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[备战2023] 中考科学三轮冲刺情景类题目训练:电和磁
1、研究人员制造了一种可以在水下工作的水母机器人。部分结构如图,伞状体中放入永磁铁,当薄膜内的液体金属导体通一定电流时,薄膜能运动。它的工作原理与下列设备或用电器工作原理一致的是( )
A.电动机 B.电磁起重机 C.发电机 D.电铃
【答案】A
【解析】根据“当薄膜内的液体金属导体通一定电流时,薄膜能运动”可知,它的工作原理为通电导体在磁场中受力运动。A.电动机的工作原理为通电导体在磁场中受力运动,故A符合题意;B.电磁起重机的工作原理为电磁铁,即电流周围存在磁场,故B不合题意;C.发电机的工作原理为电磁感应现象,故C不合题意;D.电铃的主要结构为电磁铁,即电流周围存在磁场,故D不合题意。
2、如图所示为“磁悬浮抗震屋",在房屋的基座上增加磁悬浮设备,当地震来临时,在短时间内房屋就会自动脱离地面悬浮在空中从而减小危害.下列与房屋悬浮原理相似的是( )
A. B.C. D.
【答案】A
【解析】当房屋悬浮在空中时,它受到平衡力,即竖直向下的重力和竖直向上的排斥力。根据“同名磁极相互排斥”可知,房屋下端的磁极和地面上端的磁极应该为同极,故A正确,而B、C、D错误。
3、我国第三艘航空母舰“福建舰”采用电磁弹射起飞,它的弹射车与舰载机的前轮连接,并处于强磁场中,当弹射车内的导体通入强电流时,立即产生强大的推力,使舰载机快速起飞。下列实验原理和电磁弹射相同的是( )
A.B. C. D.
【答案】B
【解析】根据"当弹射车内的导体通入强电流时,立即产生强大的推力"可知,电磁弹射的工作原理为通电导体在磁场中受力运动。A.当导线中有电流经过时,小磁针的指向发生偏转,即电流周围存在磁场,故A不合题意;B.闭合开关后,当导体中有电流经过时,它会受到磁力的作用而运动,故B符合题意;C.闭合开关后,通过两个电磁铁的电流相等,线圈匝数多的吸引铁屑多,说明电磁铁的磁场强弱与线圈匝数有关,故C不合题意;D.当导体在磁场中做切割磁感线运动时,电流表的指针摆动,说明有感应电流生成,发生了电磁感应现象,故D不合题意。
4、2019年6月2日,杭州某住户私拉电线到用钢管搭建的帐篷里办丧事,一小女孩与钢管接触发生触电事故。如图所示是当时家庭电路的一部分,下列分析不科学的是 ( )
A. 女孩发生触电事故时,钢管可能与A连接
B.女孩接触钢管时,与大地之间的电压为220 V
C.若断开开关S,钢管连C点,女孩接触钢管一定不会触电
D.若女孩穿的鞋子是绝缘的,可能不会触电
【答案】C
【解析】根据三孔插座的接线可知,左孔接零线,右孔接火线,则A应该为火线,B是零线。A. 女孩发生触电事故时,钢管肯定与火线接触,即可能与A连接,故A正确不合题意;B.女孩接触钢管时与火线连通,与大地之间的电压为220 V,故B正确不合题意;C.若断开开关S,钢管连C点与火线连通,女孩接触钢管时就与火线接通,此时她可能通过大地构成通路而触电,故C错误符合题意;D.若女孩穿的鞋子是绝缘的,则不能与大地构成通路,因此不会触电,故D正确不合题意。
5、如图是小科在杭州东站“刷身份证”进站时的情景,将身份证靠近检验口,机器感应电路中就会产生电流,从而识别小科的身份。下列四幅图中能反映其工作原理的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据“将身份证靠近检验口,机器感应电路中就会产生电流”可知,该装置的工作原理为电磁感应。A.当导线中有电流经过时,小磁针的指向发生改变,说明电流周围存在磁场,故A不合题意;B.闭合开关后,当导体在磁场中做切割磁感线运动时,电流表的指针摆动,说明产生了感应电流,故B符合题意;C.闭合开关后,通过电流的导体在磁场中受力运动,这是电动机的工作原理,故C不合题意;D.闭合开关后,小磁针的指向发生改变,说明通过电流的线圈产生磁场,故D不合题意。
6、中国“人造太阳”——全超导托卡马克(EAST)东方超环,在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式,不仅创造了新的世界纪录,还为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。
(1)在上亿度的高温状态下,物质呈现等离子态,它们可以被磁场约束。东方超环就是利用通过强大电流所产生的强大 ,把等离子体约束。
(2)如图乙是东方超环的热核反应示意图,属于 (选填“核聚变”或“核裂变”)。
(3)东方超环的反应原理与太阳类似,能量转化是原子核能转化为 。
【答案】(1)磁场 (2)核聚变 (3)热能和光能
【解析】(1)东方超环就是利用通过强大电流所产生的强大磁场,把等离子体约束。 (2)根据图乙可知,由轻核变成重核,属于核聚变。 (3)东方超环的反应原理与太阳类似,能量转化是原子核能转化为热能和光能。
7、从2012年到2022年,送餐机器人的制造技术不断智能、升级。如图甲为送餐机器人为顾客送餐的情景。
(1)当机器人接受指令后,内部的电动机会驱动其底部轮子将食物送给顾客。制作电动机的原理依据与下图________(填序号)实验装置相同。
A.B.C. D.
(2)小科用铜丝、干电池等器材成功制作了一个小型电动机(如图乙)。他想改变电动机线圈转动的方向,他的做法是 。(写出一个即可)
【答案】(1)C (2)调换电池的正负极或对调磁体的磁极
【解析】(1)A.当导线中有电流经过时,小磁针的指向发生偏转,说明电流周围存在磁场,故A不合题意;B.当线圈中有电流经过时,线圈可以吸引大头针,说明通电螺线管周围存在磁场,故B不合题意;C.闭合开关后,通过电流的导体棒在磁场中受力运动,这是电动机的工作原理,故C符合题意;D.当导体在磁场中做切割磁感线运动时,电流表的指针发生偏转,这就是电磁感应现象,故D不合题意。(2)电动机线圈转动的方向与电流方向和磁场方向有关,则改变线圈的转动方向,做法为:调换电池的正负极或对调磁体的磁极。
8、阅读《善变的软磁铁》短文,并回答下列问题。
图1所示为中国科技馆中的一个名为“善变的软磁铁”的展品,体验者推动如图2所示的软磁铁A向永磁铁B移动(永磁铁的右端是N极),会感觉到软磁铁和固定的永磁铁之间的斥力越来越大,推动越来越吃力。但是,当软磁铁继续靠近永磁铁,两者接近到一定距离时,两块磁铁之间的排斥力又忽然变成了吸引力。这件展品让观众们体验了软磁铁与永磁铁之间同性相吸的奇妙特性。磁铁一般分为软磁铁和硬磁铁。所谓软,是指这些材料容易磁化,在磁性上表现“软”。在一般情况下,软磁铁同样也表现出硬磁铁中的一类——永磁铁的正常属性,但当普通永磁铁非常接近软磁铁的尖端时,软磁材料的磁矩方向发生了变化,两者的斥力会突然转变为吸引力。软磁材料,易被磁化,被磁化后,磁性也容易消失,也易于通过敲打和加热退磁,它广泛用于电工设备和电子设备,如应用在电磁铁、变压器和电机的铁芯中,以便在断电后磁性消失。
(1)当永磁铁非常接近软磁铁的尖端时,软磁铁的左端会突然变为 极;
(2)软磁铁与硬磁铁相比其特点是 ;
(3)探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,螺线管的铁芯应选用 磁材料(选填“软”或“硬”),理由是 。
【答案】(1)S (2)软磁铁易被磁化,被磁化后,磁性也容易消失
(3)软;断电后螺线管失去磁性,避免对下一次实验造成影响
【解析】(1)永磁铁的右端为N极,当永磁铁非常接近软磁铁的尖端时,二者相互吸引,根据“异名磁极相互吸引”可知,此时软磁铁的左端会突然变成S极。 (2)软磁铁与硬磁铁相比其特点是:软磁铁易被磁化,被磁化后,磁性也容易消失; (3)探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,螺线管的铁芯应选用软磁材料,理由是:断电后螺线管失去磁性,避免对下一次实验造成影响。
9、长跑是常见的运动方式。为了便于运动数据记录,许多跑者使用了可穿戴“智能手环”,如图甲所示。为保证“智能手环”用电,我国研发的“柔性、可裁剪碲化铋/纤维素复合热点薄膜电池”(简称“薄膜电池”)如图乙,它能充分贴合人体体表,实现体表散热为智能手环供电。
(1)如图甲手环应用了电磁感应原理,其主部分是一段内置有一小块磁铁的密闭的空心塑料管,管外缠绕着线圈。戴着这种手环运动时塑料管跟着手一起运动,磁铁则在管内反复运动,线圈中会产生 ,液晶上就会显示出运动的步数;
(2)碲化铋(Bi2Te3)中铋元素(Bi)的化合价+3,则碲元素(Te)的化合价为 。给“薄膜电池”充电时 转化为电能;
(3)长跑时人体所需的氧气是通过 (选填“扩散”或“呼吸”)作用从肺泡进入血液,能量则是来自细胞内的 作用。
【答案】(1)感应电流 (2)-2价;热能 (3)扩散;呼吸
【解析】(1)根据“运动手环”的特点可知,当塑料管运动时,磁铁在管中反向运动,切割线圈而产生电流,因此运动手环的基本原理是电磁感应,产生电流的过程中将机械能转换为电能,即线圈中会产生感应电流,液晶上就会显示出运动的步数。(2)根据化合物中元素的化合价代数和为0,Te的化合价为,设Bi的化合价为+3,则有3x+(+3)×2=0,x=-2,因此碲元素(Te)的化合价为-2,给“薄膜电池”充电时热能转化为电能。(3)外界气体通过呼吸道进入肺泡是肺的通气,是通过呼吸运动作用实现的,长跑时,需要大量的氧气,外界气体进入肺泡是通过呼吸运动实现的,氧气通过扩散作用进入肺泡周围的毛细血管后,再经过气体在血液中的运输,最后到达骨骼肌细胞,氧气在骨骼肌细胞的线粒体中,分解有机物,释放能量,供生命活动需要,因此能量来自细胞内的呼吸作用。
10、2020年,全球各地相继爆发了新冠肺炎疫情,极大的影响了人们的生活和身体健康。而大多数新冠肺炎患者会出现发热、咳嗽等症状,于是进入各种公共场所必须测量体温,如图甲是个旧某中学为初三学生开学准备的红外线测温仪,红外线测温仪是通过对物体自身辐射的红外能量的测量,准确地测定物体表面温度的仪器。当同学们从它前面经过时就可以快速测量出体温。测温仪的电路原理图如图乙所示。左右两个电源电压均为9V,R0是阻值为10Ω的定值电阻,R1是热敏电阻,其阻值会随着温度的改变而改变。当人体体温高于37.3℃时,红灯亮发出报警。R1随人体温度辐射的红外线变化关系如下表所示。
(1)电路中R0的作用是 ,从测温仪前面通过的同学体温越高,电流表的示数 。
(2)小张同学经过测温仪时,电流表示数显示0.36A,通过计算说明测温仪是否会发出报警。
