2026年中考物理复习 跨学科实践专题

**基本信息** 以项目化实践为主线，整合力学、电学、光学等知识，通过问题解决培养科学探究与模型建构能力，体现物理观念与社会责任的跨学科融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |力学实践|杆秤/浮力秤制作（2,3,5）|基于杠杆平衡/浮沉条件的实验设计与参数计算|从杠杆原理/阿基米德原理到工具制作，体现运动和相互作用观念| |电学实践|节约用电/恒温杯设计（1,7）|结合电功公式与电路分析的实际问题解决|从电能计算到电路故障排查，强化能量观念与科学推理| |综合实践|太阳能储能/机器人系统（8,13）|多知识点整合的系统设计与效率评估|融合能量转化、电路控制等，培养质疑创新与社会责任|

2026年中考物理跨学科实践专题 参考答案与试题解析 1．在跨学科实践课上，某小组同学开展了“节约一度电”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程，请帮助完成下列内容： 【项目分解】 （1）收集生活中浪费电的现象； （2）讨论该如何节约用电。 【项目实施】 （1）收集生活中浪费电的现象 同学们了解到，家里和学校教室里的电灯不能及时关掉，是一种很普遍的浪费电的现象。另外，学校和家庭生活中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指电器关闭遥控器并不关闭电源开关或是没有拔掉电器插头，让电源指示灯一直亮着。 实践小组的同学所在城市以家庭为单位约7×105户，用电器平均每天按待机20h计算，参考下表数据，估算每天该城市家庭用电器待机浪费电的总量约为　3.92×105 kW•h。 常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑 数量（台） 1 1 2 1 待机功耗（W/台） 10 2 3 10 （2）讨论该如何节约用电 实践小组的同学认为，节约用电应该从点滴做起，以下措施切实可行。 ①随手关灯：根据公式W＝Pt可知，这样可以节约用电的理由是　减小通电时间　 。 ②不让用电器处于待机状态。 ③尽量使用节能灯。根据公式W＝Pt可知，这样可以节约用电的理由是　减小用电器的电功率　 。 实践小组同学所在的学校共有电灯300盏，都是60W的日光灯，如果都改用20W的节能灯，按平均每天用电4h，则该学校更换节能灯后一天可节约用电　48　 kW•h。 【项目拓展】 （1）阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。为了提高大家的节约用电意识，某城市实施分时电价，具体方案如下表： 用电时段 时段范围 电价 高峰期 第一天8：00～21：00 0.55元（kW•h） 低谷期 21：00～第二天8：00 0.30元/（kW•h） 小华留心观察了一下自家电能表，分别记录了她家第一天早8：00，晚21：00和第二天早8：00这三个时刻的读数，如图所示。则她家这一天应付电费　5.6　 元。 （2）发电厂输送电能若能采用　超导体　 材料电缆，可以大大降低由于电流的　热　 效应引起的电能损耗。由南方电网深圳供电局研制的相关材料，电缆已在深圳正式投入使用，整个项目从设计制造到建设运行，全为自主创新，实现了关键技术的自主可控，关键装备100%国产化，填补了国内相关技术空白，体现了“大国制造”的工艺水准。 【分析】（1）根据待机的总功率结合W＝Pt计算电能； （2）根据公式W＝Pt可知，减小工作时间t和减小功率均可以节约电能，根据ΔW＝ΔPt计算节约的电能； （3）电能表最后一位示数是小数位、单位是kW•h，由图示电能表读出第一天早8：00，晚21：00和第二天早8：00这三个时刻的示数，电能表示数之差是不同时间段消耗的电能，然后按照不同时间段的电价求出需要交纳的电费。 （4）超导体的电阻为0，根据焦耳定律分析解答。 【解答】解：【项目实施】 （1）根据表格数据，各用电器待机功耗及数量如下 电视机：1台，10W/台，总功耗10W； 洗衣机：1台，2W/台，总功耗2W； 空调：2台，3W/台，总功耗2×3W＝6W； 电脑：1台，10W/台，总功耗10W； 家庭装待机的总功率P＝10W+2W+3W+3W+10W＝28W； 7×105户的用电器平均每天按待机20h计算，每天该城市家庭用电器待机浪费电的总量约W＝Pt＝28×10﹣3kW×20h×7×105＝3.92×105kW•h。 （2）①随手关灯：根据公式W＝Pt可知，这样可以减小用电器的工作时间，节约用电； ③尽量使用节能灯。根据公式W＝Pt可知，这样可以减小用电器的电功率，节约用电； 实践小组同学所在的学校共有电灯300盏，都是60W的日光灯，如果都改用20W的节能灯，按平均每天用电4h，则该学校更换节能灯后一天可节约用电 ΔW＝ΔPt＝（60W﹣20W）×4h×300＝40×10﹣3kW×4h×300＝48kW•h。 【项目拓展】 （1）由图示电能表可知，第一天早8：00，晚21：00和第二天早8：00这三个时刻的示数分别为： 2455.2kW•h、2463.2kW•h、2467.2kW•h， 则高峰期消耗的电能为2463.2kW•h﹣2455.2kW•h＝8kW•h， 低谷期消耗的电能为2467.2kW•h﹣2463.2kW•h＝4kW•h， 需要交纳的电费为0.55元/kW•h×8kW•h+0.3元/kW•h×4kW•h＝5.6元。 （2）超导体的电阻为0，根据焦耳定律Q＝I2Rt知，产生的热量为0，即发电厂输送电能若能采用超导体材料电缆，可以大大降低由于电流热效应引起的电能损耗。 故答案为：【项目实施】（1）3.92×105；（2）①减小通电时间；③减小用电器的电功率；48； 【项目拓展】（1）5.6；（2）超导体；热。 【点评】本题考查电能的计算，关键是阅读文中信息，获取相关的知识解答。 2．某课外小组尝试了“制作简易杆秤”的跨学科实践活动。 活动一：认识杆秤的构造和工作原理。 在《墨经》中对杠杆平衡有以下阐述：“衡，加重于其一旁，必捶，权重相若也，相衡，则本短标长。文中提到的“权、重、标、本”如图1所示。小明想要探究这四个量之间的关系，进行了如下实验： （1）将杠杆挂在铁架台上，静止时如图2所示，要使杠杆水平平衡，应将平衡螺母向 　右　 （选填“左”或“右”）调节。 （2）杠杆水平平衡后，在左端挂1个钩码，右端挂3个钩码使杠杆再次水平平衡，如图3所示。此时杠杆具有 　本短标长　 （选填“本长标短”或“本短标长”）的特点。 （3）保持“本”和“权”不变，改变“重”并调节“标”，直到杠杆水平平衡，如图4。分析3、4两图可初步得出“权、重、标、本”四个量之间的关系为 　权×标＝重×本　 。 （4）杆秤由秤盘（放置待称量的物体）、秤砣、秤杆（标有刻度，可读取被称物体质量）、提纽组成。参照图3，杆秤中提纽相当于杠杆的 　支点　 。 活动二：自制简易杆秤，并设计增大杆秤的量程。 （5）如图5所示，用木棒作为秤杆，用细线系一个20g的钩码作为秤砣，把空小盆挂在A点作为秤盘，在B点挂细线作为提纽，调节秤砣位置使杆秤水平平衡，标记此时秤砣上细线的位置，则该位置对应的质量刻度值为 　0　 g。 （6）在称重过程中，若杆秤左低右高，如图6，要将杆秤调至水平平衡，秤砣应往 　右　 （选填“左”或“右”）侧移动。 （7）为了增大杆秤的量程，请你提出一个简单易行的方法：　增加秤砣的质量　 （写一种即可）。 【分析】（1）实验前为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向上翘的那一端（较高的一端）调节； （2）由图3可知，本短标长； （3）由图可知“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，根据杠杆平衡条件知权×标＝重×本； （4）结合杠杆平衡原理，以及图中给出的秤盘的示意图进行综合分析即可； （5）秤盘中未放物体时，调节秤砣位置使杆秤水平平衡，标记此时细线的位置，即零刻度的位置； （6）图6中，杆秤左低右高，要将杆秤调至水平平衡，根据杠杆平衡条件可知，秤砣的调节方向； （7）根据杠杆平衡条件可知增大杆秤量程的方法。 【解答】解：（1）甲图中杠杆左端下降即左侧沉，应将平衡螺母向右调节至杠杆在水平位置平衡。 （2）据乙图可知，此时满足本短标长的图示，因此属于本短标长。 （3）根据乙、丙两图可知，“权、重、标、本”四个量之间的关系为权×标＝重×本； （4）秤杆能够绕提纽转动，提纽相当于杠杆的支点。 （5）此时秤盘中没有放物体，所以此时调节杆秤水平平衡，消除杆秤自重和秤盘质量的影响，则该位置对应的质量刻度值为0。 （6）在称重过程中，若杆秤左低右高，说明杆秤左端重，要将杆秤调至水平平衡，应将秤砣向远离支点的方向移动，即将秤砣向右移动。 （7）为了增大杆秤的量程，即增大被测量物体的质量，若秤砣为阻力，被测量物体为动力，根据杠杆平衡条件可知，动力增大，动力臂不变，则应增大阻力或增大阻力臂，即增加秤砣的质量，或让提纽B靠近A点、缩短AB的距离、更换更长的木棍等。 故答案为：（1）右；（2）本短标长；（3）权×标＝重×本；（4）支点；（5）0；（6）右；（7）增加秤砣的质量。 【点评】本题考查了杠杆平衡原理在生活中的应用，利用基本规律即可，总体难度不大。 3．跨学科实践：自制浮力秤 【工作原理】 （1）浮力秤在水中静止时处于漂浮状态。 【项目取材】 主要由圆柱体小筒、秤盘两部分组成，如图所示。 【项目制作】 （2）某同学发现将组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止，为了实现在竖直方向上静止，你的改进方案是　在小筒内放入适当的重物　 。 （3）经测量发现该浮力秤的总质量为100g，当秤盘上不放物体时，浮力秤受到的浮力是　1　 N，已知小筒底面积为20cm2，应在距小筒底部　5　 cm位置处标记浮力秤的“零刻度线”。 （4）经测量知小筒高度为30cm，将标准质量为　500　 g的物体放入秤盘后发现，小筒恰好完全浸没，此时可在小筒上标记浮力秤的“最大测量值”。 （5）最后给浮力秤完善刻度线与数值，该秤的刻度是　均匀　 （选填“均匀”或“不均匀”）的。 【项目迭代】 （6）制作完成后，发现该浮力秤的精确度不高，请你结合该浮力秤提出改进方案：　减小小筒的横截面积　 。 【分析】（2）小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止，是因为它们的重心太高，所以在小桶内适当加些重物； （3）处于漂浮状态的物体，受到的浮力和重力相等；根据F浮＝ρ水gV排，浮力和小筒底面积已知，可求出浸入高度； （4）排开水的体积可求出，从而求出受到水浮力，根据F浮＝G物+G筒，求G物，可知道物体的质量； （5）浮桥处于漂浮状态，浮桥上物体的重力等于浮力的增加量，据此分析； （6）为了增大浮力秤的精确程度，即相同质量时，深度更大，据此分析。 【解答】解：（2）小明发现将组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止，可以在小筒内加一定质量的重物，降低其重心，增强稳定性。 （3）根据浮与沉的条件可知，秤盘上不放物体时，浮力秤受到的浮力等于其重力， 即F浮＝G＝mg＝100×10﹣3kg×10N/kg＝1N； 根据F浮＝ρ液V排g可知小筒排开水的体积为：V排10﹣4m3＝100cm3； 根据V＝Sh知小筒浸没的深度为：， 所以应在距小筒底部5cm位置处标记浮力秤的“零刻度线”。 （4）已知小筒高度为30cm，则排开水的最大体积为V排大＝20cm2×30cm＝600cm3＝6×10﹣4m3； 则小筒受到的最大浮力为F浮大＝ρ水V排大g＝1.0×103kg/m3×6×10﹣4m3×10N/kg＝6N， 根据浮与沉的条件可知，物体与小筒的最大重力为G大＝F浮大＝6N， 根据G＝mg知物体与小筒的最大质量为：， 物体的质量为m物＝m大﹣m筒＝600g﹣100g＝500g， 所以当小筒恰好完全浸没时，放入秤盘中物体的质量为500g。 （5）小筒始终处于漂浮状态，所以小筒上物体的重力等于浮力的增加量mg＝ΔF浮＝S筒（h﹣h浸） ρ水g， 小筒上物体的质量m＝S筒hρ水﹣100g，所以物体的质量是小筒浸入水中的高度的一次函数，故刻度是均匀的。 （6）精确度不高的改进方案：减小小筒的横截面积。理由：为了增大浮力秤的精确度，应在浮力差不变时，增大其浸没的深度差，根据F浮＝ρ水gV排＝ρ水gS筒h可知，可减小小筒的横截面积。 故答案为：（2）在小筒内放入适当的重物； （3）1；5； （4）500； （5）均匀； （6）减小小筒的横截面积。 【点评】此题考查了浮力的应用，物体沉浮的条件，浮力的计算等，步骤繁琐，难度较大。 4．某组同学在研究鸡蛋的浮沉现象时发现向水中加入食盐，原本沉在水底的鸡蛋会浮起来，而且加入的食盐越多，鸡蛋露出水面的部分就越大。这个现象引起了同学们的兴趣，他们利用身边的材料，开展了《设计制作一个能测量液体密度的简易装置》的跨学科实践活动。请你根据提供的资料，一起参与完成以下任务。 