中小学教育资源及组卷应用平台
专题十一 B卷电磁学综合
考情解读
本专题主要内容为B卷电磁学综合，该题主要以情境化、生活化的物理情境为抓手，考查欧姆定律、电功率、焦耳定律、电能、生活用电等电学综合知识。该题一般还会讲力学与电学结合或将热学与电学结合等，是一道较为综合的题，本题难度中上，一般文字篇幅较多。要求考生理解题目情景，首先要明确题目所涉及的物理现象和过程，弄清题目中提供的条件和要求得到的结论。，该题一般以填空题、选择题的形式出现在B卷中，一般只会有一到两个空较难，其他都较为简单。
课堂精讲
1．空气炸锅（如图甲）因其烹制食物脂肪含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐，其原理是利用热空气流加热食物。科技创新小组的同学将其拆解后，发现核心元件是两个发热电阻和一个风扇，由温控开关S进行自动控制，经研究后画出简化电路图如图乙。
（1）空气炸锅采用高速热风循环技术，工作时会通过电动机向内部吹风，借助循环风，达到炸锅内部迅速升温的目的，与传统烤箱相比、空气炸锅烹制食物时，所用时间更 ；
（2）使用空气炸锅，安全至关重要。同学们认真研究说明书及内部结构后，作出如下分析，其中合理的是 ；
A．若空气炸锅的风扇不转了，发热电阻仍然工作，可以正常使用
B．烹制食物时为了提升加热效率，可以堵住空气炸锅背部的出风口
C．空气炸锅的电源线使用三脚插头，目的是让烹制美食更快速、更高效
D．为了安全和延长使用寿命，严禁直接用冷水冲洗未冷却的空气炸锅
（3）科技小组断开家中其他用电器，只让该空气炸锅以低温挡工作2min，观察到图丙所示的家用电能表转了90圈，此时空气炸锅的实际电功率是 W；
（4）若科技小组使用电功率为1500W的档位烹制薯条，已知薯条的质量为0.24kg，初始温度为20℃，通电1min达到120℃，空气炸锅的能量转化效率为80%，请利用上述数据计算出薯条的比热容 。
【答案】 短 D 900 3×103
【详解】（1）[1]由材料信息得，空气炸锅采用高速热风循环技术，工作时会通过电动机向内部吹风，借助循环风，达到炸锅内部迅速升温的目的，说明与传统烤箱相比、空气炸锅烹制食物时，空气炸锅中食物升温较快，在短时间内可以吸收到较大的热量，因此空气炸锅烹制食物所用时间更短。
（2）[2]A．若空气炸锅的风扇不转了，发热电阻虽然工作，但无法形成空气对流，不能使食物均匀受热，不能正常使用，故A不符合题意；
B．堵住空气炸锅背部的出风口，可能导致空气炸锅内部温度过高，导致电路烧坏，故B不符合题意；
C．空气炸锅的电源线使用三脚插头，目的是为了避免触电现象发生，故C不符合题意；
D．空气炸锅使用完毕，温度非常高，为了防止出现烫伤现象，严禁直接用冷水冲洗未冷却的空气炸锅，故D符合题意。
故选D。
（3）[3]科技小组断开家中其他用电器，只让该空气炸锅以低温挡工作2min，观察到图丙所示的家用电能表转了90圈，此时空气炸锅消耗的电能为
实际电功率是
（4）[4]由得，烹制薯条时，消耗的电能为
则薯条吸收的热量为
由得，薯条的比热容
2．图甲是小明设计的一种家用即热式电饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，阻值受上方水对其压力大小的影响。已知电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流时，开关K被释放，指示灯L发光，表示水量不足；当时，开关K被电磁铁吸起，指示灯L熄灭，电磁铁线圈电阻不计。
（1）图乙中的 （选填“①”或“②”）RF是的阻值与受到的压力间的关系图像；
（2）将电阻箱R的阻值调至120Ω，当RF的阻值为 Ω时，指示灯L刚好发光；
（3）如图丙所示，水泵使水箱内的冷水以0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀的薄壁加热管，加热管横截面积为，虚线框内是长的加热区，阻值的电热丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压恒为220V。若有3.6L冷水持续流过加热区被加热，需消耗电能 J；
（4）为提高经过加热区后热水的温度，请提出一种符合实际的解决办法： 。
【答案】 ① 180 见解析
【详解】（1）[1]由“当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足。” 可知：水箱内水量越少，电路中总电流越小；根据欧姆定律知：电源电压不变，电路中总电流越小，总电阻越大；即随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力减小；RF的阻值应随压力的减小而增大，故RF的阻值随压力的变化的图像可能是①，故选①。
（2）[2]由图甲知RF、R串联，根据串联电路电压、电流规律和欧姆定律可得，将电阻箱R的阻值调至120Ω，指示灯L刚好发光时，RF的阻值
（3）[3]管道中每秒通过水的质量
3.6L水的质量为
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×3.6×10-3m3=3.6kg
则加热时间为
需消耗电能
（4）[4]为提高经过加热区后热水的温度，可以延长加热时间或提高加热功率，故可以降低水的流速或减小电阻丝的阻值。
3．图甲为某型号电子秤，其原理图如图乙所示，R0为定值电阻，R是压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示。改写电压表（量程为3V）的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量，设踏板的质量为5kg，电源电压保持9V不变。空载时（踏板上不放物体），电压表的示数为1V，g取10N/kg。
