综合08 科普阅读联系生活电磁学部分综合突破培优-全国初中九年级《物理》竞赛试题讲练

PAGE1PAGE2综合08科普阅读联系生活电磁学部分综合突破培优全国初中物理竞赛试题精编一、科普阅读题1．阅读短文，回答下列问题。使物体带电的几种方法自然界经常出现物体带电的情况，你知道有几种方法可以使物体带电吗？使物体带电有这么几种方法：（一）摩擦起电：摩擦起电的原因是不同物质的原子束缚电子的能力不同，在摩擦过程中，电子发生了转移而使相互摩擦的两个物体带上了等量的异种电荷。根据不同物质的原子核对电子束缚本领的大小不同，科学家通过实验的方法得出了起电顺序表：兔毛——玻璃——羊毛——丝绸——铝—木—硬橡胶—硫磺——人造丝……顺序表中任意两种物质相互摩擦时，排在前面的物质带正电，排在后面的物质带负电；两物质顺序相隔越多，起电的效果就越好。（二）接触起电：将一带电体与一不带电的物体接触时，就会有一部分电子或从带电体跑到不带电体上，或从不带电体跑到带电体上，使原来不带电体上带上了与带电体相同的电荷。（三）感应起电：将一带电体A靠近与大地绝缘的导体B的左端时，由于电荷间的相互作用，B的左端聚集了与A相反的电荷，右端聚集与A相同的电荷。如左下图所示，这就是感应起电。(1)摩擦起电的原因是：不同物质的原子束缚电子的能力不同，其实质是发生了转移；(2)用塑料梳子梳头发时，越梳头发越蓬松，这是上述三种带电方法中的；(3)如图，是在科技馆看到的静电游戏“怒发冲冠”，这是因为通过起电。【答案】(1)电子(2)摩擦起电(3)接触【知识点】摩擦起电现象【详解】（1）摩擦起电的原因是不同物质的原子核束缚电子的能力不同，原子核束缚电子能力强的容易得到电子，原子核束缚电子能力弱的容易失去电子，其实质是电子发生了转移。（2）用塑料梳子梳头发时，越梳头发越蓬松，这是因为梳头发时梳子与头发互相摩擦带上电荷，属于带电方法中的摩擦起电。（3）通过接触起电，电荷通过人体传到头发上，头发由于带同种电荷相互排斥而使头发竖起来。2．阅读下列文字，回答下列问题。走向世界的中国汽车2024年上半年中国汽车出口量增长31%，达到279万辆，有望连续两年位居全球出口量第一。其中电动智能汽车已经成为我国主要的出口车型。图甲是我国自主研制的插电式混合动力汽车的原理图。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，电池输出能量驱动汽车；当汽车高速行驶或电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、电池可以同时向车轮输出能量。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存能量由最大容量的30%增大至80%。该车行驶时所受阻力f和车速ν的关系如图乙所示，汽车的某些参数如下表所示，燃油热值。燃油热值J/kg电机输出最大功率/kW90电池输出电压/V300最大容量/J整车质量/t1(1)该混合动力汽车的内燃机是一台四缸四冲程汽油机，做功冲程将内能转化能，若飞轮转速是，则每秒对外做功次；(2)蓄电池在充电时相当于电路中的；汽车刹车时，后尾的两个刹车灯同时亮同时灭，则两个刹车灯一定是串联，请对这个观点进行评价：；(3)“吨百公里能耗”是衡量新能源汽车的一项重要指标。“”是指车辆消耗的总能量（不含充入电池的能量）与行驶路程和整车质量乘积的比值。则该车在测试过程中的吨百公里能耗为，汽车的能量利用效率为。【答案】(1)机械20(2)用电器见解析(3)6.5×10843.75%【知识点】电路的组成部分及其作用、辨析电路的串并联、汽油机的构造与工作过程、热值的公式及相关计算、热机效率的计算【详解】（1）[1]内燃机的做功冲程，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，将内能转化为机械能。[2]已知飞轮转速2400r/min=40r/s汽油机飞轮每转2圈，完成一个工作循环，对外做一次功，每秒完成20个工作循环，对外做20次功。（2）[1]蓄电池在充电时，电能转化为化学能，消耗电能，相当于电路中的用电器。[2]汽车刹车时，后尾的两个刹车灯同时亮同时灭，如果一个灯泡不亮，另一个灯泡还会继续亮，它们互不影响，由此可知两灯的连接方式是并联。（3）[1]该处行驶的路程s=vt=50km/h×1h=50km此时内燃机消耗燃油10kg，10kg汽油完全燃烧放出的热量为Q放=m汽油q=10kg×4.0×107J/kg=4×108J由图乙可知，汽车在燃油条件下以50km/h的速度匀速行驶时受到的阻力为2000N，由于汽车在平直公路上行驶时受到的牵引力等于阻力，则牵引力F=f=2000N汽车做的功W机械=Fs=2000N×50×103m=1×108J储存的电能为W电=(80%-30%)×1.5×108J=7.5×107J此过程中消耗的总能量W=Q放-W电=4×108J-7.5×107J=3.25×108J吨百公里能耗为[2]汽车的能量利用率3．20世纪初，科学家发现某些物质在很低的温度时，如汞在-269℃以下时，电阻值就变成了零，这种现象叫“超导现象”，具有这种特性的物质叫“超导体”。基于初中知识，我们建立一个简易模型进行理解，如图甲所示：一个原子分为两部分，一部分由原子核与核外受到强约束的电子组成，称为“原子实”，可类比成小球；另一部分是受到原子核约束力很弱的电子，可自由移动，叫做自由电子。导体中的“原子实”不停地做着热运动，穿行其间的自由电子会与它发生碰撞，表现为导体对自由电子传导的阻碍，即电阻。低温为什么能发生超导呢？导体温度降至极低时，“原子实”和自由电子的热运动都趋于消失，通电时自由电子就可以不受阻碍地定向通过导体，宏观上就发生了低温超导现象。高压也能让材料发生超导。理论上，某种导体在相当干260万倍标准大气压的高压环境下，15℃的“高温”也能发生超导现象。在这样极高的压力下，“原子实”排列成紧密的堆垛形式，如图乙所示，“原子实”仅能在很小的范围内做热运动，几乎没有空间表现热运动，就像热运动消失了一般。此时“原子实”堆垛间的间隙就成为了稳定的自由电子通道。通电时自由电子就能在间隙中零阻碍地定向移动，宏观上就显示出超导现象。请根据上述材料，回答下列问题：(1)是超导现象；(2)实现超导现象的方式有高压和；(3)高压环境下发生超导现象的微观解释是；(4)通过建立简易模型可以帮助我们理解“超导现象”，请举出一个运用建构模型的科学思维方法分析常见物理问题的实例；(5)超导技术的应用可以给人类带来很大的好处。请举出一个应用实例。【答案】(1)见解析(2)低温(3)见解析(4)见解析(5)制作输电线缆【知识点】超导现象和超导材料【详解】（1）由短文可知，某些物质在很低的温度时，电阻值就变成了零，这种现象叫超导现象。（2）由短文可知，实现超导现象的方式有高压和低温。（3）由短文最后一段可知，超高的压力限制了原子实的热运动，通电时自由电子在原子实间隙中定向移动所受到的阻碍为零，发生高压超导现象。（4）运用建构模型的科学思维方法分析常见物理问题的实例：建立光线来描述光，建立磁感线来描述磁场。（5）由常见输电过程中，约7%的电能因导线发热耗散掉。若输电线缆选用超导材料，就可大大减少由于电阻引发的电能损耗可知，超导技术的一大应用前景是制作输电线缆，这样可以减少电能由于电阻引发的电能损耗。4．请根据材料，回答下列问题：超导现象20世纪初，科学家发现汞在温度降低至-269℃时，电阻值就变成了零，这种现象叫超导现象，具有这种特性的物质叫超导体。低温为什么能发生超导现象呢？基于初中知识，我们建立一个简易模型进行理解，将导体的原子核与核外受到约束的电子（能量较低而不能自由运动）组成原子实，可类比成小球。原子实做着热运动，穿行其间的自由电子会与它发生碰撞，表现为导体对自由电子传导的阻碍，即电阻。导体温度降至极低时，它们的热运动都趋于消失，通电时自由电子就可以不受阻碍地定向通过导体，宏观上就发生了低温超导现象。高压也能让材料发生超导。理论上，某种导体在相当于260万倍标准大气压的高压环境下，15℃的“高温”（相对极低温而言）也能发生超导现象。在这样极高的压力下，原子实排列成紧密的堆垛形式，如图所示，原子实仅能在很小的范围内做热运动，几乎没有空间表现热运动，就像热运动消失了一般。此时原子实堆垛间的间隙就成为了稳定的自由电子通道。通电时自由电子就能在间隙中零阻碍地定向移动，宏观上就显示出超导现象。常见的输电过程中，约7%的电能因导线发热耗散掉。若输电线缆选用超导材料，就可大大减少由于电阻引发的电能损耗。2021年12月，世界首条35千伏公里级液氮超导输电线工程在上海投运，实现了我国在“高温”超导输电领域的领先。(1)实现超导现象的方式有低温和。(2)极低温度下，原子实与自由电子的都趋于消失，通电时自由电子在导体中通行无阻，发生低温超导现象。(3)超高的压力限制了的热运动，通电时自由电子在原子实间隙中定向移动所受到的阻碍为零，发生高压超导现象。(4)超导技术的一大应用前景是制作输电线缆，这样可以减少。【答案】(1)高压(2)热运动(3)原子实(4)电能的损失【知识点】超导现象和超导材料【详解】（1）由短文第三段可知，高压也能让材料发生超导。故实现超导现象的方式有低温和高压。（2）由短文第二段可知，极低温度下，原子实与自由电子的热运动都趋于消失，通电时自由电子在导体中通行无阻，发生低温超导现象。（3）由短文第三段可知，超高的压力限制了原子实的热运动，通电时自由电子在原子实间隙中定向移动所受到的阻碍为零，发生高压超导现象。（4）根据W=I2Rt可知，用超导体做输电导线，由于电阻为零，所以导线消耗的电能为零，所以用超导体作为输电线缆，这样可以减少电能的损失。5．阅读短文，回答问题：石墨烯——改变世界的神奇新材料石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料。作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯，科学能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都以石墨烯为原料。因此，其应用前景十分广阔。(1)石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，1nm=m；(2)这种新材料属于（填“导体”或“绝缘体”）；(3)最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半体材料散热的难题，这是利用石墨烯的________（填选项前的字母）；A．透光性好 B．硬度大C．导热性好 D．导电性强(4)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为。【答案】(1)(2)导体(3)C(4)石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管【知识点】长度单位及换算、生活中常见的导体、半导体的特点、认识物质的物理属性【详解】（1）nm与m之间的进率为，故（2）由“作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性”可知，石墨烯属于导体。（3）由“作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好”可知，石墨烯的导热能力很强，可用于解决在交通信号灯和电动汽车中使用半体材料散热的难题。故选A。（4）由“石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管”可知，墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发。6．阅读短文，回答问题：智能雨刮器图甲是一种智能化的汽车感应雨刮器，主要由直流电动机、摆杆、连杆雨刮片、光电转换器和控制器等组成。它可根据雨量大小自动调节刮水速度，提高行车安全性。光电转换器（图乙），在发射器P端加上电压U0时，会发出一束锥形红外线，被挡风玻璃反射后再经过玻璃光学元件到达红外接收器Q，并产生电压U输入到微处理器。在无雨水情况下，此时U与U0近似相等;当有一定量的雨滴落在感应区域时，一部分红外线会经雨滴发生偏离，导致接收到的红外线强度变小，此时U小于U0。如果有别的东西挡住了这个感光区域时，也会如此。当U小于U0时，雨刮就会启动，把阻挡物刮走。微处理器根据电压差△U=U0-U的大小来判断雨量大小。当△U增大时，刮水速度加快。摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比。(1)图甲中，当雨刮器工作时，摆杆可以看作一个杠杆；(2)雨量感应区域有雨滴时，工作电路（一定/不一定）驱动电机转动系统；(3)下列关于智能雨刮器的说法中，在确的是；A只有雨滴落在感光区域时，智能雨刮器才会工作B挡风玻璃上雨滴越多，红外发射器发出的光总量越多C挡风玻璃上雨滴越多，红外接收器接收到的光的总量越多D光电转换器P将电能转化为光能，Q将光能转化为电能(4)当雨量增大时，如果设定值保持不变，则摆杆相同时间内摆动的次数会（增加/不变/减少）。【答案】(1)费力(2)不一定(3)D(4)增加【知识点】杠杆的分类、欧姆定律的简单计算、能量的转化【详解】（1）图甲中，O是支点，动力臂小于阻力臂，所以当雨刮器工作时，摆杆可以看作一个费力杠杆。（2）红外线是不可见光，人从车外不能看到光电转换器发出的红外线，如果有别的东西挡住了这个感光区域，都会导致感应出现异常，正常情况下感应到异常雨刮就会启动，把阻挡物刮走，此时工作电路不一定驱动电机转动系统。（3）A．由题意知，如果感光区域被某物挡住，会导致感应出现异常，正常情况下感应到异常的雨刮就会启动，把阻挡物刮走，故A错误；BC．挡风玻璃上雨滴的多少，不会影响红外发射器发出的光总量，当有一定量的雨滴落在感应区域时,部分红外线会经雨滴传播到挡风玻璃外,导致接收到的红外线强度变小，故BC错误；D．光电转换器P在工作时将电能转化为光能，而红外接收器Q将光能转化为电能，故D正确。故选D。（4）如图丙所示，可知电动机的转速r与电压差ΔU的关系是线性函数，r随ΔU的增大而增大，由题意知，摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比，如果设定值保持不变，当雨量增大时，则摆杆相同时间内摆动的次数会增加。7．阅读短文，回答问题。电子秤在我们的日常生活中，有一种测量人体重的电子秤，其测量部分的原理如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器（电阻值会随所受压力的大小而发生变化的可变电阻），显示体重大小的仪表A（实质上是电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为，且已知压力传感器的电阻值与所受压力的关系如下表所示。设踏板和压杆的质量忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为9.6V，取。请通过计算回答：压力F/N025050075010001250150017502000…电阻3002702402101801501209060…(1)经分析可知，当压力传感器受到的压力在增大时，电流表的示数（填“增大”或“减小”），当压力为0时电流表的示数为A；(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表的示数为0.04A，这个人的体重为N；(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是，则该秤的仪表（电流表）最大值应是A。【答案】(1)增大0.032(2)500(3)0.16【知识点】欧姆定律的简单计算【详解】（1）[1]电路中只有压力传感器，电流表测电路中电流。由表可知，当压力传感器受到的压力在增大时，阻值变小，由于压力传感器两端的电压恒为9.6V不变，根据可知电流表的示数增大。[2]由表可知，当压力为0时，压力传感器阻值为，则电流表的示数为（2）电流表的示数为0.04A，则此时压力传感器阻值为由表可知，对应压力为500N，则这个人的体重为500N。（3）若压杆与压力传感器之间的接触面积是，则压力传感器表面能承受的最大压力为由表可知，此时压力传感器阻值最小为，则该秤的仪表（电流表）最大值为8．请根据上述材料，回答下列问题：光电效应光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，爱因斯坦解释为：光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象（如图甲），只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面（在红橙黄绿蓝靛紫这七种色光中，红光的频率最低）。内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度而改变的电阻器：入射光强，电阻减小；入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到太阳能电池上产生电流直接发电，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业(1)外光电效应会从物质中激发出___________；A．原子 B．质子 C．中子 D．电子(2)在可见光中，从红光到紫光，光的频率是逐渐增大的。如果绿光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属也一定能产生外光电效应的是___________；A．红光、紫光 B．红光、黄光 C．蓝光、紫光 D．黄光、蓝光(3)光敏电阻是依据（选填“内”或“外”）光电效应工作的；(4)如图乙为光敏电阻的工作原理图，当光照强度发生变化时，小量程电流表的示数变化如图___________。A． B． C．【答案】(1)D(2)C(3)内(4)C【知识点】半导体的特点、欧姆定律的简单计算、含有敏感电阻的动态分析、光的色散原理及现象【详解】（1）由“外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象”可知，外光电效应会从物质中激发出电子。故选D。（2）只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面，绿光照射到某金属表面能产生外光电效应，从红光到紫光，光的频率是逐渐增大的，红光和黄光的频率小于绿光，所以不能产生外光电效应，蓝光和紫光的频率大于绿光，可以产生外光电效应。故选C。（3）由“内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象，光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度而改变的电阻器”可知，光敏电阻是利用内光电效应工作的。（4）光敏电阻器入射光强，电阻减小，由可知，电路中电流变大。故选C。9．阅读材料，回答问题。教室护眼灯教室护眼灯的外观图如图甲所示，它工作时光线柔和，基本无可视频闪，也就是在相同时间内闪烁的次数比较多，人眼几乎感觉不到，且不会产生刺眼的眩光，能有效预防近视的发生。常见的眩光类型有直接眩光、反射眩光和光幕眩光，直接眩光由灯具产生，反射眩光和光幕眩光主要由高反射物体表面产生。教室护眼灯采用双侧发光的方式，光源放在灯具的两条长边上，发出的光由两侧的导光板向中央传播，在没有导光点的导光板上，光不能从导光板表面射出，起不到照明作用。当遇到导光板底部的导光点时，改变了光线的传播方向，由导光板正面射出，如图乙所示。最后通过扩散膜、微晶防眩板均匀射出。教室护眼灯工作时也会产生热量，研究表明护眼灯灯珠的电阻随温度的升高而减小，图丙是温度为T₁时护眼灯灯珠工作时的电流与电压的关系图像。当电路中加载一定的电压或工作电压超过某一特定值时，微小的电压变化会造成电流的急剧变化，进而导致护眼灯过度发热而损坏，因此要给护眼灯配置合理的电源进行供电。(1)教室里，各盏护眼灯之间的连接方式是联；(2)护眼灯与白炽灯在发光时相比不会产生眩光，白炽灯产生的眩光属于眩光；(3)导光板材料主要利用的物理属性是（填字母）；A．导电性 B．导热性 C．磁性 D．透明度(4)当护眼灯灯珠的温度由升高到时，电流与电压的关系图像应在丙图像中的（选填“区域Ⅰ”“区域Ⅱ”或“工作区”）；(5)图丁是四种不同电源输出的电压或电流随时间变化的关系图像，其中最符合护眼灯灯珠工作特性要求的供电方案是（填字母）。【答案】(1)并(2)直接(3)D(4)区域Ⅰ(5)B【知识点】辨析电路的串并联、欧姆定律的简单计算、认识物质的物理属性【详解】（1）教室里，各盏护眼灯之间可以独立工作，互不影响，因此它们是并联的。（2）由材料可知，常见的眩光类型有直接眩光、反射眩光和光幕眩光，而白炽灯产生的眩光是灯具产生的，属于直接眩光。（3）导光板将两边的光导向中央传播，则利用的物理性质应与光相关，即透明度，故选D。（4）由短文知道，护眼灯灯珠的电阻随温度的升高而减小，所以当护眼灯灯珠的温度由T1升高到T2时，由知道，此时相同电压下，由于电阻变小，电流将变大，I-U图像的斜率将变大，故应在图像的左侧。（5）由丙图的阴影部分知道，护眼灯灯珠的工作电压在U1和U2之间，超过这个区间，则微小的电压变化会造成电流的急剧变化，损坏灯珠，故B符合题意，ACD不符合题意；故选B。10．阅读短文，回答问题．神奇的热电偶1821年，德国物理学家塞贝克发现了一种奇怪的现象：把两根钢丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路。其中灵敏电流计可以测量出电路中的微弱电流，当有电流流过灵敏电流计时，其指针会发生偏转。当把钢丝和铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温，另一个连接点放在火焰上加热时，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，此时闭合电路中产生了电流。塞贝克把这种电流叫做“热电流”，把这种电路叫“热电偶电路”某科研小组按如图所示的电路，模拟塞贝克实验，并在连接点位置放有可测高温的温度传感器。探究了决定“热电流”大小的因素，通过实验测得了电流的大小与温差关系的一组数据：两接点间的温度差/℃01100200300500电路中的电流/A0.000.010.0640.290.420.47(1)从表中数据可以发现，该电路中的电流随两点间的温度差的增大而（选填“增大”“减小”或“不变”）；(2)该电路中的热电偶其实相当于一个电源，它是把能转化为电能；(3)其他条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流。（选填“增大”“减小”或“不变”）【答案】(1)增大(2)内(3)减小【知识点】电流强度的概念及单位、电能的产生【详解】（1）由表格数据知，两接点间接温度差由0升至500摄氏度的过程中，电路中的电流由0.00增大到0.47，所以该电路中的电流随两点间的温度差的增大而增大。（2）对一个连接点加热时，随着温度升高，电路中的电流增大，说明电路所提供的电能增大，所以热电偶相当是把内能转化为电能的电源。（3）其他条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换成沸水，则两接点间温度差变小，电路中的电流减小。11．阅读短文，并回答问题。电动汽车的充电设备—充电桩现在国产新能源汽车越来越普遍推广，目前需要解决及发展的就是我们汽车充电的问题，一般来说纯电汽车都有两个孔的充电器，快充口和慢充口，因此充电时需要选择合适的充电桩。两种充电桩在速度、功率以及电压上都有所不同：在充电速度上，电站充电桩通常比家装充电要快，电站充电桩通常采用更高的充电功率，对应很多个等级，如30kW、60kW、100kW、150kw、200kW等，可以在短时间内30min到2h左右时间充满电；而家用充电桩的功率一般为7kW，需要6h到10h不等的时间，具体的时间根据车型不等。

在电源类型和电压标准，家庭充电桩一般使用交流电，电压标准较低为家庭电压220V，而电站充电桩则采用直流电电压通常大于220V，一般在380V以上。在安全性和费用上、家装可能存在安全隐患，如锂电池自燃等风险，家用充电桩的收费为分时段收费、高低峰时电价不等，电价大多是0.2-0.8元/度不等，充电站的充电桩电价较高一般为0.8-2.0元/度不等，相应的充电站还要收取服务费也会增加每度电的总费。科学家们也在一直研究新能源汽车的使用更新，从充电快慢到费用再到充电的方便程度，要解决的技术壁垒将会越来越少。(1)充电桩为电动汽车的电池充电时能量的转化为，此时电池是（选填“电源”或“用电器”）；(2)小明家新买一款电车使用的是家用充电桩，充电9h可以充满，若使用功率为60kW的电站充电桩充电，则用h即可充满；(3)由总发电厂向每家用户输电，输送的功率P一定，关于输电电压U与输电电流的I的关系图像正确的是______A． B． C． D．【答案】(1)电能转化为化学能用电器(2)1.05(3)D【知识点】电功率P=UI及推导式的简单计算【详解】（1）[1]充电桩为电动汽车的电池充电时，消耗电能，产生化学能，故能量的转化为电能转化为化学能。[2]电池充电时消耗电能，是用电器。（2）家用充电桩的功率一般为7kW，充电9h可以充满，充满的电能为若使用功率为60kW的电站充电桩充电，则用的时间为（3）输送的功率P一定，由可知，当电流增大时，电压减小，输电电压与输电电流成反比，故ABC错误，D正确。故选D。12．真空中的电流（一）热电子发射真空中没有自由电荷，故在一般情况下真空中不会有电流。金属内部的自由电子可以在金属内部自由运动，但是它们很难进入真空。不过随着金属温度的升高，电子动能增加，当动能超过一定数值后，就会有大量电子从金属中逸出，这就是热电子发射，如图所示。从热阴极逸出的电子可以在加速电源的作用下运动到阳极极板上，从而形成回路电流。（二）隧道电流微观粒子由于具有隧道效应，即使金属的温度不高，电子仍有一定的概率贯穿材料表面进入真空，从而可在特定的条件下在真空中形成微弱的隧道电流。1981年，IBM苏黎世实验室的宾尼（Gerd。Binnig，1947-）博士和罗雷尔（J。H。Rohrer，1933-2013）博士及同事们成功地研制出了一种新型的表面分析仪器-扫描隧道显微镜（简称STM）。1983年，他们又第一次利用STM在硅单晶表面观察到周期性排列的硅原子阵列，这是人类有史以来首次直接看到原子。由于这一成就，他们获得了1986年的诺贝尔物理学奖。扫描隧道显微镜有一个针尖在样品表面上扫描，当原子尺度的探针针尖在不到一纳米的高度上扫描样品时，在针尖和样品之间加一大小在2mV~2V之间的电压，针尖和样品之间就会有隧道电流。这个隧道电流对针尖和样品之间的距离非常敏感，如果控制了隧道电流恒定不变，就控制了针尖和样品之间的距离不变，而距离不变就意味着针尖随着样品表面的形貌起伏而起伏，若把针尖高低运动的轨迹记录下来，就可以得到表面原子的形貌。请根据以上材料，回答下列问题。(1)某次扫描控制STM针尖高度不变，隧道电流I随时间t的变化情况如图甲所示。若隧道电流I随针尖与样品间的距离r的增大而指数减小（如图乙所示）那么样品表面可能是下图中的哪个选项：_________A． B．C． D．(2)“流量”是日常生活和工业生产中经常都会用到的一个概念。例如，高速公路通常用车流量来衡量它的繁忙程度，车流量即单位时间内通过某个观测站的车辆数目。类似地，电学中用单位时间内通过某个横截面的电荷量来反映通过导体的电流大小，若测得图中回路电流的大小为I，已知电子的电荷量为e，则单位时间内到达阳极板上的电子数。(3)风力发电机可以将风能（即气流的动能）转化为电能。已知正常发电时，某风力发电机风轮机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积以及发电机将风能转化为电能的效率可以视为恒定值，运动的空气与受风面积作用后速度变为0，空气密度一定，若风速提高到原来的2倍，则发电机的输出功率将提高为原来的倍。