初三物理电学综合题较难.docx
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初三物理电学综合题较难
初三物理电学综合题（较难）
一、电磁学综合题
1．所以变阻器的总电阻：
。
（2019·山东中考模拟）家庭电路示意图及原理图如图所示，用电压表测得进入某用户的电压为U2＝220V，如果该用户在某日18：
00～19：
00这个时间段有三个用电器同时工作，其中白炽灯标有“220V100W”、电烙铁标有“220V800W”，家中的电能表记录了这1h的用电情况（见图）。
请解答以下问题：
（1）该用户在这1h内消耗的电能有多少？
该电能表能否正常工作？
（友情提示：
要读出小数部分）
（2）空调器消耗的电功率有多大？
（3）通过用户保险丝的电流有多大？
（4）如果输电线路的总电阻（配电室到进户处）约为1.5Ω，假设配电室仅向该用户供电，要保证用户家里这三个用电器同时正常工作，配电室向线路输出的电压U1约为多少伏？
（5）若要求减少输电线损失的功率，用学过的知识分析说明可以采取的方法。
【答案】
（1）4.4kW•h
（2）能（3）3.5kW（4）20A（5）250V（6）见解析
【解析】
【详解】
（1）由如图18：
00时，电能表示数为132.1kW•h，19：
00电能表示数为136.5kW•h，
所以该用户在这1h内消耗的电能：
W=136.5kW•h﹣132.1kW•h=4.4kW•h；
三个用电器的总功率为：
；
该电能表允许接的用电器的总功率是P=UI=220V×20A=4400W
因为4400W=4400W，所以电能表能正常工作；
（2）由题电源电压220V，家庭电路各用电器并联，所以三种用电器都正常工作，
所以空调的电功率：
P空调=4.4kW-0.1kW-0.8kW=3.5kW；
（3）此时用电器的总功率：
P=4400W，
由P=UI可得通过保险丝的电流：
；
（4）输电导线与用电器是串联的，要保证用户家里这三个用电器同时正常工作，则用电器两端电压为220V；
根据
得，导线电压：
U线=IR线=20A×1.5Ω=30V，
根据串联电路的电压特点，所以配电室向线路输出的电压：
U1=U额+U线=220V+30V=250V；
2．（5）由P损=I2R知，P损和I、R有关，为保证用户的电器正常工作，I不能改变，只能减小R，两地输电线的电阻R和输电线的长度、粗细、材料有关，因两地的距离不变，只有通过改变输电线的材料，即用电阻率更小的导体材料，或者换用较粗导线来减小R达到减小输电线的损失。
（2019·江苏省锡山高级中学实验学校中考模拟）药壶主要用于煎煮药草，炖煮补品、汤料、咖啡等，其有不同档位设置，适合炖煮煎药文武火之需。
如图为一款陶瓷电煎药壶，其工作电路简化为如图所示，它在工作时，有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程，已知正常工作时，电源电压为220V，高火加热功率为500W，文火萃取功率为100W，若壶中药液的总质量为1kg，且在额定电压下煎药时，药液的温度与工作时间的关系如图所示。
（1）观察图像中高火加热过程可知：
电煎药壶在后半段时间的加热效率比前半段的加热效率____________。
上述高火加热过程中，1kg药液所吸收的热量是多少_______？
（
）
（2）分析电路可知：
当
接2，同时
断开时，电路处于文火萃取阶段，则电煎药壶在保温状态时
应接____________，同时
____________（填“闭合”或“断开”），此时电煎药壶的额定保温功率是多少瓦_________？
【答案】高3.36
J1断开80W
【解析】
【详解】
（1）在高火加热的前、后半段时间内，功率不变、时间相同，由W=Pt可知消耗的电能相同；由图3可知前半段药液温度升高的温度值小、后半段温度升高的温度值大，而药液的质量不变、比热容不变，由Q=cm
可知前半段药液吸收的热量少，由
可知，后前半段的加热效率比前半段的加热效率高；
1kg药液所吸收的热量：
Q=c药液m
4.2
J/（kg
）
1kg
（98
）=3.36
J.
当接1，同时断开时，电路中、串联，电路中电阻最大，由可知此时电功率较小，处于小功率保温状态；
（2）当
接1，同时
断开时，电路中R1、R2串联，电路中电阻最大，由P=
可知此时电功率较小，处于小功率保温状态；
3．（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%；
4．（4）使用时把悬挂在绳子末端的重物提至灯的顶端，因此悬挂的高度有一定的局限性。
同时，功率小；供电时间短；不能持续供电。
（2019·广东中考模拟）阅读材料，回答问题
“翼龙”无人机“翼龙”无人机是由中航工业成都飞机设计研究所研制的多用途无人机，是中国无人机制造领域
“当家明星”。
上表为其部分技术参数。
该无人机具备全自主平台，可广泛应用于如灾情监视、军事活动等科学研究领域。
最大飞行速度km/h
280
正常巡航速度km/h
180
最大续航时间h
20
发动机额定功率kW
75
最大载荷量kg
200
最大载油量kg
300
机身质量t
1.1
机身长度m
9.0
（1）无人机机身表面采用的复合材料受力不易形变，说明该材料的_____较大；无人机将灾情监视、军事活动等信息通过_____（选填“超声波”或“电磁波”）及时传达到指挥中心。
（2）翼龙无人机满载燃油，并以最大载荷量停在水平跑道上，此时无人机轮胎与地面接触的总面积为0.04m2．则无人机对水平跑道的压强为_____Pa，当无人机起飞后在额定功率下沿水平方向正常巡航时，所受的阻力为_____N．（g取10N/kg）
（3）活塞式发动机是无人机的核心部件，为了确保无人机的飞行速度不超过最大值，工程师给发动机装上了能控制油门大小的限速器，其简化电路如图乙所示，其中R的阻值随飞行速度的变化如图丙所示。
若电源电压为12V，R0的阻值为20Ω，当无人机达到最大飞行速度时，R0的电功率是_____W。
（电磁铁电阻不计）
（4）某次军事演习时，无人机水平向右做匀速直线运动的过程中，间隔相同时间从飞机上依次自由释放编号为①②③的三个相同物体。
不计空气阻力，则以下四图中能正确表示物体着地位置的是_____。
【答案】硬度电磁波4×1051.5×1033.2A
【解析】
【详解】
（1）无人机机身表面采用的复合材料受力不易形变，说明该材料的硬度较大，无人机将灾情监视、军事活动等信息通过电磁波及时传达到指挥中心。
（2）无人机满载燃油，并以最大载荷量停在水平跑道上时：
F＝G总＝G+G载+G油＝（1.1×103kg+200kg+300kg）×10N/kg＝1.6×104N；
水平跑道的压强：
p＝
＝
=
=4
105Pa；
当无人机起飞后在额定功率下沿水平方向正常巡航时，180km/h＝50m/s，
由P＝Fv得：
所受阻力
f=F＝
＝
＝1.5×103N；
（3）当无人机达到最大飞行速度时，知R＝10Ω，R、R0串联，
I＝
＝
＝0.4A
P＝UI＝I2R＝（0.4A）2×20Ω＝3.2W；
5．（3）如果恒温箱的温度设定为50℃，由图乙可知，热敏电阻的阻值R1=100Ω，此时控制电路的电流I=30mA=0.03A，I=
，0.03A=
，R0=200Ω。
（2019·江苏中考模拟）阅读短文，回答问题
无人航拍机
无人驾驶飞机简称“无人机”是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。
如图甲所示是目前较为流行的某型号无人航拍机，当剩余电量减为电池容量的10%时，无人航拍机会自动下降并停留地面等待充电。
表一为某型号无人航拍机的部分参数，其中的电池容量是指放电电流与放电总时间的乘积。
表一
额定电压/V
6
额定功率/W
42
电池容量/mAh
1500
工作噪音/dB
<50
遥控距离/m
200
整机质量/g
500
充电时间/min
200
电机转化效率/％
90
无人机有竖直方向的三档风力和水平方向的两档风力，其中竖直方向的升力与风叶转速的平方成正比，对应关系如表二。
