2024长沙中考物理二轮复习 专题三 压轴题-冲刺满分之力电综合 (含答案)

2024长沙中考物理二轮复习专题三压轴题——冲刺满分之力电综合eq\a\vs4\al\co1()类型1简单机械＋电路图类1.一位设计师设计了一种“重力灯”．无论你在地球哪一个角落，无论当地的天气如何，它都可以实现照明．如图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光．重复以上操作，可以实现长时间照明．现挂上一个质量为25kg的重物，该重物恰好可以缓慢匀速下落．在重物下落高度为2.4m的过程中，就可以供一个标有“3.6V1W”字样的LED灯持续正常发光4min.(g取10N/kg)甲乙第1题图(1)甲图虚线框内一定有________，它的工作原理是________．(2)求重物下落时，重力做功的功率．(3)求重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率．(4)取下灯泡，将甲图装置的两个输出端接入乙图中的a、b两个接线柱进行实验(设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出3.6V电压)．R0为标有“5Ω0.3A”的定值电阻，滑动变阻器R1标有“50Ω1A”，电流表选择量程为0～0.6A，电压表选择量程为0～3V．为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围．2.小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力的检测装置，他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置，其工作原理如图甲所示．OAB为水平杠杆，OB长1m，O为支点，OA∶AB＝1∶4，平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示．已知定值电阻R0的阻值为10Ω，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示．平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计．第2题图(1)当电池组电压U0＝12V，平板上物体所受重力分别是80N和100N时，闭合开关S，分别求出电流表的读数．(2)电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重100N时，电流表读数为0.3A，求U1的大小．(3)在第(2)问情况中，电池组电压大小为U1，要求平板上重为100N的物体对应的电流表读数和电池组电压U0＝12V的情况下相同，小明采取了两种解决办法：①其他条件不变，只更换电阻R0，试求出更换后的R0′的大小．②其他条件不变，只水平调节杠杆上触点A的位置，试判断并计算触点A应向哪个方向移动？移动多少厘米？类型2压强、浮力＋电路图类3.暑假期间某同学和父母去海滩游玩，看到浩瀚的大海，突然有个疑问：海水有多深呢？回学校后结合已学物理知识，设计了一个测量海水深度的电路如图甲所示，其中R1＝2Ω是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图乙所示，电源电压保持6V不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中，放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为0.02m2的面承受海水压力．(设海水的密度ρ海水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)第3题图(1)当电流表示数为0.2A时，求压敏电阻R2的阻值；(2)如图乙所示，当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强；(3)若电流的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？类型3电磁继电器类4.课间休息时，小华发现，学校的楼道灯光是持续正常工作的，他认为这样会浪费资源，于是小华为学校设计了一个楼道照明系统自动控制装置如图甲所示，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小．工作电路中，路灯L上标有“220V22W”字样．图甲中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计．第4题图(1)为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接________(选填“触点1”或“触点2”)．(2)灯L正常工作时，通过它的电流是多少？(3)电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图乙所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，此时光敏电阻R2的阻值为多少．5.小明在果园劳动时看到一个蓄水池，他想帮果农设计一个水池水位自动控制的装置，设计的模拟装置电路如图甲：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架，支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡．已知：AO长为1m，BO长为2m；浮块边长为20cm，密度为5×103kg/m3，下表面距池底2m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放，水泵开始工作向水池注水，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位，线圈电阻不计；电压U＝6V，电阻箱R调至75Ω；设RF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图乙所示．g取10N/kg.甲乙第5题图(1)浮块的重力为________N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)当池内达到所设定的最高水位时，求：①轻绳对浮块的拉力．②池内水面距池底的高度．(3)为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值满足的条件．参考答案1.解：(1)发电机电磁感应(2)重物的重力G＝mg＝25kg×10N/kg＝250N重力做的功W＝Gh＝250N×2.4m＝600J重力做功的功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(600J,4×60s)＝2.5W(3)小灯泡正常发光4min消耗的电能W电＝Pt＝1W×4×60s＝240J所以重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率η＝eq\f(W电,W)×100%＝eq\f(240J,600J)×100%＝40%(4)电路中最大电流为0.3A，根据欧姆定律得I＝eq\f(U,R总)＝eq\f(3.6V,5Ω＋R1)＝0.3A解得：R1＝7Ω，即R1最小阻值为7Ω电压表最大示数为3V，则eq\f(3.6V,5Ω＋R1)×R1＝3V解得：R1＝25Ω，即R1最大阻值为25Ω所以，为了保证电路安全，R1接入电路的阻值变化范围为7～25Ω2.解：(1)由杠杆平衡条件可知，当FA1＝80N、FA2＝100N时，有FA1·OA＝FB1·OB，FA2·OA＝FB2·OB由题意：OA∶OB＝1∶5，解得：FB1＝16N、FB2＝20N；由R的阻值随所受压力F变化关系图像得，R1＝30Ω、R2＝20Ω由欧姆定律得，电路中的电流：I1＝eq\f(U0,R总1)＝eq\f(U0,R1＋R0)＝eq\f(12V,30Ω＋10Ω)＝0.3AI2＝eq\f(U0,R总2)＝eq\f(U0,R2＋R0)＝eq\f(12V,20Ω＋10Ω)＝0.4A(2)电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重100N时，电流表读数为0.3A，则电池组两端U1＝IR总2＝I0(R2＋R0)＝0.3A×(20Ω＋10Ω)＝9V(3)①其他条件不变，只更换电阻R0为R0′，由题意可知，U1＝I2R总2′＝I2(R2＋R0′)解得R0′＝2.5Ω②其他条件不变，只将触点A向左调Lm，压力传感器阻值为R3，U1＝I2R总3＝I2(R3＋R0)解得R3＝12.5Ω由图像可知，FB3＝23N，由杠杆平衡条件FB3·OB＝FA2·(OA＋Lm)，解得L＝0.03即触点向左移动的距离为0.03m＝3cm3.解：(1)由I＝eq\f(U,R)可得，当电流表示数为0.2A时电路的总电阻：R总＝eq\f(U,I)＝eq\f(6V,0.2A)＝30Ω因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以压敏电阻R2的阻值：R2＝R总－R1＝30Ω－2Ω＝28Ω(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，由图乙可知，压敏电阻受到的压力为F＝4×104N，此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：p＝eq\f(F,S)＝eq\f(4×104N,0.02m2)＝2×106Pa(3)当电流表的示数I′＝0.6A时，使用此方法能测出海水的深度最大，此时电路的总电阻：R总′＝eq\f(U,I′)＝eq\f(6V,0.6A)＝10Ω此时压敏电阻的阻值：R2′＝R总′－R1＝10Ω－2Ω＝8Ω由图乙可知，压敏电阻受到的压力F′＝10×104N此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：p′＝eq\f(F′,S)＝eq\f(10×104N,0.02m2)＝5×106Pa由p＝ρgh可得，使用此方法能测出海水的最大深度：h＝eq\f(p′,ρ海水g)＝eq\f(5×106Pa,1.0×103kg/m3×10N/kg)＝500m4.(1)触点1解：(2)路灯L上标有“220V22W”字样，根据P＝UI得，灯L正常工作的电流：I＝eq\f(P,U)＝eq\f(22W,220V)＝0.1A(3)根据杠杆的平衡条件得，FA×OA＝FB×OB，即2．4N×0.5cm＝FB×1cm解得FB＝1.2N由图乙知，吸引力F与控制电路中电流I成正比，即eq\f(1N,20mA