【328241】2023年江苏省淮安市中考物理试卷

2023年江苏省淮安市中考物理试卷

一、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）

1．（2分）通过调节蓝牙音箱上的“+”“﹣”按钮可以改变音量大小，这是改变了声音的（　　）

A．音调

B．响度

C．音色

D．速度

【答案】B

【考点】响度．

【分析】声音的大小叫响度，响度与发声体的振幅和距离声源的远近有关。

【解答】解：通过调节蓝牙音箱上的“+”“﹣”按钮可以改变音量大小，这是改变了声音的响度，故B正确，ACD错误。故选：B。

【难度】1

2．（2分）中考考场内常用的电波钟通过接收无线电信号来进行自动校正，从而实现所有考场时间显示的精准性和一致性。电波钟接收的信号是（　　）

A．红外线

B．超声波

C．电磁波

D．次声波

【答案】C

【考点】无线电广播信号的发射和接收．

【分析】电磁波可以传递信息。

【解答】解：中考考场内常用的电波钟通过接收无线电信号来进行自动校正，从而实现所有考场时间显示的精准性和一致性。电波钟接收的信号是电磁波，故C正确，ABD错误。故选：C。

【难度】1

3．（2分）如图所示，在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，使两辆相同的小车分别从不同高度由静止开始下滑，撞击静置于水平面上的木块。下列说法正确的是（　　）

A．图中两辆小车的重力势能大小相等

B．两种情况下，木块在水平面上移动的距离相等

C．木块被撞击后由静止变为运动，惯性增大

D．如果水平面光滑，木块被撞击后将做匀速直线运动

【答案】D

【考点】探究影响物体动能大小的因素．

【分析】重力势能与质量和高度有关，动能的大小与物体的质量和速度有关，故在实验时，质量相同，通过改变小车在斜面的高度达到改变速度的目的；高度（速度）相同，通过改变质量来判断比较动能和质量的关系，同时通过比较木块被小车推动距离的远近来比较动能的大小，故这里用到了控制变量法和转换法；

物体在水平方向不受外力，则做匀速直线运动或保持静止。

【解答】解：A．图中两辆小车的质量相等，高度不等，则重力势能大小不等，故A错误；B．两种情况下，重力势能不同，转化为高度不同，则推动木块在水平面上移动的距离不等，故B错误；C．木块被撞击后由静止变为运动，惯性与质量有关，与速度无关，质量不变，惯性不变，故C错误；D．如果水平面光滑，木块不受摩擦力，被撞击后将做匀速直线运动，故D正确。故选：D。

【难度】1

4．（2分）下列能源中，属于可再生能源的是（　　）

A．煤

B．石油

C．风能

D．核燃料

【答案】C

【考点】可再生能源和不可再生能源；能源及其分类．

【分析】使用之后可以在短时间内从自然界中再次产生的能源是可再生能源，使用之后在短时间内无法在自然界中再次产生的能源是不可再生能源。

【解答】解：煤、石油、核燃料不能从自然界源源不断得到，所以都属于不可再生能源；风能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。故选：C。

【难度】1

5．（2分）下列做法中可以减小摩擦的是（　　）

A．用力压住橡皮擦去纸上的字

B．在自行车转轴处加润滑油

C．鞋底上有槽纹

D．体操运动员在手上涂镁粉

【答案】B

【考点】增大有益摩擦的方法．

【分析】增大摩擦力的方法：增大压力、增大接触面的粗糙程度、用滑动代替滚动。

减小摩擦力的方法：减小压力、减小接触面的粗糙程度、用滚动代替滑动、使接触面脱离等。

【解答】解：A、用力压住橡皮擦去纸上的字，是在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，故A错误；B、在自行车转轴处加润滑油，是通过分开接触面的方法来减小摩擦力的，故B正确；C、鞋底上有槽纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故C错误；D、体操运动员在手上涂镁粉，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故D错误。故选B。

【难度】1

6．（2分）如图所示，一根质地不均匀的硬棒重心在O点，将硬棒通过绳1悬挂于A点，2、3为两个支架，在绳与两支架的作用下，硬棒水平静止，此时绳与支架均对硬棒有弹力（绳的形变忽略不计）。下列操作中，仍能使硬棒保持平衡的是（　　）

A．仅撤去支架2

B．仅撤去支架3

C．同时剪断绳1和撤去支架2

D．同时剪断绳1和撤去支架3

【答案】A

【考点】杠杆的平衡条件．

【分析】根据支点和支架作用力的方向以及绳子作用力方向和重力方向判断撤去时，能否满足杠杆的平衡条件进行判断。

【解答】解：绳子只能向上施加拉力，支架只能施加向上的支持力；A．仅撤去支架2，以1为支点，重力和支架支持力使得杠杆的转动方向相反，可以平衡，故A正确；B．仅撤去支架3，以1为支点，重力和支架2支持力使得杠杆的转动方向都是顺时针，故杠杆不可以平衡，B错误；C．同时剪断绳1和撤去支架2，以3为支点，重力使得杠杆逆时针转动，不可以平衡，故C错误；D．同时剪断绳1和撤去支架3，以2为支点，重力使得杠杆顺时针转动，不可以平衡，故D错误。故选：A。

【难度】1

7．（2分）如图所示为“探究感应电流产生条件”的实验装置，下列四幅图中，主要工作原理与该实验结论有关的是（　　）

A． 电饭锅

B． 洗衣机

C． 电磁起重机

D． 风力发电机

【答案】D

【考点】产生感应电流的条件．

【分析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这就是电磁感应；这一过程中，可将机械能转化为电能。

【解答】解：由“探究感应电流产生条件”的实验装置可得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这是电磁感应现象；A、电饭锅的主体是发热体，是利用电流的热效应工作的，故A不合题意；B、洗衣机的主体是电动机，其原理是通电导体在磁场中受力运动，故B不合题意；C、电磁起重机是利用电流的磁效应工作的，故C不合题意；D、风力发电机是利用电磁感应原理制成的，将机械能转化为电能，故D符合题意。故选：D。

【难度】1

8．（2分）如图所示的电路中，电源电压恒定，R₁为定值电阻，R₂为电阻箱。闭合开关，调节R₂的阻值，下列关于电流表示数I、电压表示数U、R₁的功率P及R₂的阻值之间的关系图像正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【考点】动态电路的分析．

【分析】（1）定值电阻的电流与电压成正比，根据P＝UI＝I²R分析功率与电流平方关系；

（2）根据I 分析电流与电阻R₂的关系，根据U＝IR₁的分析电压表示数与R₂的关系。

【解答】解：A、电流表示数I、电压表示数U都是定值电阻的电流和电压，因为U＝IR知，电流与电压成正比，图像是过原点的直线，故A错误；B、P＝UI＝I²R知，定值电阻的电功率与电流平方成正比，故B正确；C、根据I 知，R₂的电阻越大，电流中的电流越小，但不是一次函数关系，因而图像不是直线，故C错误；D、根据U＝IR₁可知，电流随着R₂的电阻增大，越来越小，但不可能为0，因而电压也是不可能为0，故D错误，应该是图像变化越来越慢，无限趋近于0，故D错误。故选：B。

【难度】1

二、填空题（本题共7小题，每空1分，共20分）

9．（3分）冬季，教室窗户玻璃上出现一层水雾，这是空气中的水蒸气遇冷发生 　液化　（填物态变化名称）形成的，水雾出现在窗户玻璃的 　内　侧；搓手取暖是通过 　做功　的方式改变内能的。

【答案】液化；内；做功。

【考点】液化的概念及现象；做功改变物体的内能．

【分析】（1）物质由气态直接变为固态叫凝华，物质由固态直接变为气态叫升华；由气态变为液态叫液化，由液态变为气态叫汽化；由固态变为液态叫熔化，由液态变为固态叫凝固；

（2）改变内能的方式有热传递和做功。

【解答】解：冬季，教室窗户玻璃上出现一层水雾，这是空气中的水蒸气遇冷发生液化形成的，是由室内温度较高的水蒸气遇到温度较低的玻璃发生的，所以在玻璃的内表面；搓手取暖是通过做功的方式改变内能的。故答案为：液化；内；做功。

【难度】1

10．（2分）将两个充满气的气球与头发摩擦后，用细线悬挂起来，出现了如图所示的现象，这是因为两个气球带上了 　同种　（选填“同种”或“异种”）电荷，相互排斥；将气球靠近碎纸屑，碎纸屑被吸到气球上，说明带电体具有 　吸引轻小物体　的性质。

【答案】同种；吸引轻小物体。

【考点】电荷间的相互作用；物体带电现象．

【分析】（1）电荷间相互作用的规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；

（2）带电体具有吸引轻小物体的性质。

【解答】解：两个充满气的气球与头发摩擦后带有电荷，两气球彼此排斥分开，说明两只气球带上了同种电荷；将气球靠近碎纸屑，碎纸屑被吸到气球上，说明带电体具有吸引轻小物体的性质。故答案为：同种；吸引轻小物体。

【难度】1

11．（2分）如图所示，容器内装满水，将吸管的A端插入水中，用另一根吸管沿图示方向吹气，B端就会有水持续流出，原因是吹气时B端空气流速变 　大　，压强变 　小　。

