综合能力题15 力与电磁学综合-2025年中考物理二轮热点题型归纳与变式演练（江苏专用）

综合能力题15 力与电磁学综合 目录 题型综述 1 解题攻略 1 题组01 压强特点的简单应用 1 题组02 杠杆的平衡条件分析 4 题组03 热电现象综合 6 题组04 电磁现象综合 8 中考练场 11 1、常考场景：电动机/发电机、电磁继电器、磁悬浮设备等。 2、核心关联：电流→电磁铁磁性→力学受力（如吸引力、杠杆平衡）。电能→机械能转化（电动机做功、发电机发电）。 3、解题关键 （1）拆分力学（受力、运动）和电磁学（电路、电流）模块。 （2）找桥梁量（如电流大小影响磁力，力平衡对应电流临界值）。 （3）注意能量转化方向（耗电→做功，或做功→发电）。 4、易错点：区分电动机（电→动）与发电机（动→电）原理，别漏磁场力分析。 题组01 【提分秘籍】 1.核心考点速记 （1）液体压强：看深度（越深越大），与容器形状无关。 （2）固体压强：看压力和接触面积（压力大/面积小则压强大）。 （3）气体压强：大气压随高度减小，流体流速快处压强小。 2.解题技巧 （1）先定类型（液/固/气），再找关键量（如液体深度、固体接触面积、气体流速）。 （2）动态问题分步看（如切割、加水），平衡时压力=上方总重力。 3.避坑要点 （1）深度≠高度，压力≠重力（除非水平静止）。 （2）多物体叠放时，受力面积是最底层接触面积。 （3）练习重点：液体与浮力综合、固体切割/叠加、流体压强实例（如机翼、吸盘）。 【典例剖析】 【例1】（2023·江苏连云港·中考真题）“铜壶滴漏”是中国古代的计时工具，距今700多年。如图所示，它上面有三个壶，分别是日壶、月壶和星壶，也叫送水壶，最下面的寿壶也叫受水壶。日、月、星壶侧面底部都有一个龙头形滴水口，壶盖上开有一个进水孔，小水滴从日壶滴进月壶，再从月壶滴进星壶，最后进入受水壶。受水壶装有两个重要部件：一个是竖立在壶盖正中的铜尺，上有时辰刻度，从下到上分别为：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时，其中子时代表23:00~1:00，丑时代表1:00~3: 00……以此类推；另一个是浮箭，由小木块上连接一把木尺组成，随着受水壶里水量的增加，浮箭自然同步上升。观看浮箭顶端指示的铜尺刻度，就可以知晓当时、当地的时间了。请根据以上信息并结合所学知识，回答下面问题：    （1）如图是14∶00浮箭顶端指示的部分铜尺位置的示意图，其中正确的是 。 （2）若浮箭的重力为G，在受水壶中所受的浮力为，则G （选填“>”“=”或“<”）。随着受水壶水位的升高，浮箭下部小木块浸没在水中的深度 ，受水壶壶底受到水的压强 。若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功，还需要测量 。 【变式演练】 【变式1-1】（2023·江苏南京·中考真题）图甲所示为公交车上的安全锤，具体形状如图乙所示。利用它在紧急情况下可以敲碎玻璃帮助乘客逃生。 （1）透过车窗可以清楚地看到窗外的景物，说明玻璃具有较好的 度； （2）已知安全锤的质量为400g，求安全锤的重力（g取10N/kg） ； （3）若敲击处玻璃能承受的最大压强为1.5×107Pa，锤尖的面积为2mm2，求至少要用多大的压力才能敲碎玻璃 。 【变式1-2】（2023·江苏淮安·中考真题）小明同学用吸管制作了一个简易的密度计。 （1）他取来一根长度为的吸管并将底端密封，将一定数量的小钢珠放入吸管内作为配重，使其能够竖直漂浮在水中，如图甲所示。在吸管上标出水面的位置，测出该位置到吸管底端的距离为； （2）吸管横截面积为，在水中漂浮时它所受重力与浮力相等，所以；若漂浮在其他液体中，则浸入的深度为，此时，由以上两式可得：。 （3）根据上式的数量关系，补全表格中的数据。（结果保留两位小数， 液体密度 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 浸入深度 12.50 11.11 10.00 9.09 （4）根据表中的数据，小明在吸管上标出对应的刻度线，刻度线分布 （选填“是”或“不是”）均匀的，此密度计所能标注的最小密度值为 ； （5）为了检验小明制作的密度计是否准确，小华将密度计放在密度为的煤油中，为了用更少的煤油完成实验，小华应该选择图乙四种圆柱形容器（已知和容器的深度为10cm，和容器的深度为22cm。容器的横截面积均满足测量需求）中的 容器。在密度计逐渐浸入煤油的过程中，密度计底端所受压强越来越 ； （6）利用多种液体检验后，小华认为小明制作的密度计比较准确，于是用另一根长度相同且较细的吸管制作了等质量的密度计。小华直接将小明的数据标在自己制作的密度计上，若用小华的密度计来测量液体密度，测量值将 （选填“大于”“等于”或“小于”）液体密度的真实值。 题组02 【提分秘籍】 1.核心考点速记 （1）三要素速记：支点（不动点）、力（动力/阻力）、力臂（支点到力线垂直距离）。 （2）平衡关键：哪边“力×力臂”乘积大，杠杆向哪边偏；平衡时两边乘积相等。 2.解题技巧 （1）画图标支点、力和力臂（力臂用虚线垂线标）。 （2）动态题看力臂变化（如转动时力臂变长则力变小）。 （3）最小力：力臂最长（支点到作用点连线），力垂直于此线。 3.易错点避坑 （1）力臂是“垂直距离”，不是支点到作用点直线距离；多力同侧方向相同，异侧相反。。 【典例剖析】 【例2】（2023·江苏镇江·中考真题）图1是我国古代劳动人民搬运巨木时的场景，简化装置如图2所示：O为轻质杠杆AB的转轴，OA∶OB=1∶3，物块用轻质细绳系在A端，工人在B端施加竖直向下的拉力F，此时杠杆水平平衡、物块重1200N，底面积为0.25m2，不计转轴摩擦。 （1）图1中，横杆属于 杠杆，垫上石块的目的是为了减小 ； （2）为将图2中物块恰好拉离地面，求工人所用的拉力； （3）剪断图2中A端细绳，求物块静止时对水平地面的压强。 【变式演练】 【变式2-1】（2024·江苏扬州·中考真题）如图所示，小明坐在座椅上，伸小腿时，小腿绕膝关节上固定点O转动，股四头肌群收缩提供动力。 （1）请在图中画出动力臂。 （2）小腿从图示位置缓慢伸至水平位置，阻力臂的变化情况是 ，动力的变化情况是 。 【变式2-2】（2023·江苏扬州·中考真题）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。    （1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力，如图所示，请画出杠杆模型的阻力臂L ； （2）先将头向前抬起，可以减小 力臂；在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 ； （3）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析，其实质是改变 的大小。 题组03 热电现象综合 【提分秘籍】 1.考点梳理与辨识要点 （1）电流热效应：用电发热（如电炉），电阻大/电流大则发热多。 （2）热胀冷缩：温度升高物体膨胀（气体最明显）。 2.解题关键步骤 （1）看现象：发热→电热；转动→电动机；发电→发电机。 （2）电路串并联：串联电阻大发热多，并联电阻小发热多。 （3）注意电动机能量分机械能和内能，电热≠热量。 【典例剖析】 【例3】（2024·江苏无锡·中考真题）某款家用储水式电热水器额定电压为220V，额定功率为3000W，额定容量为60L，图甲是其电路原理图。插上插头，电热水器储满水后，闭合开关S，温控器开关K接触点1，对水进行加热，当加热温度达到设定温度时，K跳转接触点2，保温指示灯L亮起，停止加热；当水温下降，低于设定温度时，K再次接触点1进行加热。、、为加热电阻，其中。该电热水器的加热模式有四个挡位，选择“一挡”，、均断开。选择“二挡”，闭合、断开；选择“三挡”，断开、闭合，“三挡”加热时的功率是“二挡”加热时功率的1.5倍，选择“四挡”，、均闭合，此时电热水器在额定功率下工作。温控器开关K的结构如图乙所示，绕O点转动的杠杆OAB和绕点转动的杠杆通过弹簧相连。温包内充满热胀冷缩的感温液体，置于水中，温度与水温一致，水温升高，感温液体膨胀使膜盒顶端在A位置推杠杆OAB，当水温达到设定温度，动触点C与触点2相接，电热水器停止加热。调温旋钮为凹轮结构，绕固定轴M转动，顺时针转动调温旋钮，ME距离减小。[，] （1）该电热水器储满60L水后，若选择“四挡”加热，加热效率为84%，将水从30℃加热到45℃需要的时间为多少？ （2）电阻的阻值为______Ω，该电热水器在“一挡”工作时的电流为______A（保留1位小数）。 （3）为提高所设定的加热温度，应如何旋转调温旋钮？请写出做法并说明理由。 【变式演练】 【变式3-1】（2024·江苏无锡·中考真题）我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖。其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取） （1）核燃料反应堆中的铀-235是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生 （填物态变化名称）吸收热量； （2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程 ； （3）若给居民供热，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？ （4）单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为 J。 【变式3-2】（2024·江苏扬州·中考真题）温差发电技术是绿色环保的发电技术，利用热电转换材料和两块金属板可制成简易的温差发电装置。如图所示，将发电装置的一块金属板放在冷水中，用火焰加热另一块金属板，观察到与热电转换材料连接的LED小灯珠发光。 （1）小明想利用此装置探究发电的电压与温度的关系，对此装置做了适当的改进：将LED小灯珠拆下，换成数字电压表接入电路；撤去蜡烛，将上端金属板A浸入热水中，用温度计每隔一段时间测量冷、热水的温度。测得数据如下： 热水温度/℃ 84.7 74.8 73.0 70.8 69.5 68.4 冷热水温差/℃ 64.1 54.2 52.4 50.2 48.9 47.8 电压U/V 5.39 5.27 4.57 4.25 4.16 3.90 ①改变热源的目的是 ； ②分析表格数据，当时室温是 ℃； ③要提高发电电压可采取的办法是 、 ；（针对不同影响因素各写1条） （2）我国科学家成功利用人体和环境的温差做出了温差电池。若该电池在1℃的温差下产生的电压，输出功率为，则输出电流为 A。 题组04 电磁现象综合 【提分秘籍】 1. 核心考点速记 （1）核心特性：通电有磁性，断电无磁性。 （2）磁性强弱三关键：电流大→磁性强（调变阻器改变电流）。匝数多→磁性强（线圈绕得多吸铁多）。有铁芯→磁性更强（铁芯增强磁场）。 2.解题技巧 （1）电磁继电器：控制电路（小电流）通→电磁铁吸衔铁→接通工作电路（大电流）。 （2）极性判断：右手握线圈，四指顺电流，拇指指N极（记方向）。 3.易错点避坑 （1）磁性有无看电路通断，强弱看电流/匝数/铁芯。 （2）电流方向变→磁极变，但磁性强弱不变。 【典例剖析】 【例4】（2024·江苏淮安·中考真题）某款恒温箱的简化电路如图甲所示，控制电路中电源电压为且保持不变，电磁铁线圈电阻为，R为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图乙所示；工作电路中的加热器（图中未画出）正常工作时的电阻为。求： (1)加热器应接在图甲中 （填“ab”或“cd”）之间，控制电路中电磁铁的上端为 极； (2)加热器正常工作产生的热量是多少？ (3)控制电路的电流减小到，衔铁会被释放。则当调节时，恒温箱内设定的最低温度为多少摄氏度？ (4)若使恒温箱内设定的最低温度提高一些，可将的滑片向 滑动一点。 【变式演练】 【变式4-1】（2024·江苏镇江·中考真题）某水位报警模拟装置如图1所示：浮子Q由圆柱体和硬杆构成，圆柱体的底面积，高，密度，硬杆的质量和体积均不计。Q只能沿图中竖直虚线运动。当向水池内缓慢注水使水位达到某处时，衔铁K被释放，电铃开始报警。已知：电源电压，为电阻箱，压敏电阻的阻值与硬杆对其压力F的关系图线如图2所示；当电磁铁线圈中的电流时，衔铁K被吸住，当时，衔铁K才会被释放；不计线圈电阻，g取。 (1)Q的质量为 。当水位不断上升时，池底所受水的压强将变 ； (2)当Q刚开始向上运动时，求其浸在水中的体积； (3)在报警装置能正常报警的情况下： ①求电阻箱接入电路的阻值范围； ②为降低刚开始报警时的水位，下列措施可行的有 。 （有多个选项正确，全部选对得2分，漏选得1分，不选或错选得0分） A．仅适当增大硬杆的长度    B．仅适当增大圆柱体的高度 C．仅适当增大电源电压U    D．仅适当增大接入电路的阻值 【变式4-2】（2023·江苏镇江·中考真题）某水位报警器如图所示：光敏电阻R和光源正对安装在水池侧壁等高处。R接收到光源发出的光时阻值为20Ω，未接收到光时阻值为120Ω。R0为电阻箱，Q为边长5cm的正方体浮子，密度为0.6g/cm3，当池内水面缓慢上升至某处时，浮子将挡住射向R的光线，报警铃声响起。当线圈中的电流I≥0.04A时，铁质开关K被吸上，反之被释放。电源电压U=12V，不计线圈电阻，g取10N/kg。 （1）Q的质量为 g，它缓慢上升时受到的浮力为 N，露出水面的高度为 cm； （2）如图所示，为保证开始报警时的液面位置MN与R之间高度差h0≥3cm，需要对装置进行适当的调整，下列措施可行的是 ；（有多个选项正确） A．仅换用密度小些的材料制作浮子 B．仅将池内水换为密度小些的液体 C．仅将浮子的边长增大一些 D．仅将浮子做成厚度均匀的空心正方体 （3）在该装置能实现其功能的前提下： ①求电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件； ②在满足①问的条件下，求光敏电阻R消耗的电功率范围 。 1．（2024·江苏南京·一模）用杠杆和滑轮组均可提升重物。 (1)如图甲所示，轻质杠杆可绕O转动，A点悬挂一重为12N的物体M，B点受到电子测力计竖直向上的拉力F，杠杆水平静止，已知OA=AB=BC，则F为 N。保持杠杆水平静止，将F作用点从B移至C，此过程中F方向保持不变，F的力臂记为l，则F的大小变 ，F与的关系图线为图乙中的①；将M从A移至B，再重复上述步骤，F与的关系图线为图乙中的 （填数字序号）； (2)用如图丙所示的滑轮组在10s内将一个重200N的物体匀速提升2m，所用的拉力F为80N，不计绳重及摩擦．滑轮组对物体做的功是 J；滑轮组的机械效率为 ；拉力做功的功率是 W。 2．（2024·江苏南京·一模）杭州亚运会用机器狗为运动员运输铁饼。机器狗自身质量为18kg，每只脚与地面接触面积为50cm2，运输的铁饼质量为2kg，每次运输的平均时间约为34s，机器狗匀速直线运动的速度约为3.5m/s，前进过程中驱动力为40N。 （1）机器狗运输铁饼的过程中，铁饼相对于机器狗是 的； （2）机器狗背上铁饼站立在水平地面上，求机器狗对地面的压强； （3）机器狗匀速直线运动时做功的功率为多少瓦？ 3．（2024·江苏南京·一模）科技小组设计了一个压力报警装置，如图所示。杠杆OA始终处于水平位置平衡，O为支点，OB 长30cm， AB长60cm；电源电压恒为12V， 为滑动变阻器，定值电阻 阻值为20Ω，压敏电阻 与所受压力F变化的关系如表所示。报警系统在电压表示数达到或超过3V时报警，此时水平踏板所受压力达到或超过设定的报警值。水平踏板、杠杆OA 及组件的质量均忽略不计，不考虑报警系统对电路的影响。 压力 F/N 0 100 200 300 400 电阻Rₓ/Ω 100 90 80 70 60 (1)当电压表示数达到3V时，求该电路的总功率； (2)为使该装置在踏板所受压力达到2100N时开始报警，要对装置进行调试： ①计算出滑动变阻器R1应接入电路的阻值； ②具体调试过程为：使水平踏板空载，将R1的滑片置于最右端，闭合开关，调节R1滑片直至 ，则该报警装置调试完成； (3)小组同学发现保持（2）中，R1滑片位置不变，只移动踏板即可实现不同压力值的报警。于是在OA之间标注了刻度线，相邻两刻度线间的报警压力差值为300N，则刻度线的分布是 （选填“均匀”、 “左疏右密”或“左密右疏”）的，“3000N”的刻度线距O点 cm； (4)若调节R1滑片使压敏电阻所受压力为420N时开始报警，则（3）中杠杆上相邻两刻度线间的报警压力差值变为 N。 4．（2025·江苏南京·一模）2021年5月15日，我国“天问一号”火星探测器稳稳降落在火星，探测器经过气动减速等一系列减速措施后，再经过反推发动机进行动力减速，缓速下降后抵达火星表面，如图所示。 (1)探测器与地面控制系统间靠 波传递信息，这种波在真空中传播的速度为 m/s； (2)反推发动机利用了 大的燃料，动力减速阶段向 （选填“运动方向”或“运动反方向”）喷射高速气体，以获得制动力； (3)火星探测器采用太阳能电池供电，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 5．（2025·江苏无锡·一模）近几年城市进行老小区改造，不少多层楼房安装了电梯。出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成。在工作电路中，当电梯没有超载时，电动机正常工作；当电梯超载时，电铃发出报警铃声，电动机不工作。在控制电路中，已知电源电压U=12V，保护电阻R1=80Ω，电磁铁线圈的阻值为20Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重忽略不计。 (1)控制电路中，当乘客增多时，电磁铁的磁性 （选填“增大”或“减小”）；工作电路中，电铃应该在触点 （选填“A”或“B”）所在支路；电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时电磁铁上端为 极； (2)当若电磁铁线电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声。请你设定该电梯最多乘坐几人 ；（以每人50kg计算，且g取10N/kg） (3)综合考虑安全和居民乘坐情况，现需提高电梯的限载，可以在控制电路中换用阻值更 （选填“大”或“小”）一些的保护电阻。 (4)某同学利用该压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图丙所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯做四种不同的运动时，电流表的示数分别如图丙中①、②、③、④所示。下列判断中错误的是___________。 A．①图表示电梯可能匀速下降 B．②图表示电梯可能上升时速度变大 C．③图表示电梯可能匀速上升 D．④图表示电梯可能下降时速度变大 6．（2025·江苏盐城·一模）如图甲所示为一恒温箱温控电路，控制电路电源电压为24V，电热丝和热敏电阻R均置于恒温箱内，热敏电阻R的阻值随温度变化关系如图乙所示。恒温箱温控电路工作原理是：当电流小于0.6A时，电热丝通电加热；当电流大于0.8A时，电热丝停止加热。 (1)加热电路电源应接在 （选填“a、b”“c、d”或“e、f”）两端； (2)当滑动变阻器时，通过计算说明恒温箱内的温控范围； (3)当温度为30℃，滑动变阻器时，滑动变阻器工作1min产生的热量。 7．（2025·江苏无锡·一模）在跨学科实践活动中某小组设计了一款恒温热水器，热水器的工作电压为220V、加热功率为880W、保温功率为88W，热水器达到设定温度后能自动切换模式。方案一如图甲所示，图中开关S1、S2都闭合时，热水器处于加热模式。有同学认为方案一不能实现自动切换功能，于是设计了图乙所示的方案二，新方案中使用电磁继电器与热敏电阻。为确保安全，当热水器内温度达到设定温度54℃时，电流达到0.2A，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式；当温度降低到40℃时，电流低至0.13A，衔铁被释放。其中热敏电阻R的阻值与温度t的关系如图丙所示。 (1)方案一中，选用的发热电阻R2的阻值应为多少Ω？ (2)方案二中，工作电路中的发热电阻R1应设计在 处（选填“a”或“b”），闭合S0后，电磁铁的上端为 极。 (3)方案二中，选用的定值电阻R0阻值应为多少Ω？（电磁铁线圈阻值不计） 8．（2025·江苏常州·一模）某家用电热水器，其工作模式和相关参数如表。如图为电热水器的原理图，包括控制电路路和工作电两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换，实现水温保持在所设定的温度不变。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。 型号 LWIZ20-19 电源 AD220V 50Hz 加热功率 800W 保温功率 40W 水容量 1.0L (1)按要求连接好电路：当电热水器温度低时处于加热状态（R0接入电路）；当温度高时处于保温状态； (2)若要提高电热水器的保温温度，应将保护电阻R2的滑片向 调节（选填“左”或“右”）； (3)电热水器处于加热状态时，工作10min，可使2L水的温度升高40℃，则该电热水器的效率是多少[c水=4.2×103J/（kg·℃），计算结果保留一位小数]？ (4)R1工作时的电阻是多大？ 9．（2024·江苏无锡·一模）图甲是某型号国产水陆两用挖掘机，质量为20t，这辆挖掘机有两条履带，每条履带与地接触面积为10m2，其外形如图乙所示，内部均有1个合金材料制成的空心浮箱。在工作中，挖掘机的机械臂可绕O点转动。 (1)下列关于挖掘机的说法中正确的是___________； A．挖掘机的斗铲做成比较锋利的齿状，目的是减小压强 B．履带外表做得凹凸不平，是为了增大压强 C．未工作时，挖掘机静止在水平陆地上，它对地面的压强为2×104Pa D．忽略履带的体积，挖掘机若能漂浮在水面上，则浮箱排开水的体积为20m3 (2)某次测试中，质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机，从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m，到达水平地面。在此过程中，驾驶员的重力做了多少功？ (3)如图丙所示，机械臂伸直且水平静止，O、A、B三点在同一直线上，OA=9m，AB=0.6m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取重力为1×104N的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动回到水平位置静止，这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5︰8，则机械臂和斗铲的总重力是多少？ 10．（2025·江苏无锡·一模）图甲是电工师傅们挖的埋水泥电线杆的坑，其深度为2.0m，坑口长为2.3m，坑底长为0.3m，坑的宽度仅比电线杆的粗端直径稍大一点。图乙是电工师傅们准备将电线杆埋入坑中时的示意图： (1)坑中沿长方形的长边方向有一从地面直达坑底的斜坡，这样做的好处是不必将电线杆从底端开始向上竖起，重心上升高度较 ，施工时省力； (2)水泥电线杆的重力为1.0×104N，长为12.0m，其重心O距粗端B的距离为4.0m，按图乙所示的方式竖起电线杆，则刚抬起电线杆的细端A时F的力臂为 m，此时至少需要的力F为 N。 (3)竖起电线杆的过程中，工人师傅至少要对电线杆做功 J（忽略电线杆水平放置时重心离地面的高度）。 11．（2024·江苏镇江·一模）小明制作的水池水位模拟控制装置如图所示，浮子由金属片、轻质硬杆、木块Q和轻质弹簧构成，其中轻质弹簧竖直固定，一端固定于木块Q，另一端固定在蓄水池底部，轻触开关K通过金属弹片实现通断，按下时开关接通，松手后开关断开，触点C、D接通时，水泵注水；C、D断开时，水泵停止工作。开始时金属片与A、B接触，闭合开关S，用手按一下轻触开关K，装置启动。已知：电源电压U=36V ，当线圈中电流I≥0.05A 时，衔铁吸合；电阻R0允许通过的最大电流为0.1A；其余电阻忽略不计。 (1)如图状态时闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，松手后，衔铁处于 （选填“吸合”或“释放”）状态，轻触开关K与触点C、D （选填“串联”或“并联”）； (2)为使装置正常工作，电阻R0的阻值范围为 Ω~ Ω； (3)木块Q为边长10cm的正方体, 密度为（0.5×103kg/m3，h0=25cm），弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，g取10N/ kg。不计金属片的质量，弹簧始终处于弹性形变范围内。 ①求蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H ； ②若适当缩短硬杆的长度，当蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；为保证装置正常工作，硬杆缩短的长度△l的最大值为 cm。 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $$ 综合能力题15 力与电磁学综合 目录 题型综述 1 解题攻略 1 题组01 压强特点的简单应用 1 题组02 杠杆的平衡条件分析 5 题组03 热电现象综合 8 题组04 电磁现象综合 13 中考练场 20 1、常考场景：电动机/发电机、电磁继电器、磁悬浮设备等。 2、核心关联：电流→电磁铁磁性→力学受力（如吸引力、杠杆平衡）。电能→机械能转化（电动机做功、发电机发电）。 3、解题关键 （1）拆分力学（受力、运动）和电磁学（电路、电流）模块。 （2）找桥梁量（如电流大小影响磁力，力平衡对应电流临界值）。 （3）注意能量转化方向（耗电→做功，或做功→发电）。 4、易错点：区分电动机（电→动）与发电机（动→电）原理，别漏磁场力分析。 题组01 【提分秘籍】 1.核心考点速记 （1）液体压强：看深度（越深越大），与容器形状无关。 （2）固体压强：看压力和接触面积（压力大/面积小则压强大）。 （3）气体压强：大气压随高度减小，流体流速快处压强小。 2.解题技巧 （1）先定类型（液/固/气），再找关键量（如液体深度、固体接触面积、气体流速）。 （2）动态问题分步看（如切割、加水），平衡时压力=上方总重力。 3.避坑要点 （1）深度≠高度，压力≠重力（除非水平静止）。 （2）多物体叠放时，受力面积是最底层接触面积。 （3）练习重点：液体与浮力综合、固体切割/叠加、流体压强实例（如机翼、吸盘）。 【典例剖析】 【例1】（2023·江苏连云港·中考真题）“铜壶滴漏”是中国古代的计时工具，距今700多年。如图所示，它上面有三个壶，分别是日壶、月壶和星壶，也叫送水壶，最下面的寿壶也叫受水壶。日、月、星壶侧面底部都有一个龙头形滴水口，壶盖上开有一个进水孔，小水滴从日壶滴进月壶，再从月壶滴进星壶，最后进入受水壶。受水壶装有两个重要部件：一个是竖立在壶盖正中的铜尺，上有时辰刻度，从下到上分别为：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时，其中子时代表23:00~1:00，丑时代表1:00~3: 00……以此类推；另一个是浮箭，由小木块上连接一把木尺组成，随着受水壶里水量的增加，浮箭自然同步上升。观看浮箭顶端指示的铜尺刻度，就可以知晓当时、当地的时间了。请根据以上信息并结合所学知识，回答下面问题：    （1）如图是14∶00浮箭顶端指示的部分铜尺位置的示意图，其中正确的是 。 （2）若浮箭的重力为G，在受水壶中所受的浮力为，则G （选填“>”“=”或“<”）。随着受水壶水位的升高，浮箭下部小木块浸没在水中的深度 ，受水壶壶底受到水的压强 。若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功，还需要测量 。 【答案】 C = 不变 变大 浮箭上升的高度 【详解】（1）[1]分析可知，14:00在13:00~15:00之间，为未时，所以浮箭指向未。故ABD错误，C正确。 故选C。 （2）[2]浮箭漂浮，处于二力平衡状态，浮箭的重力为G，在受水壶中所受的浮力为F浮，则G=F浮。 [3][4]随着受水壶水位的升高，浮箭也跟着上升，浮力不变，故浮箭下部小木块浸没在水中的深度不变，受水壶壶底受到水的压强变大。 [5]若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功，还需要测量浮箭上升的高度。 【变式演练】 【变式1-1】（2023·江苏南京·中考真题）图甲所示为公交车上的安全锤，具体形状如图乙所示。利用它在紧急情况下可以敲碎玻璃帮助乘客逃生。 （1）透过车窗可以清楚地看到窗外的景物，说明玻璃具有较好的 度； （2）已知安全锤的质量为400g，求安全锤的重力（g取10N/kg） ； （3）若敲击处玻璃能承受的最大压强为1.5×107Pa，锤尖的面积为2mm2，求至少要用多大的压力才能敲碎玻璃 。 【答案】 透光 4N 【详解】（1）[1]能够通过车窗清楚地看到窗外的景物，说明玻璃具有较好的透光性。 （2）[2] 安全锤的重力为 （3）[3]需要的压力为 【变式1-2】（2023·江苏淮安·中考真题）小明同学用吸管制作了一个简易的密度计。 （1）他取来一根长度为的吸管并将底端密封，将一定数量的小钢珠放入吸管内作为配重，使其能够竖直漂浮在水中，如图甲所示。在吸管上标出水面的位置，测出该位置到吸管底端的距离为； （2）吸管横截面积为，在水中漂浮时它所受重力与浮力相等，所以；若漂浮在其他液体中，则浸入的深度为，此时，由以上两式可得：。 （3）根据上式的数量关系，补全表格中的数据。（结果保留两位小数， 液体密度 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 浸入深度 12.50 11.11 10.00 9.09 （4）根据表中的数据，小明在吸管上标出对应的刻度线，刻度线分布 （选填“是”或“不是”）均匀的，此密度计所能标注的最小密度值为 ； （5）为了检验小明制作的密度计是否准确，小华将密度计放在密度为的煤油中，为了用更少的煤油完成实验，小华应该选择图乙四种圆柱形容器（已知和容器的深度为10cm，和容器的深度为22cm。容器的横截面积均满足测量需求）中的 容器。在密度计逐渐浸入煤油的过程中，密度计底端所受压强越来越 ； （6）利用多种液体检验后，小华认为小明制作的密度计比较准确，于是用另一根长度相同且较细的吸管制作了等质量的密度计。小华直接将小明的数据标在自己制作的密度计上，若用小华的密度计来测量液体密度，测量值将 （选填“大于”“等于”或“小于”）液体密度的真实值。 【答案】 8.33 不是 0.5 D 大 小于 【详解】（3）[1]根据 得当液体的密度为时，浸入液体的深度为 （4）[2][3]根据 得 可知：和是反比例函数，所以，刻度分布不是均匀的；当液体密度最小时吸管全部浸没，吸管处于悬浮状态，浮力等于重力，即 液体的最小密度为 （5）[4]由表格数据知，密度计在煤油中时，浸没的深度为，所以应选择高度大于，所以A、B容器不合适；为了用更少的煤油完成实验，根据 知需要横截面积小的容器，故D容器最符合题意。 故选D。 [5]在密度计逐渐浸入煤油的过程中，深度变大，由知密度计底端所受压强越来越大。 （6）[6]等质量较细的密度计，横截面积小，漂浮在液体中受到的浮力不变，排开液体的体积不变，浸入的深度变大，若按照较粗密度计的刻度值标注，所测密度值偏小。 题组02 【提分秘籍】 1.核心考点速记 （1）三要素速记：支点（不动点）、力（动力/阻力）、力臂（支点到力线垂直距离）。 （2）平衡关键：哪边“力×力臂”乘积大，杠杆向哪边偏；平衡时两边乘积相等。 2.解题技巧 （1）画图标支点、力和力臂（力臂用虚线垂线标）。 （2）动态题看力臂变化（如转动时力臂变长则力变小）。 （3）最小力：力臂最长（支点到作用点连线），力垂直于此线。 3.易错点避坑 （1）力臂是“垂直距离”，不是支点到作用点直线距离；多力同侧方向相同，异侧相反。。 【典例剖析】 【例2】（2023·江苏镇江·中考真题）图1是我国古代劳动人民搬运巨木时的场景，简化装置如图2所示：O为轻质杠杆AB的转轴，OA∶OB=1∶3，物块用轻质细绳系在A端，工人在B端施加竖直向下的拉力F，此时杠杆水平平衡、物块重1200N，底面积为0.25m2，不计转轴摩擦。 （1）图1中，横杆属于 杠杆，垫上石块的目的是为了减小 ； （2）为将图2中物块恰好拉离地面，求工人所用的拉力； （3）剪断图2中A端细绳，求物块静止时对水平地面的压强。 【答案】 省力 压强 400N 【详解】（1）[1]杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，由图可知，横杆在使用的过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。 （1）[2]支架下面垫有面积较大的石块，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强。 （2）[3]件根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知G×OA=F×OB，为将图2中物块恰好拉离地面，工人所用的拉力为 （3）[4]在水平面上，物体对地面的压力为 物块静止时对水平地面的压强为 【变式演练】 【变式2-1】（2024·江苏扬州·中考真题）如图所示，小明坐在座椅上，伸小腿时，小腿绕膝关节上固定点O转动，股四头肌群收缩提供动力。 （1）请在图中画出动力臂。 （2）小腿从图示位置缓慢伸至水平位置，阻力臂的变化情况是 ，动力的变化情况是 。 【答案】 变大 变大 【详解】（1）[1]由支点向动力作用线作垂线，垂线段即为动力臂，故作图如下： （2）[2]小腿的重力为阻力，小腿从图示位置缓慢伸至水平位置，阻力作用线离支点越来越远，阻力臂的变化情况是变大。 [3]阻力不变，阻力臂变大，动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，动力将变大。 【变式2-2】（2023·江苏扬州·中考真题）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。    （1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力，如图所示，请画出杠杆模型的阻力臂L ； （2）先将头向前抬起，可以减小 力臂；在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 ； （3）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析，其实质是改变 的大小。 【答案】    阻 变小 功率 【详解】（1）[1]人受到的重力为阻力，从支点O向阻力作用线做垂线，该垂线段就是阻力臂L，如图所示：    （2）[2]将头向前抬起，身体重心更靠近支点，可以减小阻力臂； [3]在平躺至坐起的过程中，人体重心与支点的水平距离减小，即阻力臂减小，而动力臂长度不变，根据杠杆的平衡条件可知，运动员肌肉所施加的动力会变小。 （3）[4]在仰卧起坐过程中，要克服身体的重力做功，改变仰卧起坐的快慢，可以改变做功的快慢，也就是改变功率的大小。 题组03 热电现象综合 【提分秘籍】 1.考点梳理与辨识要点 （1）电流热效应：用电发热（如电炉），电阻大/电流大则发热多。 （2）热胀冷缩：温度升高物体膨胀（气体最明显）。 2.解题关键步骤 （1）看现象：发热→电热；转动→电动机；发电→发电机。 （2）电路串并联：串联电阻大发热多，并联电阻小发热多。 （3）注意电动机能量分机械能和内能，电热≠热量。 【典例剖析】 【例3】（2024·江苏无锡·中考真题）某款家用储水式电热水器额定电压为220V，额定功率为3000W，额定容量为60L，图甲是其电路原理图。插上插头，电热水器储满水后，闭合开关S，温控器开关K接触点1，对水进行加热，当加热温度达到设定温度时，K跳转接触点2，保温指示灯L亮起，停止加热；当水温下降，低于设定温度时，K再次接触点1进行加热。、、为加热电阻，其中。该电热水器的加热模式有四个挡位，选择“一挡”，、均断开。选择“二挡”，闭合、断开；选择“三挡”，断开、闭合，“三挡”加热时的功率是“二挡”加热时功率的1.5倍，选择“四挡”，、均闭合，此时电热水器在额定功率下工作。温控器开关K的结构如图乙所示，绕O点转动的杠杆OAB和绕点转动的杠杆通过弹簧相连。温包内充满热胀冷缩的感温液体，置于水中，温度与水温一致，水温升高，感温液体膨胀使膜盒顶端在A位置推杠杆OAB，当水温达到设定温度，动触点C与触点2相接，电热水器停止加热。调温旋钮为凹轮结构，绕固定轴M转动，顺时针转动调温旋钮，ME距离减小。[，] （1）该电热水器储满60L水后，若选择“四挡”加热，加热效率为84%，将水从30℃加热到45℃需要的时间为多少？ （2）电阻的阻值为______Ω，该电热水器在“一挡”工作时的电流为______A（保留1位小数）。 （3）为提高所设定的加热温度，应如何旋转调温旋钮？请写出做法并说明理由。 【答案】（1）1500s；（2）96.8Ω，1.2A；（3）见详解 【详解】解：（1）60L水的质量 将水从30℃加热到45℃水吸收的热量 加热器消耗电能 选择“四挡”，、均闭合，此时电热水器在额定功率下工作，需要的时间 （2）选择“二挡”，闭合、断开，此时单独接入电路，电路功率 选择“三挡”，断开、闭合，此时单独接入电路，电路功率 “三挡”加热时的功率是“二挡”加热时功率的1.5倍，则 则，选择“四挡”，、均闭合，此时、、并联，电路功率 解得，则电阻的阻值 选择“一挡”，、均断开，三个电阻串联，电热水器在“一挡”工作时的电流 （3）温包内充满热胀冷缩的感温液体，置于水中，温度与水温一致，水温升高，感温液体膨胀使膜盒顶端在A位置推杠杆OAB，当水温达到设定温度，动触点C与触点2相接，电热水器停止加热。为提高所设定的加热温度，感温液体膨胀对杠杆OAB的推力变大，根据杠杆平衡条件，应使弹簧对B点的拉力变大，因为顺时针转动调温旋钮，ME距离减小，则应逆时针转动调温旋钮，使ME距离变大，增大弹簧伸长量，使弹簧对B点的拉力变大。 答：（1）将水从30℃加热到45℃需要的时间为1500s； （2）则电阻的阻值为96.8Ω，该电热水器在“一挡”工作时的电流为1.2A； （3）应逆时针转动调温旋钮。 【变式演练】 【变式3-1】（2024·江苏无锡·中考真题）我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖。其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取） （1）核燃料反应堆中的铀-235是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生 （填物态变化名称）吸收热量； （2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程 ； （3）若给居民供热，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？ （4）单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为 J。 【答案】 不可再生 汽化 机械能 1.8×108 5×109 【详解】（1）[1]核燃料反应堆中的铀-235在短时间内不能再生，是不可再生能源。 [2]二回路中的水在蒸汽发生器中变成水蒸气，发生汽化，吸收热量。 （2）[3]由图得，核能先转化为内能，再转化为机械能推动汽轮机，产生电能。 （3）[4]依题意得，标准煤产生的热量为 由得，标准煤完全燃烧的质量为 （4）[5]依题意得，单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%，则 单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为 【变式3-2】（2024·江苏扬州·中考真题）温差发电技术是绿色环保的发电技术，利用热电转换材料和两块金属板可制成简易的温差发电装置。如图所示，将发电装置的一块金属板放在冷水中，用火焰加热另一块金属板，观察到与热电转换材料连接的LED小灯珠发光。 （1）小明想利用此装置探究发电的电压与温度的关系，对此装置做了适当的改进：将LED小灯珠拆下，换成数字电压表接入电路；撤去蜡烛，将上端金属板A浸入热水中，用温度计每隔一段时间测量冷、热水的温度。测得数据如下： 热水温度/℃ 84.7 74.8 73.0 70.8 69.5 68.4 冷热水温差/℃ 64.1 54.2 52.4 50.2 48.9 47.8 电压U/V 5.39 5.27 4.57 4.25 4.16 3.90 ①改变热源的目的是 ； ②分析表格数据，当时室温是 ℃； ③要提高发电电压可采取的办法是 、 ；（针对不同影响因素各写1条） （2）我国科学家成功利用人体和环境的温差做出了温差电池。若该电池在1℃的温差下产生的电压，输出功率为，则输出电流为 A。 【答案】 见解析 20.6 提高热水的温度/降低室温 更换发电效率更高的热电转换材料 【详解】（1）[1]小明想利用此装置探究发电的电压与温度的关系，则需要记录不同温度差下的电压示数，因用火焰加热A金属板时，金属板A的温度无法得到，且温度不易控制，从而无法得到温度差，因此撤去蜡烛，将上端金属板A浸入热水中，此时可用温度计测量热水的温度，从而得到冷热水的温度差。 （2）[2]由表格数据可知，冷水的温度 冷水的温度即水在室温下的温度，因此当时的室温是20.6℃。 （3）[3][4]由表格数据可知，当冷热水温度差越大时，发电的电压越高，因此要提高发电电压，可以增大温度差，即提高热水的温度或者降低室温；当热电转换材料不同时，产生发电电压的高低也不同，因此可以更换发电效率更高的热电转换材料。 （4）[5]该电池输出的电流为 题组04 电磁现象综合 【提分秘籍】 1. 核心考点速记 （1）核心特性：通电有磁性，断电无磁性。 （2）磁性强弱三关键：电流大→磁性强（调变阻器改变电流）。匝数多→磁性强（线圈绕得多吸铁多）。有铁芯→磁性更强（铁芯增强磁场）。 2.解题技巧 （1）电磁继电器：控制电路（小电流）通→电磁铁吸衔铁→接通工作电路（大电流）。 （2）极性判断：右手握线圈，四指顺电流，拇指指N极（记方向）。 3.易错点避坑 （1）磁性有无看电路通断，强弱看电流/匝数/铁芯。 （2）电流方向变→磁极变，但磁性强弱不变。 【典例剖析】 【例4】（2024·江苏淮安·中考真题）某款恒温箱的简化电路如图甲所示，控制电路中电源电压为且保持不变，电磁铁线圈电阻为，R为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图乙所示；工作电路中的加热器（图中未画出）正常工作时的电阻为。求： (1)加热器应接在图甲中 （填“ab”或“cd”）之间，控制电路中电磁铁的上端为 极； (2)加热器正常工作产生的热量是多少？ (3)控制电路的电流减小到，衔铁会被释放。则当调节时，恒温箱内设定的最低温度为多少摄氏度？ (4)若使恒温箱内设定的最低温度提高一些，可将的滑片向 滑动一点。 【答案】(1) ab N (2) (3)50℃ (4)右 【详解】（1）[1]控制电路中，热敏电阻R和变阻器、电磁铁线圈串联。当温度升高时，热敏电阻R阻值变小，根据可知电流变大，则电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，ab间用电器脱离电路。所以加热器应接在图甲中ab之间。 [2]电流从电磁铁下端流入，根据安培定则可知控制电路中电磁铁的上端为N极。 （2）加热器正常工作产生的热量为 （3）电流减小到时，控制电路总电阻为 则当调节时，热敏电阻阻值为 由乙图可知，此时温度为50℃，则恒温箱内设定的最低温度为50℃。 （4）衔铁被释放时的电流不变，根据可知总电阻不变，若使恒温箱内设定的最低温度提高一些，则对应的热敏电阻阻值变小，所以变阻器阻值应调大，可将的滑片向右滑动一点。 【变式演练】 【变式4-1】（2024·江苏镇江·中考真题）某水位报警模拟装置如图1所示：浮子Q由圆柱体和硬杆构成，圆柱体的底面积，高，密度，硬杆的质量和体积均不计。Q只能沿图中竖直虚线运动。当向水池内缓慢注水使水位达到某处时，衔铁K被释放，电铃开始报警。已知：电源电压，为电阻箱，压敏电阻的阻值与硬杆对其压力F的关系图线如图2所示；当电磁铁线圈中的电流时，衔铁K被吸住，当时，衔铁K才会被释放；不计线圈电阻，g取。 (1)Q的质量为 。当水位不断上升时，池底所受水的压强将变 ； (2)当Q刚开始向上运动时，求其浸在水中的体积； (3)在报警装置能正常报警的情况下： ①求电阻箱接入电路的阻值范围； ②为降低刚开始报警时的水位，下列措施可行的有 。 （有多个选项正确，全部选对得2分，漏选得1分，不选或错选得0分） A．仅适当增大硬杆的长度    B．仅适当增大圆柱体的高度 C．仅适当增大电源电压U    D．仅适当增大接入电路的阻值 【答案】(1) 0.6 大 (2) (3) ABD 【详解】（1）[1]浮子Q的质量为 [2]当水位不断上升时，水的深度h变大，由可知，池底所受水的压强将变大。 （2）当浮子Q刚开始向上运动时，受到的浮力和重力相等，根据阿基米德原理可得，其浸在水中的体积 （3）[1]当未加水，即压力为0时，若电流为0.05A，则开始报警，由图可知，此时R2最小，为10Ω，R1接入电路的最大阻值 当圆柱体刚好浸没，即F最大时，若电流为0.05A，则开始报警，浮子Q所受浮力最大值 则F最大值为 由图可知，此时R2最大，为50Ω，R1接入电路的最小阻值 所以电阻箱R1接入电路阻值范围70Ω~110Ω。 [2] A．仅适当增大硬杆的长度，浮子Q能上浮距离变短，即露出的体积变大，则水位下降，故A符合题意； B．仅适当增大圆柱体的高度，在浮子Q刚好上浮时，受到的浮力不变，排开水的体积不变，但圆柱体露出水面的体积变大，水位降低，故B符合题意； C．仅适当增大电源电压U，在电磁铁线圈中的电流仍为0.05A时，由欧姆定律可知，电路中的总电阻变小，压敏电阻的阻值变小，在浮子Q刚好上浮时，受到的浮力不变，排开水的体积不变，但压敏电阻受到的压力变小，即硬杆对压敏电阻的压力变小，则硬杆受到的浮力变大，排开水的体积变大，水位升高，故C不符合题意； D．仅适当增大R1​接入电路的阻值，在电磁铁线圈中的电流仍为0.05A时，由欧姆定律可知，电路中的总电阻变大，压敏电阻的阻值变大，在浮子Q刚好上浮时，受到的浮力不变，排开水的体积不变，但压敏电阻受到的压力变大，即硬杆对压敏电阻的压力变大，则硬杆受到的浮力变小，排开水的体积变小，水位降低，故D符合题意。 故选ABD。 【变式4-2】（2023·江苏镇江·中考真题）某水位报警器如图所示：光敏电阻R和光源正对安装在水池侧壁等高处。R接收到光源发出的光时阻值为20Ω，未接收到光时阻值为120Ω。R0为电阻箱，Q为边长5cm的正方体浮子，密度为0.6g/cm3，当池内水面缓慢上升至某处时，浮子将挡住射向R的光线，报警铃声响起。当线圈中的电流I≥0.04A时，铁质开关K被吸上，反之被释放。电源电压U=12V，不计线圈电阻，g取10N/kg。 （1）Q的质量为 g，它缓慢上升时受到的浮力为 N，露出水面的高度为 cm； （2）如图所示，为保证开始报警时的液面位置MN与R之间高度差h0≥3cm，需要对装置进行适当的调整，下列措施可行的是 ；（有多个选项正确） A．仅换用密度小些的材料制作浮子 B．仅将池内水换为密度小些的液体 C．仅将浮子的边长增大一些 D．仅将浮子做成厚度均匀的空心正方体 （3）在该装置能实现其功能的前提下： ①求电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件； ②在满足①问的条件下，求光敏电阻R消耗的电功率范围 。 【答案】 75 0.75 2 ACD 180Ω＜R≤280Ω 见解析 【详解】（1）[1][2][3]Q的体积 Q的质量 根据图示可知，物体Q处于漂浮，此时浮力等于重力，受到的浮力 由可知，Q排开水的体积 由可得，Q浸入水中的深度 因此露出水面的高度为 （2）[4]如图所示，为保证开始报警时的液面位置MN与R之间高度差h0≥3cm，则应在液面到达MN处时，浮子露出水面的高度。 AD．仅换用密度小些的材料制作浮子、仅将浮子做成厚度均匀的空心正方体，由m=ρV可知，浮子的质量变小，重力变小，漂浮时受到的浮力变小，故排开液体的体积变小，Q浸入水中的深度变小，露出水面的高度将变大，故AD符合题意； B．仅将池内水换为密度小些的液体，浮子重力不变，漂浮时受到的浮力不变，液体密度变小，由F浮=ρ液gV排可知，排开液体的体积变大，Q浸入水中的深度变大，露出水面的高度将变小，故B不符合题意； C．仅将浮子的边长增大一些，由（1）计算可知，露出水面的高度仍为正方体浮子高度的，浮子的边长增大，能符合在液面到达MN处时，浮子露出水面的高度增大的要求，故C符合题意。 故选ACD。 （3）①[5]未报警时，R=20Ω，，当I=0.04A时，R0阻值最大 报警时，R=120Ω，I＜0.04A，当I=0.04A时，R0阻值最小 故电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件 180Ω＜R≤280Ω （3）②[6]未报警时，R=20Ω，当 R0min=180Ω时，控制电路电流最大值为 光敏电阻R消耗的电功率最大 当 R0max=280Ω 时，控制电路电流最小值为 光敏电阻R消耗的电功率最小 故未报警时，光敏电阻R消耗的电功率范围在 报警时，R=120Ω，当 R0min=180Ω时，控制电路电流最大值为 光敏电阻R消耗的电功率最大 当 R0max=280Ω 时，控制电路电流最小值为 光敏电阻R消耗的电功率最小 故报警时，光敏电阻R消耗的电功率范围 1．（2024·江苏南京·一模）用杠杆和滑轮组均可提升重物。 (1)如图甲所示，轻质杠杆可绕O转动，A点悬挂一重为12N的物体M，B点受到电子测力计竖直向上的拉力F，杠杆水平静止，已知OA=AB=BC，则F为 N。保持杠杆水平静止，将F作用点从B移至C，此过程中F方向保持不变，F的力臂记为l，则F的大小变 ，F与的关系图线为图乙中的①；将M从A移至B，再重复上述步骤，F与的关系图线为图乙中的 （填数字序号）； (2)用如图丙所示的滑轮组在10s内将一个重200N的物体匀速提升2m，所用的拉力F为80N，不计绳重及摩擦．滑轮组对物体做的功是 J；滑轮组的机械效率为 ；拉力做功的功率是 W。 【答案】(1) 6 小 ② (2) 400 83.3% 48 【详解】（1）[1]由图1可知，O为杠杜的支点，B点拉力F的力臂 A点作用力的力臂为OA， 由杠杆平衡条件可得 解得 [2][3]由题意可知，保持杠杆水平静止，将F作用点从B移至C，此过程中F方向保持不变，根据杠杆平衡条件可得 解得 ------I 由题意可知，此过程中物体M的重力G和力臂OA不变，拉力F的力臂l变大，则拉力F变小；将M从A移至B，由杠杆平衡条件可得 解得 ------II 由数学知识可知，I、II两式中拉力F与的关系图线均为正比例函数，由图1可知，OB>OA，则II式的斜率大于I式的斜率，因此将M从A移至B，F与的关系图线为过原点且斜率比图线①大的图线②。 （2）[1]滑轮组对物体做的功(有用功) [2][3]由图可知n= 3，则绳子自由端移动距离 拉力做的总功 拉力做功的功率 滑轮组的机械效率 2．（2024·江苏南京·一模）杭州亚运会用机器狗为运动员运输铁饼。机器狗自身质量为18kg，每只脚与地面接触面积为50cm2，运输的铁饼质量为2kg，每次运输的平均时间约为34s，机器狗匀速直线运动的速度约为3.5m/s，前进过程中驱动力为40N。 （1）机器狗运输铁饼的过程中，铁饼相对于机器狗是 的； （2）机器狗背上铁饼站立在水平地面上，求机器狗对地面的压强； （3）机器狗匀速直线运动时做功的功率为多少瓦？ 【答案】 静止 104Pa 140W 【详解】（1）[1]机器狗运输铁饼的过程中，铁饼相对于机器狗位置没有变化，是静止。 （2）[2]机器狗对地面的压为 F=G总=m总g=(18kg+2kg)×10N/kg=200N 机器狗对地面的压强为 （3）[3]机器狗匀速直线运动时做功的功率为 3．（2024·江苏南京·一模）科技小组设计了一个压力报警装置，如图所示。杠杆OA始终处于水平位置平衡，O为支点，OB 长30cm， AB长60cm；电源电压恒为12V， 为滑动变阻器，定值电阻 阻值为20Ω，压敏电阻 与所受压力F变化的关系如表所示。报警系统在电压表示数达到或超过3V时报警，此时水平踏板所受压力达到或超过设定的报警值。水平踏板、杠杆OA 及组件的质量均忽略不计，不考虑报警系统对电路的影响。 压力 F/N 0 100 200 300 400 电阻Rₓ/Ω 100 90 80 70 60 (1)当电压表示数达到3V时，求该电路的总功率； (2)为使该装置在踏板所受压力达到2100N时开始报警，要对装置进行调试： ①计算出滑动变阻器R1应接入电路的阻值； ②具体调试过程为：使水平踏板空载，将R1的滑片置于最右端，闭合开关，调节R1滑片直至 ，则该报警装置调试完成； (3)小组同学发现保持（2）中，R1滑片位置不变，只移动踏板即可实现不同压力值的报警。于是在OA之间标注了刻度线，相邻两刻度线间的报警压力差值为300N，则刻度线的分布是 （选填“均匀”、 “左疏右密”或“左密右疏”）的，“3000N”的刻度线距O点 cm； (4)若调节R1滑片使压敏电阻所受压力为420N时开始报警，则（3）中杠杆上相邻两刻度线间的报警压力差值变为 N。 【答案】(1)1.8W (2)30Ω，电压表示数1.6V (3) 左疏右密 21 (4)180 【详解】（1）当电压表示数达到3V时，电路中的电流 则电路中的总功率 （2）当踏板所受压力达到2100N时报警，对装置调试；由表格可得压敏电阻压力和电阻的关系为 当踏板压力为2100N，由杠杆平衡原理 则 ①当压敏电阻受到压力为700N时，代入压力和电阻的关系式，可得 Rx=30Ω 因为串联电路总电阻等于各个电阻之和，所以滑动变阻器接入电路中的电阻 ②具体调试时，水平踏板空载，R1 滑片置于最右端，可得 Rx=100Ω 调节滑片至R1=30Ω，此时电压表示数是R0两端电压值 （3）[1]保持（2）中R1 滑片位置不变，杠杆A端压敏电阻受到压力不变，OA长度不变，改变OB长度，踏板压力改变；由杠杆平衡条件得 假设原来F1为2100N，OB为30cm，若F1-300N=1800N 时，代入杠杆平衡公式得 OB=35cm 即踏板向左移动5cm； 若F1+300N=2100N 时，代入杠杆平衡公式得 OB=26.25cm 即踏板向右移动3.75cm，所以刻度线分布是左疏右密的。 [2]当F1=3000N 时，代入杠杆平衡公式得 OB=21cm （4）当压敏电阻所受压力为420N时开始报警，即F=420N，杠杆上原来踏板位置OB=30cm时可得 （3）中杠杆上相邻刻度线间即OB=35cm时可得 则杠杆上相邻两刻度线间的报警压力差值变为180N。 4．（2025·江苏南京·一模）2021年5月15日，我国“天问一号”火星探测器稳稳降落在火星，探测器经过气动减速等一系列减速措施后，再经过反推发动机进行动力减速，缓速下降后抵达火星表面，如图所示。 (1)探测器与地面控制系统间靠 波传递信息，这种波在真空中传播的速度为 m/s； (2)反推发动机利用了 大的燃料，动力减速阶段向 （选填“运动方向”或“运动反方向”）喷射高速气体，以获得制动力； (3)火星探测器采用太阳能电池供电，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】(1) 电磁 3×108 (2) 热值 运动方向 (3)可再生 【详解】（1）[1][2]探测器与地面之间存在真空，电磁波可以在真空中传播，探测器与地面控制系统间靠电磁波传递信息，电磁波在真空中传播的速度为3×108m/s。 （2）[1][2]反推发动机利用了热值大的燃料，完全燃烧相同质量的这种燃料可释放出更多的热量； 动力减速阶段向运动方向喷射高速气体，由于力的作用是相互的，则气体会给反推发动机一个方向相反的力，以获得制动力。 （3）太阳能可以从自然界源源不断获得，属于可再生能源。 5．（2025·江苏无锡·一模）近几年城市进行老小区改造，不少多层楼房安装了电梯。出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成。在工作电路中，当电梯没有超载时，电动机正常工作；当电梯超载时，电铃发出报警铃声，电动机不工作。在控制电路中，已知电源电压U=12V，保护电阻R1=80Ω，电磁铁线圈的阻值为20Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重忽略不计。 (1)控制电路中，当乘客增多时，电磁铁的磁性 （选填“增大”或“减小”）；工作电路中，电铃应该在触点 （选填“A”或“B”）所在支路；电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时电磁铁上端为 极； (2)当若电磁铁线电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声。请你设定该电梯最多乘坐几人 ；（以每人50kg计算，且g取10N/kg） (3)综合考虑安全和居民乘坐情况，现需提高电梯的限载，可以在控制电路中换用阻值更 （选填“大”或“小”）一些的保护电阻。 (4)某同学利用该压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图丙所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯做四种不同的运动时，电流表的示数分别如图丙中①、②、③、④所示。下列判断中错误的是___________。 A．①图表示电梯可能匀速下降 B．②图表示电梯可能上升时速度变大 C．③图表示电梯可能匀速上升 D．④图表示电梯可能下降时速度变大 【答案】(1) 增大 B S (2)12 (3)大 (4)C 【详解】（1）[1][2][3]控制电路中，当乘客增多时，压力增大，由图乙可知，压敏电阻的阻值减小，电路的总电阻减小，根据欧姆定律可知控制电路中的电流增大，电磁铁的磁性增大；工作电路中，电铃应该在触点B所在支路，电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时电流从电磁铁下端流入，由安培定则可知下端是N极，上端为S极。 （2）若电磁铁线电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声，此时电路的总电阻为 保护电阻、电磁铁的线圈电阻和压敏电阻三者串联，所以此时压敏电阻的阻值为R2=R-R1-R线圈=600Ω-80Ω-20Ω=500Ω 根据图乙可知；当压敏电阻的阻值为500Ω时，对应的压力F=6000N，每个人的重力为G=mg=50kg×10N/kg=500N 可以乘坐的人数为 （3）综合考虑安全和居民乘坐情况，现需提高电梯的限载，则压敏电阻的电阻会减小，保证衔铁吸合时的电流不变，根据欧姆定律可知要增大控制电路中的保护电阻。 （4）A．①图中电流保持I0时，那么压敏电阻的阻值不变，即电梯受到的压力不变。这时电梯受到的压力等于物体的重力，因此电梯可能是静止的，可能匀速上升或匀速下降，故A正确，不符合题意； B．②图中电流不断增大，那么压敏电阻的阻值不断减小，即电梯受到的压力不断增大。这时压力大于重力，合力的方向向上，可能是：①如果电梯是上升的，那么合力的方向与运动方向一致，即加速上升；②如果电梯是下降的，那么合力的方向与运动方向相反，即减速下降，故B正确，不符合题意； C．③图中电流保持不变，那么压敏电阻的阻值不变，因此电梯受到的压力不变。因为此时的电流是静止时电流的2倍，所以此时的压力肯定比物体的重力大很多。因为合力向上，所以电梯不可能匀速上升，故C错误，符合题意； D．④图中电流不断减少，压敏电阻的阻值不断增大，即电梯受到的压力不断减小。由于压力小于重力，所以合力向下，可能：①如果向上运动，那么合力的方向与运动方向相反，即做减速运动；②如果向下运动，那么合力的方向与运动方向相同，即做加速运动，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．（2025·江苏盐城·一模）如图甲所示为一恒温箱温控电路，控制电路电源电压为24V，电热丝和热敏电阻R均置于恒温箱内，热敏电阻R的阻值随温度变化关系如图乙所示。恒温箱温控电路工作原理是：当电流小于0.6A时，电热丝通电加热；当电流大于0.8A时，电热丝停止加热。 (1)加热电路电源应接在 （选填“a、b”“c、d”或“e、f”）两端； (2)当滑动变阻器时，通过计算说明恒温箱内的温控范围； (3)当温度为30℃，滑动变阻器时，滑动变阻器工作1min产生的热量。 【答案】(1)a、b (2) (3)540J 【详解】（1）由图可知，加热电路的通断依靠电磁继电器实现的，当电流小于0.6A时，电磁铁磁性很弱，不足以将衔铁吸下，此时动触点将加热丝的电路接通，若在a、b处接电源，加热电热丝通电加热；当电流大于0.8A时，电磁铁磁性增强，将衔铁吸下，加热丝电路切断，电热丝停止加热；若电源接c、d之间，电热丝一直通电加热；若电源接e、f则电热丝与电源不通，综上可得，应将电源接在a、b两端。 （2）滑动变阻器，当电流时，由可知电路的总电阻 此时热敏电阻的阻值 由图像知，热敏电阻的阻值为20Ω时，对应的温度为20℃，即温度为20℃时，电热丝通电加热；当电流时，由可知电路的总电阻 此时热敏电阻的阻值 由图像知，热敏电阻的阻值为10Ω时，对应的温度为50℃，即温度为50℃时，电热丝停止加热；所以恒温箱内的温控范围为20℃~50℃。 （3）根据图乙知，当温度为30℃时，热敏电阻R的阻值为15Ω，由串联电路电阻的规律和欧姆定律知，此时电路的电流为 滑动变阻器工作1min产生的热量为 7．（2025·江苏无锡·一模）在跨学科实践活动中某小组设计了一款恒温热水器，热水器的工作电压为220V、加热功率为880W、保温功率为88W，热水器达到设定温度后能自动切换模式。方案一如图甲所示，图中开关S1、S2都闭合时，热水器处于加热模式。有同学认为方案一不能实现自动切换功能，于是设计了图乙所示的方案二，新方案中使用电磁继电器与热敏电阻。为确保安全，当热水器内温度达到设定温度54℃时，电流达到0.2A，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式；当温度降低到40℃时，电流低至0.13A，衔铁被释放。其中热敏电阻R的阻值与温度t的关系如图丙所示。 (1)方案一中，选用的发热电阻R2的阻值应为多少Ω？ (2)方案二中，工作电路中的发热电阻R1应设计在 处（选填“a”或“b”），闭合S0后，电磁铁的上端为 极。 (3)方案二中，选用的定值电阻R0阻值应为多少Ω？（电磁铁线圈阻值不计） 【答案】(1)495Ω (2) a S (3)100Ω 【详解】（1）图甲中开关S1、S2都闭合时，电路中只有R1接入电路，电路中电阻较小，电源电压一定，由可知，此时电功率较大，处于加热状态；只闭合开关S1时，电路中R1、R2串联，电路中电阻较大，电源电压一定，由可知，此时电功率较小，处于保温状态，由可得，，，则发热电阻R2的阻值应为。 （2）[1]方案二中，当温度过高时，电路中电阻较小、电流较大，衔铁被吸下，停止加热，所以工作电路中的发热电阻R1应设计在a处。 [2]闭合S0后，电流从螺线管下端流入，根据安培定则，电磁铁的下端为N极、上端为S极。 （3）根据图乙可知，热敏电阻的阻值与温度的关系是一次函数，即：；由图像可知， 联立可得，， 当热水器内温度达到设定温度54℃，此时热敏电阻的阻值为 当热水器内温度达到设定温度54℃时，电流达到0.2A，当温度降低到40℃时，电流低至0.13A，衔铁被释放，此时，热敏电阻为100Ω，根据欧姆定律可知，，即有, 解得定值电阻R0阻值应为100Ω。 8．（2025·江苏常州·一模）某家用电热水器，其工作模式和相关参数如表。如图为电热水器的原理图，包括控制电路路和工作电两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换，实现水温保持在所设定的温度不变。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。 型号 LWIZ20-19 电源 AD220V 50Hz 加热功率 800W 保温功率 40W 水容量 1.0L (1)按要求连接好电路：当电热水器温度低时处于加热状态（R0接入电路）；当温度高时处于保温状态； (2)若要提高电热水器的保温温度，应将保护电阻R2的滑片向 调节（选填“左”或“右”）； (3)电热水器处于加热状态时，工作10min，可使2L水的温度升高40℃，则该电热水器的效率是多少[c水=4.2×103J/（kg·℃），计算结果保留一位小数]？ (4)R1工作时的电阻是多大？ 【答案】(1) (2) 右 (3)70% (4)1149.5Ω 【详解】（1）为了用电安全，开关应接在火线和用电器之间，所以电磁继电器接在火线和电阻之间；由于电热水器温度低时，处于加热状态，R0接入电路；热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，则温度低时，热敏电阻的阻值变大，控制电路的电流变小，电磁铁的磁性减弱，衔铁弹开，则电磁继电器的触点与上方触点接通，所以R0与上方触点相连；热水器能实现加热状态和保温状态的挡位变换，由可知，R0、R1串联时，工作电路中的电阻较大，电功率较小，为保温状态，则R0、R1串联与下方触点接通，如下图所示： （2）若要提高电热水器的保温温度，则当温度较高时，衔铁就应被吸下，R为热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，此时热敏电阻的阻值较小，控制电路由热敏电阻R与变阻器R2串联，则要使控制电路中的电阻为衔铁吸下时的阻值，应将变阻器的滑片向右移动，增大变阻器接入电路中电阻。 （3）2L水的质量 2L水的温度升高40℃吸收的热量 电热水器处于加热状态时，工作10min，消耗的电能 该电热水器的效率 （4）由于只有R0接入电路，处于加热状态，则R0的阻值 R0、R1串联时，为保温状态，则串联总电阻 则R1工作时的电阻 9．（2024·江苏无锡·一模）图甲是某型号国产水陆两用挖掘机，质量为20t，这辆挖掘机有两条履带，每条履带与地接触面积为10m2，其外形如图乙所示，内部均有1个合金材料制成的空心浮箱。在工作中，挖掘机的机械臂可绕O点转动。 (1)下列关于挖掘机的说法中正确的是___________； A．挖掘机的斗铲做成比较锋利的齿状，目的是减小压强 B．履带外表做得凹凸不平，是为了增大压强 C．未工作时，挖掘机静止在水平陆地上，它对地面的压强为2×104Pa D．忽略履带的体积，挖掘机若能漂浮在水面上，则浮箱排开水的体积为20m3 (2)某次测试中，质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机，从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m，到达水平地面。在此过程中，驾驶员的重力做了多少功？ (3)如图丙所示，机械臂伸直且水平静止，O、A、B三点在同一直线上，OA=9m，AB=0.6m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取重力为1×104N的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动回到水平位置静止，这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5︰8，则机械臂和斗铲的总重力是多少？ 【答案】(1)D (2)3600J (3)2×104N 【详解】（1）A．挖掘机的斗铲做成比较锋利的齿状，目的是减小受力面积增大压强，故A错误； B．履带外表做得凹凸不平，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故B错误； C．未工作时，挖掘机静止在水平陆地上，它对地面的压力为 F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N 对地面的压强为 故C错误； D．挖掘机若能漂浮在水面上，浮力等于重力，即 F浮=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N 由F浮=ρ液V排g可知，由 故D正确。 故选D。 （2）驾驶员重力 G=mg=60kg×10N/kg=600N 驾驶员的重力做功 W=Gh=600N×6m=3600J （3）可将机械臂看成杠杆，O为支点，机械臂和斗铲整体的重心在A点，其重力当成动力（质量为m总），其力臂为OA，伸缩杆对机械臂的支持力F看成阻力，其力臂为L，开始时机械臂伸直在图甲静止，由杠杆的平衡条件有 G总×OA=FL……① 斗铲装取重力为1×104N的沙石后，机械臂、斗臂和沙石整体的重心在B点，仍在图甲位置静止，由杠杆的平衡条件有 (G总+G沙) ×OB=F'L……② ①÷②可得 OB=OA+AB 则 解得 G总=2×104N 10．（2025·江苏无锡·一模）图甲是电工师傅们挖的埋水泥电线杆的坑，其深度为2.0m，坑口长为2.3m，坑底长为0.3m，坑的宽度仅比电线杆的粗端直径稍大一点。图乙是电工师傅们准备将电线杆埋入坑中时的示意图： (1)坑中沿长方形的长边方向有一从地面直达坑底的斜坡，这样做的好处是不必将电线杆从底端开始向上竖起，重心上升高度较 ，施工时省力； (2)水泥电线杆的重力为1.0×104N，长为12.0m，其重心O距粗端B的距离为4.0m，按图乙所示的方式竖起电线杆，则刚抬起电线杆的细端A时F的力臂为 m，此时至少需要的力F为 N。 (3)竖起电线杆的过程中，工人师傅至少要对电线杆做功 J（忽略电线杆水平放置时重心离地面的高度）。 【答案】(1)小 (2) 10 2000 (3)2.0×104 【详解】（1）抬起线杆时，线杆底端已经进入坑内，故线杆重心升高高度是比较小的。 （2）此时可将线杆视为支点为C点的杠杆，有 力F力臂CF长为 根据杠杆平衡条件有 带入数据 解得 （3）线杆底端在坑底时，重心与地面距离为 此时克服重力做的功为 11．（2024·江苏镇江·一模）小明制作的水池水位模拟控制装置如图所示，浮子由金属片、轻质硬杆、木块Q和轻质弹簧构成，其中轻质弹簧竖直固定，一端固定于木块Q，另一端固定在蓄水池底部，轻触开关K通过金属弹片实现通断，按下时开关接通，松手后开关断开，触点C、D接通时，水泵注水；C、D断开时，水泵停止工作。开始时金属片与A、B接触，闭合开关S，用手按一下轻触开关K，装置启动。已知：电源电压U=36V ，当线圈中电流I≥0.05A 时，衔铁吸合；电阻R0允许通过的最大电流为0.1A；其余电阻忽略不计。 (1)如图状态时闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，松手后，衔铁处于 （选填“吸合”或“释放”）状态，轻触开关K与触点C、D （选填“串联”或“并联”）； (2)为使装置正常工作，电阻R0的阻值范围为 Ω~ Ω； (3)木块Q为边长10cm的正方体, 密度为（0.5×103kg/m3，h0=25cm），弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，g取10N/ kg。不计金属片的质量，弹簧始终处于弹性形变范围内。 ①求蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H ； ②若适当缩短硬杆的长度，当蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；为保证装置正常工作，硬杆缩短的长度△l的最大值为 cm。 【答案】(1) 吸合 并联 (2) 360 720 (3) 32cm 变大 7.5cm 【详解】（1）[1][2]由图可知，闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，线圈吸引街铁，使得CD吸合，由电路图知，开关K与CD并联。 （2）[1][2]由题知，线圈中电流大于0.05A时，衔铁吸合，故电路中最小电流为0.05A，则 允许通过最大电流为0.1A，则 故R0取值范围为360Ω~720Ω。 （3）[1]由题意知，弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，h0=25cm，因此当蓄水池水位最高时，弹簧的伸长量为5cm，则对木块向下的拉力为2N，木块的重力为 G=mg=ρ木V木g=0.5×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=5N 则浮力为 F浮=F拉+G=2N+5N=7N 根据阿基米德原理可知，此时排开水的体积为 则木块浸没的深度为 此时水的深度为 H=7cm+25cm=32cm [2][3]缩短硬杆长度，则弹簧伸长，弹簧弹力变大，对木块受力分析得 G+F弹=F浮F弹增大，重力G不变，则浮力F浮增大，而 F浮=ρ水V排g=ρ水gSh浸 则物体浸入水深度增加，而水面高度变大，即H变大；木块重力 G=mg=ρ木V木g=0.5×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=5N 当h0=25cm，弹簧原长为20cm，弹簧伸长了5cm，当蓄水池中有水，使木块浸没时 F浮=ρ水V木g=1×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=10N 则 F弹=F浮-G=10N-5N=5N 由于弹簧每伸长lcm，拉力增加0.4N，则此时弹簧伸长 则硬杆缩短长度最大值为 Δxmax=12.5cm-5cm=7.5cm 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $$