中考物理电学基础综合题及答案.docx
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中考物理电学基础综合题及答案
2020年中考物理电学基础综合题及答案
一、电磁学综合题
1．（3）水龙头放热水时，R1与R2并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，且电路的总功率等于各用电器功率之和，电路消耗的总电功率：
P热=P1+P2=
+
=
+
=1100W+200W=1300W。
（2019·河南中考模拟）物理实验室用的电加热器恒温箱工作原理如图甲所示。
控制电路电压为U1=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R0和热敏电阻R1组成；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=48.4Ω的电热丝组成．其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到0.05A时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图乙所示．解答以下问题：
（1）电磁继电器实质是一个控制工作电路的___________；
（2）求电热丝工作时的功率__________；
（3）如果恒温箱的温度设定为80℃，求电阻箱R0应接入电路的阻值__________．
（4）若要恒温箱的设定温度低于80℃，电阻箱R0接入电路的阻值应调大还是调小？
简述理由。
_____
【答案】自动开关1000W110Ω调小详见解析
【解析】
【详解】
（1）电磁继电器的主要部件就是一个电磁铁，它是利用电磁铁磁性的有无来产生作用力，从而控制工作电路的，其实质就是一个电路来控制另一个电路的间接开关；
（2）电热丝工作时的功率：
P=
=
=1000W；
（3）如果恒温箱的温度设定为80℃，由图乙可知，热敏电阻的阻值R1＝70Ω，
由题知，此时控制电路的电流I＝0.05A，根据电阻的串联和欧姆定律，I=
，即：
0.05A=
，电阻箱R应接入电路的阻值：
R＝110Ω；
2．（3）根据
（1）知当人体身高越高时，R2接入电路中的电阻越大，电路中的总电阻越大，根据P＝
知电路的总功率越小，测量仪消耗电能越慢。
（2019·江苏中考模拟）如图甲所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人。
机器人通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘、杂物吸入集尘盒；其防滑轮皮采用凸凹材质制成；底部安装有塑料刷，用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体；前端装有感应器，通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。
当剩余电量减为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电。
表一为某扫地机器人的部分参数。
电池容量指放电电流与放电总时间的乘积。
额定工作电压
12V
额定功率
30W
电池容量
2500mAh
工作噪音
＜50dB
净重
4kg
最大集尘量
1kg
表一：
机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数，测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表二。
真空度指主机内部气压与外界的气压差。
风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。
吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率。
表二：
真空度（Pa）
400
450
500
550
600
风量（m3/s）
0.025
0.02
0.017
0.015
0.013
吸入功率（W）
10
9
8.5
7.8
（1）机器人工作时，主机内部的气压_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）大气压而产生吸力。
若该机器人向障碍物垂直发射超声波，经过0.001s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离为_____cm．（设超声波在空气中的传播速度为340m/s）
（2）该机器人正常工作时的电流为_____A；充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间为_____min。
