电池汽车示范。氢能被视为未来的理想清洁能源，在进行氢能源汽车测试时获得部分参数如表所示。氢能源汽车在平直路面上行驶的速度与时间的关系如图乙所示。（忽略司机的质量）新型氢能源汽车部分参数总质量4×103kg轮胎与地面总接触面积0.4m2匀速行驶时所受阻力车总重的0.05倍（1）“氢能源汽车”65s内通过的路程为690m。（2）计算“氢能源汽车”静止时对水平地面的压强。（3）计算“氢能源汽车”匀速行驶过程中牵引力所做的功和功率。【解答】解：（1）0～5s的路程s1＝v1t1=15～55s的路程s2＝v2t2＝12m/s×（55﹣5）s＝600m，55～65s的路程s3＝v3t3=1“氢能源汽车”65s内通过的路程s＝s1+s2+s3＝30m+600m+60m＝690m；（2）“氢能源汽车”的总重力：G＝mg＝4×103kg×10N/kg＝4×104N，静止时对水平地面的压力：F＝G＝4×104N，对水平地面的压强：p=FS=（3）“氢能源汽车”匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，“氢能源汽车”匀速行驶时所受的牵引力：F′＝f＝0.05G＝0.05×4×104N＝2000N；牵引力所做的功：W＝F′s2＝2000N×600m＝1.2×106J，牵引力做功的功率：P=Wt=故答案为：（1）690m；（2）“氢能源汽车”静止时对水平地面的压强为1.0×105Pa；（3）“氢能源汽车”匀速行驶过程中牵引力所做的功和功率分别为1.2×106J、2.4×104W。2．镁是一种用途很广的金属，目前世界上60%的镁是从海水（海水中的溶质主要为NaCl和MgCl2等）中提取的，其主要步骤如下：（1）已知从海水中每获得5.8吨Mg（OH）2至少需要使用8吨NaOH或5.6吨CaO。目前市场上NaOH、CaO的价格分别是每吨8000元、每吨300元。从经济角度考虑，生产过程中试剂①应选用CaO（选填NaOH或CaO）。（2）试剂②的化学式是HCl。（3）无水MgCl2在熔融状态下通电得到金属镁和一种常温下为气态的单质，请写出该过程的化学方程式MgCl2通电¯Mg+Cl2↑【解答】解：（1）已知从海水中每获得5.8吨Mg（OH）2至少需要使用8吨NaOH或5.6吨CaO。目前市场上NaOH、CaO的价格分别是每吨8000元、每吨300元。从经济角度考虑，生产过程中试剂①应选用CaO（需要的氧化钙质量小于氢氧化钠，价格低于氢氧化钠）。故答案为：CaO。（2）氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水，试剂②是稀盐酸，氯化氢的化学式是HCl。故答案为：HCl。（3）无水MgCl2在熔融状态下通电得到金属镁和氯气，反应的化学方程式是MgCl2通电¯Mg+Cl2故答案为：MgCl2通电¯Mg+Cl23．父亲节到了，小科妈妈为小科爷爷购买了一台足浴器（如图甲），工作电路如图乙所示，其中K为温控开关。足浴器的加热功率为500W，保温功率为40W，将足浴器接入220V的电路中，在足浴器工作30min内，它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求：（1）当开关S和K温控开关均处于闭合状态时，足浴器处于加热（填“保温”或“加热”）状态。（2）计算保温元件R工作时的电阻。（3）计算足浴器工作30min消耗的电能。【解答】解：（1）当开关S和K温控开关均处于闭合状态时，电阻R被短路，电路为发热管的简单电路，电路中的总电阻较小，根据欧姆定律可知电路中的电流较大，根据P＝I2R可知发热管消耗的电功率较大，故此时足浴器是处于加热状态；（2）当温控开关断开时，电阻R与发热管串联，电路中的总电阻较大，根据欧姆定律可知电路中的电流较小，根据P＝I2R可知发热管消耗的电功率较小，故此时足浴器是处于保温状态；由P=U2R可知，保温时，电路中的总电阻为：R总=当温控开关闭合时，电路为发热管的简单电路，足浴器是处于加热状态，则发热管的电阻：R发热管=U2P串联电路总电阻等于各部分电阻之和，所以保温电阻R＝R总﹣R发热管＝1210Ω﹣96.8Ω＝1113.2Ω；（3）由图丙可知足浴器工作30min的时间内，加热状态20min，保温状态10min，足浴器工作30min消耗的电能：W＝P加热t加热+P保温t保温＝500W×20×60s+40W×10×60s＝6.24×105J。答：（1）加热；（2）保温元件R工作时的电阻为1113.2Ω；（3）足浴器工作30min消耗的电能为6.24×105J。4．向一定质量CaCl2和HCl的混合溶液中逐滴加入溶质质量分数为10.0%的Na2CO3溶液反应过程中加入的Na2CO3溶液的质量与产生沉淀或气体的质量关系如图所示。问：（1）图中0a段反应是碳酸钠与稀盐酸反应；（2）b点溶液中溶质有一种；（3）c点溶液的pH＞7（填＞、＜、＝）；（4）x值是多少？（写出具体的计算过程）【解答】解：（1）加入的碳酸钠先与盐酸反应，把盐酸消耗完了，才开始与氯化钙反应，开始生成沉淀，因此图中0a段表示的反应是碳酸钠与稀盐酸反应；（2）由图象可知，b点表示碳酸钠与氯化钙恰好反应，溶液中的溶质只有氯化钠一种；（3）c点表示碳酸钠过量，溶液中有氯化钠和碳酸钠，故溶液显碱性，pH＞7；（4）设生成2.2g气体所需的Na2CO3的质量为y，Na2CO3+2HCl＝2NaCl+CO2↑+H2O10644y2.2g10644生成沉淀5.0g所需Na2CO3的质量为zNa2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl106100z5g106100所以x值为：5.3g+5.3g10%故答案为：（1）碳酸钠与稀盐酸反应；（2）一；（3）＞；（4）106。5．在一些建设施工工地上，可以看见各种大型的起重机。如图所示是一种起重机的简易图，为了保证起重机在起重时不会翻倒，起重机右边配有一个重物M，已知AB为10m，BC为4m，CD为1m，起重机功率为30kW，起重机本身重力不计。（g取10N/kg）求：（1）要使起重机吊起6×103kg的货物时不会翻倒，右边配重M至少为多少千克？配重M最大不能超过多少千克？（2）该起重机要把6×103kg的货物沿竖直方向匀速提高15m，需要多少时间？【解答】解：（1）当以B为支点时，物重为动力，动力臂为AB；配重为阻力，阻力臂为BD＝BC+CD＝4m+1m＝5m，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2得到：G货×AB＝G配小×BD，代入数据有：6×103kg×10N/kg×10m＝m配小×10N/kg×5m，解得：m配小＝1.2×104kg；当以C为支点时，物重为动力，动力臂为AC＝AB+BC＝10m+4m＝14m；配重为阻力，阻力臂为CD。根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2得到：G货×AC＝G配大×CD；代入数据有：6×103kg×10N/kg×14m＝m配大×10N/kg×1m；解得：m配大＝8.4×104kg；（2）起重机做的功：W＝Gh＝6×103kg×10N/kg×15m＝9×105J，由P=Wt可知，需要的时间：答：（1）右边配重M至少为1.2×104kg；配重物M最大不能超过8.4×104kg；（2）需要的时间为30s。6．某同学用如图装置验证质量守恒定律。称取一定质量的碳酸钠装入气球，将气球套在锥形瓶上。将药品全部倒入装有足量稀盐酸的锥形瓶中，气球迅速胀大。称量反应前后装置的总质量，实验数据如下表所示。实验次数123碳酸钠质量/克0.531.062.12反应前装置总质量/克66.3366.8667.92反应后装置总质量/克66.1966.6267.42（1）计算第1次反应产生的二氧化碳质量。（2）分析数据发现每次反应前后装置的总质量均不相等，请以第1次反应为例，通过计算说明该反应是否遵循质量守恒定律。（空气密度取1.3克/升，二氧化碳密度取2.0克/升，结果精确到0.01）【解答】解：设第1次反应产生的二氧化碳质量为x。Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑106440.53gx10644x＝0.22g对应的体积为0.22g2.0g/L对应的气球排开的空气的质量1.3g/L×0.11L＝0.14g反应后托盘内的质量为66.19g+0.14g（浮力导致天平减小的示数）＝66.33g，所以遵循质量守恒定律。答：（1）第1次反应产生的二氧化碳质量为0.22g。（2）以第1次反应为例，通过计算说明该反应是遵循质量守恒定律。