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2024年河南省商丘市中考物理模拟试卷附解析
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这是一份2024年河南省商丘市中考物理模拟试卷附解析，共23页。试卷主要包含了填空题，选择题，作图题，实验探究题，综合应用题等内容，欢迎下载使用。
1．（2分）平时我们经常使用手机中的“高德地图”软件进行导航。“高德地图”导航软件利用的是我国“北斗”卫星进行精准定位的，导航时手机和“北斗”卫星之间是利用 （选填超声波或电磁波）来传递信息的。“北斗”卫星在太空运行时有面积很大的太阳能电池板。他能将太阳能转化为 ，为“北斗”卫星源源不断的提供能量。
2．（2分）电在生活生产中的应用非常广泛，是我们日常生活中不可或缺的一部分，但不规范用电也会给我们带来危险。为防止人体触电，应该不 高压的带电体，只有不高于 V的电压对人体才是安全的。
3．（2分）如图所示是一款油电混动汽车。它在低速行驶时电动机工作，将电能转化为机械能。在高速行驶时汽油机工作，将燃料燃烧产生的 能转化为机械能。它还可以刹车时将机械能转化为电能为电池充电，进行回收再利用，可降低能源消耗，这时电池在电路中相当于 （填“电源”或“用电器”）。
4．（3分）某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈做 磁感线运动，闭合电路中产生 ，小灯泡发光。随着小朋友的上下往复运动时，线圈产生的电流是 （选填“交流电”或“直流电”）。
5．（2分）为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车。为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的 。若充电过程中充电电流为100A，充电电压为380V，则新能源电动公交车充电2h消耗的电能为 kW•h。
6．（3分）如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2kg汽油，对外做功为2.3×107J，则汽油机的效率是 （汽油热值为4.6×107J/kg）。
二、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。第7-12题，每小题只有一个选项符合题目要求，第13-14题，每小题有两个选项符合题目要求，全部选对得2分，选对但不全得1分，有错选的得0分）
7．（2分）用毛皮分别多次摩擦塑料水管和一束塑料丝后，将塑料丝迅速抛向空中，立即用水管置于其正下方，塑料丝便像章鱼般浮在空中，如图所示。关于这一过程下列说法正确的是（ ）
A．该现象是由于水管吸引轻小塑料丝所致
B．水管和塑料丝带上了异种电荷
C．塑料丝之间由于带同种电荷而相互排斥
D．带电的塑料丝没有受到重力的作用
8．（2分）“墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是雪，为有暗香来。”（王安石《梅花》）诗人在远处就能闻到淡淡梅花香味的原因是（ ）
A．分子由原子构成
B．分子间有空隙
C．分子之间同时存在引力和斥力
D．分子在不停地做无规则运动
9．（2分）下列关于温度、内能和热量的说法中，正确的是（ ）
A．0℃的物体，内能为零
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．温度低的物体含有的热量一定少
10．（2分）下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．收音机B．电视机C．电饭锅D．电冰箱
11．（2分）如图所示，电源电压不变，将电阻丝R1接在A、B两接线柱之间，此时电流表示数为0.6A；将电阻丝R2接在A、B两接线柱之间，电流表示数为1.2A。若各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间，则电流表示数应为（ ）
A．0.9AB．1.8AC．0.4AD．0.8A
12．（2分）如图所示电路，当开关S闭合后，L1、L2均能发光，电流表、电压表均有示数。过一会儿，灯都不发光，电流表、电压表的示数均为零，可能发生的故障是（ ）
A．L1灯丝断了B．L1短路了
C．L2灯丝断了D．L2短路了
（多选）13．（2分）下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，由安培定则可知，当开关闭合时，位于螺线管右侧的小磁针将顺时针旋转90度
B．如图乙，可以探究电与磁之间的联系，首次证实这种联系的是物理学家安培
C．如图丙，此装置研究的是磁场对电流的作用
D．如图丁，导体AB水平运动时，电流表指针发生偏转，说明电路中有电流产生，发电机是利用该原理制成的
（多选）14．（2分）下列说法正确的是（ ）
A．冷水中的墨水比热水中的墨水扩散得慢，表明扩散快慢跟温度有关
B．一根铁丝很难被拉断，表明固体分子间存在相互作用的斥力
C．热机工作时可以将燃料中的化学能全部转化为机械能
D．沙漠的昼夜温差很大的主要原因是沙石的比热容较小
三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分）
15．（2分）有一种自动控制的楼道灯，只有光线暗且有声音时，电路接通，灯亮；光线亮时，不论发出多大声音，灯也不亮；楼道中还有一个三孔插座，且与楼道灯互不影响。请用笔画线代替导线完成电路。
16．（2分）闭合开关，通电螺线管附近的小磁针方向如图所示，请在图中括号内标出电源的极性（“+”或“﹣”），并标出磁感线的方向。
四、实验探究题（本题共3小题，第17题6分，第18题5分，第19题8分，共19分）
17．（6分）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 （填“增加”或“减少”），说明电流越 ，电磁铁磁性越强。
（2）根据图示的情境可知， （填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， ，电磁铁磁性越强。
（3）根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的 极。
（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。
18．（5分）某学习小组利用图甲所示电路测量未知电阻Rx的阻值。
（1）在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片P应滑至最 端（选填“左”或“右”），这样做的目的是 。
（2）闭合开关时，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表示数发生变化，电路故障可能是 （电表完好）。
（3）改正错误后，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后，电压表的示数为2.4V，电流表的示数如图乙所示，则I＝ A，待测电阻Rx＝ Ω。
19．（8分）如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
（1）如图甲，两个容器中的电阻丝串联的目的是使通过两个电阻丝的 相同。该装置可用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系；通电一段时间后，与 （选填“左”或“右”）侧容器相连的U形管中液面的高度差大。
（2）用U形管中液面的高度差来反映两容器内电阻丝放出热量的多少应用的实验方法是 。
（3）采用图乙所示实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时， 越大，产生的热量越 （选填“多”或“少”）。
（4）乙装置中电阻R3的主要作用是 。
（5）如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与断路前相比较，则左侧U形管中液面的高度差将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
五、综合应用题（第20题8分，第21题9分，共17分）
20．（8分）如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω，当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求：（1）低温挡正常工作时，求流过电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率；
（3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，求薯条吸收的热量；[]
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅电能转化为热能效率为75%，求烹制一次薯条需要的时间。
21．（9分）“绿水青山就是金山银山”，低碳环保的生活方式正在成为我国社会的广泛共识。倡导保护环境使用新能源势在必行，而风电是潜力巨大的新型能源。
（1）风力发电机是利用 的原理发电的；
（2）表中给出了在不同风速下某风力发电机组获得的能量。
当风速为15m/s时，该风力发电机组的发电效率是10%，则此时该风力发电机组的发电功率为多少千瓦？
（3）河南发布了2022年73个风电项目建设清单，风电项目规模共1020万千瓦。按风电年发电量为300亿千瓦时（即3×1010kW•h）计算，与火力发电站相比，相当于每年节约多少吨煤？（设煤完全燃烧，内能有30%转化为电能；煤的热值为3.0×107J/kg）
2024年河南省商丘市中考物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一、填空题（每空1分，共14分）
1．（2分）平时我们经常使用手机中的“高德地图”软件进行导航。“高德地图”导航软件利用的是我国“北斗”卫星进行精准定位的，导航时手机和“北斗”卫星之间是利用 电磁波 （选填超声波或电磁波）来传递信息的。“北斗”卫星在太空运行时有面积很大的太阳能电池板。他能将太阳能转化为 电能 ，为“北斗”卫星源源不断的提供能量。
【答案】电磁波；电能。
【分析】（1）电磁波能传递信息，可以在真空传播；广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的；
（2）太阳能电池板能将太阳能转化为电能。
【解答】解：导航时手机和“北斗”卫星之间是靠电磁波来传递信息的；卫星的太阳能电池板是将太阳能转化为电能，为“北斗”卫星源源不断的提供能量。
故答案为：电磁波；电能。
2．（2分）电在生活生产中的应用非常广泛，是我们日常生活中不可或缺的一部分，但不规范用电也会给我们带来危险。为防止人体触电，应该不 靠近 高压的带电体，只有不高于 36 V的电压对人体才是安全的。
【答案】见试题解答内容
【分析】安全用电的原则是不靠近高压带电体，不接触低压带电体，对人体的安全电压是不高于36V的电压。
【解答】解：为防止人体触电，人体不靠近高压带电体，不接触低压带电体，电压越高越危险。只有不高于36V的电压对人体才是安全的。
故答案为：靠近；36。
3．（2分）如图所示是一款油电混动汽车。它在低速行驶时电动机工作，将电能转化为机械能。在高速行驶时汽油机工作，将燃料燃烧产生的 内 能转化为机械能。它还可以刹车时将机械能转化为电能为电池充电，进行回收再利用，可降低能源消耗，这时电池在电路中相当于 用电器 （填“电源”或“用电器”）。
【答案】内；用电器。
【分析】汽油机工作时消耗了内能，得到了机械能；
用电器在电路中消耗电能。
【解答】解：汽油机工作时将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；为电池充电时电池消耗了电能，相当于电路中的用电器。
故答案为：内；用电器。
4．（3分）某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈做 切割 磁感线运动，闭合电路中产生 感应电流 ，小灯泡发光。随着小朋友的上下往复运动时，线圈产生的电流是 交流电 （选填“交流电”或“直流电”）。
【答案】切割；感应电流；交流电
【分析】产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动，就会产生感应电流。
【解答】解：当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中产生感应电流，小灯泡发光，这是电磁感应现象；随着小朋友的上下往复运动时，线圈产生的电流的方向周期性变化，是交流电。
故答案为：切割；感应电流；交流电。
5．（2分）为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车。为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的 电阻 。若充电过程中充电电流为100A，充电电压为380V，则新能源电动公交车充电2h消耗的电能为 76 kW•h。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）导体电阻的大小与温度、材料、长度和横截面积有关；
（2）根据W＝UIt求出电池消耗的电能，根据W＝UIt求出消耗的电能。
【解答】解：在温度、长度和材料相同时，导体的横截面积越大，即导线越粗，电阻越小；
新能源电动公交车充电2h消耗的电能：
W＝UIt＝380V×100A×2×3600s＝2.736×108J＝2.736×108×kW•h＝76kW•h。
故答案为：电阻；76。
6．（3分）如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 做功 的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的 压缩 冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2kg汽油，对外做功为2.3×107J，则汽油机的效率是 25% （汽油热值为4.6×107J/kg）。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。
（2）知道汽油的质量和热值，利用燃料完全放热公式Q放＝mq求汽油完全燃烧产生的热量（总能量）；利用效率公式η＝×100%求出汽油机的效率。
【解答】解：
（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明将活塞迅速下压，活塞对桶内空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；
（2）汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；
汽油机的效率η＝×100%＝×100%＝25%。
故答案为：做功；压缩；25%。
二、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。第7-12题，每小题只有一个选项符合题目要求，第13-14题，每小题有两个选项符合题目要求，全部选对得2分，选对但不全得1分，有错选的得0分）
7．（2分）用毛皮分别多次摩擦塑料水管和一束塑料丝后，将塑料丝迅速抛向空中，立即用水管置于其正下方，塑料丝便像章鱼般浮在空中，如图所示。关于这一过程下列说法正确的是（ ）
A．该现象是由于水管吸引轻小塑料丝所致
B．水管和塑料丝带上了异种电荷
C．塑料丝之间由于带同种电荷而相互排斥
D．带电的塑料丝没有受到重力的作用
【答案】C
【分析】（1）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
（2）物体由于地球吸引而受到的力叫重力。
【解答】解：AB、将塑料丝抛在塑料水管上方，塑料丝就会像章鱼一样，悬在空中，这是因为塑料丝和塑料水管因带了同种电荷而互相排斥，故AB错误；
C、毛皮和塑料丝摩擦后，塑料丝间带同种电荷相互排斥而呈章鱼状，故C正确；
D、带电的塑料丝受到地球吸引，仍受到重力的作用，故D错误。
故选：C。
8．（2分）“墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是雪，为有暗香来。”（王安石《梅花》）诗人在远处就能闻到淡淡梅花香味的原因是（ ）
A．分子由原子构成
B．分子间有空隙
C．分子之间同时存在引力和斥力
D．分子在不停地做无规则运动
【答案】D
【分析】物质是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动。
【解答】解：淡淡梅花香味，这是梅花香味分子扩散到空气中的结果，属于扩散现象，这说明分子在不停地做无规则运动，故ABC错误，D正确。
故选：D。
9．（2分）下列关于温度、内能和热量的说法中，正确的是（ ）
A．0℃的物体，内能为零
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．温度低的物体含有的热量一定少
【答案】C
【分析】（1）影响内能的因素是物体的质量、状态和温度。
（2）晶体在熔化时，吸收热量，但温度不变，内能增加；
（3）热传递的条件：有温度差；
（4）热量是一个过程量，只能说吸收热量或放出热量。
【解答】解：A．一切物体都具有内能，故物体的温度为0℃，其内能不为零，故A错误；
B．物体吸收了热量，物体的温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量温度不变，故B错误；
C．热传递的条件是存在温度差，内能小的物体温度可能高，内能大的物体温度可能低，故内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，故C正确；
D．热量是一个过程量，只能说吸收热量或放出热量，不能说所含的热量，故D错误。
故选：C。
10．（2分）下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．收音机B．电视机C．电饭锅D．电冰箱
【答案】C
【分析】当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应，除此之处，电流还有化学效应和磁效应。
【解答】解：A、收音机工作时，主要将电能转化为声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；
B、电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C、电饭锅工作时主要将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故C符合题意；
D、电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。
故选：C。
11．（2分）如图所示，电源电压不变，将电阻丝R1接在A、B两接线柱之间，此时电流表示数为0.6A；将电阻丝R2接在A、B两接线柱之间，电流表示数为1.2A。若各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间，则电流表示数应为（ ）
A．0.9AB．1.8AC．0.4AD．0.8A
【答案】D
【分析】根据欧姆定律求出两电阻丝的阻值之比，进而求出两电阻之间的关系，根据串联电路的电阻特点表示出各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时的总电阻，根据欧姆定律求出将电阻丝R2接在A、B两接线柱之间与各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时的电流之比，进而各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时电流表示数。
【解答】解：由欧姆定律可知，两电阻丝的阻值之比：＝＝＝＝，即R1＝2R2
由串联电路的电阻特点可知，各取R1和R2的一半长度串联后的总电阻：R＝R1+R2＝×2R2+×R2＝R2，
由欧姆定律可知，将电阻丝R2接在A、B两接线柱之间与各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时的电流之比：＝＝＝＝，
则各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时电流表示数：I3＝I2＝×1.2A＝0.8A。
故选：D。
12．（2分）如图所示电路，当开关S闭合后，L1、L2均能发光，电流表、电压表均有示数。过一会儿，灯都不发光，电流表、电压表的示数均为零，可能发生的故障是（ ）
A．L1灯丝断了B．L1短路了
C．L2灯丝断了D．L2短路了
【答案】A
【分析】当开关S闭合后，L1、L2均能发光，电流表、电压表均有示数，说明电路中各部位是好的。过一会儿，灯都不发光，电流表、电压表的示数均为零，如果电路发生短路，则电路中还有电流，不合题意。则电路发生断路。
【解答】解：A、若L1灯丝断了，则整个电路中无电流，两灯都不亮，电表无示数，符合题意。
B、若L1短路，则L2中还有电流，L2会变亮，电表有示数，不合题意。
C、若L2灯丝断了，则电压表与电路串联，电压表分担电源电压，有示数；此时两灯都不亮，电流表无示数，不合题意。
D、若L2短路，则电压表也短路而无示数，但L1中还有电流，L1会变亮，电流表有示数，不合题意。
故选：A。
（多选）13．（2分）下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，由安培定则可知，当开关闭合时，位于螺线管右侧的小磁针将顺时针旋转90度
B．如图乙，可以探究电与磁之间的联系，首次证实这种联系的是物理学家安培
C．如图丙，此装置研究的是磁场对电流的作用
D．如图丁，导体AB水平运动时，电流表指针发生偏转，说明电路中有电流产生，发电机是利用该原理制成的
【答案】CD
【分析】（1）根据安培定则判断通电螺线管的极性。
（2）奥斯特实验说明电磁之间存在联系；
（3）磁场对电流有力的作用；
（4）根据电磁感应现象分析。
【解答】解：A、甲图开关闭合后，根据安培定则，通电螺线管的右侧是N极，位于螺线管右侧的小磁针将逆时针旋90°，故A错误；
B、如图乙，可以探究电与磁之间的联系，首次证实这种联系的是物理学家奥斯特，故B错误；
C、如图丙，图中有电源，闭合开关，导体受力运动，说明磁场对电流有力的作用，故C正确；
D、图中没有电源，研究电磁感应，导体AB水平运动时，电流表指针发生偏转，说明电路中有电流产生，发电机是利用该原理制成的，故D正确。
故选：CD。
（多选）14．（2分）下列说法正确的是（ ）
A．冷水中的墨水比热水中的墨水扩散得慢，表明扩散快慢跟温度有关
B．一根铁丝很难被拉断，表明固体分子间存在相互作用的斥力
C．热机工作时可以将燃料中的化学能全部转化为机械能
D．沙漠的昼夜温差很大的主要原因是沙石的比热容较小
【答案】AD
【分析】（1）分子在永不停息地做无规则运动，其运动速度与温度有关，温度越高，运动速度越快；
（2）分子间存在相互作用的引力与斥力；
（3）在做功冲程中，燃料燃烧，化学能转化为内能，内能转化为机械能，其中只有少部分最后转化为机械能；
（4）根据Q＝cmΔt，质量和吸收相同热量时，物体的比热容越小，温度变化量越大。
【解答】解：A、不同的物质，在相互接触时彼此进入对方的现象是扩散现象，扩散的快慢跟温度有关，温度越高，扩散越快；滴入热水中的墨水比滴入冷水中的墨水扩散得快，说明温度越高，分子运动越剧烈，故A正确。
B、由于分子间存在引力，因此一根铁丝很难被拉断，故B错误；
C、内燃机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，转化为机械能，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了，故C错误；
D、根据Q＝cmΔt，质量和吸收相同热量时，沙漠地区主要是沙石，沙石的比热容小，沙石的温度变化量大，所以昼夜温差大，故D正确。
故选：AD。
三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分）
15．（2分）有一种自动控制的楼道灯，只有光线暗且有声音时，电路接通，灯亮；光线亮时，不论发出多大声音，灯也不亮；楼道中还有一个三孔插座，且与楼道灯互不影响。请用笔画线代替导线完成电路。
【答案】见解析图。
【分析】由题意知，只有当“光控开关”、“声控开关”都闭合了灯才能亮，由此判断两开关与灯泡的连接情况；螺丝灯口的接法：火线接入灯尾金属点，零线接入螺旋套；对于三孔插座的接线方法是要求“左零右火上接地”。
【解答】解：由题意知：只有当“光控开关”、“声控开关”都闭合了灯才能亮，说明灯泡与两个开关串联，且火线要先过开关，再接入灯泡尾部的金属点，零线接入螺旋套；三孔插座与灯泡并联，其接法为：左零右火上接地，如图所示：
16．（2分）闭合开关，通电螺线管附近的小磁针方向如图所示，请在图中括号内标出电源的极性（“+”或“﹣”），并标出磁感线的方向。
【答案】见解答
【分析】①知道小磁针静止时N极的指向，根据磁极间的相互作用判断出通电螺线管的磁极。
②根据通电螺线管的磁极判断出磁感线的方向。在磁体外部，磁感线总是从N极发出、回到S极。
③根据安培定则判断出电流的方向，确定电源的正负极。
【解答】解：①由图可知，小磁针静止时的右端为N极，根据异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥，则通电螺线管左端为S极，右端为N极。
②因为在磁体外部，磁感线总是从N极发出，回到S极，所以磁感线的方向是指向左的。
③根据安培定则，伸出右手使大拇指指示螺线管的下端N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，所以电流从螺线管的左端流入，则电源的左端为正极，右端为负极。如图所示：
四、实验探究题（本题共3小题，第17题6分，第18题5分，第19题8分，共19分）
17．（6分）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 增加 （填“增加”或“减少”），说明电流越 大 ，电磁铁磁性越强。
（2）根据图示的情境可知， 甲 （填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， 线圈匝数越多 ，电磁铁磁性越强。
（3）根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的 S 极。
（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 大头针被磁化，同名磁极相互排斥 。
【答案】见试题解答内容
【分析】掌握影响电磁铁磁性强弱的因素：电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯；
（1）分析滑动变阻器滑片向左移动时，电流的变化，得出电磁铁磁性的变化及吸引大头针个数的多少；
（2）根据电磁铁吸引大头针个数的多少判断电磁铁磁性的强弱并分析甲乙磁性不同的原因；
（3）掌握右手螺旋定则的内容：四指绕向电流的方向，大拇指所指的方向即为螺线管的N极；
（4）利用磁化和磁极间的作用规律进行分析。
【解答】解：（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加；
（2）由图知，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，甲乙串联，电流相等，甲的线圈匝数大于乙的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；
（3）根据右手螺旋定则，乙铁钉的上端是电磁铁的S极；
（4）大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。
故答案为：（1）增加；大；（2）甲；线圈匝数越多；（3）S；（4）大头针被磁化，同名磁极相互排斥。
18．（5分）某学习小组利用图甲所示电路测量未知电阻Rx的阻值。
（1）在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片P应滑至最 右 端（选填“左”或“右”），这样做的目的是 保护电路 。
（2）闭合开关时，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表示数发生变化，电路故障可能是 电阻R短路 （电表完好）。
（3）改正错误后，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后，电压表的示数为2.4V，电流表的示数如图乙所示，则I＝ 0.24 A，待测电阻Rx＝ 10 Ω。
【答案】（1）右；保护电路；（2）电阻R短路；（4）0.24；10。
【分析】（1）在开关闭合之前，为保护电路，滑动变阻器的滑片P应滑至阻值最大处；
（2）闭合开关时，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表示数发生变化，说明电路是通路，电压表始终无示数，说明电压表与导线并联接入电路，据此分析电路故障；
（3）根据电流表接入电路的量程读取电流值，根据欧姆定律计算待测电阻的阻值。
【解答】解：（1）在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片P应滑至阻值最大处，即最右端，这样做的目的是保护电路；
（2）闭合开关时，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表示数发生变化，说明电路是通路，电压表始终无示数，说明电压表与导线并联接入电路，所以电路故障可能是电阻R短路；
（3）由图乙可知电流表接入电路的量程时0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A，根据欧姆定律可得待测电阻Rx＝＝10Ω。
故答案为：（1）右；保护电路；（2）电阻R短路；（4）0.24；10。
19．（8分）如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
（1）如图甲，两个容器中的电阻丝串联的目的是使通过两个电阻丝的 电流和通电时间 相同。该装置可用来探究电流通过导体产生的热量与 电阻 的关系；通电一段时间后，与 右 （选填“左”或“右”）侧容器相连的U形管中液面的高度差大。
（2）用U形管中液面的高度差来反映两容器内电阻丝放出热量的多少应用的实验方法是 转换法 。
（3）采用图乙所示实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时， 电流 越大，产生的热量越 多 （选填“多”或“少”）。
（4）乙装置中电阻R3的主要作用是 利用并联分流使得通过R1和R2的电流不相等 。
（5）如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与断路前相比较，则左侧U形管中液面的高度差将 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）电流和通电时间；电阻；右；（2）转换法；（3）电流；多；（4）利用并联分流使得通过R1和R2的电流不相等；（5）变小。
【分析】（1）由图甲可知，左右容器内的电阻丝串联，通过它们的电流和通电时间相同，根据控制变量法分析可知；
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但电流产生的热量被容器中的空气吸收，空气温度升高体积膨胀，引起U形管中液柱高度的变化，所以可通过液面高度差的变化来反映电阻丝产生热量的多少，这是转换法；
（3）由图乙可知，右边容器内的电阻丝与容器外的电阻丝并联后，再与左边容器内的电阻丝串联，左右容器内的电阻丝阻值和通电时间相同，但通过左侧电阻丝的电流比通过右侧电阻丝的电流大，由控制变量法可得出结论；
（4）探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变，改变电流；
（5）当乙装置中R3发生了断路时，电路中只有R1和R2串联，此时电路中的总电阻变大，电路中电流变小，根据焦耳定律Q＝I2Rt在相同时间内，电阻丝产生热量的变化，得出结论。
【解答】解：（1）由图甲可知，左右容器内的电阻丝串联，通过它们的电流和通电时间相同，两电阻阻值不同，可以探究电流通过导体产生热量与导体电阻的关系；由焦耳定律可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多，所以与右侧容器相连的U形管中液面的高度差大；
（2）电流通过导体产生的热量不易观察，但容器内空气温度升高时，空气体积膨胀，推动U形管中的液体上升，从而用U形管中左右液面的高度差来显示，这是转换法；
（3）由图乙可知，右边容器内的电阻丝与容器外的电阻丝并联后，再与左边容器内的电阻丝串联，左右容器内的电阻丝阻值和通电时间相同，但通过左侧电阻丝的电流比通过右侧电阻丝的电流大，由控制变量法可知，控制不变的物理是电阻丝的阻值和通电时间，改变的物理量是通过它们的电流，故是探究电流产生的热量与电流大小的关系，多次实验，均发现左侧U形管液面高度差较大，由此得到的结论是：导体电阻相同时，通过导体的电流越大，相同时间内产生的热量越多；
（4）图乙的装置在实验中，右侧容器的外部，将一个完全相同的电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，利用并联分流，使通过左边容器中电阻的电流与通过右边容器中电阻的电流不同，可以探究电流产生的热量与通过导体的电流大小的关系；
（5）当乙装置中R3发生了断路时，电路中只有R1和R2串联，此时电路中的总电阻变大，电路中电流变小，根据焦耳定律Q＝I2Rt在相同时间内，电阻丝R1产生热量变小，与之前相比较，则左侧U形管中液面的高度差将变小。
故答案为：（1）电流和通电时间；电阻；右；（2）转换法；（3）电流；多；（4）利用并联分流使得通过R1和R2的电流不相等；（5）变小。
五、综合应用题（第20题8分，第21题9分，共17分）
20．（8分）如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω，当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求：（1）低温挡正常工作时，求流过电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率；
（3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，求薯条吸收的热量；[]
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅电能转化为热能效率为75%，求烹制一次薯条需要的时间。
【答案】（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
【分析】（1）低温挡正常工作时，开关S1断开，开关S接a时，R1、R2串联后与电动机并联，根据电阻的串联和欧姆定律即可求出电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2、电动机并联，根据P＝分别求出R1、R2的功率，然后求出总功率；
（3）根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算薯条吸收的热量；
（4）已知电能转化为热能的效率为75%，由η＝求出需要消耗的电能，然后根据W＝Pt计算加热时间。
【解答】解：（1）因并联电路两端电压相等，串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以低温挡正常工作时，通过电阻R2的电流：I＝＝＝0.88A；
（2）2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联，
则P1＝＝＝968W，P2＝＝＝242W；
总功率：P＝P1+P2＝968W+242W＝1210W；
（3）薯条质量m＝200g＝0.2kg，
薯条吸收的热量；Q吸＝c薯条m（t﹣t0）＝3.63×103J/（kg•℃）×0.2kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J；
（4）根据η＝可得，需要消耗的电能：W＝＝＝1.452×105J；
若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，由P＝可得，加热时间：t＝＝＝120s。
答：（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
21．（9分）“绿水青山就是金山银山”，低碳环保的生活方式正在成为我国社会的广泛共识。倡导保护环境使用新能源势在必行，而风电是潜力巨大的新型能源。
（1）风力发电机是利用 电磁感应 的原理发电的；
（2）表中给出了在不同风速下某风力发电机组获得的能量。
当风速为15m/s时，该风力发电机组的发电效率是10%，则此时该风力发电机组的发电功率为多少千瓦？
（3）河南发布了2022年73个风电项目建设清单，风电项目规模共1020万千瓦。按风电年发电量为300亿千瓦时（即3×1010kW•h）计算，与火力发电站相比，相当于每年节约多少吨煤？（设煤完全燃烧，内能有30%转化为电能；煤的热值为3.0×107J/kg）
【答案】（1）电磁感应；
（2）此时该风力发电机组的发电功率27kW；
（3）每年节约1.2×107t煤。
【分析】（1）发电机的工作原理是电磁感应原理；
（2）先求出有用的能量，最后除以时间就是电功率。
（3）先求出煤燃烧时的总能量，再根据能量公式Q＝qm变形，最后求出煤的质量。
【解答】解：（1）发电机的工作原理是电磁感应原理；
（2）当风速为15m/s时，1s内获得的能量是W总＝2.7×105J，
发电机组的发电效率是10%，则发电机有用的能量是W有＝W总×η＝2.7×105J×10%＝2.7×104J，
则此时该风力发电机组的发电功率为P＝＝＝2.7×104W＝27kW；
（3）因为1kW•h＝3.6×106J，所以3×1010kW•h＝3×1010×3.6×106J＝1.08×1017J
煤完全燃烧，内能有30%转化为电能，则内能为
W内＝＝＝3.6×1017J
而煤燃烧的能量公式Q＝qm，Q＝W内，则
m＝＝＝1.2×1010kg＝1.2×107t
答：（1）电磁感应；
（2）此时该风力发电机组的发电功率27kW；
（3）每年节约1.2×107t煤。
