黑龙江省中考物理冲刺专练分析计算题二.docx
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黑龙江省中考物理冲刺专练分析计算题二
2021年黑龙江省中考物理冲刺专练——分析计算题
（二）
一．实验探究题（共1小题）
1．小雪用天平、量筒测量家中一枚金币的密度：
（1）用量筒测不规则固体体积的步骤如下：
在量筒中注入适量的水，读出此时水面所对应的示数V1；把固体浸没在盛有适量水的量筒中，读出此时水面所对应的示数V2，则物体的体积V＝ ；
（2）你认为上述操作过程中怎样把握注入量筒内水的多少才是适量的？
答：
；
（3）小雪经查阅资料知，制作金币所用材料的类别及密度如表所示，金币质量不大于3.1g：
黄金类别
24K金
22K金
18K金
密度ρ （kg/m3）
19.26
17.65
15.45
小雪准备用量筒测出一枚金币的体积，实验时小雪选用一个能放入该金币的量筒，其规格如图甲所示。
实验中小雪发现无法准确测量金币的体积，请你分析小雪无法准确测量的原因 ；
（4）由于上述实验不能顺利完成，小雪更换了实验思路，利用家中的电子天平（如图乙所示），进行了如图丙所示的实验过程（容器中装水，水的密度为ρ水）。
请你完成小雪接下来的实验过程（可画简图），并用测量的物理量写出金币密度的数学表达式 。
二．计算题（共8小题）
2．某同学为建筑工地设计了如图所示的提升建筑材料的装置，相关信息如表：
电动机功率变化范围/W
600﹣1000
每块材料质量/kg
200
材料的长×宽×高/m
1×0.4×1
材料被提升的高度/m
10
材料上升的速度/（m/s）
0.2
每个滑轮的重力/N
100
（1）请求出该材料静止在水平地面上时，对地面的最小压强是多少？
（g取10N/kg）
（2）电动机功率最小时，其两端电压是200V，此时通过它的电流是多少？
（3）在满足表格条件的前提下，该装置如何提升建筑材料机械效率最高？
机械效率最高是多少？
（不计摩擦和绳重，且绳子不会断）
3．随着居民生活水平的不断提高，家用轿车越来越多地走进了普通百姓人家，下表为某型家用轿车的有关数据：
家用轿车的总质量1500kg
家用轿车的额定功率30kW
每只轮胎与地面的接触面积为250cm2
油箱的容积55L
（1）该家用轿车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？
（2）若该家用轿车在额定功率下以108km/hn的速度匀速行驶在平直的公路上，则该车发动机的牵引力是多少？
（3）该家用轿车仍以108km/h的速度匀速行驶9min，消耗汽油1.3kg，该车发动机的效率是多少？
（假设汽油完全燃烧，汽油热值q＝4.6×107J/kg，结果保留到0.1%）
4．如图甲所示是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图，其性能指标如下表所示。
请完成下列各题：
额定电压
额定加热功率
指示灯功率
袋内充水
自动断电温度
220V
500W
≤0.2W
1L
65℃
（1）求R的电阻多大？
（2）给它通电，当达到断电温度时，水共吸收了2.1×105J的热量，袋内水的初温是多少？
（3）电热水袋在额定电压下通电多长时间，可将初温15℃的水温度升高35℃？
5．如图所示是电饭锅的简化电路原理图，R1是加热电阻丝（阻值不变）：
（1）锅内装入2.5kg的食材（包括水），其比热容为4×103J/（kg•℃）。
开关S拨至a处时，食材温度升高45℃，求食材吸收的热量；
（2）上述过程中加热时间为500s，此过程中热效率为90%，求R1消耗的电功率；
（3）开关S跳至b处时，电路消耗的总功率为10W，指示灯L的电阻为10Ω，求R2的阻值。
6．如图甲是某学校使用的电开水器，表格中是该电开水器的铭牌，图乙是其电路原理图（R1、R2都是加热电阻），开关S连接a、b处即可实现加热和保温功能。
求：
电开水器铭牌
型号××
额定电压220V
加热功率5000W
保温功率1000W
容积50L
（1）某次水箱装满20℃的水，水的温度升高到60℃。
已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），求加热过程中水吸收的热量。
（2）若上述过程是电开水器在加热状态正常工作42min完成的，求电开水器消耗的电能。
（3）求电开水器的加热效率。
（百分数保留一位小数）
7．为了提高松花江旅游开发建设，哈尔滨市旅游局拟购进一批电动旅游观光艇（如图），其部分技术参数如表：
