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。

（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】
（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：
k =
F L =40N 8cm
=5N/cm ；因此F 与△L 的关系：F =5N/cm×△L −−−−①；电阻丝R 1的阻值与其长度成正比,则由欧姆定律可得，电流表的示数为：I =
040Ω40Ω8cm U R L +-⨯=12V
40Ω
20Ω40Ω8cm
L +-⨯=12
605L
-−−−−②，联立①②可得，I =
1260F -，因此拉力F 与电流表示数I 的关系式为：F =60−12
I
；当拉力F =10N 时，
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：
5．此时电压表的示数：()
100U mgaR URga
U IR m R R L L R R ==
⨯=++表；（2019·广
东中考模拟）某加热器有高、中、低三温档，其额定电压为220V ，低温档、中温档的额定功率分别为22W 和44W 。

简化电路如图所示，用两定值电阻R 1和R 2表示两电热丝，单刀双掷开关S 1可接a 或b 。

（1）电路只闭合开关S 2时，为中温档。

①电流多大? ②R 2的阻值是多大?
（2）只让开关S 1接b 时，为低温档。

①低温档加热5h ，消耗多少kW·h 的电能? ②定值电阻R 1两端的电压是多大? （3）用高温档加热时，应如何操作开关?
【答案】（1）0.2A （2）1100Ω（3）0.11kW·h （4）110V （5）S 2闭合，S 1接a 【解析】 【详解】
（1）电路只闭合开关S 2时，为中温档，此时电路中只有R 2工作。

因中温档功率为P 中
=44W ，所以此时通过R 2的电流为I =P U 中
=44W
220V =0.2A ；R 2=2
R U I =220V 0.2A =1100Ω。

（2）只让开关S 1接b 时，为低温档，此时R 1与R 2串联，功率为P 低=22W=0.022kW 。

加热5h ，消耗的电能为W =P 低t =0.022kW×5h=0.11kW·h ；电路中的电流为I ’=
P U
低=22W 220V =0.1A ，电路的总电阻为R 总='U I =220V
0.1A =2200Ω，则R 1=R 总- R 2=2200Ω-1100Ω=1100Ω，
R 1两端的电压U R 1= I ’ R 1=0.1A×1100Ω=110V 。

6．答：（1）R 2的阻值为1100Ω；（2）①该加热器的实际功率为33W ；②该人造太阳的
功率至少为3.454×108
W ；（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。

（2019·湖北中考模拟）下图所示的是一种用来煎烤食物的双面电饼铛，它的上、下盘既可以同时加热，也可以在把手A 处掀起上盘（O 是上盘转轴所在的位置），使用下盘单独加热。

（1）图甲中，若要用最小的力掀起电饼铛的上盘，请画出这个最小的力的示意图。

（________）
（2）若电饼铛的上盘可以近似地看成是一个质地均匀的圆盘，其直径为24cm ，质量为
1.2kg ，则将上盘由图甲所示的位置掀起至图乙所示的竖直位置，人手克服上盘重力所做
的功约是多少焦_______？
（3）电饼铛简化的内部电路如图丙所示。

闭合电源开关1S ，当温控开关2S 接接线柱“2”时，下盘开始加热，再闭合开关3S ，上盘也开始加热；当温度超过设定温度时，温控开关
2S 自动转接接线柱“1”，进入保温状态。

电饼铛的部分参数如丁表所示，若某次煎烤食
物时发现指示灯1L 、2L 和3L 发光的时间分别为12min 、10min 和5min ，则此次煎烤食物的过程中，电饼铛消耗的电能是多少焦________？（不计电路中指示灯消耗的电能）
【答案】
1.44J 61.14610J
【解析】
（1）根据杠杆平衡条件，若要用力掀起电饼铛的上盘，在阻力和阻力臂一定时，动力臂最大，则动力最小。

由图可知，当OA 连线为力臂时，动力臂最大，此时动力最小。

过A 点作OA 的垂线，方向向斜上方，如图：
（2）若电饼铛的上盘可以近似地看成是一个质地均匀的圆盘，其直径为24cm ，将上盘由图甲所示的位置掀起至图乙所示的竖直位置，则重心在重力的方向上移动的距离为
11
0.24m 0.12m 22
s R =
=⨯=， 人手克服上盘重力所做的功 1.2kg 10N /kg 0.12m 1.44J W Gs mgs ===⨯⨯=。

（3）由题，闭合电源开关S 1，当温控开关S 2接接线柱“2”时，下盘开始加热，再闭合开关S 3，上盘也开始加热；当温度超过设定温度时，温控开关S 2自动转接接线柱“1”，进入保温状态。

灯泡L 1、L 2、L 3分别与电阻R 1、R 2、R 3并联，三个灯泡的发光时间即为所并联电阻的工作时间，故此次煎烤食物的过程中，电饼铛消耗的电能
7．
6
112233800W 1260s 800W 1060s 300W 560s 1.14610J
W Pt P t Pt =++=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=⨯。

（2019·上海中考模拟）如图（a ）所示电路，电源电压为12伏且不变，R 1的阻值为20欧，滑动变阻器R 2是规格为“20欧 3安”和“60欧 2安”中的一个，闭合开关S 后。

①求通过R 1的电流I 1。

____
②求10秒内电流通过R 1做的功W 1。

____
③若将一个表盘如图（b ）所示的完好的电流表接入电路某处，在电路安全工作的情况下，移动变阻器的滑片P ，使电路消耗的最大功率与最小功率的比值最大。

（a ）请判断符合上述要求所用变阻器的规格是______；电流表连接在______(选填“a”、“b”、“a 或b”)处。

（b ）求此功率的最大值P 最大。

______
【答案】0.6安 72焦 60欧 2安 a 或b 31.2瓦 【解析】
①由电路图可知，电阻R 1、R 2并联，根据欧姆定律U
I R
=可得， 通过R 1的电流1112V 0.6A 20Ω
U I R =
==。

②10秒内电流通过R 1做的功1112V 0.6A 10s 72J W UI t ==⨯⨯=。

③闭合开关S ，电阻R 1、R 2并联，由并联电路的特点可知，移动变阻器的滑片P 时，通过R 1的电流保持0.6A 不变。

在电路安全工作的情况下，要使电路消耗的最大功率与最小功率的比值最大，则电路中的最大电流与最小电流的比值最大。

若将“20Ω 3A”的变阻器接入电路中，通过R 2的电流最大为3A ，如果电流表接在（a ）处，在电路安全工作的情况下，电流不能超过电流表的量程，则电路中最大电流I 大=3A ；通过R 2的电流最小为2212V 0.6A 20Ω
U I R =
==，电路中最小电流I 小=0.6A+0.6A=1.2A ；因此电路中的最大电流与最小电流的比值为
3A?
2.51.2A
I I =
=大小。

若将“60Ω 2A”的变阻器接入电路中，通过R 2’
的电流最大为2A ，则电路中最大电流I 大’
=2A+0.6A=2.6A ；通过R 2’的电流最小为'
2'212V 0.2A 60Ω
U I R ===，电路中最小电流I 小’
=0.2A+0.6A=0.8A ；因此电路中的最大电流与最小电流的比值为'
'
2.6A?
3.250.8A I I ==大小。

因此，符合上述要求所用变阻器的规格是“60Ω 2A”；因为图（b ）电流表的最大量程为0~3A ，题中干路电流和支路电流均小于3A ，所以电流表连接在a 或b 处。

8．此电路功率的最大值'
12V 2.6A 31.2W P UI ==⨯=最大大。

（2019·上海中考模拟）随着现代社会对住宅节能标准的不断提高，办公楼、住宅的玻璃门窗通常采用真空玻璃。

其结构特点是将两块玻璃边部密封在一起，通过抽气口将两层玻璃之间抽成接近真空并用玻璃柱支撑，如图所示。

这种玻璃既不影响采光，又能隔音，还能起到冬天保暖、夏天隔热的作用，为人们营造了一个安静，舒适的环境。

但双层真空玻璃制作和安装成本较高，如果安装或使用不当，容易造成玻璃破裂，影响居住环境的安全。

（1）双层真空玻璃“既不影响采光，又能隔音”的原因是： _________________。

（2）双层真空玻璃容易破裂的一个重要原因是中空部分接近真空，由于_______的作用会
将玻璃板压碎。

（3）请判断：双层真空玻璃________（选填“能”或“不能”）屏蔽无线电波信号。

【答案】光可以在真空中传播，而声音不能在真空中传播大气压强不能
【解析】
【详解】
①双层真空玻璃“既不影响采光，又能隔音”，其主要是因为光可以在透明物质中传播，声音不能在真空中传播。

②双层真空玻璃容易破裂的一个重要原因是中空部分接近真空，由于大气压强的作用会将玻璃板压碎。