挑戰(zhàn)46 天津卷（天津近四年共30題）（解析版）-2022年中考物理真題《壓軸挑戰(zhàn)》分類匯編

年中考物理真題《壓軸挑戰(zhàn)》分類匯編（解析版）挑戰(zhàn)46天津卷（天津近四年共30題）19、20、21、22年壓軸題型統(tǒng)計：選擇題填空題實驗題計算與綜合能力題合計電學綜合643518力學綜合703212其他綜合00000合計1346730一．選擇題（共13小題）1．（2022?天津）如圖所示的實驗電路，閉合開關(guān)S后，電流表A的示數(shù)為0.5A，電流表A1的示數(shù)為0.3A。則通過小燈泡L1、L2的電流分別是（）A．0.3A0.2A B．0.2A0.3A C．0.5A0.3A D．0.5A0.2A【答案】A?！窘獯稹拷猓阂驗閮蔁襞莶⒙?lián)，電流表A測干路的電流，電流表A1測燈L1的電流，并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以流過燈泡L2的電流：I2＝IA﹣IA1＝0.5A﹣0.3A＝0.2A。故通過燈泡L1的電流是0.3A；通過燈泡L2的電流是0.2A；故選：A。2．（2022?天津）實驗時，小芳用如圖所示的滑輪組，將重為8N的物體勻速提升0.5m。已知動滑輪的重為2N，不計繩重和摩擦，則（）A．拉力F為4N B．有用功為5J C．繩子自由端移動距離為1.5m D．該滑輪組的機械效率為80%【答案】D?！窘獯稹拷猓篈、由圖可知，n＝2；不計繩重和摩擦時，拉力F＝（G物+G動）＝×（8N+2N）＝5N，故A錯誤；B、拉力做的有用功：W有用＝Gh＝8N×0.5m＝4J，故B錯誤；C、繩子自由端移動距離s＝2h＝2×0.5m＝1m，故C錯誤；D、拉力做的總功：W總＝Fs＝5N×1m＝5J，滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D正確。故選：D。3．（2021?天津）如圖所示電路，閉合開關(guān)后，小燈泡L1和L2均不發(fā)光，電流表指針幾乎不動，電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)。若電路中只有一處故障，則可能是（）A．L1短路 B．L1斷路 C．L2短路 D．L2斷路【答案】D.【解答】解：閉合開關(guān)后，兩燈均不發(fā)光，電流表幾乎不動，說明故障類型為斷路，電壓表明顯偏轉(zhuǎn)，說明電壓表到電源為通路，故故障為L2斷路。故選：D。4．（2020?天津）一輛在水平道路上做勻速直線運動的汽車，它受到的平衡力有（）A．一對 B．二對 C．三對 D．四對【答案】B?！窘獯稹拷猓阂惠v在水平道路上做勻速直線運動的汽車，在水平和豎直方向上都處于平衡狀態(tài)，在水平方向上（受到牽引力與阻力）和豎直方向上（受到的重力與支持力）分別受到平衡力的作用，故它受到的平衡力有二對。只有B正確。故選：B。5．（2020?天津）如圖所示是生活中的工具或裝置，對其使用狀態(tài)下所涉及的物理知識表述正確的是（）A．水位計：阿基米德原理 B．鉛垂線：重力的方向 C．鉗子：費力杠桿 D．塑料吸盤：液體壓強【答案】B。【解答】解：A、水位計是利用連通器工作的，故A錯誤；B、重力的方向是豎直向下的，據(jù)此制成了鉛垂線，故B正確；C、鉗子在使用時，動力臂大于阻力臂，為省力杠桿，故C錯誤；D、把吸盤緊壓在光滑的墻上，把吸盤內(nèi)的空氣排出，大氣壓就把吸盤緊壓在了墻上，在鉤上可以掛衣服，是利用的大氣壓，故D錯誤。故選：B。6．（2019?天津）如圖所示的電路中，兩個小燈泡的規(guī)格相同。閉合開關(guān)后，只有一個小燈泡發(fā)光，電壓表指針偏轉(zhuǎn)明顯。則故障原因可能是（）A．L1短路 B．L1斷路 C．L2短路 D．L2斷路【答案】A?！窘獯稹拷猓河呻娐穲D可知，兩燈泡串聯(lián)，電壓表測燈L2兩端電壓；當開關(guān)閉合時，其中一個燈亮，說明電路是通路，則另一個燈泡不亮的原因可能是燈泡短路。而電壓表有示數(shù)，說明L2沒有短路，則故障原因可能是L1短路，故A正確，BCD錯誤。故選：A。7．（2022?天津）（多選）如圖所示電路，甲、乙兩燈分別標有“6V6W”和“6V3W”字樣，電源電壓恒為6V。不考慮溫度對燈絲電阻的影響，下列說法正確的是（）A．只閉合S1時，甲、乙兩燈的實際功率之比為2：1 B．只閉合S2、S3時，甲、乙兩燈的實際功率之比為2：1 C．只閉合S1、S2時，電路的總功率為6W D．只閉合S1、S2時，電路的總功率為3W【答案】BD?！