2024年中考物理二轮复习压轴题专项练习--电学与生活结合（含解析）

电学与生活结合
讲方法
电学与生活结合是这几年新出现的一种压轴题考察形式，是在学生熟练掌握电学基础知识、基本技能的基础上，通过图表分析、实验探究、评价设计等形式来考查学生分析能力、探究能力和运用知识解决实际问题的能力. 这种题型大部分以生活实际为背景， 主要分为生活中的电磁应用、生活中的能量转化应用、生活中的电学和力学应用以及生活中的电学这四大类.
遇到电学与生活结合的压轴题时，我们一般采用下面的解题思路
第一步：分析题面，尤其是涉及生活中的应用的时候，一定要分析清楚其中涉及的电学知识、原理；
第二步：提取题面中的条件，将其转化为熟知的物理量或者物理关系，此时尤其要注意隐含条件的分析提取 (例如“正常”)，还有图表、图线的分析等；
第三步：根据题目要求列出相应的等式关系，分析其中哪些已知、哪些未知，如何再倒换关系求解未知；
第四步：将相应的物理量带入等式求解.
学思路
铺垫1
如图2-4-1甲所示，将额定电压为2.5V①的小灯泡接入电源电压为4.5V②的电路中，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，记录相应电压表和电流表示数绘制成如图 2--4--1 乙所示的U--I图象③,则 小 灯 泡 的 额定功率④为 W, 小 灯 泡正常发光时⑨，滑动变阻器接入电路的电阻是 Ω.
铺垫2
如图2-4-2甲为一台浮管式水力发电机的构造及工作示意图①，当水流入前端管状收水器后，被逐渐增压加速，到达尾端后驱动发电机发电，该发电机收水器横截面积为 1m ，发电机输出功率和水流速度
的关系如图2-4-2乙所示。 问：
(1) 当水流速度为1.5m/s时③, 24h可以发电多少千瓦时间
(2)当水流速度为1.5m/s时，1s通过该发电机的水质量是多少
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(3)水流动时具有的动能可以 E=0.5mv 来计算，若水流入速度为1.5m/s，流出速度为0.5m/s，则此时发电机发电效率为多少
压轴题
图2-4-3甲是某班科技小组设计的风力测定装置示意图，图2-4-3乙是其电路图. 电阻R'随风力变化关系如图2-4-3丙所示. 已知电源电压恒为9V，定值电阻R 为2Ω，电压表量程为0~3V.使用该装置测定风力，则：
(1)求无风时电压表的示数；
(2)求能够测量的最大风力；
(3)如果保持电压表量程不变，且只能在电路中增加一个电阻R，使该装置能测量的最大风力增加到900N，计算电阻R的阻值，并说明其连接方式. (只需答出一种方案即可)
提能力
1.小玲家有额定电压相同的电烤箱、电饭锅和电视机各一个，按照每度电0.5元的计费标准，将这三个用电器正常工作1小时的用电费用绘制成了如图 4所示的柱状图. 则下列四个选项中，判断正确的是 ( )
A. 在这三个用电器中， 电烤箱正常工作时的电压最高
B. 在这三个用电器中， 电视机正常工作时的电压最低
C. 正常工作时，通过电烤箱的电流大于通过电视机的电流
D. 在一个月内，小玲家电烤箱的用电费用一定比电饭锅的用电费用多
2.飞碟人体感应灯，利用人体红外线自动感应控制原理，当人走进照明范围可自动开启，人离开后自动关闭. 质量为 160g，可使用3M胶粘于墙壁上，该灯的功率为2W，使用 1200mAh锂电池供电，额定工作电压为6V.下列说法正确的是 ( )
A.该灯通过感应人体发出的红外线，驱动LED灯发光，无法通过真空范围驱动
B.灯紧贴在竖直墙壁上利用了大气压强
C. 当灯贴于竖直墙壁静止时，受到墙壁的摩擦力为ON
D. 该电池可供灯泡持续工作3.6h
3. 如图2-4-5甲所示，是某型号电压力锅简化的工作电路图.R 是阻值为 484Ω的保温电阻，R 是规格为“220V 800W”的主加热电阻，R 是副加热电阻. 电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段，通过如图2﹣4﹣5乙所示的锅内工作压强与时间 关系图象可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时S 自动闭合，电压力锅进入加热升压状态； 当锅内工作压强达80kPa时，S 自动断开，进入保压状态， 当锅内工作压强降至60kPa时，S 又会自动闭合；当保压状态结束，饭就熟了，S自动接到b，减压进入保温状态. 电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态共耗电0.25kW·h，下列正确的是 ( )
A. 电压力锅是对大气压强的应用
B. 当锅内工作压强为40kPa时， 电压力锅处于升压状态
C. 电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态. 的工作时间是 18min
D. R 正常工作时的电功率为300W
4.有些汽车前挡风玻璃上的刮水器能够随着雨量的大小，刮水的速度会相应地发生变化，雨停后，刮水器自动停止工作，小华查阅了相关资料后， 自制了如图2﹣4﹣6甲所示的， (以下简称检测网)并设计了如图2-4-6乙所示的模拟电路进行探究.
(1)小华按照设计的电路图连接电路，检测网未放入水中，电流表无示数，再将检测网放入雨水中，电流表有示数，表明雨水是 (选填“导体”或“绝缘体”). 小华通过观察电路中 的变化来判断电动机转速的变化，从而反映出刮水器刮水速度的变化；
(2)将检测网竖立并缓慢浸入雨水中进行实验，分析数据可知，金属网浸入雨水中的深度越深，电流表的示数越大. 这说明a、b间接入电路的电阻在 (选填“变大”或“变小”)，我们知道，影响导体电阻的大小的因素有：导体的 、长度和横截面积，由此可知：a、b间接入电路的电阻变化是由导体的 变化引起的；
(3)小华设计的电路在无雨水时，电动机不能转动，可是这样无法实现无雨时的车窗清洗，若要解决此问题， 可在图2-4-6乙电路中加装一个开关， 请说明连接方法： .
5. 如图2-4-7甲所示是一艘智能太阳能混合动力游船，它的动力系统由太阳能电池组和柴油发电机组组成.游船照明采用节能灯和LED灯.航行中，船载能量管理系统按下表中航行速度要求自动识别并切换动力系统.船的航行速度简称航速，单位为“节”，用kn表示.
航速/kn 供电模式 动力系统 最大功率/kW
0~4 纯电池 太阳能电池组
4~8 柴电 柴油发电机 300
(1)船上照明电路中用到了恒流电阻，它的电流与电压关系如图2–4–7乙所示. 当恒流电阻两端的电压由0V增大到4V的过程中，它的电阻 (选填“不变”“减小”或“增大”).若将它与一只标有“3.2V 0.3A”的LED (发光二极管) 一起接到电压为4V的电源上，要使LED正常工作，则应将它们 联到电路中；若该电路中的电源电压可调，则电源电压在 范围内变化，它们都能正常工作；
(2)已知船航行时，所受的阻力与航速的平方成正比. 若在柴电和纯电池供电模式下，游船以最大航速航行时所受的阻力分别为f 、f ，则f 与f 的比值是 ；当游船以纯电池模式航行时，动力系统的最大功率是 kW (设船做匀速直线运动)；
(3)相比于传统的柴油动力船，智能太阳能混合动力游船有哪些优点： (写出一点即可).
6. 阅读短文， 回答问题.
扫地机器人
扫地机器人是一款能自动清扫地面的智能家用电器 (如图2-4-8甲所示).
机器人通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘、杂物吸入集尘盒；其轮子的防滑皮采用凸凹材质制成；底部安装有塑料刷，用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体；前端装有感应器，通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物.当剩余电量减为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电.
机器人中吸尘电机的吸入功率、风量和真空度是衡量其优劣的重要参数.风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积.真空度指主机内部气压与外界的气压差.
下表为某扫地机器人的部分参数.
额定工作电压 12V 额定功率 30W
电池容量 2500mAh 工作噪音 <50dB
(1)机器人工作时，主机内部的气压 (选填“大于” “小于”或“等于”)大气压而产生吸力.
(2)下列说法中错误的是 .
A.地面有静电时，轻小物体会吸附在地板上而不易清扫
B. 当遇到玻璃门等透明障碍物时，使用红外线感应器效果较好
C. 机器人工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤
D.采用凸凹材质的轮皮，可增大机器人与地面间的摩擦
(3) 若风量为0.015m /s 时, 10min 内通过吸尘电机排出的空气质量为 kg (ρ空气
(4)光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件. 图2-4-8乙为某光敏电阻的控制电路，电源电压U 恒定，R 为光敏电阻，其阻值随空气透光程度的增大而增大，R 为定值电阻. 当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时, 电压表的示数分别为6V 和3V, 则R = Ω.
(5)为监测空气的透光程度，现将电压表表盘的相关刻度值转化为表示空气中灰尘数目的刻度，则转化后表盘上指针偏转程度越大表示空气中灰尘数目越 (选填“多”或“少”).