风速v/（m•s﹣1）
5
10
15
20
1s内获得的能量/（×104J）
1
8
27
64
风速v/（m•s﹣1）
5
10
15
20
1s内获得的能量/（×104J）
1
8
27
64
1．（2分）平时我们经常使用手机中的“高德地图”软件进行导航。“高德地图”导航软件利用的是我国“北斗”卫星进行精准定位的，导航时手机和“北斗”卫星之间是利用 （选填超声波或电磁波）来传递信息的。“北斗”卫星在太空运行时有面积很大的太阳能电池板。他能将太阳能转化为 ，为“北斗”卫星源源不断的提供能量。
2．（2分）电在生活生产中的应用非常广泛，是我们日常生活中不可或缺的一部分，但不规范用电也会给我们带来危险。为防止人体触电，应该不 高压的带电体，只有不高于 V的电压对人体才是安全的。
3．（2分）如图所示是一款油电混动汽车。它在低速行驶时电动机工作，将电能转化为机械能。在高速行驶时汽油机工作，将燃料燃烧产生的 能转化为机械能。它还可以刹车时将机械能转化为电能为电池充电，进行回收再利用，可降低能源消耗，这时电池在电路中相当于 （填“电源”或“用电器”）。
4．（3分）某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈做 磁感线运动，闭合电路中产生 ，小灯泡发光。随着小朋友的上下往复运动时，线圈产生的电流是 （选填“交流电”或“直流电”）。
5．（2分）为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车。为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的 。若充电过程中充电电流为100A，充电电压为380V，则新能源电动公交车充电2h消耗的电能为 kW•h。
6．（3分）如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2kg汽油，对外做功为2.3×107J，则汽油机的效率是 （汽油热值为4.6×107J/kg）。
二、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。第7-12题，每小题只有一个选项符合题目要求，第13-14题，每小题有两个选项符合题目要求，全部选对得2分，选对但不全得1分，有错选的得0分）
7．（2分）用毛皮分别多次摩擦塑料水管和一束塑料丝后，将塑料丝迅速抛向空中，立即用水管置于其正下方，塑料丝便像章鱼般浮在空中，如图所示。关于这一过程下列说法正确的是（ ）
A．该现象是由于水管吸引轻小塑料丝所致
B．水管和塑料丝带上了异种电荷
C．塑料丝之间由于带同种电荷而相互排斥
D．带电的塑料丝没有受到重力的作用
8．（2分）“墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是雪，为有暗香来。”（王安石《梅花》）诗人在远处就能闻到淡淡梅花香味的原因是（ ）
A．分子由原子构成
B．分子间有空隙
C．分子之间同时存在引力和斥力
D．分子在不停地做无规则运动
9．（2分）下列关于温度、内能和热量的说法中，正确的是（ ）
A．0℃的物体，内能为零
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．温度低的物体含有的热量一定少
10．（2分）下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．收音机B．电视机C．电饭锅D．电冰箱
11．（2分）如图所示，电源电压不变，将电阻丝R1接在A、B两接线柱之间，此时电流表示数为0.6A；将电阻丝R2接在A、B两接线柱之间，电流表示数为1.2A。若各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间，则电流表示数应为（ ）
A．0.9AB．1.8AC．0.4AD．0.8A
12．（2分）如图所示电路，当开关S闭合后，L1、L2均能发光，电流表、电压表均有示数。过一会儿，灯都不发光，电流表、电压表的示数均为零，可能发生的故障是（ ）
A．L1灯丝断了B．L1短路了
C．L2灯丝断了D．L2短路了
（多选）13．（2分）下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，由安培定则可知，当开关闭合时，位于螺线管右侧的小磁针将顺时针旋转90度
B．如图乙，可以探究电与磁之间的联系，首次证实这种联系的是物理学家安培
C．如图丙，此装置研究的是磁场对电流的作用
D．如图丁，导体AB水平运动时，电流表指针发生偏转，说明电路中有电流产生，发电机是利用该原理制成的
（多选）14．（2分）下列说法正确的是（ ）
A．冷水中的墨水比热水中的墨水扩散得慢，表明扩散快慢跟温度有关
B．一根铁丝很难被拉断，表明固体分子间存在相互作用的斥力
C．热机工作时可以将燃料中的化学能全部转化为机械能
D．沙漠的昼夜温差很大的主要原因是沙石的比热容较小
三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分）
15．（2分）有一种自动控制的楼道灯，只有光线暗且有声音时，电路接通，灯亮；光线亮时，不论发出多大声音，灯也不亮；楼道中还有一个三孔插座，且与楼道灯互不影响。请用笔画线代替导线完成电路。
16．（2分）闭合开关，通电螺线管附近的小磁针方向如图所示，请在图中括号内标出电源的极性（“+”或“﹣”），并标出磁感线的方向。
四、实验探究题（本题共3小题，第17题6分，第18题5分，第19题8分，共19分）
17．（6分）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 （填“增加”或“减少”），说明电流越 ，电磁铁磁性越强。
（2）根据图示的情境可知， （填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， ，电磁铁磁性越强。
（3）根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的 极。
（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。
18．（5分）某学习小组利用图甲所示电路测量未知电阻Rx的阻值。
（1）在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片P应滑至最 端（选填“左”或“右”），这样做的目的是 。
（2）闭合开关时，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表示数发生变化，电路故障可能是 （电表完好）。
（3）改正错误后，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后，电压表的示数为2.4V，电流表的示数如图乙所示，则I＝ A，待测电阻Rx＝ Ω。
19．（8分）如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
（1）如图甲，两个容器中的电阻丝串联的目的是使通过两个电阻丝的 相同。该装置可用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系；通电一段时间后，与 （选填“左”或“右”）侧容器相连的U形管中液面的高度差大。
（2）用U形管中液面的高度差来反映两容器内电阻丝放出热量的多少应用的实验方法是 。
（3）采用图乙所示实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时， 越大，产生的热量越 （选填“多”或“少”）。
（4）乙装置中电阻R3的主要作用是 。
（5）如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与断路前相比较，则左侧U形管中液面的高度差将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
五、综合应用题（第20题8分，第21题9分，共17分）
20．（8分）如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω，当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求：（1）低温挡正常工作时，求流过电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率；
（3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，求薯条吸收的热量；[]
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅电能转化为热能效率为75%，求烹制一次薯条需要的时间。
21．（9分）“绿水青山就是金山银山”，低碳环保的生活方式正在成为我国社会的广泛共识。倡导保护环境使用新能源势在必行，而风电是潜力巨大的新型能源。
（1）风力发电机是利用 的原理发电的；
（2）表中给出了在不同风速下某风力发电机组获得的能量。
当风速为15m/s时，该风力发电机组的发电效率是10%，则此时该风力发电机组的发电功率为多少千瓦？
（3）河南发布了2022年73个风电项目建设清单，风电项目规模共1020万千瓦。按风电年发电量为300亿千瓦时（即3×1010kW•h）计算，与火力发电站相比，相当于每年节约多少吨煤？（设煤完全燃烧，内能有30%转化为电能；煤的热值为3.0×107J/kg）
2024年河南省商丘市中考物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一、填空题（每空1分，共14分）
1．（2分）平时我们经常使用手机中的“高德地图”软件进行导航。“高德地图”导航软件利用的是我国“北斗”卫星进行精准定位的，导航时手机和“北斗”卫星之间是利用 电磁波 （选填超声波或电磁波）来传递信息的。“北斗”卫星在太空运行时有面积很大的太阳能电池板。他能将太阳能转化为 电能 ，为“北斗”卫星源源不断的提供能量。
【答案】电磁波；电能。
【分析】（1）电磁波能传递信息，可以在真空传播；广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的；
（2）太阳能电池板能将太阳能转化为电能。
【解答】解：导航时手机和“北斗”卫星之间是靠电磁波来传递信息的；卫星的太阳能电池板是将太阳能转化为电能，为“北斗”卫星源源不断的提供能量。
故答案为：电磁波；电能。
2．（2分）电在生活生产中的应用非常广泛，是我们日常生活中不可或缺的一部分，但不规范用电也会给我们带来危险。为防止人体触电，应该不 靠近 高压的带电体，只有不高于 36 V的电压对人体才是安全的。
【答案】见试题解答内容
【分析】安全用电的原则是不靠近高压带电体，不接触低压带电体，对人体的安全电压是不高于36V的电压。
【解答】解：为防止人体触电，人体不靠近高压带电体，不接触低压带电体，电压越高越危险。只有不高于36V的电压对人体才是安全的。
故答案为：靠近；36。
3．（2分）如图所示是一款油电混动汽车。它在低速行驶时电动机工作，将电能转化为机械能。在高速行驶时汽油机工作，将燃料燃烧产生的 内 能转化为机械能。它还可以刹车时将机械能转化为电能为电池充电，进行回收再利用，可降低能源消耗，这时电池在电路中相当于 用电器 （填“电源”或“用电器”）。
【答案】内；用电器。
【分析】汽油机工作时消耗了内能，得到了机械能；
用电器在电路中消耗电能。
【解答】解：汽油机工作时将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；为电池充电时电池消耗了电能，相当于电路中的用电器。
故答案为：内；用电器。
4．（3分）某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈做 切割 磁感线运动，闭合电路中产生 感应电流 ，小灯泡发光。随着小朋友的上下往复运动时，线圈产生的电流是 交流电 （选填“交流电”或“直流电”）。
【答案】切割；感应电流；交流电
【分析】产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动，就会产生感应电流。
【解答】解：当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中产生感应电流，小灯泡发光，这是电磁感应现象；随着小朋友的上下往复运动时，线圈产生的电流的方向周期性变化，是交流电。
故答案为：切割；感应电流；交流电。
5．（2分）为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车。为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的 电阻 。若充电过程中充电电流为100A，充电电压为380V，则新能源电动公交车充电2h消耗的电能为 76 kW•h。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）导体电阻的大小与温度、材料、长度和横截面积有关；
（2）根据W＝UIt求出电池消耗的电能，根据W＝UIt求出消耗的电能。
【解答】解：在温度、长度和材料相同时，导体的横截面积越大，即导线越粗，电阻越小；
新能源电动公交车充电2h消耗的电能：
W＝UIt＝380V×100A×2×3600s＝2.736×108J＝2.736×108×kW•h＝76kW•h。
故答案为：电阻；76。
6．（3分）如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 做功 的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的 压缩 冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2kg汽油，对外做功为2.3×107J，则汽油机的效率是 25% （汽油热值为4.6×107J/kg）。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。
（2）知道汽油的质量和热值，利用燃料完全放热公式Q放＝mq求汽油完全燃烧产生的热量（总能量）；利用效率公式η＝×100%求出汽油机的效率。
【解答】解：
（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明将活塞迅速下压，活塞对桶内空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；
（2）汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；
汽油机的效率η＝×100%＝×100%＝25%。
故答案为：做功；压缩；25%。
二、选择题（本题共8小题，每小题2分，共16分。第7-12题，每小题只有一个选项符合题目要求，第13-14题，每小题有两个选项符合题目要求，全部选对得2分，选对但不全得1分，有错选的得0分）
7．（2分）用毛皮分别多次摩擦塑料水管和一束塑料丝后，将塑料丝迅速抛向空中，立即用水管置于其正下方，塑料丝便像章鱼般浮在空中，如图所示。关于这一过程下列说法正确的是（ ）
A．该现象是由于水管吸引轻小塑料丝所致
B．水管和塑料丝带上了异种电荷
C．塑料丝之间由于带同种电荷而相互排斥
D．带电的塑料丝没有受到重力的作用
【答案】C
【分析】（1）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
（2）物体由于地球吸引而受到的力叫重力。
【解答】解：AB、将塑料丝抛在塑料水管上方，塑料丝就会像章鱼一样，悬在空中，这是因为塑料丝和塑料水管因带了同种电荷而互相排斥，故AB错误；
C、毛皮和塑料丝摩擦后，塑料丝间带同种电荷相互排斥而呈章鱼状，故C正确；
D、带电的塑料丝受到地球吸引，仍受到重力的作用，故D错误。
故选：C。
8．（2分）“墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是雪，为有暗香来。”（王安石《梅花》）诗人在远处就能闻到淡淡梅花香味的原因是（ ）
A．分子由原子构成
B．分子间有空隙
C．分子之间同时存在引力和斥力
D．分子在不停地做无规则运动
【答案】D
【分析】物质是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动。
【解答】解：淡淡梅花香味，这是梅花香味分子扩散到空气中的结果，属于扩散现象，这说明分子在不停地做无规则运动，故ABC错误，D正确。
故选：D。
9．（2分）下列关于温度、内能和热量的说法中，正确的是（ ）
A．0℃的物体，内能为零
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．温度低的物体含有的热量一定少
【答案】C
【分析】（1）影响内能的因素是物体的质量、状态和温度。
（2）晶体在熔化时，吸收热量，但温度不变，内能增加；
（3）热传递的条件：有温度差；
（4）热量是一个过程量，只能说吸收热量或放出热量。
【解答】解：A．一切物体都具有内能，故物体的温度为0℃，其内能不为零，故A错误；
B．物体吸收了热量，物体的温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量温度不变，故B错误；
C．热传递的条件是存在温度差，内能小的物体温度可能高，内能大的物体温度可能低，故内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，故C正确；
D．热量是一个过程量，只能说吸收热量或放出热量，不能说所含的热量，故D错误。
故选：C。
10．（2分）下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．收音机B．电视机C．电饭锅D．电冰箱
【答案】C
【分析】当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应，除此之处，电流还有化学效应和磁效应。
【解答】解：A、收音机工作时，主要将电能转化为声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；
B、电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C、电饭锅工作时主要将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故C符合题意；
D、电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。
故选：C。
11．（2分）如图所示，电源电压不变，将电阻丝R1接在A、B两接线柱之间，此时电流表示数为0.6A；将电阻丝R2接在A、B两接线柱之间，电流表示数为1.2A。若各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间，则电流表示数应为（ ）
A．0.9AB．1.8AC．0.4AD．0.8A
【答案】D
