1选择题
2023年10月,我国神舟十七号载人飞船成功发射。在火箭升空过程中,以火箭为参照物,火箭搭载的航天员是静止的;以地面为参照物,航天员是运动的。这一现象说明了
- A. 物体的运动和静止都是绝对的
- B. 物体的运动和静止都是相对的
- C. 只有静止的物体才能作参照物
- D. 研究物体运动必须选择地面为参照物
答案:B
解析:本题考查运动和静止的相对性。以火箭为参照物,航天员的位置没有变化,是静止的;以地面为参照物,航天员的位置不断变化,是运动的。这说明物体的运动和静止是相对于所选的参照物而言的,即运动和静止都是相对的。A、C、D说法均错误。故选B。
2选择题
小明在新闻中看到,我国北方冬季常采用集中供暖,而南方则多使用空调取暖。从物理学角度看,下列说法正确的是
- A. 暖气片取暖是通过做功的方式增加空气内能
- B. 空调吹出的热风温度一定高于室内空气温度
- C. 物体温度升高,一定是吸收了热量
- D. 0℃的冰没有内能
答案:B
解析:A选项错误,暖气片取暖是通过热传递的方式增加室内空气的内能。B选项正确,空调制热时,热风温度必须高于室内空气温度,才能发生热传递,使室内气温升高。C选项错误,改变物体内能的方式有做功和热传递两种,物体温度升高也可能是外界对它做了功。D选项错误,一切物体在任何温度下都有内能,0℃的冰也有内能。故选B。
3选择题
2022年,山西多地推广“智慧路灯”,这种路灯能根据环境光照强度自动调节亮度。其核心部件是一个光敏电阻,它的阻值会随光照强度的增强而减小。下图是光敏电阻R与一个定值电阻R₀串联的电路示意图(电路图用文字描述:电源、开关S、光敏电阻R、定值电阻R₀串联,电压表并联在R₀两端)。当傍晚光照变暗时,关于电路中的电流和R₀两端的电压,下列判断正确的是( )
- A. 电流表示数变大,电压表示数变大
- B. 电流表示数变小,电压表示数变小
- C. 电流表示数变大,电压表示数变小
- D. 电流表示数变小,电压表示数变大
答案:B
解析:本题结合“智慧路灯”这一社会应用情境,考查串联电路的动态分析和欧姆定律的应用,属于中档题。
解题步骤:
1. 分析电路结构:光敏电阻R与定值电阻R₀串联,电压表测R₀两端电压。
2. 分析情境变化:傍晚光照变暗,根据题意“光敏电阻的阻值会随光照强度的增强而减小”,可知光照变暗时,R的阻值增大。
3. 分析总电阻:串联电路总电阻R总=R+R₀,R增大,R总增大。
4. 分析总电流:根据欧姆定律I=U/R总,电源电压U不变,R总增大,则电路中的总电流I减小,即电流表示数变小。
5. 分析R₀两端电压:R₀是定值电阻,其两端电压U₀=IR₀。I减小,R₀不变,故U₀减小,即电压表示数变小。
结论:电流表示数变小,电压表示数变小。
易错点:1. 误判光敏电阻阻值变化方向:光照变暗→阻值增大,易与“增强”条件混淆。2. 分析顺序错误:应先由R变化判断总电阻,再判断总电流,最后判断分电压,避免直接跳跃到结论。3. 混淆电压表测量对象:明确电压表测的是R₀两端电压,而非R两端电压。
故选B。
4填空题
2024年5月,我国“天问二号”小行星探测器成功发射,其运载火箭的发动机工作时,将燃料燃烧产生的______能转化为机械能,使探测器升空。火箭升空过程中,与大气层剧烈摩擦,外壳温度急剧升高,这是通过______的方式改变物体内能的。
答案:内(或热);做功
解析:本题结合社会热点情境,考查热机原理(能量转化)和改变物体内能的两种方式。火箭发动机是热机,将内能转化为机械能。火箭外壳升温是克服摩擦做功,将机械能转化为内能,属于通过做功的方式改变内能。易错点:混淆“内能”与“机械能”的转化方向;对“做功”和“热传递”两种改变内能的方式区分不清,尤其容易将摩擦生热误认为是热传递。
5填空题
如图所示,是某品牌电热暖手宝的电路图简化示意。已知电源电压恒为6V,R₁是发热电阻,R₂是温控开关的等效电阻(当温度达到设定值时自动断开)。闭合开关S,暖手宝开始加热,此时电路中的电流为0.5A,R₁的阻值是______Ω。加热一段时间后,R₂自动断开,此时电路中的电流变为0.2A,R₂的阻值是______Ω。(提示:R₁与R₂串联)
答案:12;18
解析:本题结合生活电器情境,考查串联电路特点、欧姆定律的简单计算。首先,当S闭合R₂也闭合(相当于导线)时,电路为R₁单独工作,U=6V,I₁=0.5A,由欧姆定律I=U/R得,R₁=U/I₁=6V/0.5A=12Ω。然后,当R₂断开时,R₁与R₂串联,总电压U=6V,总电流I₂=0.2A,则总电阻R总=U/I₂=6V/0.2A=30Ω。根据串联电路电阻关系R总=R₁+R₂,可得R₂=R总-R₁=30Ω-12Ω=18Ω。易错点:对温控开关“断开”与“闭合”时电路状态分析错误,导致R₁、R₂的连接关系判断失误;计算总电阻时忘记使用总电压和总电流。
6解答题
2023年,我国在沙漠地区成功建设了大型光伏发电站。光伏板在工作时,将太阳能转化为电能。为提高发电效率,工程师设计了一套自动喷淋清洗系统,利用水的蒸发来给光伏板降温。已知某次清洗,喷头在2小时内喷洒了1.2吨的水,这些水在蒸发过程中吸收了大量热量,从而有效降低了光伏板的温度。
已知水的比热容c水=4.2×10³ J/(kg·℃),水的汽化热(蒸发吸热)约为2.4×10⁶ J/kg。忽略喷淋后水温升高的影响。
(1)若这些水全部蒸发,能吸收多少热量?
(2)如果这些热量全部被某块质量为50kg、比热容为0.8×10³ J/(kg·℃)的光伏板吸收,不考虑其他散热,理论上这块光伏板的温度会升高多少?
答案:(1)水的质量m水=1.2t=1200kg。
水蒸发吸收的热量Q吸=m水×汽化热=1200kg×2.4×10⁶ J/kg=2.88×10⁹ J。
(2)设光伏板温度升高Δt。
根据公式Q吸=cmΔt,有:Δt=Q吸/(c板m板)=(2.88×10⁹ J)/(0.8×10³ J/(kg·℃)×50kg)=(2.88×10⁹)/(4×10⁴)℃=7.2×10⁴℃。
答:(1)水蒸发吸收的热量为2.88×10⁹ J。(2)理论上光伏板的温度会升高7.2×10⁴℃。
解析:本题结合社会热点(光伏发电)情境,考查热量计算公式Q=cmΔt和Q=mq(汽化热)的灵活应用,属于基础公式的直接应用。
易错点:1. 质量单位未换算:1.2吨需换算为1200kg。2. 混淆汽化热与比热容:第(1)问是物态变化(蒸发)吸热,应使用汽化热2.4×10⁶ J/kg,而非比热容。3. 计算第(2)问时,公式Q=cmΔt中的c和m是光伏板的参数,而非水的参数。
思路:第(1)问是直接利用蒸发吸热公式;第(2)问是热平衡思想的应用,即水蒸发吸收的热量等于光伏板吸收的热量,再利用光伏板的比热容公式求解温升。计算过程需注意科学计数法的正确运算。
7解答题
2024年,我国某地利用太阳能光热发电站,将收集的太阳能转化为内能储存起来用于夜间发电。已知储热介质的质量为5000kg,比热容为2.1×10³ J/(kg·℃)。白天经过4小时的光照,储热介质的温度从20℃升高到320℃。求:(1) 储热介质吸收的热量;(2) 若这些热量全部被质量为10000kg、初温为20℃的水吸收(不计热量损失),水的温度将升高到多少℃?[水的比热容c水=4.2×10³ J/(kg·℃)]
答案:(1) 储热介质吸收的热量 Q吸 = c介质m介质(t - t₀介质) = 2.1×10³ J/(kg·℃) × 5000 kg × (320℃ - 20℃) = 2.1×10³ × 5000 × 300 J = 3.15×10⁹ J。
(2) 若这些热量全部被水吸收,则 Q水吸 = Q吸 = 3.15×10⁹ J。
根据 Q水吸 = c水m水(t水 - t₀水),得 t水 - t₀水 = Q水吸 / (c水m水) = 3.15×10⁹ J / (4.2×10³ J/(kg·℃) × 10000 kg) = 3.15×10⁹ / (4.2×10⁷) ℃ = 75℃。
所以水的末温 t水 = t₀水 + 75℃ = 20℃ + 75℃ = 95℃。
解析:本题考查比热容公式的综合应用与热平衡计算,属于基础扎实度优先的考点。易错点:(1) 在计算储热介质吸收的热量时,温差计算错误,误用320℃或20℃作为单一温度;(2) 在第二问中,误将水的初温20℃与储热介质末温320℃相混淆,或错误地将水的温度升高量直接等同于储热介质的温度变化量;(3) 计算过程中单位不统一或计算失误。解题关键在于明确Q吸=cmΔt公式中各物理量的对应关系,并理解热平衡中Q吸=Q放的等量关系。
8解答题
为响应“绿色出行”号召,小明爸爸每天骑电动自行车上班。某天,他记录了从家到公司的骑行数据:前一半路程的平均速度为15km/h,后一半路程的平均速度为25km/h。已知家到公司的总路程为12km。求:(1) 小明爸爸骑行全程所用的总时间;(2) 他全程的平均速度是多少km/h?(结果保留一位小数)
答案:(1) 设总路程为s=12km,则前半程路程s₁=6km,后半程路程s₂=6km。
前半程所用时间 t₁ = s₁/v₁ = 6km / 15km/h = 0.4h。
后半程所用时间 t₂ = s₂/v₂ = 6km / 25km/h = 0.24h。
全程总时间 t = t₁ + t₂ = 0.4h + 0.24h = 0.64h。
(2) 全程平均速度 v = s总 / t总 = 12km / 0.64h = 18.75 km/h ≈ 18.8 km/h。
解析:本题考查平均速度的复杂计算,属于综合提高部分。情境贴近社会热点“绿色出行”。易错点:(1) 错误地将平均速度计算为(15+25)/2=20 km/h,这是对平均速度概念理解不深的表现;(2) 在计算总时间时,错误地将两段路程的时间相加,但路程取值错误(如误取全程12km代入单段计算);(3) 计算过程中单位换算或四舍五入出错。解题关键在于深刻理解平均速度是总路程与总时间的比值,必须分别求出各段路程的时间再求和。