2026年南开中考一模 物理24、25详解
关注后,私信回复“南开中考模拟”,
获取word版试卷。
表示),一个滑动变阻器,一个单刀单掷开关,一个单刀双掷开关和若干导线,请使用现有的所有器材设计电路, 测出小灯泡的额定功率。请完成以下要求:(1)画出实验电路图;
(2)写出实验步骤和需要测量的物理量;
(3)写出小灯泡额定功率 的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
答案:
(1)见解析;(2)见解析;(3)
解析: (1)题目要求测量一个小灯泡的额定功率,常规的思路是想办法测出小灯泡的额定电压和额定电流,然后通过公式 计算额定功率。
给出的器材有电压表,但没有电流表,通常我们可以借助用定值电阻来测电流。器材中也没有给定值电阻,但给了变阻箱,我们也可以把它当作定值电阻使用,设计成下面的电路。

这样设计可以测量小灯泡的额定功率,只是没有发挥变阻箱的功能。需要再想想有没有更好的方案。
计算小灯泡的功率除了用公式 ,还可以用推导公式 或 。器材里只有电压表,因此我们可以尝试用 来试试。
这样首要问题就变成了怎么测量小灯泡在额定电压下的电阻。电路图如下。

这里用到了等效替代的方法。
(2)电路图确定了,实验步骤就简单。只要注意必须测量小灯泡在额定电压下的电阻。
①按电路图连接实物电路,并将滑动变阻器的滑片 移至阻值最大处。
②闭合开关 后,先将开关 接到触点1,调节滑动变阻器,使电压表的示数为 。
③把开关 接到触点2,滑动变阻器位置不变,并调节电阻箱的阻值,直到电压表的示数为,读出此时其阻值 。
(3)由 , ,可得 。
(1)模型建构:如图甲所示圆柱形容器 放在水平桌面上,内放一个装满水的圆柱形容器 ( 的厚度不计,且与 底部未紧密贴合),容器 底面积为 ,高度足够,容器 的质量为 ,底面积为 ,高度为 ,将 中装满水,水的密度为 ,若干个表面不挂水不吸水的小球 ,每个小球体积为 ,密度为 ,请画出小球 放入水中时受到的力的示意图;


(2)科学推理、科学论证:小明将 个小球系上细线缓慢放入容器 中,再轻轻将所有小球都取出放入 中,当最后一个球放入到 容器中漂浮时, 容器恰好漂浮起来,求放入小球个数 的表达式;
(3)质疑创新:小明模拟水槽下部可以放水,在 容器底部安装了一个阀门,取出所有小球 ,将 中剩余水全部倒入 继续开口向上平稳的放在 中,打开阀门放水,放水过程中 未倾倒,请画出整个放水过程中,容器底部受到水的压强 与放出水的体积 之间的关系图像,并标出端点及折点坐标。

答案: (1)小球 放入水中时受到的力的示意图

(2);(3)见解析。
解析: (1)小球 模拟的是西红柿,题目中西红柿是漂浮的,小球 也是漂浮的。由此可知,小球受到重力和浮力作用,且二者大小相等。画图时,两个箭头的长度要大体相等。

(2)已知容器 是装满水的。因此,当 个小球 放入容器 后,小球 漂浮在水中,但这些小球排开的水会从容器 流到容器 中。

设 个小球 排开水的体积为 ,因为小球漂浮,其受到的浮力等于重力,所以有
……(1)。
把小球 ,从 中拿出。
此时, 中水的体积为 。
中剩余水的体积
……(2),
由公式 可得
中剩余水的质量
……(3),
与其中剩余水的总质量
……(4)。
再把小球 都放入 中,容器 恰好漂浮。设此时容器 排开水的体积为 ,则有
……(5 核心方程)。
下面的 关键问题是找 。
原本 中水的体积为 。现在 和 都漂浮在 里面。

设 中水深为 , 中水面以下的总体积
……(6)
排开水的体积 ……(7)
结合图像可知
……(8)
联立1-7式可以解得
(3)容器 底部受到水的压强 与放出水的体积 这两个量都和 中水的深度有关系。 中水的深度就是解题的关键,要通过水的深度把各个量链接起来。
(取出所有小球 ,将 中剩余水全部倒入 继续开口向上平稳的放在 中。)

设 中水深为 , 中水面以下的总体积
……(1)
中的水来源于初始状态的 中,因此 中水的体积
……(2)
结合图像可知
……(3)
现在 在 中漂浮,所以有
……(4)
联立1-4解得
此时,容器 底部受到水的压强
;
放出水的体积 。
放水时,,
。
因此,容器 底部受到水的压强 与放出水的体积 是一次函数关系。
随着水的放出,当 的底部刚好降落到 的底部时,水深 与水的体积关系将发生改变。参考下图

设 中水深为 , 中水的体积
……(5)
排开水的体积
……(6)
此时 仍然在 中漂浮,所以有
……(7)
此时,容器 底部受到水的压强
……(8)
放出水的体积
……(9)
联立2与5-9式解得
继续放水,水的深度
,
。
容器 底部受到水的压强 与放出水的体积 仍然是一次函数关系,但是斜率变大。
最后,水全部放完。

容器 底部受到水的压强 ,
放出的水 。
综合放水的全过程画出容器 底部受到水的压强 与放出水的体积 的关系如下图。

