初中物理电学中考综合测试题 含答案.docx
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初中物理电学中考综合测试题含答案
初中物理电学中考综合测试题含答案
一、电磁学综合题
1.(3)根据
(1)知当人体身高越高时,R2接入电路中的电阻越大,电路中的总电阻越大,根据P=
知电路的总功率越小,测量仪消耗电能越慢。
(2019·江苏中考模拟)如图甲所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人。
机器人通过电动机旋转产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒;其防滑轮皮采用凸凹材质制成;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。
当剩余电量减为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电。
表一为某扫地机器人的部分参数。
电池容量指放电电流与放电总时间的乘积。
额定工作电压
12V
额定功率
30W
电池容量
2500mAh
工作噪音
<50dB
净重
4kg
最大集尘量
1kg
表一:
机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数,测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表二。
真空度指主机内部气压与外界的气压差。
风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。
吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率。
表二:
真空度(Pa)
400
450
500
550
600
风量(m3/s)
0.025
0.02
0.017
0.015
0.013
吸入功率(W)
10
9
8.5
7.8
(1)机器人工作时,主机内部的气压_____(选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压而产生吸力。
若该机器人向障碍物垂直发射超声波,经过0.001s收到回波,则其发射超声波时与障碍物间的距离为_____cm.(设超声波在空气中的传播速度为340m/s)
(2)该机器人正常工作时的电流为_____A;充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间为_____min。
(3)由表二数据可知,当风量为0.015m3/s时,若吸尘电机的输入功率为25W,此时其效率为_____%;上述风量下,10min内通过吸尘电机排出的空气质量为_____kg.(取ρ空气=1.3kg/m3)
(4)光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件。
图乙为某机器人中吸尘电机内部的光敏电阻的控制电路,两端总电压U0恒定(U0<12V),RG为光敏电阻,其阻值随空气透光程度的变化而变化,R0为定值电阻。
当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时,电压表的示数分别为4.5V和2.25V,则R0=_____Ω。
(5)若机器人1秒钟消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。
已知集尘盒空置时,机器人匀速运动时受到的摩擦阻力为16N,查阅资料显示摩擦力与压力成正比,则达到最大集尘量时机器人运动的速度为多少?
(写出必要计算步骤)(____)
【答案】小于172.5483311.76达到最大集尘量时机器人运动的速度为0.6m/s。
【解析】
【详解】
(1)由流体压强与流速的关系:
流速越大的位置压强越小可知,
机器人在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强小,在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒,
故主机内部的气压小于大气压而产生吸力;
由v=
得,
超声波从发射到收到回波所通过的总路程:
s总=vt=340m/s×0.001s=0.34m,
则其发射超声波时与障碍物间的距离:
s=
=
=0.17m=17cm,
(2)由P=UI得,机器人正常工作时的电流:
I=
=
=2.5A,
充满电后的电池容量Q1=2500mAh,下一次自动充电前的电池容量:
Q2=ηQ1=20%×2500mAh=500mAh,
消耗的电池容量:
Q=Q1﹣Q2=2500mAh﹣500mAh=2000mAh,
正常工作时的电流:
I=2.5A=2500mA,
由I=
得,连续正常工作的最长时间:
t=
=
=0.8h=48min;
(3)由表格中数据可知,吸入功率等于真空度与风量的乘积,
当风量为0.015m3/s时,吸尘电机吸入功率:
P吸入=550Pa×0.015m3/s=8.25W,
电动机的效率:
η电机=
×100%=
×100%=33%,
当风量为0.015m3/s时,t=10min=600s,
通过吸尘电机提出的空气体积:
V=0.015m3/s×600s=9m3,
由ρ=
得,通过吸尘电机提出的空气质量:
m=ρ空气V=1.3kg/m3×9m3=11.7kg;
(4)由电路图可知,光敏电阻RG和定值电阻R0串联,电压表测定值电阻R0两端的电压,
当光敏电阻RG1=6Ω时,电压表的示数U1=4.5V,光敏电阻两端的电压U=U0﹣U1,
此时电路中的电流:
I1=
=
,即
=
…①
当光敏电阻RG2=18Ω时,电压表的示数U1=3V,光敏电阻两端的电压U′=U0﹣U2,
此时电路中的电流:
I2=
=
,即
=
…②
联立①②可解得:
U0=9V,R0=6Ω,
(5)吸尘器压力等于其重力。
由题,摩擦力与压力成正比。
=
=
,
达到最大最大集尘量时的摩擦力f2为:
=
,
解得:
f2=20N,
消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。
所以40%P=Fv=f2v,
2.
