挑战24综合能力题（电学综合32题）（原卷版）

2022年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（原卷版）

挑战24综合能力题（电学综合28题）

电学综合28题

1.（2022•岳阳）音乐喷泉是集光机电技术于一体的装置，让红、绿、蓝三种色灯照射到水

柱上，通过电脑控制三种色灯功率的比例就能让水柱变换颜色，呈现美轮美奂的视觉效

果。图甲是某段时间内红、绿两色灯功率随时间变化的图像。

[接

n控

Ru制

电

—

路

乙丙

（1）第28s红灯两端的电压为100V,求此时通过红灯的电流；

（2）请计算0〜30s内红灯和绿灯消耗的总电能：

（3）图乙是控制喷泉水柱工作的模拟电路。AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电

压UAB，定值电阻R=2C,D为特殊电子元件。当UABV6V时。，D两端的电压UD=UAB：

当UAB26V时，UD恒为6V不变。当通过R的电流满足122A时，电路启动喷水，此

时UAB至少为多少伏？该电路工作lOmin,其中喷水时间有多少秒？

2.（2022•齐齐哈尔）新冠疫情期间，一位热心市民为小区卡点志愿者送来了一个便携式可

折会电热壶，如图甲所示。该型号电热壶额定电压为220V,具有加热、保温两挡。保

温挡的额定功率为200W,内部简化电路如图乙所示，双触点开关只能在触点1和2、2

和3及3和4之间切换。Ri、R2是两个阻值不变的发热元件，R2=60.511,现将此电热

壶接到220V的家庭电路中。求：

(1)当双触点开关接触触点(选填“2和3”或“3和4”)时为保温挡。

(2)Ri的电阻是多少？加热挡的电功率是多少？

(3)若电热电内装有O.5L的水，现用加热挡使水从20℃升高到1OOC,加热效率为80%,

则需要加热多少秒？[c*=4.2X103J/(kg・C)]

甲乙

3.(2022•天津)小明利用如驾甲所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S,滑动

变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的U-I关系图象如图乙所示。

其中Uo、Um、Io均为已知量，电源电压不变。

请解答如下问题：

（1）写出电源电压值；

（2）在图乙所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的U-I关系图象，

并标出端点的坐标；

（3）滑片移动过程中，当电压表V1示数由Ui变为U2时，电流表示数增加了AI,请你

推导出定值电阻的电功率变化量AP的数学表达式（用Ul、U2和AI表示）。

4.（2022•黑龙江）小李同学家购置一台电热油汀取暖谓简称电热油汀，它是一种安全可靠

的空间加热器，外观及铭牌如图甲和表格所示。据了解，该甩热油汀的工作物质是一种

油,这种油的密度pnOSXlJkg/n?,比热容约为C=2.OX1（）3J/（kg・C）。

加热

后质运/部分

电

R位

L2

器

1-------o220Vo

乙

**电热油汀

额定电压220V

额定功率1100W

液体质量20kg

请你分析并解答：

（1）该电热油汀正常工作lOmin,油汀中油力高的温度（不考虑热量损失）：

（2）电热油汀电热丝的阻值大小：

（3）为了使电热油汀的实际加热功率可以调节，他找来一个旧的电位器（滑动变阻器），

只能看清上面有“6A”字样，经测试最大阻值只能调到176。，将它串联在电路中对电

热油汀进行改装，改装后的简化电路图如图乙所示。请你计算改装后电热油汀的实际加

热功率变化范围；

（4）该同学了解到此电热油汀的工作物质是一种油后，对此他产生了疑问，为什么不使

用水呢？除油的密度较小外，请从物质性质的其它方面找出一条使用该油的好处。

5.（2022•湖北）图甲是某小区电梯的结构示意图，它是由轿厢（500kg）、配重（400kg）、

滑轮、缆绳、钢丝绳和电动机组成，绳重和摩擦忽略不计。为了安全，电梯设置了超载

自动报警系统，如图乙。闭合控制开关Si,电梯没有超载时，触点与B接触，再闭合运

行开关S2,电动机正常工作;超载时（即控制电路中的电流A0.1A）,触点与A接触，

电铃发出报警铃声，即使闭合S2,电动机也不工作。控制电路电源电压为I2V,电磁铁

线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器R1的阻值与它所受压力F的关系如图内所示，当

R1受到2000N压力时，R1与定值电阻R2的功率之比为2：I。

（1）该电梯空载静止时，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力为No

（2）用笔画线代替导线，将图乙中的电动机和电铃连入电路。（导线不能交叉）

（3）该电梯的最大载重量（轿厢内人和货物的总重）为多少N?

