《2026年江苏13大市中考名卷优选38套物理》

1. (2023 南京)
生活中，电梯超载时，自动报警系统的电铃响起，电梯无法起降. 报警系统的工作原理如图甲所示，控制电路电源电压 $ U = 6\ V $，电磁铁线圈电阻 $ R_0 = 150\ \Omega $，电阻箱 $ R_1 $ 的电阻设定为 $ 250\ \Omega $，$ R_2 $ 为压敏电阻，其阻值与压力的大小关系如图乙所示. 当线圈中的电流大于或等于 $ 10\ mA $ 时，衔铁被吸合，受控电路中电动机断电，报警电铃响，实现超载停机并发出提醒.


(1) 电梯的自动报警电铃应接在E、F(填“$ C、D $”或“$ E、F $”)之间. 电磁铁通电时，上端为N极；
(2) 空载时电梯底座对 $ R_2 $ 的压力等于电梯厢的重力为 $ 4000\ N $，闭合开关 $ S_1 $，求空载时控制电路中的电流大小；
(3) 求该电梯限载人数；(设每人质量为 $ 70\ kg $，$ g $ 取 $ 10\ N/kg $)
(4) 若要求电梯限载人数减小，请对控制电路提出两种改进措施.

答案：
(1)E、F N
(2)见解析
(3)见解析
(4)增大控制电路电源电压或减小$R_1$的阻值.
解析：
(1)如图所示，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极.
(2)由图乙知，空载时电梯底座对$R_2$的压力为$4000\ N$时，$R_2$压敏电阻对应的电阻为$800\ \Omega$，由图甲知控制电路中电磁铁线圈电阻$R_0$、电阻箱$R_1$和压敏电阻$R_2$串联接入电路，电路的总电阻 $R_{总}=R_0 + R_1 + R_2 = 150\ \Omega + 250\ \Omega + 800\ \Omega = 1200\ \Omega$，空载时控制电路中的电流 $I = \frac{U}{R_{总}} = \frac{6\ V}{1200\ \Omega} = 0.005\ A = 5\ mA$.
(3)当线圈中的电流等于$10\ mA$时，电路的总电阻 $R_{总}' = \frac{U}{I'} = \frac{6\ V}{10 × 10^{-3}\ A} = 600\ \Omega$，此时压敏电阻$R_2' = R_{总}' - R_0 - R_1 = 600\ \Omega - 150\ \Omega - 250\ \Omega = 200\ \Omega$，由图乙可知，此时对应的压力为$1 × 10^4\ N$，即当压力$F = 1 × 10^4\ N$时超载，电梯报警，空载时电梯底座对$R_2$的压力等于电梯厢的重力为$4000\ N$，故电梯中人的重力为 $G_人 = F - F_{空} = 1 × 10^4\ N - 4 × 10^3\ N = 6 × 10^3\ N$，一个人的重力为$G_1 = mg = 70\ kg × 10\ N/kg = 700\ N$，电梯超载时的人数为$n = \frac{G_人}{G_1} = \frac{6 × 10^3\ N}{700\ N} \approx 8.6$，故电梯限载人数为8人.
(4)保持起始报警电流不变，若要减小核载人数，压力变小，则$R_2$的阻值变大，由于吸合电路不变，根据$U = IR$可知，可以增大控制电路电源电压；吸合电流不变，在电源电压一定时，电路的总电阻不变，所以可以减小$R_1$的阻值.

2. (2022 常州)
潜艇在水舱内无水时应漂浮于海面，可以通过充入适量海水实现潜入海中. 2013 年，西班牙刚建成 $ S - 80 $ 潜艇，质量为 $ 3.3 × 10^6\ kg $. 海水密度为 $ 1.1 × 10^3\ kg/m^3 $，$ g $ 取 $ 10\ N/kg $.

(1) 工程师对潜艇进行试验，发现水舱内无水的潜艇居然在海水中沉没，最终静止在水平船坞底部，如图甲所示，已知船坞底部对潜艇的支持力为 $ 6.6 × 10^5\ N $，求潜艇的体积为多大？
(2) 为了实现水舱内无水时潜艇刚好悬浮在海水中，工程师先将潜艇切割成两段，然后在这两段之间加入增补舱段，如图乙所示，建成潜艇如图丙所示. 已知增补舱段的质量为 $ 4.4 × 10^4\ kg $，求增补舱段的体积为多大？
(3) 在此基础上，工程师将潜艇内的部分原设备更换为更轻(填“轻”或“重”)的新设备，即可实现在水舱内无水时潜艇漂浮于

答案：
(1)见解析
(2)见解析
(3)轻
解析：
(1)潜艇质量为$3.3 × 10^6\ kg$，则潜艇重力 $G = mg = 3.3 × 10^6\ kg × 10\ N/kg = 3.3 × 10^7\ N$，船坞底部对潜艇的支持力为$6.6 × 10^5\ N$，则潜艇受到浮力$F_{浮} = G - F_{支} = 3.3 × 10^7\ N - 6.6 × 10^5\ N = 3.234 × 10^7\ N$，潜艇的体积 $V = \frac{F_{浮}}{\rho_{海水}g} = \frac{3.234 × 10^7\ N}{1.1 × 10^3\ kg/m^3 × 10\ N/kg} = 2940\ m^3$.
(2)增补舱段的质量为$4.4 × 10^4\ kg$，加入增补舱段后潜艇重力$G_{总} = G + m_{补}g = 3.3 × 10^7\ N + 4.4 × 10^4\ kg × 10\ N/kg = 3.344 × 10^7\ N$，潜艇刚好悬浮在海水中，则潜艇受到浮力$F_{总浮} = G_{总} = 3.344 × 10^7\ N$，潜艇的总体积 $V_{总} = \frac{F_{总浮}}{\rho_{海水}g} = \frac{3.344 × 10^7\ N}{1.1 × 10^3\ kg/m^3 × 10\ N/kg} = 3040\ m^3$，增补舱段的体积 $V_{增} = V_{总} - V = 3040\ m^3 - 2940\ m^3 = 100\ m^3$.
(3)潜艇体积不变，排开海水的体积不变，所以受到海水的浮力不变，要想上浮，需要减轻潜艇的重力，所以更换为更轻的设备.