第三章 第 6 节 电能 2020 浙江中考真题选（解答题） 1.（2020·衢州）为提高垃圾分类效率，小科设计了如图甲所示的垃圾分类机器人。它捡起垃圾时，会快 速从垃圾上取出标准规格的样品，通过机械手上的探针检测样品的电阻大小来识别垃圾的类别，并投入 相应的垃圾桶。该机器人检测电路如图乙所示。各类垃圾样品的电阻参考值如下表。 （1）机器人通过摄像头获得二维码倒立、缩小的像来识别垃圾桶，下列物体成像原理与其相同的是 A.平面镜 B.照相机 C.放大镜 D.眼球 （2）机器人从某块垃圾上取样检测时，检测电路电压表读数为 1 伏，检测时间为 0.1 秒。 ① 通过计算说明应将该垃圾放入图丙中哪个垃圾桶。②该次检测电阻过程中，检测电路消耗的电能为多 少？ （3）机器人将重 1 牛的垃圾举高 70 厘米后再水平移动 3 米，放入相应的垃圾桶。该过程中机器人至少 对垃圾做了多少功？ 2.（2020·台州）电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插 座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。 （1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是________(选填“绝缘体”或“导体”)。 （2）电热水壶额定电压为 220 伏，额定功率为 1000 瓦，求； ① 电阻 R 的阻值是多少? ② 正常工作时，烧开一壶水需要 300 秒，消耗多少电能? （3）为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时,可以自 动断开或闭合：元件符号为“ ”）,一个阻值远大于 R1 的定值电阻 R2(元件符号为“ ”)。要求利 用提供的器材对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。 请在答题卷的虚线框内画出电路图、并说明保温的工作原理。 3.（2020·湖州）方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻 R0、滑动变阻器 R 的 功率与电流的关系图，如图乙。 （1）实线表示的是________(选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。 （2）求 R0 的阻值。(写出计算过程) （3）当电流表示数为 0．5 安时，求 R 消耗的功率。(写出计算过程) 4.（2020·宁波）现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成 的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点 M 与圆环上的 A 点连接，再移动滑动变阻器 R1 的滑片 P 移至最右端后，闭合开关 S，将触点 N 从 A 开始沿逆时针方向 滑动一周，在触点 N 滑动的过程中，触点 M、N 之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为 RMN。设滑过 弧 MN 的长为 x，电流表示数 I 与 x 之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为 4.5V，铜丝的阻值不计， 触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。 （1）由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是________cm。 （2）在触点 N 滑动过程中，RMN 的最大值是多少? （3）每 1cm 电阻丝的阻值是________Ω。(提示：图甲中 M、N 之间的电阻等效于 M、N 之间两段弧形 金属丝并联后的总电阻) （4）如图内所示，把 M、N 接到圆环其中一条直径的两端，将滑片 P 移到最左端后闭合开关 S，通电 lmin，电路消耗的电能为 W。求 W 的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由) 5.（2020·舟山）图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇（部分参数如表），具有只扇风不喷 雾和既扇风又喷雾两档工作状态 （1）图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图，当水箱内的水位较低时，红灯亮报警，请结合 上图说明其工作原理________。 （2）小风扇在只扇风状态下工作 10 分钟消耗的电能是多少？ （3）商家宣称此款小风扇充满电后，在喷雾状态下可持续工作 5 小时。通过计算判断他们的宣传与实际 是否相符。 6.（2020·金华·丽水）为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置。装 置如图甲所示，控制电路中电源电压恒为 3 伏，R1 为热敏电阻，R2 阻值为 10 欧，电磁铁线圈阻值忽略 不计。R1 阻值随温度的变化关系如图乙所示。当温度升高到启动值时，控制电路中电流达到 0．1 安，衔 铁吸下，制冷器启动工作；当温度降低到设定值后，工作电路断开，制冷器停止工作，如此进行间歇性 循环工作。图丙为工作电路某 1 小时内制冷器功率与时间的关系图。 请完成下列问题： （1）通过计算并结合图乙确定该制冷器启动工作的温度； （2）在图丙所示的 1 小时内，工作电路中制冷器消耗的总电能是多少？ 7.（2020·绍兴）小敏家住某 5 层公寓楼中的 4 楼，当他在 1 楼按下楼道灯开关，5 盏“220V 12W”的楼 道灯全部点亮，然后延时 60 秒均自动关闭。