2026年山东省青岛市中考物理自主招生复习专项练习：二十二、电与磁（2）

2026年山东省青岛市中考物理自主招生考试物理 二十二、电与磁（2） 一、单选题 1．一位科学家在野外考察时，发现随身携带的能自由转动的小磁针静止在竖直方向，且N极朝下，则他所处的位置是（   ） A．赤道附近 B．地理南极附近 C．地理北极附近 D．一座山顶上 2．如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，下列说法中正确的是（　　） A．电磁铁上端为S极，触点B与C断开，汽车启动 B．电磁铁上端为S极，触点B与C接通，汽车启动 C．电磁铁上端为N极，触点B与C断开，汽车启动 D．电磁铁上端为N极，触点B与C接通，汽车启动 3．如图所示是拍摄机动车辆闯红灯的工作原理示意图．光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆．下列有关说法正确的是（   ）                                               A．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 B．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 C．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 4．电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R为保护电阻，压敏电阻的阻值随压力的增大而减小．下列说法正确的是 A．控制电路接通后，电磁铁的上端为N极 B．电梯正常运行时K与B接触 C．超载时电磁铁磁性增大 D．处于图示位置时电磁铁对衔铁的吸引力大约是弹簧弹力的3倍 5．对于图中所示的四幅图，以下说法正确的是（　　） A．甲图中通电导线周围存在着磁场，如果将小磁针移走，该磁场将消失 B．乙图中闭合开关，通电螺线管右端为N极 C．丙图中闭合开关，保持电流方向不变，对调磁体的N、S极，导体的运动方向不变 D．丁图中绝缘体接触验电器金属球后验电器的金属箔张开一定角度，说明该棒带正电 6．如图所示是动圈式话筒和扬声器的构造示意图．讲话时的声音使膜片振动，与之相连的线圈也跟着一起振动，线圈中产生随声音变化的电流．变化的电流通过扬声器的线圈，线圈就会在磁场中来回振动，带动纸盆也来回振动发出声音．根据以上叙述思考，下列说法正确的是 A．扬声器的线圈振动是因为通电导线在磁场中受到力的作用 B．动圈式话筒是把电能转化成机械能的一种装置 C．电风扇的工作原理与动圈式话筒的工作原理相同 D．扬声器的工作原理是法拉第发现的电磁感应现象 7．如图所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、cd、ef两两相交并构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点，当三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流时，O点磁感应强度的大小为B1，M点磁感应强度的大小为B2，N点磁感应强度的大小为（    ） A．B1 B．B2 C．B1+B2 D．B1﹣B2 8．如下图所示，闭合开关后，四个小磁针指向(蓝色为N极)都正确的是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示为双线并绕的螺线管，a、b、c、d 为四个接线柱，其中 a、c之间连接一根较细的导线；b、d 之间连接一根较粗的导线。如用两端电压恒定的同一个电源供电， 下列连接方式中磁性最强的方法是（ ） A．将 bc 相连，然后 a、d 分别接电源两极 B．将 cd 相连，然后 a、b 分别接电源两极 C．将ab 相连、cd 相连，然后分别接电源两极 D．将 ad 相连、bc 相连，然后分别接电源两极 10．如图所示，一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，此时小磁针的N极向纸内偏转，这一束粒子可能是（　　） A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的负离子束 C．向右飞行的电子束 D．向左飞行的电子束 二、多选题 11．图是汽车尾气中CO浓度的检测电路示意图。气敏电阻R1的阻值随CO浓度增大而减小，R2是滑动变阻器，开关S闭合，当CO浓度高于某一设定值时，电铃报警。下列说法正确的是（　　）    A．电磁铁的上端是N极 B．电铃应接在A和B之间 C．当CO浓度升高时电磁铁的磁性减弱 D．电源用久后，U1减小，CO的报警浓度会变高 12．如图所示，是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和电磁继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天路灯熄灭，夜晚路灯亮起。下列说法正确的是（　　） A．电路工作时，电磁铁上端为S极 B．给路灯供电的电源应接在b、c两端 C．控制电路电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮 D．路灯发光时把电能全部转化为光能 13．如图，某同学自制了一个扬声器，将线圈紧密粘贴在纸杯底部，在线圈上方放置一个强磁铁，在线圈中通入交变电流后，纸杯振动发声。下列说法正确的是（　　） A．该扬声器与电动机的工作原理相同 B．磁场对线圈的力的方向随电流方向改变而改变 C．线圈带动纸杯振动是电磁感应现象 D．线圈中的电流不会产生磁场 14．图甲是一种汽车尾气排放检测电路。当尾气浓度高于某一设定值时，电铃报警：气敏电阻的阻值与尾气浓度之间的关系如图乙所示，下列分析正确的是（    ） A．电磁铁通电后，线圈上端为S极 B．的阻值随尾气浓度的增大而增大 C．检测时保持滑片位置不变，当尾气浓度变大时，两端电压变大 D．为使尾气浓度更低时报警，应将滑片适当上移 15．为构建新型能源体系，河南省已建成多个抽水蓄能电站。如图，在用电低谷时，用电将水从下水库抽至上水库蓄能；在用电高峰期，上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时，水的重力势能转化为电能 B．上水库放水时，流下的水的重力势能减小 C．放水发电时，发电机是利用电磁感应工作的 D．放水发电时，水的机械能全部转化为了电能 三、实验题 16．（1）如图1，闭合开关，观察到金属杆ab向左滚动；断开开关，将电源两极对调后重新闭合开关，将观察到金属杆向 滚动．如果同时改变电流方向和磁场方向变为原来方向相反，那么金属杆将运动． （2）如图2，所示，当闭合开关时，让导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针会发生偏转，说明电路中有电流产生．此过程中能量的转化情况是，利用此原理可制成机． 17．小明在做“探讨什么情况下磁可以生电”实验时，连接了如图所示的实验装置，PQ、MN为两水平放置的平行金属导线，两导轨右侧连接定值电阻R，一金属棒垂直搁在两导轨上，与导轨接触良好，接触点分别为a、b，现把该装置放入一大小、方向均不变的磁场区域内、用力F拉动金属棒沿导轨匀速运动时，在闭合回路可产生感应电流，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，忽略所有摩擦阻力和除R外其他电阻，则 （1）当向左拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为 ； （2）当向右拉动金属棒时，金属棒相当于电源给电阻R供电，则此时金属棒的 （选填“a”或“b”）端相当于电源的正极。 四、计算题 18．为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] （1）请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理。 （2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。 （3）求工作电路在保温状态下的电功率。 （4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。 19．如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅简化电路，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。 （1）在工作电路中，指示灯L标有“2V　0.2A”字样，要使指示灯L正常工作，则保护电阻R0的阻值为多大？ （2）把空气炸锅单独接入家庭电路中正常工作2min，电能表上标有600r/kW·h的字样，其转盘刚好转了20转，则空气炸锅的电功率是多少？ （3）在控制电路中，电源电压恒定为3V，用R3来设置加热温度，热敏电阻R2置于温度监测区域，它的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，R3的阻值恰好为40Ω，闭合开关S，工作电路接通，开始加热；当控制电流I = 0.03A时，衔铁被弹起，停止加热，则设定的加热温度是多少？ 20．为了节约电能又不影响照明，工人师傅设计出一个路灯改造方案。此前，每个路灯装有一只“220V  100W”的灯泡L0。此次改造要为每个路灯加装一只相同规格的灯泡L，并安装一个电磁控制感应装置，当夜幕降临时，光控开关闭合，路灯处于低功率的柔光状态；当行人走进感应区时，灯光瞬间变亮，离开感应区时，路灯又恢复原来的柔光状态。图甲是设计的电路（加装的灯泡L未画出），控制电路的电源电压恒为4.5V，压敏电阻R的阻值随压力大小变化的图像如图乙所示，当通过电磁铁的电流等于或大于临界值时，衔铁会被电磁铁吸引而转换触点。工作电路的电源电压220V不变，不考虑灯丝电阻变化，电磁铁线圈电阻忽略不计。 (1)为达到改造要求，工人师傅需要将灯泡L接在电路中 （选填“A”或“B”）处。从安全用电角度考虑，工作电路的导线 （选填“C”或“D”）端应接火线。 (2)若控制电路中R1接入的阻值为55Ω，当感应区上受到的压力时，衔铁被电磁铁吸引转换触点，则感应装置中电磁铁的电流临界值是多少？保持电磁铁电流临界值不变，要想让重力更小的人经过感应区时路灯变亮，写出一种可行的改进办法。 (3)若某路灯每天工作总时间为10h，处于柔光状态的时间累计为8h，求改造后这个路灯在六月份（30天）节约的电能（控制电路消耗的电能忽略不计）。 (4)如图丙所示，在方案实施过程中，工人师傅改装完某处的路灯后，需要把重为200N的材料车沿倾斜路面推至下一路灯处，M、N是途经的两点。已知MN两点间的距离为20m，竖直的灯杆与路面夹角为，材料车受到的摩擦力大小是其重力的0.05倍。假设推力F的方向始终与倾斜路面平行，求工人师傅将材料车从M点匀速推至N点的过程中推力F做的功。 五、综合题 21．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： 。 22．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 （选填“甲”或“乙”）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v的关系为，v的单位为km/h），当该动车组以400 km/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v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v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v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 如图丙，受电弓安装在高铁车厢的顶部，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 （选填“丁”或“戊”）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，如图己所示。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6 V，定值电阻为10 Ω，警示灯标有“6V  0.5A”。当电磁铁线圈中的电流I≥0.1 A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： 。 六、科普阅读题 23．阅读材料，回答问题 风力发电 风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电将助力我国实现碳中和目标，风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示，一面较平，另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。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。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5m/s≤v≤10m/s，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的关系如图丁所示。（为方便计算，图丙和图丁数据已作简化处理。） （1）完成下列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）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于 kg的煤完全燃烧放出的热量；（q煤=3.0×107J/kg） （4）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，若发电机输出电能1kWh，叶片需要转动 圈； （5）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。 24．阅读短文，回答问题。 跨学科实践——制作智能垃圾箱模型 【任务要求】为保护环境、节约资源，同学们设计制作智能垃圾箱模型，实现对可回收垃圾的收集、自动称量、压缩的目的。 【设计制作】任务一：设计制作称重系统。图甲是称重的原理图，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，压力传感器的电阻的阻值与压力的关系图线如图乙所示。某次测试中，将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V。电压表示数能反映回收垃圾质量的大小，可在电压表上标注对应的质量值。（g取10N/kg） 任务二：设计制作压缩系统。图丙是设计制作的工作流程图。 图丁为压缩系统的模型图。当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。从而使压板在收集箱内移动。压缩系统的部分参数如下表，“导程”指螺杆每旋转一周推拉杆移动的直线距离，“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，“电动机效率”指电动机将电能转化为机械能的效率。设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积。 电动机额定功率/W 60 导程/（m·r-1） 1.2×10-2 电动机的额定转速/（r·s-1） 60 减速机的速比 20 电动机的效率/% 90 压板的质量/kg 10 【交流评价】同学间交流，对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价。 (1)雷达发射的超声波是由声源 产生的，改变电动机中的 方向可改变压板运动的方向； (2)“交流评价”“反思改进”是工作流程图中的两个环节，其中环节A为 ；C处提出的问题是 ； (3)关于本次实践活动，下列说法正确的是___________； A．压力传感器受到的压力越大，通过它的电流越大 B．压力传感器受到的压力越大，它的阻值越大 C．电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变大 D．当电压表示数为6V时，可回收物的质量为2kg (4)若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于 s时，电动机启动。电动机以额定功率工作时，压板与回收物的接触面积为800cm²，则压板对回收物的压强为 Pa；（超声波速度取340m/s） (5)实验测试完成后，同学们对模型存在的问题和需要改进的地方进行了交流。他们认为若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是 ；请对模型的设计再提出一个改进的建议或创新方法 。 试卷第2页，共27页 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年山东省青岛市中考物理自主招生考试物理 二十二、电与磁（2） 一、单选题 1．一位科学家在野外考察时，发现随身携带的能自由转动的小磁针静止在竖直方向，且N极朝下，则他所处的位置是（   ） A．赤道附近 B．地理南极附近 C．地理北极附近 D．一座山顶上 【答案】C 【详解】磁针静止时沿竖直方向，且s极向下，说明该位置的磁感线向上，即在地磁北极附近，正好是地理的南极附近，所以选项B正确； 2．如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，下列说法中正确的是（　　） A．电磁铁上端为S极，触点B与C断开，汽车启动 B．电磁铁上端为S极，触点B与C接通，汽车启动 C．电磁铁上端为N极，触点B与C断开，汽车启动 D．电磁铁上端为N极，触点B与C接通，汽车启动 【答案】D 【详解】当钥匙插入钥匙孔并转动时，一般地，汽车会启动开来，所以电动机启动，要使电动机启动，则B、C要接通，而根据右手定则通过电磁铁的电流来判断出电磁铁上端为N极，综合判断D是正确的． 3．如图所示是拍摄机动车辆闯红灯的工作原理示意图．光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆．下列有关说法正确的是（   ）                                               A．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 B．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 C．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 【答案】B 【分析】（1）只有在红灯亮的期间，光控开关才闭合，若此时车辆违规闯红灯行驶时，会压上压力开关，压力开关受到机动车的压力会闭合； （2）光控开关和压力开关都闭合后，电磁铁中有电流通过，产生磁性，电磁铁会将衔铁吸下，使摄像系统所在的电路接通，摄像机会对违规车辆进行拍照。 【详解】ABC．由上分析知，因此光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，故AC错误，B正确； D．光控开关和压力开关是相互牵制，相互影响，因此这两个开关只能串联，不能并联，故D错误。 故选B。 4．电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R为保护电阻，压敏电阻的阻值随压力的增大而减小．下列说法正确的是 A．控制电路接通后，电磁铁的上端为N极 B．电梯正常运行时K与B接触 C．超载时电磁铁磁性增大 D．处于图示位置时电磁铁对衔铁的吸引力大约是弹簧弹力的3倍 【答案】C 【分析】电磁铁是根据电流的磁效应制成的；知道电流的方向，根据安培定则判断出电磁铁的N、S极； R2为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小，所以知道超载时压敏电阻的阻值变化情况，根据 判断出电流的变化；电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈匝数多少有关；正常情况下（未超载时），衔铁被弹簧拉起，K与静触点A接触． 【详解】A.由图可知，控制电路接通后，电磁铁的正面电流向左，由安培定则可知，电磁铁的下端为N，上端为S，故错误； B.电梯正常运行时，电动机工作，K应与A端接触，故错误； c.压敏电阻随着压力的增大而减小，当超载时，压敏电阻受到的压力变大，电阻变小，由欧姆定律可知，通过电磁铁的电流变大，电磁铁的磁性增大，故正确； D.可以把衔铁看成是一个杠杆，处于图示位置时，电磁铁对衔铁的吸引力的力臂是弹簧弹力臂的3倍，由杠杆的平衡条件可知，电磁铁对所衔铁的吸引力大约是弹簧弹力的 ，故错误． 故选C. 5．对于图中所示的四幅图，以下说法正确的是（　　） A．甲图中通电导线周围存在着磁场，如果将小磁针移走，该磁场将消失 B．乙图中闭合开关，通电螺线管右端为N极 C．丙图中闭合开关，保持电流方向不变，对调磁体的N、S极，导体的运动方向不变 D．丁图中绝缘体接触验电器金属球后验电器的金属箔张开一定角度，说明该棒带正电 【答案】B 【分析】(1)通电导线的周围存在磁场，但磁场看不见、摸不着，可以通过小磁针的偏转说明磁场的存在； (2)安培定则：用右手握螺线管，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北极； (3)通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向有关，当其中一个方向变化时，受力方向变化，但当两个方向同时变化时，受力方向不变； (4)验电器是利用了同种电荷相互排斥的原理制成的。 【详解】A．甲图中小磁针偏转只是显示周围磁场的存在，移走小磁针并不能改变通电导线周围的磁场，故A错误； B．根据图中电源的正极在右侧，可知螺线管中电流方向是由右侧进入左侧流出，故利用安培定则可知通电螺线管的右端为N极，故B正确； C．通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向有关，电流方向不变，对调磁体的N、S极即改变了磁场方向，导体棒摆动方向将改变，故C错误； D．丁图中绝缘棒接触验电器后，验电器的金属箔张开一定角度，是因为箔片带上了同种电荷，可能是正电，也可能是负电，故D错误。 故选B。 6．如图所示是动圈式话筒和扬声器的构造示意图．讲话时的声音使膜片振动，与之相连的线圈也跟着一起振动，线圈中产生随声音变化的电流．变化的电流通过扬声器的线圈，线圈就会在磁场中来回振动，带动纸盆也来回振动发出声音．根据以上叙述思考，下列说法正确的是 A．扬声器的线圈振动是因为通电导线在磁场中受到力的作用 B．动圈式话筒是把电能转化成机械能的一种装置 C．电风扇的工作原理与动圈式话筒的工作原理相同 D．扬声器的工作原理是法拉第发现的电磁感应现象 【答案】A 【详解】A．扬声器工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，所以扬声器的线圈振动是因为通电导线在磁场中受到力的作用．故A正确． B．动圈式话筒是根据电磁感应原理工作的，机械能转化为电能．故B错误． C．电风扇的主要构件是电动机，所以它的工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，动圈式话筒的工作原理是电磁感应，两者原理不同．故C错误． D．扬声器工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，故D错误． 7．如图所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、cd、ef两两相交并构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点，当三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流时，O点磁感应强度的大小为B1，M点磁感应强度的大小为B2，N点磁感应强度的大小为（    ） A．B1 B．B2 C．B1+B2 D．B1﹣B2 【答案】A 【详解】无限长直导线ab、cd、ef，构成一个等边三角形，且三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流，O为三角形的中心，且O点磁感应强度大小为B，因为直导线ab、cd关于O点对称，所以这两导线在O点的磁场为零，则磁感应强度大小B1是由直导线ef产生的，而直导线ab、ef关于N点对称，所以这两根直导线的磁场为零，因此N点的磁感应强度大小为B1． 8．如下图所示，闭合开关后，四个小磁针指向(蓝色为N极)都正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．根据图示的电源正负极可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，再结合线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管的左端为N极，右端为S极。在螺线管周围的三个小磁针的指向是正确的，相互靠近的都是异名磁极。在螺线管的内部，磁感线的方向是指向螺线管的N极，因此小磁针的N极应该指向螺线管的左端，而不是右端，故A错误； B．根据图示的电源正负极可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，再结合线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管的右端为N极，左端为S极。在螺线管上面的小磁针，其N极指向了螺线管的N极，故该小磁针的指向错误；其余的两个小磁针的指向是正确的。在螺线管的内部，磁感线的方向是指向螺线管的N极，因此小磁针的N极应该指向螺线管的右端(N极)，故该小磁针的指向也是正确的，故B错误； C．根据图示的电源正负极可知，电流从螺线管的右端流入，左端流出，再结合线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管的右端为N极，左端为S极。在螺线管周围的三个小磁针的指向都是错误的，其相互靠近的都是同名磁极。在螺线管的内部，磁感线的方向是指向螺线管的N极，因此小磁针的N极应该指向螺线管的右端，而不是左端，故C错误； D．根据图示的电源正负极可知，电流从螺线管的右端流入，左端流出，再结合线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管的左端为N极，右端为S极。在螺线管周围的三个小磁针的指向都是正确的，其相互靠近的都是异名磁极，在螺线管的内部，磁感线的方向是指向螺线管的N极，因此小磁针的N极应该指向螺线管的左端(N极)端，该小磁针的指向也是正确的，故D正确。 故选D。 9．如图所示为双线并绕的螺线管，a、b、c、d 为四个接线柱，其中 a、c之间连接一根较细的导线；b、d 之间连接一根较粗的导线。如用两端电压恒定的同一个电源供电， 下列连接方式中磁性最强的方法是（ ） A．将 bc 相连，然后 a、d 分别接电源两极 B．将 cd 相连，然后 a、b 分别接电源两极 C．将ab 相连、cd 相连，然后分别接电源两极 D．将 ad 相连、bc 相连，然后分别接电源两极 【答案】C 【详解】A．b、c相连，a、d分别接在电源两极，两条导线串联，电阻相对较大，通过的电流较小，所以螺线管磁性较弱，故A不符合题意； B．c、d相连，a、b分别接在电源两极，两条导线串联，电阻相对较大，通过的电流较小，所以螺线管磁性较弱，故B不符合题意； C．a、b相连，cd相连后分别接在电源两极，两条导线并联，电阻相对较小，通过的电流较大，并且磁极极性一致，所以螺线管磁性较强，故C符合题意； D．a、d相连，bc相连后分别接在电源两极，两条导线并联，电阻相对较小，通过的电流较大，与C选项不同的是两螺线管中电流方向相反，两螺线管磁极极性相反，所以螺线管磁性较弱，故D不符合题意。 故选C。 10．如图所示，一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，此时小磁针的N极向纸内偏转，这一束粒子可能是（　　） A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的负离子束 C．向右飞行的电子束 D．向左飞行的电子束 【答案】C 【分析】根据右手螺旋定则可知粒子形成的电流方向应该是向左的，再根据电流的方向规定为正电荷的定向移动的方向利用安培定则进行判断。 【详解】A．向右飞行的正离子束，其形成的电流方向向右，根据安培定则可知，离子束上方产生的磁场方向向外，则小磁针的N极转向外，S极转向里，故A错误 BD．向左飞行的负离子束或电子束，其形成的电流方向向右，根据安培定则可知，离子束或电子束上方产生的磁场方向向外，则小磁针的N极转向外，S极转向里，故BD错误 C．向右飞行的电子束，其形成的电流方向向左，根据安培定则可知，电子束上方产生的磁场方向向里(纸内)，则小磁针的N极转向里，S极转向外，故C正确。 故选C。 二、多选题 11．图是汽车尾气中CO浓度的检测电路示意图。气敏电阻R1的阻值随CO浓度增大而减小，R2是滑动变阻器，开关S闭合，当CO浓度高于某一设定值时，电铃报警。下列说法正确的是（　　）    A．电磁铁的上端是N极 B．电铃应接在A和B之间 C．当CO浓度升高时电磁铁的磁性减弱 D．电源用久后，U1减小，CO的报警浓度会变高 【答案】AD 【详解】A．由图可知，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可判断出，电磁铁的上端为N极，故A正确； B．气敏电阻R1的阻值随CO浓度增大而减小，开关S闭合，电磁铁通电，当CO浓度高于某一设定值时，气敏电阻R1的阻值较小，通过电磁铁的电流比较大，电磁铁的磁性最大，衔铁被吸下来，CD接入电路，电铃报警。所以电铃应接在C和D之间，故B错误； C．气敏电阻R1的阻值随CO浓度增大而减小，当CO浓度升高时，气敏电阻R1的阻值减小，通过电流变大，电磁铁的磁性增强，故C错误； D．当CO浓度高于某一设定值时，电铃报警，此时控制电路的电流一定。电源用久后，U1减小，根据可知，电铃发声报警时，控制电路的总电阻减小，气敏电阻R1的阻值减小，CO浓度增大，所以报警浓度会变高，故D增强。 故选AD。 12．如图所示，是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和电磁继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天路灯熄灭，夜晚路灯亮起。下列说法正确的是（　　） A．电路工作时，电磁铁上端为S极 B．给路灯供电的电源应接在b、c两端 C．控制电路电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮 D．路灯发光时把电能全部转化为光能 【答案】AC 【详解】A．根据图示知道，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则知道，电磁铁的上端为S极，故A正确； B．晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与a接通，所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯供电的电源应接在a、b之间，故B错误； C．电源电压减小后，在其它条件不变时，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，傍晚时路灯比原来早一些亮，故C正确； D．路灯工作时电能转化为光能、内能，不是全部转化为光能，故D错误。 故选AC。 13．如图，某同学自制了一个扬声器，将线圈紧密粘贴在纸杯底部，在线圈上方放置一个强磁铁，在线圈中通入交变电流后，纸杯振动发声。下列说法正确的是（　　） A．该扬声器与电动机的工作原理相同 B．磁场对线圈的力的方向随电流方向改变而改变 C．线圈带动纸杯振动是电磁感应现象 D．线圈中的电流不会产生磁场 【答案】AB 【详解】AC．扬声器的原理与电动机的原理是相同的，其原理是磁场对通电线圈有力的作用，都是把电能转化为机械能，故A正确，C错误； B．磁场对通电线圈的力的方向与电流方向有关，力的方向随电流方向改变而改变，故B正确； D．根据电流的磁效应，线圈中的电流会产生磁场，故D错误。 故选AB。 14．图甲是一种汽车尾气排放检测电路。当尾气浓度高于某一设定值时，电铃报警：气敏电阻的阻值与尾气浓度之间的关系如图乙所示，下列分析正确的是（    ） A．电磁铁通电后，线圈上端为S极 B．的阻值随尾气浓度的增大而增大 C．检测时保持滑片位置不变，当尾气浓度变大时，两端电压变大 D．为使尾气浓度更低时报警，应将滑片适当上移 【答案】AD 【详解】A．根据安培定则知道，电磁铁通电后，上端为S极，故A正确； B．由图乙知道，R1的阻值随尾气浓度的增大而减小，故B错误； C．由图甲知道，R1与R2串联，又因为R1的阻值随尾气浓度的增大而减小，所以，由串联分压原理知道，两端电压变小，故C错误； D．若检测电路在尾气浓度更低时报警，此时气敏电阻的增大，只有减小滑动变阻器的阻值，将R2向上调节，减小它的阻值，故D正确。 故选AD。 15．为构建新型能源体系，河南省已建成多个抽水蓄能电站。如图，在用电低谷时，用电将水从下水库抽至上水库蓄能；在用电高峰期，上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时，水的重力势能转化为电能 B．上水库放水时，流下的水的重力势能减小 C．放水发电时，发电机是利用电磁感应工作的 D．放水发电时，水的机械能全部转化为了电能 【答案】BC 【详解】A．蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的重力势能，故A错误； B．上水库放水时，流下的水的高度降低，重力势能减小，故B正确； C．发电时，发电机将水的动能转化为电能，是利用电磁感应的原理工作的，故C正确； D．在能量转化过程中，总存在一定的能量损耗，所以放水发电时不可能将水的机械能全部转化为电能，故D错误。 故选BC。 三、实验题 16．（1）如图1，闭合开关，观察到金属杆ab向左滚动；断开开关，将电源两极对调后重新闭合开关，将观察到金属杆向 滚动．如果同时改变电流方向和磁场方向变为原来方向相反，那么金属杆将运动． （2）如图2，所示，当闭合开关时，让导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针会发生偏转，说明电路中有电流产生．此过程中能量的转化情况是，利用此原理可制成机． 【答案】 右 向左 机械能转化为电能 发电 【详解】试题分析：（1）影响通电导体在磁场中运动方向的因素是电流的方向和磁场的方向；当电流方向不变时，只改变磁场的方向，物体运动方向将向相反的方向运动；当磁场方向不变，只改变电流的方向时，物体的运动方向也将向相反的方向运动，如果都同时改变电流和磁场的方向，物体的运动方向将不发生变化． （2）闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动时，导体中有感应电流产生，这种现象是电磁感应现象，在此过程中将机械能转化为电能，根据这个原理制成了发电机． 解：（1）原来金属杆ab向左滚动，如果仅将磁极对调位置，即改变磁场的方向，导线ab受力方向将改变，即向右； 若同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab的受力方向不变，即向左； （2）导体上下运动时，导体没有切割磁感线运动，所以导体中没有感应电流；导体左右运动时，导体切割磁感线运动，所以导体中有感应电流，这种现象是电磁感应； 在此过程中将机械能转化为电能，根据这个原理制成了发电机． 