《2026年江苏13大市中考名卷优选38套物理》

3. (2022 无锡)
家用食具消毒柜是对家庭餐具进行消毒、烘干的生活健康器具. 某品牌消毒柜的电路原理图如图所示，下表是它的部分参数，消毒电路由 $ S_1 $、紫外线灯管 $ L $、发热管 $ R_1 $、温控开关 $ K $ 组成，$ K $ 开始时处于闭合状态，当柜内温度超过 $ 120\ °C $ 时断开，当温度降到 $ 120\ °C $ 以下时自动闭合，烘干电路由 $ S_2 $、发热管 $ R_2 $、电磁继电器开关组成，其中 $ R_2 $ 正常工作时的功率为烘干功率，烘干时，当电磁铁线圈中的电流达到 $ 0.02\ A $，衔铁被吸起，触点 $ D、E $ 断开；当电磁铁线圈中电流减小到 $ 0.01\ A $，衔铁被释放，触点 $ D、E $ 重新接触，使烘干温度维持在 $ 55 \sim 85\ °C $. 控制电路电压 $ U = 6\ V $，$ R_3 $ 是定值电阻，$ R_T $ 是热敏电阻，其温度与消毒柜内温度相同，阻值随温度升高而减小，电磁铁线圈的电阻忽略不计.


某次使用时，将餐具放入消毒柜内，关闭好柜门，将插头插入家庭电路的插座中，电压为 $ 220\ V $. 闭合开关 $ S、S_1 $，对餐具消毒 $ 15\ min $；断开开关 $ S_1 $，闭合 $ S、S_2、S_3 $，再烘干 $ 60\ min $.
(1) 若为该消毒柜写一份使用时的安全注意事项，其中错误的是B.
A. 禁止用潮湿的手操作
B. 消毒柜的金属外壳不需要接地
C. 消毒时切勿将塑料等不耐高温的食具靠近 $ R_1 $
D. 严禁在无保护条件下，直视正在工作中的紫外线灯管
(2) 烘干期间，当消毒柜内温度为 $ 55\ °C $ 时，控制电路中 $ R_T $ 的阻值为 $ 500\ \Omega $，则当消毒柜内温度为 $ 85\ °C $ 时，$ R_T $ 的阻值为多少？
(3) 若本次消毒、烘干电路实际消耗的电能为 $ 0.125\ kW · h $，其中，消毒时，$ L $ 和 $ R_1 $ 同时正常工作时通过消毒电路的总电流为 $ 1\ A $；烘干时，$ R_2 $ 实际工作时间为总烘干时间的 $ 20\% $. 则 $ R_1 = $242$ \Omega $，$ R_1 $ 实际工作时间为6$ min $.

答案：
(1)B
(2)见解析
(3)242 6
解析：
(1)生活中水是导体，用湿手去触碰电器容易触电，所以禁止用潮湿的手操作，故A正确；在电器漏电时，接地线可以将金属外壳所带的电荷导入地下，所为了安全，消毒柜的金属外壳需要接地，故B错误；由于$R_1$是发热管，所以在工作时温度较高，如果塑料等不耐高温的食具靠近$R_1$，塑料可能会熔化并产生有害物质，所以不应将塑料等不耐高温的食具靠近$R_1$，故C正确；紫外线对眼睛有一定刺激和伤害作用，长时间的紫外线照射，可能会使眼睛发生病变，所以严禁在无保护条件下，直视正在工作中的紫外线灯管，故D正确.故选B.
(2)由题意可知，烘干温度在$55\ ° C$时，此时控制电路的电流为$0.01\ A$，则控制电路的总电阻 $R = \frac{U_{控}}{I} = \frac{6\ V}{0.01\ A} = 600\ \Omega$，则$R_3$的阻值$R_3 = R - R_T = 600\ \Omega - 500\ \Omega = 100\ \Omega$，当消毒柜内温度为$85\ ° C$时，此时电路中电流为$0.02\ A$，则此时电路的总电阻$R' = \frac{U_{控}}{I'} = \frac{6\ V}{0.02\ A} = 300\ \Omega$，此时$R_T$的阻值为$R_T' = R' - R_3 = 300\ \Omega - 100\ \Omega = 200\ \Omega$.
(3)消毒时，通过紫外线灯的电流$I_L = \frac{P_L}{U} = \frac{20\ W}{220\ V} = \frac{1}{11}\ A$，则$R_1$的阻值$R_1 = \frac{U}{I_1} = \frac{U}{I_{总} - I_L} = \frac{220\ V}{1\ A - \frac{1}{11}\ A} = 242\ \Omega$，烘干时，$R_2$实际工作时间为总烘干时间的$20\%$，则烘干消耗的电能$W_{烘} = P_{烘}t = 0.5\ kW · h × 20\% = 0.1\ kW · h$，则本次消毒消耗的电能$W_{消} = W - W_{烘} = 0.125\ kW · h - 0.1\ kW · h = 0.025\ kW · h$，消毒的总功率$P_{消} = UI_{消} = 220\ V × 1\ A = 220\ W = 0.22\ kW$，消毒时紫外线灯消耗的电能$W_{灯} = P_{灯}t_{消} = 20\ W × 15 × 60\ s = 1.8 × 10^4\ J = 0.005\ kW · h$，则$R_1$消耗的电能$W_{消1} = W_{消} - W_{灯} = 0.025\ kW · h - 0.005\ kW · h = 0.02\ kW · h$，$R_1$的电功率$P_1 = \frac{U^2}{R_1} = \frac{(220\ V)^2}{242\ \Omega} = 200\ W = 0.2\ kW$，则$R_1$实际工作时间为$t_1 = \frac{W_{消1}}{P_1} = \frac{0.02\ kW · h}{0.2\ kW} = 0.1\ h = 6\ min$.

