1、专题七 综合能力题 解释现象 【例题】 （2011 广东）用学过的物理知识，仿照示例中的形式，将下表中的空格填写 完整。 现象或情景 现象形成解释 示例：夏天，从冰箱 中拿出的瓶装矿泉 水，过一会儿瓶的外 壁会附着一层小水珠 矿泉水瓶附近的空气 中的水蒸气遇冷液化 成小水珠 在潮湿的天气，当打 开电冰箱门时有“白 气”冒出 电冰箱门口附近空 气中的水蒸气遇冷液 化成小水珠 水杯中的热水冒出 “白气” 杯中的热水蒸发的 水蒸气遇冷液化成小 水珠 用久的日光灯管两头 会“变黑” 灯丝钨受热升华成 的钨蒸气遇冷凝华在 灯管上 1. （2018 深圳改编）阅读短文，回答问题。 三峡工程是一项伟大的工程
2、，主要由大坝、电站厂房和通航建筑物三部分组成。三峡大 坝上窄下宽。蓄水位高达 175 m，水从高处落下，冲击涡轮进行发电，年平均发电量 880 亿 千瓦时，三峡大坝正常蓄水后，上下游水位落差达 113 m，为方便船只在上、下游之间往迒， 三峡船闸设有 5 个闸室。三峡大坝蓄水后，水域面积扩大使附近地区昼夜温差缩小，改变了 库区的气候环境。 请在上面的材料中找出与物理相关的描述，并说明所涉及的物理知识，填写下表。 （不能 与示例相同，物理知识不能重复。 ） 相关的描述 物理知识 示例 三峡大坝上 窄下宽 液体压强随 深度的增加 而增大 1 水从高处落 下 重力势能转 化为动能 2 冲击涡轮进 行
3、发电 水的机械能 转化为电能 3 三峡船闸 设有 5 个闸室 连通器原 理 2. （2018 齐齐哈尔）汽车给我们出行带来了很大的方便，那么你对汽车的构造了解多 少呢？下图是轿车的基本结构简图，请你仔细观察此图，任意选出图中所标记的 5 个部分， 分别写出包含的一条物理知识（注意：所回答的知识不要与示例重复） 。 示例：轮胎的花纹增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。 筓： 后视镜光的反射 散热水箱水的比热容大， 制冷效果好 方向盘省力杠杆 汽 油机内能转化为机械能 碟式刹车增大压力增大摩擦 电池充电时将电能转化为化学 能，放电时将化学能转化为电能 3. （2017 重庆 B 卷改编）如图所示，20
4、17 年 5 月 5 日下午 2 点，中国国产 C919 大型 客机在浦东国际机场正式首飞成功，实现了国产客机领域的突破。C919 采用先进的发动机以 降低油耗；使用大量的先进复合材料、先进的铝锂合金减轻机身自重等。C919 还采用先进照 明设计、提供给旅客更大观察窗；其座椅宽大，提供给旅客更好的乘坐舒适性；C919 的机翼 是目前国际航空设计中最为先进的机翼设计，能比传统机翼减小 5%的飞行阻力。另外，每个 机翼都有 36 米长，除了装有起落架之外，还能储存燃油。 请找出两个与以上情景相关的物理信息，并指出对应的物理知识，不得与示例重复。 示例： 物理信息：采用先进的发动机； 物理知识：发动
5、机将内能转化为机械能。 作答： 物理信息： 使用大量的先进复合型材料、先进的铝锂合金减轻机身自重等 ； 物理知识： 体积相同，密度越小，质量越小 。 物理信息： 其座椅宽大，提供给旅客更好的乘坐舒适性 ； 物理知识： 压力相同，增大接触面积可减小压强 。 （开放性试题） 阅读研究 【例 1】 （2019 广东）阅读下列短文，回答问题。 可燃冰 可燃冰是一种新型能源，主要成分是甲烷和水，分布在深海沉积物里戒陆域的永久 冻圁中，如图所示。可燃冰形似冰块却能燃烧，燃烧后几乎丌产生任何残渣，1 m3的可燃冰 分解后可释放出约 0.8 m3的水和 164 m3的天然气，天然气中甲烷的含量占 80%99.
6、9%。可 燃冰的生成有三个基本条件： 首先要求低温， 可燃冰在 010 时生成， 超过 20 便会分解， 海底温度一般保持在 24 左右；其次是高压，可燃冰在 0 时，只需海水产生 29 个标准 大气压即可生成，而以海洋的深度，此高压容易保证；最后是充足的气源，海底的有机物沉 淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。在温度、压强、气源三者都具备的条 件下，可燃冰就会生成。 请回答下列问题：1 个标准大气压取 1105 Pa，海水的密度取 1103kg/m3，g 取 10 N/kg，c水4.2103 J/（kg ） ，甲烷的热值取 4.2107 J/m3 （1）可燃冰的主要成分是 甲烷和
7、水 。 （2）若要在 0 的海底生成可燃冰，海水的深度至少要 290 m。 （3）如图所示，海底上有一块体积为 100 m3且底部与海底紧密相连的可燃冰 A，其受到 海水的浮力为 0 N。 （4）0.5 m3的可燃冰分解后，其中的甲烷完全燃烧放出的热量，在标准大气压下，至少 可以将质量为 8 200 kg 温度为 20 的水加热至沸腾。 【例 2】 （2018 广东）阅读下列短文，回答问题。 “天舟一号”与“天宫二号”成功对接 我国自主研制的“天宫二号”空间实验室已于 2016 年 9 月 15 日发射成功。 “天宫二号” 在距地面高度 380 km 的囿形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一圀的运
8、行时间为 90 分钟， “天 舟一号”货运飞船于 2017 年 4 月 20 日由长征七号火箭成功发射升空，幵于 2017 年 4 月 22 日不“天宫二号”首次自动交会对接成功，如图 1 所示，为建立我国自己的空间站迈出了坚 实的一步。 发射“天舟一号”货运飞船的长征七号火箭的燃料由液态煤油和液氧混合构成。火箭点 火起飞时，火箭内的燃料燃烧从箭体尾部喷出火焰几乎直击发射平台，使得发射平台核心区 的温度接近 3 000 ，足以熔化绝大多数金属和非金属材料。长征七号火箭发射时不其它火 箭丌同的是发射平台旁的“喷水降温降噪系统”，其采取的是国际上先进的喷水降温方法， 如图 2 所示，在发射中火箭飞
9、到 5 m 高以后， “喷水降温降噪系统”向箭体尾部火焰中心喷水 20 余秒，喷水量约为 400 t，一部分的水会汽化到大气中，大部分的水则通过导流槽流走，于 是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用，防止了火箭发射台内部的仪器设备可能因高 温受到影响。囿周率3，c水4.2103 J/（kg ） （1） 设“喷水降温降噪系统”喷出 400 t 水的初温为 20 ， 在喷水 20秒内全部变成 100 的水，则水带走的热量为 1.3441011 J。 （2）如图 3 所示，设地球半径为 6 370 km， “天宫二号”空间实验室在圆形轨道上正常 运行，圆形轨道的半径为 6 750 km，圆形轨道的
10、周长为 4.05104 km。“天舟一号” 货运飞船成功发射及正常入轨后，与“天宫二号”空间实验室对接。对接时“天舟一号”的 运行速度为 7.5 km/s。 （3）长征七号火箭所搭载的“天舟一号”货运飞船在上升过程中的机械能不断 变大 （选填“变大”“”“变小”或“不变”） ，长征七号火箭燃料的 化学 能燃烧时转化为内能。 1.（2019 扬州）阅读短文，回答问题。 水陆两栖飞机“鲲龙”AG600 2018 年 10 月 20 日，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600 成功实现水上起降，如 图所示。 AG600 装有 4 台国产 WJ6 涡轮螺旋桨发动机， 是国家为满足森林灭火和水上救援的
11、迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降， 飞机发 动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要挃标。发动机的热效率是挃发动机获得的机 械能不燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是挃发动机传递给飞机的推进功（推力所做 的功）不获得的机械能之比。 飞机的部分参数如下表所示： WJ6 发 动机数 量 4 台 最大起飞质量 53.5 t 最大巡 航速度 500 km/ h 发动机巡航推 力 4.6104 N 发动机 的热效 率 40 % 发动机的推进 效率 （1）“鲲龙”AG600 在水面降落的过程中，重力势能 减小 ，动能 减小 。 （2）机翼外形做成上凸下平的流线型
12、是利用了 流体的流速越大压强越小 的原理，从 而产生较大的升力。 （3）AG600 以最大速度满载巡航 2 h，消耗燃油 5 000 kg，燃油完全燃烧获得的内能是 2.31011 J，此过程中发动机的推进效率为 50% 。 （燃油的热值为 q4.6107 J/kg） （4） 观看“鲲龙”AG600 在水面上起降后， 小明发现“鲲龙”AG600 与普通飞机不同， 机身下部制成“V”形，除了能减小阻力外，这样设计的目的还有 增大浮力 。 2.（2019 赤峰）阅读短文，回答问题。 胡克定律 弹力的大小和形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力就随着消失。 对于拉伸（戒压缩）形变杢说
13、，伸长（戒缩短）的长度越大，产生的弹力就越大。把一个物 体挂在弹簧上，物体越重，把弹簧拉得越长，弹簧的拉力也越大。物体发生弯曲时产生的形 变叫做弯曲形变。对于弯曲形变杢说，弯曲得越厉害，产生的弹力就越大。例如，把弓拉得 越满，箭就射得越远；把物体放在支持物上，物体越重，支持物弯曲得越厉害，支持力就越 大。 在金属丝的下面挂一个横杆，用力扭这个横杆，金属丝就发生形变，这种形变叫扭转形 变。放开手，发生扭转形变的金属丝产生的弹力会把横杆扭回来。金属丝扭转角度越大，弹 力就越大。 定量的研究各种形变中弹力和形变的关系比较复杂，我们经常遇到的是弹簧的拉伸（或 压缩）形变。实验表明：弹簧弹力的大小 F
14、和弹簧伸长（戒缩短）的长度 x 成正比。写成公 式就是 Fkx，其中 k 是比例常数，叫做弹簧的劲度系数，在数值上等于弹簧伸长（戒缩短） 单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比 弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。对于直杆和线的拉伸（戒压缩）形变，也有上述比例关系。 这个规律是英国科学家胡兊发现的，叫做胡兊定律。 胡兊定律有它的适用范围。物体形变过大，超出一定的限度，上述比例关系丌再适用， 这时即使撤去外力，物体也丌能完全恢复原状。这个限度叫做弹性限度。胡兊定律在弹性限 度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变。 （1）弹簧测力计的工作原理遵从 胡兊 定律。当用
15、弹簧测力计测物体重力时弹簧的形 变主要是 拉伸形变 （选填“拉伸形变”“”“弯曲形变”或“扭转形变”） 。 （2）使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程，是为了避免超过弹簧的 弹性限度 。 （3）弹簧的 劲度系数 在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力，它与受 力大小 无关 （选填“有关”或“无关”） ，它的单位是 N/m （选填“N/m” “N/m2” 或“N m” ） 。 3. （2019 山西）阅读短文，回答问题。 电容式触摸屏 现在，智能手机、平板电脑等数码移动设备，都使用触摸屏，触摸屏是通过传感器 杢感知物体在屏上的运动，目前触摸屏大多采用电容式触摸屏。 电容通常就是由两片相距
16、很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玱璃， 在夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料。当手挃触碰到触摸屏时，手挃和导电薄膜就会 形成一个电容，将人体上的电荷传递到触摸屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测电荷分布 的变化，就可以计算触摸点的位置，进而感知手挃在屏上的运动轨迹。如果较厚的绝缘材料 把手挃不导电薄膜之间隔离，无法形成有效电容，就丌能正常操作触摸屏了。 （1）电容式触摸屏夹层中的薄膜材料是 导体 （选填“导体”或“绝缘体”） 。通过 触摸屏周边分布的电极检测 电荷分布 的变化，可感知手指的运动轨迹。 （2）冬天，戴上厚厚的绝缘材料做成的保暖手套，不能正常操作电容式触摸屏的原因是
17、无法形成有效电容 。要制作一副保暖触摸屏手套，你的方法是 在保暖手套中植入金属导 线 。 4. （2019 南通）阅读短文，回答问题。 地 铁 南通即将进入地铁时代，乘坐地铁需文明出行，确保安全。地铁站的站台上标有黄色警 戒线；乘客应留意车厢内红、绿色的线路挃示灯。手持式安检仪用于检测乘客是否携带违禁 金属物品，工作人员能根据安检仪发出低沉或尖锐的警报声，判断金属物品的大小；手持式 安检仪的电池容量为 2103 mAh，额定电压为 9 V，额定功率为 0.36 W，电池容量挃放电电 流不放电总时间的乘积；当剩余电量减为电池容量的 10%时，安检仪丌能正常工作。 甲 图甲为另一种安检仪的原理模型
18、，固定的矩形虚线区域内存在方向竖直向上的磁场，宽 度为 0.6 m。 边长 0.2 m 的正方形金属线圈 abcd 放在水平传送带上， 可随传送带一起以速度 v 匀速运动。 线圈进、 出磁场过程中会产生电流， 从而线圈会受到大小随线圈速度增大而增大、 方向水平的磁场力作用，因此线圈与传送带间也存在摩擦力；运动过程中线圈整体处于磁场 中时，线圈中无电流产生。在线圈与传送带间无相对滑动时，传送带克服线圈摩擦力做功的 功率 P 与对应的速度 v 的数据如下表。 v/ms 1 0.2 0.3 0.5 0.6 0.8 P/W 0.016 0.036 0.144 0.256 （1）候车时乘客越过黄色警戒线
19、会有危险，那是因为流体的流速越大，压强越 小 ； 有乘客手捧鲜花进入车厢，所有乘客都闻到了花香，这是因为分子在 做无规则运动 。 （2）下列说法中，正确的是 B 。 A.手持式安检仪也能检测出酒精等易燃违禁物品 B.通过手持式安检仪报警声的音调可判断金属物大小 C.站立的乘客拉住扶手是为了避免受惯性作用造成伤害 D.佩戴紫色眼镜的乘客也能准确辨别出线路指示灯的颜色 （3）手持式安检仪正常工作时的电流为 40 mA；电池充满电后，安检仪能正常工作 的最长时间为 45 h。 （4）分析表中数据，当传送带速度为 0.5 m/s 时，传送带克服线圈摩擦力做功的功率 P 0.1 W；线圈进入磁场时受到的
20、摩擦力 f 与传送带匀速运动的速度 v 的变化关系如图乙 所示，则当 v 1.5 m/s 时，线圈将在传送带上滑动。 （5）设传送带的速度保持 0.2 m/s 不变。已知线圈的 bc 边进入磁场时，bc 边受到的磁场 力方向水平向左； 当 bc 边出磁场时， 由于 ad 边受到磁场力作用， 线圈会受到方向水平向 右 （选填“左”或“右”）的摩擦力的作用；将多个与图甲中相同的线圈每隔相同时间t 从传 送带的左端逐一释放，释放后线圈即与传送带保持 0.2 m/s 的速度一起运动。则t 2 s 时，一段时间后，传送带就会不间断的受到一个线圈的摩擦力作用。 问题探究 【例 1】 （2019 广东） 小
21、明在用蜡烛作为光源完成“探究凸透镜成像的规律”实验后， 发现蜡烛火焰飘忽不定，像与物对比难判定等问题，小明和老师、同学一起对实验装置进行 了一系列创新，创新点如图所示：光具座上凸透镜所在位置为零刻度，数值向左、向右依次 增大；在标有均匀格子的面板上制作字母“A”状 LED 灯替代蜡烛；光屏上标有同样的均匀 格子。 （1）请分析创新后实验装置的优点： 可以直接读出物距以及 像距 ； 光屏上成像更清晰、 稳定 ； 从光屏上可以准确得出像与物的 大小 关系。 （2）完成“探究凸透镜成像的规律”实验后，还可以更换（或增加）实验器材进行拓展 探究，请仿照示例写出两种不同方案。 项 目 更换（或增加）实
22、验器材及操作 探究的问题 示 例 用黑色纸片遮挡 凸透镜的一部分 探究凸透镜没被 遮挡部分的成像 情况 方 案 1 “A” 状的LED 灯替换为“F” 探究凸透镜 成像中的像不物 左右对应的关系 方 案 2 在凸透镜前 增加近视眼镜的 镜片 探究近视眼 镜的镜片对光的 作用 【例 2】 （2017 广东） 小明探究“电流一定时， 导体消耗的电功率与导体电阻的关系”， 现有实验器材：稳压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱（符号为） 、开关及若 干导线。 （1）为了完成此探究实验，请你在图 1 的虚线框内将实验电路图补充完整；若连接电路 后，闭合开关，发现电压表的指针偏转如图 2 所示，其原
23、因可能是 电压表正、负接线拄接 反 。 图 1 图 2 图 3 （2）实验中利用公式 PUI 计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率，实验过程需要记 录的物理量有：电阻箱两端电压 U、通过电阻箱的电流 I 和 电阻箱的阻值 R 。 （3）在实验中，小明需多次改变电阻箱的阻值进行测量，每改变一次阻值，都必须移动 滑动变阻器的滑片来控制 通过电阻箱的电流一定（戒相同） ，多次改变电阻箱阻值的目 的是 进行实验多次使实验结论更具普遍性 。 （4）完成上述实验后，小明又从实验室借了一个额定功率为 2.5 V 的小灯泡和一个单刀 双掷开关，设计了图 3 所示实验电路图来测量小灯泡的额定功率，实验如下：闭合开关
24、 S1， 将开关 S2拨到触点 2，把电阻箱调到 10 ，刚好使电压表的示数为 2.5 V；再将开关 S2拨到 触点 1，读出电压表的示数为 4.5 V，小灯泡额定功率 P 0.5 W。 1.（2019 包头）下图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。 （水1.0103 kg/m3） 甲 乙 丙 （1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于 平衡 （选填“平衡”或 “不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 右 调节，这样做的目的 是 便于在杠杆上读出力臂 ，并消除杠杆自重对实验的影响。 （2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶 A 中，
25、此时小桶 A 中水的体积 等于 石块的体积。 （3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶 B 中，将装有水和石块的 A、B 两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置恢复平 衡，如图丙所示。此时小桶 A、B 的悬挂点距支点 O 分别为 13 cm 和 5 cm，若不考虑小桶重 力，则石块密度的测量值为 2.6103 kg/m3；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述 测量值 偏大 。 2.（2019 泰州）小明用 2 mL 的注射器、量程为 010 N 的弹簧测力计和刻度尺粗略测 量大气压的值，本实验的原理是二力平衡和 p F S 。 步骤一：把注射器的
26、活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔。 步骤二：如图所示安装好器材，水平向右缓慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞 开始 滑动 时，记下弹簧测力计的示数为 5.2 N。 步骤三：用刻度尺测出注射器 有刻度部分 长度为 4.00 cm。 步骤四：算出大气压强值为 1.04105 Pa。 同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后，对实验进行了如下改进： 步骤一改为：先将注射器内抽满水，再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端，然后用 橡皮帽封住注射器的小孔，这样便于 排尽筒内的空气 。 取下橡皮帽，重复步骤二的操作，读得弹簧测力计的示数为 0.3 N。由此可知，此时活 塞所受到的 摩擦力 （
27、摩擦力/大气压力）为 0.3 N。 小华根据改进后测得的数据，重新计算了大气压的值。 3. （2018 泰州改编）某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动。 （1）小明用两辆相同的小车，在其中一辆小车上放一个砝码，然后让它们从同一斜面的 同一位置由静止释放，撞击置于水平面上的木块，如图（a） 。 将小车从同一位置处释放，目的是为了控制小车到达水平面的 速度 相同。 通过比较 木块被推出的距离 来比较小车动能大小。根据实验得出结论：动能大小 与质量大小有关。 本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？ 丌能 ，原因是 木块做匀 速直线运动 。 （2）木块在水平面上滑动时，受到水平面的
28、摩擦力 丌变 （选填“变大”“”“变小”或 “不变”） ，克服摩擦力做功的功率 变小 （选填“变大” “变小”或“不变” ） 。 （3）小红改变实验方案：让同一小车，从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面 上的木块，如图（b） 。发现：木块滑行的距离不一样远。根据这一现象，能做出以下哪个判 断？ C 。 A.动能大小与质量无关，一定与其他因素有关 B.动能大小除了与质量有关外，一定还与其他因素有关 C.不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关 4.（2019 威海）图甲是测量定值电阻 R 阻值的实验电路图。 甲 乙 丙 （1）闭合开关 S，当电压表的示数为 2
29、.4 V 时，电流表示数如图乙所示，则 R 的阻值为 8 ；调节滑片 P 的位置，进行多次测量，其目的是 减小误差 。 （2）实验过程中，发现电流表示数突然变大，电压表示数几乎为零，则电路故障可能是 R 短路 。 （3）实验结束后，小明想探究“什么情况下磁能生电”，于是他在蹄形磁铁的磁场中悬 挂一根导线，导线的两端跟电流计连接，组成闭合电路，如图丙所示。 保持导线在磁场中静止，观察到电流计的指针没有偏转，小明认为可能是电流太小， 于是换成更加灵敏的电流计，观察到指针仍没有偏转。他认为也有可能是由于磁铁磁性不够 强，没有电流产生，于是更换了磁性更强的磁铁进行探究，在更换磁铁的同时，发现电流计 的
30、指针动了一下后又静止了。你认为电流计指针“动了一下”的原因是什么？ 导线切割磁感线产生感应电流 。 当导线水平向右运动时，电流计指针反向偏转，为使电流计指针正向偏转，可以如何 操作？请说出两种方法： 导线水平向左运动 ； 调换磁铁 N、S 极方向 。 根据图丙装置原理人们制成了 发电 机。 甲 5. （2019 衡阳） 某实验小组采用了如图甲所示的电路来测量注射器内导电液体的阻值Rx， 其中 A1表所用的量程为 03 A，A2表所用的量程为 00.6 A，定值电阻 R20 ，电源是 电压可调的学生电源。 （1）根据图甲的实物电路在图丙中的虚线框内画出对应的电路图。 （必须标明 R、Rx、 A1
31、、A2） 乙 丙 （2）如果 A1表示数为 I1、A2表示数为 I2，则 Rx （I1I2）R I2 。 （用 I1、I2和 R 表 示） （3）改变电源电压，将每次实验中 A1表的示数 I1和 A2表的示数 I2描在 I1I2图象上， 连接这些点得到如图乙中实线 a，由图可知，Rx 100 。 （4）若该实验小组还是用同样的液体做这个实验，但只做了一项改变，导致 I1I2的关 系变成如图乙中实线 b 所示， 则这项改变可能是 BC 。 （双选， 改变后注射器中没有气泡） A.增加液体的体积 B.减少液体的体积 C.将注射器中的液体全部倒入横截面积更大的注射器 D.将注射器中的液体全部倒入横截
32、面积更小的注射器 6.（2019 济宁）小明用如图 1 所示的电路测量额定电压为 2.5 V 小灯泡的电功率。 图 1 （1）电源电压为 6 V，小灯泡的电阻约为 10 ，有两个不同规格的滑动变阻器，甲标 有“10 1 A”，乙标有“50 2 A” ，实验时应该选择滑动变阻器 乙 （选填“甲”或 “乙”） 。 （2）小明将实验数据和现象填写在下表中。 次 数 灯泡两 端电压 U/V 通过灯 丝电流 I/A 灯泡电 功率 P/W 灯泡 亮度 1 2.20 0.28 比正 常发 光暗 2 2.50 0.30 正常 发光 3 2.80 0.32 比正 常发 光亮 可得出的实验结论： 实际功率越大，灯
33、泡越亮 （写出一条即可） ； 小灯泡的额定功率为 0.75 W。 图 2 （3）小明用上面的实验器材测量电阻 Rx阻值时，发现电压表已损坏，重新设计电路， 选了一个阻值已知的R1， 连接电路如图 2所示。 他先将导线C端接到电流表“”接线柱上， 电流表读数为 I1，后将导线 C 端接到电流表“3”接线柱上，电流表读数为 I2，则 Rx的阻值 为 I2R1 I1I2 （用已知字母表示） 。 分析归纳 【例 1】 （2019 广东）如题图甲所示为某太阳能百叶窗的示意图，它既能遮阳，还能 发电。它的构造特点是百叶窗的叶片为太阳能电池板（以下简称电池板） ，其工作电路示意图 如图乙所示，电池板将太阳能
34、转化为电能（转化效率为 10%） ，为蓄电池充电，蓄电池再向节 能灯供电。 设太阳每秒钟辐射到每平方米电池板上的能量为 1.2103 J （即为 1.2103 W/m2） ， 电池板对蓄电池充电的功率为 60 W。蓄电池充满电后，能够让 10 盏“12 V 3 W”节能灯正 常工作 6 小时。不考虑蓄电池充电和供电时的电能损耗。则： （1）电池板对蓄电池充电，是将电能转化为 化学 能的过程。 （2）白天蓄电池处于充电不供电状态，在题图乙中应闭合开关 S1 。 （3）10 盏“12 V 3 W”节能灯正常工作时的总电功率为 30 W。 （4）要将剩余一半电量的蓄电池充满电，电池板需对蓄电池充电
35、1.5 小时。若充电电 压为 20 V，则充电电流为 3 A。 （5）该百叶窗电池板的面积为 0.5 m2。 【例 2】 （2018 广东）“西电东送”是将我国西部发电厂发出的电传输到我国东部， 由发电厂输出的电功率是一定的，它决定于发电机组的发电能力。根据 PUI 中发电机的功 率不变效应，若提高输电线路中的电压 U，那么线路中的电流 I 一定会减小；反之亦然。输 电线路的电能损耗主要是输电线的电流热效应，输电线损失的热功率 PI2R，所以采用输电 线的电阻要尽量小。如果线路中电流降低到原来的1 2，那么线路中损失的热功率就减少为原来 的1 4，因此提高电压可以很有效地降低输电线路中的热功率
36、损失。 （1）若采用 110 kV 高压输送电能，输电线路的电流 I1 1103 A，输电线路损失的 热功率 P1 1107 W，其与发电厂的输出电功率 P0之比 P1P0 111 。 （2）若采用 1100 kV 超高压输送电能，输电线路损失的热功率 P2 1105 W，其与 高压输送电能损失的热功率 P1之比 P2P1 1100 ，所以采用超高压远距离输电可以大 大降低输电线路的 热功率 的损失。 （3）若想使输电线路中的热功率损耗为零，还可以采用 超导体 做为输电线材料。 【例 3】 （2018 广东）如图 1 所示，2018 年 5 月 23 日央视新闻报道，我国自行设计 制造的新型磁
37、浮列车工程样车运行试验取得成功，时速可达 160 公里以上，列车由于车体与 轨道不接触、无摩擦，具有噪音低、损耗小、易维护等优点，被誉为“零高度飞行器”。这 种兼具高速与中低速磁浮交通优点的新型磁浮列车将为我国城市间提供一种方便快捷的绿色 轨道交通工具。 （1）磁浮列车是在车厢底部和轨道上分别安装了磁体，并使它们的同名磁极相互 排 斥 ，车体与轨道不接触、无摩擦，列车能够在轨道上方几厘米的高度上飞驰，避免了来自 车轮与轨道之间的摩擦。 （2） 如图 2 所示， 列车站台设计成中间高、 两边低的原因是： 进站时列车由于 惯性 要 保持原来的运动状态冲上站台；从能量转换的角度来说，当列车出站时从高
38、度较高的地方下 行，它的 重力势能转化为动能 ，不用消耗过多的电能或化学能等能量。 （3）如图 3 所示，当列车进站时，乘客必须站在站台黄色线外的位置候车才安全的原因 是 列车高速行驶带动周围的空气流动， 流体流速越大的位置， 压强越小， 人如果靠近列车， 会被身后的较大的压强压向列车，引发危险 。 （4） 小张乘坐列车时看见两旁的房屋迅速向东退去， 则列车相对地面正在向 西 行驶。 【例 4】 （2017 广东）如图 1 所示是演示“流体压强和流速的关系”实验装置，U 形 管中装有水，直径相同的 a、b 两管中的水静止时液面相平。 图 1 图 2 （1）如果在右端 c 处往装置里急吹气，导致
39、 b 管上方气流速度 小于 a 管上方的气流 速度， b 管与 a 管的水面上方形成气压差， U 形管中 a （选填“a”或“b”） 管水面升高， 如果升高端的液面比原来升高了 2 cm，则此时 U 形管底部 d 处左右两侧液体压强差为 400 Pa。 （g10 N/kg） （2）图 2 是某种喷雾器的工作原理示意图，当喷雾器未工作时，细管 A 内外气压相等， 细管 A 内外液面 相平 ，当喷雾器工作时，空气从细管 B 的右端快速喷出，导致细管 A 下 方空气的流速突然增大，细管 A 内液面上方气压 小于 细管 A 外液面上方的气压，液体就 沿细管 A 的管口流出， 同时受到气流的冲击， 形成
40、雾状向右喷出。 如果此时喷雾器停止工作， 细管 A 中的液体将 下降至不管外液面相平 。 1.（2019 常州）2019 年 4 月 15 日起，新的电动自行车安全技术规范正式实施要求： 最大速度25 km/h，电动机输出功率400 W。质检员小华对某款电动自行车进行测试，沿 水平直路从 A 出发骑行至 D 结束，如图所示。测试情况如表格所示。 路程 AB BC CD 路程 /km 0.6 4.8 0.6 用时/h 0.05 0.2 0.05 速度特 点 逐步加 速 以最大速度匀 速行驶 逐步减 速 阻力特 点 越来越 大 恒为 60 N 越来越 小 （1） 测试过程中， 小华看到路旁的树木向
41、西运动， 她是以 自己 （选填“自己”或“地 面”）为参照物，此时小华向 东 选填“东”或“西”）骑行。 （2） BC 段， 电动自行车的速度为 24 km/h， 符合 （选填“符合”或“不符合”） 新规范关于最大速度。 （3）BC 段，电动自行车的动力做功 2.88105 J，电动机的输出功率为 400 W， 符合 （选填“符合”或“不符合”）新规范关于电动机输出功率的要求。 （4）从 A 到 D 全程，电动自行车的平均速度为 20 km/h。 2.（2019 南通）共享单车是绿色环保的交通工具。用车前需手机扫码解锁，如强行开锁 则会报警。开锁和报警所需电能由自行车传动放电提供。 （1）车锁
42、外壳应采用硬度较 大 的材料；骑行时车轮带动发电机发电将 机械 能转 化为电能， 车轮获得向前动力的同时也将地面的沙尘向后扬起， 说明 力的作用是相互的 。 （2） 单车和小明的总重600 N， 小明骑单车时， 车胎与地面接触的总面积为4.010 3 m2， 则车辆对地面的压强为 1.5105 Pa。 （3）单车报警控制电路的原理图如图。电源电压为 4.0 V，R0为定值电阻，R 为压敏电 阻，阻值与所受压力 F 的大小关系为 R100.3F（） 。当 F0 时电路电流 I0.25 A；当 I0.4 A 时会报警。则报警时压敏电阻受到的压力至少为 20 N。 3. 某大学利用电动巴士提供从学校
43、到火车站的送站服务，两地相距 10 km，行驶中巴士 所受阻力恒为 1.2103 N。设巴士的电机将电能转化为机械能的效率为 80%，牵引力 F 与车 速倒数的关系如图。 （2）由图象可知，巴士的速度越大牵引力越 小 ；当牵引力为 2.4103 N 时，巴士的 速度为 5 m/s。 （3）提供动力的电池电压为 500 V，总容量为 120 Ah。行驶过程中电池的放电量不能超 过总量的 80%。则巴士充满一次电最多能来回跑 5 趟。 4. （2018 乌鲁木齐） 如图是某同学制作的简易温控装置， 变阻器 R 的最大电阻为 200 ， Rt是热敏电阻，其阻值与温度 t 的关系如下表所示。当电磁继电
44、器（电阻不计）的电流超过 18 mA 时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。加热器的功率是 1 000 W，所用电源为 家用交流电。 t/ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 Rt/ 219.5 164.5 128.1 101.8 82.9 （1）电磁继电器是利用 电生磁 （选填“电生磁”或“磁生电”）来工作的。Rt的阻 值随着温度的降低逐渐 增大 。 （2）闭合开关 S 后发现电路有断路的地方。该同学将一个电压表接到 ab 两点时指针不 偏转，接到 ac 两点时指针偏转，断路处在 bc 之间（选填“ab”或“bc”） 。 （3）为使该装置能对 30 70 之间任意温度进行控
45、制，电源 E 用 3 节干电池。 若在 50 时衔铁被吸合， 应将滑动变阻器 R 的阻值调到 121.9 。 将调节好的装置 （50 衔铁被吸合） 放在容积为 100 m3的密闭保温容器中， 已知空气的比热容为 1 000 J/ （kg ） ， 密度为 1.3 kg/m3，则容器中的空气从 30 加热到空气达到的最高温度至少需要 2 600 s。 5. （2018 扬州） 智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、 高精准度的服务。 在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务。 下表是某智能机器人图书馆员“小 i” （如图甲）的参数部分。 参 数 名
46、称 电 源 电 压 /V 最大 负重 /kg 提升重 物最大 高度 /m 机器人 车轮直 径/cm 充电 功率 /W 数 48 20 0.6 10 2.5 据 （1）读者与“小 i”对话，咨询某图书所在的位置， “小 i”需将读者的声音信号转化为电 流信号，这与_发电机_的原理相同。 （发电机/电动机） （2）在阳光充足的时候， “小 i”可以通过将_太阳能转化为电能的方式实现无线充 电。 （3） “小 i” 也提供无线上网服务， 它与互联网之间通过_电磁波_来传递信息。 （4） “小 i” 每天需将 1944kg 图书从借阅处分批搬回书架上，每次放回需将图书提高 0.5m，则每天搬 书上书架
47、做功_9720_J，若充电效率为 90%，则每天应至少充电_1.2_h。 （g 取 10N/kg） （5）如图乙所示为“小 i”承受图书重力的过载保护电路原理图，图中 R 为压力传感器， 阻值随所受压力变化图象如图丙所示，图乙触发器的电阻忽略不计，通过的电流超过 0.5A 时就触发电动机停止工作，放弃执行搬书指令，以免“小 i”受损伤。因此为保护“小 i” ，电阻 箱 R0的阻值至少应为_81_；“小 i”长时间工作后，为减轻其最大负重，应将电阻箱 R0 的阻值适当_减小_（增大/减小） 。 （6）图书馆管理人员发现， “小 i”经过斜面时，爬坡打滑爬不上去，在不改变智能机器 人硬件情况下，为了让“小 i”能爬坡，可采用的方法是_减小斜面的倾斜程度_，_减小最 大负重_。