产生的升力与风叶转速之比叫做动率，升力与每秒钟通过风叶空气重力之比为转力效率。
表二
风叶转速/（
）
1
1.2
1.4
升力/N
4
动率/（
）
1
（1）无人航拍机在空中悬停、飞行、降落、航拍、降落过程中，下列说法中正确的是________。
A．利用超声波对无人机进行遥控的
B．底座做得比较宽大，是为了减小无人机对地面的压力
C．工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤
D．用镜头的焦距要尽量长一点
（2）起飞时，增大风叶的转速，使吹向下方的风量增加，增大了无人机向上的升力。
这是利用______，当风叶转速为
时，获得的向上的升力为_________N。
（3）该无人机正常工作时的电流为________A；充满电后至下一次自动充电，能够提供无人机工作的机械能为___________J。
（4）由表二数据可知，当转速为
时，无人机的动率为________
。
上述转速下，若风叶的转圈时扫过的面积为
，空气被吹动的速度为3m/s，则1min内通过风叶的空气总质量为_____kg，转力效率为__________%。
（
）
（5）光敏电阻是制作感光器材的常用元件，其阻值随受光强度的增加而减少。
在无人机的航拍镜头中，加入光敏电阻电路可自动控制进入镜头的光强度，电子镜头的透光能力随着受控电压的增加而增加。
如图乙所示，
为光敏电阻，
为定值电阻，无人机的航拍镜头中将电子镜头电路与__________（光敏/定值）电阻相并联。
【答案】C力的作用是相互的5.767
5.665.5271.8%光敏
【解析】
【详解】
（1）A.无人机利用无线电进行遥控的，而不是超声波，故A错误；
B.底座做得比较宽大，是为了无人机更容易平稳着陆，保证稳定性，故B错误；
C.工作时发出的声音小于50dB，所以不会对人的听力造成损伤，故C正确；
D.摄像机的镜头相当于一个凸透镜，其成像的原理是：
当物距大于二倍焦距时，凸透镜成倒立缩小的实像；当物距增大时，像距减小，也就是当无人机高度上升时增大了物距，这时需减小镜头与感光晶片的距离，所以焦距并非越长越好，才能拍摄到清晰的画面，故D错误。
（2）起飞时，增大风叶的转速，使吹向下方的风量增加，风给直升机一个反作用力进而增大了无人机向上的升力，这是利用力的作用是相互的原理；其中竖直方向的升力与风叶转速的平方成正比，所以可列：
F升=kr转2，对应关系如表二，当升力为4N时，转速为
，代入上式可知k=4，F升=4r转2①，所以当风叶转速为
时，代入公式①可知，获得的向上的升力为5.76N。
（3）该无人机正常工作时额定电压6V，额定功率为42W，根据P=UI可知该无人机正常工作时的电流为
；充满电后电量为1500mAh=1.5Ah，当剩余电量减为电池容量的10%时，无人航拍机会自动下降并停留地面等待充电，所以至下一次自动充电用时为
，耗时能够提供无人机工作的机械能为（电机转化率为90%）：
。
（4）根据F升=4r转2，由表二数据可知，当转速为
时，无人机的升力为7.84N，又因为产生的升力与风叶转速之比叫做动率，所以动率为
;上述转速下，若风叶的转圈时扫过的面积为
，空气被吹动的速度为3m/s，则1min内通过风叶的空气总质量为
，因为升力与每秒钟通过风叶空气重力之比为转力效率，每秒钟通过风叶空气重力为所以转力效率：
。
6．心脏的平均功率：
。
（2019·广东中考模拟）为了能在黑夜中看见开关位置，小明设计了如图所示的电路。
当开关S合向b时，照明灯亮、指示灯灭，避免指示灯费电；S合向a时，照明灯灭、指示灯亮，显示开关位置。
他利用一个“10V0.1W”的小灯泡和一段电阻丝组装成指示灯，求：
（1）这个“10V0.1W”的小灯泡和这段电阻丝应该_____联（选填“串”或“并”）
（2）为使指示灯正常发光，电阻丝的电阻应为多少______？
（3）照明灯使用6小时所消耗的电能是多少________？
【答案】串联2100Ω
【解析】
【详解】
（1）小灯泡电压较小，所以需要将电阻丝与小灯泡串联分压；
（2）指示灯正常发光，则电流是：
，电阻丝需要分担210V的电压，电阻丝的电阻应为：
；
7．（4）当最大风力增加到600N时，Rx″=1Ω，总电阻减小，电流会增大，为保持电压表量程不变，则电路中的电流0.6A不变，若提高该装置所能测量的风对迎风板的最大作用力，所以可以①串联一个定值电阻，②减小电源电压。
（2019·山东中考模拟）制作电子拉力计：
现有如下器材：
一个电压恒威12V的电源；一个阻值为20Ω的定值电阻R0；一个量程为0~0.6A的电流表；一个开关；若干导线；一根长为6cm、阻值为30Ω的均匀电阻丝R1（它的阻值与其长度成正比）；一根轻质弹簧，一端可以固定，另一端和金属滑片P固定在一起（P与R1间的摩擦不计），它的伸长量与受到的拉力关系图象如图乙所示。
（1）请利用上述器材制作电子拉力计，在图甲所示方框中画出设计的电路图。
（2）请推导出拉力F与电流表示数I的关系式，并在图丙所示的电流表表盘上标出拉力为10N，30N时对应的刻度值。
【答案】
（1）
（2）F=60−
；
【解析】
【详解】
（1）从电源正极依次串联定值电阻、开关、电阻丝、弹簧以及电流表，如下图所示：
（2）根据图乙可知，当拉力为40N时，弹簧的伸长量为8cm，则由F=k△L可得：
k=
=
=5N/cm；因此F与△L的关系：
F=5N/cm×△L−−−−①；电阻丝R1的阻值与其长度成正比,则由欧姆定律可得，电流表的示数为：
I=
=
=
−−−−②，联立①②可得，I=
，因此拉力F与电流表示数I的关系式为：
F=60−
；当拉力F=10N时，I1=0.24A；当F=30N时，I2=0.4A；指针在电流表刻度盘上的位置如下：
8．
（2019·河北中考模拟）在如图所示的电路中，电源电压保持不变,滑动变阻器R2上标有“100Ω1A”字样。
闭合开关S后,电流表A的示数为0.5A，电压表V1的示数为10V，电压表V2的示数为6V。
求：
（1）定值电阻R1的阻值和此时滑动变阻器R2消耗的电功率P2。
______
（2）请用定值电阻来替换电阻R1，并选择合适的电表量程。
要求：
在不更换电表量程的情况下，移动变阻器的滑片P，使所有电表的示数都能达到各自的最大值，且电路能正常工作。
第一，符合上述条件的所有可能的定值电阻阻值：
__________________。
第二，满足上述要求时,电流表示数的最小值。
_____（写明必要理由）
【答案】20Ω；3W5Ω或20Ω，理由详见解析0.2A和0.52A，理由详见解析
【解析】
【详解】
（1）串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律可得R1的电阻R1=
=20Ω，
此时滑动变阻器R2消耗的电功率P2=U2I=6V×0.5A=3W；
（2）由串联电路电压的规律可知，电源电压U=U1+U2=10V+6V=16V；且变阻器允许通过的最大电流为1A，根据题意，使电表示数达到最大值，所以电流表量程只有选0-0.6A；
当电压表V1量程取0～3V时其最大值为3V，由欧姆定律得：
R=
=5Ω，
当电压表V1量程取0～15V时其最大值为15V，由欧姆定律得：
R=
=25Ω，
①定值电阻为5Ω时，电流表、电压表V1，V2的量程分别为0～0.6A、0～3V、0～15V，当电压表V2示数最大时，电流表的示数最小，此时有：
Imin1＝
=0.2A，
②定值电阻为25Ω时，电流表、电压表V1的量程分别为0-0.6A、0-15V。
电压表V2示数的最大值为：
Umax2＝
＝12.8V＜15V，所以，电压表V2的量程只能选15V。
当电压表V2的示数最大时，电流表的示数最小，此时有：
Imin2＝
=0.52A。
答：
（1）R1的阻值为20Ω；R2消耗的功率为3W；
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