压轴题14 综合能力题（科普阅读题）-2024年中考物理压轴题专项训练（全国通用）

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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；
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；
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
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
（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
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=t2-t1=30s-10s=20s
4．（2023·广东揭阳·二模）阅读下面的短文。
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t0＝0.4s，则静止的汽车与测速仪之间的距离为 m；
（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20Hz20000Hz，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
s1＝vt1＝340m/s×0.3s＝102m
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
s2＝vt2＝340m/s×0.15s＝51m
测速过程中，跑车通过的路程为
s车＝s1﹣s2＝102m﹣51m＝51m
测速过程中，跑车行驶的时间为
t车＝1.0s﹣0.3s+0.15s＝0.85s
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 ；
（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。

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
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）。
（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。
（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容为，则其装载的天然气质量为
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。

（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5.041012J/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。
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”）
【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
t1=t2
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：
（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？( )
【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：
（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R1为200Ω，当电流表示数为0.09A，电压表示数为6V时，则此时传感器的阻值R2为 Ω，飞机所在高度为 m。
【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浮=G最大=m最大g=60×103kg×10N/kg=6×105N
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，R1、R2并联，由题意可知电源电压
U=U1=U2=6V
根据欧姆定律可知通过R1的电流
根据并联电路电流规律可知通过R2的电流
I2=I-I1=0.09A-0.03A=0.06A
由欧姆定律可知，传感器的R2阻值
由题意可知，测距传感器的阻值与离地高度h的关系为
当R2=100Ω时，飞机飞行的高度
h=6×(R2-50)m=6×50m=300m
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v1到v2之间时，风速越大，风力发电机输出功率 （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v1到v2之间时，风速越大，发电机组的电功率越大。当风速大于时，随着风速的增大，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。）
（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
（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v1=10m/s、v2=7m/s分别带入Pt= kv3t可得，W2=34.3kW·h；18∶00~19∶00这段时间，风速小于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，R1为热敏电阻，阻值随温度的升高而降低，R2、R4为定值电阻，R3为滑动变阻器，R1的阻值随环境温度变化时，其两端的电压随之发生变化，被控制电路根据R1与R3两端电压差值ΔU对温度进行修正。
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，R2=100Ω，R4=1kΩ，某温度时R1=20Ω，调节R3的阻值，使R1和R3两端的电压刚好相等。保持R3接入电路的阻值不变，当温度降低时，测得ΔU=1V，R2两端的电压为3V。则电源电压为 V。
【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总=500N
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R1和R3两端的电压相等，即
当温度降低时，热敏电阻R1的阻值会升高，由串联分压规律可知，其两端电压增大，已知R2两端的电压为3V，则
U1′ =U-3V
已知ΔU=1V，即
U1′-U3=1V
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）

（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，R1为热敏电阻。图丙为两种热敏电阻R1、R2阻值随温度变化的关系图像，则R1应该选用图丙中的 ，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 R2 大于或等于60℃
【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，R1应该选用图丙中的R2。
[8]由图乙知道，R1与电磁铁串联，当电流为20mA时控制电路的总电阻为
则R1的阻值为
R1＝R总﹣R0＝300Ω﹣150Ω＝150Ω
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IA和IB，则IA （填“>”“<”或“=”）IB；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
IA=3I，IB=9I
因此
IA若增加这块电热膜中导电墨线的条数，电阻减小，根据可知电热膜的功率将增大。
（4）[5][6]从丙图可以看出温度升高，电阻增大，根据可知发热功率减小，温度降低。
11 电学综合（热水器、变频空调等）
22．（2023·广东东莞·二模）阅读短文，回答问题：

空气能热水器空气能热水器工作原理如图甲所示，蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，它工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量；压缩机消耗电能W转化为机械能，再由机械能转化为内能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量。通常我们用“能效比”（即放出的热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如表。
（1）在空气能热水器中，是通过 （选填“加压”或“降温”）方法使氟介质液化的，这款空气能热水器正常工作时的能效比为 。
（2）氟介质经膨胀阀减压后，它的沸点所在温度范围可能是 。
A．低于 B．
C．高于 D．高于
（3）正常使用时，将装满一箱的冷水加热到，需要的加热时间为 s。
（4）压缩机活塞上下移动的距离是18cm，横截面积是，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为，则活塞压缩一次氟介质做的功为 J；若系统正常工作消耗的电能转化为压缩氟介质的能量，则压缩机曲轴的转速是 。
【答案】 降温 3.75 B 270 160
【详解】（1）[1]在空气能热水器中，蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器是通过降温的方法使氟介质液化释放热量传递给水箱中的冷水。
[2]由能效比的定义可知，这款空气能热水器正常工作时的能效比为
（2）[3]氟介质经膨胀阀减压后，沸点降低，由于适用环境温度范围，它的沸点所在温度范围可能是。
故选B。
（3）[4]水的体积
水的质量
水获取的能量
由能效比公式得，消耗的电能
由得正常加热的时间
（4）[5]由得，活塞受到的压力
则活塞压缩一次氟介质做的功
[6]系统正常工作时每分钟消耗的电能
电能转化为压缩氟介质的能量
则每分钟压缩氟介质的次数
23．（2023·广东·模拟预测）阅读短文，回答问题
变频空调机
空调机中有被称为“冷媒”的物质，利用它的物态变化可以实现室内-外热量的转移；如图所示是空调机制冷系统的原理图，其中压缩机的作用是对气态“冷媒”加压，并使“冷媒”在管内循环；压缩机的转速越大，“冷媒”的流量越大，空调机的制冷能力就越强。
压缩机的转速由供电频率决定；“变频空调”是与传统供电频率不变的“定频空调”相比较而产生的概念，与“变频空调”相比，变频空调机的变频器可以在一定范围内调节供电频率，从而改变压缩机的转速，达到控制“冷媒”流量的目的。
变频空调机开始工作时，以最大功率进行制冷，当室内温度快速降至设定温度后，压缩机随即处于低速持续运转状态，维持室温基本不变。
表一表示某型号变频空调机的“冷媒”流量与变频器供电频率之间的对应关系；
表二表示该型号变频空调及部分参数之间的对应关系，其中：制冷量是指单位时间内空调机从密闭区域内去除热量的总和；能效比是空调机在额定状态工作时，制冷量与输入功率之比；

表一
表二
（1）关于变频空调机，下列说法正确的是 ；
A．变频空调的压缩机与定频空调一样，也是断断续续工作的
B．空调机制冷时，途中钢管A内流动的是气态“冷媒”
C．空调压缩机是利用降温的方法使“冷媒”发生物态变化的
D．变频器供电频率越小，空调机的制冷能力越强
（2）根据表一中的数据，请在坐标系中画出“冷媒”流量Q与变频器供电频率f之间的关系图线 ；当变频器供电频率为80 Hz时，“冷媒”流量为 kg/h；
（3）表二中空调机额定制冷量为 W；
（4）夏天，上述空调机开始工作0.5 h后，家中房间温度降至设定温度，随即空调机处于低速稳定运转状态，又工作了10 h，全过程共耗电2.9 kW·h；则前0.5 h内空调机消耗的电能是 kW·h，后10 h空调机的电流是 A。
【答案】 B 见解析 120 2660 0.7 1
【详解】（1）[1] A．变频空调的压缩机是连续工作的，故A错误；
B．由图示可知，空调机制冷时，途中钢管A内流动的是气态“冷媒”，故B正确；
C．空调压缩机是利用做功的方法使“冷媒”发生物态变化的，故C错误；
D．变频器供电频率越小，空调机的制冷能力越弱，故D错误。
故选B。
（2）[2]根据表一中的数据在Q-f坐标轴中描点，在用平滑的直线将各个点连接起来，如图所示：