7. (浙江宁波中考)小科家浴室内有台储水式电热水器，其说明书部分参数如表：回答下列问题：
额定电压:220V/50Hz 额定功率: 0.8kW/2.2kW/2.0kW (2根加热棒) 净重:23.0kg容量65L
(1)加热棒阻值不变，当2根加热棒同时工作时，它们的连接方式是 联的.
(2)该电热水器以2.0kW 的功率工作75min，消耗的电能为多少 此时通过它的电流为多大 (计算结果精确到0.1A)
(3)当电热水器装满水时，电热水器受到的总重力是多少 (g=10N/kg)
(4)如图2-4-9甲、图2-4-9乙所示分别是该电热水器水平安装时的正面和侧面示意图，其中A点是电热水器装满水时的重心位置，图中 装满水时，若忽略进、出水管对电热水器的作用力，则墙面对悬挂架的支持力为多大
(5)小科洗热水澡后发现：与进水管相连的金属进水阀表面布满了小水珠，而与出水管相连的金属出水阀表面仍保持干燥.请你分析产生上述两种现象的原因.
8.母亲为了给小林增加营养，买了一台全自动米糊机，如图2-4-10甲所示. 米糊机的主要结构：中间部分是一个带可动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热. 如图2-4-10乙所示是米糊机正常工作时，做一次米糊的过程中，电热管和电动机交替工作的“P-t”图象. 表格内是主要技术参数.
额定容积 1.5L 加热功率 1000W
额定电压 220V 电机功率 130W
额定频率 50Hz 机器净重 1.9kg
整机尺寸 232×174×298cm
请问：
(1)米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大 (计算结果保留两位小数)
(2)米糊机正常工作时做一次米糊，消耗的电能是多少
(3)米糊机在正常工作状态下做一次米糊，若各类原料和清水总质量为 1.5kg，初温为 米糊沸腾时温度是 ，电热管的加热效率是多少 (已知原料和清水的混合物的比热容及米糊的比热容均为 ，计算结果保留百分数整数)
9. 某居民楼为用水方便，在楼顶搭建起如图2-4-11甲，底面积为： 的柱型储水器，其底部和顶部分别有出水口和进水口. 图2-4-11乙是它的结构示意图，变阻器 的最大阻值为 60Ω，电源电压为12V，压敏电阻R 的上表面面积为 ，涂油绝缘漆， 并嵌入水箱， 与箱底平齐. 将R 的滑片移至最左端，当水箱水位低至0.4m时，接在a、b两点间的传感器 (阻值相当于理想电压表)在a、b间电压的驱动下，打开进水阀K，为水箱加水，直到水位到达2m，传感器又自动关闭进水阀K. 问：
(1)刚开始加水时，储水箱底部受到液体的压力多大
(2)开始加水和停止加水时，a、b两点间的电压分别是多少
(3)某居民家里的热水器安装在低于水箱出水口2.2m的位置，且由水箱供水. 热水器正常工作时，要求进水水压不得小于 30kPa.R 应该调到多大才能让该热水器一直正常工作
第四节 电学与生活结合
学思路
铺垫 1
答案 0.625; 8
解析 (1)由图乙可知，当小灯泡两端的电压为 时，通 过 小 灯 泡 的 电 流 0.25A，则小灯泡的额定功率： ×0.25A=0.625W.
(2)由电路图可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测小灯泡两端的电压，
当小灯泡正常发光时， 电路中的电流I=I额 =0.25A,根据串联电路电压规律可知，此时滑动变阻器两端的电压：
由欧姆定律得，滑动变阻器接入电路的电阻：
铺垫2
答案 解：(1)由图乙可知水流速度为1.5m/s时的功率 P=500W=0.5kW,
根据公式W= =0.5kW×24h=12kW·h;
(2)该发电机收水器横截面积为S= 1m , 1s内流水的体积 这些水的质量 1.5×10 kg;
(3) 水流入速度为1.5m/s时的动能为:
水流出速度为0.5m/s时的动能为：
则此时发 电机发电效率 为：
答: (1) 当水流速度为1.5m/s时, 24h可以发电12kW·h;(2) 当水流速度为1.5m/s 时, 1s 通过该发电机的水质量是1500kg； (3) 此时发电机发电效率为11.1%.
压轴题
答案 解： (1)无风时，挡风板受到的压力为ON, 由图丙可知,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以， 电路中的电流： 0.5A,
则电压表的示数：
(2)当电压表的示数 时，测量的风速最大，因串联电路中各处的电流相等，所以，此时电路中的电流：
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R'两端的电压： 则R'的阻值: 由图丙可知，测量的最大风力为 720N；
(3) 当最大风力增加到900N 时, 保持电压表量程不变，则电路中的电流1.5A不变，此时电路中的总电阻： R"，应在电路中串联一个电阻 R， R'"=6Ω-2Ω-1Ω=3Ω.
答：(1)无风时电压表的示数为1V；
(2) 能够测量的最大风力为 720N;
(3)在电路中串联一个3Ω的电阻.
真题演练
1.答案 C
解析 AB.这三个用电器正常工作时的电压等于额定电压，由于电烤箱、电饭锅和电视机的额定电压相同，所以这三个用电器正常工作时的电压一样大，故AB错误；
C. 由柱状图可知，这三个用电器正常工作1小时的用电费从高到低依次是：电烤箱、电饭锅. 电视机；而单价是一定的，所以它们消耗电能的关系为： 根据 可知，这三个用电器的电功率：P电烤箱 由 P =UI 得, 通过这三个用电器的电流： 故 C正确；
D. 虽然 由于不知道一个月内电烤箱和电饭锅的实际工作时间，
所以，根据W=Pt无法判断电烤箱和电饭锅消耗的电能，所以无法比较电费的多少，故D错误.
2. 答案 D
解析 A. 感应器探测到的人体便自动触发，感应灯亮，是因为人体体温恒定，能辐射红外线，红外线可以在真空中传播，故 A错误；
B. 灯紧贴在竖直墙壁上是使用3M胶，是利用了分子引力作用，不是利用了大气压强，故B错误;
C.静止在竖直方向的物体受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力的作用，故C错误；
D. 电流 可供灯泡持续工作的时间： 故 D 正确.
3.答案 D解析 A.高压锅煮饭熟得快是利用液体的沸点随气压的增大而升高的原理，而不是利用了大气压的原理，故 A 错误；
B. 由图乙可知，当锅内工作压强为 40kPa时，电压力锅可能处于升压状态，也可能处于保温状态，故B错误；
C. 由题意和图乙可知，在正常加热升压和保压状态 R 的工作时间分别为0~6min, 9~12min, 15~18min, 则R 的工作总时间为 6min+3min+3min=12min=0.2h, 故C错误;
D. 由题意和图乙可知，R 的工作时间 18min=0.3h,
在正常加热升压和保压状态消耗的电能：
即: 0.25kW·h=0.8kW×
解得： 故 D 正确.
4. 答案 (1)导体; 电流表示数; (2) 变小;材料;横截面积; (3)a、b间接入开关 (开关与金属网并联)
解析 (1)由题意将ab接入图乙电路时电流表无示数，向容器中逐渐加入雨水，电流表有示数可知，雨水是导体；
通过观察电路中的电流表示数 (电流)来判断变化电动机转速的变化，电 流越大，转速越快；
(2)由图知，当雨水变深时，接入电路中的电网的横截面积发生变化，所以检测网接入电路的电阻变化是由导体的横截面积变化引起的，在其他条件不变的体积下，横截面积越大，电阻越小，故变小；影响导体电阻大小的因素有导体的材料、长度、横截面积， 另外还与温度有关，由此可知：a、b间接入电路的电阻变化是由导体的横截面积变化引起的；
(3)在检测网处并联一个开关，可以实现在无雨水时电动机可以工作.
5. 答案 (1) 增大; 串; 3.2V~7.2V;
(2) 4: 1; 37.5; (3) 减少对环境的污染、节省能源等
解析 (1)由图象可知，当恒流电阻两端的电压由OV增大到4V 的过程中，电阻两端的电压增大时通过的电流不变，由 可知，恒流电阻的阻值增大；
LED灯正常发光时的电压为3.2V, 用4V 的电源给LED供电时，要使其正常发光应与恒流电阻串联分压；LED正常发光时的电压为3.2V, 通过的电流为0.3A,
由图乙可知，通过恒流电阻的电流为0.3A时，其两端的电压范围为0~4V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压变化范围为3.2V~7.2V;
(2)由表格数据可知，在柴电供电模式下的最大航速 在纯电池供电模式下的最大航速 因船航行时，所受的阻力与航速的平方成正比，
所以，
因船做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以， 由 可得，两种情况下动力系统的最大功率之比：
则游船以纯电池模式航行时，动力系统的最大功率：
(3)智能太阳能混合动力游船相对于传统的柴油动力船来说，可以减少对环境的污染、节省能源等.
6. 答案 (1) 小于; (2) B; (3) 11.7; (4)6; (5) 多
解析 (1)由流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小可知，机器人在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小，在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒，故主机内部的气压小于大气压而产生吸力；
(2)A.地面有静电时，由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以轻小物体会吸附在地板上而不易清扫，故A正确；
B. 当遇到玻璃门等透明或半透明障碍物时，其将直接穿过而不产生任何回波，这样扫地机器人就无法感应到前方有障碍物，
于是也就无法做出减速的工作了，所以不能使用红外线感应器，使用超声波感应器较好，故B错误;
C. 为了保护听力，应控制噪声不超过90dB，机器人工作时发出的声音小于50dB，所以不会对人的听力造成损伤，故C正确；
D. 采用凸凹材质的轮皮，是为了在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大机器人与地面间的摩擦，故D 正确；
(3) 当 风量为0. 015m /s 时, t = 10min =600s，则通过吸尘电机提出的空气体积：
通过吸尘电机排出的空气质量：
(4)由电路图可知，光敏电阻Rc和定值电阻R 串联， 电压表测定值电阻 R 两端的电压，当光敏电阻 时，电压表的示数 6V，光敏电阻两端的电压
此时电路中的电流 即
当光敏电阻 时，电压表的示数 3V，光敏电阻两端的电压
此时电路中的电流 即 ②
联立①②可解得：U =12V, R =6Ω;
(5)设电压表示数为U，此时电路中的电流I 电源电压U 恒定，R 为定值电阻，由此可见，电压表的示数U 与总阻值 成反比，则转化后表盘上从左到右相邻两刻度线对应阻值的减小量将减小，即转
化后表盘上指针偏转程度越大表示空气中灰尘数目越多.
7. 答案 (1) 并; (2) 消耗的电能为2.5kW·h;此时通过它的电流为9.1A；
(3) 电热水器受到的总重力880N；
(4) 墙面对悬挂架的支持力为880N；
(5)与进水管相连的金属进水阀温度低，空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠，而出水管相连的金属出水阀温度高，水蒸气不能遇冷，不能液化故没有小水珠.
解析 当二根加热棒同时工作时，总功率最大，总电阻最小，它们的连接方式是并联；
(2) 工作时间 t=75min=1.25h,
消耗的电能为：
W=Pt=2.0kW×1.25h=2.5kW·h;
通过它的电流为：
(3)装满水时
电热水器内水的质量为：
电热水器受到的总重力是： g= (23kg+65kg) ×10N/kg=880N;
(4) 由图知，假设墙面对悬挂架的支持力为 F,
根据杠杆的平衡条件有: Fh=Gd, 即: F×0.248m=880N×0.248m
解得 F=880N;
(5)与进水管相连的金属进水阀温度低，空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠，而出水管相连的金属出水阀温度高，水蒸气不能遇冷，不能液化故没有小水珠.
8.答案 解: (1) 由P=UI 可得,米糊机正常加热时的电流：
(2)由乙图可知：加热时间t =9min=540s,电动机工作时间 加热消耗的电能：
W = P t = 1000W×540s=5.4×10 J,电动机工作消耗的电能：
米糊机正常工作做一次米糊总共消耗的电能：
(3)米糊吸收的热量为： 20℃) =4.8×10 J;
答：(1)米糊机正常工作时的电热管中的电流是4.55A;
(2)米糊机正常工作时做一次米糊，消耗的电能是
(3)电热管的加热效率是89%.
9. 答案 解： (1)由题知，刚开始加水时水箱水位0.4m,
所以水箱底部受到的压强：p= ρ水gh = 1.0×
由 可得水箱底的压力为: F =pS =
(2)刚开始加水时，电阻R 受到的压力：
由图丙知，此时传感器电阻 由乙图知，两电阻串联，开始进水时 R 的滑片移至最左端，
由串联电路特点和欧姆定律可得电路中电流：
所以a、b两点间的电压： 180Ω=9V;
水位到达2m停止加水，此时R 受到的压力：
由图丙知，此时传感器电阻 电路中电流：
所以a、b两点间的电压： 30Ω=4V;
(3)热水器安装在低于水箱出水口2.2m的位置，如图所示：
热水器正常工作时，要求进水水压不得小于30kPa=3×10 Pa,
所以水箱中水的压强最小值：
×10N/kg×2.2m=8×10 Pa,
所以R 受到的最小压力：
= 120N,
由丙图知，此时传感器电阻
由题意可知 ab间电压为9V 时， 开始进水，由串联电路和欧姆定律可得此时电路中电流：
R 此 时 的 阻 值: = 20Ω.
答：(1)刚开始加水时，储水箱底部受到液体的压力是1.2×10 N;
(2)开始加水和停止加水时，a、b两点间的电压分别是9V和4V；
(3) R 应该调到20Ω才能让该热水器一直正常工作.