窘獯稹拷猓翰豢紤]溫度對燈絲電阻的影響，則R1＝＝＝6Ω；R2＝＝＝12Ω；A、只閉合S1時，甲、乙兩燈串聯(lián)，通過兩燈的電流相等，根據(jù)P＝I2R，＝＝＝，故A錯誤；B、只閉合S2、S3時，甲、乙兩燈并聯(lián)，甲、乙兩燈的實際電壓均等于額定電壓6V，所以實際功率都等于額定功率，則＝＝＝，故B正確；CD、只閉合S1、S2時，甲燈被短路，乙燈兩端的實際電壓等于額定電壓6V，實際功率等于額定功率3W，即電路的總功率為3W，故C錯誤，D正確。故選：BD。8．（2022?天津）（多選）小明在研究物體的浮沉問題時，制作了一個空腔“浮沉子”，將其放入一個底面積為S、水深為h0的薄壁柱形容器內(nèi)。剛放入水中時，浮沉子恰好懸浮，此時水深為h1，如圖所示；一段時間后，由于滲漏空腔內(nèi)開始進水，最后空腔充滿了水，浮沉子沉底且完全浸沒，此時水的深度降為h2。已知水的密度為ρ0，則所制作的浮沉子（）A．質(zhì)量為ρ0（h1﹣h0）S B．質(zhì)量為ρ0（h2﹣h0）S C．材料的密度為ρ0 D．材料的密度為ρ0【答案】AD?！窘獯稹拷猓篈B、浮沉子放入前，水的體積為：V水＝h0S，浮沉子懸浮后，總體積為V浮沉子+水＝h1S，則排開水的體積和浮沉子體積相等，即V排＝V浮沉子＝V浮沉子+水﹣V水＝h1S﹣h0S＝（h1﹣h0）S；依據(jù)阿基米德原理可得：F?。溅阉甐排g＝ρ水（h1﹣h0）Sg；由浮沉條件可知，懸浮時，F(xiàn)浮＝G浮沉子，則浮沉子的質(zhì)量m浮沉子＝＝ρ0（h1﹣h0）S，故A正確，B錯誤；CD、浮沉子滲水后，沉底后水深為h2，則浮沉子外殼排開水的體積為V排′＝（h2﹣h0）S＝V浮沉子殼；依據(jù)密度公式可得，浮沉子材料的密度ρ＝，故C錯誤，D正確。故選：AD。9．（2021?天津）（多選）利用如圖所示的滑輪組先后勻速提升重為200N和150N的物體。已知提升200N的物體時，繩子自由端的拉力為125N，拉力的功率為125W。若兩次物體上升的速度相同，不計摩擦和繩重，則提升重為150N的物體時（）A．機械效率為80% B．機械效率為75% C．拉力的功率為50W D．拉力的功率為100W【答案】BD。【解答】解：由圖可知，n＝2，繩子自由端移動的距離為物體移動距離的2倍，不計摩擦和繩重，提升200N的物體時，則繩子自由端的拉力：F＝（G+GL），即125N＝（200N+GL），解得：GL＝50N，拉力的功率：P＝＝＝Fv，即125W＝125N×v，解得：v＝1m/s，提升重為150N的物體時，繩子自由端的拉力：F′＝（G′+GL）＝（150N+50N）＝100N，拉力的功率：P′＝F′v＝100N×1m/s＝100W，拉力所做的有用功：W′＝G′h＝150N×h，拉力做的總功：W＝2F′h＝2×100N×h＝200N×h，滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%＝75%。故選：BD。10．（2021?天津）（多選）如圖所示的電路，電源電壓恒為12V，燈泡L1標有“6V3W”字樣。閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片P位于某一位置時，L1正常發(fā)光；將L1換成“4V2W”的燈泡L2，滑片P位于另一位置時，L2也正常發(fā)光。先后兩種情況下（）A．L1、L2電阻之比為3：2 B．電流表示數(shù)之比為1：1 C．電壓表示數(shù)之比為4：3 D．變阻器功率之比為3：4【答案】ABD?！窘獯稹拷猓洪]合開關(guān)S，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電流表測通過電路的電流，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，L1正常發(fā)光時，通過電路的電流：I1＝＝＝0.5A，燈泡的電阻：R1＝＝＝12Ω，串聯(lián)電路總電壓等于各部分電壓之和，則滑動變阻器兩端的電壓為：UR1＝U﹣U1＝12V﹣6V＝6V，滑動變阻器的功率為：PR1＝I1UR1＝0.5A×6V＝3W；L2正常發(fā)光時，通過電路的電流：I2＝＝＝0.5A，燈泡的電阻：R2＝＝＝8Ω，串聯(lián)電路總電壓等于各部分電壓之和，則滑動變阻器兩端的電壓為：UR2＝U﹣U2＝12V﹣4V＝8V，滑動變阻器的功率為：PR2＝I2UR2＝0.5A×8V＝4W；A、L1、L2電阻之比為12Ω：8Ω＝3：2，故A正確；B、電流表示數(shù)之比為0.5A：0.5A＝1：1，故B正確；C、電壓表示數(shù)之比為6V：8V＝3：4，故C錯誤；D、變阻器功率之比為3W：4W＝3：4，故D正確。