专题11 电与磁专题计算-备战2021年中考物理必考计算精解精练

专题11 电与磁 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。 1．（2019•恩施州）某体育运动中心为了研究蹦床运动员的训练情况，在蹦床上接入压力传感器，压力传感器所在电路如图甲。已知某运动员质量为50kg，某次从距离蹦床一定高度处跳下的过程中，研究得到电路中两个电压表读数与电路中电流之间的关系如图乙所示，压力传感器的电阻与所受压力之间关系如图丙。试计算： （1）定值电阻R1的阻值。 （2）电源电压和定值电阻R2的阻值。 （3）当电路中电流达到最大时，运动员受到的合力为多少N？ 【解析】（1）因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，因此图象a为电压表V1示数变化图象，图象b为电压表V2示数变化图象； 因为电压表测量R1两端电压，所以据图象a可得：U1＝4V，I1＝4A； 由I＝可得，R1＝＝＝1Ω； （2）因为电压表V2测量压力传感器和R1两端总电压，所以由图象b可知，当U2＝10V时，I2＝1A；U2′＝4V，I2′＝4A； 根据欧姆定律和图象b可得： U＝10V+1A×R2 ① U＝4V+4A×R2 ② 联立①②可得：电源电压U＝12V， 定值电阻的阻值：R2＝2Ω； （3）分析可知，当传感器电阻变为0时，此时两个电压表示数相等，电路中电流达到最大，由图象可得：Imax＝4A， 由图丙可得弹簧对运动员的弹力：F弹为800N， 所受合力：F＝F弹﹣G＝F弹﹣mg＝800N﹣50kg×10N/kg＝300N。 答：（1）定值电阻R1的阻值为1Ω。 （2）电源电压为12V，定值电阻R2的阻值为2Ω。 （3）当电路中电流达到最大时，运动员受到的合力为300N。 2．（2020•泰安）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。 （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其它条件不变，只更换电阻R0，试求出更换后的R0′的大小。 ②其它条件不变，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？ 【解析】解： （1）平板上物体所受重力G1＝80N、G2＝100N时，对平板的压力FA1＝G1＝80N、FA2＝G2＝100N， 由杠杆平衡条件可得： FA1×OA＝FB1×OB、FA2×OA＝FB2×OB 由题知，OA：AB＝1：4，则OA：OB＝1：5， FA1×OA＝FB1×OB、FA2×OA＝FB2×OB 平板B点受到的压力： FB1＝FA1＝×80N＝16N， FB2＝FA2＝×100N＝20N， 由于力的作用是相互的，压力传感器受到的压力分别为16N、20N， 由R的阻值随所受压力F变化关系图象得，R1＝30Ω、R2＝20Ω， 由欧姆定律得： I1＝＝＝＝0.3A， I2＝＝＝＝0.4A； （2）由（1）的计算可知，平板上物体重100N时，压力传感器受到的压力为20N，压力传感器的电阻R2＝20Ω， 此时电池组电压： U1＝I0R总2＝I0（R2+R0）＝0.3A×（20Ω+10Ω）＝9V； （3）①其它条件不变，只更换电阻R0为R0′，由题意得 U1＝I2R总2′＝I2（R2+R0′） 9V＝0.4A×（20Ω+R0′） 解得： R0′＝2.5Ω； ②电池组用久后电压变小，电路中电流变小，要增大电路中电流，需减小压力传感器的电阻，就要增大压力传感器受到的压力，其它条件不变，由杠杆平衡条件可知，需向左调节A触点，设调节距离为L，此时压力传感器阻值为R3， U1＝I2R总3＝I2（R3+R0） 9V＝0.4A×（R3+10Ω） 解得R3＝12.5Ω， 从图象可知传感器受到的压力为23N， 由于力的作用是相互的， 杠杆B点受到的压力： FB3＝23N， 由杠杆平衡条件可得： FB3×OB＝FA2×（OA+L） 23N×OB＝100N×（OA+L） 23N×1m＝100N×（×1m+L） 解得： L＝0.03m＝3