（已知质量为m、速度为v的物体的动能）【答案】(1)A(2)(3)8【知识点】电流强度的概念及单位、电功率P=W/t的简单计算【详解】（1）由题意，探针针尖在图所示的样品表面以恒定高度做一维匀速扫描，在一个周期内，前半个周期，电流减小，则探针针尖与样品之间的距离增大。在后半个周期内，电流增大，探针针尖与样品间的距离均匀减小。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。（2）由电流的定义可知，t时间内通过导体某处横截面的电荷量为net，即则。（3）单位时间内垂直吹向旋转叶片有效受风面积的空气的质量为m=ρSv，这些空气所具有的动能为设风力发电机将风能转化为电能的效率为η，则风力发电机输出的电功率为由题意知，受风面积、风能转化为电能的效率、空气的密度一定，发电机的输出功率与风速的三次方成正比。所以，若风速v提高到原来的两倍，则发电功率提高到原来的8倍。13．阅读短文，回答问题。热电偶用两种不同材料的导体（如铁丝和铜丝）组成如甲图所示的闭合回路，当A、B两端存在温度差时，这就是塞贝克效应（又叫热电效应），这种电路叫热电偶电路。热电偶所产生的热电压由接触电压U接触和温差电压U温差两部分组成。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温差大小有关。实验测得某热电偶电路中的电流大小与接点温差的数据如表所示：接点温差℃0100200300…500600…电路中的电流/mA064142234…460594…(1)以下材料组合中，可以制作热电偶电路的是_______；A．玻璃片、铝薄片B．玻璃片、玻璃片C．铝薄片、锌薄片D．锌薄片、锌薄片(2)这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由能转化而来，其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，则电路中的电流（选填“变大”、“变小”、“不变”）；(3)结合表中的数据分布特征推算：当接点温差为400℃时，电路中的电流为；(4)如图乙所示，热电偶的温差电压与J1、J2两点间的温度差成正比。当热、冷两点间的温度差为100℃时，产生的电压为1.5mV；若低温J处的温度为﹣10℃，热、冷两点间产生的温差电压为15mV，则高温处的温度为℃。【答案】(1)C(2)内变小(3)340mA(4)990【知识点】生活中常见的导体、控制变量法、比值定义法、归纳法【详解】（1）制作热电偶电路的材料应为导体，且为两种不同导体组成，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。（2）[1]这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由内能转化而来。[2]只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，则接点温差减小，由表格数据可知接点温差越小电流越小，则将A处杯中的冰水混合物换为沸水后电路中电流变小。（3）由表格中数据得，电流变化量依次为64mA﹣0mA＝64mA142mA﹣64mA＝78mA234mA﹣142mA＝92mA……可得温度每变化100℃，电路中电流变化量相差都为78mA﹣64mA＝92mA﹣78mA＝14mA当接点温差为400℃时，电路中的电流变化量为234mA﹣142mA+14mA＝106mA此时电路中电流为I＝234mA+106mA＝340mA（4）依题意得，热电偶的温差电压与J1、J2两点间的温度差成正比，热电偶的温差电压与J1、J2两点间的温度差比值为当热、冷两点间产生的温差电压为15mV，J1、J2两点间的温度差为此时高温处的温度为14．根据材料回答问题石墨烯——改变世界的神奇新材料石墨烯（Graphene）是碳的同素异形体，堆叠在一起的石墨烯层（大于10层）即形成石墨，层间通过分子间的作用力保持在一起，晶面间距0.335纳米。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。最常见的石墨烯取暖壁画就是石墨烯的应用，其原理很简单，将近乎透明的石墨烯发热膜加入其中，通电后能使壁画表面温度快速达到90℃，使所在空间迅速温暖起来，且加热无死角。具有使用寿命长、保温持久等优势并且安全系数高，具有独特防爆免烫和温控保护装置（温度达到设定温度可自动切断电源或保温）。(1)从材料的导电性能说，这种石墨烯属于；(2)石墨烯取暖壁画在工作的过程中，将电能转化为；(3)石墨烯取暖壁画中的温控保护装置，在电路中的作用相当于电路中的一个；(4)石墨烯取暖壁画相比传统采暖方式更节能、环保，除此之外，请在文中再找出一个它的优势：。【答案】(1)导体(2)内能(3)开关(4)见解析【知识点】生活中常见的导体、电路的组成部分及其作用、了解各种用电器使用时的能量转化【详解】（1）从材料的导电性能说，这种石墨烯容易导电，属于导体。（2）石墨烯取暖壁画在工作的过程中，将电能转化为内能，用来给周围的空气加热。（3）温控保护装置的作用是一个可自动控制的开关，可以控制电路的通断。（4）石墨烯取暖壁画相比传统采暖方式有很多的优势，如：可以使所在空间迅速温暖起来；且加热无死角；具有使用寿命长、保温持久等优势并且安全系数高；具有独特防爆免烫和温控保护装置（温度达到设定温度可自动切断电源或保温）等。15．请阅读《安全电压》并回答问题。安全电压电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电时间长短。电流强度越大，致命危险越大；持续时间越长，死亡的可能性越大。