=
=
。
(2019·海南中考模拟)如图是某型号电热水器的电路原理图。
R1、R2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=8.8Ω.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/mm2
2.5
4
6
10
安全载流量I/A
28
37
47
68
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)44Ω;(3)4mm2;(4)3.96×106J。
【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
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
可得R1的阻值:
;
(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:
,
,
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:
I=I1+I2=5A+25A=30A<37A,
所以应选择表中横截面积为4mm2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:
3.Q=W=UIt=220V×30A×10×60s=3.96×106J,(2019·河南中考模拟)有一种电加热恒温箱,工作原理如图甲所示。
控制电路由电压为U1=9V的电源、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱R0和热敏电阻R1组成;工作电路由电压为U2=220V的电源和R2=44Ω的电热丝组成。
其中,电磁继电器只有当线圈中电流达到30mA时,衔铁才吸合,切断工作电路;热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图乙所示。
(1)在升温的过程中,电阻R1两端的电压会_____选填“变大”“变小”或“不变”);要使恒温箱设定的温度值升高,应调节滑动变阻器R0的滑片,使其接入电路的阻值____(选填“变大”或“变小”)。
(2)求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量。
_____________
(3)如果恒温箱的温度设定为50℃,求电阻箱R0应接电路的阻值。
__________
【答案】变小变大1100W;6.6×105J200Ω
【解析】
【详解】
(1)从图乙可知,在升温的过程中,热敏电阻的阻值会减小,根据欧姆定律U=IR可知热敏电阻R1两端的电压变小;从图乙可知,要提高恒温箱的设定温度,需减小热敏电阻的阻值,为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30mA,根据欧姆定律R=
需要增大电阻箱连入的电阻值,即R0的阻值必须变大;
(2)电热丝工作时的功率:
P=
=1100W,电热丝正常工作10min产生的热量:
Q=W=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J;
4.(4)电热管与导线串联,通过它们的电流I和通电时间t相等,因为导线的电阻远小于电热管的电阻,由焦耳定律Q=I2Rt可知导线上产生的热量少;由题可知,加热与打浆的时间之比为3:
1,设打浆时间为t打浆=t,则加热时间为t加热=3t,总的工作时间为t总=4t,豆浆机正常打好一次豆浆的消耗的总电能为0.17kW•h,0.17kW•h=P加热t加热+P打浆t打浆=1.1kW×3t+0.1kW×t,解得:
t=0.05h,则打好一次豆浆需要的时间:
t总=4t=4×0.05h=0.2h。
(2019·陕西中考模拟)如图甲是食堂为餐具消毒、烘干的保洁消毒柜,其内部电路如图乙所示,S1为温控开关,S2为门控开关,R为石英加热管(阻值不变).消毒柜的总功率为1250W,臭氧发生器的功率为150W.求:
(1)消毒柜使用三角插头,要插入三孔插座,是为了将金属外壳与_________________相连.
(2)石英加热管R的阻值多大?
关闭柜门,门控开关S2闭合,臭氧发生器工作10min所消耗的电能多大_____?
(3)若在货架上放100kg的不锈钢餐具,将其从26℃加热到70℃,不计热量损失,消毒柜石英加热管需要正常加热工作多长时间______?
[c钢=0.46×103J/(kg•℃]
【答案】地线44Ω;9.0×104J1840s
【解析】
【详解】
(1)消毒柜属于金属外壳用电器,使用三角插头,要插入三孔插座,是为了将金属外壳与地线相连,这样即使金属外壳带电,电流会通过地线导入大地,防止触电事故的发生;
(2)因电路中的总功率等于各用电器功率之和,所以,石英加热管R的功率:
PR=P总-P发生器=1250W-150W=1100W,石英加热管R的阻值R=
=44Ω;
臭氧发生器工作10min所消耗的电能W1=P发生器t1=150W×10×60s=9.0×104J;
5.(3)电火锅以最大功率加热时,只有R1接入电路,此时电流:
I大=
=
=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=
kW•h×96=0.03kW•h,蒸蛋器的功率:
P=
=
=0.3kW=300W。
6.每m2面积最大撞击力:
F=
=4×105N
5×105N.因此不符合要求。
(2019·天津中考模拟)小明同学自行设计了一个电子秤,其原理如图所示,他试图用电压表(图中没有画出)的示数来反映物体质量的大小。
电源的电压恒定为U,定值电阻的阻值为R0,滑动变阻器的总电阻为R,总长度为L,滑动触头安放在托盘下方的轻质弹簧上,并能随轻质弹簧一起滑动,已知对托盘每施加1N的压力时,弹簧的长度就会缩短a。
当托盘中不放物体时,滑动触头指在R的最上端,此时电压表的示数为零;当在托盘中放一物体时,滑动触头随弹簧向下移动到某一位置,电压表就指示出相应的示数。
(1)请在原理图的适当位置接上符合要求的电压表;
(2)若在托盘上放一质量为m的物体,则滑动触头向下移动多大的距离?
(3)求出电压表的示数U表与待测物体质量m之间的关系式(用已知量的符号表示)。
【答案】
(1)
(2)mga
(3)
【解析】
【详解】
(1)电压表在使用时必须并联到被测元件上,且滑动触头指在最上端时,电压表的示数为零;所以符合要求的电压表位置如图:
(2)物体所受的重力为G=mg,
物体放在托盘上,对托盘的压力F=G=mg,
由对托盘每施加1N的压力,弹簧的长度就会缩短a,可知弹簧的弹力与伸长量成正比。
所以滑动触头向下移动的距离△L=mga。
(3)由题意可知,电路中的电流为:
当在托盘中放质量为m的物体时,与电压表并联部分的电阻为:
7.此时电压表的示数:
;(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R1和R2表示两电热丝,单刀双掷开关S1可接a或b。
(1)电路只闭合开关S2时,为中温档。
①电流多大?
②R2的阻值是多大?
(2)只让开关S1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R1两端的电压是多大?
(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)S2闭合,S1接a
【解析】
【详解】
(1)电路只闭合开关S2时,为中温档,此时电路中只有R2工作。
因中温档功率为P中=44W,所以此时通过R2的电流为I=
=
=0.2A;R2=
=
=1100Ω。
(2)只让开关S1接b时,为低温档,此时R1与R2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’=
=
=0.1A,电路的总电阻为R总=
=
=2200Ω,则R1=R总-R2=2200Ω-1100Ω=1100Ω,
R1两端的电压UR1=I’R1=0.1A×1100Ω=110V。
8.(2019·广东中考模拟)无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。
下表是某小型无人机的部分参数:
参数名称
最大飞行半径/km
最大巡航速度km/h
电池电压/V
电池容量/mAh
电动机额定功率/W
拍摄速度/帧/秒
数据
5
50
24
2500
20
11000
(电池容量=放电电流×放电时间,例如,1mAh是指以1mA的电流能连续工作lh。
帧/秒是指每秒拍摄的画面数)。
(1)人们是利用遥控器通过_____传输信息操控无人机的,其有效操控距离至少为_____km。
(2)小轿车在高速公路上限速120km/h。
如图甲所示,交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。
一辆小轿车在通行0.5m的过程中,高速摄像机拍摄帧数为110帧,据此判断小轿车是否超速?
_____(是/否)。
(3)如图乙,是无人机竖直向上运动的v﹣t图象,由图象可知,在0~5s内,无人机受到的升力_____(>/=/<)重力。
(4)电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备,当它正常工作时,12s内消耗的电能是_____J.已知电动机消耗的功率是电源总功率的50%,则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过_____h。
(5)为增大小型无人机的巡航时间,请从研制方面,提出一条合理化建议:
_____。
【答案】电磁波5是>2401.5减轻无人机的质量
【解析】
【详解】
(1)人们是利用遥控器通过电磁波传输信息来操控无人机的;由图表中数据可知,最大飞行半径为5km,故有效操控距离至少为5km;
(2)高速摄像机拍摄1帧画面需要的时间
高速摄像机拍摄帧数为110帧所需的时间:
t=110×
=0.01s,
小轿车的速度:
小轿车已经超速。
(3)分析图乙可知,由图象可知,在0~5s内,无人机做加速运动,则无人机处于非平衡状态,升力大于重力;
(4)无人机飞行状态正常工作时,12s内消耗的电能:
W=Pt=20W×12s=240J;
无人机电源的总能量:
W总=UIt=24V×2.5A×1×3600s=216000J;
电动机消耗的能量是电源总能量的50%:
W′=50%W总=50%×216000J=108000J,
由
可得,无人机在空中以额定功率飞行的时间:
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