【答案】大；小。

【考点】流体压强与流速的关系．

【分析】生活中常见的流体是空气和水。流体的流速越大的位置压强越小。

【解答】解：用另一根吸管沿图示方向吹气时，B端空气流速变大，压强变小，水在大气压作用会从B端流出。故答案为：大；小。

【难度】1

12．（4分）如图所示，小明用大小为100N、竖直向上的拉力F在2s内将重力为160N的木箱匀速提升1m。提升过程中，以小明为参照物，木箱是 　运动　的。不计绳重和摩擦，拉力F的功率为 　100　W，动滑轮的机械效率为 　80%　，动滑轮的重力为 　40　N。

【答案】运动；100；80%；40。

【考点】滑轮、滑轮组机械效率的计算；功率的计算；动滑轮的重力；滑轮组的中的相关计算．

【分析】提升过程中，以小明为参照物，木箱的位置发生变化，是运动的。

不计绳重和摩擦，从图中可知n＝2，根据s＝nh得出绳子自由端移动的距离，根据W_总＝Fs得出拉力F做的功，根据P 得出功率；

根据W_有用＝Gh得出有用功，根据η 得出动滑轮的机械效率；

根据F （G+G_动）可知动滑轮的重力。

【解答】解：提升过程中，以小明为参照物，木箱的位置发生变化，是运动的。不计绳重和摩擦，从图中可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×1m＝2m，拉力F做的功W_总＝Fs＝100N×2m＝200J，功率P 100W；有用功W_有用＝Gh＝160N×1m＝160J，动滑轮的机械效率η 80%，根据F （G+G_动）可知动滑轮的重力G_动＝nF﹣G＝2×100N﹣160N＝40N。

【难度】3

13．（3分）小明在公园游玩时闻到阵阵花香，这说明分子处在永不停息的 　无规则运动　中。小明将静止在地上的足球踢飞，说明力可以改变物体的 　运动状态　；同时小明感到脚疼，说明力的作用是 　相互　的。

【答案】无规则运动；运动状态；相互。

【考点】力可以改变物体的运动状态；力的相互性；分子的热运动．

【分析】一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。

力的作用效果是改变物体的形状和物体的运动状态。

物体间力的作用是相互的。

【解答】解：小明在公园游玩时闻到阵阵花香，这说明分子处在永不停息的无规则运动。小明将静止在地上的足球踢飞，说明力可以改变物体的运动状态；同时小明感到脚疼，说明力的作用是相互的。故答案为：无规则运动；运动状态；相互。

【难度】3

14．（3分）用托盘天平和量筒测量金属块的密度。

（1）将天平放在水平台面上，游码移至标尺左端“0”刻度线处，指针静止时的位置如图甲所示，应将平衡螺母向 　左　调节，使指针对准分度盘中央的刻度线。

（2）将金属块放在左盘，向右盘中加、减砝码，并移动游码，当天平再次平衡时，所加砝码的质量及游码的位置如图乙所示，该金属块的质量为 　158.0　g。

（3）将金属块放入装有40mL水的量筒中，液面位置如图丙所示，则金属块的密度为 　7.9　g/cm³。

【答案】（1）左；（2）158.0；（3）7.9。

【考点】测量固体的密度．

【分析】（1）天平使用前调节平衡时，要调节平衡螺母，规则是“右偏左调，左偏右调”，即指针向右偏就向左调平衡螺母，指针向左偏就向右调平衡螺母；

（2）物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值；

（3）金属块的体积应用图中量筒内的示数减去量筒内原来水的体积；根据ρ 计算金属的密度。

【解答】解：（1）由题意可知，天平放在水平台面上且将游码移至标尺左端的“0”刻度线处，此时指针偏向分度盘中央刻度线的右侧，由“右偏左调，左偏右调”的规则可知，应将平衡螺母向左调节，使指针对准分度盘中央的刻度线；（2）游码对应的刻度值为3.0g，物体的质量＝砝码的质量+游码对应的刻度值＝100g+50g+5g+3.0g＝158.0g；（3）由题意和图丙可知，金属块的体积：V＝60mL﹣40mL＝20mL＝20cm³；则金属块的密度：ρ 7.9g/cm³。故答案为：（1）左；（2）158.0；（3）7.9。

【难度】3

15．（3分）小明设计了如图所示的水温控制模拟装置，发热电阻和热敏电阻R均处于水箱中，热敏电阻的阻值随温度的变化情况如下表所示。控制电路的电源电压U＝24V，R₀＝300Ω，受控电路的电源电压为220V，发热电阻的阻值为48.4Ω，电磁继电器线圈电阻忽略不计。当水箱中温度达到50℃时停止加热，当温度低于30℃时重新开始加热。

