文档内容
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压轴题 14 综合能力题（科普阅读题）
1. 综合能力题是中考的一种重要特色题目，它注重学生的学科整体意识，一道题可以设计声、光、热、力、电
不同板块的知识点；
2. 要求学生在不同的知识点中能够迅速地进行思维上的切换．综合能力题的背景为国内热点、新科技、新材料
的应用；
3. 要求能应用物理知识提出问题、猜想、设计方案，得出实验结论，并能将物理知识应用到实际生活中．物理
方法重点考查控制变量法、转换法、等效替代法．
一、阅读类
1. 认真、耐心地阅读提供的背景材料或者提供的图形，从背景材料或者提供的图形入手，掌握题目中的中心
主题和核心内容、提取物理信息．
2．综合运用所学知识、理解和判断出物理信息内容．
3．带着问题仔细阅读，从材料和图形中分析和概括出其中所蕴含的物理问题或物理规律.
二、实验拓展类
1. 明确探究问题、探究方案．
2．结合学过的有关物理知识和规律，把新旧知识联系起来．
3．抓住关键词语，准确地利用物理知识解题．
4．用科学的语言把探究的过程和结果表述出来.
5. 内容多来源于课本的探究实验或生活中碰到的物理现象，以及利用题目提供的器材设计实验．控制变量法
和分析归纳法是常用的处理方法．
三、应用分析类
1．要注意分析题意，确定研究对象．
2．重视过程分析，从文字和图象及表格中获取、提炼有关信息．
3．进行归纳或者应用解题.
目录：
01 声学
02 光学
03 热学
04 压强与浮力、及与简单机械结合
05 新能源电动汽车充放电、电池容量问题
06 压强与浮力与电学结合
07 风力发电问题
08 运动和力与电学结合
09 光学与电学结合
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10 热学与电学结合
11 电学综合（热水器、变频空调等）
12 电磁继电器的应用
13 电磁感应
14 宇宙与微观粒子
15 科学研究、空间站、古代问题等
16 研究物理的常用方法
01 声学
1．（2023·江苏常州·一模）阅读下列短文，回答问题。
地震预警
地震预警，是指在地震发生后，利用地震波传播速度小于电磁发传播速度的特点，提前对地震波尚未到达的地
方进行提醒，以减小相关区域的灾害损失。
地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波地壳中传播速度最快，约为6km/s，破坏性最弱。
横波传播速度约为3km/s，破坏性较强。当横波与纵波相遇叠加后，会激发出面波。横波和面波是造成建筑物
破坏的主要因素。
自然界中传播速度最快就是电磁波了，其速度能达到3×108m/s。在智能手机普及的今天，只需要在纵波到达监
测点后，通过网络或信息提醒人们做好抵卸横波和面波的准备即可达到地震预警的目的（如图甲）。研究表明，
如果提前3秒预警，可使人员伤亡减少14%；如果提前10秒预警，可使人员伤亡减少39%；如果提前60秒预警，
则可使人员伤亡减少95%。
（1）发生地震时会伴有次声波的产生，某次伴有的次声波的频率约10Hz，它在1s的时间内振动的次数为
次，它的周期为 s。
（2）如图，若震源距监测点60km，距离受灾群众90km，地震发生后，地震局在多少秒后能接收到纵波信号？
（3）收到纵波信号后，地震局立即发出预警，忽略电磁波在空气中的传播时间，则受灾群众在收到预警信息后，
可供做应急准备的时间为多少秒？
【答案】 10 0.1 10秒 20s
【详解】解：（1）发生地震时会伴有次声波的产生，某次伴有的次声波的频率约10Hz，它在1s的时间内振动
10次，它的周期为
（2）若震源距监测点60km，纵波到达监测点的时间
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（3）距离受灾群众90km，地震发生后，横波到达受灾群众的时间
收到纵波信号后，地震局立即发出预警，忽略电磁波在空气中的传播时间，则受灾群众在收到预警信息后，可
供做应急准备的时间为
答：（1）发生地震时会伴有次声波的产生，某次伴有的次声波的频率约10Hz，它在1s的时间内振动的次数为
10次，它的周期为0.1s；
（2）地震局在10秒后能接收到纵波信号；
（3）可供做应急准备的时间为20s。
2．（2023·江苏盐城·二模）阅读短文，回答问题
中国万米载人深潜器“奋斗者”号
2020年11月10日，中国万米载人深潜器“奋斗者”号在马里亚地海沟成功坐底，“奋斗者”号历时3个小时
的下潜，深度达10909m。图甲是它的部分结构示意图。“奋斗者”号总质量为20t，包含空心球体载人舱，中
部尖装的固体浮力材料，底部的质量为2t的可抛弃压载铁等部件。除载人舱及部分电路以外，其余部分与海水
相通，“奋斗者”号在海水中依靠改变自身重力和受到的海水浮力实现无动力下潜和上浮，不考虑海水的流动
影响，忽略深潜器部件受到海水压力后的体积变化。（ ，g取10N/kg）
2020年11月13日“奋斗者”号再次深潜到太平洋马里亚纳海沟，与10日的万米级海试不同，此次万米级海试
有新的看点。本次海试任务，关键词就是“双船双潜”，“双船”指的是为“奋斗者”号保驾护航的“双母
船”，也就是“探索一号”（支持船）和“探索二号”（保障船），而“双潜”指的就是“双潜水器”--万米
载人潜水器“奋斗者”号，另一个就是专门给我们的主角在万米洋底“打光拍照”的“御用摄影师”--“沧海”
号和“凌云”号。其通信原理如图乙所示，水声通信是深海潜水器与水面母船之间沟通的唯一桥梁，实现了潜
水器从万米海底至海面母船的文字、语音及图像的实时传输，水声通信的主要载体是超声波。
（1）“奋斗者”号与“沧海”号之间的无线蓝绿光通信是利用了光的 （选填“直线传播”“反射”或
“折射”）。水声通信是利用了超声波的 （选填“传播距离远”或“能成像”）的特点；
（2）“奋斗者”的外壳用的是Ti62A 钛合金，相对于普通钢而言，下列不属于这种材料特点的是 ；
A．硬度大 B．密度大
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C．强度高 D．抗腐蚀性强
（3）“奋斗者”号下潜的平均速度最接近于 ；
A．蜗牛正常爬行速度 B．人正常步行速度
C．自行车正常骑行速度 D．高速公路上汽车正常行驶速度
（4）若在10909m深度处，海水产生的压强为1.1×108Pa，此处海水在载人舱外壳2×104m2的面积上产生的压力
为 N；
（5）若固体浮力材料的质量为2400kg，密度为600kg/m3，则固体浮力材料完全浸没在海水中时，受到的浮力
和自身重力之差为 N。
【答案】 直线传播 传播距离远 B B
【详解】（1）[1]蓝绿光通信是激光通信的一种，蓝绿光波段的激光具有极强的穿透力，加上激光束能量集中，
方向性很好；所以“奋斗者”号与“沧海”号之间的无线蓝绿光通信是利用了光的直线传播。
[2]水声通信是一种利用水作为介质进行通信的技术，超声波在水中传播具有传播速度快，距离远，覆盖面大的
特点。
（2）[3]钛合金是钛和其它金属制作而成的合金，钛合金材料强度高、硬度大、密度小、耐热性好、抗腐蚀性
强，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
（3）[4]“奋斗者”号历时3个小时的下潜，深度达10909m，则“奋斗者”号下潜的平均速度为
“奋斗者”号下潜的平均速度最接近于人正常步行速度，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
（4）[5] 在10909m深度处海水在载人舱外壳2×104m2的面积上产生的压力为
（5）[6] 固体浮力材料的重力为
固体浮力材料的体积为
则固体浮力材料浸没受到的浮力为
固体材料受到的浮力和自身重力之差为
3．（2023·广东深圳·模拟预测）阅读下列短文，回答问题。
地震预警
地震预警，是指在地震发生后，利用地震波传播速度小于电磁发传播速度的特点，提前对地震波尚未到达的地
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方进行提醒，以减小相关区域的灾害损失。
地震波的频率一般在20Hz以下。其波长很长，具有极强的穿透能力，能轻松穿透大气、海水、土壤、岩石等物
质。由于地震波频率很低，周围环境对其吸收非常小，传播几千公里时，衰减仅为万分之几，所以其传播的距
离极远，能传到十几万公里以外。
地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波地壳中传播速度最快，约为6千米/秒，破坏性最弱。
横波传播速度约为3千米/秒，破坏性较强。当横波与纵波相遇叠加后，会激发出面波。横波和面波是造成建筑
物破坏的主要因素。
自然界中传播速度最快就是电磁波了，其速度能达到3×108m/s。在智能手机普及的今天，只需要在纵波到达监
