精品解析：陕西西安市某校2026-2027学年高一上学期开学测试物理试卷

试卷*物理 一、选择题（本题共10道小题，每小题3分，共30分。1-6小题的选项中只有一个是符合题意，7-10小题的选项中有多个符合题意，选全得3分，对而不全得1分，选错或不选得0分） 1. 初中电学学习中，我们将电流比作水流，电路中电子的定向移动需要电池的某种高度差提供“动力”，高中我们称之为电势差，下列的做法中与该研究方法相同的是（　　） A. 用光线表示光的传播 B. 用粘有颗粒的气球模拟宇宙膨胀 C. 探究声音能否在真空中传播 D. 通过吸引大头针多少知道磁性强弱 2. 如图，爱探索的小湖做了以下有趣的实验。关于实验现象解释正确的是（ ） A. 图甲：乒乓球被发声的音叉弹开，说明声音传播不需要介质 B. 图乙：乒乓球和瓶中水被“托住”，说明了大气压强的存在 C. 图丙：水中的乒乓球没有浮起，说明浮力大小等于重力大小 D. 图丁：向漏斗中吹气时，乒乓球不掉落，说明流速越大的位置压强越大 3. 球藻是一种球形藻类，在培养过程中会出现：白天阳光照射时，球藻漂浮在水面上，表面附着有大量气泡；夜间，表面附着气泡的数量和体积明显减小，球藻下沉。下列分析正确的是（ ） A. 白天，温度升高，水的密度变小，会使球藻受到的浮力变大 B. 在球藻上浮过程中，附着在球藻上的气泡内部气体压强保持不变 C. 白天，光合作用产生的大量氧气气泡附着在球藻上，使球藻上浮 D. 夜间，由于呼吸作用消耗气泡中的氧气，球藻密度变小，导致下沉 4. 用细线悬挂一根条形磁铁，多次让其在水平面自由旋转。发现条形磁铁均静止在如图所示位置，根据现象，在下方白纸上标注地理方位，正确的是（ ） A. B. C. D. 5. 手机为人类生活带来便利，但长时间低头看手机，容易引起颈部肌肉劳损。人的头颈部可视为一个杠杆，如图所示，A为头颅的重心，低头时，头颅在自身重力G的作用下可以绕颈部支点O转动，颈部肌肉会产生拉力F，B为拉力的作用点，拉力F的方向始终与OB垂直。下列关于头颈部杠杆的说法正确的是（ ） A. 头颅重力的力臂为OA B. 头颈部杠杆始终是省力杠杆 C. 当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力最大 D. 头低的角度越大，颈部肌肉的拉力越大 6. 对下列跨学科实践的分析，正确的是（ ） A. 图甲，简易调光台灯中电位器应串联在电路中 B. 图乙，煮饺子时水沸腾后继续大火加热饺子熟得更快 C. 图丙，同一个简易密度计测不同液体密度时所受浮力大小不相等 D. 图丁，简易电动机只能通过改变电流方向来改变线圈的转动方向 7. 一辆燃油汽车以的速度匀速行驶时发动机的输出功率为，若其行驶了，消耗燃油，已知燃油密度为，热值为，则（ ） A. 汽车的牵引力为 B. 汽车的牵引力为 C. 发动机的效率为 D. 发动机的效率为 8. 马老师自制了一个电学黑箱，内部有两只定值电阻，箱盖外表面有两个接线柱和一个开关K。小张同学利用图所示电路来探究该黑箱内电路结构，电源电压恒为3V。他把黑箱的两个接线柱分别接入电路中的M、N两点，只闭合开关S，将滑动变阻器的滑片从最右端缓慢移动到最左端，电流表示数从0.12A逐渐增大到0.2A：保持滑片在最左端不动，再闭合开关K，电流表示数变为0.3A。下列判断正确的是（ ） A. 滑动变阻器最大阻值一定为10Ω B. 黑箱内两电阻一定是并联关系 C. 黑箱内一定有一个阻值为10Ω的电阻 D. 黑箱内两电阻阻值一定存在2倍关系 9. 小成协助爸爸安装灯具，他用大小为7N、方向竖直向上的力将两个正方体灯箱M、N压在水平天花板上，如图所示。已知M、N的重力分别为2N、3N，棱长分别为4cm、5cm。下列说法正确的是（ ） A. N所受合力大小为2N B. M所受合力大小为0N C. N对M的压强为2000Pa D. M对N的压强为3125Pa 10. 中国某新能源车企攻克了“充电慢”的世界性难题。设新能源汽车当前储存电能占充满电状态时的百分比为D，充电桩的充电功率P会随电池D的变化而变化。某电池容量为100kW·h的车从D为10%开始充电，P与D的关系如图所示，假设全程充电效率恒定不变，电池电阻不变，不计充电线的电阻。已知D从10%增至20%所需时间为，从20%增至60%所需时间为，从60%增至100%所需时间为，当D达到60%时充电桩显示的部分即时信息如下表。充满后，立即停止充电。下列说法正确的是（　　） 充电电压（V） 1000 充电时长（min） 6 充电度数（kW·h） 62.5 充电费用（元） 75 A. 该新能源汽车本次充电效率为80% B. 该新能源汽车电池的电阻为2.5Ω C. 当时，则本次充电总时长为15min D. 该新能源汽车本次充满电总费用为108元 二、填空题（每空2分，共20分） 11. 为降低深空探测返回器进入大气层速度过快产生的风险，返回器常采用“打水漂”的返回方式（半弹道跳跃式返回）。如图，轨道器与其携带的返回器在大气层外点之前运动时是相对________的；在点分离后，返回器从点进入大气层，从点离开大气层时速度变小，再从点第二次进入大气层。过程返回器受力________（填“平衡”或“不平衡”）。 