专题02 电磁学综合题+科普阅读题（八大题型+江苏模拟预测）-【上好课】2025年中考物理二轮复习讲练测（江苏专用）

专题02 电磁学综合题+科普阅读题 01核心精讲·题型突破 【核心精讲】 【题型突破】 ►考法01 新能源电动汽车 ►考法02 电池问题 ►考法03 风力发电 ►考法04 敏感电阻的应用 ►考法05 弹簧在电磁学的应用 ►考法06 模拟电器 ► 考法07 电学设计 ►考法08 电学与其他模块综合 02命题预测 一、阅读类 1. 认真、耐心地阅读提供的背景材料或者提供的图形，从背景材料或者提供的图形入手，掌握题目中的中心主题和核心内容、提取物理信息． 2．综合运用所学知识、理解和判断出物理信息内容． 3．带着问题仔细阅读，从材料和图形中分析和概括出其中所蕴含的物理问题或物理规律. 二、综合类 1. 明确题目主旨，把握题干中的物理知识． 2．结合学过的有关物理知识和规律，把新旧知识联系起来． 3．抓住关键词语，准确地利用物理知识解题． 三、应用分析类 1．要注意分析题意，确定研究对象． 2．重视过程分析，从文字和图象及表格中获取、提炼有关信息． 3．进行归纳或者应用解题. 考法01 新能源电动汽车 1．（2024·江苏扬州·三模）小斌的爸爸想买一辆代步车，初步挑中了某电动车A和汽油车B两款车型，小斌为了帮爸爸做出选择，制作了下列表格将两款车进行了对比。 电动车A 汽油车B 裸车市场价 28万 28万 购置税 0 2.5万 三年车险+保养 2.04万 2.54万 三年后二手车价格 16万 22万 百公里(100km)耗能 13kW·h 7L 汽油/电费用 1.0元/（kW·h） 9.0元/L 容量 电池容量78kW·h 油箱容积56L 慢充充电时长 6.5h 无 三年用车总公里数 20000公里 (1)电动车的发动机的原理与图中 （选填字母）实验相同，汽油车发动机的原理与 （选填字母）实验相同； A． B． C． D． (2)慢充充电时长可以理解为电池耗尽后至充满需要的时间，由表中数据计算：电动车A的慢充平均功率为 W； (3)汽油车B满油至油耗尽，最大里程为 km； (4)根据表中数据，若从三年后的折价、各种税费以及电费油费的经济角度考虑，小斌爸爸应选用 （电动车A/汽油车B）更划算； (5)不考虑经济因素，你会怎么选？简述你的看法 。 2．（2024·江苏扬州·模拟预测）如图是国产某品牌新能源纯电动人工智能轿车EU5。电池是纯电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，即单位质量储存的电能。EU6搭载了高性能三元锂电池，能量密度达到了150W·h/kg。EU5配备专利电池管理系统及超低温预热充电技术——零下35℃亦可正常启动和充电，最高续航里程更是达到了600km。EU5支持快充、慢充和普通220V插座充电。快充半小时即可将电最由30%充至80%；慢充7小时充满；若选配随车充电宝，普通220V插座就可充，25小时充满。EU5的部分参数如表所示。 整车质量 1680kg 电池容量 60kW·h 电动机最大功率 160kW 最高时速 155km/h 电动汽车具备能量回收功能，其安装了可逆电机，车辆在减速或制动时车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就变成了发电机，能够产生电能为汽车的动力电池充电，达到能最回收利用的效果，同时具有辅助制动功能。 (1)电动汽车行驶时，蓄电池属于 （选填“用电器”或“电源”）； (2)电动汽车的可逆电机在汽车减速或制动时，即切断电源时，将 能转化为电能并储存在蓄电池中，其工作原理是 ； (3)关于EU5纯电动汽车，下列说法正确的是_________（多选）； A．快充使用的电源电压为220V，且导线要比慢充细； B．如果把电池所有能量用来烧水，效率为70%可以使1吨的水温度升高36℃； C．电动汽车经常使用水冷来降温，是利用做功的方法来减小汽车发热部位的内能； D．EU5纯电动汽车的电池质量约为400kg； (4)EU5在快充时（由30%充至80%）的充电功率为 kW。 3．（2024·江苏无锡·二模）电动车已经成为许多家庭的近距离代步车。为了保护环境，技术人员选用一款国产老年电动车，试制了一款太阳能电动车，主要由充电装置、动力装置和提醒装置构成，其电路原理图如图甲所示。车顶安装有面积为的太阳能电池板，通过充电控制器给蓄电池充电，待充满电后，充电控制器自动断开充电控制器。闭合开关和，蓄电池对电动机供电，电动机获得动力；R为保护电阻，单刀双掷开关为转向提醒开关，为普通提示开关，两转向灯、规格完全相同。电铃电阻忽略不计，原理图如图乙所示。若每平方米太阳能电池板上1h得到太阳辐射的能量为，太阳能电池板光电转换效率为15%。充电控制器充电效率为80%，蓄电池电压为48V，电池容量为20Ah，转向灯的规格为“6V  6W”。（电池容量=放电电流×放电时间，例如：1Ah是指1A的电流能持续工作1h。） （1）关于该太阳能电动车，下列说法正确的是 ； A．太阳能是不可再生能源        B．电动机是将机械能转化为电能 C．闭合开关和，转向灯发光，电铃响    D．转向时，转向灯、均闪烁发光 （2）为让转向灯正常工作，保护电阻的阻值为 Ω；利用太阳能电池板， h能将蓄电池充满电； （3）某次测试时，断开充电控制器，仅闭合开关和，太阳能电动车在平直的公路上匀速行驶2h，共行驶36km。测试中通过电动机的电流为5A，电动机线圈电阻为4Ω，行驶时所受地面阻力为车重的0.014倍。则该车的质量为多少？ 4．（2024·江苏南通·模拟预测）阅读短文，回答问题： 电动汽车 电动汽车是环保的交通工具，行驶时蓄电池给电动机供电，某电动汽车的主要部分参数如表所示，在测试过程中，司机和一名陪同人员上车。司机驾驶该充满电的车以节电模式匀速行驶30km，电池剩余容量为，陪同人员负责记录测试数据，已知司机和陪同人员的质量均为70kg，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的6%，g取10N/kg。雨天乘车时我们会发现，有些汽车刮水器的刮动速度会随着雨的大小自动调节，主要原因就是在 它的工作电路中安装有雨水探测器（如图甲），雨水探测器的主要部件是检测金属网。检测金属网竖立在塑料容器中，容器中雨水越深，电动机转动就越快，刮动的速度也就越快，雨停后，刮水器自动停止工作。 空车质量 1360kg 轮胎与地面总接触面积 400cm2 蓄电池最大容量 最高车速 120km/h 最大功率 90kW 最大续航里程 180km (1)结合图甲进行分析，检测网浸入雨水中越深，ab间电阻越 。无雨水时，电动机不能转动，无法实现车窗的清洗，请你在该电路中加装一个电路元件，以解决此问题。简述你的做法 ； (2)为了节能，车靠近目的地前可采用“再生制动”的方法：在车速逐渐减到60km/h的过程中，不采用机械刹车，由于电动汽车断续行驶，带动电机逆向发电，将电能存储在蓄电池内，此时能反映电机工作原理的是________； A． B． C． D． (3)汽车刹车原理图如图乙所示，连着刹车踏板的金属杆可视为一根能绕O点转动的 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆； (4)在测试前，人未上车，此时电动汽车对水平地面的压强为 Pa。在此测试过程中，电动汽车匀速行驶30km，该电动汽车将电能转化为机械能的效率为 %，行驶过程中很多部位会发热，如：①轮胎发热；②刹车片发热；③水箱中的水变热。不属于通过做功改变内能的是 ； (5)如图丙是小明设计的车速提醒电路，R为定值电阻，Rv的阻值随车速的变化而改变。当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快，需要减速。图丁是Rv的阻值与车速关系的图象。图戊是车速从0加速到100km/h过程中，Rv消耗的电功率随电流变化的图 象。则图丁中图线与纵坐标相交点的电阻值是 Ω。当车速达到75km/h时，此时电压表的示数为 V。 考法02 电池问题 5．（2024·江苏无锡·一模）自2024开年以来，因锂电池爆燃带来的火灾让人民生命财产受到极大损失，为助力安全生产和生活，同学们设计了“锂电池温度控制系统”和“烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统”。 （1）图甲为“锂电池温度控制系统”简化图，当电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，电磁继电器与热敏电阻R1、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I≥25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值R1随温度t升高而减小，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。 ①图甲中应将b端与 端相连； ②若设置电池温度为60℃时（此时R1阻值为70Ω）启动制冷系统，则应将滑动变阻器的阻值应调为多大？( ) （2）图乙为“烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统”简化图，当烟雾达到一定浓度时触发自动报警并实施喷淋，Rc为气敏电阻，S2为磁性开关。当控制电路中电流I0≥0.02A时，S2动触片与触点a接触，安全指示灯L熄灭，报警和喷淋系统同时工作：当控制电路中电流小于0.02A时，S2动触片与触点 b接触，安全指示灯亮，报警、喷淋系统停止工作。 已知控制电路电源电压U控大小可调节，电磁铁线圈电阻不计，气敏电阻Rc的阻值与烟雾浓度 C的关系如图丙所示，R0为定值电阻。工作电路电源电压U=36V。 ①安全指示灯L标有“0.9W，10Ω”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），要使灯 L正常工作，则保护电阻 R'的阻值为多大？( ) ②通过调节U控大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调至U控1时，触发报警喷淋的最低烟雾浓度C1=8%，电阻R0的功率为0.012W，求此时控制电路的电源电压U控1。( ) 6．（2024·江苏无锡·一模）直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置，如图甲所示。它能够将电网中的交流电转化为直流电，再将电能充入汽车动力电池（以下简称电池），直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，因而可实现快速充电。 设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时，充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化，同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能，D为30%，充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后（为方便计算，图像已作近似处理），充满后，立即停止充电。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表所示。 充电电压U/V 充电电流I/A 充电时长t/min 充电读数/kW•h 充电费用/元 400 45 24.0 28.80 (1)充电过程中蓄电池相当于 （电源/用电器）； (2)通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，故充电功率更 ； (3)在D从30%增至70%的过程中，充电功率大致的变化规律 。当D为70%时，充电电流为 A； (4)若充电过程中充电电费单价不变，则测试全过程的充电费用为 元； (5)设D从70%增长至80%所需时间为t1，从80%增长至90%所需时间为t2，且t1∶t2＝5∶8，则测试全过程的充电总时长为 min。 7．（2024·江苏盐城·三模）阅读短文，回答问题： 手机电池 手机电池作为手机的一个重要部分，目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。以国产某型号手机为例，该手机采用锂离子聚合物5000mA•h不可拆卸式电池，电池工作电压为3.7V。手机支持有线最大超级快充（20V/4.4A），10分钟就能充满50%，兼容11V/6A、10V/4A、10V/2.25A等超级快充。 众所周知，电池的使用是有寿命的，在使用过程中电池容量会不断衰减，而电池寿命的结束并非指电池的容量衰减至0%或者不能用，而是指电池总容量衰减到设计容量的80%或者以下。电池寿命可以用“循环寿命”来衡量，是指电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数。很多因素都会影响电池的循环寿命，如电池温度、充放电电流等，其中深度放电对电池的危害最大。有研究表明，将一部手机电池的电量从70%用到30%，则这次的放电深度为40%。再次使用前将电池充电到90%后，又用到30%，这次的放电深度就为60%，则这两次总共完成了1次100%全循环放电。研究人员以不同的放电深度，对手机电池进行充放电循环研究，得到了如图所示的手机电池100%全循环放电次数与放电深度的关系图像，合理规划充放电策略，可以有效延长手机电池的使用寿命。 （1）电池循环寿命指的是电池寿命结束前进行的100%全循环放电 （次数/总时间）。 （2）对电池循环寿命影响最大的因素是 。     （3）根据文章所述，下列使用策略最有利于延长电池的寿命的是 A．电池用掉一点电就及时充电　　　　B．电池用掉25%的电量时充电 C．电池用掉50%的电量时充电　　　　D．电池用掉75%以上的电量时再充电 （4）文中的锂离子聚合物电池“容量5000mA•h”一次充满电储存电能为 J。 （5）假设某用户的手机每天使用前都会将电量充到98%，使用一天后电池电量变为48%，按照这个使用习惯，该用户的手机电池理论上能正常使用 个月后寿命结束（1个月按30天计算）。 考法03 风力发电 8．（2024·江苏徐州·三模）阅读短文，回答问题。 风力发电 为了改善能源结构，减少污染物排放，大力发展清洁能源，我国很多地方都大力发展风电产业。 风电技术就是利用风能发电的技术，见图甲。风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动风机内的发电机发电．发电机所发的电通过电缆输送到升压变压器提升电压后，由高压输电线路输送给用户，见图乙。 北京冬奥会期间所有运动场馆全部使用绿色电能，这是奥运历史上首次实现全部场馆100%绿电供应。如表是一台某型号风车在不同风速下获得能量情况： 平均风速（m/s） 5 10 15 20 25 30 1s内获得的能量（） 4 8 12 16 20 24 (1)风机内的发电机是利用 原理进行发电的。 (2)若风力发电机的叶片位置和风向如图丙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，从而受到向 （选填“上”或“下”）的压力差使风叶旋转。 (3)若该地年平均风速为20m/s，则1台这样的风车10min获得的能量有42%被标准大气压下100kg、初温为20℃的水吸收，水温升高 ℃。[已知，]。 (4)远距离输电，若输送电能的功率为P、输电电压为U、输电线路总电阻为R，则输电线路的因发热而造成的电能损失功率 。 9．（2024·江苏无锡·模拟预测）某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈，如图甲所示．风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示，在的范围内，P与v的三次方成正比．风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图戊所示，（为方便计算，图丙和图戊数据已作简化处理。） (1)完成图丁风力发电的主要能量转化流程图： ① ；② ； (2)当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动； (3)若14：00—15：00和15：00—16：00两段时间内输出电能之比为1：3，则14：00-20：00的时间段内风力发电机组的输出电能为 kW·h。 考法04 敏感电阻的应用 10．（2024·江苏南京·三模）如图所示，自动加湿器由控制电路和工作电路两部分组成，控制电路中电源电压恒为12V，R是可调电阻箱，为湿敏电阻，其阻值随相对空气湿度变化的关系如表格所示。 空气湿度/% 5 10 20 30 40 50 60 …… 湿敏电阻RH/Ω 120 60 30 20 15 12 10 …… (1)加湿器单独正常工作30min，可以让型号为3000imp/（kW·h）的电能表闪900次，加湿器的额定功率是 W； (2)当电阻箱的阻值调为12Ω时，控制电路的功率是4W，此时的空气湿度为 %； (3)若a、b两端电压必须小于或等于9V时，控制电路才能启动加湿器，工作人员设定相对湿度为30%时启动加湿器工作，则电阻箱的阻值至少应调到 Ω； (4)为了节能，在较小的湿度值时才开始启动加湿器，下列措施可行的是______（选填字母）。 A．增大电源电压 B．减小电源电压 C．将R阻值调大 D．将R阻值调小 11．（2024·江苏南京·二模）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．如图甲所示是某同学为动车设计的模拟电路。电路中电源的电压为，警示灯的规格为“”，电磁铁线圈电阻忽略不计，警示灯电阻保持不变。当空气湿度达到一定程度时，警示灯发光；湿度越大，警示灯越亮，为了提高警示效果，当空气湿度达到某一值时，电磁铁中电流达到，衔铁被吸下警示灯就能不断闪烁。 （1）警示灯正常工作时的电流大小是多少？( ) （2）根据设计要求，应选择图乙中的 （选填“”或“”）做湿敏电阻，湿敏电阻应接在图甲电路中的 （选填“A”或“B”）位置； （3）当警示灯刚开始闪烁时，空气湿度为多大？较暗时的实际功率是多少？( ) （4）若想让该警示灯在空气湿度低于设定值的情况下就开始闪烁，那么可以采取的方法有 （请写出一种即可）。 考法05 弹簧在电磁学的应用 12．（2024·江苏无锡·一模）近几年城市部分老小区进行改造，不少多层楼房安装了电梯，给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U=6V，保护电阻R1=100欧，压敏电阻R2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)由图乙可知，当压敏电阻受到的压力F增大时，控制电路中的电流 ，从而改变电磁铁磁性的强弱。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时，电磁铁上端为 极； (2)若电梯在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升15米，请计算此时电梯对乘客做功的功率 ； (3)当电磁铁线圈电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，请计算说明电梯有无超载 ； (4)某同学利用该压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图丙所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯做四种不同的运动时，电流表的示数分别如图丙中①、②、③、④所示。下列判断中错误的是_______。 A．①图表示电梯可能匀速下降 B．②图表示电梯可能上升时速度变大 C．③图表示电梯可能匀速上升 D．④图表示电梯可能下降时速度变大 13．（2024·江苏南京·二模）如图甲为科技小组设计的一款称重仪，电源电压为保持不变，，电压表量程为，滑片P只能在长为的粗细均匀的电阻丝上自由滑动（不计摩擦），金属弹簧伸长量与挂钩受到的拉力大小的关系如图乙所示，弹簧的阻值恒为．当挂钩上未挂物体时滑片P在的最上端，挂钩处挂上已知重力的物块M，闭合开关S，经过测算把电压表表盘改装为重力显示表盘．求： （1）当挂钩上未挂物体时电路中的电流 ； （2）称重仪的零刻度线应标在电压表的 V刻度线处； （3）当M重为时，电压表的示数为，此时的阻值． ； （4）在电路安全情况下，要使称重仪达到最大称量（滑片P恰好位于最下端），若只能更换，则的最小阻值为 。 14．（2024·江苏盐城·二模）阅读短文，回答问题。 智能设温电热水壶泡茶或冲奶粉等常需要不同温度的热水，小明自制一款智能设温电热水壶，它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动+10%，这款电热水壶可以将纯净水加热到所需的不同温度（60℃、80℃、100℃）时就自动断开电路。工作原理如图所示，铁质搭钩CA可绕转轴A转动，挺杆BD可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离，电路断开，烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。已知BC=4cm，AB=2cm，发热电阻R阻值为100Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计。 (1)小明自制的电热水壶通过 方式使双金属片的内能增加，当双金属片推起挺杆使搭钩与锁扣脱开时，搭钩CBA是 （省力/费力/等臂）杠杆。 (2)关于该电热水壶，下列说法正确的是（　　） A．当开关S1闭合时，弹簧没有弹性势能 B．当U=200V时，电热水壶可以工作 C．当达到设定值时，挺杆受到金属片向下的拉力 D．搭钩CBA可以用铝质材料制成 (3)当搭钩与锁扣恰好脱开时，挺杆对搭钩的作用力为 N。 (4)当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱开的是 （电磁铁/双金属片）。 15．（2024·江苏镇江·一模）小明制作的水池水位模拟控制装置如图所示，浮子由金属片、轻质硬杆、木块Q和轻质弹簧构成，其中轻质弹簧竖直固定，一端固定于木块Q，另一端固定在蓄水池底部，轻触开关K通过金属弹片实现通断，按下时开关接通，松手后开关断开，触点C、D接通时，水泵注水；C、D断开时，水泵停止工作。开始时金属片与A、B接触，闭合开关S，用手按一下轻触开关K，装置启动。已知：电源电压U=36V ，当线圈中电流I≥0.05A 时，衔铁吸合；电阻R0允许通过的最大电流为0.1A；其余电阻忽略不计。 (1)如图状态时闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，松手后，衔铁处于 （选填“吸合”或“释放”）状态，轻触开关K与触点C、D （选填“串联”或“并联”）； (2)为使装置正常工作，电阻R0的阻值范围为 Ω~ Ω； (3)木块Q为边长10cm的正方体, 密度为（0.5×103kg/m3，h0=25cm），弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，g取10N/ kg。不计金属片的质量，弹簧始终处于弹性形变范围内。 ①求蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H ； ②若适当缩短硬杆的长度，当蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；为保证装置正常工作，硬杆缩短的长度△l的最大值为 cm。 16．（2024·江苏南京·一模）小明设计了锻炼拉力的模拟电路，如图甲，向上拉动绝缘拉环，R3接入电路的电阻丝长度发生变化，当控制电路里的电流达到或超过20mA时，衔铁被吸下，电动机M通电，打开奖品盒盖子，拿取奖品；电流未达到时，工作电路里的灯泡L（220V ，40W）正常发光，R3为长50cm、阻值50Ω的电阻丝，其阻值与长度成正比，滑片P端固定在绝缘拉环上，轻质弹簧处于原长时，滑片P位于a端，拉至b端，弹簧仍处于弹性限度内，弹簧伸长量与所受拉力的关系如下表所示.控制电路电源电压恒为3V，R的阻值为120Ω，R1范围是0~9999Ω，R2范围是0~20Ω（线圈和弹簧阻值不计，不考虑滑片处的阻力）。 拉力F/N 20 40 60 80 100 伸长量△L/cm 1 2 3 4 5 (1)L 正常发光时的电阻为 Ω； (2)调试：设定当拉力达到或超过600N 时，能拿到奖品 ①闭合开关S，将S1拨至丙，调节R1至 Ω； ②调节直至电流表示数为20mA； ③调试完毕，将S1拨至 （选填“甲”、“乙”、“丙”）待使用； (3)调试好后，当R3滑片P处于a端时，电阻R消耗的功率有多大? (4)通过调节R2，可以将能拿到奖品的拉力大小设定的最小值为 N； (5)为了能将拉力最小值设定得更小，可以将电磁继电器里的电磁铁和衔铁同步（如图乙）向 移动适当距离。 考法06 模拟电器 17．（2024·江苏淮安·二模）如图甲，这是一款多功能暖菜板，既可保温，也可加热，为了降低桌面温度，还配置有内置散热风扇。其部分加热简化电路图如图乙所示，、均为电阻阻值不变的电热丝，。闭合开关，只有暖菜板内置风扇工作；当板上食品温度降到50℃时，在温度控制电路的作用下自动切换，为食品保温，保温时、的总功率为500W；当暖菜板上食品温度降到20℃时，在控制电路的作用下再次切换，为食品加热；通过温控装置使食品保持在一定温度范围内。 (1)保温时，应接到位置 （选填“1和2”、“2和3”或“3和4”）之间，电热丝的阻值是多少？ (2)在加热状态时，若不计热量损失，则暖菜板工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤温度升高多少？[汤的比热容取] (3)如图丙所示为该暖菜板的温控装置原理图，是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当两端电压增大到某一定值时，控制电路将切换从加热状态到保温状态。若要使所控制温度的预设值升高，可以采取的措施是 。 18．（2024·江苏无锡·一模）如图甲为某款“剪叉式”升降机结构简图。上下为两个带滑槽的平台，五根横杆与两对剪刀状交臂构成升降组件。工作时，左侧两根横杆与平台固定，电动机带动螺纹杆，给右侧下方横杆施加向左的拉力F，带动交叉臂转动将上平台抬升；反之，推动横杆向右运动则上平台降低。 型号 Y200 额定电压 220V 额定功率 11kW 线圈电阻 2Ω (1)关于升降机下列说法正确的是______ A．升降机的平台应该选用质量大、硬度大的物体制作 B．升降机的电动机是利用电磁感应原理工作的 C．匀速提升货物时，货物重力与平台对它的支持力是一对相互作用力 D．螺纹杆螺纹越密集，提升相同的重物，电动机需要提供转动的力越小 (2)若升降机使用的电动机铭牌如表所示，则电动机正常工作时的电流为多大 ? (3)某次使用时，升降机将质量为50kg的货物从4cm高度提高到如图乙所示的15cm高度处，已知上平台质量10kg，剪刀状交叉臂长度为25cm，不考虑交叉臂及横杆的质量，整个装置质地均匀且不计摩擦。 ①若不考虑能量损失，此过程中升降机至少需要消耗电能 J； ②当货物位于丙图位置时，上平台和货物整体的重力作用线经过中间横杆，则此时电动机拉动横杆的力F至少为多少 ? 19．（2024·江苏常州·一模）车辆超载是造成公路桥梁损坏的重要原因，因此限制车辆超载有着重要意义。某物理兴趣小组设计了一个“汽车超载记录器”原理图，如图甲，图中使用了一个水平杠杆OAB，O为支点，OA:AB=1:9。R为压敏电阻，其所受压力与电阻的关系如图乙所示。已知变阻器规格为“50Ω 2A”，电磁继电器线圈电阻忽略不计，当通过线圈的电流达到0.1A时，电磁继电器的衔铁被吸下。 (1)将图甲连接完整。要求：若未超载，则绿灯亮；若超载，则红灯亮且照相机拍照，记录违法行为，即使红灯损坏，照相机仍可以拍照记录； (2)在某路段限重20t。当车辆刚好达20t时，压敏电阻阻值为 Ω，计算可知此时控制电路电压U的最大值为 V； (3)某些主干道抗压能力较好，允许通行质量更大车辆，需适当调高限载，下列措施可行的是______。 A．适当增大阻值 B．减小电磁铁线圈匝数 C．适当减小控制电路电源电压 D．B点左移 考法07 电学设计 20．（2024·江苏南京·二模）科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图所示，电源电压恒为12V，阻值为10Ω，电阻丝AB长25cm，其阻值与长度成正比，电流表量程为，OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端系有重3N的圆球P。电阻箱调为5Ω，闭合开关，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.3A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦；求： （1）无风时消耗的电功率 ； （2）AB的最大阻值 ； （3）为保证电路安全，允许风对球施加的最大作用力为 N； （4）为了增大允许风对球施加的最大作用力，以下方案正确的是 。 A．减小阻值 B．减小电源电压 C．适当增加OP长度 D．换用质量更大的圆球 21．（2024·江苏无锡·三模）学校组织学生进行学科综合实践活动，针对梅雨季节，湿衣服久晾不干，令人烦恼．小明和同学设计出一款“干衣神器”——可自动控制小型的烘干机，可使得衣服快速变干。 器材 功能 开关S，电源转换器（把220V交流电压转换为U0=6V直流电压），滑动变阻器R0（200Ω，0.5A），热敏电阻Rx（电阻随温度的变化关系如图甲所示），电磁继电器（线圈电阻不计，线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.2A时衔铁被弹回），电风扇M，电热丝R（电阻恒定不变）。 ①闭合开关S．当温度低于控制温度T0时，机器吹热风；当温度高于控制温度T0时，机器吹冷风。 ②受控电路（220V工作电路）吹热风时功率为120W、吹冷风时功率为20W。 (1)电热丝R的a接线柱应与 相连（选填“b”或者“c”）； (2)当控制温度设定为T0=60℃时，求滑动变阻器R0和电热丝R的阻值分别为多少欧姆？ ； (3)图丙是烘干机正常工作过程中吹热风和吹冷风交替工作模式的功率与时间（P-t）的图像。烘干机消耗0.384度电需要多少分钟？ ； (4)如果想将控制温度由T0=60℃调低到T1=40℃，请写出两个可行的措施。 ； 22．（2024·江苏无锡·一模）在跨学科实践学习中，某学习小组开展生物学科的“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。 【产品设计】图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路出现两种方案，如图乙（A）（B）所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中R0是定值电阻，Rx为热敏电阻，R1、R2为电热丝。 【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，R0为25Ω，R1为330Ω，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于或等于60mA时吸合，此时为加热状态；当电流小于30mA时释放，此时为保温状态。 【评价改进】针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。 (1)针对项目产品及其设计电路，下列说法中不正确的是 ； A．随着温度的升高，两电路图中电磁铁的磁性将变弱 B．图（A）与图（B）的设计达成的控制效果是相同的 C．图（A）与图（B）中电阻R1没有工作时的电路状态相同 D．为了提高所控制的温度，可以减小R0的阻值 (2)以图（B）设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温是多少？ (3)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现20℃~25℃自动控温，可将图（B）控制电路中的电源电压调至 V。该产品保温功率和加热功率之比为1:4，则制作的电热丝电阻R2阻值为 。保温时从最高温经过15min后降温到最低温，若关闭电路从最高温只经过10min后到最低温，假设整个过程中热量损失功率始终相同，则从最低温加热到最高温需要的时间为 。 23．（2024·江苏苏州·一模）阅读短文，回答问题： 在跨学科实践学习中，某学习小组开展生物学科的“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。 【产品设计】图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路出现两种方案，如图乙（A）（B）所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中R0是定值电阻，Rx为热敏电阻，R1、R2为电热丝。 【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，R0为25Ω，R1为330Ω，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于或等于60mA时吸合，此时为加热状态：当电流小于30mA时释放，此时为保温状态。 【评价改进】针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。 (1)针对项目产品及其设计电路，下列说法中不正确的是 ； A．随着温度的升高，两电路图中电磁铁的磁性将变弱 B．图（A）与图（B）的设计达成的控制效果是相同的 C．图（A）与图（B）中电阻R1没有工作时的电路状态相同 D．为了提高所控制的温度，可以减小R0的阻值 (2)以图（B）设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温是多少？ (3)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现20℃～25℃自动控温，可将图（B）控制电路中的电源电压调至 V。该产品保温功率和加热功率之比为1︰4，则制作的电热丝电阻R2阻值为 。 考法08 电学与其他模块综合 24．（2024·江苏苏州·二模）阅读短文，回答问题。智能防疫机器人 我国研制的某款智能防疫机器人具有自主测温、移动、避障等功能。机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。当发现超温人员，系统会自动语音报警，并在显示屏上用红色框标注人的脸部。机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变。机器人为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线。 下表为机器人的部分参数。“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能；“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。 电池的质量 10kg 减速器的减速比 30： 1 电池比能量 140W·h/ kg 驱动电机的输入总功率 400W 移动速度 0.1~1m/s 驱动电机将电能转化为机械能的效率 60% (1)机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用 （选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物； 以移动机器人为参照物，障碍物是 的。 (2)若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，此过程中机器人受到的阻力为 N，消耗的电能占电池所能输出总电能的 %。 (3)控制电机运转的磁敏电阻阻值随磁场强弱变化的图线如图乙，当磁敏电阻在正常工作区时，即使图甲电路中输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近微小变化，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图中 （选填“ ab”或“ bc”）段。 (4)图丙是机器人测速系统的部分装置简化图，磁敏电阻转速传感器安装在驱动电机旋转齿轮的外侧，当传感器对准齿轮两齿间隙时，电缆输出电流为0。某次当驱动电机的齿轮匀速转动时，电缆输出如图丁所示周期性变化的电流，则1s内对准传感器的齿间隙共有 个；若此时机器人遇到障碍物，减速器启动，则经减速器降速后的齿轮转速为 r/ min。 25．（2024·江苏苏州·二模）阅读短文，回答问题： 热传导 热传导是热传递的一种方式，研究表明，热传导过程中，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用字母R表示，关系式为，式中L表示物体在热传导方向的长度，S表示传导的横截面积，λ为导热系数，λ的国际单位为瓦特每米摄氏度[W/（m·℃）]。导热系数反映的是材料的导热性能，不同材料导热系数一般不同，导热系数越大，导热性能越好。如表给出了一些常见材料的导热系数。图甲是厚度为L的墙壁，它的左侧是高温环境，温度始终为t1；右侧是低温环境，温度始终为t2，热量在墙壁中传导，形成稳定的热量流动。乙图是墙壁内的温度随厚度变化的图像。研究表明，单位时间内从高温环境传导到低温环境中的热量Q与两侧的温差成正比，与热阻成反比。 材料名称 导热系数W/ 铜 400 铁 80 木材 0.38 玻璃 0.12 (1)根据文中信息推断，热传导终止的条件是 。 (2)热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中的 （电流/电压/电阻）。 (3)下列说法正确的是_________。 A．木材的热阻比玻璃的热阻小 B．铜的导热性能比铁的导热性能好 C．热阻的国际单位为W/℃ D．建筑外墙材料的热阻越大，保温性能越差 (4)如图所示，长方体实心铝块的长、宽、高分别为2L、1.5L、3L，当热量从左向右流动时，铝块的热阻为R1，热量从下向上流动时，铝块的热阻为R2，则R1 R2（选填“>”、“=”或“<”）。 (5)一个粗细均匀，两端温度稳定的物体，单位时间内从高温环境传导到低温环境中的热量为Q，下列图像能正确反映Q与传导方向上的长度L、热阻R之间关系的是_________。 A． B． C． D． 26．（2024·江苏盐城·一模）阅读短文，回答问题。 最佳空燃比 发动机在工作时，进入发动机的空气质量与燃料质量之比（）称为空燃比，若吸入发动机的空气所含氧气与燃料恰好完全反应就达到最佳空燃比，若燃料充分反应后仍有剩余的氧气，发动机的高温使氧分子电离成氧离子随尾气排出。 为了达到最佳空燃比，在尾气管上安装了氧传感器，其工作原理如图甲所示．氧化锆内外表面各有一层金属铂的电极，氧化锆的外侧与高温尾气接触，内侧连通外界大气，电加热器通电后加热附近大气，达到最佳工作温度，使氧分子电离成氧离子。 氧离子会从浓度高的位置穿过氧化锆移到浓度低的位置，使得图甲中氧化锆和两个铂电极相当于一个电源，铂电极A和B相当于电源的两极．氧离子浓度差越大，铂电极A和B间的电压越高。 铂电极两端的电压与空燃比的关系如图乙所示，发动机控制模块通过检测铂电极两端的电压，控制喷油嘴的喷油量，使发动机接近最佳空燃比。 (1)图甲中，氧化锆内氧离子移动方向由铂电极 （A到B/B到A）； (2)电阻接在干电池两端时，电子从干电池的负极流出通过电阻后，从干电池正极流入，再在电池内部流向电池的负极，电子在闭合电路中定向移动形成电流．据此类比，图甲中铂电极A相当于电源 极； (3)发动机的最佳空燃比为 ； (4)若铂电极两端的电压为0.2V，则下列判断正确的是______； A．发动机空燃比为14.9 B．需要增加喷油嘴的喷油量 C．发动机内汽油不能完全燃烧 D．需要增加进入发动机的空气量 (5)下列尾气中燃油质量与空燃比（）关系图像正确的是______。 A． B． C． D． 27．（2024·江苏扬州·三模）阅读短文，回答问题。 中央新风系统 中央新风系统由风机、进风口、排风口及各种管道和净化器组成。风机启动后，室内受污染空气经排风口及风机排往室外，使室内形成负压，这样室外新鲜空气便经进风口送入，在送风的同时对新风进行预热、过滤和除尘处理，从而使室内空气中二氧化碳含量保持在占空气体积的左右，其工作流程如图甲所示。新风系统的核心是风机，随着材料技术的发展，体积为的风机叶轮采用碳纤维增强树脂代替钢来制造，使其质量减轻。风机部分参数如表一所示，风机的风量Q指风机单位时间内排出空气的体积，风速v指风机排出空气的速度。已知风机的转速受电脑控制，与屋内空气中二氧化碳的含量的平方根成正比。风机的风速v、风量Q和空气中二氧化碳的含量的关系如表二所示。 表一： 额定转速n 额定风量Q 额定功率P 表二： 风速 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 二氧化碳含量 0.050 0.072 0.098 0.128 0.162 0.200 风量 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10.0 （1）为承受负压影响，新风系统的管道应采用硬管，图甲中的止风阀只能将风向室外输出，所以应向室 （选填“内”或“外”）打开； （2）下列有关新风系统的说法，错误的是 ； A．吸尘器的工作原理与新风系统原理相同 B．风机的风量与室内空间大小无关 C．进出的气流以热传递的方式来交换能量 D．新风中尘埃经过滤网被吸附在除尘器中是分子引力的作用 （3）当风机的风量为时，风机的转速为 ； （4）小明制作了图乙所示的控制风机断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压，、、，两端电压时风机才能启动正常工作。则白天正常工作的输入电压 V。 28．（2024·江苏南通·三模）阅读短文，完成下列问题 主动式空气净化器 净化器的工作原理为：机器内的马达带动风扇使室内空气循环流动，污染的空气，通过机内的空气过滤网后将各种污染物吸附。主动式空气净化器还会在出风口加装负离子发生器，将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。 下表为某型号的主动式空气净化器的参数。CADR是反映其净化能力的性能指标，CADR值越大，其净化效率越高。利用CADR值，可以评估其在运行一定时间后，去除室内空气污染物的效果。可按下列公式计算CADR=2.4V/ t（V：房间容积；t：空气净化器使房间污染物的浓度下降90%运行的时间） 能效比是空气净化器洁净空气体积与输入功率之比；净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比。 额定功率 60W CADR 600m3/h 声强范围 34~64dB 模式 睡眠 静音 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 强劲 净化效率 >90% 能效比 11 工作挡位 待机 1挡 2挡 3挡 4挡 5挡 6挡 功率（W） 0.9 23 44 75 103 123 148 净化空气量（m3/h） — 120 240 360 500 610 760 噪音（dB）/声压级 — 23 32 39 47 49 55 (1)空气净化器工作时，以机内的过滤网为参照物，空气中的污染物是 。颗粒物接近带有负电荷的金属网时受到强烈的吸引力，这主要是因为 。 (2)如果室内面积为50m2，房间的高度为3m，则该空气净化器理论上使房间污染物的浓度下降90%需要消耗电能 kW·h。 (3)下列说法错误的是（　　） A．进风口流速大，气流外侧的颗粒物也被吸入净化器 B．输入净化器中的功率越大，消耗的电能越多 C．净化器工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤 D．净化器的能效比越大，说明该净化器值CADR越大，越节能 (4)某次单独使用空气净化器10min，消耗电能是4.5×104 J，则该空气净化器在 挡工作；若出风口的面积为0.25m2 ， 则风速为 m/s。 此时该空气净化器的能效比为 m3/（h·W）。 (5)利用气敏电阻可以检测空气质量，如图乙所示为检测电路，定值电阻R0=10Ω，电源电压恒为28V；如图丙所示为气敏电阻阻值随空气中有害气体浓度β的变化曲线。现用此电路检测该型号净化器的净化效率：净化器启动前，检测电路中电流表的示数为0.7A，此时空气中有害气体浓度是 ug/m3，净化器正常使用30min后，检测电路的电流变为0.1A，则该空气净化器的实际净化效率为 %。 一、综合题+科普阅读题 1．（2024·江苏扬州·中考真题）温差发电技术是绿色环保的发电技术，利用热电转换材料和两块金属板可制成简易的温差发电装置。如图所示，将发电装置的一块金属板放在冷水中，用火焰加热另一块金属板，观察到与热电转换材料连接的LED小灯珠发光。 （1）小明想利用此装置探究发电的电压与温度的关系，对此装置做了适当的改进：将LED小灯珠拆下，换成数字电压表接入电路；撤去蜡烛，将上端金属板A浸入热水中，用温度计每隔一段时间测量冷、热水的温度。测得数据如下： 热水温度/℃ 84.7 74.8 73.0 70.8 69.5 68.4 冷热水温差/℃ 64.1 54.2 52.4 50.2 48.9 47.8 电压U/V 5.39 5.27 4.57 4.25 4.16 3.90 ①改变热源的目的是 ； ②分析表格数据，当时室温是 ℃； ③要提高发电电压可采取的办法是 、 ；（针对不同影响因素各写1条） （2）我国科学家成功利用人体和环境的温差做出了温差电池。若该电池在1℃的温差下产生的电压，输出功率为，则输出电流为 A。 2．（2024·江苏连云港·三模）阅读材料，回答问题 热阻 当物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传导是热传递的一种方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度成正比、与垂直传导方向的横截面积S成反比，还与物体的材料有关，关系式为，式中称为材料的导热系数，不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料。如果墙壁一侧是高温环境，另一侧是低温环境，墙壁温度变化随着厚度改变而均匀递增（或递减），则在墙壁中能形成稳定的热量流动，单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量与墙壁两侧的温度差成正比，与墙壁的热阻成反比。 （1）电路中形成电流的原因是存在电压差，热量传导过程和电流相似， 相当于电路中的电压差； （2）同样形状的材料，导热系数越大，热阻 （选填“越大”或“越小”）； （3）铜汤勺放在热汤中，把手很快就会烫手，而塑料把手的汤勺不会烫手，由此可知铜和塑料的导热系数大小： （填“”“ ”或“=”）； （4）如图所示，墙壁厚度为d，墙壁外侧环境温度为，内侧环境温度为，虚线到内侧墙壁的距离为，热量在墙壁中稳定地流动，单位时间内传到内侧墙壁的热量为，则虚线处的温度为 （用表示），若外侧墙壁的环境温度升高到，内侧环境温度仍为，则单位时间内传到内侧墙壁的热量为 （用表示）。 3．（2024·江苏苏州·二模）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） 100 200 300 400 500 阻力f（×104N） 0.3 1.2 2.7 4.8 7.5 （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”）；飞机在跑道上滑行时，地面对飞机的支持力 （大于、小于或等于）飞机的重力。 （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 N； （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 W（电磁铁线圈、衔铁、触点的电阻不计，警示灯的电阻不变）。 4．（2024·江苏无锡·二模）某型号家用电热水壶外观如图甲所示，其电路原理图如图乙所示。电热水壶额定电压为220V，R1为发热电阻，其额定功率为1800W，R2为限流电阻，L为指示灯（2V；20mA），S1为蒸气开关，S2为防干烧开关。烧水时，在壶中加入适量的水，盖上壶盖，手动闭合S1，R1通电发热，使加热盘温度升高，开始烧水，同时L正常发光，水沸腾时，的水蒸气通过手柄上方的蒸气孔进入手柄，通过开关S1时，S1自动断开，且S1断开后无外力不能自动闭合。开关S2安装在加热盘上，处于闭合状态，当加热盘的温度达到时，S₂会自动断开，温度下降后S2会自动闭合。 （1）关于电热水壶结构和使用，下列说法错误的是 ； A．为了安全起见，电热水壶的把手应该用塑料等隔热性好的绝缘材料 B．电热水壶的加热盘连接地线是为了防止热水壶漏电导致外壳带电伤人 C．若壶盖盖上烧水，水温达到100℃沸腾时，开关S1能自动断开 D．限流电阻R2的阻值为11000Ω （2）在对该电热水壶进行防干烧功能测试时，室温为25℃。（忽略热量散失） 第一次：水壶不装水，直接闭合S1，指示灯发光，40s后S2自动断开，指示灯熄灭； 第二次：当电热水壶恢复室温后，加入质量为1.5kg、初温为25℃的水，测出将其烧开的时间为t1； 第三次：倒出壶中开水，立即向壶中加入质量为1.5kg、初温为25℃的水，测出将其烧开的时间为t2。（若倒出开水、倒入冷水的过程中壶体及加热盘温度保持不变） ①第一次不装水时，额定功率为1800W的发热电阻R1，工作40s消耗的电能为多少 ? ②第二次加入质量为1.5kg、初温为25℃的水，将水烧开，t1时间内水吸收了多少热量 ?[设水沸腾的温度为，] ③t1和t2之差为 s。 5．（2024·江苏扬州·模拟预测）阅读短文，回答问题。 空调扇是一种全新概念的风扇，兼具送风、制冷和净化空气、加湿等多功能于一身，以水为介质，也可送出温暖湿润的风。如图甲，在空调扇内部比传统风扇增加了冰盒、水盒，水分被输送到超强吸水纤维蒸发器中，在这里原本干热的空气就变得湿润凉爽了。 项目 参数 额定电压 220V 额定功率 66W 电源线长度 0.8m （1）某同学在研究了空调扇的结构图与说明书后，得出下列结论，其中不合理是 ； A．说明书提示“请勿用湿手触碰开关”，是为了防止触电事故的发生； B．说明书提示“若机体出现异常高温需立即切断电源”，是防止电热损坏用电器； C．空调扇正常工作时，电动机线圈的热功率为66W； D．空调扇功率虽然不是很大但要长时间持续使用，为了安全要使用三孔插座； （2）图乙是空调扇的简化电路，当接通电源时，指示灯L亮，再闭合S，空调扇正常运转时，测出待机状态下电路中的电流为50mA，电动机支路功率为 W； （3）该空调扇正常工作10小时所需电费 元（0.5元/kW·h）； （4）空调扇具有送风、制冷和净化空气、加湿等多种功能，但其设计也存在一些不足，请写出其中一条： 。 6．（2024·江苏·二模）阅读短文，回答问题。 电子手表的奥秘 电子手表是内部装配有电子元件的表，一般分液晶显示数字式和指针式两种。 数字式石英电子手表（图1）是石英晶体的压电效应和二极管式液晶显示相结合的手表，其功能完全由电子元件完成。指针式石英电子手表（图2）的能量来自氧化银扣式电池，氧化银扣式电池向集成电路提供特定电压，通过集成电路中的振荡电路和石英谐振器使石英振子起振，形成振荡电源，输出间歇性变化的秒脉冲信号，秒脉冲送到步进电机（相当于电动机）。一秒钟推动步进电机动一次，进而带动秒针走一格，使表针准确地显示时间。指针式石英电子手表的内部简化电路如图3所示。电路中的电池提供能量，确保电路正常工作；集成电路提供频率为1Hz且功率稳定的脉冲信号：步进电机通过齿轮带动指针转动，从而指示时间。 （1）数字式石英电子手表中的二极管是由 （填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的； （2）更换电池时必须使用塑料或竹镊子夹取，这是因为使用金属镊子易造成电池 ； （3）步进电机工作的原理与下列哪个装置的工作原理相同：( ) （4）集成电路部分在电路中相当于间歇性工作的 （填“电源”“用电器”或“开关”）； （5）集成电路输出间歇性变化的秒脉冲信号，下列图像符合要求的是 。 7．（2024·江苏无锡·二模）现代家庭经常在家中布置水族箱，喂养一些小型鱼类达到观赏、心理解压等作用。如图甲，水族箱中配备一种用于增氧的新型 USB 充电氧气泵。增氧泵工作时，在大气压作用下，水从进水管口吸入，从出水管口快速喷出，此时进气管下端口水的流速大，空气就会通过进气管进入水中形成气泡，与水流一起从出水管口喷出。当气压低时，需要及时对鱼缸进行增氧，如图乙所示，把实验室的水银气压计进行改装，在气压计左边顶端密封一根铜导线，右边开口处也固定一根铜导线。气压计左边的水银面上方为真空，图中两边水银柱高度差为76cm。当左边水银面下降时，右边水银面将上升。当水银面高度差低于74cm时，水银柱将两边的铜导线接通，使得电磁继电器的控制电路形成通路，电磁铁将衔铁吸下，工作电路接通，增氧泵就自动工作。 增氧泵可用交直流两用锂电池供电。部分参数如表： 产品名称 双控锂电增氧泵 额定功率 2W 电池容量 3000mAh 电池电压 5V 充电电压 110-220V 排气量 15×2L/min 适容量 30-50L 声强级 ≤30dB 出水管口截面积 2cm2 （1）此增氧泵的原理：通电后，内部电磁铁产生磁力，铁片吸合带动皮碗运动，内部空气被压缩内部气压比外界 |（大/小）。气压计右边的铜导线应竖直向下伸长到右边标 cm处；空气会通过进气管进入水中形成气泡的原因是进气管下端口水的流速大，压强 （大/小）。 （2）增氧泵在5V电压下正常工作时，通过的电流为 A；家庭电路停电时，该氧气泵可进入10秒工作、10秒停止的间歇工作状态。如果间歇工作状态下，氧气泵电池对外供电时能量的转换效率为90%，试计算该泵可持续正常工作 小时。 （3）如图丙为控制增氧泵断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丁所示的周期性变化的电压UAB。定值电阻R=4Ω，D 为电子元件，当UAB<5V时，D两端的电压UD等于输入电压，UAB≥5V时， UD保持5V不变。当R的电功率满足PR≥9W时，增氧泵启动排气。则t=3s时电阻R的电功率为 。该电路工作 10min，排气时间共为 s。 8．（2024·江苏南通·二模）阅读短文，回答问题： 智能雨刮器 图甲是一种智能化的汽车感应雨刮器，主要由直流电动机、摆杆、连杆、雨刮片、光电转换器和控制器等组成。它可根据雨量大小自动调节刮水速度。光电转换器（图乙）包括红外发射器P和接收器Q，在发射器P端加上电压时，会发出一束锥形红外线，经玻璃光学元件成特定角度的平行光射入挡风玻璃，反射后再经过玻璃光学元件到达红外接收器Q，并产生电压U输入微处理器。若无雨，接收的红外线强度与发出的红外线强度近似相等，此时U与近似相等；若有一定量的雨滴落在感应区域时，部分红外线会经雨滴发生偏离，射到挡风玻璃外，此时U小于。如果有东西挡住这个感光区域，都会导致感应异常而启动雨刮，刮走阻挡物。控制器是由微处理器和工作电路组成，微处理器根据电压差的大小来判断雨量大小，当电压差大于设定值时，输出工作指令，工作电路驱动电机转动系统。电动机的转速r与电压差的关系如图丙所示；摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比。 （1）如图甲中，雨刮器工作时电机转动带动连杆，使其绕O旋转，则摆杆可以看作一个 杠杆。玻璃光学元件相当于一个 （填光学元件），对光有 作用。 （2）下雨时，工作电路 （选填“一定会”、“一定不会”或“可能”）驱动电机转动系统；下雨时，光电二极管接收到的红外线与不下雨时存在差异，原因是有雨时，部分红外线穿过挡风玻璃射到车外，发生了 。 （3）查资料可知当雨量越大时，光电传感器电阻越小，而雨刮器电动机模块会随工作电流的增大而摆动越快，由此可知光电传感器模块与雨刮器电动机模块是 （选填“串联”或“并联”）的。 （4）下图是电动机转速r、摆杆摆动频率f与输入电压U的关系图，正确选项是 。 （5）小明同学从废旧汽车拆下一个雨刮器电动机，铭牌上标有额定电压12V，额定功率30W，通过测量发现电动机电压达到6V才能转动，不转动时为保护电动机，电流不能超过1A，小明同学为精确测量内阻约4Ω的电动机（初中阶段只有电动机不转动时才能测其内阻。）选取了如下器材：恒压电源（12V），电压表V（9V），电流表A（1A），滑动变阻器，定值电阻，导线、开关。他设计了如图丁所示的电路图。请回答以下问题： ①为了多测几组数据，图丁的电路图，电压表应该接在端 （选填“a”或“b”）； ②若某次测量，电压表读数为，电流表为，则电动机内阻为 （用给定字母表示）。 2 / 15 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 电磁学综合题+科普阅读题 01核心精讲·题型突破 【核心精讲】 【题型突破】 ►考法01 新能源电动汽车 ►考法02 电池问题 ►考法03 风力发电 ►考法04 敏感电阻的应用 ►考法05 弹簧在电磁学的应用 ►考法06 模拟电器 ► 考法07 电学设计 ►考法08 电学与其他模块综合 02命题预测 一、阅读类 1. 认真、耐心地阅读提供的背景材料或者提供的图形，从背景材料或者提供的图形入手，掌握题目中的中心主题和核心内容、提取物理信息． 2．综合运用所学知识、理解和判断出物理信息内容． 3．带着问题仔细阅读，从材料和图形中分析和概括出其中所蕴含的物理问题或物理规律. 二、综合类 1. 明确题目主旨，把握题干中的物理知识． 2．结合学过的有关物理知识和规律，把新旧知识联系起来． 3．抓住关键词语，准确地利用物理知识解题． 三、应用分析类 1．要注意分析题意，确定研究对象． 2．重视过程分析，从文字和图象及表格中获取、提炼有关信息． 3．进行归纳或者应用解题. 考法01 新能源电动汽车 1．（2024·江苏扬州·三模）小斌的爸爸想买一辆代步车，初步挑中了某电动车A和汽油车B两款车型，小斌为了帮爸爸做出选择，制作了下列表格将两款车进行了对比。 电动车A 汽油车B 裸车市场价 28万 28万 购置税 0 2.5万 三年车险+保养 2.04万 2.54万 三年后二手车价格 16万 22万 百公里(100km)耗能 13kW·h 7L 汽油/电费用 1.0元/（kW·h） 9.0元/L 容量 电池容量78kW·h 油箱容积56L 慢充充电时长 6.5h 无 三年用车总公里数 20000公里 (1)电动车的发动机的原理与图中 （选填字母）实验相同，汽油车发动机的原理与 （选填字母）实验相同； A．B．C．D． (2)慢充充电时长可以理解为电池耗尽后至充满需要的时间，由表中数据计算：电动车A的慢充平均功率为 W； (3)汽油车B满油至油耗尽，最大里程为 km； (4)根据表中数据，若从三年后的折价、各种税费以及电费油费的经济角度考虑，小斌爸爸应选用 （电动车A/汽油车B）更划算； (5)不考虑经济因素，你会怎么选？简述你的看法 。 【答案】(1) D C (2) (3)800 (4)A (5)新能源电车的优点在于提速快，运行平稳、噪声小，无污染，因此会选择电动汽车 【详解】（1）A．如图，是探究电磁感应的实验图，是发电机原理； B．如图，压缩空气做功，使桶内气体温度升高，当温度达到白磷的燃点时白磷就燃烧，压缩过程中，将机械能转化成内能； C．如图，高温高压的气体对塞子做功，是将内能转化为机械能，与汽油车发动机的原理相同； D．如图，是通电导线在磁场中会受到力的作用，是电车的发动机的原理； [1] 电动汽车发动机的原理是：通电导线在磁场中会受到力的作用而运动；由以上分析可知，电动车的发动机的原理与图中D实验相同， [2] 汽油车发动机的原理:汽油在气缸内燃烧，产生高温高压的气体，气体对外做功时，将内能转化为机械能；汽油车发动机的原理与C实验相同。 （2）电池容量78kW·h，慢充的时长为6.5h，电动车A的慢充平均功率为 （3）汽油车B满油至油耗尽，最大里程为: （4）根据表中数据知，三年后电动车A的折旧费为 汽油车B的折旧费为 电动车A的购置税为0，汽油车B的购置税为2.5万元；电动车A的三年车险+保养为2.04万元，汽油车B的三年车险+保养为2.54万元；电动车A百公里花费为13元；汽油车B百公里花费为63元；电动车三年的总费用 汽油车三年的费用 综合考虑，油车三年的费用较小，选用电动车A经济上更划算。 （5）近十年，新能源电动车越来越普及，相比传统油车，不考虑经济因素，新能源电车的优点在于提速快，运行平稳、噪声小，无污染，因此会选择电动汽车。 2．（2024·江苏扬州·模拟预测）如图是国产某品牌新能源纯电动人工智能轿车EU5。电池是纯电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，即单位质量储存的电能。EU6搭载了高性能三元锂电池，能量密度达到了150W·h/kg。EU5配备专利电池管理系统及超低温预热充电技术——零下35℃亦可正常启动和充电，最高续航里程更是达到了600km。EU5支持快充、慢充和普通220V插座充电。快充半小时即可将电最由30%充至80%；慢充7小时充满；若选配随车充电宝，普通220V插座就可充，25小时充满。EU5的部分参数如表所示。 整车质量 1680kg 电池容量 60kW·h 电动机最大功率 160kW 最高时速 155km/h 电动汽车具备能量回收功能，其安装了可逆电机，车辆在减速或制动时车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就变成了发电机，能够产生电能为汽车的动力电池充电，达到能最回收利用的效果，同时具有辅助制动功能。 (1)电动汽车行驶时，蓄电池属于 （选填“用电器”或“电源”）； (2)电动汽车的可逆电机在汽车减速或制动时，即切断电源时，将 能转化为电能并储存在蓄电池中，其工作原理是 ； (3)关于EU5纯电动汽车，下列说法正确的是_________（多选）； A．快充使用的电源电压为220V，且导线要比慢充细； B．如果把电池所有能量用来烧水，效率为70%可以使1吨的水温度升高36℃； C．电动汽车经常使用水冷来降温，是利用做功的方法来减小汽车发热部位的内能； D．EU5纯电动汽车的电池质量约为400kg； (4)EU5在快充时（由30%充至80%）的充电功率为 kW。 【答案】(1)电源 (2) 机械 电磁感应 (3)BD (4)60 【详解】（1）电动汽车行驶时，蓄电池提供电能，属于电源。 （2）[1][2]由短文可知，电动汽车的可逆电机在汽车减速或制动时，会变为发电机，将机械能转化为电能，其工作原理是电磁感应。 （3）A．快充时，电功率大，电压一定时，通过导线的电流大，为了减少电流通过导线时产生的热量，根据Q=I2Rt可知应减小导线的电阻，由影响电阻大小的因素可知应增大导线的横截面积，所以快充使用的导线要比慢充粗，故A错误； B．电池容量为 60kW·h=60×3.6×106J=2.16×108J 根据有 根据有 故B正确； C．电动汽车经常使用水冷来降温，水吸热，是利用热传递的方法来减小汽车发热部位的内能，故C错误； D．由短文可知，EU5的能量密度为150W·h/kg，由表可知该电池的容量为60kW·h，则EU5纯电动汽车的电池质量约为 故D正确 故选BD。 （4）快充半小时即可将电最由30%充至80%，充电电能为 W电能=60kW·h ×(80%-30%)=30kW·h 充电功率为 3．（2024·江苏无锡·二模）电动车已经成为许多家庭的近距离代步车。为了保护环境，技术人员选用一款国产老年电动车，试制了一款太阳能电动车，主要由充电装置、动力装置和提醒装置构成，其电路原理图如图甲所示。车顶安装有面积为的太阳能电池板，通过充电控制器给蓄电池充电，待充满电后，充电控制器自动断开充电控制器。闭合开关和，蓄电池对电动机供电，电动机获得动力；R为保护电阻，单刀双掷开关为转向提醒开关，为普通提示开关，两转向灯、规格完全相同。电铃电阻忽略不计，原理图如图乙所示。若每平方米太阳能电池板上1h得到太阳辐射的能量为，太阳能电池板光电转换效率为15%。充电控制器充电效率为80%，蓄电池电压为48V，电池容量为20Ah，转向灯的规格为“6V  6W”。（电池容量=放电电流×放电时间，例如：1Ah是指1A的电流能持续工作1h。） （1）关于该太阳能电动车，下列说法正确的是 ； A．太阳能是不可再生能源        B．电动机是将机械能转化为电能 C．闭合开关和，转向灯发光，电铃响    D．转向时，转向灯、均闪烁发光 （2）为让转向灯正常工作，保护电阻的阻值为 Ω；利用太阳能电池板， h能将蓄电池充满电； （3）某次测试时，断开充电控制器，仅闭合开关和，太阳能电动车在平直的公路上匀速行驶2h，共行驶36km。测试中通过电动机的电流为5A，电动机线圈电阻为4Ω，行驶时所受地面阻力为车重的0.014倍。则该车的质量为多少？ 【答案】 D 42 0.05 200kg 【详解】（1）[1]A．太阳能可源源不断地从自然界获得，是可再生能源，故A错误； B．电动机工作时，消耗电能，将电能转化为机械能，故B错误； C．图甲中，闭合S4，将两灯短接，只有电铃工作，故C错误； D．单刀双掷开关S3接不同触点，不同的转向灯工作。所以转向时，转向灯都能闪烁发光，故D正确。 故选D。 （2）[2]转向灯正常发光时，通过的电流 保护电阻R两端的电压 UR=U-U灯=48V-6V=42V 保护电阻的阻值 [3]太阳能1h给蓄电池的电能 蓄电池充满时，电能为 将蓄电池充满电需要的时间 （3）[4]图甲中，仅闭合开关S1和S2，电路中只有电动机工作，工作2h，消耗的电能 电动机线圈电阻所做的额外功 电动车行驶所做的有用功 电动车受到的牵引力 电动车匀速直线运动，所受的阻力等于牵引力，车的重力 车的质量 4．（2024·江苏南通·模拟预测）阅读短文，回答问题： 电动汽车 电动汽车是环保的交通工具，行驶时蓄电池给电动机供电，某电动汽车的主要部分参数如表所示，在测试过程中，司机和一名陪同人员上车。司机驾驶该充满电的车以节电模式匀速行驶30km，电池剩余容量为，陪同人员负责记录测试数据，已知司机和陪同人员的质量均为70kg，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的6%，g取10N/kg。雨天乘车时我们会发现，有些汽车刮水器的刮动速度会随着雨的大小自动调节，主要原因就是在 它的工作电路中安装有雨水探测器（如图甲），雨水探测器的主要部件是检测金属网。检测金属网竖立在塑料容器中，容器中雨水越深，电动机转动就越快，刮动的速度也就越快，雨停后，刮水器自动停止工作。 空车质量 1360kg 轮胎与地面总接触面积 400cm2 蓄电池最大容量 最高车速 120km/h 最大功率 90kW 最大续航里程 180km (1)结合图甲进行分析，检测网浸入雨水中越深，ab间电阻越 。无雨水时，电动机不能转动，无法实现车窗的清洗，请你在该电路中加装一个电路元件，以解决此问题。简述你的做法 ； (2)为了节能，车靠近目的地前可采用“再生制动”的方法：在车速逐渐减到60km/h的过程中，不采用机械刹车，由于电动汽车断续行驶，带动电机逆向发电，将电能存储在蓄电池内，此时能反映电机工作原理的是________； A． B． C． D． (3)汽车刹车原理图如图乙所示，连着刹车踏板的金属杆可视为一根能绕O点转动的 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆； (4)在测试前，人未上车，此时电动汽车对水平地面的压强为 Pa。在此测试过程中，电动汽车匀速行驶30km，该电动汽车将电能转化为机械能的效率为 %，行驶过程中很多部位会发热，如：①轮胎发热；②刹车片发热；③水箱中的水变热。不属于通过做功改变内能的是 ； (5)如图丙是小明设计的车速提醒电路，R为定值电阻，Rv的阻值随车速的变化而改变。当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快，需要减速。图丁是Rv的阻值与车速关系的图象。图戊是车速从0加速到100km/h过程中，Rv消耗的电功率随电流变化的图 象。则图丁中图线与纵坐标相交点的电阻值是 Ω。当车速达到75km/h时，此时电压表的示数为 V。 【答案】(1) 小 在该电路中加装一个开关元件，并且将开关与检测网并联 (2)A (3)省力 (4) 3.4×105 75 ③ (5) 10 9.6 【详解】（1）[1][2]检测网浸入雨水中深度越深，横截面积越大，ab间电阻越小；由题意可知，检测网相当于一个电路开关，控制刮水器，可以与检测网并联一个开关，使它们互不影响，当无雨水时，手动闭合开关，使刮水器电路连通清洗车窗玻璃。 （2）在车速逐渐减到60km/h的过程中，不采用机械刹车，由于电动汽车继续行驶，带动电机逆向发电，将电能存储在蓄电池内，此时电机的工作原理是电磁感应。 A．图中是电磁感应实验图，故A符合题意； B．图中反映的是电流的磁效应，故B不符合题意； C．图中探究的是影响电磁铁磁性强弱的因素，故C不符合题意； D．图中是通电导体在磁场中受力的实验，故D不符合题意。 故选A。 （3）由图可知，O点为支点，活塞对金属杆的力是阻力，脚对刹车踏板的力是动力，且动力臂大于阻力臂，所以这是一个省力杠杆。 （4）[1]在测试前，人未上车，已知空车的质量为1360kg，此时电动汽车对水平地面的压力 此时电动汽车对水平地面的压强为 [2]已知司机和陪同人员的质量均为70kg，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的6％，根据二力平衡条件可得，测试过程中汽车受到的牵引力 在此测试过程中，电动汽车匀速行驶30km，牵引力做的功为 由表格可知，蓄电池最大容量为，司机驾驶该充满电的车以节电模式匀速行驶30km，电池剩余容量为，则消耗的电能为 该电动汽车将电能转化为机械能的效率为 [3]①轮胎与地面之间存在摩擦，克服摩擦做功，内能变大，是做功改变内能；②刹车片发热是通过克服摩擦做功的方式改变内能的；③水箱中的水变热是通过热传递的方式改变内能的。因此不属于通过做功改变内能的是③。 （5）[1][2]图丙中的电路图，R与Rv串联，电压表测Rv的电压，由图戊可知，电流为时，RV的功率为，由可得电压表的示数为 电流时，Rv的功率为，此时电压表示数 因电源电压不变，由串联电路电压规律和欧姆定律可得 即 解得，电源电压。由图丁知，速度越小，Rv的阻值越小，根据电阻的串联和欧姆定律，电流越大，故当电流为0.6A时对应的速度为0，根据欧姆定律和电阻的串联，则车速为0时，图丁中图线与纵坐标相交点的电阻值 当车速为，电流最小为0.2A，由欧姆定律和串联电路的规律，此时Rv的阻 值 根据数学相似三角形的知识有 当车速达到75km/h时，Rv的电阻为，由电阻的串联和欧姆定律可得此时电压表的示数为 考法02 电池问题 5．（2024·江苏无锡·一模）自2024开年以来，因锂电池爆燃带来的火灾让人民生命财产受到极大损失，为助力安全生产和生活，同学们设计了“锂电池温度控制系统”和“烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统”。 （1）图甲为“锂电池温度控制系统”简化图，当电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，电磁继电器与热敏电阻R1、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I≥25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值R1随温度t升高而减小，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。 ①图甲中应将b端与 端相连； ②若设置电池温度为60℃时（此时R1阻值为70Ω）启动制冷系统，则应将滑动变阻器的阻值应调为多大？( ) （2）图乙为“烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统”简化图，当烟雾达到一定浓度时触发自动报警并实施喷淋，Rc为气敏电阻，S2为磁性开关。当控制电路中电流I0≥0.02A时，S2动触片与触点a接触，安全指示灯L熄灭，报警和喷淋系统同时工作：当控制电路中电流小于0.02A时，S2动触片与触点 b接触，安全指示灯亮，报警、喷淋系统停止工作。 已知控制电路电源电压U控大小可调节，电磁铁线圈电阻不计，气敏电阻Rc的阻值与烟雾浓度 C的关系如图丙所示，R0为定值电阻。工作电路电源电压U=36V。 ①安全指示灯L标有“0.9W，10Ω”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），要使灯 L正常工作，则保护电阻 R'的阻值为多大？( ) ②通过调节U控大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调至U控1时，触发报警喷淋的最低烟雾浓度C1=8%，电阻R0的功率为0.012W，求此时控制电路的电源电压U控1。( ) 【答案】 c 170 110Ω 5V 【详解】（1）[1]由图甲可知，温度升高，热敏电阻阻值减小，控制电路电流变大，由图甲知此时电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，动触点将与下端的静触点接触，制冷系统开始工作，故应将b端与c端相连。 [2]衔铁被吸合时，控制电路的总电阻 若设置电池温度为60°C时，此时R1阻值为70Ω，则滑动变阻器接入电路的阻值 应将滑动变阻器的阻值应调为170Ω。 （2）[3]由图乙可知，工作电路中，动触片与触点接触时灯泡与保护电阻R'串联，由P=I2R可知，灯L正常工作时的电流 由欧姆定律可知，此时工作电路的总电阻 由串联电路的电阻特点可知，保护电阻R'的阻值 保护电阻 R'的阻值为110Ω。 [4]由图丙可知，气敏电阻Rc的阻值与烟雾浓度C的关系为一次函数，因此可设 当C=0时，Rc=300Ω，则b=300Ω，当时，，则，则气敏电阻Rc的阻值与烟雾浓度C的关系式为 当时 由题意可知，触发报警喷淋的最低烟雾浓度时的电路电流，由P=I2R可知，R0的阻值 由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，此时控制电路的电源电压 此时控制电路的电源电压为5V。 6．（2024·江苏无锡·一模）直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置，如图甲所示。它能够将电网中的交流电转化为直流电，再将电能充入汽车动力电池（以下简称电池），直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，因而可实现快速充电。 设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时，充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化，同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能，D为30%，充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后（为方便计算，图像已作近似处理），充满后，立即停止充电。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表所示。 充电电压U/V 充电电流I/A 充电时长t/min 充电读数/kW•h 充电费用/元 400 45 24.0 28.80 (1)充电过程中蓄电池相当于 （电源/用电器）； (2)通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，故充电功率更 ； (3)在D从30%增至70%的过程中，充电功率大致的变化规律 。当D为70%时，充电电流为 A； (4)若充电过程中充电电费单价不变，则测试全过程的充电费用为 元； (5)设D从70%增长至80%所需时间为t1，从80%增长至90%所需时间为t2，且t1∶t2＝5∶8，则测试全过程的充电总时长为 min。 【答案】(1)用电器 (2)大 (3) 先变大，后不变 100 (4)50.4 (5)108 【详解】（1）充电过程中蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，属于用电器。 （2）由P＝UI可知，直流充电桩由于具有更高的充电电压和更大的充电电流，所以其充电功率也更大。 （3）[1]由图乙知，D从30%增至70%的过程中，充电功率先变大，后不变。 [2]当D达到70%时，充电功率为 P＝40kW＝4×104W 由表中数据知，D达到70%时，由P＝UI可知，此时的充电电流 （4）由表中数据可知，D达到70%时，充电度数为24.0kW•h，电费单价为 则充满电还需充入30%，需消耗的电能为 测试全过程的充电费用 （24+18）kW•h×1.20元/kW•h＝50.4元 （5）由题意可知，充满电时储存的电能 由图乙知，D从80%至90%时，消耗电能 W2＝10%×W＝10%×60kW•h＝6kW•h 此过程中充电功率P2＝15kW保持不变，由W＝Pt可得，此时充电的时间 D从90%至100%的过程中，充电功率不变，由题知，t1∶t2＝5∶8，所以D从70%增至80%所需时间 由表中数据知，D从30%增至70%的过程中充电时长45min，所以测试全过程的充电总时长 t＝45min+15min+24min+24min＝108min 7．（2024·江苏盐城·三模）阅读短文，回答问题： 手机电池 手机电池作为手机的一个重要部分，目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。以国产某型号手机为例，该手机采用锂离子聚合物5000mA•h不可拆卸式电池，电池工作电压为3.7V。手机支持有线最大超级快充（20V/4.4A），10分钟就能充满50%，兼容11V/6A、10V/4A、10V/2.25A等超级快充。 众所周知，电池的使用是有寿命的，在使用过程中电池容量会不断衰减，而电池寿命的结束并非指电池的容量衰减至0%或者不能用，而是指电池总容量衰减到设计容量的80%或者以下。电池寿命可以用“循环寿命”来衡量，是指电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数。很多因素都会影响电池的循环寿命，如电池温度、充放电电流等，其中深度放电对电池的危害最大。有研究表明，将一部手机电池的电量从70%用到30%，则这次的放电深度为40%。再次使用前将电池充电到90%后，又用到30%，这次的放电深度就为60%，则这两次总共完成了1次100%全循环放电。研究人员以不同的放电深度，对手机电池进行充放电循环研究，得到了如图所示的手机电池100%全循环放电次数与放电深度的关系图像，合理规划充放电策略，可以有效延长手机电池的使用寿命。 （1）电池循环寿命指的是电池寿命结束前进行的100%全循环放电 （次数/总时间）。 （2）对电池循环寿命影响最大的因素是 。     （3）根据文章所述，下列使用策略最有利于延长电池的寿命的是 A．电池用掉一点电就及时充电　　　　B．电池用掉25%的电量时充电 C．电池用掉50%的电量时充电　　　　D．电池用掉75%以上的电量时再充电 （4）文中的锂离子聚合物电池“容量5000mA•h”一次充满电储存电能为 J。 （5）假设某用户的手机每天使用前都会将电量充到98%，使用一天后电池电量变为48%，按照这个使用习惯，该用户的手机电池理论上能正常使用 个月后寿命结束（1个月按30天计算）。 【答案】 次数 放电深度 B 6.66×104 40 【详解】（1）[1]根据文段中第三行“电池寿命可以用“循环寿命”来衡量，是指电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数。”可知该空答案为“次数”。 （2）[2]“很多因素都会影响电池的循环寿命，如电池温度、充放电电流等，其中深度放电对电池的危害最大。”由这句话可知放电深度对电池循环寿命影响最大。 （3）[3]由图像可知，放电深度25%时最有利于延长电池寿命。 （4）[4]充满电储存电能 （5）[5]由图像及短文可知该用户每天放电深度为50%，两天完成1次100%全循环放电，则理论上能正常使用的月数 考法03 风力发电 8．（2024·江苏徐州·三模）阅读短文，回答问题。 风力发电 为了改善能源结构，减少污染物排放，大力发展清洁能源，我国很多地方都大力发展风电产业。 风电技术就是利用风能发电的技术，见图甲。风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动风机内的发电机发电．