中考物理专题《电磁学》综合题原卷

电磁学1．阅读下列短文，回答问题。

为传承民族传统文化，银川市青少年宫“扎染艺术进校园”活动在银川市某中学多功能厅举行。

如图甲所示，王老师为该校的师生们介绍了扎染艺术的历史渊源，并教给大家扎染的基本方法。

小明了解到，若用“冷染”的方法，需将棉、丝织物扎缬浸泡在植物或工业染液中较长时间才能染色；若用“热染”的方法，需将织物放入染锅内沸煮一会即可快速染色。

小明和同学们在王老师的指导下，利用电磁炉通过热染的方法，收获了属于自己的第一幅扎染作品，如图乙所示。

电磁炉是一种常用的灶具，尤其在一些火锅店里经常看到。

其工作原理是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质铁锅，使铁的部分电子定向移动，从而形成无数个小涡流（即电流），铁的电阻率较大（导体的温度、横截面积、长度相同），使锅底自身发热达到加热食品的目的，而使用铝锅效果却很差。

如图丙所示是电磁炉的原理图，图丁是该电磁炉的铭牌。

请根据以上资料，回答下列问题：（1）“热染”可使织物快速染色，从分子动理论的角度说明：_____；（2）请从短文描述中找出蕴含的物理知识；[至少二条，知识点不能重复，第（1）问的实例不能使用：举例：磁场使铁的部分电子定向移动，说明力能改变物体的运动状态；①_____；①_____；（3）根据短文及所学物理知识猜想，铝锅放置在电磁炉上产生热量少的原因_____；（4）使用电磁炉把盆中10①水烧开（标准大气压下），水吸收的热量是多少焦耳_____？如果电磁炉在额定电压下6min把盆中水烧开，则电磁炉消耗多少电能_____？[盆中水的体积为2.5L，水的比热容是c水＝4.2×103J/（kg•①）]（5）电磁炉上面的面板的好坏是衡量电磁炉质量的主要指标之一，组成面板的材料有（3）洁净空气率（CADR）是反映净化能力的性能指标，表明空气净化器工作1小时可以洁净3200m的空气，则该空气净化器消耗1.1kW h 的电能时，可以净化_________m3空气。

（4）如题图乙是这一空气净化器中二氧化碳浓度检测仪的电路原理图。

电源电压保持6V不变；R0为定值电阻，阻值为10Ω；R1为二氧化碳浓度传感器，其阻值随二氧化碳浓度变化如题图丙所示，当二氧化碳浓度为_________时，电压表示数恰好为1V，此时R1的阻值是_________Ω。

3．阅读短文，回答问题。

热电效应把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如图甲所示的闭合回路，当A、B两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这种电路叫热电偶。

实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。

之后科学家又发现了与它相反的情况：两种不同的金属构成闭合回路，当回路中通有直流电流时，两个接头的温度不同。

一个接头温度会升高。

另一个接头温度会降低。

从而产生温差；改变电流方向后，原来温度升高的接头变成温度降低，而温度降低的接头变成温度升高。

上述原理可以制作出一种电子制冷箱，其结构可简化为：将P型半导体与N型半导体用铜板连接，再用导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用。

为了取得更好的效果，实际的电子制冷箱是把多对P、N型半导体连接起来的（如图乙）。

在回路中接通电流后，一个接点变冷（箱内部），另一个接点散热（箱外部）。

因此，半导体电子制冷箱不需要使用制冷剂，工作时也不需要压缩机。

（1）图甲中的热电偶实质上是一个电源，它的电能是由___________能转化而来的；（2）在热电偶电路中，其它条件不变，只将铁丝换成铜丝，电路电流___________；其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流___________；（各空格均选填“变大”、“变小”、“不变”、“变为零”）（3）如果想利用上述电子制冷箱来制热，最简便的方法是___________；（4）图乙中多对P、N型半导体是___________（选填“串联”或“并联”）连接的；（5）与传统电冰箱相比，电子制冷箱的优点是___________。

4．阅读短文，回答问题。

PTC热敏陶瓷热敏电阻陶瓷是功能陶瓷的一种，功能陶瓷的发展始于上世纪30年代，经历从电介质陶瓷→压电铁电陶瓷→半导体陶瓷→快离子导体陶瓷→高温超导陶瓷的发展过程。

热敏电阻陶瓷按阻温特性可分为三种：①正温度系数热敏电阻陶瓷，简称PTC热敏陶瓷，①负温度系数热敏电阻陶瓷，简称NTC热敏陶瓷。

①临界温度热敏电阻陶瓷，简称CTR 热敏陶瓷。

PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，它的发热效率较高，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的。

PTC 有一个人为设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，通过材料电阻变化而控制温度，而不是依靠任何触点控制。

利用这种特性，可以自动调节电热器的温度与电功率。

如图甲是利用PTC材料制造的陶瓷电热水壶，图乙是其电阻随温度的变化图像。

（1）半导体材料的导电性能要比导体________（选填“强”或“弱”）。

（2）由图乙可知，陶瓷电热水壶加热时PTC加热片的温度t0基本保持不变，t0最有可能是________（选填字母）。

A．100①B．200①C．300①D．400①（3）当陶瓷电热水壶加热时PTC加热片的温度高于t0时，通过加热片的电流________，加热片的电功率________（均选填“变大”“变小”或“不变”）。

（4）若市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220V，额定功率分别为800W和1500W，若供电热水壶使用的插座额定电流是5A，应该选购________（选填“甲”或“乙”）电热水壶，理由是________。

5．请根据上述材料，回答下列问题：人造太阳太阳内部每时每刻都在发生着核聚变，核聚变释放的能量比核裂变要大的多，而且不会像核裂变那样产生有害的核废料。

海水中可以提取大量的核聚变材料氘和氚，如果能够有效利用，那人类的能源危机将被彻底解除。

如何让核聚变产生的能量为人所用呢？从第一颗原子弹爆炸，到第一座核裂变电站建成只用了9年。

但从第一颗氢弹爆炸到核聚变发电一下子就研究了近70年，至今还在实验室试验阶段。

为什么会这样难呢？要想发生可控核聚变需要满足两个基本条件。

一是要有高温高压的环境。

地球上要想让两个轻核聚合在一起，最起码也要5000万摄氏度的温度。

这样才能让两个带正电的轻核，具有足够的能量克服相互靠近时的静电斥力。

二是要有一个“容器”将聚变材料“约束”起来。

问题是，哪里去找这么个“容器”？要知道，金属中耐高温的扛把子—钨，其熔点也不过3410①。

5000万摄氏度足以让地球上所有物质变为气体后，成为等离子态。

经过研究，科学家发现三种“约束”方式，分别是引力场约束、惯性约束和磁约束。

太阳发生的核聚变就是靠自身巨大的质量产生的引力场约束聚变时的等离子体。

这个控制原理显然不适合地球上的科学家们，下面我们重点说一说最靠谱、技术最成熟的磁约束核聚变。

托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变复杂的环形容器。

图甲中，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室的外部排列着环向场线圈和极向场线圈。

当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加热，再通过辅助加热手段，逐渐达到聚变需要的临界温度。

同时，环形真空室中的高温等离子体形成的等离子电流与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域内形成闭合磁笼子，将高温等离子体紧紧约束在真空中，如图乙所示。

理论上讲，想要实现可控核聚变必须使等离子温度达到一亿摄氏度以上，并能稳定运行1000s 以上，才能用于商业运行。

图丙是中国的托卡马克装置二号M环流器，它于2020年12月4日14时02分，实现了1亿摄氏度10s的目标。

近日，对该装置的升级改造已经完成，正在准备向1亿摄氏度100s的新高峰迈进。

（1）科学家发现三种“约束”聚变材料的方式，其中最靠谱、技术最成熟的是_______；（2）托卡马克装置中核聚变的原理和我国已经商业运行的核电站中核反应的原理是_______（选填“相同”或“不同”）的；（3）发生核聚变时，两个带正电的轻核需要具有很大的动能，以克服它们之间相互作用的静电_______（选填“吸引”或“排斥”）力，才能发生核融合；（4）给托卡马克真空室里的等离子体加热称为“点火”，三个线圈中，首先给等离子体“点火”的是_______线圈。

6．阅读短文，回答问题。

冬奥会上的“中国智慧”2022年2月4日至20日第24届冬奥会在中国北京成功举办，本届冬奥会以绿色、科技、自主、创新等特色凸显了“中国智慧”。

在新能源材料方面，我国自主开发出的硫化镉发电玻璃，不仅具有建筑材料的特性，而且能够发电，有弱光性能好、抗衰减等特点，是适用于光伏建筑一体化的新型绿色环保建筑材料。

“发电玻璃”之所以能发电是因为在玻璃表面，涂抹了一层硫化镉，具有了光电转化的功能。

在智慧场馆方面，国家体育馆启用了地磁导航、电子围栏，实现场馆室内高精度导航。

其中，地磁导航是一种无源自主导航技术，由于地球上任意一点，都有唯一的磁场大小和方向与之对应，并且与该点的三维地理坐标相匹配，通过不同地域的地球磁场数据确定位置，使它具有“向导”功能。

地磁导航不像卫星导航那样需要依赖外界设备传输电磁信号，具有较强的抗干扰和生存能力。

借助这一服务系统，观众可自主导航找到座位；而管理人员也可实时获取场馆内人员位置信息。

如图甲是北京2022年冬奥会的吉祥物和火炬，火炬的名称叫做“飞扬”。

该火炬外壳由碳纤维复合材料制造而成，不仅具有“轻、固、美”的特点，而且在1000①的温度下不会起泡、开裂。

在2022北京冬奥会开幕式上，400名演员挥动发光杆，发光杆一会发出绿光代表绿草，随后又发出白光组成蒲公英（如图乙）。

（1）硫化镉发电玻璃实现了___________ 能向___________ 能的转换；（2）地磁导航___________（需要/不需要）依赖外界设备传输信号；（3）以下特性与北京冬奥会火炬所用材料无关的是( )；A．密度小B．硬度大C．耐高温D．导电性好（4）据悉，冬奥会开幕式上演员挥动的发光杆上有两个开关：一个是总开关，另一个用来控制发出白光和绿光。

下面哪个电路设计最能实现这一效果( )；A．B．C．D．（5）冰壶比赛是在水平冰面进行的冬奥会比赛项目，它体现了冰上运动的动静之美，受人关注，如下图所示，质量为20kg，静止在出发点A的冰壶被运动员用水平向前的推力推着运动6m后，在B点被推出，沿冰道运动30m到O点停下来。

若运动员对冰壶的推力是12N，从A点到O点运动过程中，冰壶受到冰面的摩擦力为___________ N （不计空气阻力，g=10N/kg）。