2018年中山市中考物理壓軸試題【解析版含答案】
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一、物理單項選擇題(本題7小題,每小題3分,共21分)
1.下列有關聲波和電磁波的說法中正確的是()
A.在月球上,如果不借助通話設備,宇航員即使面對面說話也無法相互聽見
B.移動電話是依靠電磁波傳遞聲音信息,在真空中無法使用
C.驗鈔機利用紅外線的特點檢驗鈔票的真假
D.電視遙控器通常是利用紫外線穿透力強的特點工作的
2.下列有關溫度、熱量、內能的說法中正確的是()
A.一個物體的溫度越高,它含有的熱量越多
B.一個物體的內能增加,一定是有物體對它做功
C.溫度越高,分子熱運動越劇烈,物體的內能越大,物體的動能也越大
D.內能可以自動的從高溫物體轉移到低溫物體
3.一輛自行車在水平路面上勻速行駛,如圖,以下哪個選項中的力是平衡力()
A.人和自行車受到的重力和路面對他們的支持力
B.人和自行車受到的重力和地面對他們的摩檫力
C.路面對自行車的支持力和自行車對路面的壓力
D.人和自行車受到的重力及其對路面的壓力
4.如圖所示的實驗裝置中,哪一個是用來研究磁場對通電導體的作用力()
A.????????????? B.
????????????? C.
????????????? D.
5.家用電冰箱中主要元件是電動壓縮機和照明燈泡.其中電動壓縮機M受溫控開關S1控制,照明燈泡L受門控開關S2控制.壓縮機和照明燈泡既能單獨工作又能同時工作,如圖所示的電路圖中正確的是()
A.????????????? B.
????????????? C.
????????????? D.
6.下列關于家庭電路和安全用電的說法中正確的是()
A.在同一個插座上可以同時使用多個大功率的用電器
B.試電筆無論接觸的是火線還是零線,它都能發紅光
C.家庭電路中控制燈泡的開關應該接在火線和燈泡之間
D.家庭用電器起火時,我們應該先滅火后切斷電源
7.如圖所示,兩個物體的重量分別是G1和G2,當滑輪平衡時,G1:G2為(忽略繩子和滑輪的重力及繩子和滑輪間的摩擦力)()
A.1:1????????????? B.2:1????????????? C.1:3????????????? D.1:2
二、填空題(本題7小題,每空1分,共21分)
8.在超市的冰柜里出售的海鮮和肉類周圍都要鋪上一層碎冰,這是因為冰塊(填物態變化的名稱)時,要(填“吸”或“放”)熱,從而起到保鮮的作用.如圖所示是冰柜里的溫度計,則溫度計的示數是℃.
9.為踐行“低碳生活,綠色出行”,越來越多的市民騎自行車出行.在停止蹬車后,自行車還會在水平路面上前進一段距離,這是因為自行車具有,自行車最后停下來,是因為它受到了的緣故.運動著的自行車如果受到的力全部消失,它將.
10.人眼睛中的晶狀體相當于凸透鏡,如圖所示,物體A經過眼睛成像在視網膜后面的B點,這是視眼(選填“近”或“遠”)成像的情況圖.要想成像在視網膜上,則物體A應該向(選填“左”或“右”)移動;如果不移動物體,也想成像在視網膜上,則應配戴透鏡做成的眼鏡.
11.如圖所示,是一加油機給兩架戰斗機加油的情景,以為參照物,戰斗機是靜止的.如果兩架戰斗機在接受加油機加油的過程中,在同一水平高度上勻速飛行,則加油機的動能將,戰斗機的重力勢能將.(后兩空選填“增加”、“減少”、“不變”)
12.某同學用如圖所示的電路做探究影響電阻大小因素的實驗,圖中甲、乙、丙是鎳鉻合金絲,甲、乙長度相同,乙、丙粗細相同.電路中,電阻R的作用是.實驗中,要想比較接入M、N兩點間電阻的大小,可以根據來判斷,如果還想要探究“導體電阻的大小與其橫截面積的關系”,應選用電阻絲.
13.甲、乙電阻的電流與電壓的關系如圖所示.如果將甲、乙兩個電阻并聯在2V的電路中,此時乙的電阻是Ω,通過電源的電流是A,該電路10s內消耗的總電能為J.
14.電子脈沖式電能表已普遍使用,如圖所示是電能表的表盤,其中“1600imp/kWh”表示每消耗一度電,電能表指示燈閃爍1600次.從電能表的表盤可知,該家庭電路已消耗的電能為kW?h,當家庭電路中只有微波爐工作時,電能表在5min內指示燈閃爍了160imp,則該微波爐消耗的電能為kW?h,微波爐的實際功率為W.
三、作圖題(2+1+2+2=7分)
15.一束光線從空氣斜射到水面發生反射和折射,請在圖中畫出反射光線和大致的折射光線.
16.根據入射光線與折射光線的特點,請在圖中的方框內畫出合適的透鏡
17.如圖,一根以O點為支點的輕質杠桿,在力F1與F2的作用下靜止,請分別作出力F1、F2的力臂L1、L2
18.請在圖乙的虛線框內畫出實物圖甲的電路圖
四、實驗題(6+5+7=18分)
19.圖甲所示,用刻度尺測量物體的長度,所測物體的長度是cm;圖乙中秒表讀數是s,圖丙中彈簧測力計的讀數是N.
20.如圖是探究通電導體產生的熱量與什么因素有關的實驗裝置.已知兩個相同的燒瓶甲、乙內裝有相同質量的煤油,甲、乙瓶中分別有阻值10Ω和6Ω的電阻絲,兩電阻絲串聯接到電路中. 當閉合開關一段時間后,觀察到甲瓶中玻璃管內煤油液面上升較高,說明在相同時,越大,導體產生的熱量越多.在這段時間內,甲、乙兩電阻絲產生的熱量之比是.
21.如圖所示是小明探究平面鏡成像的特點的實驗裝置
(1)在實驗中用平板玻璃代替平面鏡,主要是利用玻璃透明的特點,便于;
(2)在豎立的玻璃板前A處放一支點燃的蠟燭,可以看到玻璃板后面出現蠟燭的像.小明拿另一支大小相同的蠟燭在玻璃板后面移動,當蠟燭移動到B處時,可以看到它和像完全重合.由此可以得出的結論是;
(3)取一光屏放在B處,發現光屏上并沒有出現蠟燭的像,這說明平面鏡所成的像是像.
(4)如果玻璃板與桌面不垂直,將對實驗產生的影響是.
(5)曉雯將玻璃板移去,在玻璃板位置放一凸透鏡,在距離凸透鏡20cm的后方放一光屏,發現光屏上恰好成清晰的倒立、等大的燭焰像,則該凸透鏡的焦距是cm.
