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6.如图所示是小明设计的水位计工作原理图,绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的金属滑杆P升降,水位最低时,滑杆P位于R的a端处。下列判断正确的是(
A.水位升高时,小灯泡亮度变亮
B.水位升高时,电流表示数变大
C.水位升高时,电压表示数变大
D.水位最低时,电压表示数不为零
C
)A.水位升高时,小灯泡亮度变亮
B.水位升高时,电流表示数变大
C.水位升高时,电压表示数变大
D.水位最低时,电压表示数不为零
答案：
【解析】：本题主要考查了滑动变阻器的应用以及欧姆定律的理解。
首先，分析电路的连接方式。在这个电路中，灯泡$L$与滑动变阻器$R$串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器$R$两端的电压。
当水位升高时，浮子带动滑杆$P$上升，导致滑动变阻器$R$接入电路的阻值增大。根据欧姆定律，电路中的总电阻增大，电源电压不变，所以电路中的电流减小。由于灯泡的电阻不变，电流减小，根据$P = I^2R$，灯泡的实际功率减小，所以灯泡亮度会变暗。因此，选项A和B都是错误的。
对于电压表的示数，由于滑动变阻器$R$接入电路的阻值增大，根据串联电路的分压原理，滑动变阻器$R$两端的电压会增大。因此，电压表的示数会变大，选项C是正确的。
当水位最低时，滑杆$P$位于$R$的$a$端处，此时滑动变阻器$R$接入电路的阻值最小，为$0\Omega$。由于电压表测量的是滑动变阻器$R$两端的电压，所以此时电压表的示数为$0V$。因此，选项D是错误的。
【答案】：C。
首先，分析电路的连接方式。在这个电路中，灯泡$L$与滑动变阻器$R$串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器$R$两端的电压。
当水位升高时，浮子带动滑杆$P$上升，导致滑动变阻器$R$接入电路的阻值增大。根据欧姆定律，电路中的总电阻增大，电源电压不变，所以电路中的电流减小。由于灯泡的电阻不变，电流减小，根据$P = I^2R$，灯泡的实际功率减小，所以灯泡亮度会变暗。因此，选项A和B都是错误的。
对于电压表的示数，由于滑动变阻器$R$接入电路的阻值增大，根据串联电路的分压原理，滑动变阻器$R$两端的电压会增大。因此，电压表的示数会变大，选项C是正确的。
当水位最低时，滑杆$P$位于$R$的$a$端处，此时滑动变阻器$R$接入电路的阻值最小，为$0\Omega$。由于电压表测量的是滑动变阻器$R$两端的电压，所以此时电压表的示数为$0V$。因此，选项D是错误的。
【答案】：C。
7.如图所示,闭合开关S,弹簧测力计的示数减小。下列分析正确的是(
A.c端是S极,a是电源的正极
B.c端是N极,a是电源的负极
C.若滑动变阻器的滑片向左滑动,弹簧测力计示数增大
D.若将电源正、负极接线的位置对调,弹簧测力计示数减小
A
)A.c端是S极,a是电源的正极
B.c端是N极,a是电源的负极
C.若滑动变阻器的滑片向左滑动,弹簧测力计示数增大
D.若将电源正、负极接线的位置对调,弹簧测力计示数减小
答案：
解：闭合开关S，弹簧测力计示数减小，说明条形磁铁与螺线管间为斥力，条形磁铁下端为S极，故螺线管上端c为S极。由安培定则，电流从螺线管下端流入，上端流出，所以电源a端为正极，b端为负极。
A选项：c端是S极，a是电源的正极，正确。
B选项：c端应为S极，a是电源正极，错误。
C选项：滑片向左滑动，滑动变阻器接入电阻减小，电流增大，螺线管磁性增强，斥力增大，弹簧测力计示数减小，错误。
D选项：电源正负极对调，螺线管磁极反转，c端变为N极，与条形磁铁S极相吸，弹簧测力计示数增大，错误。
结论：A
A选项：c端是S极，a是电源的正极，正确。
B选项：c端应为S极，a是电源正极，错误。
C选项：滑片向左滑动，滑动变阻器接入电阻减小，电流增大，螺线管磁性增强，斥力增大，弹簧测力计示数减小，错误。
D选项：电源正负极对调，螺线管磁极反转，c端变为N极，与条形磁铁S极相吸，弹簧测力计示数增大，错误。
结论：A
8.如图所示,斜面长L= 5 m,高h= 2 m,小华用平行于斜面向上的拉力F,将重为150 N的物块从底端匀速拉到顶端,用时10 s,该斜面的机械效率为75%。运动过程中拉力所做的有用功为
300
J,物块所受摩擦力为20
N,拉力做功的功率为40
W。
答案：
【解析】：
本题可根据有用功、总功、额外功的计算公式以及机械效率、功率的计算公式来求解。
1.计算拉力所做的有用功$W_{有}$：
有用功是指对人们有用的功，在本题中，将物块从斜面底端匀速拉到顶端，克服物块重力做的功就是有用功。
根据公式$W_{有}=Gh$（其中$G$是物块重力，$h$是斜面高度），已知$G = 150N$，$h = 2m$，将其代入公式可得：$W_{有}=150N×2m = 300J$。
2.计算拉力做的总功$W_{总}$：
已知斜面的机械效率$\eta = 75\%$，根据机械效率的计算公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，可得$W_{总}=\frac{W_{有}}{\eta}$。
将$W_{有}=300J$，$\eta = 75\%=0.75$代入上式，可得$W_{总}=\frac{300J}{0.75}=400J$。
3.计算物块所受摩擦力$f$：
额外功是指并非我们需要但又不得不做的功，在本题中，克服摩擦力做的功就是额外功，即$W_{额}=W_{总}-W_{有}$。
将$W_{总}=400J$，$W_{有}=300J$代入可得$W_{额}=400J - 300J = 100J$。
又因为$W_{额}=fL$（其中$f$是摩擦力，$L$是斜面长度），已知$L = 5m$，则$f=\frac{W_{额}}{L}$，将$W_{额}=100J$，$L = 5m$代入可得$f=\frac{100J}{5m}=20N$。
4.计算拉力做功的功率$P$：
功率是表示做功快慢的物理量，根据公式$P=\frac{W_{总}}{t}$（其中$W_{总}$是总功，$t$是做功时间），已知$W_{总}=400J$，$t = 10s$，将其代入公式可得$P=\frac{400J}{10s}=40W$。
【答案】：
$300$；$20$；$40$
本题可根据有用功、总功、额外功的计算公式以及机械效率、功率的计算公式来求解。
1.计算拉力所做的有用功$W_{有}$：
有用功是指对人们有用的功，在本题中，将物块从斜面底端匀速拉到顶端，克服物块重力做的功就是有用功。
根据公式$W_{有}=Gh$（其中$G$是物块重力，$h$是斜面高度），已知$G = 150N$，$h = 2m$，将其代入公式可得：$W_{有}=150N×2m = 300J$。
2.计算拉力做的总功$W_{总}$：
已知斜面的机械效率$\eta = 75\%$，根据机械效率的计算公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，可得$W_{总}=\frac{W_{有}}{\eta}$。
将$W_{有}=300J$，$\eta = 75\%=0.75$代入上式，可得$W_{总}=\frac{300J}{0.75}=400J$。
3.计算物块所受摩擦力$f$：
额外功是指并非我们需要但又不得不做的功，在本题中，克服摩擦力做的功就是额外功，即$W_{额}=W_{总}-W_{有}$。
将$W_{总}=400J$，$W_{有}=300J$代入可得$W_{额}=400J - 300J = 100J$。
又因为$W_{额}=fL$（其中$f$是摩擦力，$L$是斜面长度），已知$L = 5m$，则$f=\frac{W_{额}}{L}$，将$W_{额}=100J$，$L = 5m$代入可得$f=\frac{100J}{5m}=20N$。
4.计算拉力做功的功率$P$：
功率是表示做功快慢的物理量，根据公式$P=\frac{W_{总}}{t}$（其中$W_{总}$是总功，$t$是做功时间），已知$W_{总}=400J$，$t = 10s$，将其代入公式可得$P=\frac{400J}{10s}=40W$。
【答案】：
$300$；$20$；$40$
【科技主题】同学们以“大国重器”为主题开展了科学实践活动,请完成9～11题。
9.目前在轨的中国空间站的轨道高度是：远地点346.9 km,近地点319.6 km。如图所示,从远地点到近地点的过程中,其运动速度
10.北京时间2024年1月23日,力箭一号遥三商业运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射升空,如图所示,顺利将5颗卫星送入预定轨道,飞行试验任务获得圆满成功。火箭采用液氢为燃料是因为其
11.如图所示是我国开始启动研制的一款高速飞行列车,时速可达4000 km/h。它利用同名磁极相互
9.目前在轨的中国空间站的轨道高度是：远地点346.9 km,近地点319.6 km。如图所示,从远地点到近地点的过程中,其运动速度
变大
,重力势能变小
,机械能不变
。(均选填“变大”“不变”或“变小”)10.北京时间2024年1月23日,力箭一号遥三商业运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射升空,如图所示,顺利将5颗卫星送入预定轨道,飞行试验任务获得圆满成功。火箭采用液氢为燃料是因为其
热值
(选填“热值”或“比热容”)大,若火箭携带了30 t液氢燃料,这些燃料完全燃烧后产生热量为4.2×10¹²
J,这些热量60%被水吸收,能使1×10⁷
kg的水温度从20 ℃升高到80 ℃。[$ q_{氢}= 1.4×10^{8}\ J/kg $,$ c_{水}= 4.2×10^{3}\ J/(kg·℃) $]11.如图所示是我国开始启动研制的一款高速飞行列车,时速可达4000 km/h。它利用同名磁极相互
排斥
的原理使得列车脱离地面,在低压真空仓内高速飞行,在真空仓的上表面分布有由超导体
(选填“半导体”或“超导体”)材料制成的硅光电池板,将光能转化为电能为列车提供动力能源,硅光电池板产生的电能属于二次
(选填“一次”或“二次”)能源。
答案：
【解析】：
本题主要考查动能和势能的转化与守恒、燃料的热值、热量的计算、磁极间的相互作用、超导体的应用以及能源的分类等知识点。
对于第9题，从远地点到近地点的过程中，高度减小，重力势能减小，同时速度会变大，由于只有重力做功，机械能守恒，所以机械能不变。
对于第10题，火箭采用液氢为燃料是因为其热值大，根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$可计算燃料完全燃烧后产生的热量，再根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$的变形可计算能加热水的质量。
对于第11题，同名磁极相互排斥，超导体在低温下电阻为零，硅光电池板产生的电能是由光能转化而来，属于二次能源。
【答案】：
9. 变大；变小；不变
9. 本题可根据动能和势能的转化以及机械能守恒的知识进行解答。
从远地点到近地点的过程中，高度降低，根据重力势能的影响因素（质量和高度）可知，重力势能变小；由于太空中没有空气阻力，机械能守恒，重力势能转化为动能，所以速度变大，机械能不变。
10. 热值；$4.2×10^{12}$；$1×10^{7}$
10. 本题可根据燃料的热值、燃料完全燃烧放热公式以及吸热公式进行求解。
火箭采用液氢为燃料是因为其热值大。
已知液氢的质量$m = 30t = 3×10^{4}kg$，液氢的热值$q_{氢}= 1.4×10^{8}J/kg$，根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，可得这些燃料完全燃烧后产生的热量为：
$Q_{放}=mq_{氢}=3×10^{4}kg×1.4×10^{8}J/kg = 4.2×10^{12}J$。
已知这些热量的$60\%$被水吸收，则水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}×60\% = 4.2×10^{12}J×60\% = 2.52×10^{12}J$。
水的初温$t_{0}=20℃$，末温$t = 80℃$，则$\Delta t=t - t_{0}=80℃ - 20℃ = 60℃$，水的比热容$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg·℃)$，根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$的变形$m=\frac{Q_{吸}}{c\Delta t}$，可得水的质量为：
$m=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}=\frac{2.52×10^{12}J}{4.2×10^{3}J/(kg·℃)×60℃}=1×10^{7}kg$。
11. 排斥；超导体；二次
11. 本题可根据磁极间的相互作用、超导体的特点以及能源的分类进行解答。
高速飞行列车利用同名磁极相互排斥的原理使得列车脱离地面。
超导体在低温下电阻为零，可减少能量损耗，所以在真空仓的上表面分布有由超导体材料制成的硅光电池板。
硅光电池板产生的电能是由光能转化而来，属于二次能源。
本题主要考查动能和势能的转化与守恒、燃料的热值、热量的计算、磁极间的相互作用、超导体的应用以及能源的分类等知识点。
对于第9题，从远地点到近地点的过程中，高度减小，重力势能减小，同时速度会变大，由于只有重力做功，机械能守恒，所以机械能不变。
对于第10题，火箭采用液氢为燃料是因为其热值大，根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$可计算燃料完全燃烧后产生的热量，再根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$的变形可计算能加热水的质量。
对于第11题，同名磁极相互排斥，超导体在低温下电阻为零，硅光电池板产生的电能是由光能转化而来，属于二次能源。
【答案】：
9. 变大；变小；不变
9. 本题可根据动能和势能的转化以及机械能守恒的知识进行解答。
从远地点到近地点的过程中，高度降低，根据重力势能的影响因素（质量和高度）可知，重力势能变小；由于太空中没有空气阻力，机械能守恒，重力势能转化为动能，所以速度变大，机械能不变。
10. 热值；$4.2×10^{12}$；$1×10^{7}$
10. 本题可根据燃料的热值、燃料完全燃烧放热公式以及吸热公式进行求解。
火箭采用液氢为燃料是因为其热值大。
已知液氢的质量$m = 30t = 3×10^{4}kg$，液氢的热值$q_{氢}= 1.4×10^{8}J/kg$，根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，可得这些燃料完全燃烧后产生的热量为：
$Q_{放}=mq_{氢}=3×10^{4}kg×1.4×10^{8}J/kg = 4.2×10^{12}J$。
已知这些热量的$60\%$被水吸收，则水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}×60\% = 4.2×10^{12}J×60\% = 2.52×10^{12}J$。
水的初温$t_{0}=20℃$，末温$t = 80℃$，则$\Delta t=t - t_{0}=80℃ - 20℃ = 60℃$，水的比热容$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg·℃)$，根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$的变形$m=\frac{Q_{吸}}{c\Delta t}$，可得水的质量为：
$m=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}=\frac{2.52×10^{12}J}{4.2×10^{3}J/(kg·℃)×60℃}=1×10^{7}kg$。
11. 排斥；超导体；二次
11. 本题可根据磁极间的相互作用、超导体的特点以及能源的分类进行解答。
高速飞行列车利用同名磁极相互排斥的原理使得列车脱离地面。
超导体在低温下电阻为零，可减少能量损耗，所以在真空仓的上表面分布有由超导体材料制成的硅光电池板。
硅光电池板产生的电能是由光能转化而来，属于二次能源。
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