温度T/℃	20	30	40	50	60
电阻R/Ω	700	400	200	100	50

（1）受控电路工作时，发热电阻的功率为 　1000　W。

（2）水箱中温度达到50℃时，控制电路中的电流为 　0.06　A。

（3）若将R₀更换为200Ω的定值电阻，水箱中温度达到 　40　℃时停止加热。

【答案】（1）1 000；（2）0.06；（3）40。

【考点】电功率的综合计算；电磁继电器的构造与原理；欧姆定律的应用；光敏、热敏、压敏等半导体电路分析．

【分析】（1）根据 计算发热电阻的功率。

（2）根据欧姆定律，结合表格中的数据计算电路中的电流和温度。

【解答】解：（1）受控电路工作时，发热电阻的功率为： 。（2）水箱中温度达到50℃时，此时热敏电阻的电阻为100Ω，根据欧姆定律，控制电路中的电流为： 。（3）若将R₀更换为200Ω的定值电阻，电磁继电器的启动电流不变，此时控制电路的总电阻为： ；热敏电阻的阻值为400Ω﹣200Ω＝200Ω，查表知：此时对应的温度为40℃。故答案为：（1）1 000；（2）0.06；（3）40。

【难度】3

三、解答题（本题共10小题，共44分。解答第22题时应写出解题过程）

16．（1分）如图所示，请在图中画出入射光线经凸透镜后的折射光线。

【答案】

【考点】透镜的三条特殊光线的作图．

【分析】由图示可知，入射光线过焦点，根据入射光线的特点，可以画出对应的折射光线。

【解答】解：入射光线过焦点，经过凸透镜折射后，则折射光线将平行主光轴射出，由此可以确定该条入射光线对应的折射光线。故画图如下：

【难度】3

17．（1分）在图中画出质地均匀薄木块所受重力的示意图。

【答案】

【考点】重力的示意图．

【分析】在受力物体上沿力的方向画一条线段，在线段的末端画一个箭头表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。

根据力的示意图的做法来画。

【解答】解：画重力的示意图时，先找重心，重心就画在物体的几何中心；重力的方向是竖直向下的，从重心画一竖直向下的线段，标上箭头和字母G。故答案为：如图

【难度】3

18．（1分）如图所示，O为支点，画出力F的力臂l。

【答案】

【考点】力和力臂的画法．

【分析】过杠杆的支点作出垂直于力作用线的垂线段，即为力F的力臂l。

【解答】解：延长力F作出力的作用线，从支点O作力F的作用线的垂线，垂线段的长就是力F的力臂l，如图所示：

【难度】3

19．（1分）根据图中小磁针静止时的指向，在括号中标出电源的极性。

【答案】

【考点】标出螺线管中电流的方向；磁极间的相互作用；安培定则；利用安培定则判断磁极；利用安培定则判断电流方向．

【分析】根据小磁针静止时N极的指向和磁极间的相互作用判断通电螺线管的磁极。

根据安培定则判断螺线管中电流的方向，标出电源的正负极。

【解答】解：小磁针静止时N极指向左侧，根据磁极间的相互作用规律，可以判断出通电螺线管的左端为S极，右端为N极，根据安培定则，伸出右手，使大拇指指向通电螺线管的N极（右端），则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从通电螺线管的左端流入的，所以电源的左端为正极，右端为负极，如图所示。

