内容正文:
题型01 多选题的解题方法与技巧
内●容●导●航
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 凸透镜成像规律(第11题)
考向02 力学分析计算(第12题)
考向03 电学分析计算(第12题)
考向04 力学综合分析计算(第13题)
考向03 电学综合分析计算(第13题)
第三部分 题型训练 整合应用,模拟实战
题●型●解●码
题型概述
多选题主要考查凸透镜成像规律;力学中的密度、压强、浮力、机械等;电学中的欧姆定律、电功率等。第13题有难度,第11题和12题难度中等
考向分类
考向01 凸透镜成像规律
考向02 力学分析计算(密度、压强、浮力、机械效率)
考向03 电学分析计算(欧姆定律、电功率)
考向04 力学综合分析计算(密度、压强、浮力、机械效率)
考向03 电学综合分析计算(欧姆定律、电功率)
技巧点拨
熟练掌握基础知识,基本公式,认真审题,灵活运用规律及公式解决问题。
考●向●破●译
考向01 凸透镜成像规律(第11题)
典例引领
【典例01】(2025天津中考)用焦距为15cm的凸透镜探究凸透镜成像规律。实验中将同一蜡烛先后放在光具座的a、b、c、d四个位置,如图所示。移动光屏观察烛焰的成像情况,则( )
A.蜡烛在a处时,光屏上可得到清晰缩小的像
B.蜡烛在b处时,光屏上成的清晰像比在a处时大
C.蜡烛在c处时,成像特点与照相机成像特点相同
D.蜡烛在d处时,眼睛应从光屏一侧透过透镜观察像
【典例02】(2024天津中考)在用一凸透镜研究其成像的规律时,某同学得到的部分实验信息如下表所示。根据表中信息判定下列说法正确的是( )
实验次序
物距/cm
像的性质
像距/cm
1
20
倒立、等大、实像
2
30
15
3
15
倒立、放大、实像
30
A.第1次实验的像距为20cm B.第2次实验成倒立、缩小的实像
C.第3次实验成像特点与照相机成像特点相同 D.若物距是12cm,物体通过透镜所成的像是虚像
方法透视
考向解读
主要考查凸透镜成像的规律及规律的应用,难度中等
方法技能
(1)“一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小。”
一倍焦距(f)是成实像与虚像的分界点(u>f 成实像,u<f 成虚像)。
二倍焦距(2f)是成放大像与缩小像的分界点(u>2f 缩小实像,f<u<2f 放大实像)。
(2)像距与像的大小关系
“像的大小像距定,像儿追着物体跑。”
像距(v)越大,像越大;
物体移动方向与像移动方向相同(如物体左移,像也左移)。
(3)物距与像的变化
实像时: 物近像远像变大,物远像近像变小.
虚像时: 物远像远像变大,物近像近像变小
核心知识总结
变式演练
【变式01】(2025天津南开三模)某同学在做“探究凸透镜成像规律”实验时,将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏调节到如图所示的位置,光屏中心正好出现清晰的像(像未画出)。下列说法中正确的是( )
A.凸透镜的焦距可能为25cm
B.屏上的像是倒立缩小的实像
C.若将蜡烛向右移动,光屏应适当向右移动,才可能在光屏上出现清晰的像
D.在凸透镜和蜡烛间安装一个凹透镜,向左移动光屏能够再次获得清晰的像
【变式02】(2025天津滨海新区二模)小明同学先将凸透镜正对平行光,在透镜的另一侧移动光屏,屏上呈现出最小最亮的光斑,如图5所示 然后他利用这个凸透镜“探究凸透镜成像的规律”,当蜡烛、透镜、光屏的位置如图6所示时,在光屏上可成清晰的像(图中未画出)。则下列说法中正确的是( )
A.凸透镜的焦距是60cm
B.图2中,光屏上成的是烛焰倒立、放大的实像
C.图2中,光屏上成的是烛焰倒立、缩小的实像
D.图2中,将蜡烛向透镜的方向移动2cm,光屏上再次成的清晰像将变大
【变式03】(2024天津河北二模)在做“探究凸透镜成像规律”实验时,一个小组所描绘的图像如图所示。图像中A、B、C三点分别与蜡烛在光具座上移动过程中的三个位置相对应。则下列说法正确的是( )
A.蜡烛处于AB间某一位置时,成倒立、缩小的实像
B.蜡烛处于BC间某一位置时,成倒立、缩小的实像
C.将蜡烛从C移动到B的过程中,所成像逐渐增大
D.将蜡烛从B移动到A的过程中,所成像逐渐减小
考向02 力学分析计算(第12题)
典例引领
【典例01】(2025天津中考)用图所示的动滑轮,先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度,两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为900J,不计绳重和摩擦,则( )
A.第一次提升重物时机械效率较高
B.第二次提升重物时的额外功较大
C.先后两次提升重物的重力之比为7∶9
D.先后两次提升重物的总功率之比为6∶5
【典例02】(2023天津中考)在测量滑轮组机械效率的实验中,用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体,额外功与有用功之比为1︰3;再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2︰5。若不计绳重和摩擦,则( )
A.
B.
C.先后两次滑轮组的机械效率之比为3︰4
D.先后两次滑轮组的机械效率之比为5︰6
方法透视
考向解读
主要考查滑轮组相关的分析与计算
方法技能
1.根据滑轮组实物图或滑轮组示意图确定绳子的自由端拉过的绳长与重物移动的距离的数量关系
2.熟练掌握计算公式
核心知识总结
基本公式
(1)s=nh 代表绳子的自由端移动的距离,与滑轮组中动滑轮的绳股数n有关,即V绳=nV物。
(2)F=(G+G动)/n 是滑轮组中力的关系式,其中F表示拉力,G表示物重,G动表示动滑轮的重力。在忽略绳重及摩擦的前提下,计算所需的拉力。
(3)机械效率公式为η=W有用/W总=Gh/FS=G/(nF),不计绳重及摩擦时简化为η=G/(G+G动)。
变式演练
【变式01】(2025天津河东二模)小明用相同的滑轮安装成下图所示的两种装置,分别匀速提升两个质量相同的物体,在相同时间内绳端移动的距离相等,若绳端拉力,则( )
A.物体的速度之比 B.有用功之比
C.机械效率之比 D.拉力的功率之比
【变式02】(2025天津滨海新区一模)用如图甲所示滑轮组提升重物时,绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图乙所示,在20s内重物提升了4m,每个滑轮重100N。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端拉力的功率为200W B.绳子自由端拉力的大小为250N
C.该滑轮组提升的物重为900N D.该滑轮组的机械效率为80%
【变式03】(2025天津蓟州三模)某建筑工地上,工人师傅用滑轮组在t时间内将重为的水泥从地面匀速竖直提升h高度,如图所示。已知桶重为,此过程中该装置的机械效率为,不计绳重和摩擦。则( )
A.绳自由端上升的速度为 B.作用在绳子自由端的拉力为
C.装置中动滑轮的重为 D.作用在绳子自由端拉力的功率为
考向03 电学分析计算(第12题)
典例引领
【典例01】(2024天津中考)如图所示的电路中电源电压不变,a、b为同种电表(电流表或电压表)。闭合S1和S2,a、b两表示数分别为3和1(单位为A或V);将a、b换为另一种电表,闭合S1、断开S2,a表示数为0.4(单位为A或V)。则( )
A.R1的电阻为5Ω B. R2的电阻为7.5Ω
C.前一种情况中a表的示数为3V D.后一种情况中b表的示数为1.2A
【典例02】(2022天津中考)如图所示电路,甲、乙两灯分别标有“6V,6W”和“6V,3W”字样,电源电压恒为6V。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( )
A.只闭合S1时,甲、乙两灯的实际功率之比为2:1
B.只闭合S2、S3时,甲、乙两灯的实际功率之比为2:1
C.只闭合S1、S2时,电路的总功率为6W
D.只闭合S1、S2时,电路的总功率为3W
方法透视
考向解读
主要考查欧姆定律、电功率相关的分析与计算
方法技能
(1)上下标要统一。在实际电路中,往往有几个用电器,即使是同一个用电器,在不同时刻的I、U值也不同,因此在应用欧姆定律解题时应对同一用电器同一时刻的I、U值标上统一的上下标。
(2)单位统一。欧姆定律中的各物理量的单位一定要统一。例如有kV、mA等单位时,要注意换成V、A
(3)I-U关系图像:I-U关系图像是一条直线时,说明是定值电阻,阻值不发生变化;I-U图像是曲线的,说明是非定值电阻,阻值会发生变化,该图像上的每个点表示的都是在该位置时对应的电阻值,故计算时只能从图像中读出相应的电流、电流值代入计算
(4)电路安全问题:分析电路元件的限流、限压问题时,主要结合欧姆定律,利用串、并联电路电压和电流的规律来分析、求解。①串联时:串联电路中电流处处相同,为了不损坏元件,电路中电流不能大于各元件允许通过的最大电流中的最小电流;②并联时:并联电路两端电压相等,为了不损坏元件,并联电路两端电压不能大于各元件两端允许最大电压中的最小电压。
核心知识总结
变式演练
【变式01】(2025天津河东一模)如图甲所示电路,定值电阻R1=10Ω,滑动变阻器标有“20Ω 0.4A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。在保证电路安全的前提下,调节滑动变阻器的滑片,电流表随电压表的示数变化的图象如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为5V
B.电流表示数最大值为0.5A
C.电压表示数最小值为1V
D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5~15Ω
【变式02】(2025天津河西一模)如图所示,电源电压保持不变,的阻值分别为10Ω、5Ω。当开关闭合,断开时,电流表的示数为0.6A,两端的电压为;当开关闭合,断开时,电流表的示数为0.15A,两端的电压为。下列判断正确的是( )
A.电源电压为6V
B.
C.的阻值为30Ω
D.当开关闭合,断开时,电流表的示数为1.8A
【变式03】(2023天津滨海新区一模)电路中电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,滑动变阻器的最大值为50Ω,定值电阻R0为10Ω。电源电压为6V且保持不变,在保证电路各器材安全的情况下,闭合开关后移动滑片P的过程中( )
A.电流表的最大示数是0.3A
B.电流表的最小示数是0.3A
C.电压表的最小示数是1V
D.滑动变阻器接入电路的阻值最小为10Ω
考向04 力学综合分析计算(第13题)
典例引领
【典例01】(2024天津中考)水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为 B.圆柱体所受浮力为
C.容器底所受液体压强可能为 D.容器底所受液体压强可能为
【典例02】(2022天津中考)小明在研究物体的浮沉问题时,制作了一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1,如图所示;一段时间后,由于渗漏空腔内开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0,则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1-h0)S B.质量为ρ0(h2-h0)S
C.材料的密度为 D.材料的密度为
方法透视
考向解读
主要考查压强与浮力综合的分析与计算
方法技能
在初中物理中,密度、压强、浮力这三个知识点联系紧密,常常综合出题。压强浮力综合题,冷静分析是第一。题目条件细梳理,关键信息不遗失。物体状态先确定,平衡方程来列清。压力压强关系密,液体固体分清异。浮力计算方法异,根据条件来选取。
核心知识总结
(1)压强pF/S
(2)液体压强:p=ρgh
(3)计算浮力:①压力差法:F浮=F向上-F向下;②阿基米德原理法:F浮=ρ液gv排;③弹簧测力计法:F浮=G-F拉 ;④平衡法:F浮=G物,漂浮时:ρ物/ρ液=V排/V总
变式演练
【变式01】(2025天津河西一模)将一底面积为的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量密度为的水,将一体积为的球A和体积为的物块B用细绳相连放入水中恰好悬浮,如图。当把细绳剪断待稳定后,水对容器底的压强减小了。下列判断正确的是( )
A.图中,绳子上的拉力为 B.最终球A露出水面的体积为
C.球A的重力为 D.物块B的密度为
【变式02】(2025天津西青一模)在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为ρ0的某种液体后,液体的深度为h0,现将一个底面积为S1质量为m的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,液体也未溢出,如图所示,则此时( )
A.液体对容器底部的压强为
B.液体对容器底部的压强为
C.圆柱体对容器底部的压力为
D.圆柱体对容器底部的压力为
【变式03】(2025天津南开二模)装有一定量水(密度为)的烧杯放在水平桌面上,现将一边长为l的正方体木块放入水中如图甲所示,静止时木块上表面到水面的距离为;将一小石块放在木块上,如图乙所示,静止时木块上表面到水面的距离为;若将石块系在木块下放入水中,如图丙所示,静止时木块上表面到水面的距离为。则下列判断正确的( )
A.石块的质量
B.石块的体积
C.木块的密度
D.石块完全浸没水中所受到的浮力
考向05 电学综合分析计算(第13题)
典例引领
【典例01】(2025天津中考)图所示电路电源电压不变,将定值电阻和滑动变阻器中的一个接在A、B间,另一个接在C、D间。滑动变阻器的滑片位于某一位置,闭合开关S,电流表示数为I0,A、B间电压为U1,C、D间电压为U2(U1≠U2);移动滑片至另一位置,电流表示数变大,A、B间电压减小了ΔU。则( )
A.C、D间应接滑动变阻器
B.定值电阻的阻值为
C.移动滑片前后,电路中电流的变化量为
D.移动滑片前后,电路消耗总功率的比值为
【典例02】(2023天津中考)如图所示的“电阻测量盒”,内有电源(电压不变且未知)、阻值已知的定值电阻、开关和电流表,并引出两根导线到盒外。将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连,根据开关闭合、断开时电流表的示数,可以算出的阻值。设计的盒内电路图,其中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
方法透视
考向解读
主要考查欧姆定律、电功率的综合与计算
方法技能
首先要做的就是分析电路。确定电路是串联还是并联,这是解题的关键。串联电路中电流处处相等,各用电器两端电压之和等于电源电压;并联电路中各支路两端电压相等,干路电流等于各支路电流之和;在分析完电路后,要仔细阅读题目,明确已知量和未知量;根据已知量和未知量,选择合适的公式进行计算。
核心知识总结
电功率的“极值”问题
(1)对于定值电阻来说,由P=I2R可知,当电路中流经该电阻的电流最大时,其电功率最大;电流最小时,其电功率最小。
(2)对于滑动变阻器来说,由于P滑=I2R滑=U2/R滑,所以当R-R滑=0时,即当滑动变阻器接入电路的阻值等于定值电阻的阻值时,其电功率最大。
(3)对于整个电路来说,由于P=UI,若电源电压恒定,则电路中的电流I最大时,电功率P最大,电路中的电流I最小时,电功率P最小。
变式演练
【变式01】(2025天津河东二模)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在某一端时,电压表的示数为U1,电流表的示数为I1,移动滑动变阻器的滑片P到另一端,电流表示数变化了ΔI,此时电压表的示数为U2,则下列判断正确的是( )
A.电阻R1的阻值可能为 B.电阻R1的阻值可能为
C.滑动变阻器的最大阻值可能为 D.滑动变阻器的最大阻值可能为
【变式02】(2025天津和平三模)如图所示的电路,电源电压恒为,电流表的量程为“0~I0”,电压表的量程为“0~10U0”,灯泡标有“6U0,4P0”字样。闭合开关S,滑片P从滑动变阻器可以调节的最大电阻移动到最小电阻的过程中,记录电压表示数U与相应的电流表示数I,并作出如图乙所示的图像;现将换成“3U0,3P0”的灯泡,在保证电路元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片。先后两种情况(灯丝电阻不变),下列说法正确的是( )
A.电阻之比为 B.两种情况下电路最大总功率之比为
C.灯泡消耗最小电功率为 D.灯泡消耗最大功率为
【变式03】(2024天津南开二模)某同学要测出一个约为200Ω的未知电阻Rx的具体阻值,可供选用的器材为:一节旧干电池(电池电压保持不变),一块电压表(量程0~3V),两个阻值分别为R1=2Ω、R2=150Ω的已知电阻,两个开关及若干导线。在实验过程中不可重组电路的条件下,图中能精确测出未知电阻Rx阻值的电路图为( )
A. B.
C. D.
题●型●训●练
1.(2025天津和平三模)实验小组的同学通过实验探究凸透镜成像的规律,其中一次实验时蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,此时烛焰在光屏上成清晰的像。同学们继续利用该装置进行探究实验,下列说法正确的是( )
A.实验中可以通过比较光屏上的像高和物高来判断实像是放大的还是缩小的
B.该凸透镜的焦距是
C.物体成倒立的像时,物距越大,像距越小,像的高度越小
D.实像和物体之间最小距离为4f
2.(2025天津红桥二模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到烛焰清晰的像。保持凸透镜的位置不变,则( )
A.实验所用凸透镜的焦距可能为10.0cm
B.光屏上承接到的像是烛焰倒立、缩小的实像
C.将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上仍能承接到像
D.将蜡烛移至45.0cm刻度线上,光屏上仍能承接到像
3.(2025天津河北一模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏放置的位置如图所示时,烛焰在光屏上成清晰的倒立、等大的像(未画出)。下列说法中正确的是( )
A.该凸透镜的焦距为10.0cm
B.将蜡烛放在d点时成像规律与投影仪成像原理相同
C.将蜡烛由b点移至a点时,移动光屏,可在光屏上成更小的像
D.将蜡烛放在c点,移动光屏,可在光屏上成倒立、放大的像
4.(2024天津南开二模)在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为0的某种液体后,液体的深度为h0.现将一个底面积为S1的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,水也未溢出,如图所示。则此时( )
A.水对容器底部的压强为
B.水对容器底部的压强为
C.水对容器底部的压力为
D.水对容器底部的压力为
5.(2025天津滨海新区二模)一装有水的小桶放在水平桌面上,桶与水的总重为50N,用测力计吊着一个体积为200cm³的金属球,将金属球缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触,测力计的示数为15N,如图所示,g=10N/kg。则此时( )
A.金属球所受浮力为20N B.金属球的重力为17N
C.金属球的密度为8.5×103kg/m3 D.桶对水平桌面的压力为67N
6.(2025天津河东一模)水平桌面上有一个装满水的溢水杯,总重力为4.9N,底面积为50cm2;向溢水杯中轻轻放入一个长方体木块,溢出了80g的水,如图所示;再用细针将其全部压入水中,又溢出了20g的水。下列说法中正确的是( )
A.木块的质量为80g
B.木块的体积为20cm3
C.木块的密度为0.4×103kg/m3
D.放入木块前,溢水杯对桌面的压强为980Pa
7.(2024天津武清三模)小明看到课本上“通过被压入水中的空饮料罐感受浮力”后,也想自己体验,于是进行了如图所示的操作,在水平桌面上有一底面积为的圆柱形容器,接着将一个体积为的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上(如图甲),物块浸入水中的体积为,水的密度为;用力缓慢向下压物块使其恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙,则下列说法正确的是( )
A.甲图物块受到的浮力为
B.物块的密度为
C.乙图中压力F为
D.甲到乙的过程中水对容器底压强的变化量为
8.(2024天津和平三模)如图甲所示,一个薄壁轻质圆柱形容器置于水平桌面上,容器底面积为S1,容器内放有一个实心均匀长方体A ,其底面积为S2。现向容器内缓慢匀速注入液体,直至将容器注满。已知在注入液体过程中,长方体 A始终处于直立状态。容器底所受液体压强的大小与注入液体质量的变化图像如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.则长方体A 所受最大浮力一定是
B.注入液体质量为m1时,液体对容器底压强可能是
C.液体对容器底的最大压力一定是
D.容器对桌面的最大压力可能是
9.(2025天津和平三模)在“测量滑轮组机械效率”的实验中,老师为每组同学提供了一个定滑轮和一个动滑轮、细绳等器材。如图所示,小明组装了图甲装置,将重为G的物体匀速提升高度为h,测出拉力的大小为F;同组的小华组装了图乙装置,他认为图乙的装置更省力,并且将同样重为G的物体匀速提升高度为h,则下列说法正确的是( )(不计绳重和摩擦)
A.图甲装置机械效率
B.图乙装置机械效率
C.图乙装置比图甲装置可以省力
D.图乙装置,若将物体重力增加,则滑轮组的机械效率为
10.(2025天津西青二模)某工人用如图1所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图2所示。若工人在t0时间内将重为G0的货物匀速向上提升h0高度。下列说法正确的是(不计绳重和摩擦)( )
A.此时工人所用的拉力为
B.工人所用拉力做功的功率为
C.动滑轮的重力为
D.若工人将2G0的货物匀速提升h0高度,则滑轮组的机械效率为
11.(2025天津滨海新区一模)如图所示,用滑轮组提升质量为12kg的物体时,物体在10s内匀速竖直上升2m。所用拉力F为50N。则在提升物体的过程中(不计绳重和摩擦, )下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为0.2m/s
B.滑轮组提升物体做的有用功为300J
C.拉力做功的功率为30W
D.该滑轮组的机械效率为80%
12.(2023天津河东一模)如图所示电路,电源电压为6V,定值电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P由b端向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表与电流表示数的比值保持不变
B.电压表的示数变化范围为1V~3V
C.电流表的示数变化范围为0.1A~0.6A
D.电压表示数为2V时,滑动变阻器接入电路的电阻值为20Ω
13.(2025天津滨海新区二模)如图1,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S1、断开S2后,滑片P从R2的最左端移动到最右端时,ab两端电压U和电路中电流I之间的关系图象如图2所示,灯泡L标有“15V 15W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。则下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V B.R1的阻值为5Ω
C.电路消耗的最大功率为55W D.电路消耗的最小功率为9W
14.(2025天津西青二模)如图所示,R1、R2阻值不变,甲、乙为同种表(电流表或电压表)。S1闭合、S2断开时,甲、乙两表的示数比为1:3,当S1、S2都闭合时,同时将甲、乙换成另一种电表,下列判断正确的是( )
A.电阻大小之比R1:R2= 2:1
B.更换电表后,甲、乙两电表读数之比为3∶2
C.在前后两个电路中,电阻 R1的电功率之比为9∶1
D.在前后两个电路中,电路消耗的总功率之比为2∶9
15.(2024天津河东二模)如图所示的电路,电源电压恒为4.5V,灯泡L1标有“3V 1.5W”字样,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,忽略灯丝电阻的变化,在保证电路原件安全的前提下,下列判断正确的是( )
A.该电路的最大功率为2.25W B.灯泡的最小功率为0.75W
C.滑动变阻器阻值变化的范围为4~12Ω D.电路中电流表变化的范围是0.25~0.5A
16.(2024天津滨海新区一模)如图,电源电压恒定,闭合开关S,滑片P从左端移动到右端的过程中,电流表示数由变到,电压表示数变化量的绝对值为,则下列说法正确的是( )
A.电阻的阻值为
B.电阻的功率变化量为
C.整个电路的功率变化范围为
D.电源电压为
17.(2024天津河西二模)如图所示,电源电压为且保持不变,闭合开关S,当滑片P置于滑动变阻器的中点时,电压表的示数为;当滑片P置于滑动变阻器的b端时,定值电阻的电功率为。下列判断正确的是( )
A.的阻值为
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.滑片P在中点时,滑动变阻器消耗的功率为
D.改变滑动变阻器滑片P的位置,电路中消耗的最大功率为
18.(2023天津南开二模)如图甲所示,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡L正常发光的位置,在此过程中,电流表示数与两只电压示数的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压是
B.灯泡的额定功率是
C.滑动变阻器的最大阻值是
D.电路的最大总功率为
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题型01 多选题的解题方法与技巧
内●容●导●航
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 凸透镜成像规律(第11题)
考向02 力学分析计算(第12题)
考向03 电学分析计算(第12题)
考向04 力学综合分析计算(第13题)
考向03 电学综合分析计算(第13题)
第三部分 题型训练 整合应用,模拟实战
题●型●解●码
题型概述
多选题主要考查凸透镜成像规律;力学中的密度、压强、浮力、机械等;电学中的欧姆定律、电功率等。第13题有难度,第11题和12题难度中等
考向分类
考向01 凸透镜成像规律
考向02 力学分析计算(密度、压强、浮力、机械效率)
考向03 电学分析计算(欧姆定律、电功率)
考向04 力学综合分析计算(密度、压强、浮力、机械效率)
考向03 电学综合分析计算(欧姆定律、电功率)
技巧点拨
熟练掌握基础知识,基本公式,认真审题,灵活运用规律及公式解决问题。
考●向●破●译
考向01 凸透镜成像规律(第11题)
典例引领
【典例01】(2025天津中考)用焦距为15cm的凸透镜探究凸透镜成像规律。实验中将同一蜡烛先后放在光具座的a、b、c、d四个位置,如图所示。移动光屏观察烛焰的成像情况,则( )
A.蜡烛在a处时,光屏上可得到清晰缩小的像
B.蜡烛在b处时,光屏上成的清晰像比在a处时大
C.蜡烛在c处时,成像特点与照相机成像特点相同
D.蜡烛在d处时,眼睛应从光屏一侧透过透镜观察像
【答案】ABD
【解析】A.蜡烛在a处时,物距是50.0cm-10.0cm=40.0cm>2f=30cm,光屏上可得到清晰缩小的像,故A符合题意;
B.蜡烛在b处时,物距是50.0cm-20.0cm=30.0cm=2f,光屏上可得到清晰等大的像,光屏上成的清晰像比在a处时大,故B符合题意;
C.蜡烛在c处时,物距是50.0cm-25.0cm=25.0cm,大于一倍焦距,小于二倍焦距,光屏上可得到清晰放大的像,成像特点与投影仪成像特点相同,故C不符合题意;
D.蜡烛在d处时,物距是50.0cm-40.0cm=10.0cm<f,成正立放大虚像,眼睛应从光屏一侧透过透镜观察像,故D符合题意。
故选ABD。
【典例02】(2024天津中考)在用一凸透镜研究其成像的规律时,某同学得到的部分实验信息如下表所示。根据表中信息判定下列说法正确的是( )
实验次序
物距/cm
像的性质
像距/cm
1
20
倒立、等大、实像
2
30
15
3
15
倒立、放大、实像
30
A.第1次实验的像距为20cm B.第2次实验成倒立、缩小的实像
C.第3次实验成像特点与照相机成像特点相同 D.若物距是12cm,物体通过透镜所成的像是虚像
【答案】AB
【解析】A.当物距为20cm时,成倒立、等大的实像,则物距等于二倍焦距,即f=10cm,此时像距等于物距,也为20cm,故A正确;
B.当物距为30cm时,物距大于二倍焦距,所以此时成倒立缩小的实像,故B正确;
C.当物距为15cm时,物距大于一倍焦距小于二倍焦距,所以此时成倒立放大的实像,其应用是幻灯机或投影仪,而照相机是根据物距大于二倍焦距时,成倒立缩小实像的原理制成的,故C错误;
D.若物距是12cm,即物距大于一倍焦距小于二倍焦距,所以此时成倒立放大的实像,故D错误。
故选AB。
方法透视
考向解读
主要考查凸透镜成像的规律及规律的应用,难度中等
方法技能
(1)“一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小。”
一倍焦距(f)是成实像与虚像的分界点(u>f 成实像,u<f 成虚像)。
二倍焦距(2f)是成放大像与缩小像的分界点(u>2f 缩小实像,f<u<2f 放大实像)。
(2)像距与像的大小关系
“像的大小像距定,像儿追着物体跑。”
像距(v)越大,像越大;
物体移动方向与像移动方向相同(如物体左移,像也左移)。
(3)物距与像的变化
实像时: 物近像远像变大,物远像近像变小.
虚像时: 物远像远像变大,物近像近像变小
核心知识总结
变式演练
【变式01】(2025天津南开三模)某同学在做“探究凸透镜成像规律”实验时,将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏调节到如图所示的位置,光屏中心正好出现清晰的像(像未画出)。下列说法中正确的是( )
A.凸透镜的焦距可能为25cm
B.屏上的像是倒立缩小的实像
C.若将蜡烛向右移动,光屏应适当向右移动,才可能在光屏上出现清晰的像
D.在凸透镜和蜡烛间安装一个凹透镜,向左移动光屏能够再次获得清晰的像
【答案】BC
【解析】AB.由图可知,物距为50.0cm-10.0cm=40.0cm
像距为80.0cm-50.0cm=30.0cm
物距大于像距,成倒立、缩小的实像,此时40.0>2f①,2f>30.0cm> f②
由①和②得到15.0cm<f<20.0cm,所以凸透镜的焦距不可能为25cm,故A错误,B正确;
C.凸透镜成实像时,物近像远像变大,若将蜡烛向右移动,物距减小,像距变大,光屏应适当向右移动,才可能在光屏上出现清晰的像,故C正确;
D.在凸透镜和蜡烛间安装一个凹透镜后,凹透镜对光线有发散作用,所以此时所成清晰的像应该在光屏后方,所以向右移动光屏,可以看到清晰的像,故D错误。
故选BC。
【变式02】(2025天津滨海新区二模)小明同学先将凸透镜正对平行光,在透镜的另一侧移动光屏,屏上呈现出最小最亮的光斑,如图5所示 然后他利用这个凸透镜“探究凸透镜成像的规律”,当蜡烛、透镜、光屏的位置如图6所示时,在光屏上可成清晰的像(图中未画出)。则下列说法中正确的是( )
A.凸透镜的焦距是60cm
B.图2中,光屏上成的是烛焰倒立、放大的实像
C.图2中,光屏上成的是烛焰倒立、缩小的实像
D.图2中,将蜡烛向透镜的方向移动2cm,光屏上再次成的清晰像将变大
【答案】BD
【解析】A.平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距。由图1可知,凸透镜在50.0cm处,光屏上最小最亮的光斑在60.0cm处,则焦距,故A错误;
BC.由图2可知,蜡烛到凸透镜的距离(物距)为
像距
已知焦距,此时,根据凸透镜成像规律,当时,成倒立、放大的实像,故B正确、C错误;
D.根据凸透镜成像规律,物距减小,像距增大,像变大。图2中,将蜡烛向透镜的方向移动2cm,物距减小,光屏应远离透镜,光屏上再次成的清晰像将变大,故D正确。
故选BD。
【变式03】(2024天津河北二模)在做“探究凸透镜成像规律”实验时,一个小组所描绘的图像如图所示。图像中A、B、C三点分别与蜡烛在光具座上移动过程中的三个位置相对应。则下列说法正确的是( )
A.蜡烛处于AB间某一位置时,成倒立、缩小的实像
B.蜡烛处于BC间某一位置时,成倒立、缩小的实像
C.将蜡烛从C移动到B的过程中,所成像逐渐增大
D.将蜡烛从B移动到A的过程中,所成像逐渐减小
【答案】BC
【解析】由凸透镜成像规律可知,当物距等于像距等于二倍焦距时,成倒立、等大的实像,由图像知
u=v=2f=20cm
所以凸透镜的焦距f=10cm。
A.蜡烛处于AB间某一位置时
成倒立、放大的实像,故A错误;
B.蜡烛处于BC间某一位置时,,成倒立、缩小的实像,故B正确;
C.将蜡烛从C移动到B的过程中,物距大于一倍焦距时,凸透镜成实像,物距减小,像距增大,像变大,故C正确;
D.将蜡烛从B移动到A的过程中,物距大于一倍焦距时,凸透镜成实像,物距减小,像距增大,像变大,故D错误。
故选BC。
考向02 力学分析计算(第12题)
典例引领
【典例01】(2025天津中考)用图所示的动滑轮,先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度,两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为900J,不计绳重和摩擦,则( )
A.第一次提升重物时机械效率较高
B.第二次提升重物时的额外功较大
C.先后两次提升重物的重力之比为7∶9
D.先后两次提升重物的总功率之比为6∶5
【答案】AD
【解析】A.有用功和总功的比值等于机械效率,由图可知,第一次动滑轮的机械效率是75%,第二次动滑轮的机械效率是70%,所以第一次提升重物时机械效率较高,故A符合题意;
B.不计绳重和摩擦,使用动滑轮提升重物,额外功是克服动滑轮重力做的功,两次使用相同的动滑轮,克服动滑轮做的功相同,额外功相同,故B不符合题意;
C.第一次的额外功为900J,第一次额外功25%,总功为
有用功W有1=W总1η1=3600J×75%=2700J
两次额外功相同,第二次额外功30%,总功为
有用功W有2=W总2η2=3000J×70%=2100J
先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度,先后两次提升重物的重力之比为
故C不符合题意;
D.先后两次提升重物的时间相同,先后两次提升重物的总功率之比
故D符合题意。
故选AD。
【典例02】(2023天津中考)在测量滑轮组机械效率的实验中,用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体,额外功与有用功之比为1︰3;再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2︰5。若不计绳重和摩擦,则( )
A.
B.
C.先后两次滑轮组的机械效率之比为3︰4
D.先后两次滑轮组的机械效率之比为5︰6
【答案】BD
【解析】AB.因为不计绳重和摩擦,则有用功为提升物体所做的功,额外功为提升动滑轮所做的功。由题意知,滑轮组先匀速提升重为是G1的物体,额外功与有用功之比为1︰3;即
3G动h=G1h
解得。再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2︰5,即
解得
故A错误,B正确;
CD.根据
先后两次滑轮组的机械效率之比
故C错误,D正确。
故选BD。
方法透视
考向解读
主要考查滑轮组相关的分析与计算
方法技能
1.根据滑轮组实物图或滑轮组示意图确定绳子的自由端拉过的绳长与重物移动的距离的数量关系
2.熟练掌握计算公式
核心知识总结
基本公式
(1)s=nh 代表绳子的自由端移动的距离,与滑轮组中动滑轮的绳股数n有关,即V绳=nV物。
(2)F=(G+G动)/n 是滑轮组中力的关系式,其中F表示拉力,G表示物重,G动表示动滑轮的重力。在忽略绳重及摩擦的前提下,计算所需的拉力。
(3)机械效率公式为η=W有用/W总=Gh/FS=G/(nF),不计绳重及摩擦时简化为η=G/(G+G动)。
变式演练
【变式01】(2025天津河东二模)小明用相同的滑轮安装成下图所示的两种装置,分别匀速提升两个质量相同的物体,在相同时间内绳端移动的距离相等,若绳端拉力,则( )
A.物体的速度之比 B.有用功之比
C.机械效率之比 D.拉力的功率之比
【答案】BC
【解析】A.依题意得,两装置在相同时间内绳端移动的距离相等,则物体上升的高度比为
物体的速度之比
故A不符合题意;
B.2提升的物体的质量相同,由得,物体的重力相同,由得,装置的有用功之比
故B符合题意;
C.机械效率之比
故C符合题意;
D.拉力的功率之比
故D不符合题意。
故选BC。
【变式02】(2025天津滨海新区一模)用如图甲所示滑轮组提升重物时,绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图乙所示,在20s内重物提升了4m,每个滑轮重100N。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端拉力的功率为200W B.绳子自由端拉力的大小为250N
C.该滑轮组提升的物重为900N D.该滑轮组的机械效率为80%
【答案】ABD
【解析】A.由图乙可知,在20s内拉力做的总功,则绳子自由端拉力的功率
故A正确;
B.已知重物提升了,由图乙可知,所以绳子自由端移动的距离
绳子自由端拉力
故B正确;
C.不计绳重和摩擦,有两个动滑轮,每个滑轮重100N,则物体的重力
故C 错误;
D.总功,有用功
滑轮组的机械效率
故D正确。
故选ABD。
【变式03】(2025天津蓟州三模)某建筑工地上,工人师傅用滑轮组在t时间内将重为的水泥从地面匀速竖直提升h高度,如图所示。已知桶重为,此过程中该装置的机械效率为,不计绳重和摩擦。则( )
A.绳自由端上升的速度为 B.作用在绳子自由端的拉力为
C.装置中动滑轮的重为 D.作用在绳子自由端拉力的功率为
【答案】ACD
【解析】A.由图可知动滑轮上绳子的段数n=3,则绳子自由端移动的距离s=3h,绳自由端上升的速度为
故A符合题意;
B.此过程中该装置的机械效率为
所以,作用在绳子自由端的拉力为①,故B不符合题意;
C.因不计绳重和摩擦,则作用在绳子自由端的拉力②
由①②得,动滑轮的重
故C符合题意;
D.作用在绳子自由端拉力的功率为
故D符合题意。
故选ACD。
考向03 电学分析计算(第12题)
典例引领
【典例01】(2024天津中考)如图所示的电路中电源电压不变,a、b为同种电表(电流表或电压表)。闭合S1和S2,a、b两表示数分别为3和1(单位为A或V);将a、b换为另一种电表,闭合S1、断开S2,a表示数为0.4(单位为A或V)。则( )
A.R1的电阻为5Ω B. R2的电阻为7.5Ω
C.前一种情况中a表的示数为3V D.后一种情况中b表的示数为1.2A
【答案】BC
【解析】C.当a、b同为电流表时,闭合S1和S2,电路被短路,不符合题意;当a、b同为电压表时,闭合S1和S2,电压表a测量R1和R2的总电压为3V,电路的总电压为3V,故C正确;
B.电压表b测量R2的电压为1V,R1两端的电压为
U1=3V-1V=2V
将a、b换为另一种电流表,闭合S1、断开S2,两电阻并联,电流表b测量干路的总电流,电流表a测量流过的R2电流为0.4A,则电阻R2的阻值为
故B正确;
A.当a、b同为电压表时,闭合S1和S2,两电阻串联,电流为
R1的电阻为
故A错误;
D.后一种情况中,电流表a测量流过的R2电流为0.4A,流过R1电流为
电流表b测电路总电流,的示数为
I总=I1+I2=0.2A+0.4A=0.6A
故D错误。
故选BC。
【典例02】(2022天津中考)如图所示电路,甲、乙两灯分别标有“6V,6W”和“6V,3W”字样,电源电压恒为6V。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( )
A.只闭合S1时,甲、乙两灯的实际功率之比为2:1
B.只闭合S2、S3时,甲、乙两灯的实际功率之比为2:1
C.只闭合S1、S2时,电路的总功率为6W
D.只闭合S1、S2时,电路的总功率为3W
【答案】BD
【解析】A.根据甲乙两灯的铭牌信息可得
只闭合S1时,甲乙两灯串联,在串联电路中各处的电流相等,根据p=I2R可得甲、乙两灯的实际功率之比为
故A错误;
B.只闭合S2、S3时,甲乙两灯并联,在并联电路中,各支路两端的电压相等,根据可知,甲、乙两灯的实际功率之比为
故B正确;
CD.只闭合S1、S2时,甲灯被短路没有接入电路中,电路只有乙灯的简单电路,电源电压全部加在乙灯上,所以电路的总功率为
故C错误,D正确。
故选BD。
方法透视
考向解读
主要考查欧姆定律、电功率相关的分析与计算
方法技能
(1)上下标要统一。在实际电路中,往往有几个用电器,即使是同一个用电器,在不同时刻的I、U值也不同,因此在应用欧姆定律解题时应对同一用电器同一时刻的I、U值标上统一的上下标。
(2)单位统一。欧姆定律中的各物理量的单位一定要统一。例如有kV、mA等单位时,要注意换成V、A
(3)I-U关系图像:I-U关系图像是一条直线时,说明是定值电阻,阻值不发生变化;I-U图像是曲线的,说明是非定值电阻,阻值会发生变化,该图像上的每个点表示的都是在该位置时对应的电阻值,故计算时只能从图像中读出相应的电流、电流值代入计算
(4)电路安全问题:分析电路元件的限流、限压问题时,主要结合欧姆定律,利用串、并联电路电压和电流的规律来分析、求解。①串联时:串联电路中电流处处相同,为了不损坏元件,电路中电流不能大于各元件允许通过的最大电流中的最小电流;②并联时:并联电路两端电压相等,为了不损坏元件,并联电路两端电压不能大于各元件两端允许最大电压中的最小电压。
核心知识总结
变式演练
【变式01】(2025天津河东一模)如图甲所示电路,定值电阻R1=10Ω,滑动变阻器标有“20Ω 0.4A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。在保证电路安全的前提下,调节滑动变阻器的滑片,电流表随电压表的示数变化的图象如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为5V
B.电流表示数最大值为0.5A
C.电压表示数最小值为1V
D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5~15Ω
【答案】ACD
【解析】A.由图知道,定值电阻R1与滑动变阻器R串联,电流表测电路中电流,电压表测R两端电压,由图像知道,当电路中电流I=0.2A时,电压表示数3V,根据串联电路电压规律结合欧姆定律知道,电源电压
故A正确;
B.为保证电路各元件安全,当电压表示数为3V时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,电路中电流最小,根据欧姆定律知道,滑动变阻器连入电路的最大阻值
串联电路各处电流相等,由滑动变阻器的规格知道,电路中的最大电流为0.4A,此时电路的总电阻最小,滑动变阻器连入电路的阻值最小,故B错误;
C.根据欧姆定律知道,滑动变阻器连入电路的最小阻值
此时电压表示数最小,最小值为
故C正确;
D.由以上分析知道,滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5~15Ω,故D正确。
故选ACD。
【变式02】(2025天津河西一模)如图所示,电源电压保持不变,的阻值分别为10Ω、5Ω。当开关闭合,断开时,电流表的示数为0.6A,两端的电压为;当开关闭合,断开时,电流表的示数为0.15A,两端的电压为。下列判断正确的是( )
A.电源电压为6V
B.
C.的阻值为30Ω
D.当开关闭合,断开时,电流表的示数为1.8A
【答案】ACD
【解析】A.电路图可知,当开关S1、S3闭合,S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,由可得,电源的电压U=I1R1=0.6A×10Ω=6V
故A正确;
B.当开关S3闭合,S1、S2断开时,R1与R3串联,电流表测电路中的电流,由可得,R1两端的电压U2=I2R1=0.15A×10Ω=1.5V
则U1∶U2=6V∶1.5V=4∶1
故B错误;
C.当开关S3闭合,S1、S2断开时,R1与R3串联,此时电路的总电阻
根据串联电路的电阻规律可得,R3的阻值R3=R-R1=40Ω-10Ω=30Ω
故C正确;
D.当开关S1、S2闭合,S3断开时,R1与R2并联,电流表测干路中的电流。因并联电路中各支路两端的电压相等,且并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数
故D正确。
故选ACD。
【变式03】(2023天津滨海新区一模)电路中电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,滑动变阻器的最大值为50Ω,定值电阻R0为10Ω。电源电压为6V且保持不变,在保证电路各器材安全的情况下,闭合开关后移动滑片P的过程中( )
A.电流表的最大示数是0.3A
B.电流表的最小示数是0.3A
C.电压表的最小示数是1V
D.滑动变阻器接入电路的阻值最小为10Ω
【答案】ACD
【解析】由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测R0两端电压,电流表测电路中的电流。
AD.电源的电压大于电压表的所选量程,当电压表的示数最大时为3V,电路中的电流最大,根据欧姆定律可得,电流表的最大示数
此时滑动变阻器的接入电阻最小,最小电阻为
滑动变阻器接入电路的阻值最小为10Ω,故AD符合题意;
BC.当滑动变阻器全部接入电路中,电路总电阻最大为
R总=R+R0=50Ω+10Ω=60Ω
此时电路中的电流最小,最小电流为
电压表最小示数为
Umin=IminR0=0.1A×10Ω=1V
故B不符合题意,C符合题意。
故选ACD。
考向04 力学综合分析计算(第13题)
典例引领
【典例01】(2024天津中考)水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为 B.圆柱体所受浮力为
C.容器底所受液体压强可能为 D.容器底所受液体压强可能为
【答案】BD
【解析】AB.由密度公式可得,容器内液体的体积
圆柱体直立在液体中且与容器底接触,放入圆柱体后容器内液体的深度
圆柱体受到的浮力
故A不符合题意,B符合题意;
CD.若圆柱体对容器底部有压力,则容器底受到液体的压强
若圆柱体对容器底部的压力刚好为零时,即圆柱体漂浮,圆柱体所受的浮力等于重力,此时容器底所受液体压强为
故C不符合题意,D符合题意。
故选BD。
【典例02】(2022天津中考)小明在研究物体的浮沉问题时,制作了一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1,如图所示;一段时间后,由于渗漏空腔内开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0,则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1-h0)S B.质量为ρ0(h2-h0)S
C.材料的密度为 D.材料的密度为
【答案】AD
【解析】AB.刚放入水中时,排开水的体积为
刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,浮力等于浮沉子的重力,等于排开水的重力,故浮子的重力为
经整理可知
故A符合题意,B不符合题意;
CD.一段时间后,空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2,则空腔部分的体积为
实心部分的体积为
材料的密度为
故C不符合题意,D符合题意。
故选AD。
方法透视
考向解读
主要考查压强与浮力综合的分析与计算
方法技能
在初中物理中,密度、压强、浮力这三个知识点联系紧密,常常综合出题。压强浮力综合题,冷静分析是第一。题目条件细梳理,关键信息不遗失。物体状态先确定,平衡方程来列清。压力压强关系密,液体固体分清异。浮力计算方法异,根据条件来选取。
核心知识总结
(1)压强pF/S
(2)液体压强:p=ρgh
(3)计算浮力:①压力差法:F浮=F向上-F向下;②阿基米德原理法:F浮=ρ液gv排;③弹簧测力计法:F浮=G-F拉 ;④平衡法:F浮=G物,漂浮时:ρ物/ρ液=V排/V总
变式演练
【变式01】(2025天津河西一模)将一底面积为的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量密度为的水,将一体积为的球A和体积为的物块B用细绳相连放入水中恰好悬浮,如图。当把细绳剪断待稳定后,水对容器底的压强减小了。下列判断正确的是( )
A.图中,绳子上的拉力为 B.最终球A露出水面的体积为
C.球A的重力为 D.物块B的密度为
【答案】BC
【解析】B.剪断绳子后,水对容器底的压强减小了,根据压强公式计算可知此时容器下降的高度
此时A露出水面的体积
故B正确;
C.当把细绳剪断待稳定后,A在水中漂浮,浮力等于重力,A排开液体的体积
根据阿基米德原理和浮沉条件可得A受到的浮力为
故C正确;
A.由上述分析可知,A的重力为
没有剪断绳子前A受到的浮力,所以绳子的拉力
故A错误;
D.对B进行受力分析可知,没有剪断绳子前,B受到重力、拉力以及浮力,所以B的重力
根据密度公式计算B的密度
故D错误。
故选 BC。
【变式02】(2025天津西青一模)在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为ρ0的某种液体后,液体的深度为h0,现将一个底面积为S1质量为m的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,液体也未溢出,如图所示,则此时( )
A.液体对容器底部的压强为
B.液体对容器底部的压强为
C.圆柱体对容器底部的压力为
D.圆柱体对容器底部的压力为
【答案】BC
【解析】AB.金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度,所以金属圆柱体不会漂浮或悬浮。液体的体积为,金属圆柱体立于容器中时,液体深度为,根据,液体对容器底部的压强为
故A不符合题意,B符合题意;
CD.圆柱体所受浮力为
圆柱体静止,受力平衡,根据力的平衡条件,圆柱体对容器底部的压力为
故C符合题意,D不符合题意。
故选BC。
【变式03】(2025天津南开二模)装有一定量水(密度为)的烧杯放在水平桌面上,现将一边长为l的正方体木块放入水中如图甲所示,静止时木块上表面到水面的距离为;将一小石块放在木块上,如图乙所示,静止时木块上表面到水面的距离为;若将石块系在木块下放入水中,如图丙所示,静止时木块上表面到水面的距离为。则下列判断正确的( )
A.石块的质量
B.石块的体积
C.木块的密度
D.石块完全浸没水中所受到的浮力
【答案】BC
【解析】A.乙图中木块和石块整体漂浮,总浮力,结合甲图可知,木块的重力为,因此,可以得到石块重力为
故石块质量为,故A错误;
B.丙图中木块和石块整体悬浮,石块系在木块下,设石块体积为V,由于整体漂浮,结合图乙,由总浮力等于总重力可得
解得,故B正确;
C.甲图中木块漂浮,根据漂浮条件,木块排开水的体积,由阿基米德原理可知,浮力
木块的重力为,因此,可得,故C正确;
D.由阿基米德原理可知,石块完全浸没时受到的浮力为,故D错误。
故选BC。
考向05 电学综合分析计算(第13题)
典例引领
【典例01】(2025天津中考)图所示电路电源电压不变,将定值电阻和滑动变阻器中的一个接在A、B间,另一个接在C、D间。滑动变阻器的滑片位于某一位置,闭合开关S,电流表示数为I0,A、B间电压为U1,C、D间电压为U2(U1≠U2);移动滑片至另一位置,电流表示数变大,A、B间电压减小了ΔU。则( )
A.C、D间应接滑动变阻器
B.定值电阻的阻值为
C.移动滑片前后,电路中电流的变化量为
D.移动滑片前后,电路消耗总功率的比值为
【答案】BC
【解析】A.依题意可知,定值电阻和滑动变阻器串联,电流表测电路中电流。根据,电流表示数变大时,定值电阻的电压也变大,所以A、B间应接滑动变阻器,C、D间应接定值电阻,故A不符合题意;
B.C、D间接定值电阻,根据欧姆定律,定值电阻的阻值为,故B符合题意;
CD.移动滑片至另一位置,电流表示数变大,A、B间电压减小了ΔU,根据串联电压规律,C、D间电压增大了ΔU,根据,移动滑片前后,电路中电流的变化量为
根据,电压不变时,电功率和电流成正比,移动滑片前后,电源电压不变,则电路消耗总功率的比值为
故C符合题意,D不符合题意。
故选BC。
【典例02】(2023天津中考)如图所示的“电阻测量盒”,内有电源(电压不变且未知)、阻值已知的定值电阻、开关和电流表,并引出两根导线到盒外。将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连,根据开关闭合、断开时电流表的示数,可以算出的阻值。设计的盒内电路图,其中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】A.闭合开关,通过电流表示数和R0的阻值,可以计算出电源电压,再断开开关,将盒外的两根导线分别与待测电阻 Rx的两端相连,根据电源电压和电流表示数,可以计算出 Rx的阻值,故A符合题意;
B.将盒外的两根导线分别与待测电阻 Rx的两端相连,断开开关,则电阻 Rx和R0串联,用两电阻的阻值和电流表示数表示出电源电压;再闭合开关,R0被短路,用电阻 Rx的阻值和电流表示数再次表示出电源电压,由于电源电压不变,联立等式,计算出 Rx的阻值,故B符合题意;
C.将盒外的两根导线分别与待测电阻 Rx的两端相连,断开开关,则电阻 Rx和R0串联,用两电阻的阻值和电流表示数表示出电源电压;再闭合开关,Rx和电流表被短路,电流表无示数,不能再次表示出电源电压,所以不能计算出Rx的阻值,故C不符合题意;
D.闭合开关,通过电流表示数和R0的阻值,可以计算出电源电压,再断开开关,将盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连,则电阻Rx和R0串联,根据电源电压和电流表示数,可以计算出 电路的中阻值,进而可以计算出Rx的阻值,故D符合题意。
故选ABD。
方法透视
考向解读
主要考查欧姆定律、电功率的综合与计算
方法技能
首先要做的就是分析电路。确定电路是串联还是并联,这是解题的关键。串联电路中电流处处相等,各用电器两端电压之和等于电源电压;并联电路中各支路两端电压相等,干路电流等于各支路电流之和;在分析完电路后,要仔细阅读题目,明确已知量和未知量;根据已知量和未知量,选择合适的公式进行计算。
核心知识总结
电功率的“极值”问题
(1)对于定值电阻来说,由P=I2R可知,当电路中流经该电阻的电流最大时,其电功率最大;电流最小时,其电功率最小。
(2)对于滑动变阻器来说,由于P滑=I2R滑=U2/R滑,所以当R-R滑=0时,即当滑动变阻器接入电路的阻值等于定值电阻的阻值时,其电功率最大。
(3)对于整个电路来说,由于P=UI,若电源电压恒定,则电路中的电流I最大时,电功率P最大,电路中的电流I最小时,电功率P最小。
变式演练
【变式01】(2025天津河东二模)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在某一端时,电压表的示数为U1,电流表的示数为I1,移动滑动变阻器的滑片P到另一端,电流表示数变化了ΔI,此时电压表的示数为U2,则下列判断正确的是( )
A.电阻R1的阻值可能为 B.电阻R1的阻值可能为
C.滑动变阻器的最大阻值可能为 D.滑动变阻器的最大阻值可能为
【答案】ABD
【解析】AD.假设滑动变阻器滑片移动前滑片在左端,此时只有定值电阻接入电路,则定值电阻两端的电压与电源电压相等,如果电压表示数为U1,定值电阻两端的电压与电源电压大小都为U1,电流表示数为I1,通过定值电阻的电流为I1,则此时定值电阻的阻值为;则当滑动变阻器滑片移至右端时,滑动变阻器接入的电阻最大,滑动变阻器与定值电阻串联,此时电路中的电流I2会变小,可表示为,电压表测量定值电阻两端的电压,则此时定值电阻两端的电压为U2,根据串联电路中电压规律可知,滑动变阻器两端电压,根据欧姆定律可得,电阻R1的阻值为,滑动变阻器此时的阻值为,故AD正确;
B.由“AD”中解析可知,所以,故B正确;
C.假设滑动变阻器滑片移动前滑片在右端,此时滑动变阻器接入的电阻最大,此时定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻两端电压,则定值电阻两端电压为U1,通过定值电阻和滑动变阻器的电流为I1;则当滑动变阻器滑片移至左端时,此时只有定值电阻接入电路,如果电压表示数为U2,则定值电阻两端的电压与电源电压大小都为U2。故当滑动变阻器滑片在右端时,滑动变阻器两端的电压,此时滑动变阻器的阻值,故C错误。
故选ABD。
【变式02】(2025天津和平三模)如图所示的电路,电源电压恒为,电流表的量程为“0~I0”,电压表的量程为“0~10U0”,灯泡标有“6U0,4P0”字样。闭合开关S,滑片P从滑动变阻器可以调节的最大电阻移动到最小电阻的过程中,记录电压表示数U与相应的电流表示数I,并作出如图乙所示的图像;现将换成“3U0,3P0”的灯泡,在保证电路元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片。先后两种情况(灯丝电阻不变),下列说法正确的是( )
A.电阻之比为 B.两种情况下电路最大总功率之比为
C.灯泡消耗最小电功率为 D.灯泡消耗最大功率为
【答案】ABC
【解析】由图甲得,灯泡、变阻器R串联,电压表测量变阻器的两端电压,电流表测量电路电流。
灯丝电阻不变,根据可得,灯泡L1的灯丝电阻为
灯泡L2的灯丝电阻为
A.L1、L2电阻之比为
故A正确;
B.由乙图可知,当电压表示数为6U0时,电流表示数为,根据欧姆定律,此时变阻器接入电路的电阻为
根据欧姆定律,则电源电压为
整理可得
当灯泡L1接入电路时,电路的最大功率为
将换成“3U0,3P0”的灯泡,灯泡L2的额定电流为
大于电流表量程,故此时电路中最大电流为I0,电路的最大功率为
则两种情况下电路的最大总功率之比为1∶1,故B正确;
C.灯泡L1的灯丝电阻不变,当通过L1的电流最小时,L1的功率最小,最小功率为
故C正确;
D.灯泡L1换成L2后,L2的额定电流超过了电流表量程,考虑到电路安全,L2不能达到额定电流,即不能正常发光,最大功率不能达到额定功率3P0,故D错误。
故选ABC。
【变式03】(2024天津南开二模)某同学要测出一个约为200Ω的未知电阻Rx的具体阻值,可供选用的器材为:一节旧干电池(电池电压保持不变),一块电压表(量程0~3V),两个阻值分别为R1=2Ω、R2=150Ω的已知电阻,两个开关及若干导线。在实验过程中不可重组电路的条件下,图中能精确测出未知电阻Rx阻值的电路图为( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】待测电阻的阻值为200Ω,为减小误差,应选择一个阻值与其相近的电阻进行测量。
A.图中开关断开时,电压表测量R2两端的电压,开关闭合时,Rx短路,电压表示数等于电源电压,开关S2断开,两个电阻串联,待测电阻两端的电压为U-U2;根据串联分压可知
U2∶Ux=R2∶Rx
可得Rx的阻值,故A符合题意;
B.选择了阻值R1,由于R1的阻值与R2相差太大,会造成较大误差,故B不符合题意;
C.开关闭合,只能测量出R2两端的电压,无法测出Rx两端的电压,所以不能得知Rx的阻值,故C不符合题意;
D.开关闭合时,R2短路,电压表示数等于电源电压;开关断开时,两电阻串联,电压表测量Rx两端的电压,则R2两端的电压为U-Ux,根据串联分压可知
U2∶Ux=R2∶Rx
得知Rx的阻值,故D符合题意。
故选AD。
题●型●训●练
1.(2025天津和平三模)实验小组的同学通过实验探究凸透镜成像的规律,其中一次实验时蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,此时烛焰在光屏上成清晰的像。同学们继续利用该装置进行探究实验,下列说法正确的是( )
A.实验中可以通过比较光屏上的像高和物高来判断实像是放大的还是缩小的
B.该凸透镜的焦距是
C.物体成倒立的像时,物距越大,像距越小,像的高度越小
D.实像和物体之间最小距离为4f
【答案】ACD
【解析】A.实验中可以通过比较光屏上的像高和物高来判断实像是放大的还是缩小的,若像高大于物高,则成放大的像,反之成缩小的像,故A正确;
B.根据凸透镜成像规律,时,成倒立、等大的实像。图中物距等于像距,均为30cm,且烛焰在光屏上成清晰的像,则,解得该凸透镜的焦距是,故B错误;
C.物体成倒立的像时,成的是实像,根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”,物距越大,像距越小,像的高度越小,故C正确;
D.根据凸透镜成像规律,当物体位于两倍焦距处时,其成像也在两倍焦距处,此时物体与实像之间的距离为4f,这是它们之间的最小距离,故D正确。
故选ACD。
2.(2025天津红桥二模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到烛焰清晰的像。保持凸透镜的位置不变,则( )
A.实验所用凸透镜的焦距可能为10.0cm
B.光屏上承接到的像是烛焰倒立、缩小的实像
C.将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上仍能承接到像
D.将蜡烛移至45.0cm刻度线上,光屏上仍能承接到像
【答案】BC
【解析】AB.由图可知,物距大于像距,,且光屏上承接到烛焰清晰的像,说明蜡烛一定在二倍焦距以外,像在一倍与二倍焦距之间,所成的像一定是倒立缩小的实像,还可以列出不等式,,解得,故A不符合题意,B符合题意;
C.将蜡烛和光屏的位置互换,根据在光的折射中,光路是可逆的可知,光屏上仍能承接到像,故C符合题意;
D.将蜡烛移至45.0cm刻度线上,此时物距u=5.0cm<f,成正立、放大的虚像,虚像不能用光屏承接,故D不符合题意。
故选BC。
3.(2025天津河北一模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏放置的位置如图所示时,烛焰在光屏上成清晰的倒立、等大的像(未画出)。下列说法中正确的是( )
A.该凸透镜的焦距为10.0cm
B.将蜡烛放在d点时成像规律与投影仪成像原理相同
C.将蜡烛由b点移至a点时,移动光屏,可在光屏上成更小的像
D.将蜡烛放在c点,移动光屏,可在光屏上成倒立、放大的像
【答案】ACD
【解析】A.根据凸透镜成像规律可知,当成倒立、等大的实像时,u=v=2f。由图可知,成倒立、等大的实像时,u=50.0cm-30.0cm=20.0cm,所以u=2f=20.0cm,因此该凸透镜的焦距为10.0cm,故A正确;
B.将蜡烛放在d点,此时物距u=50.0cm-45.0cm=5.0cm<f,根据凸透镜成像规律可知,此时成正立、放大的虚像,应用于放大镜,故B错误;
C.将蜡烛由b点移至a点,此时物距增大,根据“凸透镜成实像时,物远像近像变小”可知,移动光屏,可在光屏上成更小的像,故C正确;
D.将蜡烛放在c点,此时物距u=50.0cm-35.0cm=15.0cm,满足2f>u>f,成倒立、放大的实像,故D正确。
故选ACD。
4.(2024天津南开二模)在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为0的某种液体后,液体的深度为h0.现将一个底面积为S1的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,水也未溢出,如图所示。则此时( )
A.水对容器底部的压强为
B.水对容器底部的压强为
C.水对容器底部的压力为
D.水对容器底部的压力为
【答案】BD
【解析】容器中液体的体积, 金属圆柱体会沉底,相当于容器底面积减小了金属圆柱体的底面积,放入圆柱体后液体深为
液体对容器底部的压强为
根据可得,液体对容器底的压力
故AC错误,BD正确。
故选BD。
5.(2025天津滨海新区二模)一装有水的小桶放在水平桌面上,桶与水的总重为50N,用测力计吊着一个体积为200cm³的金属球,将金属球缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触,测力计的示数为15N,如图所示,g=10N/kg。则此时( )
A.金属球所受浮力为20N B.金属球的重力为17N
C.金属球的密度为8.5×103kg/m3 D.桶对水平桌面的压力为67N
【答案】BC
【解析】A.将金属球缓慢浸没在水中,金属球排开液体的体积与金属球的体积相等,则金属球所受浮力为
故A不符合题意;
B.根据称重法可得金属球的重力为
故B符合题意;
C.金属球的密度为
故C符合题意;
D.金属块浸没在水中,会受到水施加的浮力,由于力的作用是相互的,金属球给水施加向下的压力,则桶对水平桌面的压力为桶和水的总重力、金属球对水施加的压力,桶对水平桌面的压力为
故D不符合题意。
故选BC。
6.(2025天津河东一模)水平桌面上有一个装满水的溢水杯,总重力为4.9N,底面积为50cm2;向溢水杯中轻轻放入一个长方体木块,溢出了80g的水,如图所示;再用细针将其全部压入水中,又溢出了20g的水。下列说法中正确的是( )
A.木块的质量为80g
B.木块的体积为20cm3
C.木块的密度为0.4×103kg/m3
D.放入木块前,溢水杯对桌面的压强为980Pa
【答案】AD
【解析】A.由于溢水杯装满水,则根据阿基米德原理可知木块受到的浮力F浮=G排=G溢
由于木块处于漂浮,则木块受到的力G木=F浮
所以G木=G溢
即m木g=m溢g
则木块的质量m木=m溢=80g
故A正确;
BC.用大头针将木块全部压入水中,木块排开水的总质量为m排′=m溢+Δm溢=80g+20g=100g
木块体积
木块的密度
故BC错误;
D.装满水的溢水杯对水平面的压力F=G总=4.9N
溢水杯的底面积S=50cm2=5×10-3m2
溢水杯对水平面的压强
故D正确。
故选AD。
7.(2024天津武清三模)小明看到课本上“通过被压入水中的空饮料罐感受浮力”后,也想自己体验,于是进行了如图所示的操作,在水平桌面上有一底面积为的圆柱形容器,接着将一个体积为的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上(如图甲),物块浸入水中的体积为,水的密度为;用力缓慢向下压物块使其恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙,则下列说法正确的是( )
A.甲图物块受到的浮力为
B.物块的密度为
C.乙图中压力F为
D.甲到乙的过程中水对容器底压强的变化量为
【答案】BCD
【解析】A.由阿基米德原理可得甲图中物块受到的浮力为
故A错误;
B.甲图中物块漂浮,受到的浮力等于自身重力,即
则物块的密度
故B正确;
C.乙图中,物块受到竖直向下的重力、竖直向下的压力和竖直向上的浮力,则
即
即
解得。故C正确;
D.甲到乙的过程中水面升高了
由可得甲到乙的过程中水对容器底压强的变化量为
故D正确。
故选BCD。
8.(2024天津和平三模)如图甲所示,一个薄壁轻质圆柱形容器置于水平桌面上,容器底面积为S1,容器内放有一个实心均匀长方体A ,其底面积为S2。现向容器内缓慢匀速注入液体,直至将容器注满。已知在注入液体过程中,长方体 A始终处于直立状态。容器底所受液体压强的大小与注入液体质量的变化图像如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.则长方体A 所受最大浮力一定是
B.注入液体质量为m1时,液体对容器底压强可能是
C.液体对容器底的最大压力一定是
D.容器对桌面的最大压力可能是
【答案】ACD
【解析】A.由图乙可知,当加入液体的质量为m1时,长方体A所受浮力最大,最大值为
故A正确;
B.注入液体质量为m1时,液体对容器底压强为
因S1-S2≠S1,则液体对容器底压强不可能为,故B错误;
C.以液体为研究对象,液体对容器底的压力最大时,注入的质量为m2,其受到重力m2g,容器底对液体的支持力,以及长方体A对液体向下的力;由相互作用力关系可知,长方体A对液体向下的力等于长方体所受到的最大浮力,故容器底对液体的最大支持力为
由相互作用力的关系知,液体对容器底的最大压力为
故C正确;
D.容器对桌面的压力等于液体和长方体的总重力,若长方体A处于漂浮或者悬浮状态,则长方体A的重力等于最大浮力,此时容器对桌面的最大压力为
故D正确。
故选ACD。
9.(2025天津和平三模)在“测量滑轮组机械效率”的实验中,老师为每组同学提供了一个定滑轮和一个动滑轮、细绳等器材。如图所示,小明组装了图甲装置,将重为G的物体匀速提升高度为h,测出拉力的大小为F;同组的小华组装了图乙装置,他认为图乙的装置更省力,并且将同样重为G的物体匀速提升高度为h,则下列说法正确的是( )(不计绳重和摩擦)
A.图甲装置机械效率
B.图乙装置机械效率
C.图乙装置比图甲装置可以省力
D.图乙装置,若将物体重力增加,则滑轮组的机械效率为
【答案】BCD
【解析】A.不计绳重和摩擦,图甲中,绳子承重股数为,根据
动滑轮重为
根据
则图甲装置机械效率
故A错误;
B.不计绳重和摩擦,图乙中,绳子承重股数为,根据
乙中拉力的大小为
根据
则图乙装置机械效率
故B正确;
C.根据AB选项分析可知,图乙装置比图甲装置可以省力
故C正确;
D.图乙装置,若将物体重力增加,此时乙中拉力的大小为
根据
则滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选BCD。
10.(2025天津西青二模)某工人用如图1所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图2所示。若工人在t0时间内将重为G0的货物匀速向上提升h0高度。下列说法正确的是(不计绳重和摩擦)( )
A.此时工人所用的拉力为
B.工人所用拉力做功的功率为
C.动滑轮的重力为
D.若工人将2G0的货物匀速提升h0高度,则滑轮组的机械效率为
【答案】ACD
【解析】A.由图可知,绳子承重段数为3,根据机械效率可得,此时工人所用的拉力为,故A正确;
B.工人在t0时间内将重为G0的货物匀速向上提升h0高度,可得绳末端移动的速度为
工人所用拉力做功的功率为,故B错误;
C.不计绳重和摩擦,根据,可得动滑轮的重力为
故C正确;
D.若工人将2G0的货物匀速提升h0高度,绳末端的拉力为
则滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选ACD。
11.(2025天津滨海新区一模)如图所示,用滑轮组提升质量为12kg的物体时,物体在10s内匀速竖直上升2m。所用拉力F为50N。则在提升物体的过程中(不计绳重和摩擦, )下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为0.2m/s
B.滑轮组提升物体做的有用功为300J
C.拉力做功的功率为30W
D.该滑轮组的机械效率为80%
【答案】CD
【解析】A.已知物体在10s内匀速竖直上升2m,则物体移动的速度为
图中连接动滑轮绳子的股数是3股,则绳末端移动的速度为
故A错误;
B.滑轮组提升物体做的有用功为
故B错误;
C.拉力做功的功率为
故C正确;
D.该滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选CD。
12.(2023天津河东一模)如图所示电路,电源电压为6V,定值电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P由b端向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表与电流表示数的比值保持不变
B.电压表的示数变化范围为1V~3V
C.电流表的示数变化范围为0.1A~0.6A
D.电压表示数为2V时,滑动变阻器接入电路的电阻值为20Ω
【答案】ABD
【解析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;
A.根据欧姆定律知,电压表与电流表示数的比值等于定值电阻的阻值,定值电阻大小不变,电压表与电流表示数的比值不变,故A正确;
BC.由电路图可知,当滑片位于b端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,R1两端的电压最小,电路中的最小电流
R1两端的最小电压
U1小=I小R1=0.1A×10Ω=1V
因电源的电压大于电压表的量程,所以,电压表的最大示数为3V,电压表示数变化范围是1V~3V;当电压表示数为3V时,电路中的电流最大
则电流表的示数变化范围为0.1A~0.3A,故B正确,C错误;
D.当电压表示数为2V时,电路中的电流
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R2两端的电压
U'2=U-U'1=6V-2V=4V
滑动变阻器接入电路的电阻值
故D正确。
故选ABD。
13.(2025天津滨海新区二模)如图1,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S1、断开S2后,滑片P从R2的最左端移动到最右端时,ab两端电压U和电路中电流I之间的关系图象如图2所示,灯泡L标有“15V 15W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。则下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V B.R1的阻值为5Ω
C.电路消耗的最大功率为55W D.电路消耗的最小功率为9W
【答案】ABD
【解析】AB.由电路图知,闭合开关S1,断开S2,R1与R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,当滑片P在a端时,变阻器接入电路阻值为0,只有R1连入电路,此时电路中电流最大,由图象知此时电路中电流I=3A,由可得,
当滑片P在b端时,变阻器连入阻值为最大值,此时电路中电流最小,电压表示数最大,由图象知此时电路中电流I′=1A,U2=10V,由欧姆定律可得,变阻器最大值
由串联电路特点和欧姆定律可得
由电源电压不变可得
解得,电源电压,故AB正确;
C.电路中的最大电流为3A,则电路消耗的最大功率为,故C错误;
D.由可得,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则灯泡电阻
电源电压一定,由可知,电路中电阻最大时电路消耗功率最小,因为RL>R1,由图可知,当只闭合S2时,即L与R2串联且滑片在b端最大值处时,电路消耗功率最小,,故D正确。
故选ABD。
14.(2025天津西青二模)如图所示,R1、R2阻值不变,甲、乙为同种表(电流表或电压表)。S1闭合、S2断开时,甲、乙两表的示数比为1:3,当S1、S2都闭合时,同时将甲、乙换成另一种电表,下列判断正确的是( )
A.电阻大小之比R1:R2= 2:1
B.更换电表后,甲、乙两电表读数之比为3∶2
C.在前后两个电路中,电阻 R1的电功率之比为9∶1
D.在前后两个电路中,电路消耗的总功率之比为2∶9
【答案】BC
【解析】当S1闭合、S2断开时,电流从电源正极出发,经过开关S1,再经过乙表,最后经过后续电路回到电源负极,由于电路正常工作,故乙表处一定不会是断路,故乙表一定不是电压表,则乙表是电流表,所以此时甲、乙两表都是电流表,电阻R1和电阻R2并联,乙表测量干路电流,甲表与R2串联,测量通过R2的电流I2。当S1、S2都闭合,同时将甲、乙换成另一种电表时,即换成电压表时,电阻R1和电阻R2串联,电压表甲测量总电压,电压表乙测量的是电阻R2两端的电压U2。
A.由上述分析可知,当S1闭合、S2断开,甲乙电流表的示数为1:3时,其与通过电阻R1和电阻R2的电流I1、I2的关系为
即;根据并联电路的分流原理可知,I1、I2与R1、R2的关系为
即,故A错误;
B.更换电表后,根据题意和上述分析可知,电阻R1和电阻R2串联,电压表甲测量总电压,电压表乙测量的是电阻R2两端的电压U2,根据串联电路的分压原理可知,电阻R1和电阻R2的两端的电压与电阻的关系为
所以电压表甲、乙的读数之比为,故B正确;
C.在前一个电路中,电阻R1的电功率为;在后一个电路中,电路中的电流
电阻R1的电功率为
故前后两个电路中R1的电功率之比为,故C正确;
D.在前一个电路中,电路中的总电流为
故前一个电路消耗的总功率
由C中可知,在后一个电路中的电流为
此时电路消耗的总功率
故前一个电路与后一个电路消耗的电功率之比为,故D错误。
故选BC。
15.(2024天津河东二模)如图所示的电路,电源电压恒为4.5V,灯泡L1标有“3V 1.5W”字样,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,忽略灯丝电阻的变化,在保证电路原件安全的前提下,下列判断正确的是( )
A.该电路的最大功率为2.25W B.灯泡的最小功率为0.75W
C.滑动变阻器阻值变化的范围为4~12Ω D.电路中电流表变化的范围是0.25~0.5A
【答案】AD
【解析】CD.分析电路可知,灯泡和变阻器串联,电压表测变阻器电压,电流表测电路中电流。灯泡的额定电流为
滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,则电路中电流最大为
则变阻器阻值最小为
灯泡的电阻为
电压表量程为“0~3V”,当电压表示数最大为3V时,变阻器阻值最大,此时电路中电流最小为
则变阻器阻值最大为
所以滑动变阻器阻值变化的范围为3~12Ω,电路中电流表变化的范围是0.25~0.5A。故C错误,D正确;
A.该电路的最大功率为
故A正确;
B.灯泡的最小功率为
故B错误。
故选AD。
16.(2024天津滨海新区一模)如图,电源电压恒定,闭合开关S,滑片P从左端移动到右端的过程中,电流表示数由变到,电压表示数变化量的绝对值为,则下列说法正确的是( )
A.电阻的阻值为
B.电阻的功率变化量为
C.整个电路的功率变化范围为
D.电源电压为
【答案】BC
【解析】A.闭合开关S,滑片P在左端时,电路为R1的简单电路,则电路中电流为I1,电压表V示数为零,滑片P在右端时,R1、R2串联,则电路中电流为I2,电压表V测R2两端电压,所以电压表示数变化量为R2两端电压,即U2=;根据欧姆定律可得电阻的阻值为
故A错误;
D.根据串联电路特点和欧姆定律得:滑片P在左端时,电源电压为
①
滑片P在右端时,电源电压为
②
联立①②,解得,电源电压。故D错误;
B.电阻的功率变化量为
故B正确;
C.滑片P在左端时,整个电路的功率最大为
滑片P在右端时,整个电路的功率最小为
所以整个电路的功率变化范围为,故C正确。
故选BC。
17.(2024天津河西二模)如图所示,电源电压为且保持不变,闭合开关S,当滑片P置于滑动变阻器的中点时,电压表的示数为;当滑片P置于滑动变阻器的b端时,定值电阻的电功率为。下列判断正确的是( )
A.的阻值为
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.滑片P在中点时,滑动变阻器消耗的功率为
D.改变滑动变阻器滑片P的位置,电路中消耗的最大功率为
【答案】AD
【解析】AB.闭合开关S,该电路是R1和R2组成的串联电路,电压表测量R2两端电压,电源电压为6U0且保持不变,当滑片P置于滑动变阻器R2的中点时,电压表的示数为 2U0,则R1两端电压为4U0。因为串联电路电流处处相等,所以有
可得R1=R2。当滑片P置于滑动变阻器的b端时,定值电阻R1的电功率为P0,则有
解得,因为R1=R2,所以,故A正确,B错误;
C.滑片P在中点时,滑动变阻器R2消耗的功率为
故C错误;
D.当滑片P置于滑动变阻器a点时,滑动变阻器接入电阻为0,此时电路中电阻最小,由得,电路中消耗的最大功率为
故D正确。
故选AD。
18.(2023天津南开二模)如图甲所示,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡L正常发光的位置,在此过程中,电流表示数与两只电压示数的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压是
B.灯泡的额定功率是
C.滑动变阻器的最大阻值是
D.电路的最大总功率为
【答案】BCD
【解析】AC.闭合开关S,电路中L和滑动变阻器串联接入电路,V1表测L两端电压,V2表测滑动变阻器两端电压,由乙图可知,当滑动变阻器的滑片P在最右端时,滑动变阻接入电路的电阻最大,此时电路电流为I1,滑动变阻器两端电压为U3,L两端电压为U1,则电源电压
滑动变阻器的最大阻值
故A错误,C正确;
B.由乙图可知,当小灯泡正常发光时,电路电流为I2,滑动变阻器两端电压为U2,则此时灯泡两端的电压
小灯泡的额定功率
故B正确;
D.当电路电流最大时,电路功率最大,最大功率
故D正确。
故选BCD。
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