2022年中考三轮复习热门考点冲刺 专题51 力学与电学综合计算题(解析版).docx
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1、专题专题 51 力学与电学综合计算题训练力学与电学综合计算题训练(共共 1414 道题道题)1.(2021 长春长春)鉴定牛奶、酒的品质,农业选种时配制盐水等,都需要测量密度。为此,某科技小组设计了一款多量程密度计,其示意图如图甲所示。电源电压恒定不变,电流表量程选用 00.6A,将电流值标记为对应的液体密度值。压敏电阻 R1所受压力每增加 1N,阻值减小 6.25;压敏电阻 R2所受压力每增加 1N,阻值减小R,实验中R1、R2的阻值随压力变化的规律不变。(装置中杯子质量忽略不计,水=l.0g/cm3,g=10N/g)(1)闭合开关,电流表示数如图乙所示,为_A;将杯子放在 R1上,向杯子中
2、缓慢注入重 1.6N、密度为 1.6g/cm3的液体,在杯子外表面标记出液面位置,此时 R1的阻值为 2,电流表示数为 0.6A,则 R1不受压力时的阻值为_,电源两端的电压为_V;(2)倒出杯子中的液体,将杯子擦干放在 R2上,向杯子中缓慢注入水,使水面到达标记处,电流表示数为0.6A;如果杯子放在 R2上时缓慢注入另一种液体,液面到达标记处时,电流表示数为 0.5A,则这种液体的密度应为_g/cm3;(3)分析发现,与杯子放在 R1上制作的密度计相比较,杯子放在 R2上制作的密度计的优点是_。【答案】(1)0.41212(2)0.6(3)测量结果更精确【解析】(1)闭合开关,电流表的量程为
3、小量程,分度值为 0.02A,示数为 0.4A。压敏电阻 R1所受压力每增加 1N,阻值减小 6.25;向杯子中缓慢注入重 1.6N 的液体,阻值减小11.6N 6.25/N10R则 R1不受压力时的阻值为121012R 由以上条件可知20.6A20.6AUR20.4A 120.4AUR解得电源两端的电压为212V18UR、(2)注入液体的体积431133111.6N10m10N/kg 1.6 10 kg/mmGVg注入水的重力3343221 10 kg/m10m10N/kg1NGVg 此时 R2的阻值1212V0.6A 1280.6AUURI18810R如果杯子放在 R2上时缓慢注入另一种液
4、体,液面到达标记处时,电流表示数为 0.5A20.5A0.5A 1212VUR解得212R 则这种液体的重力318120.6N10/NG则这种液体的密度应为33333430.6N0.6 10 kg/m0.6g/cm10N/kg 10mGgV(3)分析发现,与杯子放在 R1上制作的密度计相比较,压敏电阻 R1所受压力每增加 1N,阻值减小 6.25;压敏电阻 R2所受压力每增加 1N,阻值减小10,杯子放在 R2上制作的密度计的优点是电流变化更显著,测量结果更精确。2.(2021 福建)福建)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 1 m,容积为 0.8m3。在
5、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,上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻 R 接触,此时压敏电阻受到的压力为零。压敏电阻 R 的阻值随压力 F 的增大而减小,部分数据如下表。控制电路电源电压 U=12V,定值电阻 R0为保护电阻。当控制电路的电流 I0.5A时,电磁铁将衔铁吸合,工作电路断开,水泵停止给储水箱抽水。(1)若水泵的额定功率为 440W,正常工作时通过的电流是多少?(2)要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作,R0应为多少?(3)从水箱顶部给空水箱注满水的过程中,水的重力所做的功是多少?压力 F/N180185190195200压敏电阻
6、 R/1817161412【答案】(1)2A;(2)10;(3)3900J【解析】(1)正常工作时通过的电流是440W2A220VPIU(2)长方体体积V=Sh=0.02m21m=0.02m3装满水时长方体浮力为F浮=gV=103g/m310N/g0.02m3=200N对压敏电阻压力F=200N-5N=195N此时压敏电阻为 14,R0应为10112V14=100.5ARUIR(3)水体积为333100.8m800.m702mVVV水的重力333310.78N10 kg/mm10N/kg=7.8 10GmgV g重心高度变化为 0.5m,所以水的重力所做的功是31N0.5m=3900J7.8
7、10WGh答:(1)若水泵的额定功率为 440W,正常工作时通过的电流是 2A;(2)要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作,R0应为 10;(3)从水箱顶部给空水箱注满水的过程中,水的重力所做的功是 3900J。3.(2021 哈尔滨哈尔滨)除湿器可以降低室内空气湿度,它将室内的空气吸入后,使其中的水蒸气液化,从而使空气中的水蒸气含量降到令人舒适的程度,某型号除湿器的铭牌主要参数如下表所示,其中“水箱容积”是指除湿器水箱能容纳液化产生水的最大体积。已知水的密度为 1.0103g/m3,请回答下列有关该除湿器的问题:型号ZC-FD1080额定电压220V额定功率220W水箱容积2.5L(1)水
8、箱能容纳水的最大质量;(2)在额定功率下工作时的电流;(3)以额定功率连续除湿 10 小时需要消耗的电能。【答案】(1)2.5g;(2)1A;(3)7.92106J【解析】(1)水箱能容纳水的最大质量m=V=1.0103Jg/m32.510-3=2.5g(2)在额定功率下工作时的电流220W=1A220VPIU(3)以额定功率连续除湿 10 小时需要消耗的电能W=Pt=220w103.6103s=7.92106J4(2021 湖南湘潭)湖南湘潭)某安全设备厂研发了一种新型抗压材料,要求对该材料能承受的撞击力进行测试。如图甲所示,材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关 S,将重物从样品
9、正上方 h5m 处静止释放,撞击后重物和样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品,并最终静止在样品上的过程中,电流表的示数 I 随时间 t 变化的图像如图乙所示,压力传感器的电阻 R 随压力 F 变化的图像如图丙所示。已知电源电压 U12V,定值电阻 R010,重物下落时空气阻力忽略不计。求:(1)重物下落时,重物作速直线运动,其重力势能转化为能;(2)0t1时间内,重物在空中下落,电流表示数是A,压力传感器的电阻是;(3)t1t3时间内,重物与样品撞击,通过电流表的最大电流是A,样品受到的最大撞击力是N;撞击后重物静止在样品上,定值电阻 R0的功率是W;(4)重物在空中下落的过程中,重力
10、做功是多少?【答案】(1)加;动;(2)0.1;110;(3)0.8;400;0.4;(4)重物在空中下落的过程中重力做的功为 500J。【解析】(1)重物下落时,质量不变,高度减小,重力势能减小,重力势能转化为动能,动能增加,速度增加,重物做加速直线运动;(2)在重物下落的过程中,压力传感器受到的压力最小且保持不变,总电阻最大,电路中的电流最小,由图乙可知,此时的电流 I0.1A,由 I得电路中的总电阻:R总120,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,压力传感器 R 的阻值:RR总R012010110;(3)在测试过程中,样品受到的撞击力最大时,压敏电阻的阻值最小,电路中的电流最大,由
11、图乙可知,电路中的最大电流 I0.8A,此时电路中的总电阻:R总15,则此时压力传感器 R 的阻值:RR总R015105,由图丙可知,样品受到的最大撞击力为 400N;当重物在样品上静止时,重物对样品的压力大小等于重物的重力大小;此时与撞击过程相比,压力减小,电阻变大,电流减小;由图乙可知,此时的电流为 I20.2A,定值电阻 R0的功率为:P0R0(0.2A)2100.4W;(3)根据欧姆定律,当重物在样品上静止时电路的总电阻为:R总60,根据串联电路电阻的规律可得,此时压力传感器的电阻:RR总R0601050,由丙图可知,此时的压力 F100N,所以物体的重力为 100N,下落过程中做的功
12、为:WGh100N5m500J。5.(2021 江苏连云港)江苏连云港)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 25g 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 IED 灯持续正常发光 4min。(g 取 10N/g)(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
13、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 36V 电压)。R0为标有“5 0.3A”的定值电阻,滑动变阻器 R1标有“501A”,电流表选择量程为 00.6A,电压表选择量程为 03V。为了保证电路安全,求滑动变阻器接人电路的阻值变化范围。【答案】(1)发电机电磁感应(2)2.5W(3)40%(4)725【解析】(1)将重力势能转化为电能,即机械能转化为电能,此装置中必定有发电机,而发电机的工作原理是电磁感应;(2)W总=Gh=mgh=25102.4J=600J600=2.54 60WPWWt总总
14、(3)W有用=P有用t=1460J=240J240100%100%40%600WW有用总(4)电路中最大电流为 0.3A,根据欧姆定律得:13.6=0.35+UIAARR总解得:R1=7,即:R1最小阻值为 7。电压表最大示数为 3V,则:113.635+RR解得:R1=25,即:R1最大阻值为 25。所以,为了保证电路安全,R1接入电路的阻值变化范围为 725。6.某班科技小组的同学设计了一种简易的电子拉力计,图甲是其原理图。放在水平地面上的物体 A 通过硬质弹簧与拉环相连。弹簧上端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,滑片P与R2接触良好且不计摩擦)。已知物体 A 的质量为 150 g,
15、底面积为 80cm2,定值电阻R110,R2是一根长为 6cm 的均匀电阻线(阻值与其长度成正比),标有“300.5A”字样。电源电压为 6 V,电流表的量程为 00.6A。当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于 a 端。已知该弹簧伸长的长度L与所受竖直向上的拉力F间的关系如图乙所示,试问:(1)闭合开关,当电流表示数为 0.4 A 时,R2接入电路中的电阻为多少?(2)当拉力F400N 时,电流表的读数为多少?(3)在保证电路安全的条件下,物块 A 对地面的压力范围是多少?【答案】(1)5;(2)0.3A;(3)9401500N。【解析】(1)当I=0.4A 时,电路的总电阻是6V150.4AUR
16、I总总R2接入电路中的电阻为2115105RRR总(2)由图乙可知,当F=400N 时,4cmL,此时R2接入电路的电阻值226cm4cm30106cmLLRRL总则电流表的读数为126V0.3A10 10UIRR总(3)要保证电路安全,则电路中的最大电流不能超过 0.5A,即当电流为 0.5A 时,拉环上的拉力最大,则电路中的最小电阻为:minmax6120.5UVRIA总滑动变阻器 R2接入电路的最小电阻为2minmin112102RRR弹簧的伸长量为26cm5.6cm5/cmLLL由乙图知,此时拉环拉力为max5.6cm600N560N6cmLFFL物块 A 对地面最大的压力150kg
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