云南專版中考物理 題型復(fù)習(xí)五綜合計(jì)算題
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1、 題型復(fù)習(xí)(五) 綜合計(jì)算題 題型之一 力學(xué)計(jì)算 類型1 交通工具類(壓強(qiáng)、功、功率、效率) 1.太陽能汽車是靠太陽能電池提供動(dòng)力.若某太陽能汽車質(zhì)量是500 kg,在平直路面上行駛速度最大可達(dá)15 m/s,行駛過程中所受的平均阻力是車重的0.02倍,一個(gè)輪胎接觸地面的面積是50 cm2,則該汽車在平直路面上以最高速度行駛5 min時(shí),(g取10 N/kg)求: (1)太陽能汽車的重力是多少;驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的牽引力是多少; (2)太陽能汽車克服阻力做了多少功;驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率是多少; (3)其次軍軍的爸爸用這太陽能汽車送他上學(xué),在十字路口突然有人橫穿馬路,軍軍的爸爸緊急剎車,此時(shí)
2、車上的軍軍突然前傾摔倒,請(qǐng)用物理知識(shí)解釋這一現(xiàn)象. 解:(1)太陽能汽車的重力: G=mg=500 kg×10 N/kg=5×103 N 因?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng),由二力平衡 得F=f=0.02G=5×103 N×0.02=100 N (2)s=vt=15 m/s×5×60 s=4 500 m 太陽能汽車克服阻力做的功: W=fs=100 N×4 500 m=4.5×105 J 輸出功率:P=Fv=100 N×15 m/s=1.5×103 W (3)軍軍的爸爸緊急剎車時(shí),汽車很快停止了
3、前進(jìn),軍軍的下半身隨車停止了運(yùn)動(dòng),而上半身由于慣性要保持原來的狀態(tài)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),所以才會(huì)前傾摔倒. 2.下表是某種型號(hào)自行車的主要技術(shù)參數(shù).某同學(xué)到學(xué)校的路程是6×103 m的平直路面,勻速騎車從家到學(xué)校的時(shí)間為20 min,該同學(xué)的質(zhì)量是40 kg,騎車過程中所受的阻力為人和車重的0.02倍(g取10 N/kg),求該同學(xué)騎車上學(xué)時(shí): 自行車凈重 200 N 行駛過程中輪胎與地面總接觸面積 1×10-2 m2 車輪直徑 0.61 m 輪胎承受的最大壓強(qiáng) 1.4×105 Pa (1)騎車時(shí)的速度; (2)自行車對(duì)地面的壓強(qiáng); (3)人克
4、服阻力做功的功率. 解:(1)騎車時(shí)的速度:v===5 m/s (2)人的重力:G人=mg=40 kg×10 N/kg=400N 自行車對(duì)地面的壓強(qiáng):p=====6×104 Pa (3)車受到的阻力:f=0.02G=0.02×600 N=12 N 人克服阻力做功的功率: P=fv=12 N×5 m/s=60 W 3.“國慶節(jié)”小佳一家去植物園游玩,看到如圖所示的新型太陽能電動(dòng)觀光車,該車質(zhì)量為400 kg.求: (1)若車上人的總質(zhì)量是200 kg,車輪與地面總的接觸面積為0.05 m2,則乘客坐在觀光車上靜止時(shí)車輛對(duì)水平地面的壓
5、強(qiáng)是多大; (2)觀光車以5 m/s的速度在水平路面上勻速行駛時(shí),受到的平均阻力是200 N,則觀光車克服阻力做功的功率是多大; (3)觀光車的表面安裝有太陽能電池板,以5 m/s的速度在水平路面上勻速行駛時(shí)接受太陽能的功率為5×103 W,求太陽能觀光車的效率. 解:(1)該車受到的重力:G車=m車g=400 kg×10 N/kg=4×103 N 人的重力:G人=mg=200 kg×10 N/kg=2×103 N 總重力: G=G車+G人=4×103 N+2×103 N=6×103 N 車輛對(duì)水
6、平地面的壓強(qiáng): p====1.2×105 Pa (2)觀光車克服阻力做功的功率: P=fv=200 N×5 m/s=1 000 W (3)太陽能觀光車的效率: η=====20% 4.(2017·福建)一輛汽車為50 km長的新建大橋進(jìn)行通車測試,如圖所示.汽車總質(zhì)量為1.5 t,以100 km/h的速度勻速通過大橋,受到的阻力是總重的0.08倍,全程消耗了4 kg的汽油.g取10 N/kg,求汽車通過大橋: (1)所需的時(shí)間; (2)牽引力所做的功; (3)汽油機(jī)的效率.(q汽油=4.6×107 J/kg) 解:(1)由v=
7、可得,所需的時(shí)間: t===0.5 h (2)汽車的總重力: G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N 汽車受到的阻力是總重的0.08倍,即 f=0.08G=0.08×1.5×104 N=1.2×103 N 因?yàn)閯蛩偻ㄟ^大橋,所以牽引力:F=f=1.2×103 N 牽引力所做的功: W=Fs=1.2×103 N×5×104 m=6×107 J (3)汽油完全燃燒放出的熱量: Q=mq=4 kg×4.6×107 J/kg=
8、1.84×108 J 汽油機(jī)的效率 η==≈32.6% 5.(2018·宜昌)近幾年來,我國大力推廣新能源汽車,2017年12月宜昌市正式發(fā)放新能源汽車牌照.某款電動(dòng)汽車(如圖)以60 km/h的速度勻速行駛了80 km,所受的牽引力為720 N,耗電18 kW·h,請(qǐng)解答下列問題: (1)牽引力所做的功及功率各是多少? (2)上述行駛過程中,電動(dòng)車的效率是多少? (3)有一款與它外形,重量均相同的汽油車,在相同路面上以60 km/h的速度行駛80 km,其效率為25%,需要消耗多少汽油?(q汽油=4.5×107 J/kg) 解:(
9、1)牽引力做的功(有用功): W有用=Fs=720 N×80×103 m=5.76×107 J 牽引力做功的功率: P===Fv=720 N×60× m/s=1.2×104 W (2)消耗的電能: W總=18 kW·h=18×3.6×106 J=6.48×107 J 電動(dòng)車的效率: η==×100%≈88.9% (3)由η=得, Q放===2.304×108 J 由Q放=mq得需要汽油的質(zhì)量: m===5.12 kg 類型2 海上運(yùn)輸類(壓強(qiáng)、
10、浮力、效率) 6.海權(quán)握,國則興,建設(shè)一支強(qiáng)大海軍是實(shí)現(xiàn)中國夢的有力保障.某次軍事演習(xí),我國派出多艘驅(qū)逐艦進(jìn)行軍事表演,其中一艘艦船的排水量為5 000 t,海水的密度是1.0×103 kg/m3.(g取10 N/kg)請(qǐng)解答下列問題: (1)滿載時(shí),該船受到的浮力是多少? (2)表演時(shí)該船以18 km/h勻速行駛5 h,受到的動(dòng)力為1.2×106 N,則該船在5 h內(nèi)動(dòng)力做的功是多少? (3)軍事演習(xí)時(shí),我國航空母艦也亮相了,當(dāng)艦載機(jī)飛離航母后,航母所受浮力將如何變化? 解:(1)滿載時(shí),該船受到的浮力: F?。紾排=m排g=5×106 kg
11、5;10 N/kg=5×107 N (2)5 h內(nèi)的路程:s=vt=18 km/h×5 h=90 km 該船在5 h內(nèi)動(dòng)力做的功: W=Fs=1.2×106 N×9×104 m=1.08×1011 J (3)由于航母處于漂浮,F(xiàn)?。紾,當(dāng)艦載機(jī)飛離后,航母仍漂浮,F(xiàn)浮′=G′,由于G減小,所以所受的浮力減小. 7.仁愛礁是我國的固有領(lǐng)土,隸屬我國海南省三沙市,中國公務(wù)船只定期在那里巡視,如圖所示是我國一艘裝備精良的現(xiàn)代化綜合公務(wù)船.g取10 N/kg. (1)該船以20 km/h的速度勻速航行了5 h,則航行的
12、距離是多少? (2)若該船的聲吶探頭距海面深度為10 m,則該聲吶探頭受到海水的壓強(qiáng)是多少? (3)該船滿載時(shí)排水量為5×106 kg,則船受到的重力和浮力各為多少?(海水密度為1.03×103 kg/m3) 解:(1)航行的距離:s=vt=20 km/h×5 h=100 km (2)該聲吶探頭受到海水的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×10 m=1.03×105 Pa (3)船受到的浮力:F?。紾排=m排g=5×106 kg×10 N/kg=5×1
13、07 N 船漂浮在水面,則重力:G=F?。?×107 N 8.五一假期間,毛毛組織同學(xué)乘坐游艇沿江游玩,一條游艇滿載時(shí)排開水的體積是2.8 m3,游艇及艇上工作人員質(zhì)量為1.7×103 kg,若每位學(xué)生的質(zhì)量為52 kg(g取10 N/kg).求: (1)游艇滿載時(shí)所受的浮力是多少? (2)若游艇吃水深度為1.8 m,則游艇底受到水的壓強(qiáng)為多大? (3)為了保證同學(xué)安全,一條游艇最多可承載多少位學(xué)生游玩? 解:(1)游艇滿載時(shí)所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2.8 m3=2.8
14、15;104 N (2)游艇底受到水的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.8 m=1.8×104 Pa (3)滿載時(shí):G=F浮=2.8×104 N 游艇所能承受的最大質(zhì)量: m===2.8×103 kg m學(xué)生=2.8×103 kg-1.7×103 kg=1.1×103 kg 學(xué)生數(shù)n=≈21.15所以,最多可承載21位同學(xué). 9.(2017·德州)圖1是一艘完全依靠太陽能驅(qū)動(dòng)的船,該船長30米,寬15米,排水量60 t,船的表面安裝有太陽能電池
15、板,接收太陽能的功率為1.6×105 W,若接收的太陽能只用來驅(qū)動(dòng)船前進(jìn).在一次航行中,從某一時(shí)刻開始,太陽能船受到水平方向的牽引力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2甲所示,船的運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2乙所示.(g取10 N/kg) 求: 甲 乙 圖1 圖2 (1)滿載時(shí)太陽能船受到的浮力; (2)第50 s到第100 s內(nèi)牽引力做的功; (3)第50 s到第100 s的運(yùn)動(dòng)過程中,太陽能船的效率. 解:(1)滿載時(shí)太陽能船受到的浮力: F?。紾排=m排g=60×103 kg×
16、;10 N/kg=6×105 N (2)第50 s到第100 s內(nèi),由圖甲可知牽引力F=8×104 N,由圖乙可知船勻速行駛的速度v=0.5 m/s 由v=可得,船行駛的距離: s=vt=0.5 m/s×50 s=25 m 第50 s到第100 s內(nèi)牽引力做的功: W=Fs=8×104 N×25 m=2×106 J (3)由題可知,太陽能電池板接收太陽能的功率為1.6×105 W,則第50 s到第100 s的運(yùn)動(dòng)過程中,太陽能電池板接收到的太陽能: E=Pt=1.6×105 W×50 s=8
17、×106 J 則太陽能船的效率: η===25% 類型3 簡單機(jī)械類 10用如圖所示滑輪組在15 s內(nèi)將重1 000 N的物體勻速提升了3 m,人所用的拉力F為400 N,不計(jì)繩重和摩擦力.求: (1)動(dòng)滑輪的重; (2)繩子自由端拉力F的功率; (3)滑輪組的機(jī)械效率; (4)若用此滑輪組勻速吊起重為1 300 N的物體時(shí),用該滑輪組將重物勻速提高相同的高度,該滑輪組的機(jī)械效率是多少?(結(jié)果保留一位小數(shù)) 解:(1)動(dòng)滑輪的重:G動(dòng)=nF-G物=3×400 N-1 000 N=200 N (2)繩子自由端拉力F做的功: W總=Fs=400 N
18、215;3×3 m=3.6×103 J 功率:P===240 W (3)滑輪組的機(jī)械效率: η======83.3% (4)拉力:F′===500 N 則該滑輪組的機(jī)械效率:η==≈86.7% 11用如圖所示滑輪組提升重物.人用50 N的拉力F,15 s內(nèi)使重為90 N的物體勻速上升了3 m.不計(jì)繩重和摩擦,求: (1)人拉繩子做功的功率; (2)滑輪組的機(jī)械效率; (3)如果用同一滑輪組只改變繞線方法,提升相同的重物,機(jī)械效率如何變化? 解:(1)物體移動(dòng)的速度:v物==0.2 m/s 人拉繩子做功的功率: P=Fv=50 N×
19、;2×0.2 m/s=20 W (2)滑輪組的機(jī)械效率: η===90% (3)不考慮繩重和摩擦,滑輪組的機(jī)械效率: η==== 由此可知滑輪輪組的機(jī)械效率與繞線方法無關(guān),所以機(jī)械效率不變 12如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為60 kg的物塊,通過滑輪組在25 N拉力作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),在水平方向前進(jìn)0.5 m用時(shí)2 s,已知物塊受到的滑動(dòng)摩擦力為物重的0.1倍,(不計(jì)繩重和滑輪摩擦).求: (1)該滑輪組的有用功是多少? (2)該滑輪組的機(jī)械效率是多少? (3)拉力F做功的功率是多少? 解:(1)滑動(dòng)摩擦力:f=0.1G物=0.1×60 kg×
20、10 N/kg=60 N 滑輪組的有用功:W有=fs=60 N×0.5 m=30 J (2)滑輪組的機(jī)械效率:η====80% (3)物體移動(dòng)的速度:v物===0.25 m/s 拉力F做功的功率: P=Fv=25 N×3×0.25 m/s=18.75 W 13(2017·郴州)利用如圖所示的滑輪組,用F=1 000 N的力拉繩子自由端,貨物A以0.1 m/s的速度勻速直線運(yùn)動(dòng)10 s,整個(gè)過程中,滑輪組的機(jī)械效率為75%.求: (1)貨物A在10 s內(nèi)移動(dòng)的距離; (2)這個(gè)過程中拉力F的功率; (3)水平地面對(duì)貨物A的
21、摩擦力大小. 解:(1)根據(jù)v=可知貨物A在10 s內(nèi)移動(dòng)的距離: sA=vAt=0.1 m/s×10 s=1 m (2)繩子自由端移動(dòng)的速度: v繩=nvA=2×0.1 m/s=0.2 m/s 拉力的功率: p===Fv繩=1 000 N×0.2 m/s=200 W (3)由η===得摩擦力: f=nηF=2×75%×1 000 N=1 500 N 14在“大力士”比賽中,需要把一質(zhì)量m=400 kg,邊長l=1 m,質(zhì)量分布均勻的立方體,利用翻滾的方法沿直線移動(dòng)一段距離,如圖所示.g取10 N/kg.求: (1)
22、立方體靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng); (2)翻滾立方體時(shí),使立方體一邊剛剛離開地面,所用最小力F的大小; (3)“大力士”用翻滾的方法使立方體沿直線移動(dòng)了10 m,用時(shí)20 s,“大力士”克服立方體重力做功的功率. 解:(1)立方體對(duì)地面的壓力: F壓=G=mg=400 kg×10 N/kg=4 000 N 立方體靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng): p===4 000 Pa (2)要想用最小的力立方體一邊剛好離開地面,由圖知,支點(diǎn)為O,動(dòng)力臂應(yīng)該達(dá)到最大,OA為力臂,所施加的力應(yīng)該與力臂OA垂直且向上; OA== m 根據(jù)杠桿平衡條件可知: F×OA=G
23、5;l 最小力:F===1 414 N (3)翻滾時(shí)重心升高的高度:h= m- m= m 翻滾一次克服重力做的功: W=Gh=4 000 N×m=828 J 移動(dòng)10 m,要翻滾10次,所以人做的功:W總=10 W=10×828 J=8 280 J 克服立方體重力做功的功率: P===414 W 15(2018·昆明)用如圖所示的裝置將浸沒在水中、質(zhì)量為0.85 kg的物體以0.1 m/s的速度勻速提升0.2 m,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3 N,不計(jì)繩子和滑輪的重及摩擦,假設(shè)物體始終未露出水面.(g取10 N/kg)求: (1)物體受到的浮力;
24、(2)物體的密度; (3)拉力的功率. 解:(1)物體重力G=mg=0.85 kg×10 N/kg=8.5 N 物體受到重力,浮力及繩的拉力勻速上升,彈簧測力計(jì)的示數(shù)即拉力F=(G-F浮),則物體受到的浮力: F?。紾-2F=8.5 N-2×3 N=2.5 N (2)由F?。溅阉甐排g得物體的體積: V=V排===2.5×10-4 m3 物體的密度: ρ物===3.4×103 kg/m3 (3)拉力端移動(dòng)速度: v=2v物=2×0.1 m/s=0.2 m/s 拉力做功功率: P===Fv=3 N×0.2 m/s
25、=0.6 W 16如圖,物體重100 N,圓柱形容器底面積為400 cm2,內(nèi)盛有65 cm深的水,當(dāng)用圖中滑輪組將物體浸沒在水中后,容器中水面上升到70 cm,物體完全浸沒在水中時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為80%(不計(jì)繩重和繩子與滑輪間的摩擦及水的阻力).ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg.求: (1)物體浸沒在水中后,水對(duì)容器底增加的壓強(qiáng); (2)物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力; (3)若把物體完全拉出水面后滑輪組的機(jī)械效率. 解:(1)水對(duì)容器底增加的壓強(qiáng)p=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.7
26、m-0.65 m)=500 Pa (2)物體排開液體的體積:V排=V物=SΔh=400×10-4 m2×(0.7 m-0.65 m)=2×10-3 m3 則所受浮力:F?。溅阉甮V排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m3=20 N (3)浸沒時(shí):η== 解得G動(dòng)=20 N 則將物體拉出水面后滑輪組的機(jī)械效率: η====≈83.3% 題型之二 電學(xué)計(jì)算 類型1 簡單純電路類 (2018·曲靖)如圖所示的電路,燈L標(biāo)有3.8 V字樣,電源電壓為6 V. (1)
27、當(dāng)S1、S2均斷開,滑片P移至最左端時(shí),電流表的示數(shù)為0.6 A,求電阻R1的阻值. 【大題小做】 ①當(dāng)S1,S2均斷開,滑片P移至最左端時(shí),在下面虛線框內(nèi)畫出簡化電路圖 ②電阻R1兩端的電壓為__6__V,通過的電流為__0.6__A. ③電阻R1的阻值 由歐姆定律I=得:R1===10 Ω 【思路點(diǎn)撥】 ③電阻R1= ↓ ②求出U1和I1 ↓ ①分析電路結(jié)構(gòu)(畫出簡化電路圖) (2)當(dāng)S2斷開,S1閉合,移動(dòng)滑片P使電流表的示數(shù)為0.38 A,燈正常發(fā)光;保持滑片不動(dòng),S1斷開,S2閉合,電流表的示數(shù)為0.58 A,求燈的額定功率. 【大題小做
28、】 ①當(dāng)S2斷開,S1閉合,在下面甲虛線框內(nèi)畫出簡化電路圖;S1斷開,S2閉合,在下面乙虛線框內(nèi)畫出簡化電路圖. ( ②當(dāng)S2斷開,S1閉合,電流表測 電阻R1 的電流;保持滑片不動(dòng),S1斷開,S2閉合,此時(shí)燈 正?!。ㄌ睢罢!被颉安徽!保┌l(fā)光,電流表測 電阻R1和燈L 的電流. ③燈的額定電流 IL=I總-IR=0.58 A-0.38 A=0.2 A ④燈的額定功率 PL=ULIL=3.8 V×0.2 A=0.76 W 【思路點(diǎn)撥】 ④燈的額定功率PL=ULIL(UL=3.8 V) ↓ ③燈額定電流IL=I總-In(并聯(lián)電路電流規(guī)律)
29、↓ ②分析電流表測量對(duì)象 ↓ ①分析電路結(jié)構(gòu)(畫出簡化電路圖) (3)當(dāng)S1、S2均斷開,移動(dòng)滑片P在a點(diǎn)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為Ra,滑動(dòng)變阻器的功率為 Pa;移動(dòng)滑片P在b點(diǎn)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為Rb,滑動(dòng)變阻器消耗的功率為Pb,且Rb=4Ra, Pa=Pb,求Ra. 【大題小做】 ①當(dāng)S1,S2均斷開,在下面虛線框內(nèi)畫出簡化電路圖 ②由Rb=4Ra, Pa=Pb求兩次電流Ia與Ib的比例關(guān)系. 滑片P在a點(diǎn)時(shí),滑動(dòng)變阻器的功率為 Pa=IRa 滑片P在b點(diǎn)時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率為Pb=IRb=I4Ra 由Pa=Pb可得IRa=I4Ra,即
30、I=4I 所以Ia=2Ib ③滑片P在a點(diǎn)時(shí),電路的總電阻為Ra總,滑片P在b點(diǎn)時(shí),電路的總電阻Rb總,求兩次總電阻的比例關(guān)系. 由歐姆定律I=得,== ④求Ra 由=== 得2Ra=R1 所以Ra=R1=×10 Ω=5 Ω 【思路點(diǎn)撥】 ④Ra與R1,得出Pa ↓ ③由Ia與Ib的關(guān)系得出兩組電阻(Ra+R1)與(Rb+R1)的關(guān)系 ↓ ②由Pa=Pb,Rb=4Ra得出Ia與Ib的關(guān)系 ↓ ①分析電路結(jié)構(gòu)(畫出簡化電路圖) 1.(2018·大理祥云縣二模)如圖所示,電源電壓恒定,小燈泡L標(biāo)有“6 V 3 W”字樣,定
31、值電阻R2的阻值為10 Ω,R1為滑動(dòng)變阻器.開關(guān)S1、S2都閉合時(shí),L恰好正常發(fā)光,電流表示數(shù)為1.1 A.求: (1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻; (2)S1、S2都閉合時(shí),R1在10 min內(nèi)消耗的電能; (3)S1、S2都斷開,調(diào)節(jié)滑片使R2的電功率為R1電功率的2倍時(shí),R2的電功率. 解:(1)由P=得,小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻: R===12 Ω (2)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí),燈泡L與電阻R1并聯(lián),此時(shí)L正常發(fā)光燈泡兩端電壓為電源電壓,UL=U0=6 V 通過燈泡L的電流:IL===0.5 A 電流表測干路電流:I=IL+I(xiàn)R 則通過R1的電流,IR=I-IL=1.
32、1 A-0.5 A=0.6 A ∴R1在10 min內(nèi)消耗的電能: W=URIRt=6 V×0.6 A×10×60 s=2 160 J (3)開關(guān)S1、S2都斷開時(shí),R1、R2串聯(lián) R1的功率:P1=I2R1=U1I R2的功率:P2=I2R2=U2I 2P1=P2且U總=U1+U2=6 V 得U2=2U1=4 V P2===1.6 W 2.(2018·曲靖二模)在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,電阻R1的阻值為20 Ω.閉合開關(guān)S,兩電流表的示數(shù)分別為0.8 A和0.3 A. (1)求電源電壓U; (2)求通過電阻R2的電流;
33、 (3)現(xiàn)用電阻R0替換電阻R1、R2中的某一個(gè),替換前后只有一個(gè)電流表的示數(shù)發(fā)生變化,且電路的電功率變化了0.6 W,求電阻R0的阻值. 解:(1)由圖可知,R1與R2并聯(lián),R1兩端電壓等于電源電壓,則: U=U1=I1R1=20 Ω×0.3 A=6 V (2)由圖可知,電流表A測干路電流,電流表A1測R1支路電流,則I=I1+I(xiàn)2 則通過R2的電流I2=I-I1=0.5 A (3)因只有一個(gè)電流表示數(shù)發(fā)生變化,則R0替換的電阻是R2. 替換前R2的功率:P2=UI2=6 V×0.5 A=3 W 替換后R0的功率:P0=P2±ΔP 則P0=
34、3.6 W或P0′=2.4 W 當(dāng)P0=3.6 W時(shí),R0===10 Ω 當(dāng)P0′=2.4 W時(shí),R0′===15 Ω 3.(2018·昆明五華區(qū)一模)如圖所示,電源電壓恒定不變,R1的阻值為12 Ω.小燈泡L上標(biāo)有“6 V 3 W”字樣,小燈泡電阻不隨溫度改變.若閉合S1、S2,斷開S3,小燈泡剛好正常發(fā)光,此時(shí)電壓表的示數(shù)為3 V,求: (1)電源電壓為多少; (2)R2阻值為多大; (3)若閉合S1、S3,斷開S2,并移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為多大時(shí),電路的總功率最大,這個(gè)最大的功率等于多少. 解:(1)閉合S1、S2,斷開S3時(shí),燈泡
35、L與定值電阻R2串聯(lián),電壓表測R2兩端的電壓,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,且燈泡正常發(fā)光,所以,電源電壓:U=UL+U2=6 V+3 V=9 V (2)閉合S1、S2,斷開S3時(shí),燈泡L與定值電阻R2串聯(lián),且燈泡正常發(fā)光,因串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以,由P=UI可得,電路中的電流: I===0.5 A 由I=可得,R2的阻值:R2===6 Ω (3)閉合S1、S3,斷開S2時(shí),滑動(dòng)變阻器R與定值電阻R1串聯(lián),當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0時(shí),電路中的總電阻最小,電路的總功率最大, 則電路的最大功率:P===6.75 W 4.(2018·黃石)如圖所示
36、,當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P調(diào)至中點(diǎn)時(shí),電流表示數(shù)為1 A,兩電壓表示數(shù)之比為U1∶U2=3∶4,已知電熱絲(6 V 7.2 W)電阻恒定不變.求: (1)電熱絲R的阻值,以及電流表示數(shù)為1 A時(shí),電熱絲在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q. (2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)至最大時(shí),兩個(gè)電壓表示數(shù)之比為U′1∶U′2=5∶6,求R2阻值和電源電壓. 解:(1)由P=可得:R===5 Ω 產(chǎn)生的熱量:Q=I2Rt=(1 A)2×5 Ω×60 s=300 J (2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P調(diào)至中點(diǎn)時(shí)有== 當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)至最大時(shí)有== 解得:R1=20 Ω R2=10 Ω 電源電壓:
37、U=I(R++R2)=1 A×(5 Ω++10 Ω)=25 V 5.(2018·安順)在圖甲所示的電路中,已知電源為電壓可調(diào)的直流學(xué)生電源,燈泡L1的額定電壓為8 V,燈泡L2的額定電壓為6 V,圖乙是燈泡L2的U-I圖象. (1)當(dāng)開關(guān)S接a時(shí),電壓表的示數(shù)為1.2 V,電流表的示數(shù)為0.3 A,求定值電阻R0的阻值. (2)開關(guān)S接a時(shí),調(diào)節(jié)電源電壓,使燈泡L1正常發(fā)光,此時(shí)R0消耗的功率為1 W,求燈泡L1的額定功率. (3)開關(guān)S接b時(shí),通過調(diào)節(jié)電源電壓可使電路允許達(dá)到的最大總功率是多少? 甲 乙 解:(1)R0==
38、=4 Ω (2)∵P=I2R,∴I1===0.5 ∵L1與R0串聯(lián),∴IL1額=I1=0.5 A ∴PL1額=UL1額IL1額=8 V×0.5 A=4 W (3)當(dāng)開關(guān)S接b時(shí),燈泡L1與L2串聯(lián), L1的額定電流是0.5 A,由圖象可知:L2的額定電流是0.6 A,所以串聯(lián)電路中允許通過的最大電流是0.5 A,此時(shí),L1正常發(fā)光,UL1額=8 V, 由圖象可知:當(dāng)I2=0.5 A時(shí),U2=4 V,∴電源電壓U總=UL1額+U2=8 V+4 V=12 V 電路允許的最大功率:P=U總I2=12 V×0.5 A=6 W 類型2 應(yīng)用電路類
39、家庭電路型 6.(2018·常州)如圖所示為小明家衛(wèi)生間電路的原理圖,電源電壓為220 V,照明燈的規(guī)格為“220 V 40 W”(燈絲電阻不變),暖風(fēng)機(jī)的規(guī)格為“220 V 400 W”,電熱水器的規(guī)格為“220 V 880 W”.問: (1)照明燈的電阻為多少? (2)衛(wèi)生間干路的最大工作電流為多大? 解:(1)RL===1 210 Ω (2)通過燈的電流:IL===0.18 A 由P=UI得,通過暖風(fēng)機(jī)的電流: I風(fēng)===1.82 A 通過電熱風(fēng)器的電流: I熱===4 A 則干路電流:I=IL+I(xiàn)風(fēng)+I(xiàn)熱=0.18 A+1.82 A+4 A=6 A
40、 7.(2018·綿陽)小華家距離變壓器2 km,在變壓器與小華家之間的兩條輸電線,每條輸電線每千米的電阻為0.5 Ω,即0.5 Ω/km,變壓器加在輸電線兩端的電壓是220 V.在某一時(shí)間段,整個(gè)線路只有小華家一臺(tái)額定電壓為220 V、額定功率為2 420 W的電熱水器工作.不考慮溫度變化對(duì)電熱水器電阻的影響.求: (1)輸電線中電流的大??; (2)熱水器的實(shí)際電功率. 解:(1)由P=可知,電熱水器的電阻: R===20 Ω 導(dǎo)線的電阻為:R′=2×2 km×0.5 Ω/km=2 Ω 故電路的總電阻為:R總=R+R′=20 Ω+2 Ω=22 Ω
41、 輸電線中電流的大小為:I===10 A (2)熱水器的實(shí)際功率為: P′=I2R=(10 A)2×20 Ω=2 000 W 8.(2018·恩施)如圖為某電熱器的電路圖,R1和R2為電熱絲,其中R1的規(guī)格為“220 V 110 W”且阻值不隨溫度而變化,電源電壓保持220 V恒定不變. (1)當(dāng)S閉合時(shí),10 min內(nèi)電熱器產(chǎn)生的熱量是多少? (2)當(dāng)S斷開時(shí),R1的實(shí)際功率為39.6 W,求此時(shí)電熱器的總功率為多大? 解:(1)當(dāng)S閉合時(shí),R2被短路 t=10×60 s=600 s 電熱器產(chǎn)生的熱量:Q=W=Pt=110 W
42、5;600 s=6.6×104 J (2)當(dāng)S斷開時(shí),R1和R2串聯(lián) R1正常工作時(shí)的電流:I額===0.5 A R1的電阻:R1===440 Ω 由P=I2R,當(dāng)S斷開時(shí),通過R1的實(shí)際電流: I===0.3 A 此時(shí)電熱器的總功率: P總=U總I=220 V×0.3 A=66 W 9.(2018·宜昌)如圖甲是小紅家里具有加熱和保溫功能的電熱飲水機(jī),其電路圖如圖所示,S1為溫控開關(guān),額定電壓為220 V,加熱功率為500 W,保溫功率為60 W.R1、R2均為加熱電阻絲(假設(shè)電阻不變),請(qǐng)解答下列問題: 甲 乙
43、 (1)電阻絲R1的阻值是多少? (2)某一次小紅家中只使用了飲水機(jī),在加熱狀態(tài)下她觀察到電能表上的指示燈在5分鐘內(nèi)閃爍了54次,她家電能表上標(biāo)有“1 600 imp/kW·h”的字樣,此時(shí),飲水機(jī)的實(shí)際功率和實(shí)際電壓是多少? 解:(1)閉合S1,S2時(shí),R1與R2是并聯(lián)的,電路是加熱狀態(tài);只閉合S時(shí),為R2的簡單電路,電路是保溫狀態(tài),R1的功率: P1=P-P2=500 W-60 W=440 W 由P=,R1的電阻: R1===110 Ω (2)5分鐘消耗的電能: W=kW·h=1.215×105 J 加熱狀態(tài)下的實(shí)際總功率: P實(shí)===405
44、 W 加熱狀態(tài)下的總電阻: R總=== Ω 實(shí)際電壓: U實(shí)===198 V 電力轉(zhuǎn)化型 10.(2017·河南)小麗設(shè)計(jì)了一個(gè)防踩踏模擬報(bào)警裝置,工作原理如圖甲所示.ABO為一水平杠桿,O為支點(diǎn),OA∶OB=5∶1,當(dāng)水平踏板所受壓力增大,電壓表示數(shù)達(dá)到6 V時(shí),報(bào)警器R0開始發(fā)出報(bào)警信號(hào).已知電路中電源電壓為8 V,R0的阻值恒為15 Ω,壓力傳感器R固定放置,其阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示,踏板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計(jì).試問: 甲 乙 (1)由圖乙可知,壓力傳感器R的阻值隨壓力F的增大而 減小?。?/p>
45、 (2)當(dāng)踏板空載時(shí),閉合開關(guān),電壓表的示數(shù)為多少? (3)當(dāng)報(bào)警器開始報(bào)警時(shí),踏板設(shè)定的最大壓力值為多少? 解:(2)閉合開關(guān)時(shí),壓力傳感器和報(bào)警器串聯(lián),由圖乙可知當(dāng)踏板空載時(shí),壓力傳感器的電阻R=25 Ω,此時(shí)電路中的電流: I===0.2 A 由I=得,報(bào)警器兩端的電壓: U0=IR0=0.2 A×15 Ω=3 V,即電壓表示數(shù) (3)報(bào)警器R0開始發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí),U0′=6 V,此時(shí)電路中的電流:I′===0.4 A 傳感器兩端的電壓:U傳=U-U0′=8 V-6 V=2 V 傳感器的阻值:R′===5 Ω,由圖象可知當(dāng)傳感器的阻值為5 Ω時(shí),對(duì)應(yīng)的壓力F壓
46、=8 N, 根據(jù)杠桿平衡條件可得:F壓×OA=F踏板×OB,即8 N×5=F踏板×1,解得F踏板=40 N 11.(2018·呼和浩特)傳感器可以把力學(xué)物理量轉(zhuǎn)化成電學(xué)信號(hào),然后通過相互之間的函數(shù)關(guān)系,直接引用力的大小.測量壓力大小的壓力傳感器,工作原理如圖所示,其中M、N均為絕緣材料,M、N間有可收縮的導(dǎo)線(電阻大小不計(jì)),彈簧上端和滑動(dòng)變阻器R2的滑片P固定在一起,電源電壓恒為12 V,已知壓力F的大小與R2的阻值大小成正比例關(guān)系.閉合開關(guān)S,壓力F0=0時(shí),滑片P在最上端;壓力F1=1 N時(shí),電流表示數(shù)為1 A,電壓示數(shù)為3 V;
47、當(dāng)滑片P滑至最下端時(shí),電壓表示數(shù)為7.5 V.求: (1)定值電阻R1的大?。粔毫與R2阻值之比k; (2)當(dāng)滑片P滑至最下端時(shí),壓力F2的大?。? (3)壓力F的大小與電壓表示數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式. 解:(1)由圖可知,R1、R2串聯(lián),電壓表測R2兩端電壓,電流表測電路中電流, 當(dāng)F1=1 N時(shí),電流表示數(shù)為1 A,電壓表示數(shù)為3 V,由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知,此時(shí)U1=U-U2=12 V-3 V=9 V 并且I1=I2=1 A,由歐姆定律可得,R1的阻值:R1===9 Ω 此時(shí)R2連入電路的阻值:R2===3 Ω 所以壓力F與R2阻值之比:k=== N/Ω (2)當(dāng)滑片P
48、滑至最下端時(shí),變阻器連入阻值最大,電壓表示數(shù)7.5 V, 此時(shí)電路中電流:I′=I2′=I1′====0.5 A 所以R2的最大值:R2最大===15 Ω 因?yàn)閴毫的大小與R2的阻值大小成正比例關(guān)系,即:F=kR2 所以壓力F2= N/Ω×15 Ω=5 N (3)由F=kR2有R2== 串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律表示電壓表示數(shù): UV=IR2=·R2= =得:F=(N) 題型之三 熱學(xué)綜合計(jì)算 類型1 燃料(新能源)熱學(xué)計(jì)算 1.(2018·聊城)在“探究水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中,用酒精燈給燒杯中的水加熱,燒杯中盛有20 ℃、質(zhì)量為10
49、0 g的水,在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下加熱至沸騰,假如完全燃燒酒精3 g.[水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),酒精的熱值為3.0×107 J/kg]求: (1)水吸收的熱量是多少? (2)此過程中酒精燈燒水的熱效率. (3)科學(xué)研究表明:1 g、100 ℃的水汽化成同溫度的水蒸氣需要吸收2.26×103 J的熱量.水開始沸騰后持續(xù)觀察沸騰現(xiàn)象,同時(shí)發(fā)現(xiàn)水的質(zhì)量減少了5 g,求此過程水汽化成水蒸氣所吸收的熱量. 解:(1)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100 ℃,即需將水加熱至100 ℃,水吸收的熱量: Q吸=cm(t-t0)=4.2×
50、103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×104 J (2)3 g酒精完全燃燒釋放的熱量: Q放=mq=3×10-3 kg×3.0×107 J/kg=9×104 J 酒精燈燒水的熱效率: η==≈37.3% (3)1 g、100 ℃的水汽化成同溫度的水蒸氣需要吸收2.26×103 J的熱量,則5 g、100 ℃的水汽化成同溫度的水蒸氣需要吸收的熱量: Q=5 g×2.26×103 J/g=1.13×104 J 2.如圖所示是
51、現(xiàn)在一些城市的道路兩邊安裝的一種“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”,它頭頂小風(fēng)扇,肩扛太陽能電池板,風(fēng)扇在風(fēng)中不停地轉(zhuǎn)動(dòng),儼然一道亮麗的風(fēng)景.它不需要挖路面埋管鋪設(shè)輸電線路,無風(fēng)有光時(shí),通過太陽能電池板發(fā)電,有風(fēng)無光時(shí)通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電,二者皆備時(shí)同時(shí)發(fā)電,并可日夜為蓄電池充電.以一桿傳統(tǒng)的路燈和該新穎路燈對(duì)比,“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”一年大約可以節(jié)省電能3.6×109 J,減少碳粉塵排放300 kg.請(qǐng)回答下列問題: (1)若煤炭的熱值為3×107 J/kg,一盞這樣的路燈每年可節(jié)約煤炭多少千克? (2)若每年節(jié)約的能量有14%被水吸收,可將多少千克的水由20 ℃加熱到沸騰?[水的比熱容為4.
52、2×103 J/(kg·℃)、大氣壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓] 解:(1)根據(jù)題意可知,煤炭放出的熱量Q放=3.6×109 J,根據(jù)Q放=mq,所以一盞這樣的路燈每年可節(jié)約煤炭的質(zhì)量: m煤炭===120 kg (2)根據(jù)題意可知,水吸收的熱量: Q吸=3.6×109 J×14%=5.04×108 J 根據(jù)Q吸=cm(t-t0),所以可加熱到沸騰的水的質(zhì)量: m水===1 500 kg 類型2 電熱計(jì)算 3.(2018·大理祥云縣二模)如表是某儲(chǔ)水式電熱水器的銘牌.已知水的比熱容c水=4.2×103
53、J/(kg·℃).根據(jù)表中的數(shù)據(jù),求: (1)電熱水器正常工作的電流是多大? (2)電熱水器里的水剛好是額定容量時(shí),把這些水從20 ℃加熱到50 ℃,水吸收的熱量是多大? (3)在(2)問情況下,電熱水器正常工作時(shí)放出的熱量80%被水吸收,那么加熱這些水需要多長的時(shí)間? 型號(hào):DXZF-C40J200 設(shè)計(jì)代號(hào):CI 額定容量:40 L 額定功率:2 000 W 額定電壓:220 V 額定頻率:50 Hz 額定壓強(qiáng):0.7 MPa 防水等級(jí):IPX4 解:(1)電熱水器正常工作時(shí)的電流: I===9.09 A (2)水的質(zhì)量:m=ρV=1.0×
54、103 kg/m3×40×10-3 m3=40 kg Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(50 ℃-20 ℃)=5.04×106 J (3)由η==可得,加熱這些水需要的時(shí)間:t===3 150 s 4.(2018·云南玉溪市二模)圖甲所示是我市某家用電輔熱式平板太陽能熱水器,其電加熱的額定功率為1 500 W,圖乙是其儲(chǔ)水箱水位探測電路原理圖,其中電源電壓為24 V,A為水位指示表(由量程為0~0.6 A電流表改成),R0阻值為10 Ω,R1為壓敏電阻,其阻值與儲(chǔ)水箱水深的關(guān)
55、系如圖丙所示. (1)熱水器正常加熱時(shí),電熱絲電阻為多大?(結(jié)果保留一位小數(shù)) (2)陰雨天,將儲(chǔ)水箱中50 kg、30 ℃的水加熱到50 ℃,正常通電要多長時(shí)間?[設(shè)電熱全部被水箱中的水吸收且水無熱損失,c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (3)當(dāng)水位指示表指示儲(chǔ)水箱深為0.2 m時(shí),探測電路中的電流多大? 甲 乙 丙 解:(1)因?yàn)殡娂訜釙r(shí),P=1 500 W,U=220 V,所以由P=得:R==≈32.3 Ω (2)水吸收的熱量:Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×50
56、 kg×(50 ℃-30 ℃)=4.2×106 J 又因?yàn)閃=Q=Pt,所以t===2 800 s (3)由丙圖可知,h=0.2 m時(shí),Rx=150 Ω,則探測電路中的電流為:I===0.15 A 5.(2018·曲靖二模)小明媽媽買了一臺(tái)家用智能電熱馬桶蓋(如圖甲),圖乙是馬桶蓋的加熱電路圖,R1和R2是兩個(gè)定值電阻(表示兩個(gè)電熱絲),單刀雙擲開關(guān)S2可接a或b,該電路通過開關(guān)S1和S2的不同接法組合,實(shí)現(xiàn)“高溫?fù)酢⒅袦負(fù)?、低溫?fù)酢比N加熱功能(見下表): S1 斷開 斷開 閉合 閉合 S2 接b 接a 接a 接
57、b 功率 P0=0 P1=22 W P2=44 W Px 甲 乙 (1)求R1和R2的阻值; (2)由圖乙可知,當(dāng)S1閉合,S2接b時(shí)能實(shí)現(xiàn) 高溫 擋加熱,請(qǐng)求出表中“Px”的大?。? (3)如果小明想讓馬桶圈的溫度升高4 ℃,則用“中溫?fù)酢奔訜岬姆绞叫枰嗌贂r(shí)間[設(shè)電熱絲發(fā)熱全部被馬桶圈吸收,馬桶圈的質(zhì)量m=500 g,馬桶圈材料的比熱容c=0.44×103 J/(kg·℃)] 解:(1)當(dāng)S1斷開,S2接a時(shí),R1與R2串聯(lián), P1==22 W 當(dāng)S1閉合,S2接a時(shí),只有R1接入電路, P2==44 W
58、 解得R1=1 100 Ω,R2=1 100 Ω (2)當(dāng)S1閉合S2接b時(shí),R1與R2并聯(lián) R總==550 Ω Px===88 W 即高溫?fù)跫訜? (3)馬桶圈升溫4 ℃所需吸收的熱量: Q吸=cmΔt=0.44×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×4 ℃=0.88×103 J 不計(jì)熱量損失,則W=Q吸=0.88×103 J 由W=Pt,用中溫?fù)跫訜崴钑r(shí)間: t===20`s 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375
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