（1）R0阻值为 ；
（2）该电子秤的量程是 ；
（3）如果保持电子秤结构和电压表量程不变，使该电子秤的量程变为110kg，你设计的方案是：在R左侧串联一 的电阻，或在R0两端并联一个 的电阻。
【答案】 30 90kg 40 15Ω
【详解】（1）[1]空载时，踏板对R的压力为
F=G踏板=m踏板g=5kg×10N/kg=50N
由图丙可知，压敏电阻R与所受压力F的关系为
所以当压力F=50N时，R=240Ω。根据串联电路电压特点可知，R两端电压为
UR=U-U0=9V-1V=8V
根据串联电路电流特点及欧姆定律可得，电路电流为
R0阻值为
（2）[2]物体质量越大，踏板对R的压力越大，R的阻值越小，电压表示数越大，所以当电压表最大为U0最大=3V时，电子秤量程最大。此时电路电流为
R两端电压为
URˊ=U-U0最大=9V-3V=6V
则
根据公式
可得：Fˊ=950N。即踏板和物体总重力为G总=950N，总质量为
该电子秤的量程是
95kg-5kg=90kg
（3）[3]当电子秤的量程变为110kg时，R所受压力
F"=G总ˊ=m总ˊg=（110kg+5kg）×10N/kg=1150N
根据关系式
可知，压敏电阻为R"=20Ω。保持电子秤结构和电压表量程不变，电路中的最小电流0.1A不变，此时电路的总电阻
因为串联电路中的总电阻等于各电阻之和，所以可以在R左侧串联一个电阻，大小为
R加=R总-R0-R"=90Ω-20Ω-30Ω=40Ω
[4]若保持电压表与R0并联以外的结构不变，压敏电阻两端的电压URˊ=6V不变，此时电路的最大电流为
此时电压表并联部分的电阻
所以，应并联一个电阻，根据并联电路电阻特点可得
即
解得R加=15Ω，即在R0两端并联一个15Ω的电阻。
4．综合实践活动中，小乐决定制作可显示风力等级的简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆上，滑杆上的摩擦力忽略不计，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2m2，均匀电阻丝长为50cm，阻值为25Ω，电源电压U恒为15V，R0为保护电阻，电压表量程0～15V。弹簧弹力F的大小与弹簧长度改变量x成正比，如图乙所示。无风时，滑片P在电阻丝最右端，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅如表数据可知风速及风级。
风级 一级 二级 三级 四级 五级 六级 七级 八级
风速v（m/s） 0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 13.9～17.1 17.2～20.7
风压p（Pa） 0.056～0.14 0.16～6.8 7.2～18.2 18.9～39 40～71.6 72.9～119 120～183 184～268
（1）闭合开关，电流表的示数为0.5A，保护电阻为 Ω；
（2）这个风速仪所测最大风力等级为 级；
（3）电压表示数为5V时，风力等级为 级；
（4）关于这个风速仪，下列说法正确的是 。
A．当所测风力越大时，电压表的示数越小
B．电压表的示数可以从零变化到最大刻度值
C．电压表的示数变化量与弹簧长度改变量x成正比
D．滑片P向左移动的过程中，电路的总电阻在减小
【答案】 5 六 四 C
【详解】（1）[1]当闭合开关，电流表的示数为0.5A，根据可得
又，可得。
（2）[2]根据题意可知，电阻丝全部接入电路时，由串联分压可得，电压表的最大值为12.5V，此时接入电路的电阻为
由图像可知，当电阻丝长为50cm时风力为16N，根据可得，压强为
根据表格中的数据，可知当风压为80Pa时，风速为六级。
（3）[3]当电压表示数为5V时，此时接入电路的电阻为
由于均匀电阻丝长为50cm，阻值为25Ω，可知
解得弹簧的形变量为
根据图像可知，此时弹簧的弹力为
可得
此时压强为
根据表格中的数据，可知当风压为32Pa时，风速为四级。
（4）[4] A．当所测风力越大时，滑动变阻器的滑片向左滑动，电压表所测的电阻增大，由于电流不变，则电压表的示数越大，故A错误；
B．由于电源电压为15V，而定值电阻会分压，电压表的示数不能从零变化到最大刻度值，故B错误；
C．由于均匀电阻丝长为50cm，阻值为25Ω，而电路的电流不变，则可知电压表的示数变化量与弹簧长度改变量x成正比，故C正确；
D．根据电路图可知，电路的总电阻不变，故滑片P向左移动的过程中，电路的总电阻不会变，故D错误。
故选C。
5．在次实践活动中，物理小组对汽车的转向灯展开了探究。
（1）小李发现行驶中的汽车要右转弯时，驾驶员推动方向盘下面的拨杆就可以打开右转向灯，这时汽车前后两个右转向灯同时工作起来，拨杆的作用相当于电路中的 ；
（2）小唐观察到汽车的两个转向灯亮起时， 车内仪表盘也有指示灯同时亮起，于是小唐尝试设计汽车转向灯的电路图，如图甲所示，小杨很快发现这个电路图的不足之处，请你写出一条该电路的不足之处： ；
（3）小杨观察到汽车的指示灯是亮暗交替发光，这样提示效果更明显。他们想起了电铃的工作原理，于是重新设计了电路图，如图乙所示。电源电压恒为6V，转向指示灯规格均为“6V 3W”，R0=48Ω。转向指示灯阻值不变，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。当转向开关与触点“3”和“4”接通后、电磁铁通电有了磁性，动触点A与静触点B接触，此时右转指示灯 （选填“正常”或“微弱”）发光；电磁铁被短路后没有了磁性，衔铁在弹簧的作用下使动触点与静触点再次分离。如此反复、就实现了指示灯亮暗的交替发光。当转向开关与触点“1”和“2”接通时、左转指示灯两端实际电压变化规律始终如图丙所示，则电路接通6s，左转指示灯消耗的电能为 J。