12. 小明记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 如图是小亮用鞋盒、凸透镜自制的手机投影仪。将手机放入盒内、屏幕正对凸透镜，置于暗室内，将鞋盒对准白墙、进行调节，白墙上出现手机屏幕放大的清晰的像。若想在白墙上看到更大的清晰的像，接下来应怎样操作。 答：保证鞋盒里的手机到凸透镜的距离大于1倍焦距、小于2倍焦距，只将手机向凸透镜方向靠近，白墙上就会呈现更大的清晰的像。 错误之处： ________ 错因分析： ________ 正确解答： ________ 13. 塔式光热发电站为我国实现碳达峰、碳中和目标作出了积极贡献。太阳能是太阳内部的氢原子核发生________（选填“裂变”或“聚变”）释放的能量。输电过程中电流的热效应会造成电能损耗，电流通过导体产生的热量跟电流________（选填“成”或“不成”）正比，若某段输电线路的电流从1×104A变为5×103A时，线路上发热损耗的功率减少约3×105kW，该段线路的电阻约为________Ω。（忽略输电线路电阻的变化） 14. 兴趣小组的同学制作了一个简易注水装置如图甲，底面积为200cm2的薄壁圆柱形容器内装有6kg水，竖直硬细杆（质量、体积忽略不计）上端通过力传感器固定，下端与不吸水且质量分布均匀的长方体物块A相连。打开阀门，水箱中的水缓慢排出，细杆对力传感器作用力的大小F随排出水的质量m变化的关系如图乙所示，当排出水的质量为4kg时，长方体A刚好完全露出水面，力传感器控制开关开始注水。则长方体A的密度为________kg/m3；从水面刚好与A的上表面相平到力传感器的示数为0时，容器底部受到水的压强变化量为________Pa。 三、实验题（每空2分，共32分） 15. 冷链物流公司常用干冰（固态二氧化碳）保存冷冻食品、某同学利用干冰开展了以下研究。 （1）观察与干冰相关的物态变化 如图a，干冰包装袋外会出现白霜，这是空气中的水蒸气________（选填“凝固”或“凝华”）形成的。 （2）测量干冰密度 测得某块干冰质量为243.00g，长、宽均为9.00cm，厚度如图b为________cm，可知其密度为________g/cm3。 （3）测量二氧化碳气体密度 ①实验操作 a.将一块干冰装入一个塑料袋，挤出袋内空气后迅速封口，放在电子天平上，记录天平示数； b.一会儿后、塑料袋内部分干冰变为二氧化碳气体，记录此时塑料袋体积增加量V及天平示数； c.打开塑料袋，迅速挤出袋内二氧化碳气体后，放在电子天平上，记录天平示数； ②实验结果 塑料袋内二氧化碳气体密度________； ③实验拓展 该同学发现，利用实验操作①中测得的数据，还可以得到塑料袋周围空气的密度________。 16. 科技小组计划制作一个电加热装置。 【项目要求】发热体由220V家庭电路供电，装置在工作时要能够自动控温。 【器材准备】 查阅了PTC和NTC两种热敏电阻，它们的阻值R随温度t变化关系如图甲所示，NTC的阻值随温度升高而减小，PTC的阻值随温度升高而增大。小组采购了这两种电阻和足够长的电热丝（电热丝规格为20Ω/m，安全工作电流不超过2.2A）。 【设计与制作】 为方便接入发热体，小组制作了图乙装置，A、B为两根接线桩（两端电压为220V），可供接入多组加热元件。 （一）第一小组选用电热丝做发热体，同时使用电磁继电器、NTC热敏电阻等制作控温电路。 （1）为制作功率为400W的发热体，需在两接线桩之间接入长度为________m的电热丝。为便于安装，可先将电热丝缠绕到________（陶瓷/铜/木质）管上（图丙）。若发热功率需提升至800W，下列做法中合理的是________（选填字母）。 A.更换电热丝，新接入A、B间的电热丝长度为原长的一半 B.并联一根电热丝，新接入A、B间的电热丝长度与原长相等 C.上述两种方法均可 （2）如图丁，自制控温装置时，电磁继电器线圈电阻忽略不计，当线圈中电流I≥60mA时，衔铁会被吸下，当I≤40mA时，衔铁会被释放弹起，电源电压为3V，所用NTC热敏电阻的阻值随温度变化关系曲线如图戊。 连接电路时，图丁中M、N两点应连在________两个接线柱上，为使温度升至50℃时，电热丝停止加热，电阻箱阻值应调为________Ω。该加热装置维持温度范围为________℃~50℃。 （3）第二小组了解到PTC热敏电阻规格多样，还可以作为发热体使用，于是尝试把PTC热敏电阻直接接入家庭电路中（图己），不使用电磁继电器来控温。请你分析第二小组采用的方案，是否满足在发热的同时还能实现自动控温的要求，并说明理由：________________________________。 17. 力与速度的关系。 材料一：在力学中，同一条直线上的两个力，若方向相同，它们的合力大小等于两个力之和，方向与这两个力的方向相同；若方向相反，它们的合力大小等于两个力之差，方向与这两个力中较大的力方向相同。 材料二：物理学中，物体的速度与所受合力之间存在着密切的关系，若合力与速度方向相同，物体做加速运动；若合力与速度方向相反，物体做减速运动。 （1）将一个小球从空中某点静止释放，落在竖直放置的轻弹簧上，小球在A点与弹簧刚刚接触；运动到B点时，重力与弹力大小相等；C点是弹簧被压缩的最低点，则小球从A点到C点过程中速度如何变化？答：________，小球从A点运动到B点的合外力方向为________。 材料三：小明用两个大小相等的拉力拉同一根橡皮筋完成了不在同一直线上两个力的合成实验，将实验结果记录如表：（拉力F是拉橡皮筋到达预定位置的力） 角度/° 0 30 45 60 90 120 拉力F1/N 2 2.1 2.2 2.3 2.8 4 拉力F2/N 2 2.1 2.2 2.3 2.8 4 拉力F/N 4 （2）分析表中数据可知，当两个拉力互成角度为0°时，拉力F1与F2之和与拉力F的大小________（用公式表示）；以上实验中一个力F和F1与F2两个力产生的作用效果相同，物理中把F叫做F1与F2的合力，F1、F2叫做F的分力，有人说合力一定比任意一个分力大，这显然是错误的，请根据表格中的具体数据，举例说明________________________________。 四、综合题（18题8分，19题10分，共18分） 18. 为促进先进节能技术的应用，2026年起我国实行电动汽车能耗限值新标准。以一吨重汽车为例，每行驶100km消耗动力电池的电能由原来12.5kW·h降低为10kW·h。根据新标准，工程师设计了将太阳能电池集成于天窗的方案，天窗经充足光照8h能发电2.4kW·h。 （1）求太阳能电池的发电功率。 （2）2.4kW·h的电能可供“12V 2A”的车载风扇工作多少小时？ （3）求新标准下电动汽车消耗动力电池12.5kW·h电能可行驶的路程。 （4）受上述方案启发，小宇希望以跨学科实践的方式，借助AI辅助他设计新标准下降低汽车能耗的方案，请帮他完善【任务分析】中的内容。 电动汽车能量消耗在哪些方面？ AI电动汽车的能量消耗主要集中在行驶阻力耗能、电机与电控系统耗能、车载附件耗能三大方面，行驶时的阻力耗能是最大的能耗部分。 一、行驶阻力耗能（占比最大） ·空气阻力（风阻）：车辆行驶时需推开前方空气，空气阻力与车速的平方成正比。所以车速翻倍时，克服风阻所需的能量会增至约8倍。这是电动汽车高速行驶时能耗急剧上升的主要原因。 ·滚动阻力：轮胎与路面接触产生的摩擦和形变产生阻力。该阻力与车辆的总质量（车重+载重）和胎压密切相关。负载越重阻力越大，而胎压不足会增加轮胎接触地面的面积，从而增大滚动阻力。 ·加速/爬坡阻力：在上坡路段，车辆需要克服重力；在急加速时，电机需提供更大功率以增大牵引力。 二、电机与电控系统耗能（核心损耗） 【任务提出】 → 我是汽车工程师，准备设计降低电动汽车能耗的一种方案。 【任务分析】 → 我准备分析行驶阻力中的________因素，我从生活经验和现象（例子）：________________________得到启发，分析其原理能更好地帮我进行设计。 【任务分解】 → 能更好地帮我进行设计。 请按照如下步骤： 1.详细分析该因素的物理及工程原理。 2.调查该因素影响能耗的现状及最新科研成果。 3.提出2~3个具体的设计方案。 【任务评估】 → 请用表格做可行性评估及定量估算，并给出优化后的评估 19. 滑轮、桔槔、辘轳是中国古代工程的起重工具，都有将物体吊到高处、帮助人们省力的作用。在央视《中华考工记》节目中，主持人与嘉宾进行了一场“自我提升”的比赛，装置由滑轮组和吊椅组成，如图甲所示，比赛时，主持人使用的装置有3组滑轮，嘉宾使用的装置有6组滑轮，如图乙所示，两人分别坐在吊椅上，在裁判员的指令下同时向下拉动绳的自由端，使自己与吊椅一起匀速上升。已知主持人的质量为60kg，他与吊椅的接触面积为560cm2，每一个滑轮的质量均为0.5kg，吊椅的质量均为4.5kg，主持人用时8s率先到达支架顶端，2s后嘉宾也到达顶端，两人自我提升的高度均为0.8m，若比赛时主持人和嘉宾手拉绳子的功率之比为11∶10，不计绳重和装置摩擦、忽略绳子的形变，g取10N/kg，求： （1）主持人所受的重力和上升的速度； （2）比赛中主持人对吊椅的压强； （3）比赛中主持人和嘉宾所用装置的机械效率之比。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 试卷*物理 一、选择题（本题共10道小题，每小题3分，共30分。1-6小题的选项中只有一个是符合题意，7-10小题的选项中有多个符合题意，选全得3分，对而不全得1分，选错或不选得0分） 1. 初中电学学习中，我们将电流比作水流，电路中电子的定向移动需要电池的某种高度差提供“动力”，高中我们称之为电势差，下列的做法中与该研究方法相同的是（　　） A. 用光线表示光的传播 B. 用粘有颗粒的气球模拟宇宙膨胀 C. 探究声音能否在真空中传播 D. 通过吸引大头针多少知道磁性强弱 【答案】B 【解析】 【详解】A．将电流比作水流，电路中电子的定向移动需要电池的某种高度差提供“动力”，采用了类比法，光线是为了描述光的传播路径和方向而引入的理想化模型，实际并不存在，采用的是模型法，故A错误； B．宇宙膨胀难以直接观察，用粘有颗粒的气球膨胀时颗粒间距离变大来模拟宇宙膨胀时星系间距离变大，采用的是类比法，故B正确； C．