物理力与机械压轴题复习.doc

1、某工厂设计了一个蓄水池，如图25所示，水源A罐的液面高度h1=3m，且保持不变。罐底有一个小出水口，面积为S1，S1=0.1m2.孔下通过一个截面积为S2活塞与杠杆BC相连, S2=0.24m2。杠杆可绕B端上下转动，另一端有一个中空的圆柱体浮子，横截面积为S3，S3=0.8m2，BO是杠杆总长的。原设计打算当杠杆水平时，浮子浸入水深为h2，h2=0.7m，活塞恰好能赌住出水口，但在使用时发现，活塞离出水口尚有一小段距离时，浮子便不再上浮，此时浮子浸入水深为h3，h3=1m，为了使活塞自动堵住出水口，只得将浮子的质量减去一部分，设减去的质量为m。（g取10N/kg，杠杆水平时，认为BO仍是杠杆总长的，活塞及连杆和杠杆的质量均不计，杠杆所受浮力不计，浮子浸入水中体积变化引起的蓄水池液面变化忽略不计。）试求（1）活塞应上升的高度是多少；（2）浮子应减去质量m是多少。2、某兴趣小组利用如图18所示电路进行如下的实验研究。（1）闭合S1，断开S2，调节电源电压，得到表中数据。请根据表中的数据，计算电阻R的平均值?（保留一位小数)（2）断开S1，闭合S2，调节电源电压进行有关测量. 根据记录到灯泡L的电压和电流的数据绘制成电压和电流的关系图像（如图19所示）。由图像可知，当电压表示数为0.5V时，50s时间内，灯泡L消耗了多少电能？（3）同时闭合S1和S2，调节电源电压，由图像可知，当灯泡L的功率为1W时，电阻R与灯泡L的总功率是多大? 次数物理量123U/V2.04.05.0I/A0.200.390.513、为支援日本，向发生泄漏的日本福岛核反应堆注水冷却，中国免费向日本提供一辆62m泵车。如图16所示，此泵车为世界最长臂架泵车纪录保持者。泵车车身共使用巨型轮胎16个，每个轮胎着地面积约0.25m2 。下表中收集了部分车辆参数，试求：（1）车身受到的重力是多少？（2）车辆停放在水平地面时，地面受到的压强多大？（3）要将泵车从地面起吊到运输船上，匀速竖直提升了10m，拉力做的功是多少？ 最大速度80km/h发动机功率324kW车身质量50000kg4、图a是小红家一台快速电热水壶，铭牌如右表为了测量它烧水时的实际功率，小红和父亲合作进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装了0.6kg、20的水，接入家庭电路中，闭合壶的开关，测得壶中的水从20上升到100所用的时间是4min。同时观察到家中电能表（见图（b）转过的转数正好为90转（r）水的比热容：c=4.2103J(kg)。请根据相关信息求： 产品型号：KS-12最大容积：1.2L额定电压：220V额定频率：50Hz额定功率：1000W（1）电水壶中水吸收的热量？（2）电水壶烧水的实际功率？（3）电水壶加热的效率。5、在图9所示的电路中，R1的阻值为10欧，两电压表的规格相同，电源电压为15伏且保持不变，闭合电键S后，电压表Vl的示数如图所示。求：通过电阻R1的电流；电流通过电阻R2所消耗的功率；若用标有“20 2A”字样滑动变阻器来替换电阻R2，通过移动变阻器的滑片，使两电表能分别达到某量程的满刻度，且电路能正常工作。第一，要满足上述要求，两电压表量程的选择有 (1) 种组合。若有多种组合，请从中选择一组；若只有一种组合，请判断出：Vl表量程：0 (2) V，V2表量程：0 (3) V。第二，若再用电阻R0替换R1来满足上述要求，通过计算说明R0的可能取值范围为多少。6、底面积为0.01米2的容器放在水平桌面上，容器内装有4千克水，水深为0.3米，测得容器和水总重为50牛。求：容器中水的体积V水；水对容器底部的压强p水；整个容器对水平桌面的压强p。7、学校课外活动小组为检测某传感器而设计的电路如图所示传感器上标有“3V0.9W”的字样（传感器可看作一个电阻），滑动变阻器上标有“10 1A”的字样，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V则：（1）该传感器的电阻和额定电流各是多少？（2）若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？（3）根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1，则该传感器就失去了作用实际检测时，将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间（该电源电压小于上述所求电压的最大值），闭合开关S，通过调节来改变电路的电流和两端的电压检测记录如下：电压表示数V电流表示数A第一次1.480.16第二次0.910.22通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？8、如图所示，电源电压恒为12V，电阻R1=6，R2=12。只闭合开关S1时，电路中消耗的总功率是12W。试求：（1）电阻R3的阻值；（2）同时闭合开关S1、S2、S3时，通电1min电流做的总功是多少。（请画出等效电路图）9、如图是常见的一种电动自行车，使用前要先对车上的蓄电池充电。骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。请回答：1. 技术参数表中“336V10Ah”表示的物理意义是什么？2. 若质量是70kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取10N/kg。求：行驶20min，电动机对自行车做的功和通过电动机线圈的电流。3. 若摩托车每行驶10km耗油2.5，油价约5.1元，照明用电的电费约0.5元kWh，请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。4. 请从环保角度，比较电动自行车与摩托车对环境的污染情况。5. 在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率人数路程消耗能量。一个人骑电动自行车，消耗1MJ（106J）的能量可行驶30km，一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是多少？ 10、1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车车上电池的太阳能接收板的面积是8m2，它正对太阳时电池能够产生120V的电压，并对车上电动机提供10A的电流电动机的直流电阻为4，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为10103Wm2求：1该车的太阳能电池的效率是多少?电动机把电能转化为机械能的效率是多少?2若太阳辐射的总功率为391026 W，且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中有28的能量损耗，还知道半径为R的球面面积为S=4R2请根据这些资料计算太阳到地球的距离 11、有一种测量人的体重和身高的电子秤，其测体重部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO，压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是电流表).其中AOBO=51，压力传感器R表面能承受的最大压强为2106Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。压力F/N050100150200250300电阻R/300270240210180150120 设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68V，取g=10Nkg。请回答： (1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处? (2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，这个人的体重是多少?(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2，则该秤的最大称量值是多少? 12、小李把一袋体积为200mL、温度为10的牛奶放进微波炉中，用高火加热l min，牛奶被加热至50，达到适宜饮用的温度。小李家微波炉的部分技术数据如下表所示，牛奶的密度和比热容与水的密度和比热容接近。请计算说明：1微波的波长是多少?2如果电价为0.5元度，按上述条件加热10袋这样的牛奶需要多少电费?3该微波炉在加热牛奶时的效率是多少?KJ21BAF（G）型微波炉额定电压220V额定频率50Hz额定功率1300W微波频率2450MHz评卷人得分二、实验,探究题（每空？ 分，共？ 分）13、实验桌上有如下器材：电压恒定的电源一个（电源电压约6V），阻值为5、10、15的定值电阻各一个，标准电阻箱一个（电路图符号），学生用电压表一个，开关一个和导线若干。小明想利用实验桌上的器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻两端的电压与该电阻的阻值成正比”。（1）小明设计了如图所示的实验电路图。他的方法是：用R1=5的电阻作为电路保护电阻（以免不小心将电阻箱的阻值调至零时，电源被短路），改变电阻箱的阻值，记下每次对应的电压表示数。小明发现，电阻两端的电压与该电阻的阻值并不成正比。请你对小明的实验方法做出评价：（2）请你根据上述要求帮助小明画出实验电路图并简述实验步骤。评卷人得分三、选择题（每空？ 分，共？ 分）14、如图所示，有两个正方体实心物体A、B叠放在水平桌面上，物体A重15N，B重5N。若物体B对A的压强与此时物体A对桌面的压强相等，则物体B的密度B与物体A的密度A之比为:A1:2; B1:3; C:1; D8:3.15、有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图（甲）所示。把它们串联在电路中，如图（乙）所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.2A，则电源电压和元件B的电功率分别是A2.0V 0.8 W B4.5V 0.5 WC2.5V 1.0WD4.5V 1.0W评卷人得分四、综合题（每空？ 分，共？ 分）16、图17所示的电路中，电源两端的电压不变。闭合开关S，当滑动变阻器接入电路中的电阻为RA时，电压表示数为6V，电流表示数为I1，电阻R1与滑动变阻器消耗的电功率之和为P1；当滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时，电压表示数为9V，电流表示数为I2，电阻R1与滑动变阻器消耗的电功率之和为P2。已知：P1等于P2，电阻R1与R2之比为1：2。求：（1）电阻RA与RB的比值；（2）电源两端的电压U。17、（浙江7届复赛）如图所示是一种常见的台式饮水机结构剖面图，控水槽内浮体A与阀门C固定相连，当A恰好浸没时阀门C关闭，A来浸没时C略有下降，桶内水流入控水槽中。已知桶内水位高40厘米，阀门C横截面积1厘米2，不计A、C本身重力、大气压和热量损失，问：(1)控水槽内保持一定水位，浮体A的最小体积应为多大?(2)若热胆中储水1千克，由电热管加热，要求在10分钟内把水从20加热到100，则电热管的电功率为多大?(3)饮水机的电路如图乙，水沸腾前，红灯亮、绿灯灭、加热管正常工作；水沸腾后，绿灯亮、红灯灭、加热管不工作。试分析温控开关1和2在水沸腾前后通断情况以及红绿指示灯电阻R红、R绿应满足的条件。 18、冬天，伍珍同学使用电热毯时，发现电热毯有高温和低温档，她决定探究电热毯内部电路图甲、乙分别为他和裘实设计的电热毯的模拟电路图(电炉丝相当于电热毯内部发热电阻)(1)图甲中定值电阻R1=10(置于电热毯外部)，电炉丝R220，请计算低温档时发热电功率；(2)图乙中两根电炉丝R2=20、R310，请计算高温档时发热电功率；(3)请对两个同学设计的模拟的电路进行评估(请指出你认为好的设计电路，并说明优点和缺点)。参考答案一、计算题1、设浮子原来重力为G，杠杆长为。浮子减重G后，由倾斜变为水平，如图5所示，杠杆C端上升高度为hEC=h3-h2, (1分) 根据数学知识，三角形BDO相似于三角形BEC所以 活塞上升高度DO段长为h=。 (1分) 活塞减重前，杠杆平衡时， 以浮子为研究对象，C端受到的合力为F浮-G=（S3 h3水g-G）O点受到的力为F压=水gS2(h1+h)根据杠杆平衡有： （F浮-G）BE=F压 BD（S3 h3水g-G）=水gS2(h1+h) (1) (1分)浮子减重后，杠杆平衡时，以杠杆为研究对象，进行受力分析：C端受到的合力为F浮-(G-G)= S3h2水g-( G-G)O点受到的力为F压=水gS1h1根据杠杆平衡有：S3h2水g-( G-G)=水gS1h1 (2) (1分)解上面的联立方程，可得G=水gS1h1+3S3(h3-h2)-S2(h1+ (1分)带入已知数据解得：G=920N (1分)注：正确画出受力分析图 （1分）2、解：（1）闭合S1，断开S2，电路中只有电阻R，根据欧姆定律有 R=U/I 三次计算的电阻值分别为R1=10.0，R2=10.3，R3=9.8 平均值：R= 10.0 （2）断开S1，闭合S2，电路中只有L，由图像可知，当电压表示数为0.5V时，对应的电流 I=0.2A 则W=UIt=0.5V0.2A50s=5J （3）S1、S2闭合，电阻R与灯泡L并联，从图像可查出，当灯泡功率为1W时， 灯泡两端电压U=2.5V， 通过灯泡的电流I = 0.4A，因为电阻与灯泡并联时电压相等，所以 PR=UL2/R=(2.5V)2/10.0=0.625W, 总功率为P总=PR+P灯=1W+0.625W=1.625W3、解：（1）根据G=mg=5104kg10N/kg=5105N（2）F=G=5105N，S=160.25 m2=4m2P=F/S=5105N/4m2=1.25105Pa(3)W=FS=Gh=5105N10m=5106J 4、2.016105 900W 93% 5、(1)(2)P2=U2I2=(15伏-5伏)0.1安=1瓦(3)(1)1； (2)15； (3)3；R0的取值范围为7.5欧80欧。 6、(1)=41O-3米3(2)=1.01O3千克/米39.8牛/千克0.3米=2940帕(3)F=G总=50牛7、（1）传感器的电阻为：R传=U2/P=（3V）2/09W=10传感器的额定电流为：I传=P传/U传=09W/3V=03A（2）要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流：I=I传=03A此时电源电压最大值：Um=U传+U0U传为传感器的额定电压，U0为R0调至最大值时，两端的电压，即， 电源电压最大值： （3）设实际检测时，加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为根据第一次实验记录数据有：0.16A1.48V 根据第二次实验记录数据有：0.22A0.91V 由、两式解得：传感器的电阻变化为：所以，此传感器仍可使用.8、（1）只闭合开关S1时，电路图如图甲。由题意：P=UI I=1A根据：I= U1=IR1=1A6=6V U3=UU1=12V6V=6V R3=6（2）开关都闭合时，电路图如图乙由题意：W=W1W2 W=tt =U2t（） =（12V）260s（） =2160 J9、10、1 5；67；2151011米解析：1太阳能集光板接收的功率 P 1=101 03瓦米28米2=8103瓦电阻输出的功率： P2= UI=12l 03瓦电动机线圈的发热功率：P3=I2R=04103瓦电池的效率：1=1 5电动机的效率：2=672设太阳到地球的距离为R，以太阳为球心，以R为半径的面积：S=4R2太阳的辐射总功率和太阳能电池集光板的面积分别为P0和 S，则有P0=391026瓦，S=8米2R151011(米) 11、 12、1电磁波的速度：c=3108m/s1分因为：c=f 2分所以：= c/f= 3108/2450106m2分2加热一袋牛奶需要消耗的电能： W=Pt=130060 J =7.8104J 2分 加热10袋牛奶需要消耗的电能： W总=7.810410 J =7.8105J=0.22kWh 2分 加热10袋牛奶需要电费：0.220.5=0.11元 1分3一袋牛奶被加热至适宜饮用的温度需吸热： Q吸=cm（t2-t1）