押综合题 16：电学综合题（解析版）-备战2024年中考物理

押综合题16：电学综合题（压轴）电学综合属于压轴型题型，一般情况下，难度都偏大，此类题型常和力学知识相结合。主要考察欧姆定律计算、电功和电功率的计算、焦耳定律的计算等，综合性强，考查全面。电学综合问题一般涉及各电学相关物理量之间的关系，比如I、R、U、P、W之间的关系，其中欧姆定律是基础，可以将电流、电压与电阻联系起来，一般计算电功率、电能等也离不开对欧姆定律的使用；做题时可以先看要求的物理量，通过审题找到各已知条件，寻找待求量与已知量之间的关系，然后解决问题。1．（2023·广东广州·中考真题）把一个某种类型的电阻R接在电压恒为12V的电源两端，通电后，同时记录R的温度一时间图线、流过R的电流一时间图线如图所示；

（1）根据图线，R的温度为50时，流过R的电流为A；（2）求在30s时R的阻值和电功率；（3）30s~40s，R产生的热量为Q1；90s~100s，R产生的热量为Q2，Q1Q2（选填“>”“=”“<”），写出判断依据：。【答案】0.08150；0.96>电压一定，在90s-100s阶段的电流小于30s-40s的电流【详解】（1）[1]由上图可知R的温度为50时，对应的时间是40s，再根据下图可知在40s时，对应的电流为0.08A。（2）[2]30s时电流为0.08A，电压为12V，故根据欧姆定律可得电阻为电功率为（3）[3]30s~40s，R产生的热量为90s~100s，R产生的热量为[4]判断依据是电压相等，电流在90s~100s阶段比30s~40s阶段变小。2．（2022·广东广州·中考真题）汽车启动时，蓄电池向启动电动机M供电、设M两端电压为U，通过M的电流为I，测得U-t和I-t图象如图1。（1）求t1时M的电功率；（2）M仅通过导线a、b接入电路，如图2所示，a的电阻为0.001Ω，若通过M的电流为200A。持续0.5s，求此过程①a两端电压；②a产生的热量；（3）一般采用电磁继电器控制M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如图3。A与B接触时M通电，请用笔画线完成电路的连接。【答案】（1）2000W；（2）0.2V，20J；（3）【详解】（1）由图1可知，t1时刻，U=10V，I=200A，则电动机M的电功率P=UI=10V×200A=2000W（2）①a导线与电动机串联，由串联电路中的电流处处相等可得，通过导线a的电流与电动机的电流相等，即Ia=200A，则导线a两端的电压Ua=IRa=200A×0.001Ω=0.2V②导线a产生的热量Qa=(Ia)2Rat=(200A)2×0.001Ω×0.5s=20J（3）则电磁继电器相当于开关，A与B接触时M通电，A与B断开时M断电，因此将电动机M与A、B触点串联接到蓄电池的正负极上，如图所示：3．（2021·广东广州·中考真题）小明探究小灯泡、LED两端的电压随电流变化的情况，连接了如图的实物图其中电源可以提供不同的电压。测量的数据如下表：数据序号12345电流表示数I/A0.100.150.200.250.30数字电压表V1示数U1/V2.882.973.043.103.15数字电压表V2示数U2/V0.150.260.721.301.98（1）请根据实物图，在图虚线框中画出电路图（用V1、V2表示数字电压表V1和V2）（2）求：电流为0.10A时，小灯泡的阻值。（3）求：电流为0.30A时，LED的功率；LED在此状态下持续工作100s消耗的电能。（4）小明利用两节干电池（约3V）和图中的小灯泡检测一批与上述实验规格一样的LED，为保护被测LED，设计了如图所示的电路，根据表中数据，推断检测时，通过LED的电流是否能达到0.3A？，理由是。【答案】1.50.94594.5不能此时的电源电压约为3V，小于电流达到0.3A时的电压。【详解】（1）[1]小灯泡和LED串联，电流表测电路的电流，电压表V1和V2分别测LED和灯泡的电压，根据实物图画出对应的电路图，如下所示：（2）[2]由表中数据可知，当电流为0.10A时，小灯泡的电压为0.15V，由欧姆定律,灯泡的阻值（3）[3]当电流为0.30A时，LED的电压为3.15V，功率[4]LED在此状态下持续工作100s消耗的电能（4）[5]若将LED连入电路中，则LED与灯泡串联。根据表中数据，若通过LED的电流能达到0.3A，由串联电路电流的规律，通过灯泡的电流为0.3A，由上表数据知，则灯泡的电压为1.98V，LED的电压为3.15V，由串联电路电压的规律，电源电压为故通过LED的电流不能达到0.3A，理由是此时的电源电压约为3V，小于电流达到0.3A时的电压。1．（2024·江苏泰州·一模）如图甲，小明家的吸顶灯主要由电源模块和40颗相同的LED灯珠串联组成，其电源模块的铭牌如表所示（用灯泡符号⊗表示LED灯珠，省略号表示未画出的灯珠），资料查询显示该吸顶灯的每一个LED灯珠的额定电流为0.3A，额定电压为3V。××照明功率：输入交流电压：220V50Hz输出直流电压：输出直流电流：0.3A（1）一日，小明家的吸顶灯所有灯珠突然不亮了，检查发现原来是其中的一颗LED灯珠L1发生了故障；（2）聪明的小明跟老师借来一只常用电表，在不拆开吸顶灯电路的情况下，将电表与L1相连，吸顶灯就又亮了起来，小明借来的是表，他是将电表与L1相（串联/并联）的；（3）通过上述操作，小明发现在没有相同型号灯珠替换的情况下，只要将损坏的灯泡，其他LED灯珠就会重新正常发光，为探究原因，小明再三观察电源模块铭牌后发现，输出电压可在一定范围内变化，但输出电流恒为0.3A。它的供电方式真的这样神奇吗？在不拆开吸顶灯原来电路的情况下，小明通过实验的方法迅速探究并证实了该模块确实可以这样供电，他的方法是；（4）综上可知：（2）问中吸顶灯“又亮了起来”时，功率为，电源模块的输出电压为。【答案】断路电流并联短路见解析35.1W117V【详解】（1）[1]吸顶灯是由40颗相同的LED灯珠串联组成，所有灯珠不亮，根据串联电路中各用电器工作时相互影响可知，故障原因是其中的一颗LED灯珠发生了断路，电路处于断路状态。（2）[2][3]在不拆开吸顶灯电路的情况下，将电表与L1相并联，吸顶灯就又亮了起来，说明是电流表，此时电路为通路，有电流经过，所以灯会亮。（3）[4]没有相同型号灯珠替换的情况下，只要将损坏的灯泡用导线连接使得电路构成通路，其他LED灯珠就会重新正常发光。[5]可以用一个较大的电阻与电流表串联接在电源两端，观察电流表是否有示数来证明电源模块输出电压可在一定范围内变化，但输出电流不变。（4）[6][7]单个LED灯珠的额定电压为3V，坏的LED灯珠被短路后，由串联电路的电压特点可知，电源模块的输出电压吸顶灯输出电流恒定为0.3A，故此时吸顶灯的功率为2．（2024·四川成都·一模）如图所示是某拉力器设计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起，电压表量程为0～3V，电源电压U＝6V，电阻R0＝10，均匀电阻丝MN长为10cm，阻值为20。弹簧受到的拉力每增加100N，弹簧伸长1cm。P与MN间的摩擦不计，在弹性限度内使用弹簧。（1）闭合开关S，当作用在拉环上的力越大时，电压表的示数就越；（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于M端。闭合开关S，拉动拉环使弹簧伸长2.5cm，则电压表示数为V；（3）若将电压表改装成拉力表，则拉力表的测量范围是N；（4）若要增大拉力表的测量范围，保证电阻丝MN不变，只允许改动电路中的一个元件，则你采取的措施是。【答案】大10～750见解析【详解】（1）[1]由题意可得，闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测电阻滑动变阻器左端的电压，当作用在拉环上的力越大时，电压表并联部分电阻越大，所测滑动变阻器左端的电压越大。（2）[2]由题可得，电路中的电流为拉动拉环使弹簧伸长2.5cm，则电压表所测滑动变阻器左侧的电阻为则电压表所测滑动变阻器左侧的电压为（3）[3]当弹簧伸长为0时，弹簧所受的拉力为0N，由于电压表所测电压最大为3V，即电压表所测滑动变阻器左侧的电阻最大为此时所测电阻丝的长度为弹簧受到的拉力每增加100N，弹簧伸长1cm可得，拉力表所测的最大拉力为750N，故拉力表的测量范围是0~750N。（4）[4]由上述分析可得，拉力表的测量范围与电压表所能测的最大电压有关，所以要增大拉力表的测量范围，只需要用量程更大的电压表替换实验中所用电压表即可。3．（2024·广东佛山·二模）如图1所示是我国具有完全自主知识产权的“复兴号”动车组，它采用了全新低阻力流线型头型，全车部署了2500余项监测点，能够对冷却系统、制动系统、运行系统全方位实时监测。列车内还设有高清监控摄像、无线WIFI、USB充电插口等，动车部分参数见下表。（设乘客人均质量为50kg，取）车身质量m（t）360每节车厢长L（m）25车厢数（节）8每节载客（人）100最高时速（km/h）400（1）“复兴号”动车的通信设备是利用（选填“电磁波”或“超声波”）来传递信息的；（2）复兴号动车在水平轨道上匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对力；（3）推重比是衡量动车牵引能力的重要指标，其含义是动车匀速运行时的牵引力与车总重的比值。经检测，“复兴号”动车运行时的总阻力f与列车速度v满足关系，其中，则“复兴号”动车以100m/s的速度在水平轨道上满载运行时的推重比是，牵引力每秒做功J；（4）阴雨天，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证旅客上下动车时的安全，需在车门旁开启警示灯。如图2乙所示是某同学为动车设计的模拟电路：①选择图2甲中的（选择“”或“”）湿敏电阻，将它串联在图2乙电路中的（选择“a”或“b”）位置，闭合开关，警示灯能随湿度变化而自动调整亮度，达到一定湿度时出现明暗闪烁发光；②已知电源电压恒为6V，警示灯的规格是“6V3W”，当空气湿度为80%时，警示灯明暗闪烁发光，灯较暗时的实际功率是W（电磁铁电阻忽略不计，灯泡电阻不随温度变化）。【答案】电磁波平衡0.1b0.75【详解】（1）[1]电磁波可以传递信息，“复兴号”动车的通信设备是利用电磁波来传递信息的。（2）[2]复兴号动车在水平轨道上匀速直线运动时，受力平衡，受到的牵引力和阻力是一对平衡力。（3）[3]动车匀速运行时牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，“复兴号”动车以100m/s的速度满载运行，结合题意可得牵引力为动车满载时的重力为则满载运行时的推重比为[4]牵引力功率为根据功率的定义可知，牵引力每秒做功。（4）[5][6]由图甲知，的电阻随湿度的增加而增加，的电阻随湿度的增加而减小；根据实际需要，当空气潮湿、能见度低时，警示灯变亮，即警示灯随湿度增加而变亮；当警示灯变亮时，电路的电流增大，电阻减小，即湿敏电阻随着湿度的增加而减小，故符合要求；由图乙知，当空气潮湿（湿度大），能见度低时，湿敏电阻的阻值变小，根据知，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引下来；若湿敏电阻放在b位置时，会被短路，电路的电流突然增大，警示灯一下变得很亮，起到闪烁的作用，而放在a点则不会出现此现象，所以将湿敏电阻放在b位置。[7]由可知，警示灯的电阻为由图甲知，当空气湿度为80%时，，在闪烁过程中，电路的最小电流为则灯较暗时的实际功率为4．（2024·陕西·模拟预测）眼睛是心灵的窗户，中考在即，请大家科学用眼。如图甲所示是一款电加热眼罩，具有高、中、低三挡加热功能，眼罩中加入水袋，让佩戴更加舒适，有效缓解眼疲劳。其相关参数如表，图乙是电加热眼罩简化电路图，已知电源电压U为4V，电热丝阻值为4Ω，电热丝阻值为8Ω，开关S3只接a或b。额定充（放）电电压4V充电电流800mA电池容量2000mA·h水袋最大装水量100g（1）电加热眼罩电路中S1闭合、S2断开、S3接a时，加热电路为（选填“高”“中”或“低”）温挡；（2）充满电时，最多能在高温挡正常工作多少分钟？（3）若眼罩的高温挡加热效率为70%，充满电后用高温挡对注满水的水袋加热，消耗总电能的10%可使水温升高多少？（4）使用一段时间后发现眼罩不工作了，检查发现是电池坏了，小华找到一个额定充（放）电电压为6V的电池将原来的电池替换掉。若要使换电源后的高温挡的功率不变，应该对电路进行如何改装？

【答案】低804.8℃将R1换为24Ω的电阻【详解】（1）[1]电加热眼罩电路中S1闭合、S2断开、S3接a时，电阻R1、R2串联，电流电阻最大，电功率最小，为低温挡；S1闭合、S2闭合、S3断开，电阻R1单独工作，电流电阻较大，电功率较小，为中温挡；S1闭合、S2闭合、S3接b时，电阻R1、R2并联，电流电阻最小，电功率最大，为高温挡。（2）[2]高温挡的电功率为总电能为由得，充满电时，最多能在高温挡正常工作（3）[3]依题意得，水吸收的热量为由得，可使水温升高（4）[4]电源电压变为6V时，高温挡的功率不变，则此时高温挡的电流为假设电热丝的电阻不变，通过两电热丝的电流分别为，则而并联电路中，干路电流大于各支路的电流，则可以将R1的阻值增大，此时R1的电流为由欧姆定律得，定值电阻R1的阻值换为5．（2024·江苏无锡·一模）电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压，保护电阻，压敏电阻的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。（1）电梯超载时，触点K与触点接触（填写“A”或“B”）；（2）若电梯在20s内将一位重500N的乘客从一楼匀速提升到五楼（每层楼高3m），电梯对乘客做功的功率为W；（3）当电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住。请判断：若该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯是否超载：。（填“超载”或“不超载”，g取10N/kg）【答案】A300超载【详解】（1）[1]由图乙得，当压力越大，压敏电阻越小；控制电路中定值电阻R1、压敏电阻R2与电磁铁串联；电梯超载时，压敏电阻受到的压力最大，此时控制电路中电阻最大，电流最小，电磁铁的磁性最小，衔铁连接A点。（2）[2]若电梯在20s内将一位重500N的乘客从一楼匀速提升到五楼（每层楼高3m），电梯对乘客做功电梯对乘客做功的功率为（3）[3]电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计，若该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，压敏电阻受到的压力为由图乙得，此时压敏电阻阻值为100Ω，此时控制电路中电流为则此时电磁铁的磁性更大，衔铁会被吸住，此时衔铁连接B点，电铃响起，电梯超载。6．（2024·陕西西安·模拟预测）如图甲是一种新型电辅式太阳能热水器，可以在天气差、吸热功率小的情况下，启动电热管对水加热补偿，下表是其铭牌上的一组主要技术参数（吸热功率是指在阳光照射下，集热管每秒钟吸收的太阳辐射的能量）。图乙是热水器储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为，A为水位指示表（由量程为电流表改成），阻值为为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图丙所示。