2023年河南省开封市尉氏县中考物理三模试卷

这是一份2023年河南省开封市尉氏县中考物理三模试卷，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 我国科研团队利用FAST(500米口径球面射电望远镜)发现了世界首例持续活跃的快速射电暴。快速射电暴(FRB)是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象。下列说法正确的是( )
A. 无线电波只能在真空中传播
B. 无线电波的传播速度小于光的传播速度
C. 如果有外星人，FAST可以收到外星人利用电磁波给我们传递的信息
D. FAST可先后收到火星、月球、太阳系外的脉冲星同时发出的无线电波
2. 物理知识服务于生活，我们要学会从物理学的视角观察周围事物，解释有关现象，下列对生活中一些现象的说法错误的是( )
A. 有些新能源汽车使用水冷散热系统是因为水的比热容较大
B. 柴油机的压缩冲程通过做功的方式使缸内空气的内能增加
C. 班里近视的同学戴的眼镜是凸透镜
D. 用吸管喝到杯子中的果汁利用了大气压
3. 为广泛普及青少年足球，使我市青少年足球人口占在校学生人数总数的50%，各学校积极创设足球社团，如图为社员们训练时的情景，下列说法正确的是( )
A. 踢出去的足球向前运动是因为一直受到脚对它力的作用
B. 向前滚动的足球所受摩擦力的方向与它前进的方向相反
C. 静止时足球受到的重力和足球对地面的压力是一对平衡力
D. 踢出去的足球向前滚动的过程中，人对足球做了功
4. 如图所示是简单机械在生活中应用的实例，下列关于这些实例的说法正确的是( )
A. 此时甲图中的跷跷板可视为等臂杠杆
B. 忽略绳和滑轮重及摩擦，乙图中绳子自由端的拉力F=13G
C. 丙图中的斜面可以省力
D. 丁图中的筷子在使用时是省力杠杆
5. 下列符合安全用电原则的是( )
A. 试电笔使用时手不能接触它的任何金属部位
B. 只要小心一点，湿手也能触碰开关
C. 发现有人触电时立即切断电源
D. 雷雨天在大树下避雨
6. 如图是利用传送带运送货物的示意图，下列说法正确的是( )
A. 货物在水平传送带上匀速运动时，受到的摩擦力方向水平向右
B. 货物在倾斜的传送带上匀速向上运动时，不受摩擦力的作用
C. 在水平的传送带上匀速运动时，甲相对乙是运动的
D. 货物在倾斜的传送带上匀速向上运动时，机械能增大
二、多选题（本大题共2小题，共4.0分）
7. 小明设计了一个如图甲所示的可以测量温度的电路图，已知电源电压恒为6V，R0为定值电阻，R1为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图乙。当环境温度是40℃时，电流表示数为0.2A，下列分析正确的是( )
A. 随着温度的升高，电流表示数减小
B. R0的阻值是5Ω
C. 40℃时R1的电功率是10W
D. 若电流表的最大测量值是400mA，该电路所能测量的最高温度是100℃
8. 下列关于浮沉条件在生活中运用的实例分析中，正确的是( )
A. 轮船漂浮在海面上时所受的浮力大于重力
B. 潜水艇是靠改变自身的体积来实现上浮或下沉的
C. 节日放飞的气球里充的是密度小于空气的气体
D. 密度计测量不同液体的密度时，都处于漂浮状态，受到的浮力相等
三、填空题（本大题共6小题，共14.0分）
9. 世界上第一个发现电与磁之间联系的物理学家是______ ；科学家在电与磁的研究中，根据______ 这一原理发明了电动机；根据电磁感应现象发明了发电机，也制造出了______ (选填“扬声器”或“动圈式话筒”)。
10. 在教室里，有时会听到窗外体育老师和同学们的声音，这些声音主要通过______ (选填“气体”或“液体”)介质传到我们的耳中；请提出一种减弱这种声音对听课学生影响的方法：______ 。
11. 古语云：“雨生百谷”“谷雨三朝看牡丹”。谷雨前后，我国大部分地区降雨量增加。自然界中，一部分雨是由云中的小冰晶在下落过程中______ (选填“液化”“汽化”或“熔化”)形成的；洛阳王城公园内弥漫着牡丹花香，这属于______ 现象。
12. 如图所示，我们透过装满水的玻璃杯观察铅笔。在由近到远慢慢移动铅笔的过程中，它的像逐渐变长，超过一定距离后，笔尖会突然转向右边。刚开始我们看到的像为______ (选填“实像”或“虚像”)；笔尖刚转向右边时的成像规律与______ (选填“照相机”或“投影仪”)的相同。
13. 将额定电压为4V的小灯泡L和电阻R1、R2接入如图甲所示的电路中，电源电压恒定，灯泡L和R1的电流与电压的关系图象如图乙所示。闭合开关S1、S2，电压表示数为2V，则电源电压为______ V；闭合开关S1、S3，小灯泡正常发光，则R2的阻值为______ Ω，小灯泡的额定功率为______ W。
14. 2023年2月10日神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务。完成扩展泵组安装作业时，张陆轻推一下扩展泵组，将其传递给费俊龙，随后费俊龙乘机械臂转移至作业点，张陆借助舱外的扶手自主转移至作业点。请你写出下列情景涉及的物理知识。
情景：扩展泵组被传递给费俊龙时，张陆轻推了一下它。
物理知识：______ 。
情景：张陆自主转移至作业点的过程中，需要借助舱外的扶手。
物理知识：______ 。
四、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
15. 如图所示，一束光斜射向玻璃砖，请画出这束光线进入玻璃砖时发生折射的光路图。(要求画出法线
)
16. 放学后，小明骑自行车回家，如图甲所示，图乙的方框代表小明和自行车，请画出小明和自行车受到的重力和地面对其支持力的示意图。(均画在重心O上
)
五、实验探究题（本大题共3小题，共18.0分）
17. 小明站在水库边看到对岸的倒影如图甲所示。他想到了，平静的水面相当于平面镜，那物体在平面镜中所成的像是倒立的吗？于是他找老师借来了实验器材：玻璃板、两支完全相同的蜡烛、白纸、铅笔、光屏。

(1)他要完成实验探究，还需要添加的测量器材是______ 。
(2)实验过程如图乙所示，他用玻璃板代替平面镜的目的是______ 。
(3)如图丙所示是小明探究后在白纸上留下的蜡烛及其对应像的几个不同位置数据信息，处理数据信息时，先用线连接对应的点，判断连线与镜面是否______ ，然后分别测量对应点的物距和像距。
(4)通过本次实验，小明知道了因为平面镜所成的像和物关于镜面______ ，所以他看到的景物的倒影是倒立的。
18. 如图甲所示是妈妈给小明买的中牟产的奶香草莓。小明想知道这种草莓的密度有多大，于是他和物理兴趣小组的同学借助实验室里的一些器材，测出了草莓的密度。过程如下：

(1)首先利用天平测出来一颗草莓的质量，所用砝码和游码的位置如图乙所示，这颗草莓的质量为______ g。
(2)他们先往量筒中加入适量的水，如图丙所示，放入草莓后，草莓漂浮，液面如图丁所示，然后找来一根细铁丝，把草莓压入水中，量筒中的水面如图戊所示，则草莓的体积为______ cm3。
(3)他们测出的草莓的密度为______ kg/m3。如果他们所用的铁丝过粗，会导致测得的结果______ (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)同组的小红提出他们的实验过程其实可以去掉测质量的步骤，利用剩余的操作步骤也能算出草莓的密度，记图丙、丁、戊中量筒读数分别为V1、V2、V3，水的密度为ρ水，则草莓的质量可以表示为______ ，草莓的密度可以表示为______ 。(均用符号表示
)
19. 小明和同学一起用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”，电源为两节新干电池，实验室提供了阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω的电阻各一个，滑动变阻器规格为“10Ω，1A”。
(1)请你用笔画线代替导线，把图中的电路补充连接完整，注意导线不能交叉。
(2)正确连接电路，滑动变阻器滑片移至阻值最______ 处，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则故障原因可能是______ 。
(3)表格上记载的是当时他们测量的部分数据，由表中数据可知他们控制R两端的电压为______ V不变；小明发现将25Ω的定值电阻接入时，无法完成实验，然后他又在电路中串联一个阻值5Ω的电阻，其余操作不变，你认为他______ (选填“可以”或“不可以”)完成实验。
(4)小刚认为按阻值______ (选填“由大到小”或“由小到大”)的顺序将定值电阻依次接入，调整测量数据的次序，就可以避免(3)中无法完成试验的问题。他们得出的实验结论：导体两端电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成______ 比。
六、计算题（本大题共2小题，共18.0分）
20. 某国产品牌电动汽车充满一次电最多可跑610km，其在一段水平路面上行驶时的功率为1×104W。
(1)电池在充电过程中，电能主要转化成了______ 能；行驶的过程中，主要将电能转化成了______ 能。
(2)该车平均每百公里耗电14kW⋅h，1公里等于1千米，电车充满一次电，电池所存储的电能最多为多少？
(3)若该电动汽车以90km/h的速度匀速行驶时，汽车牵引力为多少牛？
(4)若该电动汽车以90km/h的速度行驶450km，消耗电能2.25×108J，求该车的能量转化效率。
21. 为了节约用水，很多地方建有雨水蓄水池，下雨时，雨水通过专用管道流入蓄水池，未蓄满水时灯泡发光，当达到警戒水位时，控制电路中电流为60mA，衔铁刚好被吸合，工作电路会启动排水泵，将水排出，保证蓄水池的安全。图甲是蓄水池水位监测及排水电路的简化示意图。已知控制电路的电源电压保持3V不变，电阻R是定值电阻，线圈阻值忽略不计，压敏电阻RF装在蓄水池底部的压力传感器中，其阻值与蓄水池内水位的关系如图乙所示。
(1)通电后，螺线管上端为______ (选填“N”或“S”)极。
(2)当蓄水池中未蓄水时，电流表的示数为40mA，求R的阻值。
(3)达到警戒水位时，水对蓄水池底部的压强是多大？(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(4)要想增大蓄水池的警戒水位，控制电路应换用阻值更______ (选填“大”或“小”)的定值电阻。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：A、无线电波可以在真空和其它介质中传播，故A错误；
B、无线电波的传播速度等于光的传播速度，故B错误；
C、如果有外星人，FAST可以收到外星人利用电磁波给我们传递的信息，故C正确；
D、根据t=sv可知：FAST可先后收到月球、火星、太阳系外的脉冲星同时发出的无线电波，故D错误。
故选：C。
(1)无线电波可以在真空中传播，在其它介质中也能够传播。
(2)无线电波和光波在同种介质中的传播速度相同。
(3)电磁波可以传递信息。
(4)根据t=sv进行分析。
本题主要考查了电磁波的特点及应用；关键是知道光和电磁波的传播速度。
2.【答案】C
【解析】解：A、有些新能源汽车使用水冷散热系统是因为水的比热容较大，升高相同的温度，吸收的热量较多，故A正确；
B、柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，通过做功的方式使缸内空气的内能增加，故B正确；
C、班里近视的同学戴的眼镜是凹透镜，故C错误；
D、吸管吸饮料时，是先把吸管内的空气吸走，在外界大气压的作用下，汽水被压进吸管里，故D正确。
故选：C。
(1)水的比热容大，在同样吸放热的情况下，温度变化小；
(2)柴油机在压缩冲程中将机械能转化为内能，在做功冲程中将内能转化为机械能；
(3)近视眼用凹透镜进行校正；
(4)大气压的存在能够解释很多现象，这些现象有一个共性：通过某种方法，使设备的内部气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下出现了这种现象。
本题考查比热容、光现象、内能和大气压的知识，属于综合题。
3.【答案】B
【解析】解：A、踢出去的足球向前运动是因为足球具有惯性，故A错误；
B、向前滚动的足球所受摩擦力的方向向后，与它前进的方向相反，故B正确；
C、静止时足球受到的重力和足球对地面的压力方向相同，且不是作用在同一物体上，不是一对平衡力，故C错误；
D、球离开脚后向前滚动过程中，人对足球没有力的作用，人对足球不做功，故D错误。
故选：B。
(1)物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。
(2)物体受到摩擦力的方向与它相对运动或相对运动趋势的方向相反。
(3)二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上。
(4)做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离(即力和距离的方向要一致)，二者缺一不可。
本题主要考查了对惯性、摩擦力方向、二力平衡条件、力是否做功的判断，属于基础题，难度不大。
4.【答案】C
【解析】解：A、如图甲所示，此时跷跷板两边的人距离转轴距离(力臂)不相等，不是等臂杠杆，故A错误；
B、由图知n=2，不计摩擦和绳重，拉力大小等于物体和滑轮总重的12，故B错误；
C、斜面是一种机械，可以省力，利用了高度一定时斜面越长越省力的道理，故C正确；
D、筷子在使用过程中动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，省距离，故D错误。
故选：C。
(1)杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；当动力臂等于阻力臂时，是等臂杠杆；当动力臂小于阻力臂时，是费力杠杆；
(2)由图知n=2，不计摩擦和绳重，拉力大小等于物体和滑轮总重的12；
(3)斜面是一种机械，可以省力；
(4)根据筷子使用过程中动力臂与阻力臂的大小关系进行判断。
本题考查杠杆的分类、滑轮组中拉力的计算、斜面等知识。
5.【答案】C
【解析】解：A、根据试电笔的使用方法可知，使用试电笔时，手应该接触笔尾的金属体，为了安全手不能碰到笔尖金属体，故A错误；
B、生活用水是导体，湿手触碰开关时，容易发生触电事故，故B错误；
C、发现有人触电应立即切断电源或用干燥的木杆将人与火线分开，故C正确；
D、雷雨天躲在大树下会使得强大的电流经大树流过人体入地引起人身触电，故D错误；
故选：C。
(1)使用试电笔时，笔尖接触要检测的导线，手接触笔尾金属体，手不能接触笔尖的金属体；
(2)生活用水是导体；
(3)发现有人触电，应当先断开电源，不能用手将人拉开，否则施救者也会触电；
(4)下雨时站在大树下，湿的树和岩壁就是导体，可以将雷电导入人体，人就会触电。
本题考查了安全用电的常识，属于基础知识在日常生活中一定要养成安全用电的习惯。
6.【答案】D
【解析】解：A、货物在水平传送带上匀速运动时，货物受力平衡，即货物在竖直方向受到重力和支持力作用，而水平方向没有外力作用，因此货物不受摩擦力作用，故A错误；
B、当物体随传送带一起向上匀速运动时，物体受重力，弹力，静摩擦力，物体有下滑的趋势，受摩擦力的作用，静摩擦力方向沿斜面向上，故B错误；
C、在水平的传送带上匀速运动时，甲相对乙的位置没有发生变化，是静止的，故C错误；
D、货物在倾斜的传送带上匀速向上运动时，质量不变，速度不变，动能不变；高度不断增大，重力势能增大，故它的机械能增大，故D正确。
故选：D。
(1)根据平衡状态时对物体进行受力分析；
(2)对物体进行受力分析，根据运动状态来确定静摩擦力的情况；
(3)研究物体的运动情况时，首先要选取一个物体作为标准，这个被选作标准的物体叫做参照物，研究对象的运动情况是怎样的，就看它与参照物的相对位置是否变化；
(4)动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；机械能等于动能和势能之和。
本题主要考查了摩擦力的判定、运动和静止的相对性、机械能及其转化等，有一定难度。
7.【答案】BD
【解析】解：由电路图可知，R0与R1串联，电流表测电路中的电流；
A、由图乙可知温度升高时R1的阻值变小，
由欧姆定律可知，此时电路中的电流增大，即电流表的示数增大，故A错误；
B、由图乙可知温度为40℃时R1的阻值为25Ω，
由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻：R总=UI1=6V0.2A=30Ω，
由串联电路的电阻特点可知，R0的阻值：R0=R总−R1=30Ω−25Ω=5Ω，故B正确；
C、40℃时R1的电功率：P1=I12R1=(0.2A)2×25Ω=1W，故C错误；
D、电流表的最大测量值是400mA时，电路中的最大电流：I最大=400mA=0.4A，
由欧姆定律可知，此时电路中最小电阻：R最小=UI最大=6V0.4A=15Ω，
由串联电路的电阻特点可知，R1的阻值：R1最小=R最小−R0=15Ω−5Ω=10Ω，
由图乙可知，该电路所能测量的最高温度为100℃，故D正确。
故选：BD。
由电路图可知，R0与R1串联，电流表测电路中的电流；
(1)由图乙可知温度升高时R1阻值的变化，根据欧姆定律可知电流表示数的变化；
(2)由图乙可知温度为40℃时R1的阻值，根据欧姆定律和串联电路的电阻特点求出R0的阻值；
(3)根据P=UI=I2R求出40℃时R1的电功率；
(4)根据欧姆定律求出电路中最小电阻，根据串联电路的电阻特点求出R1的阻值，根据图乙可知该电路所能测量的最高温度。
本题考查串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的应用，能从图中获取相关信息是解题的关键。
8.【答案】CD
【解析】解：A、轮船漂浮在海面上时所受的浮力等于重力，故A错误；
B、潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下沉的，故B错误；
C、节日放飞的气球里充的是密度小于空气的气体，浮力大于自身重力而升空，故C正确；
D、密度计测量不同液体的密度时，都处于漂浮状态，根据漂浮条件可知，此时它受到的浮力都相等，等于重力，故D正确。
故选：CD。
(1)漂浮的物体受到的浮力等于重力；
(2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下沉的；
(3)气球是利用在空气中的浮力来工作的，气球要上升，则浮力应大于重力；
(4)密度计都漂浮，受到的浮力都等于密度计受到的重力。
本题物体浮沉条件的应用，是一道综合题，但难度不大。
9.【答案】奥斯特 通电导线在磁场中受力的作用 动圈式话筒
【解析】解：由物理常识可知，奥斯特是世界上第一个发现电与磁之间有联系的人；
根据通电导线在磁场中受力的作用这一原理发明了电动机；
动圈式扬声器的原理是通电导体在磁场受力运动，动圈式话筒的原理是电磁感应。
故答案为：奥斯特；通电导线在磁场中受力的作用；动圈式话筒。
(1)奥斯特发现了电流周围存在磁场，是世界上第一个发现电与磁之间有联系的人；
(2)电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；
(3)根据电磁感应现象发明了发电机；动圈式话筒的原理是电磁感应。
本题考查了电流的磁效应、电磁感应现象、通电导体在磁场中受到磁力作用等知识的理解和应用，难度不大。
10.【答案】气体 关闭窗户
【解析】解：听到窗外体育老师和同学们的声音，该声音是通过气体(空气)传播的；
为了减弱窗外声音对听课的影响，可以关闭窗户，阻断声音的传播。
故答案为：气体；关闭窗户。
(1)声音的传播需要介质，气体、液体和固体都能够传播声音；
(2)减弱噪声的途径有三种：在声源处减弱噪声；阻断噪声的传播；在人耳处减弱噪声。
本题考查了声音的传播，以及减弱噪声的途径，基础题。
11.【答案】熔化 扩散
【解析】解：自然界中，一部分雨是由云中的小冰晶在下落过程中熔化成水珠形成的；洛阳王城公园内弥漫着牡丹花香，这属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。
故答案为：熔化；扩散。
物质由固态变为液态的过程叫熔化；
不同物质互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象说明分子在不停地做无规则运动。
此题考查了熔化现象、扩散现象，难度不大，属基础题目。
12.【答案】虚像 投影仪
【解析】解：装满水的玻璃杯相当于一个凸透镜，刚开始时，铅笔在凸透镜的一倍焦距之内，成的是正立、放大的虚像；
笔尖刚转向右边时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成的是倒立、放大的实像，成像规律与投影仪的相同。
故答案为：虚像；投影仪。
凸透镜成像的三种情况和应用：
u>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像头。
2f>u>f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪。
u12.5Ω，故他可以完成实验；
(4)探究电流跟电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，根据串联分压原理，当电阻R的阻值最大时，所需滑动变阻器的阻值最大，故按阻值由大到小的顺序将定值电阻依次接入，调整测量数据的次序，就可以避免(3)中无法完成试验的问题；
由(3)可知，定值电阻两端电压为一定值，故可得出的实验结论：导体两端电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
故答案为：(1)见解答图；(2)大；定值电阻断路；(3)2；可以；(4)由大到小；反。
(1)根据电源电压确定电压表量程，将电压表并联在定值电阻两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱串联在电路中；
(2)为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移至阻值最大处；
闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片发现电流表无示数，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；
(3)根据表中数据结合U=IR求出定值电阻两端电压；探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入25Ω电阻时滑动变阻器连入电路中的电阻，据此分析；
(4)探究电流跟电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，根据串联分压原理，当电阻R的阻值最大时，所需滑动变阻器的阻值最大，据此分析；
根据定值电阻两端电压为一定值分析得出结论。
本题探究“电流与电阻的关系”实验，考查了电路连接、注意事项、电路故障、数据分析、控制变量法和欧姆定律的应用。
20.【答案】化学 机械
【解析】解：(1)电池在充电过程中将电能转化为化学能；行驶过程中电动汽车将电能转化为机械能；
(2)根据题意可知，该车平均每百公里耗电14kW⋅h，
则电动汽车跑610km需要的电能：W=610km100km×14kW⋅h=85.4kW⋅h；
(3)电动汽车的速度v=90km/h=25m/s，
由P=Wt=Fst=Fv可知，汽车牵引力：F=Pv=1×104W25m/s=400N；
(4)电动汽车行驶450km牵引力所做的功：W有用=Fs=400N×450×1000m=1.8×108J，
该车的能量转化效率：η=W有用W电×100%=1.8×108J2.25×108J×100%=80%。
答：(1)化学；机械；
(2)该车平均每百公里耗电14kW⋅h，1公里等于1千米，电车充满一次电，电池所存储的电能最多为85.4kW⋅h；
(3)若该电动汽车以90km/h的速度匀速行驶时，汽车牵引力为400N；
(4)该车的能量转化效率为80%。
(1)电池在充电过程中将电能转化为化学能，相当于电路中的用电器；行驶过程中电动汽车将电能转化为机械能；
(2)车平均每百公里耗电14kW⋅h，据此求出电动汽车跑610km需要的电能，即为电车充满一次电，电池所存储的电能；
(3)根据P=Wt=Fst=Fv求出汽车牵引力；
(4)根据W=Fs求出电动汽车行驶450km牵引力所做的功，根据效率格式求出该车的能量转化效率。
本题考查电池工作过程中的能量转化、功和功率的计算公式以及效率公式的应用，是一道综合题，难度不大。
21.【答案】S 大
【解析】解：(1)根据安培定则，通电后，螺线管上端为S极。
(2)当蓄水池中未蓄水时，电流表的示数为40mA，此时控制电路中的总电阻为：R总=UI=3V40mA=3V0.04A=75Ω，
此时压敏电阻的阻值为RF=30Ω；所以R=R总−RF=75Ω−30Ω=45Ω；
(3)达到警戒水位时，控制电路中电流为60mA，此时的压敏电阻的阻值为：RF′=UI′−R=3V0.06A−45Ω=50Ω−45Ω=5Ω；
根据图乙可知：此时蓄水池中水的深度为：h=2m，所以水对蓄水池底部的压强是：
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2 ×104Pa。
(4)要想增大蓄水池的警戒水位，此时压敏电阻的阻值变小，保证启动电流不变，此时应该换用阻值更大的定值电阻。
答：(1)S；(2)R的阻值为45Ω；(3)达到警戒水位时，水对蓄水池底部的压强是2×104Pa；(4)大。
(1)根据安培定则来判断通电螺线管的磁极。
(2)根据欧姆定律来计算R的阻值。
(3)根据欧姆定律、压敏电阻的阻值和液体的压强公式进行计算。
(4)根据欧姆定律进行分析。
本题考查了安培定则、欧姆定律和液体的压强；关键是会根据安培定则判断通电螺线管的磁极；会根据欧姆定律进行分析和计算；会利用液体的压强公式进行简单的计算。
电阻
电流
5Ω
0.4A
10Ω
0.2A
20Ω
0.1A
25Ω
/