【难度】3

20．（5分）某兴趣小组利用一次性纸杯研究水沸腾前和沸腾时温度随时间变化的情况，装置如图甲所示。

（1）实验中，应使用酒精灯的 　外　焰对纸杯加热。加热过程中，某时刻温度计示数如图乙所示，此时的水温为 　66　℃。

（2）当水温升高到90℃后，每隔30s记录一次温度计的示数，并将记录的数据绘制成如图丙所示的图像。由图像可知，沸腾时水的温度特点为 　温度保持不变　。

（3）水沸腾时有大量气泡产生，此时气泡中的主要成分是 　水蒸气　。

（4）取下温度计，继续加热，在水烧干之前纸杯没有被烧坏，主要原因是水沸腾需要 　吸热　，使纸杯的温度低于着火点。

【答案】（1）外；66；（2）温度保持不变；（3）水蒸气；（4）吸热。

【考点】探究水沸腾时温度变化的图像分析和数据处理；探究水沸腾时温度变化的特点．

【分析】（1）酒精灯的火焰分为外焰、内焰和焰心，外焰的温度最高；根据温度计的分度值，结合液面的位置即可读数；

（2）根据图丙所示的图像进行分析；

（3）沸腾是在液体内部和表面同时发生的汽化现象，沸腾时产生大量的气泡，上升、变大，到水面破裂开来，放出大量的水蒸气；

（4）水在一个标准大气压下沸点是100℃，而纸的燃点大约是183℃。

【解答】解：（1）酒精灯外焰的温度最高，所以加热时应使用酒精灯的外焰加热；由图乙可知温度计的分度值是1℃，且液柱在零刻度线上方，因此该温度计的示数是66℃；（2）图丙所示的图像中，水沸腾时图线变得平直，温度不再上升，因此水在沸腾过程中吸收热量，温度保持不变；（3）当水沸腾时，水中产生大量的气泡，气泡上升、变大，到水面破裂开来，发出大量的水蒸气，所以气泡内的主要成分是水蒸气；（4）因为一标准大气压下，水的沸点是100℃，沸腾过程中吸收热量，温度不变，并且水的沸点低于纸的着火点，所以纸杯没有燃烧。故答案为：（1）外；66；（2）温度保持不变；（3）水蒸气；（4）吸热。

【难度】5

21．（6分）在“探究光的反射规律”实验中，平面镜水平放置于桌面上，E、F是两块可以绕接缝ON翻折的白色硬纸板。

实验次数	1	2	3
入射角	60°	45°	30°
反射角	60°	45°	30°

（1）如图甲所示，白色硬纸板应当 　竖直　立在平面镜上。

（2）让一束光紧贴纸板E沿AO方向射向镜面上的O点，在纸板F上呈现反射光束OB，然后将纸板F绕ON向前或向后翻折，在纸板F上看不到反射光束，这表明反射光线、入射光线和法线在 　同一平面内　。

（3）多次改变入射光的方向并描绘光的传播路径，用量角器量出每组反射角与入射角的大小并记入表格，可得结论：反射角与入射角大小 　相等　。

（4）当反射光与入射光夹角为100°时，入射角为 　50　°。若入射光束AO绕O点顺时针旋转，将观察到反射光束OB在平面镜中所成的像绕O点 　顺　时针旋转。

（5）如图乙所示，一束光经水平放置的平面镜反射后在天花板上形成光斑，水平向右移动平面镜，观察到光斑位置的变化情况是 　不变　。

【答案】（1）竖直；（2）同一平面内；（3）相等；（4）50；顺；（5）不变。

【考点】光的反射定律的应用．

【分析】（1）实验中应将硬纸板垂直置于平面镜上，这样反射光线才能在硬纸板上呈现；

（2）（3）光的反射规律：三线共面（入射光线、反射光线、法线），两线分居（入射光线、反射光线分居法线两侧），两角相等（入射角、反射角）；

（4）（5）在光的反射现象中，反射光线与入射光线关于法线对称；平面镜成像时，像与物关于镜面对称。

【解答】解：（1）入射光线、反射光线和法线在同一平面内，所以纸板一定与平面镜垂直；（2）当F板向后折转一定的角度，则呈现反射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内，所以在F板上不能看到反射光，这表明反射光线和入射光线仍然在同一平面内；（3）由表格可得结论：反射角与入射角大小相等；（4）反射光与入射光的夹角为100°，即反射角与入射角的和为100°，根据反射角等于入射角可知，入射角为50°；在光的反射现象中，反射光线与入射光线关于法线对称，若入射光束AO绕O点顺时针旋转，则反射光束OB将沿逆时针方向转动；将观察到反射光束OB在平面镜中所成的像绕O点顺时针旋转。（5）一束光经水平放置的平面镜反射后在天花板上形成光斑，水平向右移动平面镜，入射点位置不变，且反射面位置不变，入射角不变，观察到光斑位置的变化情况是不变。故答案为：（1）竖直；（2）同一平面内；（3）相等；（4）50；顺；（5）不变。

【难度】5

22．（10分）人工智能让我们的生活更加便捷，某酒店迎宾机器人将客人从酒店门口带至前台。这一过程中机器人做匀速直线运动，通过的路程为20m，所受阻力为自身重力的0.05倍，机器人相关参数如下表所示，g取10N/kg。

整机质量：36kg	行进速度：1m/s
工作电压：24V	工作电流：1A
轮子与地面接触总面积：1.8×10﹣3m2

（1）求机器人对地面的压强。

（2）求牵引力所做的功。

（3）求机器人全程运动的时间及消耗的电能。

（4）求电能转化为机械能的效率。

【答案】（1）机器人对地面的压强为2×10⁵Pa；（2）牵引力所做的功为360J；（3）机器人全程运动的时间为20s，消耗的电能为480J；（4）电能转化为机械能的效率为75%。

【考点】电功与电能的计算；压强的公式的应用；功的简单计算；能量的利用效率．

【分析】（1）根据F＝G＝mg求出机器人对地面的压力，再根据p 求出机器人对地面的压强；

（2）根据f＝0.05G求出机器人受到的阻力，机器人匀速行驶时，机器人的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知机器人的牵引力，再根据W＝Fs求出牵引力所做的功（获得的机械能）；

