第十七章 电磁相互作用（综合题30道）-【刷好题】2025-2026学年九年级物理上册热点题型专练（2024北师大北京版）

第十七章 电磁相互作用（综合题30道） 1．深入落实国家关于碳达峰碳中和重大决策，推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。某校积极响应号召，物理社团开展关于日常生活、生产中利用太阳能的调研活动。他们观察到城市、乡村道路旁如图甲所示的风光互补路灯系统，可利用风力和太阳能发电，并将电能输送至蓄电池储存起来供LED路灯照明使用。其自动控制电路如图丙所示，为保护电阻（阻值不变），R为光敏电阻。白天太阳能电池板或风力发电机为蓄电池充电，夜晚蓄电池为LED灯供电照明。 请结合上述信息回答下列问题： (1)太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它属于 （选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”）。风力发电机的工作原理是 现象。 (2)顶端风机叶片采用了翼型技术，如图乙所示，当风从左向右水平吹向水平扇叶A时，水平扇叶A将 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动。 (3)如图丙所示，闭合开关S，电磁铁的上端是 （选填“N”或“S”）极。 (4)蓄电池的额定电压为12V，容量为400A·h。风力发电机的输出功率P与风速v的关系如图丁所示，当风速为12m/s时，仅靠风力发电的情况下，仅将蓄电池的电量由20%充到70%需要 h。 (5)请你再写出一个日常生活、生产中应用太阳能的实例： 。 2．阅读材料，回答问题 手机无线充电 生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电，原理如图甲所示，交变电流通过无线充电板（送电线圈）产生磁场，手机（受电线圈）放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%，现在很多手机都搭配了超级无线快充功能，在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整。我国某品牌智能手机A使用标称电压3V，容量4000mA·h的电池（此电池在放电电压3V、电流为4000毫安情况下能维持1小时完全放电），采用超级快充技术，不到10min就可把电池的电量充达一半，极大的方便了人们使用。 虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点，但充电效率也受到多种因素影响。系统的发热程度、环境干扰物、线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。例如，环境温度过高会使线圈电阻增大，影响能量传输降低充电效率；周围金属物体可能会干扰磁场分布，降低充电效率；只有当线圈对齐时才能实现高效率的充电。 (1)手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生感应电流，该过程与 （选填“发电机”或“电动机”）工作原理相似； (2)给电池充电过程中，将 能转化为化学能，电池相当于 （选填“用电器”或“电源”）； (3)以下______是正确的充电方式并能提高充电的效率； A．在高温环境下充电 B．将手机与充电底座紧密对齐放置 C．在充电底座周围放置金属装饰物 D．随意摆放手机进行充电 (4)用标有“输出10V 6A”字样的充电器给智能手机A电池充电，设充电器工作时输出功率保持不变，充电效率为80%，请计算说明，选用该充电器将手机A电池从零到充满电需要多长时间。 3．小军在学习了电磁继电器后，决定为刚出生的妹妹设计一款温奶报警器，他的设想是：加热奶液的过程中，当奶液温度上升到设定温度时，报警器就会自动报警。 (1)他准备利用教科书上的电路图进行设计，电路图如图甲所示，在水银温度计中封入一段金属丝，有关该电路图的相关说法不合理的是（　　） A．当温度升高时，温度计的水银柱将下降 B．控制电路的电源正负极互换后也可以正常工作 C．两个电路中可各增加一个变阻器来保护电路 D．该电路的工作原理：当温度达到金属丝下端所指的温度时，控制电路接通将衔铁吸引过来，同时受控电路接通使电铃发出报警信号 (2)聪明的小军联想到热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化，于是尝试用热敏电阻替代温度计，改进并设计了如图乙所示的电路，小军认为电路中热敏电阻的阻值应随着温度的升高而增大，你认为是否合理?答： ； (3)器材准备完毕，按照图乙连接电路，将热敏电阻放入到42℃的奶液中并充分接触后，要使在该温度下报警器报警，需要做的初步调试工作是： ； (4)关于探究过程的反思，下列说法中不合理的是（　　） A．图甲进行操作时，两个电路不能离得太远 B．图乙要提高报警器的温度，可以适当减小变阻器接入电路的阻值 C．图乙要求报警时，报警器响，灯亮，灯可以与报警器并联 D．图乙为保证测温的方便，应该使热敏电阻两端的导线尽量长一些 4．为预防“倒春寒”对种子萌发的影响，科技小组为学校的育种温室设计了如图甲所示的温控电路。整个温控电路位于温室内，且当温室内温度低于20℃时启用。其控制电路的电源电压恒定，为变阻器，热敏电阻的阻值随温度变化的关系如图乙所示，电磁铁线圈电阻忽略不计。工作电路有高温和低温两个挡位，低温挡位可使温室内降温比较平缓，、均为加热电阻。已知通过电磁铁线圈的电流大于或等于25mA时，衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20mA时，衔铁被弹回，与触点B分开，接通触点A。 (1)调好的阻值，闭合开关，电磁铁上端磁极为 极；的温度升高，电磁铁磁性强弱如何变化？ ； (2)将控制电路中阻值调为480Ω，可使温室内达到允许的最高温度30℃，达到时衔铁刚好被吸下，求控制电路的电源电压； (3)工作电路要求：高温挡功率需在800~1200W之间，低温挡功率需在100~200W之间。已知实验室只有阻值大小为20Ω、50Ω、200Ω、300Ω的加热电阻各一个，不考虑温度对加热电阻阻值的影响，则应选用哪一个加热电阻（写出必要的计算过程）。 5．如图甲是恒温箱，其简化电路如图乙所示，它是通过电阻丝R1置于恒温箱内来加热空气，从而保持箱内恒温。控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，热敏电阻R2置于温度监测区域，其阻值随温度变化的规律如图丙所示，控制电路的电源电压恒为12V，该继电器的启动电流为30mA（即当控制电路线圈中的电流达到30mA时，衔铁被电磁铁吸下，接通工作电路）。已知电阻丝R1的额定电压为220V，额定功率为1210W；恒温箱内部空气质量约2.2kg，空气的比热容为1×103J/（kg°C）。求： (1)控制电路中线圈是利用电流的 效应工作的，通电时它的上方是 极。 (2)正常工作20s，求电阻丝R1产生的热量能使恒温箱内的空气温度升高多少（不计热量损失）？ (3)工作电路中电阻丝R1与指示灯电路并联。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，求此时指示灯支路消耗的功率。 (4)为了使箱内温度能在50°C电热器开始工作，求滑动变阻器接入电路的阻值。 6．音乐喷泉是集声光电技术于一体的装置，它通过电脑采集音乐的声音频率特征，并将其转化为控制信号，控制水泵喷出水柱，形成喷泉。如图甲为控制喷泉工作的模拟电路，控制电路电源电压，呈周期性变化（如图乙所示），定值电阻，E为具有特殊功能的电子元件，当时，电路中没有电流通过；当时，E两端电压恒为6V，当线圈中通过的电流时，电磁继电器衔铁被吸下，水泵启动喷水。 (1)图甲中水泵主要部件是电动机，下列四幅图中与电动机工作原理相同的是（    ） A．电磁起重机 B．通电后，磁针转 C．扬声器 D．动圈式话筒 (2)喷泉喷出水柱在空中形成水雾，这水雾在空中飞舞 （选填：“属于”或“不属于”）分子扩散现象； (3)t＝3s时，线圈中通过的电流是 A； (4)当控制电路电源电压为 V时，电磁继电器衔铁刚好被吸下水泵启动喷水.此时，电阻的功率为 W； (5)已知水泵每秒可喷出水的体积为，在0~6s内，水泵喷水的总质量为 kg。请在图丙中画出0~12s水泵喷水的总质量m随时间t的变化曲线。 7．小明利用光敏电阻在居民楼门口设计了一种自动照明电路，天暗时灯自动发光，天亮时灯自动熄灭，其工作原理如图所示。控制电路中电源电压恒为3V，定值电阻R0为100Ω。电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路中一盏规格为“220V 22W”的节能灯开始照明。试问： (1)开关S闭合后，控制电路中电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极。光敏电阻R的阻值随光照强度减小而 （选填“增大”或“减小”）。其他条件不变时，若提高控制电路电源电压，节能灯工作时间会变 （选填“长”或“短”）。 (2)照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为多少 ？ (3)节能灯正常发光时，工作电路中的电流是多少 ？ 8．阅读短文，回答问题。 某国产品牌新能源汽车在日常行驶中可以利用动力电池（蓄电池）给电动机供电，纯电续航里程达200km；同时该车备有容积为56L的油箱，在电力不足时（低于20%），增程器（汽油机）启动，通过发电机发电驱动电动机工作，多余的电能对蓄电池充电，油电综合续航可达1100km左右。 (1)增程器工作时，能量转化过程如图所示：图中①处为 能，②处能量转化是通过发电机实现的，其原理是 原理：汽油的热值为3.2×10⁷J/L，此过程中1L汽油可以发电 kW·h。 (2)下表是动力电池的部分参数，该电动车慢充时（电池电能从20%充到90%）的平均充电功率是 W。 额定容量（A·h） 电压（V） 温度范围（） 充电时间 100 400 -30~55 慢充：5h（20%~90%） (3)如图甲是模拟汽车油箱内油量的装置电路图，油量表是由电压表改装而成的，压敏电阻R的阻值与所受压力的关系如图乙，油箱质量忽略不计。当R所受压力为100N时，电压表的示数为2.4V；当R所受压力为200N时，电压表的示数为3V；当油箱装满时，电压表示数为6V，此时压敏电阻R所受的压力为 N，R的电功率是 W。 9．按要求完成下列小题。 (1)如图所示，家庭电路的灯在发光。其中会引起保险丝熔断的是 。（请填入序号） ① 把连接灯的两根导线直接连通； ② 把连接插座的两根导线直接连通； ③ 把连接开关的两根导线直接连通 (2)若该同学家中的电能表参数如图丙所示： ① 他有一台“220V 1100W”电暖器和一台“220V 880W”的电熨斗， （选填“能”或“否”）同时工作； ②若能同时工作，它们同时工作15min时电能表转盘转过 圈。 (3)某装置的线圈abcd转动过程中经过如图甲、乙所示的位置。 ①图甲中ab段导线的电流方向是 （选填“由a到b”或“由b到a”），图乙中ab段导线的电流方向是 （选填“由a到b”或“由b到a”）； ②图甲中ab段导线所受磁场力F1的方向竖直向上，请标出图乙中ab段导线所受磁场力的方向； ③本装置是采用 的办法使线圈连续转动下去。（在下面答案中选填“改变线圈中的电流方向”，“改变磁场方向”，“改变线圈转动方向”） 10．《哪吒2》中包含了非常多的物理知识，其中就包括哪吒的四大法宝。 (1)乾坤圈：乾坤圈通电后，能吸引铁制兵器的原理是电流的 效应，该效应由丹麦物理学家 发现； (2)混天绫：哪吒为解救陈塘关百姓，挥动混天绫搅动海水形成反向声波，声波频率远超20000Hz，从而抵消了敖丙引发的海啸。则混天绫产生的声波属于 波（选填“超声”或“次声”）。混天绫能在水面漂浮是因其所受浮力 其自身重力；（选填“大于”、“等于”或“小于”） (3)火尖枪：哪吒以火尖枪中点为支点，以20m/s的速度将枪尾下压，将处在枪头的敌人瞬间挑飞，则敌人被挑飞时的速度为 m/s；（枪长6m） (4)风火轮：前方5km处有一妖怪，以300m/s速度往前逃窜，哪吒在原地思量5秒后最终决定驾驭风火轮以500m/s的速度追击，则哪吒追上妖怪的时间为 s。 11．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，如图1所示。 (1)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场叠加而成，现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图2所示，则其B端是 极（选填“N”或“S”）。 (2)地球周围存在磁场，则图3中地球上方为地磁 极（选填“N”或“S”）。 (3)有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成环形电流引起的，结合图1和图2分析推断：地球的环形电流方向与地球自转方向 （选填“相同”或“相反”）。物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，那么地球带 （选填“正”或“负”）电。 12．空气炸锅是一种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅：其内部电路可简化为图乙，部分参数如下表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。 部分参数 风扇额定功率/W 80 发热管额定功率/W 1320 额定电压/V 220 (1)同学们研究说明书和空气炸锅的内部结构后，有以下认识，其中不合理的是 ___________ ； A．烹制食物时，不能堵住空气炸锅背部的出风口 B．空气炸锅正常工作时，发热管将电能转化为内能 C．电风扇工作是利用电磁感应原理 D．空气炸锅接地是使用炸锅的安全要点之一，所以空气炸锅必须接地线 (2)某次，该空气炸锅正常工作15min炸好一锅薯条，所消耗的电能是 kW·h； (3)某同学在家中测量空气炸锅的实际功率。当电路中只有空气炸锅工作时，发现标有“3000r/（kW·h）”的电能表的转盘1min转了60圈，则空气炸锅的实际功率为 W； (4)你认为空气炸锅正常工作电流与常见家用电器 （选填“电视机”、“空调”或“电热灭蚊器”）的正常工作电流最接近。 13．卡塔尔世界杯足球赛，球场草坪所用的自动灌溉工程得到了中国技术团队的支持。球场草坪种植的黑麦草，适合在湿度为的土壤中生长。装置设计如图，当土壤湿度高于50%时，电动机不工作。 (1)图中A线是 （选填“火线”、“零线”或“地线”）。 (2)已知图中湿敏电阻Rx的阻值随所在土壤湿度升高而增大。当土壤湿度从70%降低到50%时，电路中的电流 （选填“增大”、“不变”或“减小”），电磁铁的磁性将 （选填“增大”“不变”或“减小”），电磁铁就会把衔铁吸下来，电动机正常工作并转动送水。 (3)请用笔画线表示接线，完成图示的电路连接。要求如下： Ⅰ.闭合开关S，当土壤湿度低于50%时，电动机正常工作并转动送水；当土壤湿度高于50%时，电动机不工作停止送水。 Ⅱ.电动机的额定电压为220V，电动机接入方式需按照家庭电路安全用电的原则。 14．如图甲所示为某物理实验室用的恒温箱，其内部简化电路如图乙所示。控制电路中电源电压为36 V且保持不变，电磁铁线圈电阻为50 Ω，R为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图丙所示；工作电路中的加热器（图中未画出）正常工作时的电阻为44 Ω。求： (1)在图乙中，控制电路中电磁铁的上端为 极；工作电路中加热器应接在 （选填“ab”或“cd”）之间； (2)加热器正常工作6s产生的热量是多少？ (3)控制电路的电流减小到0.036 A，衔铁会被释放。则当调节 时，恒温箱内设定的最低温度为多少摄氏度？ (4)若使恒温箱内设定的最低温度提高一些，可将的滑片向 滑动一点。 15．盆景好看花难栽。有些盆景每天都要照射阳光，由于盆很小，盆土的干湿就不太好控制。小明安装了一款电路图如图甲所示的装置，为花盆能自动注水或喷淋盆景。控制电路电源电压，为定值电阻，为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻放置于水箱底部，其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如下表所示。受控电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压。图乙是受控电路中电流随时间变化的关系图像，当水箱内的水位上升到2m时，通过电磁铁线圈的电流为0.12A，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，当水位下降到1m时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水。求： 水位/m 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 压敏电阻的阻值/ 300 200 125 90 70 65 62 60 59 (1)该系统喷水，可使周围32kg的空气温度降低5℃，则空气放出的热量是多少J？[] (2)喷淋系统的电功率为多少W； (3)定值电阻阻值为多少？ 16．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如图乙所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中是定值电阻，为热敏电阻，其阻值随温度变化关系。 (1)豆芽机盖上开孔的目的是： 。（写出一点即可） (2)为便于观察豆芽的状态，小组给豆芽机配上透明的玻璃盖，但是很快便发现玻璃盖内侧布满了水珠，这是由于水蒸气遇冷 形成的。水珠会使光发生 ，导致豆芽看起来模糊或变形，难以看清细节。 (3)为满足豆芽的生长发育需求，豆芽机发育盒（单层）的高度应不低于20 。（单位） (4)在设计豆芽机的容器时，底部通常会设计成倾斜状，这是为了利用 （选填“重力”或“浮力”）使多余的水分顺利排出。 (5)下图中能反映控温装置中电磁继电器工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【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时吸合，此时为加热状态：当电流小于时释放，此时为保温状态。 (6)闭合开关S0，电磁铁的上端是 极，随着温度的升高，图中电磁铁的磁性将 。（选填“变强”、“变弱”或“不变”） (7)以图乙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 。 (8)该产品保温功率和加热功率之比为，保温时从最高温经过后降温到最低温，若关闭电路从最高温只经过后到最低温，假设升温和降温过程中每秒内热量的损失量相同且保持不变，则从最低温加热到最高温需要的时间为 。 【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。 (9)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现自动控温且最高温可调，可在图乙的控制电路中串联一个 （电子元件）。此外，小组成员均认为豆芽机的容器应选用食品级塑料，这样发育出来的豆芽才会更加绿色、健康。 (10)最终，学习小组根据上述活动方案完成了豆芽机的设计与制作，请根据以下评价量表选择一个维度对该设计进行评价 （需说明理由）。 评价维度 合格 优秀 温控情况 仅自动控温 自动控温且最高温可调 材料环保性 耐用性高 耐用且健康 节水情况 水流大小可控 水流大小可控且能自动循环 17．中国高铁位居世界前列，成为了中国一张亮丽的名片，具有节能、快速、高效、安全、智能和舒适等优势。 (1)节能；动车组减速过程中，可以将机械能转化为电能，实现节能。图 （填“a”或“b”）与其工作原理相同。 (2)快速；复兴号某动车组在高速运行时，若空气阻力占总阻力的80%，与速度的关系为（，的单位为），当该动车组以400km/h的速度匀速直线运动时，该动车组牵引力每小时至少做功 J。（为方便计算，数据已作简化处理） (3)高效；列车网络控制系统可以依托大数据优化停靠站，提高效率。优化前，一动车组以速度匀速行驶，经停某站，先减速一段时间，然后停一段时间，再加速一段时间，恰好恢复到原速度继续匀速行驶。优化后，该动车组不停靠此站，可视为在原路线上一直以速度匀速行驶，则该动车组因不停靠此站而节省的时间为 。（该动车组加速阶段、减速阶段的平均速度均为，题中所给的物理量均为已知量） (4)安全；如图（c），受电弓安装在高铁车箱的顶部，受电弓的碳钢滑板与供电线接触。如果碳钢滑板的同一位置与供电线持续摩擦，会缩短碳钢滑板的使用寿命，更会影响动车组的运行安全，那么图 （填“d”或“e”）的设计能使碳钢滑板的磨损均匀化。 (5)智能；某小组设计了一个冻雨预警电路，如图（f）所示。闭合S后，当环境温度低于0℃（温控开关闭合）且空气湿度高于80%（湿控开关闭合）时，警示灯一直发光并出现持续的亮暗交替现象，发出预警。已知：电源电压恒为6V，定值电阻为10，警示灯标有“6V；0.5A”。当电磁铁线圈中的电流时，电磁铁吸下衔铁，使动触点与下方静触点接触。为实现预警功能，温控开关与湿控开关应 联，请选择合适的接线柱，用笔画线代替导线将电路连接完整 。（图中温控开关与湿控开关之间已正确连接，电磁铁线圈的电阻、温控开关与湿控开关的电阻均忽略不计，只能在标有字母的接线柱上连接导线，导线不能交叉） (6)中国高铁的发展，彰显了我国在科技创新领域的强大实力。请写出你想象的中国高铁最智慧的样子： 。 18．“最美人间四月天”，又到了播种希望的季节，小明来到桃园，参观智慧农业，发现智能化灌溉系统既有利于桃树生长，又节约用水。当电路中土壤湿度，控制电路中的电流，电磁铁吸引衔铁，动触点连接静触点A，抽水机启动给桃树浇水；当电路中土壤湿度，控制电路中的电流，电磁铁释放衔铁，动触点连接静触点B，抽水机关闭，绿灯亮。湿敏电阻的阻值随湿度H变化的关系图像如图乙所示。 (1)当环境湿度增大时，湿敏电阻的阻值 ，控制电路中的电流 ；（均选填“变大”“变小”或“不变”） (2)用笔画线代替导线，将图甲中的抽水机和绿灯连入电路 ；（导线不能交叉） (3)为实现控制要求，的阻值应为多少 ？ (4)该桃园使用柔性太阳能电池板作为能量来源，电池板接收太阳能单位面积的功率约为，发电效率为30%，桃园的太阳能电池板面积，不考虑机器损耗能量。则抽水机5min内可以把多少N的水抽到10m高的水塔上去 ？ 19．热爱探究的安安买了一个磁悬浮地球仪，如图甲所示。他好奇它悬浮的原因，于是打开磁悬浮地球仪，发现内部安装有一块强磁体，环形底座是一个空心的电磁铁，只要底座上通上电源，地球仪就可以悬浮起来。 (1)磁悬浮地球仪是利用电流的 漂浮在半空中的。通电后地球仪底部磁极和底座上方磁极极性 （选填“相同”或“相反”）；增大电磁铁中的电流，地球仪稳定时受到的磁力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (2)安安继续上网查询磁悬浮列车知识，获悉磁悬浮列车是利用磁体间相互作用使列车悬浮起来。如图乙是列车悬浮时电磁铁的简易图，可知电磁铁工作时，上端是 极；当列车内的乘客增加时，如果是靠变阻器来控制列车的悬浮稳定，图中变阻器滑片应该向 （选填“a”或“b”）端移动。 (3)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，安安设计了如图丙警示灯的模拟电路。在电路中串联一个湿敏电阻，当湿度变大，电流高达一定程度时警示灯才发光，因此应选择图丁中的 （选填“R1”或“R2”）湿敏电阻；为了提高警示效果，要求警示灯能亮暗闪烁，湿敏电阻应连接在图丙中的 （选填“A”、“B”或“C”）位置。 20．科技与生活离不开物理，通过你学习的物理知识回答下列问题： (1)我国早期的指南针司南，如图1所示，司南的长柄静止时总是指向南方，是因为受到 的作用，则长柄相当于指南针的 极。有一块手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量为1130mA•h，它充满电后，大约储存了 J电能； (2)家庭电路，插座与灯泡的连接方式是 联。空气开关利用电流的 效应工作；家用电能表如图2所示，能接入电路中用电器的最大总功率为 W。若家中电饭锅工作，5min内电能表指示灯闪烁了300次，电饭锅在这段时间内产生的热量是 J； (3)为降低石油消耗和碳排放，我国发展新能源汽车；在给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于 ；车上装载车载太阳能电池板将太阳能转化为 能； (4)家用普通汽车多为汽油机，其在 冲程中将内能转化为机械能。若飞轮转速是2400r/ min，则每秒对外做功 次； 为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽油机外有一个水套，这是因为水的 大。汽车启动时能闻到汽油味，此时汽油没有完全燃烧，其燃料的热值 （变大/变小/不变）。 21．如图甲所示是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6V，R1为热敏电阻，置于水箱中产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R1的阻值随温度变化的关系如图乙所示，R2为可调电阻，用来设定电热水器的水温。R3、R4为纯电热丝，均置于水箱中，R3=22Ω；电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁中电流达到0.2A时，继电器衔铁被吸下来。工作过程中，电源电压均保持不变，请完成下列问题： (1)图甲中电磁铁的下端为 （选填“N极”或“S极”）； (2)加热时电热丝R3的功率为多少？ (3)如果电热水器储有60kg的水，电路处于加热状态，正常工作1h，使水温升高25℃，求电热水器的效率；[c水=4.2×103J/(kg•℃)] (4)如果将电热水器中的水温设为60℃，R2的阻值应该调至多少？ 22．小明与所在科技小组的同学假期参观奶粉厂，对自动罐装奶粉的生产线产生了兴趣。如图甲所示，空奶粉罐放置在传送带上，当奶粉装满后传送带启动将奶粉罐运送到封罐处。 