《2026年金考卷中考45套汇编物理》

21. (4分)如图所示,质量为1.8 kg的书本,静止放置在水平桌面上,与桌面的接触面积为0.06 m²。(g取10 N/kg)
(1)书本的重力是多少?
(2)静止在水平桌面上的书本对桌面的压强是多少?

答案： 21. (4分)
(1) 书本的重力 G = mg = 1.8 kg × 10 N/kg = 18 N。
(2) 书本对桌面的压力 F = G = 18 N，压强 p = F/S = 18 N / 0.06 m² = 300 Pa。

22. (7分)劳动实践小组为温室育苗基地制作了一个保温箱,其电路如图-1所示。
(1)电热丝R₁的阻值为220 Ω,则电路中的电流是多少?
(2)已知保温箱内空气的质量为11 kg,图-1所示电路工作300 s产生的热量,可使保温箱内空气的温度升高多少?[不计热量损失,空气的比热容为1.0×10³ J/(kg·°C)]
(3)现增加一个阻值为44 Ω的电热丝R₂,根据实际需求,利用电热丝R₁与R₂,为保温箱设计两个挡位,高温挡的电功率为1100 W,低温挡的电功率为220 W。请根据需求,在图-2的虚线框内将电路连接完整。

答案： 22. (7分)
(1) 电路中的电流 I = U/R₁ = 220 V / 220 Ω = 1 A。
(2) 电热丝R₁工作300 s产生的热量 Q = I²R₁t = (1 A)² × 220 Ω × 300 s = 66 000 J。
空气吸收热量温度升高 Δt = Q/(cm) = 66 000 J / [1.0×10³ J/(kg·℃) × 11 kg] = 6 ℃。
(3) 高温挡时，总电阻应较小，功率较大。低温挡时，总电阻应较大，功率较小。
高温挡功率 P高 = 1100 W，总电阻 R总高 = U²/P高 = (220 V)² / 1100 W = 44 Ω，此电阻值与R₂相等，说明高温挡时只有R₂接入电路。
低温挡功率 P低 = 220 W，总电阻 R总低 = U²/P低 = (220 V)² / 220 W = 220 Ω，此电阻值与R₁相等，说明低温挡时只有R₁接入电路。
因此，两个挡位通过开关控制只接入R₁（低温挡）或只接入R₂（高温挡）。电路连接如图所示(图中开关S与“1”接触时，R₁接入；与“2”接触时，R₂接入；或使用单刀双掷开关实现)。
（连接图略）

23. (9分)火电站利用煤炭燃烧时产生的热量,通过汽轮机带动发电机发电,若火电站的煤电转化效率η=W_电/Q_总(W_电为火电站发出的电能,Q_总为消耗的煤炭完全燃烧时所放出的热量),则煤炭燃烧越充分,煤电转化效率越高。有关研究表明,基于“富氧燃烧”技术的“碳—氢—风—电”能源耦合模型,可有效地提高新能源与传统能源的综合利用。如图所示,风电站给电网供电后,将富余的电能输送给制氢厂,通过电解水装置制造的氢气,经加氢站到达用户端;将电解水制氢时产生的氧气输送给火电站,使煤炭实现“富氧燃烧”,提高火电站的煤电转化效率。
(1)某风电站总装机功率为10⁵ kW,平均每天工作时长以10 h计。若风电站以总装机功率工作时,1天所发出的电能中,有8.2×10⁵ kW·h的电能供给电网,富余的电能全部用于电解水制氢(每产生1 m³氢气消耗3.6 kW·h的电能),产生的氢气完全燃烧时,释放的热量为多少?(氢气的热值为1.28×10⁷ J/m³)
(2)假设火电站通过“富氧燃烧”技术,使煤炭完全燃烧,可实现每消耗0.31 kg的标准煤,发出1 kW·h的电能,则“富氧燃烧”条件下,煤电转化效率是多少?
(3)若采用“富氧燃烧”技术后,煤电转化效率相比技术革新之前提高了4%,则同样发出1 kW·h的电能,相比应用“富氧燃烧”技术前,能节约多少千克标准煤?(标准煤的热值为2.9×10⁷ J/kg)

答案： 23. (9分)
(1) 风电站1天发出的总电能：W总 = Pt = 10⁵ kW × 10 h = 1.0×10⁶ kW·h。
用于电解水的电能：W氢 = W总 - W电网 = 1.0×10⁶ kW·h - 8.2×10⁵ kW·h = 1.8×10⁵ kW·h。
产生的氢气体积：V氢 = W氢 / (3.6 kW·h/m³) = (1.8×10⁵ kW·h) / (3.6 kW·h/m³) = 5×10⁴ m³。
氢气完全燃烧放出的热量：Q氢 = q氢V氢 = 1.28×10⁷ J/m³ × 5×10⁴ m³ = 6.4×10¹¹ J。
(2) 发出1 kW·h = 3.6×10⁶ J电能，消耗标准煤完全燃烧放出的热量：
Q总 = m煤q煤 = 0.31 kg × 2.9×10⁷ J/kg = 8.99×10⁶ J。
煤电转化效率 η = W电/Q总 = 3.6×10⁶ J / (8.99×10⁶ J) ≈ 0.4 = 40%。
(3) 设技术革新前发出1 kW·h电能消耗的标准煤质量为m前。
则技术革新前的效率 η前 = η - 4% = 40% - 4% = 36%。
由 η前 = W电 / (m前 q煤) 得：
m前 = W电 / (η前 q煤) = 3.6×10⁶ J / (0.36 × 2.9×10⁷ J/kg) ≈ 0.3448 kg。
节约的标准煤 Δm = m前 - m后 = 0.3448 kg - 0.31 kg = 0.0348 kg。
答：能节约0.0348 kg标准煤。