故選：ABD。11．（2020?天津）（多選）水平桌面上有一底面積為S1的圓柱形薄壁容器，容器內(nèi)裝有質(zhì)量為m的水。現(xiàn)將一個底面積為S2的圓柱形木塊（不吸水）緩慢放入水中，松開手后，木塊直立在水中且與容器底接觸（部分露出水面），如圖所示。若此時木塊對容器底的壓力剛好為零，則（）A．放入木塊前水對容器底的壓強為 B．放入木塊后水對容器底的壓強為 C．木塊所受的重力為mg D．木塊所受的重力為mg【答案】AD?！窘獯稹拷猓篈．因容器為圓柱形容器，則放入木塊前水對容器底的壓力F＝G水＝mg，放入木塊前水對容器底的壓強：p＝＝，故A正確；B．由ρ＝可得，容器內(nèi)水的體積V水＝，木塊直立在水中且與容器底接觸，放入木塊后容器內(nèi)水的深度：h＝＝，此時水對容器底的壓強：p′＝ρ水gh＝ρ水g×＝，故B錯誤；CD．放入木塊后，木塊排開水的體積：V排＝S2h＝S2×＝，木塊受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水g×＝mg，因木塊對容器底的壓力剛好為零即為漂浮，所以，木塊的重力：G＝F浮＝mg，故C錯誤、D正確。故選：AD。12．（2019?天津）（多選）現(xiàn)有一個電壓不變的電源，兩個定值電阻R1、R2．先將這兩個電阻以某種形式連接到電源上，R1消耗功率為P0；再將它們以另一種形式連接到該電源上，R1消耗功率為9P0．兩種連接形式中均有電流通過R2，則先后兩種連接形式中（）A．R1兩端的電壓比為1：2 B．R1兩端的電壓比為1：3 C．R2消耗的功率比為4：9 D．R2消耗的功率比為2：9【答案】BC?！窘獯稹拷猓海?）將這兩個電阻以某種形式連接到電源上，R1消耗功率為：P0＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①另一種形式連接到該電源上R1消耗功率為：9P0＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②可得：＝9×，解得R1兩端的電壓比為：U1：U1′＝1：3，故A錯誤、B正確；（2）因為R1、R2接到同一電源上，且第2次R1兩端的電壓更大，所以，第一種以串聯(lián)方式連接；第2次以并聯(lián)方式連接，如下圖：則由并聯(lián)電路的特點和前面的解答可得，電源電壓U＝U1′＝3U1；因為串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以，串聯(lián)時，R2兩端的電壓U2＝U﹣U1＝3U1﹣U1＝2U1，并聯(lián)時，R2兩端的電壓U2′＝U＝3U1；則第一種連接時，R2消耗的功率：P2＝；第二種連接時，R2消耗的功率：P2′＝；則＝＝（）2＝（）2＝，故C正確，D錯誤。故選：BC。13．（2019?天津）（多選）在底面積為S的薄壁柱形容器內(nèi)注入適量的水，讓空燒杯漂浮在水面上，測出水的深度為h0，如圖所示；再將一金屬球放入燒杯中，此時燒杯仍漂浮在水面上，測出水的深為h1，最后將該金屬球取出放入水中（空燒杯仍漂浮在水面上），待金屬球沉底后測出水的深度為h2．已知水的密度為ρ水，則（）A．金屬球的密度為ρ水 B．金屬球的密度為ρ水 C．金屬球沉底后，它對容器底的壓力為ρ水g（h1﹣h2）S D．金屬球沉底后，它對容器底的壓力為ρ水g（h1﹣h0）S【答案】AC?！窘獯稹拷猓海?）當裝有金屬球的燒杯漂浮在盛有水的大容器的水面上，排開液體體積的增加量為△V排＝S（h1﹣h0），則由漂浮條件可得：G球＝△F浮＝ρ水△V排g＝ρ水S（h1﹣h0）g，所以，m球＝＝ρ水S（h1﹣h0），金屬球投入水中后沉底，則V球＝V排′＝S（h2﹣h0），所以，ρ球＝＝＝ρ水；故A正確，B錯誤；（2）將該金屬球取出放入水中后沉底，金屬球受到的浮力：F?。溅阉甐排′g＝ρ水S（h2﹣h0）g，則它對容器底的壓力：F＝G球﹣F浮＝ρ水S（h1﹣h0）g﹣ρ水S（h2﹣h0）g＝ρ水g（h1﹣h2）S；故C正確，D錯誤。故選：AC。二．填空題（共4小題）14．（2022?天津）如圖所示電路，電阻R1為3Ω，R2為1Ω。當開關(guān)S閉合后，通過電阻R1、R2的電流之比為1：1，電壓表V1、V2的示數(shù)之比為3：4?！敬鸢浮?：1；3：4?！窘獯稹拷猓洪]合開關(guān)，兩電阻串聯(lián)接入電路，電壓表V1測R1兩端的電壓，電壓表V2測電源電壓，串聯(lián)電路各處電流相等，所以通過電阻R1、R2的電流之比為1：1；串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和，根據(jù)U＝IR可得電壓表V1、V2的示數(shù)之比為：＝＝＝。故答案為：1：1；3：4。15．（2021?天津）電阻R1、R2的U﹣I圖象如圖1所示，則R1：R2＝2：1。將R1、R2接入電源電壓不變的電路中，如圖2所示。當只閉合S時，電路消耗的總功率為P1；當S和S1都閉合時，電路消耗的總功率為P2，則P1：P2＝2：3?！敬鸢浮?：1；2：3?！窘獯稹拷猓簭膱D1可知，當電壓為6V時，通過R1的電流為1A，根據(jù)歐姆定律可知R1＝＝＝6Ω，當電壓為6V時，通過R2的電流為2A，根據(jù)歐姆定律可知R2＝＝＝3Ω，則R1：R2＝＝2：1；將R1、R2接入電源電壓不變的電路中，設電源電壓為U，當只閉合S時，兩電阻串聯(lián)，電路消耗的總功率為P1＝＝＝，當S和S1都閉合時，電路為R1的簡單電路，電路消耗的總功率為P2＝＝，故P1：P2＝＝＝2：3。故答案為：2：1；2：3。16．（2020?天津）如圖1所示為部分家庭電路示意圖，其中電器元件連接錯誤的是②（填標號）；如圖2中，靜止在通電螺線管周圍的小磁針，其中指向錯誤的是①（填標號）?！敬鸢浮浚?）②；（2）①。【解答】解：（1）①三孔插座與其他用電器并聯(lián)，接線左零右火上地線，連接正確，②開關(guān)接在火線和接在零線上都能控制燈泡，但是接在火線上，當開關(guān)斷開時，能切斷火線；開關(guān)接在零線上，開關(guān)斷開時，燈泡連接著火線，不安全。由圖可知，這位同學連接的電路中明顯的錯誤是開關(guān)接在零線上了，故②錯誤；③兩孔插座，與其他用電器并聯(lián)，接線左零右火，連接正確；（2）由右手螺旋定則判斷出通電螺線管的左端為N極，右端為S極，由同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引知，小磁針①的右端應為S極，左端為N極，故①錯誤；小磁針②的右端為N極，左端為S極，小磁針③的左端為N極，右端為S極。故答案為：（1）②；（2）①。17．（2019?天津）如圖甲所示的電路，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，滑動變阻器滑片P從a端移動到b端的整個過程中，電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的關(guān)系圖象如圖乙所示。則電阻R1的阻值為10Ω；當變阻器滑片P處于a端時，電阻R1消耗的電功率為0.1W。【答案】10；0.1?！窘獯稹拷猓河呻娐穲D可知，定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。（1）當滑片位于b端時，電路為R1的簡單電路，電壓表測電源電壓，此時電路中的電流最大，由圖象可知，電源電壓U＝3V，此時R1兩端的電壓U1＝U＝3V，電路中的電流I＝0.3A，由歐姆定律可得：R1＝＝＝10Ω；（2）當滑片位于a端時，R1、R2串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，由圖象可知，此時電路中的電流I′＝0.1A時，R1兩端的電壓U1′＝1V，電阻R1消耗的電功率P1′＝U1′I′＝1V×0.1A＝0.1W。故答案為：10；0.1。三．實驗探究題（共6小題）18．（2022?天津）小明同學利用伏安法測電阻。（1）請你根據(jù)小明設計的如圖所示電路圖甲，用筆畫線代替導線將圖乙的電路連接完整；（2）小明進行第二次測量時，電表示數(shù)如圖丙所示，請你將下表補充完整。實驗次數(shù)電壓U/V電流I/A電阻R/Ω電阻平均值R/Ω11.70.1610.610.222.40.2410.032.80.2810.0【答案】（1）見解答圖；（2）2.4；0.24；10.0；10.2。【解答】解：（1）根據(jù)電路圖知滑動變阻器接左下接線柱，由電源電壓知電壓表選用0～3V的量程與定值電阻并聯(lián)，見下圖：；（2）由圖丙知電壓表量程為0～3V，由圖所示電壓表可知，其分度值為0.1V，其示數(shù)為2.4，電流表量程為0.6A，由圖所示電流表可知，其分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A；根據(jù)歐姆定律得定值電阻的阻值為：R2＝＝＝10.0Ω，平均電阻為：R＝＝＝10.2Ω。故答案為：（1）見解答圖；（2）2.4；0.24；10.0；10.2。19．（2021?天津）在“探究杠桿平衡條件”的實驗中：（1）實驗前，若使如圖1所示的杠桿在水平位置平衡，應將右端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)。（2）實驗時，在已調(diào)平衡的杠桿兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼位置，使杠桿重新在水平位置平衡，三次實驗獲得的數(shù)據(jù)如表所示。分析可得杠桿的平衡條件是F1×l1＝F2×l2。次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.015.01.510.021.020.02.010.032.015.03.010.0（3）為了進一步驗證實驗結(jié)論，又做了如圖2所示的實驗，在杠桿水平平衡時：①已知每個鉤碼的質(zhì)量均為50g，則此次實驗中阻力F2大小為1N，阻力臂l2為10.0cm；（g取10N/kg）②請你在圖中畫出動力F1的力臂?！敬鸢浮浚?）右；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）①1；10.0；②見上圖?！窘獯稹拷猓海?）杠桿左端下沉，應將杠桿重心向右移，所以應將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調(diào)節(jié)；（2）分析表格中的數(shù)據(jù)知1.0N×15.0cm＝1.5N×10.0cm，1.0N×20.0cm＝2.0N×10.0cm，2.0N×15.0cm＝3.0N×10.0cm，故可得出杠桿平衡的條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；（3）①已知每個鉤碼的質(zhì)量均為50g＝0.05kg，由圖可知，阻力即為鉤碼的重力，所以阻力F2大小為：F2＝G＝mg＝2×0.05kg×10N/kg＝1N；杠桿在水平位置平衡，支點到力的作用點的距離即為阻力臂，由圖知阻力臂l2為10.0cm；②過支點O作動力F1作用線的垂線段，即動力臂l1；如圖所示：故答案為：（1）右；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）①1；10.0；②見上圖。20．（2020?天津）在探究影響滑輪組機械效率的因素時，小明提出了如下猜想：猜想一：滑輪組機械效率與被提升物體所受的重力有關(guān)猜想二：滑輪組機械效率與動滑輪所受的重力有關(guān)為了驗證猜想，準備的器材如下：兩個相同的滑輪、一根細繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測力計。小明把兩個滑輪分別作為定滑輪和動滑輪組裝成滑輪組，用該滑輪組提升不同數(shù)量的鉤碼進行了三次實驗，數(shù)據(jù)如表所示：實驗次數(shù)鉤碼所受的重力G/Ν提升高度h/m拉力F/Ν繩端移動的距離s/m機械效率η12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.50.3請你解答如下問題：（1）表中第3次實驗時滑輪組的機械效率為80.0%；根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中畫出該滑輪組的繞線方式；（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑輪組提升不同的物體，物體越重，滑輪組的機械效率越高（選填“越高”“越低”或“不變”）；（3）為了驗證猜想二，還需增加的實驗器材是幾個自重不同的滑輪?！敬鸢浮浚?）80.0%；如上圖所示；（2）越高；（3）幾個自重不同的滑輪?！窘獯稹拷猓海?）表中第3次實驗時滑輪組的機械效率為：η＝＝＝＝80.0%；由s＝nh可得繩子的有效段數(shù)：n＝＝＝3，該滑輪組的繞線方式如下圖所示：（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑輪組提升不同的物體，物體越重，滑輪組的機械效率越高；（3）為了驗證猜想二，滑輪組機械效率與動滑輪所受的重力有關(guān)，要改變動滑輪的重力，故還需增加的實驗器材是幾個自重不同的滑輪。故答案為：（1）80.0%；如上圖所示；（2）越高；（3）幾個自重不同的滑輪。21．（2019?天津）小明同學在探究重力勢能的大小與什么因素有關(guān)時，提出了如下猜想：猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關(guān)為了驗證上述猜想，他計劃利用小桌、沙子、質(zhì)量不同的鐵塊和刻度尺進行實驗：如圖所示，將小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把鐵塊從距桌面某一高度由靜止釋放，撞擊在桌面的中心部位，記錄桌腿進入沙子的深度。按上述方案進行實驗，其實驗數(shù)據(jù)如下表所示。實驗序號鐵塊質(zhì)量m/g鐵塊距桌面高度H/cm桌腿進入沙子的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1（1）實驗中通過比較桌腿進入沙子的深度來判斷物體重力勢能的大??；（2）為了驗證猜想一，需選擇表中①④⑤（填實驗序號）三組數(shù)據(jù)進行分析；（3）分析表中①②③的實驗數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是：質(zhì)量相同的物體，高度越大，重力勢能越大?！敬鸢浮浚?）桌腿進入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）質(zhì)量相同的物體，高度越大，重力勢能越大。【解答】解：（1）通過小明設計的實驗可以知道，他是通過比較桌腿進入沙子的深淺來比較重力勢能的大小的。桌腿進入沙堆越深說明物體做的功越多，它原來具有的重力勢能越大；（2）根據(jù)控制變量法，要驗證物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)，應控制物體的高度相同，改變物體質(zhì)量的大小，故小明要完成探究，需要找數(shù)個質(zhì)量不同的物體進行實驗；故①④⑤三組數(shù)據(jù)符合，所以應利用①④⑤三組數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論。（3）比較表中①②③的實驗數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，高度相同，③中桌腿進入沙子的深度更深，所以，③中的物體具有重力勢能大，即可以得出的初步結(jié)論是：質(zhì)量相同的物體，高度越大，重力勢能越大。故答案為：（1）桌腿進入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）質(zhì)量相同的物體，高度越大，重力勢能越大。22．（2019?天津）現(xiàn)有一個電壓約為36V的電源（電壓保持不變），一個量程為0～1A的電流表，三個阻值已知的電阻R1（20Ω）、R2（30Ω）、R3（10kΩ），開關(guān)和導線若干。請合理選擇器材設計實驗，比較精確地測出約為10Ω的未知電阻Rx的阻值。要求：（1）畫出實驗電路圖；（2）寫出主要的實驗步驟和需要測量的物理量；（3）寫出待測電阻Rx的數(shù)學表達式（用已知量和測量量表示）。【解答】解：（1）電源電壓約為36V（保持不變，但具體值未知），一個量程為0﹣1A的電流表，沒有電壓表，要測出約為10Ω的未知電阻Rx的阻值，且要保證電路的安全，Rx應與其他定值電阻串聯(lián)，通過不同開關(guān)的通斷組合改變電路結(jié)構(gòu)，測出相應的電流值，根據(jù)電源電壓不變列方程組可求出未知電阻Rx的阻值；三個阻值已知的電阻R1（20Ω）、R2（30Ω）、R3（10kΩ），為提高測量的準確程度，電流表示數(shù)要盡可能接近1A，可將R1（20Ω）、R2（30Ω）和待測電阻串聯(lián)起來（R3電阻太大，不能串聯(lián)在電路中）；實驗中若只讓R1、Rx串聯(lián)接入電路時，其總電阻為30Ω，則電路中的電流約為I＝＝＝1.2A＞1A，故不能有這種組合；若只讓R1、R2串聯(lián)或只讓R2、Rx串聯(lián)時，同理由歐姆定律可得電路中的電流分別約為0.72A、0.9A，能滿足要求，所以R2一定要接入電路中（即R2兩端不能與開關(guān)并聯(lián)），應讓兩個開關(guān)S1、S2分別與R1和待測電阻Rx并聯(lián)，電路圖如下圖所示：（2）①只閉合S、S2，記下電流表示數(shù)I1，②只閉合S、S1，記下電流表示數(shù)I2；（3）在①中，R1、R2串聯(lián)，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律，電源電壓：U＝I1（R1+R2）＝I1×50Ω；在②中R2與待測電阻Rx串聯(lián)，因電源電壓不變，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律：RX＝﹣R2＝﹣30Ω。答：（1）實驗電路圖如上；（2）①只閉合S、S2，記下電流表示數(shù)I1，②只閉合S、S1，記下電流表示數(shù)I2；（3）RX＝﹣30Ω。23．（2019?天津）若架設在兩地之間的輸電線發(fā)生了短路，如何方便快捷地確定短路的位置？針對這一實際問題，某物理興趣小組模擬真實情景，運用“建?！彼枷脒M行了研究：用兩條足夠長的電阻絲模擬輸電線（每條電阻絲單位長度阻值為r），將導線連在電阻絲A處模擬輸電線短路，如圖1甲所示。他們把一個電源（電壓恒為U0）、一個定值電阻（阻值為R0）和一塊電壓表用導線連接起來裝入一個盒內(nèi)，并引出兩根導線到盒外，制成檢測盒，如圖1乙所示。檢測時將盒外的兩根導線分別與模擬輸電線B端的兩接線柱相連，從而構(gòu)成檢測電路。通過讀取盒內(nèi)電壓表的示數(shù)、經(jīng)過計算得知短路處到B端的距離。請你解答如下問題：（1）在圖1乙所示的檢測盒內(nèi)畫出元件連接情況的電路圖；（2）根據(jù)你設計的檢測電路，推導出AB間距離L與電壓表示數(shù)U的關(guān)系式：（3）進一步研究發(fā)現(xiàn)，當電壓表的量程為0～時，如果短路位置改變，需考慮測量值超電壓表量程的可能。于是在檢測盒中增加兩個單刀雙擲開關(guān)（符號），通過操作這兩個開關(guān)來改變電壓表的連接，完成檢測。請在改進后的檢測盒內(nèi)畫出元件連接情況的電路圖（如圖2所示）。【解答】解：（1）把一個電源、一個定值電阻和與引出到盒外的兩根導線串聯(lián)一起，電壓表可以測量外部電路兩端的電壓，也可以測量定值電阻兩端的電壓：故如下圖中的兩種連接分式；（2）圖1中：R0兩端的電壓U′＝U0﹣U；則電流I＝＝，則AB之間的電阻為R＝＝＝，所以AB的長度L＝×＝×＝；圖2中：電流I＝，AB之間的電壓UAB＝U0﹣U；則AB之間的電阻為R＝＝＝，所以AB的長度L＝×＝×＝；（3）當電壓表的量程為0～時，如果短路位置改變，超過電壓表量程時，可以改變電壓表的測量對象，即可電壓表在電阻R0與導線AB之間轉(zhuǎn)換即可。如下圖：答：（1）如下圖中的兩種連接分式；（2）圖1中：AB的長度L＝；圖2中：AB的長度L＝；（3）如下圖：四．計算與綜合能力題（共7小題）24．（2021?天津）如圖所示的電路，電源電壓保持不變，電阻R1、R2分別為20Ω和30Ω，只閉合開關(guān)S1時，電流表的示數(shù)為0.3A。求：（1）電源電壓；（2）S1、S2均閉合時，電流表的示數(shù)?！窘獯稹拷猓海?）只閉合開關(guān)S1，電路為電阻R1的簡單電路，由歐姆定律可得電源電壓：U＝IR1＝0.3A×20Ω＝6V；（2）S1、S2均閉合時，兩電阻并聯(lián)接入電路，電流表測干路電流，并聯(lián)電路各并聯(lián)支路兩端電壓相等，由歐姆定律可得通過電阻R2的電流：I2＝＝＝0.2A，并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，所以電流表的示數(shù)：I＝I1+I2＝0.3A+0.2A＝0.5A。答：（1）電源電壓為6V；（2）S1、S2均閉合時，電流表的示數(shù)為0.5A。25．（2021?天津）水平桌面上有一底面積為5S0的圓柱形薄壁容器，容器內(nèi)裝有一定質(zhì)量的水。將底面積為S0、高為h0的柱形杯裝滿水后（杯子材料質(zhì)地均勻），豎直放入水中，靜止后容器中水的深度為h0，如圖1所示；再將杯中的水全部倒入容器內(nèi)，把空杯子豎直正立放入水中，待杯子自由靜止后，杯底與容器底剛好接觸，且杯子對容器底的壓力為零，容器中水的深度為h0，如圖2所示。已知水的密度為ρ0。求：（1）空杯子的質(zhì)量；（2）該杯子材料的密度。【解答】解：（1）將杯中的水全部倒入容器后，杯子對容器底部壓力為零，此時杯子可視為漂浮狀態(tài)，則有F浮＝G＝mg＝G排＝ρ0V排g，即m＝ρ0V排；觀察圖像可知，此時V排＝S0×h0＝S0h0；將V排＝S0h0代入m＝ρ0V排得m＝ρ0S0h0；（2）由圖1知，杯子的體積與杯內(nèi)水的體積之和等于S0×h0，即V總＝V杯+V水＝S0h0，則V杯＝S0h0﹣V水；將杯中的水倒入容器中，容器中增加水的體積就是杯中水的體積，即V水＝△V＝（5S0﹣S0）×△h＝4S0×（h0﹣h0）＝S0h0；將V水＝S0h0代入V杯＝S0h0﹣V水得V杯＝S0h0﹣S0h0＝S0h0；由密度公式可得杯子的密度ρ＝＝＝2ρ0。答：（1）空杯子的質(zhì)量是ρ0S0h0；（2）該杯子材料的密度是2ρ0。26．（2022?天津）小芳發(fā)現(xiàn)家中的一串珍珠項鏈能沉在水底，樂于探索的她想測量這串項鏈的密度。受到“曹沖稱象”故事的啟發(fā)，她利用如圖所示的器材和足量的水（含取水工具，水的密度為ρ0）進行實驗，實驗步驟如下：①在量筒中裝入適量的水，記下體積V1；②將項鏈浸沒在量筒的水中，記下體積V2；……請你幫小芳完成實驗。要求：（1）寫出步驟②之后的實驗步驟和需要測量的物理量；③往大水槽中加入適量的水，使裝有項鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，并記下水面在小桶上的位置；④取出項鏈，往小桶中加水使桶外水面到達所計位置，用量筒測出桶中水的體積V3。（2）寫出珍珠項鏈密度的數(shù)學表達式（用已知量和測量量表示）。?！窘獯稹拷猓海?）因為沒有天平，利用漂浮條件求得項鏈的重力，則步驟②之后的實驗步驟和需要測量的物理量為：③往大水槽中加入適量的水，使裝有項鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，并記下水面在小桶上的位置；④取出項鏈，往小桶中加水使桶外水面到達所計位置，用量筒測出桶中水的體積V3，（2）因為裝有項鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，量筒測出桶中水的體積V3，即為項鏈漂浮時排開水的體積，則漂浮時排開水的質(zhì)量m排＝ρ水V3，因為漂浮，項鏈的質(zhì)量m＝m排＝ρ水V3，項鏈的體積V＝V2﹣V1，則項鏈的密度ρ項鏈＝＝。故答案為：（1）③往大水槽中加入適量的水，使裝有項鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，并記下水面在小桶上的位置；④取出項鏈，往小桶中加水使桶外水面到達所計位置，用量筒測出桶中水的體積V3；（2）。27．（2022?天津）小明利用如圖甲所示電路研究“電流與電壓關(guān)系”時，閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片從右端移動到左端的整個過程中，定值電阻的U﹣I關(guān)系圖象如圖乙所示。其中U0、Um、I0均為已知量，電源電壓不變。請解答如下問題：（1）寫出電源電壓值；（2）在圖乙所示的坐標系中，畫出滑片整個移動過程中滑動變阻器的U﹣I關(guān)系圖象，并標出端點的坐標；（3）滑片移動過程中，當電壓表V1示數(shù)由U1變?yōu)閁2時，電流表示數(shù)增加了ΔI，請你推導出定值電阻的電功率變化量ΔP的數(shù)學表達式（用U1、U2和ΔI表示）?！敬鸢浮浚?）電源電壓值是Um；（2）：（3）ΔP＝（U2+U1）ΔI?！窘獯稹拷猓海?）滑動變阻器的滑片移動到左端時，滑動變阻器阻值為0，此時定值電阻單獨接入電路，定值電阻兩端電壓最大，為電源電壓，分析圖乙可知電源電壓值是Um；（2）當滑動變阻器在最右端時，阻值最大，電流最小，結(jié)合圖乙分析可知電流為I0；定值電阻R0＝，滑動變阻器和定值電阻串聯(lián)，所以滑動變阻器兩端的電壓UP＝Um﹣U0；滑動變阻器的滑片移動到左端時，滑動變阻器阻值為0，此時定值電阻單獨接入電路，此時電流I′＝＝；（3）設定值電阻為R，ΔP＝﹣＝（U2+U1）（﹣）＝（U2+U1）ΔI；答：（1）電源電壓值是Um；（2）：（3）ΔP＝（U2+U1）ΔI28．（2021?天津）現(xiàn)準備自制一個最大阻值為Rm的滑動變阻器，要購買涂有絕緣層的電阻絲，需提前借助實驗得知所用電阻絲的長度?？晒┻x擇的器材有：一段長為l0的電阻絲樣品（阻值在2～3Ω之間，兩端留有接線頭），電壓約為12V的電源（電源電壓不變），阻值為5Ω的定值電阻R0，一個量程為0～0.6A的電流表，一個量程為0～15V的電壓表，開關(guān)和導線若干。請你合理選擇器材設計實驗方案，確定出制作變阻器的電阻絲長度L。要求：（1）畫出實驗電路圖（電阻絲用“”表示）；（2）寫出主要的實驗步驟和需要測量的物理量；（3）寫出電阻絲長度L的數(shù)學表達式（用已知量和測量量表示）?！敬鸢浮糠桨敢唬海?）（2）①按電路圖連接實物圖；②閉合開關(guān)S1，讀出電壓表的示數(shù)為U1；③再閉合開關(guān)S2，讀出電壓表的示數(shù)U2；（3）L＝。方案二：（1）（2）①按電路圖連接實物圖；②閉合開關(guān)S1，讀出電壓表的示數(shù)為U1；③再閉合開關(guān)S2，讀出電壓表的示數(shù)U2；（3）L＝。【解答】解：由歐姆定律可知，若將電阻絲樣品與定值電阻R0串聯(lián)接在電源上電路中的最小電流：Imin＝＝＝1.5A＞0.6A，故電路中不能使用電流表。方案一：（1）實驗電路