2020年初三物理电学综合题(较难)及答案解析

一、电磁学综合题

1．Q＝W＝UIt＝220V×30A×10×60s＝3.96×106J，（2019·河南中考模拟）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。控制电路由电压为U1=9V的电源、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R2=44Ω的电热丝组成。其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到30mA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。

（1）在升温的过程中，电阻R1两端的电压会_____选填“变大”“变小”或“不变”)；要使恒温箱设定的温度值升高，应调节滑动变阻器R0的滑片，使其接入电路的阻值____(选填“变大”或“变小”)。

（2）求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量。_____________

（3）如果恒温箱的温度设定为50℃，求电阻箱R0应接电路的阻值。__________

【答案】变小 变大 1100W；6.6×105J    200Ω    

【解析】

【详解】

（1）从图乙可知，在升温的过程中，热敏电阻的阻值会减小，根据欧姆定律U=IR可知热敏电阻R1两端的电压变小；从图乙可知，要提高恒温箱的设定温度，需减小热敏电阻的阻值，为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30mA，根据欧姆定律R=需要增大电阻箱连入的电阻值，即R0的阻值必须变大；

（2）电热丝工作时的功率：P==1100W，电热丝正常工作10min产生的热量：Q=W=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J；

2．（5）太阳能电池板供电时，把太阳能转化为电能。（2019·山东中考模拟）在中国科技馆二层“探索与发现”A厅中有一件展品名为“静电滚球”，如图所示。展台左侧是一个透明罩，罩内展台的为半球形的中心电极，罩内四周是环形金属板，环形金属板接地，罩内台面上放置着一些金属小球；展台右侧是一个转轮，转轮上有转动手柄。请将“静电小球”中金属小球的滚动原理补充完整：

金属小球的滚动原理是：当转动转轮时，中心电极带正电，由于静电感应，每个金属小球内部的电荷会重新排布，小球靠近中心电极一侧带负电荷、远离中心电极的一侧带等量的正电荷。由于每个小球的负电荷离中心电极距离近、正电荷离中心电极距离远，所以中心电极对负电荷的吸引力大于对正电荷的排斥力，因此，金属小球就会向_____滚动；当金属小球与中心电极碰撞时，金属小球带上正电荷。由于中心电极与金属小球都带有正电荷，小球受到中心电极_____力的作用而远离。当金属小球与接地的金属板碰撞时，正电荷被中和，此时金属小球_____（选填“带正电”、“带负电”或“不带电”）。如此循环往复，小球会在中心电极和环形金属板之间不停地滚来滚去。

【答案】中心电极 排斥 不带电    

【解析】

【详解】

3．(5)电动汽车和与以燃烧汽油为动力的汽车相比，不使用化石燃料，节省了石油能源，清洁无污染, 电动机噪音比汽油机小。（2019·云南中考模拟）小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”，如图是原理示意图，其中的托盘用来放置被测物体，OBA是可绕O点转动的杠杆，R1是压力传感器（其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如下表），R0为定值电阻，V为显示重力大小的仪表（实质是一个量程为0﹣3V的电压表）．已知OB：OA＝1：2，R0＝100Ω，电源电压恒为3V（忽略托盘、杠杆及压杆的重力）

（2）当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图所示，则此时压力传感器R1上的电压是多少_____？

（3）第（2）题中被测物体的重力是多少_____？

【答案】300 1V 500N    

【解析】

【详解】

（1）由表格可知，当压力为0时，压力传感器的电阻为300；

（2）电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，则示数U0＝2V；由串联电路的电压规律可得压力传感器R1上的电压：U1＝U﹣U0＝3V﹣2V＝1V；

（3）由串联电路电流的特点可得通过电路的电流I1=I0==0.02A；

4．（3）电路中电压是不变的，根据P=可知，要高温档（发热功率最大）工作，则须电路中电阻最小，即当R1与R2并联工作时为高温档。应S2闭合，同时S1接a。（2019·广东中考模拟）家庭电路的电能表如图所示。小明让电饭锅单独工作，转盘转过30圈时，停表记录其工作时间为100s。