【答案】 开关 见解析 正常 6.48
【详解】（1）[1]根据题意知，驾驶员推动方向盘下面的拨杆就可以打开右转向灯，这时汽车前后两个右转向灯同时工作起来，此时电路连通，故拨杆的作用相当于电路中的开关。
（2）[2]生活中汽车的前后转向灯可以单独工作，一个灯泡坏了，另一个仍能发光，图甲中两灯泡串联接入电路，一个灯泡坏了，另一个不能发光。
（3）[3]当转向开关与触点“3”和“4”接通后、电磁铁通电有了磁性，动触点A与静触点B接触时，电磁铁和定值电阻短路，此时电路为右转指示灯的简单电路，电源电压等于灯泡的额定电压，右转指示灯正常发光。
[4]当转向开关与触点“1”和“2”接通后，灯泡和定值电阻串联接入电路，电磁铁通电有了磁性，动触点A与静触点B接触，此时左转指示灯正常工作，电磁铁被短路后没有了磁性，衔铁在弹簧的作用下使动触点与静触点再次分离，灯泡和定值电阻串联接入电路，指示灯发光微弱，由丙图可知，交替工作的周期为1.5s，一个周期内正常发光的时间为0.5s，则指示灯闪烁交替工作6s内，有4个周期，则正常发光的时间为2s，微弱发光的时间为
t2=t-t1=6s-2s=4s
根据可知灯泡的电阻
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，此时通过电路的电流
此时灯泡的功率
P实2=I2RL=(0.1A)2×12Ω=0.12W
电路接通6s左转指示灯消耗的电能为
W=W1+W2=PLt1+ P实t2=3W×2s+0.12W×4s=6.48J
6．在一次实践活动中，小睿对LED灯和白炽灯进行了探究。
（1）小睿查阅资料了解到，白炽灯的发光原理是通过电流加热灯丝到白炽状态，从而利用热辐射发出可见光。LED是发光二极管的简称，它是一种特殊的半导体元件，通电后可以发光，直接把电能转化为光能。他对白炽灯和LED灯作出了如下分析，你认为其中分析不合理的是 。
A．白炽灯用久了钨丝会变细，电阻将变大，灯泡亮度会变暗
B．若将白炽灯的灯丝换成超导材料，可以提高白炽灯的效率
C．白炽灯泡罩一般选择用透明、耐高温的石英玻璃材料制成
D．LED灯泡罩一般使用透光塑料制成，不易破损，便于运输
（2）小睿观察到“220V 15W”的LED灯（售价20元/个）其亮度与“220V 100W”的白炽灯（售价3元/个）相当，若电费单价为0.5元，则使用上述LED灯正常工作至少 小时以上，所花费用才能比使用亮度相当的白炽灯划算。
（3）小睿将如图所示的，标有“220V 15W”的LED灯泡（内部由灯珠和电源转换器等组成）和“220V 15W”的白炽灯泡并联接入家庭电路中，LED灯泡的亮度远高于白炽灯泡的亮度，小睿对此分析得出了以下的结论，你认为正确的是
A．通过LED灯泡的总电流大于通过白炽灯泡的电流
B．LED灯泡总的实际功率大于白炽灯泡的实际功率
C．LED灯泡消耗的总电能小于白炽灯泡消耗的电能
D．LED灯泡整体的电光转化效率高于白炽灯泡的效率
（4）小睿取来单个“3V 3W”的LED灯珠和一只“3.8V 0.3A”的白炽小灯泡，串联接入电源电压为6V的电路中进行实验，闭合开关，发现LED灯珠亮而小灯泡不亮。检查后发现，电路既无短路也无开路，所有元件完好无损。你猜想“LED灯珠亮而小灯泡不亮”的原因可能是 。
【答案】 B 400 D 见解析
【详解】（1）[1] A．灯泡灯丝材料、长度不变，而用久了的灯泡由于升华作用灯泡灯丝变细，横截面积变小，所以灯丝电阻变大，由知道，灯泡亮度会变暗，故A正确，不符合题意；
B．若将白炽灯的灯丝换成超导材料，则灯丝不会产生热量，白炽灯无法工作，故B错误，符合题意；
C．白炽灯泡罩一般选择用透明、耐高温的石英玻璃材料制成，灯丝发光时温度较高，所以需要耐高温，故C正确，不符合题意；
D．LED灯泡罩一般使用透光塑料制成，不易破损，便于运输，故D正确，不符合题意；
故选B。
（2）[2]设使用上述LED灯正常工作至少t小时以上，所花费用才能比使用亮度相当的白炽灯划算。此时两灯的费用相等，即
解得
t=400h
（3）[3]已知标有“220V 15W”的LED灯和“220V 15W”的白炽灯分别接入家庭电路中，
A．由P=UI知道，通过LED灯的电流等于通过白炽灯的电流，故A错误；
B．已知LED灯和白炽灯的额定电压和额定功率都相同，分别接入家庭电路中，都是220V，则二者实际功率相同，都等于15W，故B错误；
C．由 知道，已知LED灯和白炽灯的额定功率都相同，则相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能，故C错误；
D．根据短文知道“白炽灯的发光原理是通过电流加热灯丝到白炽状态，从而利用热辐射发出可见光。LED是发光二极管的简称，它是一种特殊的半导体元件，通电后可以发光，直接把电能转化为光能。”所以，LED灯泡整体的电光转化效率高于白炽灯泡的效率，故D正确。
故选D。
（4）[4]LED灯珠亮而小灯泡不亮的原因可能是
①LED灯发光需要的电流比白炽灯小；
②LED灯比白炽灯的功率大；
③LED灯比白炽灯两端的电压大；
④LED灯比白炽灯的电阻大。
7．某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲，控制电路电源电压U1=13V，R0为定值电阻，Rp为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻Rp放置于水箱底部（如图），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表，工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U2=220V。圆柱体水箱底面积S=0.5m2，当水箱内的水位上升到2m时，通过电磁铁线圈的电流Ia=0.13A，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1=1A，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，此时电流表示数I2=2A。
（1）该电磁铁的上端是 极。
（2）定值电阻R0阻值为 Ω。
（3）当水箱内水位下降到1m时，控制电路中压敏电阻Rp的电功率为 W。
（4）已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒钟喷水恒为0.001m3，注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为0.006m3，相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能为 J。
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Rp的阻值/Ω 300 200 125 90 70 65 62 60 59
【答案】 N 40 0.9 1.54×105
【详解】（1）[1]控制电路的开关S闭合时，根据安培定则，电流从电磁铁的下端流入，从上端流出，电磁铁的上端是N极。
（2）[2]控制电路中，两电阻串联接入电路，当水位为2米时，由表格数据知RP=60Ω，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可得R0阻值为
（3）[3]当水位1米时，由表格数据知RP1=90Ω，由串联电路电阻规律和欧姆定律可得线圈的电流为
控制电路中压敏电阻Rp的电功率为
（4）[4]由工作电路知，注水和喷淋系统是并联的，注水系统从水位1米开始注水到2米，注水的总体积为
注水的同时喷淋系统一直工作，所以注水时间为
水位从2米下降到1米，需要的时间为
所以注水系统与喷淋系统同时工作时，工作电路电流做的功为
W=U2I2t1=220V×2A×100s=4.4×104J
喷淋系统单独工作时，工作电路电流做功为
所以相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能为
8．小军是位喜爱研究的同学，他在有了研究电热水壶的经验基础后，小军又对电吹风机进行了研究。
（1）他仍然先认真阅读了使用说明书，对其中一些重要事项做了分析，其中分析不合理的是 ；
A．“不要在手湿的情况下使用”，是因为水是导体容易引起漏电从而给人造成伤害
B．“使用时插头需要充分插入电源插座”，若插头外露可能会因漏电导致触电事故
C．“不要在煤气或其他易燃品附近使用电吹风”，因为高温可能引燃这些易燃物品
D．“接入电压要与本机额定电压相符合”是多余的，因为家庭电路电压一定是220V
（2）电吹风电路图如图甲所示，其中和在实际电路中是两个利用脉宽调制（PWM）方式工作的自动控制开关，开关通过“占空比”来调节各自的平均功率。“占空比”是指一定时间内通电时间和总时间之比，用表示，原理示意如图乙，据此可分析出实际平均功率P与最大功率和占空比的关系式 ；
（3）若空气的比热容为，空气的密度为，室温为20℃，当电机吸入气流为14L/s时，需将电机吸入的空气加热到90℃，需要将吹风机的实际平均加热功率调到 W；
（4）小军想知道吹干一次头发究竟需要耗费多少电能，如果他已经知道了电吹风的额定功率、实际功率，电路实际电压，除此以外还必须需要知道的一个物理量为 。
【答案】 D 1176 吹干一次头发需要的时间
【详解】（1）[1]A．生活中的用水是导体，“不要在手湿的情况下使用”，是因为水是导体容易引起漏电从而给人造成伤害，故A不符合题意；
B．触电是由于人直接或间接跟火线连通造成的，“使用时插头需要充分插入电源插座”，若插头外露可能会因漏电导致触电事故，故B不符合题意；
C．根据安全要求，“不要在煤气或其他易燃品附近使用电吹风”，因为高温可能引燃这些易燃物品，故C不符合题意；
D．“接入电压要与本机额定电压相符合”不是多余的，因为家庭电路电压不一定是220V，故D符合题意。
故选D。
（2）[2]由图乙知
3.75W=5W×0.75
2.5W=5W×0.5
1W=5W×0.2
所以平均功率等于空占比×最大功率，据此可知实际平均功率P与最大功率Pm和占空比η的关系式为
P=ηPm
（3）[3]由密度公式可知，当电机用最大气流吸入时每秒钟吸入空气的质量为
m=ρ空气V′=1.2kg/m3×14×10-3m3=0.0168kg
每秒钟吸入的空气需要吸收的热量为
Q吸=cm(t-t0)=1.0×103 J/(kg·℃)×0.0168kg×(90℃-20℃)=1176J
即消耗的电能为
W=Q吸=1176J
则加热电阻R支路上的平均功率为
（4）[4]根据W=Pt可知想知道吹干一次头发究竟需要耗费多少电能，需要知道功率和时间，已知实际功率，所以还需知道吹干一次头发需要的时间。