温度t/℃ 35 36.5 37 37.5 38 39 40
电阻R1/Ω 20 17 16 15 14 12 10
【答案】(1)保护电路;越大 (2)电流表示数为0.36A,测温仪会发出报警。
【解析】(1)电路中R0的作用是保护电路,从测温仪前面通过的同学体温越高,热敏电阻的阻值越小,而电流表的示数越大。(2)解:当I=0.36A时,R总= =25Ω, R1=R总-R0=25Ω-10Ω=15Ω,
由表可得,t=37.5℃>37.3℃。
12、目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备,像蓄电池一样也有正、负两极,可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电,让车能够继续正常行驶。在制动过程中,电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电,安全高效环保。
假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨,某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107焦,能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米,能量利用的效率为90%。
(1)电车发电机的工作原理是 。
(2)若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米2,求公交车对地面的压强。
(3)若公交车在该次运行中受到的阻力恒定,则牵引力大小是多少
(4)若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏,不计电容器输出电能时的能量损耗,则工作电路的电流有多大
【答案】(1)电磁感应 (2)3.75×105Pa (3)3×103牛 (4)111.1安
【解析】(1)发电机的工作原理是电磁感应现象;(2)p= =3.75×105Pa
(3)F= =3×103牛 ;(4)t= =600秒 ;I= =111.1安
13、寒冷的冬天,人们经常会使用油汀取暖器,如图为小舟家油汀取吸器的工作原理示意图,R1和R2为发热体,其部分参数如表所示,试回答问题:
(1)取吸器的工作原理:导热油是一种易导热但不易 的液体。接通电路,发热体放热,导热油吸热、温度升高。 变小在油管内上升,同时向周围的空气热到达顶端后从边上管道下降到油箱重新加热;
(2)取暖器有高、中、低三挡,小舟选择中挡在房间内取暖。使用一段时间后发现一个规律,取暖器工作25分钟后,温控开关断开停止加热,5分钟后温控开关又自动闭合,取暖器再次工作,如此循环,维持室温的基本恒定。则选择中挡使用时,取暖器每小时消耗多少电能?
(3)某次使用时,取暖器突然不工作了,于是小舟和父亲一起寻找故障。接入电源,闭合所有开关,用测电笔检测a~i各处,发现只有a、b两处测电笔的氖管能发光,根据此现象,可以推测取暖器发生的故障是 。
【答案】(1)导电;密度 (2)3×106J;(3)温控开关断路
【解析】(1)导热油是一种易导热但不易导电的液体。接通电路,发热体放热,导热油吸热,温度升高,质量不变,体积膨胀,根据可知,液体的密度变小,在油管内上升;(2)由表格数据知R1电阻值小于R2电阻值,根据可知,当只闭合开关S、S2时电阻R2工作,是低温挡;只闭合开关S、S1时电阻R1工作,是中温挡;开关均闭合时,R1、R2并联,是高温挡。取暖器中温挡的功率:,根据题意可知,在一个小时内,循环两次,取暖器中温挡每小时消耗的电能:W=Pt=1000W×(25+25)×60s=3×106J;(3)取暖器突然不工作了,可能是电路中发生了断路;b处测电笔的氖管能发光,d处测电笔的氖管能不发光,说明bd之间有断路,根据此现象,可以推测取暖器发生的故障是温控开关发生断路。(2)由表格数据知R1电阻值小于R2电阻值, 根据可知,当只闭合开关S、S2时电阻R2工作,是低温挡; 只闭合开关S、S1时电阻R1工作,是中温挡; 开关均闭合时,R1、R2并联,是高温挡。 取暖器中温挡的功率:, 根据题意可知,在一个小时内,循环两次, 取暖器中温挡每小时消耗的电能:W=Pt=1000W×(25+25)×60s=3×106J;(3)取暖器突然不工作了,接入电源,闭合所有开关,用测电笔检测a~i各处,发现只有a、b两处测电笔的氖管能发光,根据此现象,可以推测取暖器发生的故障是温控开关断路。
14、图甲为热敏电阻的R-t图像,图乙为用此热敏电阻R和电磁继电器组成的恒温箱的简单温控电路,其中电磁铁线圈的电阻为150欧姆,当线圈中电流大于或等于28毫安时,继电器的衔铁被吸合,为继电器线圈供电的电池的电压为6伏,图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)从图甲中可得 50℃时热敏电阻的阻值为 欧;
(2)工作电路连接着恒温箱的加热器,该加热器应接在 (选填“A、B 端”或“C、D 端”);
(3)若恒温箱内的温度达到 100℃时,通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态?
(4)若在原控制电路中,串联接入一个可变电阻,则通过调节可变电阻,可以改变恒温箱所控制的最高温度。请判断,当该可变电阻增大时,恒温箱内的最高温度将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)90 (2)A、B 端 (3)解:当温度达到 100℃时,据甲图可知,此时的电阻是 50 ,继电器线圈的电阻为 150 , 所以该电路的电流是:I =6V/(50 +150 )=0.03A=30mA>28mA,所以恒温箱不处于工作状态 (4)变大
【解析】(1)根据图甲可知,50℃时热敏电阻的阻值为90Ω;(2)A、B当温度较低的时候,热敏电阻的电阻较大,电路中的电流较小,此时继电器的衔铁与AB部分连接,此时是需要加热的,恒温箱内的加热器要工作,所以该把恒温箱内的加热器接在A、B端。(4)据题意可知,“当线圈中电流大于或等于28毫安时,继电器的衔铁被吸合”即恒温箱会停止工作可知,若在控制电路中串联一个电阻后,电路电阻变大,同样情况下,使得电路电流变小,故控制电路达到28mA时所用的时间会更长,故可知,保温箱的加热时间会更长,故保温箱内的温度会更高。
15、我国现在倡导绿色、环保、低碳的生产和生活方式。湖州长兴弁山风力发电场是浙江省首个低风速区域风电项目,已并网发电,一年可发电约5000万千瓦时。
(1)下列装置可以演示风力发电机原理的是 (选填“A”或“B”)。
(2)已知火力发电时,发1度电需煤400克,弁山风力发电场的投入使用,每年可节省煤约多少吨?
(3)现代人居家装修普遍采用无主灯风格,如图所示。小明家今年装修新房,家庭电路中总共安装了20只规格为“220V 10W”的灯泡,若这20只灯泡全部正常工作(其他用电器不工作),求家庭电路中的总电流。
【答案】(1)B (2)2×104吨。(3)0.91A
【解析】(1)风力发电机的工作原理为电磁感应现象。A.闭合开关后,通过电流的导体在磁场中受力运动,这是电动机的工作原理,故A不合题意;B.闭合开关后,导体在磁场中做切割磁感线运动时,电流表的指针摆动,这就是电磁感应现象,故B符合题意。(2)解: 煤的质量=400克/度×5×107度=2×1010克=2×104吨。(3)解:家庭电路中的总电流为:。
16、我国目前的动车上均安装了烟雾报警器,一旦有吸烟,列车上的烟雾报警系统就会报警,列车就会自动减速甚至停车。小刘在查阅资料后,自行设计了一个“烟雾报警器”,电路如图。该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成,其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁(线圈阻值R0=12Ω)、电源U=6V、开关等组成;“工作电路”由工作电源、电铃、导线等组成。小刘的设计思路:当光敏电阻接收到的光强减弱到一定程度时,工作电路接通,电铃报警。已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的关系如表所示。
(1)根据光敏电阻的阻值R与光强E之间的关系,推测m= 。
(2)根据报警器的工作原理判断,电铃应接在 (填“甲”或“乙”)处。
(3)闭合开关S,如果当线圈中的电流大于或等于250mA时,继电器的衔铁被吸合,则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少cd以上?
(4)若要提高该烟雾报警器的灵敏度(即在烟雾更少条件下就能报警),请你提出一种改进建议。
【答案】(1)7.2 (2)甲 (3)3.0cd (4)降低电源电压或串联一个定值电阻
【解析】(1)根据表格可知,光敏电阻的阻值和对应光照强度的乘积都是36,则m36/5=7.2;(2)当烟雾增大时,光照强度减小,光敏电阻阻值增大,而通过电磁铁的电流减小。此时电磁铁的磁场减弱,衔铁弹回原来位置,接通甲所在的电路,因此报警器应该与甲相接。(3)R点=U/I=6V/0.25A=24Ω, R=R总-R0=24Ω- 12Ω= 12Ω, 对应表格E=3.0cd (4)要提高该烟雾报警器的灵敏度(即在烟雾更少条件下就能报警),改进建议为:降低电源电压或串联一个定值电阻。
17、校本课程《陶艺》课上,烧制不同的陶、瓷作品需要不同的温度。为了能满足上述要求小明设计了一个电热式烧制炉的电路模型(如图甲所示)。工作电路:S1为电源开关;S2为衔铁的同步开关(电磁继电器吸下衔铁时S2同时断开);烧制炉的加热元件由阻值为48.4欧的R1和阻值为193.6欧的R2两个发热电阻组成。闭合S1和S2,烧制炉开始工作,先高功率升温,后保温期间能自动实现高功率、低功率两档切换。控制电路:烧制炉利用温差电源控制炉内温度达成恒温烧制。温差电源的热点(T1点)放在炉中,冷点(T2点)放在低温恒温箱中,其提供的电压与T1、T2两点间的温度差关系如图乙所示。当温差电源使电磁继电器的电流达到0.015A时,电磁铁恰好能将弹性衔铁吸下,同时S2断开;一段时间后,温度降到预设值以下,释放弹性衔铁,同时S2闭合;如此反复,直至恒温烧制结束。
(1)当S1和S2刚闭合时,工作电路中的两电阻的工作状态是____。
A.仅R1工作 B.R1与R2串联工作 C.仅R2工作 D.R1与R2并联工作
(2)烧制炉烧制某陶瓷作品时,工作电路的高功率和低功率随时间变化如图丙所示,则烧制炉完成本次工作消耗的电能共为多少
(3)控制电路通过改变R0接入电路的阻值,实现改变烧制炉内的烧制温度。若控制电路中电磁继电器的线圈阻值为0.5欧,温差电源的冷点温度恒为20℃,现要烧制骨瓷作品需将炉内温度控制为1220℃,则需移动R0上的滑片使其接入电路的阻值为 欧。
【答案】(1)D (2)2.9kW·h (3)1.5
【解析】(1)根据甲图可知,当两个开关都闭合时,R1与R2并联;故选D。低功率工作,两电阻串联:;高功率工作,两电阻并联:;低功率工作时间:t低=40min+40min=2h
高功率工作时间:t高=60min+20min+20min+20min=2h 低功率工作消耗的电能:W低=P低t低=0.2KW×2h=0.4kW·h; 高功率工作消耗的电能:W高=P高t高=1.25Kw×2h=2.5kW·h; 工作消耗的总电能:W总=W低+W高=0.4kW·h+2.5kW·h=2.9kW·h (3)冰点和热点的温度差为:1220℃-20℃=1200℃;
根据图乙可知,温差电源的电压与温度差成正比,那么此时电压为:=0.03V;
此时的总电阻为:;此时R0接入的阻值为:R0=R总-R线=2Ω-0.5Ω=1.5Ω。
18、无人机灯光秀“燃爆”杭城:五百架无人机齐飞,以夜空为幕,执祝福之笔,迎接杭州2022。亚运吉祥物、倒计时等亚运图案点亮夜空,在钱塘江畔与“大莲花”交相辉映,表达对杭州亚运会的诚挚期待和璀璨祝福。
(1)无人机可利用超声波传感器来判断离地高度。如图甲是某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系图象,图乙是测量无人机离地高度的电路(U电源不变,R0阻值不变),要使高度表(实质是电流表或电压表)示数能随飞行高度的增大而增大,则此高度表应安装在 (选填“①”、“②”或“③”)的位置。
(2)为了确保无人机的飞行速度不超过最大值,工程师给飞机发动机装上了能控制油门大小的限速器,其简化电路如丙图所示,闭合开关后电磁铁的上端为 极 (选填“N”或“S")。
(3)其中R的阻值随飞行速度变化的图象如丁图所示。若电源电压恒为12V,R0的阻值为10Ω,求此电路的最大电功率。( 电磁铁电阻忽略不计)
【答案】(1)③ (2)S (3)7.2W。
【解析】(1)根据乙图可知,①③与电阻并联,应该为电压表;②与电阻串联,应该为电流表。当高度增大时,电阻R1的阻值增大,根据串联电路电压与电阻成正比可知,此时电压表③的示数增大。根据U0=U总-U1可知,此时①的示数减小。根据“电流与电阻的反比关系”可知,此时②的示数减小,则高度表应该在位置③。(2)根据图丙可知,线圈上电流方向向左。右手握住螺线管,弯曲的四指指尖向左,此时大拇指指向下端,则电磁铁的下端为N极,上端为S极。(3)根据图丁可知,无人机的最大速度为210km/h,此时R=10Ω;则此时最大电功率:。
19、现在市面上有一款很火的智能降温杯, 它能通过显示不同颜色提醒是否适合喝水。某兴趣小组的同学利用所学知识自己设计了一种智能水杯的电路(如图甲所示)。杯中水的温度较低时绿灯亮,水温度较高时红灯亮。已知两个电源的电压均为9伏,R0是阻值为10欧的定值电阻,电磁铁内线圈的电阻忽略不计,R是热敏电阻,其阻值随着温度的变化情况如下表。当电磁铁线圈中电流为0.3A时,刚好能将衔铁吸下。
(1)根据智能水杯的工作原理,判断红灯是 (选填“B"或“C" )灯。
(2)分析计算此智能水杯红灯亮时的温度。
(3)若要使此智能水杯60℃时红灯亮,写出可以采取的措施三条: 。
【答案】(1)C (2)50℃。
(3)将R0换一个阻值更大的电阻或将控制电路电源电压调小(将U2调小)或减小线圈匝数
【解析】(1)根据表格可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,则当温度升高到一定程度时,电流增大到一定设定值,此时电磁铁的磁场强度增大,将衔铁吸下来,接通C所在的电路,此时红灯发光,则红灯应该是C。(2)当电流为0.3A时,总电阻为:;热敏电阻的阻值R=R总-R0=30Ω-10Ω=20Ω;根据表格可知,此时的温度为50℃。(3)根据表格可知,当温度从50℃升高到60℃时,热敏电阻的阻值更小,而通过电路的电流增大。如果要使电磁铁不吸合,就要减小电磁铁的磁场强度。①减小通过电磁铁的电流,即换用更大的定值电阻R0,或减小控制电路的电压;②减小电磁铁的线圈匝数。
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[备战2023] 中考科学三轮冲刺情景类题目训练:电和磁
1、研究人员制造了一种可以在水下工作的水母机器人。部分结构如图,伞状体中放入永磁铁,当薄膜内的液体金属导体通一定电流时,薄膜能运动。它的工作原理与下列设备或用电器工作原理一致的是( )
A.电动机 B.电磁起重机 C.发电机 D.电铃
(第1题图) (第2题图)
2、如图所示为“磁悬浮抗震屋",在房屋的基座上增加磁悬浮设备,当地震来临时,在短时间内房屋就会自动脱离地面悬浮在空中从而减小危害.下列与房屋悬浮原理相似的是( )
A. B.C. D.
3、我国第三艘航空母舰“福建舰”采用电磁弹射起飞,它的弹射车与舰载机的前轮连接,并处于强磁场中,当弹射车内的导体通入强电流时,立即产生强大的推力,使舰载机快速起飞。下列实验原理和电磁弹射相同的是( )
A.B. C. D.
4、2019年6月2日,杭州某住户私拉电线到用钢管搭建的帐篷里办丧事,一小女孩与钢管接触发生触电事故。如图所示是当时家庭电路的一部分,下列分析不科学的是 ( )
A. 女孩发生触电事故时,钢管可能与A连接
B.女孩接触钢管时,与大地之间的电压为220 V
C.若断开开关S,钢管连C点,女孩接触钢管一定不会触电
D.若女孩穿的鞋子是绝缘的,可能不会触电
(第4题图) (第5题图)
5、如图是小科在杭州东站“刷身份证”进站时的情景,将身份证靠近检验口,机器感应电路中就会产生电流,从而识别小科的身份。下列四幅图中能反映其工作原理的是( )
A. B. C. D.
6、中国“人造太阳”——全超导托卡马克(EAST)东方超环,在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式,不仅创造了新的世界纪录,还为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。
(1)在上亿度的高温状态下,物质呈现等离子态,它们可以被磁场约束。东方超环就是利用通过强大电流所产生的强大 ,把等离子体约束。
(2)如图乙是东方超环的热核反应示意图,属于 (选填“核聚变”或“核裂变”)。
(3)东方超环的反应原理与太阳类似,能量转化是原子核能转化为 。
(第6题图) (第7题图)
7、从2012年到2022年,送餐机器人的制造技术不断智能、升级。如图甲为送餐机器人为顾客送餐的情景。
(1)当机器人接受指令后,内部的电动机会驱动其底部轮子将食物送给顾客。制作电动机的原理依据与下图________(填序号)实验装置相同。
A.B.C. D.
(2)小科用铜丝、干电池等器材成功制作了一个小型电动机(如图乙)。他想改变电动机线圈转动的方向,他的做法是 。(写出一个即可)
8、阅读《善变的软磁铁》短文,并回答下列问题。
图1所示为中国科技馆中的一个名为“善变的软磁铁”的展品,体验者推动如图2所示的软磁铁A向永磁铁B移动(永磁铁的右端是N极),会感觉到软磁铁和固定的永磁铁之间的斥力越来越大,推动越来越吃力。但是,当软磁铁继续靠近永磁铁,两者接近到一定距离时,两块磁铁之间的排斥力又忽然变成了吸引力。这件展品让观众们体验了软磁铁与永磁铁之间同性相吸的奇妙特性。磁铁一般分为软磁铁和硬磁铁。所谓软,是指这些材料容易磁化,在磁性上表现“软”。在一般情况下,软磁铁同样也表现出硬磁铁中的一类——永磁铁的正常属性,但当普通永磁铁非常接近软磁铁的尖端时,软磁材料的磁矩方向发生了变化,两者的斥力会突然转变为吸引力。软磁材料,易被磁化,被磁化后,磁性也容易消失,也易于通过敲打和加热退磁,它广泛用于电工设备和电子设备,如应用在电磁铁、变压器和电机的铁芯中,以便在断电后磁性消失。
(1)当永磁铁非常接近软磁铁的尖端时,软磁铁的左端会突然变为 极;
(2)软磁铁与硬磁铁相比其特点是 ;
(3)探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,螺线管的铁芯应选用 磁材料(选填“软”或“硬”),理由是 。
9、长跑是常见的运动方式。为了便于运动数据记录,许多跑者使用了可穿戴“智能手环”,如图甲所示。为保证“智能手环”用电,我国研发的“柔性、可裁剪碲化铋/纤维素复合热点薄膜电池”(简称“薄膜电池”)如图乙,它能充分贴合人体体表,实现体表散热为智能手环供电。
(1)如图甲手环应用了电磁感应原理,其主部分是一段内置有一小块磁铁的密闭的空心塑料管,管外缠绕着线圈。戴着这种手环运动时塑料管跟着手一起运动,磁铁则在管内反复运动,线圈中会产生 ,液晶上就会显示出运动的步数;
(2)碲化铋(Bi2Te3)中铋元素(Bi)的化合价+3,则碲元素(Te)的化合价为 。给“薄膜电池”充电时 转化为电能;
(3)长跑时人体所需的氧气是通过 (选填“扩散”或“呼吸”)作用从肺泡进入血液,能量则是来自细胞内的 作用。
10、2020年,全球各地相继爆发了新冠肺炎疫情,极大的影响了人们的生活和身体健康。而大多数新冠肺炎患者会出现发热、咳嗽等症状,于是进入各种公共场所必须测量体温,如图甲是个旧某中学为初三学生开学准备的红外线测温仪,红外线测温仪是通过对物体自身辐射的红外能量的测量,准确地测定物体表面温度的仪器。当同学们从它前面经过时就可以快速测量出体温。测温仪的电路原理图如图乙所示。左右两个电源电压均为9V,R0是阻值为10Ω的定值电阻,R1是热敏电阻,其阻值会随着温度的改变而改变。当人体体温高于37.3℃时,红灯亮发出报警。R1随人体温度辐射的红外线变化关系如下表所示。
(1)电路中R0的作用是 ,从测温仪前面通过的同学体温越高,电流表的示数 。
(2)小张同学经过测温仪时,电流表示数显示0.36A,通过计算说明测温仪是否会发出报警。
温度t/℃ 35 36.5 37 37.5 38 39 40
电阻R1/Ω 20 17 16 15 14 12 10
12、目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备,像蓄电池一样也有正、负两极,可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电,让车能够继续正常行驶。在制动过程中,电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电,安全高效环保。
假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨,某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107焦,能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米,能量利用的效率为90%。
(1)电车发电机的工作原理是 。
(2)若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米2,求公交车对地面的压强。
(3)若公交车在该次运行中受到的阻力恒定,则牵引力大小是多少
(4)若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏,不计电容器输出电能时的能量损耗,则工作电路的电流有多大
13、寒冷的冬天,人们经常会使用油汀取暖器,如图为小舟家油汀取吸器的工作原理示意图,R1和R2为发热体,其部分参数如表所示,试回答问题:
(1)取吸器的工作原理:导热油是一种易导热但不易 的液体。接通电路,发热体放热,导热油吸热、温度升高。 变小在油管内上升,同时向周围的空气热到达顶端后从边上管道下降到油箱重新加热;
(2)取暖器有高、中、低三挡,小舟选择中挡在房间内取暖。使用一段时间后发现一个规律,取暖器工作25分钟后,温控开关断开停止加热,5分钟后温控开关又自动闭合,取暖器再次工作,如此循环,维持室温的基本恒定。则选择中挡使用时,取暖器每小时消耗多少电能?
(3)某次使用时,取暖器突然不工作了,于是小舟和父亲一起寻找故障。接入电源,闭合所有开关,用测电笔检测a~i各处,发现只有a、b两处测电笔的氖管能发光,根据此现象,可以推测取暖器发生的故障是 。
14、图甲为热敏电阻的R-t图像,图乙为用此热敏电阻R和电磁继电器组成的恒温箱的简单温控电路,其中电磁铁线圈的电阻为150欧姆,当线圈中电流大于或等于28毫安时,继电器的衔铁被吸合,为继电器线圈供电的电池的电压为6伏,图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)从图甲中可得 50℃时热敏电阻的阻值为 欧;
(2)工作电路连接着恒温箱的加热器,该加热器应接在 (选填“A、B 端”或“C、D 端”);
(3)若恒温箱内的温度达到 100℃时,通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态?
(4)若在原控制电路中,串联接入一个可变电阻,则通过调节可变电阻,可以改变恒温箱所控制的最高温度。请判断,当该可变电阻增大时,恒温箱内的最高温度将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
15、我国现在倡导绿色、环保、低碳的生产和生活方式。湖州长兴弁山风力发电场是浙江省首个低风速区域风电项目,已并网发电,一年可发电约5000万千瓦时。
(1)下列装置可以演示风力发电机原理的是 (选填“A”或“B”)。
(2)已知火力发电时,发1度电需煤400克,弁山风力发电场的投入使用,每年可节省煤约多少吨?