商品名称
XX观光艇
商品外观
7.5m×2.0m×0.9m
空船质量
900kg
电动机最大输出功率
45kW
最大载客人数
20人
最大航速
45km/h
求：
（1）观光艇以最大航速行驶20min的路程是多少千米？
（2）观光艇以最大功率从江南码头行驶到江北码头只需3min，则行驶一次消耗的电能是多少焦耳？
（3）若观光艇发动机以最大输出功率工作时螺旋桨推进器效率为75%，求以最大航速匀速直线行驶时受到水的平均阻力是多少牛？
8．如图是我国某新型战略核潜艇，如表是其部分性能参数：
水下排水量
11500吨
水下是大航速
36节
水面排水量
9000吨
水下巡航速度
20节
艇长
135米
最大潜深
350米
艇宽
13米
发电机最大功率
25000千瓦
g取10N/kg，海水的密度取ρ海水＝1.0×103kg/m3，求：
（1）核潜艇在水面航行时受到的浮力。
（2）核潜艇下潜到最大深度时受到水的压强。
（3）若核潜艇以水下巡航速度做水平匀速直线运动，所受阻力与速度的关系如图乙所示它的动力功率是多少？
（取1节＝0.5m/s）
9．小明和妈妈一起去商场选购了“亚米牌”全自动豆浆机，回到家，他马上阅读了使用说明书，了解了豆浆机的主要结构（如图甲）、使用方法及注意事项，并观察了豆浆机铭牌（如图丙），电路原理图可等效成图乙。
下表是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机工作时间与对应的工作状态。
请你帮小明解决下列问题：
工作时间（min）
0～1
1～5
5～6
6～10
工作状态
粉碎打浆
加热
粉碎打浆
加热
（1）豆浆机正常工作电热丝电阻是多少？
（2）豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做功多少焦？
（3）小明想了解家里电路的实际电压，于是将家里的其它用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热丝工作时，家里标有“2000r/kW•h”字样的电能表转盘在3min内转了50转，则他家电路的实际电压是多少？
（不考虑温度对电阻的影响）
三．综合能力题（共3小题）
10．如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，用一个装有75%的酒精喷壶从易拉罐的开口端向里面喷两下，然后将一个空的纸杯迅速套上，用手拿着这个“冲天炮”对着上方。
用点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯就会“冲天”飞去。
试分析说明“冲天炮”的工作原理，并对居家实验应注意的问题给出一条合理的建议。
11．竹筏漂流是许多地区的旅游项目之一。
现有一个用8根完全相同的竹子制作而成的竹筏，每根竹子质量为8kg，体积为0.1m3，忽略制作竹筏所使用绳子的质量。
求：
（1）不载人时，竹筏漂浮于水而受到的浮力是多少？
（2）为安全起见，竹筏最多能有一半体积浸入水中，若每名乘客的重力均为500N，该竹筏最多能载多少人？
12．小明为测量家中电热水壶烧水时的实际功率，进行了如下实验：
关掉家里所有用电器，将该电热水壶装满水，接入家庭电路中，测得水从25℃上升到75℃所用的时间是5min。
同时观察到家中电能表转过的转数正好为150转，电能表、电热水壶的铭牌如图所示。
求：
（1）电热水壶中的水吸收的热量是多少？
（2）电热水壶烧水的实际功率是多大？
（3）电热水壶的效率是多少？
四．解答题（共1小题）
13．阅读短文，回答问题。
石墨烯﹣﹣改变世界的神奇新材料
一片碳，看似普通，厚度为单个原子，却使两位科学家获得诺贝尔奖。
这种全新材料名为“石墨烯”，石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料。
作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，而且它几乎是完全透明的。
利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。
比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。
如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，基至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。
因此，其应用前景十分广阔。
（1）石墨烯这种新材料 用来做保险丝； 用来做高压输电线（填“能”或“不能”）。
（2）最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，这是利用石墨烯的 （填选项前的字母）；
A.透光性好
B.硬度大
C.导热性好
D.导电性强
（3）石墨烯是目前世上至今发现的最薄、最坚硬的纳米材料。
针对这一发现同学们提出了以下几个问题，你认为最有价值且可探究的问题是 （填选项前的字母）。
A.“石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系？
”
B.“如何提取石墨烯这种物质？
”
C.“石墨烯在生活中有什么用处？
”
D.“石墨烯为什么很薄？
”
（4）石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 。
2021年黑龙江省中考物理冲刺专练——分析计算题
（二）
参考答案与试题解析
一．实验探究题（共1小题）
1．【解答】解：
（1）物体的体积V＝V2﹣V1；
（2）注入量筒内的水至少能浸没放入其中的待测固体，且待测固体浸没在水中后，液面位置低于量筒的最大刻度线；
（3）根据密度的习惯写法，以kg/m3为单位时，各物质密度都是某数乘以103，而表格中各种K金的密度只是单个数，所以标密度单位时，应标有×103；
金币的最小密度为15.45×103kg/m3＝15.45g/cm3，3.1g的金币最大体积约为V
0.2cm3，即大概为0.2cm3，而量筒的最小刻度又太大，为2mL，所以没法准确测量金币的体积；
（4）通过图中两个操作，已测得水和容器的总质量m1，
金币投入水中后，金币、水和容器的总质量m2，接着应该松开手，让金币自然沉入水中，
此时电子秤示数为m3，
金币的质量：
m＝m3﹣m1；
金币排开水的质量m排＝m2﹣m1，
由密度公式可得，纪念牌排开水的体积V排
，
因为全部浸没，所以金币的体积V＝V排，
金币的密度ρ金币
ρ水。
故答案为：
（1）V2﹣V1；
（2）注入量筒内的水至少能浸没放入其中的待测固体，且待测固体浸没在水中后，液面位置低于量筒的最大刻度线；（3）×103；3.1g的金币体积很小，大概为0.2cm3，而量筒的最小刻度太大，为2mL，所以没法准确测量金币的体积；（5）
ρ水。
二．计算题（共8小题）
2．【解答】解：
（1）该材料静止在水平地面上时，水平地面受到的压力等于材料的重力，
即：
F压＝G＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N，
最大受力面积：
S＝1m×1m＝1m2，
地面的最小压强是p
2000Pa；
（2）电动机功率最小为P＝600W，根据P＝UI可知此时通过它的电流是I
2.7A；
（3）电动机功率越大，拉力越大，所提升的最大物重越大，从表格中可知最大功率为1000W，
从图中可知绳子的股数为2，则绳子自由端移动的速度v＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
根据P
Fv可知，电动机的最大拉力为F拉
2500N；
不计摩擦和绳重，同一滑轮组提起的物体越重，机械效率越高，
根据F
（G物+G动）可得G物＝2F拉﹣G动＝2×2500N﹣100N＝4900N，
则最多可拉起的材料的块数为n
2.45（块），
即最多一次拉起2块，
机械效率最高是η
100%
100%
100%
100%
100%≈97.6%。
答：
（1）该材料静止在水平地面上时，对地面的最小压强是2000Pa；
（2）电动机功率最小时，其两端电压是200V，此时通过它的电流是2.7A；
（3）在满足表格条件的前提下，该装置一次提起两块建筑材料机械效率最高，机械效率最高是97.6%。
3．【解答】解：
（1）该轿车静止在水平地面上时，对地面的压力：
F＝G＝mg＝1500kg×9.8N/kg＝14700N，
所以轿车对地面的压强为：
p
1.47×105Pa；
（2）因为该轿车的速度为：
v＝108km/h＝30m/s，
由P
Fv得，
所以该轿车发动机的牵引力为：
F
1000N；
（3）轿车以额定功率匀速直线行驶9min牵引力所做的功：
W＝Pt＝30×103W×9×60s＝1.62×107J，
完全燃烧1.3kg汽油放出热量：
Q放＝m′q＝1.3kg×4.6×107J/kg＝5.98×107J，
该轿车发动机的效率是：
η
100%
100%≈29.1%。
答：
（1）该家用轿车静止在水平地面上时，对地面的压强是1.47×105Pa；
（2）该车发动机的牵引力是1000N；
（3）该轿车发动机的效率是29.1%。
4．【解答】解：
（1）由P
可得电阻R的阻值：
R
96.8Ω；
（2）由ρ
可得水的质量为：
m＝ρ水V＝1000kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
根据Q＝cm（t﹣t0）可得袋内水的初温是：
t0＝t
65℃
15℃；
（3）水的初温度为15℃，末温为35℃，吸收的热量为：
Q吸′＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（35℃﹣15℃）＝8.4×104J；
根据P
得加热时间为：
t′
168s
答：
（1）R的电阻为96.8Ω；
（2）给它通电，当达到断电温度时，水共吸收了2.1×105J的热量，袋内水的初温是15℃；
（3）电热水袋在额定电压下通电168s的时间，可将初温15℃的水温度升高35℃。
5．【解答】解：
（1）食材吸收的热量为：
Q吸＝cm△t＝4×103J/（kg•℃）×2.5kg×45℃＝4.5×105J；
（2）由η
可得消耗的电能为：
W
5×105J，
加热功率：
P
1000W；
（3）根据电路图可知，开关跳至b处时，灯泡与R2串联；
因串联电路中处处电流相等，因此通过L的电流等于通过R2的电流；
由P
可知此时电路的总电阻为：
R总
4840Ω，
根据串联电路电阻的规律知R2的阻值为：
R2＝R总﹣RL＝4840Ω﹣10Ω＝4830Ω。
答：
（1）食材吸收的热量为4.5×105J；
（2）R1消耗的电功率为1000W；
（3）R2的阻值为4830Ω。
6．【解答】解：
（1）水箱装满水时水的体积：
V＝50L＝550m3＝0.05m3，
由ρ
知水的质量为：
m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg，
水的温度由20℃升高到60℃，水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（60℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）正常加热42min，电开水器消耗的电能：
W＝P加热t1＝5000W×42×60s＝1.26×107J；
（3）此过程电开水器的热效率：
η
100%
100%≈66.7%。
答：
（1）某次水箱装满20℃的水，水的温度升高到60℃，加热过程中水吸收的热量是8.4×106J；
（2）若上述过程是电开水器在加热状态正常工作42min完成的，电开水器消耗的电能为1.26×107J；
（3）电开水器的加热效率66.7%。
7．【解答】解：
（1）观光艇最大航速v＝45km/h，
由v
得，行驶的路程为：
s＝vt＝45km/h
h＝15km。
（2）观光艇的最大功率P电＝45kW＝4.5×104W，
从江南到江北所需的时间t′＝3min＝180s，
由P
得，行驶一次消耗的电能：
W＝P电t′＝4.5×104W×180s＝8.1×106J；
（3）由题意可知，最大速度v＝45km/h＝12.5m/s
螺旋桨推进器的机械功率：
P机械＝ηP电＝75%×4.5×104W＝3.375×104W，
由P
Fv得，螺旋桨推进器产生的推力：
F
2700N，
由于观光艇做匀速直线运动，根据二力平衡可知，受到水的平均阻力：
f＝F牵＝2700N。
答：
（1）观光艇以最大航速行驶20min的路程是15千米；
（2）行驶一次消耗的电能是8.1×106焦耳；
（3）以最大航速匀速直线行驶时受到水的平均阻力是2700牛。
8．【解答】解：
（1）由表格数据可知，在水面上航行时，m排＝9000t＝9×106kg，
则核潜艇在水面航行时受到的浮力：
F浮＝G排＝m排g＝9×106kg×10N/kg＝9×107N；
（2）下潜最大深度h＝350m，受到海水的压强：
p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×350m＝3.5×106Pa；
（3）核潜艇在水下巡航时，做水平匀速直线运动，受到的动力和阻力是一对平衡力，大小相等，
它在水下航行速度为20节时，由图象可知：
F＝f＝30×104N，
因此动力的功率：
P
Fv＝30×104N×20×0.5m/s＝3×106W。
答：
（1）核潜艇在水面航行时受到的浮力为9×107N；
（2）下潜到最大深度时受到水的压强为3.605×106Pa；
（3）若核潜艇在水下巡航时，做水平匀速直线运动，所受阻力与速度的关系如图乙所示，它的动力功率是3×106W。
9．【解答】解：
（1）由P
可得，电热丝的电阻：
R
80Ω；
（2）由表格数据可知，豆浆机正常工作一次，加热时间tR＝8min＝480s，电动机工作时间tM＝2min＝120s，
由P
可得，豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做功：
W＝PRtR+PMtM＝605W×480s+100W×120s＝3.024×105J；
（3）将家里的其它用电器都关闭，只有豆浆机的电热丝工作时，
豆浆机的电热丝3min内消耗的电能：
W实
kW•h＝0.025kW•h＝9×104J，
电热丝的实际功率：
P实
500W，
他家电路的实际电压：
U实
200V。
答：
（1）豆浆机正常工作电热丝电阻是80Ω；
（2）豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做功3.024×105J；
（3）他家电路的实际电压是200V。
三．综合能力题（共3小题）
10．【解答】答：
用点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯中的酒精蒸汽会燃烧，化学能转化为内能，高温高压的燃气对外做功，内能转化为纸杯的机械能，所以纸杯就会“冲天”飞去；居家实验时，要注意安全，不能将纸杯对准人或其他物体。
11．【解答】解：
（1）竹筏漂浮于水面，受到的浮力等于其重力；
F浮＝G竹筏＝nm竹g＝8×8kg×10N/kg＝640N，
（2）竹筏一半的体积浸入水中时，排开水的体积：
V排′＝0.5V总＝0.5×8×0.1m3＝0.4m3，
此时竹筏受到的浮力：
F浮′＝ρ水gV排′＝1×103kg/m3×10N/kg×0.4m3＝4×103N，
忽略制作竹筏所使用绳子的质量，竹筏仍然漂浮，则人的总重力G总＝F浮′﹣G竹筏＝4×103N﹣640N＝3360N；
所以，该竹筏最多能载的人数：
n人
6.72人，所以最多为6人。
答：
（1）不载人时，竹筏漂浮于水面受到的浮力为640N；
（2）该竹筏最多能载6人。
12．【解答】解：
（1）根据ρ
可得，V＝1.2L＝1.2×10﹣3m3，
电水壶装满水时的质量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×1.2×10﹣3m3＝1.2kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.2kg×（75℃﹣25℃）＝2.52×105J；
（2）电水壶消耗的电能为：
W
3.6×106J＝3.6×105J，
电水壶烧水时的实际功率：
P实
1200W；
（3）电水壶加热的效率：
η
100%
100%＝70%。
答：
（1）电热水壶中水吸收的热量为2.52×105J；
（2）电热水壶烧水时的实际功率为1200W；
（3）电热水壶加热的效率为70%。
四．解答题（共1小题）
13．【解答】解：
（1）阅读材料可知，石墨烯属于导体，具有导电性，而保险丝需要电阻较大，所以石墨烯不能用来做保险丝，能用来做高压输电线；
（2）多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了交通信号和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，说明石墨烯由很好的导热性，故选C；
（3）石墨烯很薄，硬度很大，决定了它的作用很特殊，因此人们研究“石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系？
”很有价值。
石墨烯是一种神奇的物质，是人类至今发现的厚度最薄、强度最高的材料。
因此.“石墨烯为什么很薄？
”，“如何提取石墨烯这种物质？
”，“石墨烯在生活中有什么用处？
“的探究意义不大，没有探究价值。
故A正确；
（4）石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管。
故答案为：
（1）不能；能；
（2）C；（3）A；（4）石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管。
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