第二十章 电与磁（综合题30道）-【刷好题】2025-2026学年九年级物理下册热点题型专练（2024人教版）

第二十章 电与磁（综合题30道） 1．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。 2．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： 。 3．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。 4．植物长时间缺水会导致土壤湿度过低，影响生长。在跨学科实践课上，某小组同学们开展了“设计自动浇花装置”的活动。 任务一：设计浇花装置 小组同学将小型水泵接入如图甲所示的电路，闭合开关，水泵开始工作，将水箱中的水输送到花盆中，实现浇花的目的。若要使水泵输送的水流大小可调节，可在电路中串联一个 ；水泵的核心部件电动机的工作原理是 。 任务二：优化浇水装置 小华同学希望增加根据土壤湿度自动浇水的功能，把土壤湿度传感器插入土壤中，如图乙所示，并设计了如图丙所示的控制电路。控制电路电压恒为12V，Rx为湿敏电阻。当土壤湿度低于设定值时，Rx阻值减小，使得通过电磁铁线圈的电流≥30mA，衔铁被吸下，水泵启动；当湿度达标后，会使电流<30mA，衔铁弹回，指示灯L亮。请在图乙虚线框中正确连接水泵和指示灯 。 任务三：调试浇水装置 若要求当土壤湿度为20%（此时时启动水泵，则滑动变阻器的阻值应调节为 Ω；若希望在土壤湿度更高时（如25%）就开始浇水，滑动变阻器的滑片应向 （选填“左”或“右”）调节。 5．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 6．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？ 7．某水电站年均发电量可达，在满足同等电力系统用电需求的情况下，该水电站相较于火力发电站，每年可节约标准煤约（标准煤热值约为），减少排放二氧化碳约。这对我国“碳达峰”“碳中和”目标的实现做出了重要贡献。 (1)水电站中的发电机组是把 能转化为电能的装置，它是利用 原理工作的。 (2)标准煤完全燃烧放出的热量为 J。 (3)请估算，该水电站的发电效率为 %。 (4)请说出一个利用水力发电的优点： 。 8．如图所示，是某具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个挡位，由开关S和加热电阻丝R1、R2组成，U=220V，R2=110Ω控制电路电压恒为U'=12V，R0=5Ω，RF为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘T形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体A竖直上浮，通过T形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加1.5N，电阻减小5Ω。浮体A的底面积为。科技小组对加热器进行测试：向水箱内缓懂注水，当液面上升至距浮体A底部H1=6cm处时，电磁铁线圈中的电流为800mA，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当电磁铁线圈中的电流为600mA，衔铁被释放，防干烧功能启动，加热器停止工作。T形硬质杆的质量和电磁铁线圈的电阻忽略不计。 (1)当加热器处于高挡位时，加热120s所产生的热量全部被0.6kg的水吸收，水温升高了50℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求：①水吸收的热量Q吸。②加热器的高挡功率P额； (2)加热器的低挡功率P低； (3)防干烧的水位位置与浮体A底部的距离H2； (4)为了防止防干烧功能太早启动，请写出一条可行的操作。 9．无链条电动自行车，被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它相比传统具有很多优点，如：省力、耐用、安静、结构简单等。如图1所示为一种在售的无链条电动自行车。此车既可以从锂电池获得能量，也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。该车采用能量密度为0.2kW•h/kg的锂电池，能量密度是指存储能量与电池质量的比值。该车的其他主要参数如下表所示（表中电池容量=放电电流×放电时间，例如，1Ah是指以1A的电流能连续工作1h）。（g取10N/kg） 整车 整车质量 40kg 最大车速 26km/h 最大噪声 ≤30dB 锂电池 电压 40V 容量 10Ah 电动机 额定功率 180W (1)骑行者通过踩脚踏板使电动车获得电能，以下与其工作原理相同的是图 ； A． B． C． D． (2)根据上述信息可知，这款车的锂电池质量为 kg。测试时若质量为60kg的骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，在平直路面上最多可连续匀速行驶2.7×104m，已知行驶时的阻力为车对地面压力的0.04倍，电动机的效率为 %。若骑行者同时踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，可使车连续匀速行驶3.6×104m，则“混合动力驱动”时，人所提供的有用能量与锂电池提供的有用能量之比为 ； (3)图甲为充电器过热保护的模拟电路，电源电压恒定，R1为电阻箱，L为阻值不计的线圈，R2是热敏电阻，可感知充电器的温度，其阻值与温度的关系如图乙。此保护装置的工作原理是：当控制电路中的电流小于20mA时，衔铁释放，开始充电；当电流大于30mA时，电磁铁将吸住衔铁，停止充电，从而避免温度过高。 ①若R1=80Ω，控制电路的电源电压为3.6V，则充电过程中的温度变化范围为多少 ？ ②若要适当升高充电器所能达到的最高温度，可将R1 （选填“增大”或“减小”）。 10．在国庆、中秋长假期间，小明到西安旅游时在西安城墙上乘坐了如图所示的观光电动车。该车技术参数如表所示。 空载质量 1080kg 空载时轮胎与水平地面的总接触面积 1000cm2 电动机的额定功率 4kW (1)观光电动车的主要部件之一是电动机，其工作原理是通电导体在磁场中受 的作用；在给观光电动车的电池充电过程中，其电池相当于电路中的 ； (2)观光电动车空载静止在水平地面上时对地面的压强是多大？（g取10N/kg） (3)若观光电动车的游览里程为12km，该车的电动机以额定功率匀速直线行驶，受到的阻力为320N，将电能转化为机械能的效率是80%。在电池中的电量为2kW·h的情况下，该车能否走完12km的里程？请通过计算说明。 11．(1)空气炸锅深受年轻人的喜爱，既可以炸出美味可口的食物，又可以通过传感器使其在各挡位之间转换，起到节能作用，其工作原理如图甲所示。R0为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示。空气炸锅控制电路是利用电流的 （选填“热”或“磁”）效应工作的；当空气炸锅温度升高时，继电器磁性将 （选填“增强”“减弱”或“不变”）；当衔铁被吸下时，空气炸锅处于 （选填“加热”或“保温”）挡位。 (2)如图所示的甲、乙两个模型中，甲图是 的模型（选填“电动机”或“发电机”），乙是根据 原理制成的。 (3)如图所示的是某实验小组测滑轮组机械效率的实验装置。实验时所用的动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 ；实验时所吊起的物体越重，滑轮组的机械效率越 ；影响滑轮组机械效率的因素还有绳子重力和绳子与滑轮之间的 。 12．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）。 13．阅读短文，回答问题： 为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控制电路中电源电压恒定，R1为热敏电阻，R1阻值随温度的变化关系如图乙所示，R2为定值电阻，阻值为5Ω，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到5℃时，控制电路中电流达到100mA，衔铁吸下，制冷器启动工作；当电流降至37.5mA时，衔铁弹回，工作电路断开，制冷器停止工作，如此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某1小时内制冷器功率与时间的关系图。请完成下列问题： (1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 （开关/电源）； (2)温度降低时，热敏电阻R1的阻值将 （增大/减小）； (3)该装置所控制的最低温度 ℃； (4)一小时内，工作电路制冷器消耗的总电能 千瓦时； (5)如果要提高该装置所控制的最低温度，应更换R2，将R2的阻值增大，但此时最高温和最低温的温度差可能将增大，理由是 。 14．某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换。、为电热丝，为滑动变阻器，为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。 型号 电源 加热功率 保温功率 水容量 LELZ20-19 AD220V50Hz 800W 40W 2kg    (1)由图可知，闭合开关时，电磁继电器的上端为 （选填“N”或“S”）极；当电热丝和同时工作时电热水器处于 （选填“加热”或“保温”）挡。 (2)该电热水器正常工作时，求： ①电热丝的阻值 ； ②若电热水器的加热效率为75%，当它处于加热状态时，使水的温度升高25℃需要多长时间 ？ (3)电热水器工作时，若需要提高其保温温度，可行的措施是 。 15．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。 16．某电热水器有高温挡和低温挡。科学兴趣小组同学为模拟该热水器的工作原理，设计了如图甲所示电路。工作电路中有两根电热丝R1和R2，R1规格为“220V 1100W”，电热丝毒R2的阻值为44Ω，电源电压U2为220V。温控电路中电源电压U1恒为12V，R0为定值电阻，放世置于水箱中的热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示，闭合开关S，当通过电磁铁线圈峪中的电流大于或等于50mA时，工作电路断开。电磁铁线圈的电阻忽略不计。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] (1)闭合开关S后，电磁铁的上端为 极；当旋钮开关处于“b、c”位置时，工作电路中的电流为 A？ (2)某次工作过程中，工作电路处于高温挡正常工作30分钟后，水箱中水温升高了40℃，工作电路的热效率为84%，则水箱中水的质量为多少kg？ (3)为了使温控电路控制的最高水温可以在60~84℃范围内调节，需对温控电路进行改进。科学兴趣小组用滑动变阻器和热敏电阻Rt来实现，请在图丙所示虚线框内完善改进后的温控电游路，并标明滑动变阻器的调节范围。（此问不要求写出计算过程） 17．插电式混合动力是当前比较流行的新能源汽车动力模式，当电池电量充足时，以电动模式行驶；当电池电量不足时，以燃油模式行驶，内燃机为汽车提供牵引力，同时还可以驱动发电机给电池充电，综合油耗已然比传统燃油车更低。已知某款油电混合动力汽车电池能够储存电能 20kW•h，如图所示，司机驾驶充满电的该汽车沿平直公路从 A 地匀速行驶途经B地至C地，A、B 两地之间相距 80km，B、C 两地之间相距 50km（路面对汽车的阻力 恒为 540N）。当汽车以电动模式从 A 地行驶到 B 地时，电池的能量还剩余 20%，随即开启燃油模式。当汽车行驶到 C 地时，电池能量显示为 50%。 (1)燃油模式中，发电机的工作原理是 。 (2)若某充电桩的充电功率恒为 2kW，该汽车的蓄电池从电量 10%充到 100%需要的时间 是多少？（忽略充电过程中的能量损失） (3)该汽车从A地到B地在电动模式过程中，将蓄电池储存电能转化为机械能的效率是 多少？ (4)汽车厂家宣传：该汽车的汽油综合利用效率高达 80%，大大节约了用车成本。已知该车从 B 地到 C 地在燃油模式过程中恰好消耗 3.2L 的汽油，请你通过计算说明汽车厂家的宣传是否可信。（汽油的热值取4.0×107J/L，提示：可以保留一位小数） 18．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。 19．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 。 20．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 21．“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 ？ 22．某市突降大雪，市政府积极组织全市力量开展除雪行动，如图所示是一辆电动除雪车正在消除路面积雪的场景，已知该除雪车的额定功率是120kW，质量是5×103kg，车轮与水平地面的总接触面积是（g取10N/kg）。 (1)电动除雪车的主要部件是电动机，其工作原理是 。 (2)除雪车对水平地面的压强是多少？ (3)当除雪车以额定功率进行除雪作业时，在平直的路面上以27km/h的速度匀速前进了1.5km，求除雪车所做的功和受到的阻力。 (4)若除雪车实际工作时的功率为P，在时间t内把质量为m的雪举起装到高为h的运雪车上，试推导出此过程中除雪车效率的表达式。 23．图甲是能设定加热温度的家用空气炸锅的简化电路图。它是通过电热丝来加热空气，从而加热食物。 (1)空气炸锅内有的空气，将这些空气从20℃加热到220℃需要吸收多少热量？[取] (2)工作电路中，电热丝与指示灯支路并联。已知的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率是多少？ (3)在控制电路中，电源电压恒为3V，通过调节变阻器．的阻值来设置加热温度；热敏电阻置于温度监测区域，其阻值随温度变化的关系如图乙所示。当设定加热温度为某一温度时，闭合开关S，工作电路接通，开始加热；当控制电磁铁线圈中的电流时，衔铁被弹起，停止加热。已知该设置温度下的阻值为，电磁铁线圈电阻不计，则设定的加热温度是多少？ (4)若要提高空气炸锅设定的加热温度，请写出一种简便可行的方法。 24．2024年1月18日，天舟七号货运飞船在中国空间站成功对接（图1甲）。当货运飞船和核心舱相互靠近时，为减缓撞击带来的影响，货运飞船与核心舱间需配置缓冲装置。 (1)“飞天”兴趣小组根据以上信息结合物理知识，设计了如图1乙所示的缓冲装置示意图。当条形磁体和通电螺线管靠近时，产生相互排斥的力，说明通电螺线管左端为 极，为增大排斥力，滑动变阻器的滑片应向 端滑动。 (2)2020年6月，袁隆平团队首次在海拔2800米的青海省海西州试种了海水稻。如图2所示是海西州当地水沸腾时的温度计示数，则水的沸点为 ℃，当地的大气压强 （选填“高于”“等于”或“低于”）标准大气压。 (3)如图3所示，当返回舱静止在水平地面时，所受重力和地面对它的 是一对平衡力。 (4)如图4所示，是一款航天员造型音箱，其工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用，如图5所示实例中与该音箱工作原理一致的是 ；（选填甲或乙）能产生感应电流的是 。（选填甲或乙） 25．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 ？ 26．项目式学习小组利用力敏电阻设计如图所示“超载报警器”电路，电源电压恒为9V，要求：当电流表示数时且压力时，衔铁被吸下，报警器报警。 (1)力敏电阻阻值的测量 ①按下图所示，连接电路的过程中，应将开关 ，将电阻箱的阻值调至最大； ②让力敏电阻受到压力为100N，闭合开关、断开开关，记录此时电流表示数；然后 （描述开关状态），调节电阻箱直至电流表示数为 ，此时； ③将力敏电阻置于不同压力，重复步骤②，测得的数据如下表： F/N 100 200 300 400 500 600 700 800 900 300 200 125 90 70 65 62 60 59 分析上表数据可知：力敏电阻的阻值随压力的增大而 ； (2)报警器调试 ①当超载时，控制电路的电流会 ，电磁铁的磁性会 ； ②电梯受到压力为800N时，超重报警器报警，则应调至 ； (3)报警器改进：在使用过程中，发现当电梯支架上的重物的重还未达到800N时，电流表示数已达到20mA时，报警器报警，小组分析发现，一致认为出现这种现象的原因可能是 。请提出一条改进的措施： 。 27．小区内的路灯能根据光线亮暗情况实现自动控制，其电路原理如图所示，是定值电阻，是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增大而减小。 (1)闭合开关，电磁铁的上端为 极。 (2)当开关闭合，光线变暗时，电磁铁的磁性 ，灯泡 。（选填“发光”或“不发光”） 28．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。 29．阅读短文，回答问题： 为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控制电路中电源电压恒定，为热敏电阻，阻值随温度的变化关系如图乙所示，为定值电阻，阻值为5Ω，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到5℃时，控制电路中电流达到100mA，衔铁吸下，制冷器启动工作；当电流降至37.5mA时，衔铁弹回，工作电路断开，制冷器停止工作，如此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某1小时内制冷器功率与时间的关系图。 (1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 （选填“开关”或“电源”）；通电后，电磁铁上端是 极。 (2)温度升高时，热敏电阻的阻值将 （选填“增大”或“减小”）。 (3)若在控制电路中加一个电压表，使得温度升高时，电压表示数变大，应加在 （选填“”或“”）两端。 (4)若要提高该装置所控制的最低温度，应更换，将的阻值 （选填“增大”或“减小”），但此时最高温和最低温的温度差可能将增大，理由是 。 30．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： 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十章 电与磁（综合题30道） 1．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 2．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。 3．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： 4．植物长时间缺水会导致土壤湿度过低，影响生长。在跨学科实践课上，某小组同学们开展了“设计自动浇花装置”的活动。 任务一：设计浇花装置 小组同学将小型水泵接入如图甲所示的电路，闭合开关，水泵开始工作，将水箱中的水输送到花盆中，实现浇花的目的。若要使水泵输送的水流大小可调节，可在电路中串联一个 ；水泵的核心部件电动机的工作原理是 。 任务二：优化浇水装置 小华同学希望增加根据土壤湿度自动浇水的功能，把土壤湿度传感器插入土壤中，如图乙所示，并设计了如图丙所示的控制电路。控制电路电压恒为12V，Rx为湿敏电阻。当土壤湿度低于设定值时，Rx阻值减小，使得通过电磁铁线圈的电流≥30mA，衔铁被吸下，水泵启动；当湿度达标后，会使电流<30mA，衔铁弹回，指示灯L亮。请在图乙虚线框中正确连接水泵和指示灯 。 任务三：调试浇水装置 若要求当土壤湿度为20%（此时时启动水泵，则滑动变阻器的阻值应调节为 Ω；若希望在土壤湿度更高时（如25%）就开始浇水，滑动变阻器的滑片应向 （选填“左”或“右”）调节。 【答案】 滑动变阻器 通电线圈在磁场中受力转动/通电导线在磁场中受力的作用 280 左 【详解】[1]在电路中串联一个滑动变阻器，可以通过调节滑动变阻器接入电路的阻值来改变电路中的总电阻，从而改变电路中的电流，进而改变水泵的实际功率，达到调节水流大小的目的。 [2]电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动，将电能转化为机械能，向外输出动力。 [3]由题意得，衔铁被吸下，水泵启动，此时工作电路的电源与电动机连通；当湿度达标后，衔铁弹回，工作电路指示灯L亮，此时工作电路的电源与指示灯连通，因此连接方式如下所示： [4]当水泵启动时，通过控制电路的电流为0.03A，则由欧姆定律可知，此时总电阻为 此时，则滑动变阻器接入电路的阻值为 [5] 通过电磁铁线圈的电流≥30mA，衔铁被吸下，水泵启动，则水泵启动时电路中的总电阻为400，若希望在土壤湿度更高时（如25%）就开始浇水，Rx阻值会增大，因此应适当减小滑动变阻器接入电路的阻值，即将滑片向左调节。 5．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。 6．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 7．某水电站年均发电量可达，在满足同等电力系统用电需求的情况下，该水电站相较于火力发电站，每年可节约标准煤约（标准煤热值约为），减少排放二氧化碳约。这对我国“碳达峰”“碳中和”目标的实现做出了重要贡献。 (1)水电站中的发电机组是把 能转化为电能的装置，它是利用 原理工作的。 (2)标准煤完全燃烧放出的热量为 J。 (3)请估算，该水电站的发电效率为 %。 (4)请说出一个利用水力发电的优点： 。 【答案】(1) 机械 电磁感应 (2) (3)36 (4)清洁无污染 【详解】（1）[1][2]水电站的发电机组是利用电磁感应原理来工作的，在发电过程中把机械能转化为电能。 （2）标准煤完全燃烧放出的热量为 （3）根据题意可知，该水力发电站发电效率为 （4）利用水力发电不污染环境，所以其优点是：清洁无污染。 8．如图所示，是某具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个挡位，由开关S和加热电阻丝R1、R2组成，U=220V，R2=110Ω控制电路电压恒为U'=12V，R0=5Ω，RF为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘T形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体A竖直上浮，通过T形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加1.5N，电阻减小5Ω。浮体A的底面积为。科技小组对加热器进行测试：向水箱内缓懂注水，当液面上升至距浮体A底部H1=6cm处时，电磁铁线圈中的电流为800mA，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当电磁铁线圈中的电流为600mA，衔铁被释放，防干烧功能启动，加热器停止工作。T形硬质杆的质量和电磁铁线圈的电阻忽略不计。 (1)当加热器处于高挡位时，加热120s所产生的热量全部被0.6kg的水吸收，水温升高了50℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求：①水吸收的热量Q吸。②加热器的高挡功率P额； (2)加热器的低挡功率P低； (3)防干烧的水位位置与浮体A底部的距离H2； (4)为了防止防干烧功能太早启动，请写出一条可行的操作。 【答案】(1)1.26×105J，1050W (2)440W (3)3cm (4)在不改变R0阻值和弹簧情况下，可适当增大线圈的匝数 【详解】（1）水吸收的热量为 加热120s所产生的热量等于水吸收的热量，即 高温挡的功率为 （2）当S断开，R2单独连入电路时，此时电路电阻较小，根据，可知加热器为低温挡，低温挡的功率为 （3）当电流为I=800mA=0.8A时，控制电路的总电阻为 根据串联电路的特点可知，此时压敏电阻的阻值为 当电流为时，防干烧功能启动，此时控制电路的总电阻为 此时压敏电阻的阻值为 压敏电阻的阻值变化量为 由题意知，压敏电阻所受的压力每增加1.5N，电阻减小5Ω，则压力的变化量为，浮力变化量等于压力变化量，即 排开水的体积变化量为 浮体A的底面积，则高度变化 所以防干烧的水位位置与浮体A底部的距离 （4）为了防止防干烧功能太早启动，启动电流是0.6A，就是等于启动电流0.6A时，加热电路还在工作，衔铁未被吸下，这样线圈的磁性要增大，根据线圈的磁性与线圈的匝数和线圈中电流的关系，故在不改变R0阻值和弹簧情况下，可适当增大线圈的匝数。 9．无链条电动自行车，被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它相比传统具有很多优点，如：省力、耐用、安静、结构简单等。如图1所示为一种在售的无链条电动自行车。此车既可以从锂电池获得能量，也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。该车采用能量密度为0.2kW•h/kg的锂电池，能量密度是指存储能量与电池质量的比值。该车的其他主要参数如下表所示（表中电池容量=放电电流×放电时间，例如，1Ah是指以1A的电流能连续工作1h）。（g取10N/kg） 整车 整车质量 40kg 最大车速 26km/h 最大噪声 ≤30dB 锂电池 电压 40V 容量 10Ah 电动机 额定功率 180W (1)骑行者通过踩脚踏板使电动车获得电能，以下与其工作原理相同的是图 ； A． B． C． D． (2)根据上述信息可知，这款车的锂电池质量为 kg。测试时若质量为60kg的骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，在平直路面上最多可连续匀速行驶2.7×104m，已知行驶时的阻力为车对地面压力的0.04倍，电动机的效率为 %。若骑行者同时踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，可使车连续匀速行驶3.6×104m，则“混合动力驱动”时，人所提供的有用能量与锂电池提供的有用能量之比为 ； (3)图甲为充电器过热保护的模拟电路，电源电压恒定，R1为电阻箱，L为阻值不计的线圈，R2是热敏电阻，可感知充电器的温度，其阻值与温度的关系如图乙。此保护装置的工作原理是：当控制电路中的电流小于20mA时，衔铁释放，开始充电；当电流大于30mA时，电磁铁将吸住衔铁，停止充电，从而避免温度过高。 ①若R1=80Ω，控制电路的电源电压为3.6V，则充电过程中的温度变化范围为多少 ？ ②若要适当升高充电器所能达到的最高温度，可将R1 （选填“增大”或“减小”）。 【答案】(1)A (2) 2 75 1∶3 (3) 20℃～40℃ 增大 【详解】（1）A．图中是电磁感应现象，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流，将机械能转化为电能，骑行者通过踩脚踏板使电动车获得电能的原理与此相同，故A符合题意； B．图中是奥斯特实验，说明电流周围有磁场，故B不符合题意； C．此图是探究电磁铁的磁性强弱与什么因素有关的实验装置，故C不符合题意； D．图中通电导体在磁场中受力运动，电能转化为机械能，是电动机的原理图，故D不符合题意。 故选A。 （2）[1]电池能够储存的电能为 则这款车的锂电池质量为 [2]车子匀速行驶，受力平衡，则牵引力为 则牵引力做功为 则电动机的效率为 [3]混合动力驱动时提供的能量 则人所提供的有用能量 则人所提供的有用能量与锂电池提供的有用能量之比为 （3）[1]控制电路中，、串联。当电流为20mA时，总电阻为 此时阻值为 当电流为30mA时，总电阻为 此时阻值为 所以阻值变化范围为，由乙图可知充电过程中的温度变化范围为20℃～40℃。 [2]电磁铁吸住衔铁，停止充电时的电流不变，则总电阻不变，升高充电器所能达到的最高温度，对应阻值变小，则阻值应调大一些。 10．在国庆、中秋长假期间，小明到西安旅游时在西安城墙上乘坐了如图所示的观光电动车。该车技术参数如表所示。 空载质量 1080kg 空载时轮胎与水平地面的总接触面积 1000cm2 电动机的额定功率 4kW (1)观光电动车的主要部件之一是电动机，其工作原理是通电导体在磁场中受 的作用；在给观光电动车的电池充电过程中，其电池相当于电路中的 ； (2)观光电动车空载静止在水平地面上时对地面的压强是多大？（g取10N/kg） (3)若观光电动车的游览里程为12km，该车的电动机以额定功率匀速直线行驶，受到的阻力为320N，将电能转化为机械能的效率是80%。在电池中的电量为2kW·h的情况下，该车能否走完12km的里程？请通过计算说明。 【答案】(1) 力 用电器 (2)1.08×105Pa (3)见解析 【详解】（1）[1]电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用。 [2]在给观光电动车的电池充电过程中，电池消耗电能，属于用电器。 （2）车静止于水平地面上时，对地面的压力等于自身重力，压力为 车对地面压强为 （3）电池能够提供的总能量为 有用功为 车沿直线匀速行驶，处于平衡状态，牵引力与阻力相等，为 车可以行驶的路程为 故可以走完12km里程。 11．(1)空气炸锅深受年轻人的喜爱，既可以炸出美味可口的食物，又可以通过传感器使其在各挡位之间转换，起到节能作用，其工作原理如图甲所示。R0为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示。空气炸锅控制电路是利用电流的 （选填“热”或“磁”）效应工作的；当空气炸锅温度升高时，继电器磁性将 （选填“增强”“减弱”或“不变”）；当衔铁被吸下时，空气炸锅处于 （选填“加热”或“保温”）挡位。 (2)如图所示的甲、乙两个模型中，甲图是 的模型（选填“电动机”或“发电机”），乙是根据 原理制成的。 (3)如图所示的是某实验小组测滑轮组机械效率的实验装置。实验时所用的动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 ；实验时所吊起的物体越重，滑轮组的机械效率越 ；影响滑轮组机械效率的因素还有绳子重力和绳子与滑轮之间的 。 【答案】(1) 磁 增强 保温 (2) 电动机 电磁感应 (3) 低 高 摩擦力 【详解】（1）[1]空气炸锅控制电路主要部分是电磁铁，电磁铁利用电流的磁效应工作的，当有电流通过电磁铁时，会产生磁场，从而吸引衔铁来控制电路的通断。 [2][3]当空气炸锅温度升高时，因为热敏电阻R0的阻值随温度升高而减小，根据欧姆定律可知，在电源电压不变的情况下，电路中的电流会增大，磁性将增强，而电流增大，会使电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下，工作电路中两个电阻串联，电路的总电阻较大，由可知电功率较小，空气炸锅将处于保温挡位。 （2）[1][2]甲图中通电后线圈在磁场中会受到力的作用而转动，将电能转化为机械能，这是电动机的工作原理；乙图中当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这是发电机的工作原理，即电磁感应现象。 （3）[1]实验时所用的动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。因为动滑轮越重，提升动滑轮所做的额外功就越多，在有用功不变的情况下，总功增大，根据公式可知机械效率会降低。 [2]实验时所吊起的物体越重，滑轮组的机械效率越高。因为在滑轮组不变的情况下，额外功基本不变，当吊起的物体越重，有用功就越大，有用功在总功中所占的比例就越大，所以机械效率越高。 [3]影响滑轮组机械效率的因素还有绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦力，绳子重力和摩擦力都会使额外功增加，从而降低滑轮组的机械效率。 12．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。 13．阅读短文，回答问题： 为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控制电路中电源电压恒定，R1为热敏电阻，R1阻值随温度的变化关系如图乙所示，R2为定值电阻，阻值为5Ω，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到5℃时，控制电路中电流达到100mA，衔铁吸下，制冷器启动工作；当电流降至37.5mA时，衔铁弹回，工作电路断开，制冷器停止工作，如此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某1小时内制冷器功率与时间的关系图。请完成下列问题： (1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 （开关/电源）； (2)温度降低时，热敏电阻R1的阻值将 （增大/减小）； (3)该装置所控制的最低温度 ℃； (4)一小时内，工作电路制冷器消耗的总电能 千瓦时； (5)如果要提高该装置所控制的最低温度，应更换R2，将R2的阻值增大，但此时最高温和最低温的温度差可能将增大，理由是 。 【答案】(1)开关 (2)增大 (3)2 (4)1.8 (5)温度越高，R1阻值变化越慢 【详解】（1）电磁继电器的作用相当于一个开关，用来控制电路的通断。 （2）根据乙图可知，温度降低时，热敏电阻R1的阻值将变大。 （3）当温度升高到5℃时，热敏电阻的阻值为25Ω，控制电路中电流达到100mA，可得控制电路的电源电压为 制冷器启动工作时温度降低，当制冷器停止工作时该装置所控制的温度最低，此时电路中的电流为37.5mA；此时电路中的总电阻为 热敏电阻的阻值为 由图乙可知，此时温度为2℃。 （4）根据丙图可知，工作电路制冷器1h内工作的时间为 工作电路制冷器消耗的总电能为 （5）提高该装置所控制的最低温度，R1电阻变小，若要保持电流降至37.5mA时，衔铁弹回，工作电路断开，应增大R2的阻值，此时温度差会变大，由图乙可知，温度越高，R1阻值变化越慢。 14．某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换。、为电热丝，为滑动变阻器，为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。 型号 电源 加热功率 保温功率 水容量 LELZ20-19 AD220V50Hz 800W 40W 2kg    (1)由图可知，闭合开关时，电磁继电器的上端为 （选填“N”或“S”）极；当电热丝和同时工作时电热水器处于 （选填“加热”或“保温”）挡。 (2)该电热水器正常工作时，求： ①电热丝的阻值 ； ②若电热水器的加热效率为75%，当它处于加热状态时，使水的温度升高25℃需要多长时间 ？ (3)电热水器工作时，若需要提高其保温温度，可行的措施是 。 【答案】(1) S 保温 (2) (3)见解析 【详解】（1）[1]由电路图可知，电流从螺线管的下方流入，上方流出，根据安培定则可知，电磁继电器的上端为S极。 [2]当电热丝和同时工作时，工作电路中和串联，电路的总电阻最大，由可知，电热水器的功率最小，处于保温状态。 （2）[1]当单独接入电路时，电路处于加热挡，加热功率为，则电热丝的阻值 当工作电路中和串联，处于保温状态，电路总电阻 电热丝的阻值 [2]水吸收热量 消耗电能 由得， （3）由题可知，电热水器工作时，若需要提高其保温温度，对应热敏电阻阻值会变小，要保证控制电路中的动作电流不变，所以，可以“将滑动变阻器的滑片向右移”或“减小控制电路的电源电压”或“减小电磁继电器线圈匝数”或“串联一个电阻”（其他合理答案均可） 15．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 16．某电热水器有高温挡和低温挡。科学兴趣小组同学为模拟该热水器的工作原理，设计了如图甲所示电路。工作电路中有两根电热丝R1和R2，R1规格为“220V 1100W”，电热丝毒R2的阻值为44Ω，电源电压U2为220V。温控电路中电源电压U1恒为12V，R0为定值电阻，放世置于水箱中的热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示，闭合开关S，当通过电磁铁线圈峪中的电流大于或等于50mA时，工作电路断开。电磁铁线圈的电阻忽略不计。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] (1)闭合开关S后，电磁铁的上端为 极；当旋钮开关处于“b、c”位置时，工作电路中的电流为 A？ (2)某次工作过程中，工作电路处于高温挡正常工作30分钟后，水箱中水温升高了40℃，工作电路的热效率为84%，则水箱中水的质量为多少kg？ (3)为了使温控电路控制的最高水温可以在60~84℃范围内调节，需对温控电路进行改进。科学兴趣小组用滑动变阻器和热敏电阻Rt来实现，请在图丙所示虚线框内完善改进后的温控电游路，并标明滑动变阻器的调节范围。（此问不要求写出计算过程） 【答案】(1) N 5 (2)19.8kg (3)见解析 【详解】（1）[1][2]由安培定则可知，电磁铁上端为N极，由图可知，当工作电路的旋钮开关处于“bc”位置时，电路为R1的简单电路已知R1的功率 由P=UI公式可得，电路中的电流 （2）由图可知∶工作电路处于高温挡时，R1、R2并联， 则总功率 工作电路处于高温挡工作时间 所以，工作电路处于高温挡工作30分钟消耗的电能 由可得，水吸收的热量 由可得，水的质量 （3）当通过电磁继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，衔铁会被吸下，工作电路断开，根据可知此时控制电路中的总电阻 由图像可知：水温为60℃热敏电阻Rt的阻值为：Rt1=220Ω，水温为84℃热敏电阻Rt的阻值为Rt2=160Ω， 则R总>Rt1>Rt2， 所以，为了使温控电路控制的最高水温可以在60℃-84℃范围内调节，利用滑动变阻器和热敏电阻Rt应串联连接， 根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知当水温为60℃时滑动变阻器连入电路的阻值为R滑1=R总-Rt1=240Ω-220Ω=20Ω 当水温为84℃时滑动变阻器连入电路的阻值为R滑2=R总-Rt2=240Ω-160Ω=80Ω 所以，滑动变阻器的调节范围为20Ω~80Ω。如图所示： 17．插电式混合动力是当前比较流行的新能源汽车动力模式，当电池电量充足时，以电动模式行驶；当电池电量不足时，以燃油模式行驶，内燃机为汽车提供牵引力，同时还可以驱动发电机给电池充电，综合油耗已然比传统燃油车更低。已知某款油电混合动力汽车电池能够储存电能 20kW•h，如图所示，司机驾驶充满电的该汽车沿平直公路从 A 地匀速行驶途经B地至C地，A、B 两地之间相距 80km，B、C 两地之间相距 50km（路面对汽车的阻力 恒为 540N）。当汽车以电动模式从 A 地行驶到 B 地时，电池的能量还剩余 20%，随即开启燃油模式。当汽车行驶到 C 地时，电池能量显示为 50%。 (1)燃油模式中，发电机的工作原理是 。 (2)若某充电桩的充电功率恒为 2kW，该汽车的蓄电池从电量 10%充到 100%需要的时间 是多少？（忽略充电过程中的能量损失） (3)该汽车从A地到B地在电动模式过程中，将蓄电池储存电能转化为机械能的效率是 多少？ (4)汽车厂家宣传：该汽车的汽油综合利用效率高达 80%，大大节约了用车成本。已知该车从 B 地到 C 地在燃油模式过程中恰好消耗 3.2L 的汽油，请你通过计算说明汽车厂家的宣传是否可信。（汽油的热值取4.0×107J/L，提示：可以保留一位小数） 【答案】(1)电磁感应现象 (2)9h (3)75% (4)见解析 【详解】（1）燃油模式中，发电机的工作原理是电磁感应现象。 （2）若某充电桩的充电功率恒为2kW，该汽车的蓄电池从电量10%充到100%需要的时间是 （3）在电动模式中，该车从A地到B地，消耗的电能为 因为该车从A地到B地匀速行驶，所以 在电动模式中，该车从A地到B地，牵引力做功为 在电动模式中，汽车将蓄电池储存电能转化为机械能的效率是。 （4）该车从B地到C地在燃油模式过程中恰好消耗3.2L的汽油，汽油放出的热量为 使用燃油模式时，内能转化为的机械能为 发电转化为的电能为 使用燃油模式时的效率为 远小于该汽车厂家宣传的汽油综合利用效率高达 80%，故汽车厂家的宣传不可信。 18．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。 19．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 20．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。 21．“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。 22．某市突降大雪，市政府积极组织全市力量开展除雪行动，如图所示是一辆电动除雪车正在消除路面积雪的场景，已知该除雪车的额定功率是120kW，质量是5×103kg，车轮与水平地面的总接触面积是（g取10N/kg）。 (1)电动除雪车的主要部件是电动机，其工作原理是 。 (2)除雪车对水平地面的压强是多少？ (3)当除雪车以额定功率进行除雪作业时，在平直的路面上以27km/h的速度匀速前进了1.5km，求除雪车所做的功和受到的阻力。 (4)若除雪车实际工作时的功率为P，在时间t内把质量为m的雪举起装到高为h的运雪车上，试推导出此过程中除雪车效率的表达式。 【答案】(1)通电线圈在磁场中受力会发生转动 (2) (3)， (4) 【详解】（1）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力会发生转动。当电动机的线圈中有电流通过时，线圈会在磁场中受到力的作用而转动，从而实现电能向机械能的转化。 （2）除雪车质量是5×103kg，除雪车对水平地面的压力为 车轮与水平地面的总接触面积是，除雪车对水平地面的压强为   （3）除雪车匀速行驶的速度为 行驶的路程为 除雪车行驶的时间为 除雪车的额定功率为 该过程除雪车所做的功为   除雪车行驶过程的牵引力为 由于除雪车匀速直线行驶，除雪车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，故除雪车受到的阻力为   （4）把质量为m的雪举起装到高为h的运雪车上，有用功为 除雪车实际工作时的功率为P，在时间t内的总功为 除雪车效率的表达式为 23．图甲是能设定加热温度的家用空气炸锅的简化电路图。它是通过电热丝来加热空气，从而加热食物。 (1)空气炸锅内有的空气，将这些空气从20℃加热到220℃需要吸收多少热量？[取] (2)工作电路中，电热丝与指示灯支路并联。已知的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率是多少？ (3)在控制电路中，电源电压恒为3V，通过调节变阻器．的阻值来设置加热温度；热敏电阻置于温度监测区域，其阻值随温度变化的关系如图乙所示。当设定加热温度为某一温度时，闭合开关S，工作电路接通，开始加热；当控制电磁铁线圈中的电流时，衔铁被弹起，停止加热。已知该设置温度下的阻值为，电磁铁线圈电阻不计，则设定的加热温度是多少？ (4)若要提高空气炸锅设定的加热温度，请写出一种简便可行的方法。 【答案】(1) (2) (3) (4)减小的阻值 【详解】（1）空气炸锅内有的空气，将这些空气从20℃加热到220℃需要吸收的热量为 （2）工作电路中，电热丝与指示灯支路并联，可得的额定电流 指示灯支路的电流 指示灯支路消耗的功率 （3）当控制电流时，电路的总电阻 热敏电阻 根据乙图知，设置的加热温度为 （4）若要提高空气炸锅设定的加热温度，据乙图可知，温度越高，热敏电阻的阻值越大，当控制电路中的电流不变时，根据可知，控制电路中的总电阻不变，则可减小的阻值。 24．2024年1月18日，天舟七号货运飞船在中国空间站成功对接（图1甲）。当货运飞船和核心舱相互靠近时，为减缓撞击带来的影响，货运飞船与核心舱间需配置缓冲装置。 (1)“飞天”兴趣小组根据以上信息结合物理知识，设计了如图1乙所示的缓冲装置示意图。当条形磁体和通电螺线管靠近时，产生相互排斥的力，说明通电螺线管左端为 极，为增大排斥力，滑动变阻器的滑片应向 端滑动。 (2)2020年6月，袁隆平团队首次在海拔2800米的青海省海西州试种了海水稻。如图2所示是海西州当地水沸腾时的温度计示数，则水的沸点为 ℃，当地的大气压强 （选填“高于”“等于”或“低于”）标准大气压。 (3)如图3所示，当返回舱静止在水平地面时，所受重力和地面对它的 是一对平衡力。 (4)如图4所示，是一款航天员造型音箱，其工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用，如图5所示实例中与该音箱工作原理一致的是 ；（选填甲或乙）能产生感应电流的是 。（选填甲或乙） 【答案】(1) N A (2) 91 低于 (3)支持力 (4) 乙 甲 【详解】（1）[1]同名磁极相互排斥，当条形磁体和通电螺线管靠近时，产生相互排斥的力，说明通电螺线管左端为N极； [2]为增大排斥力，应增强通过螺线管的磁性，则应增大通过它的电流，根据欧姆定律可知，应减小电路中的电阻，故滑动变阻器的滑片应向A端移动； （2）[1]根据图示可知，温度计的分度值为1℃，示数为91℃，即水的沸点为91℃； [2]由于水的沸点随气压升高而增大，随气压的降低而减小，且水在标准大气压下的沸点为100℃，由此可知当地的大气压强低于标准大气压； （3）当返回舱静止在水平地面时，受到竖直向上的支持力和竖直向下的重力作用，处于平衡状态，二力是一对平衡力； （4）[1][2]图乙中有外部电源，是探究通电导线在磁场中受到力的作用的实验演示装置，与音箱的工作原理一致；图甲中有灵敏电流计，没有外部电源，是探究电磁感应现象的实验装置，当ab做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。 25．