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2020年中考物理电学专项复习综合训练题及答案解析

2024-04-27 来源:乌哈旅游
2020年中考物理电学专项复习综合训练题及答案解析

一、电磁学综合题

545

1.电动机的机械功W机=W−Q=3.3×10J−1.5×10J=3.15×10J,(2019·天津中考模拟)如

图甲所示,设闭合电路中的电流为I,外部电路的等效电阻为R,电源内部电阻为r(r为定值),电源电动势为E,根据串联电路电压特点有E=IR+Ir。现有如图乙所示的电路,当变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数与电流表读数的变化情况,如图丙中AC、BC两直线所示。

(1)电压表V1、V2的示数与电流表A的示数的变化图线分别为(丙)图中的哪一条?并加以说明。

(2) 请你计算出变阻器的总电阻R1的大小。

小贴士

电源两极间存在电压。实验表明:不接用电器时,电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的,物理学中用“电动势”表征电源这一特性,即电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,用符号“E”

表示,实际上由于电源内部有电阻,所以当电路中有电流通过时,电源的内阻也分得一定的电压。

【答案】(1)详见解析(2)R1R串R0【解析】 【分析】

根据题中“小贴士”和电路图可知,本题考查闭合电路的欧姆定律。当滑动变阻器的滑片向左移动时,变阻器接入电路的电阻减小,电路中电流增大,定值电阻R0的电压增大,路端电压减小,结合图丙进行分析判断,确定两电表对应的图线;结合图像,利用欧姆定律求出R1的值; 【详解】

解:电压表V1测电路中电阻R0及R1两端总电压(或电源输出电压)。

(1)BC直线为电压表V1的示数随电流表示数变化的图线,AC直线为电压表V2的示数随电流表示数变化的图线。

U5U4U5U1 I1I4I1I1当滑动变阻器滑片从一端滑到另一端时,电流表示数从I1增大到I4,乙图中电压表V2的示数U0=IR0,可知当电流表A的示数增大时,电压表V2的示数也随着增大:因为

E=I(R0+R1)+Ir,已知电源内阻r和电源电压不变,可知当电流I增大时,Ir增大,则I(R0+R1)减小,即电源输出电压减小,所以BC直线为电压表V1的示数随电流表示数变化的图线。 (2)当滑动变阻器取最大值时,电路中电流最小为I1,电压表V1的示数为U5,则 外部电路的等效电阻为R串U5, I1当滑动变阻取最小值时,电路中电流最大,电压表V2的示数为U4,电流表示数为I4,则

R0U4U1, I4I1

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

U2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

R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。

12V 额定功率 30W 额定工作电压 电池容量 2500mAh 工作噪音 最大集尘量 <50dB 净重 4kg 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) 风量(m/s) 吸入功率(W) 3400 0.025 10 450 0.02 9 500 0.017 8.5 550 0.015 600 0.013 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0.015m/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=1.3kg/m)

(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 17 2.5 48 33 11.7 6 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=

3

空气

3

s得, t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=

s总0.34m==0.17m=17cm,

22(2)由P=UI得,机器人正常工作时的电流: I=

P30W==2.5A, U12V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=t=

Q得,连续正常工作的最长时间: tQ2000mAh==0.8h=48min; I2500mA(3)由表格中数据可知,吸入功率等于真空度与风量的乘积,

3

当风量为0.015m/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=

P8.25W吸入×100%=×100%=33%, P输入25W3

当风量为0.015m/s时,t=10min=600s,

通过吸尘电机提出的空气体积: V=0.015m3/s×600s=9m3,

m得,通过吸尘电机提出的空气质量: Vm=ρ空气V=1.3kg/m3×9m3=11.7kg;

由ρ=

(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=

U1U0U14.5VU04.5V=,即=…① R0RG1R06Ω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:

U2U0U22.25VU02.25VI2==,即=…②

R0RG2R018Ω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。

f1G1m1==, f2G2m2达到最大最大集尘量时的摩擦力f2为:

16N4kg=, f24kg1kg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,

W3F1.5104m33.==。(2019·海南中考模拟)如图是某型号电热水器的电路原理4W24F210m图。R1、R2为电热丝,电热水器共有断电、保温加热三种状态,如图所示为断电状态。已知该电热水器的保温功率为1.1kW,R2=8.8Ω.各种橡胶绝缘铜芯导线在常温下安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)如表: 导线规格 导线横截面积S/mm 安全载流量I/A 22.5 28 4 37 6 47 10 68

求:

(1)电热水器处于加热状态时,应将开关S置于什么位置? (2)求电热丝R1的阻值;

(3)从用电安全角度考虑,安装该电热水器时,至少应选择表中横截面积为多大的铜芯导线,请通过计算说明;

(4)在加热状态下,电热水器正常工作10min所产生的热量。

26

【答案】(1)c、d位置;(2)44Ω;(3)4mm;(4)3.96×10J。

【解析】 【详解】

(1)如图所示为断电状态;

当开关与c接触时,为R1的简单电路;

U2 可当开关与c、d接触时,两电阻并联,根据并联电阻小于其中任一电阻,由PR知,总功率最大,故当开关与c、d接触时,电热水器处于加热状态; (2)由前面分析可知,当开关与c接触时,只有R1工作,此时处于保温状态,

U2该电热水器的保温功率为1.1kW,根据P可得R1的阻值:保=R12U2(220V)R1=44 ;

P保1100W(3)电热水器加热时,R1与R2并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过两电热丝的电流分别为:

I1I2U220V5A , R144U220V25A , R28.8因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路中的电流: I=I1+I2=5A+25A=30A<37A,

所以应选择表中横截面积为4mm的铜芯导线;

(4)在加热状态下,电热水器正常工作10min所产生的热量:

2

4.(5)如图乙所示,RG为光敏电阻与R0为定值电阻串联,根据串联分压原理以及实际拍摄时为了保持清晰,当外界环境光线较强时,无人机的航拍镜头中将电子镜应减小透光能力(即减小受控电压,此时所并联的电阻应减小),当外界环境光线较弱时,无人机的航拍镜头中将电子镜应增大透光能力(即增大受控电压,此时所并联的电阻应增大),又因为光敏电阻的阻值随受光强度的增加而减少,而无人机的航拍镜头透光能力随着受控电压的增加而增加,所以电子镜头电路应该与光敏电阻相并联。(2019·广东中考模拟)阅读短文,回答问题

豆浆机

某型号豆浆机,净重为2kg,底面面积为4cm,豆浆机工作时, 额定电压 电机功率 加热功率 220V 100W 1100W 2

电热管加热与电动机打浆过程交替进行,都是通过MCU有关脚控制,相应三极管驱动,再由多个继电器组成继电器组实施电路转换来完成,其部分参数如表

(1)空豆浆机放在水平桌面上,对水平桌面的压强为_____Pa(g取10N/kg)。 (2)加热和打浆是交替进行,由此可知,豆浆机中的电动机和电热管的连接方式是_____(填“串联”或“并联”);三极管是属于_____(填“导体”、“半导体”或“超导”)材料。 (3)不计热量的损失,加热管正常工作80s,可使1kg豆浆的温度升高_____℃[c豆浆=4×103J/(kg•℃)]:豆浆飘出阵阵香味说明分子在_____。

(4)电热管通电一段时间后变得很烫,而与豆浆机连接的导线却不怎么热,主要是因_________产量的热量少。若豆浆机正常打好一次豆浆消耗的总电能为0.17kW•h,加热与打浆的时间之比为3:1,则打好一次豆浆需_________h。

4

【答案】5×10 并联 半导体 22 不停地做无规则运动 导线电阻小 0.2

【解析】 【详解】

(1)因水平面上物体的压力和自身的重力大小相等,所以,空豆浆机放在水平桌面上,对桌面的压强:p=

FGmg2kg10N/kg4

=5×10Pa; -42SSS410m(2)加热和打浆是交替进行,说明豆浆机中的电动机和电热管可以独立工作、互不影响即为并联;三极管是属于半导体材料;

4

(3)加热管正常工作80s,消耗的电能:W=Pt=1100W×80s=8.8×10J,

4

不计热量损失,水吸收的热量:Q吸=W=8.8×10J,由Q吸=cmΔt可得,豆浆升高的温度:

Q吸8.8104J=Δt==22℃;

c豆浆m豆浆4103J/(kg℃)豆浆飘出阵阵香味说明分子在不停地做无规则运动;

5.。(2019·广东中考模拟)如题1图所示电路,电源电压恒

定。闭合开关,当滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,R1的I﹣U关系图象如图所示,求:

(1)R2的最大阻值;

(2)滑动变阻器的滑片位于中点时,V2的示数;

(3)在图2中画出滑片从最右端滑到最左端过程中A与V2示数的I﹣U关系图象。

【答案】(1)40Ω;(2)9V;(3)见解答。

【解析】 【详解】

由电路图可知,R1、R2串联,电压表V1测R1的电压,电压表V2测R2的电压,电流表测电路中的电流,已知R1的I﹣U关系图象如图2所示。

(1)当滑片P位于最左端时,只有R1工作,电路中的电流最大,由图象可知最大电流I1=0.9A,此时R1的电压为18V,则电源电压:U=U1=18V,R1的阻值:

R1U118V=20Ω ;由图知,当滑片P位于最右端时,R1与R2的最大阻值串联,I10.9A电路中电流最小为I2=0.3A,此时R1的电压为6V,则R2两端电压为:U2=U﹣U1′=18V﹣6V=12V,由欧姆定律可得,R2的最大阻值:R2U212V=40Ω; I20.3(2)当滑片处于中点时,滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω,则串联电路的总电阻:R串=R1+R2′=20Ω+20Ω=40Ω,此时电路中的电流为:IU18V==0.45A,此时R2两R串40Ω端的电压:U2IR2 =0.45A×20Ω=9V,即V2表的示数为9V;

(3)当滑片在最左端时V2的示数为0,此时电流最大0.9A,根据题(1)中的计算可知,滑片在最右端时V2的示数为12V,此时电流是0.3A,当滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路电流减小,电流表示数减小,由U1=IR1 可知,定值电阻R1两端电压减小,由串联电路的电压规律可知,滑动变阻器的电压U2减小,因U1线性变化,则U2也是线性变化的,在坐标系中描出(0V,0.9A)、(12V,0.3A)两个点,用直线连接即可,则滑片从最右端滑到最左端过程中A与V2示数的I﹣U关系图象如下:

6.(4)A与滑动变阻器串联,因为滑动变阻器功率和A灯功率相等,且电流相等,根据P=UI得到灯A与滑动变阻器两端电压也相等,UA′=UR=

1×6V=3V,由图象得到此时电路中2电流为0.7A,所以此时滑动变阻器功率为:PR=URI=3V×0.7A=2.1W。(2019·江苏中考模拟)如图1是美的电器生产的一款饮水机,其加热水箱部分工作原理电路图可简化成如下图2所示,其中S是一个自动温控开关,R1为电加热管,当饮水机处于加热状态时,水被迅速加热;达到设定温度时,S自动切换到另一处于保温状态.请回答下列问题:

(1)A、B是两种不同颜色的指示灯.如果用红色表示正在对水加热,绿色表示保温,则电路图中可标明________为红色指示灯.

(2)在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大_____?电阻R2的阻值是多大_____?(不考虑温度对阻值的影响,且不计指示灯的阻值).

(3)饮水机正常工作时,加热管放出的热量90%被水吸收,将加热水箱中的水从初温20℃加热到92℃,试计算出需要多少加热时间_______?(c水=4.2×103J/(kg•℃)) 【答案】A 4A 825Ω 420s 【解析】 【详解】

(1)当S接左面时电路中只有电阻R1,总电阻最小,电流路中电流最大,发热管功率就会最大,处于加热状态,因此A灯为红色灯,B为绿色; (2)加热时加热管的电功率P1=880W,电阻R1UP12220V880W2=55Ω ,保温时,电功

率P2=55W,根据公式PI2R 可知,在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流

IP1R1880W=4A ;保温状态下,电路的总电阻55Ω2220V=880Ω ,R2=R−R1=880Ω−55Ω=825Ω; U2RP255W

7.图丁是RV的阻值与车速成正比,当车速为75km/h时,RV3=40Ω,通过电路的电流I3=

RV3-10Ω50Ω-10Ω=,

75km/h100km/hU12V=0.24A,电压表的示数U1=I3R

RV3R40Ω+10Ω月15日起,《电动自行

扬州市江都区第三中学中考模拟)4V3=0.24A×40Ω=9.6V。(2019·

有轻便、快捷和环保等优点备受大家喜爱。 下表是某型号电动自行车(如图甲)的相关数据。 质量m/kg 车安全技术规范》(也就是市民通称的电动车“新国标”)开始实施。电动自行车因为具

