《2026年金考卷中考试题汇编45套物理山东专版》

25.(10分) ★ 新情境 更换轨枕 换枕机是一种用于铁路轨道施工或维护时更换轨枕的机械设备。它通常具有强大的起重和搬运能力，能够精准地将旧轨枕从轨道上移除，并将新轨枕放置到指定位置。如图甲是某型号换枕机，它的质量为$24\ t$，履带与地面总接触面积为$6\ m^2$。在一次作业中，需将一根混凝土轨枕(重为$3000\ N$)从地面匀速提升至$0.6\ m$高的轨道基座上，用时$40\ s$。($g=10\ N/kg$)
(1)换枕机的履带和地面完全接触，求当它停止作业静止在水平地面上时，对地面的压强。

(2)求换枕机将单根轨枕提升至轨道基座上时对轨枕做的功。
(3)若换枕机实际输出功率为$2\ kW$，求提升单根轨枕的机械效率。
(4)根据(3)中计算得出的机械效率，分析能量损耗的途径：①摩擦耗能、②电机线圈的电阻(或电热)耗能、③液压系统耗能、④辅助动作耗能等。
(5)请在图乙中画出换枕停在空中时的受力示意图。

答案：
25.
(1)换枕机静止在地面上时，对地面的压力等于它的重力，即F压 = G机 = mg = 24×10³kg×10N/kg = 2.4×10⁵N 换枕机对地面的压强p = $\frac{F_{压}}{S}$ = $\frac{2.4×10^{5}N}{6m^{2}}$ = 4×10⁴Pa
(2)换枕机提升单根轨枕的拉力F拉 = G轨枕 换枕机对轨枕做的功W有用 = F拉s = G轨枕h = 3000N×0.6m = 1800J
(3)换枕机实际输出的总功W总 = Pt = 2×10³W×40s = 8×10⁴J 提升单根轨枕的机械效率η = $\frac{W_{有用}}{W_{总}}$ = $\frac{1800J}{8×10^{4}J}$ = 0.0225 = 2.25%
(4)摩擦 电阻(或电热)
(5)如图所示。

26.(7分)实践小组的同学利用所学的知识设计了一款适宜老人使用的简易马桶圈加热器，其电路如图所示，定值电阻$R_1$和$R_2$为电热丝，加热时有高温挡和低温挡两个挡位，已知$R_2$的阻值为$3300\ \Omega$，低温挡功率为$11\ W$，电源电压为$220\ V$。

(1)S接b(选填“$a$”或“$b$”)端点时为低温挡。
(2)求$R_1$的阻值。
(3)求加热器高温挡时的电流。
(4)求加热器高温挡时的功率。

答案： 26.
(1)b
(2)低温挡功率P低 = 11W，由P = $\frac{U²}{R}$可知，R₁、R₂串联的总电阻R总 = $\frac{U²}{P低}$ = $\frac{(220V)²}{11W}$ = 4400Ω R₁的阻值R₁ = R总 - R₂ = 4400Ω - 3300Ω = 1100Ω
(3)加热器高温挡时的电流I高 = $\frac{U}{R₁}$ = $\frac{220V}{1100Ω}$ = 0.2A
(4)加热器高温挡时的功率P高 = UI高 = 220V×0.2A = 44W

27.(8分) ★ 新素材 新型电缆 高温超导低压直流电缆是一种新型电缆，采用高温超导材料，能够在低温下实现电阻为零，从而减少电缆输电过程中的能量损耗，同时具有承载能力大、占用空间小等优点；在输电方面，高温超导低压直流电缆大大提高了电能传输的效率。
该项目使用的铜氧(YBCO)第二代高温超导带材为国产化材料，其特点是使超导临界温度提高到$-183.15\ ^{\circ}C$，当温度低于临界温度时，该材料实现超导，电阻为零，结合杜瓦管的低温技术，实现超导电缆系统核心材料的国产化。杜瓦管的结构如图。高温超导低压直流电缆在国内首次采用正负极同轴的方式，相当于2根电缆合二为一，是目前结构最紧凑的超导电缆，其好处是电缆中相反的电流方向使得正负极产生的磁场相互抵消，实现完全磁场自屏蔽，从而消除对外电磁干扰，并且在故障状态下可兼具限流器作用，保护系统中其他电气设备，使电力系统更可靠。

与相同电压等级的常规电缆(PVC钢芯)相比较，该电缆截面积不到常规电缆的一半，虽然制冷和漏热会带来一定能量损耗，但整体损耗只有常规电缆的$10\%$。(补充:液氮的沸点是$-196.56\ ^{\circ}C$)
(1)以下关于高温超导低压直流电缆的优点说法正确的是ABC(填序号)。
A.减少电缆输电过程中的能量损耗
B.承载能力大、占用空间小
C.提高了电能传输的效率
D.能够在常温下实现超导
(2)常规电缆一般横截面积会比较大，这是为了减小电缆的电阻，从而减少电缆中产生的热量。
(3)杜瓦管的作用就是让导体实现在自然环境下常温超导，杜瓦管中的液氮主要作用是制冷(选填“制冷”或“保温”)。
(4)发电厂使用常规电缆给某片区供电时，输电过程损耗约为$5\%$，该片区一个月消耗电能$1.9×10^6\ kW·h$，则发电厂需要提供多少千瓦时的电能(效率用$\eta$表示)？提供的这些电能如果使用高温超导低压直流电缆输送，与采用常规电缆供电相比，可节约的电能是多少千瓦时?

答案： 27.
(1)ABC
(2)减小电缆的电阻，从而减少电缆中产生的热量
(3)制冷
(4)发电厂需要提供的电能W总 = $\frac{W}{\eta}$ = $\frac{1.9×10^{6}kW·h}{1 - 5%}$ = 2×10⁶kW·h 使用高温超导低压直流电缆，发电厂一个月能节省的电能W节约 = W总×5%×(1 - 10%) = 2×10⁶kW·h×5%×(1 - 10%) = 9×10⁴kW·h