9．如图甲是小红在学校举行的物理创新大赛上制作的电子秤原理图，其中E为电源（电压为3V的干电池组），A是电流表（电子秤示数表盘），是一个6Ω的定值电阻，R是一根长为8cm阻值均匀的电阻丝，金属滑片Р可在R上滑动，其余电阻忽略不计，c是一根弹簧，其所受压力F与压缩量的关系如图乙所示（塑料盘的重力不计，g取10N/kg）。制作时，调整弹簧的位置，使之在没有重物时滑片Р刚好在电阻丝的a端。
（1）没有重物时，电子秤示数表盘零刻度应标在电流表表盘的 处；
（2）质量为4kg的重物放入塑料盘中时，电流表指针在0.3A处，整个电阻丝R的阻值为 Ω；
（3）从理论上来看，该电子秤设计方案的不足是示数表盘 ；
（4）电池用久了，由于电源电压减小会使测量不准确，为了校准电子秤可将电路进一步改进，以下改进方案中最佳的是 。
A．增加一节干电池
B．用一个阻值较小的电阻替换
C．将电路中更换成一个阻值合适的滑动变阻器
【答案】 0.5A 8 刻度不均匀 C
【详解】（1）[1]当没有重物时，滑片在a端，电路中只有R0接入电路，电源电压为3V，此时电路中的电流为
所以没有重物时，电子秤示数表盘零刻度应标在电流表表盘的0.5A处。
（2）[2]电路总电阻为
电阻丝接入电路中的电阻为
R'=R总-R0=10Ω-6Ω=4Ω
重物对称盘的压力为
F=G=mg=4kg×10N/kg=40N
由乙图可知此时，弹簧的压缩量为4厘米，所以电阻丝有4厘米的长度接入电路，即。电阻丝总长度为8厘米，则整个电阻丝的电阻为1Ω/cm×8cm=8Ω。
（3）[3]电路中的电流，电流与电阻R不成正比也不成反比。I不能随电阻R的变化而均匀变化，故该方案最大的不足是表盘刻度不均匀。
（4）[4]电池用久了由于电源电压减小，在电路中电阻不变的情况下，电流表示数减小，为了校准电子秤需要将定值电阻更换为一个滑动变阻器以便对电子秤随时进行校准。故AB不符合题意，C符合题意。
故选C。
10．在一次跨学科实践活动中，小李对家中常用的电热水器（图甲）进行了探究。热水器铭牌如图乙所示，工作原理图如图丙所示[已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)]。
（1）此电热水器处于“加热”档工作时，双掷开关S应置于 （选填“1”、“2”或“中间”）处；
（2）电热水器使用不当会有火灾、漏电、爆炸等安全隐患。为了保障安全，小李首先认真阅读了使用说明书，并对一些重要的注意事项作出了如下分析，你认为他的分析不合理的是 ；
A．电热水器必须安装地线，一旦漏电可以让电流沿地线流走
B．泄压阀出现滴水，一定要把它堵住，否则会发生漏电事故
C．热水器内水过少会出现干烧，容易损坏电热管而引起火灾
（3）小李家的电能表上标有“1200r/( kW·h)”字样，他断开其它用电器，只让该电热水器处于加热状态单独工作2min，电能表转盘转过80转，若电费单价为0.6元/( kW·h)，加热33min后即可淋浴，该过程所花电费为 元；
（4）此电热水器在加热状态下正常工作时，将内胆中50L的水从20℃加热到40℃，用了40min时间，则其加热效率为 %。
【答案】 1 B 0.66 87.5
【详解】（1）[1]当S拨到1时，电热丝、灯泡A串联；当S拨到2时，电热丝、R1、灯泡B串联；因为串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，所以由
可知， 电热丝、灯泡A串联时，电路中的电阻最小，电功率最大，电热水器为加热挡；电热丝、R1、灯泡B串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，电热水器为保温挡；因此此电热水器处于“加热”挡工作时，双掷开关S应置于1处。
（2）[2]A．为了防止因漏电而发生触电事故，电热水器必须安装地线，漏电时可以让电流沿地线流走，故A正确，不符合题意；
B．当电热水器内压强过大时，需要通过泄压阀泄压，此时泄压阀会有水滴出，因此不能把它堵住，否则会出现因压强过大而引起爆炸，故B错误，符合题意；
C．热水器内水过少会出现干烧，使得电热管的温度过高，而损坏电热管引起火灾，故C正确，不符合题意。
故选B。
（3）[3]1200r/( kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转1200圈。转盘转了80转，电热水器消耗的电能
即电热水器工作2 min消耗的电能，因此加热33 min电热水器消耗的电能
则该过程所花电费
0.6元/( kW·h)×1.1 kW·h=0.66元
（4）[4]由可知，电热水器消耗的电能
W'=Pt=2000W×40×60s=4.8×106J
由可知，水的质量为
m水=ρV=1.0×103kg/m3×50×10-3m3=50kg
水吸收的热量
Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(40-20)℃=4.2×106J
饮水机的加热效率为
11．电吹风是生活中的常用小家电。周末小冯和物理实验探究小组的同学们对某品牌家用电吹风，如图甲所示，进行了实践探究。
型号 FK5568
额定功率 热风挡 880W
暖风挡 475W
冷风挡 70W
额定电压 220V
质量 0.6kg
（1）首先他观察了印在电吹风上的铭牌如表所示，按照电吹风铭牌所标，当该电吹风正常工作时，经过电吹风插头线的电流最大是 A；
（2）然后阅读了产品说明书，他对其中的一些使用要求，提出了自己的猜想，你认为不合理是 ；
A．电吹风使用时，接入的电压应该与它的额定电压一致，目的是使电吹风能正常工作
B．电吹风尽量不要在浴室内或湿度大的地方使用，目的是防止触电
C．电吹风性能稳定且耐用，可以连续长时间不关闭地随便使用
D．电吹风使用时，应使入风口与头发保持一定距离，目的是防止头发被吸入