22.下面是某小組探究通過導體電流與導體電阻關系的實驗,實驗中所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,滑動變阻器有兩種:“20Ω 2A”和“50Ω 1A”,電源電壓為4.5V,請回答下列問題.
(1)請在圖甲中用筆畫線代替導線將電路連接完整,要求:實驗中如果將滑片從右向左移動,電流表示數變大;
(2)正確連接電路后,閉合開關,發現電壓表有示數,電流表沒有示數,發生這種故障的原因可能是(已知電流表完好);
(3)排除故障后,在某次測量中,把5Ω的定值電阻連入電路時,調節滑動變阻器,使電壓表的示數為1.5V,此時電流表的示數如圖乙,則流過電源的電流為A,此時定值電阻的電功率是W;
(4)接著把5Ω電阻換成10Ω的電阻,應該向(選填“左”、“右”)移動滑動變阻器的滑動觸頭,使電壓表的示數為V,再記下電流值.
(5)為了讓所提供的4個定值電阻在實驗中都能用上,應該選擇規格為的滑動變阻器.
五、計算題(6+7=13分)
23.如圖所示,是美國一家公司研制出的一種“會飛的汽車”,這款汽車的車身和一般的汽車相似,但車門多了兩個可折疊的翅膀.它在陸地行駛時,翅膀折疊,在空中飛行時,翅膀張開.從汽車到“飛機”的變形在30秒內完成,駕駛員在車內即可完成操作.該車已獲準可在美國的空中飛行和公路上行駛,是允許上路的第一輛“空地兩棲車”.以下是該車的一些信息(g=10N/kg):
汽車的質量 | 600kg | 發動機的最大功率 | 75kW |
空中最大飛行速度 | 200km/h | 最大飛行距離 | 800km |
地面最大行駛速度 | 150km/h | 輪胎與地面的總接觸面積 | 0.08m2 |
(1)假設該汽車也允許在我國的空中飛行和公路上行駛,中山到廣州的高速公路大約90km,如果該汽車以地面最大行駛速度勻速行駛,則從中山到廣州大約需要多長時間?
(2)該汽車停止在水平地面上時,對地面的壓強是多少?
(3)若該汽車在空中以最大的功率和最大飛行速度勻速飛行200km,則汽車的牽引力是多少?
24.某品牌家用電熨斗的電路如圖甲所示,額定電壓為220V、最大功率為484W,發熱部分由調溫電阻R和定值電阻R0組成,調溫電阻R是可變電阻,其最大阻值為300Ω.忽略溫度對電阻值的影響.
(1)調溫電阻R的滑片移到哪端時電熨斗的功率最小?
(2)定值電阻R0的阻值是多大?
(3)設電熨斗的實際功率為P,電熨斗表面溫度與環境溫度的溫差為△t,P與△t的關系如圖乙所示,若在溫度為20℃的房間內使用該電熨斗,要求電熨斗表面溫度達到220℃,則通過電路的電流是多大?
六、綜合能力題:(8+5+7=20分)
25.閱讀材料,回答問題.
電磁爐是一種效率較高的新型灶具,已廣泛進入尋常百姓家中.其工作原理如圖甲所示.爐子的內部有一個金屬線圈,當電流通過線圈時會產生磁場,這個變化的磁場又會引起電磁爐上面的鐵質鍋底內產生感應電流(即渦流),渦流使鍋體鐵分子高速無規則熱運動,分子互相碰撞、摩擦而產生熱能,從而迅速使鍋體及食物的溫度升高.所以電磁爐煮食的熱源來自于鍋具本身而不是電磁爐本身發熱傳導給鍋具,它是完全區別于傳統的靠熱傳導來加熱食物的廚具.它具有加熱快,效率高,節能環保,使用方便等特點.其銘牌如圖乙.
(1)從能量轉化的角度看,使用電磁爐煮飯時電能主要轉化為能.
(2)與傳統的電熱爐相比,電磁爐的優點有.
(3)小華單獨把電磁爐接入電路中,用它把1kg、20℃的水加熱到100℃,水吸收的熱量是J[水的比熱容為4.2×103J/(kg.℃)];假設電磁爐消耗的電能全部被水吸收,該電磁爐需要正常工作s;如果換用熱值為4.2×107J/kg的煤氣來加熱這些水,則需要kg的煤氣(不考慮熱量的散失).
26.核潛艇是國家的戰略重器,是維護國家安全的基石之一.
(1)核能是(選填“可再生”或“不可再生”)能源,核潛艇中的核反應堆發生的鏈式反應是(選填“可以”或“不可以”)控制的.
(2)核潛艇在水下水平勻速巡航時,突然進入密度躍層(海水上層密度大,下層密度小)時,潛艇會突然加速下沉,將給潛艇帶來安全隱患.此時應立即將潛艇水艙中的水全部排出,使潛艇受到的重力(選填“大于”、“等于”或“小于”)它的浮力.
(3)核潛艇水平勻速行駛過程中,遇到緊急情況,迅速調整艇身仰角(與水平方向的夾角)至30°開始上浮,上浮過程中潛艇始終以不變的速度沿艇身方向行駛,潛艇的深度計顯示的潛艇在海面下的深度隨時間變化的關系如圖.潛艇在第30s時受到的海水壓強為Pa(不計潛艇高度,海水密度取1.03×103kg/m3).
27.如圖甲是我省潮汕地區東奧島風力發電的外景,風力發電機組主要由風機葉片和發動機組成
(1)風機的葉片具有質量輕、強度高、耐磨損等性能,通常用硬度大,密度(選填“大”或“小”)的復合材料制成;葉片形狀像飛機的機翼,若葉片位置和風向如圖乙所示,由于葉片兩面空氣流速不同產生壓強差,而受到向(選填“上”或“下”)的力使風葉旋轉.
(2)風葉產生的動力通過傳動系統傳遞給發電機,利用原理,使機械能轉化為電能.
(3)某風力發電機的輸出功率與風速的關系如圖丙所示,由圖象可知,能使該風力發電機組產生電能的風速范圍是(用圖象中的字母表示).
(4)下表給出了在不同風速下某風機獲得的能量:
平均風速(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s內獲得的能量(×104J) | 1 | 8 | 27 | 64 |
①請你對表格的數據進行分析,你會發現該風機1s內獲得的能量與風速的關系是;
②風速為5m/s時,這臺風機工作1min所產生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10min,請你通過計算求風機發電的效率是多少?
2018年中山市中考物理壓軸試題參考答案與試題解析
一、單項選擇題(本題7小題,每小題3分,共21分)
1.下列有關聲波和電磁波的說法中正確的是()
A.在月球上,如果不借助通話設備,宇航員即使面對面說話也無法相互聽見
B.移動電話是依靠電磁波傳遞聲音信息,在真空中無法使用
C.驗鈔機利用紅外線的特點檢驗鈔票的真假
D.電視遙控器通常是利用紫外線穿透力強的特點工作的
【考點】聲音的傳播條件;紅外線;紫外線.
【分析】(1)聲音的傳播需要介質,聲音不能在真空中傳播;
(2)電磁波能在真空中傳播;
(3)紫外線可以使熒光物質發光;
(4)利用紅外線可以實現遠距離控制.
【解答】解:A、因為月球上沒空氣,真空不能傳聲,所以在月球上,宇航員只能通過無線電進行交流,故A正確;
B、移動電話是依靠電磁波傳遞聲音信息,在真空中可以使用,故B錯誤;
C、紫外線可以使熒光物質發出熒光,所以驗鈔機利用了紫外線來檢驗鈔票的真假,故C錯誤;
D、電視遙控器利用的是紅外線控制電視機,故D錯誤.
故選A.
2.下列有關溫度、熱量、內能的說法中正確的是()
A.一個物體的溫度越高,它含有的熱量越多
B.一個物體的內能增加,一定是有物體對它做功
C.溫度越高,分子熱運動越劇烈,物體的內能越大,物體的動能也越大
D.內能可以自動的從高溫物體轉移到低溫物體
【考點】溫度、熱量與內能的關系;熱傳遞.
【分析】①熱量是過程量,就是說,熱量只存在于熱傳遞或熱交換過程中,只能說吸收或放出熱量,熱量傳遞等;熱量不是狀態量,不能說含有或者具有熱量;
②改變內能有兩個方法:做功和熱傳遞;
③內能是指物體內部所有分子做無規則運動所具有的動能和分子勢能的總和.內能的大小與溫度有關,同時分子越多,其內能也會越大,物體的動能與物體的質量和速度有關;
④熱傳遞實質是內能從高溫物體轉移到低溫物體,或者是從一個物體的高溫部分傳到低溫部分,只要有溫度差,就會發生熱傳遞.
【解答】解:
A、一個物體的溫度越高,分子運動越劇烈,其內能越大;熱量是熱傳遞過程中傳遞內能的多少,不是含有的熱量多.故A項錯誤;
B、一個物體內能增加,可能是吸收了熱量,也可能是有物體對它做功.故B項錯誤;
C、物體的溫度越高,分子的熱運動越劇烈,物體的內能越大;而物體的動能與質量和速度有關,與溫度無關.故C項錯誤;
D、只要有溫度差,內能就可以自動的從高溫物體轉移到低溫物體,發生熱傳遞.故D項正確.
故選D.
3.一輛自行車在水平路面上勻速行駛,如圖,以下哪個選項中的力是平衡力()
A.人和自行車受到的重力和路面對他們的支持力
B.人和自行車受到的重力和地面對他們的摩檫力
C.路面對自行車的支持力和自行車對路面的壓力
D.人和自行車受到的重力及其對路面的壓力
【考點】平衡力的辨別.
【分析】要判斷是否為平衡力,首先對物體進行受力分析,然后根據二力平衡的條件:大小相等,方向相反,作用在同一直線上,作用在同一個物體上.
【解答】解:
A、人和自行車受到的重力豎直向下,路面對他們的支持力豎直向上,兩個力大小相等、方向相反,作用在一條直線上,是一對平衡力.符合題意;
B、人和自行車受到的重力豎直向下,摩擦力在水平方向上,不是平衡力.不符合題意;
C、路面對他們的支持力豎直向上,自行車對路面的壓力豎直向下,大小相等、方向相反,但作用在兩個物體上,是相互作用力,不屬于平衡力.不符合題意;
D、他們受到的重力和他們對路面的壓力方向都是豎直向下,不屬于平衡力.不符合題意.
故選A.
4.如圖所示的實驗裝置中,哪一個是用來研究磁場對通電導體的作用力()
A.????????????? B.
????????????? C.
????????????? D.
【考點】磁場對通電導線的作用.
【分析】研究磁場對通電導體的作用力的實驗中,必須給導體通電,即必須要有電源,然后將導體放入磁場中.結合圖中實驗裝置可逐一做出判斷.
【解答】解:
A、圖中是探究通電直導線周圍存在磁場的實驗,是電流的磁效應,故A不合題意;
B、圖中線圈在磁場中做切割磁感線運動,線圈中產生感應電流,使小燈泡發光,是發電機的原理,故B不合題意;
C、圖中閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動,導體中產生感應電流,是電磁感應現象,故C不合題意;
D、圖中有電源,是通電導體在磁場中受力運動,是電動機的原理,故D符合題意.
故選D.
5.家用電冰箱中主要元件是電動壓縮機和照明燈泡.其中電動壓縮機M受溫控開關S1控制,照明燈泡L受門控開關S2控制.壓縮機和照明燈泡既能單獨工作又能同時工作,如圖所示的電路圖中正確的是()
A.????????????? B.
????????????? C.
????????????? D.
【考點】電路的基本連接方式.
【分析】由題意可知,電動壓縮機M與溫控開關S1串聯,照明燈泡L與門控開關S2串聯;根據生活經驗可知燈和壓縮機能獨立工作、互不影響,即兩者是并聯.
【解答】解:由題意可知:燈和壓縮機是并聯關系,且各自的支路有一個開關控制,干路上沒有開關.
A、燈和壓縮機是串聯關系,故不符合題意;
B、燈和壓縮機是并聯關系,且各自的支路有一個開關控制,干路上沒有開關.故符合題意;
C、由圖可知,兩開關都閉合時,壓縮機被短路不工作.故不符合題意;
D、燈和壓縮機是并聯關系,但干路上有開關,故不符合題意.
故選B.
6.下列關于家庭電路和安全用電的說法中正確的是()
A.在同一個插座上可以同時使用多個大功率的用電器
B.試電筆無論接觸的是火線還是零線,它都能發紅光
C.家庭電路中控制燈泡的開關應該接在火線和燈泡之間
D.家庭用電器起火時,我們應該先滅火后切斷電源
【考點】安全用電原則.
【分析】(1)多個大功率用電器使用同一插座容易造成電流過大,引發火災;
(2)試電筆接觸火線時氖管發光,接觸零線時氖管不發光;
(3)家庭電路中開關應該接在燈泡與火線之間;
(4)家庭用電器起火時,我們應該先切斷電源后滅火.
【解答】解:A、在同一個插座上同時使用多個大功率的用電器,容易造成電流過大,引發火災,故A錯誤;
B、試電筆接觸火線時氖管發光,接觸零線時氖管不發光,故B錯誤;
C、家庭電路中控制燈泡的開關應該接在火線和燈泡之間,這樣斷開開關時,燈泡處才不會帶電,故C正確;
D、家庭用電器起火時,我們應該先切斷電源后滅火,直接滅火易引發觸電,故D錯誤.
故選C.
7.如圖所示,兩個物體的重量分別是G1和G2,當滑輪平衡時,G1:G2為(忽略繩子和滑輪的重力及繩子和滑輪間的摩擦力)()
A.1:1????????????? B.2:1????????????? C.1:3????????????? D.1:2
【考點】滑輪組繩子拉力的計算.
【分析】此題的滑輪組和我們常見的滑輪組的裝置是不同的,我們分析時可以利用等效替代法,將G2對繩子施加的力看作是繩子末端的拉力.再根據滑輪組的省力情況即可求出
【解答】解:
圖中是一定一動的滑輪組,可以將G2由于重力而對繩子施加的拉力看作是繩子末端的拉力(該拉力等于G2),最后一段繩子是由定滑輪引出的,繩子股數是2,不計摩擦及滑輪重,即理想狀況下,F=G.所以 G2=
G1,即G1:G2=2:1.
故選B.
二、填空題(本題7小題,每空1分,共21分)
8.在超市的冰柜里出售的海鮮和肉類周圍都要鋪上一層碎冰,這是因為冰塊 熔化 (填物態變化的名稱)時,要 吸 (填“吸”或“放”)熱,從而起到保鮮的作用.如圖所示是冰柜里的溫度計,則溫度計的示數是 ﹣2 ℃.
【考點】熔化與熔化吸熱特點;溫度計的使用及其讀數.
【分析】物質從固態變為液態的過程是熔化,熔化需要吸收熱量;
溫度計讀數時要看清其量程和分度值,根據液柱上面對應的刻度讀數,讀數時視線要與液柱上表面相平,并注意分清零上還是零下.
【解答】解:
超市里出售的海鮮周圍要鋪一層碎冰塊,這是因為冰塊熔化時,要吸收熱量,所以能起到保鮮的作用;
由圖知:溫度計上10℃之間有10個小格,所以一個小格代表的溫度是1℃,即此溫度計的分度值為1℃;液柱最高處在“0”以下,所以顯示的溫度低于0℃,為﹣2℃.
故答案為:熔化;吸;﹣2.
9.為踐行“低碳生活,綠色出行”,越來越多的市民騎自行車出行.在停止蹬車后,自行車還會在水平路面上前進一段距離,這是因為自行車具有 慣性 ,自行車最后停下來,是因為它受到了 摩擦力(阻力) 的緣故.運動著的自行車如果受到的力全部消失,它將 勻速直線運動 .
【考點】慣性;力與運動的關系.
【分析】(1)自行車由于慣性要保持原來的運動狀態.
(2)運動的自行車最后停了下來,運動狀態發生了改變,一定受到力的作用,這個力是摩擦阻力.
(3)運動著的自行車如果受到的力全部消失,不再受到摩擦阻力,運動狀態不會發生改變,將保持勻速直線運動下去.這是牛頓在實驗的基礎上,經過科學的推理得到的牛頓第一定律.
【解答】解:(1)停止蹬車后,行駛在水平路面上的自行車仍繼續向前運動一段距離,這是由于慣性自行車要保持原來的運動狀態,繼續運動.
(2)最終自行車還會停下來是因為自行車和地面之間存在摩擦阻力,摩擦阻力改變了自行車的運動狀態,慢慢停了下來.
(3)運動著的自行車如果受到的力全部消失,不會改變自行車的運動狀態,自行車的速度和方向都不會改變,永遠勻速直線運動下去.
故答案為:慣性;摩擦力(阻力);勻速直線運動.
10.人眼睛中的晶狀體相當于凸透鏡,如圖所示,物體A經過眼睛成像在視網膜后面的B點,這是 遠 視眼(選填“近”或“遠”)成像的情況圖.要想成像在視網膜上,則物體A應該向 左 (選填“左”或“右”)移動;如果不移動物體,也想成像在視網膜上,則應配戴 凸 透鏡做成的眼鏡.
【考點】遠視眼的成因與矯正辦法.
【分析】由于晶狀體太薄,其折光能力太弱,或眼球的前后方向太短,使得像成在視網膜的后方,這就是遠視眼的成因;而后據凸透鏡和凹透鏡對光線的作用分析,即可判斷用哪種透鏡來矯正.
【解答】解:分析上圖不難看出,此時像成在視網膜的后方,所以是遠視眼,若想看清物體A,應將物體遠離眼睛,即向左移動;
同時若想通過佩戴眼鏡來矯正,即想使像成在視網膜上,需要讓原來的光線會聚一些,由于凸透鏡對光線有會聚的作用,故用凸透鏡來矯正遠視眼.
故答案為:遠;左;凸.
11.如圖所示,是一加油機給兩架戰斗機加油的情景,以 加油機 為參照物,戰斗機是靜止的.如果兩架戰斗機在接受加油機加油的過程中,在同一水平高度上勻速飛行,則加油機的動能將 減少 ,戰斗機的重力勢能將 增加 .(后兩空選填“增加”、“減少”、“不變”)
【考點】參照物及其選擇;動能和勢能的大小變化.
【分析】(1)如果物體位置相對于參照物位置不變,則物體是靜止的;如果物體位置相對于參照物的位置不斷變化,則物體是運動的;
(2)動能大小的影響因素:質量、速度.質量越大,速度越大,動能越大.重力勢能大小的影響因素:質量、被舉得高度.質量越大,高度越高,重力勢能越大.
【解答】解:(1)以加油機為參照物,戰斗機相對于加油機的位置沒有發生變化,戰斗機是靜止的;
(2)兩架戰斗機在接受加油機加油的過程中,在同一水平高度勻速飛行,速度不變,高度不變,由于加油機質量的減少,所以動能減小,戰斗機的質量增加,所以重力勢能增加.
故答案為:加油機;減少;增加.
12.某同學用如圖所示的電路做探究影響電阻大小因素的實驗,圖中甲、乙、丙是鎳鉻合金絲,甲、乙長度相同,乙、丙粗細相同.電路中,電阻R的作用是 保護電路 .實驗中,要想比較接入M、N兩點間電阻的大小,可以根據 電流表示數 來判斷,如果還想要探究“導體電阻的大小與其橫截面積的關系”,應選用電阻絲 甲乙 .
【考點】影響電阻大小的因素.
【分析】(1)影響導體電阻大小的因素:導體的材料、長度和橫截面積,在研究電阻與其中某個因素的關系時,要采用控制變量法的思想,要研究導體的電阻大小與一個量之間的關系,需要保持其它量不變;
(2)電流表串聯在電路中,電源電壓一定,導體電阻越大,電路電流越小,導體電阻越小,電路電流越大,可以通過電流表示數大小判斷導體電阻大小.
【解答】解:
當電路中電阻太小時,電阻可以防止電路中電流過大,則電阻R在電路中的作用是保護電路;
在M、N之間分別接上不同的導體,則通過觀察電流表示數來比較導體電阻的大小;
要驗證“導體電阻的大小與導體的粗細有關”,應控制導體材料與長度相同,橫截面積不同,所以應選甲、乙的兩根電阻絲進行實驗.
故答案為:保護電路;電流表示數;甲乙.
13.甲、乙電阻的電流與電壓的關系如圖所示.如果將甲、乙兩個電阻并聯在2V的電路中,此時乙的電阻是 10 Ω,通過電源的電流是 0.6 A,該電路10s內消耗的總電能為 12 J.
【考點】歐姆定律的應用;電功的計算.
【分析】首先根據圖象得出兩電路元件在2V時的電流,然后根據歐姆定律求出元件乙的阻值;再根據并聯電路的特點求出干路電流,根據W=UIt求出通電10s消耗的總電能.
【解答】解:(1)由圖象可知,當甲、乙兩個電阻的電路為2V時,通過甲的電流為0.4A,通過乙的電流為0.2A.
由I=得乙的電阻:
R乙==
=10Ω;
(2)將元件甲、乙并聯后接在電壓為2V的電源兩端時,
干路電流:
I=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A,
10s內消耗的總電能為:
W=UIt=2V×0.6A×10s=12J.
故答案為:10;0.6;12.
14.電子脈沖式電能表已普遍使用,如圖所示是電能表的表盤,其中“1600imp/kWh”表示每消耗一度電,電能表指示燈閃爍1600次.從電能表的表盤可知,該家庭電路已消耗的電能為 7325.6 kW?h,當家庭電路中只有微波爐工作時,電能表在5min內指示燈閃爍了160imp,則該微波爐消耗的電能為 0.1 kW?h,微波爐的實際功率為 1200 W.
【考點】電能表參數的理解與電能的求法;實際功率.
【分析】電能表最后一位是小數位;
1600imp/kW?h表示的是電路中每消耗1kW?h的電能,電能表指示燈閃爍1600次,或者表示電能表指示燈每閃爍1次,電路中消耗kW?h的電能,求出指示燈閃爍160次電路中消耗的電能.然后求出用電器的功率.
【解答】解:該家庭電路已消耗的電能:7325.6kW?h;
指示燈閃爍160次,電路消耗電能為:
W=kW?h=0.1kW?h,
用電器的功率:
P==
=1.2kW=1200W.
故答案為:7325.6;0.1;1200.
三、作圖題(2+1+2+2=7分)
15.一束光線從空氣斜射到水面發生反射和折射,請在圖中畫出反射光線和大致的折射光線.
【考點】作光的折射光路圖;作光的反射光路圖.
【分析】先過入射點垂直界面作出法線,要作出反射光線必須知道反射定律的內容:反射光線、入射光線、法線在同一個平面內,反射光線、入射光線分居法線兩側,反射角等于入射角,按反射定律的內容作出反射光線;
要作出折射光線,必須知道折射定律的內容:折射光線、入射光線、法線在同一個平面內,折射光線與入射光線分居法線兩側,當光由空氣斜射入水中時,折射角小于入射角,根據折射定律作出折射光線.
【解答】解:過入射點垂直界面作出法線,在空氣中法線右側斜向上作出反射光線,并使反射角等于入射角;
在法線右側的水中斜向下作出折射光線,使折射角小于入射角,如圖所示:
16.根據入射光線與折射光線的特點,請在圖中的方框內畫出合適的透鏡
【考點】透鏡及其分類.
【分析】凹透鏡對光線有發散作用,除過光心的光線之外的所有射向凹透鏡的光線,經凹透鏡折射后都會比原來發散一些;射向虛焦點的光線,經凹透鏡后變為平行光線.
【解答】解:由圖可知:光線經過透鏡后,折射光線相對于入射光線要發散一些,故是凹透鏡,如圖:
.
17.如圖,一根以O點為支點的輕質杠桿,在力F1與F2的作用下靜止,請分別作出力F1、F2的力臂L1、L2
【考點】力臂的畫法.
【分析】已知動力和阻力,根據力臂的畫法,先確定支點O,再過支點作動力作用線和阻力作用線的垂線段,即可畫出動力臂和阻力臂.
【解答】解:杠桿繞著轉動的點為支點,反向延長力F1的作用線,過支點O作力F1的垂線段即為F1的力臂L1;
過支點O作力F2的垂線段即為F2的力臂L2,如下圖所示:
18.請在圖乙的虛線框內畫出實物圖甲的電路圖
【考點】根據實物圖畫電路圖.
【分析】從實物圖可以看出開關控制支路,兩燈并聯,電流表測量通過燈泡L1的電流.
【解答】解:電流從正極出發后分支,一支經燈泡L2直接回到負極;另一支經電流表、開關S、燈泡L1回到負極.如圖:
四、實驗題(6+5+7=18分)
19.圖甲所示,用刻度尺測量物體的長度,所測物體的長度是 3.80 cm;圖乙中秒表讀數是 99.8 s,圖丙中彈簧測力計的讀數是 4.6 N.
【考點】長度的測量;時間的測量;彈簧測力計的使用與讀數.
【分析】(1)使用刻度尺測量物體長度時,要觀察是否從0刻度線量起,起始端沒從0開始,要以某一刻度當作“0”刻度,讀出末端刻度值,減去前面的刻度即為物體長度,注意刻度尺要估讀到分度值的下一位;
(2)秒表的中間的表盤代表分鐘,周圍的大表盤代表秒,秒表讀數是兩個表盤的示數之和;
(3)彈簧測力計在使用前要觀察其量程和分度值,再根據指針所指示的刻度來讀數.
【解答】解:
由圖知:
(1)刻度尺上1cm之間有10個小格,所以一個小格代表1mm,即刻度尺的分度值為1mm;物體左側與6.00cm對齊,右側與9.80cm對齊,所以物體的長度為L=9.80cm﹣6.00cm=3.80cm;
(2)在秒表的中間表盤上,1min中間有兩個小格,所以一個小格代表0.5min,指針在“1”和“2”之間,偏向“2”一側,分針指示的時間為1min.在秒表的大表盤上,1s之間有10個小格,所以一個小格代表0.1s,指針在29.8s處,秒針指示的時間為39.8s,即秒表的讀數為1min39.8s=99.8s.
