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2023年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（解析版）
挑战24 综合能力与科普阅读题（综合32题）
一．密度的计算与公式的应用（共1小题）
二．固体的密度测量实验（共1小题）
三．速度的计算和公式的应用（共1小题）
四．压强的计算（共4小题）
五．探究浮力大小与哪些因素有关（共1小题）
六．浮力大小的计算（共1小题）
七．物体的浮沉条件及其应用（共2小题）
八．探究凸透镜成像的规律（共1小题）
九．电磁继电器的组成、原理和应用（共1小题）
一十．电磁波的传播与应用（共1小题）
一十一．燃料的热值及其计算（共2小题）
一十二．探究电流与电压、电阻的关系（共1小题）
一十三．欧姆定律的应用（共2小题）
一十四．电功与电能的计算（共1小题）
一十五．电能表（共1小题）
一十六．电功率的计算（共3小题）
一十七．焦耳定律的计算及其应用（共1小题）
一十八．电功与电热的综合计算（共5小题）
一十九．能源及其分类（共2小题）
一．密度的计算与公式的应用（共1小题）
1．（2023•淮安）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
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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 4.2×1 0 5 J，能量密
度为 2.1×1 0 7 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 ＝ ＝ 2250k g ＝ 2.25 t ，
已知电动汽车的质量约为 1. 6 ～ 2.1 t ，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。
【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；
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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。
二．固体的密度测量实验（共1小题）
2．（2023•大连）2023年是中国农历兔年，妈妈买了一个兔子形状的纯金吊坠，小明想判
断这个吊坠是空心还是实心的。他利用实验箱里的天平和量筒进行测量。
（1）在调节天平横梁平衡时，将游码放在标尺左端的零刻度线处，发现指针偏向分度
盘的右侧，则应将平衡螺母向 左 调节。
（2）用调好的天平测量吊坠的质量，测量结果如图甲所示。则吊坠的质量是 20.8
g。
（3）将吊坠放入装有30mL水的量筒内，量筒中的水面如图乙示。则吊坠的密度是
5.2×10 3 kg/m3。已知金的密度是19.3×103kg/m3，则该吊坠是 空 心的。
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（4）小明发现了实验箱里面还有图丙所示的弹簧测力计，他想用这个弹簧测力计和水
（
水
＝1.0×103kg/m3）测量吊坠的体积。你认为小明是否能测出吊坠的体积？若能，请
写ρ出实验方法和吊坠体积的表达式；若不能，请写出理由。 不能；吊坠的质量与体
积都太小，放在水中时弹簧测力计的变化量小于其分度值，无法利用浮力测出吊坠体积
。
【答案】（1）左；（2）20.8；（3）5.2×103；空；（4）不能；吊坠的质量与体积都太
小，放在水中时弹簧测力计的变化量小于其分度值，无法利用浮力测出吊坠体积。
【解答】解：（1）当调节天平横梁平衡时，将游码移至横梁标尺左端零刻度线处，发
现指针停在分度盘的右侧，右端下沉，左端上翘，要使平衡螺母向左移动。
（2）由图甲知，标尺的分度值为0.2g，所以吊坠的质量为m＝20g+0.8g＝20.8g；
（3）吊坠的体积等于量筒中水增加的体积：V＝34mL﹣30mL＝4mL＝4cm3；
吊坠的密 ＝ ＝ ＝5.2g/cm3＝5.2×103kg/m3；
因为金的密 ρ 度是 ′＝19.3×103kg/m3＝19.3g/cm3，
ρ
则质量为20.8g的金的体积为V′＝ ＝ ≈1.08cm3＜4cm3，
所以该吊坠是空心的；
（4）因为吊坠的质量与体积都太小，吊坠的浮力 F 浮 ＝ 水gV 排 ＝ 水gV 物 ＝
1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣6m3＝0.04N，而弹簧测力计的分度值ρ为0.2N，即ρ放在水中时
弹簧测力计的变化量小于其分度值，无法利用浮力测出吊坠体积，所以利用弹簧测力计
和水不能测出吊坠的体积。
故答案为：（1）左；（2）20.8；（3）5.2×103；空；（4）不能；吊坠的质量与体积都
太小，放在水中时弹簧测力计的变化量小于其分度值，无法利用浮力测出吊坠体积。
三．速度的计算和公式的应用（共1小题）
3．（2023•苏州）人眼对观察到的景物有暂时的“记忆”，在外界景物消失后，视神经对
它的印象还会延续0.1s左右，这种特征叫视觉暂留。例如在一张白色卡片纸的正、反面
分别画上鸟笼和鸟，让卡片纸快速旋转，当正、反两面交替出现在眼前的时间间隔在
0.1s之内时，人眼就能看到鸟在笼中的现象（图甲）。一些城市地铁行驶在某些区间
时，乘客能看到窗外出现清晰的动态广告，往往也是利用了视觉暂留的原理。某段地铁
内隧道广告的制作方法如下：在隧道侧壁与车窗相同高度处，沿运行方向每经过距离
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d，安装一块大小相同的广告灯箱，如图乙。灯箱采用频闪方式实现亮、暗交替，且工
作时各灯箱亮、暗同步变化（人的视觉暂留时间以0.1s计算）。
（1）要实现时长15s的广告效果，至少需要安装 15 0 块广告灯箱；
（2）灯箱安装好后，调节灯箱发光频率f，控制地铁速度v，当它们满足下述哪种情况
时，乘客能看到流畅稳定的广告画面？答： C ；
A.f＝5Hz，且v＝df
B.f＝10Hz，且v＝ df
C.f＝20Hz，且v＝df
D.f＝30Hz，且v＝3df
（3）座位上乘客发现正常显示的广告画面突然向地铁前进方向缓慢移动，可能原因是
地铁速度稍稍减慢（或发光频率稍稍变大） （写出一种即可）。
【答案】（ 1 ）150；（ 2）C；（3）地铁速度稍稍减慢（或发光频率稍稍变大）。
【解答】解：（1）人的视觉暂留时间以0.1s计算，人看到广告的时间间隔不能超过
0.1s，因而每秒至少看到10幅广告，因而实现时长15s的广告效果，至少需要15×10＝
150块广告灯箱；
（2）灯箱安装好后，调节灯箱发光频率f，控制地铁速度v，由于工作时各灯箱亮、暗
同步变化，第1次看到灯箱亮，保证在下一次恰好也是灯箱亮，且时间间隔必须小于
0.1s，在频率最低为f＝ ＝10Hz，且运动的最快速度v＝ ＝df，故C符合要求，
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而D速度过大；
（3）座位上乘客发现正常显示的广告画面突然向地铁前进方向缓慢移动，说明本应该
恰好经过的广告变为了到达人的前方，说明车子的速度变慢了，也有可能画面的播放速
度变快了，即发光频率稍稍变大了。
故答案为：（ 1 ）150；（ 2）C；（3）地铁速度稍稍减慢（或发光频率稍稍变大）。
四．压强的计算（共4小题）
4．（2023•鄂州）如图所示，放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水，把质量为
300g 的木块浸入水中，木块静止时有 的体积露出水面，此时容器中水的深度为
20cm。已知容器底面积为300cm2，容器重3N。求：
（1）木块受到的浮力。
（2）木块的密度。
（3）容器对桌面的压强。
【答案】（1）木块受到的浮力为3N；
（2）木块的密度为0.6×103kg/m3；
（3）容器对桌面的压强为2100Pa。
【解答】解：（1）由图可知，木块漂浮在水面上，根据物体的浮沉条件可知，漂浮时
木块受到的浮力：F浮 ＝G木 ＝m木g＝300×10﹣3kg×10N/kg＝3N；
（ 2 ） 根 据 F 浮 ＝ 液 gV 排 可 知 ， 木 块 排 开 水 的 体 积 ： V 排 ＝ ＝
ρ
＝3×10﹣4m3，
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由于木块静止时有 的体积露出水面，则木块的体积V木 ＝ ＝5×10﹣4m3，
木块的密度
木
＝ ＝ ＝0.6×103kg/m3；
（3）容器中ρ水的体积：V水 ＝300×10﹣4m2×20×10﹣2m﹣3×10﹣4m3＝5.7×10﹣3 m3，
由 ＝ 可知，容器中水的质量：m水 ＝ 水V水 ＝1.0×103kg/m3×5.7×10﹣3 m3＝5.7 kg，
容器ρ中水的重力：G水 ＝m水g＝5.7 kg×1ρ0N/kg＝57N，
容器对桌面的压力：F＝G木+G水+G容 ＝3N+57N+3N＝63N，
容器对桌面的压强：P＝ ＝ ＝2100Pa。
答：（1）木块受到的浮力为3N；
（2）木块的密度为0.6×103kg/m3；
（3）容器对桌面的压强为2100Pa。
5．（2023•齐齐哈尔）如图所示为我国生产的一款水陆两栖观光车，它既能在陆地上行
驶，又能像船一样在水中航行。该车的总质量是12t，空载静止在水平地面上时，四个
车轮与地面接触的总面积为0.2m2。求：
（1）该车空载静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是多少？
（2）该车空载（驾驶员质量忽略不计）在水中航行时，受到的浮力是多少？
（3）该车在水中以 36km/h 的速度匀速直线航行 5min，此时发动机输出功率为
180kW，观光车航行过程中受到的阻力是多少？
【答案】（1）该车空载静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是6×105Pa。
（2）该车空载（驾驶员质量忽略不计）在水中航行时，受到的浮力是1.2×105N。
（3）该车在水中以 36km/h 的速度匀速直线航行 5min，此时发动机输出功率为
180kW，观光车航行过程中受到的阻力是1.8×104N。
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【解答】解：
（1）该车空载静止在水平地面上时，重力G＝mg＝12×103kg×10N/kg＝1.2×105N；
它对水平地面的压力F＝G＝1.2×105N；
它对水平地面的压强p＝ ＝ ＝6×105Pa。
（2）该车空载（驾驶员质量忽略不计）在水中航行时，处于漂浮，受到的浮力：F浮 ＝
G＝1.2×105N；
（3）该车在水中以36km/h的速度匀速直线航行5min，处于平衡状态，车受到的牵引
力、阻力是一对平衡力，大小相等，所以受到的阻力：f＝F牵 ＝ ＝ ＝
1.8×104N。
答：（1）该车空载静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是6×105Pa。
（2）该车空载（驾驶员质量忽略不计）在水中航行时，受到的浮力是1.2×105N。
（3）该车在水中以 36km/h 的速度匀速直线航行 5min，此时发动机输出功率为
180kW，观光车航行过程中受到的阻力是1.8×104N。
6．（2023•广西）人工涂抹油漆难精准且气味难闻，于是某团队设计了“智能浸泡上漆
器”，如图所示，上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质
量为0.2kg，底面积为2×10﹣3m2；力传感器固定且与浮杆接触但无压力；工作台固定在
上漆器底部，其上表面积为0.5m2，高为0.1m。将待上漆的质量分布均匀的柱体A放在
工作台中央，将挡板固定在1m高处，开始注漆；当浮杆对力传感器的压力为14N时，
停止注漆，完成对柱体A的上漆。已知柱体A的质量为500kg，底面积为1m2，高为
0.8m，油漆密度为1×103kg/m3。g取10N/kg。求：
（1）当漆面上升至0.1m时，油漆对上漆器底部的压强；
（2）当漆面上升至0.4m时，柱体A对工作台的压强；
（3）停止注漆时，柱体A被上漆的高度。
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【答案】（1）当漆面上升至0.1m时，油漆对上漆器底部的压强为1000Pa；
（2）当漆面上升至0.4m时，柱体A对工作台的压强为4000Pa；
（3）停止注漆时，柱体A被上漆的高度为0.6m。
【解答】解：（1）当油漆上升至 0.1m 时，油漆对上漆器底部的压强 p＝ gh＝
1×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa； ρ
（2）当油漆上升至 0.4m 时，则柱体 A 受到的浮力 F 浮 ＝ gV 排 ＝ gSh＝
1×103kg/m3×10N/kg×1m2× （ 0.4m﹣ 0.1m ） ＝ 3000N ， 柱 体 A 的 ρ重 力 G ＝ρmg ＝
500kg×10N/kg＝5000N，故此时重力大于浮力，故柱体A未上浮，则对工作台的压力F
＝G﹣F浮 ＝5000N﹣3000N＝2000N；由于柱体A的底面积大于工作台的上表面积，故
受力面积为工作台的上表面积，则柱体 A 对工作的台的压强：p＝ ＝ ＝
4000Pa；
（3）已知浮杆的质量为0.2kg，则浮杆的重力G杆 ＝mg＝0.2kg×10N/kg＝2N，浮杆对力
传感器的压力为14N，则浮杆受到的浮力F′
浮
＝2N+14N＝16N，浮杆排开油漆的体积
V排 ＝ ＝ ＝1.6×10﹣3m3；
则油漆的深度h＝ ＝ ＝0.8m；柱体A受到的浮力F浮 ′′＝ gV排 ′
＝1×103kg/m3×10N/kg×1m2×（0.8m﹣0.1m）＝7000N，此时F浮 ′′＞G
A
，则柱 ρ 体A漂
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浮，浮力等于重力，故此时的V′′
排
＝ ＝ ＝0.5m3；浸
入油漆的深度 h′＝ ＝ ＝0.5m，柱体 A 露出的高度为 0.8m﹣0.5m＝
0.3m，油漆面到挡板的高度为1m﹣0.8m＝0.2m，故柱体A只能露出0.2m的高度，则柱
体A实际浸入油漆的高度为0.6m。
答：（1）当漆面上升至0.1m时，油漆对上漆器底部的压强为1000Pa；
（2）当漆面上升至0.4m时，柱体A对工作台的压强为4000Pa；
（3）停止注漆时，柱体A被上漆的高度为0.6m。
7．（2023•成都）如图所示，薄壁长方体容器A放在水平桌面上，底面积为36cm2，高为
12cm，质量为m ＝72g。容器A内装有144g水。均匀实心立方体B和C的边长都为
A
4cm，质量分别为m
B
＝54g，m
C
＝72g。已知
水
＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。忽略实心
立方体吸水、容器壁厚度等次要因素。 ρ
（1）求容器A对水平桌面的压强。
（2）若将B缓慢放入容器中，请分析B平衡时的状态，并求出B放入前后水对容器底
部压强的变化量。
（3）若将C放在B上，再将它们缓慢放入容器中，平衡时C与B的接触面水平，求C
对B的压力。
【答案】（1）容器A对水平桌面的压强为600Pa；
（2）B放入前后水对容器底部压强的变化量为150Pa；
（3）C对B的压力为0.208N。
【解答】解：（1）容器 A 对水平桌面的压力：F＝G 总 ＝m 总g＝（m A +m 水 ）g＝
（72×10﹣3kg+144×10﹣3kg）×10N/kg＝2.16N，
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容器A对水平桌面的压强p＝ ＝ ＝600Pa；
（2）实心立方体B的体积V ＝（4cm）3＝64cm3，
B
B的密度 ＝ ≈0.84g/cm3＜
水
，
假设将B缓慢放入容器中后B漂浮则F浮1 ＝ρ G
B
＝0.54N
由 F 浮 ＝ 液 gV 排 可 知 ， B 在 漂 浮 时 排 开 水 的 体 积 V 排 1 ＝ ＝
ρ
＝5.4×10﹣5m3＝54cm3，
此时需要的最少水量 V 需 ＝ ×（S A ﹣S B ）＝ ×（36cm²﹣16cm²）＝
67.5cm3，
容器A中原有水的体积V水 ＝ ＝ ＝144cm3，
故V需 ＜V水 ，B一定处于漂浮状态，
由体积关系得，水面上升的距离为Δh＝ ＝ ＝1.5cm，
由p＝ 水gh得，水对容器底部的压强变化量为：
Δp＝ ρ水gΔh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣2m＝150Pa；
（3）ρ研究B、C这个整体，假设沉底，
则容器内水的深度h水 ＝ ＝ ＝7.2cm＜8cm，
受到的浮力F浮2 ＝ 水gV排2 ＝1.0×103kg/m3×10N/kg×7.2×10﹣2m×16×10﹣4m²＝1.152N，
B、C的总重力G ρ＝（m +m ）g＝（54×10﹣3kg+72×10﹣3kg）×10N/kg＝1.26N，
BC B C
由F浮2 ＜G
BC
可判断出假设成立，B、C沉底，
此时，C物体浸入水中的深度h＝7.2cm﹣4cm＝3.2cm，
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C 受到的浮力 F 浮 3 ＝ 水 gV 排 3 ＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3.2×10﹣2m×16×10﹣4m²＝
0.512N， ρ
C的重力G ＝m g＝72×10﹣3kg×10N/kg＝0.72N，
C c
所以C对B的压力F压 ＝G
C
﹣F排3 ＝0.72N﹣0.512N＝0.208N。
答：（1）容器A对水平桌面的压强为600Pa；
（2）B放入前后水对容器底部压强的变化量为150Pa；
（3）C对B的压力为0.208N。
五．探究浮力大小与哪些因素有关（共1小题）
8．（2023•滨州）“且夫水之积也不厚，则其负大舟也无力。覆杯水于坳堂之上，则芥为
之舟；置杯焉则胶，水浅而舟大也。”出自战国庄子的《逍遥游》。从文中大舟与水的
关系，我们可以得到这样的启示：求大学问，干大事业，必须打下坚实、深厚的基础。
但从物理的角度，“水之积也不厚，则其负大舟也无力。”是指水的深度还是水的质量
呢？即物体能否在水中漂浮（所受浮力的大小），究竟与水的深度有关还是与水的质量
有关呢？为了探究这一问题，某兴趣小组用烧杯、水、圆柱形木块、刻度尺等器材，进
行了如下探究，如图所示。
将两个完全相同的底面积为8cm2，高为10cm的圆柱形木块，分别放入底面积为10cm2
和12cm2的甲、乙两个容器中。分别向两个容器中加水，观察和记录每个容器每次加水
的深度和木块的状态，实验数据及现象记录如下表。实验中，容器足够高，无水溢出，
不考虑木块吸水，
水
＝1×103kg/m3，g＝10N/kg。根据实验现象和实验数据，求：
实验次数 ρ 容器中水深（h/cm）和木块的状态
甲容器 甲容器中木块 乙容器 乙容器中木块
1 4cm 不能浮起 4cm 不能浮起
2 5cm 不能浮起 5cm 不能浮起
3 6cm 刚好浮起 6cm 刚好浮起
4 7cm 浮起 7cm 浮起
（1）甲容器中木块刚好浮起时，水对容器底部的压强。
（2）木块的密度。
（3）木块刚好浮起时，甲、乙容器分别加入水的质量。并由计算结果和实验现象判
断：木块能否浮起，取决于容器中水的深度还是水的质量？
（4）实验完成，把木块从甲容器拿出，甲容器对桌面压强的变化量。
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【答案】（1）甲容器中木块刚好浮起时，水对容器底部的压强为600Pa；
（2）木块的密度为0.6×103kg/m3；
（3）木块刚好浮起时，甲、乙容器加入水的质量分别为 12g和24g，木块能否浮起，取
决于容器中水的深度；
（4）实验完成，把木块从甲容器拿出，甲容器对桌面压强的变化量为480Pa。
【解答】解：（1）由表中数据可知，甲容器中木块刚好浮起时水的深度h＝6cm，
此时水对容器底部的压强：p＝ 水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣2m＝600Pa；
（2）甲容器中木块排开水的体ρ积：V排 ＝S木h排 ＝8cm2×6cm＝48cm3，
则木块受到的浮力：F浮 ＝ 水gV排 ＝1×103kg/m3×10N/kg×48×10﹣6m3＝0.48N，
由物体的漂浮条件可知，木ρ块的重力：G木 ＝F浮 ＝0.48N，
由G＝mg可知，木块的质量：m木 ＝ ＝ ＝0.048kg＝48g，
木块的体积：V木 ＝S木h木 ＝8cm2×10cm＝80cm3，
则木块的密度：
木
＝ ＝ ＝0.6g/cm3＝0.6×103kg/m3；
（3）由表中数据ρ可知木块刚好浮起时，甲、乙容器中水的深度均为6cm，
则甲、乙容器中水的体积分别为：
V水甲 ＝（S甲 ﹣S木 ）h＝（10cm2﹣8cm2）×6cm＝12cm3，
V水乙 ＝（S乙 ﹣S木 ）h＝（12cm2﹣8cm2）×6cm＝24cm3，
由 ＝ 可知，甲、乙容器中水的质量分别为：
m水ρ甲 ＝ 水V水甲 ＝1×103kg/m3×12×10﹣6m3＝1.2×10﹣4kg＝12g，
m水乙 ＝ρ水V水乙 ＝1×103kg/m3×24×10﹣6m3＝2.4×10﹣4kg＝24g，
即木块刚ρ好浮起时，甲、乙容器中加入水的质量不同，而加入水的深度相同，因此木块