容积/L集热管采光面积/吸热功率/额定电压/V电热管额定功率/16022202（1）由图丙可知，储水箱水越深，电流表示数越（选填“大”或“小”）（2）若冬季集热管平均吸热功率，热水器的效率为56%，光照，那么水的内能增加了多少？（3）若只采用电加热的方式，将储水箱中的水由加热到，正常需通电多长时间？（设无热损失）（4）为了保证电流表的安全，水箱中的水深最多为多少米？此时的功率是多少？【答案】大2.016×107J1050s30Ω0.8m【详解】（1）[1]由图乙可知，电路为串联电路，电阻为定值电阻和压敏电阻阻值之和。由图丙可知，储水箱水越深，压敏电阻阻值越小。根据可知，电路中电阻越小，电流越大，即电流表示数越大。（2）[2]当集热管平均吸热功率1250W，白天阳光照射8h时集热管吸收的太阳能为已知热水器的效率为56%，根据可知，水吸收的热量为（3）[3]用电加热时，水吸收的热量为这些热量全部由电加热器来提供且无热量损失时，消耗的电能为由可知，需要的加热时间为（4）[4]由图乙可知Rx与R0串联，电流表测量电路中的电流，由于电流表的量程为0~0.6A，则电路中允许通过的最大电流是0.6A，根据可知，此时电路中的电阻为根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知，此时压敏电阻的阻值为由图丙可知，此时是水深为h=0.8m。[5]此时R0的功率为7．（2024·陕西咸阳·模拟预测）小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同（不随温度变化），中温挡额定功率为1000W。[导热油的比热容为2.5×103J/(kg·℃)]（1）该电暖器使用三脚插头，三脚插头最长的插脚一端连接电暖器的金属外壳，另一端连接（选填“火线”“零线”或“地线”）；电暖器低温挡工作时，旋钮开关两端与触点（选填“1”“2”或“3”）接触；（2）求发热电阻R的阻值和高温挡的额定功率；（3）使用高温挡正常工作，将导热油温度由15℃升高到75℃，不计热量损失，求需要的加热时间。若加热过程中有一个发热电阻出现故障，将导热油温度由15℃升高到75℃，需要用时7.5min，判断电路出现故障的类型，并求出正常加热了多长时间时电路出现了故障。【答案】地线148.4Ω2000W5min2.5min时某一个发热电阻断路【详解】解：（1）[1]根据三头插座左零右火上接地的原则，三脚插头上侧最长的插脚一端连接电暖器的金属外壳，另一端连接地线。[2]由图乙知道，当开关处于1时，两个发热电阻串联，根据串联电路的电阻特点知道，此时电路中的总电阻最大，由知道，电路中的总功率最小，电暖器处于低温挡；当开关处于3时，两个发热电阻并联，根据并联电路的电阻特点知道，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，电暖器处于高温挡；当开关处于2时，只有一个发热电阻工作，电暖器处于中温挡。（2）[3]根据题意知道，电暖器中温挡功率P中=1000W，由知道，R的阻值电暖器高温挡时，电路中的总电阻高温挡的额定功率（3）[4][5]4kg导热油温度由15℃升高到75℃吸收热量不计热量损失，则Q吸=W，由可得需要的加热时间而实际加热时间较长，经判断，电路的故障为某一个发热电阻断路。故障出现后电路中只有一个发热电阻工作，此时功率为1000W，设正常加热了t1时电路出现了故障，则代入数据解得即正常加热了2.5min时电路出现了故障。答：（1）该电暖器使用三脚插头，三脚插头最长的插脚一端连接电暖器的金属外壳，另一端连接地线；电暖器低温挡工作时，旋钮开关两端与触点1接触；（2）发热电阻R的阻值为48.4Ω，高温挡的额定功率为2000W；（3）使用高温挡正常工作，将导热油温度由15℃升高到75℃，不计热量损失，需要的加热时间为5min。若加热过程中有一个发热电阻出现故障，将导热油温度由15℃升高到75℃，需要用时7.5min，经判断，电路的故障为2.5min时某一个发热电阻断路。8．（2024·河南南阳·一模）如图甲所示是某型号家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是气敏电阻，的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示，出厂预设当燃气浓度达到6%时报警，测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定；闭合开关、，移动滑动变阻器滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.02A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的指示灯亮起而报警（电磁铁线圈的电阻忽略不计）。（1）图甲中通电螺线管是利用电流的工作的；按出厂预设，当燃气浓度达到6%时报警，此时工作电路的指示灯（选填“”或“”）亮起；（2）该报警器要达到出厂预设值，则滑动变阻器应接入电路的电阻值为多大？此时，控制电路的总功率为多大？（3）为了提高该报警器的灵敏度（即在燃气浓度更低时就能报警），请你提出改进方法（写出两种）。【答案】磁效应L2130Ω0.06W可适当减小电源电压（或适当调节滑片使滑动变阻器R2接入电路的阻值减小）【详解】（1）[1]通电导体的周围存在磁场，图甲中通电螺线管是利用电流的磁效应工作的。[2]当燃气浓度达到6%时报警，电磁铁恰好能将衔铁吸下，由图甲知道，衔铁带动动触点与下方静触点接触，此时灯L2的工作电路连通，故灯L2亮。（2）[3]当燃气浓度达到6%时，根据图乙知道，此时气敏电阻的阻值为R1=20Ω此时控制电路中的电流为I=0.02A，根据欧姆定律可知，此时控制电路的总电阻为根据电阻的串联规律知道，滑动变阻器接入电路的电阻为[4]此时，控制电路的总功率（3）[5]①若要提高该报警器的灵敏度，即在燃气浓度更低时就能报警，也就是燃气浓度增大时（气敏电阻变小，根据电阻的串联，控制电路的总电阻变小）线圈中的大电流大于或等于200mA时，由欧姆定律变形公式U=IR，可适当减小电源电压。②根据图乙知道，当燃气浓度达降低时，气敏电阻接入电路的阻值变大，为保证报警时电路电流仍为0.03A，由欧姆定律知道，当电压一定时，需控制电路中的总电阻不变，因此应适当调节滑片使滑动变阻器R2接入电路的阻值减小。9．（2024·陕西渭南·一模）物理兴趣小组设计了一个水箱水位自动报警仪，其电路图如图甲所示，其中定值电阻，是一个压敏电阻（厚度不计），用绝缘薄膜包好后放入水箱底部，受力面水平，承受水压的面积为，压敏电阻的阻值随所受液体压力F的变化关系如图乙所示，电源电压保持6V不变。当电路中的电流大于或等于0.3A时，报警器（电阻不计）开始报警。（g取10N/kg，）求：（1）当水箱未装水时，电流表的示数为多大？电路消耗的电功率是多少？（2）当报警器刚好开始报警时，水箱中水的深度是多少？（3）要使水深为1m时报警器报警，应在图甲电路中（选填“串联”或“并联”）一个阻值为Ω的定值电阻。【答案】0.12A7.2W0.8m串联12【详解】（1）[1][2]由图乙知，水箱未装水时，压敏电阻受液体压力F=0，其阻值R2=40Ω。由图甲知，电阻R1与滑动变阻器R2串联连接。所以此时电路中的总电阻电路中电流，即电流表的示数为由P=UI可得，电路消耗的功率为P=UI=6V×0.12A=7.2W（2）[3]由题意知，当报警器刚好开始报警时，电路中的电流为0.3A，此时电路中的总电阻压敏电阻的阻值为此时压敏电阻受到水给的压力为80N，压敏电阻所受的压强为由可得，水的深度为（3）[4][5]当水的深度为1m时，压敏电阻所受的压强为压敏电阻所受的压力为由图乙可知此时压敏电阻的阻值为8Ω，而报警器报警时，电路中的总电阻为20Ω，所以要串联一个定值电阻，其阻值为10．（2024·陕西咸阳·一模）小王家准备买空调，他和爸爸挑选了两款不同型号的空调，空调的参数如表所示，制热量表示单位时间内向密闭空间送入热量的多少；制冷量指单位时间内从密闭空间去除热量总和；能效比指空调制冷时，制冷量与制冷功率的比值，表示消耗1000W电功率时制冷量的大小。根据以上数据，计算下列问题：空调型号KFR﹣35GWKFR﹣26GW制热功率1390W1170W制热量4600W4500W制冷功率980W620W制冷量3500W2650W价格27492799能效比4.25.3（1）从节能的角度考虑，选择能效比（选填“大”或“小”）的空调更好；（2）经测量，小王家卧室面积约20m3，高3m，要让卧室温度从35℃降低到25℃，使用KFR﹣35GW空调，最少需要多长时间？[c空气=1×103J/（kg•℃），ρ空气=1.3kg/m3，计算结果保留整数]（3）小王发现，按照商家宣传，通过制冷功率和能效比计算出单位时间消耗的电能要比制冷量多，小王猜想可能是因为制冷过程中有能量损失导致的，若商家宣传的数据均属实，请计算KFR﹣35GW空调的制冷效率是多少？（计算结果精确到1%）（4）请你给小王建议一下买哪款空调，并简述你的理由。【答案】大223s85%见解析【详解】（1）[1]能效比指空调制冷时，制冷量与制冷功率的比值，表示消耗1000W电功率时制冷量的大小。制冷量相同，能效比越高，需要的电功率越小，越节能，所以，从节能的角度考虑，选择能效比大的空调更好。（2）[2]由得，房间内空气的质量为空气放出的热量为使用KFR﹣35GW空调的制冷量为3500W；则需要的时间（3）能效比为4.2，制冷功率为980W，则理论上的制冷量为则其效率为

（4）[4]KFR﹣26GW的能效比为5.3，制冷功率为620W，则理论上的制冷量为则其效率为故选择KFR﹣35GW空调。11．（2024·广东广州·一模）工程师老曾设计一款冬天使用的感应自动出水的即热型水龙头，其主要的工作电路由加热系统和控制系统两部分组成。加热系统的电路简化后如图所示，其中的电热棒R就是一个定值电阻，它产生的热量全部给流过的水吸收；水龙头内置的控制系统（图中未画出），可以控制自动出水的水量。该控制系统与加热系统并联，且通过这个控制系统的电流为0.01A。（1）这个即热型水龙头需要满足以下两个要求：①能直接在我国家庭电路中正常工作；②工作时不能超过插座允许通过最大电流（）；表中有以下四种型号的电热棒可供选择作为该水龙头的零件，请你根据上述要求，排除两款不合适的型号，并说明不选它们的理由；电热棒型号甲乙丙丁额定电压110V220V220V220V额定功率2100W1100W2100W5500W两款不适合的型号是：，不选它们的理由是：（2）老曾表示，即热型水龙头除了需要满足上述两个要求，还要满足要求③：通过控制系统，控制每秒钟流入水龙头的冷水为0.02kg，并加热使这些水的温度升高25℃流出（水的比热容为J/（kg·℃））。要满足这些要求，每秒钟水流经水龙头吸收的热量为J，该水龙头在使用时，每秒钟消耗的电能为W，则WQ（选填“大于”或“等于”或“小于”）；（3）综上所述，老曾设计的这款冬天使用的即热型水龙头应该选择电热棒型号是表中的（选填“甲”或“乙”或“丙”或“丁”）。【答案】甲、丁见解析2100大于丙【详解】（1）[1][2]家庭电路的电压为220V，插座允许通过的最大电流Imax​=10A，则电路允许的最大电功率Pmax​=UImax​=220V×10A=2200W由表格数据可知，甲的额定电压为110V，小于家庭电路的电压220V；丁的额定功率为5500W，5500W>2200W，所以这两款不适合的型号是甲和丁，不选它们的理由是：甲的额定电压小于家庭电路的电压，丁的额定功率大于电路允许的最大电功率。（2）[3]每秒钟流入水龙头的冷水经水龙头吸收的热量为[4]该水龙头在使用时，消耗的电能一部分转化为水的内能，另一部分转化为其他形式的能，所以，每秒钟消耗的电能W大于水吸收的热量Q。（3）[5]根据​，由于水龙头产生的热量全部给流过的水吸收，所以W=Q，所以水龙头的功率由表格数据可知，应选择电热棒型号是表中的丙。12．（2024·河南安阳·一模）某电热水器有加热和保温两种状态，其内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，当开关S0和S都闭合时，电热水器开始工作；（已知R1=435.6Ω，R2=48.4Ω）（1）电磁铁的下端为（选填“S”或“N”）极，Rx为热敏电阻，其阻值随温度的升高而降低，当水的温度升高到80℃时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，此时电热水器处于状态；（选填“加热”或“保温”）（2）电热水器处于加热状态时的电功率为多少?()若通电加热时电热水器的加热效率为84%，电热水器将2L的水从25℃加热到55℃需要多长时间?[已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3，水的比热容c=4.2×103J/(kg⋅°C)]()（3）若燃烧天然气加热这些水（不计热量损失），则需要完全燃烧多少立方米的天然气?（天然气的热值q=3.6×107J/m3）()【答案】S保温1000W300s7×10-3m3【详解】（1）[1]由图得，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，由右手螺旋定则得，电磁铁的上端为N极，电磁铁的下端为S极。[2]当BA接通时，定值电阻R2工作，电路电阻较小，由得，电路电功率较大，为加热挡；当BC接通时，定值电阻R1、R2串联，电路电阻较大，由得，电路电功率较小，为保温挡。（2）[3]电热水器处于加热状态时的电功率为[4]由得，被加热的水的质量为水吸收的热量为热水器加热水消耗的电能为由得，水被加热的时间为（3）[5]依题意得，天然气完全燃烧释放的热量为由得，天然气完全燃烧的体积为13．（2024·广东广州·一模）分别用甲、乙两款充电器通过同一根数据线给手机充电，示意图及简化电路如图1，从电池电量0%充电至100%过程中，数据线和手机的总电压U与充电时间t的关系如表所示，数据线和手机的总功率P与充电时间t的关系如图2：甲充电器时间t0~2min2~40minU/V189乙充电器时间t0~40minU/V9（1）用甲给手机充电时，求0~min，数据线和手机消耗的总电能；（2）用甲、乙充电器充电时，10~20min，流经数据线的电流分别为I甲、I乙，数据线产生的热量分别为Q甲、Q乙，数据线阻值可认为不变，则①求I甲：②数据线总阻值为0.0012，流经电流为I，

求数据线两端电压U③判断：I甲I乙（选填“>”“=”或“<”）；④判断：Q甲Q乙（选填“>”“=”或“<”），依据是：【答案】9600J4A0.004V＜＜见解析【详解】（1）[1]由图（2）可知：0~2min数据线和手机的电功率时间由得，数据线和手机消耗的总电能（2）[2]①10~20min通过数据线的电流：数据线与手机串联，电流相同；由表2可知数据线和手机的电功率数据线和手机的总电压由得[3]由欧姆定律得，数据线两端电压[4]由图得，10~20min，甲乙的电压相同，甲的电功率小于乙的电功率，由得[5][6]由得，当R不变，t相同时14．（2024·江苏·一模）阅读材料，回答问题“智轨”电车2023年9月6日，全球益列氮能源“智轨”电车（三编组）正式亮相海外，这是我国全球首创、自主研发的新型绿色轨道交通工具。“智轨”电车以腹轮取代钢轮。无需铺设有形轨道，采用激光雷达感知技术、毫米波雷达感知技术等环境感知手段，获得安全防护信息。“智物”电车（三编组）创新采用了70MPa储氢系纯和大功率燃料电池系统，还配备钛酸锂电池，用于同股制动能量，实现能量的循环制用。“智轨”电车部分参数如下表：（三编组即三节车厢编组）项目参数车重（含人）满载51吨最大载客量60kg/人300人储氨罐每节编组1个车轮每节编组4个续航满氢满电综合续航245km锂电续航35km（1）“智轨”电车制动时，锂电池回收制动能量的过程是转化为电能，并最终转化为化学能；（2）已知某燃油公交车（满载60人），平均油耗为30L/100km，汽油的二氧化碳排放量为2.5kg/L。某两地区相距为18km，若启用“智轨”电车（三编组）替代公交车运送300人时，可减少二氧化碳排放量为kg；（3）在进行“智轨”电车续航测试实验时，电车分别以35km/h和70km/h匀速直线行驶18km，已知电机功率P与汽车速度v的关系如图所示，则速度35km/h和速度为70km/h行驶时的能耗之比为（电车能耗指的是消耗的能量与里程之比）。【答案】机械能67.57∶6【详解】（1）[1]“智轨”电车制动是通过电机反向工作实现的，当电车需要减速或停车时，电机将机械能转化为电能，通过电池回收能量，并将电能转化为化学能存储起来。（2）[2]每辆公交车行驶18km排放二氧化碳的质量为由于每辆公交车满载人数为60人，则启用“智轨”电车（三编组）替代5辆公交车运送300人时，可减少二氧化碳排放量为（3）[3]由图可知，当速度为35km/h匀速行驶时电车的功率为70kW；在0~60km/h，电车的功率与速度成正比，当速度为35km/h匀速行驶时电车的功率为则速度35km/h和速度为70km/h行驶时的能耗之比为15．（2024·广东汕头·一模）阅读下列短文，回答问题：太阳能路灯太阳能路灯已经成为许多城市的一道靓丽的风景线。如图甲的太阳能路灯，灯杆顶端是太阳能电池板，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电照明，其自动控制电路如图乙所示，R0为保护电阻，R为光敏电阻。太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它的基本原理是光电效应，光电效应分为外光电效应和内光电效应，外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象；内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。下表为该太阳能路灯的部分技术参数。为了保证控制电路能正常供电，放电余留20%时即停止向LED灯供电。（不考虑蓄电池充电和供电时的电能损耗）则：太阳能电池板蓄电池组LED灯电池板的总面积0.5m2电池电压12V额定电压12V光电转化效率15%电池容量30Ah额定总功率30W（1）太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于。A．导体

B．半导体

C．绝缘体

D．超导体（2）太阳能电池板是利用（选填“内”或“外”）光电效应工作的。乙图中，电磁铁的上端是极。根据电磁继电器的工作原理，光敏电阻的阻值随光强的增大而（填“增大”或“减小”）。（3）设太阳每秒钟辐射到每平方米电池板上的能量为1000J，电池板对蓄电池充电的功率为W，蓄电池组充满电时能对LED灯供电h。【答案】B内S增大759.6【详解】（1）[1]制作太阳能电池板最主要的材料是晶体硅材料，它属于半导体材料，故B正确，ACD错误。故选B。（2）[2]由题意可知，太阳能电池板是利用内光电效应工作的，该过程所涉及的能量转化为光能转化为电能。[3]由图乙知，电流从电磁铁上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端是S极。[4]由题意知，在光线强的白天时，太阳能电池板为蓄电池充电，此时光敏电阻较大，根据欧姆定律知，电磁铁中的电流较小，弹簧将衔铁拉起来，动触点与太阳能电池连通，太阳能电池板将太阳能转化电能，给蓄电池充电；夜晚光线弱时，光敏电阻的阻值减小，根据欧姆定律知，电磁铁中的电流变大，吸下衔铁，蓄电池为电灯供电照明，根据电磁继电器的工作原理，光敏电阻的阻值随光强的增大而增大。（3）[5]由可得，电池板对蓄电池充电的功率为[6]由参数表知，蓄电池充满时储存的电能为其中LED的额定功率为P'=20W，则蓄电池组充满电时能对LED灯供电的时间为16．（2024·河南周口·二模）几年郑州市进行老旧小区改造，不少多层楼房安装了电梯。为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，如图甲。闭合控制开关，电梯没有超载时再闭合运行开关电动机工作；超载时（即控制电路中的电流）电铃发出报警铃声，即使闭合电动机也不工作。控制电路电源电压恒为9V，定值电阻的阻值为30Ω，电磁铁线圈电阻10Ω，轿厢内底面压力传感器的阻值与它所受压力F的关系如图乙所示。轿厢质量为400kg，g取10N/kg。（1）超载自动报警系统中的电磁铁利用了原理，超载时图甲中的触点将与点接触（选填“A”或“B”）；（2）该电梯某次轿厢内载人和货物的总重为6000N，试通过计算判断电梯是否超载；（3）如图丙所示是某次电梯上升时的v-t图像，轿厢内人和货物总重为5000N，求电梯匀速上升运行阶段，克服自身总重力做功的功率为W。【答案】电流的磁效应A否，计算见解析18000【详解】（1）[1]超载自动报警系统中的电磁铁利用了电流的磁效应原理。[2]由图甲可知，超载时，触点与A接触，电铃接入电路中，电铃发出报警铃声。（2）[3]当轿厢内载人和货物总重为6000N，由图乙可知，压力传感器的电阻则控制电路总电阻为电流大小为所以没有超载。（3）[4]由图丙可知，电梯匀速上升阶段的速度是2m/s，对轿厢受力分析，轿厢受到三个力的作用：轿厢自身的重力、绳子对轿厢竖直向上的拉力以及钢丝绳对轿厢的拉力，当轿厢匀速直线运动时，受力平衡，轿厢整体的重力为则克服总重做功的功率为17．（2024·江苏连云港·一模）小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成。在低水位时，触点C、D位于E的正上方h0处，Q的下表面距池底的高度为h。当水位上升到使E与C、D接触后，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强弱取决于其两端电压大小。电源电压U=6V，定值电阻R0=3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻。（1）当E与C、D接触时，电路接通，衔铁吸下与触点接触（选填“A”或“B”），线圈和R0被（选填“短路”或“断路”）；（2）在被释放和吸下的过程中，衔铁与A、B的接触时间分别为0.5s和1.5s，不考虑衔铁在AB之间切换的时间。在未解除报警的情况下，求开始报警后1min肉电路所消耗的电能；（3）Q为边长10cm的正方体，密度为0.6×103kg/m3，h0=10cm，h=22cm，g取10N/kg。不计E、F质量及F与支架间摩擦。求刚开始报警时水面距池底的高度H。【答案】B短路225J38cm【详解】（1）[1][2]分析电路可知，当水位上升到一定高度时E与C、D接触，电路接通，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来与B点接触，R0及线圈被短路。（2）[3]已知tA=0.5s，tB=1.5s，U=6V，R0=3Ω，R=9Ω，那么完成一个周期需要2s，消耗的电能为完成一个周期需要的时间是2s，则1min完成30个周期，故开始报警后1min内电路所消耗的电能为（3）[4]由题意可知，木块的体积为木块漂浮在水面上，故受到的浮力为木块浸入水的体积为木块浸入水的深度为则刚开始报警时水面距池底的高度为18．（2024·广东珠海·一模）阅读短文，回答问题：“鲲龙”两栖飞机2022年5月10日上午11点，由中国航空工业集团自主研发的中国首款大型水陆两栖飞机——“鲲龙”AG600在珠海金湾机场开展高速滑行试验，这是一款民用灭火和水上救援大飞机，可以在陆基机场和水上起降，为岛礁补给、海上安全保障、海上执法服务，水面起降抗浪高度大于2.8m海浪，是世界上最大的水陆两用飞机。AG600选装4台国产涡轮发动机，可以在20秒内一次吸水12吨，单次投水救火面积可达4000余平方米；还可以在2米高海浪的复杂气象条件下实施水面救援行动，水上应急救援一次可救护50名遇险人员。当飞机停润在水上时，宽大船体所产生的浮力，就会使飞机浮在水面上并且不会下沉，但在需要起飞时，螺旋桨发动机产生的拉力，就会拖着它以相当快的速度在水面上滑跑。伴随着速度的不断增加，机翼上产生的升力逐渐增大，从而把飞机从水面上逐渐托起来，成为在空中飞行的航船。其部分参数如下表。其中：飞机的翼载是指飞机起飞质量与机翼的面积之比。（ρ海水≈ρ水=1×103kg/m3），g取10N/kg）全长/m37翼载/（kg/m2）500最大巡航速度/（km/h）540最大航程/km4500空中滞留/h12最大起飞质量/t53.5最大载水量/t12飞行最低高度/m300最多应急救援人数50（1）图2为AG600机翼设计截面图，飞机起飞利用了流体中流速越大的位置，压强越的原理，为缩短起飞时间，最好起飞（选填“顺风”或“逆风”）。用水灭火的原理是水汽化（选填“吸热”或“放热”）使可燃物的温度降至着火点以下，使火熄灭，（2）关于水陆两柄飞机“鲲龙AG600”，下列说法错误的是（填序号）。A．飞机使用航空煤油，执行任务过程中，油箱中的煤油的热值不变。B．飞机匀速水平飞行向下喷水进行森林灭火过程中它的动能、重力势能和机械能都在减小。C．它在水面上方匀速盘旋搜寻救援目标时，受到的是平衡力。D．执行森林灭火的投水任务中，飞机应该在到达着火点前提前投放。（3）AG600装满货物起飞时，为确保飞机正常飞行，机翼面积至少为，AG600以最大载水量起飞，飞行至最低高度时，需要对水做功J。若AG600在海面执行搜救任务救援起最多人数时，飞机排开水的体积约增加。（假设人均质量为50kg）（4）飞机利用测距传感器来判断离地高度，若某测距传感器的阻值与离地高度h的关系为（h单位为米），如图3所示的检测电路采用了“稳流电源”（电源输出的电流恒定），定值电阻R1为200Ω，当电流表示数0.09A，电压表示数6V时，则此时飞机所在高度为m。【答案】小逆风吸热C1073.6×1072.5300【详解】（1）[1]在流体中，流速越大的位置压强越小。[2]逆风起飞时相对速度更大，能够在较短的时间内获得更大的升力。[3]水灭火的原理是水在汽化成水蒸气的过程中吸收热量。（2）[4]A．燃料的热值不会随着质量的改变而变化，故A正确，不符合题意；B．飞机匀速水平飞行向下喷水时，其质量不断减小，所以飞机的动能和重力势能均减小，因此飞机的机械能也减小，故B正确，不符合题意；C．飞机在水面上匀速盘旋时，其运动方向不断改变，所以受到的是非平衡力，故C错误，符合题意；D．由于物体具有惯性，所以飞机应该在着火点之前提前投放，故D正确，不符合题意。故选C。（3）[5]飞机的最大起飞质量为53.5t，翼载为500kg/m2，所以为确保飞机正常飞行，机翼面积至少为[6]最大载水量起飞时，飞机的总重力G=mg=12×103kg×10N/kg=1.2×105N飞行至最低高度时，需要对水做功W=Gh=1.2×105N×300m=3.6×107J[7]飞机救援时处于漂浮状态，其浮力等于排开水的重力，故增加的排开水的质量等于人的质量，所以救援起最多人数时，飞机排开水的体积约增加（4）[8]由图可知，两个电阻并联接入到电路中，电流表测量干路上的电流，由欧姆定律公式变形可得，此时通过电阻R1的电流由并联电路的电流规律可得，通过R2的电流I2=I-I1=0.09A-0.03A=0.06A由欧姆定律可得R2得电阻将R2的阻值代入关系式解得h=300m19．（2024·四川成都·二模）图甲是小明设计的一种家用即热式电饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，阻值受上方水对其压力大小的影响。已知电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流时，开关K被释放，指示灯L发光，表示水量不足；当时，开关K被电磁铁吸起，指示灯L熄灭，电磁铁线圈电阻不计。（1）图乙中的（选填“①”或“②”）RF是的阻值与受到的压力间的关系图像；（2）将电阻箱R的阻值调至120Ω，当RF的阻值为Ω时，指示灯L刚好发光；（3）如图丙所示，水泵使水箱内的冷水以0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀的薄壁加热管，加热管横截面积为，虚线框内是长的加热区，阻值的电热丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压恒为220V。若有3.6L冷水持续流过加热区被加热，需消耗电能J；（4）为提高经过加热区后热水的温度，请提出一种符合实际的解决办法：。【答案】①180见解析【详解】（1）[1]由“当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足。”可知：水箱内水量越少，电路中总电流越小；根据欧姆定律知：电源电压不变，电路中总电流越小，总电阻越大；即随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力减小；RF的阻值应随压力的减小而增大，故RF的阻值随压力的变化的图像可能是①，故选①。（2）[2]由图甲知RF、R串联，根据串联电路电压、电流规律和欧姆定律可得，将电阻箱R的阻值调至120Ω，指示灯L刚好发光时，RF的阻值（3）[3]管道中每秒通过水的质量3.6L水的质量为m=ρ水V=1.0×103kg/m3×3.6×10-3m3=3.6kg则加热时间为需消耗电能（4）[4]为提高经过加热区后热水的温度，可以延长加热时间或提高加热功率，故可以降低水的流速或减小电阻丝的阻值。20．（2024·四川成都·二模）空气炸锅（如图甲）因其烹制食物脂肪含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐，其原理是利用热空气流加热食物。科技创新小组的同学将其拆解后，发现核心元件是两个发热电阻和一个风扇，由温控开关S进行自动控制，经研究后画出简化电路图如图乙。（1）空气炸锅采用高速热风循环技术，工作时会通过电动机向内部吹风，借助循环风，达到炸锅内部迅速升温的目的，与传统烤箱相比、空气炸锅烹制食物时，所用时间更；（2）使用空气炸锅，安全至关重要。同学们认真研究说明书及内部结构后，作出如下分析，其中合理的是；A．若空气炸锅的风扇不转了，发热电阻仍然工作，可以正常使用B．烹制食物时为了提升加热效率，可以堵住空气炸锅背部的出风口C．空气炸锅的电源线使用三脚插头，目的是让烹制美食更快速、更高效D．为了安全和延长使用寿命，严禁直接用冷水冲洗未冷却的空气炸锅（3）科技小组断开家中其他用电器，只让该空气炸锅以低温挡工作2min，观察到图丙所示的家用电能表转了90圈，此时空气炸锅的实际电功率是W；（4）若科技小组使用电功率为1500W的档位烹制薯条，已知薯条的质量为0.24kg，初始温度为20℃，通电1min达到120℃，空气炸锅的能量转化效率为80%，请利用上述数据计算出薯条的比热容。【答案】短D9003×103【详解】（1）[1]由材料信息得，空气炸锅采用高速热风循环技术，工作时会通过电动机向内部吹风，借助循环风，达到炸锅内部迅速升温的目的，说明与传统烤箱相比、空气炸锅烹制食物时，空气炸锅中食物升温较快，在短时间内可以吸收到较大的热量，因此空气炸锅烹制食物所用时间更短。（2）[2]A．若空气炸锅的风扇不转了，发热电阻虽然工作，但无法形成空气对流，不能使食物均匀受热，不能正常使用，故A不符合题意；B．堵住空气炸锅背部的出风口，可能导致空气炸锅内部温度过高，导致电路烧坏，故B不符合题意；C．空气炸锅的电源线使用三脚插头，目的是为了避免触电现象发生，故C不符合题意；D．空气炸锅使用完毕，温度非常高，为了防止出现烫伤现象，严禁直接用冷水冲洗未冷却的空气炸锅，故D符合题意。故选D。（3）[3]科技小组断开家中其他用电器，只让该空气炸锅以低温挡工作2min，观察到图丙所示的家用电能表转了90圈，此时空气炸锅消耗的电能为实际电功率是（4）[4]由得，烹制薯条时，消耗的电能为则薯条吸收的热量为由得，薯条的比热容21．（2024·广东东莞·一模）即热式热水宝是一种无内胆的纳米管加热装置，因为其体积小、加热速度快，真正实现即开即热的使用功能，得到了广泛应用。其电路原理如图，电热丝、绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变水龙头控制开关S、的状态，可以选择出凉水、温水或开水。该管线机的额定电压是220V，开水加热电功率是4200W，温水加热电功率是2200W。已知：电热丝、电阻不随温度变化，水的比热容，水的密度，g取10N/kg。求：（1）开关S断开时，水龙头出（凉水、温水或开水）。开关S、都闭合时，水龙头出（凉水、温水或开水）；（2）现在需要100℃的开水500mL，已知水的初温是：20℃，水需要吸收多少热量？（3）如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多长时间？【答案】凉水开水1.68×105J50s【详解】（1）[1][2]开关S断开时，R1、R0没有连在电路中，水龙头出凉水；闭合S，断开S0，两电阻串联，电阻最大，电功率较小，水龙头出温水；开关S、S0都闭合时，R0单独工作，电路电阻最小，电功率最大，水龙头出开水。（2）[3]由得，水的质量为水吸收的热量为（3）由可得，烧开这些水需要的电能由可得，烧开这些水需要22．（2024·河南驻马店·二模）体重超标已影响了部分中学生的身心健康，为了动态监测学生的体重情况，班级科技创新小组找到一个压力传感器，它的阻值R与受压力大小F的对应关系图像如图甲所示。科技创新小组由此设计了一台由电流表改装而成的简易体重计，电路图如图乙所示。已知电源电压为12V，电流表的量程为50mA，踏板重力不计。（1）该体重计能测量的最大压力为N；当压力增大时，电流表的示数（选填“增大”或“减小”）；（2）闭合开关S，当体重计空载时，调节滑动变阻器，当电流表读数为40mA时，电压表读数为4V，求R0对应的阻值；（3）闭合开关S，当体重计空载时，继续调节滑动变阻器R1，电流表指针指向表盘正中间位置，将此位置标记刻度为F＝0N。求此时滑动变阻器接入电路部分的阻值；（4）在保持滑动变阻器阻值不变的前提下，逐渐对传感器施加压力，并将对应的压力值标记到电流表上，制成了一个简易的“体重计”。若此“体重计”测得的F＝640N时，计算R消耗的电功率为多少？【答案】800增大100Ω380Ω0.018W【详解】（1）[1]由图甲可知该体重计能测量的最大压力为800N。[2]由图甲可知，当压力增大时压敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，即电流表示数增大。（2）[3]由题意知，电流表读数为I0＝40mA时，电压表读数为U0＝4V，R0的阻值为（3）[4]由题意知，当F＝0N时，电流表示数为根据欧姆定律公式可知，R两端的电压为滑动变阻器两端的电压为滑动变阻器接入电路部分的电阻为（4）[5]由图甲和数学知识可知R与F的关系式为将F＝0N时，R0＝100Ω和时，分别代入，得即R与F的关系式为将代入上式，得此时电路中总电阻为根据欧姆定律可知，电路中电流表的示数为电阻R消耗的电功率为23．（2024·江苏无锡·一模）第五代战斗机“歼﹣20”作为中国第五代战斗机，融合了全球优秀战斗机的特点，具备了很强的隐形性能、机动性能等。“歼﹣20”表面平滑，机翼的外形做成流线型，飞机先进的光传操纵系统，以光纤作为媒介传输信号，可随时保证飞机与地面的联系。“歼﹣20”配备了大功率雷达，为解决散热问题，采用了新一代液体冷却系统。该飞机最大航行速度达800m/s，推重比为0.5。推重比是指飞机以最大行速度巡航时的牵引力与最大起飞重力的比值。飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表：速度v（m/s）100200300400500阻力f（×104N）0.31.22.74.87.5（1）光传操纵系统中的传输媒介是（选填“导体”、“绝缘体”或“半导体”）；（2）根据表格分析，阻力f与速度v的关系式为，若飞机以最大速度巡航时，该飞机的最大起飞重力为多少；（3）为保证飞行安全，当飞机降低到一定高度时开启警示灯。如图乙所示是某同学为飞机设计的模拟电路（电源电压恒定），图丙是压敏电阻R随离地高度h的变化曲线。当飞机降落，离地面450m时，开关S自动闭合，警示灯亮起，灵敏电流计的示数为0.02A；飞机离地面400m时，灵敏电流计的示数为0.04A；当高度降到150m，警示灯开始闪烁。则应将压敏电阻串联在图乙电路中的（选填“A”或“B”）位置，另一个位置接高度计（灵敏电流计）。当警示灯在闪烁的过程中较亮时，电路消耗的电功率是多少瓦？（电磁铁线圈、衔铁、触点的电阻不计，警示灯的电阻不变）【答案】绝缘体f＝0.3v23.84×105NB0.36W【详解】（1）[1]光纤中作为传输媒介的材料是玻璃，玻璃属于绝缘体。（2）[2][3]由表格数据知阻力与速度的关系为：f＝0.3v2，当飞机以最大速度v＝800m/s巡航时，飞机的动力发动机的输出功率根据推重比为0.5知，得该飞机最大起飞重力为（3）[4][5]由图丁可知，压敏电阻的阻值随高度的降低而减小，若将它串联在图丙电路中的B位置，当高度降低时，压敏电阻阻值减小，通过电路的电流变大，电磁铁的磁性增强，当高度降低到某一数值时，电磁铁把衔铁被吸下，动触点AB接触，压敏电阻和电磁铁被短路，电路电流增大，警示灯会变亮，同时电磁铁由于没有电流通过，磁性迅速变弱，衔铁在弹簧弹力的作用下弹起，动触点AB分离，警示灯中电流变小，警示灯回到原来的亮度，然后由于电磁铁通电后磁性增强，重新把衔铁吸下，警示灯重新变亮，周而复始，从而实现指示灯闪烁的作用；如果把压敏电阻接在A位置，无论衔铁是否被吸下，通过警示灯的电流不变，灯的亮度不变，故压敏电阻要接在B位置；离地面450m时，压敏电阻的阻值R1＝200Ω，电路电流I1＝0.02A；电源电压恒定①离地面400m时，压敏电阻的阻值R2＝500Ω，电路电流I2＝0.04A；电源电压恒定②联立①②得：电源电压，当高度降到150m，指示灯开始闪烁，警示灯在闪烁的过程中较亮时压敏电阻和电磁铁被短路，电路仅警示灯接入电路，电路电流警示灯在闪烁的过程中较亮时的电功率24．（2024·江苏南京·一模）为防止电动车充电时起火引发事故，科技小组的同学设计了一个自动灭火报警模拟装置，如图甲所示，电源U1为18V，热敏电阻Rt的阻值随温度t变化的图像；如图丙所示，电磁铁线圈的电阻为200Ω。工作时开关S1、S2闭合，无火情时绿灯亮；当通过电磁铁线圈ab的电流大于或等于10mA衔铁被吸下，电铃报警同时电动水龙头喷水。（1）将乙图中的元件序号分别填入甲图中的虚线框内完成电路；工作时当温度升高，电磁铁磁性（选填“增强”或“减弱”）；（2）若温度达到或超过60℃电铃报警，则滑动变阻器最大阻值不能小于多少欧？