浙江省三年2018_2020中考物理真题分类汇编专题06电磁学计算题+综合题含解析20201120651

这是一份浙江省三年2018_2020中考物理真题分类汇编专题06电磁学计算题+综合题含解析20201120651，共21页。试卷主要包含了计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
专题06电磁学-计算题+综合题
一、计算题（本大题共24小题）
1.[来源: 2020年浙江省宁波市中考物理试卷]现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN.设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。
(1)由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是______cm。
(2)在触点N滑动过程中，RMN的最大值是多少？
(3)每1cm电阻丝的阻值是______Ω.(提示：图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
(4)如图丙所示，把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后闭合开关S，通电1min，电路消耗的电能为W.求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)


【答案】(1)10；
(2)当x=0或x=50cm时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为R1的简单电路，
由图乙可知，电路中的电流I大=0.9A，
由I=UR可得，变阻器接入电路中的电阻R1=UI大=4.5V0.9A=5Ω，
当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，
由图乙可知，电路中的电流I小=0.5A，
此时电路的总电阻R总=UI小=4.5V0.5A=9Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，M、N之间的最大值RMN大=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω；
(3)0.4；
(4)把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后，电路为圆环的简单电路，
由电阻的并联可知，当铜丝全部位于MN上方(或下方)时，上方(或下方)的电阻最小，电路的总电阻最小，
此时MN上、下两部分电阻丝的电阻分别为R5=25cm×0.4Ω/cm=10Ω，R6=R环-R5=16Ω-10Ω=6Ω，
此时电路的总电阻R总'=R5R6R5+R6=10Ω×6Ω10Ω+6Ω=3.75Ω
则通电1min，电路消耗的最大电能W=U2R总't=(4.5V)23.75Ω×60s=324J。
【解析】解：
(1)当滑片在铜丝上移动时，金属圆环的总电阻不变，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流不变，
由图乙可知，x从30cm到40cm的过程中，电路的电流不变，则该金属圆环中铜丝的长度为40cm-30cm=10cm；
(2)当x=0或x=50cm时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为R1的简单电路，
由图乙可知，电路中的电流I大=0.9A，
由I=UR可得，变阻器接入电路中的电阻R1=UI大=4.5V0.9A=5Ω，
当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，
由图乙可知，电路中的电流I小=0.5A，
此时电路的总电阻R总=UI小=4.5V0.5A=9Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，M、N之间的最大值RMN大=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω；
(3)由题意可知，M、N之间两段弧形金属丝并联，分别设为R3、R4，如下图所示：

因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，1RMN=1R3+1R4，即RMN=R3R4R3+R4，
因金属圆环中电阻丝的总电阻一定，即R3+R4的值不变，
所以，由数学知识“两个正数和一定，两数相同时乘积最大”可知，R3=R4时，M、N之间的总电阻最大，
则RMN大=R3R4R3+R4，即4Ω=R3R3R3+R4，解得：R3=R4=8Ω，
金属圆环中电阻丝的总电阻R环=R3+R4=8Ω+8Ω=16Ω，
由图乙可知，金属圆环中电阻丝的总长度L=50cm-10cm=40cm，
所以，每1cm电阻丝的阻值是16Ω40=0.4Ω；
(4)把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后，电路为圆环的简单电路，
由电阻的并联可知，当铜丝全部位于MN上方(或下方)时，上方(或下方)的电阻最小，电路的总电阻最小，
此时MN上、下两部分电阻丝的电阻分别为R5=25cm×0.4Ω/cm=10Ω，R6=R环-R5=16Ω-10Ω=6Ω，
此时电路的总电阻R总'=R5R6R5+R6=10Ω×6Ω10Ω+6Ω=3.75Ω
则通电1min，电路消耗的最大电能W=U2R总't=(4.5V)23.75Ω×60s=324J。
答：(1)10；
(2)在触点N滑动过程中，RMN的最大值是4Ω；
(3)0.4；
(4)通电1min，电路消耗电能的最大值为224J。
(1)当滑片在铜丝上移动时，金属圆环的总电阻不变，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流不变，根据图乙读出该金属圆环中铜丝的长度；
(2)当x=0或x=50cm时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为R1的简单电路，根据图乙读出电路中的电流，根据欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻；当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，根据图乙读出电路中的电流，根据欧姆定律求出总电阻，利用电阻的串联求出M、N之间的最大值；
(3)由题意可知，M、N之间两段弧形金属丝并联，根据电阻的并联和结合数学知识得出两部分电阻相等时金属圆环中的总电阻最大，据此求出电路的总电阻，根据图乙读出金属圆环中电阻丝的总长度，然后求出每1cm电阻丝的阻值；
(4)把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后，电路为圆环的简单电路，由电阻的并联可知，当铜丝全部位于MN上方(或下方)时，上方(或下方)的电阻最小，电路的总电阻最小，然后根据题意求出两部分的电阻值，进一步求出此时电路的总电阻，利用W=UIt=U2Rt求出通电1min内电路消耗的最大电能。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功公式的应用，明白电路的连接方式和从图中获取有用的信息以及知道圆环电阻最大时的情况是关键。

2.[来源: 2020年浙江省衢州市中考物理试卷]为提高垃圾分类效率，小科设计了如图甲所示的垃圾分类机器人。它捡起垃圾时，会快速从垃圾上取出标准规格的样品。通过机械手上的探针检测样品的电阻大小来识别垃圾的类别，并投入相应的垃圾桶。该机器人检测电路如图乙所示。各类垃圾样品的电阻参考值如下表。

样品电阻值/Ω
垃圾类别
小于10
金属
10-30
餐厨
大于30
其他
(1)机器人通过摄像头获得二维码倒立、缩小的像来识别垃圾桶。下列物体成像原理与其相同的是______。
A.平面镜B.照相机C.放大镜D.眼球
(2)机器人从某块垃圾上取样检测时。检测电路电压表读数为1伏，检测时间为0.1秒。
①通过计算说明应将该垃圾放入图丙中哪个垃圾桶。
②该次检测电阻过程中。检测电路消耗的电能为多少？
(3)机器人将重1牛的垃圾举高70厘米后再水平移动3米，放入相应的垃圾桶。该过程中机器人至少对垃圾做了多少功？
【答案】BD
【解析】解：(1)机器人通过摄像头获得二维码倒立、缩小的像，其应用与照相机的成像原理和人的眼睛的成像原理相同；故选BD；
(2)由图可知，样品两端的电压为：U'=U-UV=1.5V-1V=0.5V；
电路中的电流为：I=UVR=1V10Ω=0.1A；
根据欧姆定律可知，样品的电阻为：R样品=U'I=0.5V0.1A=5Ω；
根据表格中的数据可知，垃圾的类别为金属，需要放入第一个垃圾桶中；
该次检测电阻过程中。检测电路消耗的电能为：W=UIt=1.5V×0.1A×0.1s=0.015J；
(3)机器人将重1牛的垃圾举高70厘米后所做的功为：W'=Gh=1N×0.7m=0.7J；
水平移动3米的过程中，力的方向是竖直向上的，移动的距离在水平方向上，所以机器人不做功，故所做的总功为W'=0.7J。
故答案为：(1)BD；(2)①第一个垃圾桶；②检测电路消耗的电能为0.015J；(3)所做的总功为0.7J。
(1)摄像头相当于凸透镜，成倒立、缩小的实像；
(2)①根据串联电路的电压特点求出样品两端的电压，根据电压表示数和定值电阻的阻值求出电路中的电流，根据欧姆定律求出样品的电阻；
②根据W=UIt求出消耗的电能；
(3)根据W=Gh求出机器人所做的功。
本题考查了凸透镜成像的应用、欧姆定律的应用、功的计算，明确公式的应用是解题的关键。

3.[来源: 2020年浙江省湖州市中考物理试卷]方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙。

(1)实线表示的是______(选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。
(2)求R0的阻值。(写出计算过程)
(3)当电流表示数为0.5安时，求R消耗的功率。(写出计算过程)
【答案】R0
【解析】解：
(1)研究电功率和电流的关系，通过调节变阻器R的滑片改变电路中电流，
由P=I2R知，在电阻一定时，电功率P与电流I是二次函数关系，R0>0，所以图象开口向上，图乙中实线是定值电阻R0的功率与电流的关系，虚线表示滑动变阻器R的功率与电流关系。
(2)由图乙中，R0的功率与电流关系图象知，I=2A时，P0=32W，
由P=I2R可得，R0的阻值；
R0=P0I02=32W(2A)2=8Ω；
(3)由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电流表测电路中电流，
当滑动变阻器R连入阻值为0时，R0的简单电路，电路的电路中电流最大，
由图象知此时的电流I=2A，由P=UI可得，电源电压：
U=U0=P0I=32W2A=16V，
由欧姆定律可得，当电路中电流I'=0.5A时，R0两端电压：
U0'=I'R0=0.5A×8Ω=4V，
由串联电路特点知，此时R两端电压：
UR=U-U0'=16V-4V=12V，
R消耗的功率：
PR=URI'=12V×0.5A=6W。
故答案为：(1)R0；
(2)R0的阻值为8Ω；
(3)当电流表示数为0.5安时，R消耗的功率为6W。
(1)由P=I2R分析可知，实线所表示对应功率与电流关系；
(2)由图乙中R0的功率与电流关系图象知，电流2A时，其功率为32W，由P=I2R计算R0的阻值；
(3)由图象知，电路中最大电流为2A，此时变阻器连入阻值为0，电路为R0的简单电路，由P=UI计算电源电压；由U=IR计算电流表0.5A时R0两端电压，由串联电路特点可得R的两端电压，由P=UI计算R消耗的功率。
本题考查了串联电路特点、欧姆定律公式以及电功率公式的应用，关键是分析出图象中两条图线对应是哪个功率与电流关系，并从图象中获取有用信息。

4.[来源: 2020年浙江省台州市中考物理试卷]电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲：电热水壶内部简化电路，如图乙。

(1)为防止触电，供电插座的外壳材料应是______(选填“绝缘体”或“导体”)。
(2)电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求：
①电阻R1的阻值是多少？
②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能？
(3)为满足人们随时取用热水需求，电热水壶设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时，可以自动断开或闭合；元件符号为“”)，一个阻值远大于R1的定值电阻Rx(元件符号为“”)。要求利用提供的器材，对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图，并说明保温的工作原理。
【答案】绝缘体
【解析】解：
(1)为防止触电，供电插座的外壳材料应不容易导电是绝缘体；
(2)①由P=UI=U2R可得，电阻R1的阻值：
R1=U2P=(220V)21000W=48.4Ω；
②由P=Wt可得，烧开一壶水消耗的电能：
W=Pt=1000W×300s=3×105J；
(3)由题意可知，电热水壶改进后加热功率保持不变即电路仍为R1的简单电路，
保温时R1与Rx串联，且保温和加热是通过温控开关来实现的，改进的电路如下图所示：

保温的工作原理：开关S闭合、温控开关断开，R1与Rx串联，电路的总电阻最大，
由P=UI=U2R可知，电源的电压一定时，电路的总功率最小，电热水壶处于保温状态。
答：(1)绝缘体；
(2)①电阻R1的阻值是48.4Ω；②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗3×105J的电能；
(3)如解答所示。
(1)容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体；
(2)①知道电热水壶额定电压和额定功率，根据P=UI=U2R求出其电阻；
②正常工作时其功率和额定功率相等，根据W=Pt求出烧开一壶水消耗的电能；
(3)由题意可知，电热水壶改进后加热功率保持不变即电路仍为R1的简单电路，保温时R1与Rx串联，且保温和加热是通过温控开关来实现的，据此画出改进后的电路图；然后分析开关的闭合、断开得出对应保温状态时的电路连接。
本题考查了绝缘材料的应用和电功率公式、电功公式以及电路图的设计，要注意用电器正常工作时的功率和额定功率相等。

5.[来源: 2020年浙江省舟山市中考物理试卷]图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇(部分参数如表)，具有只扇风不喷雾和既扇风又喷雾两档工作状态。

喷雾小风扇部分参数
输出电压
4V
喷雾功率
4W
出风功率
4W
电池容量
6000mAh
(1)小风扇喷出的水雾在空气中发生了______(填物态变化的名称)，从周围吸热，起到降温作用。
(2)图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图，当水箱内的水位较低时，红灯亮报警，请结合图说明其工作原理。______。
(3)小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是多少？
(4)商家宣称此款小风扇充满电后，在喷雾状态下可持续工作5小时与实际是否相符。
【答案】汽化  当水位降低到探针以下时，控制电路断开，电磁铁失去磁性，弹簧拉着衔铁弹回，红灯所在电路接通，则红灯亮
【解析】解：(1)小风扇喷出的水雾，其降温作用是通过水雾的汽化吸热而实现的。
(2)当水位降低到探针以下时，控制电路断开，电磁铁失去磁性，弹簧拉着衔铁弹回，红灯所在电路接通，则红灯亮；
(3)小风扇在只扇风时功率为4W，则工作10分钟所消耗的电能W=Pt=4W×600s=2400J；
(4)电池的容量为W'=UIt'=4V×6A×3600s=86400J，
根据P=Wt的得一次充满电最多持续正常工作时间：
t″=W'P=86400J4W+4W=10800s=3h