能否浮起，取决于容器中水的深度；
（4）容器对桌面的压力等于容器水和木块的总重力，
实验完成，把木块从甲容器拿出，此时改变的只有木块的重力，则甲容器对桌面的压力
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变化量：ΔF＝G木 ＝0.48N，
甲容器对桌面压强的变化量：Δp＝ ＝ ＝480Pa。
答：（1）甲容器中木块刚好浮起时，水对容器底部的压强为600Pa；
（2）木块的密度为0.6×103kg/m3；
（3）木块刚好浮起时，甲、乙容器加入水的质量分别为 12g和24g，木块能否浮起，取
决于容器中水的深度；
（4）实验完成，把木块从甲容器拿出，甲容器对桌面压强的变化量为480Pa。
六．浮力大小的计算（共1小题）
9．（2023•赤峰）小亮同学在测量浮力时发现：金属块浸没在密度不同的液体中，测力计
示数不同。于是，他用测力计和重为4N、体积为1×10﹣4m3的金属块，组装成密度计，
将金属块浸没在不同液体中静止，来探究液体密度与测力计示数的对应关系。
（1）如图所示，金属块浸没在水中静止，受到的浮力是多少？
（2）若将此时测力计指针所指刻度标为1.0×103kg/m3，这条刻度线的刻度值是多少N？
（3）该液体密度计的0kg/m3刻度标在 4 N处。这个液体密度计所能测量的液体密
度值不能超过 4×1 0 3 kg/m3。（g取10N/kg， 水 ＝1.0×103kg/m3）
ρ
【答案】（1）金属块浸没在水中静止，受到的浮力是1N；
（2）若将此时测力计指针所指刻度标为1.0×103kg/m3，这条刻度线的刻度值是3N；
（3）4；4×103。
【解答】解：（1）金属块浸没在水中，V排 ＝V金 ＝1×10﹣4m3，
金属块受到的浮力为：F浮 ＝ 水V排g＝1.0×103kg/m3×1×10﹣4m3×10N/kg＝1N；
（2）若将此时测力计指针所ρ指刻度标为1.0×103kg/m3，这条刻度线的刻度值是：F示 ＝
G金 ﹣F浮 ＝4N﹣1N＝3N；
（3）当该液体密度计的示数为0kg/m3时，金属块应未浸入液体中，则这条刻度线的刻
度值为F示'＝G金 ＝4N；
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当金属块浸没在液体中测力计的示数为0时，所测量液体密度最大，此时F示 ″＝G金 ﹣
F浮 ″＝0N，则F浮 ″＝G金 ＝4N，
此时液体的密度：
液
＝ ＝ ＝4×103kg/m3。
答：（1）金属块浸ρ没在水中静止，受到的浮力是1N；
（2）若将此时测力计指针所指刻度标为1.0×103kg/m3，这条刻度线的刻度值是3N；
（3）4；4×103。
七．物体的浮沉条件及其应用（共2小题）
10．（2023•湘潭）“曹冲称象”是家喻户晓的典故，兴趣小组受此启发，找来一个上端开
口的空透明圆筒，底部用细线系一块质量适当的铁块，然后将其静止放置在水中，如图
1所示，此时圆筒浸入水中的深度为5cm，水面与圆筒A点相平。利用此装置标上刻度
后放入水中，可以方便地测量出物体的质量。在圆筒内放上一个物体后，如图2所示，
圆筒浸入水中的深度为10cm，水面与圆筒B点相平。已知圆筒底面积为10cm2，圆筒和
铁块总重为0.6N，装置始终处于漂浮状态，圆筒始终竖直。则：
（1）图1中圆筒和铁块受到的总浮力是 0. 6 N，它们浸入水中的总体积是 6×1 0 ﹣
5 m3，铁块所受到的浮力为 0. 1 N。
（2）图2中圆筒底部受到水的压强是 100 0 Pa，受到水的压力为 1 N。
（3）为方便测量，圆筒A点应标上 0 kg刻度线。
（4）利用此装置测量时，圆筒B点的刻度线对应的质量应为多少？
【答案】（1）0.6；6×10﹣5；0.1；（2）1000；1；（3）0；（4）圆筒B点的刻度线对
应的质量应为0.05kg。
【解答】解：（1）图1中圆筒和铁块处于漂浮状态，受到的总浮力等于总重力，即F浮
＝G＝0.6N；
它们浸入水中的总体积：V排 ＝ ＝ ＝6×10﹣5m3，
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圆筒受到的浮力：F浮圆筒 ＝ 水gV排圆筒 ＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10×5×10﹣6m3＝0.5N，
铁块所受到的浮力为：F浮铁ρ＝F浮 ﹣F浮圆筒 ＝0.6N﹣0.5N＝0.1N；
（2）图2中圆筒底部受到水的压强是：p＝ 水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m＝
1000Pa， ρ
受到水的压力为：F＝pS＝1000Pa×10×10﹣4m2＝1N；
（3）此时圆筒中没有物体，为方便测量，圆筒A点应标上0kg刻度线；
（4）图2中圆筒受到的浮力：ΔF浮圆筒 ＝ 水gΔV排圆筒 ＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10×（10
﹣5）×10﹣6m3＝0.5N， ρ
利用此装置测量时，圆筒B点的刻度线对应的质量应为m＝ ＝ ＝
0.05kg。
故答案为：（1）0.6；6×10﹣5；0.1；（2）1000；1；（3）0；（4）圆筒B点的刻度线
对应的质量应为0.05kg。
11．（2023•盐城）阅读短文，回答问题。
铜壶滴漏
铜壶滴漏是我国古代的一种计时工具，据专家推测，张衡时代制造的多级铜壶滴漏在
24h内产生的误差不大于40s。
如图甲所示，早期的铜壶滴漏由一只播水壶和一只受水壶组成，受水壶上固定一把铜
尺，铜尺上刻有十二时辰，受水壶里放置一个浮舟，浮舟上装一支浮箭。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，古人根据浮箭上端在铜尺上对
应的刻度就知道当时的时间了。
由于播水壶水位下降会导致滴水速度发生变化，后人对铜壶滴漏进行了改良，将播水壶
由原先的一只增加到三只（如图乙所示），分别称为日壶、月壶和星壶，自上而下依次
放置在阶梯式座架上。使用时，定时给日壶补水，确保星壶始终处于满水状态，一昼夜
恰好能将受水壶滴满。
据了解，铜壶滴漏中的每个壶都有盖，下面三个壶盖中还有圈孔承接上壶嘴滴漏的每一
滴水。
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（1）铜壶滴漏工作时，中午与傍晚浮舟受到的浮力大小 相同 。
（2）铜壶滴漏每个壶都加盖的用途是防止壶中的水因 蒸发 而减少。
（3）以下为早期铜壶滴漏的铜尺标度，关于“子”“丑”“寅”三个时辰刻度的大概
位置正确的是图 C 。
（4）据查，现在广州博物馆保存的铜壶滴漏受水壶容积为49L，如果从星壶底部流出
的1滴水体积约为1.1×10﹣7m3，则从星壶底部每秒钟大约流出 5 滴水（保留整
数）。
（5）为确保星壶始终处于满水状态，在铜壶滴漏设计和使用时应该注意哪些问题？写
出一条即可。
【答案】（1）相同；（2）蒸发；（3）C；（4）5；（5）在制作铜壶滴漏时，日壶和
月壶的容积要大于星壶的容积。
【解答】解：（1）由图知漏刻中的箭舟处于漂浮状态，其浮力等于重力，重力不变，
则浮力不变；
（2）铜壶滴漏每个壶都加盖的用途是防止壶中的水因蒸发而减少；
（3）播水壶一开始水多，相同时间内水滴下落更多，后面水少，相同时间水滴下落更
少，故铜尺上端刻度更疏，下端刻度更密，故选：C；
（4）星壶底部每秒钟大约流出数量＝ ≈5滴/s；
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（5）在制作铜壶滴漏时，日壶和月壶的容积要大于星壶的容积。
故答案为：（1）相同；（2）蒸发；（3）C；（4）5；（5）在制作铜壶滴漏时，日壶
和月壶的容积要大于星壶的容积。
八．探究凸透镜成像的规律（共1小题）
12．（2023•大连）某小组同学在“探究凸透镜成像规律”时，实验室中可供选择的器材
有：由发光二极管组成的“F”和“T”形光源、凸透镜、光具座、光屏等。
（1）他们选择了“F”形光源进行实验，与“T”形光源相比，“F”形光源的好处是：
可以比较出像与物左右是否相反 。
（2）将光源、凸透镜和光屏安装在光具座上，点亮光源，移动光屏，光屏上承接到不
完整的像，如图所示。这是因为他们遗漏了一个实验步骤，这一步骤是： 将光源、凸
透镜、光屏三者中心调到同一高度 。
（3）在探究物距大于二倍焦距的成像特点时，改变物距做了三次实验。与做一次实验
相比较，做三次实验的好处是： 使实验结论具有普遍性 。
（4）完成实验后，同学们发现实验室中还有一个焦距不同的凸透镜，以及凹透镜、硬
纸片各一个。他们想利用其中一个器材，采取增加或更换器材的方式对原实验进行拓
展。请仿照示例写出两个不同的拓展实验。
示例：将凹透镜放在凸透镜与光源之间，研究近视眼的矫正原理。
① 更换厚度更大的凸透镜，探究焦距变化对成像的影响 ；
② 用硬纸片遮住凸透镜一部分，研究成像亮度与凸透镜透光多少的关系 。
【答案】（1）可以比较出像与物左右是否相反；（2）光源、凸透镜、光屏三者中心没
有调到同一高度；（3）使实验结论具有普遍性；（4）①LED灯代替蜡烛可以使光屏
上成像更清晰、稳定并且无污染；②用硬纸片遮住凸透镜一部分，研究成像亮度与凸
透镜透光多少的关系。
【解答】解：（1）与“T”形光源相比，“F”形光源的好处是：可以比较出像与物左
右是否相反；
（2）出现如图所示的现象，原因是光源、凸透镜、光屏三者中心没有调到同一高度；
（3）用实验来探究凸透镜成像规律时，要多进行几次实验，使实验结论具有普遍性；
（4）拓展实验：①更换厚度更大的凸透镜，探究焦距变化对成像的影响；②用硬纸片
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遮住凸透镜一部分，研究成像亮度与凸透镜透光多少的关系。
故答案为：（1）可以比较出像与物左右是否相反；（2）光源、凸透镜、光屏三者中心
没有调到同一高度；（3）使实验结论具有普遍性；（4）①更换厚度更大的凸透镜，
探究焦距变化对成像的影响；②用硬纸片遮住凸透镜一部分，研究成像亮度与凸透镜
透光多少的关系。
九．电磁继电器的组成、原理和应用（共1小题）
13．（2023•湘潭）变频空调的变频压缩机可以根据环境温度自动调整工作时间和功率。某
变频空调电路原理示意图如图1所示，其中控制电路的电源电压U ＝12V，R 为调控电
1 s
阻，可通过遥控调节其阻值大小，R 为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图2所
t
示，L为磁控开关，当热敏电阻R 的阻值发生变化时，磁控开关线圈的电流随之发生变
t
化，当电流大于或等于0.02A时，L的两个磁性弹片相互吸合，工作电路的变频压缩机
开始工作。电压U ＝220V，R 为保护电阻，磁控开关L的线圈电阻不计。问：
2 0
（1）压缩机工作过程中内部的电动机主要把电能转化成 机械 能；当S接通，电流
大于或等于0.02A时，L的两个磁性弹片的前端为 异 名磁极。
（2）由图2可知，热敏电阻R 的阻值随着温度t的升高而变减 小 ；若房间内部的
t
温度为22.5℃，此时热敏电阻R 的阻值为 10 0 。
t
（3）用遥控将R
s
的阻值调小时，设定温度变 低Ω ；家用空调最高设定温度通常为
30℃，则调控电阻R 的阻值不能超过 55 0 。
s
（4）由于变频作用，某段时间内工作电路的总Ω功率变化如图 3所示，已知保护电阻R
0
＝ 2 ， 则 10min 内 R 消 耗 的 电 能 是 多 少 ？
0
Ω
【答案】（1）机械；异；（2）小；100；（3）低；550；（4）10min内R 消耗的电能
0
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是14880J。
【解答】解：（1）压缩机在工作过程中主要把电能转化成机械能；
当S接通，电流大于或等于0.02A时，L的两个磁性弹片相互吸合，根据磁极间的相互
作用规律可知，L的两个磁性弹片的前端为异名磁极；
（2）由图2可知，热敏电阻R 的阻值随着温度t的升高而变小；若房间内部的温度为
t
22.5℃，此时热敏电阻R 的阻值为100 ；
t
（3）控制电路中，两电阻串联接入电Ω路，根据串联电路电阻规律可知将 R
s
的阻值调小
时，电路总电阻变小，根据欧姆定律可知此时通过电路的电流变大，工作电路开始工
作，所以设定温度变低；
当 I≥20mA＝0.02A 时压缩机开始工作，此时控制电路的总电阻 R＝R+R ＝ ＝
t a
＝600 ；
30℃时热敏电Ω阻R
t
的阻值为50 ，所以R
a
＝R﹣R
t
＝600 ﹣50 ＝550 ；
Ω Ω Ω Ω
（4）变频空调工作电流I′＝ ＝ ＝5A，I″＝ ＝ ＝2A；
保护电阻消耗的电能：W＝I′2R t+I″2R t′＝（5A）2×2 ×4×60s+（2A）2×2 ×（10﹣
0 0
4）×60s＝14880J。 Ω Ω
故答案为：（1）机械；异；（2）小；100；（3）低；550；（4）10min内R 消耗的电
0
能是14880J。
一十．电磁波的传播与应用（共1小题）
14．（2023•烟台）阅读短文，回答问题。
中国空间站
2023年4月24日是我国第八个“中国航天日”，中央广播电视总台联合中国载人航天
工程办公室共同推出了中国空间站首次慢直播节目“天宫之镜”。目前中国空间站呈
现“T”字构型，如图所示，两个尺寸、质量大体一致的实验舱形成“T”字的一横，天
和核心舱作为“T”字的一竖。中国空间站为什么选用“T”字构型？
“T”字构型结构对称，从姿态控制、组合实验舱体管理上都较为稳定，有利于组合体
的飞行；太阳翼“T”字构型使各部分受到的地球引力、大气扰动等影响较为均衡，这
样空间站姿态控制时消耗的推进剂和其它资源较少；不管空间站以何种姿势飞行，两对
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大型太阳翼都能接受到阳光的照射，获得高效的发电效果；两个实验舱的气闸舱分别位
于实验舱的端头，正常工作泄压或异常隔离时均不会对其密封舱造成影响，保持了空间
站运行的安全性。
我国航天事业不断刷新纪录，航天科技实现跨越式发展，航天发射能力显著提升，航天
强国建设迈出了坚实步伐。
（1）在中国空间站首次慢直播节目中，信息的传递主要依靠 电磁波 （选填“电磁
波”或“超声波”）；
（2）中国空间站呈现“T”字构型后，梦天实验舱相对于核心舱是 静止 （选
填“静止”或“运动”）的；
（3）我国空间站为什么要采用“T”字构型？（请用简洁的语言总结出两条原因）
① 结构对称、稳定，有利于组合体飞行； ② 充分接受阳光照射，获得高效发电效果
。
【答案】（1）电磁波；（2）静止；（3）①结构对称、稳定，有利于组合体飞行；②
充分接受阳光照射，获得高效发电效果。
【解答】解：（1）在中国空间站首次慢直播节目中，信息的传递主要依靠电磁波；
（2）中国空间站呈现“T”字构型后，梦天实验舱相对于核心舱位置没有变化，是静止
的；
（3）我国空间站要采用“T”字构型原因有：①结构对称、稳定，有利于组合体飞
行；②充分接受阳光照射，获得高效发电效果。（其它答案合理均可）
故答案为：（1）电磁波；（2）静止；（3）①结构对称、稳定，有利于组合体飞行；
②充分接受阳光照射，获得高效发电效果。
一十一．燃料的热值及其计算（共2小题）
15．（2023•贵州）随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车（简称：混动汽车）逐渐受到
人们的青睐，目前广泛使用的混动汽车主要部件有：汽油机、蓄电池、电动机等，它们
单独或组合向汽车提供动力。混动汽车有串联式和并联式等种类。
串联式混动汽车的工作流程如图1甲所示，蓄电池可单独向电动机提供电能驱动汽车；
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汽油机仅带动发电机发电，产生的电能一部分输入电动机驱动汽车，另一部分还能通过
发电机向蓄电池充电。
并联式混动汽车的工作流程如图1乙所示，汽油机和电动机分属两套独立的工作系统，
蓄电池通过电动机能单独驱动汽车，汽油机也能直接给汽车提供动力，两套系统还能同
时工作驱动汽车。
（1）若某混动汽车匀速行驶10km用时0.2h，则其速度是多少km/h？
（2）若汽油机完全燃烧2kg汽油，释放的热量是多少J？（q汽油 ＝4.6×107J/kg）
（3）如图2所示是并联式混动汽车内部结构透视图。若系统提供的动力一定，油箱油
量或蓄电池电量是否会影响汽车行驶路程的长短？请结合乙图的工作流程，以其中一套
工作系统为例，从能量转化的角度结合功的相关知识分析说明。
（4）若两种方式混动汽车的质量相同，相同部件能量转化的效率相同，油电系统同时
工作，蓄电池仅处于放电状态且放电情况相同。请对比甲、乙两图的工作流程分析，在
汽车整体输出能量相同的情况下，哪种方式混动汽车的效率低？为什么？
【答案】（1）若某混动汽车匀速行驶10km用时0.2h，则其速度是50km/h；
（2）若汽油机完全燃烧2kg汽油，释放的热量是9.2×107J；
（3）油箱的油量或蓄电池的电量通过能量转化变为汽车所做的功，油量或电量越多，
做的功就越多，通过公式W＝Fs，s＝ ，F一定的情况下，W越多，s就越大，所以会
影响。
（4）串联式混动汽车的效率低，因为在混动汽车质量相同，转化效率相同的情况下，
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并联式和串联式都有蓄电池到电动机再到提供动力，这一部分转化效率相同，但是串联
式在汽油机方面比并联式多了些步骤，它是先到发电机再到电动机再到提供动力，而并
联式是汽油机直接提供动力，所以串联式在能量转化方面损耗更多，效率较低。
【解答】解：（1）该汽车的速度v＝ ＝ ＝50km/h；
（2）2kg汽油完全燃烧释放的热量：
Q放 ＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；
（3）油箱的油量或蓄电池的电量通过能量转化变为汽车所做的功，油量或电量越多，
做的功就越多，通过公式W＝Fs，s＝ ，F一定的情况下，W越多，s就越大，所以会
影响。
（4）串联式混动汽车的效率低，因为在混动汽车质量相同，转化效率相同的情况下，
并联式和串联式都有蓄电池到电动机再到提供动力，这一部分转化效率相同，但是串联
式在汽油机方面比并联式多了些步骤，它是先到发电机再到电动机再到提供动力，而并
联式是汽油机直接提供动力，所以串联式在能量转化方面损耗更多，效率较低。
答：（1）若某混动汽车匀速行驶10km用时0.2h，则其速度是50km/h；
（2）若汽油机完全燃烧2kg汽油，释放的热量是9.2×107J；
（3）油箱的油量或蓄电池的电量通过能量转化变为汽车所做的功，油量或电量越多，
做的功就越多，通过公式W＝Fs，s＝ ，F一定的情况下，W越多，s就越大，所以会
影响。
（4）串联式混动汽车的效率低，因为在混动汽车质量相同，转化效率相同的情况下，
并联式和串联式都有蓄电池到电动机再到提供动力，这一部分转化效率相同，但是串联
式在汽油机方面比并联式多了些步骤，它是先到发电机再到电动机再到提供动力，而并
联式是汽油机直接提供动力，所以串联式在能量转化方面损耗更多，效率低。
16．（2023•广东）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。
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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5m/s≤v≤10m/s的范围内，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。）
（1）完成图戊风力发电的主要能量转化流程图；
① 机械能 ；
② 电能 。
（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 顺时针
（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 36 kg的煤完全
燃烧放出的热量。（q煤 ＝3.0×107J/kg）
（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1kW•h，叶片
需要转动 4 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 1084. 3 kW•h。
【答案】（1）①机械能；②电能；（2）顺时针；（3）36；（4）4；（5）1084.3。
【解答】解：（1）风力发电主要将风能转化为叶片的机械能，叶片的机械能转化为电
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能，实现能量的相互转化；
（2）由图乙可知，风叶上表面一面较平，下面一面较弯曲，风正面垂直吹向静止叶片
时，上面流速慢，压强大，下面流速快，压强小，故或受到向下的压强差，则叶片会顺
时针转动；
（3）由丙图可知风速为 12m/s 时，发电机的功率为 300kW，则电能为 W 电 ＝Pt＝
300×103W×3600s＝1.08×109J；由W电 ＝Q放 ＝mq煤 可得，燃烧的煤的质量m＝ ＝
＝36kg；
（4）由丙图可知当风速为 13m/s 时，发电机的功率为 300kW，发电机输出电能
1kW•h，时间t＝ ＝ ＝ h＝0.2min；发电机转子1min转400圈，则0.2min
转子转：400×0.2＝80转，叶片转4圈；
（5）由图丙、丁可知，风速小于3m/s时，P＝0；
由丁图可知，15：00—17：00和19：30﹣20：00这个两个时间段，v大于12m/s，故输
出功率恒定为300kW，则15：00—16：00输出的电能W＝Pt＝300kW×1h＝300kW•h；
则16：00﹣17：00输出的电能为300kW•h；19：30﹣20：00输出的电能为150kW•h；
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—15：
00输出电能为100kW•h；则14：30﹣15：00，17：00﹣17：30，19：00﹣19：30，v＝
10m/s，
故这三个时间的的输出电能均为100kW•h；在5m/s≤v≤10m/s的范围内，P与v的三次
方成正比，P＝kv3；则Pt＝kv3t①；17：30﹣18：00，v ＝7m/s；P t＝k t②；
1 1
由①②可得P ＝34.3kW；则14：00—20：00的时间段内风力发电机组的输出电能：
1
100kW• h+300kW• h+300kW• h+100kW• h+34.3kW• h+100kW• h+150kW• h ＝
1084.3kW•h。
故答案为：（1）①机械能；②电能；（2）顺时针；（3）36；（4）4；（5）
1084.3。
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一十二．探究电流与电压、电阻的关系（共1小题）
17．（2023•大连）在“探究导体中的电流与电压的关系”的实验中，所用的器材有：定值
电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、干电池、开关、导线等。
（1）甲小组同学连接的电路如图所示。闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至 b
（选填“a”或“b”）端，并检查电流表、电压表的指针是否 在零刻度线处 。
（2）他们设计的实验表格如表：
电阻R＝10
实验次数Ω 1 2 3 4 5 6
电压U 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4
电流I
请指出表格设计的不规范之处： 物理量后面没有单位 。
（3）乙小组同学不用滑动变阻器，通过改变干电池节数来改变电阻两端电压（每节干
电池的电压为1.5V），他们选用的电阻上标有“5 1.5A”字样。当串联六节干电池进
行实验时，竟闻到焦糊味，发现是电阻温度过高了Ω。请你用初中物理知识分析说明电阻
温度过高的原因。 当串联六节干电池时，电阻两端电压为 9V ，通过电阻的电流为
1.8A ，超过电阻的额定电流，根据 Q ＝ I 2 Rt ，单位时间内产生热量较多，导致温度过
高。 。
【答案】（1）b；在零刻度线处；
（2）物理量后面没有单位；
（3）当串联六节干电池时，电阻两端电压为9V，通过电阻的电流为1.8A，超过电阻的
额定电流，根据Q＝I2Rt，单位时间内产生热量较多，导致温度过高。
【解答】解：（1）甲小组同学连接的电路如图所示。闭合开关前，变阻器连入电路的
电阻最大，应将滑动变阻器的滑片移至b端，并检查电流表、电压表的指针是否在零刻
度线处。
（2）表格设计的不规范之处：物理量后面没有单位；
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（3）当串联六节干电池时，电阻两端电压为9V，根据欧姆定律可知，通过电阻的电流
为：
I＝ ＝1.8A，超过电阻的额定电流1.5A，根据Q＝I2Rt，单位时间内产生热量较
多，导致温度过高。
故答案为：（1）b；在零刻度线处；
（2）物理量后面没有单位；
（3）当串联六节干电池时，电阻两端电压为9V，通过电阻的电流为1.8A，超过电阻的
额定电流，根据Q＝I2Rt，单位时间内产生热量较多，导致温度过高。
一十三．欧姆定律的应用（共2小题）
18．（2023•滨州）某科研小组用如图甲所示的电路，对由多种半导体材料混合制成的一种
新材料电阻R （标有2.5V字样）进行了测量。电源电压恒定不变，电流表的量程为 0
3
～0.6A，电压表的量程为0～3V。当闭合S和S 、断开S ，将滑动变阻器R 的滑片P
1 2 2
从一端移至另一端，测得电流表示数随电压表示数变化情况如图乙中的图象 A所示。当
把电压表并联在R 两端，闭合S和S 、断开S ，移动滑动变阻器R 的滑片P，测得新
3 2 1 2
材料电阻R 电流随电压变化情况如图乙中的图象B所示。求：
3
（1）新材料电阻R 正常工作时的电功率。
3
（2）滑动变阻器R 的最大阻值。
2
（3）电源电压。
（4）在图甲电路中，电压表并联在R 两端，当闭合S和S 、断开S 时，为保证电路安
2 2 1
全，滑动变阻器R 连入电路的阻值范围。
2
【答案】（1）新材料电阻R 正常工作时的电功率为1.25W；
3
（2）滑动变阻器R 的最大阻值为15 ；
2
（3）电源电压为4.5V； Ω
（4）滑动变阻器R 连入电路的阻值范围为4 ～12 。
2
Ω Ω
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【解答】解：（1）新材料电阻R 正常工作时电压U＝2.5V，由图乙知对应的电流I＝
3
0.5A，
新材料电阻R 正常工作时的电功率为：
3
P＝UI＝2.5V×0.5A＝1.25W；
（2）由图乙可知，当滑动变阻器滑到阻值最大处时，两端电压U＝3V，对应的电流为
0.2A，
根据欧姆定律I＝ 可得滑动变阻器R 的最大阻值为：
2
R ＝ ＝ ＝15
2max
（3）当闭合S和S 、断Ω开S ，定值电阻R 和滑动变阻器R 串联接入电路，
1 2 1 2
由图乙可知，当滑动变阻器滑到阻值最大处时，两端电压 U＝3V，对应的电流为
0.2A，
由串联电路的电压规律可知：电源电压U＝U +U ＝3V+0.2A×R ，
1 1
当滑动变阻器滑到阻值最小处时，两端电压U＝0V，只有R 接入电路，对应的电流为
1
0.6A，
此时电源电压U＝IR＝0.6A×R ，
1
故3V+0.2A×R ＝0.6A×R ，
1 1
解得：R ＝7.5 ，
1
电源电压U＝0Ω.6A×R
1
＝0.6A×7.5 ＝4.5V；
（4）在图甲电路中，电压表并联Ω在 R
2
两端，当闭合S和S
2
、断开S
1
时，滑动变阻器
R 和新材料电阻R 串联接入电路，
2 3
电压表（量程为0～3V）测量R 两端电压，电流表（量程为0～0.6A）测量电路电流，
2
当电压表示数最大为3V时，由串联电路的分压原理可知，此时滑动变阻器的阻值最
大，新材料电阻R 两端电压为：4.5V﹣3V＝1.5V，阻值R ＝ ＝ ＝6 ，滑动变
3 3
Ω
阻器两端的电压是R 两端电压的 ＝2倍，滑动变阻器的阻值就是R 阻值的2倍，
3 3
滑动变阻器的接入的最大阻值为：2×6 ＝12 ，
当电压表示数最小时，由串联电路的分Ω压原理Ω可知，此时滑动变阻器的阻值最小，新材
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料电阻R 两端电压最大为2.5V，阻值R ＝ ＝ ＝5 ，此时滑动变阻器两端的电
3 3
Ω
压为：4.5V﹣2.5V＝2V，是R 两端电压的 ＝ 倍，滑动变阻器的阻值就是R 阻
3 3
值的 倍，滑动变阻器的接入的最小阻值为： ×5 ＝4 ，
所以，滑动变阻器R
2
连入电路的阻值范围为4 ～1Ω2 。Ω
答：（1）新材料电阻R
3
正常工作时的电功率为Ω 1.25ΩW；
（2）滑动变阻器R 的最大阻值为15 ；
2
（3）电源电压为4.5V； Ω
（4）滑动变阻器R 连入电路的阻值范围为4 ～12 。
2
19．（2023•南通）阅读短文，回答问题。 Ω Ω
综合实践活动——研究制作风速仪
【提出问题】风速是气象观测中的重要参数，常用风速仪测量。风速仪工作原理是什
么？怎样设计制作简易风速仪呢？
【实地学习】同学们来到气象馆，了解了杯式风速仪的工作原理。如图甲所示，质量较
小的风杯可在360°任意方向的风力带动下绕轴转动，转动时传感器将风速转换成输出电
流信号，再经系统处理后显示出风速值。在测量范围内电流随风速增大而均匀增大。
杯式风速仪工作参数
量程 0.4～50m/s
输出电流信号范围 4～20mA
启动风速 0.4m/s
电功率 ≤0.48W
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【设计制作】受到杯式风速仪工作原理的启发，同学们设计并制作了简易风速仪，其原
理如图乙所示。
电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，电流表量程为0～0.6A，R 为10 的定值
0
电阻，R 为压力传感器，无风时R 受到的压力为零，有风时迎风板受到的压力Ω能大小
1 1
不变地传递给R ，R 的阻值随压力F大小变化的关系如图丙所示。读出电表示数，即
1 1
可知此时的风速。
同学们通过查阅资料，知道了风压是指单位面积上垂直于气流方向的平面上所受风的压
力，风压与风速的关系如下表。
风速v/（m•s﹣1） 2 4 6 10 12 16 24
风压p/Pa 2.5 10 22.5 62.5 90 160 360
【进行实验】迎风板是一块面积为0.15m2的轻质薄板，测量时风始终垂直吹在迎风板
上，记录电表示数，发现风速增大，电流表示数随着增大。
【交流评价】同学们从实验制作、实验效果等方面进行交流评价。
（1）关于文中杯式风速仪，下列说法不正确的是 D 。
A.风吹动风杯说明风具有能量
B.转轴中使用轴承可减小摩擦
C.风杯用密度小的材料制成
D.能在60m/s风速下正常工作
（2）杯式风速仪正常工作20min，最多消耗 57 6 J的电能；某次杯式风速仪显示风
速为31.4m/s，则输出的电流信号为 1 4 mA。
（3）实验中，读出简易风速仪中电流表示数为0.4A，电压表示数为8V。
①R ＝ 2 0 ，所测的风速＝ 8 m/s；
1
②恒流源提供 Ω 1. 2 A的恒定电流；
③若用此简易风速仪测量 16m/s的风速，则迎风板的面积至少需要 减小 （选
填“增大”或“减小”） 0.02 5 m2。
（4）对比文中杯式风速仪，简易风速仪存在的不足之处有： 在读取电表读数时存在
误差，不能十分准确的测出风速大小。 （写出一点即可）。
【答案】（1）D；（2）576；14；（3）①20；8；②1.2；③减小；0.025；（4）在
读取电表读数时存在误差，不能十分准确的测出风速大小。
【解答】解：
（1）A、风是流动的空气，具有动能，能带动风杯转动，说明风具有能量，故A正
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确；
B、在相同条件下，滚动摩擦比滑动摩擦小，用滚动代替滑动可以减小摩擦，故 B正
确；
C、为了使风杯受到风的作用转动起来，应减小装置的质量，所以用密度小的材料制
成，故C正确；
D、由表中参数可知，杯式风速仪的量程为 0.4﹣50m/s，所以杯式风速仪不能在60m/s
风速下正常工作，故D错误。
故选D。
（2）由表中数据可知，杯式风速仪正常工作时消耗的最大功率为0.48W，所以正常工
作20min最多消耗的电能为
W＝Pt＝0.48W×20×60s＝576J；
输出电流信号范围是4﹣20mA，杯式风速仪的量程为0.4﹣50m/s，由于在测量范围内电
流随着风速增大而均匀增大；
风速变化量与电流变化量的比值不变；设输出的电流信号为I，则
＝ ，
解得：I＝14mA；
（3）①根据乙图可知，R 与R ，并联。简易风速仪中电流表示数为0.4A，即通过R
0 1 1
的电流为0.4A，此时电压表示数为8V时，所以R 的电阻：
1
R ＝ ＝20 ；
1
Ω
由 丙 图 可 知 ， R ＝ 20 时 对 应 的 压 力 F ＝ 6N ， 迎 风 板 受 到 的 压 强 为
1
Ω
；
由风压与风速的关系分析可得风压与风速的关系为 p＝kv2；代入数据有 10Pa＝k×
（4m/s）2，则k＝ Pas2/m2；
40Pa时有：40Pa＝ Pas2/m2×v2；v＝8m/s；
②乙图中，R 与R 并联，电流表示数为0 4A，电压表示数为8V，通过R 的电流为
1 0 0
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；
恒流源提供的恒定电流为I＝I +I ＝0.8A+0.4A＝1.2A；
0 1
③用此简易风速仪测量16m/s的风速，由风压与风速的关系表可知，对应的风压为
160Pa，
若迎风板的面积仍然为 0.15m2，则迎风板受到的压力：F′＝p′S＝160Pa×0.15m2＝
24N，
由图丙可知此时压敏电阻的阻值R ′＝8 ，
1
因电源为恒流源，且由前面解答可知干路Ω中的电流恒为1.2A，设此时电源电压为U′，
由欧姆定律和并联电路的电流特点可得：1.2A＝ + ＝ + ，解得U′
＝ V，
则通过压敏电阻的电流：I ′＝ ＝ ≈0.67A，大于电流表的量程，
1
所以为了保证电路的安全，测量16m/s的风速时，通过压敏电阻的电流最大为0.6A，
由并联电路的电流特点可得此时通过R 的电流：I ″＝I﹣I ″＝1.2A﹣0.6A＝0.6A，
0 0 1
因通过两支路的电流相等，则此时压敏电阻的阻值应为R ″＝R ＝10 ，
1 0
由图丙可知此时迎风板受到的压力：F″＝20N， Ω
则此时迎风板的面积为：S′＝ ＝ ＝0.125m2；
故面积应减小，减小值为 ΔS＝S﹣S'＝0.15m2﹣0.125m2＝0.025m2；
（4）在读取电表读数时存在误差，不能十分准确的测出风速大小。
故答案为：（1）D；（2）576；14；（3）①20；8；②1.2；③减小；0.025；（4）
在读取电表读数时存在误差，不能十分准确的测出风速大小。
一十四．电功与电能的计算（共1小题）
20．（2023•鄂州）如图甲所示，空气炸锅利用热空气流高效快速烹制食物，以烹制食物的
外酥里嫩、味美可口而广受大众的认可和欢迎。如图乙所示是某品牌空气炸锅加热部分
的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻R 和R 为发热体，其中R ＝44 。通过
1 2 2
开关S 的通断和单刀双掷开关S 在A、B间的连接转换可实现高、中、低三个挡Ω位的调
1 2
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节。已知中温挡的额定功率为440W。求：
（1）当开关 S 断开 （选填“断开”或“闭合”）、S 接 A （选填“接
1 2
A”或“接B”）时，空气炸锅为低温挡。
（2）R 的阻值。
1
（3）当空气炸锅处于高温挡时，正常工作10min消耗的电能。
【答案】（1）断开；接A；
（2）R 的阻值为110 ；
1
（3）当空气炸锅处于Ω高温挡时，正常工作10min消耗的电能为9.24×105J。
【解答】解：（1）当开关S 断开，S 接A时，两电阻串联，总电阻最大，根据P＝
1 2
可知，此时总功率最小，为低温挡；
（2）当开关S 闭合，S 接A，电路为R 的简单电路，总电阻较大，根据P＝ 可
1 2 1
知，此时总功率较小，为中温挡；
根据P＝ 可知，R 的阻值：R ＝ ＝ ＝110 ；
1 1
Ω
（3）当开关S 闭合，S 接B时，两电阻并联，总电阻最小，根据P＝ 可知，此时总
1 2
功率最大，为高温挡；
正常工作10min消耗的电能：W＝ t+ t＝ ×10×60s+ ×10×60s＝
9.24×105J。
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答：（1）断开；接A；
（2）R 的阻值为110 ；
1
（3）当空气炸锅处于Ω高温挡时，正常工作10min消耗的电能为9.24×105J。
一十五．电能表（共1小题）
21．（2023•黄冈）图甲是一款可调节功率的老式电热器简化电路图。电源电压为 220V，
定值电阻R 是加热部分，R 是最大阻值为176 的滑动变阻器。开关S接1时，电热器
1 2
处于加热挡，通过调节R 接入电路的阻值来改Ω变R 的加热功率，其最大加热功率为
2 1
1100W。当电热器达到设定温度或加热到设定时间，开关S自动接2，电热器处于保温
挡。
（1）求以最大功率工作时电路中电流大小；
（2）如图乙，电能表上参数“R/（kW•h）”前面数值不清。让电热器以最大加热功率
单独工作72s，与之相连的该电能表铝盘转过66圈。请求出该数值大小；
（3）求电热器处于保温挡时，电路中电能的利用率。请从节能的角度对电热器提出改
进建议。
【答案】（1）以最大功率工作时电路中电流为5A；
（2）电能表上的参数为3000R/（kW•h）；
（3）当电热器处于保温挡时，电路中电能的利用率为20%；为了节能，可以将R 的阻
2
值减小。
【解答】解：（1）已知电源电压为220V，最大加热功率为1100W，则以最大功率工作
时电路中电流为：
I大 ＝ ＝ ＝5A；
（2）电热器以最大加热功率单独工作72s所消耗的电能为：
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W＝Pt＝1100W×72s＝79200J＝0.022kW•h，
则电能表上的参数为：N＝ ＝ ＝3000R/kW•h；
（3）R 的最大加热功率为1100W，根据P＝UI＝ 可知，
1
R ＝ ＝ ＝44 ；
1
电热器处于保温挡时，R 的Ω最大阻值和R 串联在电路中，根据W＝I2Rt可知，
2 1
电路中电能的利用率为：
＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝
η20%；
由此可知，电路中电能的利用率较低，R 消耗了大部分电能，为了节能，可以将R 的
2 2
阻值减小。
答：（1）以最大功率工作时电路中电流为5A；
（2）电能表上的参数为3000R/（kW•h）；
（3）当电热器处于保温挡时，电路中电能的利用率为20%；为了节能，可以将R 的阻
2
值减小。
一十六．电功率的计算（共3小题）
22．（2023•包头）某电热水器内部简化电路如图甲所示，由控制电路和加热电路组成。控
制电路中电源电压恒为12V，R 为定值电阻，R 为热敏电阻，其阻值随水温的变化关系
0 t
如图乙所示，电流鉴别器相当于电流表；加热电路中电源电压为220V，加热电阻R 阻
1
值为48.4 。当热水器中水温降到40℃时，鉴别器中电流减小到30mA，开关S 闭合，
2
加热电路Ω开始加热；当水温升至某温度时，鉴别器中电流增大到40mA，开关S 断开，
2
加热电路停止加热。
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（1）开关S 闭合，求加热电路的电功率；
2
（2）求定值电阻R 的阻值；
0
（3）求加热电路停止加热时水的温度。
【答案】（1）开关S 闭合，加热电路的电功率是1000W；
2
（2）定值电阻R 的阻值是250 ；
0
（3）加热电路停止加热时水的温Ω 度是80℃。
【解答】解：（1）开关S 闭合，加热电路的电功率：P＝ ＝1000W；
2
（2）当热水器中水温降到40℃时，鉴别器中电流减小到30mA，开关S 闭合，加热电
2
路开始加热，控制电路的总电阻：R总 ＝ ＝400 ，
当 t＝40℃时，由图乙可知，R
t
＝150 ，R
0
的阻值：RΩ
0
＝R
总
﹣R
t
＝400 ﹣150 ＝
250 ； Ω Ω Ω
（3Ω）当水温升至某温度时，鉴别器中电流增大到40mA，开关S
2
断开，加热电路停止
加热，控制电路的总电阻：R′
总
＝ ＝300 ，
热敏电阻的阻值：R′
t
＝R′
总
﹣R
0
＝300 ﹣250 ＝50 Ω，
由图乙可知，当R′ t ＝50 ，水的温度是Ω80℃。Ω Ω
答：（1）开关S
2
闭合，加Ω热电路的电功率是1000W；
（2）定值电阻R 的阻值是250 ；
0
（3）加热电路停止加热时水的温Ω 度是80℃。
23．（2023•广西）实践基地芒果获丰收，为筛选优质大果，设计自动筛选装置如图甲，检
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测装置电路图如图乙，电源电压恒为12V，电阻R 为20 ，R为压敏电阻，其阻值随压
0
力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15A时，不达标的Ω芒果将被推离传送带，达标芒
果继续被传送到指定位置，实现自动筛选。求：
（1）若R与R 阻值相等，R消耗的电功率；
0
（2）此装置能筛选出重力至少为多大的芒果；
（3）若想筛选出重力至少为2N的芒果，有同学建议：仅适当增加R 的阻值即可。你
0
认为他的建议可行吗？请通过计算做出判断。
【答案】（1）若R与R 阻值相等，R消耗的电功率为1.8W；
0
（2）此装置能筛选出重力至少为1N的芒果；
（3）他的建议可行，将R 的阻值增大到40 即可。
0
【解答】解：由图乙可知，两电阻串联，电流Ω 表测电路中的电流；
（1）由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，此时电路中的电流：I ＝ ＝
1
＝ ＝0.3A，
则R消耗的电功率：P ＝ R＝（0.3A）2×20 ＝1.8W；
R
Ω
（2）由欧姆定律可知，电路中的最大总电阻：R最大 ＝ ＝ ＝80 ，
Ω
由串联电路的电阻特点可知，此时压敏电阻R的阻值：R'＝R最大 ﹣R
0
＝80 ﹣20 ＝
60 ， Ω Ω
由Ω图丙可知，此时压敏电阻受到的压力为1N，即此装置能筛选出重力至少为1N的芒
果；
（3）由图丙可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小，
当压力为2N时，压敏电阻的阻值为40 ，
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由串联电路的电阻特点可知，为了筛选出重力至少为2N的芒果，R
0
的阻值为R
0
'＝R最
大
﹣R″＝80 ﹣40 ＝40 ＞20 ，
因此适当增加Ω R
0
的Ω阻值可Ω以让Ω重力小于2N的芒果被推离传送带，将重力至少为2N的
芒果继续被传送到指定位置。
答：（1）若R与R 阻值相等，R消耗的电功率为1.8W；
0
（2）此装置能筛选出重力至少为1N的芒果；
（3）他的建议可行，将R 的阻值增大到40 即可。
0
24．（2023•陕西）如图﹣1，是某型号电暖器。Ω 它有高温、低温两个挡位，其简化电路图
如图﹣2所示。R 和R 均为发热电阻，其部分参数如表所示。
1 2
额定电压 220V
额定功率 高温挡 2200W
低温挡 1100W
（1）该电暖器是利用电流的 热 效应工作的。当开关S 、S 均闭合时，电暖器处于
1 2
高温 挡。
（2）该电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是多少？在高温挡正常工作时，发
热电阻R 的阻值是多少？
2
（3）在某次用电高峰期，小明用如图﹣3所示的电力监测仪，测出该电暖器在低温挡工
作时的实际电压为210V，实际功率为900W。小明认为实际功率小于额定功率，只是因
为实际电压小于额定电压造成的。请你通过计算，判断小明的观点是否正确。
【答案】（1）热；高温；
（2）电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是 5A，在高温挡正常工作时，发热电
阻R 的阻值是44 ；
2
（3）低温挡工作Ω时的实际电压为210V时的实际功率为1002W，大于电力监测仪测出
实际功率900W，因此实际功率小于额定功率，不仅仅是由实际电压小于额定电压造
成，故小明的观点不正确。
【解答】解：（1）电暖器工作时将电能转化为内能，因此电暖器是利用电流的热效应
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工作的；
当S 闭合，S 断开时，电路为R 的简单电路；当S 、S 闭合时，R 、R 并联；
1 2 1 1 2 1 2
因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，所以由P＝UI＝ 可知，R 、R 并联时，
1 2
电路中的电阻最小，电功率最大，电暖器为高温挡；电路为R 的简单电路时，电路中
1
的电阻最大，电功率最小，电暖器为低温挡；因此当开关 S 、S 均闭合时，电暖器处于
1 2
高温挡；
（2）由P＝UI可知，低温挡正常工作时，电路中的电流：I低温 ＝ ＝ ＝
5A；
高温挡时，两电阻并联，由并联电路的特点可知此时R 两端的电压与低温挡R 两端的
1 1
电压相等，由P＝UI＝ 可知，此时R 的电功率与低温挡R 的电功率相等，即P ＝P
1 1 1
低温
＝1100W，
则此时R
2
的电功率：P
2
＝P高温 ﹣P
1
＝2200W﹣1100W＝1100W，
由P＝UI＝ 可知，R 的电阻：R ＝ ＝ ＝44 ；
2 2
Ω
（3）由P＝UI＝ 可知，R 的电阻：R ＝ ＝ ＝44 ，
1 1
Ω
实际电压为210V时低温挡的实际功率：R
2
的实际功率：P低温 ′＝ ＝
≈1002W＞900W，
因此小明的观点不正确。
答：（1）热；高温；
（2）电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是 5A，在高温挡正常工作时，发热电
阻R 的阻值是44 ；
2
（3）低温挡工作Ω时的实际电压为210V时的实际功率为1002W，大于电力监测仪测出
实际功率900W，因此实际功率小于额定功率，不仅仅是由实际电压小于额定电压造
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成，故小明的观点不正确。
一十七．焦耳定律的计算及其应用（共1小题）
25．（2023•牡丹江）某家用电热毯的铭牌和工作原理的简化电路图如表和图所示。当电热
毯在额定电压下工作时：
（1）通过R 的电流和R 的电阻各是多少？
1 1
（2）高温挡工作1h，电热毯产生的热量是多少？
（3）写出一条使用电热毯的注意事项。
××牌电热毯
额定电压 220V
额定功率 高温挡 110W
低温挡 88W
【答案】（1）通过R 的电流为0.4A、R 的电阻是550 ；
1 1
（2）高温挡工作1h，电热毯产生的热量是3.96×105J；Ω
（3）注意散热（或使用前要认真阅读说明书，不要折叠使用，不要洗涤或干洗，不要
长时间使用造成皮肤灼伤，不使用时要及时断电，保持使用时干燥等）。
【解答】解：（1）只闭合S 时，只有R 接入电路，电阻较大，根据P＝ 知电路处
1 1
于低温挡，
同时闭合S 、S 时，两电阻并联，电阻较小，根据P＝ 知电路处于高温挡，
1 2
根据P＝UI得通过R 的电流为：
1
I ＝ ＝ ＝0.4A；
1
R 的电阻为：
1
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R ＝ ＝ ＝550 ；
1
Ω
（2）高温挡工作1h，电热毯产生的热量是：
Q＝W＝P高t＝110W×3600s＝3.96×105J；
（3）注意散热（或使用前要认真阅读说明书，不要折叠使用，不要洗涤或干洗，不要
长时间使用造成皮肤灼伤，不使用时要及时断电，保持使用时干燥等）。
答：（1）通过R 的电流为0.4A、R 的电阻是550 ；
1 1
（2）高温挡工作1h，电热毯产生的热量是3.96×10Ω 5J；
（3）注意散热（或使用前要认真阅读说明书，不要折叠使用，不要洗涤或干洗，不要
长时间使用造成皮肤灼伤，不使用时要及时断电，保持使用时干燥等）。
一十八．电功与电热的综合计算（共5小题）
26．（2023•湘潭）如图为小明家的电压力锅，下表是它的铭牌，在锅内装入2.5kg初温为
15℃的食材，加热至 95℃，已知c食材 ＝3.3×103J/（kg•℃），q天然气 ＝4.4×107J/m3。
问：
（1）电压力锅加热时，电流为 5 A，电阻为 4 4 。
（2）此过程中，食材吸热 6.6×1 0 5 J；这些热量相当Ω于完全燃烧 0.015 m3天然
气放出的热量。
（3）若该压力锅的加热效率为80%，此加热过程需要多长时间？
高速压力锅
加热功率：1100W
额定容量：4.0L
额定电压：220V﹣50Hz
工作压强：105kPa
型号：MY﹣HT4085PG
生产批号：1711211619
【答案】（1）5；44；
（2）6.6×105；0.015；
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（3）若该压力锅的加热效率为80%，此加热过程需要的时间为750s。
【解答】解：（1）由表格数据可知，电压力锅的额定功率P＝1100W，
由P＝UI可知，电压力锅加热时的电流：I＝ ＝ ＝5A；
由I＝ 可知，电压力锅的电阻：R＝ ＝ ＝44 ；
（2）食材吸收的热量：Q吸 ＝c食材m（t﹣t
0
）＝3.Ω3×103J/（kg•℃）×2.5kg×（95℃﹣
15℃）＝6.6×105J；
根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量：Q放 ＝Q吸 ＝6.6×105J，
由Q放 ＝Vq可知，相当于完全燃烧天然气的体积：V＝ ＝ ＝
0.015m3；
（3）由 ＝ 可知，电压力锅消耗的电能：W＝ ＝ ＝8.25×105J，
η
由P＝ 可知，加热过程需要的时间：t′＝ ＝ ＝750s。
答：（1）5；44；
（2）6.6×105；0.015；
（3）若该压力锅的加热效率为80%，此加热过程需要的时间为750s。
27．（2023•赤峰）小明给家里买电热水壶，他测试了价格相同的甲、乙两款电热水壶，它
们的铭牌如表所示。均正常工作，都把质量为 1kg的水从20℃加热到42℃，甲用时
125s，乙用时120s。[c水 ＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）甲电热水壶正常工作时电阻是多大？
（2）质量为1kg的水从20℃加热到42℃，吸收的热量是多少？
（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，通过计算分析，他应该选择哪一款？
甲
额定电压 220V
额定功率 880W
频率 50Hz
乙
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额定电压 220伏
额定功率 1000瓦
频率 50赫兹
【答案】（1）甲电热水壶正常工作时电阻是55 ；
（2）质量为1kg的水从20℃加热到42℃，吸收Ω的热量是9.24×104J；
（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，应该选择甲电热水壶。
【解答】解：（1）由 P＝ 可知，甲电热水壶正常工作时的电阻：R
甲
＝ ＝
＝55 ；
（2）水吸收的热 Ω 量：Q吸 ＝c水m水 （t﹣t
0
）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（42℃﹣20℃）
＝9.24×104J；
（3）由P＝ 可知，使用甲电水壶烧水时消耗的电能为：W甲 ＝P甲t甲 ＝880W×125s＝
1.1×105J，
甲电水壶的热效率为：
甲
＝ ＝ ＝84%；
使用乙电水壶烧水时消η耗的电能为：W乙 ＝P乙t乙 ＝1000W×120s＝1.2×105J，
乙电水壶的热效率为：
乙
＝ ＝ ＝77%；
＞ ，所以使用甲电η水壶烧水时更节能。
甲 乙
η答：（η1）甲电热水壶正常工作时电阻是55 ；
（2）质量为1kg的水从20℃加热到42℃，Ω吸收的热量是9.24×104J；
（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，应该选择甲电热水壶。
28．（2023•齐齐哈尔）如图甲所示是一款小型电火锅，通过挡位开关实现高、中、低三挡
控温功能。图乙是它的简化电路图，R 、R 、R 均为加热电阻（阻值保持不变）。已知
1 2 3
R 的阻值为176 ，电火锅的部分参数如下表所示。求：
1
额定电压 Ω 220V
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低温挡功率
中温挡功率 440W
高温挡功率 1100W
（1）R 的阻值是多少？
2
（2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？
（3）某次使用时，用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃用时5.6min，该电火锅的实
际功率是多少？（不计热损失）
【答案】（1）R 的阻值是66 ；
2
（2）电火锅在低温挡工作时的Ω功率是220W；
（3）该电火锅的实际功率是1000W。
【解答】解：（1）由图乙可知，当电火锅处于高温挡时，只有R 工作，
3
由P＝ 可知，R 的阻值：R ＝ ＝ ＝44 ；
3 3
Ω
当电火锅处于中温挡时，R
2
、R
3
串联，由P＝ 可知，R
2
、R
3
的串联总阻电阻：R中 ＝
＝ ＝110 ，
根据串联电路的电阻特点Ω可知，R
2
的阻值：R
2
＝R中 ﹣R
3
＝110 ﹣44 ＝66 ；
（2）由图乙可知，当电火锅处于低温挡时，R
1
、R
3
串联，根据Ω 串联Ω电路的Ω电阻特点可
知，R
1
、R
3
的串联总电阻：R低 ＝R
1
+R
3
＝176 +44 ＝220 ，
Ω Ω Ω
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低温挡工作时的功率：P低 ＝ ＝ ＝220W；
（3）水吸收的热量为：Q吸 ＝cm（t﹣t
0
）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）
＝3.36×105J，
不计热损失，电火锅消耗的电能W＝Q吸 ＝3.36×105J，
高温挡实际功率为：P实 ＝ ＝ ＝1000W。
答：（1）R 的阻值是66 ；
2
（2）电火锅在低温挡工作Ω时的功率是220W；
（3）该电火锅的实际功率是1000W。
29．（2023•岳阳）小明同学设计了一款自动控温烧水壶，其电路原理如图甲所示。S 为温
1
控开关，当温度低于98℃时自动闭合，当温度达到100℃时自动断开。电源电压恒为
220V，S为总开关。R为水壶的电热丝，其阻值是44 。
Ω
（1）求R工作时的电流；
（2）求R工作时的电功率；
（3）某次烧水过程中，壶的加热效率恒为75%，水的初温为20℃，质量视为不变。从
开关S闭合到温控开关S 第一次断开，水吸收的热量为2.64×105J，S 每次断开的时间
1 1
均为48s。将S 第一次断开时作为计时起点，作出此后水的温度—时间图像如图乙。求
1
S 第一次断开后220s内电路消耗的总电能。
1
【答案】（1）R工作时的电流为5A；
（2）R工作时的电功率为1100W；
（3）S 第一次断开后220s内电路消耗的总电能为30800J。
1
【解答】解：（1）R工作时的电流：I＝ ＝ ＝5A；
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（2）R工作时的电功率：P＝UI＝220V×5A＝1100W；
（ 3 ） 由 Q 吸 ＝ cm （ t﹣ t 0 ） 可 知 ， 水 的 质 量 ： m ＝ ＝
＝ kg，
则水从98℃升高到100℃所吸收的热量：Q吸 ＝cm（t﹣t
1
）＝4.2×103J/（kg•℃）×
kg×（100℃﹣98℃）＝6600J，
由 ＝ 可知，水从98℃升高到100℃所消耗的电能：W＝ ＝ ＝8800J，
η
由P＝ 可知，水从98℃升高到100℃所用的时间：t′＝ ＝ ＝8s；
所以S 第一次断开时作为计时起点，到S 第二次断开需要的时间为48s+8s＝56s，
1 1
则S 第一次断开后220s内，断开时间为4×48s＝192s，加热时间为t″＝220s﹣192s＝
1
28s，
S
1
第一次断开后220s内电路消耗的总电能：W总 ＝Pt″＝1100W×28s＝30800J。
答：（1）R工作时的电流为5A；
（2）R工作时的电功率为1100W；
（3）S 第一次断开后220s内电路消耗的总电能为30800J。
1
30．（2023•怀化）甲图是一款恒温箱的内部原理电路图。工作电压 220V，电热丝R 的阻
0
值为44 ；控制电路电源电压为8V，继电器线圈的电阻R ＝10 ，滑动变阻器（调温电
1
阻）R 的Ω 最大阻值为130 ；热敏电阻R 的阻值随温度t变化的Ω关系如乙图所示。R 和
2 3 0
R 均置于恒温箱中，当继Ω电器线圈中电流达到50mA，继电器的衔铁会把弹簧片吸到左
3
边，右边工作电路断电停止加热。求：
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（1）加热时，经过R 的电流？
0
（2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为多少？
（3）利用恒温箱把1kg的牛奶从20℃加热到60℃，牛奶吸收多少热量？[牛奶的比热容
c＝2.5×103J/（kg•℃）]
（4）把1kg的牛奶从20℃加热到60℃需要2min，则该恒温箱的加热效率为多少？（结
果精确到0.1%）
【答案】（1）加热时，经过R 的电流为5A；
0
（2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为60 ；
（3）牛奶吸收的热量为1×105J；
Ω
（4）该恒温箱的加热效率为75.8%。
【解答】解：（1）由图甲可知，加热时，工作电路中只有R 工作，
0
则此时经过R 的电流：I ＝ ＝ ＝5A；
0 0
（2）当继电器线圈中电流达到50mA，继电器的衔铁会把弹簧片吸到左边，右边工作电
路断电停止加热，
根据I＝ 可知，此时控制电路的总电阻：R总 ＝ ＝ ＝160 ，
Ω
由图乙可知，当高控温设置在60℃时，热敏电阻R 的阻值为90 ，
3
根据串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器接入电路中的阻值Ω；R
2
＝R总 ﹣R
1
﹣R
3
＝
160 ﹣10 ﹣90 ＝60 ；
（3Ω）牛奶Ω吸收的Ω热量Ω：Q吸 ＝cm（t﹣t
0
）＝2.5×103J/（kg•℃）×1kg×（60℃﹣20℃）＝
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1×105J；
（4）恒温箱消耗的电能：W＝ t＝ ×2×60s＝1.32×105J，
该恒温箱的加热效率： ＝ ×100%＝ ×100%≈75.8%。
答：（1）加热时，经过ηR 的电流为5A；
0
（2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为60 ；
（3）牛奶吸收的热量为1×105J；
Ω
（4）该恒温箱的加热效率为75.8%。
一十九．能源及其分类（共2小题）
31．（2023•齐齐哈尔）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 可再生 （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 压强 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 小 （选
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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
1 2
之间时，风速越大，风力发电机输出功率 越大 （选填“越大”、“不变”、“越
小”）；当风速大于v 时，风速增大， 不能 （选填“能”或“不能”）提高风力发
2
电机输出功率。
【答案】（1）可再生；（2）压力（压强）；（3）小；（4）越大；不能。
【解答】解：（1）风力发电利用的是风能，风能可以在自然界中源源不断的得到，风
能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源；
（2）由乙图知，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，由于叶片两面空气流速不同而产生向上的
压力差，使风叶旋转；
（3）风机叶片材料质量轻、强度大、耐磨损、密度小、硬度大，可以减小阻力，延长
使用寿命；
（4）由丙图可以知道，当风速在V 到V 之间时，风速越大，发电机组的电功率增大；
1 2
当风速在V 到V 之间时，风速越大，发电机组的电功率不会增大。
2 3
故答案为：
（1）可再生；（2）压力（压强）；（3）小；（4）越大；不能。
32．（2023•苏州）阅读材料，回答问题。
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群
电网，标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成，整体高度超200米，总质量达1.1×107kg。平台
采用“半潜式”设计，底部是一个三角形浮式基础，包括3个边立柱和1个中间立柱，
图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子，柱子上方安装有机舱，
机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动，生成绿色电力，年发电量将达
2.2×107kW•h。
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（1）风能属于 可 （可/不可）再生能源；
（2）根据图甲估测“海油观澜号”单个叶片长度约为 7 0 m（保留整数）；
（3）风平浪静叶片不动时，平台基础排开海水的体积达 1.1×1 0 4 m3（海水密度用
1.0×103kg/m3计算，不考虑锚链对平台的作用）；
（4）每年的发电量相当于 1.8×1 0 6 kg天然气完全燃烧放出的热量（天然气的热值q
取4.4×107J/kg）；
（5）海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式（图乙）。两种方式相比
较，你认为“半潜式”的一个明显优点是 吃水深度较浅，适用海域范围较广 。
【答案】（1）可；（2）70；（ 3）1.1×10⁴；（4）1.8×106；（5）吃水深度较浅，适
用海域范围较广。
【解答】解：（1）风能能从自然界源源不断地获得，属于可再生能源；
（2）由甲图可知，单个叶片长度比浮式基础上方圆筒状柱子稍短些，而圆柱子高83
米，所以单个叶片长度约为65﹣80m，可填70m；
（3）根据题意可知，平台基础总质量为1.1×107kg，
此时漂浮平台受到的浮力为：F浮 ＝G总 ＝m总g＝1.1×107kg×10N/kg＝1.1×108N，
由阿基米德原理可知，此时漂浮平台排开海水的体积为：
V排 ＝ ＝ ＝1.1×104m3；
（4）年发电量W＝2.2×107kW•h＝2.2×107×3.6×106J＝7.92×1013J，
由W＝Q＝mq可知，需要天然气的质量：
m＝ ＝ ＝1.8×106kg；
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（5）如图所示，半潜式底部有一个三角形浮式基础，与单柱式相比，吃水深度较浅，
适用海域范围较广。
故答案为：（1）可；（2）70；（ 3）1.1×10⁴；（4）1.8×106；（5）吃水深度较浅，
适用海域范围较广。
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