能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA，直流为50mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，如100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。根据欧姆定律可以得知流经人体电流的大小与外加电压和人体电阻有关。人体电阻除人的自身电阻外，还应附加上人体以外的衣服、鞋、裤等电阻。虽然人体电阻一般可达5000Ω，但是影响人体电阻的因素很多，除皮肤厚薄外，皮肤潮湿、多汗、有损伤、带有导电性粉尘等都会降低人体电阻。接触面积加大、接触压力增加也会降低人体电阻。接触电压增高，会击穿表皮角质层，并增加人体的机体电解，也会降低人体电阻。此外，人体电阻还随电源频率的增高而降低，所以通常流经人体电流的大小是无法事先计算出来的。因此，确定安全条件往往不采用安全电流，而是采用安全电压来进行估算。一般情况下，人体的电阻可按1000~1500Ω考虑，最低可按800Ω计。又经实验与分析得知，人体允许通过的极限电流约为50mA，故此可依据欧姆定律计算出人体所允许的最大电压约为40V。安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压，为了防止触电事故而由特定电源供电所采用的电压系列。国家标准《安全电压》规定我国安全电压额定值的等级为42V、36V、24V、12V和6V五个等级，应根据作业场所、操作员条件、使用方式、供电方式、线路状况等因素选用。一般环境条件下允许持续接触的安全特低电压是36V。在行业中规定安全电压为不高于36V，持续接触安全电压为24V。特别危险环境中使用的手持电动工具应采用42V特低电压；有电击危险环境中使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V特低电压；金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯采用12V特低电压；水下作业等场所应采用6V特低电压。当电气设备采用的电压超过安全电压时，必须按规定采取防止直接接触带电体的保护措施。请根据上述材料，回答下列问题：(1)人体遭电击后是否有危险，起决定作用的因素是；(2)为什么流经人体电流的大小无法事先计算出来？(3)估算安全电压时，电阻应取人体电阻的值，电流应取人体允许通过电流的值。（选填“最大”或“最小”）【答案】(1)见解析(2)见解析(3)最小最大【知识点】欧姆定律的简单计算、家庭电路触电与高压触电【详解】（1）由材料可知，电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电时间长短。（2）影响人体电阻的因素很多，除皮肤厚薄外，皮肤潮湿、多汗、有损伤、带有导电性粉尘等都会降低人体电阻。接触面积加大、接触压力增加也会降低人体电阻。接触电压增高，会击穿表皮角质层，并增加人体的机体电解，也会降低人体电阻。此外，人体电阻还随电源频率的增高而降低，所以通常流经人体电流的大小是无法事先计算出来的。（3）[1][2]安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压，从保证人体安全角度出发，根据欧姆定律可知电阻应取人体电阻的最小值，电流应取人体允许通过电流的最大值。16．阅读材料，回答问题远程输电发电厂发出的电并不是只供附近的人们使用，还要传输到很远的地方。如图甲是电能输送的示意图。在输电线上，由于电流的热效应，必然有一部分电能转化成内能而损失掉，导线越长，损失越多。目前远距离送电主要采取高压送电的方式来实施。在保证输送功率不变的情况下，采用提高电压的方法减少线路上的损失。如把发电机、高压输电线、变压器这些统称为供电设备，电能输送的示意图就可以作如图乙的简化。请结合短文和所学知识回答下列问题：(1)从发电厂发出电到进入家庭，变压器使电压的大小经过了改变，最终直接进入家庭的电压为。输电过程中导线的温度升高，本质是通过的方式改变内能；(2)在输电阶段，输电线上常用如图丙装置将四根导线并联起来，相当于增大了导线的，从而减小了导线的，以达到减少输电线上电能损失的目的；(3)如果供电设备的输出电压恒为，通过总电阻为的输电线向居民楼内用户供电，家用电器的实际电压（小于/等于/大于）；(4)采用高压输电可减少电能在线路上的损失，原因是由焦耳定律可知：导线电阻、通电时间不变的情况下，只有减小I，才可以减小电能的损失。又由可知，当发电站输送功率一定时，要减小I，需增大输电电压，若输电电压由提高到，则提高电压后输电线路上损耗的功率与原来损耗的功率之比为；(5)如图是某地消防部门公布的2023年各场所火灾数据统计图，其中住宅火灾占比达，不正确的家庭用电是形成住宅火灾的主要原因。在“安全用电”主题班会上，小梦和小兰针对家庭电路火灾原因发表了不同见解。请你任选一个同学的观点，用所学物理知识解释家庭电路引发电线火灾的原因：；（一）选择小梦的观点；（二）选择小兰的观点。【答案】(1)两次做功(2)横截面积电阻(3)小于(4)1∶100(5)见解析【知识点】串联电路的电压规律及应用、探究电阻大小与导体横截面积的关系、电功率P=UI及推导式的简单计算、电流热效应的概念、焦耳定律的公式及简单应用【详解】（1）[1]由图可知，从发电厂发出电到进入家庭，电压先经过升压变压器升压，在经过降压变压器降压，所以需要经过两次变压。[2]电流经过导线时，由于电流做功，导线的温度升高，内能增大，所以是通过做功的方式改变内能。（2）[1][2]将四根导线并联起来使用，相当于增大了导线的横截面积，由于导体的电阻与导体的横截面积有关，在其它条件相同时，导体的横截面积越大，导体的电阻越小，所以减小了导线的电阻。（3）如果供电设备的输出电压恒为220V，通过总电阻为0.5Ω的输电线向居民楼内用户供电，0.5Ω的输电线与用电器串联，则输电线也分担电压，所以家用电器的实际电压小于220V。（4）若输电电压由22kV提高到220kV，由P=UI可知，输电功率保持不变，输电电压提高10倍，则输电电流减小为原来的0.1倍；由可知，输电导线的电阻一定时，输电导线消耗的电功率减小为原来的0.01倍，即提高电压后输电线路上损耗的功率与原来损耗的功率之比为1∶100。（5）小梦的观点：电路发生短路时，电路中的电阻很小，而家庭电路两端的电压保持不变，根据欧姆定律可知，通过电线的电流很大；在电线电阻和通电时间一定时，又根据焦耳定律可得，电流通过电线产生热量很多，使电线的温度急剧升高，容易引发电线火灾。小兰的观点：用电器总功率过大时，而家庭电路两端的电压保持不变，根据P=UI可知，通过电线的电流很大；在电线的电阻和通电时间一定时，又根据耳定律可得，电流通过电线产生热量很多，使电线的温度急剧升高，容易引发电线火灾。17．上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”磁悬浮列车，是世界上商业运营中最快的列车。小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上，当水在玻璃管中流动时，可以看到两个竖直管中水面的高度并不相同，实验现象如图（a）所示．接着，小李同学又自制了一个飞机机翼模型，将其固定在托盘测力计上，观察测力计示数，如图（b）所示，在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流，观察到测力计的示数变小了。(1)由于电流的效应，导致两线圈中有电流通过时，会产生强大的作用力使列车悬浮；在图丙中，若A是车身线圈，B是轨道线圈，则车身线圈上端是极；(2)由图（a），图（b）实验可知，具有流动性的液体和气体速度越，产生的压强越(3)乘坐磁悬浮时，小李同学发现要在“安全线”外等车，结合（2），请说明这样规定的原因：。【答案】(1)磁N(2)大小(3)见解析【知识点】探究流体压强与流速的关系、磁极间的相互作用规律【详解】（1）[1]电流流过导体时导体周围产生磁场的电流磁效应；所以导致两线圈中有电流通过时，会产生强大的作用力使列车悬浮。[2]在乙中，根据右手螺旋定则知，通电螺线管的上端是N极，下端是S极，要使车悬浮起来，车身线圈与轨道线圈相对的两个磁极应相互吸引，则车身线圈上端是N极。（2）[1][2]根据题意知道，“在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流，观察到测力计的示数变小了”，说明机翼模型对台秤的压力减小，分析知道，电扇转动后，气流会流经飞机机翼模型，机翼模型上方凸，空气通过的路程长，流速大，向下的压强小；机翼模型下方平，空气通过的路程短，流速小，向上的压强大，从而形成了一个向上的压强差，使测力计读数变小。（3）磁悬浮列车开动时，会带动列车周围空气流动，列车通过站台，站台上旅客与列车之间空气流速快，压强小，离列车较远处空气流动慢，压强大，产生压力差，故不在安全线外等候有被列车吸入的风险。18．阅读短文，回答问题。空气发电机清洁能源被认为是未来的趋势。一种发电装置名为“空气发电机”，可以直接利用空气中的水分发电，这项技术未来可能会对可再生能源、气候变化和医疗领域产生重大影响。如图所示，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，薄膜的底部和顶部各有一个电极。当蛋白纳米线与电极相连后，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，从而产生电能。此外，“空气发电机”在湿度为45%的空气中效果最好，但即便在极度干燥的地方，一样能发电，这与太阳能和风能等可再生能源相比，它不需要风力和太阳，在室内也能运行。不过这种“空气发电机”产生的电量十分有限，单个设备只能产生约0.5V的持续电压，电流密度约为1.7×10﹣2mA/cm2，需要多个设备一起运行才能实现供电。(1)“空气发电机”在湿度为的空气中发电效果最好；(2)下列关于“空气发电机”的说法错误的有_________；A．“空气发电机”主要由微生物地杆菌构成B．“空气发电机”可以在室内运行C．“空气发电机”工作时将水分子分解成氢离子和氧离子D．“空气发电机”违背了能量守恒定律(3)72个“空气发电机”串联的电源，其输出的总电压（选填“会”或“不会”）对人体造成伤害。“空气发电机”在发电过程中，将（选填“化学”或“机械”）能转化为电能；(4)若让5个薄膜为4cm2的“空气发电机”同时工作，在1h内产生的电能为J，能让标有“2.5V，0.75W”的小灯泡正常工作s。【答案】(1)45%(2)AD(3)不会化学(4)0.6120.816【知识点】电功率P=W/t的简单计算、发电机的构造和工作原理【详解】（1）由材料可知，“空气发电机”在湿度为45%的空气中效果最好。（2）A．由所给材料信息可知，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，故A错误，符合题意；B．由所给材料信息可知，“空气发电机”有着明显优势，它不需要风力和太阳，在室内也能运行，故A正确，不符合题意；C．由所给材料信息可知，当蛋白纳米线与电极相连后，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，从而产生电能，故C正确，不符合题意；D．“空气发电机”是利用化学能转化为电能，没有违背了能量守恒定律