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．（4）若要使恒温箱的设定温度低于80℃，由图乙知道，热敏电阻的阻值R1将增大，衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需0.05A，即要求控制电路中的总电阻不变，所以R0的阻值必须调小。（2019·江苏中考模拟）某同学设计的一个温控电加热装置，原理如图所示，电压U＝6V，Rt为热敏电阻其阻值随加热环境温度的升高而增大。电磁铁线圈电阻不计，当线中的电流I＞＝10mA时，铁吸下与下触点A接触；当I＜10mA时，衔铁松开与B触点接触，U2＝220V，R1＝48.4Ω

（1）衔铁刚被吸下时，求Rt的阻值；

（2）仅需在线框内加一根导线，即可安现该电加热器具有加热和保温功能请用笔画线画出这根导线

（3）求该电加热器处于加热挡时的电功率

（4）若该电加热器的保温时功率是加热时功率的10%，求R2的阻值

【答案】（1）600Ω（2）（3）1000W（4）435.6Ω

【解析】

【详解】

(1) 当线中的电流I>=10mA时, 衔铁吸下,因此衔铁刚被吸下时，Rt的阻值为：

Rt=1UI=36V1010A=600Ω;

(2) 在线框内加一根导线，如图所示，衔铁吸下与下触点A接触，电路中只有R1，加热器处于加热状态，衔铁上触点B接触，电路中R1和R2串联，加热器处于保温状态。

(3)该电加热器处于加热挡时的电功率:

P加热=221UR=222048.4ΩV=1000W

(4) 若该电加热器的保温时功率是加热时功率的10%,

则电加热器的保温时功率为：

P保温= P加热10%=1000W10%=100W,

由P=2UR得，电加热器的保温时电路的总电阻为：

R总=2UP保温=2220100WV=484Ω,

则R2的阻值为：

2．（2019·深圳市龙岗区南湾街道沙湾中学中考模拟）阅读下面短文，回答以下问题。

感应发光冰块

感应发光冰块产品采用食品级PS材料及电子元件组成的发光冰块，采用先进的触水式开关具有入水即亮的特性（液体感应），外形仿如真实冰块一般。感应发光冰块采用电池供电，无化学变化，无毒无害，可放置于各类饮品中增添浪漫及神秘的气氛感应发光冰块内部电子元件有：液体感应器、纽扣电池和LED灯泡。感应发光冰块的使用方法是将发光冰块清洁干净放入水中，它将自动发亮；使用完毕后，用布擦干后放置于干燥的地方以备下次使用。感应发光冰块还可以放入冰箱内冷冻后，再放入饮料内，可以起到降低饮料的温度。需要注意的是，请勿吞食感应发光冰块，避免放置于温度过高的饮品中。

（1）液体感应器是先进的触水式_____（选填“电源”、“用电器”、“开关”或“导线”）。

（2）冷冻后的感应发光冰块通过_____的方式改变饮料的内能，饮料的内能_____（选填“增大”或“减小”）。

（3）LED灯泡发光时，将电能主要转化为_____能。

（4）某位同学在研究LED灯的特点时，发现将一只LED灯接在电池两端没有亮，对调电池正负极后亮了，这说明了LED灯具有_____性。

（5）用布擦干后的感应发光冰块内部的电路处于_____状态。

【答案】开关 热传递 减小 光 单向导电性 开路

【解析】

【详解】

（1）根据基本电路各部的作用可知：液体感应器是起控制电路的作用，所以是先进的触水式开关；

（2）感应发光冰块还可以放入冰箱内冷冻后温度比较低，再放入饮料内，通过热传递方式改变饮料的内能，饮料的内能减小，温度降低；

（3）LED灯泡发光时，将电能主要转化为光能；

（4）LED灯也叫发光二极管，它具有单向导电性；

3．答：（1）红色指示灯L的电阻比发热体R的电阻要大得多；（2）电热水袋的加热效率是70%；（2019·江门市第二中学中考模拟）现代生活中，人类对于能源的需求越来越大。如图是我国西部某地区风力发电的外景,风力发电机主要是由风机叶片和发电机组完成。已知该地区空气密度平均为1.3kg/m3，年平均风速为10m/s，该风力发电区里一台风力发电机在不同风速下获得的风能如下表所示：

平均风速（m/s） 5 10 15 20 25

1min内获得的能量（×106 J） 4.8 7.2 9.6 12 14.4

（1）100台这样的风力发电机在一年里（总工作时间按4000h计算）获得的风能是____J，这相当于______kg焦炭完全燃烧所释放出来的能量（已知焦炭的热值是3×107J/kg）。

（2）在风力作用下，风机叶片产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机利用____的原理，把_____能转化为电能。

（3）如果一台风力发电机把风能转化为电能的效率为80%，那么该地区一台风力发电机的电功率为___kW.

（4）请你写出风能的一个优点：_____________________。 【答案】1.728×1014 5.76×106 电磁感应 机械 96 清洁无污染

【解析】

【详解】

（1）由表格数据知道，风速为10m/s时，一台风力发电机，1min获得的能量是7.2×106

J，所以，100台这样的风力发电机在一年里（总工作时间按4000h计算）获得的风能是：6100400067.2010JQ=1.728×1014J ；如果这些能量是由完全燃烧焦炭来获得，则焦炭的质量是：1471.72810J310J/kgQmq =5.76×106kg；

（2）在风力作用下，风机叶片产生的动力通过传动系统传递给发电机，是把机械能转化为电能，这是电磁感应现象；

（3）一台风力发电机，1min获得的能量是7.2×106 J，由QQ风知道，可以转化得到的电能是： 67.2108%==J0QQ风电 =5.76×106 J，所以一台风力发电机的电功率是：65.76060610JsQP电s=96 kW；

4．（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＝212URRt＝2220V10Ω30Ω×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 360 75% 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=1800mm2mm/sst=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=270J360JWW电×100%＝75%；

5．（3）水吸收的热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×4kg×（80℃-20℃）=1.008×106J，则至少需要的时间：t=61.00810J1800WQP吸最大=560s。（2019·河南郑州外国语中学中考模拟）如图甲为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能，图甲中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路，当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接通，热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA，其电阻R随温度变化的规律如图乙，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中，

已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V。

（1）衔铁被吸下时，电热水器处于____（“保温”或“加热”）状态。

（2）已知该热水器的加热效率为80%，则在加热状态下10分钟能将多少千克的水从20℃加热到50℃；____（结果保留一位小数）

（3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？_____若R0为该值，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少？____

【答案】加热 8.4kg 200Ω 60℃

【解析】

【详解】

(1)由电路图知：衔铁被吸下时,R1、R2并联,根据并联电阻的总电阻小于其中任一电阻,由P=2UR，电功率最大，为加热状态；

(2)由电路图知,加热状态下：R1、R2并联，R并=1212RRRR=33Ω66Ω33Ω66Ω=22Ω

10min加热电路产生的热量Q=2UR并t=2220V22Ω×600s=1.32×106J，

10分钟内水只收的热量Q′=Q×η=1.32×106J×80%=1.056×106J；

由Q=cmt得，水的质量：m=Qct=631.05610J4.210J/(kg5020℃）（）℃=8.4kg.