（3）由表二数据可知，当风量为0.015m3/s时，若吸尘电机的输入功率为25W，此时其效率为_____%；上述风量下，10min内通过吸尘电机排出的空气质量为_____kg．（取ρ空气＝1.3kg/m3）
（4）光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件。
图乙为某机器人中吸尘电机内部的光敏电阻的控制电路，两端总电压U0恒定（U0＜12V），RG为光敏电阻，其阻值随空气透光程度的变化而变化，R0为定值电阻。
当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时，电压表的示数分别为4.5V和2.25V，则R0＝_____Ω。
（5）若机器人1秒钟消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。
已知集尘盒空置时，机器人匀速运动时受到的摩擦阻力为16N，查阅资料显示摩擦力与压力成正比，则达到最大集尘量时机器人运动的速度为多少？
（写出必要计算步骤）（____）
【答案】小于172.5483311.76达到最大集尘量时机器人运动的速度为0.6m/s。
【解析】
【详解】
（1）由流体压强与流速的关系：
流速越大的位置压强越小可知，
机器人在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小，在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒，
故主机内部的气压小于大气压而产生吸力；
由v＝
得，
超声波从发射到收到回波所通过的总路程：
s总＝vt＝340m/s×0.001s＝0.34m，
则其发射超声波时与障碍物间的距离：
s＝
=
＝0.17m＝17cm，
（2）由P＝UI得，机器人正常工作时的电流：
I＝
＝
＝2.5A，
充满电后的电池容量Q1＝2500mAh，下一次自动充电前的电池容量：
Q2＝ηQ1＝20%×2500mAh＝500mAh，
消耗的电池容量：
Q＝Q1﹣Q2＝2500mAh﹣500mAh＝2000mAh，
正常工作时的电流：
I＝2.5A＝2500mA，
由I＝
得，连续正常工作的最长时间：
t＝
＝
＝0.8h＝48min；
（3）由表格中数据可知，吸入功率等于真空度与风量的乘积，
当风量为0.015m3/s时，吸尘电机吸入功率：
P吸入＝550Pa×0.015m3/s＝8.25W，
电动机的效率：
η电机＝
×100%＝
×100%＝33%，
当风量为0.015m3/s时，t＝10min＝600s，
通过吸尘电机提出的空气体积：
V＝0.015m3/s×600s＝9m3，
由ρ＝
得，通过吸尘电机提出的空气质量：
m＝ρ空气V＝1.3kg/m3×9m3＝11.7kg；
（4）由电路图可知，光敏电阻RG和定值电阻R0串联，电压表测定值电阻R0两端的电压，
当光敏电阻RG1＝6Ω时，电压表的示数U1＝4.5V，光敏电阻两端的电压U＝U0﹣U1，
此时电路中的电流：
I1＝
=
，即
=
…①
当光敏电阻RG2＝18Ω时，电压表的示数U1＝3V，光敏电阻两端的电压U′＝U0﹣U2，
此时电路中的电流：
I2＝
=
，即
=
…②
联立①②可解得：
U0＝9V，R0＝6Ω，
（5）吸尘器压力等于其重力。
由题，摩擦力与压力成正比。
=
=
，
达到最大最大集尘量时的摩擦力f2为：
=
，
解得：
f2＝20N，
消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。
所以40%P＝Fv＝f2v，
3．答：
（1）红色指示灯L的电阻比发热体R的电阻要大得多；
（2）电热水袋的加热效率是70%；（2019·江门市第二中学中考模拟）现代生活中，人类对于能源的需求越来越大。
如图是我国西部某地区风力发电的外景,风力发电机主要是由风机叶片和发电机组完成。
已知该地区空气密度平均为1.3kg/m3，年平均风速为10m/s，该风力发电区里一台风力发电机在不同风速下获得的风能如下表所示：
平均风速（m/s）
5
10
15
20
25
1min内获得的能量（×106J）
4.8
7.2
9.6
12
14.4
（1）100台这样的风力发电机在一年里（总工作时间按4000h计算）获得的风能是____J，这相当于______kg焦炭完全燃烧所释放出来的能量（已知焦炭的热值是3×107J/kg）。
（2）在风力作用下，风机叶片产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机利用____的原理，把_____能转化为电能。
（3）如果一台风力发电机把风能转化为电能的效率为80%，那么该地区一台风力发电机的电功率为___kW.
（4）请你写出风能的一个优点：
_____________________。
【答案】1.728×10145.76×106电磁感应机械96清洁无污染
【解析】
【详解】
（1）由表格数据知道，风速为10m/s时，一台风力发电机，1min获得的能量是7.2×106J，所以，100台这样的风力发电机在一年里（总工作时间按4000h计算）获得的风能是：
=1.728×1014J；如果这些能量是由完全燃烧焦炭来获得，则焦炭的质量是：
=5.76×106kg；
（2）在风力作用下，风机叶片产生的动力通过传动系统传递给发电机，是把机械能转化为电能，这是电磁感应现象；
（3）一台风力发电机，1min获得的能量是7.2×106J，由
知道，可以转化得到的电能是：
=5.76×106J，所以一台风力发电机的电功率是：
=96kW；
4．（3））由I=
可得，电路启动时的总电阻：
R总=
=
=400Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时热敏电阻的阻值：
R2=R总−R1=400Ω−150Ω=250Ω，对照图乙数据可知，此时的启动温度是30℃。
（2019·辽宁中考模拟）电饭锅中的磁钢限温器
电饭锅是生活中常见的用电器，它是利用感温磁钢（软磁体）的磁性随温度的变化而变化的特性来设计的，这样可以限制煮饭过程中的最高温度。
感温磁钢的磁性随着本身温度作非线性变化，其特性曲线如图甲所示。
磁钢限温器结构如图乙所示，它主要由感温磁钢、永磁体和弹簧构成。
感温磁钢及其外套、內锅由弹簧支撑。
感温磁钢与受热面固定在一起，受热面直接把热量传递给锅底。
煮饭时用手按按钮开关，通过杠杄AOC使永磁体和感温磁钢吸合，在吸力作用下永磁体不会落下，金属触点闭合，电路接通，加热元件开始发热。
当饭煮熟后，温度继续上升，当升高到某一温度时，永磁体落下，通过杠杆CBO使触点分开，加热元件停止发热，同时按钮开关跳起。
（1）与铜导线相比，制作电饭锅加热元件的材料应具备的特性是_____（选填字母）。
A．电阻较大，熔点较低
B．电阻较大，熔点较高
C．电阻较小，熔点较低
D．电阻较小，熔点较高
（2）设想一下，如果“常温超导”实现，为了节能，常温超导材料_____（填“可以”或“不可以”）替代现有的加热元件。
（3）煮饭时用手按按钮开关，杠杆AOC可以省_____；饭煮熟后，永磁体落下，通过杠杆CBO使触点分开，杠杆CBO属于_____（填“省力”，“费力”或“等臂”）杠杆。
（4）电饭锅煮饭时，电能主要转化为_____能：
标准大气压下，用此电饭锅烧水，水沸腾后按钮开关_____（填“会”或“不会”）自动跳起。
【答案】B不可以距离省力内不会
【解析】
【详解】
（1）电饭锅加热元件，需要在高温下，并且需要放出较多的热量，根据焦耳定律可知需要较大的电阻，不容易熔断，熔点高一些，所以必须是电阻较大、熔点较高的材料，故选B；
（2）加热元件的工作原理是电流的热效应，根据焦耳定律可知，用电器必须有电阻才能产生热量，故常温超导材料不可以替代现有的加热元件；
（3）煮饭时用手按按钮开关，动力作用在A处、阻力作用在C处，支点在O，所以动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，能够省距离；
饭煮熟后，永磁体落下，动力作用在C处、阻力作用在B处，支点在O，所以动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
5．②浮体A受力平衡，即水对C的压力、A和C总重力以及浮力平衡，所以有：
F压+G=F浮，则F压=F浮-G=0.55N-0.15N=0.4N，所以阀门C受到水的压强：
p=
=4×103Pa，水的深度：
h=
=0.4m。
（2019·甘肃中考模拟）两只灯泡，A灯“6V6W”、B灯“6V3W”，A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示．
（1）若灯泡A．B两灯泡串联在同一个电路中（两灯泡都不会被烧坏）,则______灯泡发光较亮.（选填“甲”或“乙”）
（2）将A、B两灯泡并联接在6V电源两端，求1min内电路消耗的电能__________；
（3）将A、B两灯泡串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，求此时A灯电阻______
（4）将A灯泡与一个滑动变阻器（50Ω2A）串联接在6V电源两端，如图乙所示．调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率和A灯泡功率相等时，求滑动变阻器的功率________．