测点后，通过网络或信息提醒人们做好抵卸横波和面波的准备即可达到地震预警的目的（如图甲）。研究表明，
如果提前3秒预警，可使人员伤亡减少14%；如果提前10秒预警，可使人员伤亡减少39%：如果提前60秒预警，
则可使人员伤亡减少95%。
（1）地震产生的地震波属于 （选填“超声波”或“次声波”）。这种波 （选填“能”“不能”）
在真空中传播，手机使用的5G信号属于 （选填“机械波”或“电磁波”）；
（2）结合图乙，当地震波传来时，能“听”到地震波的动物是 ；
（3）如图甲，若震源距监测点60km，距离受灾群众90km，地震发生后，地震局在 秒后能接收到纵波信
号。收到信号后，地震局立即发出预警，忽略电磁波在空气中的传播时间，则受灾群众在收到预警信息后，可
供做应急准备的时间为 秒。
【答案】 次声波 不能 电磁波 狗 10 20
【详解】（1）[1][2][3] 地震波的频率一般在20Hz以下，地震产生的地震波属于次声波；真空不能传声，次声
波不能在真空中传播；手机通讯、电视、卫星的信号传输应用的都是电磁波，故手机使用的5G信号属于电磁波。
（2）[4]狗的听觉频率范围为15Hz~50000Hz，可以听到次声，人和蝙蝠不能听到次声波，当地震波传来时，能
“听”到地震波的动物是狗。
（3）[5][6]若震源距监测点60km，距离受灾群众90km，地震发生后，地震局接收到纵波信号的时间为
地震波的横波传到受灾群众的时间为
群众应急准备的时间为
Δt=t-t=30s-10s=20s
2 1
4．（2023·广东揭阳·二模）阅读下面的短文。
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超声波测速
超声波是振动频率高于20000Hz的声波，它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速
等。
测距是测速的基础。如图甲所示，超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号（简称信号），同时开始计时，
信号传播过程中遇到汽车会被反射，测速仪接收到返回的信号停止计时。根据记录的时间及其与路程、速度的
关系，可计算出汽车与测速仪之间的距离。图乙是信号传播过程的s﹣t图象，s表示信号与测速仪之间的距离，
t表示信号传播的时间。
测速仪测量汽车速度的原理是：测速仪向运动的汽车先后发射两次信号，根据汽车在两次遇到信号之间所通过
的路程及所用的时间，由速度公式可得出汽车的平均速度。
测速仪在公路上对某跑车进行测速时，向匀速驶来的跑车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是1.0s，第
一次发射信号到接收用时0.6s，第二次发射信号到接收用时0.3s，两次信号传播过程的s﹣t图象（t从第一次发
射信号开始计时）如图丙所示。经测速仪测定，该跑车超速，驾驶员将受到交警部门处罚。（超声波速度取
340m/s）
（1）人耳 （选填“能”或“不能”）听到超声波；
（2）超声波测速是利用了超声波的指向性好、能量集中、 等特点，同时说明声可以传递 ；
（3）如图乙所示，若t＝0.4s，则静止的汽车与测速仪之间的距离为 m；
0
（4）跑车在两次遇到信号之间通过的路程是 m，跑车两次遇到信号间隔时间 s。
【答案】 不能 反射能力强 信息 68 51 0.85
【详解】（1）[1]人耳可听声的频率范围是20Hz 20000Hz，超声波是振动频率高于20000Hz的声波，故人耳不
能听到超声波。
（2）[2][3]超声波具有指向性好、能量集中、反射能力强等特点，可用于测距、测速等；超声波测速说明声音
能够传递信息。
（3）[4]汽车遇到超声波时的时间为
车与测速仪之间的距离为
s＝vt＝0.2s×340m/s＝68m
（4）[5][6]第一次发射信号与跑车相遇的时间
则跑车在第一次反射信号的瞬间与测速仪的距离
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s＝vt＝340m/s×0.3s＝102m
1 1
第二次发射信号与汽车相遇的时间
则跑车在第二次反射信号时与测速仪的距离
s＝vt＝340m/s×0.15s＝51m
2 2
测速过程中，跑车通过的路程为
s ＝s﹣s＝102m﹣51m＝51m
车 1 2
测速过程中，跑车行驶的时间为
t ＝1.0s﹣0.3s+0.15s＝0.85s
车
02 光学
5．（2023·广东河源·二模）阅读下面短文，回答以下问题。
智能汽车汽车是我们生活中的代步工具，随着科学技术的发展，汽车也越来越智能化。冬天，前挡风玻璃上出
现白雾时，汽车能自动启动除雾功能，向前挡玻璃吹出热风，一会儿白雾就消失了。车身配有多个雷达，能够
判断车与障碍物的距离，充分提高了行车的安全性。车窗采用“智能玻璃”，这种玻璃具有单向透光功能，能
从车内看到车外明亮的景物，而从车外看不见较暗的车内景象。这种玻璃还能根据车外的光照度，自动调节透
明度，使车内有良好的亮度和温度。
汽车抬头显示系统（如图甲），简称 。 利用平面镜成像原理（如图乙），将显示器上的重要行车数
据通过前挡风玻璃投射在正前方，驾驶员透过挡风玻璃往前方看的时候，能够在看到车外的景象的同时，不必
低头就可以看到车辆行驶信息，如车速、油耗、导航等，从而避免分散对前方道路的注意力，确保驾驶舒适安
全。
（1）冬天行车时，汽车挡风玻璃的 （选填“内”或“外”）侧容易出现一层白雾，这是 （填写物
态变化的名称）现象；
（2）下列与汽车相关的说法中正确的是 ；
A．汽车雷达能够发出次声波，判断车与障碍物的距离
B．透过玻璃看到的“车外的景物”是景物的实像
C．玻璃具有单向透光功能时，光路是不可逆的
D．夜间行车时为了让司机更清楚地看到路况，车内应不开灯
（3）“智能玻璃”能根据车外光照度自动调节玻璃的透明度，实现车内的光照度为一个适宜的定值，经测算车
外光照度和玻璃的透明度的关系图像如图丙所示，当车外光照度为 时，“智能玻璃”的透明度会自动调节
为 ；
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（4）已知某车辆 显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，则挡风玻璃与水平面
夹角为 度，某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过高，不便于观察，这时就需要将显示器沿水平方向
（选填“远离”或“靠近”）挡风玻璃；
（5）为了使挡风玻璃所成的像离人眼距离达 以上，甚至更远，以避免观察数据时眼睛的疲劳，下列做法可
行的是 。
A．将显示器上的字体变大
B．将显示器安装在后挡风玻璃上
C．让显示器上的信息通过多面平面镜多次成像
【答案】 内 液化 靠近
【详解】（1）[1][2]白雾的实质是空气中的水蒸气液化成的小水滴，冬天室外温度低，车内空气中的水蒸气遇
到温度较低的玻璃，会在玻璃内测发生液化。
（2）[3] A．汽车雷达发出的是超声波而不是次声波，故A选项不正确；
B．透过玻璃窗，我们看到的“车外的景物”是人眼逆着折射光线看到的虚像，故B选项不正确；
C．单向玻璃的透过的光也是具有可逆性的，只不过玻璃上镀了一层膜，导致亮的一面有强烈的反射光，所以只
能单向透光，故C选项不正确；
D．夜间车内开灯会在玻璃上发生平面镜成像，干扰司机查看车外路况，不应开灯，故D选项正确。
故选D。
（3）[4]由题意可知：“智能玻璃”能根据车外光照度自动调节玻璃的透明度，实现车内的光照度为一个适宜
的定值，根据图像，当车外光照度为 时，透明度为 ，当车外光照度为 时，透明度为 ，可
得车外光照度与玻璃透明度成反比，比例系数就是车内的光照度， ，由此计算，
车内的光照度为固定值 ；光照度 代入上式可得透明度为 。
（4）[5][6]根据平面镜成像的原理可知物体与像相互垂直，平面镜与水平面的夹角应为 ，想要使成像向下运
动，物体应靠近平面镜。
（5）[7] A．将显示器字体变大，平面镜中的字体也会变大，但像到平面镜的距离不变，故A选项不正确；
B．将显示器放在后挡风玻璃上，确实会增加像到平面镜的距离，但中间的驾驶员和座椅都会遮挡住显示器，不
可行，故B选项不正确；
C．利用平面镜成像与物对称，可以让显示器上的信息通过多面平面镜多次成像，故C选项正确。
故选C。
6．（2023·江苏苏州·二模）仔细阅读短文，按要求回答问题
眼睛和眼镜
人类的眼睛好像一架照相机。眼睛与照相机的不同之处是：人的眼睛是通过调节晶状体的厚薄程度，从而改变
晶状体的焦距来获得清晰的实像，普通照相机是在物距确定的情况下通过改变像距使像变得清晰。依靠眼睛调
节所能看清的最远和最近的两个极限，点分别叫做远点和近点。正常眼睛的远点在无限远，近点大约在10cm