探究声音能否在真空中传播时，随着罩内空气减少声音变小，推理出真空不能传声，采用的是实验推理法（或理想实验法），故C错误； D．磁性强弱无法直接观察，通过电磁铁吸引大头针的多少来反映磁性的强弱，采用的是转换法，故D错误。 故选B。 2. 如图，爱探索的小湖做了以下有趣的实验。关于实验现象解释正确的是（ ） A. 图甲：乒乓球被发声的音叉弹开，说明声音传播不需要介质 B. 图乙：乒乓球和瓶中水被“托住”，说明了大气压强的存在 C. 图丙：水中的乒乓球没有浮起，说明浮力大小等于重力大小 D. 图丁：向漏斗中吹气时，乒乓球不掉落，说明流速越大的位置压强越大 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，发声的音叉弹开乒乓球，是利用转换法说明声音是由物体振动产生的，故A错误； B．乙图中，大气压托住了瓶中的水和乒乓球，说明了大气压强的存在，故B正确； C．图丙中，乒乓球下方没有水，与大气相通，乒乓球下表面不受水向上的压力，根据浮力产生的原因可知，乒乓球不受浮力，故C错误； D．图丁中，由流体压强与流速的关系可知，流速越大的位置压强越小，故D错误。 故选B。 3. 球藻是一种球形藻类，在培养过程中会出现：白天阳光照射时，球藻漂浮在水面上，表面附着有大量气泡；夜间，表面附着气泡的数量和体积明显减小，球藻下沉。下列分析正确的是（ ） A. 白天，温度升高，水的密度变小，会使球藻受到的浮力变大 B. 在球藻上浮过程中，附着在球藻上的气泡内部气体压强保持不变 C. 白天，光合作用产生的大量氧气气泡附着在球藻上，使球藻上浮 D. 夜间，由于呼吸作用消耗气泡中的氧气，球藻密度变小，导致下沉 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据阿基米德原理 白天温度升高水的密度变小，球藻初始浸没时等于自身体积不变，受到的浮力会减小，故A错误； B．根据液体压强公式 球藻上浮过程中所处深度减小，水对气泡的压强减小，气泡体积会膨胀，气泡内部气体压强会随外界压强降低而减小，最终气泡内部压强等于外界水的压强，因此气泡内部压强会减小，故B错误； C．白天有光照，球藻进行光合作用产生大量氧气，气泡附着在球藻表面，使球藻和气泡的整体排开水的体积变大，总浮力大于总重力，因此球藻上浮，故C正确； D．夜间球藻呼吸作用消耗氧气，附着的气泡减少、体积变小，整体总质量几乎不变，根据 整体密度变大，大于水的密度时下沉，不是密度变小，故D错误。 故选C。 4. 用细线悬挂一根条形磁铁，多次让其在水平面自由旋转。发现条形磁铁均静止在如图所示位置，根据现象，在下方白纸上标注地理方位，正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】地球本身是一个巨大的磁体，地磁场的南极（S极）位于地理北极附近，地磁场的北极（N极）位于地理南极附近。根据磁极间的相互作用规律，自由悬挂静止的条形磁铁，其N极指向地理北极，S极指向地理南极。由图可知，条形磁铁静止时N极指向左方，S极指向右方，说明左方为地理北极（北），右方为地理南极（南）。根据方位的相对关系（面对北方，右为东，左为西），此时上方应为东方，下方应为西方，A正确，BCD错误； 故选A。 5. 手机为人类生活带来便利，但长时间低头看手机，容易引起颈部肌肉劳损。人的头颈部可视为一个杠杆，如图所示，A为头颅的重心，低头时，头颅在自身重力G的作用下可以绕颈部支点O转动，颈部肌肉会产生拉力F，B为拉力的作用点，拉力F的方向始终与OB垂直。下列关于头颈部杠杆的说法正确的是（ ） A. 头颅重力的力臂为OA B. 头颈部杠杆始终是省力杠杆 C. 当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力最大 D. 头低的角度越大，颈部肌肉的拉力越大 【答案】D 【解析】 【详解】A．力臂是支点到力的作用线的垂直距离。重力的方向竖直向下，其力臂是支点到重力作用线的垂线段长度。设与竖直方向夹角为，由几何关系可知，，故A错误； B．动力的方向始终与垂直，所以动力臂的大小恒等于。阻力臂。由图可知 当低头角度较大时，阻力臂可能大于动力臂，此时杠杆为费力杠杆，故B错误； C．根据杠杆平衡条件，即 当头颅为竖直状态时，，，阻力臂，此时颈部肌肉的拉力，拉力最小，故C错误； D．由杠杆平衡条件可得 由于、、均为定值，当低头的角度增大时（在到范围内），增大，因此颈部肌肉的拉力越大，故D正确。 故选D。 6. 对下列跨学科实践的分析，正确的是（ ） A. 图甲，简易调光台灯中电位器应串联在电路中 B. 图乙，煮饺子时水沸腾后继续大火加热饺子熟得更快 C. 图丙，同一个简易密度计测不同液体密度时所受浮力大小不相等 D. 图丁，简易电动机只能通过改变电流方向来改变线圈的转动方向 【答案】A 【解析】 【详解】A．电位器本质是滑动变阻器，通过改变接入电阻改变电路电流从而调节亮度，滑动变阻器需要串联在电路中才能改变电流，故A正确； B．水沸腾的特点是持续吸热，但温度保持不变，沸腾后继续大火加热也不会升高水温，不能让饺子熟得更快，故B错误； C．简易密度计测不同液体时始终漂浮，漂浮时浮力等于自身重力，同一密度计重力不变，因此在不同液体中受到的浮力大小相等，故C错误； D．电动机线圈的转动方向与电流方向、磁场方向都有关，除了改变电流方向，改变磁场方向也可以改变转动方向，故D错误。 故选A。 7. 一辆燃油汽车以的速度匀速行驶时发动机的输出功率为，若其行驶了，消耗燃油，已知燃油密度为，热值为，则（ ） A. 汽车的牵引力为 B. 汽车的牵引力为 C. 发动机的效率为 D. 发动机的效率为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB． 匀速行驶时发动机输出功率满足公式 速度，功率。 代入解得汽车的牵引力为，故A错误，B正确； CD．汽车发动机输出的有用功为​ 其中 可得 燃油完全燃烧释放的总能量 其中燃油体积 ，燃油质量 解得总放热 发动机的效率，故C正确，D错误。 故选BC。 8. 马老师自制了一个电学黑箱，内部有两只定值电阻，箱盖外表面有两个接线柱和一个开关K。小张同学利用图所示电路来探究该黑箱内电路结构，电源电压恒为3V。他把黑箱的两个接线柱分别接入电路中的M、N两点，只闭合开关S，将滑动变阻器的滑片从最右端缓慢移动到最左端，电流表示数从0.12A逐渐增大到0.2A：保持滑片在最左端不动，再闭合开关K，电流表示数变为0.3A。下列判断正确的是（ ） A. 滑动变阻器最大阻值一定为10Ω B. 黑箱内两电阻一定是并联关系 C. 黑箱内一定有一个阻值为10Ω的电阻 D. 黑箱内两电阻阻值一定存在2倍关系 【答案】AD 【解析】 【详解】A．只闭合开关S，滑片在最左端时，滑动变阻器接入的电阻为0，黑箱K断开时接入的总电阻为 滑片在最右端时，滑动变阻器接入的电阻最大，电路中的总电阻为 所以滑动变阻器最大阻值为 故A正确； B．黑箱有两种可能的结构，若黑箱内两电阻串联，开关K并联在其中一个电阻两端；若黑箱内两电阻并联，开关K控制其中一条支路，因此黑箱内两电阻不一定是并联关系，故B错误； C．若黑箱内两电阻并联，开关K断开时只有一个电阻接入，则 开关K闭合后两电阻并联的总电阻为 根据可得，另一电阻为，所以黑箱内不一定有一个阻值为10Ω的电阻，故C错误； D．若黑箱内两电阻并联，由上面分析可知，， 若黑箱内两电阻串联，开关K断开时总电阻为 开关K闭合时一个电阻被短路，另一电阻为 则 综上所述，黑箱内两电阻一定存在2倍关系，故D正确。 故选AD。 9. 小成协助爸爸安装灯具，他用大小为7N、方向竖直向上的力将两个正方体灯箱M、N压在水平天花板上，如图所示。已知M、N的重力分别为2N、3N，棱长分别为4cm、5cm。下列说法正确的是（ ） A. N所受合力大小为2N B. M所受合力大小为0N C. N对M的压强为2000Pa D. M对N的压强为3125Pa 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．对、由平衡条件可知二者所受合力大小均为，故A错误，B正确； CD．先对、整体进行受力分析，则有天花板对的压力大小 再对进行受力分析，则有对的支持力大小 根据牛顿第三定律又有对的压力大小 并且二者接触面积 设N对M的压强为，M对N的压强为，则有，故C错误，D正确。 故选BD。 10. 中国某新能源车企攻克了“充电慢”的世界性难题。设新能源汽车当前储存电能占充满电状态时的百分比为D，充电桩的充电功率P会随电池D的变化而变化。某电池容量为100kW·h的车从D为10%开始充电，P与D的关系如图所示，假设全程充电效率恒定不变，电池电阻不变，不计充电线的电阻。已知D从10%增至20%所需时间为，从20%增至60%所需时间为，从60%增至100%所需时间为，当D达到60%时充电桩显示的部分即时信息如下表。充满后，立即停止充电。下列说法正确的是（　　） 充电电压（V） 1000 充电时长（min） 6 充电度数（kW·h） 62.5 充电费用（元） 75 A. 该新能源汽车本次充电效率为80% B. 该新能源汽车电池的电阻为2.5Ω C. 当时，则本次充电总时长为15min D. 该新能源汽车本次充满电总费用为108元 【答案】AC 【解析】 【详解】A．从到，电池需要储存的有用电能为 充电桩输入总电能 充电效率，故A正确； B．时充电功率 由得充电电流 发热功率 得，故B错误； C．从到，有用电能 输入电能 这段功率恒定，故时间 由题意，到总充电时长为，得 已知，则 总时长，故C正确； D．电价为 充满电总输入电能 总费用故D错误。 故选AC。 二、填空题（每空2分，共20分） 11. 为降低深空探测返回器进入大气层速度过快产生的风险，返回器常采用“打水漂”的返回方式（半弹道跳跃式返回）。如图，轨道器与其携带的返回器在大气层外点之前运动时是相对________的；在点分离后，返回器从点进入大气层，从点离开大气层时速度变小，再从点第二次进入大气层。过程返回器受力________（填“平衡”或“不平衡”）。 【答案】 ①. 静止 ②. 不平衡 【解析】 【详解】[1]轨道器与返回器在点之前一起运动，二者之间没有相对位置变化，所以是相对静止的。 [2]返回器从点离开大气层到点再次进入大气层，这段时间在大气层外运动，只受地球引力作用，做曲线运动，速度方向不断改变，因此受力不平衡。 12. 小明记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 如图是小亮用鞋盒、凸透镜自制的手机投影仪。将手机放入盒内、屏幕正对凸透镜，置于暗室内，将鞋盒对准白墙、进行调节，白墙上出现手机屏幕放大的清晰的像。若想在白墙上看到更大的清晰的像，接下来应怎样操作。 答：保证鞋盒里的手机到凸透镜的距离大于1倍焦距、小于2倍焦距，只将手机向凸透镜方向靠近，白墙上就会呈现更大的清晰的像。 错误之处： ________ 错因分析： ________ 正确解答： ________ 【答案】 ①. 只将手机向凸透镜方向靠近。 ②. 对凸透镜成像规律理解不清。只改变物距，不调节像距，得不到清晰的像。 ③. 保证鞋盒里的手机到凸透镜的距离大于1倍焦距、小于2倍焦距，将手机向凸透镜方向靠近，同时将鞋盒远离白墙，直到白墙上再次呈现更大的清晰的像。 【解析】 【详解】[1]只将手机向凸透镜方向靠近，没有同时增大凸透镜到白墙的距离（像距），无法成更大的清晰的像，故本题的错误之处是“只将手机向凸透镜方向靠近”。 [2]对凸透镜成实像的规律理解不全面，当物体在一倍焦距和二倍焦距之间时，要成更大的清晰实像，需要同时减小物距（手机到透镜的距离）、增大像距（透镜到白墙的距离），只减小物距而不改变像距，像会变得模糊，无法得到清晰的放大像。 [3]根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，应将手机向凸透镜方向靠近（减小物距，保持物距在1倍焦距到2倍焦距之间），同时将鞋盒远离白墙（增大像距），直到白墙上出现更大的清晰的像。 13. 塔式光热发电站为我国实现碳达峰、碳中和目标作出了积极贡献。太阳能是太阳内部的氢原子核发生________（选填“裂变”或“聚变”）释放的能量。输电过程中电流的热效应会造成电能损耗，电流通过导体产生的热量跟电流________（选填“成”或“不成”）正比，若某段输电线路的电流从1×104A变为5×103A时，线路上发热损耗的功率减少约3×105kW，该段线路的电阻约为________Ω。（忽略输电线路电阻的变化） 【答案】 ①. 聚变 ②. 不成 ③. 4 【解析】 【详解】[1]太阳内部的能量来源于太阳内部的氢原子核在超高温下发生聚变反应，释放出巨大的核能。 [2]根据焦耳定律，在电阻R和通电时间t固定时，电流通过导体产生的热量和电流的平方成正比，并非和电流本身成正比，因此选“不成”。 [3]输电线上的发热功率满足 由题意可知损耗功率的变化量 整理得 14. 兴趣小组的同学制作了一个简易注水装置如图甲，底面积为200cm2的薄壁圆柱形容器内装有6kg水，竖直硬细杆（质量、体积忽略不计）上端通过力传感器固定，下端与不吸水且质量分布均匀的长方体物块A相连。打开阀门，水箱中的水缓慢排出，细杆对力传感器作用力的大小F随排出水的质量m变化的关系如图乙所示，当排出水的质量为4kg时，长方体A刚好完全露出水面，力传感器控制开关开始注水。则长方体A的密度为________kg/m3；从水面刚好与A的上表面相平到力传感器的示数为0时，容器底部受到水的压强变化量为________Pa。 【答案】 ①. ②. 1600 【解析】 【详解】[1]当排出水的质量为4kg时，长方体A刚好完全露出水面。当A完全露出水面后，细杆对传感器的拉力等于A的重力，结合图乙可得 因此A的质量 初始阶段A完全浸没在水中时，细杆对传感器的作用力为8N，对A受力分析可得 根据阿基米德原理，A完全浸没时 因此A的密度 [2]从长方体A开始露出水面至长方体A全部露出水面，共排出水的质量 代入数据解得 所以,长方体A的横截面积 当力传感器示数为0时，长方体A所受浮力大小为 此时长方体A排开水的体积 故长方体A浸入水中的深度 故从水面刚好与A的上表面相平到力传感器的示数为0时，水箱内水的深度变化量 则容器底部受到水的压强变化量 三、实验题（每空2分，共32分） 15. 冷链物流公司常用干冰（固态二氧化碳）保存冷冻食品、某同学利用干冰开展了以下研究。 （1）观察与干冰相关的物态变化 如图a，干冰包装袋外会出现白霜，这是空气中的水蒸气________（选填“凝固”或“凝华”）形成的。 （2）测量干冰密度 测得某块干冰质量为243.00g，长、宽均为9.00cm，厚度如图b为________cm，可知其密度为________g/cm3。 （3）测量二氧化碳气体密度 ①实验操作 a.将一块干冰装入一个塑料袋，挤出袋内空气后迅速封口，放在电子天平上，记录天平示数； b.一会儿后、塑料袋内部分干冰变为二氧化碳气体，记录此时塑料袋体积增加量V及天平示数； c.打开塑料袋，迅速挤出袋内二氧化碳气体后，放在电子天平上，记录天平示数； ②实验结果 塑料袋内二氧化碳气体密度________； ③实验拓展 该同学发现，利用实验操作①中测得的数据，还可以得到塑料袋周围空气的密度________。 【答案】（1）凝华 （2） ①. 2.00 ②. 1.5 （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 干冰温度极低，空气中高温水蒸气遇冷直接由气态变为固态小冰晶（白霜），气态直接变固态是凝华，凝华放热。 