【答案】B540J4Ω2.1W
【解析】
【详解】
（1）A、B两灯的电阻RA=
=6Ω，RB=
=12Ω，如果两灯是串联在同一电路上，通过的电流是相同的，RA＜RB，根据P=I2R可知，PA实＜PB实，B灯泡实际功率大，亮度较大；
（2）将A、B并联接在6V电源两端时，因为并联电路中各支路两端的电压相等，且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，所以两灯泡的总功率：
P=PA1+PB1=6W+3W=9W，1min内电路消耗的电能：
W=Pt=9W×60s=540J；
（3）通过两个灯泡的额定电流IA=
=1A，IB=
=0.5A，将A、B两灯串联接在某电源两端，串联电路中各处的电流相等，由于IA＞IB，B灯恰好正常发光，电路中的电流IA1=IB=0.5A，由图甲可知，A灯泡两端的电压UA1=2V，A灯泡的电阻RA1=
=4Ω；
6．（3）加热水箱中水的质量
=1.0×103kg/m3×1.1×10−3m3=1.1kg，水吸收的热量：
=4.2×103J/（kg⋅℃）×1.1kg×（92℃−20℃）=3.3264×105J，加热管的热效率为90%，根据
，则电热管需要放出的热量是：
，饮水机加热时加热管的功率为880W，则加热的是时间为：
.（2019·扬州市竹西中学中考模拟）动车快速、安全、舒适，广受出行乘客的喜欢，动车采用多种新材料、新工艺。
（1）如图甲，前挡风玻璃倾斜度较大，其目的是_______________．
（2）高速行驶时，为了防止外力导致挡风玻璃破碎飞溅，设计了挡风玻璃由两层钢化玻璃中间夹一层PVB胶片制成的结构，这样做的好处_____________．
（3）为检验玻璃是否达到每m2面积能承受5×105N撞击力的要求，科研小组设计如图乙电路。
测试时，将样品平放在压力传感器上，闭合开关S，释放重物撞击，样品完好无损．传感器阻值RN随压力F变化图象如图丙，撞击力最大时玻璃与重物的接触面积为1×10-3m2；电源电压为27V，定值电阻R0=10Ω．（样品质量不计）
①由图可知，压力传感器的阻值随压力增大而_______________．
②测试时，电流表示数随时间的变化图象是__________，其理由是_____________________．
③电流最大时为0.9A,则每m2面积最大撞击力为__________N，这种玻璃________合格品．（是/不是）
【答案】减小阻力外力使玻璃破碎时，碎片仍然粘在胶片上减小C见解析4×105N不是
【解析】
【详解】
（1）是因为动车的整个车身设计采用的是空气动力学原理，前挡风玻璃是有一定的倾斜角度，这样可以减轻空气的阻力；
（2）这种玻璃受外力损坏时，玻璃碎片仍然粘在胶片上，而不会飞出给车上乘员造成二次伤害。
（3）①如图丙所示，当压力增大时，传感器的电阻值会变小；
②由图丙可知,当重物对传感器产生的压力在0−200N时,传感器的电阻不变,根据I=
可知，此过程中电流表的示数不改变，当传感器受到的压力大于200N时，其阻值会逐渐减小，当被压至最低点是产生的压力最大，此时电路中的电阻最小，电流表的示数为最大，当压力传感器从最低点向上弹起时，其所受的压力会逐渐变小，电阻变大，电路中的电流也会变小。
因此可知C图象符合题意；
③电流最大为I大=0.9A,电路中的总电阻：
R串=
=
=30Ω，
压力传感器RN阻值：
RN=R串−R0=30Ω−10Ω=20Ω，
由图丙可知，压力传感器受到的压力为400N
7．指示灯交替工作10min整个电路消耗的电能：
W=（W1+W2）×
=（1.2J+3J）×400=1680J.（2019·江苏中考模拟）有一种测量体重的电子秤，原理如图所示，其中有踏板、压力杠杆ABO、压力传感器R（电阻值与所受压力的关系如下表所示）、显示体重大小的仪表A（实质是小量程电流表）。
若AO：
BO＝4：
1，压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa。
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
…
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
…
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V。
（1）踏板空载时，电流表示数是_____A；
（2）若压杆与压力传感器之间的接触面积是2×10﹣4m2，该秤的最大称量值是_____N。
（3）人的体重G＝720N时，电流表的示数为_____A。
【答案】0.01616000.025
【解析】
【详解】
（1）由图知道，该电路为压力传感器R的简单电路，已知压力传感器两端的电压恒为4.8V，
踏板空载时，压力传感器的电阻为300欧，则此时电流表的读数：
I＝
＝0.016A；
（2）由p＝
知道，压力传感器R表面能承受的最大压力是：
F＝pS＝2×106Pa×2×10﹣4m2＝400N，
由杠杆平衡条件知道，F×AO＝G×BO，
所以，该秤的最大称量值是：
G最大＝F×
＝400N×
＝1600N；
（3）由于人的体重是：
G＝720N时，
由杠杆平衡条件知道，此时压力传感器受到的压力是：
F′＝
＝720N×
＝180N，
由表格数据知道，压力每增加50N，电阻减小30Ω，即
N/Ω，
所以，传感器受到的压力为180N时，其电阻是：
R′＝300Ω﹣
＝192Ω，
8．因为t＝t0+△t＝20℃+39.6℃＝59.6℃＜100℃，即水不能被烧开。
（2019·甘肃省白银市靖远县第四中学中考模拟）人造太阳是指像太阳一样通过核聚变，源源不断地产生巨大的能量。
2017年7月4日晚中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所宣布，如图1，我国的全超导托卡马克核聚变实验装置（俗称“人造太阳”）在全球首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录，为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。
若人造太阳成为现实，某城市构想将来在高空设置一个人造太阳（近似认为是一个点，其能量以该点为中心向四周传播），在夜晚利用人造太阳为城市提供能量。
在地面距人造太阳500m处一用户利用一面积为2m2的接收装置垂直获取能量，为家中某加热器供电，其内部简化电路如图2所示、其正常工作时的功率如表所示。
S1
断开
闭合
S2
闭合
闭合
功率
P1＝22W
P2＝44W
（1）求R2的阻值；
（2）在实际使用中，该用户接收装置获得能量并转化为电能，在使用高温档时给某材料加热，材料温度升高4℃加热时间为40s。
[设电热丝发热全部被材料吸收，材料的质量m＝500g，材料的比热容c＝0.66×103J/（kg•℃），已知半径为r的球其表面积为4πr2．不计传播过程中能量损耗，该接收装置能量转换为电能的效率为15%]
①该加热器的实际功率为多大？
②该人造太阳的功率至少为多少？
（3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近还是远离地球一些？
【答案】
（1）1100Ω；
（2）①33W；②3.454×108W；（3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近地球一些。
【解析】
【详解】
（1）由图可知，S2、S1都闭合时，电路中只有电阻R1；
只有S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，根据串联电阻大于其中任一电阻，
由
可知，S2、S1都闭合时，功率较大，由表中数据可知，此时功率P2＝44W，
则
；
只有S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，由
可得：
R2＝R总﹣R1＝2200Ω﹣1100Ω＝1100Ω；
（2）①该用户接收装置获得能量并转化为电能，即W＝Pt＝Q，
即P实t＝cm△t，
，
②该人造太阳的功率至少为P，工作时间为t，则人造太阳的能量至少为Pt，其能量以该点为中心向四周传播，半径为r的球其表面积为4πr2，故每平方米获能的能量：
，面积为S获得的能量为：
…………….①
故2m2获得的能量：
。
不计传播过程中能量损耗，该接收装置能量转换为电能的效率为15%，
η＝
........................②
将①代入②有：
，,
该人造太阳的功率至少为：
；
（3）由①式知，
，
利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，r要小一些，即在安装人造太阳时应该适当的靠近地球一些靠近。
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