发电机所发的电通过电缆输送到升压变压器提升电压后，由高压输电线路输送给用户，见图乙。 北京冬奥会期间所有运动场馆全部使用绿色电能，这是奥运历史上首次实现全部场馆100%绿电供应。如表是一台某型号风车在不同风速下获得能量情况： 平均风速（m/s） 5 10 15 20 25 30 1s内获得的能量（） 4 8 12 16 20 24 (1)风机内的发电机是利用 原理进行发电的。 (2)若风力发电机的叶片位置和风向如图丙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，从而受到向 （选填“上”或“下”）的压力差使风叶旋转。 (3)若该地年平均风速为20m/s，则1台这样的风车10min获得的能量有42%被标准大气压下100kg、初温为20℃的水吸收，水温升高 ℃。[已知，]。 (4)远距离输电，若输送电能的功率为P、输电电压为U、输电线路总电阻为R，则输电线路的因发热而造成的电能损失功率 。 【答案】(1)电磁感应 (2)上 (3)80 (4) 【详解】（1）风机内的发电机利用法拉第的电磁感应原理进行发电的。 （2）由图丙知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，上面压强小于下面压强，叶片受到向上的力。 （3）平均风速为20m/s时，风车在1s内获得的能量 10分钟获得的风能 由题知 因为 即 计算得出 一个标准大气压下水的沸点为100℃，因为水的初温为20℃，所以水温升高只能升高。 （4）输电线路的电流 输电线路的因发热而造成的电能损失功率 9．（2024·江苏无锡·模拟预测）某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈，如图甲所示．风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示，在的范围内，P与v的三次方成正比．风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图戊所示，（为方便计算，图丙和图戊数据已作简化处理。） (1)完成图丁风力发电的主要能量转化流程图： ① ；② ； (2)当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动； (3)若14：00—15：00和15：00—16：00两段时间内输出电能之比为1：3，则14：00-20：00的时间段内风力发电机组的输出电能为 kW·h。 【答案】(1) 机械能 电能 (2)顺时针 (3) 【详解】（1）①②[1][2]风能使叶片转动，风能转化为机械能；叶片转动，带动发电机工作，机械能转化为电能。 （2）根据叶片横截面的设计可知，上表面平直，下表面弯曲，则下表面的风速大，压强小，则可知从正面看时，叶片顺时针转动。 （3）根据丁图可知，15：00-16：00这段时间风速12~13m/s，由丙图可知，此时间段的功率为300kW，根据W=Pt可知，此段时间产生的电能为 14：00-15：00和15：00-16：00两段时间内输出电能之比为1∶3，可知14：00-15：00这段时间产生的电能为 14：00-14：30这时间段，风速小于3m/s，由丙图可知，输出功率为0，输出电能为0；由于14：00-15：00这段时间产生的电能为100，故可知在风速等于10m/s时，工作半小时，输出电能为100；16：00~17：00这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为300；17：00~17：30这段时间，风速为10m/s，工作半小时，输出的电能为100；17：30~18：00这段时间，风速为7m/s，满足5m/s≤v≤10m/s，由题意可知P与v的三次方成正比，即 将速度、分别代入，可得 18：00~19：00这段时间，风速小于3m/s，由丙图可知，输出电能为0；19：00~19：30这段时间，风速为10m/s，输出的电能为100；19：30~20：00这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为 所以14：00-20：00的时间段内风力发电机组的输出电能为 考法04 敏感电阻的应用 10．（2024·江苏南京·三模）如图所示，自动加湿器由控制电路和工作电路两部分组成，控制电路中电源电压恒为12V，R是可调电阻箱，为湿敏电阻，其阻值随相对空气湿度变化的关系如表格所示。 空气湿度/% 5 10 20 30 40 50 60 …… 湿敏电阻RH/Ω 120 60 30 20 15 12 10 …… (1)加湿器单独正常工作30min，可以让型号为3000imp/（kW·h）的电能表闪900次，加湿器的额定功率是 W； (2)当电阻箱的阻值调为12Ω时，控制电路的功率是4W，此时的空气湿度为 %； (3)若a、b两端电压必须小于或等于9V时，控制电路才能启动加湿器，工作人员设定相对湿度为30%时启动加湿器工作，则电阻箱的阻值至少应调到 Ω； (4)为了节能，在较小的湿度值时才开始启动加湿器，下列措施可行的是______（选填字母）。 A．增大电源电压 B．减小电源电压 C．将R阻值调大 D．将R阻值调小 【答案】(1)600 (2)25 (3)60 (4)AC 【详解】（1）依题意得，加湿器单独正常工作30mm，消耗的电能为 加湿器的额定功率是 （2）由图得，控制电路由可调电阻箱R与RH串联组成，当电阻箱的阻值调为12Ω时，控制电路的功率是4W，由得，控制电路中的电阻为 此时RH的电阻为 由表格中数据得，空气湿度与湿敏电阻的乘积不变，则RH为24Ω时，空气湿度为 （3）由表格中数据得，当相对湿度为30%时，湿敏电阻的阻值为20Ω，当a、b两端电压必须小于或等于9V时，湿敏电阻的电压为 此时电路电流为 由欧姆定律得，此时电阻箱的阻值至少应调到 （4）由串联电路特点与欧姆定律得 为了节能，在较小的湿度值时才开始启动加湿器，在较小的湿度值，湿敏电阻的阻值较大，则要增大电源电压或者将R阻值调大，故AC符合题意，BD不符合题意。 故选AC。 11．（2024·江苏南京·二模）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．如图甲所示是某同学为动车设计的模拟电路。电路中电源的电压为，警示灯的规格为“”，电磁铁线圈电阻忽略不计，警示灯电阻保持不变。当空气湿度达到一定程度时，警示灯发光；湿度越大，警示灯越亮，为了提高警示效果，当空气湿度达到某一值时，电磁铁中电流达到，衔铁被吸下警示灯就能不断闪烁。 （1）警示灯正常工作时的电流大小是多少？( ) （2）根据设计要求，应选择图乙中的 （选填“”或“”）做湿敏电阻，湿敏电阻应接在图甲电路中的 （选填“A”或“B”）位置； （3）当警示灯刚开始闪烁时，空气湿度为多大？较暗时的实际功率是多少？( ) （4）若想让该警示灯在空气湿度低于设定值的情况下就开始闪烁，那么可以采取的方法有 （请写出一种即可）。 【答案】 1A R2 A 80％，3W 换用磁性较强的电磁铁 【详解】（1）[1]由得，警示灯正常工作时的电流大小是 （2）[2]由图乙得，R1为定值电阻；R2的阻值随湿度增大而减小。依题意得，湿度越大，警示灯越亮，说明当湿度越大时，电路电流变大，电路电阻变小，则R2做湿敏电阻。 [3]由图甲得，衔铁没有被吸下时，警示灯与电磁铁、A、B串联；当空气湿度达到一定程度时，电路中电阻小到一定程度，电磁铁将衔铁吸合，电磁铁与A被短路，若湿敏电阻R2接在A点，此时电路中电阻突然变小，警示灯会突然变亮，吸合后电磁铁失去磁性，衔铁被弹簧弹起，R2重新接入电路中，电路中电阻变大，电流变小，警示灯变暗；若R2接在B点，衔铁被吸合前后，电路电阻不变，警示灯亮暗不变，故应将警示灯接在A位置，才能起到闪烁的作用。 （3）[4]依题意得，当警示灯刚开始闪烁时，电路电流为0.5A，由欧姆定律得，此时电路电阻为 由得，警示灯的电阻为 此时湿敏电阻R2的阻值为 由图乙得，此时空气湿度为80％。较暗时，警示灯与R2串联，此时电路电阻为 此时通过警示灯的电流为 警示灯的实际功率是 （4）[5]若想让该警示灯在空气湿度低于设定值的情况下就开始闪烁，由图乙得，此时湿敏电阻的阻值较大，电路中电阻较大，电路电流较小，通过电磁铁的电流较小，电磁铁的磁性较弱，则此时要将衔铁吸下，可以换用磁性较强的电磁铁进行实验。 考法05 弹簧在电磁学的应用 12．（2024·江苏无锡·一模）近几年城市部分老小区进行改造，不少多层楼房安装了电梯，给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U=6V，保护电阻R1=100欧，压敏电阻R2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)由图乙可知，当压敏电阻受到的压力F增大时，控制电路中的电流 ，从而改变电磁铁磁性的强弱。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时，电磁铁上端为 极； (2)若电梯在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升15米，请计算此时电梯对乘客做功的功率 ； (3)当电磁铁线圈电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，请计算说明电梯有无超载 ； (4)某同学利用该压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图丙所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯做四种不同的运动时，电流表的示数分别如图丙中①、②、③、④所示。下列判断中错误的是_______。 A．①图表示电梯可能匀速下降 B．②图表示电梯可能上升时速度变大 C．③图表示电梯可能匀速上升 D．④图表示电梯可能下降时速度变大 【答案】(1) 增大 S (2)450W (3)电梯超载 (4)C 【详解】（1）[1]由图乙可知，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，压敏电阻的阻值变小，控制电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，控制电路的电流变大，从而使得电磁铁的磁性增强。 [2]电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时，电流从电磁铁下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极。 （2）电梯对乘客做的功为 此时电梯对乘客做功的功率为 （3）由图甲可知，两电阻串联。当电磁铁线圈电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住，根据欧姆定律可知，此时控制电路的总电阻为 根据串联电路电阻特点可得，此时压敏电阻的阻值为 由图乙可知，此时压力大小为9000N，此时乘客的质量为 所以，若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，电梯超载。 （4）电梯静止时，物体也静止，处于平衡状态，此时物体受到的重力和压敏电阻对其的支持力是一对平衡力，大小相等，根据物体间力的作用是相互的，压敏电阻对物体的支持力和物体对压敏电阻的压力是一对相互作用力，大小相等；所以，当物体处于平衡状态时，物体对压敏电阻的压力大小等于物体的重力大小，此时电路电流为I0。 A．由图①可知，电流表示数保持I0不变，说明物体处于平衡状态，电梯做匀速直线运动，所以电梯可能匀速下降，故A正确，不符合题意； B．由图②可知，电流表示数逐渐变大，说明电路电流变大，根据欧姆定律可知，电路总电阻变小，压敏电阻阻值变小，压敏电阻受到的压力变大，压力大小大于物体的重力大小，根据运动与力的关系可知，物体向上做加速运动或者向下做减速运动，所以，电梯可能上升时速度变大，故B正确，不符合题意； C．由图③可知，电路中的电流为静止时的两倍，而且不变，由欧姆定律知压敏电阻的阻值减小且不变，则压力增大且不变，电梯可能做加速上升且在相同时间内速度的增加量是一定的运动，故C错误，符合题意； D．由图④可知，电流表示数逐渐变小，说明电路电流变小，根据欧姆定律可知，电路总电阻变大，压敏电阻阻值变大，压敏电阻受到的压力变小，压力大小小于物体的重力大小，根据运动与力的关系可知，物体向下做加速运动或者向上做减速运动，所以，电梯可能下降时速度变大，故D正确，不符合题意。 故选C。 13．（2024·江苏南京·二模）如图甲为科技小组设计的一款称重仪，电源电压为保持不变，，电压表量程为，滑片P只能在长为的粗细均匀的电阻丝上自由滑动（不计摩擦），金属弹簧伸长量与挂钩受到的拉力大小的关系如图乙所示，弹簧的阻值恒为．当挂钩上未挂物体时滑片P在的最上端，挂钩处挂上已知重力的物块M，闭合开关S，经过测算把电压表表盘改装为重力显示表盘．求： （1）当挂钩上未挂物体时电路中的电流 ； （2）称重仪的零刻度线应标在电压表的 V刻度线处； （3）当M重为时，电压表的示数为，此时的阻值． ； （4）在电路安全情况下，要使称重仪达到最大称量（滑片P恰好位于最下端），若只能更换，则的最小阻值为 。 【答案】 0.2A 0.5 37.5Ω 35 【详解】（1）[1]由电路图可知，当挂钩上未挂物体时，滑片P在R2的最上端，滑动变阻器接入电路中的电阻为0，电路中弹簧和R1串联接入电路，弹簧的阻值恒为2.5Ω，此时电路中的电流为 （2）[2]当挂钩上未挂物体时，滑片P在R2的最上端，电压表测弹簧两端电压 （3）[3]由图乙，当M重为25N时，弹簧伸长为25cm，弹簧、R1、R2串联，电压表测弹簧和R2两端电压之和，示数为3V，R1两端电压为 电流为 此时弹簧和R2的阻值 R2的阻值 （4）[4]当滑片P在25cm处时，电阻为37.5Ω，R2的长度为45cm，总电阻为 称重仪达到最大称量时，滑片在最下端，电压表测弹簧和R2两端电压之和，示数为3V，R1两端电压为 根据串联分压 14．（2024·江苏盐城·二模）阅读短文，回答问题。 智能设温电热水壶泡茶或冲奶粉等常需要不同温度的热水，小明自制一款智能设温电热水壶，它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动+10%，这款电热水壶可以将纯净水加热到所需的不同温度（60℃、80℃、100℃）时就自动断开电路。工作原理如图所示，铁质搭钩CA可绕转轴A转动，挺杆BD可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离，电路断开，烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。已知BC=4cm，AB=2cm，发热电阻R阻值为100Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计。 (1)小明自制的电热水壶通过 方式使双金属片的内能增加，当双金属片推起挺杆使搭钩与锁扣脱开时，搭钩CBA是 （省力/费力/等臂）杠杆。 (2)关于该电热水壶，下列说法正确的是（　　） A．当开关S1闭合时，弹簧没有弹性势能 B．当U=200V时，电热水壶可以工作 C．当达到设定值时，挺杆受到金属片向下的拉力 D．搭钩CBA可以用铝质材料制成 (3)当搭钩与锁扣恰好脱开时，挺杆对搭钩的作用力为 N。 (4)当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱开的是 （电磁铁/双金属片）。 【答案】(1) 热传递 费力 (2)B (3)0.6 (4)双金属片 【详解】（1）[1][2]改变物体内能的方式有两种做功和热传递，小明自制的电热水壶通过热传递方式使双金属片的内能增加；搭钩CBA的支点是A，动力作用点是B，阻力作用点是C，由图可知动力臂小于阻力臂，所以该杠杆是费力杠杆。 （2）A．当开关S1闭合时，搭钩被锁，弹簧被拉长，所以弹簧有弹性势能，故A错误； B．它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动，所以工作时的最低电压为 所以电热水壶可以工作，故B正确； C．双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，所以挺杆应受到双金属片向上的力，故C错误； D．铝具有延展性，所以搭钩CBA不可以用铝质材料制成，故D错误。 故选B。 （3）由题意知：当搭钩在C点受到竖直向上的0.2N力就会与锁扣脱离，自动切断电路时双金属推动挺杆所需的力F，根据杠杆的平衡条件得 则在B点施加的力为 （4）双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，所以当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱扣的是双金属片。 15．（2024·江苏镇江·一模）小明制作的水池水位模拟控制装置如图所示，浮子由金属片、轻质硬杆、木块Q和轻质弹簧构成，其中轻质弹簧竖直固定，一端固定于木块Q，另一端固定在蓄水池底部，轻触开关K通过金属弹片实现通断，按下时开关接通，松手后开关断开，触点C、D接通时，水泵注水；C、D断开时，水泵停止工作。开始时金属片与A、B接触，闭合开关S，用手按一下轻触开关K，装置启动。已知：电源电压U=36V ，当线圈中电流I≥0.05A 时，衔铁吸合；电阻R0允许通过的最大电流为0.1A；其余电阻忽略不计。 (1)如图状态时闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，松手后，衔铁处于 （选填“吸合”或“释放”）状态，轻触开关K与触点C、D （选填“串联”或“并联”）； (2)为使装置正常工作，电阻R0的阻值范围为 Ω~ Ω； (3)木块Q为边长10cm的正方体, 密度为（0.5×103kg/m3，h0=25cm），弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，g取10N/ kg。不计金属片的质量，弹簧始终处于弹性形变范围内。 ①求蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H ； ②若适当缩短硬杆的长度，当蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；为保证装置正常工作，硬杆缩短的长度△l的最大值为 cm。 【答案】(1) 吸合 并联 (2) 360 720 (3) 32cm 变大 7.5cm 【详解】（1）[1][2]由图可知，闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，线圈吸引街铁，使得CD吸合，由电路图知，开关K与CD并联。 （2）[1][2]由题知，线圈中电流大于0.05A时，衔铁吸合，故电路中最小电流为0.05A，则 允许通过最大电流为0.1A，则 故R0取值范围为360Ω~720Ω。 （3）[1]由题意知，弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，h0=25cm，因此当蓄水池水位最高时，弹簧的伸长量为5cm，则对木块向下的拉力为2N，木块的重力为 G=mg=ρ木V木g=0.5×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=5N 则浮力为 F浮=F拉+G=2N+5N=7N 根据阿基米德原理可知，此时排开水的体积为 则木块浸没的深度为 此时水的深度为 H=7cm+25cm=32cm [2][3]缩短硬杆长度，则弹簧伸长，弹簧弹力变大，对木块受力分析得 G+F弹=F浮F弹增大，重力G不变，则浮力F浮增大，而 F浮=ρ水V排g=ρ水gSh浸 则物体浸入水深度增加，而水面高度变大，即H变大；木块重力 G=mg=ρ木V木g=0.5×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=5N 当h0=25cm，弹簧原长为20cm，弹簧伸长了5cm，当蓄水池中有水，使木块浸没时 F浮=ρ水V木g=1×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=10N 则 F弹=F浮-G=10N-5N=5N 由于弹簧每伸长lcm，拉力增加0.4N，则此时弹簧伸长 则硬杆缩短长度最大值为 Δxmax=12.5cm-5cm=7.5cm 16．（2024·江苏南京·一模）小明设计了锻炼拉力的模拟电路，如图甲，向上拉动绝缘拉环，R3接入电路的电阻丝长度发生变化，当控制电路里的电流达到或超过20mA时，衔铁被吸下，电动机M通电，打开奖品盒盖子，拿取奖品；电流未达到时，工作电路里的灯泡L（220V ，40W）正常发光，R3为长50cm、阻值50Ω的电阻丝，其阻值与长度成正比，滑片P端固定在绝缘拉环上，轻质弹簧处于原长时，滑片P位于a端，拉至b端，弹簧仍处于弹性限度内，弹簧伸长量与所受拉力的关系如下表所示.控制电路电源电压恒为3V，R的阻值为120Ω，R1范围是0~9999Ω，R2范围是0~20Ω（线圈和弹簧阻值不计，不考虑滑片处的阻力）。 拉力F/N 20 40 60 80 100 伸长量△L/cm 1 2 3 4 5 (1)L 正常发光时的电阻为 Ω； (2)调试：设定当拉力达到或超过600N 时，能拿到奖品 ①闭合开关S，将S1拨至丙，调节R1至 Ω； ②调节直至电流表示数为20mA； ③调试完毕，将S1拨至 （选填“甲”、“乙”、“丙”）待使用； (3)调试好后，当R3滑片P处于a端时，电阻R消耗的功率有多大? (4)通过调节R2，可以将能拿到奖品的拉力大小设定的最小值为 N； (5)为了能将拉力最小值设定得更小，可以将电磁继电器里的电磁铁和衔铁同步（如图乙）向 移动适当距离。 【答案】(1)1210Ω (2) 20Ω 甲 (3)0.03W (4)400N (5)右 【详解】（1）灯正常发光时的电阻为 （2）[1][2]拉力越大，滑片P位置越靠上，电流表的示数也越大，则R3接入电路的电阻要变小，故应将S1接 甲，由表数据可得拉力与伸长量的关系为 当拉力为600N时，伸长量为30cm，此时R3接入电路的电阻为 先用R1替代R3，阻值调到20Ω，调节R2，直到电流为吸合的电流20mA。 （3）调试好后，R2阻值为 R3=50Ω，电路中电流为 电阻R消耗的功率为 （4）由题知，拉力越小，控制电路中电流越小，所以当R3连入电路阻值最大时，拉力可达到最小值，当R2连入电路的阻值为零且电路中电流为0.02A时，R3接入电路的阻值最大 a端向上移动20cm，因此拉力大小设定的最小值为400N。 （5）当拉力更小时，电动机的启动电流更小，电磁铁对衔铁的吸引力更小，为保持平衡，根据杠杆平衡条件，应将电磁继电器里的电磁铁和衔铁同步向右移动。 考法06 模拟电器 17．（2024·江苏淮安·二模）如图甲，这是一款多功能暖菜板，既可保温，也可加热，为了降低桌面温度，还配置有内置散热风扇。其部分加热简化电路图如图乙所示，、均为电阻阻值不变的电热丝，。闭合开关，只有暖菜板内置风扇工作；当板上食品温度降到50℃时，在温度控制电路的作用下自动切换，为食品保温，保温时、的总功率为500W；当暖菜板上食品温度降到20℃时，在控制电路的作用下再次切换，为食品加热；通过温控装置使食品保持在一定温度范围内。 (1)保温时，应接到位置 （选填“1和2”、“2和3”或“3和4”）之间，电热丝的阻值是多少？ (2)在加热状态时，若不计热量损失，则暖菜板工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤温度升高多少？[汤的比热容取] (3)如图丙所示为该暖菜板的温控装置原理图，是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当两端电压增大到某一定值时，控制电路将切换从加热状态到保温状态。若要使所控制温度的预设值升高，可以采取的措施是 。 【答案】(1)2和3，72.6Ω (2)28.6℃ (3)降低电源电压 【详解】（1）当开关S2接到位置2和3之间，R1、R2串联，再与电动机并联；由串联电路的电阻特点可知，加热电路电阻最大，由可知电功率最小，多功能暖菜板处于保温状态；R1和R2的总电阻为 电热丝的阻值 R2=R12-R1=96.8Ω-24.2Ω=72.6Ω （2）开关S2转到3和4之间为加热状态，此时电路为R1的简单电路，则多功能暖菜板加热状态下工作5min消耗的电能为 若不计热量损失，则汤吸收的热量 Q吸=W=6×105J 汤升高的温度 （3）根据R3是热敏电阻，其阻值随温度升高而减小可知，当控制温度的预设值升高，R3的阻值将减小，由于R4两端的电压U4是不变的，R4的阻值不变，根据可知，通过R3的电流将不变，根据串联电路电流规律可知，通过R3的电流也不变，根据U3=I3R3可知R3两端的电压将减小，根据U=U3+U4可知，电源电压将减小，故可以采取的措施是降低电源电压。 18．（2024·江苏无锡·一模）如图甲为某款“剪叉式”升降机结构简图。上下为两个带滑槽的平台，五根横杆与两对剪刀状交臂构成升降组件。工作时，左侧两根横杆与平台固定，电动机带动螺纹杆，给右侧下方横杆施加向左的拉力F，带动交叉臂转动将上平台抬升；反之，推动横杆向右运动则上平台降低。 型号 Y200 额定电压 220V 额定功率 11kW 线圈电阻 2Ω (1)关于升降机下列说法正确的是______ A．升降机的平台应该选用质量大、硬度大的物体制作 B．升降机的电动机是利用电磁感应原理工作的 C．匀速提升货物时，货物重力与平台对它的支持力是一对相互作用力 D．螺纹杆螺纹越密集，提升相同的重物，电动机需要提供转动的力越小 (2)若升降机使用的电动机铭牌如表所示，则电动机正常工作时的电流为多大 ? (3)某次使用时，升降机将质量为50kg的货物从4cm高度提高到如图乙所示的15cm高度处，已知上平台质量10kg，剪刀状交叉臂长度为25cm，不考虑交叉臂及横杆的质量，整个装置质地均匀且不计摩擦。 ①若不考虑能量损失，此过程中升降机至少需要消耗电能 J； ②当货物位于丙图位置时，上平台和货物整体的重力作用线经过中间横杆，则此时电动机拉动横杆的力F至少为多少 ? 【答案】(1)D (2)50A (3) 66 400N 【详解】（1）A．升降机的平台应该选用质量小、硬度大的物体制作，故A错误； B．升降机的电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的，故B错误； C．匀速提升货物时，货物重力与平台对它的支持力是一对平衡力，故C错误； D．螺丝钉上螺纹相当于斜面；螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长。因为斜面高度一定时，斜面越长，使用起来越省力，故D正确； 故选D。 （2）该电水壶正常工作时的电流为 （3）[1]某次使用时，升降机的总质量 m=m1+m2=50kg+10kg=60kg 升降机的总重力 G=mg=60kg×10N/kg=×600N 上升的高度为 h=15cm-4cm=11cm=0.11m 此过程中升降机至少需要消耗电能等于克服重力做的功，即 W=Gh=600N×0.11m=66J [2]如下图 支点为O点，根据杠杆平衡条件得 GLG=F'LF 解得 则此时电动机拉动横杆的力F至少为 19．（2024·江苏常州·一模）车辆超载是造成公路桥梁损坏的重要原因，因此限制车辆超载有着重要意义。某物理兴趣小组设计了一个“汽车超载记录器”原理图，如图甲，图中使用了一个水平杠杆OAB，O为支点，OA:AB=1:9。R为压敏电阻，其所受压力与电阻的关系如图乙所示。已知变阻器规格为“50Ω 2A”，电磁继电器线圈电阻忽略不计，当通过线圈的电流达到0.1A时，电磁继电器的衔铁被吸下。 (1)将图甲连接完整。要求：若未超载，则绿灯亮；若超载，则红灯亮且照相机拍照，记录违法行为，即使红灯损坏，照相机仍可以拍照记录； (2)在某路段限重20t。当车辆刚好达20t时，压敏电阻阻值为 Ω，计算可知此时控制电路电压U的最大值为 V； (3)某些主干道抗压能力较好，允许通行质量更大车辆，需适当调高限载，下列措施可行的是______。 A．适当增大阻值 B．减小电磁铁线圈匝数 C．适当减小控制电路电源电压 D．B点左移 【答案】(1)见解析 (2) 30 8 (3)ABC 【详解】（1）若未超载，则绿灯亮，则衔铁接上面；若超载，则红灯亮且照相机拍照，记录违法行为，即使红灯损坏，照相机仍可以拍照记录，说明此时衔铁解下面，且红灯与照相机互不影响，两者并联；为了用电安全，火线先接衔铁，再通过用电器回到零线，如图所示： 造成公路桥梁损坏的重要原因，因此限制车辆超载有着重要意义。某物理兴趣小组设计了一个“汽车超载记录器”原理图，如图甲，图中使用了一个水平杠杆OAB，O为支点，。R为压敏电阻，其所受压力与电阻的关系如图乙所示。已知变阻器规格为“50Ω 2A”，电磁继电器线圈电阻忽略不计，当通过线圈的电流达到0.1A时，电磁继电器的衔铁被吸下。 （2）依题意得 由杠杆平衡条件得 则B点受到的支持力为 由力的相互作用得，压敏电阻所受压力为2×104N。 由图乙得，此时 [2]闭合开关，压敏电阻R和变阻器R1串联接入电路，当 时，电源电压最大，由欧姆定律得，电源电压为 （3）A．适当增大阻值，压敏电阻一定时，由欧姆定律得，通过电流的电流会减小，衔铁不会被吸下，照相机不会启动拍照，则该方法可行，故A符合题意；     B．减小电磁铁线圈匝数，通过电路的电流一定时，电磁铁的磁性减弱，衔铁不会被吸下，衔铁不会被吸下，照相机不会启动拍照，则该方法可行，故B符合题意； C．适当减小控制电路电源电压，压敏电阻一定时，由欧姆定律得，通过电流的电流会减小，衔铁不会被吸下，照相机不会启动拍照，则该方法可行，故C符合题意； D．B点左移，车载不变时，根据杠杆平衡条件得，压敏电阻受到的压力变大，由图可知，压敏电阻的阻值减小，由欧姆定律得，通过电流的电流会变大，衔铁被吸下，照相机会启动拍照，则该方法不可行，故D不符合题意。 故选ABC。 考法07 电学设计 20．（2024·江苏南京·二模）科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图所示，电源电压恒为12V，阻值为10Ω，电阻丝AB长25cm，其阻值与长度成正比，电流表量程为，OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端系有重3N的圆球P。电阻箱调为5Ω，闭合开关，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.3A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦；求： （1）无风时消耗的电功率 ； （2）AB的最大阻值 ； （3）为保证电路安全，允许风对球施加的最大作用力为 N； （4）为了增大允许风对球施加的最大作用力，以下方案正确的是 。 A．减小阻值 B．减小电源电压 C．适当增加OP长度 D．换用质量更大的圆球 【答案】 0.9W 25Ω 6 BD 【详解】（1）无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.3A，阻值为10Ω （2）无风时，OP下垂并与A端接触，阻值最大为，此时电流表示数为0.3A，电源电压恒为12V 解得 （3）风最大时，AB接入电阻最小，电路中电流最大，电流表量程为，故当电路中电流为0.6A时，AB接入电阻最小为。由AB最大电阻为，长度为25cm，可知每1cm长度的电阻为。由此可知，AB与OP交于Q，则AQ=20cm，由受力分析可知 因此。 （4） AB．增大允许风对球施加的最大作用力，即OP转动角度更大，AB接入电阻更小的情况小，电路中的电流不能变得更大，故可以减小电源电压或增大阻值，故A错误，B正确； CD．在电路不变的情况下，风吹OP 转动，换用质量更大的圆球，在转动相同角度下需要更大的风力，而适当增加OP长度无任何影响，故C不符合要求，D符合要求。 故选BD。 21．（2024·江苏无锡·三模）学校组织学生进行学科综合实践活动，针对梅雨季节，湿衣服久晾不干，令人烦恼．小明和同学设计出一款“干衣神器”——可自动控制小型的烘干机，可使得衣服快速变干。 器材 功能 开关S，电源转换器（把220V交流电压转换为U0=6V直流电压），滑动变阻器R0（200Ω，0.5A），热敏电阻Rx（电阻随温度的变化关系如图甲所示），电磁继电器（线圈电阻不计，线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.2A时衔铁被弹回），电风扇M，电热丝R（电阻恒定不变）。 ①闭合开关S．当温度低于控制温度T0时，机器吹热风；当温度高于控制温度T0时，机器吹冷风。 ②受控电路（220V工作电路）吹热风时功率为120W、吹冷风时功率为20W。 (1)电热丝R的a接线柱应与 相连（选填“b”或者“c”）； (2)当控制温度设定为T0=60℃时，求滑动变阻器R0和电热丝R的阻值分别为多少欧姆？ ； (3)图丙是烘干机正常工作过程中吹热风和吹冷风交替工作模式的功率与时间（P-t）的图像。烘干机消耗0.384度电需要多少分钟？ ； (4)如果想将控制温度由T0=60℃调低到T1=40℃，请写出两个可行的措施。 ； 【答案】(1)c (2)R0=120Ω；R=484Ω (3)242 (4)调大R0；减小电源电压 【详解】（1）根据图象可知，随温度的降低，Rx的阻值减小，控制电路中的电阻减小，电流变大，衔铁将被吸下，则电热丝要接在下方静触点c上，电热丝和电风扇并联连接，机器吹热风。 （2）由电路图可知，滑动变阻器R0与热敏电阻Rx并联，由图象可知，当T0=60℃时，热敏电阻Rx=40Ω，则通过Rx的电流 衔铁即将吸下时，滑动变阻器R0的电流 此时滑动变阻器R0的阻值 由于吹热风时功率为120W、吹冷风时功率为20W，且电热丝和电风扇并联连接，所以电热丝消耗的功率为 P丝=P热﹣P冷=120W﹣20W=100W 则电热丝的电阻为 （3）由图丙可知，4min内吹热风3min，吹冷风1min，烘干机工作4min消耗的电能 W=P热t热+P冷t冷=120W×3×60s+20W×60s=2.28×104J烘干机消耗电能 假设每个周期4min，需要加热的周期数 烘干机需要加热的时间 （4）由图甲可知将控制温度由T0=60℃调高到T1=40℃，热敏电阻接入电路的阻值变小，根据串联电路电阻规律可知电路总电阻变小，控制电路的电流不变，根据欧姆定律可知电源电压降低，所以可适当减小电源电压U0；如果控制电路的电压、电流不变，根据欧姆定律可知总电阻不变，则可以将R0调大。 22．（2024·江苏无锡·一模）在跨学科实践学习中，某学习小组开展生物学科的“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。 【产品设计】图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路出现两种方案，如图乙（A）（B）所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中R0是定值电阻，Rx为热敏电阻，R1、R2为电热丝。 【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，R0为25Ω，R1为330Ω，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于或等于60mA时吸合，此时为加热状态；当电流小于30mA时释放，此时为保温状态。 【评价改进】针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。 (1)针对项目产品及其设计电路，下列说法中不正确的是 ； A．随着温度的升高，两电路图中电磁铁的磁性将变弱 B．图（A）与图（B）的设计达成的控制效果是相同的 C．图（A）与图（B）中电阻R1没有工作时的电路状态相同 D．为了提高所控制的温度，可以减小R0的阻值 (2)以图（B）设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温是多少？ (3)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现20℃~25℃自动控温，可将图（B）控制电路中的电源电压调至 V。该产品保温功率和加热功率之比为1:4，则制作的电热丝电阻R2阻值为 。保温时从最高温经过15min后降温到最低温，若关闭电路从最高温只经过10min后到最低温，假设整个过程中热量损失功率始终相同，则从最低温加热到最高温需要的时间为 。 【答案】(1)C (2)26℃ (3) 2.25 110Ω 30min 【详解】（1）A．分析电磁铁的磁性变化。电磁铁的磁性强弱与通过它的电流大小有关，电流越大，磁性越强。根据欧姆定律，当电阻一定时，电流与电压成正比。但在这个问题中，电源电压是恒定的，因此电磁铁的磁性变化主要取决于电路中的总电阻。随着温度的升高，热敏电阻Rx​的阻值会增大（根据图丙），两个电路图中，热敏电阻与定值电阻R0串联在电路中，所以导致电路中的总电阻增大，根据欧姆定律，电流会减小，因此电磁铁的磁性将变弱，而不是变强。故A正确，不符合题意； B．比较图（A）与图（B）的设计效果。在图（A）中，当电流较小时（即温度较高时），电磁铁不吸合，R1​和R2​串联工作，电路处于保温状态；当电流增大到一定程度时（即温度升降低到一定程度时），电磁铁吸合，R1被短路，只有R2​工作，电路处于加热状态。在图（B）中，当电流较小时（即温度较高时），电磁铁不吸合，R1​和R2​串联工作，电路处于保温状态；当电流增大到一定程度时（即温度升高到一定程度时），电磁铁吸合，R1被断路，只有R2​工作，电路处于加热状态。但无论哪种情况，都能实现加热和保温两挡的自动切换。故B正确，不符合题意； C．图（A）中电阻R1没有工作时，电磁铁吸合，R1被短路，只有R2​工作，电路处于加热状态；图（B）中电阻R1没有工作时，电磁铁吸合，R1被断路只有R2​工作，电路处于加热状态。故图（A）与图（B）中电阻R1没有工作时的电路状态不相同，故C错误，符合题意； D．热敏电阻随温度的升高而升高，若想要提高控制温度，需减小R0的阻值，故D正确，不符合题意。 故选C。 （2）乙图B中，S0断开时，衔铁向上弹起，R1与R2串联，S0闭合时，衔铁被吸下，R1没有接入电路，此时电路只有R2工作，当达到最高温时，热敏电阻最大，此时电路中电流 I=30mA=0.03A 电路的总电阻 根据串联电路电阻规律可知，热敏电阻的阻值 由图丙可知当Rx=75Ω时，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温度 （3）[1]由题可知，自动控温最高温度为25℃，此时Rx=50Ω，控制电路应使弹片向上弹起，则电路的电流为最小电流30mA，此时电源电压调至 U总=Imin(R0+Rx)=0.03A×(25Ω+50Ω)=2.25V [2]加热时只有R2工作，保温时R1与R2串联工作，其功率之比为1:4，即 制作的电热丝电阻R2阻值 R2=110Ω [3]加热功率 保温功率 保温时，电热丝R1​和R2串联工作，总功率为P保温，则保温状态下产生的总热量为P保温×900s。同时，热量的变化为(P损−P保温)×900s。关闭电路时，没有电热丝工作，只有热量损失，所以热量的变化为P损×600s。根据题目条件，这两个过程中热量的变化是相等的，即 (P损−P保温​)×900s=P损×600s损失的功率 由于从最低温加热到最高温需要使豆芽机的温度从20℃升高到25℃，这个过程中电热丝产生的净热量（即产生的热量减去损失的热量）应该等于保温时从最高温降到最低温过程中热量的变化。 P加热t−P损t=(P损−P保温)×900s从最低温加热到最高温需要的时间 23．（2024·江苏苏州·一模）阅读短文，回答问题： 在跨学科实践学习中，某学习小组开展生物学科的“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。 【产品设计】图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路出现两种方案，如图乙（A）（B）所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中R0是定值电阻，Rx为热敏电阻，R1、R2为电热丝。 【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，R0为25Ω，R1为330Ω，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于或等于60mA时吸合，此时为加热状态：当电流小于30mA时释放，此时为保温状态。 【评价改进】针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。 (1)针对项目产品及其设计电路，下列说法中不正确的是 ； A．随着温度的升高，两电路图中电磁铁的磁性将变弱 B．图（A）与图（B）的设计达成的控制效果是相同的 C．图（A）与图（B）中电阻R1没有工作时的电路状态相同 D．为了提高所控制的温度，可以减小R0的阻值 (2)以图（B）设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温是多少？ (3)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现20℃～25℃自动控温，可将图（B）控制电路中的电源电压调至 V。该产品保温功率和加热功率之比为1︰4，则制作的电热丝电阻R2阻值为 。 【答案】(1)C (2)26℃ (3) 2.25 110Ω 【详解】（1）A．由图丙可知，温度越高，热敏电阻Rx阻值越大，则控制电路电流越小，电磁铁磁性越弱，故A正确，不符合题意； BC．乙图（A）中，S0断开时，衔铁向上弹起，R1与R2串联，S0闭合时，衔铁被吸下，R1被短路，此时电路只有R2工作；乙图（B）中，S0断开时，衔铁向上弹起，R1与R2串联，S0闭合时，衔铁被吸下，R1没有接入电路，被断路，此时电路只有R2工作；所以两个电路图的控制效果相同，但是电路中R1状态是不同的，故B正确，不符合题意；C错误，符合题意； D．热敏电阻随温度的升高而增大，若想要提高控制温度，吸合电流一定，由欧姆定律知，需减小R0的阻值，故D正确，不符合题意。 故选C。 （2）达到最高温时，热敏电阻最大，此时电路中电流为 I=30mA=0.03A电路的总电阻为 则Rx的阻值为 Rx=R总-R0=100Ω-25Ω=75Ω由图丙可知最高温为26℃。 （3）[1]由题可知，自动控温最高温度为25℃，此时Rx阻值为50Ω，控制电路应使弹片向上弹起，则电路的最小电流为30mA，此时电压为 U=Imin(R0+Rx')=0.03A×(25Ω+50Ω)=2.25V故控制电路电压应调至2.25V。 [2]加热时只有R2工作，保温时R1与R2串联工作，其功率之比为1︰4，即 整理得，R2的阻值为 考法08 电学与其他模块综合 24．（2024·江苏苏州·二模）阅读短文，回答问题。智能防疫机器人 我国研制的某款智能防疫机器人具有自主测温、移动、避障等功能。机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。当发现超温人员，系统会自动语音报警，并在显示屏上用红色框标注人的脸部。机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变。机器人为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线。 下表为机器人的部分参数。“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能；“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。 电池的质量 10kg 减速器的减速比 30： 1 电池比能量 140W·h/ kg 驱动电机的输入总功率 400W 移动速度 0.1~1m/s 驱动电机将电能转化为机械能的效率 60% (1)机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用 （选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物； 以移动机器人为参照物，障碍物是 的。 (2)若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，此过程中机器人受到的阻力为 N，消耗的电能占电池所能输出总电能的 %。 (3)控制电机运转的磁敏电阻阻值随磁场强弱变化的图线如图乙，当磁敏电阻在正常工作区时，即使图甲电路中输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近微小变化，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图中 （选填“ ab”或“ bc”）段。 (4)图丙是机器人测速系统的部分装置简化图，磁敏电阻转速传感器安装在驱动电机旋转齿轮的外侧，当传感器对准齿轮两齿间隙时，电缆输出电流为0。某次当驱动电机的齿轮匀速转动时，电缆输出如图丁所示周期性变化的电流，则1s内对准传感器的齿间隙共有 个；若此时机器人遇到障碍物，减速器启动，则经减速器降速后的齿轮转速为 r/ min。 【答案】(1) 超声波 运动 (2) 240 3.33 (3)ab (4) 100 10 【详解】（1）[1]依题意得，机器人为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，即机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用超声波才能较好感知到障碍物。 [2]以移动机器人为参照物，障碍物的位置发生改变，是运动的。 （2）[1]依题意得，机械效率为 由与二力平衡得，此过程中机器人受到的阻力为 [2]由得，机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，消耗的电能为 电池所能输出总电能为 消耗的电能占电池所能输出总电能的 （3）由图甲得，与RB串联，由串联分压原理可知，为维持U1两端电压温度，磁敏电阻RB两端电压UB也应该随输入电压U的变化而发生变化，而R1两端电压U1都能维持在某一定值附近微小变化，所以由图乙可知磁敏电阻的正常工作区应选择“ab”段。 （4）[1]由图丁可知，10ms内对准传感器的齿间隙为1个，则1s内对准传感器的齿间隙有 [2]由图丙知，驱动电机的齿轮间隙共有20个，也就是说驱动电机的转速为5r/s，以分钟为单位，其转数为 因减速器的减速比为30:1，故经减速器减速后的齿轮转速为10r/min。 25．（2024·江苏苏州·二模）阅读短文，回答问题： 热传导 热传导是热传递的一种方式，研究表明，热传导过程中，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用字母R表示，关系式为，式中L表示物体在热传导方向的长度，S表示传导的横截面积，λ为导热系数，λ的国际单位为瓦特每米摄氏度[W/（m·℃）]。导热系数反映的是材料的导热性能，不同材料导热系数一般不同，导热系数越大，导热性能越好。如表给出了一些常见材料的导热系数。图甲是厚度为L的墙壁，它的左侧是高温环境，温度始终为t1；右侧是低温环境，温度始终为t2，热量在墙壁中传导，形成稳定的热量流动。乙图是墙壁内的温度随厚度变化的图像。研究表明，单位时间内从高温环境传导到低温环境中的热量Q与两侧的温差成正比，与热阻成反比。 材料名称 导热系数W/ 铜 400 铁 80 木材 0.38 玻璃 0.12 (1)根据文中信息推断，热传导终止的条件是 。 (2)热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中的 （电流/电压/电阻）。 (3)下列说法正确的是_________。 A．木材的热阻比玻璃的热阻小 B．铜的导热性能比铁的导热性能好 C．热阻的国际单位为W/℃ D．建筑外墙材料的热阻越大，保温性能越差 (4)如图所示，长方体实心铝块的长、宽、高分别为2L、1.5L、3L，当热量从左向右流动时，铝块的热阻为R1，热量从下向上流动时，铝块的热阻为R2，则R1 R2（选填“>”、“=”或“<”）。 (5)一个粗细均匀，两端温度稳定的物体，单位时间内从高温环境传导到低温环境中的热量为Q，下列图像能正确反映Q与传导方向上的长度L、热阻R之间关系的是_________。 A． B． C． D． 【答案】(1)温度相同 (2)电压 (3)B (4)< (5)C 【详解】（1）有温差才有热传导，故热传导终止的条件是温度相同。 （2）热量传导过程和电流相似，有电压才会有电流，同样有温度差才会有热传导，故温度差相当于电路中的电压。 （3）A．热阻的大小与材料、长度和横截面积有关，只知道材料不同，木材的热阻比玻璃的热阻无法比较。故A错误； B．导热系数越大，材料的导热性能越好，从表中可知，铜的导热系数大于铁的导热系数，所以铜的导热性能比铁的导热性能好，故B正确； C．根据题意，热阻的单位是W/（m·℃），故C错误； D．根据题意，热传导过程中，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，建筑外墙材料热阻越大，保温效果越好，故D错误。 故选B。 （4）根据 有 所以 R1<R2 （5）AD．粗细均匀的物体，R随L的增大而增大，故AD错误； BC．传导的热量与热阻成反比，热阻R越大，Q越小，热阻R与长度L成正比，由此可知Q与长度L成反比，故B错误，C正确。 故选C。 26．（2024·江苏盐城·一模）阅读短文，回答问题。 最佳空燃比 发动机在工作时，进入发动机的空气质量与燃料质量之比（）称为空燃比，若吸入发动机的空气所含氧气与燃料恰好完全反应就达到最佳空燃比，若燃料充分反应后仍有剩余的氧气，发动机的高温使氧分子电离成氧离子随尾气排出。 为了达到最佳空燃比，在尾气管上安装了氧传感器，其工作原理如图甲所示．氧化锆内外表面各有一层金属铂的电极，氧化锆的外侧与高温尾气接触，内侧连通外界大气，电加热器通电后加热附近大气，达到最佳工作温度，使氧分子电离成氧离子。 氧离子会从浓度高的位置穿过氧化锆移到浓度低的位置，使得图甲中氧化锆和两个铂电极相当于一个电源，铂电极A和B相当于电源的两极．氧离子浓度差越大，铂电极A和B间的电压越高。 铂电极两端的电压与空燃比的关系如图乙所示，发动机控制模块通过检测铂电极两端的电压，控制喷油嘴的喷油量，使发动机接近最佳空燃比。 (1)图甲中，氧化锆内氧离子移动方向由铂电极 （A到B/B到A）； (2)电阻接在干电池两端时，电子从干电池的负极流出通过电阻后，从干电池正极流入，再在电池内部流向电池的负极，电子在闭合电路中定向移动形成电流．据此类比，图甲中铂电极A相当于电源 极； (3)发动机的最佳空燃比为 ； (4)若铂电极两端的电压为0.2V，则下列判断正确的是______； A．发动机空燃比为14.9 B．需要增加喷油嘴的喷油量 C．发动机内汽油不能完全燃烧 D．需要增加进入发动机的空气量 (5)下列尾气中燃油质量与空燃比（）关系图像正确的是______。 A． B． C．D． 【答案】(1)B到A (2)负 (3)14.7 (4)B (5)A 【详解】（1）发动机的高温使氧分子O2电离成氧离子O2-随尾气排出。结合图甲可知氧离子O2-从B到A。 （2）干电池正极聚集大量正电荷，负极聚集大量负电荷，使正负电荷分开；由(1)可知氧离子O2-从B到A，故A聚集大量负电荷，故A为负极。 （3）若吸入发动机的空气所含氧气与燃料恰好完全反应就达到最佳空燃比：由图乙可知最佳空燃比为14.7。 （4）A．若铂电极两端的电压为0.2V，由图乙可知此时空燃比为14.8，故A错误； BCD．最佳空燃比为14.7，所以当空燃比为14.8时，空气有剩余，所以需要增加喷油嘴的喷油量，故B正确，CD错误。 故选B。 （5）发动机的空气质量与燃料质量之比称为空燃比，即空气质量一定时，空燃比越大时，燃油质量越小，故A正确，BCD错误。 故选A。 27．（2024·江苏扬州·三模）阅读短文，回答问题。 中央新风系统 中央新风系统由风机、进风口、排风口及各种管道和净化器组成。风机启动后，室内受污染空气经排风口及风机排往室外，使室内形成负压，这样室外新鲜空气便经进风口送入，在送风的同时对新风进行预热、过滤和除尘处理，从而使室内空气中二氧化碳含量保持在占空气体积的左右，其工作流程如图甲所示。新风系统的核心是风机，随着材料技术的发展，体积为的风机叶轮采用碳纤维增强树脂代替钢来制造，使其质量减轻。风机部分参数如表一所示，风机的风量Q指风机单位时间内排出空气的体积，风速v指风机排出空气的速度。已知风机的转速受电脑控制，与屋内空气中二氧化碳的含量的平方根成正比。风机的风速v、风量Q和空气中二氧化碳的含量的关系如表二所示。 表一： 额定转速n 额定风量Q 额定功率P 表二： 风速 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 二氧化碳含量 0.050 0.072 0.098 0.128 0.162 0.200 风量 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10.0 （1）为承受负压影响，新风系统的管道应采用硬管，图甲中的止风阀只能将风向室外输出，所以应向室 （选填“内”或“外”）打开； （2）下列有关新风系统的说法，错误的是 ； A．吸尘器的工作原理与新风系统原理相同 B．风机的风量与室内空间大小无关 C．进出的气流以热传递的方式来交换能量 D．新风中尘埃经过滤网被吸附在除尘器中是分子引力的作用 （3）当风机的风量为时，风机的转速为 ； （4）小明制作了图乙所示的控制风机断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压，、、，两端电压时风机才能启动正常工作。则白天正常工作的输入电压 V。 【答案】 外 D 750 10 【详解】（1）[1]因为止风阀只能向窗外输出，所以应向室外打开。 （2）[2]A．吸尘器与新风系统一样都采用负压方式工作，故A正确，不符合题意； B．风机的风量指风机单位时间内排出的空气体积，由表二可知其与风速和二氧化碳含量有关，故B正确，不符合题意； C． 室外新鲜空气便经进风口送入，在送风的同时对新风进行预热、过滤和除尘处理，是以热传递交换能量，故C正确，不符合题意； D．尘埃被吸附在除尘器中是利用带电体能吸引轻小物体的性质，故D错误，符合题意。 故选D。 （3）因为风机的转速与二氧化碳含量ρ的平方根成正比，所以风机的转速 则 由表一可知，当n=1200r/min，风量Q=0.8m3/s，由表二可知，当风机的风量Q=0.5m3时，二氧化碳含量ρ=0.050%，因为k值一定，即 解得 （4）白天正常工作，R0两端电压小于或等于4V时才能启动正常工作，可知电路的最大电流 此时AB端的输入电压 结合图像丙可知，白天正常工作的输入电压为10V。 28．（2024·江苏南通·三模）阅读短文，完成下列问题 主动式空气净化器 净化器的工作原理为：机器内的马达带动风扇使室内空气循环流动，污染的空气，通过机内的空气过滤网后将各种污染物吸附。主动式空气净化器还会在出风口加装负离子发生器，将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。 下表为某型号的主动式空气净化器的参数。CADR是反映其净化能力的性能指标，CADR值越大，其净化效率越高。利用CADR值，可以评估其在运行一定时间后，去除室内空气污染物的效果。可按下列公式计算CADR=2.4V/ t（V：房间容积；t：空气净化器使房间污染物的浓度下降90%运行的时间） 能效比是空气净化器洁净空气体积与输入功率之比；净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比。 额定功率 60W CADR 600m3/h 声强范围 34~64dB 模式 睡眠 静音 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 强劲 净化效率 >90% 能效比 11 工作挡位 待机 1挡 2挡 3挡 4挡 5挡 6挡 功率（W） 0.9 23 44 75 103 123 148 净化空气量（m3/h） — 120 240 360 500 610 760 噪音（dB）/声压级 — 23 32 39 47 49 55 (1)空气净化器工作时，以机内的过滤网为参照物，空气中的污染物是 。颗粒物接近带有负电荷的金属网时受到强烈的吸引力，这主要是因为 。 (2)如果室内面积为50m2，房间的高度为3m，则该空气净化器理论上使房间污染物的浓度下降90%需要消耗电能 kW·h。 (3)下列说法错误的是（　　） A．进风口流速大，气流外侧的颗粒物也被吸入净化器 B．输入净化器中的功率越大，消耗的电能越多 C．净化器工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤 D．净化器的能效比越大，说明该净化器值CADR越大，越节能 (4)某次单独使用空气净化器10min，消耗电能是4.5×104 J，则该空气净化器在 挡工作；若出风口的面积为0.25m2 ， 则风速为 m/s。 此时该空气净化器的能效比为 m3/（h·W）。 (5)利用气敏电阻可以检测空气质量，如图乙所示为检测电路，定值电阻R0=10Ω，电源电压恒为28V；如图丙所示为气敏电阻阻值随空气中有害气体浓度β的变化曲线。现用此电路检测该型号净化器的净化效率：净化器启动前，检测电路中电流表的示数为0.7A，此时空气中有害气体浓度是 ug/m3，净化器正常使用30min后，检测电路的电流变为0.1A，则该空气净化器的实际净化效率为 %。 【答案】(1) 运动 带电体能吸引轻小物体 (2)0.036 (3)B (4) 3 0.4 4.8 (5) 2.0 95 【详解】（1）[1]化器工作时，以机内的过滤网为参照物，空气中的污染物的位置改变，是运动的。 [2]由于带电体能吸引轻小物体，则颗粒物接近带有负电荷的金属网时受到强烈的吸引力。 （2）由表格中数据得，该空气净化器净化空气量为600m3/h，即每小时净化空气600m3，该房间内空气的体积为 根据 得，净化时间为 由得，需要消耗电能 （3）A．进风口流速大，压强小，小于外界大气压，在大气压作用下，气流外侧的颗粒物会被压入净化器中，故A正确，不符合题意； B．输入净化器中的功率越大，由于工作时间未知，所以根据可知，不能判断消耗的电能的多少，故B错误，符合题意； C．为了保护听力，一般情况下，应控制噪声不能超过90分贝，净化器工作时发出声音的响度最大为55分贝，则净化器工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤，故C正确，不符合题意； D．净化器的能效比越大，即空气净化器洁净空气量与输入功率得比值越大，所以净化效率越高， CADR越大，越节能，故D正确，不符合题意。 故选B。 （4）[1]某次单独使用空气净化器10min，消耗电能是4.5×104 J，则此时该空气净化器功率为 则该空气净化器在3挡工作。 [2]若出风口的面积为0.25m2，由得，空气柱的长度 风速为 [3]此时该空气净化器的能效比为 （5）[1]由电路图可知，R0与R串联，检测电路中电流表的示数为 由得，电路的总电阻 则气敏电阻 由图丙可知，气敏电阻阻值为30Ω时，此时空气中有害气体浓度为 [2]当检测电路的电流变为 由欧姆定律得，此时电路总电阻 根据串联电路电阻特点可知，气敏电阻的阻值 由图丙可知，气敏电阻阻值为270Ω时，此时空气中有害气体浓度为 由题意知，净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比，则该空气净化器的实际净化效率为 一、综合题+科普阅读题 1．（2024·江苏扬州·中考真题）温差发电技术是绿色环保的发电技术，利用热电转换材料和两块金属板可制成简易的温差发电装置。如图所示，将发电装置的一块金属板放在冷水中，用火焰加热另一块金属板，观察到与热电转换材料连接的LED小灯珠发光。 （1）小明想利用此装置探究发电的电压与温度的关系，对此装置做了适当的改进：将LED小灯珠拆下，换成数字电压表接入电路；撤去蜡烛，将上端金属板A浸入热水中，用温度计每隔一段时间测量冷、热水的温度。测得数据如下： 热水温度/℃ 84.7 74.8 73.0 70.8 69.5 68.4 冷热水温差/℃ 64.1 54.2 52.4 50.2 48.9 47.8 电压U/V 5.39 5.27 4.57 4.25 4.16 3.90 ①改变热源的目的是 ； ②分析表格数据，当时室温是 ℃； ③要提高发电电压可采取的办法是 、 ；（针对不同影响因素各写1条） （2）我国科学家成功利用人体和环境的温差做出了温差电池。若该电池在1℃的温差下产生的电压，输出功率为，则输出电流为 A。 【答案】 见解析 20.6 提高热水的温度/降低室温 更换发电效率更高的热电转换材料 【详解】（1）[1]小明想利用此装置探究发电的电压与温度的关系，则需要记录不同温度差下的电压示数，因用火焰加热A金属板时，金属板A的温度无法得到，且温度不易控制，从而无法得到温度差，因此撤去蜡烛，将上端金属板A浸入热水中，此时可用温度计测量热水的温度，从而得到冷热水的温度差。 （2）[2]由表格数据可知，冷水的温度 冷水的温度即水在室温下的温度，因此当时的室温是20.6℃。 （3）[3][4]由表格数据可知，当冷热水温度差越大时，发电的电压越高，因此要提高发电电压，可以增大温度差，即提高热水的温度或者降低室温；当热电转换材料不同时，产生发电电压的高低也不同，因此可以更换发电效率更高的热电转换材料。 （4）[5]该电池输出的电流为 2．（2024·江苏连云港·三模）阅读材料，回答问题 热阻 当物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传导是热传递的一种方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度成正比、与垂直传导方向的横截面积S成反比，还与物体的材料有关，关系式为，式中称为材料的导热系数，不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料。如果墙壁一侧是高温环境，另一侧是低温环境，墙壁温度变化随着厚度改变而均匀递增（或递减），则在墙壁中能形成稳定的热量流动，单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量与墙壁两侧的温度差成正比，与墙壁的热阻成反比。 （1）电路中形成电流的原因是存在电压差，热量传导过程和电流相似， 相当于电路中的电压差； （2）同样形状的材料，导热系数越大，热阻 （选填“越大”或“越小”）； （3）铜汤勺放在热汤中，把手很快就会烫手，而塑料把手的汤勺不会烫手，由此可知铜和塑料的导热系数大小： （填“”“ ”或“=”）； （4）如图所示，墙壁厚度为d，墙壁外侧环境温度为，内侧环境温度为，虚线到内侧墙壁的距离为，热量在墙壁中稳定地流动，单位时间内传到内侧墙壁的热量为，则虚线处的温度为 （用表示），若外侧墙壁的环境温度升高到，内侧环境温度仍为，则单位时间内传到内侧墙壁的热量为 （用表示）。 【答案】 温度差 越小 【详解】（1）[1]电路中形成电流的原因是存在电压差，热传递的原因存在温度差，所以温度差相当于电路中的电压差。 （2）[2]由可知，导热系数越大，热阻越小。 （3）[3]铜汤勺放在热汤中，把手很快就会烫手，而塑料把手的汤勺不会烫手，由此可知铜的导热能量强，铜对热量的传导的阻碍作用小，热阻小，所以铜的导热系数大，即 （4）[4]设虚线处的温度为t，墙壁的横截面积为S，由题意可知，从外侧环境传到虚线处的热量为 从虚线处传到内侧环境的热量为 因热量在墙壁中稳定的流动，故 即 解得 [5]设墙壁外侧到墙壁内侧的热阻为R，墙壁外侧环境温度为，内侧环境温度为时，单位时间内传到内侧墙壁的热量为，则有 当外侧墙壁的环境温度升高到，内侧环境温度仍为，则单位时间内传到内侧墙壁的热量为 3．（2024·江苏苏州·二模）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） 100 200 300 400 500 阻力f（×104N） 0.3 1.2 2.7 4.8 7.5 （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”）；飞机在跑道上滑行时，地面对飞机的支持力 （大于、小于或等于）飞机的重力。 （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 N； （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 W（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 小于 f=0.3v2 3.84×105N B 0.36 【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]飞机在跑道上水平滑行时，由于还受到机翼上下表面压强差而造成的向上的压力差，而在竖直方向上受到向下的重力和向上的支持力和由于压强差造成的向上压力，飞机在竖直方向上受力平衡，所以支持力小于重力。 （2）[3][4]由表格数据知阻力与速度的关系为 当飞机以最大速度v＝800m/s巡航时，飞机的动力为 根据推重比为0.5知 得该飞机最大起飞重力为 （3）[5][6]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 离地面400m时，压敏电阻的阻值R2＝50Ω，电路电流I2＝0.04A；电源电压恒定 联立①②得电源电压U=6V,； 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 4．（2024·江苏无锡·二模）某型号家用电热水壶外观如图甲所示，其电路原理图如图乙所示。电热水壶额定电压为220V，R1为发热电阻，其额定功率为1800W，R2为限流电阻，L为指示灯（2V；20mA），S1为蒸气开关，S2为防干烧开关。烧水时，在壶中加入适量的水，盖上壶盖，手动闭合S1，R1通电发热，使加热盘温度升高，开始烧水，同时L正常发光，水沸腾时，的水蒸气通过手柄上方的蒸气孔进入手柄，通过开关S1时，S1自动断开，且S1断开后无外力不能自动闭合。开关S2安装在加热盘上，处于闭合状态，当加热盘的温度达到时，S₂会自动断开，温度下降后S2会自动闭合。 （1）关于电热水壶结构和使用，下列说法错误的是 ； A．为了安全起见，电热水壶的把手应该用塑料等隔热性好的绝缘材料 B．电热水壶的加热盘连接地线是为了防止热水壶漏电导致外壳带电伤人 C．若壶盖盖上烧水，水温达到100℃沸腾时，开关S1能自动断开 D．限流电阻R2的阻值为11000Ω （2）在对该电热水壶进行防干烧功能测试时，室温为25℃。（忽略热量散失） 第一次：水壶不装水，直接闭合S1，指示灯发光，40s后S2自动断开，指示灯熄灭； 第二次：当电热水壶恢复室温后，加入质量为1.5kg、初温为25℃的水，测出将其烧开的时间为t1； 第三次：倒出壶中开水，立即向壶中加入质量为1.5kg、初温为25℃的水，测出将其烧开的时间为t2。（若倒出开水、倒入冷水的过程中壶体及加热盘温度保持不变） ①第一次不装水时，额定功率为1800W的发热电阻R1，工作40s消耗的电能为多少 ? ②第二次加入质量为1.5kg、初温为25℃的水，将水烧开，t1时间内水吸收了多少热量 ?[设水沸腾的温度为，] ③t1和t2之差为 s。 【答案】 D 72000J 30s 【详解】（1）[1]A．烧水时，盖上壶盖，水沸腾时，的水蒸气通过手柄上方的蒸气孔进入手柄，手柄温度较高，因此为了安全，电热水壶的把手应该用塑料等隔热性好的绝缘材料，故A正确，A不符合题意； B．电热水壶的加热盘连接地线，使金属外壳与大地相连，可以防止金属外壳漏电而发生触电事故，故B正确，B不符合题意； C．若壶盖盖上烧水，水温达到100℃沸腾时，的水蒸气通过手柄上方的蒸气孔进入手柄，通过开关S1时，S1会自动断开，故C正确，C不符合题意； D．由电路图可知，R2的电压为 R2与L串联，则限流电阻R2的阻值为 故D错误，D符合题意。 故选D。 （2）[2]第一次不装水时，额定功率为1800W的发热电阻R1，工作40s消耗的电能为 [3]将质量为1.5kg、初温为25℃的水烧开，t1时间内水吸收的热量为 [4]电热水壶升高100℃，用时40s，产生热量72000J，则电热水壶100℃降低到25℃电热盘放热 即用时30s。故两次烧开水所用时间差为30s。 5．（2024·江苏扬州·模拟预测）阅读短文，回答问题。 空调扇是一种全新概念的风扇，兼具送风、制冷和净化空气、加湿等多功能于一身，以水为介质，也可送出温暖湿润的风。如图甲，在空调扇内部比传统风扇增加了冰盒、水盒，水分被输送到超强吸水纤维蒸发器中，在这里原本干热的空气就变得湿润凉爽了。 项目 参数 额定电压 220V 额定功率 66W 电源线长度 0.8m （1）某同学在研究了空调扇的结构图与说明书后，得出下列结论，其中不合理是 ； A．说明书提示“请勿用湿手触碰开关”，是为了防止触电事故的发生； B．说明书提示“若机体出现异常高温需立即切断电源”，是防止电热损坏用电器； C．空调扇正常工作时，电动机线圈的热功率为66W； D．空调扇功率虽然不是很大但要长时间持续使用，为了安全要使用三孔插座； （2）图乙是空调扇的简化电路，当接通电源时，指示灯L亮，再闭合S，空调扇正常运转时，测出待机状态下电路中的电流为50mA，电动机支路功率为 W； （3）该空调扇正常工作10小时所需电费 元（0.5元/kW·h）； （4）空调扇具有送风、制冷和净化空气、加湿等多种功能，但其设计也存在一些不足，请写出其中一条： 。 【答案】 C 55 0.33 电源线较短而不方便插电 【详解】（1）[1]A．说明书提示“请勿用湿手触碰开关”，是因为生活用水水是导体，是为了防止触电事故的发生，故A不符合题意； B．电热会对电器造成不利影响，说明书提示“若机体出现异常高温需立即切断电源”，是为了防止电热损坏用电器，故B不符合题意； C．空调扇正常工作时的功率为66W，将电能转化为机械能和内能，所以电动机线圈的热功率小于66W，故C符合题意； D．空调扇功率虽然不是很大但要长时间持续使用，为了电路安全仍要使用三孔插座，故D不符合题意。 故选C。 （2）[2]图乙是空调扇的简化电路，灯泡支路与电动机并联，指示灯所在支路的功率 PL=UIL=220V×0.05A=11W 待机状态下电动机支路功率 PM=P-PL=66W-11W=55W （3）[3]该空调扇正常工作10小时消耗的电能      所需电费为 0.5元/kW·h×0.66kW·h=0.33元 （4）[4]由表中信息可知，空调扇的电源线只有0.8m，虽然有万向轮方便移动，但在使用时可能因为电源线较短而不方便插电。 6．（2024·江苏·二模）阅读短文，回答问题。 电子手表的奥秘 电子手表是内部装配有电子元件的表，一般分液晶显示数字式和指针式两种。 数字式石英电子手表（图1）是石英晶体的压电效应和二极管式液晶显示相结合的手表，其功能完全由电子元件完成。指针式石英电子手表（图2）的能量来自氧化银扣式电池，氧化银扣式电池向集成电路提供特定电压，通过集成电路中的振荡电路和石英谐振器使石英振子起振，形成振荡电源，输出间歇性变化的秒脉冲信号，秒脉冲送到步进电机（相当于电动机）。一秒钟推动步进电机动一次，进而带动秒针走一格，使表针准确地显示时间。指针式石英电子手表的内部简化电路如图3所示。电路中的电池提供能量，确保电路正常工作；集成电路提供频率为1Hz且功率稳定的脉冲信号：步进电机通过齿轮带动指针转动，从而指示时间。 （1）数字式石英电子手表中的二极管是由 （填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的； （2）更换电池时必须使用塑料或竹镊子夹取，这是因为使用金属镊子易造成电池 ； （3）步进电机工作的原理与下列哪个装置的工作原理相同：( ) （4）集成电路部分在电路中相当于间歇性工作的 （填“电源”“用电器”或“开关”）； （5）集成电路输出间歇性变化的秒脉冲信号，下列图像符合要求的是 。 【答案】 半导体 短路 D 电源 B 【详解】（1）[1]二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性。 （2）[2]使用金属镊子夹取电池时，由于金属是导体，容易使电池发生短路，因此必须使用塑料或竹镊子夹取。 （3）[3]步进电机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用而运动，这与电动机的工作原理相同； A．电路中没有电源，是验证闭合电路的一部分导体切割磁感线时产生感应电流，是电磁感应现象实验，故A不符合题意； B．该装置说明了通电导体周围有磁场，故B不符合题意； C．图中有电源，两个电磁铁线圈匝数不同，吸引大头针的数目不同，说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，故C不符合题意； D．图有电源，金属棒通电后在磁场中运动，验证通电导体在磁场中受力的实验，故D符合题意。 故选D。 （4）[4]集成电路部分在电路中相当于间歇性工作的电源，因为它能够输出间歇性变化的秒脉冲信号，推动步进电机运动。 （5）[5]集成电路提供频率为1Hz且功率稳定的脉冲信号，表示每秒钟输出一次脉冲信号。在图像中，只有B选项每秒钟输出一次脉冲信号，A选项每0.4s输出一次信号，C选项每0.1s输出一次信号；D选项连续不间断的输出脉冲信号。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7．（2024·江苏无锡·二模）现代家庭经常在家中布置水族箱，喂养一些小型鱼类达到观赏、心理解压等作用。如图甲，水族箱中配备一种用于增氧的新型 USB 充电氧气泵。增氧泵工作时，在大气压作用下，水从进水管口吸入，从出水管口快速喷出，此时进气管下端口水的流速大，空气就会通过进气管进入水中形成气泡，与水流一起从出水管口喷出。当气压低时，需要及时对鱼缸进行增氧，如图乙所示，把实验室的水银气压计进行改装，在气压计左边顶端密封一根铜导线，右边开口处也固定一根铜导线。气压计左边的水银面上方为真空，图中两边水银柱高度差为76cm。当左边水银面下降时，右边水银面将上升。当水银面高度差低于74cm时，水银柱将两边的铜导线接通，使得电磁继电器的控制电路形成通路，电磁铁将衔铁吸下，工作电路接通，增氧泵就自动工作。 增氧泵可用交直流两用锂电池供电。部分参数如表： 产品名称 双控锂电增氧泵 额定功率 2W 电池容量 3000mAh 电池电压 5V 充电电压 110-220V 排气量 15×2L/min 适容量 30-50L 声强级 ≤30dB 出水管口截面积 2cm2 （1）此增氧泵的原理：通电后，内部电磁铁产生磁力，铁片吸合带动皮碗运动，内部空气被压缩内部气压比外界 |（大/小）。气压计右边的铜导线应竖直向下伸长到右边标 cm处；空气会通过进气管进入水中形成气泡的原因是进气管下端口水的流速大，压强 （大/小）。 （2）增氧泵在5V电压下正常工作时，通过的电流为 A；家庭电路停电时，该氧气泵可进入10秒工作、10秒停止的间歇工作状态。如果间歇工作状态下，氧气泵电池对外供电时能量的转换效率为90%，试计算该泵可持续正常工作 小时。 （3）如图丙为控制增氧泵断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丁所示的周期性变化的电压UAB。定值电阻R=4Ω，D 为电子元件，当UAB<5V时，D两端的电压UD等于输入电压，UAB≥5V时， UD保持5V不变。当R的电功率满足PR≥9W时，增氧泵启动排气。则t=3s时电阻R的电功率为 。该电路工作 10min，排气时间共为 s。 【答案】 大 11 小 0.4 4.5 25W 160 【详解】（1）[1]氧气泵内气体质量一定，被压缩后体积变小，压强变大 [2]由题图可知，两边水银面高度差是76cm，右边水银面已在标尺10cm处。当左边水银面下降1cm，右边水银面上升1cm时，两边水银面高度差刚好是74cm，故右边的铜导线端点应在右边标尺的11cm处。 [3]空气会通过进气管进入水中形成气泡的原因是进气管下端口水的流速大，压强小。 （2）[4]增氧泵在5V电压下正常工作时，通过的电流为 [5]电池储存的电能 电池对外供电时转换的能量为 增氧泵的工作时间为 间歇工作状态下该泵可持续正常工作时间为 （3）[6]当t=3s时，UAB=15V，此时UD=5V，根据串联电路的特点知：定值电阻两端的电压为 电阻R的电功率为 [7]当R的电功率满足PR≥9W时，增氧泵启动排气，此时R两端的电压为 所以UAB对应的电压为 由图知0～3s内AB两端的电压均匀增加，3s达到15V，故UAB达到9V对应的时间为 则在一个周期（6s）内，增氧泵的排气时间为 该电路工作 10min，排气时间共为 8．（2024·江苏南通·二模）阅读短文，回答问题： 智能雨刮器 图甲是一种智能化的汽车感应雨刮器，主要由直流电动机、摆杆、连杆、雨刮片、光电转换器和控制器等组成。它可根据雨量大小自动调节刮水速度。光电转换器（图乙）包括红外发射器P和接收器Q，在发射器P端加上电压时，会发出一束锥形红外线，经玻璃光学元件成特定角度的平行光射入挡风玻璃，反射后再经过玻璃光学元件到达红外接收器Q，并产生电压U输入微处理器。若无雨，接收的红外线强度与发出的红外线强度近似相等，此时U与近似相等；若有一定量的雨滴落在感应区域时，部分红外线会经雨滴发生偏离，射到挡风玻璃外，此时U小于。如果有东西挡住这个感光区域，都会导致感应异常而启动雨刮，刮走阻挡物。控制器是由微处理器和工作电路组成，微处理器根据电压差的大小来判断雨量大小，当电压差大于设定值时，输出工作指令，工作电路驱动电机转动系统。电动机的转速r与电压差的关系如图丙所示；摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比。 （1）如图甲中，雨刮器工作时电机转动带动连杆，使其绕O旋转，则摆杆可以看作一个 杠杆。玻璃光学元件相当于一个 （填光学元件），对光有 作用。 （2）下雨时，工作电路 （选填“一定会”、“一定不会”或“可能”）驱动电机转动系统；下雨时，光电二极管接收到的红外线与不下雨时存在差异，原因是有雨时，部分红外线穿过挡风玻璃射到车外，发生了 。 （3）查资料可知当雨量越大时，光电传感器电阻越小，而雨刮器电动机模块会随工作电流的增大而摆动越快，由此可知光电传感器模块与雨刮器电动机模块是 （选填“串联”或“并联”）的。 （4）下图是电动机转速r、摆杆摆动频率f与输入电压U的关系图，正确选项是 。 （5）小明同学从废旧汽车拆下一个雨刮器电动机，铭牌上标有额定电压12V，额定功率30W，通过测量发现电动机电压达到6V才能转动，不转动时为保护电动机，电流不能超过1A，小明同学为精确测量内阻约4Ω的电动机（初中阶段只有电动机不转动时才能测其内阻。）选取了如下器材：恒压电源（12V），电压表V（9V），电流表A（1A），滑动变阻器，定值电阻，导线、开关。他设计了如图丁所示的电路图。请回答以下问题： ①为了多测几组数据，图丁的电路图，电压表应该接在端 （选填“a”或“b”）； ②若某次测量，电压表读数为，电流表为，则电动机内阻为 （用给定字母表示）。 【答案】 费力 凸透镜 会聚 可能 折射 串联 A b 【详解】（1）[1][2][3]图甲中，O是支点，动力臂小于阻力臂，所以当雨刮器工作时，摆杆可以看作一个费力杠杆；玻璃光学元件相当于一个凸透镜，对光有会聚作用。 （2）[4][5]下雨时，光电二极管接收到的红外线与不下雨时存在差异，原因是有雨时，部分红外线穿过挡风玻璃射到车外，发生了折射，红外线是不可见光，人从车外不能看到光电转换器发出的红外线，如果有别的东西挡住了这个感光区域，都会导致感应出现异常，工作电路不一定驱动电机转动系统。 （3）[6]当雨量越大时，光电传感器电阻越小，而雨刮器电动机模块会随工作电流的增大而摆动越快，由此可知光电传感器模块与雨刮器电动机模块是串联的。 （4）[7]AB．已知 则 由图丙可知与是线性函数，r随的增大而增大，则r与U是线性函数，r随U的增大而减小，故A正确，B错误； CD．摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比，所以f随r的增大而增大，则摆杆摆动的频率f随U的增大而减小，故CD错误。 故选A。 （5）[8]①为了多测几组数据，电压表示数保护范围应大一些，图丁的电路图中，电压表应接在b端。 [9]②若某次测量，电压表读数为U0，电流表为I0，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可得电动机内阻为 2 / 15 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$