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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