(3)彈簧測力計一個大格表示1N,里面有5個小格,一個小格表示0.2N,即分度值為0.2N.故彈簧測力計的示數為4.6N.
故答案為:3.80;99.8;4.6.
20.如圖是探究通電導體產生的熱量與什么因素有關的實驗裝置.已知兩個相同的燒瓶甲、乙內裝有相同質量的煤油,甲、乙瓶中分別有阻值10Ω和6Ω的電阻絲,兩電阻絲串聯接到電路中. 當閉合開關一段時間后,觀察到甲瓶中玻璃管內煤油液面上升較高,說明在 通電時間和電流 相同時, 電阻 越大,導體產生的熱量越多.在這段時間內,甲、乙兩電阻絲產生的熱量之比是 5:3 .
【考點】焦耳定律.
【分析】由焦耳定律可知,電流通過導體產生的熱量與通過的電流、導體的電阻和通電時間有關.
實驗時因為甲瓶中電阻絲的電阻大于乙瓶中電阻絲的電阻,電流通過甲瓶中電阻絲產生的熱量多,使甲瓶中的煤油溫度上升的高,利用控制變量法寫出結論;
由圖知,兩電阻串聯,通過的電流相等,又知道兩電阻的阻值大小,根據焦耳定律求在相同時間內通過兩個電阻產生的熱量之比.
【解答】解:兩電阻絲串聯,通過的電流和通電時間相同,因為甲瓶中電阻絲的電阻大于乙瓶中電阻絲的電阻,電流通過甲瓶中電阻絲產生的熱量多,使甲瓶中的煤油溫度上升的高,由此得出,當通過的電流和通電時間相同時,導體的電阻越大、電流產生的熱量越多;
因為燒瓶甲、乙中的電阻R甲和R乙串聯,所以I甲=I乙,又因為Q=I2Rt,通電時間t相等,
所以電流通過R甲、R乙產生的熱量之比:Q甲:Q乙=I2R甲t:I2R乙t=R甲:R乙=10Ω:6Ω=5:3.
故答案為:通電時間和電流;電阻; 5:3.
21.如圖所示是小明探究平面鏡成像的特點的實驗裝置
(1)在實驗中用平板玻璃代替平面鏡,主要是利用玻璃透明的特點,便于 確定像的位置 ;
(2)在豎立的玻璃板前A處放一支點燃的蠟燭,可以看到玻璃板后面出現蠟燭的像.小明拿另一支大小相同的蠟燭在玻璃板后面移動,當蠟燭移動到B處時,可以看到它和像完全重合.由此可以得出的結論是 像與物的大小相等 ;
(3)取一光屏放在B處,發現光屏上并沒有出現蠟燭的像,這說明平面鏡所成的像是 虛 像.
(4)如果玻璃板與桌面不垂直,將對實驗產生的影響是 B處的蠟燭與像不重合 .
(5)曉雯將玻璃板移去,在玻璃板位置放一凸透鏡,在距離凸透鏡20cm的后方放一光屏,發現光屏上恰好成清晰的倒立、等大的燭焰像,則該凸透鏡的焦距是 10 cm.
【考點】平面鏡成像的特點、原理、現象及其實驗方案.
【分析】(1)利用玻璃板透明的特點,可以觀察到玻璃板的另一側,便于找到像的位置.
(2)另外一支相同的蠟燭與豎立在玻璃板前面點燃的蠟燭的像能完全重合,可知蠟燭和他成的像大小相等.
(3)光屏只能接收實像,不能接收虛像,而平面鏡成的是虛像.
(4)實驗中玻璃板如果不垂直于桌面,后面的蠟燭無法與前面蠟燭的像完全重合.
(5)根據凸透鏡成像的規律及其應用之一:u=2f,成倒立等大的實像,可以確定凸透鏡的焦距.
【解答】解:(1)實驗中用透明的玻璃板代替平面鏡,在物體的一側能看到物體的像,同時透過玻璃板也能觀察到代替物體的另一個物體,便于確定像的位置.
(2)未點燃的蠟燭與點燃的蠟燭的像完全重合,可知蠟燭和它成的像大小相等;
(3)用白紙放在像所在的位置時,在白紙上不能承接到有蠟燭的像,說明平面鏡成的像是虛像.
(4)驗時玻璃板如果不豎直,不論怎樣移動后面的蠟燭都不可能與前面蠟燭的像完全重合,就無法驗證像的位置和大小,所以玻璃板應與水平桌面垂直放置.
(5)將玻璃板移去,在玻璃板位置放一凸透鏡,B處放一光屏,發現光屏上恰好成清晰的倒立、等大的燭焰像,則u=20cm=2f,f=10cm.
故答案為:(1)確定像的位置;(2)像與物的大小相等;(3)虛;(4)B處的蠟燭與像不重合;(5)10.
22.下面是某小組探究通過導體電流與導體電阻關系的實驗,實驗中所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,滑動變阻器有兩種:“20Ω 2A”和“50Ω 1A”,電源電壓為4.5V,請回答下列問題.
(1)請在圖甲中用筆畫線代替導線將電路連接完整,要求:實驗中如果將滑片從右向左移動,電流表示數變大;
(2)正確連接電路后,閉合開關,發現電壓表有示數,電流表沒有示數,發生這種故障的原因可能是 定值電阻斷路 (已知電流表完好);
(3)排除故障后,在某次測量中,把5Ω的定值電阻連入電路時,調節滑動變阻器,使電壓表的示數為1.5V,此時電流表的示數如圖乙,則流過電源的電流為 0.3 A,此時定值電阻的電功率是 0.45 W;
(4)接著把5Ω電阻換成10Ω的電阻,應該向 右 (選填“左”、“右”)移動滑動變阻器的滑動觸頭,使電壓表的示數為 1.5 V,再記下電流值.
(5)為了讓所提供的4個定值電阻在實驗中都能用上,應該選擇規格為 “50Ω 1A” 的滑動變阻器.
【考點】探究電流與電壓、電阻的關系實驗;歐姆定律的應用.
【分析】(1)根據實驗中滑片從右向左移動,電流表示數變大,確定變阻器的連接方式;
(2)發現電壓表有示數,說明電壓表與電源連通,電流表沒有示數,說明電路斷路或電路的總電阻很大,據此判斷;
(3)認清電流表小量程的分度值讀數,根據P=UI求電功率;
(4)根據分壓原理,確定滑片移動的方向;
(5)當定值電阻為20Ω時,根據分壓原理求出變阻器連入電路中的最小阻值確定變阻器的規格.
【解答】解:(1)將滑片從右向左移動,變阻器連入電路中的電阻減小,故變阻器滑片以右電阻絲連入電路,如右圖所示;
(2)閉合開關,發現電壓表有示數,說明電壓表與電源連通,電流表沒有示數,說明電路斷路或電路的總電阻很大,所以,發生這種故障的原因可能是定值電阻斷路而導致電壓表串聯在電路中;
(3)電流表小量程的分度值為0.02A,示數為0.3A,此時定值電阻的電功率P=UI=1.5×0.3A=0.45W;
(4)研究電流與電阻的關系時,要保持定值電阻兩端的電壓不變,當5Ω電阻換成10Ω的電阻后,根據分壓原理,定值電阻分得的電壓增大,要保持定值電阻兩端的電壓不變,變阻器要分去更多的電壓,所以應增大變阻器連入電路中的電阻,滑片向右移動,使電壓表示數為1.5V;
(5)當電路中接入20Ω電阻時,要保持電壓表示數為1.5V不變,變阻器要分去4.5V﹣1,5V=3V的電壓,根據分壓原理,變阻器的阻值至少為×20Ω=40Ω.為了讓所提供的4個定值電阻在實驗中都能用上,應選用“50Ω 1A”的變阻.
故答案為:(1)如上圖所示;
(2)定值電阻斷路;
(3)0.3;? 0.45;
(4)右;?? 1.5;
(5)“50Ω 1A”.
五、計算題(6+7=13分)
23.如圖所示,是美國一家公司研制出的一種“會飛的汽車”,這款汽車的車身和一般的汽車相似,但車門多了兩個可折疊的翅膀.它在陸地行駛時,翅膀折疊,在空中飛行時,翅膀張開.從汽車到“飛機”的變形在30秒內完成,駕駛員在車內即可完成操作.該車已獲準可在美國的空中飛行和公路上行駛,是允許上路的第一輛“空地兩棲車”.以下是該車的一些信息(g=10N/kg):
汽車的質量 | 600kg | 發動機的最大功率 | 75kW |
空中最大飛行速度 | 200km/h | 最大飛行距離 | 800km |
地面最大行駛速度 | 150km/h | 輪胎與地面的總接觸面積 | 0.08m2 |
(1)假設該汽車也允許在我國的空中飛行和公路上行駛,中山到廣州的高速公路大約90km,如果該汽車以地面最大行駛速度勻速行駛,則從中山到廣州大約需要多長時間?
(2)該汽車停止在水平地面上時,對地面的壓強是多少?
(3)若該汽車在空中以最大的功率和最大飛行速度勻速飛行200km,則汽車的牽引力是多少?
【考點】速度公式及其應用;壓強的大小及其計算;功率計算公式的應用.
【分析】(1)根據速度公式v=計算;
(2)汽車對地面的壓力等于其重力,根據公式F=G=mg計算汽車對地面的壓力;根據公式p=計算出汽車對地面的壓強;
(3)知道汽車的飛行速度和功率,根據P==
=Fv求出牽引力.
【解答】解:(1)由v=可得,從中山到廣州所用時間:
t==
=0.6h;
(2)汽車靜止在水平地面上時,對地面的壓力:
F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N;
汽車靜止在水平地面上時,對地面的壓強:
p==
=75000Pa;
(3)汽車的飛行速度:v′=200km/h=m/s,
因為P==
=Fv
所以汽車的牽引力:
F==
=1350N.
答:(1)大從中山到廣州大約需要0.6h時間;
(2)該汽車靜止在水平地面上時,對地面的壓強是75000Pa;
(3)若該汽車在空中以最大飛行速度勻速飛行200km,汽車受到的牽引力是1350N.
24.某品牌家用電熨斗的電路如圖甲所示,額定電壓為220V、最大功率為484W,發熱部分由調溫電阻R和定值電阻R0組成,調溫電阻R是可變電阻,其最大阻值為300Ω.忽略溫度對電阻值的影響.
(1)調溫電阻R的滑片移到哪端時電熨斗的功率最小?
(2)定值電阻R0的阻值是多大?
(3)設電熨斗的實際功率為P,電熨斗表面溫度與環境溫度的溫差為△t,P與△t的關系如圖乙所示,若在溫度為20℃的房間內使用該電熨斗,要求電熨斗表面溫度達到220℃,則通過電路的電流是多大?
【考點】歐姆定律的應用;電功率的計算.
【分析】(1)根據功率公式P=可知,電阻越大功率越小;
(2)電路最大功率為484W時,滑動變阻器阻值0Ω,根據R=可計算R0;
(3)根據要求溫度,從圖象中找出相應的功率,進行計算.
【解答】解:(1)當調溫電阻滑片移到最右端時,變阻器接入電阻最大,而電源電壓不變,則電流最小,電熨斗的功率最小;
(2)當調溫電阻滑片移到最左端時,R接入電路的電阻為0Ω,電路中只有R0工作,電路的功率處于最大值P=484W,此時R0==
=100Ω??
(3)當電熨斗表面溫度為220℃時,熨斗表面溫度與環境溫度的溫差△t=220℃﹣20℃=200℃
由圖象可知,此時電熨斗實際功率為:P=440W??????????
電路中的電流為:I==
=2A
答:(1)調溫電阻R的滑片移到最右端時電熨斗的功率最小;
(2)定值電阻R0的阻值是100Ω;
(3)設電熨斗的實際功率為P,電熨斗表面溫度與環境溫度的溫差為△t,P與△t的關系如圖乙所示,若在溫度為20℃的房間內使用該電熨斗,要求電熨斗表面溫度達到220℃,則通過電路的電流是2A.
六、綜合能力題:(8+5+7=20分)
25.閱讀材料,回答問題.
電磁爐是一種效率較高的新型灶具,已廣泛進入尋常百姓家中.其工作原理如圖甲所示.爐子的內部有一個金屬線圈,當電流通過線圈時會產生磁場,這個變化的磁場又會引起電磁爐上面的鐵質鍋底內產生感應電流(即渦流),渦流使鍋體鐵分子高速無規則熱運動,分子互相碰撞、摩擦而產生熱能,從而迅速使鍋體及食物的溫度升高.所以電磁爐煮食的熱源來自于鍋具本身而不是電磁爐本身發熱傳導給鍋具,它是完全區別于傳統的靠熱傳導來加熱食物的廚具.它具有加熱快,效率高,節能環保,使用方便等特點.其銘牌如圖乙.
(1)從能量轉化的角度看,使用電磁爐煮飯時電能主要轉化為 內 能.
(2)與傳統的電熱爐相比,電磁爐的優點有 加熱快、效率高、節能環保、使用方便等 .
(3)小華單獨把電磁爐接入電路中,用它把1kg、20℃的水加熱到100℃,水吸收的熱量是 3.36×105 J[水的比熱容為4.2×103J/(kg.℃)];假設電磁爐消耗的電能全部被水吸收,該電磁爐需要正常工作 168 s;如果換用熱值為4.2×107J/kg的煤氣來加熱這些水,則需要 8×10﹣3 kg的煤氣(不考慮熱量的散失).
【考點】電功與熱量的綜合計算;燃料的熱值.
【分析】(1)電飯鍋消耗電能而產生內能;
(2)電磁爐比普通的電爐更安全,熱效率登更高、更節省電能;
(3)知道水的質量、水的比熱容、水的初溫和末溫,利用吸熱公式求水吸收的熱量;根據P=可求工作時間;根據Q=W,Q=mq可求得煤氣質量.
【解答】解:(1)從能量轉化的角度看,使用電磁爐煮飯時電能主要轉化為內能;
(2)電磁爐比普通的電爐安全、加熱快、效率高、節能環保、使用方便等;
(3)水吸收熱量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×=3.36×105J;
已知電磁爐消耗的電能全部被水吸收,即Q吸=W=3.36×105J;
由P=可得,電磁爐需要正常工作時間:
t==
=168s,
由題意“不考慮熱量的散失”,可知Q放=W=3.36×105J;
由Q放=mq可得需要煤氣的質量:
m==
=8×10﹣3kg.
故答案為:(1)內能;(2)加熱快、效率高、節能環保、使用方便等;(3)3.36×105;168;8×10﹣3.
26.核潛艇是國家的戰略重器,是維護國家安全的基石之一.
(1)核能是 不可再生 (選填“可再生”或“不可再生”)能源,核潛艇中的核反應堆發生的鏈式反應是 可以 (選填“可以”或“不可以”)控制的.
(2)核潛艇在水下水平勻速巡航時,突然進入密度躍層(海水上層密度大,下層密度小)時,潛艇會突然加速下沉,將給潛艇帶來安全隱患.此時應立即將潛艇水艙中的水全部排出,使潛艇受到的重力 小于 (選填“大于”、“等于”或“小于”)它的浮力.
(3)核潛艇水平勻速行駛過程中,遇到緊急情況,迅速調整艇身仰角(與水平方向的夾角)至30°開始上浮,上浮過程中潛艇始終以不變的速度沿艇身方向行駛,潛艇的深度計顯示的潛艇在海面下的深度隨時間變化的關系如圖.潛艇在第30s時受到的海水壓強為 1.03×106 Pa(不計潛艇高度,海水密度取1.03×103kg/m3).
【考點】核能;液體的壓強的計算;物體的浮沉條件及其應用.
【分析】(1)可以從自然界;源源不斷獲得的能源是可再生能源,核電站與核潛艇中的核反應是可控的.
(2)根據懸浮的條件判斷懸浮在水中的潛艇受到的浮力和重力的關系,用壓縮空氣將水艙里的水排出一部分后重力減小,根據浮力和重力的關系判斷物體的運動情況.
(3)由圖示圖象求出深度,然后應用液體壓強公式求出壓強.
【解答】解:(1)核能不能從自然界源源不斷獲得,是不可再生能源,核潛艇中的核反應堆發生的鏈式反應是可以控制的;
(2)核潛艇在水中水平勻速巡航時,突然進入密度躍層(海水上層密度大,下層密度小)時,潛艇受到的浮力變小,潛艇會突然下沉,將給潛艇帶來安全隱患,此時應立即將潛艇水艙中的水全部排出,使潛艇受到的重力小于它的浮力;
(3)由圖示圖象可知,30s時潛艇的深度h=100m,受到的壓強:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×100m=1.03×106Pa,
故答案為:(1)不可再生; 可以;? (2)小于;(3)1.03×106.
27.如圖甲是我省潮汕地區東奧島風力發電的外景,風力發電機組主要由風機葉片和發動機組成
(1)風機的葉片具有質量輕、強度高、耐磨損等性能,通常用硬度大,密度 小 (選填“大”或“小”)的復合材料制成;葉片形狀像飛機的機翼,若葉片位置和風向如圖乙所示,由于葉片兩面空氣流速不同產生壓強差,而受到向 上 (選填“上”或“下”)的力使風葉旋轉.
(2)風葉產生的動力通過傳動系統傳遞給發電機,利用 電磁感應 原理,使機械能轉化為電能.
(3)某風力發電機的輸出功率與風速的關系如圖丙所示,由圖象可知,能使該風力發電機組產生電能的風速范圍是 V1~V3 (用圖象中的字母表示).
(4)下表給出了在不同風速下某風機獲得的能量:
平均風速(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s內獲得的能量(×104J) | 1 | 8 | 27 | 64 |
①請你對表格的數據進行分析,你會發現該風機1s內獲得的能量與風速的關系是 風速越大,獲得能量越多或風機獲得的能量與風速的三次方成正比 ;
②風速為5m/s時,這臺風機工作1min所產生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10min,請你通過計算求風機發電的效率是多少?
【考點】密度的應用與物質鑒別;流體壓強與流速的關系;發電機的構造和原理;能量利用效率.
【分析】(1)葉片上面弧形,下面平面,風經過葉片時,分析葉片上下空氣流速,根據流速越大壓強越小,分析壓強大小,分析受力情況.
(2)風力發電是把機械能轉化為電能,應用電磁感應原理.
(3)由圖象可知,使該風力發電機組產生電能的風速范圍.
(4)①由表格數據分析,風能隨風速的增大而增大,并且有定量關系,把定量關系確定下來;
②知道燈泡的額定功率和工作時間,求出有用功,知道總功,根據機械效率公式求出機械效率.
【解答】解:(1)風機葉片具有質量輕、強度高、耐磨損等性能,通常用密度小,硬度大的復合材料制成;由乙圖知,葉片的上面是突出的弧形,下面是平面,空氣流過時,上面空氣流速大于下面空氣流速,上面壓強小于下面壓強,葉片受到向上的力使風葉旋轉.
(2)風葉產生的動力通過傳動系統傳遞給發電機發電,把風的機械能轉化為電能,這是電磁感應現象.
(3)由圖象可知,風速為V1~V3時有輸出功率,所以使該風力發電機組產生電能的風速范圍是V1~V3;
(4)①由表格數據知,風速增大為原來的2倍,風能增大為原來的23倍;風速增大為原來的3倍,風能增大為原來的33倍…,所以風機獲得的能量與風速的三次方成正比;
②根據P=可得,有用功:W有用=Pt=100W×10×60s=6×104J;
風速為5m/s時,由表格數據可得總功:W總=P′t′=1×104W×60s=6×105J;
風機發電的效率:η=×100%=
×100%=10%.
故答案為:(1)小;上;(2)電磁感應;(3)V1~V3;
(4)①風速越大,獲得能量越多 或 風機獲得的能量與風速的三次方成正比;②10%.
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