7．乐清地处东南沿海，自古以来是重要的产盐基地.目前，在清江山马村还有30户人家坚持着以产盐谋生，这片盐田也成了乐清最后一块盐田。（1）物质结晶主要有两种方法，从海水中晒盐主要是利用了蒸发溶剂的方法，还有一种结晶的方法叫降温结晶（或冷却热饱和溶液）。（2）某盐农将10吨海水引入盐田，设海水中含盐的质量分数约为3%，当晒干后，该盐田理论上可得盐多少千克？（3）表格为食盐的溶解度表，据表分析：温度（℃）10203040506070食盐溶解度（克）35.836.036.336.437.037.337.8在50℃时，向100克水中加入50克食盐，充分搅拌后所得溶液质量为137克。【解答】解：（1）结晶方法分为蒸发结晶和降温结晶两种；（2）10t＝10000kg，该盐田理论上可得盐：10000kg×3%＝300kg；答：该盐田理论上可得盐300kg；（3）由表格数据可知50℃时，100g水中最多能溶解37.0g食盐，所以形成的溶液为100g+37.0g＝137g故答案为：（1）降温结晶（或冷却热饱和溶液）；（2）300kg；（3）137。8．如图所示，一气球与所挂物体的总质量为5m，气球所受浮力始终保持40N不变，气球受到的空气阻力与速度成正比，即f＝kv（k为常数），此时气球以2m/s竖直向下做匀速直线运动；若减少所挂物体，使气球与剩余物体的总质量变为3m，经过一段时间后，气球恰好以2m/s竖直向上做匀速直线运动。（物体所受浮力和空气阻力忽略不计，g＝10N/kg）（1）画出气球与所挂物体以2m/s竖直向下做匀速直线运动时的受力示意图。（2）计算出m的大小。（3）若去掉所挂的所有物体，气球的质量为m，则气球能达到的最大速度是多少？【解答】解：（1）一气球与所挂物体的总质量为5m，则G总1＝5mg，若减少所挂物体，使气球与剩余物体的总质量变为3m，则G总2＝3mg；此时气球以2m/s竖直向下做匀速直线运动，气球受力分析如图1所示；当气球与剩余物体的总质量变为3m，气球以同样匀速竖直向上时，气球受力分析如图2所示；（2）当气球匀速下降时，气球受力分析如图1所示，则由平衡条件得：F浮+f＝G总1﹣﹣﹣﹣﹣①当气球与剩余物体的总质量变为3m，气球以同样匀速上升时，气球受力分析如图2所示，则由平衡条件得：F浮＝f+G总2﹣﹣﹣﹣﹣﹣②把F浮＝40N，G总1＝5mg，G总2＝3mg，g＝10N/kg，代入①②式，解得：f＝10Nm＝1kg；（3）由f＝kv1得，k=f若去掉所挂的所有物体，气球的质量为m，气球上升，设最终匀速运动，速度最大为v，气球受力分析所图3所示，由平衡条件得：F浮＝f′+G球；则：f′＝F浮﹣G球＝40N﹣1kg×10N/kg＝30N；由f′＝kv得：v=f'答：（1）受力示意图如图1。（2）m的大小为1kg。（3）若去掉所挂的所有物体，气球的质量为m，则气球能达到的最大速度是6m/s。9．如图表示质量分数为8%的氢氧化钠溶液与20g某浓度的稀盐酸发生反应后溶液温度的变化情况。（1）根据曲线判断，当加入氢氧化钠液的质量为20g时，恰好完全反应。（2）当加入15g氢氧化钠溶液时，所得溶液中的阳离子为H+和Na+（写出离子符号）。（3）试计算该稀盐酸中溶质的质量分数？（请写出计算过程）（4）氢氧化钠具有很强的吸水性，若在配制溶液时，称取的氢氧化钠已部分吸水，则所求得的盐酸的溶质质量分数将偏大（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）【解答】解：（1）根据曲线可以看出，加入氢氧化钠溶液的质量为20g时二者恰好完全反应；（2）根据曲线可以看出，加入氢氧化钠溶液的质量为20g时二者恰好完全反应，而15g氢氧化钠溶液时有剩余的盐酸。（3）设稀盐酸中溶质质量为xNaOH+HCl═NaCl+H2O4036.520×8%x4020g×8%x＝1.46g盐酸的质量分数为1.46g20g（4）氢氧化钠吸水后导致实际氢氧化钠的质量少，因而配制的氢氧化钠溶液的实际溶质质量分数偏小，导致反应时需要的氢氧化钠溶液增加，根据方程式计算的氯化氢变多，则溶质质量分数偏大。故答案为：（1）20g；（2）H+和Na+；（3）答：稀盐酸的溶质质量分数为7.3%．（4）偏大；10．图甲为热敏电阻的R﹣t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控