小明与所在小组同学决定设计一款“自动限重传送装置”，下面是他们的研究过程： 【项目名称】设计“自动限重传送装置” 【项目实施】 器材选择：电动机、压力传感器、电源、导线、开关、电磁继电器、定值电阻等； 设计思路：根据需求，设计电路应满足当压力 （选填“增大”或“减小”）到一定值时，电动机自动运行； 测试压力传感器性能：小组同学将货架固定在压力传感器R上，在货架中加减砝码，同时测量出压力传感器的阻值，绘制出压力传感器阻值随压力变化的关系图像如图乙所示，当压力增大时，压力传感器的阻值 。 电路连接：根据设计需求，请以笔画线代替导线完成如图丙所示的电路连接。 【项目优化】在上述设计的控制电路中，串联定值电阻R₀的目的是为了 ，小组同学提出，若将定值电阻更换成滑动变阻器除了依然具备上述功能外，还可以根据需要进行调节，例如若想增大启动电动机的限重，则可以适当 （选填“增大”或“减小”）滑动变阻器的阻值即可。 23．如图所示，放在磁场中的导体棒ab、cd用导线串联，闭合开关。当用力使导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，发现用绝缘细线悬挂着的导体棒cd也随之摆动，此时图中乙部分导体棒cd与磁体的组合相当于 （选填“电动机”或“发电机”）；与甲部分工作原理相同的是 （选填“电铃”“动圈式话筒”或“扬声器”）。若让导体棒ab在磁场中切割磁感线运动的方向与原来相反，则导体棒cd随之摆动的方向 （选填“相反”或“不变”）。 24．出于安全考虑，电梯都装有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路电源电压，保护电阻，电阻式压力传感器的阻值随压力F大小的变化如图乙所示。出厂预设电梯载重达到时报警，此时触点K与触点B接触，电铃响。（电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计，g取）。 (1)开关闭合，电磁铁的上端是 极； (2)电铃报警时，控制电路电流是多少？ (3)当电梯刚好超载时，整个控制电路内产生的热量是多少？ 25．如图甲所示是直流电动机模型。 (1)直流电动机模型里的换向器在线圈 （选填“刚转到”、“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向； (2)小明将组装好的直流电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来，如图乙所示。若要电动机转速加快，小明应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）端移动； (3)当这台电动机工作时，两端的电压为5V，通过的电流为1A，通电20s，该电动机线圈的电阻为1Ω，这台电动机的效率为 ； (4)接下来，小明把该直流电动机模型中的永磁铁换成图丙所示的电磁铁，并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与接线柱A、B相连，使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联后，合用一个电源。当对调接在电源正、负极上的导线时，电动机线圈转动的方向会不会改变？答： ，理由是 ； (5)完成以上实验后，小明用甲图中的直流电动机、开关、灵敏电流计组成如图丁所示电路，闭合开关后缓慢转动电动机的转轴发现灵敏电流计的指针偏转，这属于 现象。 26．跨学科实践：安全骑行电动自行车 【项目提出】近年来深圳电动自行车数量急剧增加，小明进行了相关研究性学习。 【项目实施】 (1)骑行电动自行车时不要闯红灯。深圳部分路口有“会说话”的交通警示器，它在红灯时会语音播报“红灯，请勿通行”，这说明声音能传递 。 (2)骑车时看手机存在很大的安全隐患。若某人骑车时以的速度匀速行驶，看一眼手机用时2s，相当于在无人驾驶的状态下行驶了 m。 (3)超速行驶的电动自行车极易发生交通事故。小明设计了一个简易超速报警电路，如图甲，它由“传感电路”和“执行电路”组成。传感电路电源电压为，是电阻箱，为可变电阻，图乙是的阻值与车速关系的图像。当通过电磁铁的电流时，报警器开始报警。若速度为时，红灯亮，报警器报警，则电阻箱的阻值应调到 。为了保证骑行安全，需要将开始报警的速度调小，可采取的方法是 （写出一条）。 27．进一步研究图甲部分的工作原理，如图甲，闭合电路部分导体a向右运动时，会产生电流，这是 现象，在物理学中，用“⊗”表示电流的方向垂直于纸面向里，“⊙”表示电流的方向垂直于纸面向外，用箭头v表示导体（或磁体）的运动方向。则ABCD四个图，不能产生感应电流是 图。能产生感应电流的请在导体上用“×”或“●”表示其电流方向 。 28．超市里的压力式自动扶梯，有乘客时运行较快，无乘客时运行较慢，某自动扶梯为避免质量小于40kg的儿童上梯时电梯加快运行，触发其加快运行的乘员质量至少为40kg。其简易电路如图甲所示，Ⓜ为电动机，限流电阻R1的阻值为10Ω，R2为力敏电阻（安装在电梯入口区域，所受压力大小与乘员重力大小相等），其阻值随压力变化部分图线如图乙所示，R3是电阻箱（阻值可在0~999.9Ω间调节，且能读数的变阻器），g取10N/kg。试问： (1)电磁铁的工作原理是 。 (2)若电动扶梯工作电压是220 V，电动扶梯低速运行时工作电路中的电流为6A，则此时电动机的实际功率为多大？ (3)已知控制电路电源电压为6V，电磁继电器的衔铁吸合电流为100mA，线圈电阻不计，为避免质量小于40kg的儿童独自上梯时电梯加快运行，则电阻箱阻值应设置为多大？ (4)经调查发现，40kg的触发值设置不够恰当，使得个别体重较轻的少年乘坐电梯时运行太慢，若想减小触发质量，请你说出一种可行的做法，并简要说明原因。 29．如图1甲所示，空调工作的基本原理是利用压缩机将气态“冷媒”物质加压进入冷凝器，变成液态。液态“冷媒”进入蒸发器，变成气态。传统空调压缩机依靠其不断地“开”、“停”来调节室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽高忽低。变频空调则依靠控制压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，不但电能消耗少，而且室温波动小，大大提高舒适度。如图1乙和图丙为某品牌变频空调和定频空调在教室内测试时的功率——开机时间图像。变频空调先通过大功率P1将温度降低到设定温度后，改变自己压缩机的频率，将功率降至P2；普通空调开机后，通过固定功率P吹冷风，再反复运行或停止运行，以实现制冷。请根据以上材料回答下面问题：     (1)如图1乙所示某品牌变频空调工作1h消耗的电能是 千瓦时； (2)若定频空调开机时间1h，消耗电能0.6千瓦时，“开”、“停”过程中能量损耗不计，根据图1丙分析，定频空调功率是 kW； (3)为了根据室内温度控制空调通断，小珠利用电磁铁（线圈电阻忽略不计）、热敏电阻R1、阻值为60Ω的定值电阻R0，设计并制作了如图2甲所示自动控制电路。其中电源电压恒为3V，热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，变化情况如下表所示。当气温升至30℃时，通过电磁铁的电流为I0，衔铁会被吸下，接通R0和空调线路，此时R1、R0的连接方式是 。当室温降低至a℃（a＜26）以下时，通过电磁铁的电流 （选填“<”、“>”或“=”）I0， （选填“接通”或“切断”）线路。已知室内温度随时间变化情况如图2乙所示，60min时间内，电阻R0消耗的电能是 J。 温度 24 26 28 30 32 34 R1阻值/Ω 40 30 26 20 18 15 30．我国自行生产的混合动力汽车已经面世，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另外通过电机给蓄电池充电。 (1)内燃机工作时，汽油燃烧时释放出的 能转化为汽车的 能和蓄电池的 能； (2)当电机充当发电机时，它利用的工作原理是 ； A．磁场对电流的作用   B．电流的磁效应     C． 电磁感应 (3)某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如下表所示．汽车上的电机（充当电动机时）的额定功率应该 （选填“大于”、“等于”或“小于”）30kW。简单说明你判断的理由： ； (4)测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速直线行驶0.5h，汽车消耗汽油5kg，同时这个期间测试人员观察到：蓄电池组储存的能量由测试开始时最大值的80%增加到了最大值。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。计算： 输出电压/V 300 额定功率/kW 30 最大容量/kW·h 30 质量/kg 320 ①牵引力做功为多少 ； ②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是多大 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十七章 电磁相互作用（综合题30道） 1．深入落实国家关于碳达峰碳中和重大决策，推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。某校积极响应号召，物理社团开展关于日常生活、生产中利用太阳能的调研活动。他们观察到城市、乡村道路旁如图甲所示的风光互补路灯系统，可利用风力和太阳能发电，并将电能输送至蓄电池储存起来供LED路灯照明使用。其自动控制电路如图丙所示，为保护电阻（阻值不变），R为光敏电阻。白天太阳能电池板或风力发电机为蓄电池充电，夜晚蓄电池为LED灯供电照明。 请结合上述信息回答下列问题： (1)太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它属于 （选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”）。风力发电机的工作原理是 现象。 (2)顶端风机叶片采用了翼型技术，如图乙所示，当风从左向右水平吹向水平扇叶A时，水平扇叶A将 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动。 (3)如图丙所示，闭合开关S，电磁铁的上端是 （选填“N”或“S”）极。 (4)蓄电池的额定电压为12V，容量为400A·h。风力发电机的输出功率P与风速v的关系如图丁所示，当风速为12m/s时，仅靠风力发电的情况下，仅将蓄电池的电量由20%充到70%需要 h。 (5)请你再写出一个日常生活、生产中应用太阳能的实例： 。 【答案】(1) 半导体 电磁感应 (2)顺时针 (3)S (4)8 (5)太阳能热水器 【详解】（1）[1]晶体硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，具有单向导电性，是典型的半导体材料。半导体材料在太阳能电池中能够将光能直接转换为电能。 [2]风力发电机工作时，叶片带动线圈在磁场中转动，切割磁感线产生感应电流，这是电磁感应现象。电磁感应现象是发电机工作的基本原理。 （2）当风从左向右吹过翼型叶片时，叶片下表面的空气在相同时间内通过的路程大，流速大；那么叶片下表面空气流速大压强小，上表面空气流速小压强大，故产生向下的压力差使叶片顺时针转动。 （3）根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极。图中电流从下端流入，上端为S极。电磁铁的极性可以通过改变电流方向来改变。 （4）蓄电池需要充电的电量为(70%-20%)×400A·h=200A·h 由图丁可知，风速12m/s时功率为300W，充电时间 （5）太阳能热水器利用太阳能集热板吸收太阳辐射能加热水，是日常生活中常见的太阳能应用。太阳能具有清洁、可再生等优点，在建筑供暖、农业温室等领域也有广泛应用。 2．阅读材料，回答问题 手机无线充电 生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电，原理如图甲所示，交变电流通过无线充电板（送电线圈）产生磁场，手机（受电线圈）放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%，现在很多手机都搭配了超级无线快充功能，在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整。我国某品牌智能手机A使用标称电压3V，容量4000mA·h的电池（此电池在放电电压3V、电流为4000毫安情况下能维持1小时完全放电），采用超级快充技术，不到10min就可把电池的电量充达一半，极大的方便了人们使用。 虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点，但充电效率也受到多种因素影响。系统的发热程度、环境干扰物、线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。例如，环境温度过高会使线圈电阻增大，影响能量传输降低充电效率；周围金属物体可能会干扰磁场分布，降低充电效率；只有当线圈对齐时才能实现高效率的充电。 (1)手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生感应电流，该过程与 （选填“发电机”或“电动机”）工作原理相似； (2)给电池充电过程中，将 能转化为化学能，电池相当于 （选填“用电器”或“电源”）； (3)以下______是正确的充电方式并能提高充电的效率； A．在高温环境下充电 B．将手机与充电底座紧密对齐放置 C．在充电底座周围放置金属装饰物 D．随意摆放手机进行充电 (4)用标有“输出10V 6A”字样的充电器给智能手机A电池充电，设充电器工作时输出功率保持不变，充电效率为80%，请计算说明，选用该充电器将手机A电池从零到充满电需要多长时间。 【答案】(1)发电机 (2) 电 用电器 (3)B (4)900s 【详解】（1）手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生感应电流，这属于磁生电，是电磁感应现象，所以该过程与发电机工作原理相似。 （2）[1][2]给电池充电过程中，将电能转化为化学能储存在电池内，因为消耗了电能，所以电池相当于用电器。 （3）A．由所给材料可知，无线充电时环境温度过高会使线圈电阻增大，影响能量传输降低充电效率，故A不符合题意； B．将手机与充电底座紧密对齐放置，就可以对齐线圈位置，符合高效率充电的条件，故B符合题意； C．在充电底座周围放置金属装饰物，金属物体会干扰磁场分布，降低充电效率，故C不符合题意； D．无线充电时，高效充电要求必须对齐线圈位置，则随意摆放手机不能实现高效率的充电，故D不符合题意。 故选B。 （4）已知手机A使用标称电压3V，容量4000mA·h的电池，则其完全放电电流为 完全放电时间为 所以手机A充满电时储存的电能为 已知充电器充电效率为80%，故将手机A充满电所消耗的总电能为 因为用标有“输出10V 6A”字样的充电器充电，且充电时输出功率保持不变，所以用该充电器将手机A电池从零到充满电所需总时间为 3．小军在学习了电磁继电器后，决定为刚出生的妹妹设计一款温奶报警器，他的设想是：加热奶液的过程中，当奶液温度上升到设定温度时，报警器就会自动报警。 (1)他准备利用教科书上的电路图进行设计，电路图如图甲所示，在水银温度计中封入一段金属丝，有关该电路图的相关说法不合理的是（　　） A．当温度升高时，温度计的水银柱将下降 B．控制电路的电源正负极互换后也可以正常工作 C．两个电路中可各增加一个变阻器来保护电路 D．该电路的工作原理：当温度达到金属丝下端所指的温度时，控制电路接通将衔铁吸引过来，同时受控电路接通使电铃发出报警信号 (2)聪明的小军联想到热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化，于是尝试用热敏电阻替代温度计，改进并设计了如图乙所示的电路，小军认为电路中热敏电阻的阻值应随着温度的升高而增大，你认为是否合理?答： ； (3)器材准备完毕，按照图乙连接电路，将热敏电阻放入到42℃的奶液中并充分接触后，要使在该温度下报警器报警，需要做的初步调试工作是： ； (4)关于探究过程的反思，下列说法中不合理的是（　　） A．图甲进行操作时，两个电路不能离得太远 B．图乙要提高报警器的温度，可以适当减小变阻器接入电路的阻值 C．图乙要求报警时，报警器响，灯亮，灯可以与报警器并联 D．图乙为保证测温的方便，应该使热敏电阻两端的导线尽量长一些 【答案】(1)A (2)不合理 (3)将变阻器调到最大阻值处，闭合开关S1、S2，逐渐减小变阻器接入电路的阻值，直到警报器恰好发出警报 (4)B 【详解】（1）A．水银温度计是根据液体的热胀冷缩原理制成的，所以当温度升高时，温度计的水银柱将上升，故A错误，符合题意； B．由题意可知，电路原理是当温度达到金属丝下端所指温度时，控制电路接通将衔铁吸引过来，同时受控电路接通使电铃发出报警信号，所以控制电路的电源两极互换后也可以正常工作，故B正确，不符合题意； C．为了保护电路，两个电路中可以各增加一个变阻器，故C正确，不符合题意； D．由题意得，当温度达到设定温度时，温度计内水银上升，水银与金属丝接触，因为水银是导体，控制电路会接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引，将报警电路接通，电铃响，起到报警作用，故D正确，不符合题意。 故选A。 （2）要想报警器响起，则图乙左边电路中的电流应增大，使电磁铁的磁性增强，将衔铁吸引过来，即温度升高时，热敏电阻的阻值减小，电路中的电流增大，从而达到报警的效果，因此电路中热敏电阻的阻值应随着温度的升高而减小，故小军的想法不合理。 （3）要使在该温度下报警器报警，初步调试的操作应该为：将变阻器调到最大阻值处，闭合开关S1、S2，逐渐减小变阻器接入电路的阻值，直到警报器恰好发出警报。 （4）A．图甲进行操作时，若离得太远，控制电路中电磁铁产生的磁场作用较小，会造成受控电路不能接通，所以两个电路不能离得太远，故A正确，不符合题意； B．图乙要提高报警器的温度，即要使乙装置推迟报警，可以适当增大变阻器接入电路的阻值，故B错误，符合题意； C．图乙中，如果灯与报警器并联，到达设定温度时，报警器响，灯亮，故C正确，不符合题意； D．图乙中，为保证测温的方便，应该使热敏电阻两端的导线尽量长一些，以方便放入奶液中，故D正确，不符合题意。 故选B。 4．为预防“倒春寒”对种子萌发的影响，科技小组为学校的育种温室设计了如图甲所示的温控电路。整个温控电路位于温室内，且当温室内温度低于20℃时启用。其控制电路的电源电压恒定，为变阻器，热敏电阻的阻值随温度变化的关系如图乙所示，电磁铁线圈电阻忽略不计。工作电路有高温和低温两个挡位，低温挡位可使温室内降温比较平缓，、均为加热电阻。已知通过电磁铁线圈的电流大于或等于25mA时，衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20mA时，衔铁被弹回，与触点B分开，接通触点A。 (1)调好的阻值，闭合开关，电磁铁上端磁极为 极；的温度升高，电磁铁磁性强弱如何变化？ ； (2)将控制电路中阻值调为480Ω，可使温室内达到允许的最高温度30℃，达到时衔铁刚好被吸下，求控制电路的电源电压； (3)工作电路要求：高温挡功率需在800~1200W之间，低温挡功率需在100~200W之间。已知实验室只有阻值大小为20Ω、50Ω、200Ω、300Ω的加热电阻各一个，不考虑温度对加热电阻阻值的影响，则应选用哪一个加热电阻（写出必要的计算过程）。 【答案】(1) N 电磁铁磁性会增强 (2)20V (3)300Ω 【详解】（1）[1]根据右手定则，电磁铁上方为N极。 [2]根据图乙，的电阻随温度的升高而降低，在控制电路中，电源电压不变，电路总电阻变低，则电流变大；通过电磁铁的电流变大，电磁铁的磁性增强。 （2）当室内温度为30℃时，根据图乙可知 此时衔铁刚好被吸下即 则控制电路的电源电压 （3）根据题意，当温度升高，热敏电阻阻值降低，电流变大，当电流达到25毫安时，衔铁被吸下。所以为低温挡电阻。对于低温挡的功率要求可知 所以应该选择300Ω的加热电阻。 5．如图甲是恒温箱，其简化电路如图乙所示，它是通过电阻丝R1置于恒温箱内来加热空气，从而保持箱内恒温。控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，热敏电阻R2置于温度监测区域，其阻值随温度变化的规律如图丙所示，控制电路的电源电压恒为12V，该继电器的启动电流为30mA（即当控制电路线圈中的电流达到30mA时，衔铁被电磁铁吸下，接通工作电路）。已知电阻丝R1的额定电压为220V，额定功率为1210W；恒温箱内部空气质量约2.2kg，空气的比热容为1×103J/（kg°C）。求： (1)控制电路中线圈是利用电流的 效应工作的，通电时它的上方是 极。 (2)正常工作20s，求电阻丝R1产生的热量能使恒温箱内的空气温度升高多少（不计热量损失）？ (3)工作电路中电阻丝R1与指示灯电路并联。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，求此时指示灯支路消耗的功率。 (4)为了使箱内温度能在50°C电热器开始工作，求滑动变阻器接入电路的阻值。 【答案】(1) 磁 S (2)11°C (3)11W (4)100Ω 【详解】（1）[1]控制电路中的线圈是利用电流的磁效应工作的。当电流通过线圈时，线圈会产生磁场。 [2]根据安培定则，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的 N 极。在图乙中，电流从线圈的上方流入，下方流出，所以通电时它的上方是S极。 （2）正常工作20s产生的热量是 恒温箱中的空气上升的温度为 （3）工作电路消耗的总功率为 指示灯支路消耗的功率为 （4）当电流为30mA时控制电路的总电阻为 由图丙可知，当温度为时，，此时滑动变阻器接入电路的电阻为 6．音乐喷泉是集声光电技术于一体的装置，它通过电脑采集音乐的声音频率特征，并将其转化为控制信号，控制水泵喷出水柱，形成喷泉。如图甲为控制喷泉工作的模拟电路，控制电路电源电压，呈周期性变化（如图乙所示），定值电阻，E为具有特殊功能的电子元件，当时，电路中没有电流通过；当时，E两端电压恒为6V，当线圈中通过的电流时，电磁继电器衔铁被吸下，水泵启动喷水。 (1)图甲中水泵主要部件是电动机，下列四幅图中与电动机工作原理相同的是（    ） A．电磁起重机 B．通电后，磁针转 C．扬声器 D．动圈式话筒 (2)喷泉喷出水柱在空中形成水雾，这水雾在空中飞舞 （选填：“属于”或“不属于”）分子扩散现象； (3)t＝3s时，线圈中通过的电流是 A； (4)当控制电路电源电压为 V时，电磁继电器衔铁刚好被吸下水泵启动喷水.此时，电阻的功率为 W； (5)已知水泵每秒可喷出水的体积为，在0~6s内，水泵喷水的总质量为 kg。请在图丙中画出0~12s水泵喷水的总质量m随时间t的变化曲线。 【答案】(1)C (2)不属于 (3)4.5 (4) 10 8 (5) 10 【详解】（1）电动机是利用通电导体在磁场中受力的作用的原理制成的。 A．电磁起重机是利用电流的磁效应原理制成的，故A不符合题意； B．通电后，磁针转，说明通电导体周围存在磁场，故B不符合题意； C．扬声器工作时，通电线圈在磁场中受到力的作用而运动，带动纸盆振动发声，原理是磁场对电流的作用，故C符合题意； D．动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的，故D不符合题意。 故选C。 （2）喷泉喷出水柱在空中形成水雾，水雾在空中的运动属于机械运动，不属于分子热运动，故水雾在空中飞舞不属于分子扩散现象。 （3）闭合开关，控制电路中两电阻串联接入电路，当Ua>6V时，E两端电压恒为6V。t=3s时，由丙图可知电源电压为15V，串联电路总电压等于各部分电压之和，所以电阻R1两端的电压为U1=U-UE=15V-6V=9V 串联电路各处电流相等，由欧姆定律可知此时线圈中通过的电流大小 （4）[1][2]由图甲可知，R1与E串联，当线圈中通过的电流I≥2A时，电磁继电器衔铁被吸下，由串联电路的电流规律可知电磁继电器衔铁刚好被吸下电路中的电流I=2A，由欧姆定律可知，R1两端的电压UR=IR1=2A×2Ω=4V 当U≥6V时，UE保持6V不变，所以Ua=UR+UE=4V+6V=10V 电阻R1的功率PR=I2R1=(2A)2×2Ω=8W （5）[1]当Ua<6V时，电路中没有电流通过，水泵不工作；当线圈中通过的电流I≥2A时，电磁继电器衔铁被吸下，水泵启动喷水，控制电路两端的电压Ua≥10V，由图乙可知电压在3s内由0V增大到15V，又在3s内由15V减小到0V，那么每秒电压的变化量为5V，据此推算0~2s内电源电压小于10V，水泵不工作；2s~4s内电源电压大于等于10V，水泵启动喷水；已知水泵每秒可喷出水的体积为5×10-3m3，则在0～6s内喷时间是2s,则这段时间喷水的质量为m=ρ水V=1×103kg/m3×2×5×10-3m3=10kg [2]4s~8s内电源电压小于10V，水泵不工作，水的质量保持不变，8s~10s内电源电压大于等于10V，水泵启动喷水，水泵每秒可喷出水5×10-3米3，这段时间喷水的质量不变，也是10kg，10s~12s内电源电压小于10V，水泵不工作，水的质量保持不变，0~12s水泵喷水的总质量m变化曲线如图： 7．小明利用光敏电阻在居民楼门口设计了一种自动照明电路，天暗时灯自动发光，天亮时灯自动熄灭，其工作原理如图所示。控制电路中电源电压恒为3V，定值电阻R0为100Ω。电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路中一盏规格为“220V 22W”的节能灯开始照明。试问： (1)开关S闭合后，控制电路中电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极。光敏电阻R的阻值随光照强度减小而 （选填“增大”或“减小”）。其他条件不变时，若提高控制电路电源电压，节能灯工作时间会变 （选填“长”或“短”）。 (2)照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为多少 ？ (3)节能灯正常发光时，工作电路中的电流是多少 ？ 【答案】(1) S 增大 短 (2)50Ω (3)0.1A 【详解】（1）[1]开关S闭合后，电流从电源正极流出，流经电磁铁时，伸出右手握住电磁铁，四根手指指向电流方向，发现大拇指朝下，所以电磁铁的下端为N极，则电磁铁的上端为S极。 [2][3]由图可知，光敏电阻与定值电阻串联，且衔铁被吸下时工作电路断开，放开时工作电路接通，由题意可知，光敏电阻R的阻值随光照强度减小而增大，因为天色渐暗时，光敏电阻的阻值增大，导致通过线圈的电流减小，从而启动节能灯；若提高控制电路电源电压，电路中的电流会增大，节能灯工作时间会变短。 （2）照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为 （3）节能灯正常发光时，工作电路中的电流为。 8．阅读短文，回答问题。 某国产品牌新能源汽车在日常行驶中可以利用动力电池（蓄电池）给电动机供电，纯电续航里程达200km；同时该车备有容积为56L的油箱，在电力不足时（低于20%），增程器（汽油机）启动，通过发电机发电驱动电动机工作，多余的电能对蓄电池充电，油电综合续航可达1100km左右。 (1)增程器工作时，能量转化过程如图所示：图中①处为 能，②处能量转化是通过发电机实现的，其原理是 原理：汽油的热值为3.2×10⁷J/L，此过程中1L汽油可以发电 kW·h。 (2)下表是动力电池的部分参数，该电动车慢充时（电池电能从20%充到90%）的平均充电功率是 W。 额定容量（A·h） 电压（V） 温度范围（） 充电时间 100 400 -30~55 慢充：5h（20%~90%） (3)如图甲是模拟汽车油箱内油量的装置电路图，油量表是由电压表改装而成的，压敏电阻R的阻值与所受压力的关系如图乙，油箱质量忽略不计。当R所受压力为100N时，电压表的示数为2.4V；当R所受压力为200N时，电压表的示数为3V；当油箱装满时，电压表示数为6V，此时压敏电阻R所受的压力为 N，R的电功率是 W。 【答案】(1) 内 电磁感应 3.2 (2)5600 (3) 400 3.6 【详解】（1）[1]燃料燃烧时，将燃料的化学能转化为内能。 [2]闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时能够产生电流，其原理是电磁感应原理。 [3]车载增程器工作时的热效率为45%，发电机的发电效率为80%，1L汽油可以发电W=Vq×45%×80%=1L×3.2×10⁷J/L×45%×80%=1.152×107J=3.2 kW·h （2）电池储存的电能W=UIt=400V×100A×3600s=1.44×108J 其充电的平均功率 （3）[1][2]由图可知，两个电阻串联，当R所受压力为100N时，由乙图可知，电阻的阻值为40Ω，由串联电路的电压规律可得 当R所受压力为200N时，由乙图可知，电阻的阻值为30Ω，由串联电路的电压规律可得 解得U=12V，R0=10Ω 当电压表示数为6V时，由串联电路电压规律可知电阻R两端的电压为12V-6V=6V 电路中的电流 则电阻R的阻值 由图可知此时电阻R所受的压力为400N，由电功率公式可得R的电功率P=UI=6V×0.6A=3.6W 9．按要求完成下列小题。 (1)如图所示，家庭电路的灯在发光。其中会引起保险丝熔断的是 。（请填入序号） ① 把连接灯的两根导线直接连通； ② 把连接插座的两根导线直接连通； ③ 把连接开关的两根导线直接连通 (2)若该同学家中的电能表参数如图丙所示： ① 他有一台“220V 1100W”电暖器和一台“220V 880W”的电熨斗， （选填“能”或“否”）同时工作； ②若能同时工作，它们同时工作15min时电能表转盘转过 圈。 (3)某装置的线圈abcd转动过程中经过如图甲、乙所示的位置。 ①图甲中ab段导线的电流方向是 （选填“由a到b”或“由b到a”），图乙中ab段导线的电流方向是 （选填“由a到b”或“由b到a”）； ②图甲中ab段导线所受磁场力F1的方向竖直向上，请标出图乙中ab段导线所受磁场力的方向； ③本装置是采用 的办法使线圈连续转动下去。（在下面答案中选填“改变线圈中的电流方向”，“改变磁场方向”，“改变线圈转动方向”） 【答案】(1)①② (2) 能 1485 (3) 由b到a 由a到b 改变线圈中的电流方向 【详解】（1）①把连接灯的两根导线直接连通，电流从火线不经用电器直接流回零线，造成短路，干路电流过大，会引起保险丝熔断，故①符合题意； ②把连接插座的两根导线直接连通，电流从火线不经用电器直接流回零线，造成短路，干路电流过大，会引起保险丝熔断，故②符合题意； ③把连接开关的两根导线直接连通，电流从火线经灯泡流回零线，灯泡正常发光，开关失去作用，不会引起保险丝熔断，故③不符合题意。 故填①②。 （2）电熨斗正常工作时流过电熨斗的电流 电暖器正常工作电流为 一台电暖器和一台电熨斗同时工作，为并联电路，电流为 所以可以同时工作，工作15min消耗的电能为 电能表转的圈数为 （3）[1]由于电流从电源的正极出发，经线圈流回负极，故图甲中ab的电流方向是由b到a。 [2]由于电流从电源的正极出发，经线圈流回负极，图乙中，导线ab中的电流方向是由a到b，与图甲的电流方向相反。 [3]磁场方向不变，导线ab中的电流方向改变，所以导线ab的受力方向改变，图甲中导线ab的受力方向向上，所以图乙中导线ab的受力方向向下，如下图所示： [4]由图可知，本装置是采用改变线圈中的电流方向的办法使线圈连续转动下去，图中换向器起到改变电流方向的作用。 10．《哪吒2》中包含了非常多的物理知识，其中就包括哪吒的四大法宝。 (1)乾坤圈：乾坤圈通电后，能吸引铁制兵器的原理是电流的 效应，该效应由丹麦物理学家 发现； (2)混天绫：哪吒为解救陈塘关百姓，挥动混天绫搅动海水形成反向声波，声波频率远超20000Hz，从而抵消了敖丙引发的海啸。则混天绫产生的声波属于 波（选填“超声”或“次声”）。混天绫能在水面漂浮是因其所受浮力 其自身重力；（选填“大于”、“等于”或“小于”） (3)火尖枪：哪吒以火尖枪中点为支点，以20m/s的速度将枪尾下压，将处在枪头的敌人瞬间挑飞，则敌人被挑飞时的速度为 m/s；（枪长6m） (4)风火轮：前方5km处有一妖怪，以300m/s速度往前逃窜，哪吒在原地思量5秒后最终决定驾驭风火轮以500m/s的速度追击，则哪吒追上妖怪的时间为 s。 【答案】(1) 磁 奥斯特 (2) 超声 等于 (3)20 (4)32.5 【详解】（1）[1][2]电流的磁效应是指电流通过导体时产生磁场的现象。当电流在导线中流动时，会在其周围产生磁场，这种磁场与磁铁产生的磁场相似，能够吸引铁磁性物质。乾坤圈通电后能吸引铁制兵器的原理是电流的磁效应，奥斯特的实验揭示了这一现象，他发现当电流通过导线时，附近的磁针会发生偏转，就像受到磁铁的作用一样‌。 （2）[1]频率大于20000Hz的声波为超声波，频率低于20Hz的声波为次声波，混天绫产生的声波频率远超20000Hz，属于超声波。 [2]由物体浮沉条件可知，当物体漂浮时，受到的浮力等于自身重力，混天绫能在水面漂浮是因其所受浮力等于其自身重力。 （3）根据杠杆原理，以火尖枪中点为支点，枪尾和枪头的线速度与它们到支点的距离成正比。枪长6m，中点到枪尾和枪头的距离相等，所以枪尾下压的速度与枪头挑飞敌人的速度大小相等，敌人被挑飞时的速度为20m/s。 （4）妖怪在前方5km=5000m处，以300m/s的速度逃窜，哪吒思量5秒后，妖怪又跑的路程为s1=300m/s×5s=1500m 此时两者相距s=5000m+1500m=6500m 哪吒与妖怪的速度差为 哪吒追上妖怪的时间为 11．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，如图1所示。 (1)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场叠加而成，现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图2所示，则其B端是 极（选填“N”或“S”）。 (2)地球周围存在磁场，则图3中地球上方为地磁 极（选填“N”或“S”）。 (3)有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成环形电流引起的，结合图1和图2分析推断：地球的环形电流方向与地球自转方向 （选填“相同”或“相反”）。物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，那么地球带 （选填“正”或“负”）电。 【答案】(1)S (2)S (3) 相反 负 【详解】（1）根据安培定则，用右手握住单匝线圈，四指弯向电流的方向，大拇指指向单匝线圈的上端，所以上端为N极，B端是S极。 （2）由于地磁N极在地理南极附近，地磁S极在地理北极附近，所以图3中地球上方为地磁S极。 （3）[1]由于地磁北极在地理南极附近，根据安培定则，拇指指向N极，四指的方向为电流的方向，所以电流自东向西，与地球自转的方向相反。 [2]物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，电流自东向西，与地球自转的方向相反，所以地球带负电。 12．空气炸锅是一种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅：其内部电路可简化为图乙，部分参数如下表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。 部分参数 风扇额定功率/W 80 发热管额定功率/W 1320 额定电压/V 220 (1)同学们研究说明书和空气炸锅的内部结构后，有以下认识，其中不合理的是 ___________ ； A．烹制食物时，不能堵住空气炸锅背部的出风口 B．空气炸锅正常工作时，发热管将电能转化为内能 C．电风扇工作是利用电磁感应原理 D．空气炸锅接地是使用炸锅的安全要点之一，所以空气炸锅必须接地线 (2)某次，该空气炸锅正常工作15min炸好一锅薯条，所消耗的电能是 kW·h； (3)某同学在家中测量空气炸锅的实际功率。当电路中只有空气炸锅工作时，发现标有“3000r/（kW·h）”的电能表的转盘1min转了60圈，则空气炸锅的实际功率为 W； (4)你认为空气炸锅正常工作电流与常见家用电器 （选填“电视机”、“空调”或“电热灭蚊器”）的正常工作电流最接近。 【答案】(1)C (2)0.35 (3)1200 (4)空调 【详解】（1）A．空气炸锅工作时，需要通过出风口循环热流，堵住出风口会影响热流循环，影响烹制效果，该说法合理，故A不符合题意； B．发热管工作时，消耗电能，产生内能，是将电能转化为内能，该说法合理，故B不符合题意； C．电风扇的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，不是电磁感应原理，该说法不合理，故C符合题意； D．空气炸锅是金属外壳用电器，接地可以防止漏电时发生触电事故，必须接地，该说法合理，故D不符合题意。 故选C。 （2）空气炸锅正常工作时，风扇和发热管同时工作，总功率P=P1​+P2=80W+1320W=1400W=1.4kW 工作时间t=15min=0.25h 消耗的电能​W= Pt =1.4kW×0.25h=0.35kW⋅h （3）电能表标有 “3000r/(kW⋅h)”，表示每消耗1kW⋅h的电能，电能表转盘转3000圈。转盘1min转了60圈，则消耗的电能 时间 实际功率 （4）空气炸锅正常工作时的总功率P=1400W，根据P=UI（U=220V），正常工作电流 电视机正常工作电流约0.5A，空调正常工作电流约5~10A，电热灭蚊器的工作电流一般在几十毫安到几百毫安之间，所以空气炸锅正常工作电流与空调的正常工作电流最接近。 13．卡塔尔世界杯足球赛，球场草坪所用的自动灌溉工程得到了中国技术团队的支持。球场草坪种植的黑麦草，适合在湿度为的土壤中生长。装置设计如图，当土壤湿度高于50%时，电动机不工作。 (1)图中A线是 （选填“火线”、“零线”或“地线”）。 (2)已知图中湿敏电阻Rx的阻值随所在土壤湿度升高而增大。当土壤湿度从70%降低到50%时，电路中的电流 （选填“增大”、“不变”或“减小”），电磁铁的磁性将 （选填“增大”“不变”或“减小”），电磁铁就会把衔铁吸下来，电动机正常工作并转动送水。 (3)请用笔画线表示接线，完成图示的电路连接。要求如下： Ⅰ.闭合开关S，当土壤湿度低于50%时，电动机正常工作并转动送水；当土壤湿度高于50%时，电动机不工作停止送水。 Ⅱ.电动机的额定电压为220V，电动机接入方式需按照家庭电路安全用电的原则。 【答案】(1)零线 (2) 增大 增大 (3) 【详解】（1）由于三孔插座的接法是左零右火上接地，所以A线是零线。 （2）[1][2]因为湿敏电阻的阻值随所在土壤湿度升高而增大，所以当土壤湿度从降低到时电阻变小，由欧姆定律得电路中的电流增大，电磁铁的磁性增大，电磁铁就会把衔铁吸下来，电动机正常工作并转动送水。 （3）闭合开关S，当土壤湿度低于时，湿敏电阻的阻值变小，电流变大，电磁铁磁性变强，将衔铁吸下来，电动机正常工作并转动送水，说明电动机的左接线柱与下触点相连； 当土壤湿度高于时，湿敏电阻的阻值变大，电流变小，电磁铁磁性变弱，衔铁被弹回，断开电动机，电动机不转，停止送水，由于开关接在火线上，所以衔铁与火线相连，如下图所示： 14．如图甲所示为某物理实验室用的恒温箱，其内部简化电路如图乙所示。控制电路中电源电压为36 V且保持不变，电磁铁线圈电阻为50 Ω，R为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图丙所示；工作电路中的加热器（图中未画出）正常工作时的电阻为44 Ω。