（3）根据速度公式求出机器人全程运动的时间，根据W＝UIt求出机器人消耗的电能；

（4）根据效率公式求出电能转化为机械能的效率。

【解答】解：（1）机器人对地面的压力：F＝G＝mg＝36kg×10N/kg＝360N，则机器人对地面的压强：p 2×10⁵Pa；（2）机器人受到的阻力：f＝0.05G＝0.05×360N＝18N，机器人匀速行驶时，机器人的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，机器人的牵引力：F_牵＝f＝18N，牵引力所做的功（获得的机械能）：W＝F_牵s＝18N×20m＝360J；（3）由v 可知，机器人全程运动的时间：t 20s，机器人消耗的电能：W_电＝UIt＝24V×1A×20s＝480J；（4）电能转化为机械能的效率：η 100% 100%＝75%。答：（1）机器人对地面的压强为2×10⁵Pa；（2）牵引力所做的功为360J；（3）机器人全程运动的时间为20s，消耗的电能为480J；（4）电能转化为机械能的效率为75%。

【难度】5

23．（8分）在测量小灯泡电阻的实验中，电源电压恒为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整，要求滑片P置于B端时滑动变阻器接入电路的电阻最大。

（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表、电流表示数均较小，接下来的操作是 　将滑动变阻器的滑片P向A端移动　，多次改变小灯泡两端的电压，记录电压表、电流表的示数，当小灯泡两端电压为2.5V时，电流表示数如图乙所示，为 　0.30　A，此时小灯泡的电阻为 　8.3　Ω（结果保留一位小数）。

（3）根据数据绘制I﹣U图像，如图丙所示，发现此图像不是直线，主要原因是灯丝电阻受 　温度　的影响。

（4）实验中滑动变阻器的规格可能是 　C　。

A.10Ω 2A

B.20Ω 2A

C.50Ω 1.5A

（5）小灯泡逐渐变亮的过程中，电路中电流依次为I₁、I₂、I₃时，小灯泡对应的功率分别为P₁、P₂、P₃。若I₂﹣I₁＝I₃﹣I₂，则P₂﹣P₁　＜　（选填“＞”“＝”或“＜”）P₃﹣P₂。（假设小灯泡的电阻保持不变）

（6）将上述实验中的小灯泡与一个10Ω的定值电阻串联在电源电压为4V的电路中，则定值电阻两端的电压为 　2.6　V。

【答案】（1）见上图；（2）将滑动变阻器的滑片P向A端移动；0.3；8.3；（3）温度；（4）C；（5）＜；（6）2.6

【考点】电阻和灯泡的伏安特性曲线；伏安法测小灯泡的电阻．

【分析】（1）滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小，滑片P置于B端时滑动变阻器接入电路的电阻最大，说明此时滑动变阻器左下部分电阻接入电路；

（2）电压表测量灯泡电压，电流表测量电路电流，此时电压表示数很小，说明灯泡的电压比较小，则由串联电路电压规律可知滑动变阻器两端分压太大，根据串联分压原理可知滑动变阻器接入电路的电阻太大，据此可知接下来的操作；

根据图甲可判断电流表选用的量程和对应的分度值，再结合图乙读数电流表的示数；

根据欧姆定律R 可计算出小灯泡在额定电压下工作时的电阻；

（3）根据灯丝电阻随温度升高而增大的特点进行分析；

（4）当电路电流最小时，电路中接入的总电阻最大，即此时滑动变阻器完全接入电路，根据图丙可得出最小电流为0.1A，根据欧姆定律R 可计算出此时电路总电阻，再结合灯丝电阻随温度升高而增大的特点，可知电流为0.1A时的小灯泡的电阻小于小题2中求出的小灯泡在额定电压下工作时的电阻，由此可得出滑动变阻器阻值范围；

（5）根据电功率公式P＝UI＝I²R，表示出电路中电流依次为I₁、I₂、I₃时的电功率大小，再结合I₂﹣I₁＝I₃﹣I₂以及灯泡依次变亮时的电流也依次变大的特点，利用数学平方差公式求解；

（6）根据串联电路电流电压的规律，同时结合图丙分析作答。

【解答】解：（1）滑片P置于B端时滑动变阻器接入电路的电阻最大，说明此时滑动变阻器左下部分电阻接入电路，则下面的接线柱应该接在A接线柱上，如图所示： ；（2）电压表测量灯泡电压，电流表测量电路电流，此时电压表示数很小，说明灯泡的电压比较小，因为串联分压，那么滑动变阻器的电压较大，电阻越大分压越多，即滑动变阻器的分压太大，滑动变阻器的滑片P应该向阻值减小的一端即A端移动；从甲图中看出电流表接的是小量程，即电流表读数为0.3A，小灯泡的电阻为R_灯 ；（3）由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以通过灯泡的电流与电压不成正比；（4）当电路电流最小时，电路中接入的总电阻最大，根据图丙可得出最小电流为0.1A，根据欧姆定律R 可计算出此时电路总电阻R ，再结合灯丝电阻随温度升高而增大的特点，可知电流为0.1A时的小灯泡的电阻小于小题2中求出的小灯泡在额定电压下工作时的电阻8.3Ω，由此可得出滑动变阻器阻值应至少大于45Ω﹣8.3Ω＝36.7Ω，由此可知滑动变阻器的规格应选C；（5）根据题意可知P₂﹣P₁ R R＝（ ）R＝（1₂﹣I₁）（I₂+I₁）R，P₃﹣P₂ R R＝（ ）R＝（1₃﹣I₂）（I₃+I₂）R，因为I₂﹣I₁＝I₃﹣I₂，又因为灯泡依次变亮时的电流也依次变大，即I₁＜I₂＜I₃，故（I₂+I₁）R＜（I₃+I₂）R，由此得出P₂﹣P₁＜P₃﹣P₂；（6）设此时灯泡两端电压为U_L，电路中的电流为I，由串联电路电压特点可得，U_总＝U_L+IR，即4V＝U_L+10Ω×I，变形可得I＝0.4A﹣0.1Ω^﹣1U_L。在图丙中作出该直线图像如图所示： ；由图可知两图线的交点为（1.4V，0.26A），此时小灯泡两端的电压为1.4V，电流为0.26A，则定值电阻两端电压U_R＝IR＝0.26A×10Ω＝2.6V。故答案为：（1）见上图；（2）将滑动变阻器的滑片P向A端移动；0.3；8.3；（3）温度；（4）C；（5）＜；（6）2.6。

【难度】5

24．（6分）小明同学用吸管制作了一个简易的密度计。

（1）他取来一根长度为20.00cm的吸管并将底端密封，将一定数量的小钢珠放入吸管内作为配重，使其能够竖直漂浮在水中，如图甲所示。在吸管上标出水面的位置，测出该位置到吸管底端的距离为H＝10.00cm。

（2）吸管横截面积为S，在水中漂浮时它所受重力与浮力相等，所以G＝ρ_水gSH；若漂浮在其他液体中，则浸入的深度为h，此时G＝ρ_液gSh，由以上两式可得： 。

（3）根据上式的数量关系，补全表格中的数据。（结果保留两位小数，ρ_水＝1.0g/cm³）

液体密度ρ液/（g•cm﹣3）	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
浸入深度h/cm	12.50	11.11	10.00	9.09	8.33

（4）根据表中的数据，小明在吸管上标出对应的刻度线，刻度线分布 　不是　（选填“是”或“不是”）均匀的，此密度计所能标注的最小密度值为 　0.5　g/cm³。

（5）为了检验小明制作的密度计是否准确，小华将密度计放在密度为0.8g/cm³的煤油中，为了用更少的煤油完成实验，小华应该选择图乙四种圆柱形容器（已知A和B容器的深度为10cm，C和D容器的深度为22cm。容器的横截面积均满足测量需求）中的 　D　容器。在密度计逐渐浸入煤油的过程中，密度计底端所受压强越来越 　大　。

（6）利用多种液体检验后，小华认为小明制作的密度计比较准确，于是用另一根长度相同且较细的吸管制作了等质量的密度计。小华直接将小明的数据标在自己制作的密度计上，若用小华的密度计来测量液体密度，测量值将 　小于　（选填“大于”“等于”或“小于”）液体密度的真实值。

