2020年中考物理电学综合计算题及答案

2020年中考物理电学综合计算题及答案

一、电磁学综合题

1．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）

1min内获得的能量（×106J）

5

4.8

10

7.2

15

9.6

20

12

25

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：Q=100?4000?60?7.2?106J=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：m=

Q 1.728?1014J

==5.76×106kg；

q3?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，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7.2×106J，由η=

Q

Q知道，可以转化得到的电

风

能是：Q=ηQ=7.2?106J?80%=5.76×106J，所以一台风力发电机的电功率是：电风

P 1210Ω

2

P = Q 5.76 ?106 J

电 =

60s 60s

=96 kW ；

2．（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： E = 64 ?

1 3200

? 3.6 ?106J =72000J ，微波

炉消耗的电能的功率是： P = E 72000J

= =1200W.（2019·曲靖一中卓立学校中考模拟）

t 60s

图为某三档位(慢加热、快加热、保温)电热水器的简化电路图，R 1、R 2 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

保温功率

慢加热功率

快加热功率

220V

605W

1210W

(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 =4.2×103J/kg ·℃)； 水

(2)当开关 S 1 闭合，S 2 接 b 时，电热水器处于________状态，求 R 1 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 40Ω 4132s 【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 -t 0)= 4.2×103J/kg·℃)×40kg×(75℃-25℃)=8.4×106J ；

（2）开关 S 1 闭合，S 2 接 b ，电热水器处于慢加热工作状态，R 1 的阻值：

U 2 （220V ）

R = = = 40Ω ； 1 慢

=

=107 J ，

P 605W

开关 S 1 闭合，S 2 接 a ，R 1、R 2 并联，电路中的阻值： R 并 = R R = =20Ω ， R 20Ω

P 2420W

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：t =

（3）电热水器消耗的电能：W = Q 8.4 ?106 J

吸 η 84%

开关 S 1 断开，S 2 接 b ，R 1、R 2 串联，电路中的阻值 R 串= R 1+R 2，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：

U 2 (220V)2

R = = =80Ω ， 串 保

则 R 2 = R 串-R 1=80Ω-40Ω=40Ω ，

1 2 R + R

1

2

40Ω ? 40Ω 40Ω+40Ω

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：

U 2 (220V)2 P = = =2420W ， 快 并

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：

W 107 J t = = ≈ 4132s ， 1 快

' W 107 J = =8264s ， P 1210W

慢

3．（4）无人机水平向右做匀速直线运动的过程中，间隔相同时间从飞机上依次自由释放

编号为①②③的三个相同物体。三个物体再水平方向由于惯性与飞机具有相同的速度，在 相同时间内与飞机通过相同的路程；在竖直方向上通过相同的时间落会到地面，因此在水 平方向通过相同的路程。由于是间隔相同时间从飞机上依次自由释放编号为①②③的三个 相同物体，因此在地面上间隔相同时间，通过相同路程以此是①②③顺序排列。选 A 正

确、（2019·陕西中考模拟）如图，图 1 是一款多挡位电炒锅，图 2 是其内部简化工作电路 图．R 1、R 2、R 3 是加热电阻，其中 R 3 的电阻值为 60.5Ω．接通电源，只闭合开关 S 1 时电炒 锅的功率为 600W ，再闭合 S 2，电炒锅的功率为 1000W ．求：

（1）电炒锅是一种具有金属外壳的大功率用电器，应使用_______（选填“两脚插头”或“三

脚插头”）将其接入家庭电路．

（2）电炒锅消耗的最大电功率和加热电阻 R 2 的阻值；______

（3）若使用该电炒锅最大功率，将 4kg 、20℃的水加热至 80℃，至少需要多少秒? ______

（2）R

3的电功率：P

3

==

加热电阻R

2的阻值：R

2

===121Ω；

2

400W

[c=4.2×103J/（kg·℃）]

水

【答案】三脚插头1800W；121Ω560s

【解析】

【详解】

（1）电炒锅是具有金属外壳的大功率用电器，为了防止因漏电而发生触电事故，它的外壳要接地，因此应使用三脚插头；

U2(220V)2

R60.5Ω

3

=800W，

电炒锅的最大电功率：P

最大

=1000W+800W=1800W，

R 2的功率：P

2

=1000W-600W=400W，

U2(220V)2

P

4．（5）如图乙所示，R G为光敏电阻与R0为定值电阻串联，根据串联分压原理以及实际拍摄时为了保持清晰，当外界环境光线较强时，无人机的航拍镜头中将电子镜应减小透光能力（即减小受控电压，此时所并联的电阻应减小），当外界环境光线较弱时，无人机的航拍镜头中将电子镜应增大透光能力（即增大受控电压，此时所并联的电阻应增大），又因为光敏电阻的阻值随受光强度的增加而减少，而无人机的航拍镜头透光能力随着受控电压的增加而增加，所以电子镜头电路应该与光敏电阻相并联。（2019·广东中考模拟）阅读短文，回答问题

豆浆机

某型号豆浆机，净重为2kg，底面面积为4cm2，豆浆机工作时，

额定电压电机功率加热功率220V 100W 1100W

电热管加热与电动机打浆过程交替进行，都是通过MCU有关脚控制，相应三极管驱动，再由多个继电器组成继电器组实施电路转换来完成，其部分参数如表

（1）空豆浆机放在水平桌面上，对水平桌面的压强为_____Pa（g取10N/kg）。

（2）加热和打浆是交替进行，由此可知，豆浆机中的电动机和电热管的连接方式是_____（填“串联”或“并联”）；三极管是属于_____（填“导体”、“半导体”或“超导”）材料。

（3）不计热量的损失，加热管正常工作80s，可使1kg豆浆的温度升高_____℃[c

豆浆

＝

4×103J/（kg?℃）]：豆浆飘出阵阵香味说明分子在_____。

（4）电热管通电一段时间后变得很烫，而与豆浆机连接的导线却不怎么热，主要是因

_________产量的热量少。若豆浆机正常打好一次豆浆消耗的总电能为0.17kW?h，加热与

桌面的压强：p=

F

吸=

4?103J/(kg℃)

c m

R

1

40Ω

打浆的时间之比为3：1，则打好一次豆浆需_________h。

【答案】5×104并联半导体22不停地做无规则运动导线电阻小0.2

【解析】

【详解】

（1）因水平面上物体的压力和自身的重力大小相等，所以，空豆浆机放在水平桌面上，对

G mg2kg?10N/k g

====5×104Pa；

S S S4?10-4m2

（2）加热和打浆是交替进行，说明豆浆机中的电动机和电热管可以独立工作、互不影响即为并联；三极管是属于半导体材料；

（3）加热管正常工作80s，消耗的电能：W=Pt=1100W×80s=8.8×104J，

不计热量损失，水吸收的热量：Q

吸

=W=8.8×104J，由Q

吸

=cmΔt可得，豆浆升高的温度：Q8.8?104J

Δt==22℃；

豆浆豆浆

豆浆飘出阵阵香味说明分子在不停地做无规则运动；

5．（3）电火锅以最大功率加热时，只有R

1

接入电路，此时电流：I

大

=

U220V

==5.5A。（2019·江苏泰兴市实验初级中学中考模拟）蒸蛋器是采用通电发热盘加热水后，利用盘内产生水蒸气把鸡蛋蒸熟的，如图所示．

(1)鸡蛋煮熟过程中温度升高，内能增加，是通过_____方式实现的．

(2)在标准大气压下，向蒸蛋器内加入质量未50g初温为20℃的水，通电后将水加热至沸腾，在上述过程中，水的内能增加了_____J〔c

水

=4.2×103J/(kg·℃)〕．

(3)在没有其他用电器接入电路的情况下，把6只鸡蛋蒸熟时间为6min，家中电能表(如图)指示灯闪烁了96次，则此蒸蛋器的功率为_____W．

(4)与传统的煮蛋相比，用蒸蛋器蛋要熟得快些，主要原因是_____．

【答案】热传递 1.68×104300水蒸气遇冷液化放热

【解析】

【详解】

=

（1）蒸蛋器在工作时将电能转化为水的内能，使水的温度升高汽化为水蒸气，水蒸气上升遇到鸡蛋，通过热传递方式使蛋的温度升高，内能增加；

（2）水吸收的热量：Q

吸

cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.05kg×(100℃-20℃)=1.68×104J，水增加的内能等于水吸收的热量等于1.68×104J。

（3）由电能表铭牌可知，电能表闪烁96次消耗的电能：W=

1

3200

kW?h×96=0.03kW?h，

W

蒸蛋器的功率：P==

t

0.03kW?h

1

6h

60

=0.3kW=300W。

6．(5)电动汽车和与以燃烧汽油为动力的汽车相比，不使用化石燃料，节省了石油能源，清洁无污染,电动机噪音比汽油机小。（2019·云南中考模拟）小雯设计了一个测量物体重