求： (1)在图乙中，控制电路中电磁铁的上端为 极；工作电路中加热器应接在 （选填“ab”或“cd”）之间； (2)加热器正常工作6s产生的热量是多少？ (3)控制电路的电流减小到0.036 A，衔铁会被释放。则当调节 时，恒温箱内设定的最低温度为多少摄氏度？ (4)若使恒温箱内设定的最低温度提高一些，可将的滑片向 滑动一点。 【答案】(1) N ab (2) (3)50℃ (4)右 【详解】（1）[1]根据安培定则，电流从电磁铁下端流入、上端流出，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管上端，可知上端为N极。 [2]由图丙可知，温度越高，热敏电阻的阻值越小。所以温度越高，控制电路总电阻变小，电流变大，电磁铁磁性增强，吸下衔铁，此时工作电路应断开加热器，使加热器停止工作，以保证恒温。由图可知，衔铁被吸下时，cd之间接通，ab所在电路断开，故加热器应接在ab之间。 （2）已知加热器（图中未画出）正常工作时的电阻，加热器正常工作6s产生的热量 （3）已知控制电路电压，控制电路电流，由欧姆定律可知控制电路总电阻 已知线圈电阻，，由串联电路的电阻特点：总电阻等于分电阻之和可得热敏电阻阻值 由乙图可知，此时温度为50℃，则恒温箱内设定的最低温度为50℃。 （4）因为使衔铁释放时的电流不变，则使衔铁释放时的总电阻不变，且线圈电阻不变，若要提高设定的最低温度，则R变小，则需要增大滑动变阻器的值，因此应将的滑片向右滑动增大其接入阻值。 15．盆景好看花难栽。有些盆景每天都要照射阳光，由于盆很小，盆土的干湿就不太好控制。小明安装了一款电路图如图甲所示的装置，为花盆能自动注水或喷淋盆景。控制电路电源电压，为定值电阻，为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻放置于水箱底部，其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如下表所示。受控电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压。图乙是受控电路中电流随时间变化的关系图像，当水箱内的水位上升到2m时，通过电磁铁线圈的电流为0.12A，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，当水位下降到1m时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水。求： 水位/m 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 压敏电阻的阻值/ 300 200 125 90 70 65 62 60 59 (1)该系统喷水，可使周围32kg的空气温度降低5℃，则空气放出的热量是多少J？[] (2)喷淋系统的电功率为多少W； (3)定值电阻阻值为多少？ 【答案】(1) (2)220W (3)40Ω 【详解】（1）空气放出的热量 （2）由图甲可知，开关S2闭合后，喷淋系统始终工作，当衔铁被吸下，注水系统停止工作，由乙图可知，喷淋系统与注水系统工作时的总电流为，喷淋系统工作时的电流为，则喷淋系统的电功率 （3）控制电路中，定值电阻与压敏电阻Rp串联；当通过电磁铁线圈的电流为0.12A，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时控制电路的总电阻 由题意可知，此时的水位是2m，由表格数据可知，压敏电阻的阻值是60Ω，由串联电路的电阻特点可知，定值电阻R阻值 16．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如图乙所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中是定值电阻，为热敏电阻，其阻值随温度变化关系。 (1)豆芽机盖上开孔的目的是： 。（写出一点即可） (2)为便于观察豆芽的状态，小组给豆芽机配上透明的玻璃盖，但是很快便发现玻璃盖内侧布满了水珠，这是由于水蒸气遇冷 形成的。水珠会使光发生 ，导致豆芽看起来模糊或变形，难以看清细节。 (3)为满足豆芽的生长发育需求，豆芽机发育盒（单层）的高度应不低于20 。（单位） (4)在设计豆芽机的容器时，底部通常会设计成倾斜状，这是为了利用 （选填“重力”或“浮力”）使多余的水分顺利排出。 (5)下图中能反映控温装置中电磁继电器工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【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时吸合，此时为加热状态：当电流小于时释放，此时为保温状态。 (6)闭合开关S0，电磁铁的上端是 极，随着温度的升高，图中电磁铁的磁性将 。（选填“变强”、“变弱”或“不变”） (7)以图乙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 。 (8)该产品保温功率和加热功率之比为，保温时从最高温经过后降温到最低温，若关闭电路从最高温只经过后到最低温，假设升温和降温过程中每秒内热量的损失量相同且保持不变，则从最低温加热到最高温需要的时间为 。 【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。 (9)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现自动控温且最高温可调，可在图乙的控制电路中串联一个 （电子元件）。此外，小组成员均认为豆芽机的容器应选用食品级塑料，这样发育出来的豆芽才会更加绿色、健康。 (10)最终，学习小组根据上述活动方案完成了豆芽机的设计与制作，请根据以下评价量表选择一个维度对该设计进行评价 （需说明理由）。 评价维度 合格 优秀 温控情况 仅自动控温 自动控温且最高温可调 材料环保性 耐用性高 耐用且健康 节水情况 水流大小可控 水流大小可控且能自动循环 【答案】(1)见解析 (2) 液化 折射 (3)cm (4)重力 (5)B (6) S 变弱 (7)26 (8)30min (9)滑动变阻器 (10)见解析 【详解】（1）豆芽机盖上开孔可以通风透气、利于散热、平衡湿度、减少压力差等等。 （2）[1][2]水珠是由于水蒸气遇冷液化形成的。水珠会使光发生折射，导致豆芽看起来模糊或变形。 （3）为满足豆芽的生长发育需求，豆芽机发育盒（单层）的高度应不低于20cm。 （4）在设计豆芽机的容器时，底部通常会设计成倾斜状，这是为了利用重力的作用。 （5）电磁继电器工作是利用电流的磁效应工作的。 A．图中没有电源，是探究电磁感应现象的实验，是发电机的原理图，故A不符合题意； B．该图是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故B符合题意； C．该图说明异名磁极相互吸引的原理，故C不符合题意； D．图中有电源，通电导体在磁场中会受力而运动，是电动机的原理图，故D不符合题意。 故选B。 （6）[1][2]根据安培定则可知电磁铁的上端为S极，随着温度的升高，热敏电阻阻值在增大，电路中电阻在增大，通过电流在减小，则图中电磁铁的磁性将变弱。 （7）乙图中， 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；达到最高温时，热敏电阻最大，此时电路中电流为I=30mA=0.03A 总电阻 热敏电阻阻值 从图中可知最高温为26℃。 （8）关闭电路，从最高温降到最低温用时t1=l0min；保温时，从最高温降到最低温用时t2=l5min，设散热功率为P散执，根据题意可知保温时温度也要降低，说明散热功率大于保温功率。则关闭电路时，整个降温过程中散失的热量为Q散失=Р散热t1， 保温时，既要产生热量，也要散热，相当于此时对外的散热功率为P散热-Р保温 则保温时，整个降温过程中散失的热量为Q散失′=（P散热-Р保温）t2 由于降低的温度相同，所以散失的热量相同，即P散热t1=（P散热-P保温）t2 代入数据有P散热×l0min=（P散热-P保温）×l5min 解得P保温=P散热 由题知P加热=4P保温 则P加热=P散热 已知整个过程中热量损失功率始终相同，设从最低温加热到最高温需要的时间为t3，从最低温加热到最高温与从最高温降低到最低温相比，温度变化量相同，所以加热时实际增加的热量与停止加热时散失的热量相等，加热时，既要产生热量，也要散热，相当于此时对内部的加热功率为P加热-P散热 则有P散热=（P加热-P散热）t3 代入数据有P散热×l0min=(P散热-P散热)×t3，解得t3=30min。 （9）需实现20℃~25℃自动控温且最高温可调，可在图乙的控制电路中串联一个滑动变阻器。 （10）因为容器使用了食品级塑料，不仅耐用而且对人体更加健康，评价结果为优秀。 17．中国高铁位居世界前列，成为了中国一张亮丽的名片，具有节能、快速、高效、安全、智能和舒适等优势。 (1)节能；动车组减速过程中，可以将机械能转化为电能，实现节能。图 （填“a”或“b”）与其工作原理相同。 (2)快速；复兴号某动车组在高速运行时，若空气阻力占总阻力的80%，与速度的关系为（，的单位为），当该动车组以400km/h的速度匀速直线运动时，该动车组牵引力每小时至少做功 J。（为方便计算，数据已作简化处理） (3)高效；列车网络控制系统可以依托大数据优化停靠站，提高效率。优化前，一动车组以速度匀速行驶，经停某站，先减速一段时间，然后停一段时间，再加速一段时间，恰好恢复到原速度继续匀速行驶。优化后，该动车组不停靠此站，可视为在原路线上一直以速度匀速行驶，则该动车组因不停靠此站而节省的时间为 。（该动车组加速阶段、减速阶段的平均速度均为，题中所给的物理量均为已知量） (4)安全；如图（c），受电弓安装在高铁车箱的顶部，受电弓的碳钢滑板与供电线接触。如果碳钢滑板的同一位置与供电线持续摩擦，会缩短碳钢滑板的使用寿命，更会影响动车组的运行安全，那么图 （填“d”或“e”）的设计能使碳钢滑板的磨损均匀化。 (5)智能；某小组设计了一个冻雨预警电路，如图（f）所示。闭合S后，当环境温度低于0℃（温控开关闭合）且空气湿度高于80%（湿控开关闭合）时，警示灯一直发光并出现持续的亮暗交替现象，发出预警。已知：电源电压恒为6V，定值电阻为10，警示灯标有“6V；0.5A”。当电磁铁线圈中的电流时，电磁铁吸下衔铁，使动触点与下方静触点接触。为实现预警功能，温控开关与湿控开关应 联，请选择合适的接线柱，用笔画线代替导线将电路连接完整 。（图中温控开关与湿控开关之间已正确连接，电磁铁线圈的电阻、温控开关与湿控开关的电阻均忽略不计，只能在标有字母的接线柱上连接导线，导线不能交叉） (6)中国高铁的发展，彰显了我国在科技创新领域的强大实力。请写出你想象的中国高铁最智慧的样子： 。 【答案】(1)b (2) (3) (4)e (5) 串 (6)智能节能系统，实现绿色低碳运营 【详解】（1）动车组减速过程中，可以将机械能转化为电能，属于电磁感应现象，图b为电磁感应现象，图a为通电导体在磁场中受力的作用，故图b与其工作原理相同。 （2）空气的阻力为 总阻力为 该动车组匀速直线运动，牵引力和阻力二力平衡，大小相等，牵引力大小为 该动车组牵引力每小时运动的路程为 该动车组牵引力每小时至少做功 （3）由题意可知，经停某站运动的路程为 经停某站的总时间 匀速运动通过的时间 该动车组因不停靠此站而节省的时间为 （4）如果碳钢滑板的同一位置与供电线持续摩擦，会缩短碳钢滑板的使用寿命，更会影响动车组的运行安全，需要尽量每个位置都能摩擦，故图e的设计能使碳钢滑板的磨损均匀化。 （5）[1]闭合S后，当环境温度低于0℃（温控开关闭合）且空气湿度高于80%（湿控开关闭合）时，警示灯一直发光并出现持续的亮暗交替现象，发出预警。说明两个开关同时闭合，灯泡才亮，发出预警，故温控开关与湿控开关应串联。 [2]根据题意可知，开关闭合，温控开关与湿控开关闭合，灯泡一直亮，通过定值电阻和电磁铁的短路与否来改变电路中的总电阻，改变电路中的电流，从而改变灯泡的亮暗。闭合开关，环境温度低于0℃（温控开关闭合）且空气湿度高于80%（湿控开关闭合）时，灯泡与电阻串联，灯泡发光，由于电源电压为，灯泡分得的电压小于额定电压，灯泡发光较暗，灯泡电阻为 总电阻为 电流为 电流，衔铁被吸下，定值电阻与电磁铁被短路，此时电路为灯泡的简单电路，灯泡两端电压等于电源电压，达到额定电压，发光较亮，此时由于电磁铁被短路，没有电流流过电磁铁，电磁铁磁性消失，衔铁被松开，重复以上现象，灯泡会亮暗交替，故如下图所示： （6）我想象的中国高铁最智慧的样子是智能节能系统，实现绿色低碳运营。 18．“最美人间四月天”，又到了播种希望的季节，小明来到桃园，参观智慧农业，发现智能化灌溉系统既有利于桃树生长，又节约用水。当电路中土壤湿度，控制电路中的电流，电磁铁吸引衔铁，动触点连接静触点A，抽水机启动给桃树浇水；当电路中土壤湿度，控制电路中的电流，电磁铁释放衔铁，动触点连接静触点B，抽水机关闭，绿灯亮。湿敏电阻的阻值随湿度H变化的关系图像如图乙所示。 (1)当环境湿度增大时，湿敏电阻的阻值 ，控制电路中的电流 ；（均选填“变大”“变小”或“不变”） (2)用笔画线代替导线，将图甲中的抽水机和绿灯连入电路 ；（导线不能交叉） (3)为实现控制要求，的阻值应为多少 ？ (4)该桃园使用柔性太阳能电池板作为能量来源，电池板接收太阳能单位面积的功率约为，发电效率为30%，桃园的太阳能电池板面积，不考虑机器损耗能量。则抽水机5min内可以把多少N的水抽到10m高的水塔上去 ？ 【答案】(1) 变大 变小 (2) (3)70Ω (4) 【详解】（1）[1][2]由图甲可知，控制电路中湿敏电阻和电阻R2串联，由图乙可知，当环境湿度增大时，湿敏电阻的阻值变大，电路的总电阻变大，由可知电路中的电流变小。 （2）当电路中土壤湿度，控制电路中的电流，电磁铁吸引衔铁，动触点连接静触点A，抽水机启动给桃树浇水，说明抽水机和静触点A连接，当电路中土壤湿度，控制电路中的电流，电磁铁释放衔铁，动触点连接静触点B，抽水机关闭，绿灯亮，说明绿灯和静触点B连接，如图所示： （3）根据乙图，土壤湿度时，湿敏电阻的阻值为，此时电路中的电流 解得。 （4）电池板的发电量为 不考虑机器损耗能量，则 解得。 19．热爱探究的安安买了一个磁悬浮地球仪，如图甲所示。他好奇它悬浮的原因，于是打开磁悬浮地球仪，发现内部安装有一块强磁体，环形底座是一个空心的电磁铁，只要底座上通上电源，地球仪就可以悬浮起来。 (1)磁悬浮地球仪是利用电流的 漂浮在半空中的。通电后地球仪底部磁极和底座上方磁极极性 （选填“相同”或“相反”）；增大电磁铁中的电流，地球仪稳定时受到的磁力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (2)安安继续上网查询磁悬浮列车知识，获悉磁悬浮列车是利用磁体间相互作用使列车悬浮起来。如图乙是列车悬浮时电磁铁的简易图，可知电磁铁工作时，上端是 极；当列车内的乘客增加时，如果是靠变阻器来控制列车的悬浮稳定，图中变阻器滑片应该向 （选填“a”或“b”）端移动。 (3)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，安安设计了如图丙警示灯的模拟电路。在电路中串联一个湿敏电阻，当湿度变大，电流高达一定程度时警示灯才发光，因此应选择图丁中的 （选填“R1”或“R2”）湿敏电阻；为了提高警示效果，要求警示灯能亮暗闪烁，湿敏电阻应连接在图丙中的 （选填“A”、“B”或“C”）位置。 【答案】(1) 磁效应 相同 不变 (2) N a (3) R2 A 【详解】（1）[1]磁悬浮地球仪的环形底座是电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效应工作的，所以磁悬浮地球仪是利用电流的磁效应漂浮在半空中的。 [2]同名磁极相互排斥，地球仪能悬浮起来是因为受到向上的排斥力，所以通电后地球仪底部磁极和底座上方磁极极性相同。 [3]地球仪悬浮时处于静止状态，受到的重力和磁力是一对平衡力，大小相等。地球仪重力不变，所以增大电磁铁中的电流，地球仪稳定时受到的磁力将不变。 （2）[1]由图乙中地球仪底部磁极为N极，根据同名磁极相互排斥，可知电磁铁工作时，上端是 N极。 [2]当列车内乘客增加时，列车重力增大，要保持悬浮稳定需增大磁力，即增大电磁铁磁性。电磁铁磁性与电流有关，电流越大磁性越强。根据欧姆定律 ​   ，在电源电压不变时，要增大电流需减小电阻，图中变阻器滑片向a端移动时接入电路电阻变小。 （3）[1]由图丁可知， R1 的电阻随湿度增大而增大，R2的电阻随湿度增大而减小。当湿度变大，电流高达一定程度时警示灯才发光，需要湿敏电阻阻值随湿度增大而减小，所以应选择图丁中的R2湿敏电阻。 [2]要使警示灯能亮暗闪烁，需控制电路中电流不断变化，湿敏电阻应连接在控制电路中，即图丙中的A位置。 20．科技与生活离不开物理，通过你学习的物理知识回答下列问题： (1)我国早期的指南针司南，如图1所示，司南的长柄静止时总是指向南方，是因为受到 的作用，则长柄相当于指南针的 极。有一块手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量为1130mA•h，它充满电后，大约储存了 J电能； (2)家庭电路，插座与灯泡的连接方式是 联。空气开关利用电流的 效应工作；家用电能表如图2所示，能接入电路中用电器的最大总功率为 W。若家中电饭锅工作，5min内电能表指示灯闪烁了300次，电饭锅在这段时间内产生的热量是 J； (3)为降低石油消耗和碳排放，我国发展新能源汽车；在给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于 ；车上装载车载太阳能电池板将太阳能转化为 能； (4)家用普通汽车多为汽油机，其在 冲程中将内能转化为机械能。若飞轮转速是2400r/ min，则每秒对外做功 次； 为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽油机外有一个水套，这是因为水的 大。汽车启动时能闻到汽油味，此时汽油没有完全燃烧，其燃料的热值 （变大/变小/不变）。 【答案】(1) 地磁场 S 15051.6 (2) 并 磁 8800 (3) 用电器 电 (4) 做功 20 比热容 不变 【详解】（1）[1][2]司南的长柄静止时总是指向南方，是因为受到地磁场的影响，地球本身具有磁场，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近。司南的长柄相当于指南针的南（S）极，根据磁极异性相吸的原理，长柄（S极）会指向地磁场的北极（即地理南极附近）。 [3]它充满电后，大约储存的电能为 （2）[1]家庭电路，插座与灯泡是独立工作，互不影响，故插座与灯泡的连接方式是并联的。 [2]空气开关利用电流的磁效应工作的，当电流过大时，电磁铁产生强磁场，吸动衔铁，使开关断开。 [3]如图2所示，能接入电路中用电器的最大总功率为 [4]根据图2可知，每消耗1度电，电能表指示灯闪烁了3000次，5min内电能表指示灯闪烁了300次，电饭锅在这段时间内产生的热量是 （3）[1]在给汽车蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，蓄电池相当于用电器。 [2]车上装载车载太阳能电池板将太阳能转化为电能，供汽车使用。 （4）[1]将内能转化为机械能是做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功。 [2]若飞轮转速是2400r/ min，则 每一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次，此时每秒飞轮转40r，则每秒汽车做了20个工作循环，对外做功了20次。 [3]汽油机外有一个水套，这是因为水的比热容大，吸热能力强。 [4]燃料的热值指的是燃料完全燃烧放出的热量与质量之比，与燃烧的充分程度无关，故燃烧不充分，热值的大小不变。 21．如图甲所示是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6V，R1为热敏电阻，置于水箱中产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R1的阻值随温度变化的关系如图乙所示，R2为可调电阻，用来设定电热水器的水温。R3、R4为纯电热丝，均置于水箱中，R3=22Ω；电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁中电流达到0.2A时，继电器衔铁被吸下来。工作过程中，电源电压均保持不变，请完成下列问题： (1)图甲中电磁铁的下端为 （选填“N极”或“S极”）； (2)加热时电热丝R3的功率为多少？ (3)如果电热水器储有60kg的水，电路处于加热状态，正常工作1h，使水温升高25℃，求电热水器的效率；[c水=4.2×103J/(kg•℃)] (4)如果将电热水器中的水温设为60℃，R2的阻值应该调至多少？ 【答案】(1)N极 (2)2200W (3)79.5% (4)20Ω 【详解】（1）电磁铁是根据电流的磁效应制成的；图甲中电流从电磁铁的上端外侧流入，由安培定则可知，线圈的下端为N极，其上端的磁极为S极。 （2）分析甲图可知，当衔铁与上方触点接通时，电路中只有R3工作，此时电路中的总电阻最小，根据可知，电功率最大，为加热状态；当衔铁与下方触点接通时，电路中R3与R4串联，此时电路中的总电阻最大，根据可知，电功率最小，为保温状态；则加热时，电热丝R3的功率为 （3）水吸收的热量 电路处于加热状态时的功率，由可得，消耗电能 电热水器的效率 （4）如果将电热水器中的水温设置为60℃，此时控制电路中的电流刚好为0.2A，由可知，此时控制电路的总电阻 由图像可知，60℃时R1的阻值为10Ω，则R2的阻值为 22．小明与所在科技小组的同学假期参观奶粉厂，对自动罐装奶粉的生产线产生了兴趣。如图甲所示，空奶粉罐放置在传送带上，当奶粉装满后传送带启动将奶粉罐运送到封罐处。 小明与所在小组同学决定设计一款“自动限重传送装置”，下面是他们的研究过程： 【项目名称】设计“自动限重传送装置” 【项目实施】 器材选择：电动机、压力传感器、电源、导线、开关、电磁继电器、定值电阻等； 设计思路：根据需求，设计电路应满足当压力 （选填“增大”或“减小”）到一定值时，电动机自动运行； 测试压力传感器性能：小组同学将货架固定在压力传感器R上，在货架中加减砝码，同时测量出压力传感器的阻值，绘制出压力传感器阻值随压力变化的关系图像如图乙所示，当压力增大时，压力传感器的阻值 。 电路连接：根据设计需求，请以笔画线代替导线完成如图丙所示的电路连接。 【项目优化】在上述设计的控制电路中，串联定值电阻R₀的目的是为了 ，小组同学提出，若将定值电阻更换成滑动变阻器除了依然具备上述功能外，还可以根据需要进行调节，例如若想增大启动电动机的限重，则可以适当 （选填“增大”或“减小”）滑动变阻器的阻值即可。 【答案】 增大 减小 保护电路 增大 【详解】[1]根据需求，空奶粉罐放置在传送带上，当奶粉装满后传送带启动将奶粉罐运送到封罐处。设计电路应满足当压力增大到一定值时，压敏电阻变小、控制电路中的电流变大、电磁铁磁性增强，增强到一定程度，将衔铁吸下，电动机自动运行。 [2]根据图乙可知：当压力增大时，压力传感器的阻值减小。 [3]根据设计需求，设计的电路图如图所示： [4][5]设计的控制电路中，串联定值电阻R0的目的是为了保护电路，若想增大启动电动机的限重，压敏电阻的阻值减小，启动电流一定，总电阻不变，则可以适当增大滑动变阻器的阻值即可。 23．如图所示，放在磁场中的导体棒ab、cd用导线串联，闭合开关。当用力使导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，发现用绝缘细线悬挂着的导体棒cd也随之摆动，此时图中乙部分导体棒cd与磁体的组合相当于 （选填“电动机”或“发电机”）；与甲部分工作原理相同的是 （选填“电铃”“动圈式话筒”或“扬声器”）。若让导体棒ab在磁场中切割磁感线运动的方向与原来相反，则导体棒cd随之摆动的方向 （选填“相反”或“不变”）。 【答案】 电动机 动圈式话筒 相反 【详解】[1]当用力使导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，闭合电路中会产生感应电流，此时导体棒ab相当于电源。该感应电流通过导体棒cd，由于导体棒cd处于磁场中，会受到磁场力的作用而随之摆动，这说明通电导体在磁场中受力运动，所以乙部分导体棒cd与磁体的组合相当于电动机。 [2]甲部分中，导体棒 ab 在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，这是电磁感应现象。电铃是利用电流的磁效应工作的，动圈式话筒的工作原理是：当人对着话筒说话时，声波使膜片振动，膜片振动带动与它相连的线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，其工作原理是电磁感应现象，与甲部分工作原理相同。 扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，与甲部分工作原理不同。 因此，与甲部分工作原理相同的是动圈式话筒。 [3]若让导体棒ab在磁场中切割磁感线运动的方向与原来相反，则产生感应电流的方向相反，在磁场方向不变的条件下，则导体棒cd随之摆动的方向相反。 24．出于安全考虑，电梯都装有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路电源电压，保护电阻，电阻式压力传感器的阻值随压力F大小的变化如图乙所示。出厂预设电梯载重达到时报警，此时触点K与触点B接触，电铃响。（电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计，g取）。 (1)开关闭合，电磁铁的上端是 极； (2)电铃报警时，控制电路电流是多少？ (3)当电梯刚好超载时，整个控制电路内产生的热量是多少？ 【答案】(1)S (2)0.02A (3)2.4J 【详解】（1）开关闭合，电流由线圈的下端流入上端流出，根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向就是螺线管的N极，因此电磁铁的下端是N极，上端是S极。 （2）电铃报警时，电梯载重达到1000kg，则压力传感器受到的压力为F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N 此时由图乙可知R2=100Ω，控制电路中R1与R2串联，即R总=R1+R2=200Ω+100Ω=300Ω 由欧姆定律得电铃报警时，控制电路电流为 （3）当电梯刚好超载时，电铃报警，控制电路得电流达到0.02A，整个控制电路20s内产生的热量等于此时消耗的电能，即Q=W=UIt=6V×0.02A×20s=2.4J 25．如图甲所示是直流电动机模型。 (1)直流电动机模型里的换向器在线圈 （选填“刚转到”、“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向； (2)小明将组装好的直流电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来，如图乙所示。若要电动机转速加快，小明应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）端移动； (3)当这台电动机工作时，两端的电压为5V，通过的电流为1A，通电20s，该电动机线圈的电阻为1Ω，这台电动机的效率为 ； (4)接下来，小明把该直流电动机模型中的永磁铁换成图丙所示的电磁铁，并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与接线柱A、B相连，使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联后，合用一个电源。当对调接在电源正、负极上的导线时，电动机线圈转动的方向会不会改变？答： ，理由是 ； (5)完成以上实验后，小明用甲图中的直流电动机、开关、灵敏电流计组成如图丁所示电路，闭合开关后缓慢转动电动机的转轴发现灵敏电流计的指针偏转，这属于 现象。 【答案】(1)刚转过 (2)左 (3)80% (4) 不会 电流方向和磁场方向同时改变 (5)电磁感应 【详解】（1）直流电动机模型里的换向器的作用是在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使得线圈持续转动下去。 （2）通电导体在磁场中受力的大小与电流的大小和磁场的强弱有关，电流越大导体在磁场中受力越大，电动机转速越快，故若要电动机转速加快，应增大电路中的电流，即小明应将滑动变阻器的滑片向左端移动。 （3）消耗的电能为 电动机线圈产生的热量为 消耗的电能所做的有用功为 则这台电动机的效率为 （4）[1][2]当对调接在电源正、负极上的导线时，电流方向和磁场方向同时发生改变，受力方向不变，所以电动机线圈转动的方向不会改变。 （5）由图丁可知，电路中没有电源，闭合开关后缓慢转动电动机的转轴，线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，指针偏转，这是电磁感应现象。 26．跨学科实践：安全骑行电动自行车 【项目提出】近年来深圳电动自行车数量急剧增加，小明进行了相关研究性学习。 【项目实施】 (1)骑行电动自行车时不要闯红灯。深圳部分路口有“会说话”的交通警示器，它在红灯时会语音播报“红灯，请勿通行”，这说明声音能传递 。 (2)骑车时看手机存在很大的安全隐患。若某人骑车时以的速度匀速行驶，看一眼手机用时2s，相当于在无人驾驶的状态下行驶了 m。 (3)超速行驶的电动自行车极易发生交通事故。小明设计了一个简易超速报警电路，如图甲，它由“传感电路”和“执行电路”组成。传感电路电源电压为，是电阻箱，为可变电阻，图乙是的阻值与车速关系的图像。当通过电磁铁的电流时，报警器开始报警。若速度为时，红灯亮，报警器报警，则电阻箱的阻值应调到 。为了保证骑行安全，需要将开始报警的速度调小，可采取的方法是 （写出一条）。 【答案】(1)信息 (2)10 (3) 4 见解析 【详解】（1）声音既能传递信息，又能传递能量，语音播报提示“红灯，请勿通行”，为路人提供信息，这说明声音能传递信息。 （2）已知骑车速度v=18km/h=5m/s 看一眼手机用时2s，相当于在无人驾驶状态下行驶了s=vt=5m/s×2s=10m （3）[1]由图乙可知，当速度为30km/h时，可变电阻RP=6Ω，由欧姆定律可得总电阻 所以电阻箱的阻值R=R总-Rp=10Ω-6Ω=4Ω [2]由图丙可知，速度越小，Rp电阻值越大，在其他条件不变时，总电阻不变，因此需要减小电阻箱阻值。 27．进一步研究图甲部分的工作原理，如图甲，闭合电路部分导体a向右运动时，会产生电流，这是 现象，在物理学中，用“⊗”表示电流的方向垂直于纸面向里，“⊙”表示电流的方向垂直于纸面向外，用箭头v表示导体（或磁体）的运动方向。则ABCD四个图，不能产生感应电流是 图。能产生感应电流的请在导体上用“×”或“●”表示其电流方向 。 【答案】 电磁感应 D 见解析 【详解】[1]如图甲，闭合电路部分导体a向右运动时，做切割磁感线运动，电路中会产生电流，这种现象叫电磁感应。 [2]ABCD四个图，因D图中导体没有切割磁感线，电路中不会产生感应电流。 [3]感应电流方向与导体运动方向及磁场方向有关。A图和甲图导体切割磁感线的大方向相同，而磁场方向不变，故产生的感应电流方向相同；B图中，磁场方向改变，磁体向右运动，而导体不动，相当于磁体不动，导体向左运动，产生感应电流方向与甲相反；C图中，磁场方向不变，导体切割磁感线的方向改变了，故产生的感应电流方向与甲图中相反。如图所示 28．超市里的压力式自动扶梯，有乘客时运行较快，无乘客时运行较慢，某自动扶梯为避免质量小于40kg的儿童上梯时电梯加快运行，触发其加快运行的乘员质量至少为40kg。其简易电路如图甲所示，Ⓜ为电动机，限流电阻R1的阻值为10Ω，R2为力敏电阻（安装在电梯入口区域，所受压力大小与乘员重力大小相等），其阻值随压力变化部分图线如图乙所示，R3是电阻箱（阻值可在0~999.9Ω间调节，且能读数的变阻器），g取10N/kg。试问： (1)电磁铁的工作原理是 。 (2)若电动扶梯工作电压是220 V，电动扶梯低速运行时工作电路中的电流为6A，则此时电动机的实际功率为多大？ (3)已知控制电路电源电压为6V，电磁继电器的衔铁吸合电流为100mA，线圈电阻不计，为避免质量小于40kg的儿童独自上梯时电梯加快运行，则电阻箱阻值应设置为多大？ (4)经调查发现，40kg的触发值设置不够恰当，使得个别体重较轻的少年乘坐电梯时运行太慢，若想减小触发质量，请你说出一种可行的做法，并简要说明原因。 【答案】(1)电流的磁效应 (2)960W (3)36Ω (4)见解析 【详解】（1）电磁铁的工作原理是电流的磁效应。当电流通过电磁铁的线圈时，线圈会产生磁场，使铁芯被磁化，从而产生磁性。当电流消失时，铁芯的磁性也随之消失。 （2）限流电阻R1两端的电压UR1=IR1=6A×10Ω=60V 电动机两端的电压UM=U-UR1=220V-60V=160V 电动机的实际功率为PM=UMI=160V×6A=960W （3）质量为40kg的乘客对力敏电阻R2的压力F=G=mg=40kg×10N/kg=400N 根据力敏电阻R2的特性曲线（图乙），当压力F=400N时，R2的阻值为24Ω。电磁继电器的衔铁吸合电流为100mA即0.1A，控制电路电源电压为6V。当衔铁吸合时，控制电路中的总电阻为 由于R2=24Ω，因此电阻箱R3的阻值应为R3=R总-R2=60Ω-24Ω=36Ω 因此电阻箱R3的阻值应设置为36Ω。 （4）当触发质量减小时，力敏电阻R2所受压力减小，R2的阻值增大。而吸合电流不变，即在总电压不变时，要求总电阻不变，为了使衔铁在较小的压力下仍能吸合，减小电阻箱R3的阻值，可以使控制电路在R2阻值增大时，总电阻仍能保持在60Ω左右，从而保证衔铁吸合，使扶梯加速运行。故若想减小触发质量，可以减小电阻箱R3的阻值。 29．如图1甲所示，空调工作的基本原理是利用压缩机将气态“冷媒”物质加压进入冷凝器，变成液态。液态“冷媒”进入蒸发器，变成气态。传统空调压缩机依靠其不断地“开”、“停”来调节室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽高忽低。变频空调则依靠控制压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，不但电能消耗少，而且室温波动小，大大提高舒适度。如图1乙和图丙为某品牌变频空调和定频空调在教室内测试时的功率——开机时间图像。变频空调先通过大功率P1将温度降低到设定温度后，改变自己压缩机的频率，将功率降至P2；普通空调开机后，通过固定功率P吹冷风，再反复运行或停止运行，以实现制冷。请根据以上材料回答下面问题：     (1)如图1乙所示某品牌变频空调工作1h消耗的电能是 千瓦时； (2)若定频空调开机时间1h，消耗电能0.6千瓦时，“开”、“停”过程中能量损耗不计，根据图1丙分析，定频空调功率是 kW； (3)为了根据室内温度控制空调通断，小珠利用电磁铁（线圈电阻忽略不计）、热敏电阻R1、阻值为60Ω的定值电阻R0，设计并制作了如图2甲所示自动控制电路。其中电源电压恒为3V，热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，变化情况如下表所示。当气温升至30℃时，通过电磁铁的电流为I0，衔铁会被吸下，接通R0和空调线路，此时R1、R0的连接方式是 。当室温降低至a℃（a＜26）以下时，通过电磁铁的电流 （选填“<”、“>”或“=”）I0， （选填“接通”或“切断”）线路。已知室内温度随时间变化情况如图2乙所示，60min时间内，电阻R0消耗的电能是 J。 温度 24 26 28 30 32 34 R1阻值/Ω 40 30 26 20 18 15 【答案】(1)0.46 (2)1 (3) 并联 < 切断 180 【详解】（1）根据W=Pt和图1乙信息可得，某品牌变频空调工作1h消耗的电能是 （2）根据W=Pt和图1丙信息，定频空调开机时间1h，消耗电能0.6千瓦时，则有 解得，定频空调功率。 （3）[1]根据电路图可知，当衔铁被吸下时，R0​和R1​首与首相连，尾与尾相连，两电阻并联。 [2][3][4]当室温升至30℃时，由表格数据可知，此时R1=20Ω，通过电磁铁的电流为I0，根据欧姆定律可得，I0的大小 此时衔铁会被吸下，接通R0和空调线路；由于衔铁被吸下来的条件是通过电磁铁的电流最少为0.15A，即电磁铁所在电路的总电阻最大为20Ω，则有 解得，由表格可知，此时对应的温度为26℃，即温度降至26℃以下时，弹簧拉动衔铁切断R0和空调线路。所以，当室温降低至a℃（a＜26）以下时，通过电磁铁的电流小于I0，切断线路。由T-t图像可知，60min 时间内，电阻R0工作了20min（从第10min到第30min），电阻R0​消耗的电能 30．我国自行生产的混合动力汽车已经面世，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另外通过电机给蓄电池充电。 (1)内燃机工作时，汽油燃烧时释放出的 能转化为汽车的 能和蓄电池的 能； (2)当电机充当发电机时，它利用的工作原理是 ； A．磁场对电流的作用   B．电流的磁效应     C． 电磁感应 (3)某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如下表所示．汽车上的电机（充当电动机时）的额定功率应该 （选填“大于”、“等于”或“小于”）30kW。简单说明你判断的理由： ； (4)测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速直线行驶0.5h，汽车消耗汽油5kg，同时这个期间测试人员观察到：蓄电池组储存的能量由测试开始时最大值的80%增加到了最大值。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。计算： 输出电压/V 300 额定功率/kW 30 最大容量/kW·h 30 质量/kg 320 ①牵引力做功为多少 ； ②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是多大 。 【答案】(1) 内 机械 化学 (2)C (3) 小于 见解析 (4) 31% 【详解】（1）[1][2][3]内燃机工作时，汽油燃烧是化学变化，释放出内能。一部分内能转化为汽车前进的机械能，推动汽车运动；还有一部分内能通过电机转化为蓄电池的化学能储存起来。 （2）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是电磁感应现象，电磁感应是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，发电机就是利用电磁感应原理制成的。故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （3）[1][2]蓄电池的额定功率为30kW，在汽车工作时，蓄电池不仅要为电机供电，还要为汽车上的其他用电器（如照明灯等）供电。根据总功率的概念，所有用电器的总功率不能超过蓄电池的额定功率，所以汽车上电机（充当电动机时）的额定功率应该小于30kW。 （4）①[1]汽车通过的路程 由图像可知，车速为50km/h时，阻力是2000N，牵引力也是2000N，牵引力做的功 ②[2]燃油放出的热量 蓄电池获得的电能 有用功为 总功为 这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $