专题08 电与力专题计算-备战2021年中考物理必考计算精解精练

专题08 电与力 一、方法指导 该类题型综合多种物理知识点，紧密联系生活实际，立意于新的物理情景，知识跨度大，综合性强，难度高，解题过程中，应结合题中条件，联系对应的物理模型，选择适当的物理知识分析求解。 二、类型解读 通常这种类型的分类是根据力、电和热学之间的结合分类，常见的分类有力热综合(如汽车的运动)、电热综合(如电热器)、电力综合(电动车)等，这种分类方式并不能较全面的概括这种类型的综合题，比如题中出现太阳能、潮汐能等能量形式，学生就不知道如何归类。而且这种分类方式也不能具体指导学生如何解答此类综合题，故本书对初中较复杂的这类综合题做如下分类： 1、基本公式或基本原理的组合。其中包括力学基本公式和原理、电学基本公式、热学基本公式等在某个实际应用的题干中出现，没有相关的联系。 2、能量转化的效率问题。涉及到机械能、电能、热能、太阳能、潮汐能等各种能量相互转化的效率，解题关键是弄清什么能转化成什么能，前者即为总能量，后者为有用的能量，基本的效率公式形式是 或 。只要能根据能量转换写出效率公式，然后将力学、电学或热学基本公式代入即可解题。 3、利用图象或表格进行综合。此类问题往往利用图象或者表格数据将力学、电学和热学综合在一起，常常会和电学的动态电路相结合增加试题的难度。学生要能在图象或表格中找到物理量之间的数量关系，并且熟练掌握动态电路分析，才能顺利解决这类问题。 考点一：电力计算 1．（2020•岳阳）某物理兴趣小组设计了一个拉力传感器，工作原理如图所示。其中M、N均为绝缘材料，将N固定在地面上，P、Q间是可伸缩导线（电阻不计），弹簧上端M和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压为12V，拉力F竖直向上。闭合开关S，当拉力为10N时，电流表示数为1A，电压表示数为2V．（1）拉力F为10N时，求R2接入电路的阻值大小； （2）拉力F为10N时，求10s内R1产生的热量； （3）已知拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系，即：F＝kR2，求k的数值；拉动M，当电压表示数为8V时，求拉力F的大小。 【解析】解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。 （1）当拉力为10N时，电流表示数为1A，电压表示数为2V， 由I＝可得，R2接入电路的阻值： R2＝＝＝2Ω； （2）因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，拉力F为10N时，R1两端的电压： U1＝U﹣U2＝12V﹣2V＝10V， 则10s内R1产生的热量： Q1＝W1＝U1It＝10V×1A×10s＝100J； （3）R1的阻值： R1＝＝＝10Ω， 由题意可知，拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系，即：F＝kR2， 则k＝＝＝5N/Ω， 当电压表示数为8V时，R1两端的电压： U1′＝U﹣U2′＝12V﹣8V＝4V， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，电路中的电流： I′＝＝，即＝， 解得：R2′＝20Ω， 由F＝kR2可得，拉力F的大小： F′＝kR2′＝5N/Ω×20Ω＝100N。 答：（1）拉力F为10N时，R2接入电路的阻值为2Ω； （2）拉力F为10N时，10s内R1产生的热量为100J； （3）k的数值为5N/Ω，当电压表示数为8V时拉力F的大小为100N。 2．（2020•河池）如图是一种用于建筑工地、桥梁施工等工程的爬梯式混凝土搅拌机。工作时，搅拌机将原料加工成混凝土后自动倒入运料斗，在提升电机的带动下，运料斗通过爬梯顶端定滑轮沿竖直爬梯上升到一定位置，然后将混凝土卸下。该爬梯式搅拌机部分参数如表所示，求： 型号 J2M310 整机质量（kg） 2000 空的运料斗质量（kg） 70 提升电机额定功率（kW） 4.5 （1）提升电机正常工作8h，消耗的电能是多少kW•h？ （2）若运料斗每次能运送混凝土400kg，则运送40m3的混凝土至少需要多少次？（设混凝土的密度为2×103kg/m3） （3）某次将装有4000N混凝土的运料斗提升9m，若提升部分的机械效率为80%，则提升过程中运料斗受到的阻力是多少N？（不计绳重及滑轮摩擦） 【解析】解：（1）电机正常工作8h，P＝P额＝4.5kW， 则所消耗的电能：W＝Pt＝4.5kW×8h＝36kW•h； （2）40m2的混凝土的质量： m＝ρV＝40m3×2×103kg/m3＝8×104kg， 若每次所装混凝土质量为400kg，故要运的次数： n＝＝200； （3）有用功为克服混凝重力做的功，因不计绳重、滑轮摩擦及空气阻力，故做的额外功为克服运料斗的重力和克服运料斗受到爬梯的阻力做的功， 运料斗的重力G斗＝m斗g＝70kg×10N/kg＝700N， 则根据η＝＝＝＝可得： 提升过程中运料斗受到的阻力f