处。正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是25cm，这个距离叫做明视距离。
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当眼睛出现某些缺陷时，人们需要佩戴眼镜来矫正，常见眼镜的实质就是凸透镜或凹透镜。透镜的焦距f的长
短标志着折光本领的大小，焦距越短，折光本领越大。通常把透镜焦距的倒数叫做透镜焦度，用Φ表示，即
Φ= 。如果某透镜的焦距是0.5m，它的焦度就是Φ= =2m﹣1.平时说的眼镜片的度数，就是镜片的透镜焦度
乘100的值。凸透镜的度数是正数，凹透镜的复数是负数。例如-200度的镜片表示这是凹透镜，透镜焦度是是
2m﹣1，它的焦距是0.5m。
（1） 正常眼睛观察物体时，在视网膜上成的像的性质是 。
A．正立、放大的实像B．正立、缩小的实像C．倒立、缩小的实像D．倒立、放大的实像
（2） 根据上文，你认为人的正常眼睛的观察范围是 。
A．0～10cm B．10cm～25cm C．25cm～无限远 D．10cm～无限远
（2） 如题图所示是小明的眼睛看物体时的成像情况，则他的眼病是 （近视/远视），需要用
透镜来矫正。另一同学小芳所戴眼镜镜片的度数是﹣500度，焦距为 m。
（4）小明仔细观察镜片的形状和厚度，把四种镜片的截面图画成了图中甲、乙、丙、丁所示的形状，则可以知
道：远视眼配带度数较大的是 。
【答案】 C D 近视 凹 0.2 乙
【详解】（l）[1]眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，它把来自物体的光会聚在
视网膜上，形成物体的像，通过视神经把信号传给大脑，我们就看到了物体，物体成一个倒立的、缩小的实像。
故选C。
（2）[2]由题意可知，正常眼睛的远点在无限远，近点大约在10cm处，所以人的正常眼睛的观察范围是10cm~
无限远。
故选D。
（3）[3][4]由图可知，远处物体成像在视网膜前面，所以患的是近视眼，近视眼是由于晶状体曲度变大，会聚
能力增强，即折光能力增强，应佩戴发散透镜，即凹透镜，便光线推迟会聚；小芳所戴眼镜镜片的度数是-500
度，则透镜焦度是5m-1，焦距为
（4）[5]中间薄边缘厚的是凹透镜，且近视眼越严重，所佩戴的凹透镜的中间就越薄，所以近视眼配带度数较
大的是丙图；中间厚边缘薄的透镜是凸透镜，且远视眼越严重，所佩戴的凸透镜中间越厚，所以远视眼配带度
数较大的是乙图。
7．（2023·山西晋中·二模）阅读短文，回答问题。
无所不能的智能化无人机
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无人机具有成本低、智能化、生存能力强、机动性能好、使用方便等优点，在航拍、农业、植保、快递运输、
灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检等领域都有广泛的应用。无人机携带的高
分辨率高速摄像机和轻型光学相机既能可见光成像，又能红外线成像，携带的激光扫描仪具有高效率、高精度、
三维扫描等特点，被称为“百变小能手”。如表是某小型无人机的部分参数（帧•秒﹣1指每秒拍摄的画面数）。
参数名称 最大飞行半径R/km 拍摄速度n/（帧•秒﹣1） 最大飞行速度v/（m•s﹣1）
数据 5 11000 20
（1）无人机上载有高清摄像机，下列哪幅图能反应摄像机的工作原理 ；
（2）装在无人机上的红外线热像仪的原理是
A．地面物体的温度较高，能辐射较强的红外线
B．红外线穿透能力强，夜间有雾也能穿过去
C．红外线人眼看不见，不易被他人发现
D．无人机发出红外线照在地面物体上
（3）人们是利用遥控器操控无人机的，遥控器的有效操控距离至少要为 km；
（4）小轿车在高速公路上限速120km/h。如图所示，交警部门利用无人机进行高速公路通行情况实时监测。某
时段测得一辆轿车通行60m的过程中，高速摄像机拍摄帧数为22000帧，据此判断轿车 （填“超
速”或“不超速”）。
【答案】 C A 5 不超速
【详解】（1）[1]由于摄像机是利用凸透镜成倒立缩小的实像的原理制成的，此时物距 ，像距 ，
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（2）[2]一切物体都能发射红外线，且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同，根据物体在不同温
度下发射的红外线的频率和强度不同的原理可用来检测，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（3）[3]由表中数据可知，最大飞行半径为5km，故有效操控距离至少为5km。
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（4）[4]高速摄像机拍摄1帧画面需要的时间
高速摄像机拍摄帧数为22000帧所需的时间
小轿车的速度
小轿车不超速。
03 热学
8．（2024·云南红河·一模）水的反常膨胀对水下生物的意义。一般物质由于温度影响，其体积为热胀冷缩。但
也有少数热缩冷胀的物质，如水、锑、铋、液态铁等，在某种条件下恰好与上面的情况相反。
实验证明，对0℃的水加热到4℃时，其体积不但不增大，反而缩小。当水的温度高于4℃时，它的体积才会随
着温度的升高而膨胀。因此，水在4℃时的密度最大。
湖泊里水的表面，当冬季气温下降时，若水温在4℃以上时，上层的水冷却，体积缩小，密度变大，于是下沉
到底部，而下层的暖水就升到上层来。这样，上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置，整个的水温逐渐降低。
这种热的对流现象只能进行到所有水的温度都达到4℃时为止。
当水温降到4℃以下时，上层的水反常膨胀，密度减小，于是冷水层停留在上面继续冷却，一直到温度下降到
0℃时，上面的冷水层结成了冰为止。所以，水从上面结冰，而不是从水底开始结冰。以上阶段热的交换主要形
式是对流。
当冰封水面之后，水的冷却就完全依靠水的对流方式来进行热传递。由于水的导热性能很差，因此湖底的水就
不会结冰。这种水的反常膨胀特性，保证了水中的动植物，能在寒冷季节内生存下来。这里还应注意到，冰在
冷却时与一般物质相同，也是缩小的。受热则膨胀，只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。
（1）水在 ℃时，密度最大；
（2）当水面温度达到4℃并持续下降，上层水的密度 下层水的密度（选填“ ”“ ”或“ ”）；
（3）当水下降到0℃并开始结冰，水从 开始结冰（选填“上面”或“下面”）；
（4）所以当水面的温度已经低于0℃结冰了，而水底的温度 0℃（选填“ ”“ ”或“ ”），保证了
水中的动植物，能在寒冷季节内生存下来。
【答案】 4 上面
【详解】（1）[1] 实验证明，对0℃的水加热到4℃时，其体积不但不增大，反而缩小。当水的温度高于4℃时，
它的体积才会随着温度的升高而膨胀。因此，水在4℃时的密度最大。
（2）[2] 当水温降到4℃以下时，上层的水反常膨胀，密度减小，于是冷水层停留在上面继续冷却，上层水的
密度小于下层水的密度。
（3）[3] 依据短文内容“所以，水从上面结冰，而不是从水底开始结冰。”可知当水下降到0℃并开始结冰，
水从上面开始结冰。
（4）[4] 当冰封水面之后，水的冷却就完全依靠水的对流方式来进行热传递。由于水的导热性能很差，水底的
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温度大于0℃，因此湖底的水就不会结冰。这种水的反常膨胀特性，保证了水中的动植物，能在寒冷季节内生
存下来。
9．（2024·北京通州·一模）阅读请根据上述材料，回答下列问题：
《海上能源“巨无霸”——LNG船》
液化天然气运输船简称LNG船。由于天然气（主要成分是甲烷）是易燃气体，对于运输它的船舶建造技术要求
极高。
常温下的天然气是气体，在0℃和1个标准大气压条件下，密度仅为 。要运输气态天然气，成本会很
高。要想让天然气液化，光靠压缩体积是不行的，必须要让它的温度低于 ，否则多大的压力也不能使其
液化。在此温度下，须施加44.1兆帕的压强才能使其液化。如果LNG船装载的是 的液化天然气，罐体
就要做的很厚，会大大增加运输的成本。LNG船通常采用“全冷”方式，就是将天然气的温度降低到 ，
这样在1个标准大气压下天然气就可以变成液态。所以说，LNG船就是一艘“海上超级冷库”。由于天然气易
燃易爆，一旦泄露，后果不堪设想，因此它对建造“冷库”的材料要求极高。
液舱（装液化天然气的船舱）的围护系统是制造LNG船的核心技术。右图是液舱的结构图。一般的钢材在超低
温环境中容易产生脆裂，建造液舱屏蔽层的材料是厚度只有0.7mm的殷瓦钢，它就像一张牛皮纸一样薄。虽然
殷瓦钢很容易锈蚀（加工时不允许一滴汗水滴在上面），但它在低温环境下具有膨胀系数小、韧性好、导热性
低的物理性质。这样薄的殷瓦钢，加工起来非常困难，我国也是在前些年才突破这项技术。
一艘LNG船不仅要做到高标准的密封性，而且运输时只有在 的低温环境和0.2个标准大气压下才能维持
液态天然气的稳定（该条件下液化天然气密度约为 ）。
2008年我国建造的第一艘LNG船“大鹏昊”号投入使用，它的装载量为 ，相当于上海市300万个家
庭一个月的用气量。
液化天然气到达港口后，送到沿海的LNG接收站，并使之汽化。温度极低的液化天然气在变成气态时，会和周
围的环境发生热交换，过程中转移的内能称为“冷能”。所以接收站附近经常会看到海产品加工、干冰制造等
工厂。
（1）建造屏蔽层的材料要用殷瓦钢，因为它具有 的物理性质；
（2）一个标准大气压下0℃的天然气与0.2个标准大气压下 的天然气在质量相等的情况下，体积之比是
。结合文中信息，可推算出上海300万个家庭一个月大约消耗 （1标准大气压下0℃）的气态天然气；
（3）某LNG接收站旁边建了一个海产品冷冻工厂，他们利用LNG“冷能”将捕捞到的海产品加工冷冻。请简述
该工厂利用LNG“冷能”过程中的基本物理原理 。
【答案】 膨胀系数小、韧性好、导热性低 600∶1 液化天然气汽化时，会从周围环
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境吸收大量的热，从而达到冷冻海鲜的目的
【详解】（1）[1]文章中写道：“虽然殷瓦钢很容易锈蚀（加工时不允许一滴汗水滴在上面），但它在低温环
境下具有膨胀系数小、韧性好、导热性低的物理性质”。故利用殷瓦钢建造屏蔽层的原因即其胀系数小、韧性
好、导热性低。
（2）[2]由题可知，在0℃和1个标准大气压条件下，天然气的密度 为 ，0.2个标准大气压下
的液化天然气密度 约为 ，根据 ，质量相等的情况下，一个标准大气压下0℃的天然气与0.2
个标准大气压下 的天然气体积之比是
[3]“大鹏昊”号的装载量V 为 ，则其装载的天然气质量为
容
上海300万个家庭一个月大约消耗的天然气体积为
（3）[4]当LNG船靠岸，接收天然气时，接收站会将液态的天然气重新转化为气态，化天然气汽化时，会从周
围环境吸收大量的热，从而达到冷冻海鲜的目的。
10．（2023·广东汕头·二模）阅读下列短文，回答问题。
有超级镜子发电站
我国用熔盐和1.2万块镜子，建成亚洲第一发电站——甘肃敦煌100MW熔盐塔式太阳能光热电站，其中的每一
面镜子的采光面积为115平方米，总采热面积可以达到140万平方米，整个系统由太阳集热系统、储能系统和
发电系统组成。如图甲所示，该发电站通过电脑控制镜子的反射方向，持续地将太阳光聚集在塔顶的吸热器上，
加热其中的熔盐，使其温度升高。高温熔盐向下流入温度为565℃的高温熔盐罐，热泵将它打入蒸汽发生器，
与其中的冷水进行热交换，产生高温高压的水蒸气，水蒸气推动汽轮机带动发电机发电。经过蒸汽发生器后的
熔盐，降温回到低温熔盐罐，从而循环下去。该电站的两个熔盐罐中共存储3万吨熔盐（熔点为210℃），白
天高温熔盐罐把能量储存起来，夜晚再把罐中的高温熔盐释放出来发电，可以实现24小时稳定电力输出。
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（1）高温熔盐罐利用熔盐储存内能。高温熔盐进入蒸汽发生器，通过 （选填“做功”或“热传递”）方
式使冷水 （填物态变化名称）形成高温高压的水蒸气。高温高压的水蒸气推动汽轮机， 能转化为
机械能，然后带动发电机发电；
（2）低温熔盐罐的温度应 （选填“>”或“<”）210℃；
（3）从图中可以看出，镜子大致以吸热塔为中心依次排列，吸热塔南面的镜子较少，北面的较多。请你结合图
丙情形分析，在南面和北面同样的镜子a和b， 反射到吸热塔的光能更多；
（4）该发电站正常工作24h，可发电 度。若该发电站整个系统从接收光照到输出电能的效率为20%，1.2
万块镜子平均每小时采热5.04 1012J/h，那么该发电站白天至少要光照 h才能获得发电站正常工作24h的
发电量（结果保留两位小数）。
【答案】 热传递 汽化 内 ＞ b 2.4×106 8.57
【详解】（1）[1][2][3]该发电站通过电脑控制镜子的反射方向，持续地将太阳光聚集在塔顶的吸热器上，加热
其中的熔盐，高温熔盐罐利用熔盐储存内能。高温熔盐进入蒸汽发生器，通过热传递方式使冷水变汽化成高温
高压水蒸气，进而推动汽轮机工作，这一过程是将内能转化为机械能，从而进一步带动发电机发电。
（2）[4]由于晶体温度低于熔点是固态，高于熔点低于沸点是液态，所以低温熔盐罐中的盐要保持液态，温度
应大于其熔点210℃。
（3）[5]从图乙中可以看出，镜子大致以吸热塔为中心依次排列，吸热塔南面的镜子较少，北面的较多。太阳
光是由南向北斜射的，根据图中的情形可知，南面和北面，两个相同的镜子a和b，北面的镜子b反射到吸热塔
的光能更多。
（4）[6][7]由题意知，该发电站正常工作24h可发电
其中1.2万块镜子平均每小时采热5.04×1012J/h，光照到输出电能的效率为20%，则1.2万块镜子平均每小时发电
量为
获得发电站正常工作24h的发电量，那么该发电站白天至少要光照时间为
04 压强与浮力、及与简单机械结合
11．（2024·云南保山·一模）阅读材料，回答问题。
气动传输原理
有这样一种神奇的管道（如图甲所示），你知道它的工作原理吗？厨师做好饭后，把食物装入“胶囊”中，不
一会“胶囊”就会顺着屋顶的管道来到餐桌前。把管子转移到河岸旁，瞬间变成了“鲑鱼大炮”，帮助鱼类进
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行迁徙，顺利的通过水闸或水坝。可别小瞧它，短短24小时，就可以运送5万条鱼。当管子转移到地下，又变
成了非常便利的垃圾处理系统，干净卫生，不会有异味流出。在医疗领域中，更是帮忙传递病理样本的小能手。
这些管道到底是什么，为什么能传输物品呢？这是一种名为气动管道物流的先进技术，该系统主要由运输罐、
传输管道和离心机组成，如图乙。离心机会在传输管道内产生真空，如此一来，管子内外就产生了气压差。发
送端将物品放入传输管道，通过气流产生的压力差，将物品迅速输送到接收端。这一过程无需人工干预，大大
提高了物流运输的效率和准确性。
（1）利用气动传输原理进行物料运输，大大提高了运输效率，为人们提供了便利。气动传输主要是利用了管道
内外的 ，将物料输送到接收端；
（2）图丙中的护士把“胶囊”一放上去，就立刻被“吸”入了管道中，其原因是外界的大气压强
（填“大于”“小于”或“等于”）管道内的气压；
（3）生活中也有很多“吸入”的例子。使用吸尘器“吸”灰尘时，灰尘是由于空气流速越大，压强
（填“越大”或“越小”）的缘故被“吸”入吸尘器的；
（4）我们把上述气动传输原理中内外气压情况称之为“负压”。下列现象中有可能处于“负压”状态的是
。
A．正在熬制中药的高压锅内
B．高空中飞行的飞机机舱内
C．充满气后的氧气罐内
D．人吸气时肺的内部
【答案】 气压差/压力差 大于 越小 D
【详解】（1）[1]由材料可知，离心机会在传输管道内产生真空，如此一来，管子内外就产生了气压差。发送
端将物品放入传输管道，通过气流产生的压力差，将物品迅速输送到接收端。
（2）[2]离心机会在传输管道内产生真空，如此一来，管子内外就产生了气压差。外界的大气压强大于管道内
的气压，压力差推动物体运动。
（3）[3]吸尘器电机高速旋转带动空气流动，由于吸尘器内部空气流速越大，压强小，灰尘在外界大气压的作
用下，被“吸”入吸尘器的。
（4）[4]A．正在熬制中药的高压锅内气压大于大气压，使得沸点升高，故A不符合题意；
B．大气压随高度升高而减小，高空中大气压较小，小于飞行的飞机机舱内，故舱内不是负压，故B不符合题意；
C．充满气后的氧气罐内，压强大于外界大气压，不是负压，故C不符合题意；
D．人吸气时，肺部膨胀，使得内部气压减小，在大气压的作用下新鲜空气进入肺内，故是负压，故D符合题
意。
故选D。
12．（2024·北京东城·一模）请阅读《漏刻》并回答。
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漏刻
漏刻是我国古代的一种计时工具，漏，指漏壶；刻，指箭刻，放置在漏壶内以标记时间。我国古代劳动人民从
陶器中小孔漏水的现象，发现水的流失与时间的流逝有一定的关系，受到启发发明了早期的漏刻。历史上的漏
刻主要有泄水型的沉箭漏和受水型的浮箭漏。
泄水型沉箭漏如图甲所示，它只有一个漏水壶，在靠近漏水壶底部的一侧有一个出水孔，壶中有一只插有直立
漏箭的浮舟，浮舟漂浮在水面上。使用时，壶中的水由小孔流至壶外，漏箭随之逐渐下降，由漏箭上位于壶盖
处的刻度可知当时的时间。这种漏刻使用过程中，随着漏水壶中液面的下降，滴水速度也会下降，导致计时存
在较大误差。
受水型浮箭漏的发明晚于泄水型沉箭漏。早期的受水型浮箭漏如图乙所示，它主要包括一只供水的播水壶和一
只受水壶，受水壶上固定一把铜尺，铜尺上刻有十二时辰，受水壶里有一只插有直立浮箭的浮舟，浮舟漂浮在
水面上。当水从播水壶滴入受水壶后，受水壶中的水位升高，浮箭被慢慢托起，根据浮箭上端在铜尺上对应的
刻度就知道当时的时间了。同样由于播水壶中液面的下降，滴水速度也会下降，计时准确度并未得到大幅提高。
实践发现可以通过增加播水壶的个数来提高计时准确度。图丙所示的是国家博物馆展示的漏刻展品，有三只播
水壶，分别称为日壶、月壶和星壶。使用时，定时给日壶补水，确保星壶始终处于满水状态，保证星壶流入受
水壶的滴水速度稳定，从而大大提高了测量的准确性。
漏刻作为我国古代重要的计时工具，不仅反映了我国古代劳动人民的智慧和创造力，而且对后世的计时技术产
生了深远影响。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）除了漏刻，请你写出一个我国古代的计时工具 ；
（2）受水型的浮箭漏工作时，浮舟随着水位升高，受到的浮力 （选填“变大”“不变”或“变小”）；
（3）科技小组分别自制了简易沉箭漏和浮箭漏，如图 是沉箭漏的“漏箭”示意图，如图 是浮箭漏的“铜
尺”示意图。两图中均已标出上午“8：00”所在的位置，则应将上午“9：00”下标在“漏箭”的 处，标
在“铜尺”的 处。（均选填“A”或“B”）
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【答案】 日晷 不变 A A
【详解】（1）[1]除了漏刻，我国古代的计时工具还有日晷，其运用了光的直线传播原理。
（2）[2]不论水位高低，漏刻中的箭舟一直在漂浮，它受到的浮力等于它的重力，由于它的重力没变，所以它
受到的浮力大小是不变的。
（3）[3]由文章可知，“使用时，壶中的水由小孔流至壶外，漏箭随之逐渐下降，由漏箭上位于壶盖处的刻度
可知当时的时间”。如图a是沉箭漏的“漏箭”示意图，随着时间的推移，水流出的越多，箭的位置越低，则
应将上午“9：00”下标在A处。
[4]由文章可知，当水从播水壶滴入受水壶后，受水壶中的水位升高，浮箭被慢慢托起，根据浮箭上端在铜尺上
对应的刻度就知道当时的时间了。如图b是浮箭漏的“铜尺”示意图，随着时间的推移，流入的水越多，箭的
位置越高，则应将上午“9：00”下标在A处。
13．（2024·广东佛山·一模）读短文，回答问题：
全球最大的“超级电梯”三峡升船机是三峡工程重要通航设施之一，主要为客船、货船和特种船舶提供快速过
坝通道（如图甲），过船规模为3000吨级，提升总质量约15500吨，最大提升高度为113米，是目前世界上规
模最大、技术难度最高的垂直升船机。
与电楼相似，升船机主要由塔柱、承舱厢、滑轮组和平衡重组等构成，如图丙，承船厢装满水时水深3.5米、
总质量为15500吨，其工作原理是：船只由航道进入装满水的承船厢，此时滑轮组无驱动力，平衡重组借助滑
轮组使承船厢和船只保持悬空静止；关闭闸门后，再由带驱动力的滑轮组和平衡重组共同将承船厢提升或下降，
到达位置后开闸，船只离开承重厢驶出。（g取10N/kg）
（1）如图丙，升船机滑轮组中定滑轮既可以产生驱动力，还可以 ；
（2）一艘总重量为3000吨（船重+货重）的货轮驶入承船厢，根据阿基米德定律，承船厢会排开
吨的水，关闭承船厢的闸门后，货轮和承船厢的总重是 吨；
（3）为了减少升船机的耗能，提升升船机的机械效率，三峡升船机的平衡重组设置重量应为 吨；
（4）升船机将一艘总质量为3000吨的货轮，从下航道闸口以0.2m/s的速度提升100米到上航道闸口，在提升
过程中，为克服系统机械摩擦阻力和风阻力等，滑轮组驱动机构给予了承船厢4×106N的驱动力，则在这次提升
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中滑轮组的驱动功率是 W，升船机提升货轮的机械效率是 。（结果精确到0.1%）
【答案】 改变力的方向 3000 15500 7750 8×105 18.9%
【详解】（1）[1]定滑轮相当于等臂杠杆，不省力也不费力，在此装置中可以产生驱动力，还可以改变力的方
向。
（2）[2]轮船的排水量是指满载时排开水的总质量，由于轮船漂浮在水面，排开水的总质量也等于轮船的总质
量，故一艘总重量为3000吨（船重+货重）的货轮驶入承船厢，根据阿基米德定律，承船厢会排开3000吨的水。
[3]由于承船厢装满水，货轮进入后漂浮，排开水的质量等于货轮总质量，故货轮进入承船厢后，承船厢的总质
量与原来相同，即总重是15500吨。
（3）[4]为了减少升船机的耗能，提升升船机的机械效率，三峡升船机的平衡重组两边拉力相同，故应设置重
量为
（4）[5]在这次提升中滑轮组的驱动功率是
[6]升船机提升货轮时做的有用功为
由定滑轮特征可知，升船机的平衡重组的重力为
故升船机所做的总功为
升船机提升货轮时的机械效率是
05 新能源电动汽车充放电、电池容量问题
14．（2024·新疆阿克苏·一模）近两年，随着阿克苏人民生活水平的提高，电动汽车的普及，为电动汽车提供电
能的充电桩数量在阿克苏迅猛增加；
（1）充电桩为电动汽车的电池充电时， （填“充电桩”或“电池”）是用电器。充电桩有较好地
防水保护功能，是为了防止线路过于潮湿出现 （填“短路”或“断路”）现象；电动车的流线型外
形，便于降低电动车高速行驶时的 （填“路面”或“空气”）阻力。
（2）如图所示为充电桩给某电动汽车充电时充电功率P随充电时间t的变化图像。若充电过程的前 充电
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电流不变，充电 时充电电压升至 ，则充电 时，充电电流为 A，充电电压为
V。若充电 至 的时间内，充电电压保持 不变，则该过程中充电电流逐渐 （填“变
大”或“变小”）；
（3）若上述电动汽车充电前和充电 时电池显示的储能量分别为 和 ，充电 的时间内，平
均充电功率为 ，则该电池充满电时的储能量为 。该电动汽车在高速公路上分别以
和 的速度匀速行驶 ，电池的储能量分别下降了 和 ，若能量转化效率始终不变，
则电动汽车分别以 和 的速度匀速行驶时受到的阻力之比为 。
【答案】 电池 短路 路面 200 400 变小 80 5∶6
【详解】（1）[1]充电桩为电动汽车的电池充电时，电能转化为化学能，电池是用电器。
[2]充电桩有较好地防水保护功能，水是导体，为了防止线路过于潮湿出现短路现象。
[3]当流线型的车子快速行驶时，产生升力，车子对地面压力减小，便于降低电动车高速行驶时的路面的阻力。
（2）[4]充电过程的前18min充电电流不变，充电18min时充电电压升至500V，可知充电9min时和充电18min
时电流相等，由图2知道，充电18min时对应的电功率P=100kW，充电18min时充电电压U=500V，由
知道，第18分钟时，充电电流为
故充电9min时，充电电流为200A。
[5]由图2知道，第9min位于0～18min中间位置，图像是一次函数关系，第9min电功率也应在数值60和100
中间，为80kW，由 知道，第9min充电电压为
[6]充电18min至30min的时间内，充电电压保持500V不变，由 知道，该过程中充电电流为 ，在充
电电压U一定时，由图看出电功率P在逐渐减小，故充电电流I也在逐渐变小。
（3）[7]电动汽车充电前和充电30min时电池显示的储能量分别为20%和70%，可知充电30min所充电能占总储
能的50%，充电30min的时间内，平均充电功率为80kW，可得30min所充电能为
该电池充满电时的储能量为
[8]电动汽车在高速公路上分别以80km/h和100km/h的速度匀速行驶30min，电池的储能量分别下降了10%和
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15%，可知：以80km/h匀速行驶30min消耗电能
以100km/h匀速行驶30min消耗电能
所用时间
t=t
1 2
由W=Fs=Fvt知道
解得
15．（2024·宁夏银川·一模）阅读下列材料，回答问题。
智能机器人常被用于校园红外测温及校园消毒（如图甲所示）。机器人配备了3台高清摄像头 和红外热成像测
温仪，若检测到人体温度异常，机器人会发出警报信号。机器人上还安装了超声波雾化器自动喷枪，将消毒液
雾化后再吹散到空气中进行消杀。当剩余电量不足时，机器人会主动寻找充电器充电。如图乙是它简化的智能
测温报警电路，报警器电阻不计，热敏电阻 的阻值随温度变化规律如图丙所示。如表为智能机器人的部分
参数：
电池容
电池工作电压 18V 4000mAh
量
行进速
报警电流 ≥30mA 0.3～0.6m/s
度
空载净
满载时消毒液质量 10kg 20kg
重
（1）制造智能机器人芯片所使用的材料是 （选填“导体 ”、“半导体 ”或“超导体 ”）；
（2）在水平路面上匀速行驶的机器人正在喷雾消毒时，其动能会 （填变化）；
（3）当所测温度达到或超过 37.3℃时，要求报警电路系统报警，则闭合开关前，应该将滑动变阻器的阻值至
少调到 Ω；
（4）机器人电量不足时，它会以最大速度朝着充电器匀速直线前进，如果它距离充电器 72m，则到达充电器
至少需要多长时间？( )
（5）机器人电池充满电时，储存的电能是多少？( )
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【答案】 半导体 变小 200
【详解】（1）[1] 制造智能机器人芯片所使用的材料是半导体材料，半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。
（2）[2] 在水平路面上匀速行驶的机器人正在喷雾消毒时，速度不变，质量减小，则动能变小。
（3）[3] 由乙图可知，热敏电阻和滑动变阻器串联接入电路，电源电压为18V，最小报警电流为30mA，即
0.03A，则达到最小报警电流时的电路总电阻为
由丙图可知温度到达37.3℃时热敏电阻的阻值 ，由串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知，此时
滑动变阻器的阻值为
故闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调到 处。
（4）[4] 需要的时间为
（5）[5] 机器人的电池容量为4000mAh，电压为18V，则充满电时存储的电能大小为
06 压强与浮力与电学结合
16．（2024·广东中山·二模）阅读短文，回答问题。
AG600“鲲鹏”号
中国自主研制的首架水陆两栖大飞机AG600“鲲鹏”是一款民用灭火和水上救援大飞机。AG600可以在20秒内
一次汲水12吨，单次投水救火面积可达4000余平方米；还可以在2米高海浪的复杂气象条件下实施水面救援
行动，水上应急救援一次可救护50名遇险人员。
飞机的部分参数如下表所示：
WJ6发动机数量 4台 最大起飞质量 60t
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最大巡航速度 500km/h 最大航程 4500km
（1）AG600飞机在空中飞行时向后喷出高温高压气体使飞机高速向前飞行，这说明 ，机翼设计成如图2
所示的截面图，当飞机水平飞行时，机翼上方空气速度大，压强 ；
（2）“鲲龙”AG600以最大起飞质量静止在水面时受到的浮力可达 N，在水面将2名遇险人员救到飞机
上后，该飞机受到的浮力将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；（g＝10N/kg）
（3）飞机利用测距传感器来判断离地高度，若某测距传感器的阻值与离地高度h的关系为 （h的单
位为米），如图3所示的检测电路,电源输出的电流恒定，定值电阻R 为200Ω，当电流表示数为0.09A，电压表
1
示数为6V时，则此时传感器的阻值R 为 Ω，飞机所在高度为 m。
2
【答案】 力的作用是相互的 小 6×105 变大 100 300
【详解】（1）[1]飞机在空中飞行时向后喷出高温高压气体使飞机高速飞行，是高温高压的气体给了飞机动力，
所以说明力的作用是相互的。
[2]当飞机水平飞行时，机翼上方空气流速大，压强小，机翼下方空气流速小，压强大，使飞机受到向上的升力。
（2）[3][4]最大起飞质量静止在水面时受到的浮力
F =G =m g=60×103kg×10N/kg=6×105N
浮 最大 最大
在水面将2名遇险人员救到飞机上后，飞机漂浮，由于飞机的总重力变大，可知飞机受到的浮力将变大。
（3）[5][6]由图3可知，R、R 并联，由题意可知电源电压
1 2
U=U=U=6V
1 2
根据欧姆定律可知通过R 的电流
1
根据并联电路电流规律可知通过R 的电流
2
I=I-I=0.09A-0.03A=0.06A
2 1
由欧姆定律可知，传感器的R 阻值
2
由题意可知，测距传感器的阻值与离地高度h的关系为
当R =100Ω时，飞机飞行的高度
2
h=6×(R-50)m=6×50m=300m
2
07 风力发电问题
17．（2023·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）阅读短文，回答问题。
化石能源目前仍是世界上许多国家的主要能源，但化石能源的大量开采利用使化石能源接近枯竭，也给人类生
存环境带来极大的隐患。石油危机、环境污染，在全球范围内引起了人类对能源问题的思考，我国对此问题尤
为重视。为了解决环境污染、能源枯竭问题，中国率先在75届联合国大会上提出“碳达峰”、“碳中和”两个
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奋斗目标，同时大力发展风能、太阳能、核能等新能源。我国风力资源丰富，在东南沿海、西北沙漠优势突出。
风能用之不竭、清洁环保，所以我国加大风能的开发和利用。如图甲是我国某风力发电基地，风力发电机组主
要由风机叶片和发电机组组成。
（1）风力发电是把风能转化为电能，风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）某段风机叶片的形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面形状不同导致叶片两面
空气流速不同，从而产生 差，可以使风机叶片转动；
（3）风机叶片具有质量轻、强度高等性能，通常用密度 （选填“大”或“小”）、硬度大的复合
材料制成；
（4）某风力发电机输出功率与风速的关系如图丙所示。由图像可知，当风速在v 到v 之间时，风速越大，风力
1 2
发电机输出功率 （选填“越大”、“不变”、“越小”）；当风速大于 时，风速增大，
（选填“能”或“不能”）提高风力发电机输出功率。
【答案】 可再生 压力（压强） 小 越大 不能
【详解】（1）[1]风能可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它属于可再生能源。
（2）[2]由乙图可知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，
上面压强小于下面压强，从而产生压力差，叶片受到向上的力，可以使风机叶片转动。
（3）[3]风机叶片具有质量轻、强度高等性能，体积相同的物体，密度小，质量小，所以通过用密度小、硬度
大的复合材料制成。
（4）[4][5]丙图可以知道，当风速在v 到v 之间时，风速越大，发电机组的电功率越大。当风速大于 时，随
1 2
着风速的增大，风力发电机输出功率不变。
18．（2023·广东·中考真题）阅读材料，回答问题
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电将助力我国实现碳中和目标，风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、
发电机等组成，其简化结构如题图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示，一面较平，另一面较弯曲。叶
片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片
转1圈，发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示。在的范围内5m/
s≤v≤10m/s，P与v的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图丁所示。
（为方便计算，图丙和图丁数据已作简化处理。）
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（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图：① ，② ；
（2）当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会 （选填“顺时针”或“逆
时针”）转动；
（3）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于 kg的煤完全燃烧放出的热量；
（q =3.0×107J/kg）
煤
（4）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，若发电机输出电能1kWh，叶片需要转动 圈；
（5）若14∶00~15∶00和15∶00~16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3，则14∶00~20∶00的时间段内风力发电机组的