40 行驶过程中轮胎与地面接触的总面积S/m 电能转化为机械能的效率η 工作电压U/V 规定最大行驶速度v/km•h -128×10-3 75% 48 ≤36

(1)电动车中改变车速的控制器类似于实验室中______(填物理实验器材名称)。 (2)如果该电动自行车采用400W•h(瓦时)的大容量电池供电,则其最多能输出的机械能为________J.若这么多的机械能由效率为30%的汽油机提供,则需要燃烧汽油_____kg.(已知本地汽油的热值为4.5×106J/kg)

(3)电动车车速过快,目前已经是引发交通事故的重要原因之一,图乙中所示的图线分别为A、B两不同品牌电动车在同一路面上紧急刹车过程中的实际刹车距离s与刹车前的车速v的关系图象。图中_____(A/B)车的刹车性能较好,你判断的依据是______; (4)小明骑该车以最大规定速度在水平路面匀速行驶10km.已知小明的质量是40kg,且该电动自行车行驶过程中所受到的摩擦力f随车辆和人的总质量M的变化关系图像如图丙所示。则上述骑行过程中克服摩擦力做功的功率为_________W,通过电动自行车的电流为_________A.(g取10N/kg)

6

【答案】变阻器 1.08×10 0.8 A 相同速度A的刹车距离更短 200 5.56

【解析】 【详解】

(1)电动车中改变车速的控制器相当于实验室中的滑动变阻器,它和电动机应该串联在一起使用,从而起到调节电流的作用。

(2)知道电动机的最大容量W电=400W⋅h=0.4kW⋅h=0.4×3.6×106J=1.44×106J 电能转化为的机械能:

W机械能=W电×75%=1.44×106J×75%=1.08×106J; 由η=

W机械能Q放

和Q放=mq可得:

1.08106J = ==0.8kg, 需要汽油m=

q汽油q汽油4.5106J/kg30%Q放W机械能

(3)由图可知,车速相同时,A实际刹车距离s比B的短,说明其刹车性能较好; (4)小明骑该车以最大规定速度在水平路面匀速行驶,运动的路程是水平方向的,重力方向是竖直向下,所以在竖直方向没有通过的距离,则重力没有做功,也就是重力做的功为0;

小明和车总质量: m=40kg+40kg=80kg,

根据图象可知总质量为80kg时的摩擦阻力f=20N, 根据表格可知最大车速v=36k/h=10m/s, 则最大功率P=fv=20N×10m/s=200W; 消耗电功率: P电=

P =

200W, 75%由P=UI可得:

8.(4)节能灯额定功率P=11W=0.011kW,工作总时间t=3000h,则节能灯从买回来开始h。(2019·正常工作到寿命结束,消耗的电能为W=Pt=0.011kW×3000h=33kW·江苏中考模拟)阅读材料,回答问题。

手术时,需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量(血流量指单位时间内通过血管横截面的血液体积),其示意图如图所示,使用时,将血管(圆柱形)放置于两磁极之间,两金属电极a、b与血管壁接触,就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度。 某实验小组用电磁血流计研究血管中血流速度与n的关系。n为病人心脏血管横截面积与正常人心脏血管横截面积的比值,测得病人心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表。

n v/ms–1 1.00 0.180 0.90 0.200 0.80 0.225 0.75 0.240 0.60 0.300

研究表明,血管内血流速度会随血管横截面积的变化而变化,且血液匀速通过血管时,受到的阻力f与血液的流速v成正比,即f=kv,k为常数,血管横截面积越小,血液流速越快,受到的阻力越大,心脏的负担就越重。

(1)某次测量时,仪表显示电流为2mA,电路中的电阻为100Ω,ab间电压为________V,电磁血流计的原理与_________(选填“电磁铁”、“电动机”、“发电

机”)的原理相似,利用电磁流量计_________(选填“可以”或“不可以”)测量某食用油管道中油的流量。

(2)心脏主动脉血管的横截面积变化时,心脏推动血液流动的功率P随n的变化而变化。若当n=1时,心脏推动血液流动的功率P=P0,则当n = 0. 25时,心脏推动血液流动的功率P=____________。

【答案】0.2V 发电机 不可以 16P0 【解析】 【详解】 (1)根据I=

U可得: R−3

电压U=IR=2×10A×100Ω=0.2V;

血液流动就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度,其原理是电磁感应,故原理与发电机原理相似。

由于电磁流量计是将血液当作导体来进行测量的,而食用油是绝缘体,因此利用电磁流量计不可以测量某食用油管道中油的流量;

(2)由f=kv和P=Fv可知,心脏推动血液流动的功率P=kv2,故P与速度的平方成正比,而n与v成反比,因此P与n的平方成反比;

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