（3）接着，小冯打开电吹风进行试用，他觉得电吹风在冷风状态的风力很强，可能超过了铭牌上所标的额定功率值。为了验证猜想，他关闭家里所有用电器，只将该电吹风接入家庭电路中，开关调至冷风档，通电8min观察到家里的电能表（如图乙所示）铝盘转了15圈，通过计算测得冷风档的实际功率为 W；
（4）小冯测得冷风档的实际功率和额定功率不相等，请你帮他分析功率不等原因可能是 。（填写一种情况即可）
【答案】 4 C 75 实际电压大于额定电压
【详解】（1）[1]根据电吹风铭牌所示，当该电吹风正常工作处于热风挡时功率最大为880W，此时经过电吹风插头线的电流最大，最大电流
（2）[2] A．电吹风使用时，接入的电压应该与它的额定电压一致，目的是使电吹风能正常工作，这是对所有用电器的基本要求，故A合理，不符合题意；
B．由于生活用水属于导体，因此为防止触电，电吹风尽量不要在浴室内或湿度大的地方使用，故B合理，不符合题意；
C．电吹风工作时会发热，长时间不关闭会造成温度过高而影响其使用寿命，因此长时间不使用时应关闭开关，故C不合理，符合题意；
D．电吹风使用时，由于内部的电动机一直转动，故应使入风口与头发保持一定距离，目的是防止头发被吸入，故D合理，不符合题意。
故选C。
（3）[3]电能表上“1500r/(kW·h)”表示每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转1500转，电能表转盘转15圈消耗电能
通电时间
t=8min＝8×60s＝480s
冷风状态实际功率
（4）[4]电吹风冷风档的实际功率为75W，比额定功率70W大，原因可能是实际电压大于额定电压，则实际电流也大于额定电流。由P=UI可知，此时实际功率大于额定功率。可能铝盘转动圈记数偏大；或者时间记录偏小。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
专题十一 B卷电磁学综合
考情解读
本专题主要内容为B卷电磁学综合，该题主要以情境化、生活化的物理情境为抓手，考查欧姆定律、电功率、焦耳定律、电能、生活用电等电学综合知识。该题一般还会讲力学与电学结合或将热学与电学结合等，是一道较为综合的题，本题难度中上，一般文字篇幅较多。要求考生理解题目情景，首先要明确题目所涉及的物理现象和过程，弄清题目中提供的条件和要求得到的结论。，该题一般以填空题、选择题的形式出现在B卷中，一般只会有一到两个空较难，其他都较为简单。
课堂精讲
1．空气炸锅（如图甲）因其烹制食物脂肪含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐，其原理是利用热空气流加热食物。科技创新小组的同学将其拆解后，发现核心元件是两个发热电阻和一个风扇，由温控开关S进行自动控制，经研究后画出简化电路图如图乙。
（1）空气炸锅采用高速热风循环技术，工作时会通过电动机向内部吹风，借助循环风，达到炸锅内部迅速升温的目的，与传统烤箱相比、空气炸锅烹制食物时，所用时间更 ；
（2）使用空气炸锅，安全至关重要。同学们认真研究说明书及内部结构后，作出如下分析，其中合理的是 ；
A．若空气炸锅的风扇不转了，发热电阻仍然工作，可以正常使用
B．烹制食物时为了提升加热效率，可以堵住空气炸锅背部的出风口
C．空气炸锅的电源线使用三脚插头，目的是让烹制美食更快速、更高效
D．为了安全和延长使用寿命，严禁直接用冷水冲洗未冷却的空气炸锅
（3）科技小组断开家中其他用电器，只让该空气炸锅以低温挡工作2min，观察到图丙所示的家用电能表转了90圈，此时空气炸锅的实际电功率是 W；
（4）若科技小组使用电功率为1500W的档位烹制薯条，已知薯条的质量为0.24kg，初始温度为20℃，通电1min达到120℃，空气炸锅的能量转化效率为80%，请利用上述数据计算出薯条的比热容 。
2．图甲是小明设计的一种家用即热式电饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，阻值受上方水对其压力大小的影响。已知电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流时，开关K被释放，指示灯L发光，表示水量不足；当时，开关K被电磁铁吸起，指示灯L熄灭，电磁铁线圈电阻不计。
（1）图乙中的 （选填“①”或“②”）RF是的阻值与受到的压力间的关系图像；
（2）将电阻箱R的阻值调至120Ω，当RF的阻值为 Ω时，指示灯L刚好发光；
（3）如图丙所示，水泵使水箱内的冷水以0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀的薄壁加热管，加热管横截面积为，虚线框内是长的加热区，阻值的电热丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压恒为220V。若有3.6L冷水持续流过加热区被加热，需消耗电能 J；
（4）为提高经过加热区后热水的温度，请提出一种符合实际的解决办法： 。
3．图甲为某型号电子秤，其原理图如图乙所示，R0为定值电阻，R是压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示。改写电压表（量程为3V）的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量，设踏板的质量为5kg，电源电压保持9V不变。空载时（踏板上不放物体），电压表的示数为1V，g取10N/kg。
（1）R0阻值为 ；
（2）该电子秤的量程是 ；
（3）如果保持电子秤结构和电压表量程不变，使该电子秤的量程变为110kg，你设计的方案是：在R左侧串联一 的电阻，或在R0两端并联一个 的电阻。
4．综合实践活动中，小乐决定制作可显示风力等级的简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆上，滑杆上的摩擦力忽略不计，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2m2，均匀电阻丝长为50cm，阻值为25Ω，电源电压U恒为15V，R0为保护电阻，电压表量程0～15V。弹簧弹力F的大小与弹簧长度改变量x成正比，如图乙所示。无风时，滑片P在电阻丝最右端，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅如表数据可知风速及风级。
风级 一级 二级 三级 四级 五级 六级 七级 八级
风速v（m/s） 0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 13.9～17.1 17.2～20.7
风压p（Pa） 0.056～0.14 0.16～6.8 7.2～18.2 18.9～39 40～71.6 72.9～119 120～183 184～268
（1）闭合开关，电流表的示数为0.5A，保护电阻为 Ω；
（2）这个风速仪所测最大风力等级为 级；
（3）电压表示数为5V时，风力等级为 级；
（4）关于这个风速仪，下列说法正确的是 。
A．当所测风力越大时，电压表的示数越小
B．电压表的示数可以从零变化到最大刻度值
C．电压表的示数变化量与弹簧长度改变量x成正比
D．滑片P向左移动的过程中，电路的总电阻在减小
5．在次实践活动中，物理小组对汽车的转向灯展开了探究。
（1）小李发现行驶中的汽车要右转弯时，驾驶员推动方向盘下面的拨杆就可以打开右转向灯，这时汽车前后两个右转向灯同时工作起来，拨杆的作用相当于电路中的 ；
（2）小唐观察到汽车的两个转向灯亮起时， 车内仪表盘也有指示灯同时亮起，于是小唐尝试设计汽车转向灯的电路图，如图甲所示，小杨很快发现这个电路图的不足之处，请你写出一条该电路的不足之处： ；
（3）小杨观察到汽车的指示灯是亮暗交替发光，这样提示效果更明显。他们想起了电铃的工作原理，于是重新设计了电路图，如图乙所示。电源电压恒为6V，转向指示灯规格均为“6V 3W”，R0=48Ω。转向指示灯阻值不变，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。当转向开关与触点“3”和“4”接通后、电磁铁通电有了磁性，动触点A与静触点B接触，此时右转指示灯 （选填“正常”或“微弱”）发光；电磁铁被短路后没有了磁性，衔铁在弹簧的作用下使动触点与静触点再次分离。如此反复、就实现了指示灯亮暗的交替发光。当转向开关与触点“1”和“2”接通时、左转指示灯两端实际电压变化规律始终如图丙所示，则电路接通6s，左转指示灯消耗的电能为 J。
6．在一次实践活动中，小睿对LED灯和白炽灯进行了探究。
（1）小睿查阅资料了解到，白炽灯的发光原理是通过电流加热灯丝到白炽状态，从而利用热辐射发出可见光。LED是发光二极管的简称，它是一种特殊的半导体元件，通电后可以发光，直接把电能转化为光能。他对白炽灯和LED灯作出了如下分析，你认为其中分析不合理的是 。
A．白炽灯用久了钨丝会变细，电阻将变大，灯泡亮度会变暗
B．若将白炽灯的灯丝换成超导材料，可以提高白炽灯的效率
C．白炽灯泡罩一般选择用透明、耐高温的石英玻璃材料制成
D．LED灯泡罩一般使用透光塑料制成，不易破损，便于运输
（2）小睿观察到“220V 15W”的LED灯（售价20元/个）其亮度与“220V 100W”的白炽灯（售价3元/个）相当，若电费单价为0.5元，则使用上述LED灯正常工作至少 小时以上，所花费用才能比使用亮度相当的白炽灯划算。
（3）小睿将如图所示的，标有“220V 15W”的LED灯泡（内部由灯珠和电源转换器等组成）和“220V 15W”的白炽灯泡并联接入家庭电路中，LED灯泡的亮度远高于白炽灯泡的亮度，小睿对此分析得出了以下的结论，你认为正确的是
A．通过LED灯泡的总电流大于通过白炽灯泡的电流
B．LED灯泡总的实际功率大于白炽灯泡的实际功率
C．LED灯泡消耗的总电能小于白炽灯泡消耗的电能
D．LED灯泡整体的电光转化效率高于白炽灯泡的效率
（4）小睿取来单个“3V 3W”的LED灯珠和一只“3.8V 0.3A”的白炽小灯泡，串联接入电源电压为6V的电路中进行实验，闭合开关，发现LED灯珠亮而小灯泡不亮。检查后发现，电路既无短路也无开路，所有元件完好无损。你猜想“LED灯珠亮而小灯泡不亮”的原因可能是 。
7．某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲，控制电路电源电压U1=13V，R0为定值电阻，Rp为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻Rp放置于水箱底部（如图），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表，工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U2=220V。圆柱体水箱底面积S=0.5m2，当水箱内的水位上升到2m时，通过电磁铁线圈的电流Ia=0.13A，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1=1A，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，此时电流表示数I2=2A。
（1）该电磁铁的上端是 极。
（2）定值电阻R0阻值为 Ω。
（3）当水箱内水位下降到1m时，控制电路中压敏电阻Rp的电功率为 W。
（4）已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒钟喷水恒为0.001m3，注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为0.006m3，相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能为 J。
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Rp的阻值/Ω 300 200 125 90 70 65 62 60 59
8．小军是位喜爱研究的同学，他在有了研究电热水壶的经验基础后，小军又对电吹风机进行了研究。
（1）他仍然先认真阅读了使用说明书，对其中一些重要事项做了分析，其中分析不合理的是 ；
A．“不要在手湿的情况下使用”，是因为水是导体容易引起漏电从而给人造成伤害
B．“使用时插头需要充分插入电源插座”，若插头外露可能会因漏电导致触电事故
C．“不要在煤气或其他易燃品附近使用电吹风”，因为高温可能引燃这些易燃物品
D．“接入电压要与本机额定电压相符合”是多余的，因为家庭电路电压一定是220V
（2）电吹风电路图如图甲所示，其中和在实际电路中是两个利用脉宽调制（PWM）方式工作的自动控制开关，开关通过“占空比”来调节各自的平均功率。“占空比”是指一定时间内通电时间和总时间之比，用表示，原理示意如图乙，据此可分析出实际平均功率P与最大功率和占空比的关系式 ；
（3）若空气的比热容为，空气的密度为，室温为20℃，当电机吸入气流为14L/s时，需将电机吸入的空气加热到90℃，需要将吹风机的实际平均加热功率调到 W；
（4）小军想知道吹干一次头发究竟需要耗费多少电能，如果他已经知道了电吹风的额定功率、实际功率，电路实际电压，除此以外还必须需要知道的一个物理量为 。
9．如图甲是小红在学校举行的物理创新大赛上制作的电子秤原理图，其中E为电源（电压为3V的干电池组），A是电流表（电子秤示数表盘），是一个6Ω的定值电阻，R是一根长为8cm阻值均匀的电阻丝，金属滑片Р可在R上滑动，其余电阻忽略不计，c是一根弹簧，其所受压力F与压缩量的关系如图乙所示（塑料盘的重力不计，g取10N/kg）。制作时，调整弹簧的位置，使之在没有重物时滑片Р刚好在电阻丝的a端。
（1）没有重物时，电子秤示数表盘零刻度应标在电流表表盘的 处；
（2）质量为4kg的重物放入塑料盘中时，电流表指针在0.3A处，整个电阻丝R的阻值为 Ω；
（3）从理论上来看，该电子秤设计方案的不足是示数表盘 ；
（4）电池用久了，由于电源电压减小会使测量不准确，为了校准电子秤可将电路进一步改进，以下改进方案中最佳的是 。
A．增加一节干电池
B．用一个阻值较小的电阻替换
C．将电路中更换成一个阻值合适的滑动变阻器
10．在一次跨学科实践活动中，小李对家中常用的电热水器（图甲）进行了探究。热水器铭牌如图乙所示，工作原理图如图丙所示[已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)]。
（1）此电热水器处于“加热”档工作时，双掷开关S应置于 （选填“1”、“2”或“中间”）处；
（2）电热水器使用不当会有火灾、漏电、爆炸等安全隐患。为了保障安全，小李首先认真阅读了使用说明书，并对一些重要的注意事项作出了如下分析，你认为他的分析不合理的是 ；
A．电热水器必须安装地线，一旦漏电可以让电流沿地线流走
B．泄压阀出现滴水，一定要把它堵住，否则会发生漏电事故
C．热水器内水过少会出现干烧，容易损坏电热管而引起火灾
（3）小李家的电能表上标有“1200r/( kW·h)”字样，他断开其它用电器，只让该电热水器处于加热状态单独工作2min，电能表转盘转过80转，若电费单价为0.6元/( kW·h)，加热33min后即可淋浴，该过程所花电费为 元；
（4）此电热水器在加热状态下正常工作时，将内胆中50L的水从20℃加热到40℃，用了40min时间，则其加热效率为 %。
11．电吹风是生活中的常用小家电。周末小冯和物理实验探究小组的同学们对某品牌家用电吹风，如图甲所示，进行了实践探究。
型号 FK5568
额定功率 热风挡 880W
暖风挡 475W
冷风挡 70W
额定电压 220V
质量 0.6kg
（1）首先他观察了印在电吹风上的铭牌如表所示，按照电吹风铭牌所标，当该电吹风正常工作时，经过电吹风插头线的电流最大是 A；
（2）然后阅读了产品说明书，他对其中的一些使用要求，提出了自己的猜想，你认为不合理是 ；
A．电吹风使用时，接入的电压应该与它的额定电压一致，目的是使电吹风能正常工作
B．电吹风尽量不要在浴室内或湿度大的地方使用，目的是防止触电
C．电吹风性能稳定且耐用，可以连续长时间不关闭地随便使用
D．电吹风使用时，应使入风口与头发保持一定距离，目的是防止头发被吸入
（3）接着，小冯打开电吹风进行试用，他觉得电吹风在冷风状态风力很强，可能超过了铭牌上所标的额定功率值。为了验证猜想，他关闭家里所有用电器，只将该电吹风接入家庭电路中，开关调至冷风档，通电8min观察到家里的电能表（如图乙所示）铝盘转了15圈，通过计算测得冷风档实际功率为 W；
（4）小冯测得冷风档的实际功率和额定功率不相等，请你帮他分析功率不等原因可能是 。（填写一种情况即可）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