[3]由图像得，当变频器供电频率为80 Hz时，“冷媒”流量为120kg/h。
（3）[4]能效比是空调机在额定状态工作时，制冷量与输入功率之比。表二中空调机额定制冷量为
（4）[5]由得，前0.5 h内空调机消耗的电能是
后10 h空调机消耗的电能
由得，后10 h空调机的电流是
12 电磁继电器的应用
24．（2023·江苏南通·模拟预测）阅读短文，回答问题。
3D打印机
3D打印机是一种可快速成型的机器，原理是把数据和原料放进3D打印机中，通过逐层打印的方式来构造物体。热融技术是添加打印丝材到打印头，加热到190℃～230℃，熔化后从喷头挤出细细的料丝，液体在铜头管道中流动会受到较大的阻力。3D打印属于增材制造，精度越高速度越慢，在目前的应用中仍不适合大规模生产。
某家用级别3D打印机所使用的丝材主要是ABS和PLA塑料，当在给ABS塑料进行加热的时候，它就会慢慢转换成一种液体，而PLA塑料直接从固体演变成液体的。图甲所示是某型号3D打印机，下表为其部分技术参数。
（1）打印机的打印喷头用铜制成的是因为 好，正常工作时，丝材经由喷嘴挤出后，由于丝材的 较低，温度会迅速下降。
（2）下列说法中错误的是 。
A．打印丝材塑料是非晶体，而塑料是晶体
B．该打印机工作工作1min，放出热量1.5×104J
C．打印喷头主要利用电流的热效应工作的
D．.打印机工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤
（3）3D打印机正常工作时的电流大约是 A（计算结果保留1位小数）。打印速度设置越大，打印的精度 。
（4）打印丝材最终从喷头出来，靠的是挤出机的工作，挤出电机的铜齿轮将耗材紧紧的夹住，铜齿轮通过 力带动耗材前进。如果出现喷头不出丝的现象，原因可能是 。
（5）不同的打印丝材温度要求是有差异的，利用温度传感器可实现对打印喷头温度的精确测量。图乙中，，电磁铁的线圈电阻为40Ω，当电磁继电器线圈的电流达到100mA时，衔铁被吸下来。图丙是温度传感器R1阻值随温度变化的图像。当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为20Ω时，喷头的温度最高可达到 ℃。要使打印丝料能熔化，滑动变阻器的滑片可以 （选填“不”、“向左”或“向右”）移动。
【答案】 铜的导热性能 比热容 B 1.1 越低 摩擦 铜齿轮对耗材的压力变小了 170 向右
【详解】（1）[1]打印机的打印喷头用铜制成的是因为铜的导热性能好，便于向丝材进行热传递，使丝材吸热熔化。
[2]正常工作时，丝材经由喷嘴挤出后，由于丝材的比热容较低，放出一定热量后，温度变化较大，所以温度会迅速下降。
（2）[3]A．由题中材料可知，当在给ABS塑料进行加热的时候，它就会慢慢转换成一种液体，而PLA塑料直接从固体演变成液体的，所以打印丝材ABS塑料是非晶体，而PLA塑料是晶体，故A正确，不符合题意；
B．由题知，打印机的额定输入功率为250W，所以该打印机工作工作1min，放出热量为
W=Pt=250W×60s=1.5×104J
故B不符合题意；
C．打印喷头通电后温度升高来加热丝材，所以主要利用电流的热效应工作，故C正确，不符合题意；
D．打印机工作时发出的声音高达60dB，会对人的听力造成损伤，故D错误，符合题意。
故选D。
（3）[4]3D打印机正常工作时的电流大约是
[5] 3D打印属于增材制造，精度越高速度越慢，所以打印速度设置越大，打印的精度越小。
（4）[6][7]挤出电机的铜齿轮将耗材紧紧的夹住，它们之间的压力很大，会产生较大的摩擦力，所以铜齿轮通过摩擦力带动耗材前进。如果出现喷头不出丝的现象，可能是因为摩擦力不够大，所以原因可能是铜齿轮对耗材的压力变小了。
（5）[8]当电磁继电器线圈的电流达到100mA时，控制电路中的总电阻为
所以，温度传感器R1阻值最小为
由图丙可知，喷头的温度最高可达到170℃。
[9]要使打印丝料能熔化，需要加热到190℃～230℃，则应该使打印喷头达到更高温度，故应使传感器达到更小阻值，所以可以将滑动变阻器的滑片向右向右移动。
13 电磁感应
25．（2023·广东深圳·三模）阅读下列短文，回答问题。
“华龙一号”核电技术2021年1月，全球第一台“华龙一号”核电机组，在福清核电5号机组投入商业运行，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列，其利用核能获得电能工作原理是如图所示：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料铀在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，使之变成蒸气。蒸气通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八方。据统计，一台华龙机组装机容量，一台华龙机组年发电量能满足一个中型城市一年的用电需求，为践行绿色发展做出了巨大贡献。

（1）核反应堆是通过可控 （选填“裂变”或“聚变”）反应释放核能的设备，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）蒸气发生器中的水被加热后变成水蒸气，加热过程水的内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”），这是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式改变物体的内能。这些水蒸气推动汽轮机带动发电机发电，此过程的能量转化与热机中的 冲程相似；
（3）下列是发电机的原理图的是 ；

（4）根据材料提供的数据，请计算一台华龙机组10天发电 度（一天工作20h），若这些电能用热电转换效率为的火力发电厂发电，需要完全燃烧 吨煤。
【答案】 裂变 不可再生 增加 热传递 做功 丙 96000
【详解】（1）[1]核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的。
[2]核能用完后不能再生，属于不可再生能源。
（2）[3][4]蒸气发生器中的水被加热后变成水蒸气，加热过程水的内能增加，这是通过热传递的方式改变物体的内能。
[5]这些水蒸气推动汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，此过程的能量转化与热机中的做功冲程相似。
（3）[6]是发电机的原理是电磁感应现象，所以原理图的是丙。
（4）[7][8]发电的多少
度
；
由，可得，燃烧煤放出的热量

因为，所以燃烧煤的质量

14 宇宙与微观粒子
26．（2023·北京海淀·二模）请阅读《中国新一代“人造太阳”》并回答问题。
中国新一代“人造太阳”
2023年4月12日21时，有“人造太阳”之称的中国“环流器”实验装置，成功实现了403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录。
中国“环流器”是我国探索受控核聚变的重要装置。人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识。太阳主要由氢元素和氨元素组成，太阳中心区的温度高达1500万摄氏度、压强约为标准大气压的3000亿倍、密度约为150g/cm3在此极端条件下，氢原子的所有核外电子几乎都摆脱了原子核的束缚，这些失去电子的氢原子核，有的能克服原子核间很强的静电排斥力而靠得足够近，聚合成质量较大的原子核并释放出一定的能量。

核聚变与已经实现和平利用的核裂变相比，其优越性不仅在于同样质量的核材料核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，更为可喜的是，地球上直接和间接发生核聚变的材料氘核（）在海水中储量丰富，同时核聚变更为安全、清洁。
如果要使核聚变得到和平利用，就要使核聚变反应平稳受控进行。要实现受控核聚变，需要将超高温状态下的核燃料，长时间约束在一个非常小的空间内。但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度。为此科学家们想到了利用磁场来约束，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，线圈用超导材料制成，可产生强大的电流和磁场，如图所示。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被“托举”在磁场中，避免与容器直接接触。
目前，关于受控核聚变的研究工作还在继续，每一次进步都为未来的“人造太阳”注入一缕光芒。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）原子是由原子核和 组成的；
（2）太阳中心区失去电子的氢原子核之间存在很强的静电排斥力，是因为它们带有 （选填“同种”或“异种”）电荷；
（3）在超高温状态下核燃料可以被“托举”在磁场中，原因是磁场对运动的 可以产生力的作用；
（4）与核裂变相比，核聚变的优点是： 。（写出一条即可）
【答案】 核外电子 同种 带电粒子 地球上能发生核聚变的材料储量丰富
【详解】（1）[1]原子是由带正电的原子核和带负电核外电子组成。
（2）[2]太阳中心区失去电子的氢原子核带正电，由于同种电荷相排斥，所以彼此间存在很强的静电排斥力。
（3）[3]由材料得，由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被“托举”在磁场中。
（4）[4]由材料得，核聚变与已经实现和平利用的核裂变相比，其优越性不仅在于同样质量的核材料核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，更为可喜的是，地球上直接和间接发生核聚变的材料氘核（）在海水中储量丰富，同时核聚变更为安全、清洁。
15 科学研究、空间站、古代问题等
27．（2023·江苏扬州·三模）阅读短文，回答问题。
中国空间站
中国空间站运行在距离地面约400km的轨道上，这座重为100多吨的空间站，正在以接近8km/s的速度绕地球高速飞行。我国载人发射使用的是“长征二号F”火箭，这款火箭高58.34m。神舟飞船用于天地往返运送航天员，飞船主体由轨道舱、返回舱和推进舱构成。轨道舱集工作、吃饭、睡觉和清洁等诸多功能于一体。轨道舱的两侧安装有太阳能电池板，在独自飞行时也有电能供应。天舟货运飞船则是运送物资的“快递小哥”。

（1）短文中“这座重为100多吨的空间站”这句话中的“重”表述不科学，“重”应该改正为 。小明想估算一下“长征二号F”火箭在发射时的第一个10s内的平均速度。他从网上下载某次长征二号F火箭发射的视频，分别截取火箭刚发射时和第10s的图片，如图甲所示。则火箭发射后第一个10s内的平均速度值应最接近于 ；
A．3m/s
B．7m/s
C．15m/s
D．28m/s
（2）液态氢是火箭的理想燃料，这主要是利用了液态氢 大的特性。“神舟十五号”与中国空间站顺利对接成功后，以空间站为参照物，“神舟十五号”是 的。空间站与地球之间通过 进行通讯；
（3）中国航天员已经进行了多次太空授课，激发了科技探索兴趣。航天员王亚平把插入饮水袋中的金属圈慢慢抽出，金属圈上形成了一个水膜。接着她往水膜表面贴上花朵折纸，这朵花竟在水膜中“绽放”（如图乙），该现象说明 。用吸管将乒乓球轻轻按入装在圆柱形杯子内的水中（如图丙）。未浸入水中前乒乓球如图丁①所示，当乒乓球浸没在水下时，我们观察到水面下的乒乓球的形状是图丁中的 （填写数字编号）图。
【答案】 质量 B 热值 静止 电磁波 分子间存在相互作用的引力 ③
【详解】（1）[1]吨是质量的单位，短文中“这座重为100多吨的空间站”这句话中的“重”应该改正为质量。
[2]比较图甲在两张图片，火箭发射后第一个10s内运动的路程略多于一个火箭的高，即
其平均速度为
平均速度值应最接近于。
故选B。
（2）[3]燃料的热值越大，在完全燃烧等质量的燃料时放出的热量更多。液态氢是火箭的理想燃料，这主要是利用了液态氢热值大的特性。
[4]神舟十五号飞船与空间站对接成功后，神舟十五号飞船相对空间站没有位置的变化，以空间站为参照物，神舟十五号飞船是静止的。
[5]在真空中，声音无法传播，但是电磁波可以在空间站与地球之间进行通讯。
（3）[6]分子间存在相互作用的引力和斥力。花竟在水膜中“绽放”如图乙，该现象说明分子间存在相互作用的引力。
[7]乒乓球停留在水中处于静止状态，竖直方向受到的重力和浮力是一对平衡力，大小相等，太空是失重状态，重力为0，乒乓球受到的压力为0，所以，当乒乓球浸没在水下时，乒乓球的大小和形状不发生变化，我们观察到水面下的乒乓球的形状是图丁中的③图。
28．（2023·湖北恩施·中考真题）阅读短文，回答问题。
科学研究的“太空实验室”
中国空间站缩写CSS，又称天宫空间站，是中华人民共和国建造的国家级太空实验室。1992年9月21日，中国载人航天工程正式立项实施；2022年12月31日，国家主席习近平在新年贺词中郑重宣布，“中国空间站全面建成”。经过遴选，空间站上搭载安装有包括生物学、材料科学、基础物理、流体等类别相关的科学研究实验设施。空间站需要大规模的供电能力，需安装几对数十米长的太阳帆板，来维持长期运行。在空间站任务中，航天员必须完成大量的空间科学实验、技术试验等工作。在中国空间站历次“天宫课堂”中，航天员在微重力环境下，曾做了浮力消失的实验、水球光学实验、太空抛物实验、液桥演示实验等许多项目。
请回答下列问题：
（1）如图所示，在太空授课中航天员用小棒将乒乓球缓慢推入水中，撤回小棒后，由于球处于 环境中，所受浮力“消失”，观察到球相对于水的运动状态是 的；
（2）王亚平老师在天宫实验室里，用两片塑科板让水建成了“液桥”，如图所示。水能成桥是因为 ；
A．分子引力 B．分子斥力 C． 磁场力 D．浮力

（3）中国空间站使用的电能，主要来自于 ；
（4）如果在未来，允许中学生去天宫做物理实验。小强采用电热丝加热质量相等、初温相同的煤油，验证影响电功大小的因素，用温度计测量煤油的温度，可通过煤油 来比较电流做功的大小。实验中采用了控制变量法和 （选填“理想实验法”“转换法”或“类比法”）。
【答案】 失重 静止 A 太阳能 温度变化量 转换法
【详解】（1）[1][2]在空间站中物体处于失重状态，浸在水中的乒乓球不会受到水的压强和压力，所以乒乓球几乎不会受浮力，撤回小棒后，所受浮力“消失”，球相对于水的位置没有发生改变，是静止的。
（2）[3]向外拉动塑科板，水未分离，形成了“液桥”，说明水分子间存在引力。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（3）[4]空间站需要大规模的供电能力，需安装几对数十米长的太阳帆板，来维持长期运行，空间站使用的电能主要来源于太阳能。
（4）[5][6]实验中，电流产生的热量无法直接测量，而是利用煤油温度变化量来表示，用到转换法。
29．（2023·江苏徐州·中考真题）阅读短文，回答文后问题。
木梁承重
中国古建筑历史悠久、体系完整，主要的建筑材料是木材，建造时使用竖立的木柱和横架在柱上的木梁构成房屋的框架，以支撑屋顶的重量。这样的建筑模式要求木梁有较大的承重能力，否则木梁可能会过度弯曲甚至断裂。起初人们认为原始形状的原木更坚固，后来发现并非如此。宋代的建造规范《营造法式》中，对木梁的要求是“凡梁之大小，各随其广分为三分，以二分为厚”，即矩形木梁横截面的高宽比为3∶2，这个规范非常接近现代建筑学的要求。
用如图甲所示的方式可以测试木材的承重能力，在一定限度内木材的形变是弹性形变。木材发生形变时，中间位置的形变量最大，一般用中间位置的形变量x来表示整段木材的形变量。木材的形变系数为E，其计算式为，其中l为木材的长度，h和b分别为木材横截面的高和宽，F为施加在木材上的压力。现代建筑设计要求木梁的形变量不大于木梁长度的，以保障房屋的安全。

（1）三根用同种木材制成的木梁，长度、横截面积大小均相同，按如图乙所示的三种方式使用，其中承重能力最强的是 ；
（2）为提高木梁的承重能力，可以在木梁上粘贴一层抗拉伸的材料，效果最好的粘贴位置是( )；
A．木梁的顶面 B．木梁的底面
C．木梁的侧面 D．效果都一样
（3）在木材承重能力测试中，得到压力F和形变量x关系图像，如图丙所示的a、b、c三条图线中，正确的是 ；
（4）一根木梁长为4m，横截面高为0.1m，宽为0.06m，所用木材的形变系数为1×1010N/m2，则该木梁的最大承重为 N。
【答案】 ② B c 960
【详解】（1）[1]由题意可知，当矩形木梁横截面的高宽比为3∶2时，承重能力最强，因此乙图的②承重能力最强。
（2）[2]在形变最大的位置粘贴一层抗拉伸的材料，由图甲可知，木梁的底面形变最大，所以应该贴在木梁的底面，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
（3）[3]由题目的木材的形变系数计算式可得
在其它条件一定时，F与x成正比，当超过最大限重能力木梁可能会过度弯曲甚至断裂。故c图线符合题意。
（4）[4]根据可得，该木梁的最大承重为
16 研究物理的常用方法
30．（2024·广东深圳·模拟预测）阅读材料回答问题：
研究物理问题常用的方法
在学习物理过程中，我们不仅学习到了具体的物理知识，还接触到了许多物理研究方法，其中控制变量法、模型法、类比法、等效替代法和转换法等是研究物理问题时常见的方法。比如在研究电流与电压的关系时，需要控制电阻不变，这是用了控制变量法；在研究杠杆的平衡条件时，需要将实际的硬棒抽象为没有质量的杠杆模型，这是用了模型法；学习电流的概念时将电流与水流类比，这是用了类比法：耳熟能详的“曹冲称象”，使大量石块对船的作用效果与大象对船的作用效果相同，从而通过称量石块的质量得出了大象的质量，这是用了等效替代法。
转换法在很多地方也有运用。将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象，或者将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量，都是用了转换法。比如通过微小压强计U形管两侧液面的高度差反映液体内部的压强的大小；通过电流的热效应和磁效应判断电流的存在：根据磁体吸引大头针数量的多少判断磁体磁性的强弱：在电热丝加热煤油的实验中用煤油温度的变化反映电流通过电热丝产生热量的多少等等，都用到了转换法。
此外，很多测量仪器也利用了转换法。比如用实验室常见的液体温度计测温度时，我们是根据温度计中液柱的长短来识别温度高低的，这就是将温度的测量转化为长度的测量。同理，利用电流表测电流时，我们是在量程确定的情况下根据电流表指针偏转的角度来识别电流大小的，这就是将电流的测量转化为角度的测量。
（1）根据电路中的小灯泡正在发光，可判断出此时电路中有电流，这一判断采用的研究方法是 ，在研究液体内部压强大小与深度的关系时，需要在同一种液体中改变微小压强计探头的深度，保证这样的实验条件采用的研究方法是 （填字母序号，每空只有一个正确选项）；
A．控制变量法 B．等效替代法 C．转换法 D．模型法
（2）如图所示的测量仪器中，将所测量的物理量转化为长度测量的是 。
A．停表 B．弹簧测力计
C．电压表 D．电能表
【答案】 C A B
【详解】（1）[1]电路有无电流不能直接观察，但根据电路中的小灯泡正在发光，可判断出此时电路中有电流，这一判断采用的研究方法是转换法。
[2]液体压强与液体密度和深度都有关系。在研究液体内部压强大小与深度的关系时，需要在同一种液体中改变微小压强计探头的深度，保证这样的实验条件采用的研究方法是控制变量法。
（2）[3] A．机械停表通过指针偏转角度的大小反映时间的变化，故A不符合题意；
B．弹簧测力计通过弹簧长度的变化反映所受拉力的变化，故B符合题意；
C．电压表通过指针偏转角度的大小反映电压的变化，故C不符合题意；
D．普通电能表通过内部转盘转动角度的大小反映电能的变化，故D不符合题意。
故选B。
一、综合能力题
1．（2024·江苏无锡·一模）阅读短文，回答问题：
如图1所示，是某智能汽车的抬头显示系统（HeadUpDisplay），简称HUD。HUD利用平面镜成像原理，如图2所示，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，从而确保驾驶舒适安全。车窗所采用的“智能玻璃”具有单向透光功能，使用时反射面必须是迎光面，就能从车内看到车外明亮的景物，从车外看不见较暗的车内景象。
（1）下列与汽车相关的说法中正确的是 ；
A．行车数据在挡风玻璃上所成的像是由光的折射形成的
B．行车数据在挡风玻璃上所成的像是等大、正立的实像
C．玻璃具有单向透光功能时，说明光路是不可逆的
D．夜间行车为了让司机更清楚的看到路况，车内应不开灯
（2）已知某车辆HUD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的夹角为 ；某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过低，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；
（3）HUD有一个技术难题，即挡风玻璃所成的像易产生重影，影响使用效果。重影产生的原因是挡风玻璃有一定的 ；
（4）由于司机长时间开车，会用眼过度，容易得近现限。下列关于近视眼成像情况及其矫正原理图正确的是( )
A．甲和乙 B．丙和丁 C．甲和丙 D．乙和丁
【答案】 D 45° 远离 厚度 A
【详解】（1）[1] A．行车数据在挡风玻璃上所成的像是由光的反射形成的，故A错误；
B．行车数据在挡风玻璃上所成的像是等大、正立的虚像，故B错误；
C．在光现象中，光路都是可逆的。玻璃具有单向透光功能时，光路也是可逆的，故C错误；
D．夜间行车为了让司机更清楚的看到路况，车内应不开灯，车内开灯时由于平面镜成像会干扰司机的视线，无法看清路况，故D正确。
故选D。
（2）[2][3]挡风玻璃成像属于平面镜成像，像与物关于平面镜对称，而像与物体垂直，故角平分线为对称轴，即为平面镜的位置，故挡风玻璃与水平面的夹角为45°；驾驶员发现挡风玻璃所成的像过低，不便于观察，即需要将像往上移动，根据像与物体关于平面镜对称，显示器需要远离挡风玻璃。
（3）[4]重影产生的原因是挡风玻璃有一定的厚度，前后两个面都反射成像。
（4）[5]造成近视眼的原因是晶状体太厚，折光能力太强，导致远处物体所成的像在视网膜的前方，需要用凹透镜进行矫正，故甲图是近视眼，乙图是近视眼的矫正原理，故A正确，故BCD错误。
故选A。
2．（2024·广东深圳·二模）阅读短文，回答问题：
呵护学生健康、共筑近视防线——教室护眼灯
近年来，学生近视多发并呈现低龄化的现象引起广泛关注。为保护青少年和儿童的视力，深圳很多学校在政府及其学校领导的重视之下，率先做出改变，将原本容易造成近视的日光灯改造成了护眼灯。
教室护眼灯的外观图如图乙所示，它工作时光线柔和，基本无可视频闪，也就是在相同时间内闪烁的次数比较多，人眼几乎感觉不到，且不会产生刺眼的眩光，能有效预防近视的发生。常见的眩光类型有直接眩光、反射眩光和光幕眩光，直接眩光由灯具产生，反射眩光和光幕眩光主要由高反射物体表面产生。
教室护眼灯是采用双侧发光的方式，光源放在灯具的两条长边上，发出的光由两侧的导光板向中央传播，在没有导光点的导光板上，光不能从导光板表面射出，起不到照明作用。当遇到导光板底部的导光点时，改变了光线的传播方向，由导光板的正面射出，如图丙所示。最后通过扩散膜、微晶防眩板均匀射出。
教室护眼灯在工作时也会产生热量，研究表明护眼灯灯珠的电阻随温度的升高而减小，如图丁是温度为时护眼灯灯珠工作时的电流与电压的关系图像。当电路中加载一定的电压或工作电压超过某一特定值时，微小的电压变化会造成电流的急剧变化，进而导致护眼灯过度发热而损坏，因此要给护眼灯配制合理的电源进行供电。
（1）如图甲所示，患近视的同学看远处物体时，成像在视网膜前，要使像成在视网膜上，应戴合适的 （选填“凸”或“凹”）透镜制成的眼镜；
（2）教室里，各盏护眼灯之间的连接方式是 联；
（3）护眼灯与白炽灯在发光时相比不会产生眩光，白炽灯产生的眩光属于 眩光；
（4）导光板材料主要利用了下列哪种物理属性 ；
A．导电性 B．导热性 C．磁性 D．透明度
（5）当护眼灯灯珠的温度由升高到时，电流与电压的关系图像应在丁图像中的 （填“左侧”“右侧”或“原处”）；
（6）下列四种不同电源输出的电流或电压随时间变化关系的图像，最符合护眼灯灯珠工作特性要求的供电方案是 。
【答案】 凹 并 直接 D 左侧 B
【详解】（1）[1]患近视的同学看远处物体时，成像在视网膜前，应戴合适的凹透镜制成的眼镜，因为凹透镜对光具有发散作用，使像成在视网膜上。
（2）[2]教室里，各盏护眼灯之间互相不影响，连接方式是并联。
（3）[3]由材料可知，常见的眩光类型有直接眩光、反射眩光和光幕眩光， 白炽灯产生的眩光是灯具产生的，属于直接眩光。
（4）[4]导光板的作用是将两边的光导向中央，故利用的物理性质应与光相关，选项中只有透明度与光相关，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
（5）[5]由材料可知,护眼灯灯珠的电阻随温度的升高而减小，故当温度由 T1升高到 T2时，根据，此时I-U图像的斜率将变大，故应在丁图像的左侧。
（4）[6]由丙图的阴影部分可知,护眼灯灯珠的工作电压应在U1和U2之间，超过这个区间，则微小的电压变化会造成电流的急剧变化，损坏灯因珠，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．（2024·山西临汾·二模）阅读短文，回答问题。
空气能热水器
空气能热水器，也称为“空气源热泵热水器”，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态介质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并从空气中吸收大量的热能。其工作原理如图所示，蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量；压缩机消耗电能W转化为机械能，再由机械能转化为内能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量。通常我们用“能效比”（即放出的热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。
（1）冬天人们用热水淋浴，是通过 的方式增加人体的内能；
（2）空气能热水器工作的过程中最终将空气中的内能不断地“搬运”至 中，搬运过程中是通过 （选填“加压”或“降温”）方法使氟介质液化的；
（3）空气能热水器“能效比” （选填“大于”“小于”或“等于”）1；
（4）请你结合生活实际说说空气能热水器值得推广的原因： （合理即可）。
【答案】 热传递 水 降温 大于 可以节约电能
【详解】（1）[1]用热水淋浴，热水的温度高，人体的温度低，人体吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式增加人体的内能。
（2）[2]热水器工作时，空气中的内能不断地转移到水中，从而使水的内能增大，温度升高。
[3]由题意可知，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器才液化释放热量传递给水箱中的冷水，即压缩机加压后为高温高压气体，进入冷凝器后降温液化，放出热量。
（3）[4]由题意可知，氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量为
热量与消耗的电能的比值为，故能效比大于1。
（4）[5]由题可知，空气能热水器能效比高，具有高效节能的特点，可以节约电能。
4．（2024·广东惠州·一模）阅读材料，回答问题。
自动控温烘干箱
某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图甲所示。控制电路电源电压为8V，R为滑动变阻器，为热敏电阻，其阻值与箱内气温关系如表所示。
工作电路电源电压为220V，为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯分别用于指示电路加热、待机状态。当控制电路中的电流达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，当控制电路中电流减小到某值时，衔铁被释放。
（1）当衔铁被电磁铁吸住时，工作电路处于 （选填“加热”或“待机”）状态；
（2）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，控制电路中的电流为0.025A，此时箱内气温为 ℃；（电磁铁的线圈电阻不计）
（3）增大变阻器R的阻值，箱内能达到的最高温度将 （选填“升高”或“降低”）；
（4）重新调节变阻器R，同时闭合开关、，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg，比热容为，则对应的时间是 s。时间内，工作电路消耗的总电能是 J。（控制电路、指示灯及电风扇产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计）
【答案】 待机 50 升高 180
【详解】（1）[1]由图可知，当衔铁被电磁铁吸住时，动触点与下面的静触点接触，与上面的静触点分开，绿色指示灯接入工作电路，绿灯亮，电动机电热丝和红灯不工作，工作电路处于待机状态。
（2）[2]将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，控制电路的电流为0.025A，电路中总电阻为
热敏电阻的阻值为
由表格中数据可知，当热敏电阻阻值为200Ω时，箱内温度为50℃。
（3）[3]增大变阻器R的阻值，由于控制电路中控制电流一定时，根据可知，控制电路中总阻值不变，故应减小热敏电阻阻值，由其阻值与箱内气温关系表可知，箱内温度升高。
（4）[4]由图乙可知，0~t1的时间内，空气温度由24℃上升到60℃，空气吸收的热量为
电热丝R0放出的热量为
电热丝R0加热功率为
t1对应的时间应该是
[5]由图可知t1~t2的时间内，温度逐渐降低，说明衔铁被吸住，工作电路停止加热，所以0~t2的时间内只有0~t1的时间内用电器在工作，因控制电路、指示灯及电风扇产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计，所以工作电路总共消耗的电能是
5．（2024·广东中山·二模）阅读短文，完成填空。
电磁继电器与扫地机器人
某智能扫地机器人（如图1）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转、产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。图2为其部分工作原理图，指示灯电阻为10Ω，定值电阻R0＝12Ω，R为光敏电阻，其阻值随光照强度E（单位cd）的变化如图3所示。下表为其部分工作参数（注：电池容量指工作电流与工作总时间的乘积）：
（1）当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，则电磁铁磁性 （选填“增强”、“不变”或“减弱”），动触点B将与 （选填“A”或“C”）触头接触，此时工作电路中的电流为 A；
（2）检测发现该品牌扫地机器人在光照强度恰好为3cd时电动机开始工作，即是电压表示数等于 V时，电动机开始工作；
（3）当剩余电量减为电池总容量的10%时，机器人会主动寻找充电器充电，充满电后电池储存的电能为 J；在充满电后到主动寻找充电器期间的电池总容量能够持续供应该机器人正常工作 小时。
【答案】 增强 C 1.2 3 1.08×105 0.9
【详解】（1）[1][2][3]当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，光敏电阻变小，电流变大，电磁铁磁性增强，弹簧将衔铁吸下，B触头与静触头C接触，电动机停止工作；此时工作电路中只有灯泡连入电路，根据电动机的参数可知工作电路的电源电压应为12V；则指示灯的电流为
（2）[4]在光照强度恰好为3cd时电动机开始工作，此时若测得R=6Ω，则控制电路的总电阻
R总=R0+R=12Ω+6Ω=18Ω
控制电路中的电流为
定值电阻R0的两端的电压
U0′=IR0=0.25A×12Ω=3V
所以，相当于电压表示数为3V时，电动机开始工作。
（3）[5][6]电池总容量为2.5Ah，额定工作电压为12V，则充满电后电池储存的电能
W=UIt=12V×2.5A×3600s=1.08×105J
能持续供应该机器人正常工作的时间
6．（2024·湖北荆州·一模）某养殖场养殖动物时，需要将厂房的温度控制在在10~30℃之间，于是利用热敏电阻和电阻箱设计了如下温度报警电路。
（1）利用下图甲所示电路探究热敏电阻阻值随环境温度t变化的规律；
①根据图甲，用笔画线表示导线，将图乙中的实物电路连接完整 ；
②连接电路的过程中，应将开关 ，将电阻箱的阻值调至最大；
③将热敏电阻置于（0℃的环境中，闭合：、断开，记录电流表示数，然后 （描述开关状态），调节电阻箱直至电流表示数为 ，此时；
④将热敏电阻R，置于不同温度的环境中，重复步骤③，测得的数据如下表：
（2）根据上述探究结果，设计报警电路。
实验器材：电源（恒为6V）、热敏电阻、电阻箱、数字电压表（时报警）、数字电流表（时报警）、开关一个、导线若干。
设计要求：厂房温度或时都有一个电表报警。
①虚线框中的电路图是学习小组设计的报警电路，但它不能完全满足要求，请你根据设计要求将电路图补画完整 ；
②设计的电路中，电阻箱应调为 。当温度降低到10℃时电路报警，此时电流表的示数为 mA。
【答案】 断开 断开、闭合 800 2.5
【详解】（1）[1]由图甲所示，电流从电源的正极流出经过电流表后分线，分别经过S1、S2，如下图所示：
[2]为确保电路安全，连接电路时，开关要断开。
[3][4]根据并联电路中的电流规律可知，当支路电流相同时，则两电阻的阻值相同，因此需断开S1、闭合S2，调节电阻箱R0直至电流表示数为I0。
（2）[5]由图中可知,此时Rt与R0串联，当温度过高时，此时见的阻值减小，电路中电流增大会触发报警，但温度过低时不会触发报警，由串联电路电阻等比例分压可知，此时应将电压表并联在R两端进行改进，设计电路如下图：
[6]由题意可知，当温度升高到30 ℃时电路报警，由题表可知，此时Rt=400Ω，串联电路中的电流I=5mA，由欧姆定律可知
由串联电路电压可得，电阻箱R 两端的电压 U=4V，则
[7]当温度降低到10℃时电路报警，此时Rt两端的电压为U=2V，此时Rt=800 Ω，由欧姆定律可知，此时电路中电流为
7．（2024·广东江门·一模）阅读材料，回答问题：
新能源汽车
2024年政府工作报告指出“中国新能源汽车产销量占全球比重超过60％”；中国汽车工业协会发布数据显示，我国新能源汽车产销量连续9年位居世界第一。根据测算，燃油车行驶100公里，汽油燃烧产生0.019吨二氧化碳，而这些汽油生产过程中产生0.035吨二氧化碳，两者总计在0.054吨二氧化碳；新能源车百公里的二氧化碳排放量在0.014吨。中国始终坚定不移发展新能源汽车，是中国新能源工业发展的必然趋势，也是中国在汽车工业实现碳减排的关键方法。
亮眼成绩单，凸显我国汽车制造业的充沛动能和强大优势。伴随而来的新问题是，广大用户对充电便捷性的巨大期待。像传统油车加油一样快速充电，也成为新能源车企需要解决的新“痛点”。某汽车厂商研发了一款新能源汽车，搭载了800V高压电池平台，电池最大储能量为，充电5分钟续航150km，百公里综合工况电耗为，厂商给出了测试时该车在充电过程中电压及电流随时间变化的关系如图所示（为方便计算，数据已做简化处理）。
（1）充电过程中，电能转化为 在锂电池中存储；行驶过程中电动机主要将电能转化为 ；
（2）请根据以上数据计算前5分钟该车的充电功率为 ，充电电流为 A；
（3）由图知该车 （选填“是”或“不是”）保持全程超快速充电，充电前35分钟，大约可以使电池增加 %的电能；
（4）按照江门市新能源车保养量4万辆，每辆车平均每年行驶1万公里计算，请估算发展新能源汽车为江门市每年减少碳排放达 吨。
【答案】 化学能 机械能 2.16×105W 270 不是 55.5 1.6×105
【详解】（1）[1][2]电池充电时，消耗电能，转化为化学能在锂电池中存储；行驶过程中电动机消耗电能，主要将电能转化为机械能。
（2）[3][4]前5分钟，充电储存的电能为
功率为
充电电压为800V，充电电流为
（3）[5][6]由图可知，35分钟以后，充电电压和电流都明显变小，充电功率变小，所以该车不是保持全程超快速充电；由图可知，5～35min储存的电能为
前35分钟充入的电能为
充电前35分钟，大约可以使电池增加的电能为
（4）[7]燃油车行驶100公里，汽油燃烧产生0.019吨二氧化碳，而这些汽油生产过程中产生0.035吨二氧化碳，两者总计产生0.054吨二氧化碳；新能源车百公里的二氧化碳排放量在0.014吨，所以一辆新能源车百公里减少碳排放
0.054t-0.014t=0.04t
那么4万辆，每辆车平均每年行驶1万公里，每年减少碳排放达
8．（2024·江苏盐城·一模）阅读短文，回答问题：
汽车的氧传感器
进入发动机的空气与燃料的质量比值称为空燃比，若吸入发动机的空气所含氧气与燃料恰好完全反应就达到最佳空燃比．为了达到最佳空燃比，在尾气管上安装了如图甲的氧传感器，工作原理如图乙：氧化锆内外表面各有一层金属组成铂电极，氧化锆的外侧与高温尾气接触，内侧连通外界大气，电加热器通电后加热附近空气，达到最佳工作温度400℃左右时，氧分子O2会电离成氧离子O2-．电离后的氧离子会通过氧化锆从氧浓度高的位置转移到氧浓度低的位置，氧离子O2-浓度差越大，铂电极A和B会聚集越多异种电荷，铂电极间的电压越高。
当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，控制模块通过检测铂电极两端的电压，控制喷油量，使发动机接近最佳空燃比。
（1）氧化锆作为氧传感器的核心部件，它应具有 （填一种）的物理属性；
（2）电加热器是通过 方式使周围空气温度升高，内能增加的；
（3）铂电极A和B两端的电压越高，说明高温尾气中的氧含量越 ；
（4）当检测出尾气中氧含量过低时，发动机控制模块作出的指令是 ；
A．减少吸入空气质量B．减少喷油质量
C．增加吸入空气质量D．增加喷油质量
（5）控制模块检测到铂电极两端电压与空燃比关系图象如图丙，则最佳空燃比为 。
【答案】 熔点高 热传递 低 B 14.7
【详解】（1）[1]氧化锆作为氧传感器的核心部件，其外侧与高温尾气接触，它应具有“熔点高”的的物理属性，根据题意可知，它还应具有“导电性好”、“耐高温”、“硬度大”物理属性。
（2）[2]电加热器消耗电能，自身温度升高，向外释放热量，使周围空气温度升高，内能增加，这是通过热传递方式。
（3）[3]根据题意可知，氧分子O2会电离成氧离子O2-。电离后的氧离子会通过氧化锆从氧浓度高的位置转移到氧浓度低的位置，氧离子O2-浓度差越大，铂电极A和B会聚集越多异种电荷，铂电极间的电压越高，可知铂电极A和B两端的电压越高，说明高温尾气中的氧含量越低。
（4）[4]根据题意可知，当检测出尾气中氧含量过低时，应控制喷油量，使发动机接近最佳空燃比，发动机控制模块作出的指令是减少喷油质量，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
（5）[5]当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，所以铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较高，需要加大喷油量；当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，由图丙可知最佳空燃比为14.7。
9．（2024·广东潮州·一模）阅读材料，回答问题。
电压力锅
电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，省时又节能，在日常生活中应用广泛。如题图甲所示为某款电压力锅的工作电路简化图，是规格为“ ”的主加热电阻，是电阻为的副加热电阻，是阻值为的保温电阻，S是智能控制开关；是安装在电压力锅底部的压力传感器，可以随压力变化自动闭合或断开电路。
电压力锅煮饭过程分为加热升压、保压煮饭和保温三个阶段：①接通电源，S自动接到a，同时自动闭合，电压力锅进入加热升压状态。②锅内工作压强（电压力锅的锅内工作压强是指电压力锅内部压强与外部压强之间的差值）达到时，自动断开，进入保压状态。③当锅内工作压强降至时，又会自动闭合。④保压状态结束，S自动接到b，进入保温状态，图乙为正常煮饭时锅内工作压强p与时间t的关系图（为了方便计算，图像已作简化处理）。
（1）电压力锅的工作原理主要是利用了电流的 效应，并以 （选填“做功”或“热传递”）的方式使锅内食物和水的内能增加；
（2）随着电压力锅内的气压升高，锅内水的沸点 （选填“升高”“降低”或“不变”）；
（3）通过如图乙所示锅内工作压强p与时间t的关系图像，在图丙中画出内通过开关S的电流I与时间t的关系图像 ；
（4）正常工作时，主加热电阻 ；根据图乙计算这款电压力锅工作共消耗的电能为 J。
【答案】 热 热传递 升高 55
【详解】（1）[1]电压力锅的工作原理是利用了电流的热效应，把电能转化为内能，从而加热食物的。
[2]改变内能的方式是做功和热传递，电压力锅加热是通过热传递改变食物的内能的。
（2）[3]液体的沸点随压强的增大而升高，所以随着电压力锅内的气压升高，锅内水的沸点升高。
（3）[4]由图乙可知，在0~6min处于升压状态，S自动接到a，同时自动闭合，此时、并联，根据可知的阻值为
电路中电流为
6~9min处于保温状态，自动断开，电路中电流为
9~12min处于加热状态，电流仍为5A，则画图如下
（4）[5]由[4]可知，由图乙可知在21min内，共加热12min，保压6min，保温3min，保温时S自动接到b，电路中保温电流为
则根据可知，加热消耗电能为
保压消耗电能为
保温消耗电能为
消耗的总电能为
10．（2024·江苏徐州·一模）阅读短文，回答文后问题。
油电混合动力汽车
如图甲，国产某品牌油电混合动力汽车前后安装有高清摄像头，无线WIFI等，其工作原理如图乙所示。当它以90km/h的速度匀速行驶20min的过程中，燃烧了3kg燃油。发动机和驱动电机同时共同为汽车提供动力，驱动汽车行驶所需的能量为，其中50%的能量来自燃油燃烧；而发动机内燃油燃烧放出的热量部分用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量为。设燃油在发动机汽缸内完全燃烧，燃油的热值为。
若普通汽车刹车时动能全部用于克服与地面的摩擦力做功，而该油电混合动力汽车在关闭发动机后，动能除用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量全部通过驱动电机反转为发电机给蓄电池充电。在某次测试时，同样车型的普通汽车和该油电混合动力汽车刚刚关闭发动机后，根据汽车通过路程s时，所对应的动能，作出图像如图丙所示。设两车受到的摩擦力大小相等。汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率称之为储能效率。
（1）完全燃烧3kg燃油产生的热量为 J；
（2）该油电混合动力汽车以90km/h的速度匀速行驶20min的过程中，发动机的效率为 %；
（3）由图丙可知，表示该油电混合动力汽车进行测试的图线是 （选填“①”或“②”）；
（4）该油电混合动力汽车从关闭发动机至汽车停止的过程中，发电机的储能效率为 %。
【答案】 34 ① 62.5
【详解】（1）[1]完全燃烧3kg的燃油产生的热量
（2）[2]发动机燃烧燃油用于提供动力的能量
用于充电的能量，燃烧的燃油产生的热量用来做有用功的能量
所以发动机的效率
（3）[3]油电混合动力汽车在关闭发动机后，动能部分转化为蓄电池的电能，另一部分用于克服摩擦做功，而普通汽车关闭动能后，全部动能用于克服摩擦力做功。所以油电混合汽车关闭发动机克服摩擦做功更少，滑行距离更短，所以油电混合动力汽车的测试图线是①。
（4）[4]由图丙知，关闭发动机时，汽车的动能为。普通汽车克服摩擦阻力所做的功为，所受的摩擦力
两种汽车受到的摩擦力相等，油电混合动力汽车克服摩擦所做的功
油电混合动力汽车将动能转化为的电能
发电机的储能效率
11．（2024·广东珠海·一模）阅读短文，回答问题。
“翼龙”无人机是我国自主研制的无人机，图甲为无人机图片，下表列出部分技术参数。无人机由GPS定位模块（与地面传递信息）、超声波传感器（探测障碍物）、气压传感器（获取气压获知高度）等各种功能的传感器及控制电路组成。
（1）活塞式发动机是无人机的核心部件，如图乙所示此时该发动机处于 冲程；
（2）无人机的飞行指令由控制系统下达，其中GPS定位模块利用 传递信息；（选填“超声波”或“电磁波”）
（3）某次军事演习时，无人机水平向右做匀速直线运动，问隔相同时间从飞机上依次自由释放编号为①②③的三个相同物体，不计空气阻力，则图丁中能正确表示物体着地位置的是 ；
（4）发动机耗油率是指发动机在额定功率下每输出1kW·h能量所消耗的燃油质量，根据相关参数可知，“翼龙”无人机装配的发动机耗油率为 kg/(kW·h)；
（5）为确保无人机飞行速度不超标，工程师在发动机上安装了限速器，其简化电路如图丙。的阻值随飞行速度增大而减小，当速度达到最大值时，电磁铁刚好能吸下衔铁B，减少油门C喷油量，以控制速度。但长时间使用后，保护电阻阻值会变大，若不及时更换，则会导致限速 （选填“大于”、“等于”或“小于”）280km／h。
【答案】 压缩 电磁波 A 0.2 大于
【详解】（1）[1] 由图可知，此冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程。
（2）[2] 无人机的飞行指令由控制系统下达，其中GPS定位模块利用电磁波传递信息。
（3）[3] 无人机水平向右做匀速直线运动，问隔相同时间从飞机上依次自由释放编号为①②③的三个相同物体，由于惯性，三个物体在水平方向上将继续保持原来的速度不变，不计空气阻力，三个物体下落所用时间相同，但由于释放时间不同，所以会依次落地，所以图丁中能正确表示物体着地位置的是A。
（4）[4] 所做的功为
则发动机耗油率为
（5）[5] 由图可知，Rx与电阻R0串联，但长时间使用后，保护电阻R0的阻值会变大，根据串联分压的特点可知，此时Rx两端电压减小，由欧姆定律公式变形可知，Rx的阻值减小，由题意中的：“其中Rx的阻值随飞行速度的变大而减小”可知，长时间使用后，保护电阻R0的阻值会变大，若不及时更换，则会导致限速值大于280km/h。
12．（2024·广东深圳·模拟预测）科技与社会生活
材料一：氢动力汽车是一种无污染、零排放的新型能源交通工具。氢动力汽车主要有氢内燃汽车和氢燃料电池汽车两种。氢内燃汽车在内燃机中燃烧氢气产生动力，一般来说，轿车百公里耗氢大约1kg，与传统汽车相比成本至少低20%。
如图所示，是氢燃料电池的工作原理图。它的工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板，经过催化剂的作用，氢分解成带正电的氢离子（质子）和带负电的电子，氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池的阴极板；而电子是不能通过质子交换膜的，只能经外部电路，到达燃料电池的阴极板从而在外部电路中产生电流提供动力。电子到达阴极板后，再与氧气和氢离子重新结合为水，整个过程实现了化学能与电能的转化。
目前，因为氢气在运输、储存、制造等方面，存在着较高的技术困难和成本问题，所以氢能在日常生活中还不能广泛普及。相信随着我国科技的进步，人们在不久的将来一定能成功破解氢能利用的难题。为我国实现“双碳”目标和人类的可持续发展贡献更多的中国智慧和力量。
材料二：如图甲是新能源智能汽车，车顶覆盖薄膜式太阳能电板，车窗采用“智能玻璃”，除了可实现调节温度和透明度，还具有单向透光功能，可以从车内看到车外景象，而车外看不见车内景象：车身配有多个雷达，充分提高了行车的安全性。
请阅读材料一、材料二，完成下面问题。
（1）氢能源的优势是 （写出一条即可）；
（2）氢动力汽车中 （选填“氢内燃汽车”或“氢燃料电池汽车”）需要燃烧氢气提供动力；
（3）氢内燃汽车行驶百公里消耗的氢完全燃烧放出的热量约为 J；（氢的热值为）
（4）氢燃料电池中的阴极板相当于电池的 （选填“正极”或“负极”）；在外部电路，电流的方向是从 到 （选填“阳极板”或“阴极板”）；
（5）汽车雷达启动后发出 （选填“超”或“次”）声波信号经周边的物体的反射后，可判断车与障碍物的距离；改变按压汽车方向盘上喇叭开关的力度，可改变喇叭发出声音的 （选填“音调”或“响度”或“音色”）；
（6）炎热的夏天智能玻璃的单向透光可以有效减小 （选填“红”或“紫”）外线对人体皮肤的伤害；
（7）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乙所示，当车外光照值为200Lx时，智能玻璃的透明度会自动调节为 %。
【答案】 无污染 氢内燃汽车 1.4×108 正极 阴极板 阳极板 超 响度 紫 30
【详解】（1）[1]根据短文知道，氢能源的优势是无污染。
（2）[2]氢动力汽车主安有氢内燃汽车和氢燃料电池汽车两种，氢内燃汽车在内燃机中燃烧氢气产生动力。
（3）[3]已知轿车百公里耗氢大约1kg,则氢内燃汽车行驶百公里消耗的氢完全燃烧放出的热量约为
（4）[4]根据文中信息知道，电子经外部电路到达燃料电池的阴极板，从而在外部电路中产生电流，由于电流方向与电子定向移动方向相反，所以阴极板为电池正极。
[5][6]在外部电路，电流的方向是从阴极板到阳极板。
（5）[7]汽车雷达是利用超声波传递信息来测量车尾与障碍物的距离。
[8]改变按压汽车方向盘上喇叭开关的力度，从而改变发声体振动的幅度，改变声音的响度。
（6）[9]太阳光中的紫外线对人体皮肤有伤害作用，炎热的夏天，智能玻璃的单向透光可以有效减小紫外线对人体皮肤的伤害。
（7）[10]图乙是一个反比例函数图象，即车外光照度与透明度的乘积是一个定值，即
当车外光照度a=200Lx时，智能玻璃的透明度为a，则
则当车外光照度为200Lx时，智能玻璃的透明度会自动调节为
13．（2024·山西太原·模拟预测）阅读短文，回答问题。
太空电梯
太空电梯是一种太空运输系统，它不仅是科学幻想，也是一条理论上可行的未来技术方向。如图所示，将缆绳的一端固定在位于地球赤道的基站上，另一端固定在运行的空间站上（空间站位于地球同步轨道上），就可使一个形似电梯的运载舱载着货物、人员沿缆绳驶向太空。目前，人类主要依赖的太空运输方式是化学燃料火箭，与之相比，太空电梯可以凭借缆绳以较慢的速度向太空前进，因此不用像火箭一样需要具有极高的推重比。
太空电梯的路径全长超过三万公里，运载舱在地球和空间站之间来回穿梭时会与大气摩擦，使舱体的温度变高，所以需要给运载舱表面涂一层特殊的固态涂料，当涂料的状态变化时，就能达到降温效果。虽然建造太空电梯困难重重，但科学家们仍然相信它未来可期。
（1）与化学燃料火箭相比，太空电梯向太空前进时，它的推重比更 （选填“高”或“低”），太空电梯通过 （选填“超声波”或“电磁波”）与地面交互信息。
（2）运载舱在地面附近穿梭时，发生的能量转化是将机械能转化为 能。运载舱表面涂一层特殊的固态涂料能达到降温效果的原因是 。
（3）因太空电梯的运输路径很长，只靠自身携带的能源可能不够，请你展开合理想象，从能源的获取或减少能源的损耗角度提出一条合理的建议： 。
【答案】 低 电磁波 内 特殊的固态涂料发生了升华，升华吸热 见解析
【详解】（1）[1]太空电梯可以凭借缆绳以较慢的速度向太空前进，因此不用像火箭一样需要具有极高的推重比，因此太空电梯向太空前进时，它的推重比更低。
[2]太空是真空环境，真空不能传声，电磁波可以在真空中传播，因此太空电梯通过电磁波与地面交互信息。
（2）[3]运载舱在地球和空间站之间来回穿梭时会与大气摩擦，空气做功使舱体的温度变高，发生的能量转化是将机械能转化为内能。
[4]运载舱表面涂一层特殊的固态涂料能达到降温效果的原因是特殊的固态涂料发生了升华，升华吸热（或固态涂料发生了熔化，熔化吸热；合理即可）。
（3）[5]从能源的获取方面可以利用太阳能来获取能量；减少能源的损耗方面可以运载舱采用密度较小的材料以减小自身质量。
14．（2024·北京大兴·一模）阅读《我国的“地面空间站”》材料，回答下列问题。
我国的“地面空间站”
2024年2月27日，由哈尔滨工业大学和中国航天科技集团联合建设的空间环境地面模拟装置通过国家验收，开始正式运行。它被形象地比喻为“地面空间站”，能够综合模拟真空、高低温、带电粒子、电磁辐射、空间粉尘、等离子体、弱磁场、中性气体、微重力等九大类空间环境因素，是我国航天领域首个大科学装置。如图所示，为我国“地面空间站”中的月尘舱。
航天员可以在微重力的“地面空间站”内部体验近似失重的漂浮感，掌握在失重环境中穿戴航天服时的人体运动协调性，还能模拟完成出舱维修、运送货物等任务。此外，“地面空间站”还能进行一些大型空间结构对接和组装试验，帮助大型机构在微重力环境下开展测试，保障空间结构和组装程序的安全可靠性。比如，航天员可以在微重力环境下开展太阳电池帆板展开试验，并针对航天器飞行期间可能发生的意外，制定相应的故障排除程序等。
总之，“地面空间站”相当于将空间站和太空实验室的很多功能“搬”到地面上，以便完成许多昔日人类抵达太空才能进行的实验。依靠它，科学家开展空间实验将不再“难于登天”，航天员可以在这里提前体验和适应月球、火星等复杂陌生的环境，从而助力太空探索迈上新台阶。这一技术未来还将在脑科学、生命健康、高端仪器、辐照育种等领域收获重要成果。
空间环境地面模拟装置既是国之重器，也是科研利器。
（1）我国的“地面空间站”指的是 ；
（2）在“地面空间站”模拟的微重力环境中完成下列实验，实验效果跟在教室内完成实验的效果可能相同的是( )
A．用天平测量物体的质量 B．用弹簧测力计测量物体的重力
C．观察气体的扩散现象 D．探究液体内部压强的影响因素
（3）航天器在轨飞行过程中，由于没有大气层，在阳光直射下，航天器表面温度可达150摄氏度以上，所以科研人员必须在模拟环境中进行充分的真空热试验，以获得接近航天器在真实环境中的数据，通过技术改进以保障航天器和航天员的安全；
①航天器在轨飞行过程中，在阳光直射下，航天器表面温度很高，可能的原因是： ；
②在“地面空间站”模拟的真空环境中进行的真空热试验，使航天器模型的表面温度升高，请你设计一种可行的方案 。
【答案】 空间环境地面模拟装置 C 没有大气层、没有空气对流和热传递等 制造一个能通电的金属罩把模型罩进去，利用电流的热效应给模型加热
【详解】（1）[1]根据资料可知，我国的“地面空间站”指的是空间环境地面模拟装置。
（2）[2]AB．用天平测量物体的质量，用弹簧测力计测量物体的重力，这些实验都会受到重力的影响，故AB不符合题意；
C．观察气体的扩散现象，受重力影响很小，可忽略，故C符合题意；
D．探究液体内部压强的影响因素，液体压强产生的原因之一是液体受到重力，故D不符合题意。
故选C。
（3）①[3]根据题意可知，因为没有大气层、没有空气对流和热传递等，所以航天器在轨飞行过程中，在阳光直射下，航天器表面温度很高。
②[4]根据题意可知，可设计的方案是制造一个能通电的金属罩把模型罩进去，利用电流的热效应给模型加热。
15．（2024·广东广州·一模）工程师老曾设计一款冬天使用的感应自动出水的即热型水龙头，其主要的工作电路由加热系统和控制系统两部分组成。加热系统的电路简化后如图所示，其中的电热棒R就是一个定值电阻，它产生的热量全部给流过的水吸收；水龙头内置的控制系统（图中未画出），可以控制自动出水的水量。该控制系统与加热系统并联，且通过这个控制系统的电流为0.01A。
（1）这个即热型水龙头需要满足以下两个要求：
①能直接在我国家庭电路中正常工作；
②工作时不能超过插座允许通过最大电流（）；
表中有以下四种型号的电热棒可供选择作为该水龙头的零件，请你根据上述要求，排除两款不合适的型号，并说明不选它们的理由；
两款不适合的型号是： ，不选它们的理由是：
（2）老曾表示，即热型水龙头除了需要满足上述两个要求，还要满足要求③：通过控制系统，控制每秒钟流入水龙头的冷水为0.02kg，并加热使这些水的温度升高25℃流出（水的比热容为J/（kg·℃））。要满足这些要求，每秒钟水流经水龙头吸收的热量为 J，该水龙头在使用时，每秒钟消耗的电能为W，则W Q（选填“大于”或“等于”或“小于”）；
（3）综上所述，老曾设计的这款冬天使用的即热型水龙头应该选择电热棒型号是表中的 （选填“甲”或“乙”或“丙”或“丁”）。
【答案】 甲、丁 见解析 2100 大于 丙
【详解】（1）[1][2]家庭电路的电压为220V，插座允许通过的最大电流Imax​=10A，则电路允许的最大电功率
Pmax​=UImax​=220V×10A=2200W
由表格数据可知，甲的额定电压为110V，小于家庭电路的电压220V；丁的额定功率为5500W，5500W>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。
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
表1：快热式电热水器
（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，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
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
电池工作电压
18V
电池容量
4000mAh
报警电流
≥30mA
行进速度
0.3～0.6m/s
满载时消毒液质量
10kg
空载净重
20kg
WJ6发动机数量
4台
最大起飞质量
60t
最大巡航速度
500km/h
最大航程
4500km
投影大小
80～100英寸
投射比
0.15～0.25
质量
3.2kg
额定制热量
3000
电源规格
220
额定电功率
800
水箱容积
200
适用环境温度范围
频率f/Hz
30
50
70
90
110
130
流量Q/kg·h-1
38
72
106
140
174
208
最小
额定
最大
输入功率/W
130
700
1400
制冷量/W
650
3600
能效比
-
3.8
-
型号
XXX
成形技术
热融
额定电压
220V
额定输入功率
250W
最大打印速度
工作噪音
净重
25kg
喷嘴最高工作温度
250℃
T/℃
30
40
50
60
70
/Ω
305
245
200
170
150
工作电路电压
电池总容量
额定功率
工作噪音
控制电路电压
12伏
2.5Ah（安时）
30瓦
＜50dB（分贝）
4.5V
温度t/℃
0
10
20
30
40
阻值
1100
800
550
400
300
最大飞行速度
280
正常巡航速度
160
最大续航时间/h
20
发动机额定功率/kW
75
最大载荷量/kg
200
最大载燃油量/kg
300
机身质量/t
1.1
机身长度/m
9.0
电热棒型号
甲
乙
丙
丁
额定电压
110V
220V
220V
220V
额定功率
2100W
1100W
2100W
5500W
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
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