2020年中考物理电学综合计算题汇总及答案解析.pdf

2020 年中考物理电学综合计算题汇总及答案解析 一、电磁学综合题 1 3 2 W W = 4 4 1.5 10 m 2 10 F Fm 3 4 。（ 2019· 海南中考模拟）如图是某型号电热水器的电路原理 图。 R1、R 2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 8.8 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/mm 2 2.54610 安全载流量I/A28374768 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）44；（ 3） 4mm 2；（ 4）3.96× 106 J。 【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 2 U P R 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 2 1 = U P R 保 可得 R1的阻值： 2 1 V =44 1100W U R P 2 保 （220 ） ； （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： 1 1 220V 5A 44 U I R ， 2 2 220V 25A 8.8 U I R ， 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： II1+I25A+25A 30A 37A， 所以应选择表中横截面积为4mm 2 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： 2（3）R2连续工作10min 产生的热量为Q= 2 2 2 I R t= 2 0.4A201060s（）=1920J （2019· 安徽中考模拟）如图为某家用电热水器的电路图，R1为发热板，当热水器处于加热 状态时，水迅速被加热；达到预定温度后，S自动切换到另一挡，处于保温状态。已知R1 100，饮水机加热时的功率是保温时的功率的4 倍，电热水器正常工作时： （1）用公式分析，当S分别接 a 和 b 时，哪种情况为加热状态？哪种情况为保温状态？ （2）求 R2的阻值。 （3）当 S接 b 时，求电阻R2在 6min 内消耗的电能。 【答案】（ 1）保温状态；（2）100；（ 3）43560J。 【解析】 【详解】 （1）由电路图可知，开关S接 a 时电路为R1的简单电路，开关接b 时电路为 R1、 R2串 联， 因串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，且电源的电压不变， 所以，开关S接 a 时电路的总电阻最小，电路中的电流最大，由PUII2R可知， R1的电 功率最大，电热水器处于加热状态； 同理可知，开关接b 时电路的总电阻最大，电路的电流最小，R1的电功率最小，电热水器 处于保温状态； （2）开关 S接 a 时，电路为R1的简单电路，热水器处于加热状态， 则电热水器的加热功率： 22 1 (220V) 484W 100 U P R 加热 ； 因饮水机加热时的功率是保温时的功率的4 倍，所以保温时R1的功率： 11 484W=121W 44 PP1 加热 ，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P UII 2R 可 得，保温时电路中的电流： 1 1 121W 1.1A 100 P I R ，由 U I R 可得，此时电路的总电 阻： 220V 200 1.1A U R I 总 ，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻 值： R2R总R1200100 100 ； （3）当 S接 b 时，电热水器处于保温状态，则电阻R2在 6min 内消耗的电能： W2I 2R 2t（ 1.1A） 2×100×6×60s43560J。 答：（ 1）开关 S接 a 时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，电路的电流最大， 由 PUI I 2R 可知， R 1的电功率最大，电热水器处于加入状态；开关接 b 时电路的总电阻 最大，电路的电流最小，R1的电功率最小，电热水器处于保温状态； （2）R2的阻值为100； 3(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： 4R1= 1 1 1V 0.02A U I =50 ； 查表得： F=250N；由杠杆的平衡可得：GlOB=FlOA， G= OA OB 250N2 = 1 Fl l =500N。（ 2019·江苏中考模拟）如图甲所示为某初中小组设计了一种 测定风力的装置，迎风板与压敏电阻Rx连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向压敏 电阻的阻值随风力变化而变化，其阻值Rx与风对迎风板的作用力F关系如图乙所示已知 电源电压恒定，定值电阻R=5，灯泡 L 标有“ 6V 6W”的字样（不考虑灯丝电阻的变 化），电压表的量程为03V闭合开关S，无风时电压表的示数为2.5 V （1）灯泡 L的电阻为多少？ （2）求无风时，压敏电阻Rx消耗的电功率？ （3）求该装置所能测量的风对迎风板的最大作用力？ （4）若提高该装置所能测量的风对迎风板的最大作用力，请说出两种改进方法 【答案】（ 1）6 （2）1.75W （3）300N （4） 串联一个定值电阻 减小电源电 压 【解析】 【详解】 （1）灯泡 L 的电阻为： L R= 2 U P = 2 6V 6W （） =6 ； （2）由图甲可知是一个串联电路，电压表测定值电阻R 两端的电压，无风时电压表的示 数为 2.5 V，定值电阻R=5 ，根据串联电路电流特点得，电路中的电流为： I= U R = 2.5V 5 =0.5A，由图象乙可知，当无风时，电阻Rx=7，则此时压敏电阻Rx消耗的电 功率： x P= 2 x I R= 2 0.5A（） 7 =1.75W；电源电压为U=2.5V+0.5A （ 6+7 ）=9V； （3）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，风力最大 时， Rx的阻值最小，电路中的总电阻最小，由U=IR 可知， R 两端的电压最大，即电压表 的示数最大，电压表的量程为03V，所以 R 两端的电压最大为3V，由 I= U R 可知，电路 中的电流增大，此时电路中的电流为I = 3V 5 =0.6A，L I 额= P U 额 额 = 6W 6V =1A0.6A，灯安 全，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- L U=9V-3V- 0.6A6=2.4V ，因串联电路中各处的电流相等，所以压敏电阻的阻值： Rx= 2.4V 0.6A x U I =4 ，由图象可知，该装置所能测量的最大风力为300N； 5(3)加热水箱中水的质量 mV=1.0 × 10 3kg/m3× 1.1 × 10- 3m3=1.1kg，水吸收的热量： 0 Qcm tt 吸 =4.2 ×10 3J/(kg? ) × 1.1kg × (92- 20)=3.3264×10 5 J，加热管的热效率为 90%，根据100% 吸 管 Q Q ，则电热管需要放出的热量是： 5 5 3.326410 J 3.69610 J 90% 吸 管 Q Q，饮水机加热时加热管的功率为 880W，则加热的是时间为： 5 1 3.69610 J 420s 880W 管 Q t P .（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5×105 N 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 -3 m2；电源电压为 27 V，定值电阻R0 = 10（样品质量不计） 由图可知，压力传感器的阻值随压力增大而_ 测试时，电流表示数随时间的变化图象是_，其理由是 _ 电流最大时为0.9A,则每 m 2 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 4×10 5 N 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)如图丙所示，当压力增大时，传感器的电阻值会变小； 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= U R 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； 电流最大为 I大=0.9A,电路中的总电阻： R串= U I大 = 27V 0.9A =30， 压力传感器RN阻值： RN=R串- R0=30- 10=20， 由图丙可知，压力传感器受到的压力为400N 6（4）节能灯额定功率P=11W=0.011kW，工作总时间t=3000h，则节能灯从买回来开始 正常工作到寿命结束，消耗的电能为W=Pt=0.011kW ×3000h=33kW ·h。（ 2019· 江苏中考模 拟）阅读材料，回答问题。 手术时，需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量（血流量指单位时间内通过血管 横截面的血液体积），其示意图如图所示，使用时，将血管（圆柱形）放置于两磁极之 间，两金属电极a、b 与血管壁接触，就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度。 某实验小组用电磁血流计研究血管中血流速度与n的关系。n为病人心脏血管横截面积与 正常人心脏血管横截面积的比值，测得病人心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v 与n 的数值如下表。 n1.000.900.800.750.60 v/ms10.1800.2000.2250.2400.300 研究表明，血管内血流速度会随血管横截面积的变化而变化，且血液匀速通过血管时，受 到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv，k为常数，血管横截面积越小，血液流速越 快，受到的阻力越大，心脏的负担就越重。 （1）某次测量时，仪表显示电流为2mA，电路中的电阻为100，ab 间电压为 _V，电磁血流计的原理与_（选填“电磁铁”、“电动机”、“发电 机”）的原理相似，利用电磁流量计_（选填“可以”或“不可以”）测量某食用 油管道中油的流量。 （2）心脏主动脉血管的横截面积变化时，心脏推动血液流动的功率P随 n 的变化而变 化。若当n=1 时，心脏推动血液流动的功率P=P0，则当 n = 0. 25 时，心脏推动血液流动的 功率 P=_。 【答案】 0.2V发电机不可以16P0 【解析】 【详解】 (1)根据 I= U R 可得： 电压 U=IR =2×10 - 3A×100=0.2V ； 血液流动就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度，其原理是电磁感应，故原理与发电机 原理相似。 由于电磁流量计是将血液当作导体来进行测量的，而食用油是绝缘体，因此利用电磁流量 计不可以测量某食用油管道中油的流量； (2)由 f=kv 和 P=Fv 可知 ,心脏推动血液流动的功率P=kv 2，故 P与速度的平方成正比，而 n 与 v成反比，因此P 与 n 的平方成反比； 7 1 2 Q Q 2 1 2 2 I Rt I R t 1 2 R R = 72 48 3 2 。（ 2019· 广东执信中学中考模拟）如图甲所示是华为 mate20 手机 .如图乙所示为电磁波谱的示意图。 （1）用手机通话时，它与最近的基站之间相距500 米，那通话中的信息大约需要_s 能传递到该基站，由图中的信息可知，红外线的波长比手机wifi 信号的波长要 _。 请在图乙波形图中标出任意一个波长的距离 （_）. （2）mate20 手机电池电压为4V，待机时电流约10mA，则它待机时的电功率为_W. 它用原装 10V4A 的充电器充电，1h 即可充满，则该电池板充满电时耗电_度 . （3 声音在空气中的传播速度是_m/s 。 【答案】 0.00000016s短0.040.04340 【解析】 【详解】 （1）电磁波在真空中的传播速度是3×10 8m/s；根据 v=s t 可知，通话中的信息大约需要时 间： t= s v = 8 500m 3 10 m / s 0.00000016s, 由图中的信息可知，红外线的波长比手机wifi 信号的波长要短, 如图两个波峰（或波谷） 之间的距离表示一个波长： （2）手机电池电压为4V，待机时电流约10mA，则它待机时的电功率为： P=UI =4V1010 -3A=0.04W; 该电池板充满电时耗电:W=UIt =10V4A3600s=14400J=0.04 度； 8因为 tt0+t20+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2m 2 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 P122WP244W （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 0.66×10 3J/（kg?），已知半径为 r 的球其表面积为4r 2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% 该加热器的实际功率为多大？ 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）1100；（ 2）33W ；3.454 ×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，S 2、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 2 U P R 可知， S2、S1都闭合时，功率较大，由表中数据可知，此时功率 P244W， 则 22 1 2 220V 1100 44W U R P （） ； 只有 S2闭合， S1断开时， R 1 、R 2串联，由 2 U P R 可得： 22 1 220V 2200 22W U R P 总 （） , R2R 总R12200 11001100； （2）该用户接收装置获得能量并转化为电能，即W PtQ， 即 P实tcm t， 3 0.6610 J / (kg0.5kg4 33W 40s Qcmt P tt 实 ） ， 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4 r 2，故每平方米获能的能量： 2 4 Pt r ，面 积为 S获得的能量为： 2 4 Pt WS r 总 . 故 2m 2 获得的能量： 2 2 2m 4 Pt W r 总 。 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%， 100% P tW WW 实电 总总 将代入有： 2 2 4 2m Pr P 实 ，, 该人造太阳的功率至少为： 2 2 88 22 433W4 500m P1.1 10 W3.454 10 W 2m0.15 2m Pr 实 （） ； （3）由式知， 2 4 Pt WS r 总 ， 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。