【分析】根据欧姆定律求出两电阻丝的阻值之比，进而求出两电阻之间的关系，根据串联电路的电阻特点表示出各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时的总电阻，根据欧姆定律求出将电阻丝R2接在A、B两接线柱之间与各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时的电流之比，进而各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时电流表示数。
【解答】解：由欧姆定律可知，两电阻丝的阻值之比：＝＝＝＝，即R1＝2R2
由串联电路的电阻特点可知，各取R1和R2的一半长度串联后的总电阻：R＝R1+R2＝×2R2+×R2＝R2，
由欧姆定律可知，将电阻丝R2接在A、B两接线柱之间与各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时的电流之比：＝＝＝＝，
则各取R1和R2的一半长度串联后再接入A、B之间时电流表示数：I3＝I2＝×1.2A＝0.8A。
故选：D。
12．（2分）如图所示电路，当开关S闭合后，L1、L2均能发光，电流表、电压表均有示数。过一会儿，灯都不发光，电流表、电压表的示数均为零，可能发生的故障是（ ）
A．L1灯丝断了B．L1短路了
C．L2灯丝断了D．L2短路了
【答案】A
【分析】当开关S闭合后，L1、L2均能发光，电流表、电压表均有示数，说明电路中各部位是好的。过一会儿，灯都不发光，电流表、电压表的示数均为零，如果电路发生短路，则电路中还有电流，不合题意。则电路发生断路。
【解答】解：A、若L1灯丝断了，则整个电路中无电流，两灯都不亮，电表无示数，符合题意。
B、若L1短路，则L2中还有电流，L2会变亮，电表有示数，不合题意。
C、若L2灯丝断了，则电压表与电路串联，电压表分担电源电压，有示数；此时两灯都不亮，电流表无示数，不合题意。
D、若L2短路，则电压表也短路而无示数，但L1中还有电流，L1会变亮，电流表有示数，不合题意。
故选：A。
（多选）13．（2分）下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，由安培定则可知，当开关闭合时，位于螺线管右侧的小磁针将顺时针旋转90度
B．如图乙，可以探究电与磁之间的联系，首次证实这种联系的是物理学家安培
C．如图丙，此装置研究的是磁场对电流的作用
D．如图丁，导体AB水平运动时，电流表指针发生偏转，说明电路中有电流产生，发电机是利用该原理制成的
【答案】CD
【分析】（1）根据安培定则判断通电螺线管的极性。
（2）奥斯特实验说明电磁之间存在联系；
（3）磁场对电流有力的作用；
（4）根据电磁感应现象分析。
【解答】解：A、甲图开关闭合后，根据安培定则，通电螺线管的右侧是N极，位于螺线管右侧的小磁针将逆时针旋90°，故A错误；
B、如图乙，可以探究电与磁之间的联系，首次证实这种联系的是物理学家奥斯特，故B错误；
C、如图丙，图中有电源，闭合开关，导体受力运动，说明磁场对电流有力的作用，故C正确；
D、图中没有电源，研究电磁感应，导体AB水平运动时，电流表指针发生偏转，说明电路中有电流产生，发电机是利用该原理制成的，故D正确。
故选：CD。
（多选）14．（2分）下列说法正确的是（ ）
A．冷水中的墨水比热水中的墨水扩散得慢，表明扩散快慢跟温度有关
B．一根铁丝很难被拉断，表明固体分子间存在相互作用的斥力
C．热机工作时可以将燃料中的化学能全部转化为机械能
D．沙漠的昼夜温差很大的主要原因是沙石的比热容较小
【答案】AD
【分析】（1）分子在永不停息地做无规则运动，其运动速度与温度有关，温度越高，运动速度越快；
（2）分子间存在相互作用的引力与斥力；
（3）在做功冲程中，燃料燃烧，化学能转化为内能，内能转化为机械能，其中只有少部分最后转化为机械能；
（4）根据Q＝cmΔt，质量和吸收相同热量时，物体的比热容越小，温度变化量越大。
【解答】解：A、不同的物质，在相互接触时彼此进入对方的现象是扩散现象，扩散的快慢跟温度有关，温度越高，扩散越快；滴入热水中的墨水比滴入冷水中的墨水扩散得快，说明温度越高，分子运动越剧烈，故A正确。
B、由于分子间存在引力，因此一根铁丝很难被拉断，故B错误；
C、内燃机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，转化为机械能，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了，故C错误；
D、根据Q＝cmΔt，质量和吸收相同热量时，沙漠地区主要是沙石，沙石的比热容小，沙石的温度变化量大，所以昼夜温差大，故D正确。
故选：AD。
三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分）
15．（2分）有一种自动控制的楼道灯，只有光线暗且有声音时，电路接通，灯亮；光线亮时，不论发出多大声音，灯也不亮；楼道中还有一个三孔插座，且与楼道灯互不影响。请用笔画线代替导线完成电路。
【答案】见解析图。
【分析】由题意知，只有当“光控开关”、“声控开关”都闭合了灯才能亮，由此判断两开关与灯泡的连接情况；螺丝灯口的接法：火线接入灯尾金属点，零线接入螺旋套；对于三孔插座的接线方法是要求“左零右火上接地”。
【解答】解：由题意知：只有当“光控开关”、“声控开关”都闭合了灯才能亮，说明灯泡与两个开关串联，且火线要先过开关，再接入灯泡尾部的金属点，零线接入螺旋套；三孔插座与灯泡并联，其接法为：左零右火上接地，如图所示：
16．（2分）闭合开关，通电螺线管附近的小磁针方向如图所示，请在图中括号内标出电源的极性（“+”或“﹣”），并标出磁感线的方向。
【答案】见解答
【分析】①知道小磁针静止时N极的指向，根据磁极间的相互作用判断出通电螺线管的磁极。
②根据通电螺线管的磁极判断出磁感线的方向。在磁体外部，磁感线总是从N极发出、回到S极。
③根据安培定则判断出电流的方向，确定电源的正负极。
【解答】解：①由图可知，小磁针静止时的右端为N极，根据异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥，则通电螺线管左端为S极，右端为N极。
②因为在磁体外部，磁感线总是从N极发出，回到S极，所以磁感线的方向是指向左的。
③根据安培定则，伸出右手使大拇指指示螺线管的下端N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，所以电流从螺线管的左端流入，则电源的左端为正极，右端为负极。如图所示：
四、实验探究题（本题共3小题，第17题6分，第18题5分，第19题8分，共19分）
17．（6分）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 增加 （填“增加”或“减少”），说明电流越 大 ，电磁铁磁性越强。
（2）根据图示的情境可知， 甲 （填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， 线圈匝数越多 ，电磁铁磁性越强。
（3）根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的 S 极。
（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 大头针被磁化，同名磁极相互排斥 。
【答案】见试题解答内容
【分析】掌握影响电磁铁磁性强弱的因素：电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯；
（1）分析滑动变阻器滑片向左移动时，电流的变化，得出电磁铁磁性的变化及吸引大头针个数的多少；
（2）根据电磁铁吸引大头针个数的多少判断电磁铁磁性的强弱并分析甲乙磁性不同的原因；
（3）掌握右手螺旋定则的内容：四指绕向电流的方向，大拇指所指的方向即为螺线管的N极；
（4）利用磁化和磁极间的作用规律进行分析。
【解答】解：（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加；
（2）由图知，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，甲乙串联，电流相等，甲的线圈匝数大于乙的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；
（3）根据右手螺旋定则，乙铁钉的上端是电磁铁的S极；
（4）大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。
故答案为：（1）增加；大；（2）甲；线圈匝数越多；（3）S；（4）大头针被磁化，同名磁极相互排斥。
18．（5分）某学习小组利用图甲所示电路测量未知电阻Rx的阻值。
（1）在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片P应滑至最 右 端（选填“左”或“右”），这样做的目的是 保护电路 。
（2）闭合开关时，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表示数发生变化，电路故障可能是 电阻R短路 （电表完好）。
（3）改正错误后，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后，电压表的示数为2.4V，电流表的示数如图乙所示，则I＝ 0.24 A，待测电阻Rx＝ 10 Ω。
【答案】（1）右；保护电路；（2）电阻R短路；（4）0.24；10。
【分析】（1）在开关闭合之前，为保护电路，滑动变阻器的滑片P应滑至阻值最大处；
（2）闭合开关时，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表示数发生变化，说明电路是通路，电压表始终无示数，说明电压表与导线并联接入电路，据此分析电路故障；
（3）根据电流表接入电路的量程读取电流值，根据欧姆定律计算待测电阻的阻值。
【解答】解：（1）在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片P应滑至阻值最大处，即最右端，这样做的目的是保护电路；
（2）闭合开关时，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表示数发生变化，说明电路是通路，电压表始终无示数，说明电压表与导线并联接入电路，所以电路故障可能是电阻R短路；
（3）由图乙可知电流表接入电路的量程时0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A，根据欧姆定律可得待测电阻Rx＝＝10Ω。
故答案为：（1）右；保护电路；（2）电阻R短路；（4）0.24；10。
19．（8分）如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
（1）如图甲，两个容器中的电阻丝串联的目的是使通过两个电阻丝的 电流和通电时间 相同。该装置可用来探究电流通过导体产生的热量与 电阻 的关系；通电一段时间后，与 右 （选填“左”或“右”）侧容器相连的U形管中液面的高度差大。
（2）用U形管中液面的高度差来反映两容器内电阻丝放出热量的多少应用的实验方法是 转换法 。
（3）采用图乙所示实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时， 电流 越大，产生的热量越 多 （选填“多”或“少”）。
（4）乙装置中电阻R3的主要作用是 利用并联分流使得通过R1和R2的电流不相等 。
（5）如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与断路前相比较，则左侧U形管中液面的高度差将 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）电流和通电时间；电阻；右；（2）转换法；（3）电流；多；（4）利用并联分流使得通过R1和R2的电流不相等；（5）变小。
【分析】（1）由图甲可知，左右容器内的电阻丝串联，通过它们的电流和通电时间相同，根据控制变量法分析可知；
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但电流产生的热量被容器中的空气吸收，空气温度升高体积膨胀，引起U形管中液柱高度的变化，所以可通过液面高度差的变化来反映电阻丝产生热量的多少，这是转换法；
（3）由图乙可知，右边容器内的电阻丝与容器外的电阻丝并联后，再与左边容器内的电阻丝串联，左右容器内的电阻丝阻值和通电时间相同，但通过左侧电阻丝的电流比通过右侧电阻丝的电流大，由控制变量法可得出结论；
（4）探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变，改变电流；
（5）当乙装置中R3发生了断路时，电路中只有R1和R2串联，此时电路中的总电阻变大，电路中电流变小，根据焦耳定律Q＝I2Rt在相同时间内，电阻丝产生热量的变化，得出结论。
【解答】解：（1）由图甲可知，左右容器内的电阻丝串联，通过它们的电流和通电时间相同，两电阻阻值不同，可以探究电流通过导体产生热量与导体电阻的关系；由焦耳定律可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多，所以与右侧容器相连的U形管中液面的高度差大；
（2）电流通过导体产生的热量不易观察，但容器内空气温度升高时，空气体积膨胀，推动U形管中的液体上升，从而用U形管中左右液面的高度差来显示，这是转换法；
（3）由图乙可知，右边容器内的电阻丝与容器外的电阻丝并联后，再与左边容器内的电阻丝串联，左右容器内的电阻丝阻值和通电时间相同，但通过左侧电阻丝的电流比通过右侧电阻丝的电流大，由控制变量法可知，控制不变的物理是电阻丝的阻值和通电时间，改变的物理量是通过它们的电流，故是探究电流产生的热量与电流大小的关系，多次实验，均发现左侧U形管液面高度差较大，由此得到的结论是：导体电阻相同时，通过导体的电流越大，相同时间内产生的热量越多；
（4）图乙的装置在实验中，右侧容器的外部，将一个完全相同的电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，利用并联分流，使通过左边容器中电阻的电流与通过右边容器中电阻的电流不同，可以探究电流产生的热量与通过导体的电流大小的关系；
（5）当乙装置中R3发生了断路时，电路中只有R1和R2串联，此时电路中的总电阻变大，电路中电流变小，根据焦耳定律Q＝I2Rt在相同时间内，电阻丝R1产生热量变小，与之前相比较，则左侧U形管中液面的高度差将变小。
故答案为：（1）电流和通电时间；电阻；右；（2）转换法；（3）电流；多；（4）利用并联分流使得通过R1和R2的电流不相等；（5）变小。
五、综合应用题（第20题8分，第21题9分，共17分）
20．（8分）如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω，当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求：（1）低温挡正常工作时，求流过电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率；
（3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，求薯条吸收的热量；[]
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅电能转化为热能效率为75%，求烹制一次薯条需要的时间。
【答案】（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
【分析】（1）低温挡正常工作时，开关S1断开，开关S接a时，R1、R2串联后与电动机并联，根据电阻的串联和欧姆定律即可求出电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2、电动机并联，根据P＝分别求出R1、R2的功率，然后求出总功率；
（3）根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算薯条吸收的热量；
（4）已知电能转化为热能的效率为75%，由η＝求出需要消耗的电能，然后根据W＝Pt计算加热时间。
【解答】解：（1）因并联电路两端电压相等，串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以低温挡正常工作时，通过电阻R2的电流：I＝＝＝0.88A；
（2）2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联，
则P1＝＝＝968W，P2＝＝＝242W；
总功率：P＝P1+P2＝968W+242W＝1210W；
（3）薯条质量m＝200g＝0.2kg，
薯条吸收的热量；Q吸＝c薯条m（t﹣t0）＝3.63×103J/（kg•℃）×0.2kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J；
（4）根据η＝可得，需要消耗的电能：W＝＝＝1.452×105J；
若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，由P＝可得，加热时间：t＝＝＝120s。
答：（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
21．（9分）“绿水青山就是金山银山”，低碳环保的生活方式正在成为我国社会的广泛共识。倡导保护环境使用新能源势在必行，而风电是潜力巨大的新型能源。
（1）风力发电机是利用 电磁感应 的原理发电的；
（2）表中给出了在不同风速下某风力发电机组获得的能量。
当风速为15m/s时，该风力发电机组的发电效率是10%，则此时该风力发电机组的发电功率为多少千瓦？
（3）河南发布了2022年73个风电项目建设清单，风电项目规模共1020万千瓦。按风电年发电量为300亿千瓦时（即3×1010kW•h）计算，与火力发电站相比，相当于每年节约多少吨煤？（设煤完全燃烧，内能有30%转化为电能；煤的热值为3.0×107J/kg）
【答案】（1）电磁感应；
（2）此时该风力发电机组的发电功率27kW；
（3）每年节约1.2×107t煤。
【分析】（1）发电机的工作原理是电磁感应原理；
（2）先求出有用的能量，最后除以时间就是电功率。
（3）先求出煤燃烧时的总能量，再根据能量公式Q＝qm变形，最后求出煤的质量。
【解答】解：（1）发电机的工作原理是电磁感应原理；
（2）当风速为15m/s时，1s内获得的能量是W总＝2.7×105J，
发电机组的发电效率是10%，则发电机有用的能量是W有＝W总×η＝2.7×105J×10%＝2.7×104J，
则此时该风力发电机组的发电功率为P＝＝＝2.7×104W＝27kW；
（3）因为1kW•h＝3.6×106J，所以3×1010kW•h＝3×1010×3.6×106J＝1.08×1017J
煤完全燃烧，内能有30%转化为电能，则内能为
W内＝＝＝3.6×1017J
而煤燃烧的能量公式Q＝qm，Q＝W内，则
m＝＝＝1.2×1010kg＝1.2×107t
答：（1）电磁感应；
（2）此时该风力发电机组的发电功率27kW；
（3）每年节约1.2×107t煤。
风速v/（m•s﹣1）
5
10
15
20
1s内获得的能量/（×104J）
1
8
27
64
风速v/（m•s﹣1）
5
10
15
20
1s内获得的能量/（×104J）
1
8
27
64
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