【小问2详解】 [1]刻度尺分度值 1mm，读数为2.00cm，则体积 [2]密度 【小问3详解】 [1]干冰升华前后，物质总质量不变，但是塑料袋鼓起受到空气浮力。则是干冰和塑料袋的质量，是干冰变成的二氧化碳气体和塑料袋减去排开空气的质量，是只剩塑料袋的质量，故袋内二氧化碳气体质量 二氧化碳的密度 [2]体积增加V，排开空气的质量 故周围空气的密度 16. 科技小组计划制作一个电加热装置。 【项目要求】发热体由220V家庭电路供电，装置在工作时要能够自动控温。 【器材准备】 查阅了PTC和NTC两种热敏电阻，它们的阻值R随温度t变化关系如图甲所示，NTC的阻值随温度升高而减小，PTC的阻值随温度升高而增大。小组采购了这两种电阻和足够长的电热丝（电热丝规格为20Ω/m，安全工作电流不超过2.2A）。 【设计与制作】 为方便接入发热体，小组制作了图乙装置，A、B为两根接线桩（两端电压为220V），可供接入多组加热元件。 （一）第一小组选用电热丝做发热体，同时使用电磁继电器、NTC热敏电阻等制作控温电路。 （1）为制作功率为400W的发热体，需在两接线桩之间接入长度为________m的电热丝。为便于安装，可先将电热丝缠绕到________（陶瓷/铜/木质）管上（图丙）。若发热功率需提升至800W，下列做法中合理的是________（选填字母）。 A.更换电热丝，新接入A、B间的电热丝长度为原长的一半 B.并联一根电热丝，新接入A、B间的电热丝长度与原长相等 C.上述两种方法均可 （2）如图丁，自制控温装置时，电磁继电器线圈电阻忽略不计，当线圈中电流I≥60mA时，衔铁会被吸下，当I≤40mA时，衔铁会被释放弹起，电源电压为3V，所用NTC热敏电阻的阻值随温度变化关系曲线如图戊。 连接电路时，图丁中M、N两点应连在________两个接线柱上，为使温度升至50℃时，电热丝停止加热，电阻箱阻值应调为________Ω。该加热装置维持温度范围为________℃~50℃。 （3）第二小组了解到PTC热敏电阻规格多样，还可以作为发热体使用，于是尝试把PTC热敏电阻直接接入家庭电路中（图己），不使用电磁继电器来控温。请你分析第二小组采用的方案，是否满足在发热的同时还能实现自动控温的要求，并说明理由：________________________________。 【答案】（1） ①. 6.05 ②. 陶瓷 ③. B （2） ①. ab ②. 40 ③. 15 （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 [1]电热丝阻值 电热丝规格为20Ω/m，则电热丝长度 [2]电热丝工作温度很高，铜管导电会短路；木头易燃。所以选陶瓷管（陶瓷绝缘、耐高温）。 [3]AC．长度减半，则电阻减半，根据，可知其功率加倍。电热丝长度减半，电阻，则电流。故AC错误； B．并联一根相同电热丝，总功率800W；每根电热丝的电压仍是220V，每根电热丝的电流。故B正确。 故选B。 【小问2详解】 [1]温度升高，NTC电阻变小，控制电路电流变大。温度到时，衔铁吸下，断开加热电路。所以M、N要接在常闭触点（衔铁没吸下时接通，吸下断开），即图里的a、b接线柱。 [2]控制电路的总电阻 由NTC曲线可知，时NTC的阻值。电阻箱阻值 [3]温度下降，NTC电阻变大，控制电路电流变小。温度到时，衔铁释放，重新加热。此时总电阻 NTC电阻 由NTC曲线可知，时对应的温度是，则控温区间是15℃~50℃。 【小问3详解】 PTC热敏电阻阻值随温度升高而增大。PTC直接接220V，根据，可知温度低，R小，发热功率大，温度上升；温度升高，R变大，发热功率减小；当发热功率等于散热功率时，温度保持稳定，从而自动控温。 17. 力与速度的关系。 材料一：在力学中，同一条直线上的两个力，若方向相同，它们的合力大小等于两个力之和，方向与这两个力的方向相同；若方向相反，它们的合力大小等于两个力之差，方向与这两个力中较大的力方向相同。 材料二：物理学中，物体的速度与所受合力之间存在着密切的关系，若合力与速度方向相同，物体做加速运动；若合力与速度方向相反，物体做减速运动。 （1）将一个小球从空中某点静止释放，落在竖直放置的轻弹簧上，小球在A点与弹簧刚刚接触；运动到B点时，重力与弹力大小相等；C点是弹簧被压缩的最低点，则小球从A点到C点过程中速度如何变化？答：________，小球从A点运动到B点的合外力方向为________。 材料三：小明用两个大小相等的拉力拉同一根橡皮筋完成了不在同一直线上两个力的合成实验，将实验结果记录如表：（拉力F是拉橡皮筋到达预定位置的力） 角度/° 0 30 45 60 90 120 拉力F1/N 2 2.1 2.2 2.3 2.8 4 拉力F2/N 2 2.1 2.2 2.3 2.8 4 拉力F/N 4 （2）分析表中数据可知，当两个拉力互成角度为0°时，拉力F1与F2之和与拉力F的大小________（用公式表示）；以上实验中一个力F和F1与F2两个力产生的作用效果相同，物理中把F叫做F1与F2的合力，F1、F2叫做F的分力，有人说合力一定比任意一个分力大，这显然是错误的，请根据表格中的具体数据，举例说明________________________________。 【答案】（1） ①. 速度先增大后减小至 ②. 竖直向下 （2） ①. ②. 当夹角为时，拉力和的大小均为，而合力大小也为，即合力等于分力，说明合力不一定比任何一个分力大。 【解析】 【小问1详解】 [1][2]从A到B，重力大于弹力，合力竖直向下，与速度同向，小球做加速运动；在B点重力等于弹力，速度最大；从B到C，弹力大于重力，合力向上，与速度反向，小球做减速运动；在C点，弹簧被压缩到最低点，小球速度为。 【小问2详解】 [1]根据力的合成法则，同向共线时合力大小等于两力之和，因此 [2]当夹角为时，拉力和的大小均为，而合力大小也为，即合力等于分力，说明合力不一定比任何一个分力大。 四、综合题（18题8分，19题10分，共18分） 18. 为促进先进节能技术的应用，2026年起我国实行电动汽车能耗限值新标准。以一吨重汽车为例，每行驶100km消耗动力电池的电能由原来12.5kW·h降低为10kW·h。根据新标准，工程师设计了将太阳能电池集成于天窗的方案，天窗经充足光照8h能发电2.4kW·h。 （1）求太阳能电池的发电功率。 （2）2.4kW·h的电能可供“12V 2A”的车载风扇工作多少小时？ （3）求新标准下电动汽车消耗动力电池12.5kW·h电能可行驶的路程。 （4）受上述方案启发，小宇希望以跨学科实践的方式，借助AI辅助他设计新标准下降低汽车能耗的方案，请帮他完善【任务分析】中的内容。 电动汽车能量消耗在哪些方面？ AI电动汽车的能量消耗主要集中在行驶阻力耗能、电机与电控系统耗能、车载附件耗能三大方面，行驶时的阻力耗能是最大的能耗部分。 一、行驶阻力耗能（占比最大） ·空气阻力（风阻）：车辆行驶时需推开前方空气，空气阻力与车速的平方成正比。所以车速翻倍时，克服风阻所需的能量会增至约8倍。这是电动汽车高速行驶时能耗急剧上升的主要原因。 ·滚动阻力：轮胎与路面接触产生的摩擦和形变产生阻力。该阻力与车辆的总质量（车重+载重）和胎压密切相关。负载越重阻力越大，而胎压不足会增加轮胎接触地面的面积，从而增大滚动阻力。 ·加速/爬坡阻力：在上坡路段，车辆需要克服重力；在急加速时，电机需提供更大功率以增大牵引力。 二、电机与电控系统耗能（核心损耗） 【任务提出】 → 我是汽车工程师，准备设计降低电动汽车能耗的一种方案。 【任务分析】 → 我准备分析行驶阻力中的________因素，我从生活经验和现象（例子）：________________________得到启发，分析其原理能更好地帮我进行设计。 【任务分解】 → 能更好地帮我进行设计。 请按照如下步骤： 1.详细分析该因素的物理及工程原理。 2.调查该因素影响能耗的现状及最新科研成果。 3.提出2~3个具体的设计方案。 【任务评估】 → 请用表格做可行性评估及定量估算，并给出优化后的评估 【答案】（1） （2） （3） （4） ①. 空气阻力 ②. 流线型的高铁/飞机外形比方正形造型的普通车辆高速行驶时更省电。 【解析】 【小问1详解】 根据功率定义式 代入得 【小问2详解】 先计算车载风扇的额定功率 由 代入数据得 【小问3详解】 由题干可知新标准下每消耗电能可行驶，即单位电能可行驶 因此消耗电能的行驶路程 【小问4详解】 见答案。 19. 滑轮、桔槔、辘轳是中国古代工程的起重工具，都有将物体吊到高处、帮助人们省力的作用。在央视《中华考工记》节目中，主持人与嘉宾进行了一场“自我提升”的比赛，装置由滑轮组和吊椅组成，如图甲所示，比赛时，主持人使用的装置有3组滑轮，嘉宾使用的装置有6组滑轮，如图乙所示，两人分别坐在吊椅上，在裁判员的指令下同时向下拉动绳的自由端，使自己与吊椅一起匀速上升。已知主持人的质量为60kg，他与吊椅的接触面积为560cm2，每一个滑轮的质量均为0.5kg，吊椅的质量均为4.5kg，主持人用时8s率先到达支架顶端，2s后嘉宾也到达顶端，两人自我提升的高度均为0.8m，若比赛时主持人和嘉宾手拉绳子的功率之比为11∶10，不计绳重和装置摩擦、忽略绳子的形变，g取10N/kg，求： （1）主持人所受的重力和上升的速度； （2）比赛中主持人对吊椅的压强； （3）比赛中主持人和嘉宾所用装置的机械效率之比。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据重力公式 主持人 已知上升高度，用时 匀速运动速度​ 因此 【小问2详解】 总动滑轮质量 动滑轮总重力 椅重力 把主持人、吊椅、3个动滑轮视为整体，匀速上升时受力平衡，承担总重的绳子段数 因此主持人手的拉力 对主持人单独受力分析：主持人受重力、吊椅的支持力、绳子向上的拉力，三力平衡，因此吊椅对主持人的支持力 根据力的作用相互性，主持人对吊椅的压力 接触面积 根据压强公式可得 【小问3详解】 主持人功率 结合题目给出的功率比 可得嘉宾功率 主持人用时，嘉宾用时 可得嘉宾上升速度 则嘉宾手中绳子拉力 嘉宾的重力 故机械效率之比 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $