专题2.21 力、热、电综合计算-【中考必备】备战2020全国中考物理真题分类全解析（140套）

2.21 力、热、电综合计算 1．（2019·毕节）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？ 2．（2019·河南）某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压U恒为15V，定值电阻R0=10Ω，R1为一竖直固定光滑金属棒，总长40cm，阻值为20Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80N，高60cm，底面积为100cm2。当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中，此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。闭合开关S，试问： (1)当水位下降时，金属棒接入电路的长度 ，电压表示数 。(两空均选填“增大”或“减小”) (2)当水位处于位置A时，电压表的示数为多少? (3)水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?(已知ρ水=1.0×10kg/m3，g=10N/kg) 3．（2019·大庆）善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。 （1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝　 　（用给出的物理量表示），由此可知，此密度计漂浮在煤油（密度为0.8×103kg/m3）中时浸入深度h煤油＝　 　h水（填数值），密度计刻度特点是　 　（选填选项前序号①上小下大 ②上大下小 ③均匀 ④上疏下密 ⑤上密下疏）。 （2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。 ①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是　 　Ω。 ②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。 （3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时的密度为1.1×103kg/m3。杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m，则合金块的密度是　 　kg/m3。（g取10N/kg） 4．(2019·陕西)如图甲为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路。Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小。R1、R2、R3均为电热丝，且R1=R2=400Ω。闭合开关S1、S2，电热器开始加热。 （1）控制电路中，电磁铁的上端是 极。 （2）加热时，动触点a与上方静触点b，c接通，工作电路的总功率是多少？ （3）电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图乙所示。当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？ （4）保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？ 5. (2019·烟台)某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。如图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的档位变换。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。 型号 LWI.Z20-19 电源 AD220V 50Hz 加热功率 80