（1）电饭锅消耗的电能为_________kW•h，电功率为________ W。

（2）小芳设计实验如下: 电饭锅单独正常工作时，用停表计时3分钟。这段时间内，观察转盘转过的圈数n，测量出消耗的电能W，算出电功率。

评估: 比较两人测量电饭锅功率的实验，_________的实验相对不太精确。理由是:_________

（3）电能属于__________（选填:“一次”、“二次”、“可再生”或“不可再生”）能源。

【答案】0.01    360    小芳 分钟内，转盘转过的圈数不一定是整数，测量消耗的电能误差较大 二次    

【解析】

【详解】

（1）由图中参数可知，电路中消耗1kW•h电能，电能表转3000r。则电能表转30r电饭锅消耗的电能为W==0.01kW•h=3.6×104J；电功率为P===360W。

（2）由于电能表的转盘转的比较慢，在时间刚好3min时，有可能转盘不是刚好转过整数圈。这样计算的电能误差较大，从而计算的功率也误差较大。

5．（2）当一个电加热器消耗的功率是800W，另一个电加热器消耗的功率是1200W时，将已知量代入得整个电路消耗的功率：。（2019·辽宁中考模拟）如图甲所示，2018年12月8日，我国在西吕卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器（它由着陆器与巡视器组成，巡视器命名为“玉兔二号”），于2019年1月3日成功着陆在月球背面，开展月球背面探测及巡视探测。月球重力是地球的六分之一，月球表面土壤非常松软，凹凸不平，有石块、有陨石坑，还有陡峭的高坡。在这种环境中，月球车既不能打滑，更不能翻车。为了克服这些困难，“玉兔二号”上有全景相机和导航相机，底部有6个带齿纹的轮子着地。

（1）长运三号火箭携带着嫦娥四号竖直发射加速升空时，下列说法正确的是_____。

A．以长运三号火箭为参照物，此时嫦娥四号是运动的

B．长运三号火箭刚离开地面向上飞行过程中只受空气阻力和推力作用

C．长运三号火箭加速升空时，重力势能增大，动能增大

D．长运三号火箭在大气层时候与大气剧烈摩擦，此时内能转化为机械能

（2）玉兔二号巡视器（图乙）在月球表面行走时，当前方一定范围内有高于20cm的障碍物时，玉免二号上的测器会发出预警，从而及时修正路线，此探测器是利用_____（选项“超声波”或“电波”）的反射来工作的。

（3）图甲和图乙是嫦四号玉免二号互拍照片，为了使对方五红旗标志看的更清晰更大一些，此时应让玉免二号_____（选填“靠近”成“远离”）嫦娥四号。

（4）玉免二号设计质量140kg，底部有6个带齿纹的轮子着地，带齿轮的目的是_____；若每个轮子触地面积100cm2，则玉免二号对月球地面的压强为_____Pa.

（5）当玉兔二号需要采集月球表面岩石样本时，会从物部伸出如图丙所示机械臂，机械臂简化图如图了所示。请在图中画出：

①加在A点的最小动力F1②画山阻力F2的力臂。

（__________）

【答案】C 电磁波 靠近 增大接触面的粗糙程度，增大摩擦 3883     

【解析】

【详解】

（1）A、火箭在加速升空过程中，以火箭为参照物，嫦娥四号探测器相对于火箭的位置没有发生变化，所以是静止的，故错误；

B、长运三号火箭刚离开地面向上飞行过程中受重力、空气阻力和推力作用，故错误；

C、火箭加速升空的过程中，火箭的质量不变，速度增大，动能增大；高度增加，重力势能增大，故正确；

D、长运三号火箭在大气层时候与大气剧烈摩擦，此时机械能转化为内能，故错误。

（2）月球上没有空气，声音不能在真空中传播，因此不能用超声波来探测障碍物，障碍物探测器是利用电磁波的反射来工作；

（3）用照相机来拍照，为了使对方五红旗标志看的更清晰更大一些，由凸透镜成实像规律，物距越小，成的像越大，像距也越大，可知此时应让玉免二号靠近嫦娥四号；

（4）玉兔号底部有6个带齿纹的轮子的目的是通过增加接触面的粗糙程度的方法来增大摩擦力；玉兔号月球车在地球上所受重力为：，因为月球引力只是地球引力的六分之一，故，月球车对月球地面的压强为：；

（5）过O点作阻力F2的垂线，即为阻力F2对支点O的力臂L2，在阻力、阻力臂一定的情况下，要使动力最小，动力臂需要最长，阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向上，过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，如下图所示：

6．（4）当油箱中的汽油还有5升时，滑片P刚好在R的中点，油量表的示数为0.1A，此时报警电路开始自动报警，若要报警时的油量比5升多一些，由V＝60﹣0.5R可知，此时滑动变阻器接入电路中的电阻较小，小于R，电路中电流较大，即大于0.1A；要使电路中的电流减小到0.1A（即达到该电流值时报警），由I＝可知，应增大R0的阻值或减小电源的电压，即方法一：换R0，增大R0的阻值；方法二：换电源，减小电源电压。（2019·扬州中学教育集团树人学校中考模拟）阅读短文，回答问题

主动式空气净化器

图甲为某型号空气净化器，在不同档位工作时的参数如下表所示．洁净空气量是指1h净化空气的体积；能效比是空气净化器洁净空气量与输入功率之比，净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比．

（2）该净化器接在家庭电路中，在5档正常工作时的电流为____A，如果室内面积为50m2，房间的高度为2.5m，请你计算该空气净化器工作档位为4档时，理论上1h可以净化房间内空气____次．

（3）单独使用该净化器20min，规格为2400imp/（kW•h）的电能表指示灯闪烁36次，则该空气净化器在____档位工作，此时该空气净化器的能效比为____m3/（h•W）．

（4）利用气敏电阻可以检测空气质量，如图乙所示为检测电路，定值电阻，电源电压恒为28V；如图丙所示为气敏电阻阻值随空气中有害气体浓度β的变化曲线．现用此电路检测该型号净化器的净化效率：净化器启动前，检测电路中电流表的示数为0.7A，此时空气中有害气体浓度是____μg/m3，净化器正常使用30min后，检测电路的电流变为0.1A，则该空气净化器的实际净化效率为____%．

【解析】

【详解】

(1)[1]颗粒物接近带有负电荷的光洁金属网时受到强烈的吸引力，这是因为带电体具有吸引轻小物体的性质；

(2)[2]由表格数据可知，净化器接在家庭电路中，在2挡时的功率，由得，在2挡正常工作时的电流：

[3]该空气净化器工作档位为4档时，净化空气量为500m3/h，即每小时净化空气500m3，该房间内空气的体积：

则理论上1h可以净化房间内空气的次数：

即理论上1h可以净化房间内空气的次数是4次；

(3)[4]电能表指示灯闪烁36次，净化器消耗的电能：

工作时间：

则净化器消耗的电功率：

查表可知，功率为45W时，该空气净化器在2档位工作。

[5]由净化器能效比的定义可得，此时该空气净化器的能效比： 

(4)[6]由电路图可知，、R串联，检测电路中电流表的示数为：

由得，电路的总电阻：

根据串联电路电阻特点可知，气敏电阻的阻值：

由图丙可知，气敏电阻阻值为30Ω时，此时空气中有害气体浓度是：

[7]当检测电路的电流变为：

此时电路总电阻：

根据串联电路电阻特点可知，气敏电阻的阻值：

由图丙可知，气敏电阻阻值为270Ω时，此时空气中有害气体浓度是：

由题意知，净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比；则该空气净化器的实际净化效率：

7．则此时电流表的读数是：I′＝＝0.025A。（2019·山东中考模拟）图甲是家庭常用的电热壶及其铭牌。

（1）电热壶外部能看到漂浮着红色浮球的透明水位计，顶部开有通气孔的水位计底部与电热壶内底相通，形成_____，红色浮球指示壶内水量，其受到的浮力_____（填“大于”、“等于”或“小于”）自身重力。图乙显示电热壶烧水的最大水量为1.7L，现装水量为_____L．图丙显示电热壶烧水的最小水量，当电热壶装有最小水量时，壶内的水_____（填“会”或“不会”）浸没电热圈。

（2）图丁是电热壶通电用的三脚插头和三孔插座，则A孔接_____，B孔接_____。

（3）电热壶正常工作时的电流为多少安_____？电阻为多少欧________？

（4）若电热壶现装水的初温为20℃，电热壶烧水效率为90%，通电正常工作4.2min，问：

①电热壶内水的质量是多少千克_______？

②水能不能被烧开__________？[1L＝10﹣3m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），大气压为1标准大气压]

【答案】连通器 等于 1.5 会 地线 火线 5A 1.5kg 不能    

【解析】

【详解】

（1）电热水壶的水位计是一个小容器，其顶部有通气孔，其底部与壶内的水直接连接，构成连通器，所以，静止时水位计中水位与壶内的水位是一致的；由于红色浮球是漂浮在液面上，所以，受浮力和重力二力平衡，即大小相等；水位计内液面和量筒内液面一样，呈凹形，读数时视线应与凹液面底部相平，由图乙知道，底部对应1.5L，即现装水量为1.5L；当壶内水面达到最小水量时，说明是安全的，即水能够浸没电热圈。

（2）安全用电要求三孔插座的接法是：右火、左零、上地，所以，A是上边的孔，接地线，B是右边的孔，接火线。

（3）根据P＝UI知道，电热壶正常工作时的电流是：I＝＝5A；

根据P＝知道，电热壶正常工作时的电阻是：R＝＝44Ω；

（4）①1.5L＝1.5×10﹣3m3，由ρ＝知道，电热壶内水的质量是：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；

②4.2min＝4.2×60s＝252s，

由p＝知道，消耗的电能是：W＝Pt＝1100W×252s＝277200J，

水吸收的热是：Q吸＝ηW＝90%×277200J＝249480J，

由Q吸＝cm△t知道，水升高的温度是：△t＝＝39.6℃，

8．（2）从图中和表中数据可知，2021年地磁S极的经度在160°E -170°E之间，大约166°E，2007年纬度在84°N，2021年地磁S极的纬度高于84°N，从图中可知大约在87 °N。故B符合题意。（2019·西安行知中学中考模拟）市场上有一种电热水机，如图所示是饮水机的简化电路图，S是温控开关，R1是调节电阻，其阻值为176Ω，R2是供热的电阻丝，它有高低两个挡位。饮水机的铭牌参数如图所示。求：

（1）电热水机工作时，将_____能转化为_____能。

（2）R2的阻值是多少________？

（3）某次用低挡位工作时，需要将质量为1kg，初温12℃的水在一标准大气压下烧开，需要加热多长时间？（不计热损失，c水＝4.2×103J/（kg℃）________

（4）由（3）中计算可知，用低温挡把水烧开时，时间太长，想要缩短时间，那么在保证高温挡功率不变的情况下，如何对原电路进行改造？（只说明改变电阻的做法，不用计算）_________

【答案】电 内 840s 给R1并联一个电阻R3即可    

【解析】

【详解】

（1）电热水机工作时，是将电能转化为内能，主要利用了电流的热效应。

（2）当温控开关S闭合时，电阻R1被短路，只有加热电阻R2接入电路，饮水机处于加热状态，由得R2的阻值：，

（3）当S断开时，R1与R2串联，电路中的总电阻最大，总功率最小，饮水机处于保温状态（低挡位），因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时电路中的电流：，

则电热饮水机的保温功率（即加热电阻R2消耗的功率）：。

一标准大气压下，水的沸点t＝100℃，把水烧开，水吸收的热量：。

不计热损失，饮水机消耗的电能： ，

由知，饮水机需要加热的时间：；

（4）用低温挡把水烧开时，时间太长，想要缩短时间，在保证高温挡功率不变的情况下，需要增大R2的功率，需增大电流，需减小总电阻，则应给R1并联一个电阻R3即可。