《2025年5年中考3年模拟九年级物理下册教科版》

16.[答案含评分细则](2024河北唐山期末)(7分)为确保居民生活环境的健康安全,环卫部门使用如图所示的雾炮车向空中喷水雾,使尘埃粒子快速沉降到地面,起到净化空气的作用。该雾炮车的发动机是柴油机,空载时的质量为10t。当某次水喷洒完后空载返回时,沿水平路面以5m/s的速度匀速前进了5km,消耗柴油2kg,雾炮车在平直地面上匀速行驶时受到的阻力恒为5x10²N。(q柴油=4.3×10⁷J/kg)求:
　(1)雾炮车克服阻力做功的功率;
　(2)雾炮车柴油机的热机效率(结果保留两位小数)。
　　　　　　　　　

答案： 解析 （1）雾炮车克服阻力做的功W=fs=5×10³N×5×10³m=2.5×10⁷J，（2分）
雾炮车行驶的时间t=s/v=5×10³m/5 m/s=10³s，（1分）
雾炮车克服阻力做功的功率P=W/t=2.5×10⁷J/10³s=2.5×10⁴W。（1分）
（2）2 kg柴油完全燃烧放出的热量Q放=m柴油q柴油=2 kg×4.3×10⁷J/kg=8.6×10⁷J，（1分）
雾炮车柴油机的热机效率η=W/Q放×100%=2.5×10⁷J/8.6×10⁷J×100%≈29.07%。（2分）

17.[答案含评分细则](2024山东烟台二模)(8分)小明家安装了某品牌电热水器,其加热电阻丝的规格为“220V　2000W”,水箱容积4L,已知ρ水=1.0x10³kg/m³,c水=4.2×10³J/(kg·℃),g取10N/kg。(P9203002)
　(1)正常工作时加热电阻丝的阻值为多少？
　(2)若水箱内加满水,把水从20℃加热到70℃,水吸收的热量为多少？电热水器正
常工作时电热效率为70%,至少加热多长时间？
　(3)若改用天然气加热且不计热损失,需完全燃烧多少立方米天然气？(天然气的热值为4×10⁷J/m³)
　　　　　　　　　　　　　

答案： 解析 （1）正常工作时加热电阻丝的阻值R=U²/P=(220 V)²/2 000 W=24.2 Ω。（2分）
（2）被加热的水的质量为m=ρV=1.0×10³kg/m³×4×10⁻³m³=4 kg，（1分）
水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×4 kg×(70℃ - 20℃)=8.4×10⁵J，（1分）
依题意得，加热水消耗的电能为W电=Q吸/η=8.4×10⁵J/70%=1.2×10⁶J，（1分）
加热时间为t=W电/P=1.2×10⁶J/2 000 W=600 s。（1分）
（3）依题意得，天然气释放的热量Q放=Q吸=8.4×10⁵J，（1分）
消耗的天然气的体积为V气=Q放/q=8.4×10⁵J/4×10⁷J/m³=2.1×10⁻²m³。（1分）

18.(17分)阅读短文,回答问题。
　　　　　扫地机器人的“眼睛”
　　　扫地机器人能自动避开障碍物,像是长了眼睛，它的“眼睛”是什么呢？目前市面上大部分机型使用的是红外探测器。红外探测器测距的原理如图所示,红外发射器以一定的角
度发射红外光束,光束遇到物体被反射,再通过有滤光作用的凸透镜(又叫滤镜)后照射到
CCD检测器上的某一位置,该位置不在透镜的主光轴(中心线)上,偏离的距离叫偏移值L。根据几何关系可知:物体离传感器越远,L 就越小。在知道了偏移值L、两中心线间距X 以及滤镜的焦距f后,可以计算得到距离D,也就知道物体有多远了。
　　
CCD检测器能将测得的光信号转化为电信号,电信号的大小叫作探测器的输出值,输出值与偏移值L成正比,L增大2倍,输出值也增大2倍,当然有例外,当D很小时,L值较大,光点可能超出探测器的探测范围,即L超过某一值时,输出值会随着L的增大而快速变小,直至变为零;当D很大时,L值又会很小,这时检测器能否分辨得出这个很小的L值成为关键,也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够精确的L值,要检测越远的物体,对
CCD的分辨率要求就越高,所以通常的探测器只能在一定的范围内有效测量距离D。
　　扫地机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数,测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表。真空度指主机内部与外界的气压差。风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫作效率。
　　　

　(1)红外发射器发射的红外光束,遇到物体时会发生________;滤镜对光有________(选填“会聚”或“发散”)作用。机器人工作时,主机内部的气压________(选填“大于”“小于”或“等于”)大气压而产生吸力。
　(2)若某品牌红外探测器:甲探测范围10cm~80cm,乙探测范围20cm~150cm,则________(选填“甲”或“乙”)的CCD检测器分辨率较低。
　(3)由表中数据可知,当风量为0.02m³/s时,若吸尘电机的输入功率为25W,此时其效率为________%;上述风量下,5min内通过吸尘电机排出的空气质量为________kg.
　　(取ρ空气=1.3kg/m³)
　(4)文中所述的红外探测器的输出值与到物体的距离D的关系图像大致为________。
　　　　
　　　　
　(5)某型号扫地机器人呈圆盘形,圆盘的直径是30cm,工作时的行走速度约为5m/min,空房间长4.8m、宽4.3m,它沿4.3m的宽边从一侧走到另一侧需要______min;要将整个空房间清扫一遍至少需要______min.

答案： 答案 （1）反射 会聚 小于 （2）甲 （3）36 7.8 （4）D （5）0.8 13.7
解析 （1）红外发射器发射的红外光束遇到物体时会发生反射；滤镜是凸透镜对光有会聚作用；扫地机器人工作时内部空气流速快，压强小，灰尘在压力差的作用下进入内部；（2）要检测越远的物体，对CCD的分辨率要求就越高，因为甲探测范围为10 cm~80 cm、乙探测范围为20 cm~150 cm，所以乙的CCD检测器可以探测更远的物体，乙的分辨率较高，甲的较低；（3）由表中数据可知，真空度与风量的乘积在数值上恰好等于吸入功率，故当风量为0.02 m³/s时，吸入功率P=9 W，η=P/P电=9 W/25 W=36%；当风量为0.02 m³/s时，5 min内通过吸尘电机排出的空气体积V=0.02 m³/s×5×60 s=6 m³，5 min内通过吸尘电机排出的空气质量为m=ρ空气V=1.3 kg/m³×6 m³=7.8 kg；（4）正常情况下，物体离探测器越远，D值越大，L就越小，输出值也越小；但当D很小时，L值较大，光点可能超出探测器的探测范围，即L超过某一值时，输出值会随着L的增大而快速变小，直至变为零，也就是说，当D小于某一值时，输出值会随D的减小而快速变小，直至变为零，D图符合题意；（5）扫地机器人沿4.3 m的宽边从一侧走到另一侧的路程s=4.3 m - 0.3 m=4 m，需要的时间t=s/v=4 m/5 m/min=0.8 min；由于空房间长4.8 m，将整个空房间清扫一遍共沿4.3 m的宽边行走的次数n=4.8 m/0.3 m=16次，总时间t₁=16t=16×0.8 min=12.8 min，由沿4.3 m的宽边拐到沿4.8 m的长边所用的时间t₂=(4.8 m - 0.3 m)/5 m/min=0.9 min，将整个空房间清扫一遍至少需要的时间t'=t₁ + t₂=12.8 min + 0.9 min=13.7 min。