(3)现代人居家装修普遍采用无主灯风格,如图所示。小明家今年装修新房,家庭电路中总共安装了20只规格为“220V 10W”的灯泡,若这20只灯泡全部正常工作(其他用电器不工作),求家庭电路中的总电流。
16、我国目前的动车上均安装了烟雾报警器,一旦有吸烟,列车上的烟雾报警系统就会报警,列车就会自动减速甚至停车。小刘在查阅资料后,自行设计了一个“烟雾报警器”,电路如图。该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成,其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁(线圈阻值R0=12Ω)、电源U=6V、开关等组成;“工作电路”由工作电源、电铃、导线等组成。小刘的设计思路:当光敏电阻接收到的光强减弱到一定程度时,工作电路接通,电铃报警。已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的关系如表所示。
(1)根据光敏电阻的阻值R与光强E之间的关系,推测m= 。
(2)根据报警器的工作原理判断,电铃应接在 (填“甲”或“乙”)处。
(3)闭合开关S,如果当线圈中的电流大于或等于250mA时,继电器的衔铁被吸合,则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少cd以上?
(4)若要提高该烟雾报警器的灵敏度(即在烟雾更少条件下就能报警),请你提出一种改进建议。
17、校本课程《陶艺》课上,烧制不同的陶、瓷作品需要不同的温度。为了能满足上述要求小明设计了一个电热式烧制炉的电路模型(如图甲所示)。工作电路:S1为电源开关;S2为衔铁的同步开关(电磁继电器吸下衔铁时S2同时断开);烧制炉的加热元件由阻值为48.4欧的R1和阻值为193.6欧的R2两个发热电阻组成。闭合S1和S2,烧制炉开始工作,先高功率升温,后保温期间能自动实现高功率、低功率两档切换。控制电路:烧制炉利用温差电源控制炉内温度达成恒温烧制。温差电源的热点(T1点)放在炉中,冷点(T2点)放在低温恒温箱中,其提供的电压与T1、T2两点间的温度差关系如图乙所示。当温差电源使电磁继电器的电流达到0.015A时,电磁铁恰好能将弹性衔铁吸下,同时S2断开;一段时间后,温度降到预设值以下,释放弹性衔铁,同时S2闭合;如此反复,直至恒温烧制结束。
(1)当S1和S2刚闭合时,工作电路中的两电阻的工作状态是____。
A.仅R1工作 B.R1与R2串联工作 C.仅R2工作 D.R1与R2并联工作
(2)烧制炉烧制某陶瓷作品时,工作电路的高功率和低功率随时间变化如图丙所示,则烧制炉完成本次工作消耗的电能共为多少
(3)控制电路通过改变R0接入电路的阻值,实现改变烧制炉内的烧制温度。若控制电路中电磁继电器的线圈阻值为0.5欧,温差电源的冷点温度恒为20℃,现要烧制骨瓷作品需将炉内温度控制为1220℃,则需移动R0上的滑片使其接入电路的阻值为 欧。
18、无人机灯光秀“燃爆”杭城:五百架无人机齐飞,以夜空为幕,执祝福之笔,迎接杭州2022。亚运吉祥物、倒计时等亚运图案点亮夜空,在钱塘江畔与“大莲花”交相辉映,表达对杭州亚运会的诚挚期待和璀璨祝福。
(1)无人机可利用超声波传感器来判断离地高度。如图甲是某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系图象,图乙是测量无人机离地高度的电路(U电源不变,R0阻值不变),要使高度表(实质是电流表或电压表)示数能随飞行高度的增大而增大,则此高度表应安装在 (选填“①”、“②”或“③”)的位置。
(2)为了确保无人机的飞行速度不超过最大值,工程师给飞机发动机装上了能控制油门大小的限速器,其简化电路如丙图所示,闭合开关后电磁铁的上端为 极 (选填“N”或“S")。
(3)其中R的阻值随飞行速度变化的图象如丁图所示。若电源电压恒为12V,R0的阻值为10Ω,求此电路的最大电功率。( 电磁铁电阻忽略不计)
19、现在市面上有一款很火的智能降温杯, 它能通过显示不同颜色提醒是否适合喝水。某兴趣小组的同学利用所学知识自己设计了一种智能水杯的电路(如图甲所示)。杯中水的温度较低时绿灯亮,水温度较高时红灯亮。已知两个电源的电压均为9伏,R0是阻值为10欧的定值电阻,电磁铁内线圈的电阻忽略不计,R是热敏电阻,其阻值随着温度的变化情况如下表。当电磁铁线圈中电流为0.3A时,刚好能将衔铁吸下。
(1)根据智能水杯的工作原理,判断红灯是 (选填“B"或“C" )灯。
(2)分析计算此智能水杯红灯亮时的温度。
(3)若要使此智能水杯60℃时红灯亮,写出可以采取的措施三条: 。
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