哈尔滨中考物理电学综合计算题含答案.docx
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哈尔滨中考物理电学综合计算题含答案
哈尔滨中考物理电学综合计算题含答案
一、电磁学综合题
1.R2=R总
R1=484Ω
48.4Ω=435.6Ω.(2019·天津中考模拟)
(一)小泽发现:
漆黑夜间上洗手间,很难摸到墻上开关,于是动手自制夜间照明电路。
器材:
6V新蓄电池,规格为“2.5V0.5A”的新灯泡L、定值电阻R0、开关S、导线若干。
(1)请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接。
要求:
夜间闭合开关S,电压表显示电源电压,灯泡正常发光;白天断开开关S,电压表指针指零,灯泡熄灭。
(______)
(二)数月后,小泽发现:
闭合开关S,灯泡发光,亮度有所下降。
(2)小泽猜想1:
可能是长期使用,蓄电池用旧了导致电源的输出电压有所降低。
闭合开关,如图乙所示,电压表显示旧蓄电池的输出电压为________伏。
小泽猜想2:
可能是长期使用,灯泡自身发生了变化。
因为他发现灯泡玻璃壳内壁发黑。
灯泡玻璃壳内壁发黑是由于钨丝发生________(填所选项的字母)。
A.先升华后凝华B.先汽化后液化C.先熔化后凝固D.先升华后凝固
(三)小泽用该旧蓄电池探究、绘制旧灯泡的I—U图像。
(3)请在图内中以笔画线代替导线完成电路,要求:
闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于A端。
(______)
(4)请根据图丁将实验⑥的电流表的示数填入表格,并根据实验表格在图戊中画出旧灯泡的I—U的图像。
实验序号
①
②
③
④
⑤
⑥
U/V
0
0.5
1
1.5
2
2.5
I/A
0
0.18
0.28
0.34
0.38
__
(______)
【答案】详见解析4.5A详见解析0.4详见解析
【解析】
【分析】
根据题中“于是动手自制夜间照明电路”可知,本题考查电路的连接、电表读数、物态变化、以及I-U图象。
根据电压表的使用规则和滑动变阻器的连接方式连接电路,根据量程和分度值读出电压表和电流表的示数,根据描点法画出图象。
完成解答。
【详解】
(一)
(1)闭合开关S,灯泡正常发光,电压表显示电源电压,说明电压表可并联在电源两端或并联在灯泡和定值电阻的两端;断开开关S,灯泡熄灭,电压表指针指零,说明电压表并联在灯泡和定值电阻的两端,电源电压为6V,所以电压表选用0~15V量程,实物连接如下:
(二)
(2)由图乙可知,电压表使用0~15V量程,分度值为0.5V,示数为4.5V;
灯泡的钨丝在温度较高时会直接变成气体,发生了升华现象;当钨蒸气遇到冷的玻璃泡内壁时,又会直接变成固体附着在灯泡上,发生了凝华现象。
即先升华后凝华,故选A。
(三)(3)滑动变阻器的接线柱应一上一下串联电路中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于A端,即最大值端,所以应将B接线柱接入电路中,电路图如下:
(4)由图丁可知,电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.4A;
根据实验数据,描点连线画出旧灯泡的I-U图象,如图所示:
2.(5)因为入水即亮,用布擦干后停止工作,所以用布擦干后的感应发光冰块内部的电路处于开路状态。
(2019·深圳市龙岗区南湾街道沙湾中学中考模拟)如图甲电路,当开关S闭合后,两电流表对应的指针偏转情况如图乙所示:
求:
(1)a表的量程是_____b表的读数是_____
(2)通过L1和L2的电流分别是多少___,____?
【答案】0∼0.6A0∼3A0.3A0.9A
【解析】
【详解】
(1)由电路图可知此电路为并联电路,电流表a与在L1串联,因此电流表a测量L1的电流;电流表b串联在干路中,电流表b测量干路中的电流;因为并联电路的干路电流要大于支路电流,所以电流表a的使用量程应是0∼0.6A,分度值是0.02A,读数为0.3A;电流表b的使用量程应是0∼3A,分度值是0.1A,读数I=1.2A。
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.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:
5.(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】0.01360小芳3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。
6.(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;
7.
(2019·江苏中考模拟)阅读短文,回答问题
观光电梯
电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具.电梯的简易结构如图甲所示,电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧,在电梯半载时,轿厢总重和配重的重力基本相等.满载上升时,主电动机提供动力,驱动轿厢.
如图乙所示,为某商业大厦安装的观光电梯,其相关参数如下表.为了安全,电梯设置了超载自动报警系统,其工作原理如图丙所示,控制电路的电源电压U为12V,压力传感器的电阻R与所受压力F的关系图像如图丁所示,电磁继电器阻值可忽略.当电流大于0.2A时,会启动警报系统,同时无论如何按压电梯控制器,门电动机均不工作.此外,电梯需经常保养,“运行频次比ω”是电梯养护的重要指标,ω一般用电梯每天平均待机时间与运行时间之比来表示.
(1)为便于观光,电梯的外壁采用玻璃材料,主要是因为玻璃有较好的____性,该观光电梯配重的重力约为____N.
(2)下列有关该电梯的说法中,正确的是____.
A.主电机与钢丝绳之间的摩擦为有害摩擦
B.超载自动报警系统中电磁铁的右端为S极
C.电梯满载上行时,电动机需顺时针转动
D.报警电铃的工作原理是电磁感应
(3)乙图中,当站在上升的B电梯里的乘客看到A电梯在上升,则可推知A电梯在______且速度__(大于/小于/等于)B电梯的速度.
(4)控制电路中R0=____Ω.若使用一段时间,电梯未满载就报警,则说明R0的阻值变____(大/小).
(5)该商业大厦每天营业时间为12h,设电梯均在额定功率下运行.经测算,该观光电梯平均每天耗电72kW•h,则该观光电梯的“运行频次比”ω=____(结果写成小数形式).
【答案】透光性7000C上升大于20小3.8
【解析】
【详解】
(1)乘客在随电梯竖直上升的过程中,可透过玻璃欣赏到楼外美丽的城市景色,
所以为便于观光,电梯的外壁采用玻璃材料,主要是因为玻璃有较好的透光性。
轿厢的重力:
G轿厢=mg=500kg×10N/kg=5000N,
电梯半载时:
G半载=
G最大=
×4000N=2000N,
由题意知,配重的重力:
G配=G轿厢+G半载=5000N+2000N=7000N,
(2)A、主电机与钢丝绳之间的摩擦使钢丝绳上升,该摩擦属于有益摩擦,故A错误;
B.超载自动报警系统报警时,电流从电磁铁的右端导线流入,利用安培定则判断出电磁铁的右端为N极,左端为S极,故B错误;
C.电梯满载上行时,钢丝绳对轿厢由向上的拉力,所以电动机需顺时针转动对其产生向上的摩擦力,故C正确;
D.报警电铃的工作原理是电的磁效应,故D错误。
(3)当站在上升的B电梯里的乘客看到A电梯在上升,此时B电梯里的乘客以自己的电梯为参照物,
可推知A电梯在上升,且速度大于B电梯的速度。
(4)当电梯刚好满载时,即压力传感器所受压力F=G最大=4000N.
由图象可知,压力传感器的电阻R=40Ω,
由欧姆定律得,电路总电阻:
R总=
=
=60Ω,
根据串联电路电阻特点可知,R0的阻值:
R0=R总−R=60Ω−40Ω=20Ω,
当电梯未满载时,压力传感器所受压力变小,由图象可知,压力传感器的电阻变大,
由于电梯报警时的电流和电源电压不变,根据R总=
可知,电路总电阻不变,则说明R0的阻值变小。
(5)由P=
得,电梯运行消耗的电能:
W运行=P额t运行=25kW×t运行,
电梯待机消耗的电能:
W待机=P待机t待机=1kW×t待机,
则电梯平均每天消耗的电能:
W=W运行+W待机,即:
25kW×t运行+1kW×t待机=72kW⋅h−−−①
t运行+t待机=12h−−−②
联立①②可解得:
t运行=2.5h,t待机=9.5h;
则该观光电梯的“运行频次比”:
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44Ω840s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。