2020年初三物理电学综合题(较难)及详细答案解析

2020年初三物理电学综合题(较难)及详细答案解析

一、电磁学综合题

1．（3）R 2连续工作10min 产生的热量为Q =22

2I R t =

2

0.4A 201060s ⨯Ω⨯⨯（）=1920J （2019·安徽中考模拟）如图为某家用电热水器的电路图，R 1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R 1＝100Ω，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R 2的阻值。

（3）当S 接b 时，求电阻R 2在6min 内消耗的电能。 【答案】（1）保温状态；（2）100Ω；（3）43560J 。 【解析】 【详解】

（1）由电路图可知，开关S 接a 时电路为R 1的简单电路，开关接b 时电路为R 1、R 2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P ＝UI ＝I 2

R 可知，R 1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，R 1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R 1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 100U P R ===Ω

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R 1的功率：

11

484W=121W 44

P P =

=⨯1加热，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P ＝UI ＝I 2R 可

得，保温时电路中的电流： 1.1A I ===，由U I R

=可得，此时电路的总电阻：220V

2001.1A

U R I ===Ω总，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R 2的阻值：

R 2＝R 总﹣R 1＝200Ω﹣100Ω＝100Ω；

（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：

W2＝I2R2t＝（1.1A）2×100Ω×6×60s＝43560J。

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P＝UI＝I2R可知，R1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100Ω；

2．。（2019·广东中考模拟）如题1图所示电路，电源电压恒

定。闭合开关，当滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中，R1的I﹣U关系图象如图所示，求：

（1）R2的最大阻值；

（2）滑动变阻器的滑片位于中点时，V2的示数；

（3）在图2中画出滑片从最右端滑到最左端过程中A与V2示数的I﹣U关系图象。

【答案】（1）40Ω；（2）9V；（3）见解答。

【解析】

【详解】

由电路图可知，R1、R2串联，电压表V1测R1的电压，电压表V2测R2的电压，电流表测电路中的电流，已知R1的I﹣U关系图象如图2所示。

（1）当滑片P位于最左端时，只有R1工作，电路中的电流最大，由图象可知最大电流I1

＝0.9A ，此时R 1的电压为18V ，则电源电压：U ＝U 1＝18V ，R 1的阻值：

11118V

=20Ω0.9A

U R I =

= ；由图知，当滑片P 位于最右端时，R 1与R 2的最大阻值串联，电路中电流最小为I 2＝0.3A ，此时R 1的电压为6V ，则R 2两端电压为：U 2＝U ﹣U 1′＝18V ﹣6V ＝12V ，由欧姆定律可得，R 2的最大阻值：22212V

=40Ω0.3

I R U =

=； （2）当滑片处于中点时，滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω，则串联电路的总电阻：R 串＝R 1+R 2′＝20Ω+20Ω＝40Ω，此时电路中的电流为：串18V

==0.45A 40Ω

U I R =

，此时R 2两端的电压：22U IR '=' ＝0.45A×20Ω＝9V ，即V 2表的示数为9V ；

（3）当滑片在最左端时V 2的示数为0，此时电流最大0.9A ，根据题（1）中的计算可知，滑片在最右端时V 2的示数为12V ，此时电流是0.3A ，当滑动变阻器R 2的滑片P 从最右端滑到最左端的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流减小，电流表示数减小，由11=U IR 可知，定值电阻R 1两端电压减小，由串联电路的电压规律可知，滑动变阻器的电压U 2减小，因U 1线性变化，则U 2也是线性变化的，在坐标系中描出（0V ，0.9A ）、（12V ，0.3A ）两个点，用直线连接即可，则滑片从最右端滑到最左端过程中A 与V 2示数的I ﹣U 关系图象如下：

3．（4）电饭锅工作时，消耗电能，产生内能，将电能转化为内能；标准气压下水的沸点为100℃，由图可知，按钮开关跳起时的温度为103℃，故用此电饭锅烧水，水沸腾后按钮开关不会自动跳起。（2019·山东乐安中学中考模拟）我国将于2035年全面禁售燃油汽车，用电动汽车替代传统燃油汽车成为趋势。图表中是某公司最新型水陆两用电动汽车的部分参数，假设车上只有司机一人，质量为60kg ，汽车在水上与陆地上匀速行驶时所受阻力均为总重力的0.04倍，（g =10N/kg ）请回答下列问题：

（1）电动汽车中电动机的工作原理是___________。

（2）电动汽车对水平地面的压强是多大_______?

（3）若汽车在水面上匀速行驶，其排开水的体积多大 ______？

（4）若电动汽车的电能转化为机械能的效率为50%，请问充满一次电，电动汽车能匀速行驶多远______？

（5）请写出两条电动车的优点！__________

【答案】通电线圈在磁场中受力转动 2.5×105Pa 1m3 1.8×105m 清洁、噪音小

【解析】

【详解】

(1)电动汽车上使用的电动机的原理是通电导体在磁场中受力转动。

(2) 电动汽车和人的总重力：

G总=m总g=（940kg+60kg）×10N/kg=10000N，

对水平路面的压力：

F= G总=10000N，

受力面积S=400cm2=0.04m2，

电动汽车对水平地面的压强”

p=F

S

=

2

10000N

0.04m

=2.5×105Pa；

(3)汽车在水面上匀速行驶，汽车处于漂浮状态，浮力等于重力，即F浮= G总=10000N，由F

浮=ρ水gV排得，汽车排开水的体积：V=

F

g

ρ

浮

水

=33

10000N

1.010kg/m10N/kg

⨯⨯

=1m3;

(4)电池容量40kW•h，即W=40kW•h;

电动汽车的电能转化为机械能的效率为50%,则W机械=W⨯50%=20kW•h=7.2⨯107J;电动汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，即F=f=0.04G总=0.04⨯10000N=400N;

由W=Fs可得充满一次电电动汽车最多匀速路程：s=W

F

=

7

7.210J

400N

⨯

=1.8⨯105m;

4．（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R0；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R1（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R1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。