内容正文:
计算题组训练一
计算题(本题包括2小题,共21分。解答过程必须写出必要的文字说
明、公式和重要的演算步骤,只写最后答案的不能得分,有数值计算的
题,答案中必须明确写出数值和单位)
1. (9分)智能马桶等智能家居带给我们健康、舒适的生活。某品牌智
能马桶座圈的简易加热电路如图所示,电阻R1和R2是阻值恒定的电热
丝,单刀双掷开关S2可接a或b,再通过开关S1的通断,实现“高、中、
低”三种温挡的调节,其中低温挡的功率为20W,电阻R2为1 210Ω。
1
2
(2)当开关S1闭合,S2接a时,该座圈的电路相当于下列选项中
的 (填序号)。
(3)1kW·h的电能可供该座圈低温挡工作多少小时?
解:由P=得,1kW·h的电能可供该座圈低温挡工作的时间t==
=50h。
C
(1)座圈加热时,把电能转化为 能。
内
1
2
(4)该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少?
解:当开关S1断开,S2接b时,R1与R2串联,电路电流最小,该座圈处于
低温挡,由P=UI=得,
此时电路的总电阻R总===2 420Ω,
则R1=R总-R2=2 420Ω-1 210Ω=1 210Ω;
当开关S1闭合,S2接b时,R2短路,电路为R1的简单电路,电路电流较
大,该座圈处于中温挡,
中温挡工作时的电功率P中温===40W。
1
2
2. (12分)如图甲,拉力F通过滑轮组,将正方体金属块从水中匀速拉
出至水面上方一定高度处。图乙是拉力F随时间t变化的关系图像。不计
动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力,ρ水=1.0×103kg/m3,
g取10N/kg。求:
1
2
(1)金属块浸没在水中时受到的浮力;
解:由题图甲可知,n=2,不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属
块的阻力,当金属块完全露出水面后,
即为题图乙中的t2~t3时刻,金属块不受浮力,F=G,
该金属块重力G=2F=2×108N=216N,
当金属块浸没在水中时,即为题图乙中的0~t1
时刻,
则2F'=G-F浮,所以金属块浸没在水中时受到的
浮力F浮=G-2F'=216N-2×68N=80N。
1
2
(2)金属块的密度;
解:金属块浸没在水中时,排开水的体积
V排===8×10-3m3,
则金属块的体积V=V排=8×10-3m3,
金属块的密度
ρ金====2.7×103kg/m3。
1
2
(3)如果直接将金属块平放在水平地面上,它对地面的压强。
解:金属块的棱长a===0.2m,
则受力面积S=a2=(0.2m)2=0.04m2,
金属块平放在水平地面时对地面的压强
p====5.4×103Pa。
1
2
$$计算题组训练二
计算题(本题包括2小题,共21分。解答过程必须写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤,只写最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
1. (9分)梅雨季节空气湿度(RH)较大,人会感觉不舒服,人体感觉比较舒服的湿度范围是40%~60%。小聪设计了一款湿度计,从湿度计由小量程电流表改装而成)指针所指刻度可知湿度大小,其原理如图甲所示。R0为
1 000Ω的定值电阻,电源电压恒为6V,R为湿敏电阻,其阻值随空气湿度的变化关系如图乙所示。当指针所指湿度对应电流表示数为2mA时,求:
1
2
(1)电路消耗的总功率;
解:由题图甲可知,闭合开关S,两电阻串联,电流表测量电路中的电
流,当指针所指湿度对应电流表示数为2mA时,电路中的电流I=2mA
=0.002A,
电路消耗的总功率P=UI=6V×0.002A=0.012W。
1
2
(2)如果空气湿度不变,3min内电阻R0消耗的电能;
解:3min内电阻R0消耗的电能
W=I2R0t=(0.002A)2×1 000Ω×3×60s=0.72J。
(3)此时的空气湿度,并判断人体感觉是否舒服。
解:根据欧姆定律可知,此时电路的总电阻
R总===3 000Ω,
根据电阻串联的特点可知湿敏电阻的阻值
R=R总-R0=3 000Ω-1 000Ω=2 000Ω=2kΩ,
从题图乙中可知此时的空气湿度为45%,因人体感觉比较舒服的湿度RH
范围是40%~60%,故此时人体感觉舒服。
1
2
2. (12分)某科技小组的同学想制作一个简易浮力秤来测质量。他们
剪掉空塑料瓶的瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖上系一块质量适当的石块,然
后将其倒置在水桶里。当瓶中不放被测物体静止时,在瓶上与水面相平
位置标记为零刻度线,再在瓶身上均匀标记其他刻度线,左侧标记的是
长度值(单位:cm);若在刻度线右侧标上相应的质量值,即可做成一
个简易浮力秤,如图所示。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,其横截面
积为50cm2,不放被测物体时浮力秤的总质量为170g,水的密度为
1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
1
2
(1)画出图中浮力秤的受力示意图。
【答案】
(2)求图中所示状态浮力秤受到的浮力。
解:浮力秤漂浮,依据平衡条件可知
F浮=G秤=m秤g=170×10-3kg×10N/kg=1.7N。
1
2
(3)求浮力秤上2cm刻度线对应的质量值。
解:浮力秤浸到2cm刻度线漂浮时,秤内被测物的质量为m测,不放入被
测物时F浮=G秤,放入被测物时
F'浮=G秤+m测g,可知m测g=F'浮-F浮,
依据阿基米德原理F'浮=G称+ρ水gΔV排,
则m测g=ρ水ΔV排g,即m测=ρ水ΔV排=ρ水SΔh=1.0×103kg/m3×50×
10-4m3×0.02m=0.1kg=100g。
1
2
$$