他正常每登一层楼所需时间为 12 秒。小敏意识到楼道灯这 样的工作方式有些浪费电能，对楼道电路进行设计，改进电路如图，K 为启动延时开关，S 为感应跳转开 关，K 按下时 S 接通触点 1、2，S 感应到人到 2 楼，跳转至触点 2、3，感应到人到 3 楼，跳转至触点 3、4……跳转后若 20 秒后感应不到人，则 K 断开。 （1）按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，楼道灯一共消耗多少电能？ （2）改进后的方案中，S 跳转前后，通过启动延时开关的电流大小 ▲ (选填“增大”、“减小”或“不变”)， 小敏正常上楼回家一次，比原来节约多少电能？ 8.（2020·嘉兴）随着手机、电脑等移动设备的普及，人们对充电设备的要求越来越高。最近，某品牌氮 化镓充电设备以体积小、功率大深受消费者喜爱。 （1）氮化镓（GaN）是充电设备中的核心材料。查阅资料得知：氮化镓中氮元素的化合价与氨气 （NH3）中氮元素的化合价相同。由此可知，氮化镓中镓元素的化合价为________。 （2）氮化镓的制取可通过镓与氨气在高温下发生置换反应来实现，其反应的化学方程式为________。 （3）该品牌氮化镓充电器支持“5V 3A”“12V 3A”“20V 3.2A”三个输出档，请分析计算它的最大输出功 率。 9.（2020·嘉兴）图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇（部分参数如表），具有只扇风不喷 雾和既扇风又喷雾两档工作状态 （1）小风扇喷出的水雾在空气中发生了________（填物态变化的名称），从周围吸热，起到降温作用。 （2）图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图，当水箱内的水位较低时，红灯亮报警，请结合 上图说明其工作原理。________ （3）小风扇在只扇风状态下工作 10 分钟消耗的电能是多少？ （4）商家宣称此款小风扇充满电后，在喷雾状态下可持续工作 5 小时。通过计算判断他们的宣传与实际 是否相符。 10.（2020·杭州）如图电路中，电源电压恒为 9V，灯泡 L 规格为“6V3W”。闭合开关，灯泡正常工作。 求 （1）电阻 R 的阻值。 （2）灯泡工作 5 分钟消耗的电能及电阻 R 产生的热量。 答案解析部分 一、解答题 1.【答案】 （1）B,D （2）解：I=IR= R 垃圾=R 总- R=15Ω- 10Ω=5Ω 查表可知，该垃圾属于金属垃圾,故应放于金属类垃圾桶内 答:应投人金属类垃圾桶。 解:W=UIt=1.5V×0.1A×0. 1s=0.015J 答:检测电路消耗的电能为 0. 015J。 （3）解:W=Fs=Gh=1N×0.7m=0.7J 答:机器人至少对垃圾做了 0.7J 的功。 【解析】【分析】（1）根据四种应用中成像的特点进行分析； （2）①垃圾样品和定值电阻 R 串联，电压表测 R 的电压。首先根据 通过电路的电流，然后根据 ❑❑ ❑❑ ❑ I=I R= UR 计算出 R 计算电路的总电阻，接下来根据 R 垃圾=R 总- R 计算垃圾的电 阻，最后与表格中的电阻进行比较即可； ② 根据 W=UIt 计算检测电路消耗的电能； （3）机器人对垃圾的支持力向上，因此它只在竖直方向上对垃圾做功，而在水平方向上不做功，根据 W=Fs=Gh 计算即可。 【解答】（1）A.物体在平面镜中成正立、等大的虚像，故 A 不合题意； B.照相机成倒立、缩小的实像，故 B 符合题意； C.放大镜成正立、放大的虚像，故 C 不合题意； D.物体在眼球内成倒立、缩小的实像，故 D 符合题意。 故选 BD。 （2）①垃圾样品和定值电阻 R 串联，电压表测 R 的电压。 通过电路的电流 电路的总电阻为： ； ； 垃圾的电阻为：R 垃圾=R 总- R=15Ω- 10Ω=5Ω； 查表可知，该垃圾属于金属垃圾，故应放于金属类垃圾桶内； ② 检测电路消耗的电能为 W=UIt=1.5V×0.1A×0. 1s=0.015J； （3） 该过程中机器人至少对垃圾做功：W=Fs=Gh=1N×0.7m=0.7J。 2.【答案】 （1）绝缘体 （2）解：① R1= =48.4 欧 = ②W=Pt=1000 瓦×300 秒=3×105 焦 （3）S 闭合，温控开关断开，R1、R2 同时工作，电路处于保温状态。 【解析】【分析】（1）容易导电的物体叫导体；不容易导电的物体叫绝缘体； （2）①已知额定功率和额定电压，根据公式 计算电阻 R 的阻值； ② 已知电功率和时间，根据 W=Pt 计算消耗的电能。 ❑❑ （3）根据公式 ❑ 2 P= U R 可知，电压相等时，电阻大的，电功率小，为保温状态；电阻小的， 电功率大，为加热状态，只需用温控开关控制定值电阻 R2 的工作与否。 【解答】（1）为防止触电，供电插座的外壳材料必须不容易导电，因此应该选择绝缘体。 （2）① 电阻 R 的阻值： ； ② 正常工作 300s 消耗的电能：W=Pt=1000W×300s=3×105J。 （3）如下图所示，S 闭合，温控开关断开，R1、R2 同时工作，此时总电阻变大，根据 P= U2 可知，此时总电阻变小，那么电路处于保温状态。 R 3.【答案】 （1）R0 （2）解：当 I=2A 时 PR0=32W R0= （3）解：当 I'=0．5A 时 电源电压 U= ❑❑ ❑❑ P 32 W = I 2A U'R=12V PR=12V× 0．5A=6W ❑ ❑ ❑❑ ❑❑ P 32W = I 2 (2 A )2 =0．5A×8Ω=4V =16V =8Ω ❑❑ ❑ 【解析】【分析】（1）定值电阻 R0 与变阻器串联，电压表测 R0 的电压，电流表测总电流。根据 ❑ ❑❑ ❑❑ ❑❑ P0=I 02