挑战24 综合能力与科普阅读题（综合32题）（原卷版）

2023 年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（原卷版） 挑战24 综合能力与科普阅读题（综合32 题） 一．密度的计算与公式的应用（共1 小题） 二．固体的密度测量实验（共1 小题） 三．速度的计算和公式的应用（共1 小题） 四．压强的计算（共4 小题） 五．探究浮力大小与哪些因素有关（共1 小题） 六．浮力大小的计算（共1 小题） 七．物体的浮沉条件及其应用（共2 小题） 八．探究凸透镜成像的规律（共1 小题） 九．电磁继电器的组成、原理和应用（共1 小题） 一十．电磁波的传播与应用（共1 小题） 一十一．燃料的热值及其计算（共2 小题） 一十二．探究电流与电压、电阻的关系（共1 小题） 一十三．欧姆定律的应用（共2 小题） 一十四．电功与电能的计算（共1 小题） 一十五．电能表（共1 小题） 一十六．电功率的计算（共3 小题） 一十七．焦耳定律的计算及其应用（共1 小题） 一十八．电功与电热的综合计算（共5 小题） 一十九．能源及其分类（共2 小题） 一．密度的计算与公式的应用（共1 小题） 1．（2023•淮安）阅读短文，回答问题。 能量密度 2022 年，一款新的动力电池在中国问世，其能量密度达到0255k•/kg，可实现整车 1000km “ ” 续航，中国汽车产业换道超车的愿望正走向现实。 什么是能量密度呢？能量密度是单位质量物体中储存的能量，即能量密度＝ ，其中E 表示物体中储存的能量，m 表示物体的质量。 能量密度包含多种形式，有食物能量密度、燃料能量密度（即燃料的热值）、电池能量 密度等。为测量食物能量密度，可以将一定质量的食物放入测热器的燃烧室中完全燃 烧，释放的能量用一定质量的水全部吸收，可以认为水吸收的能量等于食物储存的能 量，再通过相关计算获得能量密度。目前提高电池能量密度是电动汽车面临的最大问题 之一，在未来的发展中，我们仍然需要探索新的电池技术，实现电动汽车的真正普及。 （1）薯片是一种高能量食品，质量为20g 的薯片完全燃烧所放出的热量全部被水吸 收，可以使10kg 的水温度升高10℃ ，则上述薯片储存的能量为 ，能量密度 为 /kg。[水＝42×103/（kg•℃）] （2）某品牌纯电动汽车锂电池的能量密度为02k•/kg。该电动汽车的能耗为每100km 消 耗15k•电能，其理论续航里程为600km ，则该汽车锂电池的质量为 kg。 （3）生活中常见的电动自行车使用的是铅酸电池，其能量密度约为004k•/kg。已知 （2）中该品牌系列纯电动汽车的质量约为16～21t，若续航里程和能耗相同，（2）中 的电动汽车换用铅酸电池是否合理？请写出计算、推理过程和结论： 。 二．固体的密度测量实验（共1 小题） 2．（2023•大连）2023 年是中国农历兔年，妈妈买了一个兔子形状的纯金吊坠，小明想判 断这个吊坠是空心还是实心的。他利用实验箱里的天平和量筒进行测量。 （1）在调节天平横梁平衡时，将游码放在标尺左端的零刻度线处，发现指针偏向分度 盘的右侧，则应将平衡螺母向 调节。 （2 ）用调好的天平测量吊坠的质量，测量结果如图甲所示。则吊坠的质量是 g。 （3）将吊坠放入装有30mL 水的量筒内，量筒中的水面如图乙示。则吊坠的密度是 kg/m3。已知金的密度是193×103kg/m3 ，则该吊坠是 心的。 （4）小明发现了实验箱里面还有图丙所示的弹簧测力计，他想用这个弹簧测力计和水 （ρ 水＝10×103kg/m3）测量吊坠的体积。你认为小明是否能测出吊坠的体积？若能，请 写出实验方法和吊坠体积的表达式；若不能，请写出理由。 。 三．速度的计算和公式的应用（共1 小题） 3．（2023• “ ” 苏州）人眼对观察到的景物有暂时的记忆，在外界景物消失后，视神经对它 的印象还会延续01s 左右，这种特征叫视觉暂留。例如在一张白色卡片纸的正、反面分 别画上鸟笼和鸟，让卡片纸快速旋转，当正、反两面交替出现在眼前的时间间隔在01s 之内时，人眼就能看到鸟在笼中的现象（图甲）。一些城市地铁行驶在某些区间时，乘 客能看到窗外出现清晰的动态广告，往往也是利用了视觉暂留的原理。某段地铁内隧道 广告的制作方法如下：在隧道侧壁与车窗相同高度处，沿运行方向每经过距离d，安装 一块大小相同的广告灯箱，如图乙。灯箱采用频闪方式实现亮、暗交替，且工作时各灯 箱亮、暗同步变化（人的视觉暂留时间以01s 计算）。 （1）要实现时长15s 的广告效果，至少需要安装 块广告灯箱； （2）灯箱安装好后，调节灯箱发光频率f，控制地铁速度v，当它们满足下述哪种情况 时，乘客能看到流畅稳定的广告画面？答： ； f＝5z，且v＝df Bf＝10z，且v＝ df f＝20z，且v＝df Df＝30z，且v＝3df （3 ）座位上乘客发现正常显示的广告画面突然向地铁前进方向缓慢移动，可能原因是 （写出一种即可）。 四．压强的计算（共4 小题） 4．（2023•鄂州）如图所示，放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水，把质量为 300g 的木块浸入水中，木块静止时有 的体积露出水面，此时容器中水的深度为20m。 已知容器底面积为300m2，容器重3。求： （1）木块受到的浮力。 （2）木块的密度。 （3）容器对桌面的压强。 5．（2023•齐齐哈尔）如图所示为我国生产的一款水陆两栖观光车，它既能在陆地上行 驶，又能像船一样在水中航行。该车的总质量是12t，空载静止在水平地面上时，四个 车轮与地面接触的总面积为02m2。求： （1）该车空载静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是多少？ （2）该车空载（驾驶员质量忽略不计）在水中航行时，受到的浮力是多少？ （3）该车在水中以36km/的速度匀速直线航行5m，此时发动机输出功率为180k，观光 车航行过程中受到的阻力是多少？ 6．（2023• “ 广西）人工涂抹油漆难精准且气味难闻，于是某团队设计了智能浸泡上漆 ” 器，如图所示，上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质 量为02kg，底面积为2×10 3 ﹣m2；力传感器固定且与浮杆接触但无压力；工作台固定在 上漆器底部，其上表面积为05m2，高为01m。将待上漆的质量分布均匀的柱体放在工 作台中央，将挡板固定在1m 高处，开始注漆；当浮杆对力传感器的压力为14 时，停止 注漆，完成对柱体的上漆。已知柱体的质量为500kg，底面积为1m2，高为08m，油漆 密度为1×103kg/m3。g 取10/kg。求： （1）当漆面上升至01m 时，油漆对上漆器底部的压强； （2）当漆面上升至04m 时，柱体对工作台的压强； （3）停止注漆时，柱体被上漆的高度。 7．（2023•成都）如图所示，薄壁长方体容器放在水平桌面上，底面积为36m2，高为 12m，质量为m＝72g。容器内装有144g 水。均匀实心立方体B 和的边长都为4m，质量 分别为mB＝54g，m＝72g。已知ρ 水＝10×103kg/m3，g＝10/kg。忽略实心立方体吸水、 容器壁厚度等次要因素。 （1）求容器对水平桌面的压强。 （2）若将B 缓慢放入容器中，请分析B 平衡时的状态，并求出B 放入前后水对容器底 部压强的变化量。 （3）若将放在B 上，再将它们缓慢放入容器中，平衡时与B 的接触面水平，求对B 的 压力。 五．探究浮力大小与哪些因素有关（共1 小题） 8．（2023• “ 滨州）且夫水之积也不厚，则其负大舟也无力。覆杯水于坳堂之上，则芥为之 ” 舟；置杯焉则胶，水浅而舟大也。出自战国庄子的《逍遥游》。从文中大舟与水的关 系，我们可以得到这样的启示：求大学问，干大事业，必须打下坚实、深厚的基础。但 “ ” 从物理的角度，水之积也不厚，则其负大舟也无力。是指水的深度还是水的质量呢？ 即物体能否在水中漂浮（所受浮力的大小），究竟与水的深度有关还是与水的质量有关 呢？为了探究这一问题，某兴趣小组用烧杯、水、圆柱形木块、刻度尺等器材，进行了 如下探究，如图所示。 将两个完全相同的底面积为8m2，高为10m 的圆柱形木块，分别放入底面积为10m2 和 12m2的甲、乙两个容器中。分别向两个容器中加水，观察和记录每个容器每次加水的深 度和木块的状态，实验数据及现象记录如下表。实验中，容器足够高，无水溢出，不考 虑木块吸水，ρ 水＝1×103kg/m3，g＝10/kg。根据实验现象和实验数据，求： 实验次数 容器中水深（/m）和木块的状态 甲容器 甲容器中木块 乙容器 乙容器中木块 1 4m 不能浮起 4m 不能浮起 2 5m 不能浮起 5m 不能浮起 3 6m 刚好浮起 6m 刚好浮起 4 7m 浮起 7m 浮起 （1）甲容器中木块刚好浮起时，水对容器底部的压强。 （2）木块的密度。 （3）木块刚好浮起时，甲、乙容器分别加入水的质量。并由计算结果和实验现象判 断：木块能否浮起，取决于容器中水的深度还是水的质量？ （4）实验完成，把木块从甲容器拿出，甲容器对桌面压强的变化量。 六．浮力大小的计算（共1 小题） 9．（2023•赤峰）小亮同学在测量浮力时发现：金属块浸没在密度不同的液体中，测力计 示数不同。于是，他用测力计和重为4、体积为1×10 4 ﹣m3的金属块，组装成密度计，将 金属块浸没在不同液体中静止，来探究液体密度与测力计示数的对应关系。 （1）如图所示，金属块浸没在水中静止，受到的浮力是多少？ （2）若将此时测力计指针所指刻度标为10×103kg/m3，这条刻度线的刻度值是多少？ （3）该液体密度计的0kg/m3 刻度标在 处。这个液体密度计所能测量的液体密度 值不能超过 kg/m3。（g 取10/kg，ρ 水＝10×103kg/m3） 七．物体的浮沉条件及其应用（共2 小题） 10．（2023• “ ” 湘潭）曹冲称象是家喻户晓的典故，兴趣小组受此启发，找来一个上端开口 的空透明圆筒，底部用细线系一块质量适当的铁块，然后将其静止放置在水中，如图1 所示，此时圆筒浸入水中的深度为5m，水面与圆筒点相平。利用此装置标上刻度后放 入水中，可以方便地测量出物体的质量。在圆筒内放上一个物体后，如图2 所示，圆筒 浸入水中的深度为10m，水面与圆筒B 点相平。已知圆筒底面积为10m2，圆筒和铁块 总重为06，装置始终处于漂浮状态，圆筒始终竖直。则： （1）图1 中圆筒和铁块受到的总浮力是 ，它们浸入水中的总体积是 m3 ，铁块所受到的浮力为 。 （2）图2 中圆筒底部受到水的压强是 P ，受到水的压力为 。 （3 ）为方便测量，圆筒点应标上 kg 刻度线。 （4）利用此装置测量时，圆筒B 点的刻度线对应的质量应为多少？ 11．（2023•盐城）阅读短文，回答问题。 铜壶滴漏 铜壶滴漏是我国古代的一种计时工具，据专家推测，张衡时代制造的多级铜壶滴漏在24 内产生的误差不大于40s。 如图甲所示，早期的铜壶滴漏由一只播水壶和一只受水壶组成，受水壶上固定一把铜 尺，铜尺上刻有十二时辰，受水壶里放置一个浮舟，浮舟上装一支浮箭。