中考物理二轮复习压轴培优训练挑战37 天津卷（天津近四年共32题）（2份，原卷版+解析版）

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20、21、22、23年题型统计：
一．选择题（共6小题）
1．（2023•天津）如图所示电路，开关闭合后，灯不发光。用试电笔接触a、b、c三处，氖管都发光；接触d处，氖管不发光。则故障可能是（ ）
A．灯丝断了B．灯短路了
C．开关处断路D．cd间断路
【答案】D
【解答】解：开关闭合后，灯不亮，用试电笔测试a、b、c三点，氖管都发光，这说明从火线到a、b、c点之间的电路都是完好的，没有断路；而试电笔测试d点时，氖管不发光，这说明c点到d之间的导线出现断路。
故选：D。
2．（2023•天津）党的二十大报告指出“科技是第一生产力”。某学校为了培养学生的科学素养，组织科技创新大赛，小明在比赛中制作了水位自动报警器，原理图如图所示。当水位达到金属块A时（一般的水都能导电），则（ ）
A．两灯都亮B．两灯都不亮
C．只有绿灯亮D．只有红灯亮
【答案】D
【解答】解：当水位到达金属块A时，左端的控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使红灯电路接通，红灯亮。
故选：D。
3．（2022•天津）如图所示的实验电路，闭合开关S后，电流表A的示数为0.5A，电流表A1的示数为0.3A。则通过小灯泡L1、L2的电流分别是（ ）
A．0.3A 0.2AB．0.2A 0.3A
C．0.5A 0.3AD．0.5A 0.2A
【答案】A
【解答】解：因为两灯泡并联，电流表A测干路的电流，电流表A1测灯L1的电流，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以流过灯泡L2的电流：I2＝IA﹣IA1＝0.5A﹣0.3A＝0.2A。
故通过灯泡L1的电流是0.3A；通过灯泡L2的电流是0.2A；
故选：A。
4．（2022•天津）实验时，小芳用如图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（ ）
A．拉力F为4N
B．有用功为5J
C．绳子自由端移动距离为1.5m
D．该滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【解答】解：A、由图可知，n＝2；不计绳重和摩擦时，拉力F＝（G物+G动）＝×（8N+2N）＝5N，故A错误；
B、拉力做的有用功：W有用＝Gh＝8N×0.5m＝4J，故B错误；
C、绳子自由端移动距离s＝2h＝2×0.5m＝1m，故C错误；
D、拉力做的总功：W总＝Fs＝5N×1m＝5J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D正确。
故选：D。
5．（2021•天津）如图所示电路，闭合开关后，小灯泡L1和L2均不发光，电流表指针几乎不动，电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，则可能是（ ）
A．L1短路B．L1断路C．L2短路D．L2断路
【答案】D
【解答】解：闭合开关后，两灯均不发光，电流表几乎不动，说明故障类型为断路，电压表明显偏转，说明电压表到电源为通路，故故障为L2断路。
故选：D。
6．（2020•天津）如图所示是一个简化了的玩具警车电路图。若只让电动机M工作，应（ ）
A．只闭合S1B．只闭合S2
C．S1、S2都闭合D．S1、S2都断开
【答案】A
【解答】解：AB、据图可知，开关S1控制电动机，开关S2控制小灯泡，若只让电动机M工作，应只闭合S1，故A正确、B错误；
CD、开关均闭合时，电动机与小灯泡有两条电流路径，所以电动机和小灯泡并联，电动机M工作，灯泡也亮；开关均断开时，电动机M、灯L都不能工作，故CD错误。
故选：A。
二．多选题（共7小题）
7．（2023•天津）（多选）如图所示的“电阻测量盒”，内有电源（电压不变且未知）、阻值已知的定值电阻R0、开关和电流表，并引出两根导线到盒外。将盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连，根据开关闭合、断开时电流表的示数，可以算出Rx的阻值。如图是设计的盒内电路图，其中符合要求的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】ABD
【解答】解：
A、根据图示可知，开关断开时，电路为Rx的简单电路，电流表测量电路中的电流；开关闭合时，电路为并联电路，电流表测量干路中的电流；根据并联电路的电流关系可知通过R0的电流，根据U＝IR可以求出电源电压，然后根据R＝可以求出Rx的阻值，故A正确；
B、根据图示可知，开关闭合时，电路为Rx的简单电路，电流表测量电路中的电流，则电源电压为：U＝IRx；开关断开时，两个电阻串联接入电路中，此时电流表示数为I'，则电源电压为：U＝I'（Rx+R0），两个关系式联立，可以求出Rx的阻值，故B正确；
C、根据图示可知，开关闭合时，电流表和Rx被短路，电路为R0的简单电路；开关断开时，两个电阻串联，电流表测量电路中的电流，由于无法测量出电源电压，所以无法求出Rx的阻值，故C错误；
D、根据图示可知，开关闭合时，Rx被短路，电路为R0的简单电路，电流表测量电路中的电流，根据U＝IR可以求出电源电压；开关断开时，两个电阻串联，电流表测量电路中的电流，根据电源电压和电流表示数可以求出电路的总电阻，根据串联电路的电阻关系可以求出Rx的阻值，故D正确。
故选：ABD。
8．（2021•天津）（多选）如图所示的电路，电源电压恒为12V，灯泡L1标有“6V 3W”字样。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P位于某一位置时，L1正常发光；将L1换成“4V 2W”的灯泡L2，滑片P位于另一位置时，L2也正常发光。先后两种情况下（ ）
A．L1、L2电阻之比为3：2
B．电流表示数之比为1：1
C．电压表示数之比为4：3
D．变阻器功率之比为3：4
【答案】ABD
【解答】解：闭合开关S，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，
L1正常发光时，通过电路的电流：I1＝＝＝0.5A，灯泡的电阻：R1＝＝＝12Ω，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压为：UR1＝U﹣U1＝12V﹣6V＝6V，
滑动变阻器的功率为：PR1＝I1UR1＝0.5A×6V＝3W；
L2正常发光时，通过电路的电流：I2＝＝＝0.5A，灯泡的电阻：R2＝＝＝8Ω，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压为：UR2＝U﹣U2＝12V﹣4V＝8V，
滑动变阻器的功率为：PR2＝I2UR2＝0.5A×8V＝4W；
A、L1、L2电阻之比为12Ω：8Ω＝3：2，故A正确；
B、电流表示数之比为0.5A：0.5A＝1：1，故B正确；
C、电压表示数之比为6V：8V＝3：4，故C错误；
D、变阻器功率之比为3W：4W＝3：4，故D正确。
故选：ABD。
9．（2023•天津）（多选）在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体，额外功与有用功之比为1：3；再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2：5。若不计绳重和摩擦，则（ ）
A．G1：G2＝2：5
B．G1：G2＝1：3
C．先后两次滑轮组的机械效率之比为3：4
D．先后两次滑轮组的机械效率之比为5：6
【答案】BD
【解答】解：
AB．由题意可知，使用滑轮组匀速提升重为G1的物体时，额外功与有用功之比为1：3，
因不计绳重和摩擦时，克服物体重力所做的功为有用功，克服动滑轮重力所做的功为额外功，
所以，由W＝Gh可得：＝＝＝，即G动＝，
因使用同一个滑轮组先后匀速提升重为G1和G2的物体时，两次绳子自由端的拉力之比为2：5，
所以，由F＝（G+G动）可得：＝＝＝＝，
解得：＝，故A错误、B正确；
CD．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝，
则先后两次滑轮组的机械效率之比：＝＝＝，故C错误、D正确。
故选：BD。
10．（2022•天津）（多选）如图所示电路，甲、乙两灯分别标有“6V 6W”和“6V 3W”字样，电源电压恒为6V。不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（ ）
A．只闭合S1时，甲、乙两灯的实际功率之比为2：1
B．只闭合S2、S3时，甲、乙两灯的实际功率之比为2：1
C．只闭合S1、S2时，电路的总功率为6W
D．只闭合S1、S2时，电路的总功率为3W
【答案】BD
【解答】解：不考虑温度对灯丝电阻的影响，则R1＝＝＝6Ω；R2＝＝＝12Ω；
A、只闭合S1时，甲、乙两灯串联，通过两灯的电流相等，根据P＝I2R，＝＝＝，故A错误；
B、只闭合S2、S3时，甲、乙两灯并联，甲、乙两灯的实际电压均等于额定电压6V，所以实际功率都等于额定功率，则＝＝＝，故B正确；
CD、只闭合S1、S2时，甲灯被短路，乙灯两端的实际电压等于额定电压6V，实际功率等于额定功率3W，即电路的总功率为3W，故C错误，D正确。
故选：BD。
11．（2021•天津）（多选）在研究凸透镜成像规律时，将焦距为10cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上（如图），在光屏上得到了烛焰清晰的像（图中光屏未画出）。下列说法正确的是（ ）

A．光屏上所成的是倒立、缩小的实像
B．光屏上所成的是倒立、放大的实像
C．光屏一定位于60～70cm刻度之间
D．光屏一定位于70～90cm刻度之间
【答案】AC
【解答】解：此时物距u＝30cm，此时物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，光屏一定位于60～70cm刻度之间，生活中照相机就是依据此原理制成的，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
12．（2022•天津）（多选）小明在研究物体的浮沉问题时，制作了一个空腔“浮沉子”，将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时，浮沉子恰好悬浮，此时水深为h1，如图所示；一段时间后，由于渗漏空腔内开始进水，最后空腔充满了水，浮沉子沉底且完全浸没，此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0，则所制作的浮沉子（ ）