（3）按以下步骤对（2）中电路进行调试：①将Rt换成电阻箱，调节电阻箱阻值为Ω，闭合开关S1，调节滑动变阻器，直到；②断开开关S1，将电阻箱换成Rt，完成调试。（4）若要求热敏电阻温度达到或超过70°C电铃报警，对（3）中已调试好的电路，其它条件不变，若电源电压可调，则将电源电压调为V即可。【答案】增强1020Ω580电铃报警或衔铁吸下16.2【详解】（1）[1]由题意可知，当通过电磁铁线圈ab的电流大于或等于10mA衔铁被吸下，电铃报警同时电动水龙头喷水，说明下面的虚框中应接入图乙中的①，上面的虚框中应接入图乙中的②，如图：[2]由图丙可知，热敏电阻Rt的阻值随温度t的升高而减小，所以工作时当温度升高，Rt的阻值减小，根据欧姆定律可知，控制电路的电流变大，电磁铁磁性增强。（2）[3]若温度达到或超过60℃电铃报警，电路中的最小电流为I=10mA=0.01A由丙图可知，此时热敏电阻Rt的阻值为580Ω，则滑动变阻器最大阻值为（3）[4][5]对步骤对（2）中电路进行调试，用电阻箱替换Rt，使温度达到或超过60℃电铃报警，调节电阻箱阻值使电阻箱的阻值等于60℃时热敏电阻的阻值，即580Ω。（4）[6]若要求热敏电阻温度达到或超过70°C电铃报警，则报警电流仍为10mA不变，滑动变阻器接入的电阻不变，由丙图可知，热敏电阻的阻值为400Ω，所以电源电压为U=I(Rt+R线+R滑大)=0.01A×(400Ω+200Ω+1020Ω)=16.2V若要求热敏电阻温度达到或超过70°C电铃报警，对（3）中已调试好的电路，其它条件不变，若电源电压可调，则将电源电压调为16.2V即可。25．（2024·吉林长春·一模）市场上规定，一般情况下苹果质量大于170g的为大果，120g~170g的为中果，如图甲是苹果自动筛选装置，可以依据苹果质量实现自动筛选。原理是：如图乙传送带上苹果经过压力检测点时，AB间的电压也随之发生改变，根据大果、中果、小果所对应的电压值范围，进行自动筛选实现苹果分流。已知电源电压恒定不变，当检测点上没有苹果时，AB间的电压为1.2V，当苹果质量为80g时，AB间的电压为2V。压敏电阻R的阻值随压力检测点上所放物品质量m的对应关系如表所示：质量m/g08090100110120130140150160170阻值R/Ω905045403530252015105（1）压敏电阻是由材料（选填“导体”、“绝缘体”或“半导体”）制成的；（2）当检测点上苹果质量增大时，AB间的电压；（3）请通过推理计算筛选大果时，AB间的电压至少需要达到多少伏？()（写出必要的文字说明、表达式及最后结果）（4）当苹果的品种不同时，对于大果、中果和小果筛选的质量标准也不同，此时AB间对应的电压值也会改变。请你对电路进行改进。（答出一条即可）【答案】半导体变大8V定值电阻改为滑动变阻器可以调节大小【详解】（1）[1]压敏电阻器的电阻体的材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。（2）[2]根据题给表格可知，压力越大，电阻越小，故当监测点的苹果质量增大时，苹果对检测点的压力增大，压敏电阻减小，根据串联电路中的分压规律可知，AB两端的电压增大。（3）[3]当检测点没有苹果时，此时压敏电阻为0，此时AB间的电压为1.2V，假设电源电压为U，根据串联电路中电压规律可得当苹果的质量为80g时，压敏电阻的阻值为50，此时AB间的电压为2V，同理电源电压为当苹果为大果时，压敏电阻的阻值最小为5，此时电路中的总电阻为此时电路中的电流为此时AB间的电压为（4）[4]可将定值电阻R0更换为滑动变阻器，对于不同种类的苹果，质量标准不同，可通过调节滑动变阻器的阻值，来调整AB间两端的电压。26．（2024·四川成都·一模）如图甲所示是某规格的家用饮水机，外观上能看到两个出水口和两个指示灯——“加热”和“电源”。饮水机铭牌上的电气原理图如图乙所示，其中S1为防干烧温控器，S2为加热温控器，S3为手动开关，R3为电热管，R1和R2为定值电阻，LED1和LED2为指示灯（电阻可忽略的发光二极管）。铭牌上的部分数据如表格所示。（1）下列对电气原理图的理解正确的是()；A．LED2应该是“加热”指示灯B．“PE”所在线路并不是工作电路的一部分，可以去掉C．S2会在水温足够高时自动断开，水温足够低时自动闭合D．饮水机处于“加热”时的总功率和电热管功率几乎相同，说明R1明显小于R3（2）根据表格中的“24小时待机耗电量”，可知R2的阻值取值范围为；（3）要想在设计原理上实现让饮水机拥有“加热”和“保温”两种挡位，且LED1仍为“加热”灯。除了将R1和R3分别改换为阻值恰当的电热管外，不添加其他元件的情况下，还需要改变的设计是：；（4）使用过一段时间后，小明同学测量后发现饮水机加热过程实际所用的时间比按照说明书计算出来的时间更长，对其原因进行了以下猜想，不合理的是。A．可能是有部分热量散失B．可能是因为水的纯度不够，导致加热电阻变小C．可能是测量时处于用电高峰期，饮水机电压低于220V【答案】C大于1210Ω见解析B【详解】（1）[1]A．由电路图可知，当防干烧温控器S1闭合时，LED2即开始工作，因此应该是“电源”指示灯，故A错误；B．“PE”所在线路并不是工作电路的一部分，但却是接地保护线，可以当发生漏电时起到保护作用，因此不能去掉，故B错误；C．由于S2为加热温控器，因此会在水温足够高时自动断开，水不再加热，水温足够低时自动闭合，水又开始加热，故C正确；D．分析电路可知，饮水机处于“加热”时，R1和R3同时工作，而此时的总功率和电热管功率几乎相同，说明R1的功率很小，根据可知R1的阻值很大，而加热功率不会太小，因此R3的阻值应该比较小，因此R1应大于R3，故D错误。故选C。（2）[2]根据表格中的“24小时待机耗电量”为小于等于0.96kW·h，因此待机的功率为根据可知R2的阻值故R2的阻值应大于1210Ω。（3）[3]由题意知，要想在设计原理上实现让饮水机拥有“加热”和“保温”两种挡位，则需要闭合S1和S3时，电路有一定的功率进行保温，当电热丝开始工作时，处于加热状态，且LED1仍为“加热”灯，因此我们可以将LED1串联在电热管R3所在支路，将R1上接线柱改接到S2和S3之间，如图所示：（4）[4]A．由题意可知，如果有部分热量散失，则需要饮水机放出更多的热量，因此实际加热时间变长，故A不符合题意；B．水的纯度，并不会引起加热电阻阻值的变化，故B符合题意；C．如果测量时处于用电高峰期，饮水机电压低于220V，根据可知，实际功率会变小，因此放出相同的热量，饮水机需要的实际加热时间变长，故C不符合题意。故选B。27．（2024·吉林长春·二模）小致学完欧姆定律后，想设计测量货车重力的检测模拟装置，其工作原理如图所示。OAB为水平杠杆，OB长1m，O为支点，OA∶AB=1∶4，平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。电源U短时间内电压恒定，定值电阻阻值为10Ω，压力传感器R固定放置，压力F每增加1N，R的阻值减少2.5Ω。当重力检测装置空载时电流表示数为0.15A，平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。（1）装置中若杠杆B点受力为动力，则此杠杆的类型为杠杆。（2）小致将重力80N的物体放上平板时，闭合开关S，电流表示数为0.3A，则此时R的阻值为Ω。（3）电池组用久后电压变小为，这时平板上物体重100N时，电流表读数为0.3A，求V。（4）在第（3）问情况中，电池组电压大小为，要求平板上重为100N的物体对应的电流表读数和电源电压为U时相同，其它条件不变，只水平调节杠杆上触点A的位置，试判断并计算如何移动触点A。（写出方向与数据）。【答案】省力309向左移动3cm【详解】（1）[1]由图知道，阻力