当水从播水壶 滴入受水壶后，受水壶中的水位升高，浮箭被慢慢托起，古人根据浮箭上端在铜尺上对 应的刻度就知道当时的时间了。 由于播水壶水位下降会导致滴水速度发生变化，后人对铜壶滴漏进行了改良，将播水壶 由原先的一只增加到三只（如图乙所示），分别称为日壶、月壶和星壶，自上而下依次 放置在阶梯式座架上。使用时，定时给日壶补水，确保星壶始终处于满水状态，一昼夜 恰好能将受水壶滴满。 据了解，铜壶滴漏中的每个壶都有盖，下面三个壶盖中还有圈孔承接上壶嘴滴漏的每一 滴水。 （1 ）铜壶滴漏工作时，中午与傍晚浮舟受到的浮力大小 。 （2 ）铜壶滴漏每个壶都加盖的用途是防止壶中的水因 而减少。 （3 “ ”“ ”“ ” ）以下为早期铜壶滴漏的铜尺标度，关于子 丑 寅三个时辰刻度的大概位置正 确的是图 。 （4）据查，现在广州博物馆保存的铜壶滴漏受水壶容积为49L，如果从星壶底部流出 的1 滴水体积约为11×10 7 ﹣m3 ，则从星壶底部每秒钟大约流出 滴水（保留整 数）。 （5）为确保星壶始终处于满水状态，在铜壶滴漏设计和使用时应该注意哪些问题？写 出一条即可。 八．探究凸透镜成像的规律（共1 小题） 12．（2023• “ ” 大连）某小组同学在探究凸透镜成像规律时，实验室中可供选择的器材有： “ 由发光二极管组成的F” “ 和T”形光源、凸透镜、光具座、光屏等。 （1 “ ）他们选择了F” “ 形光源进行实验，与T” “ 形光源相比，F”形光源的好处是： 。 （2）将光源、凸透镜和光屏安装在光具座上，点亮光源，移动光屏，光屏上承接到不 完整的像，如图所示。这是因为他们遗漏了一个实验步骤，这一步骤是： 。 （3）在探究物距大于二倍焦距的成像特点时，改变物距做了三次实验。与做一次实验 相比较，做三次实验的好处是： 。 （4）完成实验后，同学们发现实验室中还有一个焦距不同的凸透镜，以及凹透镜、硬 纸片各一个。他们想利用其中一个器材，采取增加或更换器材的方式对原实验进行拓 展。请仿照示例写出两个不同的拓展实验。 示例：将凹透镜放在凸透镜与光源之间，研究近视眼的矫正原理。 ① ； ② 。 九．电磁继电器的组成、原理和应用（共1 小题） 13．（2023•湘潭）变频空调的变频压缩机可以根据环境温度自动调整工作时间和功率。某 变频空调电路原理示意图如图1 所示，其中控制电路的电源电压U1＝12V，Rs为调控电 阻，可通过遥控调节其阻值大小，Rt 为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图2 所 示，L 为磁控开关，当热敏电阻Rt的阻值发生变化时，磁控开关线圈的电流随之发生变 化，当电流大于或等于002 时，L 的两个磁性弹片相互吸合，工作电路的变频压缩机开 始工作。电压U2＝220V，R0为保护电阻，磁控开关L 的线圈电阻不计。问： （1 ）压缩机工作过程中内部的电动机主要把电能转化成 能；当S 接通，电流 大于或等于002 时，L 的两个磁性弹片的前端为 名磁极。 （2）由图2 可知，热敏电阻Rt的阻值随着温度t 的升高而变减 ；若房间内部的 温度为225℃，此时热敏电阻Rt 的阻值为 Ω。 （3）用遥控将Rs 的阻值调小时，设定温度变 ；家用空调最高设定温度通常为 30℃，则调控电阻Rs 的阻值不能超过 Ω。 （4）由于变频作用，某段时间内工作电路的总功率变化如图3 所示，已知保护电阻R0 ＝2Ω，则10m 内R0消耗的电能是多少？ 一十．电磁波的传播与应用（共1 小题） 14．（2023•烟台）阅读短文，回答问题。 中国空间站 2023 年4 月24 “ ” 日是我国第八个中国航天日，中央广播电视总台联合中国载人航天工 “ ” 程办公室共同推出了中国空间站首次慢直播节目天宫之镜。目前中国空间站呈 “ 现T” “ 字构型，如图所示，两个尺寸、质量大体一致的实验舱形成T”字的一横，天和核 “ 心舱作为T” “ 字的一竖。中国空间站为什么选用T”字构型？ “T”字构型结构对称，从姿态控制、组合实验舱体管理上都较为稳定，有利于组合体的 “ 飞行；太阳翼T”字构型使各部分受到的地球引力、大气扰动等影响较为均衡，这样空 间站姿态控制时消耗的推进剂和其它资源较少；不管空间站以何种姿势飞行，两对大型 太阳翼都能接受到阳光的照射，获得高效的发电效果；两个实验舱的气闸舱分别位于实 验舱的端头，正常工作泄压或异常隔离时均不会对其密封舱造成影响，保持了空间站运 行的安全性。 我国航天事业不断刷新纪录，航天科技实现跨越式发展，航天发射能力显著提升，航天 强国建设迈出了坚实步伐。 （1 ）在中国空间站首次慢直播节目中，信息的传递主要依靠 “ （选填电磁 ” “ ” 波或超声波）； （2 “ ）中国空间站呈现T” 字构型后，梦天实验舱相对于核心舱是 “ （选填静 ” “ ” 止或运动）的； （3 “ ）我国空间站为什么要采用T” 字构型？（请用简洁的语言总结出两条原因） 。 一十一．燃料的热值及其计算（共2 小题） 15．（2023•贵州）随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车（简称：混动汽车）逐渐受到 人们的青睐，目前广泛使用的混动汽车主要部件有：汽油机、蓄电池、电动机等，它们 单独或组合向汽车提供动力。混动汽车有串联式和并联式等种类。 串联式混动汽车的工作流程如图1 甲所示，蓄电池可单独向电动机提供电能驱动汽车； 汽油机仅带动发电机发电，产生的电能一部分输入电动机驱动汽车，另一部分还能通过 发电机向蓄电池充电。 并联式混动汽车的工作流程如图1 乙所示，汽油机和电动机分属两套独立的工作系统， 蓄电池通过电动机能单独驱动汽车，汽油机也能直接给汽车提供动力，两套系统还能同 时工作驱动汽车。 （1）若某混动汽车匀速行驶10km 用时02，则其速度是多少km/？ （2）若汽油机完全燃烧2kg 汽油，释放的热量是多少？（q 汽油＝46×107/kg） （3）如图2 所示是并联式混动汽车内部结构透视图。若系统提供的动力一定，油箱油 量或蓄电池电量是否会影响汽车行驶路程的长短？请结合乙图的工作流程，以其中一套 工作系统为例，从能量转化的角度结合功的相关知识分析说明。 （4）若两种方式混动汽车的质量相同，相同部件能量转化的效率相同，油电系统同时 工作，蓄电池仅处于放电状态且放电情况相同。请对比甲、乙两图的工作流程分析，在 汽车整体输出能量相同的情况下，哪种方式混动汽车的效率低？为什么？ 16．（2023•广东）阅读材料，回答问题。 风力发电 风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机 组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如图甲所示。叶片横截面的设计原 理如图乙所示，一面较平，另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速 后，发电机转子高速旋转发电。 某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1 圈，发电机转子转20 圈。风力发电机组输 出功率P 与风速v 的关系如图丙所示。在5m/s≤v≤10m/s 的范围内，P 与v 的三次方成正 比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v 与时间t 的关系如图丁所示。（为方便 计算，图丙和