第二部分專題訓練專題四綜合能力專題類型考查特點信息閱讀型物理知識在技術前沿的一些應用，新材料的應用是重點實驗拓展型對課本上的實驗進行拓展延伸，側重考查實驗方法(如控制變量法、轉換法等)在非常規實驗中的應用應用分析型對物理知識在生產、生活中特別是實用新型物件的具體應用進行分析，側重知識綜合性的考查考點精練類型1信息閱讀型1.閱讀短文，回答問題。氣

凝

膠

氣凝膠是世界上最輕的固體，這種新材料密度極小，我國科學家造出“世界上最輕材料——全碳氣凝膠”，這種材料密度僅0.16mg/cm3。這種物質看上去像凝固的煙，但它的成分與玻璃相似。由于氣凝膠中99.8%以上是空氣，所以有非常好的吸油效果和隔熱效果，一寸厚的氣凝膠相當于20～30塊普通玻璃的隔熱功能。熔點為1200℃。當把氣凝膠放在玫瑰與火焰之間，玫瑰花也會絲毫無損。 氣凝膠貌似“弱不禁風”，其實非常堅固耐用。它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力，某次實驗發現：在一金屬塊上涂上6×10-3m厚的氣凝膠，結果在1kg的炸藥爆炸中氣凝膠毫發無損。此外，因為它耐磨且富有彈性，被用于制造職業登山鞋等；氣凝膠還是航天器不可替代的材料，空間站探測器都用它來做熱絕緣。（1）人們把氣凝膠稱作“凝固的煙”，用確切的物理語言來說是指它的________很小。（2）將氣凝膠放在玫瑰與火焰之間，玫瑰絲毫無損，這是利用了氣凝膠的_____（填字母）。A.密度小 B.吸收性好 C.折射率高 D.隔熱性好密度D（3）文中提到“全碳氣凝膠”的密度是_________________g/cm3。（4）下列“全碳氣凝膠”實際應用中，不可能實現的是________（填字母）。A.清洗廚房的油煙機B.做電影場景中倒塌的“墻壁”C.做打樁機的重錘D.氣凝膠制成的網球拍擊球的能力會更強1.6×10-4C（5）一架用鋼材（ρ鋼＝3.0×103kg/m3）制成的質量約150t的大型飛機，如果用密度僅為3mg/cm3的硅氣凝膠做成，其質量是________kg。1502.閱讀短文，回答問題。發光二極管

導體容易導電，絕緣體不容易導電。有一些材料，導電能力介于導體和絕緣體之間，稱為半導體。除了導電能力外，半導體有許多特殊的電學性能，使它在許多方面都有重要應用。有的半導體在受熱后電阻迅速減小；反之，電阻隨溫度的降低而迅速增大。利用這種半導體可以做成體積很小的熱敏電阻。熱敏電阻可以用來測量很小范圍內的溫度變化，反應快，而且精度高。 發光二極管（LED）是半導體二極管中的一種，具有單向導電性。當二極管兩端外加正向電壓很小，正向電流也幾乎為零，當正向電壓大于某個值以后，二極管正向導通，電流隨電壓增大而迅速上升。當二極管兩端外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流幾乎為零，二極管處于截止狀態。外加反向電壓超過某一數值時，反向電流會突然增大，這種現象稱為電擊穿，因而使用時應避免二極管外加的反向電壓過高。 如圖2-4-1甲是一種常見的LED手電筒的電路圖，圖2-4-1乙所示為某發光二極管中的電流隨它兩端電壓變化的曲線。在LED燈中，電能被直接轉換為光能，這大大提升了發光的效能，因為在其他燈具技術中，電能首先是被轉化為內能，只有很小一部分轉化成了光能。（1）以下元件不是由半導體材料制成的是________（填字母）。A.光敏電阻

B.白熾燈 C.熱敏電阻

D.LED燈B（2）LED燈可以直接將電能轉化成________，而白熾燈、日光燈管都是先將電能轉化成內能，再有很小一部分轉化成光能，因此，LED燈的效率比傳統照明燈要________（填“高”或“低”）。光能高（3）如圖乙所示為某發光二極管中的電流隨它兩端電壓變化的曲線。①由圖像可知，當該二極管兩端的正向電壓為0.2V時，二極管處于________（填“接通”或“截止”）狀態；當該二極管兩端的反向電壓為50V時，二極管將會被擊穿;②該發光二極管兩端的正向電壓為0.5V時的電阻________（填“大于”“等于”或“小于”）正向電壓為0.7V時的電阻。截止大于（4）在圖甲電路中，若將LED燈換成熱敏電阻，將電流表中的電流刻度換成相應的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度。如果刻度盤正中的溫度刻度值為20℃（如圖2-4-1丙所示），則25℃的刻度應在20℃________（填“左”或“右”）邊。右3.（2021濠江一模）閱讀下列短文，回答問題。

在3D打印筆（如圖2-4-2甲）中裝入塑料條，接通電源，等待一段時間后即可擠出熱熔的塑料，塑料在空氣中迅速冷卻變成特定的形態。其內部電路如圖2-4-2乙，R1、R2是相同的PTC發熱電阻。單個PTC的電阻與溫度的關系如圖2-4-2丙。PTC有1個根據需要設定的溫度，低于這個溫度時，其電阻隨溫度的升高而減小，高于這個溫度時，電阻值則隨溫度的升高而增大，我們把這個設定的溫度叫“居里點溫度”，用PTC材料制成的電熱器具有發熱、控溫雙重功能，應用十分廣泛。（1）打印筆工作時，利用電流的________（填“磁效應”或“熱效應”）使PTC電阻發熱，塑料受熱會逐漸變軟變稀。可見，塑料________（填“是”或“不是”）晶體。（2）打印筆工作有快、慢2擋，快擋打印時，圖乙中開關S1應處于________狀態，若此時溫度為250℃，打印筆的電功率是________W。熱效應不是閉合80（3）打印筆正常工作時的溫度能自動穩定在250℃左右，請結合圖丙信息，說明當溫度升高，_______________________________________。（4）家用固體電熱滅蚊器也是使用PTC陶瓷電熱元件，如圖2-4-2丁為其電阻隨溫度變化的圖像，由圖可知，該PTC材料的居里點溫度為________℃。電阻增大，功率減小，產熱減慢1004.閱讀短文，回答問題。光電效應 光電效應分為光電子發射、光電導效應和阻擋層光電效應。前一種現象發生在物體表面，又稱外光電效應。后兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。外光電效應是指被光激發產生的電子逸出物質表面的現象。內光電效應是指被光激發所產生的電荷仍在物質內部運動，但使物質的導電能力發生變化或在物體兩端產生電壓的現象。

光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；光敏電阻可應用在各種自動控制裝置和光檢測設備中，如自動門裝置、路燈、應急自動照明裝置等方面。利用太陽能的最佳方式是光伏轉換，就是利用光伏效應，使太陽光射到硅材料上產生電流直接發電。（1）外光電效應會從物質中激發出帶________（填“正”或“負”）電的粒子。（2）太陽能電池是依據________（填“內”或“外”）光電效應工作的，將光能轉化為________能。負內電（3）現在樓道內常用紅外感應開關替代聲控開關。白天光控開關斷開，夜晚光線暗時，光控開關閉合；當有人進入樓道內時，紅外感應開關閉合，沒人時紅外感應開關斷開。圖2-4-3中A和B關于樓道內路燈電路設計合理的是________（光控開關用光表示，紅外感應開關用紅表示）。A（4）小明設計了一種簡易煙霧報警控制器如圖2-4-3C所示，電路中R0為定值電阻，R為光敏電阻，其阻值隨光照的增強而減小，煙霧增大到一定程度使電壓表V的指針偏轉到某區域時觸發報警系統。S閉合后，當有煙霧遮擋射向R的激光時，電壓表V的示數將________（填“增大”或“減小”）；為了使控制器在煙霧較淡時就觸發報警器，可以________（填“增大”或“減小”）R0的阻值。增大減小類型2實驗拓展型1.小明根據杠桿平衡條件在家測量某液體的密度，其裝置放在水平面上。如圖2-4-4所示，輕質杠桿OA和BC垂直固定在一起，BC壓在電子秤上，O為支點，且測量過程中O點和C點位置保持不變。（1）調節杠桿OA在水平位置平衡，其目的是_______________________。（2）將1個質量不計的礦泉水瓶裝滿水，用細線將礦泉水懸掛在OA的D點上，記錄此時電子秤的示數為m，測量懸掛點D到O的距離為L1。便于測量力臂大小（3）取下裝水的礦泉水瓶，將另1個完全相同的礦泉水瓶裝滿待測液體，用細線將礦泉水瓶懸掛在D點。此時電子秤的示數小于m，則待測液體的密度________（填“大于”“等于”或“小于”）水的密度，向________（填“左”或“右”）移動懸掛點的位置，直到電子秤的示數仍為m，測量此時懸掛點到O的距離為L2。小于左（4）待測液體密度的表達式為ρ液＝________（水的密度用ρ水表示）。（5）若考慮礦泉水瓶的質量，測量結果為ρ液′，則ρ液′_______（填“＞”“＜”或“＝”）ρ液。<_2.鄭翕彥同學和鄭佑函同學在進行“測量定值電阻的阻值”實驗，器材有干電池兩節，開關、電壓表、電流表、滑動變阻器“20Ω1.5A”、電阻箱“0～9999Ω5A”各一個，待測電阻R1、R2，導線若干。（1）圖2-4-5甲是他們連接的測量R1阻值的部分電路，請用筆畫線代替導線，將電路連接完整。實驗序號電壓表示數U/V電流表示數I/A電阻R1/Ω10.220.600.330.880.4如答圖2-4-1所示。（2）在正確完成上述操作后，閉合開關移動滑片P，當電流表示數為0.2A時，電壓表示數如圖2-4-5乙所示，多次實驗所測量的結果如表格所示，則R1的阻值為________Ω。2.1（3）為測量電阻R2的阻值，他們在已連接好的圖甲的電路中，用R2替換R1接入電路，在測量過程中，發現電流表示數始終小于分度值，于是，他們按照如圖2-4-5丙所示的電路圖，重新連接了電路，閉合開關后，改變電阻線接入的阻值進行多次測量，記錄下電阻箱的阻值R及對應的電壓表示數U，并根據記錄的數據繪制出圖像，如圖2-4-5丁所示，則所測電阻R2的阻值為________Ω。1603.（2021成都模擬）曉強發現“伏安法測電阻”比較麻煩，通過查閱資料和探究，他制作了1只可直接測量導體電阻的“歐姆表”。如圖2-4-6所示，該表有A、B2個接線點，當A、B間接入不同阻值的電阻時，在電流表對應的位置標出阻值即可。準備的實驗器材有1節新干電池（1.5V），電流表（0～0.6A），滑動變阻器（15Ω0.5A），開關及導線若干。（1）調試時，曉強直接將A、B接觸，為保證電路安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為________Ω，此時在電流表對應的示數位置標記0Ω；保持滑動變阻器滑片位置不變，當電流表指針對準刻度盤中央時，A、B間接入電阻的阻值為________Ω。32（2）曉強經過多次探究，在電流表的表盤上標記相應電阻值數字后，發現數值分布不均勻，這是因為A、B間接入的“電阻值”與電流表示數“電流值”的函數關系并非一次函數，請寫出“電阻值”R與“電流值”I的函數關系式為___________________________。R＝-3Ω（3）使用一段時間后，曉強發現這個“歐姆表”測量不準確了，查閱資料后發現干電池其實也有電阻，新電池的電阻很小可以忽略，但隨著使用時間變長，電池的電阻會變大，使用一段時間后，為能準確測量電阻，曉強應將滑動變阻器滑片向________（填“左”或“右”）調節。左4.鐵板文蛤是南通的特色佳肴，由文蛤、佐料放在經加熱發燙的鐵板上制作而成，在體積相同的條件下，餐館會盡量選擇熱容量大的炊具。熱容量的定義是物體的溫度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的熱量。查閱資料知道：物體的熱容量與物體的質量和物質的比熱容有關，由此同學們對相同體積物體的熱容量做如下猜想：猜想1：物體的質量越大則物體的熱容量越大；猜想2：物質的比熱容越大則物體的熱容量越大。

同學們先用圖2-4-7甲所示裝置，將體積相同的4個不同金屬塊浸沒在燒杯內的水中，將水加熱至沸騰，用溫度計測出水的溫度，示數如圖2-4-7乙；將4個金屬塊同時從水中取出，快速放入4個相同的保溫杯中，杯中盛有質量和初溫（約20℃）均相同的水，過一段時間后分別測出保溫杯內水的末溫，收集記錄的數據如下表。（1）安裝裝置時應先固定鐵夾________（填“A”或“B”）；圖乙溫度計示數為________℃。金屬塊質量m/g比熱容c/［J·（kg·℃）-1］末溫/℃鉛5650.13×10334.3銅4450.39×10347.2鐵3950.46×10348.1鋁1350.88×10340.9B99（2）由表中數據可知：若金屬塊放出的熱量完全被水吸收，則吸收熱量最多的是放入了金屬________的杯中的水；熱容量最大的是________金屬塊。（3）分析數據可判斷：猜想1、猜想2都是________的。請選擇猜想1或猜想2，說出你對該猜想做出上述判斷的理由：_______________________________________________________________________________（4）請用熱容量這個物理量，給比熱容下定義：____________________________________________。鐵鐵錯誤

猜想1；鐵的熱容量最大，但是鐵的質量不是最大的。物體的熱容量與質量之比類型3應用分析型1.用浮筒打撈海底沉船時，將充滿海水的浮筒豎直下沉至沉船位置與沉船綁定，向筒內充氣將海水全部排出，浮筒所受浮力大于重力，浮筒對沉船提供向上的力。為探測沉船的深度，打撈前，在海面豎直向沉船發射超聲波，如圖2-4-8所示，測得聲波從發射至回到海面的時間是0.2s。空浮筒體積（含空腔部分）為900m3，質量為2×105kg。已知海水中的聲速為1500m/s，海水的密度是ρ＝1.0×103kg/m3。忽略浮筒體積變化，g取10N/kg，問：（1）海水中的聲速比空氣中的聲速________，沉船在海面下________m深的位置，此位置海水產生的壓強為______________Pa。快1501.5×106（2）空浮筒的重力為______________N，浸沒的浮筒充滿氣后所受的浮力為______________N，浮筒對沉船提供的力為______________N。（3）打撈時，用6個這樣充滿氣的浮筒，恰能使重為5×107N的沉船勻速上升，則這艘沉船受到的浮力為多少？（浮筒和沉船均未露出水面，不計海水阻力）2×1069×1067×106解：（3）用6個這樣充滿氣的浮筒對沉船的拉力F′＝6×7×106N＝4.2×107N，恰能使重為5×107N的沉船勻速上升，則這艘沉船受到的浮力F浮′＝G′-F′＝5×107N-4.2×107N＝8×106N。2.（2022三門峽二模）如圖2-4-9甲所示，這是科技創新小組制作的電子握力計的模擬電路。電源電壓3V不變，定值電阻R0＝5Ω，手柄A端與金屬棒滑片固定在一起，長度為5cm的均勻金屬棒R的總阻值為25Ω，它的b端固定在絕緣支架上，滑片可以在ab之間滑動，當滑片處于a端時彈簧恰好處于原長，彈簧的形變量與握力的大小關系如圖2-4-9乙所示。握力計由一個電流表（量程為0～0.6A）改裝而成。（1）握力計表盤的零刻度應標在電流表表盤的________處。（2）當握力計受到的握力為400N時，電流表的示數是________A。0.1A0.15（3）實際使用時，若握力過大，會導致滑片脫離金屬棒，從而損壞握力計。在安全范圍內，求握力計所能承受的握力范圍為_________________N。（4）若對電路進行改進，將電壓表作為握力計，如圖2-4-9丙所示，則改進后握力計的示數與握力的大小________（填“能”或“不能”）成正比；與改進前相比，相同時間內消耗的電能________（填“變大”或“變小”）。0～1000能變小3.隨著經濟的發展，汽車已進入了普通百娃的家庭。為提升行駛安全性，汽車的后視鏡、擋風玻璃等常常配有防霧、除露、化霜等功能。剛開始，人們在后視鏡背面鑲嵌發熱電阻絲對鏡片進行加熱（如圖2-4-10甲），從而確保表面清晰。圖2-4-10乙是其中一側電加熱后視鏡的加熱原理圖，其中電源電壓為10V，四段發熱電阻絲的阻值均為10Ω。車主只需通過車內旋鈕開關便可實現功能切換，防霧、除露、化霜加熱功率依次增大。隨著科技的發展，電熱膜逐漸代替傳統的發熱電阻絲。電熱膜是在絕緣的聚酯薄膜表面，用金屬導線將經過特殊工藝加工形成的一條條薄的粗細均勻的導電墨線相連，形成的網狀結構（如圖2-4-10丙）。相比于傳統的金屬發熱電阻絲，電熱膜是以整個膜為加熱面，加熱更加迅速、溫度更加均衡。使用時，只需將兩條金屬導線接入電源，就能持續發熱。電熱膜發展潛力巨大，符合低碳經濟發展趨勢，除了在汽車上有所應用之外，也應用于地暖、印刷烘干、藥物烘干等方面。（1）圖乙中的旋鈕開關旋至接入2位置時可以實現________（填“防霧”“除露”或“化霜”）功能。除露時的電功率P與化霜時的電功