初三物理电学综合题(较难)含答案解析

初三物理电学综合题(较难)含答案解析
一、电磁学综合题
1．所以变阻器的总电阻：5541101411
U U U U R R R I I I I =-=-=-串。

（2019·山东中考模拟）家庭电路示意图及原理图如图所示，用电压表测得进入某用户的电压为U 2＝220V ，如果该用户在某日18：00～19：00这个时间段有三个用电器同时工作，其中白炽灯标有
“220V100W ”、电烙铁标有“220V800W ”，家中的电能表记录了这1h 的用电情况（见图）。

请解答以下问题：
（1）该用户在这1h 内消耗的电能有多少？该电能表能否正常工作？（友情提示：要读出小数部分）
（2）空调器消耗的电功率有多大？
（3）通过用户保险丝的电流有多大？
（4）如果输电线路的总电阻（配电室到进户处）约为1.5Ω，假设配电室仅向该用户供电，要保证用户家里这三个用电器同时正常工作，配电室向线路输出的电压U 1约为多少伏？
（5）若要求减少输电线损失的功率，用学过的知识分析说明可以采取的方法。

【答案】（1）4.4kW •h （2）能（3）3.5kW （4）20A （5）250V （6）见解析
【解析】
【详解】
（1）由如图18：00时，电能表示数为132.1kW•h ，19：00电能表示数为136.5kW•h ， 所以该用户在这1h 内消耗的电能：W=136.5kW•h ﹣132.1kW•h=4.4kW•h ； 三个用电器的总功率为：44kW h 4400W 1h
W P t ===； 该电能表允许接的用电器的总功率是 P=UI=220V×20A=4400W
因为4400W=4400W ，所以电能表能正常工作；
（2）由题电源电压220V ，家庭电路各用电器并联，所以三种用电器都正常工作， 所以空调的电功率：P 空调=4.4kW -0.1kW-0.8kW=3.5kW ；
（3）此时用电器的总功率：P=4400W ，
由P=UI 可得通过保险丝的电流：
4400W 20A 220V
P I U ===；
（4）输电导线与用电器是串联的，要保证用户家里这三个用电器同时正常工作，则用电器两端电压为220V；
根据U IR
=得，导线电压：U线=IR线=20A×1.5Ω=30V，
根据串联电路的电压特点，所以配电室向线路输出的电压：
U1=U额+U线=220V+30V=250V；
2．（4）因为电解铝的密度小，根据公式ρ=m
V
可知，火炬体积一定时，选用电解铝材质
会大大减轻火炬质量。

（2019·广东中考模拟）如图甲是某饮水器的原理图。

饮水器的容器内有密封绝缘的电热丝R1（是一个定值电阻）和热敏电阻R x，只要水面到达如图所示的位置，接触开关S1就会导通。

继电器开关S2的作用是当饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路。

（1）若分别把电热丝R1和热敏电阻R x单独接入某电源电路中，它们的电流随电压的变化曲线是图乙中A、B、C中的两条。

可知R1的阻值是_____Ω，饮水器的正常加热功率是
_____W。

（2）为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，热敏电阻R x应选择图乙中的_____（选填图象中的字母）。

在使用过程中，发现饮水器内的水实际加热到90℃就自动切断了加热电路，为了使水能在加热至沸腾后才能自动切断加热电路，可将滑动变阻R2的滑片向_____调节。

（3）已知该饮水器装有10kg水，在实际使用中发现，当只有饮水器接入电路中时，它将水从20℃加热到100℃的过程中，电能表的转盘转了3000转，则该饮水器加热过程中的热效率是_____（保留小数点后一位）。

（电能表参数“2500revs/kW•h”，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃））
【答案】10 4840 C 左 77.8%
【解析】
【详解】
（1）因为R1是定值电阻，则通过R1的电流与它两端电压成正比，其I﹣U图象为过原点的倾斜直线，所以图像中B为定值电阻R1的电流随电压的变化曲线；结合欧姆定律，取图像
中点（10V，1.0A）可得，R1的阻值为R1＝U
I
＝
10V
1A
＝10Ω，其正常工作时的功率为P＝
2
U R ＝
2
220V
10Ω
（）
＝4840W。

（2）为了使饮水器在水加热至沸腾后能自动切断加热电路，则应使继电器开关S2断开，应减弱电磁铁的磁性，根据影响电磁铁磁性强弱的因素可知应减小控制电路中的电流，由欧姆定律可知此时热敏电阻的阻值应变大，即热敏电阻R x的阻值应随温度升高而变大，图乙中C曲线反映了电阻的阻值随温度升高（两端电压越高，电流越大，产生热量越多，温度就越高）而变大的特性，故选C；若要饮水器内的水加热到90℃还能继续加热，即继电器开关S2仍然是闭合的，需要增强电磁铁的磁性，应增大此时控制电路中的电流，由欧姆定律可知应减小控制电路的总电阻，而温度为90℃时热敏电阻的阻值是一定的，所以应减小滑动变阻器R2的阻值，即R2的滑片向左调节。

3．再如：无线电遥控设备是通过什么来传递信息的？答：无线电遥控设备是通过电磁波来传递信息的。

（2019·江苏中考模拟）请阅读《手机里的“指南针”》回答文后问题。

手机里的“指南针”智能手机里面“指南针”可以像真实小磁针一样指示方向（如图1所示），但手机中并不存在真实的小磁针，发挥小磁针作用的是一个能对磁场做出反应的电子罗盘。

有一种电子罗盘是利用“霍尔效应”制成的“磁传感器”。

如图2所示，通电长方体金属导体在磁场B中时，会受到磁场力的作用，而金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的，因此其微观本质上是电子受到了磁场力的作用，于是这些电子就在磁场力的作用下运动到导体的后表面D，从而使后表面D带上负电荷：而前表面C因缺少了电子，带上了正电荷。

由于C、D表面带有不同种电荷，因此在C、D两表面之间就形成一定的电压，这就是霍尔效应。

通过实验可知，电流越大、磁场越强，C、D两表面间的电压就越大，即霍尔效应越显著。

在电流和磁场一定时，“霍尔效应”的显著程度还与导体在磁场中的方位有关，导体中电流I的走向与磁场方向的夹角越接近垂直，霍尔效应越显著。

手机中的电子罗盘（磁传感器）正是利用这一物理原理制成的。

手机都有GPS定位功能，还有必要装电子罗盘吗？很有必要!因为在森林里或者大厦林立的地方，手机很有可能接收不到GPS信号，而有了电子罗盘就可以保障你不会迷失方向，毕竟地球磁场是无处不在的。

手机外部强磁体会不会影响手机内部电子罗盘的功能呢？答案是肯定的。

靠近手机的强磁体会影响手机中的电子罗盘的正常工作。

更糟糕的是，如果把强磁体紧靠手机放置，手机内部的铁质元器件会被磁化，成为磁体，给校正电子罗盘带来困难。

有些用户可能会认为这无所谓，因为自己不常使用电子罗盘，但这并不意味着手机中其他功能的应用不依赖电子罗盘。

例如有些地图软件就是利用电子罗盘来判断手机朝向的。

请根据上述材料，回答下列问题：
（1）智能手机里的“指南针”能够指示南北，主要是靠_____（选填选项前的字母）。

A．手机里安装的普通小磁针受地磁场的作用
B．GPS系统给手机发送指示方向的信号
C．手机中的电子罗盘
（2）如图2所示，通电长方体金属导体在磁场中发生霍尔效应时，导体C、D两表面间的电压一定_____（选填“为零”或“不为零”）。

如果保持通过导体的电流大小与方向及磁场的方向均不变，那么C、D两表面的电压越大，则表明此时磁场越_____（选填“强”或“弱”）。

【答案】C 不为零强
【解析】
【详解】
（1）智能手机里的“指南针”可以像普通小磁针一样指示方向，发挥普通小磁针作用的是一个能对磁场做出反应的电子罗盘，智能手机里的“指南针”能够指示南北，主要是靠手机中的电子罗盘，故选C；
4．由图2可知，此时水温为60℃。

（2019·广东中考模拟）阅读短文，回答问题：
无链条电动自行车
无链条电动自行车，整体外形时尚，没有了链条，外观变得与普通自行车或电动车有些不同，如图所示。

无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。

它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。

骑行者踩脚踏板的动能，可通过车上的发电机转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进。

因此使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染。

如图所示这款无链条电动自行车，其锂电池容量为10Ah、电压为36V。

与链条车相比，这种新型自行车具备许多优点。

比如：省力、耐用、安全、灵便、干净卫生、结构简单、修理方便，骑行12000km也无须大修。

因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。

（1）无链条电动自行车可将骑行者踩脚踏板所产生的动能通过_____转化为电能，然后电能又转化为_____能存储在车子的锂电池中，之后再通过_____驱动后轮再次转化成动能，驱动车子前进。

（2）无链条电动自行车的车把龙头是_____（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆；
（3）如图所示这款车的锂电池最多所储存的电能约为_____J。

（4）如图所示这款车，若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，这种“电力驱动”可使车连续行驶2×104m；若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，这种“混合动力驱动”可使车连续行驶3.5×104m．则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂
电池提供的能量之比为_____。

【答案】发电机化学电动机省力 1.296×106 3：4
【解析】
【详解】
（1）“发电机”实现“自发电”的过程中，可将骑行者踩脚踏板所产生的动能通过发电机转化为电能，然后电能又转化为化学能存储在车子的锂电池中，之后再通过电动机驱动后轮再次转化成动能，驱动车子前进。

（2）自行车的车把龙头在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
（3）由题知，锂电池容量为10Ah、电压为36V，
则锂电池最多所储存的电能约：W＝UIt＝36V×10A×3600s＝1.296×106J。

（4）设电动自行车前进时的动力为F，
“混合动力驱动”时所提供的总能量：W1＝Fs1＝F×3.5×104m，
仅靠锂电池驱动所提供的能量：W2＝Fs2＝F×2×104m，
“混合动力驱动”时人所提供的能量：W3＝W1﹣W2＝F×3.5×104m﹣F×2×104m＝
F×1.5×104m，
则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比：
5．（4）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，一方面通过热传递使蛋的温度升高，另一方面水蒸气遇冷的鸡蛋液化成小水珠，液化放热，鸡蛋有两个途径得到热量，鸡蛋更容易蒸熟。

（2019·江苏中考模拟）阅读短文，回答问题
嫦娥四号探测器
嫦娥四号探测器由着陆器与巡视器组成，巡视器被命名为“玉兔二号”。

作为世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，其主要任务是着陆月球表面，继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球的档案资料。

为什么我们总看不到月球背面呢？月球围绕地球公转的同时也在自转，地球和月球之间存在相互作用的引力，并且月球背向地球的半球离地球远，受到地球的引力小。

如果月球自转周期与绕地球公转周期不相等，那么月球上同一部分与地球距离会发生变化，使其所受地球引力发生变化。

这导致月球不同岩石之间产生摩擦，逐渐减慢自转的速度，最终使得月球自转与绕地球公转的周期相同，即月球被地球引力“潮汐锁定”。

由于“潮汐锁定”，使得月球自转的周期等于它绕地球公转的周期，因此总是同一面朝向地球。

为了解决探测器到达月球背面后没有信号的问题，2018年5月21日，科学家把一颗叫“鹊桥”的中继卫星放在了地球和月球连线外侧的“拉格朗日点”（L2）上，在这个点上，中继卫星在地球和月球共同的引力作用下围绕地球运动，且始终悬停在月球背面的上空。

这颗卫星负责地球与着陆器、月球车的通讯，为我们传回嫦娥四号的观测数据，有了这颗卫星做通讯保障，探测器才敢在月球背面着陆，这也是人类首次。

2018年12月8日，嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射入轨，之后经过地月转移、近月制动、环月飞行、降轨，最后着陆月球。

2019年1月3日，10时15分，嫦娥四号迎来制动时刻，7500牛发动机开机，动力下降开始；10时21分，降落相机开机，开始抓拍落月全过程；10时25分，嫦娥四号转入悬停模式，随着现场工作人员一声令下，嫦娥四号探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降，探测器的速度逐步从相对月球1.7公里每秒降为零。

经历了近700秒的落月过程，嫦娥四号探测器成功在月球背面南极﹣艾特肯盆地冯•卡门撞击坑的预选区着陆。

2019年1月11日，嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器完成两器互拍，达到工程既定目标，标志着嫦娥四号任务圆满成功。

嫦娥四号采取新的能源供给方式﹣﹣同位素温差发电与热电综合利用技术结合，也就是两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给。

据科学家介绍，“嫦娥四号”主要还是太阳能板供电，使用的核电源功率还比较小，仅2瓦，与电脑上的USB接口供电能力差不多，仅在月夜采集温度的时候采用。

（1）为了更直观地说明为什么我们总看不到月球的背面，可以构建月球绕地球运行过程的动态模型，构建这个模型应抓住的关键是_____。

“鹊桥”卫星是靠_____传递信息的。

（2）绕月运动时的嫦娥四号探测器受到的是_____（选填平衡力作用，非平衡力作用），其运动状态_____（选填变化着，不变）。

（3）月球上没有空气，不能使用降落伞降落，只能使用反推力火箭产生的阻力实现探测器软着陆，这说明力能改变物体的_____，从悬停经700秒落月过程中，嫦娥四号探测器作_____（选填加速，减速，匀速）运动。

（4）嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器上装有摄像机和照相机，摄像机和照相机的镜头相当于_____（选填凸透镜，凹透镜，平面镜），能成倒立、缩小的_____（选填实像，虚像）。

（5）嫦娥四号探测器到达月球表面后，展开太阳能电池帆板，对着太阳方向，太阳能帆板供电时，将_____能转换为_____能。

【答案】月球自转的周期等于它绕地球公转的周期电磁波非平衡力作用变化着运动状态减速凸透镜实像太阳能电
【解析】
【详解】
（1）月球绕地球一周的过程中，其正面始终正对地球，据此可知，月球公转一周的时间内恰好自转一周，故构建这个模型应抓住的关键是月球自转的周期等于它绕地球公转的周期；卫星导航靠电磁波传递信息；
（2）嫦娥四号绕月转动不是直线运动，运动方向不断变化，也就是状态不断变化，所以受
非平衡力的作用；
（3）使用反推力火箭产生的阻力实现探测器软着陆，火箭在反推力的作用下速度减小，说明力能改变物体的运动状态；探测器从悬停经700秒落月过程中，速度逐渐减小，最后安全着陆；
（4）照相机和摄像机的镜头相当于凸透镜，能成倒立、缩小、实像；
6．（5）太阳能电池板供电时，把太阳能转化为电能。

（2019·山东中考模拟）在中国科技馆二层“探索与发现”A厅中有一件展品名为“静电滚球”，如图所示。

展台左侧是一个透明罩，罩内展台的中央为半球形的中心电极，罩内四周是环形金属板，环形金属板接地，罩内台面上放置着一些金属小球；展台右侧是一个转轮，转轮上有转动手柄。

请将“静电小球”中金属小球的滚动原理补充完整：
金属小球的滚动原理是：当转动转轮时，中心电极带正电，由于静电感应，每个金属小球内部的电荷会重新排布，小球靠近中心电极一侧带负电荷、远离中心电极的一侧带等量的正电荷。

由于每个小球的负电荷离中心电极距离近、正电荷离中心电极距离远，所以中心电极对负电荷的吸引力大于对正电荷的排斥力，因此，金属小球就会向_____滚动；当金属小球与中心电极碰撞时，金属小球带上正电荷。

由于中心电极与金属小球都带有正电荷，小球受到中心电极_____力的作用而远离。

当金属小球与接地的金属板碰撞时，正电荷被中和，此时金属小球_____（选填“带正电”、“带负电”或“不带电”）。

如此循环往复，小球会在中心电极和环形金属板之间不停地滚来滚去。

【答案】中心电极排斥不带电
【解析】
【详解】
7．R1=1
1
1V 0.02A
U I ==50Ω；查表得：F=250N；由杠杆的平衡可得：Gl
OB
=Fl OA，
G=OA
OB
250N2 =
1
Fl l ⨯
=500N。

（2019·江苏中考模拟）如图甲所示为某初中小组设计了一种
测定风力的装置，迎风板与压敏电阻R x连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向．压敏电阻的阻值随风力变化而变化，其阻值R x与风对迎风板的作用力F关系如图乙所示．已知电源电压恒定，定值电阻R=5Ω，灯泡L标有“6V 6W”的字样（不考虑灯丝电阻的变化），电压表的量程为0～3V．闭合开关S，无风时电压表的示数为2.5 V．
（1）灯泡L 的电阻为多少？．
（2）求无风时，压敏电阻R x 消耗的电功率？
（3）求该装置所能测量的风对迎风板的最大作用力？
（4）若提高该装置所能测量的风对迎风板的最大作用力，请说出两种改进方法．
【答案】（1）6 （2）1.75W （3）300N （4） ①串联一个定值电阻 ②减小电源电压
【解析】
【详解】
（1）灯泡L 的电阻为：L R =2U P =26V 6W
（）=6Ω； （2）由图甲可知是一个串联电路，电压表测定值电阻R 两端的电压，无风时电压表的示数为2.5 V ，定值电阻R =5Ω，根据串联电路电流特点得，电路中的电流为：
I =U R =2.5V 5Ω
=0.5A ，由图象乙可知，当无风时，电阻Rx =7Ω，则此时压敏电阻R x 消耗的电功率：x P =2x I R =20.5A ⨯（）7Ω=1.75W ；电源电压为U =2.5V+0.5A ⨯（6Ω+7Ω）=9V ；
（3）由甲电路图可知，R 与Rx 串联，电压表测R 两端的电压，由图乙可知，风力最大时，Rx 的阻值最小，电路中的总电阻最小，由U =IR 可知，R 两端的电压最大，即电压表的示数最大，电压表的量程为0～3V ，所以R 两端的电压最大为3V ，由I =
U R 可知，电路中的电流增大，此时电路中的电流为I '=3V 5Ω
=0.6A ，L I 额=P U 额额=6W 6V =1A >0.6A ，灯安全，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，Rx 两端的电压：Ux =U -U R -L U =9V-3V-0.6A ⨯6Ω=2.4V ，因串联电路中各处的电流相等，所以压敏电阻的阻值：
R ′x = 2.4V 0.6A
x U I ='=4Ω，由图象可知，该装置所能测量的最大风力为300N ；
8．（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R1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=
40Ω40Ω
8cm
U
R L +-⨯=
12V
40Ω
20Ω40Ω
8cm
L
+-⨯=
12
605L
-
−−−−②，联立①②可得，
I=
12
60F
-
，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，
I1=0.24A；当F=30N时，I2=0.4A；指针在电流表刻度盘上的位置如下：。