输出电能为 kW·h。
【答案】 机械能（或动能） 电能 顺时针 36 4 1084.3
【详解】（1）[1][2]风吹动叶片转动，将风的风能转化为叶片的机械能（或动能），经过齿轮箱增速后，发电
机转子高速旋转，带动发电机工作，将机械能转化为电能。
（2）[3]叶片上平下凸，当风流过叶片时，下表面的风速大，压强小，上表面的风速小，压强大，叶片上下表
面压强差的作用下顺时针转动。
（3）[4]根据图丙可知，当风速为12m/s时，功率为300kW，根据 可得，风力发电机组工作1h输出的电
能为
由Q=mq可得，这些电能相当于完全燃烧煤的质量为
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（4）[5]若发电机输出电能1kW·h，当风速为13m/s时，功率为300kW，需要的时间为
由于发电机转子1min转400圈，当发电机输出电能1kW·h，发动机需要转的圈数为80圈，又风力发电机组利
用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈，则叶片转4圈。
（5）[6]根据丁图可知，15∶00-16∶00这段时间风速12~13m/s，由丙图可知，此时间段的功率为300kW，根据
W=Pt可知，此段时间产生的电能为
W′=Pt=300kW×1h=300kW·h
14∶00-15∶00和15∶00-16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3，可知14∶00-15∶00这段时间产生的电能为
由于14∶00-14∶30这时间段，风速小于3m/s，由丙图可知，输出功率为0，输出电能为0；由于14∶00-15∶00这段
时间产生的电能为100 kW·h，所以14∶30-15∶00这时间段，风速等于10m/s，输出电能为100 kW·h；16∶00~17∶00
这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为300 kW·h；17∶00~17∶30这段时间，风速为10m/s，输出的电能为100
kW·h；17∶30~18∶00这段时间，风速为7m/s，满足5m/s≤v≤10m/s，由题意可知P与v的三次方成正比，即
P=kv3，将速度v=10m/s、v=7m/s分别带入Pt= kv3t可得，W=34.3kW·h；18∶00~19∶00这段时间，风速小于
1 2 2
3m/s，由丙图可知，输出电能为0；19∶00~19∶30这段时间，风速为10m/s，输出的电能为100 kW·h；
19∶30~20∶00这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为
所以14∶00-20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为
100 kW·h+300 kW·h+300 kW·h+100 kW·h+34.3 kW·h+100 kW·h+150 kW·h=1084.3 kW·h
08 运动和力与电学结合
19．（2024·广东肇庆·一模）阅读短文，回答文后的问题。
魅力冰雪
第二十五届哈尔滨冰雪大世界于2023年12月18日开园迎客，以“龙腾冰雪逐梦亚冬”为主题（如图），占地
面积81万平方米，总用冰和用雪量为25万立方米，吸引了一大批“南方小土豆”前往游玩。其中“人气王”、
“排队王”超级冰滑梯从上一届的8条滑道增加到了14条，最长滑道长达521米，在规模、长度和占地面积上
均创历届之最。
马铃薯公主畅畅在新年期间跟朋友一起到冰雪大世界体验刺激的冰滑梯游乐项目，图2为冰滑梯的示意图，畅
畅发现，选用不同材料的滑板，从倾斜滑道顶端由静止滑下后，沿滑道运动的水平方向总距离L不同，设滑板
对水平滑道压力和滑板所受阻力的比值为k，已知L的大小随k值的变化关系如图3。
随后，畅畅来到滑雪场游玩，她发现现场有一积雪深度测量仪，其基本结构如图4所示。测量仪工作时竖直向
下发出超声波，超声波经雪面反射返回检测仪，测出超声波从发出到返回的时间，就可知道积雪的深度。已知
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测量仪的超声波发射和接收端口距地面4.3m。测量仪内置温度修正装置用以稳定仪器内部的温度环境，如图5
所示是修正装置的部分电路图，两个独立的电路中电源电压相等，R 为热敏电阻，阻值随温度的升高而降低，
1
R、R 为定值电阻，R 为滑动变阻器，R 的阻值随环境温度变化时，其两端的电压随之发生变化，被控制电路
2 4 3 1
根据R 与R 两端电压差值ΔU对温度进行修正。
1 3
多台造雪机喷射出洁白的人造雪花在园区内飘洒，梦幻浪漫，造雪机用高压空气把吸入的水吹成小水珠，小水
珠落地前凝固成小冰晶，这就是雪花。
（1）畅畅从冰滑梯上运动到水平轨道后，还能继续滑行一段距离，是由于 的缘故，以滑板为参照物，畅
畅是 （选填“运动”或“静止”的）；
（2）关于在冰雪大世界里活动的见闻和体验，下列说法正确的是 ；
A．戴墨镜是为了防止强光伤害眼睛
B．园区内有各种美轮美奂的冰雕，有些还戴上了红围巾、红帽子，围巾和帽子因为吸收了红光，所以看起来是
红色的
C．造雪机用水造雪属于凝华现象
D．造雪机可以在任何温度环境下制雪
（3）在冰滑梯上运动时畅畅与滑板的总重为500N，她在冰滑梯项目中沿滑道运动的水平方向总距离L为
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120m，则滑板对水平滑道压力和滑板所受水平阻力的比值k为 ，运动中滑板受到的水平阻力为
N；（已知L的大小随k值的变化关系如图3）
（4）积雪深度测量仪工作时，测出超声波从发射到返回的时间为0.02s，超声波的传播速度为340m/s，则积雪
的深度为 m。
（5）如图5所示电路中，R=100Ω，R=1kΩ，某温度时R=20Ω，调节R 的阻值，使R 和R 两端的电压刚好相
2 4 1 3 1 3
等。保持R 接入电路的阻值不变，当温度降低时，测得ΔU=1V，R 两端的电压为3V。则电源电压为 V。
3 2
【答案】 惯性 静止 A 5 100 3.4 4.8
【详解】（1） [1][2]小华从冰滑梯上运动到水平轨道后，由于惯性，还要保持原来的运动状态，继续向前运动，
以滑板为参照物，小华与滑板之间的位置不变，处于静止状态。
（2）[3]A．墨镜可以吸收一部分光， 能防止强光伤害眼睛，故A正确；
B．园区内有各种美轮美奂的冰雕，有些还戴上了红围巾、红帽子，围巾和帽子因为反射了红光，所以看起来是
红色的，故B错误；
C．造雪机用水造雪，小水珠变成小冰晶，是凝固现象，故C错误；
D．造雪机造雪是小水珠变成小冰晶，只能在温度等于或低于水的凝固点（0°C）时发生，故D错误。
故选A。
（3）[4][5]因为滑板沿滑道运动的水平方向总距离L为120m，由图乙知，k=5，滑板对水平滑道压力
F=G =500N
总
由题意知 ，所以，水平阻力
（4）[6]由题意知，超声波从发射到返回的时间为0.02s，超声波的传播速度为340m/s，则积雪的深度
（5）[7]设图丁两个独立的电路中电源电压均为U，根据串联电路电压分配与电阻成正比，可得
所以， ，使R 和R 两端的电压相等，即
1 3
当温度降低时，热敏电阻R 的阻值会升高，由串联分压规律可知，其两端电压增大，已知R 两端的电压为
1 2
3V，则
U′ =U-3V
1
已知ΔU=1V，即
U′-U=1V
1 3
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解得U=4.8V。
09 光学与电学结合
20．（2023·江苏南通·二模）阅读短文，回答问题
投影仪
投影仪是通过透镜等将图像放大投影到白色银幕上。其基本结构包括光源、透镜、反射镜、色轮、显示芯片、
过热控制系统等。某校教室里使用的一款投影仪，安装结构模式图如图甲所示，底座上AB两点为两个螺钉的
位置，AB为长20cm，CD为可伸缩的方形套管，长度可在15cm～65cm内调节。安装完成后，投影仪重力作用
线正好过D点。表为图甲中投影仪的部分参数。投影大小是投影画面对角线的尺寸；投射比是指投影距离与投
影仪大小的0.8倍的比值。投影距离是画面清晰时，投影仪镜头与银幕之间的距离。（g＝10N/kg）
投影大
80～100英寸
小
投射比 0.15～0.25
质量 3.2kg
（1）投影仪透镜的焦距为f，则镜头到银幕的距离 （选填“小于f”“大于2f”或“大于f小于2f”）；
（2）关于投影仪，下列说法正确的是 ；
A．为从不同角度看到像，银幕应光滑
B．投射比越小，投射画面越小
C．缩短支架CD长度，投影画面变小
D．投影仪工作过程中只有折射现象
（3）若不考虑图甲中支架的重力，A处螺钉与承重墙体间的摩擦力f最大为 N；为了安全起见，底座AB