【答案】（3）8.33；（4）不是；0.5；（5）D；大； （6）小于。

【考点】物体浮沉条件；阿基米德原理的理解．

【分析】（3）根据 算出表格数据；

（4）根据h和ρ_液的关系式判断出刻度线分布是否均匀；

当液体密度最小时吸管全部浸没，吸管处于悬浮状态，根据浮力等于重力算出液体的最小密度；

（5）由表格数据知，密度计在煤油中时，浸没的深度为12.50cm，且A和B容器的深度为10cm，据此判断出A、B容器是否合适；

为了用更少的煤油完成实验，根据V＝Sh分析解答；在密度计逐渐浸入煤油的过程中，深度变大，由p＝ρgh判断出密度计底端所受压强的变化；

（6）等质量较细的密度计，横截面积小，漂浮在液体中受到的浮力不变，排开液体的体积不变，浸入的深度变大，据此判断出按照较粗密度计的刻度值标注的偏差。

【解答】解：（3）根据 得当液体的密度为1.2g/cm³时，浸入液体的深度为： 10.00cm≈8.33cm；（4）根据 得ρ_液 可知：h和ρ_液是反比例函数，所以，刻度分布不是均匀的；当液体密度最小时吸管全部浸没，吸管处于悬浮状态，浮力等于重力，即ρ_液′gSh′＝ρ_水gSH，液体的最小密度为：ρ_液′ 0.5g/cm³；（5）由表格数据知，密度计在煤油中时，浸没的深度为12.50cm，所以应选择高度大于12.50cm，所以A、B容器不合适；为了用更少的煤油完成实验，根据V＝Sh知需要需要横截面积小的容器，故D符合题意；在密度计逐渐浸入煤油的过程中，深度变大，由p＝ρgh知密度计底端所受压强越来越大；（6）等质量较细的密度计，横截面积小，漂浮在液体中受到的浮力不变，排开液体的体积不变，浸入的深度变大，若按照较粗密度计的刻度值标注，所测密度值偏小。故答案为：（3）8.33；（4）不是；0.5；（5）D；大； （6）小于。

【难度】5

25．（5分）阅读短文，回答问题。

能量密度

2022年，一款新的动力电池在中国问世，其能量密度达到0.255kW•h/kg，可实现整车1000km续航，中国汽车产业“换道超车”的愿望正走向现实。

什么是能量密度呢？能量密度是单位质量物体中储存的能量，即能量密度 ，其中E表示物体中储存的能量，m表示物体的质量。

能量密度包含多种形式，有食物能量密度、燃料能量密度（即燃料的热值）、电池能量密度等。为测量食物能量密度，可以将一定质量的食物放入测热器的燃烧室中完全燃烧，释放的能量用一定质量的水全部吸收，可以认为水吸收的能量等于食物储存的能量，再通过相关计算获得能量密度。目前提高电池能量密度是电动汽车面临的最大问题之一，在未来的发展中，我们仍然需要探索新的电池技术，实现电动汽车的真正普及。

（1）薯片是一种高能量食品，质量为20g的薯片完全燃烧所放出的热量全部被水吸收，可以使10kg的水温度升高10℃，则上述薯片储存的能量为 　4.2×10⁵　J，能量密度为 　2.1×10⁷　J/kg。[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

（2）某品牌纯电动汽车锂电池的能量密度为0.2kW•h/kg。该电动汽车的能耗为每100km消耗15kW•h电能，其理论续航里程为600km，则该汽车锂电池的质量为 　450　kg。

（3）生活中常见的电动自行车使用的是铅酸电池，其能量密度约为0.04kW•h/kg。已知（2）中该品牌系列纯电动汽车的质量约为1.6～2.1t，若续航里程和能耗相同，（2）中的电动汽车换用铅酸电池是否合理？请写出计算、推理过程和结论：　如果换用铅酸电池，所需铅酸电池的质量m_铅 2250kg＝2.25t，

已知电动汽车的质量约为1.6～2.1t，则电池质量大于整车质量，因此使用铅酸电池不合理　。

【答案】（1）4.2×10⁵；2.1×10⁷；（2）450；（3）如果换用铅酸电池，所需铅酸电池的质量m_铅 2250kg＝2.25t，已知电动汽车的质量约为1.6～2.1t，则电池质量大于整车质量，因此使用铅酸电池不合理。

【考点】密度的简单计算．

【分析】（1）由E＝Q＝cmΔt可求得薯片储存的能量，根据能量密度 ，其中E表示物体中储存的能量，m表示物体的质量可求得能量密度。

（2）已知该电动汽车的能耗为每100km消耗15kW•h电能，可求得其理论续航里程为600km消耗电能，已知锂电池的能量密度，由能量密度 可求得该汽车锂电池的质量；

（3）根据能量密度 可求得如果换用铅酸电池，所需铅酸电池的质量，与整车质量比较即可得出结论。

【解答】解：（1）薯片储存的能量E＝Q＝cm_水Δt＝4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×10℃＝4.2×10⁵；

能量密度 2.1×10⁷J/kg；（2）其理论续航里程为600km消耗电能W＝15kW•h/100km×600km＝90kW•h，则该汽车锂电池的质量m 450kg；（3）如果换用铅酸电池，所需铅酸电池的质量m_铅 2250kg＝2.25t，已知电动汽车的质量约为1.6～2.1t，则电池质量大于整车质量，因此使用铅酸电池不合理。故答案为：（1）4.2×10⁵；2.1×10⁷；（2）450；（3）如果换用铅酸电池，所需铅酸电池的质量m_铅 2250kg＝2.25t，已知电动汽车的质量约为1.6～2.1t，则电池质量大于整车质量，因此使用铅酸电池不合理。

【难度】5