2025年中考复习综合实践题专题训练

专题五　综合实践题 类型一　力学综合实践题 （一）功与功率 [例1] （2024·包头） 如图，装载车和收割机以2m/s速度同向做匀速直线运动，收割机每分钟将50kg粮食装载到车上。装载车空载时质量为5×103kg，车轮与地面总接触面积为0.5m2，车受到的阻力为车总重力的0.2倍。（g取10N/kg，收割开始时车为空载状态，设装载车始终在水平地面上，不计空气阻力）求： （1）装载车1分钟内走过的路程； （2）装载车空载时对地面的压强； （3）装载车工作多长时间功率达到30kW。 [点拨] 公式v＝，G＝mg，p＝，W＝Fs，P＝Fv，注意物体运动状态与受力分析。 解：（1）装载车1分钟内走过的路程 s＝vt＝2m/s×60s＝120m （2）装载车空载时对地面的压力 F＝G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N 装载车空载时对地面的压强 p＝＝＝1×105Pa （3）装载车功率达到30kW时，受到的牵引力为 F＝＝＝1.5×104N 装载车匀速行驶，处于平衡状态，受到的阻力与牵引力相等，即 f＝F＝1.5×104N 因车受到的阻力为车总重力的0.2倍，故 f＝0.2G总＝1.5×104N 车和粮食的总重力为 G总＝＝＝7.5×104N 粮食的总重力 G粮＝G总－G空＝7.5×104N－5×103kg×10N/kg＝2.5×104N 粮食的质量 m粮＝＝＝2.5×103kg 由题意可知，收割机每分钟将50kg粮食装载到车上，则装载车工作的时间 t＝＝50min （二）浮力、压强 [例2] .2024年4月19日，我国海洋油气生产平台“海基二号”总体结构完成安装，它刷新了高度、质量、作业水深和建造速度等多项亚洲纪录，“海基二号”由上部组块和水下的导管架组成。图甲是质量为6×104t的“海洋石油229”驳船将质量为3.7×104t的导管架运载至安装海域的情景。 （1） 如图甲所示，导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板，这4块钢板的作用是增大 受力面积，减小压强。“海基二号”在指定海域成功安装后，这4块钢板处于水深324m的海底处，它们受到海水的压强是3.24×106Pa； （2）导管架和驳船拖航的速度约为100m/min，它们到达240km外的安装海域所需要的时间约为40h。导管架和驳船沿直线向右匀速航行时，若以图乙中的长方形表示驳船上的导管架，请在图中画出导管架受力的示意图； （3）这次海上安装采用了滑移下水方式：工程人员将驳船船头水舱的水排出一部分，又向船尾水舱注入一部分水，使驳船小角度倾斜，最后将驳船和导管架之间的连接点切割分离，导管架就在自身重力作用下顶端朝前沿着轨道滑入海中。若驳船船头水舱排出的水和船尾水舱注入的水的体积分别为2.2×103m3和6×103m3时，导管架顶端浸入海水中的体积为200m3，则驳船和固定在驳船上的导管架总共受到的浮力是多少？ [点拨] 压强的计算：p＝（通用），p＝ρgh（液体）。速度的计算：v＝。浮力的计算：F浮＝G（漂浮、悬浮）。 （3）驳船小角度倾斜前，驳船和导管架的总重力 G总＝（m驳＋m架）g＝（6×104×103kg＋3.7×104×103kg）×10N/kg＝9.7×108N 驳船小角度倾斜时，水舱中水增加的重力 ΔG＝Δmg＝ρ海水ΔVg＝1.0×103kg/m3×（6×103m3－2.2×103m3）×10N/kg＝3.8×107N 驳船小角度倾斜时处于漂浮状态，总浮力等于总重力，即 F总＝G总＋ΔG＝9.7×108N＋3.8×107N＝1.008×109N （三）简单机械 [例3] 如图是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”，在两个支架上摆放一根直的硬棒，支点为O1、O2，A端系一石块，B端装有轮轴，轮轴能绕着硬棒转动，悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上，若空桶质量为10kg，轮轴质量为10kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置。O1A长为0.6m，O1O2长为1m，O2B长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取10N/kg） （1）人对辘轳不施加力。桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，求石块质量最多为多少；若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装多重的水； （2）若桶内水的质量为40kg，人用时20s将桶匀速提升3m，此时辘轳提水的机械效率为50%，求桶对水做的功，人做功的功率。 [点拨] 公式：η＝×100%，杠杆F1l1＝F2l2，P＝，W＝Fs，注意支点的选择。 （1）桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，支点为O1，由杠杆平衡条件得到 G石×O1A＝（G轮＋G桶）×O1B m石g×O1A＝（m轮＋m桶）g×O1B m石×0.6m＝20kg×（1m＋0.8m） m石＝60kg 若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，支点为O2，由杠杆平衡条件得到 G石1×O2A＝（G轮＋G桶水）×O2B m石1g×O2A＝（m轮＋m桶水）g×O2B 40kg×（0.6m＋1m）＝（m轮＋m桶水）×0.8m m桶水＝70kg 桶中最多可装水 m水＝m桶水－m桶＝70kg－10kg＝60kg （2）桶对水做的功为 W＝Gh＝mgh＝40kg×10N/kg×3m＝1200J 总功 W总＝＝＝2400J 人做功的功率 P＝＝＝120W 类型二　电学综合实践题 （一）纯电路类 [例4] （2024·安徽）如图所示的电路中，电源两端电压为U＝9V，R1、R2、R3均为定值电阻，其中R2＝45Ω，R3＝30Ω。 （1）当闭合开关S和S1，断开开关S2时，求R3两端的电压U3； （2）当开关S、S1和S2均闭合时，求电流表的示数I； （3）当闭合开关S，断开开关S1和S2时，电压表示数为6V，求R1消耗的电功率P。 [点拨] 解题时正确分析电路结构，并准确画出各状态的等效电路图。熟练掌握串、并联电路特点，灵活运用电学公式列出计算式，注意电源电压和定值电阻的阻值不变。 解：（1）由电路可知，当闭合开关S和S1，断开开关S2时，电路中只有R3，所以此时R3两端的电压U3等于电源电压，即 U3＝U＝9V （2）由电路可知，当开关S、S1和S2均闭合时，R1被短路，R2和R3并联，电流表测干路电流，根据并联电路电压的特点可知，R2和R3两端的电压等于电源电压，根据欧姆定律，则通过R2支路的电流为 I2＝＝＝0.2A 通过R3支路电流为 I3＝＝＝0.3A 根据并联电路电流的特点，此时干路电流为 I＝I2＋I3＝0.2A＋0.3A＝0.5A 因此电流表的示数为0.5A。 （3）由电路可知，当闭合开关S，断开开关S1和S2时，R1和R3串联，电压表测R3两端电压，电流表测电路电流，此时电压表示数为6V，则电路电流为 I′＝＝＝0.2A 根据串联电路电压的特点可知，R1两端的电压为 U1＝U－U3′＝9V－6V＝3V 则R1消耗的电功率为 P＝U1I′＝3V×0.2A＝0.6W （二）家用电器类 [例5] （2024·枣庄）如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅简化电路，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。 （1）在工作电路中，指示灯L标有“2V0.2A”字样，要使指示灯L正常工作，则保护电阻R0的阻值为多大？ （2）把空气炸锅单独接入家庭电路中正常工作2min，电能表上标有600r/（kW·h）的字样，其转盘刚好转了20转，则空气炸锅的电功率是多少？ （3）在控制电路中，电源电压恒定为3V，用R3来设置加热温度，热敏电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当设定加热温度为某一温度时，R3的阻值恰好为40Ω，闭合开关S，工作电路接通，开始加热；当控制电流I＝0.03A时，衔铁被弹起，停止加热，则设定的加热温度是多少？ [点拨] 电路分析是关键，保护电阻起分压作用。一段时间内消耗的电能W等于实际转数除以电能表上标有600r/kW·h，注意该计算过程中的单位。结合R－t图确定温度。 解：（1）R0和指示灯L串联，R0两端的电压为 U0＝U－UL＝220V－2V＝218V 指示灯L正常工作，通过R0的电流为 I0＝IL＝0.2A 保护电阻R0的阻值为 R0＝＝＝1090Ω （2）转盘刚好转了20转，空气炸锅消耗的电能 W＝＝kW·h 空气炸锅的功率 P＝＝＝1kW （3）衔铁被弹起时，控制电路的总电阻为 R＝＝＝100Ω 此时热敏电阻 R2＝R－R3＝100Ω－40Ω＝60Ω 由乙图可知，当R2＝60Ω，设定温度为200℃ [例6] （2024·黄冈模拟）小明家买了一个两挡位的电烤炉，电烤炉加热板部分的简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、低挡位切换。电烤炉的相关参数如表格所示，求： 额定电压 220V 高温挡功率 800W 低温挡功率 400W （1）电烤炉在低温挡正常工作时的电流；（结果保留一位小数） （2）电阻R2的阻值； （3）若在用电高峰期，家庭电路的实际电压为198V，电烤炉在高温挡工作30min能使图乙中的电能表表盘转动的圈数。 　 [点拨] 电路分析是关键，挡位与电功率大小相关，电压一定时电功率大小决定于总电阻大小。 解：（1）据表格可知低温挡功率为P低＝400W，根据P＝UI得，电烤炉在低温挡正常工作时的电流为 I低＝＝≈1.8A （2）由图甲知，旋转开关连接1时，R1、R2串联总电阻最大，由P＝UI＝可知，为低温挡；旋转开关连接2时，电路只连接R1，为高温挡；高温挡时电阻 R高＝R1＝＝＝60.5Ω 低温挡时电阻 R低＝R1＋R2＝＝＝121Ω 则电阻R2的阻值 R2＝R低－R1＝121Ω－60.5Ω＝60.5Ω （3）电烤炉在高温挡工作时间 t＝30min＝1800s 电路的实际电压为198V，电烤炉在高温挡工作30min所做的电功 W＝t＝×1800s＝1166400J＝0.324kW·h 电能表转的圈数为 n＝3000r/（kW·h）×0.324kW·h＝972r （三）取值范围类 [例7] 为了方便学生就餐，某学校餐厅使用了一款智慧餐盘，该系统可以自动识别餐盘中食品的种类和质量，并在显示屏上显示出价钱，通过人脸识别系统自动扣费。某实践小组在了解智慧餐盘的工作原理后，他们利用电压恒为24V的电源、量程为0～15V的电压表、定值电阻、滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）等器材设计了一款自动称量装置，使用时，物体的质量可以从标注质量后的电压表表盘上直接读出。当餐盘不放物体时，滑片P恰好位于滑动变阻器的a端，如图甲所示。闭合开关S，滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到15V，此过程的最大称量质量为2kg。实践探究过程中同学们还发现，滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器a端与滑片P所在位置之间的阻值和a、P之间的距离成正比。求： （1）定值电阻R0在电路中的作用是什么？阻值为多少？ （2）整个电路消耗的电功率的变化范围是多少？ （3）当滑片P位于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为多少（结果保留一位小数）？此时对应的物体质量为多少？ （4）实践小组在对电压表表盘进行质量标注的过程中发现，表盘上原刻度的每一小格对应的质量值是不同的，即质量刻度不均匀，如图乙所示。请设计一个可以实现质量刻度均匀的电路，在图丙方框内画出，并从节能的角度对甲、丙两个电路作出评价。 解：（1）保护电路；根据题意可知，滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到15V，此过程的最大称量质量为2kg，此时的电压是15V，滑动变阻器R接入电路阻值最大，为100Ω，此时电路中的电流是 IR＝＝＝0.15A 定值电阻R0的阻值为 R0＝＝＝＝60Ω （2）根据题意可知，滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到15V，所以滑片P在a端时，电路中只有定值电阻R0，根据 P＝UI＝可知，整个电路消耗的电功率为 P1＝＝＝9.6W 滑片P在b端时，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，同理可知，整个电路消耗的电功率为 P2＝＝＝3.6W 整个电路消耗的电功率的变化范围是3.6W到9.6W （3）当滑片P位于滑动变阻器的中点时，滑动变阻器接入电路中的电阻为50Ω，此时电路中的电流为 I＝＝＝A 电压表的示数为 UV＝IR′＝A×50Ω≈10.9V 滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比，最大称量质量为2kg，当滑片P位于滑动变阻器的中点时，质量为1kg （4）要使表盘上刻度均匀，必须保证电流不变，电压表示数与它所跨接的部分阻值成正比，电路如图： 与图甲相比，该电路电流最小且保持不变，比图甲电路更节能。 类型三　力、电、热综合实践题 [例8] 据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 （1）氢燃料电池将化学能直接转化为电能； （2）当储氢瓶内气体压强为3.5×107Pa时，求瓶内壁1cm2的面积上受到的压力； （3）以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。 ①求卡车的行驶速度； ②求卡车所受牵引力； ③求与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量。（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取4.3×107J/kg） （2）当储氢瓶内气体压强为3.5×107Pa时，由p＝得，瓶内壁1cm2的面积上受到的压力 F＝pS＝3.5×107Pa×1×10－4m2＝3.5×103N （3）①卡车的行驶速度 v＝＝＝72km/h＝20m/s ②根据p＝可得，卡车输出能量 W＝Pt＝172kW×1h＝172kW·h＝172×3.6×106J＝6.192×108J 由W＝Fs可得卡车匀速行驶72km所受牵引力 F＝＝＝8.6×103N ③解法一： 由η＝×100%＝×100% 可得，燃油完全燃烧释放的热量为 Q＝×100%＝J＝1.72×109J 由Q＝qm可得需要的燃油 m燃油＝＝＝40kg 减排的二氧化碳 m二氧化碳＝3.3m燃油＝132kg 解法二： 燃油燃烧生成的热量Q＝qm 效率η＝×100%＝×100% 联立可得 ηqm燃油＝W 需要的燃油 m燃油＝＝＝40kg 减排的二氧化碳 m二氧化碳＝3.3m燃油＝132kg 训练部分 类型一　力学综合实践题 （一）功与功率 1. （2024·白银）如图所示，电动独轮平衡车深受年轻人的青睐。爸爸给小东也买了一辆平衡车做礼物，平衡车的一些参数如表格所示。小东在广场上的水平路面上以最高速度匀速骑行了3 min。若小东的质量为45 kg，求： （1）小东3 min骑行的距离； （2）小东在水平路面上骑行时，车对地面的压强；（g＝10 N/kg） （3）若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍，则小东在水平路面上以最高速度匀速骑行时，平衡车的功率。 平衡车参数 净重 10 kg含电池组 最高车速 18 km/h 轮胎接地面积 5 cm2 　　 解：（1）小东3 min骑行的距离 s＝vt＝18 km/h×3× h＝0.9 km＝900 m （2）小东在水平路面上骑行时，车对地面的压力 F＝G总＝m总g＝（45 kg＋10 kg）×10 N/kg＝550 N 车对地面的压强 p＝＝＝1.1×106 Pa （3）骑行平衡车时所受阻力 f＝0.1G总＝0.1×550 N＝55 N 因为匀速行驶，所以牵引力F′＝f＝55 N 平衡车的功率P＝＝F′v＝55 N×18× m/s＝275 W （二）浮力、压强 2. （2024·重庆）如图所示，是某型号水下机器人。该机器人可以通过三种方式控制浮沉，第一种是机器人内部水舱充放水，水舱的容积为4×10－3 m3；第二种是利用推进器提供竖直向上的推力F推，F推可以在0～30 N之间调节；第三种是在机器人外部加装不同数量的浮块，每个浮块质量均为0.4 kg，体积均为1×10－3 m3。已知该机器人水舱未充水时的质量为9.5 kg，未装浮块时，机器人的总体积为1.2×10－2m3（体积不变，含机械臂）。已知ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg。 （1）求150 m深处水的压强； （2）求当机器人未加浮块、水舱充满水浸没在水中悬停时，F推的大小； （3）深处水底有一物体（未与水底紧密接触），其密度均匀且为2.5×103 kg/m3，体积为4×10－3 m3，需机器人潜入水中用机械臂抓住物体打捞上来，为确保打捞顺利进行，机器人下水前需制定好能让机器人抓住物体上浮的方案，在F推调到30 N的情况下，还需如何利用另外两种方式实现上浮，请通过计算给出一种合理方案。 解：（1）150 m深处水的压强 p＝ρgh＝1×103 kg/m3×10 N/kg×150 m＝1.5×106 Pa （2）该机器人水舱未充水时的重力为 G＝mg＝9.5 kg×10 N/kg＝95 N 水舱充满水，水的重力G水＝m水g＝ρVg＝1×103 kg/m3×4×10－3 m3×10 N/kg＝40 N 浮力为F浮＝ρgV排＝1×103 kg/m3×10 N/kg×1.2×10－2 m3＝120 N 悬停时，根据二力平衡，所需推力 F推＋F浮＝G＋G水 F推＝G＋G水－F浮＝95 N＋40 N－120 N＝15 N （3）物体重力G物＝m物g＝ρ物V物g＝2.5×103 kg/m3×4×10－3 m3×10 N/kg＝100 N 物体浮力F浮′＝ρgV排′＝1×103 kg/m3×10 N/kg×4×10－3 m3＝40 N 物体要上浮，需要的拉力 F拉＝G物－F浮′＝100 N－40 N＝60 N 将水舱排空，机器人可产生拉力 F′＝F浮－G＝120 N－95 N＝25 N 当F推调为30 N时，则还需要的升力由浮块提供，需要浮块提供的浮力为F浮块＝F拉－F′－F推′＝60 N－25 N－30 N＝5 N 每个浮块重力G浮块＝m浮块g＝0.4 kg×10 N/kg＝4 N 每个浮块浮力F浮块′＝ρgV浮块排＝1×103 kg/m3×10 N/kg×1×10－3 m3＝10 N 每个浮块可产生升力为 F浮块″＝F浮块′－G浮块＝10 N－4 N＝6 N 因此，在F推调到30 N的情况下，还可以将水舱中水排空，并用一个浮块，即可让机器人抓住物体上浮。 （三）简单机械 3. “塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，用塔吊可以很方便地将很重的建筑材料运送到高处的工作区域。如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂，C为可沿OB移动的滑轮组。 （1）已知AO＝10 m，OB＝50 m。若塔身的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重为5 t，要想起吊质量为1.25 t，下底面积为2.5 m2的水泥板，则C点应移动到距离O点多远的地方？ （2）水泥板被吊起之前平放在水平地面上，它对地面的压强是多少？ （3）若塔吊20 s内将质量为1.25 t的水泥板匀速提高了4 m，那么，塔吊提升水泥板的功率是多少？ （4）如果整个过程中克服机械做了3×104 J的功，则塔吊的机械效率是多少？ 解：（1）根据题意可知，配重或水泥板对杠杆的拉力大小等于其重力大小；根据杠杠的平衡条件可得GA×OA＝GC×OC 根据G＝mg可得m配g×OA＝m水泥板g×OC 所以，C点应移动到距离O点的距离为 OC＝·OA＝×10m＝40m （2）水泥板被吊起之前平放在水平地面上，它对地面的压力为 F压＝G水泥板＝m水泥板g＝1.25×103kg×10N/kg＝1.25×104N 根据p＝可得，它对地面的压强是 p＝＝＝5×103Pa （3）塔吊对水泥板做的功为 W有＝G水泥板h＝1.25×104N×4m＝5×104J 塔吊提升水泥板的功率是 P＝＝＝2.5×103W （4）塔吊做的总功为 W总＝W有＋W额＝5×104J＋3×104J＝8×104J 则塔吊的机械效率是 η＝×100%＝×100%＝62.5% 类型二　电学综合实践题 （一）纯电路类 4. （2024·广州）某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能，其简化电路如图所示。发热电阻R＝110 Ω，紫外灯L规格为“220 V　50 W”。闭合开关S1和S2，消毒柜正常工作，求： （1）通过R的电流； （2）R的电功率； （3）L工作100 s消耗的电能。 解：（1）由题意可得，灯泡L和电阻R并联在电路中，消毒柜正常工作，所以电路中的电源电压为220V，通过R的电流 I＝＝＝2 A （2）R的电功率为 P＝UI＝220 V×2 A＝440 W （3）紫外灯L两端的电压为220 V，正好处于额定电压工作状态，工作100 s消耗的电能 W＝Pt＝50 W×100 s＝5 000 J 5. （2024·贵州）如图所示电路，电源电压U＝3 V保持不变，定值电阻R1＝5 Ω，闭合开关S，电压表示数为2 V。求： （1）定值电阻R2两端的电压U2； （2）通过定值电阻R1的电流I1； （3）通电10 s，整个电路电流所做的功W。 解：（1）由图可知，R1和R2串联，电压表测R1两端的电压，根据串联分压特点可得：定值 电阻R2两端的电压U2为 U2＝U－U1＝3 V－2 V＝1 V （2）由欧姆定律可得，通过R1的电流I1为 I1＝＝＝0.4 A （3）根据串联电路电流特点可知整个电路的电流为I＝I1＝0.4 A 则整个电路电流做的功为 W＝UIt＝3 V×0.4 A×10 s＝12 J （二）家用电器类 6. （2024·青海）月球上盖房子，真的遥不可及吗？我国某高校科研团队提出设想：利用月球土壤烧制出月壤砖，为人类在月球上建起科研基地做准备。如图甲所示，是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U＝220 V，RA、RB均为电热丝，RA＝RB＝440 Ω。已知水的比热容c＝4.2×103 J/（kg·℃），求： （1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5 kg的水从20 ℃加热到50 ℃，用时600 s： ①水吸收的热量Q吸； ②消耗的电能WA； ③正常工作时的加热效率η（结果保留一位小数）。 （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P总。 解：（1）①水吸收的热量为 Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×0.5 kg×（50℃－20℃）＝6.3×104 J ②当闭合S和S1时，A区单独工作，RA单独工作的功率为PA＝＝＝110 W 则消耗的电能为 WA＝PAt＝110 W×600 s＝6.6×104 J ③正常工作时的加热效率为 η＝×100%＝×100%≈95.5% （2）当S，S1，S2都闭合时，A、B两区同时工作，RA、RB并联，并联电压相等，RA＝RB，根据P＝可知RA、RB功率相等，则如果同时使用A区和B区，电路中的总功率为 P＝2PA＝2×110 W＝220 W （三）取值范围类 7. （2024·绥化）如图，电路中电源电压可调，定值电阻R0＝20 Ω，L1和L2为额定功率不同、额定电流均为0.4 A的小灯泡（忽略温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R的铭牌上标有“40 Ω　1 A”字样，电流表量程0～0.6 A。 （1）只闭合开关S0，电源电压U＝15V时，电流表的示数为0.3 A，求此时滑动变阻器接入电路的阻值； （2）保持（1）中开关状态和电源电压不变，在电路安全的情况下，调节滑动变阻器，求定值电阻R0的功率变化范围； （3）调节电源电压为U1，只闭合开关S1，调节滑动变阻器，灯L1的功率为1.6 W时正常发光，最小功率为0.4 W；再调节电源电压为U2，只闭合开关S2，调节滑动变阻器，灯L2的最大功率为1.6 W，最小功率为0.4 W。（调节滑动变阻器时电路安全）求：U1、U2。 解：（1）只闭合S0时，变阻器R与R0串联，总电阻为R总＝＝＝50 Ω 则此时滑动变阻器接入电路的阻值为 R＝R总－R0＝50 Ω－20 Ω＝30 Ω （2）只闭合S0时，仍为R与R0串联，当变阻器阻值调到最大时，电路中电流最小为 I小＝＝＝0.25 A 则定值电阻R0的最小功率为 P0小＝IR0＝（0.25 A）2×20 Ω＝1.25 W 电流表量程0～0.6 A，分析可知该电路最大电流I大＝0.6 A，此时，R0两端电压为12V<15V，则定值电阻R0的最大功率为 P0大＝IR0＝（0.6 A）2×20 Ω＝7.2 W 所以R0的功率变化范围1.25～7.2 W。 （3）只闭合S1时，R与L1串联，L1额定功率为1.6 W，额定电流为0.4 A；L1功率为0.4 W时，滑动变阻器接入阻值最大为40 Ω。L1电阻为 R1＝＝＝10 Ω 则最小电流为 I1小＝＝＝0.2 A 则此时电源电压U1为U1＝I1小（R1＋R大）＝0.2 A×（10 Ω＋40 Ω）＝10 V 只闭合S2时，R与L2串联，因L1和L2为额定功率不同、额定电流均为0.4 A的小灯泡，因此两个灯泡的电阻不同。当L2功率为1.6 W时，L2不能正常工作，则此时电路的电流应小于0.4 A。要使L2的功率最大，则变阻器阻值为0，根据P＝，电源电压U2为U2＝＝① L2功率为0.4 W时，滑动变阻器接入阻值最大为40 Ω，电源电压U2为 U2＝I2小（R2＋R大）＝（R2＋R大）＝（R2＋40Ω）② 由①②式，解得：U2＝8 V。 类型三　力、电、热综合实践题 8. 在节能减排的今天，油电混合动力汽车（以下称“油电汽车”）已走进普通百姓家庭，油电汽车安装了一台内燃机和一台电机，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。该油电汽车空车质量1120 kg，电池容量44 kW·h，汽车行驶时所受阻力与汽车总重的比值为0.1，g取10 N/kg。 （1）当该油电汽车需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，给汽车提供动力，并通过“电机”给蓄电池充电，从能量转化的角度来看，该“电机”是将机械能转化为电能； （2）该油电汽车空车静止在水平地面上时，车胎与地面总接触面积约为1 000 cm2，则汽车对地面的压强是多少？ （3）小明爸爸的体重为80 kg，小明爸爸独自驾驶该油电汽车匀速行驶时，汽车受到的牵引力是多少？ （4）小明爸爸独自驾驶该油电汽车行驶，其速度随时间的变化图像如图所示，则该油电汽车在第10 min到第40 min时间内牵引力做的功及功率各是多少？ 解：（2）汽车对地面的压力 F＝ G ＝ mg＝1 120 kg×10 N/kg ＝11 200 N 汽车对地面的压强为 p＝＝＝1.12×105 Pa （3）汽车受到牵引力大小 F′＝ f ＝ 0.1G总＝0.1 m总g＝0.1（m车＋m人）g＝0.1×（1 120 kg＋80 kg）×10 N/kg ＝1 200 N （4）汽车匀速行驶的时间 t＝ （40－10）×60 s＝1 800 s 汽车匀速行驶的路程 s＝vt＝15 m/s ×1 800 s＝2.7×104 m 牵引力做的功 W＝F′s＝ 1 200 N×2.7×104 m ＝3.24×107 J 牵引力的功率 P＝＝＝1.8×104 W 9. 如图所示为我国研制的四座氢燃料内燃机飞机验证机。该飞机使用氢为燃料，高压储氢罐可储氢4 kg，最大起飞质量可达1.2×103 kg。已知飞机静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为0.2 m2；在空中以180 km/h的速度匀速直线巡航时，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力为2×103 N。已知氢的热值为1.4×108 J/kg。求： （1）发动机未工作前，飞机静止在水平地面上，达到最大起飞质量时对地面的压强为多少？ （2）高压储氢罐内4 kg的氢完全燃烧放出的热量为多少？ （3）飞机以180 km/h的速度匀速直线巡航0.5 h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为多少？ 解：（1）飞机静止在水平地面上时的压力 F＝G＝mg＝1.2×103 kg×10 N/kg＝1.2×104 N 飞机静止时对水平地面的压强 p＝＝＝6×104 Pa （2）氢完全燃烧放出的热量 Q放＝mq＝4 kg×1.4×108 J/kg＝5.6×108 J （3）由v＝可得，飞机匀速巡航的路程 s＝vt＝180 km/h×0.5 h＝90 km＝9×104 m 牵引力做的功 W＝Fs＝2×103 N×9×104 m＝1.8×108 J 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题五　综合实践题 类型一　力学综合实践题 （一）功与功率 [例1] （2024·包头） 如图，装载车和收割机以2m/s速度同向做匀速直线运动，收割机每分钟将50kg粮食装载到车上。装载车空载时质量为5×103kg，车轮与地面总接触面积为0.5m2，车受到的阻力为车总重力的0.2倍。（g取10N/kg，收割开始时车为空载状态，设装载车始终在水平地面上，不计空气阻力）求： （1）装载车1分钟内走过的路程； （2）装载车空载时对地面的压强； （3）装载车工作多长时间功率达到30kW。 [点拨] 公式v＝，G＝mg，p＝，W＝Fs，P＝Fv，注意物体运动状态与受力分析。 （二）浮力、压强 [例2] .2024年4月19日，我国海洋油气生产平台“海基二号”总体结构完成安装，它刷新了高度、质量、作业水深和建造速度等多项亚洲纪录，“海基二号”由上部组块和水下的导管架组成。图甲是质量为6×104t的“海洋石油229”驳船将质量为3.7×104t的导管架运载至安装海域的情景。 如图甲所示，导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板，这4块钢板的作用是__________________。“海基二号”在指定海域成功安装后，这4块钢板处于水深324m的海底处，它们受到海水的压强是______Pa； （2）导管架和驳船拖航的速度约为100m/min，它们到达240km外的安装海域所需要的时间约为______h。导管架和驳船沿直线向右匀速航行时，若以图乙中的长方形表示驳船上的导管架，请在图中画出导管架受力的示意图； （3）这次海上安装采用了滑移下水方式：工程人员将驳船船头水舱的水排出一部分，又向船尾水舱注入一部分水，使驳船小角度倾斜，最后将驳船和导管架之间的连接点切割分离，导管架就在自身重力作用下顶端朝前沿着轨道滑入海中。若驳船船头水舱排出的水和船尾水舱注入的水的体积分别为2.2×103m3和6×103m3时，导管架顶端浸入海水中的体积为200m3，则驳船和固定在驳船上的导管架总共受到的浮力是多少？ [点拨] 压强的计算：p＝（通用），p＝ρgh（液体）。速度的计算：v＝。浮力的计算：F浮＝G（漂浮、悬浮）。 （三）简单机械 [例3] 如图是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”，在两个支架上摆放一根直的硬棒，支点为O1、O2，A端系一石块，B端装有轮轴，轮轴能绕着硬棒转动，悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上，若空桶质量为10kg，轮轴质量为10kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置。O1A长为0.6m，O1O2长为1m，O2B长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取10N/kg） （1）人对辘轳不施加力。桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，求石块质量最多为多少；若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装多重的水； （2）若桶内水的质量为40kg，人用时20s将桶匀速提升3m，此时辘轳提水的机械效率为50%，求桶对水做的功，人做功的功率。 [点拨] 公式：η＝×100%，杠杆F1l1＝F2l2，P＝，W＝Fs，注意支点的选择。 类型二　电学综合实践题 （一）纯电路类 [例4] （2024·安徽）如图所示的电路中，电源两端电压为U＝9V，R1、R2、R3均为定值电阻，其中R2＝45Ω，R3＝30Ω。 （1）当闭合开关S和S1，断开开关S2时，求R3两端的电压U3； （2）当开关S、S1和S2均闭合时，求电流表的示数I； （3）当闭合开关S，断开开关S1和S2时，电压表示数为6V，求R1消耗的电功率P。 [点拨] 解题时正确分析电路结构，并准确画出各状态的等效电路图。熟练掌握串、并联电路特点，灵活运用电学公式列出计算式，注意电源电压和定值电阻的阻值不变。 （二）家用电器类 [例5] （2024·枣庄）如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅简化电路，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。 （1）在工作电路中，指示灯L标有“2V0.2A”字样，要使指示灯L正常工作，则保护电阻R0的阻值为多大？ （2）把空气炸锅单独接入家庭电路中正常工作2min，电能表上标有600r/（kW·h）的字样，其转盘刚好转了20转，则空气炸锅的电功率是多少？ （3）在控制电路中，电源电压恒定为3V，用R3来设置加热温度，热敏电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当设定加热温度为某一温度时，R3的阻值恰好为40Ω，闭合开关S，工作电路接通，开始加热；当控制电流I＝0.03A时，衔铁被弹起，停止加热，则设定的加热温度是多少？ [点拨] 电路分析是关键，保护电阻起分压作用。一段时间内消耗的电能W等于实际转数除以电能表上标有600r/kW·h，注意该计算过程中的单位。结合R－t图确定温度。 [例6] （2024·黄冈模拟）小明家买了一个两挡位的电烤炉，电烤炉加热板部分的简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、低挡位切换。电烤炉的相关参数如表格所示，求： 额定电压 220V 高温挡功率 800W 低温挡功率 400W （1）电烤炉在低温挡正常工作时的电流；（结果保留一位小数） （2）电阻R2的阻值； （3）若在用电高峰期，家庭电路的实际电压为198V，电烤炉在高温挡工作30min能使图乙中的电能表表盘转动的圈数。 　 [点拨] 电路分析是关键，挡位与电功率大小相关，电压一定时电功率大小决定于总电阻大小。 （三）取值范围类 [例7] 为了方便学生就餐，某学校餐厅使用了一款智慧餐盘，该系统可以自动识别餐盘中食品的种类和质量，并在显示屏上显示出价钱，通过人脸识别系统自动扣费。某实践小组在了解智慧餐盘的工作原理后，他们利用电压恒为24V的电源、量程为0～15V的电压表、定值电阻、滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）等器材设计了一款自动称量装置，使用时，物体的质量可以从标注质量后的电压表表盘上直接读出。当餐盘不放物体时，滑片P恰好位于滑动变阻器的a端，如图甲所示。闭合开关S，滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到15V，此过程的最大称量质量为2kg。实践探究过程中同学们还发现，滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器a端与滑片P所在位置之间的阻值和a、P之间的距离成正比。求： （1）定值电阻R0在电路中的作用是什么？阻值为多少？ （2）整个电路消耗的电功率的变化范围是多少？ （3）当滑片P位于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为多少（结果保留一位小数）？此时对应的物体质量为多少？ （4）实践小组在对电压表表盘进行质量标注的过程中发现，表盘上原刻度的每一小格对应的质量值是不同的，即质量刻度不均匀，如图乙所示。请设计一个可以实现质量刻度均匀的电路，在图丙方框内画出，并从节能的角度对甲、丙两个电路作出评价。 类型三　力、电、热综合实践题 [例8] 据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 （1）氢燃料电池将化学能直接转化为______能； （2）当储氢瓶内气体压强为3.5×107Pa时，求瓶内壁1cm2的面积上受到的压力； （3）以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。 ①求卡车的行驶速度； ②求卡车所受牵引力； ③求与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量。（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取4.3×107J/kg） 训练部分 类型一　力学综合实践题 （一）功与功率 1. （2024·白银）如图所示，电动独轮平衡车深受年轻人的青睐。爸爸给小东也买了一辆平衡车做礼物，平衡车的一些参数如表格所示。小东在广场上的水平路面上以最高速度匀速骑行了3 min。若小东的质量为45 kg，求： （1）小东3 min骑行的距离； （2）小东在水平路面上骑行时，车对地面的压强；（g＝10 N/kg） （3）若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍，则小东在水平路面上以最高速度匀速骑行时，平衡车的功率。 平衡车参数 净重 10 kg含电池组 最高车速 18 km/h 轮胎接地面积 5 cm2 　　 （二）浮力、压强 2. （2024·重庆）如图所示，是某型号水下机器人。该机器人可以通过三种方式控制浮沉，第一种是机器人内部水舱充放水，水舱的容积为4×10－3 m3；第二种是利用推进器提供竖直向上的推力F推，F推可以在0～30 N之间调节；第三种是在机器人外部加装不同数量的浮块，每个浮块质量均为0.4 kg，体积均为1×10－3 m3。已知该机器人水舱未充水时的质量为9.5 kg，未装浮块时，机器人的总体积为1.2×10－2m3（体积不变，含机械臂）。已知ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg。 （1）求150 m深处水的压强； （2）求当机器人未加浮块、水舱充满水浸没在水中悬停时，F推的大小； （3）深处水底有一物体（未与水底紧密接触），其密度均匀且为2.5×103 kg/m3，体积为4×10－3 m3，需机器人潜入水中用机械臂抓住物体打捞上来，为确保打捞顺利进行，机器人下水前需制定好能让机器人抓住物体上浮的方案，在F推调到30 N的情况下，还需如何利用另外两种方式实现上浮，请通过计算给出一种合理方案。 （三）简单机械 3. “塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，用塔吊可以很方便地将很重的建筑材料运送到高处的工作区域。如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂，C为可沿OB移动的滑轮组。 （1）已知AO＝10 m，OB＝50 m。若塔身的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重为5 t，要想起吊质量为1.25 t，下底面积为2.5 m2的水泥板，则C点应移动到距离O点多远的地方？ （2）水泥板被吊起之前平放在水平地面上，它对地面的压强是多少？ （3）若塔吊20 s内将质量为1.25 t的水泥板匀速提高了4 m，那么，塔吊提升水泥板的功率是多少？ （4）如果整个过程中克服机械做了3×104 J的功，则塔吊的机械效率是多少？ 类型二　电学综合实践题 （一）纯电路类 4. （2024·广州）某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能，其简化电路如图所示。发热电阻R＝110 Ω，紫外灯L规格为“220 V　50 W”。闭合开关S1和S2，消毒柜正常工作，求： （1）通过R的电流； （2）R的电功率； （3）L工作100 s消耗的电能。 5. （2024·贵州）如图所示电路，电源电压U＝3 V保持不变，定值电阻R1＝5 Ω，闭合开关S，电压表示数为2 V。求： （1）定值电阻R2两端的电压U2； （2）通过定值电阻R1的电流I1； （3）通电10 s，整个电路电流所做的功W。 （二）家用电器类 6. （2024·青海）月球上盖房子，真的遥不可及吗？我国某高校科研团队提出设想：利用月球土壤烧制出月壤砖，为人类在月球上建起科研基地做准备。如图甲所示，是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U＝220 V，RA、RB均为电热丝，RA＝RB＝440 Ω。已知水的比热容c＝4.2×103 J/（kg·℃），求： （1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5 kg的水从20 ℃加热到50 ℃，用时600 s： ①水吸收的热量Q吸； ②消耗的电能WA； ③正常工作时的加热效率η（结果保留一位小数）。 （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P总。 （三）取值范围类 7. （2024·绥化）如图，电路中电源电压可调，定值电阻R0＝20 Ω，L1和L2为额定功率不同、额定电流均为0.4 A的小灯泡（忽略温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R的铭牌上标有“40 Ω　1 A”字样，电流表量程0～0.6 A。 （1）只闭合开关S0，电源电压U＝15V时，电流表的示数为0.3 A，求此时滑动变阻器接入电路的阻值； （2）保持（1）中开关状态和电源电压不变，在电路安全的情况下，调节滑动变阻器，求定值电阻R0的功率变化范围； （3）调节电源电压为U1，只闭合开关S1，调节滑动变阻器，灯L1的功率为1.6 W时正常发光，最小功率为0.4 W；再调节电源电压为U2，只闭合开关S2，调节滑动变阻器，灯L2的最大功率为1.6 W，最小功率为0.4 W。（调节滑动变阻器时电路安全）求：U1、U2。 类型三　力、电、热综合实践题 8. 在节能减排的今天，油电混合动力汽车（以下称“油电汽车”）已走进普通百姓家庭，油电汽车安装了一台内燃机和一台电机，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。该油电汽车空车质量1120 kg，电池容量44 kW·h，汽车行驶时所受阻力与汽车总重的比值为0.1，g取10 N/kg。 （1）当该油电汽车需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，给汽车提供动力，并通过“电机”给蓄电池充电，从能量转化的角度来看，该“电机”是将______能转化为______能； （2）该油电汽车空车静止在水平地面上时，车胎与地面总接触面积约为1 000 cm2，则汽车对地面的压强是多少？ （3）小明爸爸的体重为80 kg，小明爸爸独自驾驶该油电汽车匀速行驶时，汽车受到的牵引力是多少？ （4）小明爸爸独自驾驶该油电汽车行驶，其速度随时间的变化图像如图所示，则该油电汽车在第10 min到第40 min时间内牵引力做的功及功率各是多少？ 9. 如图所示为我国研制的四座氢燃料内燃机飞机验证机。该飞机使用氢为燃料，高压储氢罐可储氢4 kg，最大起飞质量可达1.2×103 kg。已知飞机静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为0.2 m2；在空中以180 km/h的速度匀速直线巡航时，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力为2×103 N。已知氢的热值为1.4×108 J/kg。求： （1）发动机未工作前，飞机静止在水平地面上，达到最大起飞质量时对地面的压强为多少？ （2）高压储氢罐内4 kg的氢完全燃烧放出的热量为多少？ （3）飞机以180 km/h的速度匀速直线巡航0.5 h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$