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1、专题19 科普阅读文、开放性试题考点1 科普阅读文1（2023广东广州）小明自制的“温度计”中有密度随温度升高而变小的液体。如图1，当该液体温度为19时，质量为的小球b悬浮，b标记“19”；另外两个小球分别标记“15”“23”，当小球悬浮时，它标记的温度与液体温度相等。图1、图2、图3中小球a、b、c均静止，忽略小球体积变化，g取10N/kg。（1）图1中b悬浮。在方框中画出b的受力示意图（用“”表示b）； 求此时b受到的浮力； 此时液体密度为，求b排开液体的体积。 （2）图2中b漂浮。此时b所受浮力 图1中b所受浮力（选填“大于”“等于”“小于”）；此时液体温度 19（选填“高于”“等于”“
2、低于”）；小球c对应标记 （选填“15”“23”）。（3）图3中液体温度的范围可能是 。A14以下B1618C2022D24以上（4）液体温度在1523范围内，b在液体中静止时所受浮力与液体温度关系的图像可能正确的是（b不接触其他小球） 。ABCD【答案】 0.04N 等于 低于 15 D C【解析】（1）12已知图1中b悬浮，处于静止状态，竖直方向受到的重力和浮力是一对平衡力，大小相等，方向相反，即3由阿基米德原理可知，b排开液体的体积为（2）4图2中b漂浮，处于静止状态，竖直方向受到的重力与浮力是一对平衡力，大小相等，即则此时b所受浮力等于图1中b所受浮力。5图2中b漂浮，图1中b悬浮，则
3、图2中b排开液体的体积比图1中小，由于浮力相同，由可知，图2中液体密度比图1中大，由于液体密度随温度升高而变小，图1中液体温度为19时，所以此时液体温度低于19。6由上述分析可知，图2中温度低于19，所以小球c标记的温度为15。（3）7图3中小球a、b、c都沉底，其中温度最高的小球标有23，当此小球悬浮时，此时液体温度为23，由于此小球沉底，浮力与悬浮时相比要小，由可知，此时液体密度比悬浮时的小，由于液体密度随温度升高而变小，所以此时液体温度大于23，ABC不符合题意，D符合题意。故选D。（4）8当物体b漂浮时，此时浮力等于物体b重力，液体密度大于物体b密度，此时液体温度最低为15，当物体b悬
4、浮时，此时浮力等于物体b重力，液体密度等于物体b密度，此时液体温度为19，当物体b沉底时，浮力小于物体b重力，液体密度小于物体b密度，此时液体温度最高，为23，所以浮力先不变后变小，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。2（2023江苏扬州）“芒种”前后是麦子成熟收割的时间，需要及时把麦子颗粒归仓。（1）如图1所示是古代农人打麦的场景，把打麦工具高高举起，它的重力势能变 ；（2）现在很多地方都用联合收割机收麦子，某收割机的参数如下：割幅（m）2.2/2.5履带接地总面积（m2）3.6喂入量（kg/s）3/4/4.5功率（kW）60发动机效率40%油箱容积（L）72满油时整机质量（kg）288
5、0满油时收割机对水平地面的压强是 Pa；（g取10N/kg）如图2所示，收割过程中收割机相对于同行的装载机是 （选填“运动”或“静止”）的；收割机功率保持60kW不变，收割过程中减慢行驶速度，是为了 。收割一块地的麦子，耗时0.5h，该收割机做功 J，在此过程中消耗柴油 kg；（约为）（3）“喂入量”是收割机在单位时间内收获的作物量，它受很多因素的影响。某次收割时作业速度与喂入量之间的关系如图3所示，当作业速度为4km/h时，喂入量是 kg/s，出现这一结果，你认为作物的 会对喂入量产生影响。【答案】 大 8000 静止 增大牵引力 1.08108 6.75 2.4 籽粒含水率【解析】（1）1
6、物体的重力势能与高度和质量有关，在质量一定时，高度越高，重力势能越大，因此把打麦工具高高举起，它的重力势能变大。（2）2满油时整机的重力为在水平面上，收割机对水平地面的压力等于其重力，即根据可得，满油时收割机对水平地面的压强是3由于装载机与收割机同行，则它们速度相同，因此在收割过程中，以装载机为参照物，收割机与装载机之间的位置没有发生变化，因此收割机是静止的。4根据可知，当功率一定时，减小速度可以增大牵引力。5根据W=Pt可得，耗时0.5h，该收割机做的功为6由于发动机的效率为40%，则柴油完全燃烧放出的热量为故消耗柴油的质量为（3）7由图3可知，当作业速度为4km/h时，喂入量是2.4kg/
7、s。8由图3可知，在喂入量不超过3.6kg/s内，作业速度随喂入量变化而变化，且成正比关系，当作业速度一定时，作物的品种、籽粒含水率等会对喂入量产生影响。3（2023陕西）重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图1所示。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平。某风力发电、重力储能综合项目，单个风力发电机组的平均发电功率为1500kW。某次风能充沛时，系统利用风能发电的富余电能，将2个质量均为的重物从地面提升至30m的高度处，实现能量储存，如图2所示。根据相关信息，完成以下问题（g取10N/kg）。（1）风能属于 （选填“可再生”或
8、“不可再生”）能源；（2）若某电动汽车每行驶1km的路程需消耗0.2kWh的电能，单个风力发电机组发电1h产生的电能，可供该电动汽车行驶的路程是多少 ？（3）储能系统将2个重物匀速提升至30m高处的过程中，系统对重物所做的功是多少 ？（4）储能系统将2个重物从30m高处放回地面的发电过程中，产生的电能为，则该过程的发电效率是多少 ？据某资料介绍，重力储能系统的综合效率（输出电能与输入电能之比）可达70%以上，请你通过计算，判断这一数据是否可信 ？（已知系统提升重物的效率为90%）【答案】 可再生 7500km 可信【解析】（1）1可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，风能属于可
9、再生能源。（2）2单个风力发电机组发电1h产生的电能为可供该电动汽车行驶的路程是（3）3系统对重物所做的功是（4）4重力储能系统放下重物的发电效率是5重力储能系统提升重物所需要的总能量重力储能系统的综合效率为因此这一数据可信。4（2023陕西）如图-1，是某型号电暖器。它有高温、低温两个挡位，其简化电路图如图-2所示。和均为发热电阻，其部分参数如图表所示。额定电压220V额定功率高温挡2200W低温挡1100W（1）该电暖器是利用电流的 效应工作的。当开关、均闭合时，电暖器处于 挡；（2）该电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是多少 ？在高温挡正常工作时，发热电阻的阻值是多少 ？（3）在某次
10、用电高峰期，小明用如图所示的电力监测仪，测出该电暖器在低温挡工作时的实际电压为210V，实际功率为900W。小明认为实际功率小于额定功率，只是因为实际电压小于额定电压造成的。请你通过计算，判断小明的观点是否正确 。【答案】 热 高温挡 5 44 小明的观点不正确【解析】（1）1电暖器的主要部件是电热丝，它主要是利用电流的热效应来工作的，工作时将电能转化为内能。2闭合开关S1、S2时，R1、R2并联，电路中总电阻最小，即根据可知，功率最大，电暖器处于高温挡。（2）34当闭合开关S1、断开S2时，电暖器在低温挡正常工作，由得，电路中的电流为根据得，R1的阻值为当电暖器处于高温挡时，由得，电路中的电
11、流为由可知，此时通过R1的电流为根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知，通过R2电流为I2=5A，则根据得，R2的阻值为（3）5由题意知，用电高峰期电暖器在低温挡工作时，实际电压为210V，实际功率为900W，根据可得，此时R1的阻值为由此可知，原电阻发生了变化，所以造成实际功率小于额定功率的原因，不能确定只是因为实际电压小于额定电压造成的，也有可能是用电器电阻发生了变化的原因，（当电热丝接入家庭电路工作时，消耗的电功率较大，一定时间内产生的热量多，温度升高显著，电热丝的电阻变大明显）。5（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
12、目标，风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图甲所示。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。在的范围内5m/sv10m/s，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，图丙和图丁数据已作简化处理。）（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图： ， ；（2）当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会 （选填“顺时针
13、”或“逆时针”）转动；（3）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于 kg的煤完全燃烧放出的热量；（q煤=3.0107J/kg）（4）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，若发电机输出电能1kWh，叶片需要转动 圈；（5）若14001500和15001600两段时间内输出电能之比为13，则14002000的时间段内风力发电机组的输出电能为 kWh。【答案】 机械能（或动能） 电能 顺时针 36 4 1084.3【解析】（1）12风吹动叶片转动，将风的风能转化为叶片的机械能（或动能），经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转，带动发电机工作，将机械能转化为电能。（2）
14、3叶片上平下凸，当风流过叶片时，下表面的风速大，压强小，上表面的风速小，压强大，叶片上下表面压强差的作用下顺时针转动。（3）4根据图丙可知，当风速为12m/s时，功率为300kW，根据可得，风力发电机组工作1h输出的电能为由Q=mq可得，这些电能相当于完全燃烧煤的质量为（4）5若发电机输出电能1kWh，当风速为13m/s时，功率为300kW，需要的时间为由于发电机转子1min转400圈，当发电机输出电能1kWh，发动机需要转的圈数为80圈，又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，则叶片转4圈。（5）6根据丁图可知，1500-1600这段时间风速1213m/s，由丙图可知，
15、此时间段的功率为300kW，根据W=Pt可知，此段时间产生的电能为W=Pt=300kW1h=300kWh1400-1500和1500-1600两段时间内输出电能之比为13，可知1400-1500这段时间产生的电能为由于1400-1430这时间段，风速小于3m/s，由丙图可知，输出功率为0，输出电能为0；由于1400-1500这段时间产生的电能为100 kWh，所以1430-1500这时间段，风速等于10m/s，输出电能为100 kWh；16001700这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为300 kWh；17001730这段时间，风速为10m/s，输出的电能为100 kWh；1730180
16、0这段时间，风速为7m/s，满足5m/sv10m/s，由题意可知P与v的三次方成正比，即P=kv3，将速度v1=10m/s、v2=7m/s分别带入Pt= kv3t可得，W2=34.3kWh；18001900这段时间，风速小于3m/s，由丙图可知，输出电能为0；19001930这段时间，风速为10m/s，输出的电能为100 kWh；19302000这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为所以1400-2000的时间段内风力发电机组的输出电能为100 kWh+300 kWh+300 kWh+100 kWh+34.3 kWh+100 kWh+150 kWh=1084.3 kWh6（2023江苏无锡
17、）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图。控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆、连杆、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，水平，连杆水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管工作，额定煮水功率为，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管工作，进行保温，额定保温功率为。保温时，S3同时接通，当电
18、磁铁线圈中的电流达到，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电流减小到，衔铁P被释放（开关重新接通），使贮水箱内热水温度维持在。是定值电阻。是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高，电阻减小，电磁铁线圈的电阻忽略不计。（，g取）（1）该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为 ；ABCD（2）该电开水器煮水箱电热管连续正常工作1小时能产生的开水，若冷水温度为，开水温度为，则煮水箱的加热效率为 ；（3）冷水箱中的浮球质量为，金属杆质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆受到活塞对它水平向左的推力为；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的
19、水平推力为，则浮球体积为 ，贮水箱中保温控制电路的电压U是 V。【答案】 C 91% 2.210-3 10【解析】（1）1由题意可知，开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管工作，额定煮水功率为，工作电路中功率最大，所以熔断器上通过的最大电流故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。（2）2的开水的质量冷水温度为，开水温度为，则水吸收热量电热管连续正常工作1小时，产生热量则煮水箱的加热效率（3）3浮球质量为0.55kg，则浮球的重力G球=m球g=0.55kg10N/kg=5.5N若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N，根据杠杆平衡原理可得(F浮1-G)
20、l1=F推1l2浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，根据杠杆平衡原理可得(F浮2-G)l1=F推2l2根据阿基米德原理可得F浮2=2F浮1解得一半浮球受到的浮力F浮1=2G=25.5N=11N由阿基米德原理可得，浮球的体积4贮水箱内热水温度维持在，则温度在95时，电磁铁线圈中的电流达到，衔铁P被吸起，是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高，电阻减小，设此时电阻为，则贮水箱中保温控制电路的电压温度在90时，电磁铁线圈中电流减小到，衔铁P被释放，此时电阻为，则贮水箱中保温控制电路的电压联立解得U1=10V7（2023湖南株洲）图甲为一种汽车前大灯的外形，下端三个金
21、属片为灯的三脚插头，可连接电源；图乙为灯管内部结构，三根导电支架分别与三个金属片相连，支架间接有两组灯丝，夜间行车时，可根据需要进行切换。已如两组灯丝L1和L2的额定电压均为12V，额定功率分别为100W和80W。甲乙丙（1）两灯正常工作时，通过L2的电流为 A（结果保留两位小数），比通过L1的电流 （选填“大”或“小”）。（2）图丙中的A、B、C分别代表与图乙中左、中、右三个支架相连的三个金属片。根据图乙，在图丙中画出灯管内的电路图； （3）灯丝L1的阻值是 。若将电源的两端分别连接金属片B、C，为保证电路安全，电源电压不能超过多少伏？（不考虑灯丝以外的电阻，忽略温度对电阻的影响。） 【答案
22、】 6.67 小 1.44 21.6【解析】（1）12灯正常工作时，通过L2的电流通过L1的电流通过L2的电流小于通过L1的电流。（2）3由图乙可知，两灯并联（3）45灯丝L1的阻值将电源的两端分别连接金属片B、C，分析电路可知，两灯串联，则电路中的电流相等，此时电路中的电流为L2正常发光时的电流，电路中的电阻此时电源电压考点2 开放性试题8（2023山东烟台）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
23、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收到阳光的照射，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）( )【答案】 电磁波 静止 见解析【解析】（1）1在中国空间站首次慢直播节目中，信息的传递主要依靠电磁波。（2）2中国空间站呈现“T”字构型后，梦天实验舱相对于核心舱位置没有发生变化，是相对静止的。（3）3我国空间站采用“T”字构型的优点有：结构对称、稳定，有利于组合飞行；充分接受阳光照射，获得高效发电效果。（北京）股份有限公司