A．质量为ρ0（h1﹣h0）S
B．质量为ρ0（h2﹣h0）S
C．材料的密度为ρ0
D．材料的密度为ρ0
【答案】AD
【解答】解：AB、浮沉子放入前，水的体积为：V水＝h0S，浮沉子悬浮后，总体积为V浮沉子+水＝h1S，则排开水的体积和浮沉子体积相等，即V排＝V浮沉子＝V浮沉子+水﹣V水＝h1S﹣h0S＝（h1﹣h0）S；
依据阿基米德原理可得：F浮＝ρ水V排g＝ρ水（h1﹣h0）Sg；
由浮沉条件可知，悬浮时，F浮＝G浮沉子，则浮沉子的质量m浮沉子＝＝ρ0（h1﹣h0）S，故A正确，B错误；
CD、浮沉子渗水后，沉底后水深为h2，则浮沉子外壳排开水的体积为V排′＝（h2﹣h0）S＝V浮沉子壳；
依据密度公式可得，浮沉子材料的密度ρ＝，故C错误，D正确。
故选：AD。
13．（2020•天津）（多选）水平桌面上有一底面积为S1的圆柱形薄壁容器，容器内装有质量为m的水。现将一个底面积为S2的圆柱形木块（不吸水）缓慢放入水中，松开手后，木块直立在水中且与容器底接触（部分露出水面），如图所示。若此时木块对容器底的压力刚好为零，则（ ）
A．放入木块前水对容器底的压强为
B．放入木块后水对容器底的压强为
C．木块所受的重力为mg
D．木块所受的重力为mg
【答案】AD
【解答】解：
A．因容器为圆柱形容器，则放入木块前水对容器底的压力F＝G水＝mg，
放入木块前水对容器底的压强：p＝＝，故A正确；
B．由ρ＝可得，容器内水的体积V水＝，
木块直立在水中且与容器底接触，放入木块后容器内水的深度：h＝＝，
此时水对容器底的压强：p′＝ρ水gh＝ρ水g×＝，故B错误；
CD．放入木块后，木块排开水的体积：V排＝S2h＝S2×＝，
木块受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水g×＝mg，
因木块对容器底的压力刚好为零即为漂浮，
所以，木块的重力：G＝F浮＝mg，故C错误、D正确。
故选：AD。
三．填空题（共4小题）
14．（2023•天津）如图1是我国古代汲水装置——桔槔，图2是它水平静止时的简化模型，该装置是 杠杆 （填简单机械名称）：此时配重物重力为G1，水桶重力为G2，l1：l2＝2：1，若不计杆重，则G1：G2＝ 1：2 。
【答案】杠杆；1：2。
【解答】解：根据杠杆原理，由图知，该装置是杠杆；
由杠杆平衡条件可得：G1×l1＝G2×l2，
解得，。
故答案为：杠杆；1：2。
15．（2023•天津）在探究串、并联电路中电流的规律时，做了如图所示的实验。闭合开关后，电流表A1、A2的示数分别为0.5A和0.3A，则通过小灯泡L1的电流为 0.2 A，通过小灯泡L2的电流为 0.3 A。
【答案】0.2；0.3。
【解答】解：由实物图可知，两灯泡并联，电流表A1测干路的电流，电流表A2测灯L2的电流；
闭合开关后，电流表A1、A2的示数分别为0.5A和0.3A，即I＝0.5A，I2＝0.3A，
由并联电路的特点可知，流过小灯泡L1的电流为：I1＝I﹣I2＝0.5A﹣0.3A＝0.2A。
故答案为：0.2；0.3。
16．（2021•天津）电阻R1、R2的U﹣I图象如图1所示，则R1：R2＝ 2：1 。将R1、R2接入电源电压不变的电路中，如图2所示。当只闭合S时，电路消耗的总功率为P1；当S和S1都闭合时，电路消耗的总功率为P2，则P1：P2＝ 2：3 。
【答案】2：1；2：3。
【解答】解：从图1可知，当电压为6V时，通过R1的电流为1A，根据欧姆定律可知R1＝＝＝6Ω，
当电压为6V时，通过R2的电流为2A，根据欧姆定律可知R2＝＝＝3Ω，
则R1：R2＝＝2：1；
将R1、R2接入电源电压不变的电路中，设电源电压为U，当只闭合S时，两电阻串联，电路消耗的总功率为P1＝＝＝，
当S和S1都闭合时，电路为R1的简单电路，电路消耗的总功率为P2＝＝，
故P1：P2＝＝＝2：3。
故答案为：2：1；2：3。
17．（2022•天津）如图所示电路，电阻R1为3Ω，R2为1Ω。当开关S闭合后，通过电阻R1、R2的电流之比为 1：1 ，电压表V1、V2的示数之比为 3：4 。
【答案】1：1；3：4。
【解答】解：闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测电源电压，串联电路各处电流相等，所以通过电阻R1、R2的电流之比为1：1；
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据U＝IR可得电压表V1、V2的示数之比为：＝＝＝。
故答案为：1：1；3：4。
四．实验探究题（共7小题）
18．（2023•天津）同学们在观看冰壶比赛时，发现了如下两个现象：
现象一：运动员蹬冰脚的鞋底为橡胶制成，滑行脚的鞋底为塑料制成。
现象二：运动员蹬冰时要用力。
他们认为上述现象与摩擦力的知识有关，于是提出了“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的问题，并进行了如下探究。
【猜想与假设】根据同学们的发现，猜想滑动摩擦力的大小可能与 接触面粗糙程度 和 压力大小 有关。
【设计并进行实验】
用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板匀速滑动，测出木块受到的滑动摩擦力。进行了三次实验，如图所示。
【分析与论证】
（1）甲图中，木块受到的滑动摩擦力为 0.6 N。
（2）对比乙、丙两图，可得结论： 压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大 。
（3）许多情况下摩擦是有用的，人们常常设法增大它。请列举在冰壶运动中增大摩擦的措施，并利用实验结论进行解释。（至少写出一例） 蹬冰脚鞋底用橡胶制成，在压力一定时，增大接触面粗糙程度可增大摩擦 。
【答案】【猜想与假设】接触面粗糙程度；压力大小；
【分析与论证】
（ 1 ） 0.6；
（2）压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（3）蹬冰脚鞋底用橡胶制成，在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
【解答】解：
【猜想与假设】运动员蹬冰脚的鞋底为橡胶制成，滑行脚的鞋底为塑料制成，鞋底材料不同，猜想滑动摩擦力的大小可能与的接触面粗糙程度有关，运动员蹬冰时要用力，可能滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关；
【分析与论证】
（1）甲图中，测力计分度值为0.2N，木块受到的滑动摩擦力为0.6N；
（2）对比乙、丙两图，压力相同，丙中接触面粗糙，丙中测力计示数大，故可得结论：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（3）蹬冰脚鞋底用橡胶制成，在压力一定时，增大接触面粗糙程度可增大摩擦。
故答案为：
【猜想与假设】接触面粗糙程度；压力大小；
【分析与论证】
（ 1 ） 0.6；
（2）压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（3）蹬冰脚鞋底用橡胶制成；在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
19．（2023•天津）在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究。请你完成下列任务：
【实验探究】
通过图1所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。由实验可得结论： F浮＝G排 。这就是阿基米德原理。
【理论探究】
第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图2所示。
第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理。
请你写出推导过程。提示：推导过程中所用物理量需要设定（可在图2中标出）。
【原理应用】
水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器，内装质量为m的液体。现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没（与容器底接触但不密合），整个过程液体未溢出。金属圆柱体静止时所受浮力F浮＝ 。
【答案】【实验探究】F浮＝G排；
【理论探究】设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图：
，
根据液体压强公式p＝ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强，
根据F＝pS可知液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力，两者之差即为浮力，
即F浮＝F2﹣F1＝ρgh2S﹣ρgh1S＝ρg（h2﹣h1）S＝ρghS＝ρgV排＝m排g＝G排；
【原理应用】。
【解答】解：【实验探究】
由甲、乙两图可知F浮＝G﹣F示＝2N﹣1N＝1N，由丙、丁两图可知G排＝G总﹣G空＝1.5N﹣0.5N＝1N，
比较可得：F浮＝G排；
【理论探究】设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图：
，
根据液体压强公式p＝ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强，
根据F＝pS可知液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力，两者之差即为浮力，即F浮＝F2﹣F1＝ρgh2S﹣ρgh1S＝ρg（h2﹣h1）S＝ρghS＝ρgV排＝m排g＝G排；
【原理应用】
设圆柱体静止后液体的高度为h′，
则液体的密度ρ液＝＝，
物体受到的浮力F浮＝G排＝ρ液V排g＝×S2h′g＝。
故答案为：【实验探究】F浮＝G排；
【理论探究】
设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图：
，
根据液体压强公式p＝ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强，
根据F＝pS可知液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力，两者之差即为浮力，
即F浮＝F2﹣F1＝ρgh2S﹣ρgh1S＝ρg（h2﹣h1）S＝ρghS＝ρgV排＝m排g＝G排；
【原理应用】。
20．（2022•天津）小明同学利用伏安法测电阻。
（1）请你根据小明设计的如图所示电路图甲，用笔画线代替导线将图乙的电路连接完整；
（2）小明进行第二次测量时，电表示数如图丙所示，请你将下表补充完整。
【答案】（1）见解答图；（2）2.4；0.24；10.0；10.2。
【解答】解：（1）根据电路图知滑动变阻器接左下接线柱，由电源电压知电压表选用0～3V的量程与定值电阻并联，见下图：
；
（2）由图丙知电压表量程为0～3V，由图所示电压表可知，其分度值为0.1V，其示数为2.4，
电流表量程为0.6A，由图所示电流表可知，其分度值为0.02A，示数为0.24A；
根据欧姆定律得定值电阻的阻值为：
R2＝＝＝10.0Ω，
平均电阻为：
R＝＝＝10.2Ω。
故答案为：（1）见解答图；（2）2.4；0.24；10.0；10.2。
21．（2021•天津）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，若使如图1所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调节。
（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如表所示。分析可得杠杆的平衡条件是 F1×l1＝F2×l2 。
（3）为了进一步验证实验结论，又做了如图2所示的实验，在杠杆水平平衡时：
①已知每个钩码的质量均为50g，则此次实验中阻力F2大小为 1 N，阻力臂l2为 10.0 cm；（g取10N/kg）
②请你在图中画出动力F1的力臂。
【答案】（1）右；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）①1；10.0；②见上图。
【解答】解：（1）杠杆左端下沉，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节；
（2）分析表格中的数据知1.0N×15.0cm＝1.5N×10.0cm，1.0N×20.0cm＝2.0N×10.0cm，2.0N×15.0cm＝3.0N×10.0cm，故可得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；
（3）①已知每个钩码的质量均为50g＝0.05kg，由图可知，阻力即为钩码的重力，所以阻力F2大小为：
F2＝G＝mg＝2×0.05kg×10N/kg＝1N；
杠杆在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离即为阻力臂，由图知阻力臂l2为10.0cm；
②过支点O作动力F1作用线的垂线段，即动力臂l1；如图所示：
故答案为：（1）右；（2）F1×l1＝F2×l2；（3）①1；10.0；②见上图。
22．（2020•天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示：
请你解答如下问题：
（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 80.0% ；根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率 越高 （选填“越高”“越低”或“不变”）；
（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是 几个自重不同的滑轮 。
【答案】（1）80.0%；如上图所示；
（2）越高；
（3）几个自重不同的滑轮。
【解答】解：（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝＝80.0%；
由s＝nh可得绳子的有效段数：n＝＝＝3，该滑轮组的绕线方式如下图所示：
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（3）为了验证猜想二，滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，要改变动滑轮的重力，故还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮。
故答案为：（1）80.0%；如上图所示；
（2）越高；
（3）几个自重不同的滑轮。
23．（2023•天津）为了测量一个金属零件的密度，小明进行了以下实验：
（1）实验步骤
①把天平放在水平桌面上，将游码移至标尺左端零刻线处，发现指针在分度盘上的位置如图甲所示，为使横梁平衡应将平衡螺母向 右 调节（填“左”或“右”）；
②用天平测出零件的质量，如图乙所示；
③用量筒测出零件的体积，如图丙所示；
（2）实验数据处理
请将实验数据及计算结果填入下表；
【答案】（1）右；（ 2）见解答。
【解答】解：（1）①读图甲可知，指针偏左，说明左侧质量稍大，因此，应将平衡螺母向右侧移动；
（2）读图乙可知，零件的质量为：20g+5g+2g＝27g；
据丙图可知，此时水的体积为30mL＝30cm3，水和零件的体积为40mL＝40cm3，故复合材料的体积是：V＝40cm3﹣30cm3＝10cm3；
故该材料的密度是：ρ＝＝＝2.7g/cm3。
如下表：
故答案为：（1）右；（ 2）见解答。
24．（2023•天津）小明要测出一个电压约为30V的电源电压（电压保持不变），手边可供选用的器材如下：待测电源；一块电压表（量程0～15V）；一块电流表（量程0～0.6A）；两个阻值已知的电阻，分别为R1（20Ω）和R2（40Ω）；一个开关及若干导线。请你合理选择器材，设计实验测出该电源的电压。要求：
（1）画出实验电路图；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出电源电压的表达式（用已知量和测量量表示）。
【答案】（1）见解答图（答案不唯一，但步骤和电源电压的表达式需与电路图一致）；
（2）主要的实验步骤和需要测量的物理量：
①按照电路图连接电路；
②闭合开关S，读出电流表的示数I；
（3）电源电压的表达式：U＝IR总＝I（R1+R2）。
【解答】解：【方法一】（1）实验电路图如下，两电阻串联；电源电压约为30V，R总＝R1+R2＝20Ω+40Ω＝60Ω，电路中的电流约，小于电流表的小量程，可将电流表以小量程接入电路；
（2）主要的实验步骤和需要测量的物理量：
①按照电路图连接电路；
②闭合开关S，读出电流表的示数I；
（3）根据欧姆定律得，U＝IR总＝I（R1+R2）。
【方法二】（1）实验电路图如下，两电阻串联，电压表（量程0～15V）测小电阻R1两端的电压；
（2）主要的实验步骤和需要测量的物理量：
①按照电路图连接电路；
②闭合开关S，读出电压表的示数U1；
（3）根据串联分压的规律可得：＝，
则电源电压：U＝。
答：（1）见解答图（答案不唯一，但步骤和电源电压的表达式需与电路图一致）；
（2）主要的实验步骤和需要测量的物理量：
①按照电路图连接电路；
②闭合开关S，读出电流表的示数I；
（3）电源电压的表达式：U＝IR总＝I（R1+R2）。
五．计算题（共1小题）
25．（2021•天津）水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器，容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后（杯子材料质地均匀），竖直放入水中，静止后容器中水的深度为h0，如图1所示；再将杯中的水全部倒入容器内，把空杯子竖直正立放入水中，待杯子自由静止后，杯底与容器底刚好接触，且杯子对容器底的压力为零，容器中水的深度为h0，如图2所示。已知水的密度为ρ0。求：
（1）空杯子的质量；
（2）该杯子材料的密度。
【答案】（1）空杯子的质量是ρ0S0h0；
（2）该杯子材料的密度是2ρ0。
【解答】解：（1）将杯中的水全部倒入容器后，杯子对容器底部压力为零，此时杯子可视为漂浮状态，
则有F浮＝G＝mg＝G排＝ρ0V排g，即m＝ρ0V排；
观察图像可知，此时V排＝S0×h0＝S0h0；
将V排＝S0h0代入m＝ρ0V排得m＝ρ0S0h0；
（2）由图1知，杯子的体积与杯内水的体积之和等于S0×h0，即V总＝V杯+V水＝S0h0，则V杯＝S0h0﹣V水；
将杯中的水倒入容器中，容器中增加水的体积就是杯中水的体积，即V水＝ΔV＝（5S0﹣S0）×Δh＝4S0×（h0﹣h0）＝S0h0；
将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）空杯子的质量是ρ0S0h0；
（2）该杯子材料的密度是2ρ0。
六．综合能力题（共6小题）
26．（2022•天津）如图是用道钉撬撬道钉的情景。道钉撬可视为以O为支点的杠杆，若动力F1为200N，动力臂l1为1.2m（图中未画出），阻力臂l2为0.06m，不计道钉撬自身重力。
（1）在图中画出动力臂l1；
（2）求道钉对道钉撬的阻力F2的大小。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）动力臂为支点到动力的作用线的距离，过支点O作动力的作用线的垂线，该垂线为动力臂l1，如图所示：
；
（2）由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2得，F2＝＝＝4000N。
故答案为：（1）见解析；（2）阻力F2的大小为4000N。
27．（2022•天津）小芳发现家中的一串珍珠项链能沉在水底，乐于探索的她想测量这串项链的密度。受到“曹冲称象”故事的启发，她利用如图所示的器材和足量的水（含取水工具，水的密度为ρ0）进行实验，实验步骤如下：
①在量筒中装入适量的水，记下体积V1；
②将项链浸没在量筒的水中，记下体积V2；
……
请你帮小芳完成实验。要求：
（1）写出步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量； ③往大水槽中加入适量的水，使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，并记下水面在小桶上的位置；
④取出项链，往小桶中加水使桶外水面到达所计位置，用量筒测出桶中水的体积V3 。
（2）写出珍珠项链密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。 。
【答案】（1）③往大水槽中加入适量的水，使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，并记下水面在小桶上的位置；
④取出项链，往小桶中加水使桶外水面到达所计位置，用量筒测出桶中水的体积V3；
（2）。
【解答】解：（1）因为没有天平，利用漂浮条件求得项链的重力，
则步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量为：
③往大水槽中加入适量的水，使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，并记下水面在小桶上的位置；
④取出项链，往小桶中加水使桶外水面到达所计位置，用量筒测出桶中水的体积V3，
（2）因为装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，量筒测出桶中水的体积V3，即为项链漂浮时排开水的体积，则漂浮时排开水的质量m排＝ρ水V3，
因为漂浮，项链的质量m＝m排＝ρ水V3，
项链的体积V＝V2﹣V1，
则项链的密度ρ项链＝＝。
故答案为：（1）③往大水槽中加入适量的水，使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，并记下水面在小桶上的位置；
④取出项链，往小桶中加水使桶外水面到达所计位置，用量筒测出桶中水的体积V3；
（2）。
28．（2020•天津）“停课不停学”期间，小明在“云课堂”中学习了密度计的相关知识后，想用家中可用器材（如图所示），测出一枚新鲜鸡蛋的密度。已知水的密度为ρ水，请你帮他设计一个测量鸡蛋密度的实验方案。要求：
（1）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
（2）写出鸡蛋密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）实验步骤：
①用刻度尺测量出塑料管的长度L0；
②将装有适量盐的塑料管竖直漂浮在水中，测出塑料管露出液面的长度为L1；
③将鸡蛋放入水中，向水中加盐使鸡蛋悬浮，再测出塑料管露出液面的长度为L2。
（2）设塑料管的横截面积为S，
塑料管排开水的体积：
V排＝S（L0﹣L1），
受到水的浮力F浮水＝ρ水V排g＝ρ水S（L0﹣L1）g，
因为塑料管漂浮。
所以塑料管（包括管内盐）的重力：
G＝F浮水＝ρ水S（L0﹣L1）g；
将鸡蛋放入水中，向水中加盐使鸡蛋悬浮，此时塑料管受到盐水的浮力：
F浮盐水＝ρ盐水V排′g＝ρ盐水S（L0﹣L2）g，
因为塑料管漂浮：
F浮盐水＝G＝F浮水，
ρ盐水S（L0﹣L2）g＝ρ水S（L0﹣L1）g；
ρ盐水（L0﹣L2）＝ρ水（L0﹣L1）；
盐水的密度：
ρ盐水＝ρ水，
因为鸡蛋悬浮盐水中，
所以鸡蛋的密度：
ρ鸡蛋＝ρ盐水＝ρ水。
故答案为：
（1）实验步骤：
①用刻度尺测量出塑料管的长度L0；
②将装有适量盐的塑料管竖直漂浮在水中，测出塑料管露出液面的长度为L1；
③将鸡蛋放入水中，向水中加盐使鸡蛋悬浮，再测出塑料管露出液面的长度为L2。
（2）ρ鸡蛋＝ρ水。
29．（2021•天津）现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有：一段长为l0的电阻丝样品（阻值在2～3Ω之间，两端留有接线头），电压约为12V的电源（电源电压不变），阻值为5Ω的定值电阻R0，一个量程为0～0.6A的电流表，一个量程为0～15V的电压表，开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求：
（1）画出实验电路图（电阻丝用“”表示）；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出电阻丝长度L的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：由欧姆定律可知，若将电阻丝样品与定值电阻R0串联接在电源上电路中的最小电流：Imin＝＝＝1.5A＞0.6A，故电路中不能使用电流表。
方案一：
（1）实验电路图如图所示：
（2）实验步骤：①按电路图连接实物图；
②闭合开关S1，断开开关S2，读出电压表的示数为U1；
③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；
（3）当开关S1闭合，S2断开时，R0和R（待测电阻丝）串联，此时电压表测量R0两端的电压；
当再闭合开关S2时，电阻R被短路，此时只有R0接入电路，电压表的示数即为电源电压；
根据串联电路电压的特点可得R两端的电压为：U＝U2﹣U1，
因串联电路中电流处处相等，则有：＝，
解得R＝，
由＝可得L＝＝。
方案二：
（1）实验电路图如图所示：
（2）实验步骤：①按电路图连接实物图；
②闭合开关S1，断开开关S2，读出电压表的示数为U1；
③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；
（3）当开关S1闭合，S2断开时，R0和R（待测电阻丝）串联，此时电压表测量R（待测电阻丝）两端的电压；
当再闭合开关S2时，电阻R0被短路，此时只有R（待测电阻丝）接入电路，电压表的示数即为电源电压；
根据串联电路电压的特点可得R0两端的电压为：U＝U2﹣U1，
因串联电路中电流处处相等，则有：＝，
解得R＝R0，
由＝可得L＝＝。
故答案为：
方案一：
（1）
（2）①按电路图连接实物图；
②闭合开关S1，读出电压表的示数为U1；
③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；
（3）L＝。
方案二：
（1）
（2）①按电路图连接实物图；
②闭合开关S1，读出电压表的示数为U1；
③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；
（3）L＝。
30．（2020•天津）为了比较方便地测量出未知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”：将一个电源（电压不变）、一个阻值为R0的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，如图1所示。未使用时，盒内开关断开，电流表无示数。使用时，将盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的示数I2，经计算得知Rx的阻值。
请你解答如下问题：
（1）在图2的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图；
（2）在你所设计的电路中任选一种，推导出待测电阻Rx的数学表达式。（请注明所选择的电路，Rx表达式用已知量和测量量表示）
【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）将电流表、定值电阻、开关、电源可能组成的两种电路如图所示：
第一种：
第二种：
（2）若采用第一种电路，开关闭合时，被测电阻Rx与R0并联，电流表测干路中电流，开关断开时，电路中只有Rx，可得：
U＝（I1﹣I2）R0 ①
U＝I2Rx ②
联立①②可得：Rx＝
若使用第二种电路，开关闭合时，R0被短路，电路中只有Rx，当开关断开时，Rx与R0串联，则：
U＝I1•Rx ③
U＝I2•（R0+Rx） ④
联立③④解得：Rx＝。
31．（2022•天津）小明利用如图甲所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的U﹣I关系图象如图乙所示。其中U0、Um、I0均为已知量，电源电压不变。
请解答如下问题：
（1）写出电源电压值；
（2）在图乙所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的U﹣I关系图象，并标出端点的坐标；
（3）滑片移动过程中，当电压表V1示数由U1变为U2时，电流表示数增加了ΔI，请你推导出定值电阻的电功率变化量ΔP的数学表达式（用U1、U2和ΔI表示）。
【答案】（1）电源电压值是Um；
（2）：
（3）ΔP＝（U2+U1）ΔI
【解答】解：（1）滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，定值电阻两端电压最大，为电源电压，分析图乙可知电源电压值是Um；
（2）当滑动变阻器在最右端时，阻值最大，电流最小，结合图乙分析可知电流为I0；定值电阻R0＝，滑动变阻器和定值电阻串联，所以滑动变阻器两端的电压UP＝Um﹣U0；
滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，此时电流I′＝＝；
（3）设定值电阻为R，定值电阻的电功率变化量：
ΔP＝﹣＝（U2+U1）（﹣）＝（U2+U1）ΔI；
另解：设定值电阻为R，定值电阻的电功率变化量：
ΔP＝R﹣R＝（﹣）R＝（I2+I1）（I2﹣I1）R＝（U2+U1）ΔI。
答：（1）电源电压值是Um；
（2）：
（3）ΔP＝（U2+U1）ΔI
七．解答题（共1小题）
32．（2023•天津）如图所示的电路，电源电压为5V，四个定值电阻的阻值均为5Ω。请完成下列任务：
（1）画出开关均断开时的等效电路图（只画出电路中工作电阻的连接方式）；
（2）当开关均闭合时，求电流表的示数。
【答案】（1）见上图；
（2）电流表示数为2A。
【解答】解：（1）开关均断开时，R1、R2串联接入电路，如图：
（2）开关均闭合时，R1、R3并联接入电路，电流表测干路电流，
并联电路各支路两端电压相等，并联电路干路电流等于各支路电流之和，根据欧姆定律可得电流表示数I＝＝+＝2A。
答：（1）见上图；
（2）电流表示数为2A。选择题
填空题
实验题
计算综合解答题
合计
电学综合
8
3
2
4
17
力学综合
4
1
5
4
14
其他综合
1
0
0
0
1
合计
13
4
7
8
32
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R/Ω
1
1.7
0.16
10.6
10.2
2
2.4
0.24
10.0
3
2.8
0.28
10.0
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
2.0
10.0
3
2.0
15.0
3.0
10.0
实验次数
钩码所受的重力G/Ν
提升高度h/m
拉力F/Ν
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
0.3
零件质量
m/g
量筒中水的体积
V1/cm3
量筒中水和零件的总体积V2/cm3
零件体积
V/cm3
零件密度
ρ/（g•cm﹣3）
27
30
40
10
2.7
零件质量
m/g
量筒中水的体积
V₁/cm3
量筒中水和零件的
总体积V₂/cm3
零件体积
V/cm3
零件密度
p/（g•cm⁻3）
27
30
40
10
2.7