力的“托盘秤”，如图是原理示意图，其中的托盘用来放置被测物体，OBA是可绕O点转

动的杠杆，R

1

是压力传感器（其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如下

表），R

为定值电阻，V为显示重力大小的仪表（实质是一个量程为0﹣3V的电压

表）．已知OB：OA＝1：2，R

＝100Ω，电源电压恒为3V（忽略托盘、杠杆及压杆的重

力）

压力F/N

电阻

R

1

/Ω

300

50

250

100

200

150

150

200

100

250

50

300

（1）托盘上没放物体时，压力传感器R

1

的电阻值是_____Ω。

（2）当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图所示，则此时压力传感器R

1

上的电压是多少_____？

（3）第（2）题中被测物体的重力是多少_____？

【答案】3001V500N

【解析】

【详解】

（1）由表格可知，当压力为0时，压力传感器的电阻为300；

（2）电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，则示数U

＝2V；由串联电路的电压规律可得

压力传感器R

1

上的电压：U

1

＝U﹣U

＝3V﹣2V＝1V；

（3）由串联电路电流的特点可得通过电路的电流I

1

=I

=

U

R

2V

100Ω=0.02A；

7．（4）当最大风力增加到600N时，Rx″=1Ω，总电阻减小，电流会增大，为保持电压表量程不变，则电路中的电流0.6A不变，若提高该装置所能测量的风对迎风板的最大作用力，所以可以①串联一个定值电阻，②减小电源电压。（2019·山东中考模拟）制作电子拉力计：

现有如下器材：一个电压恒威12V的电源；一个阻值为20Ω的定值电阻R

；一个量程为

0~0.6A的电流表；一个开关；若干导线；一根长为6cm、阻值为30Ω的均匀电阻丝R

1

（它的阻值与其长度成正比）；一根轻质弹簧，一端可以固定，另一端和金属滑片P固定在一

起（P与R

1

间的摩擦不计），它的伸长量与受到的拉力关系图象如图乙所示。

（1）请利用上述器材制作电子拉力计，在图甲所示方框中画出设计的电路图。

（2）请推导出拉力F与电流表示数I的关系式，并在图丙所示的电流表表盘上标出拉力为10N，30N时对应的刻度值。

【答案】（1）（2）F=60?

12

I；

【解析】

【详解】

k = F =

=5N/cm ；因此 F 与 △L 的关系：F =5N/cm× △L ????①；电阻丝 R 1 的阻值与 R + 40Ω - ? L 20Ω + 40Ω - ? L 60 - 5 L = 合动力汽车燃油的能量转化效率表达式 η= W mq

（1）从电源正极依次串联定值电阻、开关、电阻丝、弹簧以及电流表，如下图所示：

（2）根据图乙可知，当拉力为 40N 时，弹簧的伸长量为 8cm ，则由 F =△k

L 可得：

40N

L 8cm

其长度成正比,则由欧姆定律可得，电流表的示数为：

I =

I = U 12V

12

40Ω 40Ω = ????②，联立①②可得，

0 8cm 8cm

12 12

，因此拉力 F 与电流表示数 I 的关系式为：F =60? ；当拉力 F=10N 时，

60 - F I

I 1=0.24A ；当 F=30N 时，I 2=0.4A ；指针在电流表刻度盘上的位置如下：

8．（4）牵引力做的功为 fvt ，同时储存起来的能量W 2 - W 1 ，燃料燃烧放出的热量 mq ，混

有 W

总

= fvt + W 2 - W 1 =

（fvt +W -W ）/ （mq ）.

2 1

（2019·珠海市第四中学中考模拟）读短文,回答问题：

贫民窟中的黑科技 单靠重力工作的电灯

当我们在受电灯带来的各种便利时,身处在发展中国家贫困地区的人们却在依靠极度

危险的煤油灯进行照明。针对发展中国家普遍用不上电的情况,2012 年 12 月,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”( Gravity Light),顾名思义, 它靠重力发电,在灯身上挂着的一重物,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。这和手摇式发电装置的原理一样,只 不过重力灯的运动方向更垂直,这种重力灯和苹果手机一起被为 21 世纪最伟大的发明 现在，重力灯迎来了第三代“重力 LED 灯 GL02”,其亮度相当于一个 12 瓦的日光灯(如图 甲),使用寿命可以达到 200 年。“重力 LED 灯 GL02”挂于大约 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,如图乙),重力灯的内部结 构如图丙所示,以一系列的齿轮带动一个直流发电机,发电时间约为 20 分钟。“重力 LED 灯 GL02”采用了全新的保护机制,可以确保超重的物体安全地着陆地面,当沙包落到地面时,只 要将沙包再提离至原来位置,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、源源不断的光线,而且“重力 LED 灯 GL02”机身上有 DC 插座,还可以为收音

机等设备进行供电,其他类似的装置——比如电池充电器也能用同样的方式工作·重力 LFD

灯的照明时间取决于安装的高度,正常情况下,实于1.8米的高度,可以维持约20分钟的照明,当然你实装高度的越高,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__________

（2）重力灯工作过中主要的能量转化形式是：将______能转化成______能再转化成光能。（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3V10mALED灯正常发光。则整个过程中重物的重力做功_______J(g=10N/kg);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】电磁感应机械电36075%功率小、供电时间短；不能持续供电

【解析】

【详解】

（1）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）重力灯工作过程中主要的能量转化形式是：将机械能转化为电能，电能转化为光能；（3）重力所做的功：；利用知，下落时间：；10只3V、10mALED灯消耗的电能：

；重力灯的能量转化效率：

；