（4）若每层楼高度3m,平均每人重600N,该电梯将8人从一楼运送到六楼，求电动机

牵引轿厢的钢丝绳做的功：此过程做匀速直线运动处理）。

甲乙丙

6.（2022•河池）如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图，其工作电路由电压为220V

的电源、阻值为55。的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成：控制电路由电源U、电磁铁（线

圈电阻忽略不计）、开关S、热敏电阻Ri和滑动变阻器R2组成：Ri的阻值随温度变化

的关系如下表所示。当控制电路电流I20.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同

时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，表明烘干机内温度过高。

温度/℃908066605046403635

R1/Q102040507080100120130

（I）电热丝R工作时的电流为多少？

（2）电热丝R通电10s产生的热量为多少？

（3）已知控制电路的电源电压U=6V,当调节滑动变阻器R2=70。时，烘干机内温度

至少多高会发出报警信号。

uRiRi

控制电路工作电路

7.（2022•娄底）如图所示为大疆航拍无人机，由于体积小，操控安全方便，拍摄效果好,

深受摄影爱好者喜欢。下表是它的部分技术参数。

总质量（含电池及桨）SOOg四脚着地总面积5cm2

最大上升速度8m/s电池容量5000mAh

最大水平飞行速度21m/s正常工作电压15V

最大上升高度8000m飞行时间约46min

（1）该无人机重为多少牛颜。

（2）无人机四脚着地平放住地面上时，对地而的压强为多少。

（3）无人机以最大水平飞行速度匀速飞行420米所用时间是多少。

（4）电池充满后储存的电能是多少焦耳。

（5）某次航拍过程中，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升，正常工作时它将电能转化

为机械能的效率为80%,则该过程中无人机电池工作电流多大。（不计空气阻力）

8.（2022•河池）贵南高铁北起贵州贵阳市，途经河池市，南至广西南宁市，是广西境内第

•条设计时速为350公里的客运专线，预计2023年年底建成通车。

（I）若通车后，一列长200m的动车组（如图甲）以60m/s的速度匀速通过一座长1000m

的高架桥。该列动车组通过高架桥所用的时间为多少？

（2）若动车组以80m/s的速度匀速运动时电动机的总输出功率为5600kW,则此时动车

组受到的阻力为多大？

（3）位于河池市境内的界子良风电场于2021年初成功实现40台风机并网发电（如图乙）。

已知当地每秒每平方米面积吹过的风的能量约为200J,若风机有效迎风面积约为2.0X

104m2,风机把风能转换为电能的效率为25%o请估算一台风机一天的发电量可以供一

列总输出功率为4800kW的动车组以250km/h的速度运动多远距离？（忽略其它能量损

耗）

9.（2022•呼和浩恃）林椿同学在疫情居家期间，仔细研究家里照明电路中，一盘白炽灯泡

电阻、电功率随电压变化的特点。收集分析数据后，画出了灯泡电流随电压变化图像，

如图所示。

（1）由图可知，随电压增大，灯泡的电阻值（选填“不变”或“增大”或“减

小”）;

（2）当灯泡正常工作时，其电压为220V,Imin消耗的电能为2400J,求灯泡的额定功

率和额定电流；

（3）当灯泡电压为180V时，间接测得其电流为0.16A。因为照明电路电压恒为220V,

需要给灯泡（选填“串联”或“并联”）一个电阻，才能实现灯泡电压180V,

求该电阻的电阻值。

U/V

—►

10.（2022•湘潭）图1是某恒温箱的电路原理图。工作电路电压为220V,电热丝Ro的阻

值为88Q；控制电路电源电压为8V,线圈的电阻Ri为10Q,调温电阻R2最大限值为

1200：热敏电阻R3的阻值随温度I变化的关系如图2所示。Ro和R3均置于恒温箱中，

当继电器线圈中的电流达到50mA时，继电器的衔铁会被吸下。求：

（1）S闭合时，电磁铁上端是极（用字母表示），当恒温箱中温度升高时，线圈

中的电流将变:

（2）恒温箱中温度保持为40℃,R3的阻值为C,此时R2的阻值为C：

（3）Ro工作时，功率为W,5min消耗的电能为J：

（4）该恒温箱能设定的最高温度为多少？

曲/。

-------o220Vo-

T1

50

2±10

_90

弹i760

蕾>i30

R2~4080120160200240~~就

图1图2

11.（2022•遵义）遵义某现代农业园内，一批名贵果树苗急需持续浇灌。正在园区研学的

某中学创客小组为园区设计了一个自动给水系统，电路如图甲所示。控制电路的电源电

压Ui恒为24V,线圈电阻不计，定值电阻Ro为50C,R为压敏电阻，其阻值随所受压

力的变化图像如图乙所示。工作电路电源电压U2恒为220V,包括注水装置和给水装置

两部分（图中未明确）。图丙为系统结构简图，其中压敏电阻位于圆柱形水箱底部的受

力板正下方，受力板面积Si和水箱底面积S2分别为0.02川2和0.45m2。给水装置始终不

停歇给水，当通过线圈的电流I=0.16A时，衔铁刚好被吸下，注水装置停止注水，此时

电流表示数h=0.2A,当水箱水位下降至0.5m时，衔铁刚好被拉回，注水装置又开始向

水箱注水，此时电流表示数I2=2.2A。（p^=1.0XI03kg/m3,g取注N/kg）

（1）图甲中，甲、乙分别为装置：

A.给水、注水B.注水、给水

（2）求当注水装置停止注水时，水箱内水位的高度；

（3）若注水装置每分钟向水箱注水03】自给水装置每分钟给水量为0.12巾3,求注水装

置从最低水位加注至最高水位的过程中所消耗的电能。

12.（2022•淮安）如图1所示.电水壶简化电路图中,Ri和R2为发热电阻,Si为总开关,

S2为温度开关，有I、2两个触点，控制壶的“加热”利“保温”两挡，表中数据为电

水壶的部分工作参数。

图I图2

水壶容量1L

额定电压220V

加热功率1100W

电热丝Ri阻值176c

(I)Si闭合，S2接1时，电水壶处于档。

(2)电热丝R2的阻值是多少？电水壶的保温功率是多少？

(3)电水有中装进1L水正常工作，用温度计测得水温随时间变化的图像，则加热2〜

4min内水吸收热量是多少？这段时间内电水壶加热效率中是多少？取P水=LOX

103kg/m3,C*=4.2X103J/(kg-℃)。

(4)电水壶4〜6min内的加热效率为T|2＞根据图像可判断中______甲(选填“大于"

“等于”或“小于”)。

13.(2022•沈阳)小雨家买了一台储水式电热水器。外观如图甲所示，图乙是热水器剖视

图。热水器的内胆是密封的，里面有两个通到外部的水管，a是热水出水管，b是冷水进

水管。c和d是两个外层包有绝缘材料的电加热管。

火线-------------------------

零线-------------------------

1―0□-{=]-

T

（1）关于电热水器下列说法中正确的是：

A.电源指示灯发出的红光是红外线

B.电加热管通电时电能转化为内能

C.电加热管里电阻丝用电阻小、熔点低的材料制成

（2）电热水器要使用三脚插头，是为了使电热水器的金属外壳与相连：

（3）如图甲所示，在热水管和冷水管交会处安有一个水龙头。水龙头的手柄做的较长，

这个水龙头的手柄相当于一个（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆：

（4）电热水器内胆充满水后才能通电加热。电加热管周围的水吸收热量温度升高，水的

体积膨胀，密度变:

（5）为了防止电热水器漏电，电热水器生产厂家利用自来水导电能力差的特性，发明了

一种'‘防电墙"技术。即用一段空心绝缘管替换一段热水出水管。通过改变此管的内径

和长度来改变管内水的电阻的大小。如图丙所示，四个用同种材料制成的空心绝缘管，

A和B内径相同，C和D内径相同，A、B的内径大于C、D的内径。为了增大流经空

心绝缘管内水的电阻，减小漏电电流，如果你是设计师，会选用图丙中的绝缘

管：

（6）电热水器面板上有两个控制开关Si、S2,两个电加热管分别用RI、R2表示，要求

Si单独控制Ri,S2单独控制R2,两个开关同时闭合时Ri与R2同时加热。请你在图丁

中，用笔画线代替导线，补全开关控制电加热管的电路，旦符合安全用电的原则。

14.（2022•云南）如图所示，电源电压恒定,Ri=3（）n,当S闭合、S1断开时，电流表的

示数为0.2A：当数S1都闭合时,电流表的示数为0.5A。求

（1）电源电压：

（2）R2的阻值;

（3）S、Si都闭合时，通电Imin电流通过R2做的功。

15.（2022•株洲）图甲为电子自动保温电饭锅简化后的电气原理图，Ri是锅底发热板的电

阻，R2是锅身和锅盖的发热器的电阻，S是温控开关，能在触点a和b间切换工作状态,

实现电饭锅加热和保温。在某次煮饭过程中，电饭锅消耗的电能W与工作时间I的关系

如图乙所示。

,W/J

,.6X105……

~L—i4.8X105

Ri/

R24/

Ja

--------Sb,.

220V01035t/min

甲乙

（I）据图甲可知，温控开关S与触点接触时，电阻通电，电饭锅加热：温

控开关S与触点接触时，电阻通电，电饭锅保温。

（2）据图乙可知，电饭锅的加热功率为W,电饭锅的保温功率为W.

（3）求电阻Ri和R2的限值。

16.（2022•衡阳）如图甲所示，电源两端电压恒为3V,开关S闭合，当滑动变阻器R2的

滑片P移动到某一位置时，电压表的示数为1.8V,电流表的示数如图乙所示。

（1）读出电流表的示数为A：

（2）求定值电阻R1的阻值：

（3）求此时滑动变阻器R2的电功率。

17.（2022•晋中）汽车已进入千家万户。在综合实践活动中，合作小组的同学们对小亮家

的汽车中有关物理学的知职进行了专项研究，请你帮助他们完成以下两方面的实践活

动。

实践活动一：设计制作汽车加热坐垫

同学们想利用车上提供的电压为12V的电源，设计具有加热和保温两挡功能的汽车座椅

加热坐垫。他们在网上购买了两个阻值为6c的加热电阻片，若干导线和开关。

（1）请你帮助他们设计电路；

（2）求自制加热坐垫的加热和保温功率。

实践活动二：研究汽车中的动力学

（I）如图甲所示，是小亮家汽车的动力系统。该汽车发动机实质是汽油机，它把燃料燃

烧产生的内能转化为能，再通过传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶。

（2）请在图乙中画出汽车在水平地面上静止时受力的示意图。

（3）汽车整车质量约为1血，静止时车轮与地面的总接触面积约为0.16nf,求汽车静止

时对水平地面的压强。（g取10N/kg）

（4）如图内所示，是合作小组的同学们利用频闪摄影技术研究汽车的运动状态时，相机

每隔0.5s曝光一次，拍摄到的汽车在平直公路上行驶的频闪照片。若车身长3m,求拍

摄过程中汽车的行驶速度。

（5）查阅资料可知，汽车行驶时所受阻力约为车重的0.3倍，求拍摄过程中汽车发动机

的输出功率。

18.（2022•鄂州）如图所示，科技制作小组运用电学知识设计了一个电子身高测量仪。已

知定值电阻Ri=5。，电源电压恒为4V,R2的规格为“20。0.5A”，电压表量程为0〜

3V,电流表量程为0〜0.6A。根据以上信息，请回答下列问题。

（1）当被测身高增加时，电压表的示数（选填“变大”、“变小”或“不

变"）:

（2）当R2实际接入的电阻值为5。时，电流表的读数是多少？

（3）为保证各元件安全，变阻器R2接入电路中的阻值范围是多少？

19.（2022•娄底）小明的妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。其加热系统中加热电阻额定电

压为220V,额定功率为1210W,问：

（1）加热系统中加热电阻的阻值为多少。

（2）小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入5kg初温为2O'C的水，加热系统将水加热到

40C,此加热过程中水吸收的热量是多少。（c水=4.2Xl（）3j/（kg・°C）

（3）足浴盆开启加热状态后，关闭其他用电器，如图所示的电能表铝盘在3min内转了

150圈，求足浴盆的实际功率。

kWh

220V1()(4())A50Hz

3000r/(kW.h)

20.（2022•赤峰）学校楼道的灯长时间工作，容易被烧坏，电工师傅说：串联一个灯，既

省电，又不容易烧毁，还可以再安装一个开关，选择不同的模式照明。小明同学不太理

解这种做法，连接了模拟电路进行实验分析。模拟电路如图所示，已知电源电压为6V

保持不变，小灯泡Li上标有“6V9W”，小灯泡L2的电阻为2Q,忽略温度对灯丝电阻

的影响。

(I)两个开关都闭合时，求电路中电流和L1的电阻：

(2)闭合S、断开S1,求：

①电路中的电流；

②电路的总功率和L1的实际功率。

(3)小明看见：两灯串联共同照明比Li正常照明亮度低。请用本题中的具体数据加以

解释。

rHg)——HgJ~~

LiL2

—____________

21.(2022•海南)小明是家务小能手，经常用挂烫机熨烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热

水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为220V,水箱最多装水0.2kg,

加热功率有大、小两个挡位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝Ri=60C,R2=

400o

(I)熔断器在电路中起到作用。

(2)若将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100C,水吸收多少热量？[水的比热容c=4.2

XI03J/(kg・0)]

(3)挂烫机在大挡位工作时的额定功率是多大？

«)小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。已知熔断

器允许通过的最大电流为8A,请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。

22.(2022•广州)汽车启动时，蓄电池向启动电动机M供电，设M两端电压为U,通过

M的电流为I,测得U7和1-1图象如图I。

(1)求ti时M的电功率：

(2)M仅通过导线a、b接入电路，如图2所示，a的电阻为0.001C。若通过M的电流

为200A,持续0.5s,求此过程

①a两端电压；

②a产生的热量；

(3)一般采用电磁继电器控制M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如

图3,A与B接触时M通电，请用笔画线完成电路的连接。

23.（2022•山西）善于动手动脑的小明研究了汽车座椅加热原理后，计划自制具有加热和

保温两挡功能且方便携带的加热坐垫送给爷爷。他在网上购买了电压为5V的电源，两

个阻值为2.5。的加热电阻片，若干导线和开关。

（I）请你帮助小明设计电路，并画在虚线框内:

（2）求自制加热坐垫的加热和保温功率。

24.（2022•陕西）今年“五一”假期，广大市民按照疫情防控要求，积极响应“非必要不

离市”号召，在郊区、公㈤指定区域进行户外活动。小刚同学家购买了一款如图-1所

示户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。该燃气炉的铭牌如表所示，其中功率4500W是

指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出4500J的热量。

图一1图一2

品名XX牌分体式防风燃气炉

材质不锈钢钢铸铝

规格展开（p260X116mm

折福（pl27X132mm

功率4500W

（I）气体燃料在常温下是通过的方式液化存储在储气罐内。使用过程中，

罐体温度变低是因为燃料发生汽化时要（选填“吸收”或“放出”）热量。

（2）在标准大气压下，用该燃气炉将1L水从25℃加热到沸腾用时140s,燃气炉烧水时

的效率是多少？己知水的密度为l.0X103kg/m3,水的比热容为4.2X103〃（kg」C）。

（3）小刚注意到炉头上标有参数：15字样，他查阅说明书得知，该参数表示的是；燃气

炉功率［单位：瓦（W）］与耗气量［单位，克/时（g/h）］之比的数值为15,计算该燃气炉

所使用燃料的热值是多少？

（4）小刚同学打算展示在劳动课上学习的烹饪技能，为家人做顿可口饭菜，下表是他出

发前做的规划，则小刚至少应携带几个如图-2所示的新储气罐？

内容每次耗时/min次数/次

炒菜83

煮汤101

烧水32

25.（2022•怀化）在抗击新冠肺炎疫情期间，中医诊疗发挥了积极有效的作用，成为世界

瞩目的“中国战法”重要组成部分。图甲为小明同学家的电中药壶，有高温和低温两个

挡位，正常工作电路简化为图乙所示，其中S，为挡位开关，R1>R2为定值电阻，A、B

为阻值忽略不计的指示灯。已知电中药壶额定电压为22OV,高温挡功率为1210W,

低温挡功率为100W。

（I）低温挡工作时是A灯还是B灯亮，并说明理由：

（2）求R2的阻值;

（3）一天晚上用电高峰期，小明用电中药壶给爷爷熬药，先用高温挡加热至沸腾后，再

用低温挡慢熬，细心的小明发现在低温挡慢数lh的过程中.家中的电能表（图丙所示）

共转动了243转（电路中只有电中药壶工作），由此计算此过程中小明家的实际电压。

甲乙丙

26.（2022•成都）在一次实践活动中，小军对家中常用的电热水壶（如图）进行了探究。

这种水壶使用方便，能较快将水烧开。

电热水壶

额定功率：1800W

容量：2L

额定电压：220V

额定频率：50Hz

（I）使用电热水壶，安全至关重要。小军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o

A.电热水壶不能放在燃气灶旁，是为了防止损坏绝缘材料

B.电热水壶的插头必须接三孔插座，是为了防止短路

C.水量不超过最大限位，可以防止水烧开后溢出

D.必须保持插头和电源线干燥，是为了防止漏电造成事故

（2）小军观察电热水壶铭裨后，开始实际操作。他测出，电热水壶止常工作烧开2L水,

用时8min。若甩费单价为D.5元/kW・h,则烧开这壶水所化的电费为元。

（3）利用铭牌参数和小军测得的数据，若要测出电热水壶的加热效率，除了要知道水的

密度、水的末温外，还需知道的两个物理量

是.

（4）小军继续对电热水壶的设计和使用说明进行探究，他提出了下列猜想，你认为不合

理的是。

A.观察到加热元件安装在壶身底部而不是其他位置，可能是为了增强加热效果

B.原理图中指示灯与加热元件是并联而不是串联，可能是因为两者的额定电流相