的长度应该做得适当 （选填“长”或“短”）些，理由是 ；
（4）为使投影画面始终清晰，安装时，投影距离最小为 m（1英寸约等于2.5cm）；
（5）该投影仪过热控制系统电路原理简化如图乙所示，当箱体内温度升高到设定温度时，电磁铁吸引衔铁，断
开灯泡所在电路，R 为热敏电阻。图丙为两种热敏电阻R、R 阻值随温度变化的关系图像，则R 应该选用图丙
1 1 2 1
中的 ，已知控制电路中电磁铁线圈的电阻为150Ω，为电磁铁供电的电池电压为6V，若线圈中的电流达
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到20mA，就会断开灯泡的工作电路，则箱体内的温度 （填温度满足的条件）。
【答案】 大于2f C 104 长 增加A点作用力的力臂，减小A点受到的作用力 0.24
R 大于或等于60℃
2
【详解】（1）[1]投影仪的成像原理是：当物距大于焦距、小于二倍焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像，此
时像距大于2f，即镜头到银幕的距离应大于2f；
（2）[2]A．为从不同角度看到像，银幕会发生漫反射，因此屏幕应比较粗糙，故A错误；
B．投射比是指投影距离与投影大小的0.8倍的比值，投射比越小，投射画面越大，故B错误；
C．缩短支架CD长度，像距变小，投影画面变小，故C正确；
D．投影仪基本结构包括光源、透镜、反射镜、色轮、显示芯片、过热控制系统等，说明在投影仪工作过程中，
既存在光的折射，也存在光的反射，故D错误。
故选C。
（3）[3]由图知道，整个支架构成一个杠杆，A点是动力作用点，B点是支点，投影仪对支架的拉力为阻力，当
CD长度最大时，A处螺钉与承重墙体间的摩擦力f最大；由杠杆平衡条件知道
f×AB＝G×CD
即
f×AB＝mg×CD
代入数据得
f×20cm＝3.2kg×10N/kg×65cm
解得
f＝104N
[4][5]由f×AB＝G×CD知道，为了安全起见，底座AB的长度应该做得适当长一些，这样在G和CD不变的情况
下，增加A点作用力的力臂，减小A点受到的作用力，即f会变小。
（4）[6]要使投影距离最小，由表中数据知道，投影大小应该为80英寸，此时的投射比为0.15，则投影距离为
80英寸×0.15×0.8＝9.6英寸＝24cm＝0.24m
（5）[7]当箱体内温度升高到设定温度时，电磁铁吸引衔铁，断开灯泡所在电路，说明控制电路中电流变大，
阻值变小，即热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，由图丙知道，R 应该选用图丙中的R。
1 2
[8]由图乙知道，R 与电磁铁串联，当电流为20mA时控制电路的总电阻为
1
则R 的阻值为
1
R＝R ﹣R＝300Ω﹣150Ω＝150Ω
1 总 0
由图丙知道，此时箱体内的温度为大于或等于60℃。
10 热学与电学结合
21．（2023·江苏苏州·模拟预测）阅读短文，回答问题。
电热膜
电热膜是一种新型的电热器件，如图甲所示为一种常见的电热膜。电热膜是在绝缘的聚酯薄膜表面，经过
特殊工艺加工形成的一条条薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图乙
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所示。
电热膜通电工作时没有发红、炽热现象产生，它与被加热物体直接接触，产生的热量很快传给被加热物体，
所以电热膜本身温度并不太高。在制造电热膜时，会出现不同区域导电墨线厚度不均匀的现象，厚的导电墨线
电阻小。导电墨线电阻随温度变化的关系如图丙所示，这种温度特性的优点是，它不会因厚度不均匀而出现严
重发热不均、局部过热的现象，这是电热丝所不具备的，它保证了电热膜各处的温度均匀。
（1）电热膜取暖器工作时，室内空气温度升高，这是通过 方式增加空气内能的；
（2）某根导电墨线的局部导电材料脱落，如图丁中A部分，这根导电墨线的电阻 ；（填“变大”“变
小”或“不变”）
（3）将图戊中一块电热膜接入电路，正常工作时金属导线中AB处电流分别为I 和I ，则I （填“>”“<”
A B A
或“=”）I ；若增加这块电热膜中导电墨线的条数，则电热膜的功率将 （填“增大”“减小”或“不
B
变”）；
（4）电热膜不会因厚度不均而出现局部过热的现象，主要原因是：电热膜温度升高时，电阻 ，从而使电
热膜的发热功率 ，温度降低。（填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】 热传递 变大 < 增大 增大 减小
【详解】（1）[1]电热膜取暖器工作时，室内空气吸收热量，温度升高，通过热传递的方式使得室内温度升高。
（2）[2]电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关，A部分的凹形，会导致横截面积变小，电阻变大。
（3）[3][4]因为墨线是并联的，若通过每条墨线的电流为I，则
I =3I，I =9I
A B
因此
I 2200W，所以这两款不适合的型号是甲和丁，不选它们的理由是：甲的额定电压小于家庭电路的电压，
丁的额定功率大于电路允许的最大电功率。
（2）[3]每秒钟流入水龙头的冷水经水龙头吸收的热量为
[4]该水龙头在使用时，消耗的电能一部分转化为水的内能，另一部分转化为其他形式的能，所以，每秒钟消耗
的电能W大于水吸收的热量Q。
（3）[5]根据 ，由于水龙头产生的热量全部给流过的水吸收，所以W=Q，所以水龙头的功率
由表格数据可知，应选择电热棒型号是表中的丙。
16．（2024·江苏无锡·一模）阅读材料，回答下列各小题。
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电热水器是利用电对水加热，使水温达到生活、采暖、生产工艺等要求的设备。家庭常用电热水器分为储水式
电热水器和快热式电热水器两类。
市面上某款储水式电热水器如图1所示，其铭牌上的部分信息如表1所示；市面上某款快热式电热水器如图2
所示，其铭牌上的部分信息如表2所示；
储水式电热水器安装简单、方便，功率相对较小，对电线要求低，一般家庭都能安装使用。但因为带一个大容
积的水箱，要有承重墙才能装，且影响室内的美观。使用前需较长时间预热，且达到预设温度后额定容量的水
被快速用完了，不能再连续使用；如果水箱中被加热的水没用完，这些热水会慢慢冷却，造成浪费。
快热式电热水器是一种快速加热流水，并且能通过电路控制水温，使水温达到适合人体洗浴温度的热水器。因
为没有水箱，所以它具有体积小，重量轻，省空间易安装的特点，且不需要提前预热，也没有储水式热水器未
用的剩余热水的能量消耗，真正做到了节能省水。一般来说，快热式电热水器比储水式电热水器省电15%-
30%。但快热式电热水器普遍功率较大，安装需要横截面积较大的铜芯线和不低于30A的电能表，因此家庭选
择此电热水器时，要考虑是否满足安装要求。
表1：储水式热水器
额定升数： 60L
产品尺寸(a×b×c)： 760×485×455mm
额定功率： 2200W
能效等级： 1级
表1：快热式电热水器
额定功率：8000W 温度范围：30~55℃
额定压力：0.6MPa 防水等级：TPX4
产品尺寸(a×b×c)：266×78×448mm 防电墙：专利防电墙
（1）我国家庭电路正常工作电压为 V。根据储水式电热水器的铭牌可知，若工作电压为正常工作电压，
该电热水器正常工作时的电流是 A；
（2）对照两种热水器的铭牌可知：快热式电热水器相比储水式电热水器，它的 （选填“电功”或“电
功率”）明显大一些；
（3）2021年，碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告，已知每节约1度电相当于减少排放1.1kg的二氧化碳。
若小利家将储水式电热水器更换为快热式电热水器后，发现一个月仅此一项用电比原来节省电能8kW·h，请计
算由此相当于减排二氧化碳 。
【答案】 220V 10A 电功率 8.8kg
【详解】（1）[1][2]我国家庭电路正常工作电压为220V，由储水式电热水器的铭牌可知，额定功率为2200W，
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则正常工作时的电流为
（2）[3]由于储水式的电热水器的电功率是2200W，而快充式热水的电功率为8000W，快热式电热水器比储水
式电热水器省电15%～30%，故是快热式电热水器相比储水式电热水器，它的电功率大一些，电功小一些。
（3）[4]由题意可得，节省电能8kW·h相当于减小减少二氧化碳的排放量为
1.1kg/kW·h×8kW·h=8.8kg
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