最新中考物理电学综合计算题及详细答案解析.docx

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最新中考物理电学综合计算题及详细答案解析

最新中考物理电学综合计算题及详细答案解析

一、电磁学综合题

1．答：

水吸收的热量为3.696×105J，烧开一壶水需要的时间为420s。

（2019·翁牛特旗乌丹第一中学中考模拟）阅读短文，并回答问题．

第四代电光源——LED光源

如图甲是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯，它的主要部分是高亮度白色发光二极管，这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源，是极具发展前途的新光源．LED的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同，是直接把电能转换成光能的器件，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源，将逐步取代传统光源．图乙是LED的元件实物及符号．

由于二极管具有单向导电性，使用时必须将它的正极与电源正极相连，二极管才能处于导通状态，否则处于截止状态．利用图丙所示电路可以研究发光二极管的工作特性：

把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路，闭合开关S，LED即处于导通状态，调节变阻器滑片，改变LED两端的电压和电路中电流，记录多组电压、电流数据，可以得到电压表与电流表示数关系，如丁所示．

（1）LED灯主要由半导体材料制成；它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯__________（高/低）；

（2）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光；断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED___________（能/不能）发光

（3）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光；断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED不能发光；此时两电表的示数为__________。

A．4.5V20mAB．3V20mAC．4.5V0mAD．3V0mA

【答案】低不能C

【解析】

【详解】

（1）根据题意知，LED灯直接把电能转换成光能的器件，因而其发光效率较高，转移为内能的部分少，即电热转换损耗的能量较白炽灯低；

（2）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光，由于二极管具有单向导电性，断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED不会有电流通过，故不能发光。

（3）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光；断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED不能发光，即LED没有电流通过，所以电流表示数为0mA，此时电压表通过滑动变阻器能够测量电源电压，所以电压表示数为1.5V。

故选C。

2．（4）当开关都S1、S2都断开时，系统处于保温状态，此时R1与R2串联，系统连续工作10h，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，白天系统消耗的电能：

W白＝

t＝

×10×3600s＝4.356×107J＝12.1kW•h；晚上温度较低的时候，S1、S2均闭合，开启加热和照明功能，此时L与R1并联，晚上系统消耗的电能：

W晚＝Pt′＝5kW×12h＝60kW•h，该系统每天消耗的电能：

W总＝W白+W晚＝12.1kW•h+60kW•h＝72.1kW•h。

（2019·广东中考模拟）阅读短文，回答问题

伟大的发明---单靠重力工作的电灯

英国伦敦设计师马丁•瑞德福和吉姆•里弗斯发明了一款实用的“重力灯”。

它靠重力发电。

在灯身上挂着一个重物，重物下落时，它会拉动灯中心的一根绳子，从而启动一台发电机。

发电机把下落重物产生的能量为灯供电。

这和手描式发电装置的原理一样现在，重力灯迎来了第二代﹣“重力LED灯GL02”，其亮度相当于一个12瓦的日光灯（如图1），使用寿命可以达到200年。

“重力LED灯G02”挂大约2米高，通过拉几下珠绳把重物吊起，松开后，重物因重力的关系会慢慢下降（每秒大约2mm，如图2）。

以一系列的齿轮带保超重的物体安全地着陆地面。

当沙包落到地面时，只要将沙包再提高至原来位置，又可以继续发电。

这样就能拥有绿色、不用电池、无污染、使用“零成本、源源不断的光能。

重力LED灯的照明时间取决于安装的高度，正常情况下，安置于18米的高度，可以维持约20分钟的照明，当然你安装高度的越高。

维持时间越长。

（1）重力灯的主要构件是直流发电机，它的工作原理是_____现象。

（2）重力灯的内部结构如图3所示，使用了滑轮系统，通过向下拉珠绳把重物吊起。

重力灯利用滑轮系统的目的是_____。

（3）如果某一次使用重力灯，将质量为20kg的重物吊起到1.8m的高度释放，重物以2mm/s速度匀速竖直下降，整个过程中可使10只并联的标有“3V、10mA”LED灯正常发光。

则整个过程中重物的重力做功_____J（g=10Nkg）；重力灯的能量转化效率为_____。

（4）重力灯是绿色、无污染的清洁照明工具，使用“零”成本。

但它也有不足之处，请说出使用重力灯的一点不足：

_____。

【答案】电磁感应省力且改变拉力的方向36075%悬挂的高度有一定的局限性。

【解析】

【详解】

（1）重力灯的主要构件是直流发电机，发电机的工作原理是电磁感应现象，即闭合电路中的一部分导体切割磁感线时，电路会产生感应电流；

（2）由图可知，该滑轮系统是有一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，既可以省力，又可以改变拉力的方向；

（3）重力所做的功：

W=Gh=mgh=20kg×10N/kg×1.8m=360J；

下落时间：

t=

=900s；

10只“3V、10mA”LED灯消耗的电能：

W电=10×UIt=10×3V×0.01A×900s=270J；

重力灯的能量转化效率：

η=

×100%＝75%；

3．R1=

=50Ω；查表得：

F=250N；由杠杆的平衡可得：

GlOB=FlOA，G=

=500N。

（2019·江苏中考模拟）如图甲所示为某初中小组设计了一种测定风力的装置，迎风板与压敏电阻Rx连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向．压敏电阻的阻值随风力变化而变化，其阻值Rx与风对迎风板的作用力F关系如图乙所示．已知电源电压恒定，定值电阻R=5Ω，灯泡L标有“6V6W”的字样（不考虑灯丝电阻的变化），电压表的量程为0～3V．闭合开关S，无风时电压表的示数为2.5V．

（1）灯泡L的电阻为多少？

．

（2）求无风时，压敏电阻Rx消耗的电功率？

（3）求该装置所能测量的风对迎风板的最大作用力？

（4）若提高该装置所能测量的风对迎风板的最大作用力，请说出两种改进方法．

【答案】

（1）6

（2）1.75W（3）300N（4）①串联一个定值电阻②减小电源电压

【解析】

【详解】

（1）灯泡L的电阻为：

=

=

=6Ω；

（2）由图甲可知是一个串联电路，电压表测定值电阻R两端的电压，无风时电压表的示数为2.5V，定值电阻R=5Ω，根据串联电路电流特点得，电路中的电流为：

I=

=

=0.5A，由图象乙可知，当无风时，电阻Rx=7Ω，则此时压敏电阻Rx消耗的电功率：

=

=

7Ω=1.75W；电源电压为U=2.5V+0.5A

（6Ω+7Ω）=9V；

（3）由甲电路图可知，R与Rx串联，电压表测R两端的电压，由图乙可知，风力最大时，Rx的阻值最小，电路中的总电阻最小，由U=IR可知，R两端的电压最大，即电压表的示数最大，电压表的量程为0～3V，所以R两端的电压最大为3V，由I=

可知，电路中的电流增大，此时电路中的电流为

=

=0.6A，

=

=

=1A

0.6A，灯安全，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，Rx两端的电压：

Ux=U-UR-

=9V-3V-0.6A

6

=2.4V，因串联电路中各处的电流相等，所以压敏电阻的阻值：

R′x=

=4Ω，由图象可知，该装置所能测量的最大风力为300N；

4．（5）输电线路损失功率是：

=8×105W，则

知道，输电电流是：

，由P=UI知道，输电电压是：

=50kV。

（2019·江西中考模拟）如图所示，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0﹣15V，R1的电阻为20Ω，电源电压为18V，变阻器R3的阻值范围为0﹣200Ω。

（1）只闭合开关S3时，电流表示数为0.3A，求R2的电阻；

（2）只闭合开关S2、S4，在不损坏电流表、电压表的情况下，求滑动变阻器的阻值变化范围；

（3）请画出只闭合开关S1、S3和S4时的等效电路图。

【答案】

（1）40Ω；

（2）10Ω﹣100Ω；（3）

【解析】

【详解】

（1）只闭合开关S3时，灯与R2串联，电流表测电路中的电流，因电流表示数为0.3A，

由欧姆定律可得，电路的总电阻：

根据电阻的串联，则R2的电阻：

R2＝R串联﹣R1＝60Ω﹣20Ω＝40Ω；

（2）只闭合开关S2、S4，R1和R3串联，电压表测R3的电压，电流表测电路中的电流，由串联分压的规律可知，当电压表示数为15V时，变阻器连入电路的电阻最大，根据串联电路电压的规律，此时R1的电压为：

U1＝18V﹣15V＝3V，

根据分压原理，变阻器连入电路中的最大电阻为：

R滑=

电流表的量程为0～0.6A，故电路中的最大电流为0.6A，此时变阻器接入电路的电阻最小，由欧姆定律和电阻的串联可得，变阻器连入电路中的最小电阻：

R滑小=

故在不损坏电流表、电压表的情况下，滑动变阻器的阻值变化范围为10Ω﹣100Ω；

（3）只闭合开关S1、S3和S4时，R1短路，R2、R3并联，电流表测干路电流，等效电路图如下所示：

5．（3）由于潜水艇时封闭的环境，看不到外部的光线，不能根据外部的亮度来判定白天和黑夜，而潜艇用的钟表是24小时的刻度，能方便判断白天和黑夜。

（2019·江苏南京一中中考模拟）某兴趣小组在阅读了半导体材料相关信息后，设计了如图甲所示的电路，现想将电流表（选用0-0.6A的量程）改为温度表盘，其中R2为多种半导体材料混合制成的电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。

现将R2置于25℃的某温箱中，电流表示数恰为0.2A；若设计的此电路所能测量的最高温为75℃。

（1）求出该兴趣小组选用的电源电压大小和定值电阻R1的阻值_____________.

（2）当R2的温度为28℃时，电阻R2的电功率为多少______________。

（3）写出通过R2的电流I2与其两端电压U2变化关系的函数表达式：

____________

（4）改装成的温度表盘的刻度_______（选填“均匀”或“不均匀”）

（5）若在R1两端并联一个电压表，随着温箱温度的改变，电流表与电压表的示数________（选填“成”或“不成”）正比。

【答案】4.5V5Ω0.9WI2=

不均匀成

【解析】

【详解】

（1）如图甲所示,R1和R2串联，电流表测电路中的电流，由图乙知，25℃时：

R2的阻值为17.5Ω，此时，电路中的电流为0.2A，环境温度越高，R2阻值越小，电路电流越小，据题意此电路所能测量的最高温为75℃，由图乙知，75℃时：

R2的阻值为2.5Ω，电流表选用0-0.6A的量程，即当R2=2.5Ω时，电路中的电流为0.6A，

根据欧姆定律，电源电压等于：

U=I（R1

R2）=0.2A×（R1+17.5Ω）=0.6A（R1

2.5Ω），解得：

R1=5Ω,

电源电压U=0.2A×（5Ω+17.5Ω）=4.5V;

（2）当温度为28℃时,R′2=10Ω,电路中电流为I′=

=

=0.3A，

电阻R2的电功率为：

P2=（I′）2R2=（0.3A）2×10Ω=0.9W。

（3）根据串联电路的电流规律和欧姆定律，通过R2的电流I2=I1=

=

=

：

（4）由题知，当电流表示数为0.2A，对应的温度为25℃，当电流表示数为0.3A，对应的温度为28℃，当电流表示数为0.6A，对应的温度为75℃，因此改装成的温度表盘的刻度不均匀；

6．（4）变阻器R在10s产生的热量：

Q=W滑=U滑It=2V×0.3A×10s=6J。

（2019·江苏中考模拟）阅读短文，回答文后的问题

混合动力汽车

我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活．混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．汽车低速行驶时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电．汽车具有省油、能量利用率高等特点．

测试混合动力汽车燃油能量转化效率可用如下方法:

驾驶汽车在平直公路上匀速直线行驶时间t，测量这段时间内汽车消耗燃油质量m，车速v，蓄电池储存的电能由w1增加到了w2．汽车受到的阻力为f,燃油的热值为q，由此可计算出转化效率．

（1）汽车低速行驶时，蓄电池是______（选填“电源”或“用电器”）.

（2）汽车高速行驶时，电机的工作与下列哪一实验原理相同（______）

（3）当电机充当电动机时，其额定功率应小于蓄电池额定功率．简单说明判断的理由：

____．

（4）混合动力汽车燃油的能量转化效率表达式η=______________．

【答案】电源B蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作（fvt+W2-W1）/（mq）

【解析】

【详解】

（1）汽车低速行驶时，蓄电池通过电机向车轮输送能量，是化学能转化为电能，所以蓄电池此时是电源；

（2）汽车高速行驶时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电，机械能转化为电能，再转化为化学能储存起来，电机的工作原理是电磁感应现象，故B符合题意；A是电动机的工作原理，故A不符合题意；C是证明电流周围存在磁场的奥斯特实验，故C不符合题意；D是探究影响电磁铁磁性强弱的实验图，故D不符合题意；

（3）汽车上的电机（充当电动机）的额定功率应该小于蓄电池的额定功率，蓄电池在带动电机工作的时，除了转化为机械能外，还要转化为光能用来照明；

7．R3所消耗的功率：

P3＝U3I3＝U×

I＝

×800W＝400W；故R3的电阻：

R3＝

＝

＝121Ω。

（2019·广东中考模拟）阅读短文，回答问题。

电动平衡车

电动平衡车，又称体感车（如图甲），是一种时尚代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡。

电动平衡车采用站立式驾驶方式，通过身体重心和操控杆控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶。

（1）当人驾驶电动平衡车在水平路面上匀速直线运动时，下列说法中错误的是_____

A．平衡车轮胎上的花纹是为了增大摩擦

B．平衡车刹车时由于具有惯性不能立即停止下来

C．平衡车的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力

D．人对平衡车的压力与平衡车对人的支持力是一对相互作用力

（2）已知平衡车自重12kg,最大载重90kg.质量48kg的小明驾驶电动平衡车时，若每只轮胎着地面积约25cm2,此时对水平地面的压强是_________Pa。

（g取10N/kg）

（3）如题图乙所示，科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路。

电路中电源电压恒为6V，指示灯L1、L2的规格均为“6V6W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁。

在上述过程中，左转指示灯L1两端实际电压UL随时间t变化规律如题图丙所示。

①当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯L2发光_____（选填“较亮”或“较暗”）；接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，右转指示灯L2发光_____（选填“较亮”或“较暗”）。

此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁。

②单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，电磁铁上端是_____极，值电阻R0的阻值为_____Ω。

③在单刀双掷开关S与“l”接通情况下，左转指示灯L1亮暗交替闪烁工作10min，则整个电路消耗的电能为__J。

【答案】C1.2×105较暗较亮N241680

【解析】

【详解】

（1）A、轮胎上的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。

故A正确；

B.平衡车刹车时由于具有惯性继续向原来的方向运动，所以不能立即停止下来。

故B正确；

C.平衡车的重力小于地面对平衡车的支持力，不符合二力平衡的条件。

故C错误；

D.人对平衡车的压力与平衡车对人的支持力大小相等、方向相反、在同一直线上、作用于两个不同的物体上，是一对相互作用力。

故D正确。

（2）车对水平地面的压力：

F=G总=（m车+m人）g=（12kg+48kg）×10N/kg=600N，

车对水平地面的压强：

p=

=

=1.2×105Pa.

（3）①开关S与“1”接触时,电磁铁中电流通过,灯L1与R0串联，

由串联电路的电压特点知,此时L1两端电压小于电源电压6V,即小于其额定电压6V,所以L1不能正常工作，发光较暗；

衔铁被吸下后,R0被短路,电路中只有L1连入电路,L1两端电压等于电源电压6V,L1正常工作，发光较亮；

②由图知，电流从电磁铁下端流入，由安培定则可知，电磁铁上端是北极；

由P=

求指示灯L1的阻值：

RL=

=

=6Ω，

S与“1”接通,触电A与B分离时,L1与R0串联,由图象知灯泡两端电压UL=1.2V，

则R0两端的电压：

U0=U−UL=6V−1.2V=4.8V；

由串联电路特点和欧姆定律有：

IL=IR,即：

=

即：

=

，

解得：

R0=24Ω；

③0∼1s电路中电流I=

=

=0.2A，

电路消耗的电能：

W1=ULIt=6V×0.2A×1s=1.2J；

当触点A与B接通时,电磁铁和电阻R0被短路，指示灯发光较亮，

根据图象可知,此时指示灯两端电压为6V,此时电路中的电流：

I′=

=

=1A；

1s∼1.5s电路消耗的电能：

W2=UI′t=6V×1A×0.5s=3J；

8．答：

（1）R2的阻值为1100Ω；

（2）①该加热器的实际功率为33W；②该人造太阳的功率至少为3.454×108W；（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。

（2019·湖北中考模拟）下图所示的是一种用来煎烤食物的双面电饼铛，它的上、下盘既可以同时加热，也可以在把手

处掀起上盘（

是上盘转轴所在的位置），使用下盘单独加热。

（1）图甲中，若要用最小的力掀起电饼铛的上盘，请画出这个最小的力的示意图。

（________）

（2）若电饼铛的上盘可以近似地看成是一个质地均匀的圆盘，其直径为

，质量为

，则将上盘由图甲所示的位置掀起至图乙所示的竖直位置，人手克服上盘重力所做的功约是多少焦_______？

（3）电饼铛简化的内部电路如图丙所示。

闭合电源开关

，当温控开关

接接线柱“2”时，下盘开始加热，再闭合开关

，上盘也开始加热；当温度超过设定温度时，温控开关

自动转接接线柱“1”，进入保温状态。

电饼铛的部分参数如丁表所示，若某次煎烤食物时发现指示灯

、

和

发光的时间分别为12

、10

和5

，则此次煎烤食物的过程中，电饼铛消耗的电能是多少焦________？

（不计电路中指示灯消耗的电能）

【答案】

【解析】

【详解】

（1）根据杠杆平衡条件，若要用力掀起电饼铛的上盘，在阻力和阻力臂一定时，动力臂最大，则动力最小。

由图可知，当OA连线为力臂时，动力臂最大，此时动力最小。

过A点作OA的垂线，方向向斜上方，如图：

（2）若电饼铛的上盘可以近似地看成是一个质地均匀的圆盘，其直径为24cm，将上盘由图甲所示的位置掀起至图乙所示的竖直位置，则重心在重力的方向上移动的距离为

，

人手克服上盘重力所做的功

。

（3）由题，闭合电源开关S1，当温控开关S2接接线柱“2”时，下盘开始加热，再闭合开关S3，上盘也开始加热；当温度超过设定温度时，温控开关S2自动转接接线柱“1”，进入保温状态。

灯泡L1、L2、L3分别与电阻R1、R2、R3并联，三个灯泡的发光时间即为所并联电阻的工作时间，故此次煎烤食物的过程中，电饼铛消耗的电能