故答案为（1）右；向左；（2）机械能转化为电能；发电． 【点评】（1）解决此类题目的关键是知道通电导线在磁场中所受力的方向与磁场的磁感线方向和导体中的电流方向有关，改变其中一个，物体受力的方向就会发生改变，如果两个方向都改变，则物体受力的方向不变． （2）电磁感应是发电机的制作原理，将机械能转化为电能． 17．小明在做“探讨什么情况下磁可以生电”实验时，连接了如图所示的实验装置，PQ、MN为两水平放置的平行金属导线，两导轨右侧连接定值电阻R，一金属棒垂直搁在两导轨上，与导轨接触良好，接触点分别为a、b，现把该装置放入一大小、方向均不变的磁场区域内、用力F拉动金属棒沿导轨匀速运动时，在闭合回路可产生感应电流，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，忽略所有摩擦阻力和除R外其他电阻，则 （1）当向左拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为 ； （2）当向右拉动金属棒时，金属棒相当于电源给电阻R供电，则此时金属棒的 （选填“a”或“b”）端相当于电源的正极。 【答案】 b→a b 【详解】（1）[1]由题意知，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，当向左拉动金属棒时，金属棒运动的方向改变，通过金属棒的电流方向为b→a。 （2）[2]当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，在金属棒的外部电流的方向是从b-a，因为在电源外部，电流的方向从电源的正极流向负极，所以b端相当于电源的正极。 四、计算题 18．为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] （1）请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理。 （2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。 （3）求工作电路在保温状态下的电功率。 （4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。 【答案】（1）见详解；（2）0.02A；（3）55W；（4）84% 【详解】解：（1）如图乙所示，温度升高时，电阻R的阻值增大，所以当温度比较低时，电阻R的阻值较小，控制电路中的电流较大，电磁铁把衔铁吸下来，工作电路中只有电阻R2接入；当温度较高时，电阻R的阻值较答，控制电路中的电流较小，复位弹簧把衔铁拉上去，工作电路中电阻R1和R2串联接入，根据可知，电压一定时，电路中的电阻越小，加热功率越大，故动触点与静触点a接触时，为保温电路，动触点与静触点b接触时，为加热电路。 （2）如图乙所示，温度为80℃时，电阻R的阻值为100Ω，则此时通过电磁铁线圈的电流为 （3）动触点与静触点a接触时，为保温电路，工作电路中电阻R1和R2串联接入，保温状态下的电功率为 （4）由题意知，水温达到80℃时衔铁会跳起，则水吸收的热量为 动触点与静触点b接触时，为保温电路，工作电路中只有电阻R2接入，加热状态下消耗的电能为 此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率为 答：（1）电磁继电器的工作原理：见详解； （2）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A； （3）工作电路在保温状态下的电功率为55W； （4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率为84%。 19．如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅简化电路，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。 （1）在工作电路中，指示灯L标有“2V　0.2A”字样，要使指示灯L正常工作，则保护电阻R0的阻值为多大？ （2）把空气炸锅单独接入家庭电路中正常工作2min，电能表上标有600r/kW·h的字样，其转盘刚好转了20转，则空气炸锅的电功率是多少？ （3）在控制电路中，电源电压恒定为3V，用R3来设置加热温度，热敏电阻R2置于温度监测区域，它的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，R3的阻值恰好为40Ω，闭合开关S，工作电路接通，开始加热；当控制电流I = 0.03A时，衔铁被弹起，停止加热，则设定的加热温度是多少？ 【答案】（1）1090Ω；（2）；（3）200℃ 【详解】解：（1）R0和指示灯L串联，R0两端的电压为 指示灯L正常工作，通过R0的电流为 I0=IL=0.2A 保护电阻R0的阻值为 R0 （2）转盘刚好转了20转，空气炸锅消耗的电能 空气炸锅的功率 （3）衔铁被弹起时，控制电路的总电阻为 此时热敏电阻 由乙图可知，当R2 =60Ω，设定温度为200℃。 答：（1）保护电阻R0的阻值为1090Ω； （2）空气炸锅的电功率是1kW； （3）设定的加热温度是200℃。 20．为了节约电能又不影响照明，工人师傅设计出一个路灯改造方案。此前，每个路灯装有一只“220V  100W”的灯泡L0。此次改造要为每个路灯加装一只相同规格的灯泡L，并安装一个电磁控制感应装置，当夜幕降临时，光控开关闭合，路灯处于低功率的柔光状态；当行人走进感应区时，灯光瞬间变亮，离开感应区时，路灯又恢复原来的柔光状态。图甲是设计的电路（加装的灯泡L未画出），控制电路的电源电压恒为4.5V，压敏电阻R的阻值随压力大小变化的图像如图乙所示，当通过电磁铁的电流等于或大于临界值时，衔铁会被电磁铁吸引而转换触点。工作电路的电源电压220V不变，不考虑灯丝电阻变化，电磁铁线圈电阻忽略不计。 (1)为达到改造要求，工人师傅需要将灯泡L接在电路中 （选填“A”或“B”）处。从安全用电角度考虑，工作电路的导线 （选填“C”或“D”）端应接火线。 (2)若控制电路中R1接入的阻值为55Ω，当感应区上受到的压力时，衔铁被电磁铁吸引转换触点，则感应装置中电磁铁的电流临界值是多少？保持电磁铁电流临界值不变，要想让重力更小的人经过感应区时路灯变亮，写出一种可行的改进办法。 (3)若某路灯每天工作总时间为10h，处于柔光状态的时间累计为8h，求改造后这个路灯在六月份（30天）节约的电能（控制电路消耗的电能忽略不计）。 (4)如图丙所示，在方案实施过程中，工人师傅改装完某处的路灯后，需要把重为200N的材料车沿倾斜路面推至下一路灯处，M、N是途经的两点。已知MN两点间的距离为20m，竖直的灯杆与路面夹角为，材料车受到的摩擦力大小是其重力的0.05倍。假设推力F的方向始终与倾斜路面平行，求工人师傅将材料车从M点匀速推至N点的过程中推力F做的功。 【答案】(1) A D (2)0.036，减小滑动变阻器R1接入的阻值 (3)4.32×107J (4)2200J 【详解】（1）[1]当人走进压力感应区时，压力增大，由乙图可知，电阻R的阻值变小，控制电路的总电阻变小，根据可知，电压一定是，电路变大，电磁铁磁性增强，动触点被吸到右边静触点与B接触，此时只与L0接入电路，灯光亮，故灯泡L接在电路中A处。 [2]根据安全用电的要求，开关应接在火线的用电器之间，所以工作电路的导线D端应接火线。 （2）由于题意可知，当感应区上受到的压力F=300N时，衔铁被电磁铁吸引转换触点，此时电流即为感应装置中电磁铁的临界值。由乙图可知，当压力F=300N时，电阻R=70Ω，且与R1串联，根据欧姆定律可知电流的临界值为 重力更小的人，压力更小，由图乙可知，R更大，保持电磁铁电流临界值不变，根据可知，可减小滑动变阻器R1接入的阻值。 （3）处于柔光状态工作时，加装的灯泡L与灯泡L0串联，又两灯泡规格相同，根据串联电路电压规律可知，每个灯泡两端的实际电压为110V，由于灯丝电阻不变，所以有 灯泡的实际功率为 L与L0串联的总功率P总=2P实=2×25W=50W 每天节省的电能为W=(ΔP额-P总)t=(100W-50W)×8×3.6×103s=1.44×106J 30天节约的电能为W总=30×1.44×106J=4.32×107J （4）推力F既克服重力做有用功，又要克服摩擦力做额外功，所以推力做的功等于有用功和额外功之和，所做的有用功为W有用=Gh=200N×20m×sin（90°-60°）=2000J 摩擦力大小为f=0.05G=0.05×200N=10N 克服摩擦力所做的额外功为W额外=fs=10N×20N=200J 所以推力F做功为W=W有用+W额外=2000J+200J=2200J 五、综合题 21．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。 22．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 （选填“甲”或“乙”）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v的关系为，v的单位为km/h），当该动车组以400 km/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v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v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v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 如图丙，受电弓安装在高铁车厢的顶部，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 （选填“丁”或“戊”）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，如图己所示。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6 V，定值电阻为10 Ω，警示灯标有“6V  0.5A”。当电磁铁线圈中的电流I≥0.1 A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)乙 (2) (3) (4)戊 (5) 串 (6)无人驾驶、机器人引导服务；座椅带有按摩、通风、加热等功能；有下车智能提醒功能；车内灯光自动调节、空气始终保持清新等 【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，图乙为电磁感应现象，图甲为通电导体在磁场中受力的作用，故图乙与其工作原理相同。 （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，故图戊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℃即温控开关闭合，且空气湿度高于80%即湿控开关闭合时，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S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S，环境温度低于0℃即温控开关闭合且空气湿度高于80%即湿控开关闭合时，灯泡与电阻串联，灯泡发光，由于电源电压为6V，灯泡分得的电压小于额定电压6V，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6V，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；无人驾驶、机器人引导服务；座椅带有按摩、通风、加热等功能；有下车智能提醒功能；车内灯光自动调节、空气始终保持清新等。 六、科普阅读题 23．阅读材料，回答问题 风力发电 风能是一种清洁的可再生能源，利用风力发电将助力我国实现碳中和目标，风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示，一面较平，另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。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。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5m/s≤v≤10m/s，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的关系如图丁所示。（为方便计算，图丙和图丁数据已作简化处理。） （1）完成下列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）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于 kg的煤完全燃烧放出的热量；（q煤=3.0×107J/kg） （4）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，若发电机输出电能1kWh，叶片需要转动 圈； （5）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】 机械能（或动能） 电能 顺时针 36 4 1084.3 【详解】（1）[1][2]风吹动叶片转动，将风的风能转化为叶片的机械能（或动能），经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转，带动发电机工作，将机械能转化为电能。 （2）[3]叶片上平下凸，当风流过叶片时，下表面的风速大，压强小，上表面的风速小，压强大，叶片上下表面压强差的作用下顺时针转动。 （3）[4]根据图丙可知，当风速为12m/s时，功率为300kW，根据可得，风力发电机组工作1h输出的电能为 由Q=mq可得，这些电能相当于完全燃烧煤的质量为 （4）[5]若发电机输出电能1kW·h，当风速为13m/s时，功率为300kW，需要的时间为 由于发电机转子1min转400圈，当发电机输出电能1kW·h，发动机需要转的圈数为80圈，又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，则叶片转4圈。 （5）[6]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 W′=Pt=300kW×1h=300kW·h 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 由于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 kW·h，所以14∶30-15∶00这时间段，风速等于10m/s，输出电能为100 kW·h；16∶00~17∶00这段时间，风速大于12m/s，输出的电能为300 kW·h；17∶00~17∶30这段时间，风速为10m/s，输出的电能为100 kW·h；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P=kv3，将速度v1=10m/s、v2=7m/s分别带入Pt= kv3t可得，W2=34.3kW·h；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 kW·h；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 100 kW·h+300 kW·h+300 kW·h+100 kW·h+34.3 kW·h+100 kW·h+150 kW·h=1084.3 kW·h 24．阅读短文，回答问题。 跨学科实践——制作智能垃圾箱模型 【任务要求】为保护环境、节约资源，同学们设计制作智能垃圾箱模型，实现对可回收垃圾的收集、自动称量、压缩的目的。 【设计制作】任务一：设计制作称重系统。图甲是称重的原理图，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，压力传感器的电阻的阻值与压力的关系图线如图乙所示。某次测试中，将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V。电压表示数能反映回收垃圾质量的大小，可在电压表上标注对应的质量值。（g取10N/kg） 任务二：设计制作压缩系统。图丙是设计制作的工作流程图。 图丁为压缩系统的模型图。当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。从而使压板在收集箱内移动。压缩系统的部分参数如下表，“导程”指螺杆每旋转一周推拉杆移动的直线距离，“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，“电动机效率”指电动机将电能转化为机械能的效率。设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积。 电动机额定功率/W 60 导程/（m·r-1） 1.2×10-2 电动机的额定转速/（r·s-1） 60 减速机的速比 20 电动机的效率/% 90 压板的质量/kg 10 【交流评价】同学间交流，对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价。 (1)雷达发射的超声波是由声源 产生的，改变电动机中的 方向可改变压板运动的方向； (2)“交流评价”“反思改进”是工作流程图中的两个环节，其中环节A为 ；C处提出的问题是 ； (3)关于本次实践活动，下列说法正确的是___________； A．压力传感器受到的压力越大，通过它的电流越大 B．压力传感器受到的压力越大，它的阻值越大 C．电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变大 D．当电压表示数为6V时，可回收物的质量为2kg (4)若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于 s时，电动机启动。电动机以额定功率工作时，压板与回收物的接触面积为800cm²，则压板对回收物的压强为 Pa；（超声波速度取340m/s） (5)实验测试完成后，同学们对模型存在的问题和需要改进的地方进行了交流。他们认为若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是 ；请对模型的设计再提出一个改进的建议或创新方法 。 【答案】(1) 振动 电流 (2) 反思改进 模型的称重精度是否满足要求？”或“压缩系统的能耗是否过高等 (3)D (4) 0.002 2×10⁴ (5) 对传感器进行校准 加装自动分拣或分类识别等功能 【详解】（1）[1]声音是由物体振动产生的，所以雷达发射的超声波是由声源振动产生的。 [2]电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，受到的磁场力的方向与电流的方向和磁场方向有关。所以改变电动机中的电流方向可改变压板运动的方向。 （2）[1][2]根据工作流程图的一般流程，先进行“交流评价”，再根据评价结果进行“反思改进”，所以环节A为反思改进。C处是在交流评价环节，结合“对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价”可知，C 处提出的问题可以是模型的称重精度是否满足要求？”或“压缩系统的能耗是否过高等； （3）A．电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，所以电路中电流是恒定不变的，故A错误； B．由图乙可知，压力传感器受到的压力越大，它的阻值越小，故B错误； C．电路中电流是恒定不变的，回收垃圾质量越大，压力传感器受到的压力越大，它的阻值越小，根据，电压表示数越小，所以电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变小，故C错误； D．将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V，此时压力传感器受到的压力为 由图乙可知，压力传感器对应的阻值为，所以电路中的电流为 则当电压表示数为6V时，压力传感器的阻值为 由图乙可知，此时压力传感器受到的压力为20N，则可回收物的质量为 故D正确。 故选D。 （4）[1]当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。所以若预设值为0.66H，则超声波传播的距离为 则超声波传播的时间为 所以若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于0.002s时，电动机启动。 [2]“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，所以减速机的输出转速为 设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积，则推拉杆的推力为 压板的重力为 则压板对回收物的压强为 （5）[1]若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是对传感器进行校准，减小误差。 [2]对模型的设计提出的改进措施是：加装自动分拣或分类识别等功能，可以做到垃圾分类回收。 试卷第2页，共27页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $