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1、题型四计算题题型专练计算1力学综合计算1.（2021重庆A,20,8分）如图甲所示,小勇同学设计了一个汽车落水安全装置并进行了试验,在汽车的四个门板勺朦U分别安装一个气囊,气囊的触发由图乙所示电路中ab间的电压来控制,压敏电阻当水平安装在汽车底部力处的阻值随其表面水的压力的变化如图丙所示。某次试验时：；气车入水前把Rz的滑片调到合适位置不动,闭合开关S,电压表的示数为3V,再把;气车吊入足够高的长方体水池中缓慢下沉,直到a、b间的电压等于或大于3V时,气囊就充气打开,使汽车漂浮在水中,试验装置相关参数如表所示。（g=10Nkg,水的密度/水=LOXlo3kgm3）表:试验装置参数电源电压4.5
2、VAl接触水的面积15cm2长方体水池底面20m2积甲乙K/Q100-J-,-,-,-,-,80-20-jI,：耶051015202530丙（1）求汽车入水前电路中的电流；（2）当汽车漂浮时,测得水池的水位比汽车入水前上升了8cm（水未进入车内）,求汽车受到的重力；（3）求气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度。答案解：Q）电流大小山二等二嘿y=0.075A0（2分）（2）排开水的体积:1/排=S水池/?=20m20.08m=1.6m3浮=O水gl排=IXlO3kgm3l0Nkgl.6m3=1.6l04NG车二尸浮=1.6lO4N0（3分）（3）入水前:当电压表示数为3V时总和Rz串联:AM詈=
3、誓，*=40Q（I分）l2爪2*112车子下沉a6间的电压增大当i=3V时,气囊打开署啜，言磊/C80QQ分）由图丙可知/=15N15N一 5-15xl7m2= IxlO4Pa=-=P水gIO4Pal103kgm310Nkg= lm（1 分）思路分析（1）汽车入水前,闭合开关,滑动变阻器两端的电压为3V,而电源电压为4.5V,所以压敏电阻右两端电压为L5V,再根据欧姆定律求出通过压敏电阻的电流。（3）入水前后两端电压为3V,根据串联电路分压规律,在车入水前R2=AOQ0车入水后,用两端的电压变为3V,即用两端电压变为1.5V时,气囊打开,可以求出此时用电阻为80o根据题图丙,可以查出用上的压力
4、为15N,再根据压强公式夕q求压强的大小,最后根据夕二月9求浸入水中的深度。2.（2021河南,20,8分）电动清扫车以其环保、高效等优点,在创建卫生城市中大显身手。图为一电动清扫车正在工作时的情景。电动清扫车的主要部件是电动机,其工作原理是；清扫过程中,驾驶员相对于清扫车是（选填静止或运动）的。清扫车停在水平路面上,总质量为800kg,清扫刷与路面不接触,轮胎与路面总接触面积为0.04m，车对路面的压强为多少?g取10Nkgo（3）清扫车完成任务后,在平直道路上以5ms的速度匀速直线行驶,经IOmin到达垃圾处理站,行驶过程中车所受阻力大小恒为400N,则牵弓I力做的功为多少？答案（1）（2
5、分）通电线圈在磁场中受力转动静止（2）2105Pa（3）l,2106J解析（1）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动;以清扫车为参照物,驾驶员相对清扫车位置没有变化,即相对清扫车,驾驶员是静止的。（3分）车受到的重力G=77g=800kg10Nkg=8IO3N车对路面的压力r三=8103N车对路面的压强p=f=2105Pao（3分）经IOmin清扫车行驶的路程S=5ms1060s=3103m匀速行驶时牵引力尸牵二上400N牵弓I力做的功作尸牵s=400NX3X103m=1.2XIO6Jo3.(2019福建,33,8分)将平底薄壁直圆筒状的空杯,放在饮料机的水平杯座上接饮料。杯座受到的压力
6、尸随杯中饮料的高度力变化的图像如图。饮料出口的横截面积S=08cm2,饮料流出的速度y50Cms,杯高%10cm,杯底面积S=30cm，g取10Nkgo(1)装满饮料时,杯底受到饮料的压力为多大？(2)饮料的密度为多大？(3)设杯底与杯座的接触面积也为S,饮料持续流入空杯5s后关闭开关,杯对杯座的压强为多大？答案(1)3.6N(2)1.2103kgm3(3)l.l103Pa解析由图可知空杯对杯座的压力b=0.9N装满饮料时,杯对杯座的压力=4.5N所以杯底受到饮料的压力A=-)=3.6N0装满饮料时饮料质量m=E=靛=036kg饮料体积k=52=30cm210cm=3104m3饮*播度Qw=肃
7、缁，2lO3kg11A(3)流入杯中饮料的质量/n=p5il.2103kgm30.810-4m20.5ms5s=0.24kg饮料对杯底的压力乃二77g=0.24kgX10Nkg=2.4N杯对杯座的压强F+/_ 0.9N+2.4N 30104m2= l.l103Pao评分细则第Q)小题,写出b=0.9NxA=4.5N,可得1分。求出杯底受到饮料压力F=3.6Nl得1分。第小题,求出饮料质量m36kg狷1分。求出饮料的体积斤3l0-4m3得1分。求出饮料的密度LL2lO3kgm3彳导1分。第小题,求出5s饮料流出的质量6i=0.24kg狷1分,求出饮料对杯底的压力E=2.4N,得1分。求出杯对杯座
8、的压强P=LlXlO3P得1分。易错警示本题中有两个面积,一个是饮料口的面积,一个是杯底面积,求饮料持续5s流入空杯时的体积,必须用饮料口的横截面积S,此处学生易错。第(3)小题求杯对杯座的压强,学生往往把空杯对杯座的压力漏掉,造成最后结果错误。4.(2020安徽,23,8分)某同学想测量一种液体的密度。他将适量的待测液体加入到圆柱形平底玻璃容器里,然后一起缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度Ai=IOcm时,容器处于直立漂浮状态,如图a所示。已知容器的底面积S=25cm2,0水=LOXlo3答案(I)LoXl()3pa(2)2.5N(3)0.8103kgm3解析Q)水对容器下表面的
9、压强p=水g=1.0103kgm310Nkg0.1m=1.0IO3Pa;(2分)水对容器下表面的压力fsj=pS=1.0103Pa2510-4m2=2.5N容器受到的浮力尸浮向上=2.5N;(3分)(3)由漂浮条件有G物二尸浮,由阿基米德原理有尸浮=G排水g/排故G物=p水gSh,G物=p水gSh2取出液体的重力G=G物-G物二/水gHi-z2)其质量m=p水Ssl-忖9mP水SSlM2)液体的密度P=7=j=0.8103kgm3(3分)计算2热学综合计算1.(2021湖北宜昌40,4分)小明学习了燃料的热值后很想知道家中使用的天然气的热值是多少,但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是,他在家
10、里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧用温度计测量水从20。C加热至80C的过程中,观察到天然气表的数字变化了0.03511A他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%,已知水的比热容C水=4.2xl03j/(kg.oc)。求：(1)在这个过程中水吸收了多少热量？(2)请你帮小明算出天然气的热值。答案解：Q)水吸收的热量Q吸=U水6上42l03J(kgC)2kg(80C-20C)=5.04l05J(2)天然气完全燃烧释放的能量为1。6JyX36%根据Q放二四得Q/_=i10J=4x107jm3YV0.035m32.(2019内蒙古呼和浩特,16,4分)热量的计算公式为Q吸=4),Q放=n(b
11、-现已知铁的比热容为0.46l03J(kgC),铝的比热容为0.88103J(kgoC)o(1)一根烧红的铁钉,质量为2g,温度从800降低至I700,放出多少热量；相同质量的铁和铝,吸收相同的热量,上升温度较高的是(选填铁或铝)。答案92J(2)铁解析Q)Q放=C6(b9=046l03J(kgC)2l0-3g(800C-700C)=92J(2)6铁=6铝,Q铁吸=Q铝吸,c铁1铝,故选铁。计算3电学综合计算1.(2019安徽,23,9分)图示为“研究小灯泡灯丝的阻值变化特点”的电路图。实验所选用的器材均能符合实验要求其中部分器材的规格如下:小灯泡(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压
12、表（量程3V,内阻3000Q）;电流表（量程500mA,内阻0.5Q）,定值电阻&（阻值1000）o按电路图连接好电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,发现电压表的示数为2.7V,电流表的示数为315mA。求此时（1）小灯泡两端的电压；（2）通过小灯泡的电流；（3）小灯泡灯丝的阻值。答案（1）3.6V（2）0.314A（3）11.5解析（1）通过电压表的电流炉皆二就二9l（HA&两端的电压t=b=910-4A1000=0.9V（2分）小灯泡两端的电压U=U+Z=2.7V+0.9V=3.6V（2分）通过小灯泡的电流殳A=0.314A（3分）小灯泡灯丝的阻值l=7=H.50（2分）l2
13、（以上各题其他合理的解答均给分）易错警示将电压表看成一个电阻大小固定的用电器,注意电压表与定值电阻串联后再与灯泡并联,灯泡两端的电压等于电压表两端的电压和定值电阻两端的电压之和。一题多解电压表与定值电阻串联,根据串联分压原理可知者=3即蜉=黑l2KOM2IUUUJl解得伪=0.9V则灯泡两端的电压Ul=U+6=2.7V+0.9V=3.6V方法技巧解答需要考虑电表内阻的问题时,只需要把电压表和电流表看成一个定值电阻接入电路,电压表显示的数值是电压表两端的电压大小,电流表显示的数值是通过电流表的电流大小,再根据串、并联电路的特点进行分析即可。2.（2021山东潍坊,25,8分）某电动三轮车坐垫加热
14、装置的简化电路如图所示,电路中Ro、RL均为发热电阻,已知,Ri=3Q,&=9Q,仅闭合Sl时,加热功率马=24W;仅闭合S2时,加热功率Z=12Wo求：Q）电源电压U及总的电阻值；（2）该装置的最大加热功率。答案解：Q）仅闭合Sl时,用）、后串联接入电路,串联电路总电阻等于各电阻之和加热功率=24W仅闭合S2时,&、*2串联接入电路加热功率昨$=12WqT2KqTVAi两式联立,解得：=12VfAo=3。（2）开关全部闭合,总、R2并联接入电路,Ab短路并联电路总电阻小于任何一个电阻,由欧姆定律可得此时通过电路的电流最大,则电路的总功率最大,电路总功率等于各支路功率之和,所以该装置的最大加热
15、功率A党史二+Y=48W+16W=64W。RlR2393.（2020江西,21,7分）如图所示,电源电压恒定不变,已知定值电阻的阻值为的不考虑温度对灯丝电阻的影响。当SI和S2都闭合时,电流表的示数分别为h.无且A五小灯泡LI恰好正常发光,求电源电压及小灯泡Ll的电阻值；(2)当开关SI和S2都断开时,某一电表示数为以60),求电路的总功率。答案Q)ERo然(2)1112解析Q)当开关S1、S2都闭合时,定值电阻&和灯泡LI并联,干路电流为A通过Ab的电流为无则：电源电压U=UQ=bRo.小灯泡Ll的电流二五-质，小灯泡Li的电阻R=?=*鲁1LIL(2)当开关SrS2都断开时,灯泡L1和L2
16、串联,电路中电流为M电路的总功率P总=Uh=I2Roh=bhRo计算4电热综合计算1.(2021四川南充,29.9分)如图所示周甲、图乙分别为某烧水壶的铭牌和简化电路图,总和R2为发热丝,Si为总开关,S2为温控开关,1、2分别为开关的两个接触点,丙图为某次将满壶水加热、保温过程的总功率与时间的关系图像,已知夕水=LOXlo3kgm3,c水=42lO3J(kgC).求：SDS-15X型号容量IL05额定电压220V额定频率50Hz加热功率1210W保温功率40W甲PN1210140！，.0515f/min乙丙(1)这满壶水从25。C加热至IOooC所吸收的热量；(2)本次工作过程共消耗的电能；
17、Ai和生的阻值。答案(l)3.15105(2)3.87105(3)117040解：(1)满壶水的质量为m=p水Vz=1.0103kgm3lL=1.0103kgm3103m3=lkg(l分)此过程加热满壶水吸收的热量为Q吸=U水6)=42l03J(kgC)lkg(100C-25C)=3.15l05J(2分)(2)由图可知=5min=300s保总“加=15min-5min=10min=600s(l分)本次工作消耗电能筱加+“保=P加才加+P保广保=1210W300s+40W600s=3.87l05j(2分)(3)当SI闭合,S2接1时电路只有总接入电路,烧水壶处于加热状态由生考得(=(220V)=
18、40Q(1分)P2P.1210W,热当Si闭合,S2接2时电路中Rl与Ri串联接入电路,烧水壶处于保温状态同理可得/?总二/二端二1210QQ分）保/?i=/?-/?2=1210Q-40Q=1170Qo（1分）思路点拨本题考查了热量、电能与功率问题,分析清楚电路结构,由图像求出加热与保温时间是解题的关键,应用热量公式、功的公式与功率公式可以解题。2.（2019江西,22,8分）如图甲所示,是小姬妈妈为宝宝准备的暖奶器及其内部电路的结构示意图和铭牌。暖奶器具有加热、保温双重功能。当双触点开关连接触点1和2时为关闭状态,连接触点2和3时为保温状态,连接触点3和4时为加热状态。（温馨提示:最适合宝宝
19、饮用的牛奶温度为40）（1）求电阻后的阻值；把400g牛奶从20力口热至U40oC求牛奶所吸收的热量R牛奶=4.0、1（）3必.。0；甲（3）如图乙所示,是暖奶器正常加热和保温过程中温度随时间变化的图像,求暖奶器在加热过程中的热效率。（结果保留到小数点后T立）一W型号LZJ620额定电220V压加热功220W率保温功20W率乙答案(1)242(2)3.2104J72.7%解析(1)电路处于保温状态时,只有Ri工作;处于加热状态时,Ri与Ri并联工作E=P加热-P保温=220W-20W=200WR2”/*嚅=242dQ吸=U牛奶777-/b)=4.0xl03j/(kg.oc)x0.4kgx(40
20、-20)C=3.2xl04j。由图像可知,加热时间上200SW=。加热t=220N200s=4.4XIO4J暖奶器的热效率Q4=-100%=三11J100%=72.7%。,W4.4104J3.(2020江西,22,8分)冬天打出来的果汁太凉,不宜直接饮用。如图所示,是小丽制作的能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图,该榨汁杯的部分参数如表所示。求：榨汁杯部分参数表额定电压220V加热功率300W保温功率80W榨汁功率66WQ)仅榨汁时的正常工作电流；(2)总的阻值；(3)已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为90%,给杯子盛满果汁并加热,使其温度升高30,需要加热多长时间。果汁=4lO3J(k
21、goC),0果汁=L2lO3kgm3答案(l)03A(2)220160S解析(1)仅榨汁时的正常工作电流P=66W=Q3aU220V(2)仅闭合开关S2和S3时,榨汁杯处于加热挡;仅闭合开关S2时,榨汁杯处于保温挡很!J：/?2的功率巳=P加热-P保温=300W-80W=220W/?=(22ov=22OQP2220W(3)果汁质量/77二果汁V-1.2103kgm3300106m3=0.36kgQ吸=U果汁m4103J(kgoC)0.36kgX30oC=4.32XIO4JQ414=432j=4.8IO4J90%加热时间上上二号爵二160s。方法技巧挡位判断的方法:分析不同状态下的总电阻,总电阻
22、小的为加热挡,总电阻大的为保温挡。计算5力热综合计算1.(2021湖北武汉,27,10分)如图甲所示屎款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕。点转动,这辆挖掘机有两条履带,每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱,每个浮箱(可视为长方体)宽为1.5m,高为2m,合金密度为8.0103kgm3o(。水=LOXIO3kgm3,g=10Nkg)(1)某次测试中,质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机,从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m,到达水平地面。请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时,挖掘机对斜坡的压力的示意图。在上述过程中,驾驶员的重力做了多少功？(2)如图甲所示,开始时机械臂伸直且静止,QA8三
23、点在同一直线上Q=10m8=0.5m,机械臂和斗铲整体的重/在/点;机械臂控制斗铲装取质量为It的沙石后,机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止,这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在8点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力(支持力垂直于机械臂)之比为5:7,则机械臂和斗铲的总质量是多少？(3)已知制作每个浮箱时所用合金的体积P与浮箱长度工的关系如图丙所示,不计履带排开水的体积和驾驶员的质量,除2个完全相同的浮箱外挖掘机其余部分的质量为33t若搭掘机漂浮在水中,2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m,则每个浮箱的长度至少是多少？甲挖掘机乙丙答案（1）如图所示挖掘机3.6lO3J(2)
24、3t(3)10m解析（1）压力方向如答案图所示,注意作用点在斜坡上,方向与斜坡垂直;驾驶员的重力做功W=np=60kg10NkgX6m=3.6103Jo（2）设机械臂和斗铲的总质量为质,伸缩杆的力臂为/第一次杠杆平衡有mogOA=FiIl第二次杠杆平衡有（批）+lt）gOB=F2Z1由题意知尸27代入数据,解得mo=3t0（3）设每个浮箱长度至少为4此时宽度6=1.5m,浮箱浸入水中的深度=1.5m题图丙中合金体积P与2的关系可以表示为后0.05m3+0.072m2.由漂浮条件可知,尸浮二G总。每个浮箱排开水的体积为Lbh,所受浮力为P水gV排=P水gLbt,每个浮箱中合金质量为K有2。水g。
25、/?=/7?瞒机g+2/合金Vg,代入数据,解得Z=IOmo2.(2021湖南长沙,23,6分)总部位于湖南省长沙市岳麓区的某股份有限公司,是一家持续创新的全球化企业。如图是这个公司生产的高空作业平台,它重心低,运行高效。求：(1)作业平台以2ms的速度在平直的路面上匀速行驶20s,它行驶的路程；(2)作业平台用104N的支持力将货物竖直缓慢举高IOm,支持力对货物所做的功；(3)质量为3150kg的作业平台上装有850kg的货物,静止在水平地面上时,车轮与地面的总接触面积为0.04m2,此时作业平台对水平地面的压强。(取p=10Nkg)1答案解:行驶的路程S二心2ms20s=40m(2)支持
26、力对货物做的功=104NXlOm=IxlO5J(3)G总=加总g二(3150kg+850kg)l0Nkg=4l04N作业平台静止在水平地面上,对地面的压力等于总重力尸压=G总=4l04N则作业平台对水平地面的压强片三盘=IXIoPa。思路分析本题考查压强、速度、功的公式的运用。已知作业平台在平直公路上匀速行驶的速度和时间,根据S=4得出匀速行驶的路程。根据作用求支持力对货物做的功。根据分求作业平台对水平地面的压强。3.(2017山西41,8分)小明携带质量为IOkg的行李箱从太原到运城,选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查询,D2503次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶
27、在平直的轨道上,牵引力恒为2.8X105N,供电电路输入动车组列车的电功率恒为2IO7W0站次站名到达时间开车时间运行里程1太原南一8:2502运城北10:1010:12360km3西安北11:22556km请你根据以上信息,解决下列问题：问题一:若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积约为02m2,求此行李箱对水平行李架的压强。取IONkg）问题二:求该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功。问题三求该动车组列车从太原南站至运城北站将电能转化成机械能的效率。问题四:若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等,求该燃油汽车排放气态污染物的质量。（大
28、型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物5106g）答案问题一50OPa问题二LOO8XIOiiJ问题三80%问题四504kg解析问题一：行李箱放在水平行李架上，对行李架的压力尸压=G-mg-IOkgX10Nkg=100N（l分）行李箱对水平行李架的压强。专=黑=5。PaCL分）问题二:由表可知动车组列车运行里程s=360km=3.6105m（l分）动车组列车从太原南站到运城北站牵引力做的功H/牵二尸牵s=2.8105NX3.6105m=1.0081011J（l分）问题三:由表可知太原南站到运城北站运行时间10560s=6300s（l分）由P4得电二昨2l07Wx6300s=L26l0iJQ
29、分）动车组列车从太原南站至运城j匕站将电能转化成机械能的效率W二萨XIOo%=:黑黑；X100%=80%（1分）电问题四:该燃油汽车排放气态污染物的质量/77=1.008IO11J510J=5.04105g=504kgo（1分）4.（2017陕西,34,9分）某款油电混合动力小汽车,具有省油、能量利用率高等特点,其相关信息如表。在某次水平道路测试中,该车以中速匀速行驶170km,共消耗汽油10L,测试过程中,内燃机既向车轮提供能量,又向蓄电池充电,同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送,此时,内燃机和电动机共同驱动车辆前进,之后工作人员又进行了制动测试,描绘出了制动距离（从刹车开始到车停止
30、的距离）与制动时的速度关系图像,如图所示。纯电动启动、低速驱动模式油电混动中速纯燃油高速汽车质量1200kg车轮与地面总接触0.096m2面积j/m204060801120t（k11h）(I)由图像可知,车速越,制动距离越长。(2)该车空载静止时,对水平地面的压强是多少?取10Nkg)(3)在水平道路中速匀速行驶测试中,若平均阻力为IOoON,牵引力做的功是多少？(4)在水平道路中速匀速行驶测试中,若该车内燃机的效率为53%,此过程最终使蓄电池增加了多少能量?(忽略蓄电池和电动机的热损失,。汽油取0.7103kgm3,q汽油=4.6107Jkg)答案(1)大(或快,或高)(2)1.25IO5P
31、a(3)1.7108J(4)6.6105J解析(1)根据速度与制动距离的关系图像可知,速度越大,制动距离越长。(2)车对地面的压力F=G=m车g=1200kgX10Nkg=1.2104N(l车对地面的压强PS=黑粤=1.25x105PaQ分)车匀速行驶时尸牵二上100ON(I分)牵弓I力做的功Hm二尸牵S=1000N1.7105m=1.7108J(l分)(4)根据车消耗汽油的质量6汽油二。汽油l=0.7103kgm310103m3=7kg(l分)汽油完全燃烧放出的热量Q放=6汽油q汽油=7kg4.6107Jkg=3.22IO8J（1分）内燃机输出的有用能量“有用=Q放/7=3.22IO8J53
32、%=1.7066X108J（l分）最终蓄电池增加的能量侯必有用-Wm=L7066l08J-L7l08J=6.6l05J.Q分）计算6力电综合计算1.（2021江苏南京,28,8分）综合实践活动中,同学们设计了一款可用电流表示数显示拉力大小的测力计模型,电流表示数随拉力的增大而增大。模型电路如图甲所示Qb为长IOCm、阻值25Q的电阻丝,其阻值与长度成正比。滑片P左端固定在拉杆上,弹簧处于原长时,滑片P位于a端。电源电压恒为6V,弹簧电阻恒为IQ,Ab为4Q,其余部分电阻不计,电流表量程为0-0.6A。忽略弹簧、拉杆和拉环的重力及滑片与电阻丝的摩擦。甲IOLcm0 IOO 200 300 400
33、 5 ,乙（1）虚线框内接线柱r应与（选填2或3）连接。（2）闭合开关,弹簧处于原长状态时,Ab消耗的功率多大？弹簧的伸长量Z与所受拉力尸之间的关系如图乙所示,则电流表示数最大时显示的拉力多大？（4）甲图中若去掉电流表,用一只电压表（量程03V）与RO并联,利用电压表的示数来显示拉力的大小,则与利用电流表相比,电压表所能显示的最大拉力将提升%。(5)在汇报交流阶段同学们对模型设计的不足提出了改进措施。如甲图的方案,从电路的安全性考虑,其他条件不变,RO的阻值应不小于o答案(1)3(4)10(5)9解:(2)当弹簧处于原长时,ab全部接入电路总电阻/?总二凡人总+/?弹簧+/?o=3O。此时电流
34、为QF=黑二2A总PRo=户&=(0.2A)24Q=0.16W(3)电流表示数最大时为0.6A,此时电路总电阻为/?总邛=IOQ故ab接入电路的电阻为5IOcmIOCm-AL二鬻得g8cm由乙图可知F=AOONo解析(1)当拉力增大时,电流表示数增大,即电路电流增大,故db接入电路部分要减少，T应与3连接。(4)当电压表示数最大时,岛两端电压为3V,此时流经Ab的电流为优=非二0.75A,此时电路中总U411U电阻/?总=/=47=8Q,ab接入电路部分电阻为3Q,有泮匕二誓,得A=8.8cm,此时尸=440N,故拉力比400N增大了10%。(5)为了电路的安全性,当ab接入电路的电阻值为O时
35、,电流不能超过0.6A,此时总电阻不能小于IOQ,弹簧电阻为1Q,故Ab的阻值应不小于9o2.(2019河南,21,9分)某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压恒为15V,定值电阻Ab=IOQ,总为一竖直固定光滑金属棒,总长40cm,阻值为20Q,其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端且与总接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,重80N,高60cm,底面积为100cmL当水位处于最高位置力时,M刚好浸没在水中,此时滑片P恰好在用最上端;当水位降至最低位置8时,M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力厂与其伸长量的关
36、系如图乙所示。闭合开关S,试问：(1)当水位下降时,金属棒接入电路的长度,电压表示数O(两空均选填增大或“减小)(2)当水位处于位置Z时,电压表的示数为多少？(3)水位由位置Z降至8这一过程,弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?(已知。水=LOXIO3kgr3,g取10Nkg)甲 IO 20 30 40 SIJcm答案减小减小(2)10V(3)30cm5V解析(1)(2分)当水位下降时,M所受浮力减小,对弹簧的拉力增大,滑片下移,金属棒接入电路的长度减小,即接入电路的电阻减小,根据串联分压可知,将两端电压减小,电压表示数减小(2)(2分)当水位处于/时,设电压表示数为Ui根据串联电路
37、特点工二”,则U=-U=CXl5V=10V0SgFSPUllJ八”一UTR(ZxRo+R10+20(5分)当水位处于A时，M所受浮力F浮=P水gV排=1.0103kgm310Nkg1001040.6m3=60NM所受拉力8=G-下浮=80N-60N=20N当水位处于8时,M所受拉力F=G=80N由此可知拉力的变化量M=FbFa=60N（说明:以上解法也可通过对M的受力分析,直接求出当水位由/降至6时,拉力变化量N=F浮二/水9/排=LOXlo3kgm3l0Nkgl00l0-406m3=60N）水位由2降至日由图乙可知,弹簧的长度增加了A2=30Cm,当水位处于8时,金属棒接入电路的长度为40c
38、m-30cm=10cm设金属棒接入电路的阻值为Ri；由题意知：R1_10cm2040cm得出/?i=5设此时电压表示数为Ui根据串联电路特点,黑二察U-UlRq则为=4=-55-x15V=5V.Ro+R110+5水位由/降至氏电压表的示数变化了AU=U-S=10V-5V=5V.解题思路根据题中设置的物理情景分析各部分间的相互关系:液面变化浮力变化弹簧形变量变化金属棒连入电路阻值变化串联电路各部分电压变化电压表示数改变。涉及的物理知识包括阿基米德原理、弹簧伸长量与所受拉力成正比、欧姆定律和串联电路特点。易错警示涉及金属棒的工作过程分析,首先要分清连入电路中的电阻是哪一部分,然后才能根据滑片移动方
39、向判断连入电路的电阻大小变化情况。3.（2021湖北宜昌,42,6分）如图甲是某品牌智能体重秤,图乙是它的电路结构图,&为定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图丙所示。已知电源电压为6V保持不变。(1)当秤盘为空时,R的阻值为；(2)体重为600N的小勇站在体重秤上时,电压表示数为2.4V,则Ab的阻值是多少?(3)若小华站在体重秤上,5s内完成了称量体重的过程,这段时间内体重秤消耗的电能是0.45J,则小华的体重为多少牛?秤盘乙4xI?on丙答案(l)600解:(2)串联电路电压的关系UMU7。U=U总-%=6V-2.4V=3.6V由图像可知7=600N
40、时,压敏电阻阻值年300QA=-=0.012AR300Ao=血=Jdy-=20OQI10.012A方法一:由小所得方=B=恐=0.015A总此时电路中的总电阻值/?总二单=导=40OQ/20.015A压敏电阻的阻值/?=/?总-=400Q-200Q=200Q由图像可知小华的体重为800No方法二:A也丝匹0.09Wt5sU2U22由P=二可得/?总=W=里L=400QRMjIiP0.09W总压敏电阻的阻值/?=/?总-尺）=400Q-200Q=200Q由图丙可知小华的体重为800No其他计算方法,只要结果准确,同样得分。解析（1）当秤盘为空时,压力G0,由图丙可知,此时/?的阻值为600o计算
41、7力热电综合计算1.（2021湖南衡阳,27,10分）某物理兴趣小组为检测学校操场上的风力等级,小组成员共同设计了一台简易风速仪,其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上,滑杆上的摩擦力忽略不计,弹簧左端固定,右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为02m2,光滑均匀电阻丝/8长为30cm,阻值为15Q,电源电压恒为9V,保护电阻Ro为3Q,电压表量程03V弹簧弹力尸与弹簧形变量X的关系如图乙所示。无风时,滑片P停留在/处,有风时,滑块向左移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅表格数据可知风速及风力等级。风力等一级二级三级四级五级六级级风速0.31.63.45.58
42、.010.8Mms)1.53.35.47.910.713.80.05风压1.67.218.94072.951.p(Pa)6.81839721194(1)无风时,求通过&的电流。(2)为保护电路安全,求出风速仪所测最大风力等级为几级。(3)某日从天气预报得知,第二天风力等级将会达到五级,风速IZ预计为Ioms,在原有电路元件和电路基本连接方式均不变的基础上,电路将如何改进,在图丙的虚线框内将电路图补充完整。小组成员还想计算出电路改进后电压表的示数,经查阅资料后得知,该挡风板所受的风压与风速的平方成正比,其关系式为P=Z庐(其中攵为常量,数值为06),假设你为该小组成员,请你计算出风速为10ms时
43、,改进后的电路中电压表的示数。答案(l)0.5A(2)四级(3)如解析图所示1.5V解析(1)无风时,滑片P停留在/处电阻丝/8全部接入电路,此时用与电阻丝/8串联,则R总二15Q+3Q=18Q;通过Ro的电流=-=0.5Ao(2)滑片P移动过程中,电阻丝/8始终全总部接入电路,电流=0.5A不变。为保护电路安全,电压表示数不得超过3V,此时R右u二小二恶二6Q,因均匀电阻丝AB长为30cm,阻值为15Q,故A至I滑片P间电阻丝的长度上言30Cm=I2cm,由图乙知,此时弹簧的弹力G6N,则风对挡风板的压力6N,风压为:P=E=泻7=3OPa油表知,此时风力为四级。因该挡风板所受的风力与风速的
44、平方成正S0.2mz比,10m/s时,p=0.6层=60Pa,根据尸=pS=60Pa0.2m2=12N,由乙图可知,2=24cm,/?右二必x24Cm=I2Q,U右二左右二0.5Al2Q=6Y超过电压表量程,仅二隔二0.5A3Q=L5V,630cm二U总-右-%=9V-6V-L5V=1.5V,所以应使电压表测量滑片P与8端电阻丝两端电压才能保证电压表示数不超过量程,此时电压表示数为L5V。改进后电路图如图所示。2.(2021福建33,8分)为节约用水,小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置。如图,水箱高为1m,容积为0.8m30在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体,长方体高为1m、底面积为0.02m2,上
