初三物理电学综合题较难含答案.docx
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初三物理电学综合题较难含答案
初三物理电学综合题（较难）含答案
一、电磁学综合题
1．（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，
2．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。
3．答：
（1）电饭煲在高温档时，开关S应与触点2接触；
（2）电阻R的阻值为2156Ω；（3）电饭煲产生的热量为6.6×105J；（2019·天津中考模拟）如图甲所示是一种常见的电热水袋，图乙是它的电路结构示意图，其性能指标如下表所示。
额定电压
额定加热功率
指示灯功率
袋内充水
自动断电温度
220V
500W
≤0.2W
1kg
（1）红色指示灯L的电阻比发热体R的电阻要____（选填“大”或“小”）得多；
（2）若热水袋内水的初温为
时，发热体R在额定电压下工作，10分钟后指示灯熄灭，求电热水袋的加热效率是____.（
）
【答案】大70%
【解析】
【详解】
（1）由电路图可知，发热体R与指示灯L并联，它们两端电压U相等，发热体电阻功率远大于指示灯功率，由
可知，在电压U一定时，电功率越小，电阻越大，因此红色指示灯L的电阻大。
（2）温度从15℃升高到65℃，水吸收的热量：
消耗的电能：
加热效率为：
。
4．（3）电火锅以最大功率加热时，只有R1接入电路，此时电流：
I大=
=
=5.5A。
（2019·江苏泰兴市实验初级中学中考模拟）蒸蛋器是采用通电发热盘加热水后，利用盘内产生水蒸气把鸡蛋蒸熟的，如图所示．
（1）鸡蛋煮熟过程中温度升高，内能增加，是通过_____方式实现的．
（2）在标准大气压下，向蒸蛋器内加入质量未50g初温为20℃的水，通电后将水加热至沸腾，在上述过程中，水的内能增加了_____J〔c水=4.2×103J/（kg·℃）〕．
（3）在没有其他用电器接入电路的情况下，把6只鸡蛋蒸熟时间为6min，家中电能表（如图）指示灯闪烁了96次，则此蒸蛋器的功率为_____W．
（4）与传统的煮蛋相比，用蒸蛋器蛋要熟得快些，主要原因是_____．
【答案】热传递1.68×104300水蒸气遇冷液化放热
【解析】
【详解】
（1）蒸蛋器在工作时将电能转化为水的内能，使水的温度升高汽化为水蒸气，水蒸气上升遇到鸡蛋，通过热传递方式使蛋的温度升高，内能增加；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.05kg×（100℃-20℃）=1.68×104J，水增加的内能等于水吸收的热量等于1.68×104J。
（3）由电能表铭牌可知，电能表闪烁96次消耗的电能：
W=
kW•h×96=0.03kW•h，蒸蛋器的功率：
P=
=
=0.3kW=300W。
5．每m2面积最大撞击力：
F=
=4×105N
5×105N.因此不符合要求。
（2019·天津中考模拟）小明同学自行设计了一个电子秤，其原理如图所示，他试图用电压表（图中没有画出）的示数来反映物体质量的大小。
电源的电压恒定为U，定值电阻的阻值为R0，滑动变阻器的总电阻为R，总长度为L，滑动触头安放在托盘下方的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起滑动，已知对托盘每施加1N的压力时，弹簧的长度就会缩短a。
当托盘中不放物体时，滑动触头指在R的最上端，此时电压表的示数为零；当在托盘中放一物体时，滑动触头随弹簧向下移动到某一位置，电压表就指示出相应的示数。
（1）请在原理图的适当位置接上符合要求的电压表；
（2）若在托盘上放一质量为m的物体，则滑动触头向下移动多大的距离？
（3）求出电压表的示数U表与待测物体质量m之间的关系式（用已知量的符号表示）。
【答案】
（1）
（2）mga
（3）
【解析】
【详解】
（1）电压表在使用时必须并联到被测元件上，且滑动触头指在最上端时，电压表的示数为零；所以符合要求的电压表位置如图：
（2）物体所受的重力为G＝mg，
物体放在托盘上，对托盘的压力F＝G＝mg，
由对托盘每施加1N的压力，弹簧的长度就会缩短a，可知弹簧的弹力与伸长量成正比。
所以滑动触头向下移动的距离△L＝mga。
（3）由题意可知，电路中的电流为：
当在托盘中放质量为m的物体时，与电压表并联部分的电阻为：
6．
（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：
7．
（2019·福建中考模拟）图1是一款家用小型烤面包片的电烤炉，其额定功率为800W．它内部的简化电路如图2，发热体由两根完全相同的电热丝组成（不考虑温度对电阻的影响）。
（1）该电烤炉正常工作5min，电热丝放出的总热量是多少？
（2）小华只想让一根电热丝工作，她在图2中的a、b两点间接入一个开关S1．请你通过计算说明，若开关S、S1均闭合时，对电热丝的使用寿命会造成什么影响？
（3）小华最终将电烤炉内部电路改造为图3，其中R3＝R4．当开关S、S1、S2均闭合时，电烤炉的功率仍为800W，则电热丝R3的阻值应为多少？
【答案】
（1）2.4×105J
（2）a、b两点间接入一个开关S1．若开关S、S1均闭合时，电热丝容易因温度过高而熔断（3）121Ω
【解析】
【详解】
（1）家用电烤炉的额定电压为家庭电路电压：
U＝220V；额定功率：
P＝800W；工作时间：
t＝5min＝300s；
因为电烤炉工作时所消耗的电能全部转化为内能，即Q＝W，
所以电烤炉正常工作5min放出的热量：
Q＝W＝Pt＝800W×300s＝2.4×105J；
（2）由P＝UI得：
I＝
，电烤炉正常工作时电流：
I＝
＝
＝3.64A；
正常工作时电阻：
R＝
＝
＝60.5Ω；
a、b两点间接入一个开关S1，开关S、S1均闭合时，电路中只有R2工作，R1被S1短路，
由于R1＝R2，R2＝
R＝
×60.5Ω＝30.25Ω；
此时电流：
I′＝
＝
＝7.27A＝2I；
即此时R2中电流实正常工作时的2倍，由焦耳定律式Q＝I2Rt；
可知相同时间内R2此时的热量是正常工作时的4倍，很容易因温度过高而熔断；
（3）由图3可知，R3、R4并联，且R3＝R4；功率：
P′＝800W；
8．（2019·广东中考模拟）无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。
下表是某小型无人机的部分参数：
参数名称
最大飞行半径/km
最大巡航速度km/h
电池电压/V
电池容量/mAh
电动机额定功率/W
拍摄速度/帧/秒
数据
5
50
24
2500
20
11000
（电池容量＝放电电流×放电时间，例如，1mAh是指以1mA的电流能连续工作lh。
帧/秒是指每秒拍摄的画面数）。
（1）人们是利用遥控器通过_____传输信息操控无人机的，其有效操控距离至少为_____km。
（2）小轿车在高速公路上限速120km/h。
如图甲所示，交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。
一辆小轿车在通行0.5m的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，据此判断小轿车是否超速？
_____（是/否）。
（3）如图乙，是无人机竖直向上运动的v﹣t图象，由图象可知，在0～5s内，无人机受到的升力_____（＞/＝/＜）重力。
（4）电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备，当它正常工作时，12s内消耗的电能是_____J．已知电动机消耗的功率是电源总功率的50%，则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过_____h。
（5）为增大小型无人机的巡航时间，请从研制方面，提出一条合理化建议：
_____。
【答案】电磁波5是＞2401.5减轻无人机的质量
【解析】
【详解】
（1）人们是利用遥控器通过电磁波传输信息来操控无人机的；由图表中数据可知，最大飞行半径为5km，故有效操控距离至少为5km；
（2）高速摄像机拍摄1帧画面需要的时间
高速摄像机拍摄帧数为110帧所需的时间：
t＝110×
＝0.01s，
小轿车的速度：
小轿车已经超速。
（3）分析图乙可知，由图象可知，在0～5s内，无人机做加速运动，则无人机处于非平衡状态，升力大于重力；
（4）无人机飞行状态正常工作时，12s内消耗的电能：
W＝Pt＝20W×12s＝240J；
无人机电源的总能量：
W总＝UIt＝24V×2.5A×1×3600s＝216000J；
电动机消耗的能量是电源总能量的50%：
W′＝50%W总＝50%×216000J＝108000J，
由
可得，无人机在空中以额定功率飞行的时间：
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