4. (2022 镇江)
小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图所示：浮子由铜片 $ E $、空心杆 $ F $ 和木块 $ Q $ 构成. 在低水位时，触点 $ C、D $ 位于 $ E $ 的正上方 $ h_0 $ 处，$ Q $ 的下表面距池底的高度为 $ h $. 当水位上升到使 $ E $ 与 $ C、D $ 接触后，蜂鸣器 $ R $ 发出忽强忽弱的报警音，报警音的强弱取决于其两端电压大小. 电源电压 $ U = 6\ V $，定值电阻 $ R_0 = 3\ \Omega $，$ R $ 可视为 $ 9\ \Omega $ 的定值电阻，不计其他电阻.

(1) 当 $ E $ 与 $ C、D $ 接触时，电路接通，衔铁吸下与触点B(填“$ A $”或“$ B $”)接触，线圈和 $ R_0 $ 被短路(填“短路”或“断路”).
(2) 在被释放和吸下的过程中，衔铁与 $ A、B $ 的接触时间分别为 $ 0.5\ s $ 和 $ 1.5\ s $，不考虑衔铁在 $ A、B $ 之间切换的时间. 在未解除报警的情况下，求开始报警后 $ 1\ min $ 内电路所消耗的电能.
(3) $ Q $ 为边长 $ 10\ cm $ 的正方体，密度为 $ 0.5 × 10^3\ kg/m^3 $，$ h_0 = 12\ cm $，$ h = 20\ cm $，$ g $ 取 $ 10\ N/kg $. 不计 $ E、F $ 的质量及 $ F $ 与支架间的摩擦.
① 求刚开始报警时水面距池底的高度 $ H $；
② 下列措施中，可使①中 $ H $ 值增大有C
A. 将池中水换为密度更大的液体
B. 仅适当减小 $ Q $ 的边长
C. 仅在空心管 $ F $ 中装入适量沙子

答案：
(1)B 短路
(2)225 J
(3)①见解析 ②C
解析：
(1)当水位上升到一定高度时E与C、D接触，电路接通，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来与B点接触，$R_0$及线圈被短路，蜂鸣器开始报警.
(2)已知$t_A = 0.5\ s$，$t_B = 1.5\ s$，$U = 6\ V$，$R_0 = 3\ \Omega$，$R = 9\ \Omega$，那么完成一个周期需要$2\ s$，消耗的电能$W_{AB} = W_A + W_B = \frac{U^2t_A}{R_0 + R} + \frac{U^2t_B}{R} = \frac{(6\ V)^2 × 0.5\ s}{3\ \Omega + 9\ \Omega} + \frac{(6\ V)^2 × 1.5\ s}{9\ \Omega} = 7.5\ J$，完成一个周期需要的时间是$2\ s$，则$1\ min$完成$30$个周期，故$W_{总} = 30W_{AB} = 30 × 7.5\ J = 225\ J$.
(3)①已知$L_{木} = 10\ cm$，$\rho_{木} = 0.5 × 10^3\ kg/m^3$，木头漂浮在水面上，故$F_{浮} = G_{木} = \rho_{木}V_{木}g = 0.5 × 10^3\ kg/m^3 × 10^{-6}\ m^3 × 10\ N/kg = 5\ N$，木块浸入液体的体积$V_{排} = \frac{F_{浮}}{\rho_{水}g} = \frac{5\ N}{1.0 × 10^3\ kg/m^3 × 10\ N/kg} = 5 × 10^{-4}\ m^3$，木块浸入液体的深度$h_{排} = \frac{V_{排}}{S} = \frac{5 × 10^{-4}\ m^3}{100 × 10^{-4}\ m^2} = 0.05\ m$，则刚开始报警时水面距池底的高度$H = h_0 + h + h_{排} = 12\ cm + 20\ cm + 5\ cm = 37\ cm$. ②由题意可知，$H = h_0 + h + h_{排}$，将池中水换为密度更大的液体时，木块的浮力仍然等于其重力，由$V_{排} = \frac{F_{浮}}{\rho_{液}g}$可知，物体浸入液体的体积变小，因此$h_{排}$变小，又$h_0$和$h$大小不变，则$H$变小，故A错误；仅适当减小Q的边长，则Q的体积变小，由$G = \rho Vg$，木块重力变小，所受浮力变小，$V_{排}$变小，$h_{排}$变小，$h_0$、$h$不变，则$H$变小，故B错误；仅在空心管F中装入适量沙子，则木块受到的向下的压力变大，则木块受到的浮力变大，由公式$F_{浮} = \rho_{水}V_{排}g$可知，$V_{排}$变大，因此$h_{排}$变大，$h_0$和$h$大小不变，则$H$变大，故C正确；仅适当减小小Q的密度，则由$G = \rho Vg$可知，木块的重力减小，则所受浮力变小，因此$V_{排}$变小，$h_{排}$变小，$h_0$和$h$大小不变，则$H$变小，故D错误.