【任务一】理论建模 （1）小组同学经充分讨论后认为：将鸡蛋换成三个质量和材料都相同的柱状物体，让它们漂浮在质量相同的水中，如图甲所示，再往烧杯中加入等量食盐，图中的　（c）　 柱状物体上浮高度Δh最大，理由是当上浮体积相同时，　当体积变化量相同时，柱体的横截面积越小，上浮高度Δh越大　 。（请结合几何知识解释） 【任务二】动手制作 （2）在制作过程中，小组同学用石蜡将吸管的底端封闭，并装上铁砂作为配重，之后将吸管放入水中，如图乙所示，若想让该吸管竖直漂浮在水中，你的方法是　在吸管底部增加适量铁砂作为配重，降低重心，使吸管竖直漂浮　 。 小组同学经通力合作制作出密度计的简易模型，如图丙所示。 【任务三】标注刻度 （3）当它漂浮在水（密度为ρ水）中时，浸入水中的深度为H；当它漂浮在被测液体（密度为ρ液中时，浸入被测液体的深度为h。请你推导出h＝　　 （用题目中的字母符号表示）。 小组同学在吸管上标出水面位置，测得该位置到吸管底部的距离H＝5cm。随后，根据上面推导的h公式和H值计算了不同密度液体对应的h值，并在吸管上对应位置标出刻度，数据如下表： 液体密度ρ/（g/cm3） 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 浸入深度h/cm 6.25 5.6 5.0 4.5 4.2 【任务四】使用改进 （4）小组同学想用此密度计测量所购买的消毒酒精是否合格（合格的消毒酒精的密度为0.86g/cm3～0.88g/cm3），请你推理使用该密度计测量时所遇到的问题是　消毒酒精密度在0.86～0.88g/cm3之间，对应刻度过于密集，无法准确区分合格范围　 ，针对出现的问题你的改进方法是　换用更细（或更长）的吸管，适当增加配重　 。 （5）图丁是一只实验室密度计，它相比于小组同学设计制作的密度计，实验室密度计的刻度部分较细，起始刻度线下方有一个很大的玻璃泡，请你猜想这种结构的作用：　刻度部分较细：增大刻度间距，提高测量精度；玻璃泡：降低重心，使密度计竖直漂浮，同时增大排液体积，可测更小密度的液体　 。 【分析】（1）根据漂浮条件和阿基米德原理分析排开液体的体积变化，根据体积公式分析上浮高度变化； （2）吸管重心越低，吸管更容易竖直漂浮，据此分析让吸管竖直漂浮的方法； （3）密度计在水中和被测液体中均处于漂浮状态，根据漂浮条件和阿基米德原理推导浸入深度表达式； （4）根据公式h可求出密度为0.86g/cm3～0.88g/cm3对应的浸入深度，据此提出测量消毒酒精的问题及其改进方法； （5）玻璃管重心越低，玻璃管更容易竖直漂浮，玻璃管相同体积变化下，横截面积越小，深度变化越大，刻度更易区分。 【解答】解：（1）三个柱状物体质量和材料都相同，所以它们的重力相同，始终漂浮时浮力也相同。往水中加等量食盐后，液体密度增大，根据阿基米德原理 F浮＝ρ液gV排，浮力不变时，ρ液增大则V排减小，即物体上浮、排开液体的体积减小量（上浮体积）相同。结合几何知识，柱状物体的横截面积为S，上浮体积ΔV＝S•Δh，当ΔV相同时，横截面积S越小，上浮高度Δh越大；观察图甲，（c）中的柱状物体最细，横截面积最小，所以它的上浮高度Δh最大。 （2）为了让吸管竖直漂浮在水中，需要让重心更低、更稳定，方法是：在吸管底部增加更多的铁砂作为配重，使重心下移，同时保证吸管能漂浮（或“将吸管底部做得更重，让重心低于浮力中心”）； （3）密度计在水中和被测液体中均处于漂浮状态，浮力等于自身重力，即： F浮水＝F浮液＝G； 根据阿基米德原理可得： ρ水gSH＝ρ液gSh（其中S为吸管横截面积 ）； 解得：h； （4）问题：根据公式h可知，密度为0.86g/cm3～0.88g/cm3消毒酒精对应该密度计的浸入深度约为5.68cm～5.81cm，消毒酒精密度与水的密度接近，浸入深度变化很小（仅约0.13cm），刻度过于密集，无法准确区分合格范围；改进方法：换用更细的吸管，使相同密度变化对应的深度变化更明显，增大刻度间距以提高精度，适当增加配重，保证吸管竖直漂浮； （5）实验室密度计的结构作用，刻度部分较细：可以让刻度线间距更大，提高测量精度（相同体积变化下，横截面积越小，深度变化越大，刻度更易区分）。下方很大的玻璃泡：一是可以降低重心，让密度计竖直漂浮；二是可以增大排开液体的体积，使密度计能测量密度更小的液体。 故答案为：（1）（c）；当体积变化量相同时，柱体的横截面积越小，上浮高度Δh越大； （2）在吸管底部增加适量铁砂作为配重，降低重心，使吸管竖直漂浮； （3）； （4）问题：消毒酒精密度在0.86～0.88g/cm3之间，对应刻度过于密集，无法准确区分合格范围；改进方法：换用更细（或更长）的吸管，适当增加配重； （5）刻度部分较细：增大刻度间距，提高测量精度；玻璃泡：降低重心，使密度计竖直漂浮，同时增大排液体积，可测更小密度的液体。 【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体的漂浮条件的掌握和运用，利用好密度计测液体密度时漂浮（F浮＝G）是本题的关键。 5．跨学科实践： 杆秤作为华夏国粹，制作轻巧、使用方便，曾是商品流通中的重要度量工具。 【项目提出】自制杆秤 【项目分析】杆秤由秤杆、秤砣、秤盘、提纽等组成，结构如图所示。称量时将物体放在秤盘中，移动系秤砣的挂绳使秤杆水平平衡，根据挂绳所处的位置就可以读出被称物体的质量。 制作杆秤时要考虑：材料的选择、提纽和秤盘位置的确定、零刻度及各刻度的标注等。 【项目实施】 （1）选材：选择秤杆时必须考虑　“质地坚硬　 （选填“材质名贵”“外形美观”或“质地坚硬”）； （2）制作：①选取一根可忽略重力的杆做秤杆，在秤杆左端选择两点依次标上A、B，在秤杆的B处系上绳子作为提纽；将10g的小盘系上细绳固定在A处做秤盘；将20g的钩码系上细绳挂在提纽右侧做秤砣；手提提纽，若A端偏高，则应将秤砣向　左　 （选填“左”或“右”）移动，使秤杆在水平位置平衡，如图所示，此时在　秤砣　 （选填“提纽”或“秤砣”）的位置标“0”刻度线； （3）称量：用做好的杆秤称量一个土豆的质量。已知AB＝5cm，忽略绳重，当秤杆在水平位置平衡时，秤杆上秤砣的挂绳到B点的距离是30cm，则此土豆的质量为　110　 g。 （4）交流评估：质量不同的秤盘　会　 （选填“会”或“不会”）影响零刻度线的位置；为增大杆秤的最大称量值，可采取的方法是　换更重的秤砣　 。（写出一种即可） 【分析】（1）选材时，杆秤需要秤杆不易变形保证测量准确，因此必须选择质地坚硬的材料。 （2）A端偏高，根据杠杆平衡条件，向左移动秤砣可以减小秤砣的力臂，使杠杆平衡，在秤砣位置标0。 （3）根据杠杆平衡条件分析。 （4）零刻度线用来平衡秤盘自身重力，秤盘质量不同，平衡时秤砣位置不同，因此会影响零刻度位置。 ，杆秤的最大称量为，据此分析增大杆秤的最大称量值的方法。 【解答】解：（1）选材时，杆秤需要秤杆不易变形保证测量准确，因此必须选择质地坚硬的材料。材质名贵、外形美观不影响使用，不是必须考虑的因素。 （2）A端偏高，说明杠杆右侧（秤砣侧）的力和力臂的乘积更大，根据杠杆平衡条件，向左移动秤砣可以减小秤砣的力臂，使杠杆平衡；此时秤盘为空，平衡后秤砣所在位置就是零刻度线，因此在秤砣位置标0。 （3）根据杠杆平衡条件，放土豆平衡时（m盘+m土豆）g•AB＝m砣g•L（L＝30cm是秤砣到提纽的距离） 化简得（m盘+m土豆）•AB＝m砣•L；代入数据得。 （4）零刻度线用来平衡秤盘自身重力，秤盘质量不同，平衡时秤砣位置不同，因此会影响零刻度位置。 由第3问解析可知，杆秤的最大称量为，由此可知，为增大最大称量可以换更重的秤砣，或将提纽左移减小提纽到秤盘的距离。 故答案为：（1）质地坚硬；（2）左；秤砣；（3）110；（4）会；换更重的秤砣。 【点评】本题考查杠杆的平衡条件的计算，难度适中。 6．实验小组开展“自制微型密度计”跨学科实践。 【项目提出】现有一批如图甲所示的小瓶酒精，外观无区别，用密度计测量酒精密度，是一种初步判断酒精是否合格的简单方法（0.86g/cm3～0.88g/cm3为合格）。图乙密度计因放不进小瓶无法检测这批酒精； 【项目分析和实施】小明想设计和制作一个能用来判断酒精是否合格的微型密度计。 （1）设计： ①对于图甲的小瓶酒精来说，若用微型密度计测量时排开2mL的酒精，不会导致酒精溢出，因此微型密度计的质量不应超过　1.76　 g（假设酒精密度为0.88g/cm3）； ②在密度计质量不变的情况下，分别漂浮在密度为0.86g/cm3和0.88g/cm3的酒精中，在密度计上与液面相平处做标记，两次标记间的长度记为ΔH。为便于分辨，ΔH应适当　大　 （选填“大”“小”）一些，则密度计应适当　细　 一些（选填“粗”“细”）； （2）制作：用直径约为3mm的实心杆作为标度杆，为使密度计能在酒精中竖直漂浮，增加了细铜丝作为配重和直径为1cm的泡沫塑料球作为浮子。把密度计放入水中，若发现密度计浸没在水中，应如何调节配重？　减小配重　 。 【展示交流】将制作好的密度计放入四瓶酒精中漂浮时，如图丁所示。则四瓶酒精中　AB　 瓶酒精合格，　D　 瓶酒精密度偏大（选填字母）。 【分析】（1）①根据阿基米德原理浮力等于排开液体的重力，即F浮＝G排，再根据物体沉浮条件，密度计漂浮时F浮＝G，从而求出密度计的质量； ②为了实验现象更明显，也便于分辨，ΔH应适当大一些，密度计漂浮浮力等于重力，所以排开液体体积不变的情况下欲增大ΔH，则密度计的横截面积要小一些； （2）若发现密度计浸没在水中，说明浮力小于重力，此时应该减小重力； 【展示交流】观察丁图标记，密度在标记内的为合格。按照密度计的原理，密度计的刻度是上小下大。 【解答】解：（1）①根据阿基米德原理浮力等于排开液体的重力，即F浮＝G排，再根据物体沉浮条件，密度计漂浮时F浮＝G，密度计测量时排开2mL的酒精，不会导致酒精溢出，说明排开液体最大体积为2mL＝2cm3， 因此微型密度计的质量不应超过mm排＝ρ酒精V排＝0.88g/cm3×2cm3＝1.76g； ②为了实验现象更明显，也便于分辨，ΔH应适当大一些，密度计漂浮浮力等于重力，所以排开液体体积不变的情况下欲增大ΔH，则密度计的横截面积要小一些，故密度计应适当细一些； （2）若发现密度计浸没在水中，说明浮力小于重力，此时应该减小重力，故应该减小配重； 【展示交流】由题知，酒精密度大小在0.86g/cm3～0.88g/cm3为合格，且密度计漂浮在密度为0.86g/cm3和0.88g/cm3的酒精中时两次标记间的长度为ΔH，由图丁可知，A、B两瓶酒精放入密度计后液面都位于合格区间内，故A、B瓶酒精合格；密度计的刻度特点是上小下大，则D瓶酒精的密度偏大，C瓶酒精的密度偏小。 故答案为：（1）①1.76；②大；细； （2）减小配重； 【展示交流】AB；D。 【点评】考查密度计的使用原理及相关应用，对物体沉浮条件的考查是重点，也是难点，本题更注重密度计使用的时效性。 7．在“设计恒温电热杯”的跨学科实践活动中，同学们需要解决温度检测（获取水温信息）、电路设计（显示温度）、参数计算（优化系统性能）等关键问题。恒温电热杯的自动温度控制系统由负责检测、显示水温的温度检测系统和负责启动或停止加热的温度控制系统组成，如图1所示。以下是实践过程中的几个核心任务，请结合所学知识回答下列问题。 【任务一】元件选择 （1）温度检测系统应选择　半导体　 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的热敏电阻，能将温度变化转化为电阻值变化，是实现电子测温的核心元件。热敏电阻按温度系数分为两类：NTC（负温度系数热敏电阻）和PTC（正温度系数热敏电阻）。PTC的特性是温度越高，电阻值越大；NTC的特性是温度越高，电阻值越小。 【任务二】排除故障，计算参数 （2）为设计温度显示电路，同学们用图2的串联电路进行测试。闭合开关后，电压表指针无偏转，电流表指针有明显偏转，电路故障的原因可能是R2发生　短路　 （选填“断路”或“短路”）。排除故障后，继续进行测试。已知电源电压为6V，电流表的示数为0.2A，电压表的示数为4V，则定值电阻R1的阻值为　10　 Ω。 【任务三】电路分析 （3）图3是温度检测电路的简化模型，R为定值电阻，Rt为NTC热敏电阻，在Rt抹上一些常温酒精再用扇子对着Rt扇风时，Rt的阻值将　增大　 ，电流表示数将　减小　 。（两空均选填“增大”、“减小”或“不变”） 【任务四】温度校准 （4）同学们用NTC制作电子测温装置（内部电路如图4甲所示，温度显示装置由图中的电流表改装而成）。测同一杯水温度时，电子测温装置显示的温度总是高于液体温度计测量的温度。可能的原因是　电源电压偏高　 （写出一条合理原因）。 【任务五】实际应用 （5）图4甲中，电源电压为12V，定值电阻R0＝10Ω，图4乙是热敏电阻Rt的阻值随温度变化的图像。当电流表的示数为0.4A时，所检测的水温为　40　 ℃。 【分析】（1）温度检测系统必须温度改变使得电阻变化；选择半导体材料； （2）根据电流表示数分析故障，根据电压表示数确定故障位置； 图乙中R1与R2串联，根据串联电路的特点和欧姆定律计算R1的阻值； （3）酒精蒸发吸热，会使Rt温度降低；结合串联电路的特点和欧姆定律分析； （4）显示温度偏高，说明电流比对应实际水温的电流更大结合欧姆定律分析。 （5）根据欧姆定律计算总电阻，得出热敏电阻阻值，结合图乙确定温度。 【解答】解：（1）温度检测系统必须温度改变使得电阻变化，因此选热半导体材料； （2）电流表指针有明显偏转，说明电路不是断路，只能是短路，电压表指针无偏转，说明电压表及其并联的部分被短路，故R2发生短路； 图乙中R1与R2串联，根据串联电路的电压规律知，R1两端电压U1＝U﹣U2＝6V﹣4V＝2V； 由欧姆定律得，R1的阻值； （3）酒精蒸发吸热，会使Rt温度降低；Rt是NTC热敏电阻，温度越低电阻越大，因此Rt阻值增大；电路总电阻增大，电源电压不变，由得，电路电流减小。 （4）显示温度偏高，说明电流比对应实际水温的电流更大，可能原因：电源实际电压偏高，导致电流偏大； （5）根据欧姆定律知，图甲中总电阻； 根据串联总电阻规律知，热敏电阻阻值Rt＝R总﹣R0＝30Ω﹣10Ω＝20Ω； 结合图乙可得，Rt＝20Ω对应水温为40℃。 故答案为：（1）半导体； （2）短路；10； （3）增大；减小； （4）电源电压偏高； （5）40。 【点评】本题考查串联电路的特点和欧姆定律，属于中档题。 8．太阳能发电具有清洁、可再生的优点，但也存在着依赖日照条件，储能技术不足等缺点。在跨学科实践课上，某物理小组的同学尝试设计一个以储能系统为核心的太阳能供电系统。 （1）能流图设计：如图甲所示，白天利用太阳能发电给用户端和储能系统供电，夜间储能系统自动给用户端供电。储能的方式很多，比较常见的是利用化学电池即蓄电池储存电能，如果采用这种方式储存电能，根据图甲信息可知，白天蓄电池中发生的能量转化是　电能转化为化学能　 。 （2）蓄水储能系统设计： ①设计原理：如图乙所示是同学们设计的一种蓄水储能系统示意图。白天抽水机通电工作，利用大气压将水从低位水槽抽到高位水槽，此时自动阀门关闭，当达到设定水位时抽水机自动停止工作。夜间，自动阀门开启，水流向低位水槽，在水流的冲击下对发电系统做功，发电机将机械能转化为电能供给用户； ②设计参数： 发电机输出电能 高位水槽蓄水量 发电系统效率 环境气压 环境温度 不少于8kW•h 100t 80% 约1标准大气压 不低0.2℃ 请根据表格中的参数要求，推算出图乙中高位水槽距离发电机的高度h应不低于　36　 m。（g取10N/kg） （3）自动阀门设计：如图丙所示是自动阀门的结构设计及控制电路，其中R为光敏电阻。当光照强度减少到设定值时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁向上移动，使阀孔打开，水流出高位水槽。 ①若实现上述功能，光敏电阻的阻值应随光照强度的增加而　增大　 ；当阀门中弹簧的弹性形变变大时，弹簧的弹性势能　变大　 ； ②若要实现在光照强度更低时开启自动阀门。可以将电路中滑动变阻器RP的滑片P向　右　 适当调节。 【分析】（1）图a中太阳能发电系统发的电，白天给储能系统供电，电能转化为化学能，夜间化学能转化为电能给用户端供电； （2）②发电机的工作原理是把水的机械能转为电能，根据发电机的输出电能和发电机的发电效率可知求出水的重力势能，重力势能即水的重力落下所做的功W＝mgh，从而求出高位水槽到发电机的高度； （3）①当光照强度减少到设定值时，电磁铁磁性增强，由此可知此时线圈中电流变大，电路中的总电阻变小，滑动变阻器电阻接入的电阻不变，所以此时光敏电阻的阻值变小，故光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大；当阀门中的弹簧的弹性形变变大时，弹性增大； ②衔铁被吸起的磁性一定，电路种需要的电流一定，此时电路中的总电阻一定，光照强度更低时，光敏阻值的阻值更低，滑动变阻器接入变大。 【解答】解：（1）图a中太阳能发电系统发的电，白天给储能系统供电，电能转化为化学能； （2）②发电机的工作原理是把水的机械能转为电能，水的重力势能即为水落下时所做的功，因为发电机的发电效率为80%， 所以高位水槽到发电机的高度h36m； （3）①当光照强度减少到设定值时，电磁铁磁性增强，由此可知此时线圈中电流变大，电路中的电路I可知，电流变大，电源电压一定，电路中的总电阻R总变小，定值电阻R的阻值一定，光敏电阻R＝R总﹣RP变小，故光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大； 当阀门中的弹簧的弹性形变变大时，弹性增大，弹簧的弹性势能增大； ②衔铁被吸起的磁性一定，电路中的电流一定，电路中的总电阻R总一定，光照强度更低时，光敏阻值的阻值R更低，滑动变阻器接入RP＝R总﹣R变大，故滑片向右移动。 故答案为：（1）电能转化为化学能；（2）②36；（3）①增大；变大；②右。 【点评】本题考查了能量的转化，光敏电阻的特性和影响弹簧的弹性性势能大小的因素。 9．在“人工孵蛋”的跨学科实践活动中，同学们需要制作一个孵化箱，为鸡蛋的孵化提供合适的温度环境。 任务一 测量电热丝电阻R0 （1）用笔画线代替导线把图1电路连接完整； （2）向左移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表示数如图2所示，为　2.2　 V，同时读出此时电流大小为0.44A，则电阻R0＝　5　 Ω； （3）完成上述实验之后，老师提出：如果没有电压表，用一个电流表和一个定值电阻R0，仍可完成本实验。兴趣小组经过讨论设计了如图所示的电路，并进行了如下操作： ①闭合开关S、S2，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为I1，此时小灯泡正常发光； ②保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，闭合S1，电流表示数为I2，则小灯泡正常发光时的电阻R＝　　 （用R0、I1、I2表示）。 任务二 调整电热丝发热功率 （4）如图3所示，将电阻丝放入孵化箱中，并用温度传感器检测孵化箱温度。当孵化箱温度过低时，滑片应该向　左　 侧移动； （5）若将学生电源电压调到最大值，滑动变阻器阻值调到最小，加热功率仍然不够。利用图3提供的器材，为增大加热功率，解决问题的方法是　并联一根相同的电阻丝　 ； 任务三 改进与提升 温度过高会导致鸡蛋失去活力而无法孵化，同学们在孵化箱中装了自制高温报警装置。阻值不计的报警器在电流达到某一值时开始报警，电路图如图4所示，电源电压保持3V不变，L为指示灯，RT为热敏电阻，其阻值随温度t变化的函数关系是RT＝﹣0.1Ω/℃•t+15Ω。 （6）当箱内温度升高时，灯的亮度变　亮　 ； （7）通过调节滑动变阻器可以改变报警温度，若要使报警温度降低，需要向　左　 侧移动滑片。 【分析】（1）电压表并联在定值电阻两端，电源由2节干电池，因此电压表选0～3V量程； （2）根据电压表的量程与分度值正确读数；利用欧姆定律求出电阻； （3）根据并联电路特点与欧姆定律求出小灯泡正常发光时的电阻； （4）电压一定时，电阻变小，电流变大； （5）电压一定时，电阻减小，功率增大； （6）串联电路，电源电压一定，温度升高时，RT阻值减小，电路总电阻减小，电流增大，指示灯功率P＝I2RL增大，可知灯亮度的变化； （7）报警温度降低，意味着在更低温度时RT更大，电流就达到报警值，根据串联电路特点与欧姆定律分析可得答案。 【解答】解：（1）电压表并联在定值电阻两端，电源由2节干电池，因此电压表选0～3V量程，如图所示； （2）①电压表的量程是0～3V，分度值是0.1V，电压表的示数是2.2V； ②电阻； （3）①闭合开关S、S2，移动滑动变阻器滑片P，电流表测R0的电流，示数为I1，电阻两端R0的电压为U额＝U0＝I1R0； ②保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，闭合S1，电流表测干路的电流，示数为I2，小灯泡正常发光时的电流为I额＝I2﹣I1； 小灯泡正常发光时的电阻R； （4）当温度过低时，需要增大电热丝的功率。根据可知，需减小电路总电阻，因此滑动变阻器滑片应向左侧移动（减小接入电阻）； （5）电源电压已调至最大和滑动变阻器已调至 最小，仍功率不足，可通过增加电热丝的并联支路，即并联一根相同的电阻丝来增大总功率（总电阻减小，总功率增大）； （6）根据RT＝﹣0.1Ω/℃•t+15Ω可知，温度升高时，RT阻值减小，电路总电阻减小，电流增大，指示灯功率P＝I2RL增大，亮度变亮； （7）报警温度降低，意味着在更低温度时RT更大，电流就达到报警值。根据，要让RT更大时电流达到报警值，需减小滑动变阻器的阻值，因此滑片应向左侧移动。 故答案为：（1）； （2）2.2；5； （3）； （4）左； （5）并联一根相同的电阻丝； （6）亮； （7）左。 【点评】本题考查欧姆定律的应用，电功率的综合计算，有一定的难度。 10．在跨学科实践活动中，同学们根据凸透镜成像知识，研究并制作图中所示的望远镜。 【了解原理】 （1）物镜的作用相当于照相机，成倒立、缩小实像，目镜用来把这个像放大，相当于放大镜。 （2）望远镜的放大倍率为物镜焦距与目镜焦距之比。 【选择物镜和目镜】 （3）设定望远镜的放大倍率为2。 （4）选择符合要求的甲、乙两个凸透镜。 （5）通过实验研究甲凸透镜的成像性质。 ①实验器材有：甲凸透镜、光屏、高度为3.0cm的光源和刻度尺。 ②在水平桌面上将光源、甲凸透镜、光屏沿直线从左向右顺次摆放，并使它们的中心大致在　同一高度　 。 ③下表是记录的物距、像距、像高和正倒情况。 物距u/cm 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0 像距v/cm \ \ \ \ 60.4 35.6 26.6 22.3 20.0 18.4 17.3 16.6 15.7 15.0 像高h/cm \ \ \ \ 15.1 7.6 5.0 3.7 3.0 2.5 2.1 1.9 1.7 1.5 像的正倒 正 正 正 \ 倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒 （6）结合实验过程和表格中的信息回答问题，并确定望远镜的物镜和目镜。 ①为了确定实像的位置，操作时需要来回移动光屏，观察比较像的　清晰度　 。 ②分析表格中数据，当物距u和焦距f甲满足　f甲＜u＜3f甲 的条件时，实像高度将大于光源高度的一半。 ③当物距u＝23cm时，光屏上呈现光源清晰的像，分析表格中数据，像距v最小的取值范围是17.3cm～　18.0　 cm。 ④将光源放在甲凸透镜左侧较远的地方，移动光屏找到清晰像，在不改变光源和光屏位置的情况下，改用乙凸透镜进行实验，发现将该透镜放在原来透镜左侧的某个位置时，光屏上得到相同性质的实像，根据设计要求，乙凸透镜应该作为望远镜的　物　 镜。 【设计镜筒】 （7）镜筒可以设计成方便伸缩的两段。 【交流反思】 （8）如果观察的物体比较暗，为了使像更亮些，可以考虑选择直径更　大　 的凸透镜做为物镜。 【分析】（5）②将光源、甲凸透镜、光屏三者中心调至同一高度，目的是使像能成在光屏中央。 （6）①来回移动光屏，对比像的清晰程度，最清晰处即为实像准确位置。 ②由表中信息和凸透镜成像的规律可求出甲凸透镜的焦距； 光源高度为3cm，则光源高度的一半为1.5cm；由题意可知像高大于1.5cm且成倒立实像，则物距应大于一倍焦距，进一步分析表中信息可知物距u和焦距f甲应满足的条件。 ③分析表格中的数据结合在光的折射现象中光路是可逆的进行解答。 ④已知望远镜放大倍率等于物镜焦距除以目镜焦距，倍率为2，说明物镜的焦距大，而目镜的焦距小；结合题意分析两凸透镜的焦距大小关系，进一步判断乙凸透镜应该作为望远镜的物镜还是目镜。 （8）物镜直径越大，收集的光线越多，成像亮度更高。 【解答】解：（5）②将光源、甲凸透镜、光屏三者中心调至同一高度，目的是让像能完整成在光屏中央。 （6）①来回移动光屏，对比像的清晰程度，最清晰处即为实像准确位置。 ②由表中信息可知，当u＝20.0cm时，v＝20.0cm，此时成倒立、等大的实像，说明u＝20.0cm＝2f甲，则f甲＝10.0cm； 光源高度为3cm，则光源高度的一半为1.5cm；由表中信息可知，当u＝30.0cm＝3f甲时像高恰好等于1.5cm，且要成实像需满足u＞f甲，由凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律可知，实像高度大于光源高度一半的条件是f甲＜u＜3f甲。 ③由表中信息可知，物距为24.0cm时对应的像距为17.3cm；由表中信息还可知，物距为18.0cm时对应的像距为22.3cm，因在光的折射现象中光路是可逆的，则当物距为22.3cm时对应的像距为18.0cm； 因为22.3cm＜u＝23cm＜24.0cm，所以物距u＝23cm时其像距介于两者之间，即像距v最小的取值范围是17.3cm～18.0cm。 ④已知望远镜的放大倍率等于物镜焦距除以目镜焦距，倍率为2，说明物镜的焦距大，而目镜的焦距小； 由题知，将光源放在甲凸透镜左侧较远的地方，移动光屏找到清晰像，在不改变光源和光屏位置的情况下，改用乙凸透镜进行实验，发现将该透镜放在原来透镜左侧的某个位置时，光屏上得到相同性质的实像，即用乙凸透镜做实验时，物距较小，而像距较大，说明乙凸透镜对光的会聚能力较弱，则乙凸透镜的焦距更大，所以乙凸透镜应该作为望远镜的物镜。 （8）物镜直径越大，收集的光线越多，成像亮度更高。 故答案为：（5）②同一高度；（6）①清晰度；②f甲＜u＜3f甲；③18.0；④物；（8）大。 【点评】本题考查跨学科实践活动中，同学们根据凸透镜成像知识，研究并制作望远镜。 11．2024年5月3日，嫦娥六号探测器在文昌航天发射场成功发射（如图甲）；6月2日，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极，开启人类探测器首次在月球背面实施样品采集任务。早先发射的、绕地月连线上点L转动的“鹊桥”中继星，正在与月球一起稳定地绕地球运转，其运动轨道如图乙所示。 （1）由于嫦娥六号的着陆点位于月球背面，受到月球遮挡无法直接与地球通信，需要通过“鹊桥”中继星来转发月面航天器与地球之间的通信。在如图所示位置，“鹊桥”中继星与地面控制中心相距约4.6×105km，与月球背面相距约6.5×104km，则通讯信号从地面控制中心传到嫦娥六号大约需要多长时间？（信号传播速度为3×108m/s，忽略中继设备处理延迟时间） （2）小华和同学准备自制天文望远镜观察月球.图丙是她们自制开普勒望远镜所用的材料：大小不同的纸筒、凸透镜（焦距分别为f1＝5cm、f2＝50cm）、卡纸等。为获得较好观测效果，应选焦距为 　50　 cm的凸透镜作为物镜；调节镜筒的长度，使物镜与目镜之间的距离大约为 　55　 cm时成像最清晰。 （3）望远镜不方便日常携带，小明了解到华为手机的潜望式镜头也能实现“望远”功能，于是对其光学原理进行研究。该镜头由等腰直角三棱镜、镜头模组（相当于凸透镜）和传感器组成，小明根据该镜头设计的结构模型如图丁所示。若用该潜望式镜头拍摄物体“”，则其在传感器上所成像的形状是 　D　 。 （4）学校跨学科实践小组还开展了“制作水火箭模型”活动。如图戊所示，小组同学用间隔0.1秒曝光一次的频闪照相机，拍下了一枚实际长度为40cm的水火箭从A位置运动到D位置的过程。分析照片可得：水火箭在照片中从A到D运动的距离为 　120　 cm，该水火箭从A处到D处实际运动的平均速度为 　4　 m/s。 【分析】（1）光速测距：路程相加，由t＝ 计算算出传播时间； （2）物镜选长焦距，镜间距≈两焦距之和，据此分析； （3）三棱镜全反射成像，物像上下左右全颠倒，据此分析； （4）频闪测速：依靠图中长度倍数换算实际路程，结合频闪间隔求总时间，由v进行计算。 【解答】解：（1）信号传播的总路程：s＝4.6×105km+6.5×104km ＝5.25×105km＝5.25×108m；已知信号传播速度 v＝3×108m/s，t＝ 1.75s； 答：通讯信号从地面控制中心传到嫦娥六号大约需要1.75秒； （2）开普勒望远镜的物镜需要焦距较长，目镜焦距较短，这样可以获得较好的观测效果，所以应选焦距为50cm的凸透镜作为物镜；物镜与目镜之间的距离约为物镜焦距+目镜焦距：50cm+5cm＝ 55cm； （3）等腰直角三棱镜会对光线进行反射，成的像会上下、左右均颠倒，所以物体“←”经过反射和凸透镜后，在传感器上所成像的形状是D（向下的箭头）； （4）已知箭身长L＝40cm，图中AD＝3倍箭长：s＝3×40cm＝120cm＝1.2m；频闪间隔t_0＝0.1s，A→D共3个间隔：t＝0.3s；v4m/s。 故答案为： （1）1.75s； （2）50；55； （3）D； （4）120；4m/s。 【点评】本题主要考查光速运算、望远镜构造、棱镜成像、频闪测平均速度四类基础知识点，融合光学与机械运动，侧重公式活用和看图提取长度、时间信息的能力。 12．跨学科实践——设计太阳能储能系统 【任务要求】设计太阳能储能系统，用来保障夜间供暖或供电。 【设计制作】 任务一：太阳能供暖储能系统。由集热、蓄热和供暖组成，工作过程如图甲。白天集热板接收太阳能，经热交换器使蓄水箱水温升高并供暖；集热板不供热时，蓄水箱与热交换器间阀门关闭。冬日晴天，满足用户全天取暖的同时，富余内能储于蓄水箱供夜间供热。 任务二：太阳能供电储能系统。如图乙是蓄水储能系统，白天自动阀门关闭，抽水机将水从低位水槽抽到高位水槽，到设定水位时抽水机停止工作；夜间自动阀门开启，水流推动发电机工作，将机械能转化为电能供用户使用。 （1）储能的方式很多，如蓄水箱储能、蓄电池储能等。任务一中，蓄水箱中水内能的增加是通过　热传递　 方式实现的； （2）同学们收集到某蓄水储能系统的数据如下表所示，不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），水的密度为1.0×103kg/m3] 太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量 3×106J/（h•m2） 4m2 1.74×107J ①若每天光照时间为10h，集热板的光热转化效率为60%，则集热板中的水将获得多少内能？ ②这些内能的一部分通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一部分则能使蓄水箱内的水温最终升高10℃，计算该蓄水箱中水的质量？ （3）同学们在老师指导下按图乙制作了小型水力发电储能系统，该储能系统的设计要求是综合效率（输出电能与输入电能之比）达到70%；已知高位水槽距发电机3.6m，水槽中100kg水冲击发电机可发电2.88×103J，此过程发电效率为多少？实测到抽水机的效率为80%，计算说明该储能系统是否达到设计要求。（g取10N/kg） 【分析】（1）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，做功过程是能量的转化过程； （2）①根据表格信息求出太阳辐射到集热板上的总能量，根据光热转化效率求出集热板中水获得的内能； ②已知蓄水箱全天供暖输出能量，根据题意求出用于水温升高的能量，根据Q升＝cmΔt求出变形得蓄水箱水的质量； （3）根据W＝mgh求出水的重力势能，根据电热转化效率公式求出此过程发电效率；设抽水机输入电能为W电输，抽水机效率80%，据此求出水获得的势能，进而求出输出电能与输入电能的关系，再求出综合效率，根据综合效率判定该储能系统是否达到设计要求。 【解答】解：（1）任务一中，集热板接收太阳能，经热交换器使蓄水箱水温升高，这是通过热传递的方式增加水的内能（内能从高温的集热板/热交换器转移到水）； （2）①太阳辐射到集热板上的总能量： ； 光热转化效率为60%，所以集热板中水获得的内能为： ； ②已知蓄水箱全天供暖输出能量为1.74×107J，则用于水温升高的能量： ； 根据Q升＝cmΔt，变形得蓄水箱水的质量为： m； （3）水的重力势能：W势＝mgh＝100kg×10N/kg×3.6m＝3600J；此过程发电效率： ； 设抽水机输入电能为W电输，抽水机效率80%，则水获得的势能： W势＝W电输×80%； 输出电能为： W电出＝W势×80%＝W电输×80%×80%＝W电输×64%。即综合效率为64%，小于设计要求的70%，因此未达到设计要求。 答：（1）热传递；（2）①集热板中水获得的内能为7.2×107J；②蓄水箱水的质量为1300kg；（3）此过程发电效率为80%，综合效率为64%，未达到设计要求。 【点评】本题考查了做功公式、燃料完全燃烧释放热公式和吸热公式、机械效率计算公式的应用，涉及到的知识点较多，难度适中。 13．阅读短文，回答问题。 跨学科实践项目——优化设计智能分拣机器人 智能分拣机器“小黄人”在快递业务中发挥着巨大作用，它由动力、分拣和控制电路组成。 【活动目的】优化设计智能分拣机器人，提升智能机器人的快件分拣效率。 【实施过程】 （一）工作原理探究 “小黄人”通过地面二维码定位导航，可快速扫码识别快件信息，按目的地规划路线，集扫码、称重、分拣功能于一体，单机每小时可分拣50个快件。 （1）派件员将快件放在“小黄人”托盘中心，“小黄人”加速运动的过程中（图1），受到的摩擦力　不变　 ；至下落口后，通过托盘将快件送入下落口（图2）。托盘可视为绕O点旋转的杠杆（图4），推力F始终垂直于托盘向上。已知托盘的质量400g，OB长为30cm，OA长为5cm。若某快件的质量为3kg，为了将快件“扔”进下落口，“小黄人”此时对托盘推力F至少为　102　 N。（g取10N/kg） （2）项目小组为“小黄人”设计智能避障系统，S1、S2分别为左右雷达避障开关。当雷达监测遇障后，对应开关自动闭合，蜂鸣器发声，转向电动机工作，直至避障完成。如图电路图中满足要求的是　C　 。 （3）如表所示是“小黄人”铭牌上的部分参数。电池容量4000mAh是指当工作电流为4000mA时，能持续供电1h。若充满电后，90%的电能用于正常工作，则可供机器人持续正常工作　1.8　 h。 项目 工作电压 功率 电池容量 15V 30W 4000mA﹣h （4）如图3所示，“小黄人”加设自动充电功能，当检测到电池容量低至10%时会自动返回充电，则充电过程中，电池相当于　用电器　 （选填“电源”或“用电器”）。若返回过程中受到的阻力为27N，为确保机器人能顺利返回充电，需要充电时，机器人离充电座不能超过　320　 m。（剩余电池容量的40%用于提供克服阻力做功） （二）模拟电路设计 小明为深入了解快件分拣识别原理，设计了如图5快件分拣识别电路：通过光敏电阻R1识别派送区域，压敏电阻R2识别放置位置。电源电压6V，电流表允许通过的最大电流0.9A，R2阻值随压力变化如图6，R1扫码前后阻值如表所示。 区域 扫码前 A B C D 光敏电阻R/Ω 10 12 15 18 20 （5）分析上述图表可知，扫码前通过R1的电流是　0.6　 A；分拣机器人最多能将　90　 N重的快件投送到D区域。 （三）优化控制电路 （6）虽然“小黄人”有自动充电功能，但偶尔需人为操作。为保证机器人能有效工作，小明在机器人内部设计了电量提醒控制电路，要求电量充足时，开关S闭合，绿灯亮；电量不足时，开关S断开，红灯亮。请你将设计电路（图7）补充完整。 【分析】（1）小黄人受到的摩擦力与小黄人的压力与接触面的粗糙程度有关；托盘和物件的对杠杆的作用力可视为作用在杠杆OB的中点上，根据杠杆的平衡条件求出此时小黄人对杠杆的作用力F； （2）S1、S2分别为左右雷达避障开关。当雷达监测遇障后，对应开关自动闭合，蜂鸣器发声，转向电动机工作，由此可知，两个开关S1、S2并联，且蜂鸣器不会接着一个支路上，由此进行判断； （3）根据电池容量和电能效率，可知小黄人用于正常工作的电能，机器人持续正常工作的时间t； （4）电池充电过程中，消耗了电能，转化为电池的化学能；返回充电时，电池剩余的电能为电池容量的10%，剩余电池容量的40%用于提供克服阻力做功，求出用于克服阻力做功的能量，根据克服阻力做的功W＝fs，可求出机器人离充电座不能超过的距离； （5）图5中R1、R2并联，电源电压已知，扫码前R1的阻值已知，由欧姆定律求出通过R1的电流；扫码后，送到D区光敏电阻的阻值为20Ω，由欧姆定律求出此时通过R1的电流，压敏电阻的压力越大，电阻越小，通过R2电流越大，电流表的量程为0.9A，求出此时压敏电阻的阻值，由图6可知分拣机器人最多能投送到D区的快捷的重力； （6）根据要求电量充足时，开关S闭合，绿灯亮；电量不足时，开关S断开，红灯亮，两灯并联在电路中。 【解答】解：（1）小黄人对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，所以小黄人加速运动的过程中，受到的摩擦力不变； 图4中，阻力F1＝m1g+m2g＝400×10﹣3kg×10N/kg+3kg×10N/kg＝34N， 动力臂L＝OA＝5cm，阻力臂L， 由杠杆的平衡条件得：FL＝F1L1， 所以小黄人对托盘的推了F102N； （2）左右雷达避障开关S1、S2，当雷达监测遇障后，对应开关自动闭合，此时蜂鸣器发声，转向电动机工作，由此可知，两个开关S1、S2并联，且蜂鸣器不会接着一个支路上，所以电路C符合题意，故选：C； （3）电池充满电用于小黄人正常工作的电能W1＝Wη＝IUtη＝4000×10﹣3A×15V×36×90%＝1.94×105J； 机器人持续工作时间t6480s＝1.8h； （4）电池充电过程中，消耗了电能，转化为电池的化学能，此时电池相对于用电器；返回充电时，电池剩余的电能为电池容量的10%，剩余电池容量的40%用于提供克服阻力做功，所以用于克服阻力做功消耗的能量W0＝Wη1η2＝4000×10﹣3A×15V×3600s×10%×40%＝8640J， 机器人离充电座的距离s0320m； （5）图5中R1、R2并联，电源电压是6V，扫码前通过R1的电流0.6A； 快件送到D区时光敏电阻的阻值R11＝20Ω，此时通过光敏电阻的电流0.3A， 此时通过压敏电阻R2的最大电流I2＝I﹣I11＝0.9A﹣0.3A＝0.6A， 此时压敏电阻的阻值R2 从图6可知此时的压力为90N； （6）根据要求电量充足时，开关S闭合，绿灯亮；电量不足时，开关S断开，红灯亮，两灯并联在电路中，连接电路如下： 故答案为：（1）不变；102；（2）C；（3）1.8；（4）用电器；320；（5）0.6；90；（6） 。 【点评】本题考查了影响滑动摩擦力大小的因素，杠杆的平衡条件，电路工作状态分析，功和功率的计算，欧姆定律的应用。 14．阅读短文，回答问题。 跨学科实践：调查梁桥和拱桥并制作模型。 【任务要求】调查了解梁桥和拱桥的基本结构，并制作模型探究桥梁受力情况。 【设计制作】任务一：了解梁桥的结构并探究梁桥受力情况。 梁桥主要由桥面和桥墩组成，桥面直接承受车辆、行人等对它的压力。 用海绵块模拟桥面、砝码盒模拟桥墩进行实验。海绵表面画有方格，方格的边长为0.5cm，小明用食指竖直向下压海绵，如图甲所示，随着压力的增加，海绵的形变程度越来越大；然后增大跨度，也就是增大“桥墩”之间的距离，用同样大小的力压海绵，“桥面”形变程度不同，如图乙所示。 （1）梁桥受到物体施加的压力时，桥面向下弯曲，说明力可以使物体 　发生形变　 ，物体同时受到支持力，这说明力的作用是 　相互的　 。图丙是手指施加压力为10N时，海绵上留下的指印（不足一格的计为半格），此时海绵受到的压强约 　5.3×104 Pa。 （2）结合“用海绵块模拟桥面”实验，关于梁桥，下列说法不正确的是 　B　 。 A.跨度越大，相同压力下形变越明显 B.上桥面受力拉伸，下桥面受力压缩 C.梁桥超载断裂总是从桥面下部开始 D.跨度过大，可在中间增加桥墩支撑 任务二：了解拱桥的结构并探究拱桥受力情况。 图丁是3D打印的赵州桥模型，它主要由拱圈、桥面、基座等组成。拱圈将桥面受到的压力F转化为对地基的压力F1及对基座的水平推力F2。 改变桥面受到的压力F，并用力传感器测得单侧基座受到的水平推力F2，实验数据如表1： 表1 桥面受到的压力F/N 5 10 20 25 单侧基座受到的水平推力F2/N 2 4 8 10 老师要求利用卡纸制作矢跨比为0.25的拱桥模型，矢跨比等于矢高f与跨度L之比，其中，矢高f是拱顶到拱脚连线的距离，距离L是两个拱脚之间的水平距离。矢跨比减小，基座受到的水平推力增大。图戊是某同学制作的模型照片（缩放比1：5），为测试其最大承重，他在桥面上逐个添加5g砝码直至坍塌，根据砝码个数算出最大承重。 【交流评价】同学们对纸质拱桥模型及承重实验进行了交流。 表2 等级 优秀 合格 不合格 评价指标 矢跨比符合要求，实验过程正确。 矢跨比存在一定偏差，实验过程正确。 矢跨比存在一定偏差，实验过程有明显错误。 （3）当在赵州桥3D拱桥桥面上放置重为18N的物体时，单侧基座受到的水平推力为 　7.2　 N，古代石拱桥往往在基座两侧设置“护岸”或“金刚墙”，结合本实验，分析这些结构的主要作用是 　使桥体更加稳固，防止发生侧移　 。 （4）根据评价表（表2）中的指标对图戊中的模型及实验过程进行评价，你的评价等级为 　合格　 ，依据是 　该模型矢跨比大于 0.25　 （依据表达要具体，不可直接引用评价指标）。 （5）如果桥梁跨度较大，为保护基座，可采取的方法是 　增加矢高　 （答案合理即可）。 （6）A 【分析】（1）根据力的作用效果及力的相互性解答前面两空；计算压强时注意单位换算。 （2）根据实验现象并推理解答。 （3）先根据数据找到数字规律，然后代入数据求解；由于拱桥对侧向有一定的推力，如果不进行加固很快就会坍塌，据此解答。 （4）通过观察图片估测其矢跨比是否符合老师要求。 （5）根据题中信息解答。 【解答】解：（1）桥面弯曲说明其形状发生了改变，故说明了力可以使物体发生形变； 物体对桥面有压力，同时物体受到了桥面的支持力，两者接触之时，压力和支持力同时产生，说明了力的作用是相互的； 先数出格数为7.5（或8），然后根据固体压强公式可得： pPa。 （5.3×104或5×104均可） （2）根据实验现象可知，压力相同时，跨度越大，“桥面”形变越大，A说法正确； 上桥面和下桥面形变方向一致，故B说法错误； 根据实验现象可知，下桥面形变程度更大，故超重时下桥面先断裂，C说法正确； 跨度过大，在中间增加桥墩可以对桥面起到支撑作用，D说法正确。 故选：B。 （3）根据表1中数据不难发现：桥面受到的压力F与单侧基座受到的水平推力F2的数值之比为2.5，故当在赵州桥3D拱桥桥面上放置重为18N的物体时，单侧基座受到的水平推力为N＝7.2N； 古代石拱桥往往在基座两侧设置“护岸”或“金刚墙”，是为了使桥体更加稳固，防止其发生侧移。 （4）根据图戊可知，该模型制作完整且合理，但该模型矢跨比大于 0.25，故评价等级为合格。 （5）阅读材料可知，“矢跨比减小，基座受到的水平推力增大”，故如果桥梁跨度较大，为保护基座，可采取的方法是：增大矢跨比或增大矢高；也有其他方案，如：采用多拱结构、采用更高强度的材料等。（答案合理即可） 不要在分析力甲 故答案为：（1）发生形变；相互的；5.3×104（或5×104）。 （2）B （3）7.2；使桥体更加稳固，防止发生侧移。 （4）合格；该模型矢跨比大于 0.25。 （5）增加矢高。 【点评】本题旨在考查学生对材料及数据的处理能力和解决实际问题的能力，引导学生观察、思考并参与生活中的实际问题。 15．阅读短文，回答问题。 跨学科实践——智能人形机械人研究的项目化学习活动 【项目介绍】2026年春晚，智能人形机器人（图甲）轮番登场，演小品、耍武术、跳群舞等，满满的科技感赢得了观众的喝彩，结合所学知识，某学习小组开展了“智能人形机器人研究”实践活动，为了实现智能感知和精确动作控制，“小M”智能人形机器人包含视觉、听觉、触觉、力觉、温度、距离、平衡觉共七大感知系统。如表所示是“小M”智能人形机器人的一些参数。（能量密度是指电池单位质量所输出的电能） 机械人总质量 50kg 电池能量密度 0.50kW•h/kg 电池工作电压 60V 电池总质量 2kg 电动机额定功率 500W 报警电流 10mA 【项目实施】 研究项目一：机器人感知系统 （1）“小M”通过嗅觉能闻到外界的各种气味，说明分子处在永不停息地　无规则运动　 中。 （2）关于“小M”的感知系统，下列说法中不正确的是　D　 。 A.其听觉系统是凭音色分辨不同乐器； B.其视觉系统中摄像头相当于凸透镜； C.其测温系统感知红外线来进行测温； D.其激光雷达测距离不能在真空使用。 研究项目二：机器人运动系统 （3）为了提升“小M”走路的稳定性，其脚底有深深的花纹，为了　增大　 （选填“增大”或“减小”）摩擦力。电动机是“小M”各关节的核心动力装置，工作时是将电能主要转化为　机械能　 。 （4）若当剩余电量减为电池容量的10%时，“小M”会主动寻找充电器充电，则充满电后至下一次自动充电前，“小M”能够连续正常工作的最长时间为　1.8　 h。为确保“小M”能顺利返回充电，假设需要充电时离充电器最远路程不能超过900m，则“小M”返回过程中受到的水平阻力为　120　 N。（剩余电池容量的30%用于提供克服阻力做功） 研究项目三：机器人保护系统 为了避免“小M”在执行搬运任务时因所受压力过大而损伤，设计了如图乙所示的负重过载保护电路，图乙中电源电压为3V，Rp为压敏电阻，其阻值随机器人所受压力变化的图像如图丙所示。当报警器（电阻不计）通过的电流超过报警电流时就会报警，并放弃执行搬运任务，从而避免机器人受损伤。 （5）如图乙，闭合开关S，当“小M”的负重为220N时就会报警，则滑动变阻器接入电路的电阻为　250　 Ω。若保持滑动变阻器的滑片P不动，当“小M”的负重为G时，电路中的电流为6mA，则此时负重G为　170　 N。 （6）长时间工作后，电源电压有所降低，为了使报警器仍能正常工作，不改变电路元件的前提下，请写出一条可行的措施：　将滑动变阻器的滑片P适当向a端滑动　 。 【分析】（1）分子在不停地做无规则的运动； （2）不同发声体发出声音的音色不同； 其视觉系统中摄像头相当于凸透镜； 红外线的热作用强，可以来进行测温； 激光雷达可以在真空中传播； （3）增大摩擦的方法：在压力一定时，增大接触面的粗糙程度，在接触面的粗糙程度一定时，增大压力；电动机是将电能转化为机械能的装置； （4）先算出机器人充满电后的电池容量，再算出消耗的电池容量，再利用t求出连续正常工作的最长时间； 由题机器人返回消耗电能W返＝30%W剩，返回克服阻力做功W＝Fs＝fs，据此计算返回过程中受到的水平阻力； （5）当电路电流为报警值时，结合图丙，利用欧姆定律求得电路中的总电阻，利用串联电路的电阻关系求得滑动变阻器接入电路的电阻；由图丙中图像知，压敏电阻的电阻与所受压力成一次函数关系，利用欧姆定律求得总电阻，进而算出压敏电阻的电阻和压力，求得当机器人的负重； （6）因报警器的报警电流不变，电源电压有所降低，为了使报警器仍能正常工作，则当减小电路总电阻，据此分析。 【解答】解：（1）“小M”通过嗅觉能闻到外界的各种气味，说明分子在做无规则的运动。 （2）A、不同发声体发出声音的音色不同，根据音色分辨不同乐器发出的声音，故A正确； B、其视觉系统中摄像头相当于凸透镜，故B正确； C、红外线的热作用强，可以来进行测温，故C正确； D、激光雷达可以在真空中传播，可以用激光雷达测距离，故D错误； 故选：D。 （3）“小M”脚底有深深的花纹，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力； 当电动机正常工作时，将电能主要转化为机械能。 （4）机器人充满电后的电池容量为Q＝0.50kW•h/kg×2kg＝1kW•h＝3.6×106J； 消耗的电池容量为Q1＝ηQ＝（1﹣10%）×1kW•h＝0.9kW•h； 连续正常工作的最长时间t1.8h。 由题意可得，智能机器人返回过程中克服阻力做的功：W返＝Q返＝30%Q剩＝30%×10%×Q＝30%×10%×3.6×106J＝1.08×105J， 智能机器人返回过程中受到的水平阻力：f＝F120N。 （5）当机器人的负重为220N时，由图乙中图像读出，压敏电阻的阻值为RF＝50Ω， 报警器的报警电流为I警＝10mA＝0.01A，当电路电流为报警值时，电路中的总电阻为：R总300Ω， 因报警器的电阻不计，根据串联电路的特点，滑动变阻器接入电路的电阻为RP＝R总﹣RF＝300Ω﹣50Ω＝250Ω。 由图乙中图像知，压敏电阻的电阻与所受压力成一次函数关系，设RF＝kF+b， 代入（20N，850Ω）和（220N，50Ω）解得k＝﹣4Ω/N，b＝930Ω，即RF＝﹣4F+930Ω，① 若保持滑动变阻器的滑片P不动，电路中的电流为I＝6mA＝0.006A时，电路中的总电阻为R500Ω， 压敏电阻的阻值为RF′＝R﹣RP＝500Ω﹣250Ω＝250Ω， 代入①式解得F＝170N， 则“小M”此时的负重为G＝F＝170N。 （6）长时间工作后，电源电压有所降低，因报警器的报警电流不变，为了使报警器仍能正常工作，则当减小电路总电阻，使滑动变阻器接入电路的电阻RP减小，将滑动变阻器的滑片P适当移向a端滑动。 故答案为：（1）无规则运动；（2）D；（3）增大；机械能；（4）1.8；120；（5）250；170；（6）将滑动变阻器的滑片P适当向a端滑动。 【点评】本题考查了电源的参量转化，增大、减小压强和摩擦力的方法，有关电功、机械功的计算。 16．【跨学科实践】对家庭用电的调查研究 随着社会的不断发展，用电需求也在不断增长。节能减耗既是国家倡导的社会风尚，也是每个家庭节约开支的有效途径。以下是某物理兴趣小组在夏季对家庭用电情况的调查与实验过程： 【调查内容】 1：查阅资料，了解“峰谷电价”和“阶梯电价”（一年用电量≤2760度，电价0.5元/度；2760度＜年用电量≤4800度，超出部分电价0.6元/度）如下： 时段 时间范围 电价（元/kW•h） 峰时 8：00～22：00 0.55 谷时 22：00～次日8：00 0.35 阶梯 年用电量（kW•h） 电价（元/kW•h） 第一阶梯 0～2760 0.5 第二阶梯 2760～4800 0.6 第三阶梯 4800～以上 0.8 2：统计家中电器：LED灯（额定功率10W）、白炽灯（额定功率10W）、空调（额定功率1.5kW）、电视机顶盒（待机功率5W），并记录每日使用时长。 【实验数据】 实验1：相同额定功率的LED灯与白炽灯，正常工作时使用照度传感器测量亮度，发现LED灯亮度是白炽灯的8倍。 实验2：空调设定26℃时，每日耗电6kW•h；设定24℃时，每日耗电7.4kW•h。 实验3：电视机顶盒全年待机，待机功率5W。 【问题】 （1）下列关于“峰谷电价”实施目的的说法，错误的是　C　 ； A.引导用户错峰用电，缓解用电高峰压力 B.鼓励用户在谷时用电，节约用电成本 C.减小家庭电器工作时的额定功率 D.促进电力储能技术发展 （2）某家庭年用电量3000度，按阶梯电价计算，超出2760度部分的电费为　144　 元。 （3）实验1中的LED灯和白炽灯正常工作1小时所消耗的电能　相同　 （选填“相同”或“不同”），亮度差异大的原因是LED灯的　A　 （选填“A”或“B”）更高。 A.电能转化为光能的效率 B.工作电压 （4）该家庭空调从24℃调整为26℃，每月（按30天计）节约的电能可供10W的LED灯正常工作　4200　 小时。 （5）结合“峰谷电价”和“阶梯电价”，提出一条降低家庭用电费用的可行措施：　错峰安排高耗电用电，减少不必要用电　 。 【分析】（1）峰谷电价的实施目的是引导错峰用电、鼓励谷时用电、提高电力资源利用效率，而电器的额定功率是电器本身的属性，不会因电价政策改变，据此分析； （2）先根据题意求出超出2760度的电量，根据超出部分电价求出超出部分电费； （3）LED灯和白炽灯额定功率相同，正常工作时功率相同，根据W＝Pt进行解答； LED灯比白炽灯的电能转化为光能的效率更高； （4）根据题意求出每天节约电能，进而求出每月（30天）节约电能，根据P可求出这些电能可供10WLED灯工作的时间； （5）结合峰谷电价的特点提出可行措施。 【解答】解：（1）A、根据题目给出的政策，峰时电价较高（0.55元/度），谷时电价较低（0.35元/度）。这显然是为了引导用户在谷时用电，减少峰时用电压力，从而提高电力资源的利用效率。故A正确； B、鼓励用户在谷时用电，节约用电成本。这也是政策的核心目的，故B正确； C、直接减少家庭电器的额定功率。这里需要特别注意，“峰谷电价”是通过价格杠杆调节用电时间，而不是直接减少电器的额定功率。故C不正确的； D、提高电力资源的利用效率。通过错峰用电，可以更合理地分配电力资源，提高效率，故D正确。 故选：C； （2）超出2760度的用电量为W1＝3000kW•h﹣2760kW•h＝240kW•h， 超出部分电价0.6元/度，电费为240kW•h×0.6元/kW•h＝144元； （3）LED灯和白炽灯额定功率相同，正常工作时功率相同，根据W＝Pt，相同时间消耗电能相同； 相同功率下LED灯更亮，是因为LED灯电能转化为光能的效率更高，大部分电能转化为光能，白炽灯大部分电能转化为内能浪费了，故选A； （4）由题意可知，每天节约电能W2＝7.4kW•h﹣6kW•h＝1.4kW•h， 一个月共节约W3＝1.4kW•h×30＝42kW•h， 可供电灯工作时间； （5）结合峰谷电价，错峰安排高耗电用电；结合阶梯电价，减少不必要用电，避免总用电量进入更高阶梯。 故答案为：（1）C；（2）144；（3）相同；A；（4）4200；（5）错峰安排高耗电用电，减少不必要用电。 【点评】本题考查了吸热公式、效率公式、电功率公式以及电能表相关知识，从材料中获取信息和灵活运用公式是解题关键。 17．跨学科实践：制作小型风力发电机优化风力发电系统 【项目提出】某实验小组开展项目化学习活动，制作小型风力发电机，优化风力发电系统。 【项目实施】 （1）制作小型风力发电机 经过课堂学习，了解到发电机和电动机中都有线圈和磁体，尝试用玩具电风扇作为风力发电机，连接成如图甲所示的电路。闭合开关，向扇叶吹风，使扇叶带动线圈转动。 （2）优化风力发电系统 在设计的过程中考虑到无风不能发电，于是增加了太阳能电池；又考虑到风能和太阳能发电受风速、光照强度等因素的制约，不适合直接给用电器供电，于是增加了蓄电池，形成风光互补发电系统。图乙是该系统的简图，其中给出了该系统的电能转移路径，但电能的转移方向并不完整，A和B其中之一为蓄电池，另一个为用电器。 【项目交流】 （1）如图甲所示的电路，闭合开关，向扇叶吹风，使扇叶带动线圈转动，能观察到的现象是　灯泡发光　 ，说明该小型的风力发电机可以发电。发电机是根据　电磁感应　 原理发电的。 （2）请根据所给条件，图乙中A元件的名称是　蓄电池　 。结合图乙说出蓄电池的工作过程及其起到的不同作用：　蓄电池在充电时，风能与太阳能转化为化学能储存在蓄电池中，此时蓄电池相当于用电器，在放电时，蓄电池将化学能转化为电能供用电器使用，此时相当于电源。　 。 【项目拓展】 经查阅资料，截至2025年3月，我国风电光伏发电总功率超10亿千瓦。某风力发电机组在风速为3m/s以下或25m/s以上时，处于空转或停机状态，发电功率为0；在风速达到12m/s或以上时，发电功率保持不变。其发电功率与风速关系如下表： 风速v/（m•s﹣1） 4 6 8 10 12 14 16 发电功率P/kW 56 190 445 880 1500 1500 1500 某日6：00到12：00，风速与时刻关系如图丙所示（为方便计算，数据作了简化处理），则在这段时间内该风力发电机组发电　2196　 kW•h。 【分析】（1）根据小灯泡的亮暗判断电路是否有电流通过；发电机是根据电磁感应发电的； （2）蓄电池充电时，相当于用电器，其他能量转换为电能；放电时相当于电源，电能转换为其他形式能； （3）根据电功公式求出风力发电机组发电的电能。 【解答】解：（1）闭合开关，向扇叶吹风，扇叶带动线圈在磁场中转动，线圈切割磁感线会产生感应电流，所以灯泡会发光；发电机是根据电磁感应原理发电的，即线圈在磁场中转动时，会产生感应电流。 （2）由题意知，风能和太阳能发电不适合直接给用电器供电，再根据系统简图和电能转移路径得到A是蓄电池；蓄电池在充电时，风能与太阳能转化为化学能储存在蓄电池中，此时蓄电池相当于用电器，在放电时，蓄电池将化学能转化为电能供用电器使用，此时相当于电源； （3）根据图丙可知，6：00到7：00发电机组风速为2m/s，根据题意可知发电机组在风速为3m/s以下，处于空转或停机状态，实际功率为0；7：00到9：00发电机组风速为6m/s，根据图表可知实际功率为190 kW；9：00到10：00发电机组风速为4m/s，根据图表可知实际功率为56 kW；10：00到12：00发电机组风速为10m/s，根据图表可知实际功率为880kW；则某日6：00到12：00，在这段时间内该风力发电机组发电量为W＝Pt＝0×1h+56kW×1h+190kW×2h+880kW×2h＝2196kW•h。 故答案为：（1）灯泡发光；电磁感应； （2）蓄电池；蓄电池在充电时，风能与太阳能转化为化学能储存在蓄电池中，此时蓄电池相当于用电器，在放电时，蓄电池将化学能转化为电能供用电器使用，此时相当于电源； （3）2196。 【点评】本题考查风力发电的在关知识，略有难度。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年中考物理跨学科实践专题 1．在跨学科实践课上，某小组同学开展了“节约一度电”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程，请帮助完成下列内容： 【项目分解】（1）收集生活中浪费电的现象；（2）讨论该如何节约用电。 【项目实施】（1）收集生活中浪费电的现象 同学们了解到，家里和学校教室里的电灯不能及时关掉，是一种很普遍的浪费电的现象。另外，学校和家庭生活中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指电器关闭遥控器并不关闭电源开关或是没有拔掉电器插头，让电源指示灯一直亮着。 实践小组的同学所在城市以家庭为单位约7×105户，用电器平均每天按待机20h计算，参考下表数据，估算每天该城市家庭用电器待机浪费电的总量约为　 　 kW•h。 常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑 数量（台） 1 1 2 1 待机功耗（W/台） 10 2 3 10 （2）讨论该如何节约用电 实践小组的同学认为，节约用电应该从点滴做起，以下措施切实可行。 ①随手关灯：根据公式W＝Pt可知，这样可以节约用电的理由是　 　 。 ②不让用电器处于待机状态。 ③尽量使用节能灯。根据公式W＝Pt可知，这样可以节约用电的理由是　 　 。 实践小组同学所在的学校共有电灯300盏，都是60W的日光灯，如果都改用20W的节能灯，按平均每天用电4h，则该学校更换节能灯后一天可节约用电　 　 kW•h。 【项目拓展】 （1）阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。为了提高大家的节约用电意识，某城市实施分时电价，具体方案如下表： 用电时段 时段范围 电价 高峰期 第一天8：00～21：00 0.55元/（kW•h） 低谷期 21：00～第二天8：00 0.30元/（kW•h） 小华留心观察了一下自家电能表，分别记录了她家第一天早8：00，晚21：00和第二天早8：00这三个时刻的读数，如图所示。则她家这一天应付电费　 　 元。 （2）发电厂输送电能若能采用　 　 材料电缆，可以大大降低由于电流的　 　 效应引起的电能损耗。由南方电网深圳供电局研制的相关材料，电缆已在深圳正式投入使用，整个项目从设计制造到建设运行，全为自主创新，实现了关键技术的自主可控，关键装备100%国产化，填补了国内相关技术空白，体现了“大国制造”的工艺水准。 2．某课外小组尝试了“制作简易杆秤”的跨学科实践活动。 活动一：认识杆秤的构造和工作原理。 在《墨经》中对杠杆平衡有以下阐述：“衡，加重于其一旁，必捶，权重相若也，相衡，则本短标长。文中提到的“权、重、标、本”如图1所示。小明想要探究这四个量之间的关系，进行了如下实验： （1）将杠杆挂在铁架台上，静止时如图2所示，要使杠杆水平平衡，应将平衡螺母向 　 　 （选填“左”或“右”）调节。 （2）杠杆水平平衡后，在左端挂1个钩码，右端挂3个钩码使杠杆再次水平平衡，如图3所示。此时杠杆具有 　 　 （选填“本长标短”或“本短标长”）的特点。 （3）保持“本”和“权”不变，改变“重”并调节“标”，直到杠杆水平平衡，如图4。分析3、4两图可初步得出“权、重、标、本”四个量之间的关系为 　 　 。 （4）杆秤由秤盘（放置待称量的物体）、秤砣、秤杆（标有刻度，可读取被称物体质量）、提纽组成。参照图3，杆秤中提纽相当于杠杆的 　 　 。 活动二：自制简易杆秤，并设计增大杆秤的量程。 （5）如图5所示用木棒作为秤杆，用细线系一个20g的钩码作为秤砣，把空小盆挂在A点作为秤盘，在B点挂细线作为提纽，调节秤砣位置使杆秤水平平衡，标记此时秤砣上细线的位置，则该位置对应的质量刻度值为 　 　 g。 （6）在称重过程中，若杆秤左低右高，如图6，要将杆秤调至水平平衡，秤砣应往 　 　 （选填“左”或“右”）侧移动。 （7）为了增大杆秤的量程，请你提出一个简单易行的方法：　 　 （写一种即可）。 3．跨学科实践：自制浮力秤 【工作原理】（1）浮力秤在水中静止时处于漂浮状态。 【项目取材】主要由圆柱体小筒、秤盘两部分组成，如图所示。 【项目制作】（2）某同学发现将组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止，为了实现在竖直方向上静止，你的改进方案是　 　 。 （3）经测量发现该浮力秤的总质量为100g，当秤盘上不放物体时，浮力秤受到的浮力是　 　 N，已知小筒底面积为20cm2，应在距小筒底部　 　 cm位置处标记浮力秤的“零刻度线”。 （4）经测量知小筒高度为30cm，将标准质量为　 　 g的物体放入秤盘后发现，小筒恰好完全浸没，此时可在小筒上标记浮力秤的“最大测量值”。 （5）最后给浮力秤完善刻度线与数值，该秤的刻度是　 　 （选填“均匀”或“不均匀”）的。 【项目迭代】（6）制作完成后，发现该浮力秤的精确度不高，请你结合该浮力秤提出改进方案：　 　 。 4．某组同学在研究鸡蛋的浮沉现象时发现向水中加入食盐，原本沉在水底的鸡蛋会浮起来，而且加入的食盐越多，鸡蛋露出水面的部分就越大。这个现象引起了同学们的兴趣，他们利用身边的材料，开展了《设计制作一个能测量液体密度的简易装置》的跨学科实践活动。请你根据提供的资料，一起参与完成以下任务。 【任务一】理论建模（1）小组同学经充分讨论后认为：将鸡蛋换成三个质量和材料都相同的柱状物体，让它们漂浮在质量相同的水中，如图甲所示，再往烧杯中加入等量食盐，图中的　 　 柱状物体上浮高度Δh最大，理由是当上浮体积相同时，　 　 。（请结合几何知识解释） 【任务二】动手制作 （2）在制作过程中，小组同学用石蜡将吸管的底端封闭，并装上铁砂作为配重，之后将吸管放入水中，如图乙所示，若想让该吸管竖直漂浮在水中，你的方法是　 　 。 小组同学经通力合作制作出密度计的简易模型，如图丙所示。 【任务三】标注刻度 （3）当它漂浮在水（密度为ρ水）中时，浸入水中的深度为H；当它漂浮在被测液体（密度为ρ液中时，浸入被测液体的深度为h。请你推导出h＝　 　 （用题目中的字母符号表示）。 小组同学在吸管上标出水面位置，测得该位置到吸管底部的距离H＝5cm。随后，根据上面推导的h公式和H值计算了不同密度液体对应的h值，并在吸管上对应位置标出刻度，数据如下表： 液体密度ρ/（g/cm3） 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 浸入深度h/cm 6.25 5.6 5.0 4.5 4.2 【任务四】使用改进 （4）小组同学想用此密度计测量所购买的消毒酒精是否合格（合格的消毒酒精的密度为0.86g/cm3～0.88g/cm3），请你推理使用该密度计测量时所遇到的问题是　 　 ，针对出现的问题你的改进方法是　 　 。 （5）图丁是一只实验室密度计，它相比于小组同学设计制作的密度计，实验室密度计的刻度部分较细，起始刻度线下方有一个很大的玻璃泡，请你猜想这种结构的作用：　 　 。 5．跨学科实践： 杆秤作为华夏国粹，制作轻巧、使用方便，曾是商品流通中的重要度量工具。 【项目提出】自制杆秤 【项目分析】杆秤由秤杆、秤砣、秤盘、提纽等组成，结构如图所示。称量时将物体放在秤盘中，移动系秤砣的挂绳使秤杆水平平衡，根据挂绳所处的位置就可以读出被称物体的质量。 制作杆秤时要考虑：材料的选择、提纽和秤盘位置的确定、零刻度及各刻度的标注等。 【项目实施】 （1）选材：选择秤杆时必须考虑　 　 （选填“材质名贵”“外形美观”或“质地坚硬”）； （2）制作：①选取一根可忽略重力的杆做秤杆，在秤杆左端选择两点依次标上A、B，在秤杆的B处系上绳子作为提纽；将10g的小盘系上细绳固定在A处做秤盘；将20g的钩码系上细绳挂在提纽右侧做秤砣；手提提纽，若A端偏高，则应将秤砣向　 　 （选填“左”或“右”）移动，使秤杆在水平位置平衡，如图所示，此时在　 　 （选填“提纽”或“秤砣”）的位置标“0”刻度线； （3）称量：用做好的杆秤称量一个土豆的质量。已知AB＝5cm，忽略绳重，当秤杆在水平位置平衡时，秤杆上秤砣的挂绳到B点的距离是30cm，则此土豆的质量为　 　 g。 （4）交流评估：质量不同的秤盘　 　 （选填“会”或“不会”）影响零刻度线的位置；为增大杆秤的最大称量值，可采取的方法是　 　 。（写出一种即可） 6．实验小组开展“自制微型密度计”跨学科实践。 【项目提出】现有一批如上图甲所示的小瓶酒精，外观无区别，用密度计测量酒精密度，是一种初步判断酒精是否合格的简单方法（0.86g/cm3～0.88g/cm3为合格）。图乙密度计因放不进小瓶无法检测这批酒精； 【项目分析和实施】小明想设计和制作一个能用来判断酒精是否合格的微型密度计。 （1）设计：①对于图甲的小瓶酒精来说，若用微型密度计测量时排开2mL的酒精，不会导致酒精溢出，因此微型密度计的质量不应超过　 　 g（假设酒精密度为0.88g/cm3）； ②在密度计质量不变的情况下，分别漂浮在密度为0.86g/cm3和0.88g/cm3的酒精中，在密度计上与液面相平处做标记，两次标记间的长度记为ΔH。为便于分辨，ΔH应适当　 　 （选填“大”“小”）一些，则密度计应适当　 　 一些（选填“粗”“细”）； （2）制作：用直径约为3mm的实心杆作为标度杆，为使密度计能在酒精中竖直漂浮，增加了细铜丝作为配重和直径为1cm的泡沫塑料球作为浮子。把密度计放入水中，若发现密度计浸没在水中，应如何调节配重？　 　 。 【展示交流】将制作好的密度计放入四瓶酒精中漂浮时，如图丁所示。则四瓶酒精中　 　 瓶酒精合格，　 　 瓶酒精密度偏大（选填字母）。 7．在“设计恒温电热杯”的跨学科实践活动中，同学们需要解决温度检测（获取水温信息）、电路设计（显示温度）、参数计算（优化系统性能）等关键问题。恒温电热杯的自动温度控制系统由负责检测、显示水温的温度检测系统和负责启动或停止加热的温度控制系统组成，如图1所示。以下是实践过程中的几个核心任务，请结合所学知识回答下列问题。 【任务一】元件选择 （1）温度检测系统应选择　 　 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的热敏电阻，能将温度变化转化为电阻值变化，是实现电子测温的核心元件。热敏电阻按温度系数分为两类：NTC（负温度系数热敏电阻）和PTC（正温度系数热敏电阻）。PTC的特性是温度越高，电阻值越大；NTC的特性是温度越高，电阻值越小。 【任务二】排除故障，计算参数 （2）为设计温度显示电路，同学们用图2的串联电路进行测试。闭合开关后，电压表指针无偏转，电流表指针有明显偏转，电路故障的原因可能是R2发生　 　 （选填“断路”或“短路”）。排除故障后，继续进行测试。已知电源电压为6V，电流表的示数为0.2A，电压表的示数为4V，则定值电阻R1的阻值为　 　 Ω。 【任务三】电路分析 （3）图3是温度检测电路的简化模型，R为定值电阻，Rt为NTC热敏电阻，在Rt抹上一些常温酒精再用扇子对着Rt扇风时，Rt的阻值将　 　 ，电流表示数将　 　 。（两空均选填“增大”、“减小”或“不变”） 【任务四】温度校准 （4）同学们用NTC制作电子测温装置（内部电路如图4甲所示，温度显示装置由图中的电流表改装而成）。测同一杯水温度时，电子测温装置显示的温度总是高于液体温度计测量的温度。可能的原因是　 　 （写出一条合理原因）。 【任务五】实际应用 （5）图4甲中，电源电压为12V，定值电阻R0＝10Ω，图4乙是热敏电阻Rt的阻值随温度变化的图像。当电流表的示数为0.4A时，所检测的水温为　 　 ℃。 8．太阳能发电具有清洁、可再生的优点，但也存在着依赖日照条件，储能技术不足等缺点。在跨学科实践课上，某物理小组的同学尝试设计一个以储能系统为核心的太阳能供电系统。 （1）能流图设计：如图甲所示，白天利用太阳能发电给用户端和储能系统供电，夜间储能系统自动给用户端供电。储能的方式很多，比较常见的是利用化学电池即蓄电池储存电能，如果采用这种方式储存电能，根据图甲信息可知，白天蓄电池中发生的能量转化是　 　 。 （2）蓄水储能系统设计： ①设计原理：如图乙所示是同学们设计的一种蓄水储能系统示意图。白天抽水机通电工作，利用大气压将水从低位水槽抽到高位水槽，此时自动阀门关闭，当达到设定水位时抽水机自动停止工作。夜间，自动阀门开启，水流向低位水槽，在水流的冲击下对发电系统做功，发电机将机械能转化为电能供给用户； ②设计参数： 发电机输出电能 高位水槽蓄水量 发电系统效率 环境气压 环境温度 不少于8kW•h 100t 80% 约1标准大气压 不低0.2℃ 请根据表格中的参数要求，推算出图乙中高位水槽距离发电机的高度h应不低于　 　 m。（g取10N/kg） （3）自动阀门设计：如图丙所示是自动阀门的结构设计及控制电路，其中R为光敏电阻。当光照强度减少到设定值时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁向上移动，使阀孔打开，水流出高位水槽。 ①若实现上述功能，光敏电阻的阻值应随光照强度的增加而　 　 ；当阀门中弹簧的弹性形变变大时，弹簧的弹性势能　 　 ； ②若要实现在光照强度更低时开启自动阀门。可以将电路中滑动变阻器RP的滑片P向　 　 适当调节。 9．在“人工孵蛋”的跨学科实践活动中，同学们需要制作一个孵化箱，为鸡蛋的孵化提供合适的温度环境。 任务一 测量电热丝电阻R0 （1）用笔画线代替导线把图1电路连接完整； （2）向左移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表示数如图2所示，为　 　 V，同时读出此时电流大小为0.44A，则电阻R0＝　 　 Ω； （3）完成上述实验之后，老师提出：如果没有电压表，用一个电流表和一个定值电阻R0，仍可完成本实验。兴趣小组经过讨论设计了如图所示的电路，并进行了如下操作： ①闭合开关S、S2，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为I1，此时小灯泡正常发光； ②保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，闭合S1，电流表示数为I2，则小灯泡正常发光时的电阻R＝　 　 （用R0、I1、I2表示）。 任务二 调整电热丝发热功率 （4）如图3所示，将电阻丝放入孵化箱中，并用温度传感器检测孵化箱温度。当孵化箱温度过低时，滑片应该向　 　 侧移动； （5）若将学生电源电压调到最大值，滑动变阻器阻值调到最小，加热功率仍然不够。利用图3提供的器材，为增大加热功率，解决问题的方法是　 　 ； 任务三 改进与提升 温度过高会导致鸡蛋失去活力而无法孵化，同学们在孵化箱中装了自制高温报警装置。阻值不计的报警器在电流达到某一值时开始报警，电路图如图4所示，电源电压保持3V不变，L为指示灯，RT为热敏电阻，其阻值随温度t变化的函数关系是RT＝﹣0.1Ω/℃•t+15Ω。 （6）当箱内温度升高时，灯的亮度变　 　 ； （7）通过调节滑动变阻器可以改变报警温度，若要使报警温度降低，需要向　 　 侧移动滑片。 10．在跨学科实践活动中，同学们根据凸透镜成像知识，研究并制作图中所示的望远镜。 【了解原理】（1）物镜的作用相当于照相机，成倒立、缩小实像，目镜用来把这个像放大，相当于放大镜。 （2）望远镜的放大倍率为物镜焦距与目镜焦距之比。 【选择物镜和目镜】（3）设定望远镜的放大倍率为2。（4）选择符合要求的甲、乙两个凸透镜。 （5）通过实验研究甲凸透镜的成像性质。①实验器材有：甲凸透镜、光屏、高度为3.0cm的光源和刻度尺。 ②在水平桌面上将光源、甲凸透镜、光屏沿直线从左向右顺次摆放，并使它们的中心大致在　 　 。 ③下表是记录的物距、像距、像高和正倒情况。 物距u/cm 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0 像距v/cm \ \ \ \ 60.4 35.6 26.6 22.3 20.0 18.4 17.3 16.6 15.7 15.0 像高h/cm \ \ \ \ 15.1 7.6 5.0 3.7 3.0 2.5 2.1 1.9 1.7 1.5 像的正倒 正 正 正 \ 倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒 倒 （6）结合实验过程和表格中的信息回答问题，并确定望远镜的物镜和目镜。 ①为了确定实像的位置，操作时需要来回移动光屏，观察比较像的　 　 。 ②分析表格中数据，当物距u和焦距f甲满足　 　 的条件时，实像高度将大于光源高度的一半。 ③当物距u＝23cm时，光屏上呈现光源清晰的像，分析表格中数据，像距v最小的取值范围是17.3cm～　 　 cm。 ④将光源放在甲凸透镜左侧较远的地方，移动光屏找到清晰像，在不改变光源和光屏位置的情况下，改用乙凸透镜进行实验，发现将该透镜放在原来透镜左侧的某个位置时，光屏上得到相同性质的实像，根据设计要求，乙凸透镜应该作为望远镜的　 　 镜。 【设计镜筒】（7）镜筒可以设计成方便伸缩的两段。 【交流反思】（8）如果观察的物体比较暗，为了使像更亮些，可以考虑选择直径更　 　 的凸透镜做为物镜。 11．2024年5月3日，嫦娥六号探测器在文昌航天发射场成功发射（如图甲）；6月2日，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极，开启人类探测器首次在月球背面实施样品采集任务。早先发射的、绕地月连线上点L转动的“鹊桥”中继星，正在与月球一起稳定地绕地球运转，其运动轨道如图乙所示。 （1）由于嫦娥六号的着陆点位于月球背面，受到月球遮挡无法直接与地球通信，需要通过“鹊桥”中继星来转发月面航天器与地球之间的通信。在如图所示位置，“鹊桥”中继星与地面控制中心相距约4.6×105km，与月球背面相距约6.5×104km，则通讯信号从地面控制中心传到嫦娥六号大约需要多长时间？（信号传播速度为3×108m/s，忽略中继设备处理延迟时间） （2）小华和同学准备自制天文望远镜观察月球.图丙是她们自制开普勒望远镜所用的材料：大小不同的纸筒、凸透镜（焦距分别为f1＝5cm、f2＝50cm）、卡纸等。为获得较好观测效果，应选焦距为 　 　 cm的凸透镜作为物镜；调节镜筒的长度，使物镜与目镜之间的距离大约为 　 cm时成像最清晰。 （3）望远镜不方便日常携带，小明了解到华为手机的潜望式镜头也能实现“望远”功能，于是对其光学原理进行研究。该镜头由等腰直角三棱镜、镜头模组（相当于凸透镜）和传感器组成，小明根据该镜头设计的结构模型如图丁所示。若用该潜望式镜头拍摄物体“”，则其在传感器上所成像的形状是 　 　 。 （4）学校跨学科实践小组还开展了“制作水火箭模型”活动。如图戊所示，小组同学用间隔0.1秒曝光一次的频闪照相机，拍下了一枚实际长度为40cm的水火箭从A位置运动到D位置的过程。分析照片可得：水火箭在照片中从A到D运动的距离为 　 　 cm，该水火箭从A处到D处实际运动的平均速度为 　 　 m/s。 12．跨学科实践——设计太阳能储能系统 【任务要求】设计太阳能储能系统，用来保障夜间供暖或供电。 【设计制作】 任务一：太阳能供暖储能系统。由集热、蓄热和供暖组成，工作过程如图甲。白天集热板接收太阳能，经热交换器使蓄水箱水温升高并供暖；集热板不供热时，蓄水箱与热交换器间阀门关闭。冬日晴天，满足用户全天取暖的同时，富余内能储于蓄水箱供夜间供热。 任务二：太阳能供电储能系统。如图乙是蓄水储能系统，白天自动阀门关闭，抽水机将水从低位水槽抽到高位水槽，到设定水位时抽水机停止工作；夜间自动阀门开启，水流推动发电机工作，将机械能转化为电能供用户使用。 （1）储能的方式很多，如蓄水箱储能、蓄电池储能等。任务一中，蓄水箱中水内能的增加是通过　 　 方式实现的； （2）同学们收集到某蓄水储能系统的数据如下表所示，不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），水的密度为1.0×103kg/m3] 太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量 3×106J/（h•m2） 4m2 1.74×107J ①若每天光照时间为10h，集热板的光热转化效率为60%，则集热板中的水将获得多少内能？ ②这些内能的一部分通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一部分则能使蓄水箱内的水温最终升高10℃，计算该蓄水箱中水的质量？ （3）同学们在老师指导下按图乙制作了小型水力发电储能系统，该储能系统的设计要求是综合效率（输出电能与输入电能之比）达到70%；已知高位水槽距发电机3.6m，水槽中100kg水冲击发电机可发电2.88×103J，此过程发电效率为多少？实测到抽水机的效率为80%，计算说明该储能系统是否达到设计要求。（g取10N/kg） 13．阅读短文，回答问题。 跨学科实践项目——优化设计智能分拣机器人 智能分拣机器“小黄人”在快递业务中发挥着巨大作用，它由动力、分拣和控制电路组成。 【活动目的】优化设计智能分拣机器人，提升智能机器人的快件分拣效率。 【实施过程】 （一）工作原理探究 “小黄人”通过地面二维码定位导航，可快速扫码识别快件信息，按目的地规划路线，集扫码、称重、分拣功能于一体，单机每小时可分拣50个快件。 （1）派件员将快件放在“小黄人”托盘中心，“小黄人”加速运动的过程中（图1），受到的摩擦力　 　 ；至下落口后，通过托盘将快件送入下落口（图2）。托盘可视为绕O点旋转的杠杆（图4），推力F始终垂直于托盘向上。已知托盘的质量400g，OB长为30cm，OA长为5cm。若某快件的质量为3kg，为了将快件“扔”进下落口，“小黄人”此时对托盘推力F至少为　 　 N。（g取10N/kg） （2）项目小组为“小黄人”设计智能避障系统，S1、S2分别为左右雷达避障开关。当雷达监测遇障后，对应开关自动闭合，蜂鸣器发声，转向电动机工作，直至避障完成。如图电路图中满足要求的是　 　 。 （3）如表所示是“小黄人”铭牌上的部分参数。电池容量4000mAh是指当工作电流为4000mA时，能持续供电1h。若充满电后，90%的电能用于正常工作，则可供机器人持续正常工作　 　 h。 项目 工作电压 功率 电池容量 15V 30W 4000mA﹣h （4）如图3所示，“小黄人”加设自动充电功能，当检测到电池容量低至10%时会自动返回充电，则充电过程中，电池相当于　 　 （选填“电源”或“用电器”）。若返回过程中受到的阻力为27N，为确保机器人能顺利返回充电，需要充电时，机器人离充电座不能超过　 　 m。（剩余电池容量的40%用于提供克服阻力做功） （二）模拟电路设计 小明为深入了解快件分拣识别原理，设计了如图5快件分拣识别电路：通过光敏电阻R1识别派送区域，压敏电阻R2识别放置位置。电源电压6V，电流表允许通过的最大电流0.9A，R2阻值随压力变化如图6，R1扫码前后阻值如表所示。 区域 扫码前 A B C D 光敏电阻R/Ω 10 12 15 18 20 （5）分析上述图表可知，扫码前通过R1的电流是　 　 A；分拣机器人最多能将　 　 N重的快件投送到D区域。 （三）优化控制电路 （6）虽然“小黄人”有自动充电功能，但偶尔需人为操作。为保证机器人能有效工作，小明在机器人内部设计了电量提醒控制电路，要求电量充足时，开关S闭合，绿灯亮；电量不足时，开关S断开，红灯亮。请你将设计电路（图7）补充完整。 14．阅读短文，回答问题。 跨学科实践：调查梁桥和拱桥并制作模型。 【任务要求】调查了解梁桥和拱桥的基本结构，并制作模型探究桥梁受力情况。 【设计制作】任务一：了解梁桥的结构并探究梁桥受力情况。 梁桥主要由桥面和桥墩组成，桥面直接承受车辆、行人等对它的压力。 用海绵块模拟桥面、砝码盒模拟桥墩进行实验。海绵表面画有方格，方格的边长为0.5cm，小明用食指竖直向下压海绵，如图甲所示，随着压力的增加，海绵的形变程度越来越大；然后增大跨度，也就是增大“桥墩”之间的距离，用同样大小的力压海绵，“桥面”形变程度不同，如图乙所示。 （1）梁桥受到物体施加的压力时，桥面向下弯曲，说明力可以使物体 　 　 ，物体同时受到支持力，这说明力的作用是 　 　 。图丙是手指施加压力为10N时，海绵上留下的指印（不足一格的计为半格），此时海绵受到的压强约 　 　 Pa。 （2）结合“用海绵块模拟桥面”实验，关于梁桥，下列说法不正确的是 　 　 。 A.跨度越大，相同压力下形变越明显 B.上桥面受力拉伸，下桥面受力压缩 C.梁桥超载断裂总是从桥面下部开始 D.跨度过大，可在中间增加桥墩支撑 任务二：了解拱桥的结构并探究拱桥受力情况。 图丁是3D打印的赵州桥模型，它主要由拱圈、桥面、基座等组成。拱圈将桥面受到的压力F转化为对地基的压力F1及对基座的水平推力F2。 改变桥面受到的压力F，并用力传感器测得单侧基座受到的水平推力F2，实验数据如表1： 表1 桥面受到的压力F/N 5 10 20 25 单侧基座受到的水平推力F2/N 2 4 8 10 老师要求利用卡纸制作矢跨比为0.25的拱桥模型，矢跨比等于矢高f与跨度L之比，其中，矢高f是拱顶到拱脚连线的距离，距离L是两个拱脚之间的水平距离。矢跨比减小，基座受到的水平推力增大。图戊是某同学制作的模型照片（缩放比1：5），为测试其最大承重，他在桥面上逐个添加5g砝码直至坍塌，根据砝码个数算出最大承重。 【交流评价】同学们对纸质拱桥模型及承重实验进行了交流。 表2 等级 优秀 合格 不合格 评价指标 矢跨比符合要求，实验过程正确。 矢跨比存在一定偏差，实验过程正确。 矢跨比存在一定偏差，实验过程有明显错误。 （3）当在赵州桥3D拱桥桥面上放置重为18N的物体时，单侧基座受到的水平推力为 　 　 N，古代石拱桥往往在基座两侧设置“护岸”或“金刚墙”，结合本实验，分析这些结构的主要作用是 　 　 。 （4）根据评价表（表2）中的指标对图戊中的模型及实验过程进行评价，你的评价等级为 　 　 ，依据是 　 　 （依据表达要具体，不可直接引用评价指标）。 （5）如果桥梁跨度较大，为保护基座，可采取的方法是 　 　 （答案合理即可）。 （6）在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们对家乡的桥梁进行了研究，无锡市区的蓉湖大桥、宛山湖大桥均为单塔双索斜拉大桥，桥塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。当桥塔高度改变时，拉索与桥塔的连接点相对于桥塔顶端位置不变。当一辆载重汽车从桥梁左端按设计时速匀速驶向桥塔的过程中（　　） A．左侧拉索的拉力一直减小 B．左侧拉索的拉力先增大后减小 C．为了减小拉索承受的拉力，在条件允许的情况下，可适当减小桥塔高度 D．桥塔高度的变化时，拉索所受的拉力始终不变 15．阅读短文，回答问题。 跨学科实践——智能人形机械人研究的项目化学习活动 【项目介绍】2026年春晚，智能人形机器人（图甲）轮番登场，演小品、耍武术、跳群舞等，满满的科技感赢得了观众的喝彩，结合所学知识，某学习小组开展了“智能人形机器人研究”实践活动，为了实现智能感知和精确动作控制，“小M”智能人形机器人包含视觉、听觉、触觉、力觉、温度、距离、平衡觉共七大感知系统。如表所示是“小M”智能人形机器人的一些参数。（能量密度是指电池单位质量所输出的电能） 机械人总质量 50kg 电池能量密度 0.50kW•h/kg 电池工作电压 60V 电池总质量 2kg 电动机额定功率 500W 报警电流 10mA 【项目实施】研究项目一：机器人感知系统 （1）“小M”通过嗅觉能闻到外界的各种气味，说明分子处在永不停息地　 　 中。 （2）关于“小M”的感知系统，下列说法中不正确的是　 　 。 A.其听觉系统是凭音色分辨不同乐器；B.其视觉系统中摄像头相当于凸透镜； C.其测温系统感知红外线来进行测温；D.其激光雷达测距离不能在真空使用。 研究项目二：机器人运动系统 （3）为了提升“小M”走路的稳定性，其脚底有深深的花纹，为了　 　 （选填“增大”或“减小”）摩擦力。电动机是“小M”各关节的核心动力装置，工作时是将电能主要转化为　 　 。 （4）若当剩余电量减为电池容量的10%时，“小M”会主动寻找充电器充电，则充满电后至下一次自动充电前，“小M”能够连续正常工作的最长时间为　 　 h。为确保“小M”能顺利返回充电，假设需要充电时离充电器最远路程不能超过900m，则“小M”返回过程中受到的水平阻力为　 　 N。（剩余电池容量的30%用于提供克服阻力做功） 研究项目三：机器人保护系统 为了避免“小M”在执行搬运任务时因所受压力过大而损伤，设计了如图乙所示的负重过载保护电路，图乙中电源电压为3V，Rp为压敏电阻，其阻值随机器人所受压力变化的图像如图丙所示。当报警器（电阻不计）通过的电流超过报警电流时就会报警，并放弃执行搬运任务，从而避免机器人受损伤。 （5）如图乙，闭合开关S，当“小M”的负重为220N时就会报警，则滑动变阻器接入电路的电阻为　 　 Ω。若保持滑动变阻器的滑片P不动，当“小M”的负重为G时，电路中的电流为6mA，则此时负重G为　 　 N。 （6）长时间工作后，电源电压有所降低，为了使报警器仍能正常工作，不改变电路元件的前提下，请写出一条可行的措施：　 　 。 16．【跨学科实践】对家庭用电的调查研究 随着社会的不断发展，用电需求也在不断增长。节能减耗既是国家倡导的社会风尚，也是每个家庭节约开支的有效途径。以下是某物理兴趣小组在夏季对家庭用电情况的调查与实验过程： 【调查内容】阶梯 年用电量（kW•h） 电价（元/kW•h） 第一阶梯 0～2760 0.5 第二阶梯 2760～4800 0.6 第三阶梯 4800～以上 0.8 1：查阅资料，了解“峰谷电价”和“阶梯电价”（一年用电量≤2760度，电价0.5元/度；2760度＜年用电量≤4800度，超出部分电价0.6元/度）如下： 时段 时间范围 电价（元/kW•h） 峰时 8：00～22：00 0.55 谷时 22：00～次日8：00 0.35 2：统计家中电器：LED灯（额定功率10W）、白炽灯（额定功率10W）、空调（额定功率1.5kW）、电视机顶盒（待机功率5W），并记录每日使用时长。 【实验数据】实验1：相同额定功率的LED灯与白炽灯，正常工作时使用照度传感器测量亮度，发现LED灯亮度是白炽灯的8倍。 实验2：空调设定26℃时，每日耗电6kW•h；设定24℃时，每日耗电7.4kW•h。 实验3：电视机顶盒全年待机，待机功率5W。 【问题】（1）下列关于“峰谷电价”实施目的的说法，错误的是　 　 ； A.引导用户错峰用电，缓解用电高峰压力 B.鼓励用户在谷时用电，节约用电成本 C.减小家庭电器工作时的额定功率 D.促进电力储能技术发展 （2）某家庭年用电量3000度，按阶梯电价计算，超出2760度部分的电费为　 　 元。 （3）实验1中的LED灯和白炽灯正常工作1小时所消耗的电能　 　 （选填“相同”或“不同”），亮度差异大的原因是LED灯的　 　 （选填“A”或“B”）更高。A.电能转化为光能的效率 B.工作电压 （4）该家庭空调从24℃调整为26℃，每月（按30天计）节约的电能可供10W的LED灯正常工作　 　 小时。 （5）结合“峰谷电价”和“阶梯电价”，提出一条降低家庭用电费用的可行措施：　 　 。 17．跨学科实践：制作小型风力发电机优化风力发电系统 【项目提出】某实验小组开展项目化学习活动，制作小型风力发电机，优化风力发电系统。 【项目实施】（1）制作小型风力发电机 经过课堂学习，了解到发电机和电动机中都有线圈和磁体，尝试用玩具电风扇作为风力发电机，连接成如图甲所示的电路。闭合开关，向扇叶吹风，使扇叶带动线圈转动。 （2）优化风力发电系统 在设计的过程中考虑到无风不能发电，于是增加了太阳能电池；又考虑到风能和太阳能发电受风速、光照强度等因素的制约，不适合直接给用电器供电，于是增加了蓄电池，形成风光互补发电系统。图乙是该系统的简图，其中给出了该系统的电能转移路径，但电能的转移方向并不完整，A和B其中之一为蓄电池，另一个为用电器。 【项目交流】（1）如图甲所示的电路，闭合开关，向扇叶吹风，使扇叶带动线圈转动，能观察到的现象是　 　 ，说明该小型的风力发电机可以发电。发电机是根据　 　 原理发电的。 （2）请根据所给条件图乙中A元件的名称是　　 。结合图乙说出蓄电池的工作过程及其起到的不同作用：　　 。 【项目拓展】经查阅资料，截至2025年3月，我国风电光伏发电总功率超10亿千瓦。某风力发电机组在风速为3m/s以下或25m/s以上时，处于空转或停机状态，发电功率为0；在风速达到12m/s或以上时，发电功率保持不变。其发电功率与风速关系如下表： 风速v/（m•s﹣1） 4 6 8 10 12 14 16 发电功率P/kW 56 190 445 880 1500 1500 1500 某日6：00到12：00，风速与时刻关系如图丙所示（为方便计算，数据作了简化处理），则在这段时间内该风力发电机组发电　 　 kW•h。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $