2015-中考物理--综合计算题题型之一--力、电综合题

第第 3 3 讲讲 力 热 电大综合的计算力 热 电大综合的计算 综合计算题综合多种物理过程 有的联系生活实际 常常立意于新的物理情境 解题过程运用多 个物理概念及规律 分析多个研究对象 该类题型有 能量效率问题 电热结合 力热结合 电力 结合等 要求学生在解题技巧上 仔细审题 对题目进行认真分析划分为子问题 划分步骤 逐层 深入 建立有关方程 求解 要求学生关注生活中的物理 学会思考 学会知识迁移和建模 尝试 用物理知识解决各类问题 逐步提高综合能力 题型之一题型之一 力 电综合题力 电综合题 该题型一般以发电机 电动机 压敏电阻 滑动变阻器 简单机械为载体 建立力与电之间的 联系 或考查力电转换 或力与电并列设置问题进行考查 2014 杭州 图甲是一个电子拉力计原理图 硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起 P与R1间 的摩擦不计 电压表量程为 0 3 V ab是一根长为 6 cm 的均匀电阻丝 阻值R1 30 电源电压U 6 V 1 要保证电压表能正常工作 电路中R0至少应为多少欧 2 当拉环不受拉力时 滑片P处于a 闭合开关后电压表的读数为多少伏 3 已知该弹簧伸长的长度 l与所受拉力F间的关系如图乙所示 若R0 45 通过计算说明 开关 S 闭合后 当电压表指针指在 0 8 V 处 作用在拉环上水平向右的拉力为多大 此拉力计的量程是多少 x k b 1 c o m 点拨 点拨 为了保证电压表的正常工作 R0至少应分 3 V 的电压 当滑片P处于a端时 开关闭合后电压表被短路 当电压表的示数为 0 8 V 时 可先用欧姆定律求出电流中电流 进而求出R1的aP段阻值 滑 片P移动的距离 l 对比图像即可得出此时拉环上拉力的大小F 滑片P的最大移动距离 l 6 cm 对比图像即可得出此时拉环上拉力的大小F 1 2013 台州 重力灯是英国的里弗斯设计的一款概念环保灯 设计师为这款灯找到 了 可再生能源 它就是通过一定的装置将重力势能转化为电能 已知重物质量为 20 kg 每次被举高 2 m LED 灯的额定功率为 1 W g取 10 N kg 则 1 重物每被举高一次 人至少对重物做了多少焦的功 2 重物重力做的功有 50 转化为电能 每举高一次重物能使该灯正常照明多长时间 2 2014 黄冈 当前城镇化建设进程中 在一些场馆和楼房建设工地上 常见一种 塔 吊 的起重设备 其主要组成为电动机和机械两部分 如图所示 假设某 塔吊 配置的 电动机铭牌上标有 额定电压 380 V 额定功率 38 kW 线圈电阻 0 5 在一次起吊中 该 塔吊 电动机正常工作 25 s 把质量为 3 t 的重物吊起 22 m g取 10 N kg 求 1 电动机吊起重物的过程中消耗的电能 2 电动机正常工作过程中线圈产生的热量 3 该次起吊过程中 塔吊 机械部分的机械效率 3 2014 荆州 建筑工地上常用电动机通过 龙门吊 提升重物 电动机带动绕有钢索 的轮轴转动 与钢索相连的重物就被匀速提升 如图所示 如果轮轴的周长L 40 cm 电 动机带动轮轴每秒钟转 1 圈 被提升的重物质量m 600 kg 电动机的电功率P 4 kW g 取 10 N kg 求 1 在 1 min 内重物被提升的高度 2 在 1 min 内钢索对重物所做的功 3 这套设备的机械效率为多少 4 2014 绍兴 小敏看到超载损坏的新闻报道 设计了一个称量车重的模拟电路 将载 重量转化成电流表示数 如图甲 电路由电源 称重计 电流表 量程 0 0 6 A 定值 电阻R0 滑动变阻器R1 弹簧和开关组成 已知电源电压 8 伏 滑动变阻器R1长 40 厘米 最大阻值 20 欧 且电阻的大小与其接入的长度成正比 弹簧的长度与受到压力之间的关 系如图乙 当没有载物时 变阻器滑片指向上端 电流表示数是 0 1 A 1 定值电阻R0多大 2 弹簧的长度与受到的力的关系是 在弹性限度内 3 最大载重时 该模拟电路的电流表示数多大 4 小华觉得最大称量时 该模拟电路的电流表示数应该过满量程的一半 则应选择定 值电阻 R2 20 欧 R3 5 欧和R4 1 欧中哪个替换R0 替换后 最大称量时 电流表示 数多大 5 2014 嘉兴 随着生活水平的提高 扫地机器人逐步进入普通家庭 扫地机器人具有 主动躲避障碍物 自动吸尘 自动返回充电座充电等诸多智能功能 如图是某款扫地机器 人及铭牌上的部分参数 请回答下列有关问题 项目指标参数 工作电压 15 V 功率 30 W新 课 标 第 一 网 电池容量 2 000 mAh 1 机器人吸尘的工作原理是通过电动机转动使内部压强 从而使杂物进入吸 尘器 2 电池容量 2 000 mAh 是指当工作电流为 2 000 mA 能持续供电 1 小时 若充满电 后所有电量用于扫地 则可供机器人持续正常工作多少时间 3 机械人的供电系统设有自动充电功能 当检测到电池容量低至 10 时会自动返回充 电 若返回过程中受到的阻力为 20 N 为确保机器人能顺利返回充电 需要充电时离 充电座最远为多少米 剩余电池容量的 40 用于提供克服阻力做功 6 2013 庆阳 电动自行车是备受人们青睐的一种交通工具 电动骑行时 蓄电池对车 上电动机供电 电动机为车提供动力 下表是某型号电动自行车主要技术参数 整车质量 40 kg 最高车速 30 km h 整车 最大噪声 62 dB 蓄电池蓄电容量 0 576 kW h 额定电压 48 V 电动机 额定功率 240 W 1 行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为 50 cm 当一个质量为 50 kg 的中学生骑 着该电动自行车在平直的公路上行驶时 地面受到的压强是多大 g取 10 N kg 2 若蓄电池储存能量的 80 用于电动自行车行驶克服阻力做功 电动自行车在平直公 路上匀速行驶时受到的平均阻力为 40 N 蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多 远 3 从环保的角度 与摩托车相比 电动自行车有什么优缺点 各举一条 7 2014 福州 为反对浪费 响应 光盘行动 小明为自助餐厅的餐桌设计了 光盘 仪 餐盘放在载盘台上 若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值 人一旦离开餐桌 提示器就会发出提示音 其原理图如图所示 电源电压 3 V 不变 提示器的电阻R0恒为 50 传感器R1的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示 开关 S 闭合后 求 载盘台所载 100110120130140150160 质量m g 传感器R1 100908070605040 1 根据表中数据 当载盘台所载质量是 100 g 时 R1的阻值是多少 电路中的电流是 多少 2 在第 1 问的基础上 通电 5 s 电流通过R1产生的热量是多少 3 当电路中的电流达到 0 03 A 时 提示器会发出提示音 若空餐盘质量为 100 g 此 时盘内剩余食物的质量是多少 8 2014 泰安 如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图 俯视图 立方 体产品在水平传送带上与传送带以相同速度v 1 m s 匀速运动 产品的质量m 0 8 kg 计 数器由电流表和电路计数元件组成 电流表和电路计数元件的电阻不计 通过电路中电 流的变化计数产品 a为激光源 R1为光敏电阻 R2为保护电阻 当激光射向R1时 R1的阻 值变小 每当产品运动通过a与R1之间时 射向R1的光线会被产品挡住 R1阻值变大 闭 合开关 电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图像如图乙所示 g取 10 N kg 1 不计空气阻力 求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向 2 求每个产品的边长L1和产品的间隔L2 每个产品对传送带的压强大小 3 已知电源电压U 3 V R2 1 k 求传送带匀速运输产品过程中 1 min 内光敏电阻 R1消耗的电能 第第 3 3 讲讲 力 热 电大综合的计算力 热 电大综合的计算 题型之一题型之一 力 电综合题力 电综合题 例例 1 1 1 电压表示数最大时 R0 有最小值 此时电路中的电流I1 U R1 3 V 30 0 1 A R0 UR0 I1 6 V 3 V 0 1 A 30 2 当滑片P处于a端时 开关闭合后电压表被短路 其示数为 0 3 当电压表的示数为 0 8 V 时 电路中的电流I2 U R 6 V 30 45 0 08 A RaP UaP I2 0 8 V 0 08 A 10 R1的aP段laP 6 cm 10 30 2 cm 即滑片P移动的距离为 2 cm 由图像可知 此时拉 环上拉力F 200 N 由于电阻丝ab的长度为 6 cm 则滑片P的最大移动距离 l 6 cm 由图像可知 此时拉环上拉力F 600 N 即拉力计的量程为 0 600 N 针对训练针对训练 1 1 1 重物的重力 G mg 20 kg 10 N kg 200 N 人对重物做的功 W Fs Gh 200 N 2 m 400 J 2 重物重力做的功转化的电能 W电 W 400 J 50 200 J 每举高一次重物能使该灯正常照明的时间 t 200 s p W电 W1 J200 2 2 1 由于电动机正常工作 消耗的功率等于额定功率 即P 38 kW 3 8 104 W 工作时间t 25 s 所以电动机消耗的电能 W Pt 3 8 104 W 25 s 9 5 105 J 2 电动机正常工作时的电流 I P额 U额 3 8 104 W 380 V 100 A U P 线圈产生的热量 Q I2Rt 100 A 2 0 5 25 s 1 25 105 J 3 线圈电流产生热量即该 塔吊 本身消耗的电能为W1 Q 1 25 105 J 所以 塔吊 电能转化为机械能的总 量 即机械部分所做的总功 W总 W W1 9 5 105 J 1 25 105 J 8 25 105 J 又因为 总 有用 W W 总 W Gh 所以该次起吊过程中 塔吊 机械部分的机械效率 3 103 kg 10 N kg 22 m8 25 105 J 80 3 3 1 轮轴在 1 min 内转过的圈数 N nt 1 60 60 转 故重物上升的高度h NL 60 0 4 m 24 m 2 钢索对重物做功 W物 mgh 600 10 24 J 1 44 105 J 3 电动机在 1 min 消耗的电能 W总 Pt 4 000 60 J 2 4 105 J 故该装置的机械效率 W物 W总 1 44 105 J 2 4 105 J 60 4 4 1 R总 U I1 8 V 0 1 A 80 R0 80 20 60 2 受到的压力越大 弹簧的长度越短 3 模拟电路最大载重时弹簧长度为 24 厘米 此时滑动变阻器的电阻为R 1 20 40 cm R 1 24 cm R 1 12 I U R 8 V 60 12 0 11 A 4 I 0 3 A U R 1 R 0 3 A 8 V 12 R 0 3 A R 14 67 I 0 6 A U R 1 R 0 6 A 8 V 12 R 0 6 A R 1 33 选R3 电阻最大载重电流 I UR 8 V 12 5 0 47 A 5 5 1 减小 2 I 2 A 2000 mA U P V W 15 30 1 h A mAh m2000 2000 3 克服阻力做的功 W UIt 15 V 2 000 mAh 10 40 4 320 J s 216 m F W N J 20 4320 6 6 1 地面受到的压强p F S 40 kg 50 kg 10 N kg 0 01 m2 0 9 105 Pa 2 蓄电池储存的电能 W电 0 576 kW h 2 073 600 J 电动自行车行驶克服阻力做功 W机 W电 2 073 600 J 80 1 658 880 J 电动自行车能连续行驶的路程 s W机 F 1 658 880 J 40 N 41 472 m 3 优点 无尾气 噪音小 缺点 蓄电池一般使用一年左右就需更换 废弃后的电池污染环境 7 7 1 由表可知 R1 100 R R1 R0 100 50 150 电路中的电流 I 0 02 A R U 150 3V 2 电流通过 R1 产生的热量 Q I2R1t 0 02 A 2 100 5 s 0 2 J 3 当电路中的电流达到 0 03 A 时 R 100 I U A V 03 0 3 R1 R R0 100 50 50 查表可知 载盘所载质量为 150g 剩余食物的质量 m 余 150 g 100 g 50 g 8 8 1 F G mg 0 8 kg 10 N kg 8 N 竖直向上 2 L1 vt1 1 m s 0 1 s 0 1 m L2 vt2 1 m s 0 2 s 0 2 m F压 G mg 0 8 kg 10 N kg 8 N p F压 S 8 N 0 01m2 800 Pa 3 在 0 0