专题41 中考力电综合计算题中考物理各类型计算题解题方法突破原卷版.docx
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专题41中考力电综合计算题中考物理各类型计算题解题方法突破原卷版
专题4.1初中力电综合计算题
解决力电综合计算题一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、重力公式、压强公式、浮力公式、机械功和功率、机械效率公式、电功公式、做功公式等;涉及到的物理规律有二力平衡条件、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、欧姆定律、焦耳定律等。
【例题1】(2018•泰安)某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置,工作原理如图所示。
ABO为一水平杠杆,OA长120cm,O为支点,AB:
OB=5:
1;已知报警器R0的阻值恒为10Ω,压力传感器R固定放置,R的阻值随所受压力F变化的关系如表所示。
闭合开关S,水平踏板空载时,电压表的示数为2V;当水平踏板所受压力增大,电压表示数达到5V时,报警器R0开始发出报警信号。
踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
求:
F/N
0
5
10
15
20
25
30
…
R/Ω
45
34
24
18
14
12
10
…
(1)电源电压为多少?
(2)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值为多少?
(3)若电源电压变为14V,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置。
试计算说明触点B应向哪个方向移动多少厘米?
【例题2】(2019贵州黔东南)某同学设计了一个利用如图1所示的电路来测量海水的深度,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2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水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)当电流表示数为0.2A时,求压敏电阻R2的阻值;
(2)如图2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?
1.(2019江苏南京)在综合实践活动中,科技小组设计了一个由压敏电阻控制的报警电路如图所示,电源电压恒为18V,电阻箱最大阻值为999.9Ω.报警器(电阻不计)通过的电流达到或超过10mA会报警,超过20mA会损坏。
压敏电阻Rx在压力不超过800N的前提下,其阻值随压力F的变化规律如下表所示。
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
…
电阻Rx/Ω
580
560
540
520
500
480
460
…
(1)为不损坏元件,报警电路允许消耗的最大功率是多少?
(2)在压敏电阻Rx所受压力不超过800N的前提下,报警电路所选滑动变阻器的最大阻值不得小于多少?
(3)现要求压敏电阻受到的压力达到或超过200N时,电路报警按照下列步骤调试此报警电路:
①电路接通前,滑动变阻器滑片P置于b端;根据实验要求,应将电阻箱调到一定的阻值,这一阻值为 Ω;
②将开关向 端(填数字)闭合,调节 ,直至 ;
③保持 ,将开关向另一端闭合,报警电路即可正常使用。
(4)对(3)中已调试好的报警电路,现要求压敏电阻受到的压力达到或超过700N时,电路报警,若电源电压可调,其它条件不变,则将电源电压调为 V即可。
2.(2019山东枣庄)节能减排,绿色环保,新能源汽车成为未来汽车发展的方向。
某种型号纯电动汽车的部分参数如表:
空车质量
1380kg
最大功率
100kW
轮胎与地面总接触面积
0.032m2
最高时速
120km/h
电池容量
42kw。
h
最大续行里程
260km
假如汽车上只有司机一人,质量为60kg,汽车以60km/h的速度匀速行驶36km,耗电9kW•h,汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。
g=10N/kg,试问:
(1)电动机的工作原理是 (选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”)电动汽车前进和倒退是通过改变 来改变电动机的转动方向的。
(2)电动汽车对水平地面的压强是多少?
(3)电动汽车牵引力所做的功是多大?
(4)电动汽车电能转化为机械能的效率是多大?
3.(2019湖南长沙)压力传感器是电子秤中的测力装置,可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。
小刚从某废旧电子秤上拆下一个压力传感器,探究其阻值与所受压力大小(不超过250N)的关系,如图是小刚设计的实验电路图。
电源电压恒定,R0为定值电阻,R1为压力传感器。
(1)连接电路时开关应 ,电路中R0的作用是 。
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,电路出现的故障是 ;排除故障后,逐渐增大R1受到的压力,闭合开关,读出电流表和电压表的示数,计算出对应的R1的阻值,记录如表,第5次测深时,电压表示数为4V.电流表示数为0.2A.此时R1的阻值为 欧。
请根据表中的数据在图2中画出R1随F变化的关系图象。
次数
1
2
3
4
5
6
F/N
0
50
100
150
200
250
R1/Ω
60
50
40
30
10
(3)通过实验探究可归纳出,R1的阻值随压力F大小变化的关系式为 ,当R的阻值为32时,R1上受到的压力是 N,若此压力为压力传感器在电子称正常工作时受到的压力,则电子秤应显示 kg。
4.(2019山西)小明携带质量为10kg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次列车时刻表如下表。
若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上,牵引力恒为2.8×105N,供电电路输入动车组列车的电功率恒为2×107W.(g取10N/kg)
站次
站名
到达时间
开车时间
运行里程
1
太原南
﹣
8:
25
0
2
运城北
10:
10
10:
12
360km
3
西安北
11:
22
﹣
556km
请你根据以上信息,解答下列问题:
(1)求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。
(2)求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。
5.(经典能力题)新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势,将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具,现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。
电动汽车提供能量的装置为车内的电池组,当它给电动机供电时,电动机将驱动车轮行驶。
如图所示为国内某型号的纯电动汽车,若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg.每个车轮与地血的接触面积为0.01m2.当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时,它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍,此时电池组加在电动机两端的电压为320V,通过电动机的电流为60A.若连接导线的电阻不计,传动装置消耗的能量不计,求:
(1)该电动汽车此时对地面的压强;
(2)该电动汽车将电能转化为机械能的效率;
(3)该电动汽车电动机线圈的电阻。
6.(2018河南)小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计,图甲是其原理图,硬质弹簧右
端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),定值电阻R0=5Ω,
ab是一根长5cm的均匀电阻丝,其阻值为25Ω,电源电压U=3V,电流表的量程0——0.6A,
请回答:
(1)小强在电路中连入R0的目的是。
(2)当拉环不受力时,滑片处与a端,闭合开关S后电流表的读数是多少?
(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,通过计算说明,开关S闭合后,当电流表指针指在0.3A处时,作用在拉环上水平向右的拉力是多大?
7.(2018云南)两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具,倍受年轻人的喜爱(如图所示).下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数.
整车质量
20kg
锂电池电压
48V
锂电池容量
12A•h
电动车额定电压
48V
电动机额定功率
350W
(1)图中小景的质量为40kg,轮胎与地面的总接触面积为0.01m2,求地面受到的压强(g取10N/kg)
(2)若电动机以额定功率工作,求锂电池充足一次电最多可骑行的时间(精确到0.1)
(3)锂电池充足电后,电动车在平直的公路上匀速行驶,受到的平均阻力为96N,最多能连续行驶17.28km,求电动车工作的效率.
8.(2018湖北随州)如图所示是一直流电动机提升重物的装置。
已知重物质量m=50kg,电源电压U=110V保持不变,电动机线圈的电阻R=4Ω,不计各处摩擦,当电动机以某一速度匀速向上提升重物时,电路中的电流I=5A(g=10N/kg)。
求:
(1)电源的输出功率;
(2)电动机线圈电阻R的发热功率;
(3)试从能量转化和守恒的角度,求重物上升的速度大小。
9.(2019成都模拟题)如图甲所示,某工厂要研发一种新型材料,要求对该材料的承受的撞击力进行测试.在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关s,由静止自由释放重物,经撞击后样品材料仍完好无损.从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,电流表的示数I随时间t变化的图象如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的图象如图丙所示.电源的电压U=24V,定值电阻R0=10Ω.求:
(1)在重物下落的过程中,压力传感器的电阻是多少?
(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多少?
10.(2019齐齐哈尔模拟题)近年来,我市的轿车市场十分火爆,各种新型轿车驶进千家万户。
如图乙所示为某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。
其中电源电压恒为6V,R0是阻值为5Ω的定值电阻,A是油量指示表(实质是一只电流表,油量的变化通过电流的变化同步显示出来)。
Rx为压敏电阻,它的电阻随受到的压力变化关系如下表。
(取g=10N/kg)
压力/N
0
50
100
150
200
250
300
350
400
电阻/Ω
550
395
275
170
90
60
40
25
5
(1)若轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动,且整个运动过程中受到的阻力不变,速度v与时间t的关系如图丙所示,在0~25s时间内,轿车的牵引力与阻力关系可能的是:
牵引力________阻力(选填“大于”、“等于”、“小于”、“大于或等于”)。
(2)由
(1)中的条件求在0~5s时间内轿车发动机做功多少?
(3)如果空油箱的质量为5kg,油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少?
(4)若电流表的量程为0~0.6A,该油箱加满油时,指针恰好指示最大刻度,求油箱的容积。
(ρ汽油=0.7×103kg/m3)
ρ油11.(2019陕西模拟题)如图中甲是电子秤的原理图(图中压力表是用电流表改装的)。
已知电源电压为24V,电阻R0=60Ω,压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图像如图乙,压力传感器表面能承受的最大压力为400N,压杆与压力传感器的接触面积是2×104m2(托盘和压杆的质量可以忽略不计)。
求:
(1)该压力传感器能承受的最大压强;
(2)当压力为200N时,由乙图可知压力传感器Rx的阻值是多少?
(3)当压力为200N时,通过R0的电流为多少?
R0消耗的电功率为多少?
12.(2019兰州模拟题)为提倡环保,促进节能减排,鼓励使用新能源,国家税务总局等部门出台相关免征车船税优惠政策,纯电动汽车也在免税之列.
最大允许总质量
18000kg
核定载客人数
57
电动机额定功率
90kW
电动机额定电压
600V
电池容量
600Ah
一辆纯电动客车铭牌上部分参数如表格所示.某次搭载乘客时车与人的总质量为15000kg,假设车在额定功率下以20m/s的速度沿水平路面匀速行驶20min,所受阻力为车与人总重力的0.02倍,g取10N/kg.求:
(1)电动机的额定电流;
(2)该过程客车消耗的电能;
(3)该过程客车所受阻力的大小;
(4)该过程客车牵引力所做的功.
13.(2019安徽模拟题)我国规定的饮酒驾车和醉酒驾车标准如表.如图甲是对驾驶员进行现场检测的呼气式酒精检测仪,用于检测驾驶人员呼气酒精浓度.呼气中的酒精浓度与血液中的酒精浓度关系为:
血液酒精浓度X=呼气酒精浓度y×2200.
类型
标准(血液中的酒精浓度X)
非饮酒驾车
Χ<20mg/100mL
饮酒驾车
20mg/100mL≤Χ<80mg/100mL
醉酒驾车
Χ≥80mg/100mL
酒精测试仪由酒精气体传感器(相当于随呼气酒精浓度变化的变阻器),与一个定值电阻及一个电压表组成,图乙是它的原理图,电源电压1.5V,定值电阻R1=40Ω,传感器的电阻值R2与呼气酒精浓度y的关系如图丙所示.测试时,按下开关等仪器正常后,被测者口含紧吹气管吹气4s,测试仪显示结果.
①某驾驶员接受测试,电压表示数是0.5V.该驾驶员测试结果是什么类型?
②如果被测者测试时,口没有含紧吹管吹气,请根据流体压强与流速的关系,分析对测试结果的影响.
14.(2018湖南岳阳)小雯设计了一个测量物体重力的托盘称,如图是原理示意图,其中的托盘用来放置被测物体的,OBA是可以绕0点转动的杠杆,R1是压力传感器,(其电阻值会随所受压力大小变化而变化,变化关系如下表),R0为定值电阻,显示重力大小的仪表是一个量程为0——3V的电压表,已知OA∶OB=2∶1,R0=100Ω,电源电压恒为3V(忽略托盘、杠杆及压杆的重力)
(1)拖盘上没有物体时,压力传感器R1的电阻值
(2)当托盘上放被测物体时,电压表的示数如图,则此时压力传感器R1上的电压是多少?
(3)第
(2)题中被测物体的重力是多少?
15.(2019哈尔滨模拟题)图甲是海上打捞平台装置示意图,使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05m/s的速度匀速吊起,图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图象(不计摩擦、水的阻力及绳重,ρ水=1.0×103kg/m3.g=10N/kg)。
请解答下列问题:
(1)物体A的体积是多少?
(2)物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%,当物体A完全离开水面后,滑轮组的机械效率是多少?
(3)当物体A完全离开水面后,电动机两端电压为380V,通过的电流为5A,电动机线圈的电阻为多少?
(不计电动机内部摩擦)16.(2019福建)体感器的可以把力学物理量转化成电学信号,然后通过相互之间的函数关系,直接引用力的大小。
测量压力大小的压力传感器,工作原理如图所示,其中M、N均为绝缘材料,M、N间有可收缩的导线(电阻大小不计),弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,电源电压恒为12V,已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。
闭合开关S,压力F0=0时,滑片P在最上端;压力F1=1N时,电流表示数为1A,电压示数为3V,当滑片P滑至最下端时,电压表示数为7.5V.求:
(1)定值电阻R1的大小;压力F1与R2阻值之比k;
(2)当滑片P滑至最下端时,压力F2的大小;
(3)压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。
17.(2019山西模拟题)电动汽车因其节能、环保而受到人们的青睐。
某品牌电动汽车,驾驶员与车的总质量为1.6t,车静止时轮胎与地面接触的总面积为0.08m2.汽车在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶20min,此时驱动电机的输入电压为300V,电流为60A,汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍,g取10N/kg。
求电动汽车:
(1)静止在水平地面上对地面的压强。
(2)匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能。
(3)匀速行驶过程中牵引力的大小。
(4)匀速行驶过程中牵引力所做的功。
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