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。 26．项目式学习小组利用力敏电阻设计如图所示“超载报警器”电路，电源电压恒为9V，要求：当电流表示数时且压力时，衔铁被吸下，报警器报警。 (1)力敏电阻阻值的测量 ①按下图所示，连接电路的过程中，应将开关 ，将电阻箱的阻值调至最大； ②让力敏电阻受到压力为100N，闭合开关、断开开关，记录此时电流表示数；然后 （描述开关状态），调节电阻箱直至电流表示数为 ，此时； ③将力敏电阻置于不同压力，重复步骤②，测得的数据如下表： F/N 100 200 300 400 500 600 700 800 900 300 200 125 90 70 65 62 60 59 分析上表数据可知：力敏电阻的阻值随压力的增大而 ； (2)报警器调试 ①当超载时，控制电路的电流会 ，电磁铁的磁性会 ； ②电梯受到压力为800N时，超重报警器报警，则应调至 ； (3)报警器改进：在使用过程中，发现当电梯支架上的重物的重还未达到800N时，电流表示数已达到20mA时，报警器报警，小组分析发现，一致认为出现这种现象的原因可能是 。请提出一条改进的措施： 。 【答案】(1) 断开 闭合开关、断开开关 减小 (2) 增大 增强 60 (3) 见解析 见解析 【详解】（1）①[1]按图 2 所示，连接电路的过程中，应将开关断开，将电阻箱的阻值调至最大。这样做是为了确保在连接电路时，电路中没有电流通过，保障操作人员的安全以及避免电路元件受到意外损坏。 ②[2][3]让力敏电阻受到压力为100N，闭合开关S1、断开开关S2，记录此时电流表示数I0；然后闭合开关S2、断开开关S1，调节电阻箱R0直至电流表示数为I0，此时Rs = R0。这是因为当开关状态改变后，电路中只有电阻箱接入电路，通过调节电阻箱使电流表示数与之前力敏电阻单独接入电路时相同，根据串联电路中电流相等以及欧姆定律，此时电阻箱的阻值就等于力敏电阻的阻值。 ③分析上表数据可知：压力增大，力敏电阻的阻值减小，可以得到力敏电阻的阻值随压力的增大而减小。 （2）①[1][2]当超载时，压力F增大，根据力敏电阻的特性，其阻值Rs减小。由于电源电压U1 恒为9V不变，电路中的总电阻减小，由可知，控制电路的电流会增大。电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，其它条件不变，电流越大，电磁铁的磁性会增强。 ②[3]当电梯受到压力为800N 时，由表格可知此时力敏电阻Rs=60Ω。要使报警器报警，电流I≥20mA=0.02A。此时电路的总电阻 由串联电路电阻的规律可知R0=R总-Rs=450Ω-60Ω=390Ω （3）[1][2]在使用过程中，发现当电梯支架上的重物的重还未达到800N时，电流表示数已达到20mA时，报警器报警，报警器改进出现这种现象的原因可能是：电源电压长期使用后有所下降，导致在力敏电阻阻值还未减小到对应 800N 压力下的阻值时，电路电流就已经达到了 20mA；改进的措施：可以在电路中串联一个可调电阻，通过调节该电阻来补偿电源电压的变化或力敏电阻性能的变化，使报警器在设定的压力和电流条件下准确报警。 27．小区内的路灯能根据光线亮暗情况实现自动控制，其电路原理如图所示，是定值电阻，是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增大而减小。 (1)闭合开关，电磁铁的上端为 极。 (2)当开关闭合，光线变暗时，电磁铁的磁性 ，灯泡 。（选填“发光”或“不发光”） 【答案】(1)N (2) 减弱 发光 【详解】（1）电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极。 （2）[1][2]由图可知，当开关闭合，控制电路中，电磁铁、电阻与光敏电阻串联，电流表测量控制电路的电流，由于光敏电阻的阻值大小随光照强度的增大而减小，所以，当光线变暗时，光敏电阻的电阻变大，控制电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，电流表的示数变小。电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，对衔铁的吸引力减小，在右边弹簧的拉力作用下，触点向下运动，开关闭合，灯泡发光。 28．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。 29．阅读短文，回答问题： 为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控制电路中电源电压恒定，为热敏电阻，阻值随温度的变化关系如图乙所示，为定值电阻，阻值为5Ω，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到5℃时，控制电路中电流达到100mA，衔铁吸下，制冷器启动工作；当电流降至37.5mA时，衔铁弹回，工作电路断开，制冷器停止工作，如此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某1小时内制冷器功率与时间的关系图。 (1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 （选填“开关”或“电源”）；通电后，电磁铁上端是 极。 (2)温度升高时，热敏电阻的阻值将 （选填“增大”或“减小”）。 (3)若在控制电路中加一个电压表，使得温度升高时，电压表示数变大，应加在 （选填“”或“”）两端。 (4)若要提高该装置所控制的最低温度，应更换，将的阻值 （选填“增大”或“减小”），但此时最高温和最低温的温度差可能将增大，理由是 。 【答案】(1) 开关 S (2)减小 (3) (4) 增大 温度越高，阻值变化越慢 【详解】（1）[1][2]电磁继电器的作用相当于一个开关，用来控制电路的通断；当开关闭合后，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极。 （2）由图乙可知，温度升高时，热敏电阻的阻值变小。 （3）两电阻串联，温度升高时，电阻变小，电路中电流变大，电阻不变，由，两端电压变大，所以电压表应加在两端。 （4）提高该装置所控制的最低温度，电阻变小，若要保持电流降至37.5mA时，衔铁弹回，工作电路断开，根据欧姆定律，应增大的阻值，此时温度差会变大，由图乙可知，温度越高，阻值变化越慢。 30．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。 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 $