2016-2025年湖北省物理选择题、非选择题中考真题汇编卷-【2026年中考复习】10年物理压轴题

【10年压轴题】2016-2025年湖北省物理选择题、非选择题中考真题汇编卷 一．选择题（共10小题） 1．（2025•湖北）如图为坐式推肩训练器。健身杆能绕O点处的轴上下转动，配重片可增减，人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆以锻炼肩部肌肉。下列说法正确的是（　　） A．此健身杆是费力杠杆 B．手推N处时，配重越重用力越小 C．配重相同时，推N处比推M处费力 D．若改变M处推力方向，力臂始终不变 2．（2024•武汉）某同学家浴室里安装了一款风暖浴霸，它既可以实现照明、换气的功能，又可以实现送自然风、暖风、热风的功能，其简化电路如图所示，开关S可分别与0、1、2触点接触，R1、R2是两根阻值相同的电热丝。如表所示是浴霸电路的部分参数。 额定电压 220V 照明功率 20W 换气功率 35W 暖风功率 1133W 热风功率 2233W 关于下列结论： ①开关S1断开、S与触点1接触时，浴霸处于送自然风状态； ②每根电热丝的阻值为44Ω； ③电路中通过开关S的电流最大为10.15A； ④浴霸工作10分钟，电路消耗的电能最大为1.3398×106J。 其中正确的是（　　） A．①③ B．②③ C．②④ D．③④ 3．（2023•武汉）铁架台的水平底座上有一只溢水杯，贴近溢水杯有一底面积为20cm2的圆柱形小桶（不计侧壁厚度）。弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上，下端悬挂一重力为1.2N、密度为4×103kg/m3的金属块。初始时，金属块有的体积浸在水中，弹簧测力计的示数为F1，杯中水面恰好与溢水口相平，小桶中没有水，如图所示。接着竖直向上提溢水杯，当溢水杯刚好离开水平底座时（底座对溢水杯的支持力刚好为零），提绳竖直向上的拉力为T1；提着溢水杯竖直向上缓慢移动，当金属块刚好浸没在水中时，水对小桶底部的压强为p，弹簧测力计的示数为F2，提绳竖直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水，则下列说法正确的是（　　） A．金属块体积为300cm3 B．F1﹣F2＝0.18N C．p＝150Pa D．T2＝T1 4．（2022•武汉）如图所示的电路中，电源电压U保持不变。 ①只闭合开关S和S3，调节滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.2A时，电压表V2的示数为1V。 ②只闭合开关S和S2，电压表V1和V2的示数分别为U1和U2，电流表的示数为I1。 ③只闭合开关S、S1和S3，将滑片移动到最左端时，电流表的示数为I2，此时电路的功率为P1；保持滑片位置不变，再闭合开关S2，电流表的示数变化了0.2A，此时电路的功率为P2。 已知I1：I2＝1：9，U1：U2＝1：2，下列说法正确的是（　　） A．U＝6V B．I1＝0.1A C．R2＝10Ω D．P1：P2＝7：9 5．（2021•武汉）在如图所示的电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中，电压表V2的示数最小值为3V，电压表V1与V2的示数之差变化了2V，闭合开关S1和S2，将滑片P从最下端移动到最上端的过程中，电阻R3的最大功率为0.75W，当滑片P在中点时，电路总功率为P总，电压表V1与V2的示数之比为1：2。P总为（　　） A．2W B．2.4W C．3W D．3.2W 6．（2020•武汉）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电压表的示数是2V，电流表的示数是I1；当只闭合开关S1、S3．滑片P在最左端时，电流表的示数是I2；当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是3V，电流表的示数是I3．已知I1：I2＝2：9，I2：I3＝3：1．当滑片P在最左端时，通过开关通断，可使电路消耗的功率最大，该最大值是（　　） A．7.2W B．8.1W C．9.0W D．9.9W 7．（2019•武汉）如图所示，电源电压U保持不变，滑动变阻器R0的最大电阻是50Ω．当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，电压表示数是U1，R1的功率是P1；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数是U1′，R2和R3的功率之和是3.2W；当开关S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1的功率是P1′；已知R2：R3＝3：1，U1：U1′＝3：2，P1：P1′＝1：36。 下列结论正确的是（　　） A．电源电压是12V B．R2的阻值是30Ω C．电流表的最大示数是2.1A D．该电路的最大功率是64W 8．（2018•武汉）如图所示，电源电压U保持不变。当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，电路的总功率为P1，再将滑片滑至最左端，有一只电表的示数变为原来的；当开关S1和S3闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片从最右端滑至中点时，R3的功率增大了0.05W，且滑片在中点时，电压表V1的示数为U1；当所有开关闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，电路的总功率为P2，两只电流表示数相差0.3A．已知P1：P2＝2：15，下列结论正确的是（　　） A．P2＝5.4W B．U＝12V C．U1＝6V D．R2＝20Ω 9．（2017•武汉）如图所示，电源电压U保持不变，灯泡L标有“6V 3W”字样。当开关S1，S2都闭合，滑片P移到最左端时，电流表的示数为I，电压表V1、V2和V3的示数分别为U1、U2和U3，R1消耗的功率为P1，电路消耗的总功率为P；当开关S1闭合，S2断开，滑片P移到最右端时，电流表的示数为I′，电压表V1、V2和V3的示数分别为U1′、U2′和U3′，R1消耗的功率为P1′，电路消耗的总功率为P′．此时灯泡L恰好正常发光。已知U1：U3＝2：3，U1′：U3′＝5：2．下列表达式不正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 10．（2016•武汉）如图所示，灯泡上标有“2.5V 0.25A”，电流表和电压表的量程分别为0～0.6A和0～3V。 ①断开S1和S3，闭合S2，将滑片移到阻值最大处时，滑动变阻器接入电路的阻值为R2，R2消耗的功率为0.162W，电压表和电流表的示数分别为U1和I1。 ②断开S2，闭合S1和S3，电压表和电流表的示数分别为U2和I2； ③断开S3，闭合S1和S2，移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值为R2时，电流表的示数I3＝2I1。 已知U1：U2＝9：5，I1：I2＝3：5，假设灯泡电阻和电源电压不变，则下列数据错误的是（　　） A．R1＝20Ω B．在③中，为了保证电路安全，滑动变阻器的阻值变化范围为4～20Ω C．在③中，电路消耗的总功率为0.81W D．电源电压为4.5V 二．填空题（共10小题） 11．（2025•湖北）律管是古人用来给乐器定音的工具。用十二根长度不同的律管吹出十二个高低不同的标准音，十二根律管吹出的声音 　 　 （填声音的特性）不同。其中最长的一根叫黄钟律管，如图。据文献记载，它还曾作为汉代统一度量衡的标准，管长九寸（约20cm），在管腔中装满大小适中的黍，体积为一龠（约10mL），质量为十二铢（约7.8g），由此推算汉代一寸约为 　 　 cm（保留两位小数），黍的密度约为 　 　 g/cm3。 12．（2024•武汉）如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与水银和金属丝相连。 （1）闭合开关S后，当温度达到 　 　 ℃时，发热电阻就停止加热。 （2）当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，则“电源1”的 　 　 端为正极。 （3）为增强电磁铁的磁性，下列措施一定可行的是 　 　 （填序号）。 ①增大“电源1”的电压； ②减小“电源2”的电压； ③减少电磁铁线圈匝数； ④改变电磁铁中电流方向。 13．（2023•武汉）2022年2月5日，中国队获得短道速滑混合团体2000米接力比赛冠军，这是中国代表团在北京冬奥会上夺得的首枚金牌。短道速滑的接力与田径比赛的接力不同，运动员只需要在到达接力地点的时候推送下一个队友出发就是完成了接力。如图所示，决赛中，“接棒”的运动员甲在“交棒”的运动员乙前面滑行，当追上时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前滑行，这说明了 　 　 ；乙由于 　 　 ，不蹬冰也能继续向前滑行；此后乙的速度逐渐减小，是因为受到 　 　 作用。 14．（2022•武汉）如图所示是北京冬奥会跳台滑雪场地“雪如意”。运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，运动员的 　 　 转化为 　 　 （填“动能”或“重力势能”）。在“雪如意”的一侧，运行角度随山势而变的变坡斜行电梯速度是2.5m/s，电梯从最低点运行到最高点的路程是259m，所需时间是 　 　 s。 15．（2021•武汉）2021年4月29日，中国天宫空间站天和核心舱发射成功，标志着我国空间站时代已经到来。如图所示，天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行，不受空气阻力，因此机械能守恒。 （1）天和核心舱与地面控制中心通过电磁波传递信息，电磁波 　 　 （填“能”或“不能”）在真空中传播。 （2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动能 　 　 （填“减小”、“增大”、“先减小后增大”或“先增大后减小”）。 （3）若天和核心舱在1min内运行的路程是456km，则它的平均速度是 　 　 m/s。 16．（2020•武汉）如图所示的装置可以用来研究 　 　 （填“电动机”或“发电机”）的工作原理。将图中的电源换成电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中 　 　 （填“有”或“没有”）感应电流通过，导体ab的机械能转化为 　 　 能。 17．（2019•武汉）如图所示是嫦娥4号的中继卫星“鹊桥”由长征4号丙运载火箭发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的机械能会 　 　 （填“增大”“不变”或“减小”），火箭外壳的温度会 　 　 （填“升高”“不变”或“降低”）。“鹊桥”最终在距地球约45万千米的轨道上运行，由此可知，从地球上发射的电磁波信号经过 　 　 秒后就会被“鹊桥”接收到。 18．（2018•武汉）今年3月，武船集团打造的世界上最大的矿砂船圆满完工。这艘矿砂船的排水量为40万吨，它在海水中满载航行时，船及所装货物总重G为　 　 N，所受浮力F浮　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）G，它由密度较小的水域驶向密度较大的水域时，船身会　 　 。 19．（2017•武汉）如图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A时，灯　 　 亮；水位达到金属块A时，由于一般的水是　 　 ，灯　 　 亮。 20．（2016•武汉）甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线的线芯用铜导线，是为了减少因电流的　 　 效应而损失的电能。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω．现输电线在某处发生了短路，为确定短路位置，检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路，电压表应接在　 　 （选填“AB”或“CD”）两点之间；若电压表和电流表的示数分别为4V和0.5A，则短路位置离甲地　 　 km。 三．实验探究题（共10小题） 21．（2025•湖北）有横截面积相同的1.0m长的镍铬丝、0.8m长的锰铜丝和0.5m长的康铜丝各一根，小晶通过实验研究材料、长度对金属丝电阻的影响。其他器材有：干电池、开关、带夹子的导线若干、电流表、1m长的刻度尺。 （1）请用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。 长度/cm 60.0 40.0 20.0 …… 电流/A 1.33 2.61 …… （2）要研究长度对电阻的影响，应选择 　 　 （填“同一”或“不同”）金属丝。当镍铬丝接入电路的长度为60.0cm时，电流表示数如图乙，读数为 　 　 A。改变长度并记录电流值填入上表，随着长度减小，电路中电流变 　 　 ，表明电阻变 　 　 。 （3）要研究材料对电阻的影响，可使上述三根金属丝接入电路的长度均为 　 　 m（填“0.4”“0.7”或“0.9”）。 （4）完成探究后，小晶将镍铬丝与小灯泡串联接入电路，模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时，可推断镍铬丝接入电路的长度变 　 　 。 22．（2024•武汉）某同学利用图甲所示的电路探究电流与电压的关系。实验中电源电压保持3V不变，定值电阻的阻值为4Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω，0.5A”。 （1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 （2）正确改接电路后，该同学立即进行实验，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，此时通过定值电阻的电流是 　 　 A。这位同学实验操作的不足之处是 　 　 。 （3）该同学完成了预先设计好的表格中的4次实验，将得到的实验数据填入表格。 电压U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 电流I/A 0.15 0.23 0.30 0.38 分析表中已测出的数据，可以初步得到实验结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压 　 　 。为了进一步验证这个结论，该同学利用现有器材在不改变电路连接的情况下，表格里余下的4次实验中，他还能完成 　 　 次。 23．（2023•武汉）小红同学用下列器材探究电流与电阻的关系：干电池4节，定值电阻R（10Ω、15Ω、20Ω和25Ω），电流表A（量程0～0.6A或0～3A），电压表V（量程0～3V或0～15V），滑动变阻器，开关，导线若干。在实验中： （1）①如图乙所示，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，定值电阻R＝10Ω，请根据图甲在图乙中补画2根导线，将实物电路连接完整。 ②确认电路连接无误后，闭合开关，电压表示数如图丙所示，则电源电压是 　 　 V。 （2）断开开关，将电压表量程改为0～3V，并联接在图甲中的 A、B两点，检查电路无误后，闭合开关，向左移动滑片P，当电流表示数为0.24A时，记下电压表的示数，设此时滑动变阻器连入电路的阻值为RP1，接着将10Ω的定值电阻更换为15Ω的定值电阻，重做实验，当观察到电压表的示数是 　 　 V时，记下电流表的示数，设此时滑动变阻器连入电路的阻值为Rp2，则RP2﹣RP1＝　 　 Ω。 （3）小红同学继续进行实验，将15Ω的定值电阻更换为20Ω的定值电阻，闭合开关，发现滑片P在最右端时，电压表示数为2.7V。为了能用20Ω和25Ω的定值电阻继续完成实验，应将实物电路中的滑动变阻器更换为 　 　 （填“25Ω 2A”“30Ω 2A”或“50Ω 1.5A”）的滑动变阻器。 24．（2022•武汉）某同学用如图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是3.8V。 （1）图甲中有一根导线接错了，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 （2）正确连接电路后，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电流是 　 　 A，小灯泡的额定功率是 　 　 W。 （3）测出小灯泡额定功率后，该同学接着移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.32A时，电压表的示数不可能是 　 　 （填标号）。 A.3.9V B.4.0V C.4.1V 25．（2021•武汉）某同学用下列器材测量定值电阻的阻值： 干电池2节，电流表A，电压表V，滑动变阻器（规格“30Ω，2A”），开关及导线。 （1）他连接了如图所示的电路，接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 （2）正确连接电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器 　 　 。 （3）他按正确步骤进行了3次实验，记录数据如表所示，此定值电阻的阻值为 　 　 Ω（结果保留一位小数）。 数据序号 1 2 3 电压U/V 1.2 1.8 2.5 电流I/A 0.10 0.15 0.20 （4）为了使并联在定值电阻两端的电压表的示数为0.5V，在不增加器材的情况下，可以采取的措施是 　 　 。 （5）他将上述实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，用同样的方法测定小灯泡的电阻。当电压表的示数为0.2V时，电流表的示数为0.10A；当电压表的示数为2.4V时，电流表的示数为0.30A；则电压表的示数为2.0V时，电流表的示数可能为 　 　 （填“0.20A”“0.25A”“0.28A”或“0.30A”）。 26．（2020•武汉）在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中，小强和小红设计的电路如图甲所示，电源电压3V保持不变。 （1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该置于 　 　 （填“a”或“b”）端。 （2）小强同学按图甲正确连接电路，闭合开关S，调节滑片P，得到的实验数据如表： 实验序号 1 2 3 4 5 电压U/V 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 电流I/A 0.15 0.32 0.30 0.38 0.45 分析数据可知，应该将实验序号 　 　 组的数据删除，进而得出结论：电阻一定时，　 　 。为了能够顺利完成上述实验，所用滑动变阻器的最大阻值不小于 　 　 Ω。 （3）小红同学连接的电路如图乙所示，小强同学发现接错了根导线。请在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 27．（2019•武汉）某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V。 （1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 （2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是　 　 （填“电流表”、“滑动变阻器”或“小灯泡”）断路。 （3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　 　 W，此时小灯泡的电阻是　 　 （结果保留两位小数）Ω。 （4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是ΔR1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是ΔR2，则ΔR1和ΔR2大小关系正确的是　 　 （填字母标号）。 A．ΔR1＞ΔR2 B．ΔR1＝ΔR2 C．ΔR1＜ΔR2 D．无法比较 28．（2018•武汉）某同学利用图甲所示的器材测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“100Ω 0.5A”，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）如图甲所示，电路中还有两根导线没有连接，请你将电路连接完整。（要求：导线不允许交叉） （2）该同学连接好电路后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电流是　 　 A，额定功率是　 　 W。 （3）该同学继续进行实验，记录的部分数据如下表所示，其中有一组数据明显存在错误，这组数据是　 　 （填数据序号）。剔除掉这组错误的数据，我们分析后可以得出实验中电源电压不会超过　 　 V。 数据序号 1 2 3 4 U/V 2.1 1.3 0.1 3.0 I/A 0.26 0.11 0.05 0.30 29．（2017•武汉）某同学利用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系，实验中电源电压保持3V不变，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω。 （1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线； （2）正确连接电路后，先用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑片，此时电流表的示数如图乙所示；接着将5Ω的电阻换成其他阻值的定值电阻进行实验，每次观察到电压表的示数为　 　 V时，记录电流表的示数。 （3）几次实验中记录电表示数时，定值电阻消耗的最大功率为　 　 W，此时滑动变阻器接入电路的阻值为　 　 Ω。 30．（2016•武汉）某同学用如图甲所示的实验装置，比较不同物质的比热容和探究水沸腾时温度变化的特点。将分别盛有相同质量的水和食用油的两个试管固定在铁架台上，温度传感器的探头与水和食用油良好接触，将温度传感器与计算机相连，计算机上显示的实验图线如图乙所示。 由图乙可知：水沸腾时吸热，温度 　 　 （选填“升高”、“不变”或“降低”）；加热20min水吸收的热量 　 　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）食用油吸收的热量；食用油的比热容为 　 　 J/（kg•℃）．（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃） 四．解答题（共2小题） 31．（2024•武汉）2024年4月19日，我国海洋油气生产平台“海基二号”总体结构完成安装，它刷新了高度、质量、作业水深和建造速度等多项亚洲纪录，“海基二号”由上部组块和水下的导管架组成。图甲是质量为6×104t的“海洋石油229”驳船将质量为3.7×104t的导管架运载至安装海域的情景。（海水的密度为1.0×103kg/m3） （1）如图甲所示，导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板，这4块钢板的作用是 　 　 。“海基二号”在指定海域成功安装后，这4块钢板处于水深324m的海底处，它们受到海水的压强是 　 　 Pa。 （2）导管架和驳船拖航的速度约为100m/min，它们到达240km外的安装海域所需要的时间约为 　 　 h。导管架和驳船沿直线向右匀速航行时，若以图乙中的长方形表示驳船上的导管架，请在图中画出导管架受力的示意图。 （3）这次海上安装采用了滑移下水方式：工程人员将驳船船头水舱的水排出一部分，又向船尾水舱注入一部分水，使驳船小角度倾斜，最后将驳船和导管架之间的连接点切割分离，导管架就在自身重力作用下顶端朝前沿着轨道滑入海中。若驳船船头水舱排出的水和船尾水舱注入的水的体积分别为2.2×103m3和6×103m3时，导管架顶端浸入海水中的体积为200m3，则驳船和固定在驳船上的导管架总共受到的浮力是多少N？ 32．（2016•武汉）如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，其亮点是列车可以小角度转弯，安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。 （1）当列车转弯时，水平轮胎发生形变，起到导向和稳定作用。如图乙是轮胎与接触面的平面图，请在图乙中画出轮胎对接触面压力的示意图。 （2）当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强p＝10MPa，水雾喷出的速度v≥10m/s，若喷孔的总面积S＝5×10﹣5m2，则水枪的功率至少为多少瓦？（不计大气压强） （3）列车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时，电能W1与内能W2之比为9：16，如图丙是机械能的变化量ΔW与速度变化量Δv的关系图象。若列车从72km/h开始减速，转化的电能可供总功率为1000W的照明灯正当发光1h，则列车的速度将会减小到多少千米/时？ 五．计算题（共7小题） 33．（2025•湖北）长江口二号古船是用整体打捞技术提取的宝贵水下文化遗产。如图甲，打捞船可看作中间开着方井的长方体，俯瞰为型地构。如图乙，将古船及周围泥沙封闭成总质量为8×106kg、体积为6×103m3的箱体，打捞船甲板上的机械通过钢缆将箱体匀速提升至方井中。（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，不计水的阻力和钢缆质量） （1）求箱体的重力。 （2）求箱体出水前所受的浮力和钢缆的总拉力。 （3）箱体出水前，打捞船浸入水中的深度为1.5m，如图丙。箱体部分出水后在方井中静止时，钢缆总拉力为5.3×107N，求此时打捞船浸入水中的深度。 （型打捞船上表面阴影部分面积取3.3×103m2） 34．（2023•武汉）智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，也可以拖地。小强同学在面积为S1＝27m2的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。 （1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率是多少W？ （2）机器人底部构造如图甲所示，两块面积均为S2＝1.8×10﹣2m2的抹布固定在转盘O1、O2上，在升降模组控制下，下降并压迫地面，利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa？ （3）机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究，关门后，机器人（用⊙O表示）从图示位置开始，贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面，在地面上拖出水带（水的痕迹）的宽度均为d＝0.3m，其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠，当机器人拖出第15条水带到达墙角C处时，刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F＝20N，牵引力的功率为3W。忽略墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积，设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变，求机器人需要多长时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次？ 35．（2021•武汉）如图甲所示，某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动，这辆挖掘机有两条履带，每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱，每个浮箱（可视为长方体）宽为1.5m，高为2m，合金密度为8.0×103kg/m3。 （1）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。 ①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时，挖掘机对斜坡的压力的示意图。 ②在上述过程中，驾驶员的重力做了多少功？ （2）如图甲所示，开始时机械臂伸直且静止，O、A、B三点在同一直线上，OA＝10m，AB＝0.5m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止，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5：7，则机械臂和斗铲的总质量是多少？ （3）已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示，不计履带排开水的体积和驾驶员的质量，除2个完全相同的浮箱外，挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少是多少？ 36．（2020•武汉）一种新型井盖排水系统如图甲所示。系统结构简化示意图如图乙所示，排水系统由井盖、两个相同杠杆（AOB是其中之一）、容器等组成，AB长度是300mm，AO长度是120mm。井盖的上表面和侧面都有排水孔，下暴雨时，雨水从排水孔经排水管道流到容器中，再从容器底部的排水孔流入下水道，由于容器的排水速度较小，当容器中的雨水上升到一定高度时，容器下降，拉动杠杆，将井盖顶起，加速路面排水。当容器中的水下降到一定高度时，井盖自动下降盖住井口，不影响车辆、行人的通行。该井盖的质量是28.8kg。不考虑杠杆的质量，不考虑各连接处的摩擦。 （1）球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7.2×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，则制作一个这样的井盖需要多少立方米的球墨铸铁？ （2）下暴雨时，杠杆会将井盖顶起50mm，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了多少焦耳的功？ （3）某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，测出容器的质量是4.2kg，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120秒时井盖刚好被顶起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，求每分钟向容器内注水的体积是多少升？ 37．（2019•武汉）上海洋山港是全球最大的智能集装箱码头，图甲是将我国自行研制的大型桥吊从运输船上转运到正在建设中的洋山港码头时的情景。桥吊是码头上进行货物装卸的起重机，其简化示意图如图甲中所示，它由控制室、水平横梁AB以及两个竖直的支架CD和EF组成。运输船中不同位置有数个密封的水舱，向这些水舱加水或减水，能保证牵引车将桥吊从运输船转运到码头的过程中，运输船的甲板始终保持水平且与码头的地面相平。 （1）牵引车将桥吊缓缓向右拖向码头时，支架CD和EF下的轮子会沿顺时针方向转动，请在图乙中画出支架CD下的轮子对运输船甲板摩擦力的示意图。 （2）若牵引车拖行桥吊的功率是50kW，9s内将桥吊沿水平方向匀速拖行了3m，则这段时间内牵引车对钢缆的拉力是多少牛？ （3）已知桥吊的总质量是2200t，支架CD和EF的高度均是50m，C点到横梁A端的距离是60m，E点到横梁B端的距离是18m，桥吊的重心O到横梁A端和B端的距离分别是72m和28m。试求牵引车将桥吊从图甲所示的位置拖到图丙所示的位置时，运输船的水舱中增加了多少立方米的水？ 38．（2018•武汉）图甲是某种电动出水的电热水瓶的结构剖面图，图乙是它的电路示意图，其中电源板的作用是将220V的交流电变成低压直流电，供出水电动机和出水定位灯使用。（水的比热容4.2×103J/（kg•℃）） （1）出水定位灯的作用是方便夜间判断出水的位置，避免烫伤。出水定位灯是由小凸透镜、刻有图案“”的透明胶片和小灯泡组成。出水定位灯发光时，会在放置电热水瓶的桌面上留下一个清晰明亮的像，相对于定位灯里透明胶片上的图案“”，桌面上所成的像是　 　 （选填“”“”“”或“”），而且这个像是　 　 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的。 （2）该电热水瓶的说明书上标注着“12分钟快速沸腾的条件：水温25℃，水量4kg，沸腾温度100℃，电压220V”。若加热管的电阻为24.2Ω，则在此快速沸腾的条件下，该电热水瓶的加热效率为多少？ （3）已知圆柱形内胆的底面积为250cm2，出水口比最高水位高3cm。当内胆中装有2L水时，按住出水开关20s，出水电动机恰好能抽出1L的水。若不计出水管的体积和水的流速，则出水电动机的输出功率约为多少W？ 39．（2017•武汉）三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。过往船只驶入升船机中装满水的船厢后，可以竖直升降，大大缩短船只过坝的时间，为了确保运行的安全性，工程师们建造三峡升船机前设计、比对了多种升降船厢的方式。“水力浮筒式”也是其中一种受到广泛关注的升降船厢方式，下图是它的工作原理图。当进水阀关闭、排水阀打开时，竖井中水位下降，两个相同的浮筒也随之下降，船厢就会上升；反之船厢就会下降。 已知船厢装满水后船厢和水的总质量为1.55×107kg，每个浮筒的质量为1.8×107kg，求： （1）若升船机承载着装满水的船厢匀速竖直下行100m，则重力对船厢和船厢里的水做的功共是多少J？ （2）当质量为2×106kg的船只驶入装满水的船厢，船厢上升到与上游水位相平时（即图中所示位置），进水阀、排水阀都关闭，此时每个浮筒排开水的体积是多少m3？（不计钢绳和滑轮的重力及摩擦）。 六．综合能力题（共1小题） 40．（2022•武汉）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。 （1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。（ρ海水＝1.0×103kg/m3） ①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图。 ②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力） （2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t、体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N？浮力比重力大多少N？ 【10年压轴题】2016-2025年湖北省物理选择题、非选择题中考真题汇编卷 参考答案与试题解析 一．选择题（共10小题） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B D B B B C A A B 一．选择题（共10小题） 1．（2025•湖北）如图为坐式推肩训练器。健身杆能绕O点处的轴上下转动，配重片可增减，人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆以锻炼肩部肌肉。下列说法正确的是（　　） A．此健身杆是费力杠杆 B．手推N处时，配重越重用力越小 C．配重相同时，推N处比推M处费力 D．若改变M处推力方向，力臂始终不变 【解答】解：该坐式推肩训练器为杠杆，把手为动力作用点，配重片的压力为阻力，O为支点。人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆时，从支点到动力作用线的距离为动力臂L1，从支点到阻力作用线的距离为阻力臂L2. A、人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，A说法错误； B、手推N处时，配重越重，阻力越大，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，可知所需的动力F1越大，B说法错误； C、配重相同时，推N处与推M处相比，动力臂更短，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，可知所需的动力F1越大，即更费力，C说法正确； D、若改变M处推力方向，从支点作垂线垂直于推力方向作为动力臂L1，力臂长度发生改变，D说法错误。 故答案为：C。 2．（2024•武汉）某同学家浴室里安装了一款风暖浴霸，它既可以实现照明、换气的功能，又可以实现送自然风、暖风、热风的功能，其简化电路如图所示，开关S可分别与0、1、2触点接触，R1、R2是两根阻值相同的电热丝。如表所示是浴霸电路的部分参数。 额定电压 220V 照明功率 20W 换气功率 35W 暖风功率 1133W 热风功率 2233W 关于下列结论： ①开关S1断开、S与触点1接触时，浴霸处于送自然风状态； ②每根电热丝的阻值为44Ω； ③电路中通过开关S的电流最大为10.15A； ④浴霸工作10分钟，电路消耗的电能最大为1.3398×106J。 其中正确的是（　　） A．①③ B．②③ C．②④ D．③④ 【解答】解：①开关S1断开、S与触点1接触时，只有电动机工作，说明此时没有加热，浴霸处于换气状态；故①错误； ②两电热丝并联，且与电动机、灯泡并联，每个电热丝的功率P＝2233W﹣1133W＝1100W； 由P可得，电热丝的电阻为： R44Ω，R1、R2是两根阻值相同的电热丝。每根电热丝的阻值为44Ω；故②正确； ③当处于热风状态时，电路中通过开关S的电流最大， I10.15A，故③正确； ④浴霸热风状态，且照明灯发光时，电功率最大，工作10分钟，电路消耗的电能最大 W＝Pt＝（2233W+20W）×10×60s＝1.3518×106J，故④错误。 故选：B。 3．（2023•武汉）铁架台的水平底座上有一只溢水杯，贴近溢水杯有一底面积为20cm2的圆柱形小桶（不计侧壁厚度）。弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上，下端悬挂一重力为1.2N、密度为4×103kg/m3的金属块。初始时，金属块有的体积浸在水中，弹簧测力计的示数为F1，杯中水面恰好与溢水口相平，小桶中没有水，如图所示。接着竖直向上提溢水杯，当溢水杯刚好离开水平底座时（底座对溢水杯的支持力刚好为零），提绳竖直向上的拉力为T1；提着溢水杯竖直向上缓慢移动，当金属块刚好浸没在水中时，水对小桶底部的压强为p，弹簧测力计的示数为F2，提绳竖直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水，则下列说法正确的是（　　） A．金属块体积为300cm3 B．F1﹣F2＝0.18N C．p＝150Pa D．T2＝T1 【解答】解：A、金属块的质量m金0.12kg， 根据ρ可得金属块的体积：V金3×10﹣5m3＝30cm3，故A错误； B、初始时，金属块有的体积浸在水中，受重力G金、浮力F浮和弹簧测力计的拉力F1的作用， 此时排开水的体积：V排V金3×10﹣5m3＝6×10﹣6m3， F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣6m3＝0.06N， 根据受力平衡可得：G金＝F浮+F1， 所以，F1＝G金﹣F浮＝1.2N﹣0.06N＝1.14N； 当金属块浸没在水中，受重力G金、浮力F浮′和弹簧测力计的拉力F2的作用， 则排开水的体积：V排′＝V金＝3×10﹣5m3， F浮′＝ρ水gV排′＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣5m3＝0.3N， 根据受力平衡可得：G金＝F浮′+F2， 所以，F2＝G金﹣F浮′＝1.2N﹣0.3N＝0.9N； 则F1﹣F2＝1.14N﹣0.9N＝0.24N，故B错误； C、初始时，杯中水面恰好与溢水口相平，小桶中没有水，当金属块浸没在水中，G溢＝F浮′﹣F浮＝0.3N﹣0.06N＝0.24N， 由于水对小桶底部的压力：F＝G溢＝0.24N，则水对小桶底部的压强p120Pa，故C错误； D、当溢水杯刚好离开水平底座时（底座对溢水杯的支持力刚好为零），提绳竖直向上的拉力：T1＝G杯+G水+G排＝G杯+G水+F浮＝G杯+G水+0.06N； 当金属块刚好浸没在水中时，提绳竖直向上的拉力：T2＝G杯+G水﹣G溢+G排′＝G杯+G水﹣G溢+F浮′＝G杯+G水﹣0.24N+0.3N＝G杯+G水+0.06N； 所以，T1＝T2，故D正确。 故选：D。 4．（2022•武汉）如图所示的电路中，电源电压U保持不变。 ①只闭合开关S和S3，调节滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.2A时，电压表V2的示数为1V。 ②只闭合开关S和S2，电压表V1和V2的示数分别为U1和U2，电流表的示数为I1。 ③只闭合开关S、S1和S3，将滑片移动到最左端时，电流表的示数为I2，此时电路的功率为P1；保持滑片位置不变，再闭合开关S2，电流表的示数变化了0.2A，此时电路的功率为P2。 已知I1：I2＝1：9，U1：U2＝1：2，下列说法正确的是（　　） A．U＝6V B．I1＝0.1A C．R2＝10Ω D．P1：P2＝7：9 【解答】解：（1）只闭合开关S和S2，R1、R2、R3串联，电流表测电路的电流I1，电压表V1测R1两端的电压U1，电压表V2测R2、R3两端的总电压U2， 由串联电路的电阻特点和分压原理可知： ， 解得：2R1＝R2+R3……① 此时电路中的电流：I1 只闭合开关S、S1和S3，将滑片移动到最左端时，R1、R2并联，电流表测干路电流I2， 由并联电路的电流特点和欧姆定律可知，此时电路中的电流：I2＝I1'+I2' 所以有，② 由①②解得，R1＝2R2，R3＝3R2； 保持滑片位置不变，再闭合开关S2，R1、R2、R3并联，电流表测干路电流，电流表的示数变化了0.2A，由并联电路的特点可知，电流表变化的示数为通过R3的电流，则此时通过R3的电流I3'＝0.2A， 由并联电路的分流原理可知，此时通过R3、R2的电流之比：， 则通过R2的电流：I2'＝3I3'＝3×0.2A＝0.6A， 通过R1、R2的电流之比：， 则通过R1的电流：I1'I2'0.6A＝0.3A， 由并联电路的电流特点可知，R1、R2并联时，干路电流：I2＝I1'+I2'＝0.3A+0.6A＝0.9A， 由I1：I2＝1：9可知，R1、R2、R3串联，电路中的电流：I1I20.9A＝0.1A，故B正确； 只闭合开关S和S3，R1与R串联，电压表V2测滑动变阻器R两端的电压，串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压： U＝U1'+UR＝I'R1+UR＝0.2A×R1+1V……③ 串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，R1、R2、R3串联时的电源电压： U＝I1R总＝I1（R1+R2+R3）＝I1（R1+4R2）＝I1×3R1＝0.1A×3R1……④ 由③④解得：R1＝10Ω，U＝3V，故A错误； 则R2R110Ω＝5Ω，故C错误； （2）由并联电路的电流特点可知，R1、R2、R3并联时干路的电流：I'＝I2+0.2A＝0.9A+0.2A＝1.1A， 由P＝UI可知，，故D错误。 故选：B。 5．（2021•武汉）在如图所示的电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中，电压表V2的示数最小值为3V，电压表V1与V2的示数之差变化了2V，闭合开关S1和S2，将滑片P从最下端移动到最上端的过程中，电阻R3的最大功率为0.75W，当滑片P在中点时，电路总功率为P总，电压表V1与V2的示数之比为1：2。P总为（　　） A．2W B．2.4W C．3W D．3.2W 【解答】解：（1）只闭合开关S1时，R1与R2、R3串联，电压表V1测R2和R3两端的电压之和，电压表V2测R1和R2的滑片上方电阻丝两端的电压之和， 因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路， 所以，滑片移动时，变阻器接入电路中的电阻不变， 由I可知，电路中的电流不变，电压表V1的示数不变， 当滑片P位于最上端时，电压表V2测R1两端的电压，其示数最小，即U1＝3V， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路中的电流I， 电压表V2的最小示数U1＝IR1，即3VR1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 因将滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中，电压表V1与V2的示数之差变化了2V， 所以，R2两端的电压U2＝ΔUV2＝2V， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，，即R2R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②； （2）闭合开关S1和S2时，R1与R2、R3串联，电压表V1测R2和R3两端的电压之和，电压表V2测R1和R2两端的电压之和， 当滑片P位于上端时，变阻器接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大，电阻R3的功率最大， 此时电路中的电流I1， 电阻R3的最大功率P3R3，即0.75W＝（）2R3﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 当滑片P在中点时，电压表V1与V2的示数之比为1：2， 则两电压表的示数之比， 解得：R3R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④ 把②④代入①可得：U＝6V﹣﹣﹣⑤， 把④⑤代入③可得：R1＝9Ω，则R2R19Ω＝6Ω，R3R19Ω＝3Ω， 当滑片P在中点时，电路总功率为P总2.4W。 故选：B。 6．（2020•武汉）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电压表的示数是2V，电流表的示数是I1；当只闭合开关S1、S3．滑片P在最左端时，电流表的示数是I2；当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是3V，电流表的示数是I3．已知I1：I2＝2：9，I2：I3＝3：1．当滑片P在最左端时，通过开关通断，可使电路消耗的功率最大，该最大值是（　　） A．7.2W B．8.1W C．9.0W D．9.9W 【解答】解： 当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，灯泡L与R1串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流， 由电压表的示数是3V可知，灯泡两端的电压UL＝3V，由图乙可知，通过灯泡的电流即电路中电流表的示数I3＝0.3A， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，由I可得，电源的电压U＝UL+I3R1＝3V+0.3AR1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，R2与R3并联，电流表测两支路的电流之和， 由I2：I3＝3：1可得，此时两支路的电流之和I2＝3I3＝3×0.3A＝0.9A， 当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流， 由I1：I2＝2：9可知，电路中的电流I1＝0.2A， 电源的电压U＝I1R1+U2＝0.2A×R1+2V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②可得：U＝6V， 当滑片P在最左端时，闭合S1、S2、S3后，R2、R3、L并联，此时电路的总电阻最小，电路消耗的总功率最大， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，灯泡两端的电压为6V，由图乙可知，通过灯泡的电流IL＝0.45A， 因并联电路中各支路独立工作、互不影响， 所以，R2、R3两支路的电流之和为I2＝0.9A， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以，此时电路的总电流I＝IL+I2＝0.45A+0.9A＝1.35A， 则电路的最大功率P＝UI＝6V×1.35A＝8.1W。 故选：B。 7．（2019•武汉）如图所示，电源电压U保持不变，滑动变阻器R0的最大电阻是50Ω．当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，电压表示数是U1，R1的功率是P1；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数是U1′，R2和R3的功率之和是3.2W；当开关S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1的功率是P1′；已知R2：R3＝3：1，U1：U1′＝3：2，P1：P1′＝1：36。 下列结论正确的是（　　） A．电源电压是12V B．R2的阻值是30Ω C．电流表的最大示数是2.1A D．该电路的最大功率是64W 【解答】解： 第一过程：当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，R1和滑动变阻器R0的全部串联在电路中，电压表测量R1的电压，电压表示数是U1，如图甲。 第二过程：当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1、R2、R3串联在电路中，电压表测量R1的电压，电压表示数是U1′，如图乙。 已知R2：R3＝3：1，串联电路中功率比等于电阻比，所以P2：P3＝3：1，R2和R3的功率之和是3.2W，P2+P3＝3.2W，所以，P2＝2.4W，P3＝0.8W， 第三过程：当开关S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1、R2、R3并联在电路中，电压表测量R1的电压，电压表示数是电源电压U，电流表测量R1、R2的总电流，如图丙。 甲图，电压表示数是U1，R1的电压是U1，R1的功率是P1；丙图中电压表示数是U，R1的电压是U，R1的功率是P1′；P1：P1′＝1：36， 对于同一导体，（）2＝（）2，所以，则U1U， 因为R1和滑动变阻器R0的全部串联在电路中，所以U0U，因为R0＝50Ω，串联电路中电压比等于电阻比，所以R1＝10Ω。 甲图，电压表示数是U1，R1的电压是U1， 乙图，电压表示数是U1′，R1的电压是U1′，U1：U1′＝3：2，又因为U1U，所以，U1′U， 所以，乙图中 U1′U，U2′+U3′U，， R1、R2、R3串联在电路中，串联电路中电压比等于电阻比，R1＝10Ω，R2+R3＝80Ω， 已知 R2：R3＝3：1，所以，R2＝60Ω，R3＝20Ω，又因为P2＝2.4W，P3＝0.8W， 所以，P2，2.4W，解得U2′＝12V，同理解得U3′＝4V，所以U2′+U3′＝12V+4V＝16V， 又因为，所以U1′＝2V， 则电源电压为：U＝U1′+U2′+U3′＝2V+16V＝18V。 A、电源电压是18V，故A错误。 B、R2＝60Ω，故B错误。 C、甲、乙都是串联电路，电阻大，电流小，丙是并联电路，电流大，电流表测量R1、R2的电流，I11.8A，I20.3A，I30.9A，电流表测量R1、R2的总电流，所以，电流表示数最大为：I'＝I1+I2＝1.8A+0.3A＝2.1A，故C正确。 D、电路中并联电路电阻最小，电流最大，最大电流为：I＝I1+I2+I3＝1.8A+0.3A+0.9A＝3A，所以电路最大功率为：P＝UI＝18V×3A＝54W，故D错误。 故选：C。 8．（2018•武汉）如图所示，电源电压U保持不变。当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，电路的总功率为P1，再将滑片滑至最左端，有一只电表的示数变为原来的；当开关S1和S3闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片从最右端滑至中点时，R3的功率增大了0.05W，且滑片在中点时，电压表V1的示数为U1；当所有开关闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，电路的总功率为P2，两只电流表示数相差0.3A．已知P1：P2＝2：15，下列结论正确的是（　　） A．P2＝5.4W B．U＝12V C．U1＝6V D．R2＝20Ω 【解答】解： （1）当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，等效电路图如图1所示； 再将滑片滑至最左端时，等效电路图如图2所示： 由图1和图2可知，示数变化的电表为V2，且R2两端的电压UR2U， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，R3两端的电压UR3U，则UR2：UR3＝1：4， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由I可得： ，即R3＝4R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①； （2）当开关S1和S3闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片位于最右端时，等效电路图如图3所示； 滑片位于中点时，等效电路图如图4所示； 当所有开关闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，电路的等效电路图如图5所示： 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，图1中，电路的总功率： P1， 因并联电路中各支路两端的电压相等，且电路的总功率等于各用电器功率之和， 所以，图5中，电路的总功率： P2， 由P1：P2＝2：15可得： 15P1＝2P2，即152×（）， 解得：R1＝2R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且图5中两只电流表示数相差0.3A， 所以，图5中，通过R1的电流： I5＝I﹣I4＝0.3A，则0.3A，即0.6A﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 图3中，电路中的电流： I20.6A＝0.1A， 图4中，电路中的电流： I30.6A＝0.15A， 因图4和图3相比较R3的功率增大了0.05W， 所以，由P＝I2R可得： P3′﹣P3＝I32R3﹣I22R3＝（0.15A）2R3﹣（0.1A）2×R3＝0.05W， 解得：R3＝40Ω， 代入①②③两式可得：R1＝20Ω，R2＝10Ω，U＝6V，故BD错误； 图4中，U1＝I3R1＝0.15A×20Ω＝3V，故C错误； 图5中，P25.4W，故A正确。 故选：A。 9．（2017•武汉）如图所示，电源电压U保持不变，灯泡L标有“6V 3W”字样。当开关S1，S2都闭合，滑片P移到最左端时，电流表的示数为I，电压表V1、V2和V3的示数分别为U1、U2和U3，R1消耗的功率为P1，电路消耗的总功率为P；当开关S1闭合，S2断开，滑片P移到最右端时，电流表的示数为I′，电压表V1、V2和V3的示数分别为U1′、U2′和U3′，R1消耗的功率为P1′，电路消耗的总功率为P′．此时灯泡L恰好正常发光。已知U1：U3＝2：3，U1′：U3′＝5：2．下列表达式不正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【解答】解：当开关S1，S2都闭合，滑片P移到最左端时，R1、R2串联， 已知电流表的示数为I，由欧姆定律，I； 电压表V1、V2和V3的示数分别为U1、U2和U3，电压表V1测R1的电压，U1＝IR1R1； 电压表V2测R2的电压，U2＝IR2R2； 由于L被短路，电压表V3测R2的电压；U3＝U2； 由已知U1：U3＝2：3，所以U1：U2＝2：3，R1：R2＝2：3， 电源电压，U＝U1+U2＝2U0+3U0＝5U0； 所以； R1消耗的功率为P1，P1＝I2R1， 电路消耗的总功率为P，P＝I2（R1+R2）； 当开关S1闭合，S2断开，滑片P移到最右端时，小灯泡L与R1串联，此时灯泡L恰好正常发光，小灯泡两端的电压就是6V， 小灯泡的电阻：RL12Ω，IL0.5A， 电流表的示数为I′，根据串联电路电流的特点：I′＝IL＝0.5A， 电压表V1测量的是电源两端的电压，U1′＝U； 电压表V2测量的是滑片P移到最右端时R2导线电压，U2′＝0V； 电压表V3测量的也是小灯泡两端的电压，U3′＝UL＝6V； 已知U1′：U3′＝5：2，U：U3′＝5：2，U15V， 由串联分压公式可得，，，解得R1＝18Ω， 由R1：R2＝2：3，解得R2＝27Ω， R1消耗的功率为P1′，P1′＝I1′2R1＝（0.5A）2×18Ω＝4.5W， 电路消耗的总功率为P′，P′＝UI′＝15V×0.5A＝7.5W； 由R1＝18Ω，R2＝27Ω，U＝15V IA， U1＝IR1A×18Ω＝6V，U2＝IR2A×27Ω＝9V，U3＝U2＝9V， R1消耗的功率为P1，P1＝I2R1＝（A）2×18Ω＝2W。 电路消耗的总功率为P，P＝I2（R1+R2）＝（A）2×（18Ω+27Ω）＝5W； 所以A、，，故A错误； B、，，故B正确； C、，，故C正确； D、D、，，故D正确。 故选：A。 10．（2016•武汉）如图所示，灯泡上标有“2.5V 0.25A”，电流表和电压表的量程分别为0～0.6A和0～3V。 ①断开S1和S3，闭合S2，将滑片移到阻值最大处时，滑动变阻器接入电路的阻值为R2，R2消耗的功率为0.162W，电压表和电流表的示数分别为U1和I1。 ②断开S2，闭合S1和S3，电压表和电流表的示数分别为U2和I2； ③断开S3，闭合S1和S2，移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值为R2时，电流表的示数I3＝2I1。 已知U1：U2＝9：5，I1：I2＝3：5，假设灯泡电阻和电源电压不变，则下列数据错误的是（　　） A．R1＝20Ω B．在③中，为了保证电路安全，滑动变阻器的阻值变化范围为4～20Ω C．在③中，电路消耗的总功率为0.81W D．电源电压为4.5V 【解答】解：①断开S1和S3，闭合S2，将滑片移到阻值最大处时；等效电路如图甲所示； ②断开S2，闭合S1和S3；等效电路如图乙所示； ③断开S3，闭合S1和S2，移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值为R2时，等效电路如图丙所示； （1）由I可得，灯泡的电阻： RL10Ω， 因电压一定时，电流与电阻成反比， 所以，由甲、乙两图可得： ， 整理可得： 20Ω+2R1＝3R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 由甲、丙两图可得： ， 整理可得： R1＝10Ω+0.5R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 解得：R1＝R2＝20Ω，故A正确； （2）甲图中，因串联电路中各处的电流相等， 所以，由P＝I2R可得，电路中的电流： I10.09A， 电源的电压： U＝I1（RL+R1+R2）＝0.09A×（10Ω+20Ω+20Ω）＝4.5V，故D正确； （3）图丙中，电路中的电流： I3＝2I1＝2×0.09A＝0.18A， 电路消耗的总功率： P丙＝UI3＝4.5V×0.18A＝0.81W，故C正确； （4）图丙中，灯泡正常发光时的电压为2.5V，此时通过灯泡的电流为0.25A，且电流表的量程为0～0.6A， 所以，电路中的最大电流I大＝0.25A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，滑动变阻器两端的电压： U2＝U﹣UL＝4.5V﹣2.5V＝2V， 滑动变阻器接入电路中的最小阻值： R28Ω， 所以，滑动变阻器的阻值变化范围为8～20Ω，故B错误。 故选：B。 二．填空题（共10小题） 11．（2025•湖北）律管是古人用来给乐器定音的工具。用十二根长度不同的律管吹出十二个高低不同的标准音，十二根律管吹出的声音 　音调　 （填声音的特性）不同。其中最长的一根叫黄钟律管，如图。据文献记载，它还曾作为汉代统一度量衡的标准，管长九寸（约20cm），在管腔中装满大小适中的黍，体积为一龠（约10mL），质量为十二铢（约7.8g），由此推算汉代一寸约为 　2.22　 cm（保留两位小数），黍的密度约为 　0.78　 g/cm3。 【解答】解：因十二根长度不同的律管可以吹出十二个高低不同的标准音，说明十二根律管吹出声音的音调不同； 管长九寸约20cm，则汉代一寸的长度为： l2.22cm/寸； 在管腔中装满大小适中的黍，体积为一龠约10mL，质量为十二铢约7.8g，则黍的密度约为： ρ0.78g/cm3。 故答案为：音调；2.22；0.78。 12．（2024•武汉）如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与水银和金属丝相连。 （1）闭合开关S后，当温度达到 　90　 ℃时，发热电阻就停止加热。 （2）当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，则“电源1”的 　右　 端为正极。 （3）为增强电磁铁的磁性，下列措施一定可行的是 　①　 （填序号）。 ①增大“电源1”的电压； ②减小“电源2”的电压； ③减少电磁铁线圈匝数； ④改变电磁铁中电流方向。 【解答】解：（1）温度计就相当于开关，当介于金属丝接触导通，吸引衔铁断开加热电路，故此时金属丝对应的刻度是90℃； （2）当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，电流从右侧流入，则“电源1”的右端为正极。 （3）为增强电磁铁的磁性，必须增大线圈中的电流或增大线圈的匝数，故选：①。 故答案为：（1）90；（2）右；（3）①。 13．（2023•武汉）2022年2月5日，中国队获得短道速滑混合团体2000米接力比赛冠军，这是中国代表团在北京冬奥会上夺得的首枚金牌。短道速滑的接力与田径比赛的接力不同，运动员只需要在到达接力地点的时候推送下一个队友出发就是完成了接力。如图所示，决赛中，“接棒”的运动员甲在“交棒”的运动员乙前面滑行，当追上时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前滑行，这说明了 　力可以改变物体的运动状态　 ；乙由于 　惯性　 ，不蹬冰也能继续向前滑行；此后乙的速度逐渐减小，是因为受到 　阻力　 作用。 【解答】解：乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前滑行，这说明了力可以改变物体的运动状态； 乙由于惯性，仍保持原来的运动状态，所以不蹬冰也能继续向前滑行； 此后乙的速度逐渐减小，是因为受到阻力作用，是阻力改变了乙的运动状态。 故答案为：力可以改变物体的运动状态；惯性；阻力。 14．（2022•武汉）如图所示是北京冬奥会跳台滑雪场地“雪如意”。运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，运动员的 　重力势能　 转化为 　动能　 （填“动能”或“重力势能”）。在“雪如意”的一侧，运行角度随山势而变的变坡斜行电梯速度是2.5m/s，电梯从最低点运行到最高点的路程是259m，所需时间是 　103.6　 s。 【解答】解：（1）运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，质量不变，速度增大，动能增大，高度降低，重力势能减小，一部分重力势能转化为动能，同时克服摩擦做功，一部分重力势能转化为内能； （2）电梯从最低点运行到最高点所需时间是： t103.6s。 故答案为：重力势能；动能；103.6。 15．（2021•武汉）2021年4月29日，中国天宫空间站天和核心舱发射成功，标志着我国空间站时代已经到来。如图所示，天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行，不受空气阻力，因此机械能守恒。 （1）天和核心舱与地面控制中心通过电磁波传递信息，电磁波 　能　 （填“能”或“不能”）在真空中传播。 （2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动能 　先减小后增大　 （填“减小”、“增大”、“先减小后增大”或“先增大后减小”）。 （3）若天和核心舱在1min内运行的路程是456km，则它的平均速度是 　7600　 m/s。 【解答】解：（1）电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播； （2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点向远地点运行的过程中，质量不变，高度增加，重力势能增加，由于太空没有阻力，天和核心舱在运动的过程中机械能不变，因此其动能减小，是动能转化为重力势能，其质量不变，动能减小，速度变小； 从远地点到近地点运行的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，由于太空没有阻力，天和核心舱在运动的过程中机械能不变，因此其动能增加，是重力势能转化为动能，其质量不变，动能增大，速度变大； 所以从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动能先减小后增大； （3）天和核心舱的平均速度为： v7600m/s。 故答案为：（1）能；（2）先减小后增大；（3）7600。 16．（2020•武汉）如图所示的装置可以用来研究 　电动机　 （填“电动机”或“发电机”）的工作原理。将图中的电源换成电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中 　有　 （填“有”或“没有”）感应电流通过，导体ab的机械能转化为 　电　 能。 【解答】解： 由图知，电路中有电源，通电导体在磁场中会受到力的作用，这是电动机的工作原理； 将图中的电源换成电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，导体做切割磁感线运动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中有感应电流通过，这是电磁感应现象，此过程中导体ab的机械能转化为电能。 故答案为：电动机；有；电。 17．（2019•武汉）如图所示是嫦娥4号的中继卫星“鹊桥”由长征4号丙运载火箭发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的机械能会 　增大　 （填“增大”“不变”或“减小”），火箭外壳的温度会 　升高　 （填“升高”“不变”或“降低”）。“鹊桥”最终在距地球约45万千米的轨道上运行，由此可知，从地球上发射的电磁波信号经过 　1.5　 秒后就会被“鹊桥”接收到。 【解答】解：火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的质量不变，速度变大，高度增加，所以卫星的动能、重力势能都增大，其机械能会增大； 火箭上升过程中，克服与大气间的摩擦，机械能转化为内能，所以火箭外壳的温度会升高； 电磁波在太空中的传播速度为3×108m/s＝3×105km/s， 由v可得，电磁波传播时间：t1.5s。 故答案为：增大；升高；1.5。 18．（2018•武汉）今年3月，武船集团打造的世界上最大的矿砂船圆满完工。这艘矿砂船的排水量为40万吨，它在海水中满载航行时，船及所装货物总重G为　4×109　 N，所受浮力F浮　等于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）G，它由密度较小的水域驶向密度较大的水域时，船身会　上浮　 。 【解答】解： （1）由阿基米德原理可得，矿砂船满载航行时受到的浮力： F浮＝G排＝m排g＝40×104×103kg×10N/kg＝4×109N； 因为矿砂船在海水中漂浮， 所以，船及所装货物总重：G＝F浮＝4×109N； （2）矿砂船由密度较小的水域驶向密度较大的水域时，仍处于漂浮状态，所以受浮力不变； 由F浮＝ρ液gV排可知排开水的体积变小，则船身将上浮一些。 故答案为：4×109；等于；上浮。 19．（2017•武汉）如图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A时，灯　L1　 亮；水位达到金属块A时，由于一般的水是　导体　 ，灯　L2　 亮。 【解答】解：当水位下降没有达到金属块A时，使控制电路断开，电磁铁失去磁性，弹簧拉着衔铁使动触点与上面的静触点接触，工作电路接通，则L1 亮。 当水位上涨时，水与金属A接触，由于水是导体，使控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，使动触点与下面的静触点接触，工作电路接通，则 L2灯发光。 故答案为：L1；导体；L2。 20．（2016•武汉）甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线的线芯用铜导线，是为了减少因电流的　热　 效应而损失的电能。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω．现输电线在某处发生了短路，为确定短路位置，检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路，电压表应接在　AB　 （选填“AB”或“CD”）两点之间；若电压表和电流表的示数分别为4V和0.5A，则短路位置离甲地　20　 km。 【解答】解： （1）导线有电阻，由焦耳定律可知，当电流通过导线时，会产生热量，因此输电线的线芯用铜导线，可以减小导线的电阻，进一步减少因电流的热效应而损失的电能； （2）图中CD为短路位置，若电压表接在CD两点之间，则电压表也被短路，电压表示数为0，不能确定短路的位置；要确定短路位置，需要测出AC、BD两输电线串联的总电阻，电压表应测总电压，所以电压表应接在AB两点之间； （3）由I可得，导线电阻：R8Ω， 则导线的长度：L40km， 因两条输电线是并排架设的， 所以短路位置离甲地的距离：sL40km＝20km。 故答案为：热；AB；20。 三．实验探究题（共10小题） 21．（2025•湖北）有横截面积相同的1.0m长的镍铬丝、0.8m长的锰铜丝和0.5m长的康铜丝各一根，小晶通过实验研究材料、长度对金属丝电阻的影响。其他器材有：干电池、开关、带夹子的导线若干、电流表、1m长的刻度尺。 （1）请用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。 长度/cm 60.0 40.0 20.0 …… 电流/A 1.33 2.61 …… （2）要研究长度对电阻的影响，应选择 　同一　 （填“同一”或“不同”）金属丝。当镍铬丝接入电路的长度为60.0cm时，电流表示数如图乙，读数为 　0.9　 A。改变长度并记录电流值填入上表，随着长度减小，电路中电流变 　大　 ，表明电阻变 　小　 。 （3）要研究材料对电阻的影响，可使上述三根金属丝接入电路的长度均为 　0.4　 m（填“0.4”“0.7”或“0.9”）。 （4）完成探究后，小晶将镍铬丝与小灯泡串联接入电路，模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时，可推断镍铬丝接入电路的长度变 　长　 。 【解答】解：（1）开关、电流表串联在电路中，如下图所示： ； （2）在研究导体的长度对电阻大小的影响时，应控制导体的材料和横截面积不变，改变长度，所以应选择同一金属丝； 图乙中电流表选用大量程，分度值为0.1A，电流表的示数为0.9A； 实验中采用转换法，通过观察电流表的示数来比较电阻的大小。由表格数据知随着长度减小，电路中电流变大，表明电阻变小； （3）要研究材料对电阻的影响，应控制导体的长度和横截面积不变，改变材料，可使上述三根金属丝接入电路的长度均小于或等于较小长度，故选0.4m； （4）由实验知在材料和横截面积相同时，长度越大，电阻越大，所以小灯泡变暗时，电路中的电流变小，镍铬丝得电阻变大，镍铬丝接入电路的长度变长。 故答案为：（1）见解答图；（2）同一；0.9；大；小；（3）0.4；（4）长。 22．（2024•武汉）某同学利用图甲所示的电路探究电流与电压的关系。实验中电源电压保持3V不变，定值电阻的阻值为4Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω，0.5A”。 （1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 （2）正确改接电路后，该同学立即进行实验，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，此时通过定值电阻的电流是 　0.22　 A。这位同学实验操作的不足之处是 　闭合开关前，没有将滑片移到滑动变阻器最左端　 。 （3）该同学完成了预先设计好的表格中的4次实验，将得到的实验数据填入表格。 电压U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 电流I/A 0.15 0.23 0.30 0.38 分析表中已测出的数据，可以初步得到实验结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压 　成正比　 。为了进一步验证这个结论，该同学利用现有器材在不改变电路连接的情况下，表格里余下的4次实验中，他还能完成 　1　 次。 【解答】解：（1）原电路中，电流表与电压表串联，在电路中是错误的，电压表应并联在定值电阻两端，电流表串联在电路中，如下图所示： （2）由图乙可知，电流表使用的量程是0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.22A； 该同学正确改接电路后，立即进行实验，由图甲可知，这位同学实验操作的不足之处是闭合开关前，没有将滑片移到滑动变阻器最左端； （3）分析表一中的这些数据，可以得出结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成正比； 由滑动变阻器的规格为“20Ω，0.5A”可知，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流为0.5A， 当定值电阻两端电压为U1＝0.3V时，滑动变阻器两端的电压应为U滑＝U﹣U1＝3V﹣0.3V＝2.7V 由串联电路中电流处处相等可知，，即，解得：R′＝36Ω＞20Ω，所以此实验不能完成； 由滑动变阻器的规格可知，电路中允许通过的最大电流为0.5A，此时定值电阻两端的最大电压为U′＝0.5A×4Ω＝2V，所以电压为2.1V、2.4V的两次实验不能完成，只有电压为1.8V的这一次实验可以完成。 故答案为：（1）见解析； （2）0.22；闭合开关前，没有将滑片移到滑动变阻器最左端； （3）成正比；1。 23．（2023•武汉）小红同学用下列器材探究电流与电阻的关系：干电池4节，定值电阻R（10Ω、15Ω、20Ω和25Ω），电流表A（量程0～0.6A或0～3A），电压表V（量程0～3V或0～15V），滑动变阻器，开关，导线若干。在实验中： （1）①如图乙所示，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，定值电阻R＝10Ω，请根据图甲在图乙中补画2根导线，将实物电路连接完整。 ②确认电路连接无误后，闭合开关，电压表示数如图丙所示，则电源电压是 　6　 V。 （2）断开开关，将电压表量程改为0～3V，并联接在图甲中的 A、B两点，检查电路无误后，闭合开关，向左移动滑片P，当电流表示数为0.24A时，记下电压表的示数，设此时滑动变阻器连入电路的阻值为RP1，接着将10Ω的定值电阻更换为15Ω的定值电阻，重做实验，当观察到电压表的示数是 　2.4　 V时，记下电流表的示数，设此时滑动变阻器连入电路的阻值为Rp2，则RP2﹣RP1＝　7.5　 Ω。 （3）小红同学继续进行实验，将15Ω的定值电阻更换为20Ω的定值电阻，闭合开关，发现滑片P在最右端时，电压表示数为2.7V。为了能用20Ω和25Ω的定值电阻继续完成实验，应将实物电路中的滑动变阻器更换为 　50Ω 1.5A　 （填“25Ω 2A”“30Ω 2A”或“50Ω 1.5A”）的滑动变阻器。 【解答】（1）①根据图甲所示电路图，滑动变阻器与定值电阻串联，电压表测量定值电阻和滑动变阻器串联后两端总电压；如下图所示： ； ②因为图丙中电压表选用0～15V的量程，由图可知电压表的分度值为0.5V，示数为6V； 根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，将10Ω的定值电阻更换为15Ω的定值电阻时，电压表示数为UR＝IR＝0.24A×10Ω＝2.4V， 则：RP1R10Ω＝15Ω； 接入15Ω的定值电阻时，RP2R′15Ω＝22.5Ω； 则：RP2﹣RP1＝22.5Ω﹣15Ω＝7.5Ω； （3）当接入电路的电阻R＝20Ω时，根据实验要求，其两端电压U＝2.4V， 变阻器接入电路电阻RP3R″20Ω＝30Ω； 将20Ω的定值电阻更换为25Ω的定值电阻时，要控制控制定值电阻的电压相同，变阻器接入电路电阻需要大于30Ω，故选标有“50Ω 1.5A”的滑动变阻器。 故答案为：（1）①见解析图；②6；（2）2.4；7.5；（3）50Ω 1.5A。 24．（2022•武汉）某同学用如图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是3.8V。 （1）图甲中有一根导线接错了，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 （2）正确连接电路后，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电流是 　0.3　 A，小灯泡的额定功率是 　1.14　 W。 （3）测出小灯泡额定功率后，该同学接着移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.32A时，电压表的示数不可能是 　AB　 （填标号）。 A.3.9V B.4.0V C.4.1V 【解答】解： （1）由图甲知，灯泡并联在滑动变阻器和电流表两端，电压表串联入电路了，为使电路连接正确，应将灯泡与滑动变阻器连接的导线改接电压表的“15”接线柱即可，如图所示： ； （2）由图乙知，电流表使用小量程，分度值0.02A，灯泡正常发光时的电流为0.3A， 灯泡的额定功率P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W； （3）由欧姆定律可得，灯泡正常发光时的电阻：R12.7Ω， 假设灯泡电阻不变，当电流表的示数为0.32A时，灯泡两端电压（电压表示数）：U′＝I′R＝0.32A×12.7Ω＝4.064V， 当灯泡两端电压大于额定电压时，通过的电流大于0.3A，灯泡的实际功率变大，温度升高，电阻变大，那么灯泡两端电压应大于4.064V，故AB不可能，C可能。 故答案为：（1）见上图；（2）0.3；1.14；（3）AB。 25．（2021•武汉）某同学用下列器材测量定值电阻的阻值： 干电池2节，电流表A，电压表V，滑动变阻器（规格“30Ω，2A”），开关及导线。 （1）他连接了如图所示的电路，接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 （2）正确连接电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器 　滑片P移到最大阻值处　 。 （3）他按正确步骤进行了3次实验，记录数据如表所示，此定值电阻的阻值为 　12.2　 Ω（结果保留一位小数）。 数据序号 1 2 3 电压U/V 1.2 1.8 2.5 电流I/A 0.10 0.15 0.20 （4）为了使并联在定值电阻两端的电压表的示数为0.5V，在不增加器材的情况下，可以采取的措施是 　取下一节干电池　 。 （5）他将上述实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，用同样的方法测定小灯泡的电阻。当电压表的示数为0.2V时，电流表的示数为0.10A；当电压表的示数为2.4V时，电流表的示数为0.30A；则电压表的示数为2.0V时，电流表的示数可能为 　0.28A　 （填“0.20A”“0.25A”“0.28A”或“0.30A”）。 【解答】解：（1）伏安法测电阻的电路设计要求待测电阻与滑动变阻器串联，电流表串联在电路中，电压表并联在待测电路两端，使电流从电压表的正接线柱流入，负接线柱流出，故改正电路如图所示： （2）为了保护电路，闭合开关前，要将滑动变阻器滑片P移到最大阻值处； （3）为了减小误差，取三次测量结果的平均值作为定值电阻的阻值大小，由公式可得： ，，， R的平均值为：Ω； （4）电源电压为3V，当定值电阻两端电压为0.5V时，变阻器两端电压应为2.5V，此时，电流大小约为：，滑动变阻器的最大阻值至少约为：，可见，因为电源电压过大或变阻器的最大阻值太小，按现有器材进行实验不能达到题目要求，最简单的方法是取下一节干电池； （5）由于灯的亮度即实际功率随灯两端电压的增大而增大，灯丝的温度不断升高，灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以当灯两端电压为2.0V，其电阻应小于2.4V时灯丝的电阻值：，若电流为0.25A，电阻为：，故当灯两端电压为2.0V时，通过它的电流可能为0.28A。 故答案为：（1）改正电路如图所示； （2）滑片P移到最大阻值处；（3）12.2Ω；（4）取下一节干电池；（5）0.28A。 26．（2020•武汉）在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中，小强和小红设计的电路如图甲所示，电源电压3V保持不变。 （1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该置于 　a　 （填“a”或“b”）端。 （2）小强同学按图甲正确连接电路，闭合开关S，调节滑片P，得到的实验数据如表： 实验序号 1 2 3 4 5 电压U/V 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 电流I/A 0.15 0.32 0.30 0.38 0.45 分析数据可知，应该将实验序号 　2　 组的数据删除，进而得出结论：电阻一定时，　电流与电压成正比　 。为了能够顺利完成上述实验，所用滑动变阻器的最大阻值不小于 　16　 Ω。 （3）小红同学连接的电路如图乙所示，小强同学发现接错了根导线。请在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 【解答】解：（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该置于 阻值最大处的a端； （2）因电流随电压的变大而变大，第2组数据不符合这个规律，故应该将实验序号2组的数据删除； 除第2组数据，考虑到误差因素，其它各组实验的电压与电流之比： R，为一定值，进而得出结论：电阻一定时，电流与电压成正比； 由表中第1组数据，由串联电路的规律及欧姆定律，滑动变阻器连入电路的电阻： R滑16Ω； 故变阻器的最大阻值不小于16Ω； （3）原电路中，电压表测电源电压是错误的，电压表应与电阻并联测电阻的电压，如下所示： 故答案为： （1）a； （2）2；电流与电压成正比；16； （3）如上所示。 27．（2019•武汉）某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V。 （1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 （2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是　小灯泡　 （填“电流表”、“滑动变阻器”或“小灯泡”）断路。 （3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　0.65　 W，此时小灯泡的电阻是　9.62　 （结果保留两位小数）Ω。 （4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是ΔR1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是ΔR2，则ΔR1和ΔR2大小关系正确的是　C　 （填字母标号）。 A．ΔR1＞ΔR2 B．ΔR1＝ΔR2 C．ΔR1＜ΔR2 D．无法比较 【解答】解：（1）原电路中，灯与电压表短路了，灯应与变阻器串联，电压表应与灯并联，如下所示： （2）经分析，正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是小灯泡断路； （3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.26A，小灯泡的额定功率是： P＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W，由欧姆定律，此时小灯泡的电阻是： R9.62Ω； （4）原来的电流为I1，继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，此时灯的电压减小，通过灯的电流也减小，所以I1＞I2，所以（U为电源总电压），根据欧姆定律，即R总2＞R总1； 滑片移动后电路的总电阻大于原来的电路总电阻，根据P＝UI灯功率减小，灯丝的温度降低，小灯泡阻值随温度的减小而变小，由电阻的串联规律可知：小灯泡阻值减小的值ΔR1小于变阻器连入电路中增大的值ΔR2，故选C。 故答案为：（1）如上所示；（2）小灯泡；（3）0.65；9.62；（4）C。 28．（2018•武汉）某同学利用图甲所示的器材测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“100Ω 0.5A”，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）如图甲所示，电路中还有两根导线没有连接，请你将电路连接完整。（要求：导线不允许交叉） （2）该同学连接好电路后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电流是　0.28　 A，额定功率是　0.7　 W。 （3）该同学继续进行实验，记录的部分数据如下表所示，其中有一组数据明显存在错误，这组数据是　2　 （填数据序号）。剔除掉这组错误的数据，我们分析后可以得出实验中电源电压不会超过　5.1　 V。 数据序号 1 2 3 4 U/V 2.1 1.3 0.1 3.0 I/A 0.26 0.11 0.05 0.30 【解答】解：（1）灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，由表中数据，电流表选用小量程与灯串联，如下： （2）该同学连接好电路后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则小灯泡的额定电流是0.28A，额定功率是： P＝UI＝2.5V×0.28A＝0.7W； （3）通过灯的电流随电压的增大而变大，根据P＝UI，灯的功率变大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻变大，即灯的电阻随电压的增大而增大； 由欧姆定律I，故R，由表中数据知，4次实验的电阻大小分别为：R1＝8.08Ω、R2＝11.82Ω、R3＝2.00Ω、R4＝10.00Ω，而表中灯的电压大小关系时：U4＞U1＞U2＞U3，第2次灯的电阻却为最大，不符合这个规律，故数据是2； 滑动变阻器的规格为“100Ω 0.5A”，表示变阻器的最大电阻为100Ω，允许通过的最大电流为0.5A， 灯与变阻器串联，变阻器连入电路中的电阻越大，总电阻越大，由欧姆定律，电路中的电流越小，在第3次实验变阻器连入电路中的电阻最大，由欧姆定律，变阻器的电压小于：U3滑＝I3R滑＝0.05A×100Ω＝5V，由串联电路电压的规律，电源电压： U总＜U3滑+U3＝5V+0.1V＝5.1V。 故答案为：（1）如上；（2）0.28；0.7；（3）2；5.1。 29．（2017•武汉）某同学利用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系，实验中电源电压保持3V不变，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω。 （1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线； （2）正确连接电路后，先用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑片，此时电流表的示数如图乙所示；接着将5Ω的电阻换成其他阻值的定值电阻进行实验，每次观察到电压表的示数为　2　 V时，记录电流表的示数。 （3）几次实验中记录电表示数时，定值电阻消耗的最大功率为　0.8　 W，此时滑动变阻器接入电路的阻值为　2.5　 Ω。 【解答】解：（1）在原电路中，电压表串联在电路中了，电流表与电阻并联了，这是错误的，电压表应并联在电阻两端，电流表应串联在电路中，如下图所示： （2）图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.4A， 根据I可得，电压表示数（即电阻两端的电压）：U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V； 因研究电流与电阻关系时，要控制电压表示数不变，故接着将5Ω的电阻换成其他阻值的定值电阻进行实验，每次观察到电压表的示数为2V时，记录电流表的示数。 （3）因电压表示数不变，根据P可知，当接入5Ω的最小电阻时，定值电阻消耗的功率最大， PR最大0.8W； 根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝3V﹣2V＝1V， 变阻器分得的电压为电阻两端电压的倍，根据分压原理可知，此时变阻器接入电路的阻值为： R滑5Ω＝2.5Ω。 故答案为：（1）如上图所示；（2）2；（3）0.8；2.5。 30．（2016•武汉）某同学用如图甲所示的实验装置，比较不同物质的比热容和探究水沸腾时温度变化的特点。将分别盛有相同质量的水和食用油的两个试管固定在铁架台上，温度传感器的探头与水和食用油良好接触，将温度传感器与计算机相连，计算机上显示的实验图线如图乙所示。 由图乙可知：水沸腾时吸热，温度 　不变　 （选填“升高”、“不变”或“降低”）；加热20min水吸收的热量 　等于　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）食用油吸收的热量；食用油的比热容为 　2.1×103　 J/（kg•℃）．（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃） 【解答】解：（1）水沸腾时的特点是吸收热量温度保持不变； （2）为了便于比较水和食用油吸热能力的强弱，实验除让两个试管内的水和食用油初温相同外，实验前还必须控制水和食用油的质量和初温相同，同时打开红外加热器开关的目的是使水和食用油吸收的热量相同，故加热20min水吸收的热量等于食用油吸收的热量； （3）由图乙知，水和食用油均升高相同的温度，水吸收的热量是食用油吸收热量的2倍，则c水mΔt＝2c食用油mΔt，可得： c食用油c水4.2×103J/（kg•℃）＝2.1×103J/（kg•℃）。 故答案为：不变；等于；2.1×103。 四．解答题（共2小题） 31．（2024•武汉）2024年4月19日，我国海洋油气生产平台“海基二号”总体结构完成安装，它刷新了高度、质量、作业水深和建造速度等多项亚洲纪录，“海基二号”由上部组块和水下的导管架组成。图甲是质量为6×104t的“海洋石油229”驳船将质量为3.7×104t的导管架运载至安装海域的情景。（海水的密度为1.0×103kg/m3） （1）如图甲所示，导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板，这4块钢板的作用是 　增大受力面积来减小压强　 。“海基二号”在指定海域成功安装后，这4块钢板处于水深324m的海底处，它们受到海水的压强是 　3.24×106　 Pa。 （2）导管架和驳船拖航的速度约为100m/min，它们到达240km外的安装海域所需要的时间约为 　40　 h。导管架和驳船沿直线向右匀速航行时，若以图乙中的长方形表示驳船上的导管架，请在图中画出导管架受力的示意图。 （3）这次海上安装采用了滑移下水方式：工程人员将驳船船头水舱的水排出一部分，又向船尾水舱注入一部分水，使驳船小角度倾斜，最后将驳船和导管架之间的连接点切割分离，导管架就在自身重力作用下顶端朝前沿着轨道滑入海中。若驳船船头水舱排出的水和船尾水舱注入的水的体积分别为2.2×103m3和6×103m3时，导管架顶端浸入海水中的体积为200m3，则驳船和固定在驳船上的导管架总共受到的浮力是多少N？ 【解答】解：（1）导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板，这是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强的； 它们受到海水的压强： p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×324m＝3.24×106Pa； （2）由v可得，安装海域所需要的时间： t2400min＝40h； 导管架和驳船沿直线向右匀速航行时，导管架在水平方向不受力，在竖直方向上受重力和支持力，二者是一对平衡力，作用点在重心，如图所示： （3）驳船小角度倾斜前，驳船和导管架的总重力： G总＝（m驳+m架）g＝（6×104×103kg+3.7×104×103kg）×10N/kg＝9.7×108N， 驳船小角度倾斜时，水舱中水增加的重力ΔG＝Δmg＝ρ海水ΔVg＝1.0×10kg/m3×（6×103m3﹣2.2×103m3）×10N/kg＝3.8×107N， 驳船小角度倾斜时处于漂浮状态，总浮力等于总重力，即： F浮总＝G总+ΔG＝9.7×108N+3.8×107N＝1.008×109N。 答：（1）增大受力面积来减小压强；3.24×106；（2）40；见解答图；（3）驳船和固定在驳船上的导管架总共受到的浮力是1.008×109N。 32．（2016•武汉）如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，其亮点是列车可以小角度转弯，安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。 （1）当列车转弯时，水平轮胎发生形变，起到导向和稳定作用。如图乙是轮胎与接触面的平面图，请在图乙中画出轮胎对接触面压力的示意图。 （2）当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强p＝10MPa，水雾喷出的速度v≥10m/s，若喷孔的总面积S＝5×10﹣5m2，则水枪的功率至少为多少瓦？（不计大气压强） （3）列车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时，电能W1与内能W2之比为9：16，如图丙是机械能的变化量ΔW与速度变化量Δv的关系图象。若列车从72km/h开始减速，转化的电能可供总功率为1000W的照明灯正当发光1h，则列车的速度将会减小到多少千米/时？ 【解答】解：（1）压力的作用点在轮胎接触面的中点上，过作用点作垂直于地面，并指向水平面的力；如图所示； （2）根据p可得，水对喷孔的压力： F压＝pS＝1×107Pa×5×10﹣5m2＝500N， 水枪的功率： PFv＝500N×10m/s＝5000W； （3）由P可得，转化的电能W1＝Pt＝1kW×1h＝1kW•h， 由，可得，转化的内能W2kW•h， 则减小的机械能：ΔW＝1kW•hkW•hkW•h3.6×106J＝1×107J， 由图象丙可知，列车减小的速度为10m/s＝10×3.6km/h＝36km/h， 则列车的速度将会减小到72km/h﹣36km/h＝36km/h。 答：（1）轮胎对接触面压力的示意图见解答。 （2）水枪的功率至少为5000W； （3）列车的速度将会减小到36km/h。 五．计算题（共7小题） 33．（2025•湖北）长江口二号古船是用整体打捞技术提取的宝贵水下文化遗产。如图甲，打捞船可看作中间开着方井的长方体，俯瞰为型地构。如图乙，将古船及周围泥沙封闭成总质量为8×106kg、体积为6×103m3的箱体，打捞船甲板上的机械通过钢缆将箱体匀速提升至方井中。（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，不计水的阻力和钢缆质量） （1）求箱体的重力。 （2）求箱体出水前所受的浮力和钢缆的总拉力。 （3）箱体出水前，打捞船浸入水中的深度为1.5m，如图丙。箱体部分出水后在方井中静止时，钢缆总拉力为5.3×107N，求此时打捞船浸入水中的深度。 （型打捞船上表面阴影部分面积取3.3×103m2） 【解答】解：（1）总质量为8×106kg的重力为G＝mg＝8×106kg×10N/kg＝8×107N； （2）根据阿基米德原理知，浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×103m3＝6×107N； 钢缆的总拉力F＝G﹣F浮＝8×107N﹣6×107N＝2×107N； （3）捞船上表面阴影部分面积取3.3×103m2；根据平衡条件知，F+G＝F浮＝ρ水gV'排； 出水前：2×107N+G＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3.3×103m2×1.5m； 出水后：5.3×107N+G＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3.3×103m2×h； 解得：h＝2.5m。 答：（1）箱体的重力是8×107N。 （2）箱体出水前所受的浮力是6×107N；钢缆的总拉力是2×107N。 （3）此时打捞船浸入水中的深度是2.5m。 34．（2023•武汉）智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，也可以拖地。小强同学在面积为S1＝27m2的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。 （1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率是多少W？ （2）机器人底部构造如图甲所示，两块面积均为S2＝1.8×10﹣2m2的抹布固定在转盘O1、O2上，在升降模组控制下，下降并压迫地面，利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa？ （3）机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究，关门后，机器人（用⊙O表示）从图示位置开始，贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面，在地面上拖出水带（水的痕迹）的宽度均为d＝0.3m，其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠，当机器人拖出第15条水带到达墙角C处时，刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F＝20N，牵引力的功率为3W。忽略墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积，设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变，求机器人需要多长时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次？ 【解答】解；（1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率为： P24W； （2）两块面积均为S2＝1.8×10﹣2m2的抹布，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，则两块抹布对瓷砖地面的压强为： p333Pa； （3）由P、W＝Fs和v可得机器人的速度为： v0.15m/s； 每次在AB方向运动所用时间为： t138s； 每次沿BC方向运动0.3m所用时间为： t22s； 机器人沿弓形路线将整个房间地面拖洗1次，机器人需要的时间为： t总＝t1×15+t2×14＝38s×15+2s×14＝598s。 答：（1）机器人做功的功率为24W； （2）两块抹布对瓷砖地面的压强为333Pa； （3）机器人沿弓形路线将整个房间地面拖洗1次，机器人需要的时间为598s。 35．（2021•武汉）如图甲所示，某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动，这辆挖掘机有两条履带，每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱，每个浮箱（可视为长方体）宽为1.5m，高为2m，合金密度为8.0×103kg/m3。 （1）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。 ①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时，挖掘机对斜坡的压力的示意图。 ②在上述过程中，驾驶员的重力做了多少功？ （2）如图甲所示，开始时机械臂伸直且静止，O、A、B三点在同一直线上，OA＝10m，AB＝0.5m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止，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5：7，则机械臂和斗铲的总质量是多少？ （3）已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示，不计履带排开水的体积和驾驶员的质量，除2个完全相同的浮箱外，挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少是多少？ 【解答】解：（1）①挖掘机对斜坡压力作用在斜坡与挖掘机接触处，方向垂直斜坡，由此画出压力F的示意图如图所示： ； 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； （2）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），设机械臂与水平线夹角为θ，其力臂为cosθ×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： m总g×cosθ×OA＝F×L﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 斗铲装取质量为1t的沙石后，械臂、斗铲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： （m总+m沙）g×cosθ×OB＝F′×L﹣﹣﹣﹣﹣﹣② ①÷②可得：，且OB＝OA+AB， 所以：， 解得：m总＝3×103kg＝3t； （3）由每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系图象知，V与L是一次函数关系， 则：V＝kL+b， 当L＝0时，V＝b＝0.05， 当L＝1时，0.12＝k×1+0.05，解得：k＝0.07， 所以：V＝0.07L+0.05， 若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少为L， 由漂浮条件有：F浮＝G浮箱+G其它， ρ水gV排＝ρ合金gV+m其它g， 即：ρ水V排＝ρ合金V+m其它， 1.0×103kg/m3×2×1.5m×1.5m×L＝8.0×103kg/m3×2×（0.07L+0.05）+33×103kg， 解得：L＝10m。 答：（1）①见上图；②驾驶员的重力做功3600J； （2）机械臂和斗铲的总质量是3t； （3）每个浮箱的长度至少10m。 36．（2020•武汉）一种新型井盖排水系统如图甲所示。系统结构简化示意图如图乙所示，排水系统由井盖、两个相同杠杆（AOB是其中之一）、容器等组成，AB长度是300mm，AO长度是120mm。井盖的上表面和侧面都有排水孔，下暴雨时，雨水从排水孔经排水管道流到容器中，再从容器底部的排水孔流入下水道，由于容器的排水速度较小，当容器中的雨水上升到一定高度时，容器下降，拉动杠杆，将井盖顶起，加速路面排水。当容器中的水下降到一定高度时，井盖自动下降盖住井口，不影响车辆、行人的通行。该井盖的质量是28.8kg。不考虑杠杆的质量，不考虑各连接处的摩擦。 （1）球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7.2×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，则制作一个这样的井盖需要多少立方米的球墨铸铁？ （2）下暴雨时，杠杆会将井盖顶起50mm，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了多少焦耳的功？ （3）某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，测出容器的质量是4.2kg，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120秒时井盖刚好被顶起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，求每分钟向容器内注水的体积是多少升？ 【解答】解：（1）由ρ得，需要球墨铸铁的体积：V4×10﹣3m3； （2）井盖所受重力：G＝mg＝28.8kg×10N/kg＝288N， 要顶起井盖，两个相同的杠杆至少做功：W＝Gh＝288N×50×10﹣3m＝14.4J； （3）由于两个杠杆完全相同，每个杠杆A端受到的压力和对杠杆向下的拉力相等，井盖刚好被顶起时，杠杆AOB的A端受到的压力：FAG288N＝144N， 由杠杆平衡条件得：FALOA＝FBLOB， 容器对杠杆B端的拉力：FB96N， 容器中水的重力：G水＝2FB﹣G容＝2FB﹣m容g＝2×96N﹣4.2kg×10N/kg＝150N， 每分钟向容器中注入水的质量：m水7.5kg， 由ρ得，每分钟向容器中注入水的体积：V水7.5×10﹣3m3＝7.5L。 答：（1）若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，制作一个这样的井盖需要4×10﹣3m3球墨铸铁； （2）两个相同杠杆对井盖至少做功14.4J； （3）某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，测出容器的质量是4.2kg，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120秒时井盖刚好被顶起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，每分钟向容器内注水的体积是7.5升。 37．（2019•武汉）上海洋山港是全球最大的智能集装箱码头，图甲是将我国自行研制的大型桥吊从运输船上转运到正在建设中的洋山港码头时的情景。桥吊是码头上进行货物装卸的起重机，其简化示意图如图甲中所示，它由控制室、水平横梁AB以及两个竖直的支架CD和EF组成。运输船中不同位置有数个密封的水舱，向这些水舱加水或减水，能保证牵引车将桥吊从运输船转运到码头的过程中，运输船的甲板始终保持水平且与码头的地面相平。 （1）牵引车将桥吊缓缓向右拖向码头时，支架CD和EF下的轮子会沿顺时针方向转动，请在图乙中画出支架CD下的轮子对运输船甲板摩擦力的示意图。 （2）若牵引车拖行桥吊的功率是50kW，9s内将桥吊沿水平方向匀速拖行了3m，则这段时间内牵引车对钢缆的拉力是多少牛？ （3）已知桥吊的总质量是2200t，支架CD和EF的高度均是50m，C点到横梁A端的距离是60m，E点到横梁B端的距离是18m，桥吊的重心O到横梁A端和B端的距离分别是72m和28m。试求牵引车将桥吊从图甲所示的位置拖到图丙所示的位置时，运输船的水舱中增加了多少立方米的水？ 【解答】解：（1）支架CD下的轮子在牵引车拖行下沿顺时针方向转动，运输船甲板对轮子有水平向左的摩擦力， 由于力的作用是相互的，轮子对运输船甲板有水平向右的摩擦力，作用点在接触面上， 从作用点沿水平向右画一条有向线段，并用“f”表示，如图所示： （2）牵引车拖行桥吊做的功： W＝Pt＝50×103W×9s＝4.5×105J， 由W＝Fs得，这段时间内牵引车对钢缆的拉力： F1.5×105N。 （3）图丙中，将桥吊看作杠杆，支点为D， 动力为码头对桥吊的支持力，即F1＝F支， 阻力为桥吊的重力，即F2＝G＝mg＝2200×103kg×10N/kg＝2.2×107N， 动力臂为：L1＝DF＝CE＝OA+OB﹣CA﹣EB＝72m+28m﹣60m﹣18m＝22m， 阻力臂为：L2＝OC＝OA﹣CA＝72m﹣60m＝12m， 由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2得，码头对桥吊的支持力： F1＝F22.2×107N1.2×107N， 桥吊被拖到图丙位置时，运输船减少的重力：ΔG＝F1＝1.2×107N， 由题意知，运输船的排水量不变，则运输船受到的浮力不变， 又因为运输船始终漂浮，所以，运输船的总重不变， 则运输船的水舱中增加的水的重力：ΔG水＝ΔG＝1.2×107N， 由G＝mg＝ρVg得，运输船的水舱中增加的水的体积： V水1.2×103m3。 答：（1）如上图所示； （2）这段时间内牵引车对钢缆的拉力是1.5×105牛； （3）运输船的水舱中增加了1.2×103立方米的水。 38．（2018•武汉）图甲是某种电动出水的电热水瓶的结构剖面图，图乙是它的电路示意图，其中电源板的作用是将220V的交流电变成低压直流电，供出水电动机和出水定位灯使用。（水的比热容4.2×103J/（kg•℃）） （1）出水定位灯的作用是方便夜间判断出水的位置，避免烫伤。出水定位灯是由小凸透镜、刻有图案“”的透明胶片和小灯泡组成。出水定位灯发光时，会在放置电热水瓶的桌面上留下一个清晰明亮的像，相对于定位灯里透明胶片上的图案“”，桌面上所成的像是　　 （选填“”“”“”或“”），而且这个像是　放大　 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的。 （2）该电热水瓶的说明书上标注着“12分钟快速沸腾的条件：水温25℃，水量4kg，沸腾温度100℃，电压220V”。若加热管的电阻为24.2Ω，则在此快速沸腾的条件下，该电热水瓶的加热效率为多少？ （3）已知圆柱形内胆的底面积为250cm2，出水口比最高水位高3cm。当内胆中装有2L水时，按住出水开关20s，出水电动机恰好能抽出1L的水。若不计出水管的体积和水的流速，则出水电动机的输出功率约为多少W？ 【解答】解： （1）由题可知，出水定位灯是由小凸透镜、刻有图案“”的透明胶片和小灯泡组成；出水定位灯发光时，会在放置电热水瓶的桌面上留下一个清晰明亮的像（桌面相当于光屏），说明此像是实像，其应用类似于投影仪，成倒立、放大的实像，且是左右相反的，所以桌面上所成的像是图案； （2）水吸收的热量： Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（100℃﹣25℃）＝1.26×106J； 加热过程中消耗的电能： W＝Ptt12×60s＝1.44×106J； 电热水瓶的加热效率： η100%100%＝87.5%； （3）由图知，当装水4L时水位最高， 由V＝Sh可得，最高水位离内胆底部的高度： h116cm＝0.16m； 4L水的高度为0.16m，则1L水的高度为0.16m＝0.04m，2L水的高度为0.08m， 由题知，当内胆中装有2L水时，按住出水开关20s，出水电动机恰好能抽出1L的水，如图： 1L水被提升的高度（从1L水的重心处上升到最高水位处，再上升到出水口的总高度）： h20.04m+0.08m+3×10﹣2m＝0.13m； 抽水过程中出水电动机所做的功（提升1L水做的功）： W＝Gh2＝mgh2＝ρVgh2＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3×10N/kg×0.13m＝1.3J； 出水电动机的输出功率约为： P0.065W。 故答案为：（1）；放大； （2）电热水瓶的加热效率为87.5%； （3）出水电动机的输出功率约为0.065W。 39．（2017•武汉）三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。过往船只驶入升船机中装满水的船厢后，可以竖直升降，大大缩短船只过坝的时间，为了确保运行的安全性，工程师们建造三峡升船机前设计、比对了多种升降船厢的方式。“水力浮筒式”也是其中一种受到广泛关注的升降船厢方式，下图是它的工作原理图。当进水阀关闭、排水阀打开时，竖井中水位下降，两个相同的浮筒也随之下降，船厢就会上升；反之船厢就会下降。 已知船厢装满水后船厢和水的总质量为1.55×107kg，每个浮筒的质量为1.8×107kg，求： （1）若升船机承载着装满水的船厢匀速竖直下行100m，则重力对船厢和船厢里的水做的功共是多少J？ （2）当质量为2×106kg的船只驶入装满水的船厢，船厢上升到与上游水位相平时（即图中所示位置），进水阀、排水阀都关闭，此时每个浮筒排开水的体积是多少m3？（不计钢绳和滑轮的重力及摩擦）。 【解答】解： （1）装满水的船厢的重力：G＝mg＝1.55×107kg×10N/kg＝1.55×108N， 重力对船厢和水做的功：W＝Gh＝1.55×108N×100m＝1.55×1010J； （2）因为轮船驶入装满水的船厢后处于漂浮状态， 所以，由漂浮条件和阿基米德原理可得：G船＝F浮＝G溢， 则装满水的船厢和船的总重力：G总＝G＝1.55×108N； 设每根钢绳的拉力为F，对船箱进行受力分析如图甲所示， 由力的平衡条件可得：2F＝G总﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 不计钢绳和滑轮的重力及摩擦，对一只浮筒进行受力分析如图乙所示， 由力的平衡条件可得：2F+F筒浮＝G筒﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② ②﹣①可得，每个浮筒受到的浮力： F筒浮＝G筒﹣G总＝m筒g﹣G总＝1.8×107kg×10N/kg﹣1.55×108N＝2.5×107N， 由F浮＝ρ水gV排可得，每个浮筒排开水的体积： V2.5×103m3。 答：（1）重力对船厢和船厢里的水做的功共是1.55×1010J； （2）每个浮筒排开水的体积是2.5×103m3。 六．综合能力题（共1小题） 40．（2022•武汉）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。 （1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。（ρ海水＝1.0×103kg/m3） ①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图。 ②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力） （2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t、体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N？浮力比重力大多少N？ 【解答】解：（1）①水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，力的作用是相互的，采样器对金属杆AB的力F2的方向竖直向上，力F2示意图如图所示： ②由OA＝18cm，OC＝24cm，AC＝30cm，可得OA2+OC2＝AC2，所以△AOC为直角三角形，机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力F1＝200N，O为支点， 由图知△AOC∽△ADO，，所以，解得F1的力臂L1＝OD＝14.4cm＝0.144m， F2的力臂L2＝OB＝72cm＝0.72m，根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2，F2F1200N＝40N， 采样器的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物的压力：F压＝F2＝40N，受力面积S＝2cm2＝2×10﹣4m2， 竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是：p2×105Pa； （2）潜水器的总质量m总＝36t＝3.6×104kg，潜水器悬浮，所以潜水器受到的浮力：F浮总＝G总＝m总g＝3.6×104kg×10N/kg＝3.6×105N， 丢弃物体积是：ΔV＝0.3m3，丢弃物排开谁的体积：ΔV排＝ΔV＝0.3m3，减少的浮力：ΔF浮＝ρ海水gΔV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.3m3＝3×103N； 此时潜水器受到的浮力：F浮＝F浮总﹣ΔF浮＝3.6×105N﹣3×103N＝3.57×105N， 丢弃物质量是：Δm＝1.8t＝1.8×103kg，丢弃物重力是：ΔG＝Δmg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N， 潜水器的重力：G＝G总﹣ΔG＝3.6×105N﹣1.8×104N＝3.42×105N， 浮力与重力的差：F浮﹣G＝3.57×105N﹣3.42×105N＝1.5×104N。 答：（1）①采样器对金属杆AB的力F2的示意图如上图所示； ②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是2×105Pa； （2）抛掉物品后潜水器受到的浮力是3.57×105N；浮力比重力大1.5×104N。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2025/7/12 7:20:41；用户：思达教育；邮箱：15200006450@xyh.com；学号：30653724 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$