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）电能3200imp/kW•h，表示电能表指示灯闪烁3200次，消耗的电能为1kW•h，当1min内闪了64次时，则微波炉消耗的电能是：
=72000J，微波炉消耗的电能的功率是：
=1200W.（2019·曲靖一中卓立学校中考模拟）图为某三档位（慢加热、快加热、保温）电热水器的简化电路图，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）；铭牌上的部分参数如下表所示，其中快加热功率模糊不清，该热水器能将水加热到的最高温度为75℃，求：
额定电压
220V
保温功率
605W
慢加热功率
1210W
快加热功率
（1）若电热器中已装满初温为25℃的水40kg，将这些水加热到最高温度，水吸收的热量_______（c水=4.2×103J/kg·℃）；
（2）当开关S1闭合，S2接b时，电热水器处于________状态，求R1的阻值_________；
（3）若加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，用快加热比用慢加热节约多少时间____？
【答案】8.4×106J慢加热40Ω4132s
【解析】
【详解】
（1）用该电热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量：
Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/kg·℃）×40kg×（75℃-25℃）=8.4×106J；
（2）开关S1闭合，S2接b，电热水器处于慢加热工作状态，R1的阻值：
；
（3）电热水器消耗的电能：
，
开关S1断开，S2接b，R1、R2串联，电路中的阻值R串=R1+R2，此时电路中的总电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温工作状态，此时电路中的阻值：
，
则R2=R串-R1=80Ω-40Ω=40Ω，
开关S1闭合，S2接a，R1、R2并联，电路中的阻值：
，
此时电路中的总电阻最小，总功率最大，电热水器处于快加热工作状态，则快加热功率：
，
用该电热水器用快加热把原有的水加热到最高温度所用时间：
，
用该电热水器用慢加热把原有的水加热到最高温度所用时间：
，
2．（4）高温超导材料具有零电阻特性，即超导电性，可以应用于大电流应用：
超导发电、输电和储能。
（2019·山东中考模拟）问题解决——油量报警装置：
小雨想要利用电磁继电器制作一个油量自动报警装置。
要求：
油箱内油量充足时绿灯亮、红灯灭，显示正常；储油过少时绿灯灭、红灯亮，报警提醒油量过少。
请利用下图器材，再添加一个电源，将电路设计填画完整。
（________）
并简述此装置的工作过程____。
（提示：
电磁继电器所用弹簧拉力较大，电磁铁磁性必须大到一定程度才能把衔铁吸引下来，否则弹会把衔铁抬起来。
）
【答案】
详见解析
【解析】
【详解】
用导线将电源、变阻器、定值电阻R0和电磁铁顺次连接起来；使电磁继电器的静触点与电源相连，动触点A和B分别与红灯和绿灯的一个接线柱相连，红灯和绿灯另外一个接线柱分别与电源相连。
如图所示：
3．
=
＝
。
（2019·海南中考模拟）如图是某型号电热水器的电路原理图。
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/mm2
2.5
4
6
10
安全载流量I/A
28
37
47
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。
【答案】
（1）c、d位置；
（2）44Ω；（3）4mm2；（4）3.96×106J。
【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；
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
可知，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，
该电热水器的保温功率为1.1kW，根据
可得R1的阻值：
；
（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：
，
，
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4mm2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：
4．（3）吹冷风5min消耗的电能是0.01kW⋅h；电吹风吹冷风时的功率是120W。
（2019·广东执信中学中考模拟）将缝衣针磁化后，与其它器材组成下图1的小指南针，当它静止下来后，针尖指北，如图2，则针尖是____极，请在图2中标出地磁两极和磁感线方向.
（______）
【答案】N
【解析】
【详解】
缝衣针磁化后可以看作为小磁针，静止时，N极应指向地磁南极（即地理北极），所以针尖是小磁针的N极；
磁感线从地磁北极出发，指向地磁南极，且小磁针静止时N极的指向与经过该点的磁感线方向一致，故作图如下：
5．（5）输电线路损失功率是：
=8×105W，则
知道，输电电流是：
，由P=UI知道，输电电压是：
=50kV。
（2019·江西中考模拟）如图所示，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0﹣15V，R1的电阻为20Ω，电源电压为18V，变阻器R3的阻值范围为0﹣200Ω。
（1）只闭合开关S3时，电流表示数为0.3A，求R2的电阻；
（2）只闭合开关S2、S4，在不损坏电流表、电压表的情况下，求滑动变阻器的阻值变化范围；
（3）请画出只闭合开关S1、S3和S4时的等效电路图。
【答案】
（1）40Ω；
（2）10Ω﹣100Ω；（3）
【解析】
【详解】
（1）只闭合开关S3时，灯与R2串联，电流表测电路中的电流，因电流表示数为0.3A，
由欧姆定律可得，电路的总电阻：
根据电阻的串联，则R2的电阻：
R2＝R串联﹣R1＝60Ω﹣20Ω＝40Ω；
（2）只闭合开关S2、S4，R1和R3串联，电压表测R3的电压，电流表测电路中的电流，由串联分压的规律可知，当电压表示数为15V时，变阻器连入电路的电阻最大，根据串联电路电压的规律，此时R1的电压为：
U1＝18V﹣15V＝3V，
根据分压原理，变阻器连入电路中的最大电阻为：
R滑=
电流表的量程为0～0.6A，故电路中的最大电流为0.6A，此时变阻器接入电路的电阻最小，由欧姆定律和电阻的串联可得，变阻器连入电路中的最小电阻：
R滑小=
故在不损坏电流表、电压表的情况下，滑动变阻器的阻值变化范围为10Ω﹣100Ω；
（3）只闭合开关S1、S3和S4时，R1短路，R2、R3并联，电流表测干路电流，等效电路图如下所示：
6．
（2）5Ω或25Ω；当电阻为5Ω时，电路中的最小电流为0.2A；当电阻为25Ω时，电路中的最小电流为0.52A。
（2019·江苏中考模拟）某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图甲所示。
迎风板与一个压敏电阻Rx连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向，压敏电阻随风力的变化而变化，已知电源电压恒定，定值电阻
，无风时电压表示的数为1V，电压表量程为0~3V，压敏电阻Rx与迎风板承受风力F的关系如图乙所示。
（1）电压表示数随风力的增大而________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）求无风时电路的总电功率______。
（3）求该装置所能测量的最大风力______。
【答案】增大4.5W720N
【解析】
【详解】
（1）由甲电路图可知,R与Rx串联，电压表测R两端的电压，由图乙可知,风力增大时,Rx的阻值减小，电路中的总电阻减小，由
可知，电路中的电流增大，由U=IR可知，R两端的电压增大，即电压表的示数增大；
（2）由图象可知当无风时，定值电阻
，电压表示的数为1V，此时干路中的电流为：
，观察图乙中图像可知无风时电阻Rx=16Ω，则电阻Rx两端电压为Ux=IRx=0.5A×16Ω=8V，所以电源电压：
U=UR+Ux=9V；
所以电路消耗的总功率为：
P总=UI=9V×0.5A=4.5W。
（3）当所测风力最大时，Rx的阻值最小,电路中电流最大,则电压表的示数UR=3V最大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以Rx两端的电压：
Ux=U−UR=9V−3V=6V，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流：
，
则压敏电阻的阻值：
7．（3）加热水箱中水的质量
=1.0×103kg/m3×1.1×10−3m3=1.1kg，水吸收的热量：
=4.2×103J/（kg⋅℃）×1.1kg×（92℃−20℃）=3.3264×105J，加热管的热效率为90%，根据
，则电热管需要放出的热量是：
，饮水机加热时加热管的功率为880W，则加热的是时间为：
.（2019·扬州市竹西中学中考模拟）动车快速、安全、舒适，广受出行乘客的喜欢，动车采用多种新材料、新工艺。
（1）如图甲，前挡风玻璃倾斜度较大，其目的是_______________．
（2）高速行驶时，为了防止外力导致挡风玻璃破碎飞溅，设计了挡风玻璃由两层钢化玻璃中间夹一层PVB胶片制成的结构，这样做的好处_____________．
（3）为检验玻璃是否达到每m2面积能承受5×105N撞击力的要求，科研小组设计如图乙电路。
测试时，将样品平放在压力传感器上，闭合开关S，释放重物撞击，样品完好无损．传感器阻值RN随压力F变化图象如图丙，撞击力最大时玻璃与重物的接触面积为1×10-3m2；电源电压为27V，定值电阻R0=10Ω．（样品质量不计）
①由图可知，压力传感器的阻值随压力增大而_______________．
②测试时，电流表示数随时间的变化图象是__________，其理由是_____________________．
③电流最大时为0.9A,则每m2面积最大撞击力为__________N，这种玻璃________合格品．（是/不是）
【答案】减小阻力外力使玻璃破碎时，碎片仍然粘在胶片上减小C见解析4×105N不是
【解析】
【详解】
（1）是因为动车的整个车身设计采用的是空气动力学原理，前挡风玻璃是有一定的倾斜角度，这样可以减轻空气的阻力；
（2）这种玻璃受外力损坏时，玻璃碎片仍然粘在胶片上，而不会飞出给车上乘员造成二次伤害。
（3）①如图丙所示，当压力增大时，传感器的电阻值会变小；
②由图丙可知,当重物对传感器产生的压力在0−200N时,传感器的电阻不变,根据I=
可知，此过程中电流表的示数不改变，当传感器受到的压力大于200N时，其阻值会逐渐减小，当被压至最低点是产生的压力最大，此时电路中的电阻最小，电流表的示数为最大，当压力传感器从最低点向上弹起时，其所受的压力会逐渐变小，电阻变大，电路中的电流也会变小。
因此可知C图象符合题意；
③电流最大为I大=0.9A,电路中的总电阻：
R串=
=
=30Ω，
压力传感器RN阻值：
RN=R串−R0=30Ω−10Ω=20Ω，
由图丙可知，压力传感器受到的压力为400N
8．因为t＝t0+△t＝20℃+39.6℃＝59.6℃＜100℃，即水不能被烧开。
（2019·甘肃省白银市靖远县第四中学中考模拟）人造太阳是指像太阳一样通过核聚变，源源不断地产生巨大的能量。
2017年7月4日晚中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所宣布，如图1，我国的全超导托卡马克核聚变实验装置（俗称“人造太阳”）在全球首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录，为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。
若人造太阳成为现实，某城市构想将来在高空设置一个人造太阳（近似认为是一个点，其能量以该点为中心向四周传播），在夜晚利用人造太阳为城市提供能量。
在地面距人造太阳500m处一用户利用一面积为2m2的接收装置垂直获取能量，为家中某加热器供电，其内部简化电路如图2所示、其正常工作时的功率如表所示。
S1
断开
闭合
S2
闭合
闭合
功率
P1＝22W
P2＝44W
（1）求R2的阻值；
（2）在实际使用中，该用户接收装置获得能量并转化为电能，在使用高温档时给某材料加热，材料温度升高4℃加热时间为40s。
[设电热丝发热全部被材料吸收，材料的质量m＝500g，材料的比热容c＝0.66×103J/（kg•℃），已知半径为r的球其表面积为4πr2．不计传播过程中能量损耗，该接收装置能量转换为电能的效率为15%]
①该加热器的实际功率为多大？
②该人造太阳的功率至少为多少？
（3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近还是远离地球一些？
【答案】
（1）1100Ω；
（2）①33W；②3.454×108W；（3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近地球一些。
【解析】
【详解】
（1）由图可知，S2、S1都闭合时，电路中只有电阻R1；
只有S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，根据串联电阻大于其中任一电阻，
由
可知，S2、S1都闭合时，功率较大，由表中数据可知，此时功率P2＝44W，
则
；
只有S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，由
可得：
R2＝R总﹣R1＝2200Ω﹣1100Ω＝1100Ω；
（2）①该用户接收装置获得能量并转化为电能，即W＝Pt＝Q，
即P实t＝cm△t，
，
②该人造太阳的功率至少为P，工作时间为t，则人造太阳的能量至少为Pt，其能量以该点为中心向四周传播，半径为r的球其表面积为4πr2，故每平方米获能的能量：
，面积为S获得的能量为：
…………….①
故2m2获得的能量：
。
不计传播过程中能量损耗，该接收装置能量转换为电能的效率为15%，
η＝
........................②
将①代入②有：
，,
该人造太阳的功率至少为：
；
（3）由①式知，
，
利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，r要小一些，即在安装人造太阳时应该适当的靠近地球一些靠近。
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