专题07 计算综合（2大考点）（福建专用）-【好题汇编】2025年中考物理二模试题分类汇编

专题07 计算综合 力学计算 1．（2025•集美区二模）随着科技的发展，无人驾驶技术日趋成熟。如图无人驾驶的电动公交车，其空车质量为10t，车轮与路面接触的总面积为0.2m2。无人乘坐时，该电动公交车在水平路面上匀速直线行驶过程中受到的阻力是总重的0.03倍，汽车发动机的功率恒定，行驶2.4×104m用时20min消耗的电能为9×107J。试问： （1）该电动公交车空载静止在水平路面上时，对路面的压强是多少？ （2）无人乘坐时，该电动公交车发动机的功率是多少？ （3）该电动公交车的效率是多少？ 【答案】（1）该电动公交车空载静止在水平路面上时，对路面的压强是5×105Pa； （2）无人乘坐时，该电动公交车发动机的功率是60000W； （3）该电动公交车的效率是80%。 【解答】解：（1）电动公交车空载静止在水平路面上，对路面的压力： F压＝G＝mg＝10×103kg×10N/kg＝1×105N， 对路面的压强： p5×105Pa； （2）因为电动公交车做匀速直线运动，受到的牵引力、阻力是一对平衡力， 所以电动公交车受到的牵引力：F＝f＝0.03G＝0.03×1×105N＝3000N； 牵引力做功：W＝Fs＝3000N×2.4×104m＝7.2×107J， 该电动公交车发动机的功率P60000W； （3）该电动公交车的效率： η100%＝80%。 答：（1）该电动公交车空载静止在水平路面上时，对路面的压强是5×105Pa； （2）无人乘坐时，该电动公交车发动机的功率是60000W； （3）该电动公交车的效率是80%。 2．（2025•思明区校级二模）2025年4月，在北京亦庄举行的半程马拉松赛事，首次由人类和人形机器人共跑。某型号机器人的质量为50kg，拥有高度仿生的躯干构型和拟人化的运动控制。本次赛事的赛道约21km，下表是该机器人的部分参数，g取10N/kg。请通过计算回答： 脚与地面接触总面积/cm2 500 跑步最高速度/（km•h﹣1） 10 满电时持续工作时间/h 3 续航电能/（kW•h） 2.025 （1）该机器人若以最高速度跑完该赛道需要的时间是多少？ （2）该机器人站立在水平地面上，对地面的压强是多少？ （3）该机器人满电时持续工作的功率是多少？ 【答案】（1）机器人若以最高速度跑完该赛道需要的时间是2.1h； （2）机器人站立在水平地面上，对地面的压强是1×104Pa； （3）机器人满电时持续工作的功率是0.675kW。 【解答】解：（1）该机器人若以最高速度跑完该赛道需要的时间 ； （2）机器人的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N， 因为在水平面上，所以 F＝G＝500N， S＝500cm2＝0.05m2， 该机器人站立在水平地面上，对地面的压强； （3）该机器人满电时持续工作的功率； 答：（1）机器人若以最高速度跑完该赛道需要的时间是2.1h； （2）机器人站立在水平地面上，对地面的压强是1×104Pa； （3）机器人满电时持续工作的功率是0.675kW。 3．（2025•同安区模拟）利用5G无人配送快递可有效节约成本。如图为一辆在水平路面上匀速行驶的四轮5G无人配送车，每个轮子与地面的接触面积是10cm2，空载时质量为400kg，速度5m/s，配送车受到路面的阻力大小始终为整辆车总重力的0.06倍。求配送车空载时： （1）重力大小； （2）对地面的压强； （3）匀速直线行驶时的牵引力； （4）匀速直线行驶100m，牵引力做的功。 【答案】（1）重力大小为4000N； （2）对地面的压强1×106Pa； （3）匀速直线行驶时的牵引力为240N； （4）匀速直线行驶100m，牵引力做的功为4×105J。 【解答】解：（1）重力的大小： G＝mg＝400kg×10N/kg＝4000N； （2）汽车对地面的压强： p1×106Pa； （3）汽车匀速行驶时，它受到的牵引力等于它受到的阻力： F＝f＝0.06G＝0.06×4000N＝240N； （4）匀速直线行驶100m，牵引力做的功： W＝Fs＝4000N×100m＝4×105J。 答：（1）重力大小为4000N； （2）对地面的压强1×106Pa； （3）匀速直线行驶时的牵引力为240N； （4）匀速直线行驶100m，牵引力做的功为4×105J。 4．（2025•福建二模）共享电动自行车满足了人们对短途出行的需求。某型号电动自行车的部分参数如表所示，厂家在电动自行车出厂前在水平路面上进行骑行测试。（g取10N/kg） 整车质量：50kg 电池容量：12Ah 最高时速：6m/s 电池额定电压：50V 轮胎能承受的最大压强：2×105Pa 电机最大功率：400W 压强最大时轮胎与地面接触的总面积：1×10﹣2m2 请解答下列问题： （1）轮胎能承受的最大压力是多少？ （2）实际测试者质量为70kg，以最高时速匀速骑行时所受阻力为人、车总重力的0.03倍，则骑行100s牵引力做功的功率为多少？ （3）电池充满电后，该测试者始终以最高时速骑行，电池能量的80%用于牵引力做功，则骑行的路程为多少？ 【答案】（1）轮胎能承受的最大压力是2000N； （2）实际测试者质量为70kg，以最高时速匀速骑行时所受阻力为人、车总重力的0.03倍，则骑行100s牵引力做功的功率为216W； （3）电池充满电后，该测试者始终以最高时速骑行，电池能量的80%用于牵引力做功，则骑行的路程为48000m。 【解答】解：（1）根据p可知，轮胎能承受的最大压力为： F压＝pS＝2×105Pa×1×10﹣2m2＝2000N； （2）最高时速匀速骑行时所受阻力为人、车总重力的0.03倍，则阻力为f＝0.03（G人+G车）＝0.03（m人+m车）g＝0.03×（70kg+50kg）×10N/kg＝36N，因车匀速行驶，故F＝f＝36N， 则骑行100s牵引力做功的功率为： PFv＝36N×6m/s＝216W； （3）蓄电池储存的电能： W＝UIt＝UQ＝50V×12A×3600s＝2160000J， 电动自行车牵引力做功为： W有＝ηW＝80%×2160000J＝1728000J， 电动自行车行驶的路程为： s48000m。 答：（1）轮胎能承受的最大压力是2000N； （2）实际测试者质量为70kg，以最高时速匀速骑行时所受阻力为人、车总重力的0.03倍，则骑行100s牵引力做功的功率为216W； （3）电池充满电后，该测试者始终以最高时速骑行，电池能量的80%用于牵引力做功，则骑行的路程为48000m。 5．（2025•鲤城区校级模拟）如图是我国自主研发的无人驾驶电动运输车。某次该车在平直路面上以15km/h的速度匀速行驶0.2h，已知车的质量为1.2×103kg，车行驶时的牵引力为车所受重力的0.05倍，轮胎与地面的总接触面积为0.12m2，求： （1）运输车行驶的路程； （2）运输车静止在水平地面上时，对地面的压强； （3）运输车牵引力做的功。 【答案】（1）运输车行驶的路程是3km； （2）运输车静止在水平地面上时，对地面的压强是105Pa； （3）运输车牵引力做的功是1.8×106J。 【解答】解：（1）运输车行驶的路程s＝vt＝15km/h×0.2h＝3km； （2）运输车静止在水平地面上时，对地面的压力F＝G＝mg＝1.2×103kg×10N/kg＝1.2×104N， 轮胎与地面的总接触面积为0.12m2， 对地面的压强p105Pa； （3）匀速运动时运输车牵引力F＝f＝0.05G＝0.05×1.2×104N＝600N， 运输车牵引力做的功W＝Fs＝600N×3000m＝1.8×106J。 答：（1）运输车行驶的路程是3km； （2）运输车静止在水平地面上时，对地面的压强是105Pa； （3）运输车牵引力做的功是1.8×106J。 6．（2025•漳州模拟）2025年4月19日全球首场人形机器人半程马拉松在北京开跑，机器人“天工”成功夺冠。该机器人质量为52kg从起点到5km补给站用时约36min，跑步时受到的阻力为重力的0.1倍，求机器人： （1）静止时受到的重力； （2）此阶段跑步的平均速度（结果保留1位小数）； （3）此段时间内牵引力做功。 【答案】（1）机器人静止时受到的重力为520N； （2）此阶段跑步的平均速度为8.3km/h； （3）此段时间内牵引力做功为2.6×105J。 【解答】解：（1）机器人静止时受到的重力为：G＝mg＝52kg×10N/kg＝520N； （2）机器人此阶段跑步的平均速度为：v8.3km/h； （3）因为机器人匀速行驶，牵引力与所受阻力为一对平衡力，大小相等， 所以牵引力：F＝f＝0.1G＝0.1×520N＝52N， 牵引力做功为：W＝Fs＝52N×5×103m＝2.6×105J。 答：（1）机器人静止时受到的重力为520N； （2）此阶段跑步的平均速度为8.3km/h； （3）此段时间内牵引力做功为2.6×105J。 7．（2025•仓山区校级模拟）深中通道位于珠江三角洲伶仃洋海域，世界级“桥、岛、隧、水下互通”跨海集群工程，通道全长24.0km，限速100km/h。一辆总质量为2000kg的汽车，车轮与水平路面的总接触面积为0.08m2，当以100km/h的速度匀速行驶时，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。g取10N/kg。求： （1）遵守交通规则的情况下，汽车通过深中通道至少需要多长时间； （2）汽车静止在水平路面上时对路面的压强； （3）汽车在沉管隧道内水平行驶5km时，牵引力所做的功。 【答案】（1）汽车通过深中通道需要的时间为0.24h； （2）汽车静止在水平路面上时对路面的压强为2.5×105Pa； （3）汽车在隧道内行驶时牵引力做的功为1×107J。 【解答】解： （1）由v可得，汽车通过深中通道至少需要的时间： t0.24h； （2）汽车静止在水平路面上时对路面的压力： F＝G＝mg＝2×103kg×10N/kg＝2×104N， 对路面的压强： p2.5×105Pa； （3）汽车在隧道内匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力， 汽车牵引力F牵＝f＝0.1G＝0.1×2×104N＝2000N， 牵引力做的功： W＝F牵s′＝2000N×5000m＝1×107J。 答：（1）汽车通过深中通道需要的时间为0.24h； （2）汽车静止在水平路面上时对路面的压强为2.5×105Pa； （3）汽车在隧道内行驶时牵引力做的功为1×107J。 8．（2025•厦门校级模拟）为庆祝中国人民解放军海军成立75周年，海军烟台舰于2024年4月20日至24日期间访问家乡烟台，并同步开展了军民共建活动。海军烟台舰，舷号“538”，属国产054A型导弹护卫舰，舰长134m，最大宽度16m，高度35m，排水量（满载）约4000t，巡航速度18节（1节＝1.852km/h），续航里程4000海里（1海里＝1.852km），抗风力大于12级，除极区外任何海区均可安全航行。烟台舰创造了当年护航时间最长、直升机飞行时间最长、编队人数最少、访问国家最多的“四个之最”。（g＝10N/kg，海水的密度取1.0×103kg/m3）求： （1）满载时烟台舰所受的浮力约为多大？ （2）某次航行中烟台舰吃水深度为4m，则在舰底0.5m2的面积上受到海水的压力为多大？ （3）若烟台舰在某次航行过程中以18节的巡航速度航行3000海里，其航行时间为多少小时？（结果保留一位小数） 【答案】答：（1）满载时烟台舰所受的浮力约4×107N。 （2）舰底受到海水的压力为2×104N。 （3）航行时间为166.7小时。 【解答】解：（1）满载排水量：m排＝4000t＝4×106kg， 烟台舰受到的浮力： F浮＝G排＝m排g＝4×106kg×10N/kg＝4×107N。 （2）烟台舰底部水中受到的压强： p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4m＝4×104Pa。 舰底受到的压力： F＝ps＝4×104Pa×0.5m2＝2×104N。 （3）航行时间：t166.7h。 答：（1）满载时烟台舰所受的浮力约4×107N。 （2）舰底受到海水的压力为2×104N。 （3）航行时间为166.7小时。 9．（2025•思明区模拟）如图甲所示的机器人质量为30kg，其底部轮子与地面接触的总面积为1.5×10﹣2m2。在某次工作中，机器人前进8m，用时10s。牵引力F的大小与路程s的关系如图乙。求： （1）机器人在0～10s内的平均速度。 （2）机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强。 （3）在0～10s内机器人牵引力做的总功。 【答案】（1）机器人在0～10s内的平均速度为0.8m/s。 （2）机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强为2×104Pa。 （3）在0～10s内机器人牵引力做的总功为28J。 【解答】解：（1）机器人在0﹣10s内的平均速度： v0.8m/s； （2）机器人的重力：G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N， 对地面的压力：F＝G＝300N， 机器人对地面的压强： p2×104Pa； （3）在0～10s内机器人牵引力做的总功： W＝F1s1+F2s2＝3N×4m+4N×（8m﹣4m）＝28J。 答：（1）机器人在0～10s内的平均速度为0.8m/s。 （2）机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强为2×104Pa。 （3）在0～10s内机器人牵引力做的总功为28J。 10．（2025•丰泽区校级模拟）如图是为了上山方便而修建的盘山公路（盘山公路近似处理为如图乙所示的斜面）。若从山底到山顶的盘山公路长200m，山高30m，一辆5t的小型货车从山底开上山顶牵引力保持2.5×104N不变，用时50s。汽油热值q＝4×107J/kg，g取10N/kg。求： （1）小货车从坡底爬到坡顶的过程中，牵引力所做的功； （2）该盘山公路的机械效率； （3）小货车在匀速爬坡的过程中，汽车的功率是多少？ （4）不计热量损失，汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？ 【答案】（1）牵引力所做的功为5×106J； （2）该盘山公路的机械效率为30%； （3）小货车在匀速爬坡的过程中，汽车的功率为1×105W； （4）不计热量损失，汽车从山脚到山顶消耗了0.125kg的汽油。 【解答】解：（1）车行驶过程中牵引力所做的功：W总＝Fs＝2.5×104N×200m＝5×106J； （2）货车的重力：G＝mg＝5000kg×10N/kg＝5×104N， 所做的有用功： W有用＝Gh＝5×104N×30m＝1.5×106J， 该盘山公路的机械效率： η100%＝30%； （3）小货车在匀速爬坡的过程中，汽车的功率： P1×105W； （4）不计热量损失，则Q放＝W总＝5×106J， 由Q放＝mq知，消耗汽油的质量： m0.125kg。 答：（1）牵引力所做的功为5×106J； （2）该盘山公路的机械效率为30%； （3）小货车在匀速爬坡的过程中，汽车的功率为1×105W； （4）不计热量损失，汽车从山脚到山顶消耗了0.125kg的汽油。 11．（2025•鲤城区校级模拟）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4kg，最大起飞质量可达1.2×103kg。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0.2m2；在空中以180km/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2×103N。已知氢的热值为1.4×108J/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4kg的氢完全燃烧放出的热量为多少？ （3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.5h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为多少？ 【答案】（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6×104Pa； （2）高压储氢罐内4kg的氢完全燃烧放出的热量为5.6×108J。 （3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.5h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为1.8×108J。 【解答】解：（1）飞机对水平地面的压力： F＝G＝mg＝1.2×103kg×10N/kg＝1.2×104N。 飞机对水平地面的压强： p6×104Pa； （2）氢气完全燃烧放出的热量为： Q放＝m氢气q氢气＝4kg×1.4×108J/kg＝5.6×108J； （3）由v可得，飞机航行0.5h的距离为： s＝vt＝180km/h×0.5h＝90km＝9×104m， 牵引力做的功为：W＝Fs＝2×103N×9×104m＝1.8×108J。 答：（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6×104Pa； （2）高压储氢罐内4kg的氢完全燃烧放出的热量为5.6×108J。 （3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.5h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为1.8×108J。 12．（2025•涵江区模拟）如图所示是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机器人，科考队员在附近遥控机器人。已知机器人的质量为500kg，每条履带与地面的接触面积为1000cm2，问： （1）机器人的重力为多少？ （2）若南极某处冰面能承受的最大压强为4.2×104Pa，该机器人能顺利通过该冰面吗？ （3）如果科考队员的质量为72kg，他的双脚与冰面的接触面积为300cm2，那么科考队员能在（2）问中的冰面上安全行走吗？ 【答案】（1）机器人的重力为5000N； （2）若南极某处冰面能承受的压强为4.2×104Pa，机器人能顺利通过该冰面； （3）科考队员不能在冰面上安全行走。 【解答】解：（1）机器人的重力： G＝mg＝500kg×10N/kg＝5000N； （2）机器人对冰面的压力： F＝G＝5000N， 受力面积为4条履带与地面的接触面积之和，则机器人对冰面的压强： p机器1.25×104Pa， 因为p机器＜p冰，所以，机器人可以顺利通过该冰面； （3）科考队员对冰面的压力： F人＝G人＝m人g＝72kg×10N/kg＝720N， 科考队员在冰面上行走时，相当于单脚着地，冰面的受力面积： S人150cm2， 科考队员对冰面的压强： p人4.8×104Pa， 因为p人＞p冰， 所以，人不能在冰面上行走。 答：（1）机器人的重力为5000N； （2）若南极某处冰面能承受的压强为4.2×104Pa，机器人能顺利通过该冰面； （3）科考队员不能在冰面上安全行走。 电学综合 1．（2025•思明区校级二模）电鳗通过特化的肌肉细胞（发电细胞）串联放电，可在水中产生高电压以捕食或自卫。某小电鳗的放电器官由4000个发电细胞串联构成，每个细胞可产生0.15V的电压，这些细胞总的电阻R1为400Ω。当电鳗在水中放电时，其身体与外部水体（水体电阻R2为200Ω）构成闭合电路，简化电路如图所示。已知电鳗一次放电持续时间约为0.1s，请完成以下计算： （1）求发电细胞的总电压。 （2）求电鳗放电时的总电流。 （3）电鳗一次放电释放的电能。 【答案】（1）发电细胞的总电压为600V。 （2）电鳗放电时的总电流为1A。 （3）电鳗一次放电释放的电能为60J。 【解答】解：（1）根据串联电压特点可知，发电细胞的总电压：U＝4000×0.15V＝600V； （2）根据串联电路的特点可知，电路的总电阻：R＝R1+R2＝400Ω+200Ω＝600Ω， 则电鳗放电时的总电流：I1A； （3）电鳗一次放电释放的电能：W＝UIt＝600V×1A×0.1s＝60J。 答：（1）发电细胞的总电压为600V。 （2）电鳗放电时的总电流为1A。 （3）电鳗一次放电释放的电能为60J。 2．（2025•思明区校级二模）为实现通风与加热，某五星级酒店浴室升级了智能毛巾加热器，内部电路如图所示。电源电压为220V，其中，通风装置M的内阻为10Ω，通风时电流恒为1A；加热装置两电阻R0相等，可实现常规保温模式和速热模式，保温模式时加热功率为440W。求： （1）加热电阻的大小； （2）开启速热模式，电路在1分钟内消耗的总电能； （3）若通风装置被异物卡住无法转动，或造成什么安全隐患，请计算说明。 【答案】（1）加热电阻的大小为110Ω； （2）开启速热模式，电路在1分钟内消耗的总电能为6.6×104J； （3）通风装置被异物卡住无法转动，通过装置会因为电流过大、发热过多而烧坏。 【解答】解：（1）由图可知，开关S1、S2都闭合时，两个R0与通风装置M并联，根据并联电路特点可知，此时电路的总电阻最小，由P可知，总功率最大，智能毛巾加热器处于速热模式； 开关S1闭合、S2断开时，一个R0与通风装置M并联，电路的总电阻较大，总功率最小，智能毛巾加热器处于保温模式； 由P可知，加热电阻R0的阻值：R0110Ω； （2）通风装置M的正常工作时的电功率：PM＝UIM＝220V×1A＝220W， 开启速热模式时，电路的总功率：P速热总＝2P保温+PM＝2×440W+220W＝1100W， 电路在1分钟内消耗的总电能：W＝P速热总t＝1100W×1×60s＝6.6×104J； （3）若通风装置被异物卡住无法转动，通风装置M可看成纯电阻用电器， 此时通过通风装置M的电流：I22A， 此时通过通风装置的电流远远大于通过装置正常工作时的电流，根据焦耳定律可知，通风装置产生的大量的热，会烧坏通风装置。 答：（1）加热电阻的大小为110Ω； （2）开启速热模式，电路在1分钟内消耗的总电能为6.6×104J； （3）通风装置被异物卡住无法转动，通过装置会因为电流过大、发热过多而烧坏。 3．（2025•集美区二模）如图（a）是一款额定电压为220V的艾灸理疗毯，它的工作电路如图（b）所示。R1和R2为发热电阻丝（不考虑温度对电阻的影响），旋钮开关S置于“2和3”接线柱时处于低温挡，功率为22W，置于“3和4”接线柱时处于高温挡，功率为110W。艾灸理疗毯正常工作时，求： （1）低温挡工作时的电流； （2）发热电阻丝R2的阻值； （3）高温挡工作10min，整个电路产生的热量。 【答案】（1）低温挡工作时的电流为0.1A； （2）发热电阻丝R2的阻值为550Ω； （3）高温挡工作10min，整个电路产生的热量为6.6×104J。 【解答】解：（1）由电路图知，当S接1和2时，电阻R1连入电路中，电源电压一定，由P知，此时为低温挡， 此时电路中的电流 （2）当S接3和4时，电阻R1与R2并联接入电路中，电源电压一定，由P知，此时为高温挡， 通过R2的电功率 P2＝P高温﹣P低温＝110W﹣22W＝88W （3）高温挡工作10min，整个电路产生的热量Q＝P高温t＝110W×10×60s＝6.6×104J 答：（1）低温挡工作时的电流为0.1A； （2）发热电阻丝R2的阻值为550Ω； （3）高温挡工作10min，整个电路产生的热量为6.6×104J。 4．（2025•思明区校级二模）培养菌种需要在相对稳定的温度环境下进行。如图是研究性学习小组的同学设计的恒温箱。他们将一段电热丝R接入电源电压为36V的电路中，测得其实际功率为27W。（电热丝阻值不随温度变化）请你解答下列问题： （1）通过电热丝R的电流为多大？ （2）为保证菌种的培养，箱内发热功率应为12W。在不改变电源电压和原电热丝的情况下，请你通过计算说明，需在箱内串联还是并联另一个阻值多大的电热丝？ 【答案】（1）通过电热丝R的电流为0.75A； （2）需在箱内串联一个阻值60Ω的电热丝。 【解答】解：（1）由P＝UI可得，通过电热丝R的电流： I0.75A； （2）由I可得，电热丝R的阻值： R48Ω， 因箱内发热功率应为12W，且在不改变电源电压和原电热丝的情况下，则应串联一个电热丝， 由于串联的电热丝是在箱内，则箱内发热功率应为两个电热丝串联后的总功率， 根据P可得此时箱内电热丝的总电阻为： R总108Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，串联电阻的阻值： R串＝R总﹣R＝108Ω﹣48Ω＝60Ω。 答：（1）0.75A；（2）串联；24。 5．（2025•同安区校级二模）小刚将“6V 3.6W”的灯泡L接到10V的学生电源上，为了使灯泡正常发光，电路中串联接入最大阻值为10Ω的滑动变阻器R，电路如图所示。请通过计算回答： （1）灯泡的额定电流是多少？ （2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？ （3）不考虑温度对灯丝电阻的影响，灯泡两端的最大电压不能高于额定电压的1.2倍，通过滑动变阻器的电流不超过0.8A。要保证整个电路元件的安全，求滑动变阻器可调节的电阻的最小值是多少？ 【答案】（1）灯泡的额定电流是0.6A。 （2）滑动变阻器接入电路的阻值为6.67Ω。 （3）滑动变阻器可调节的电阻的最小值是3.89Ω。 【解答】解：（1）。 （2）灯泡正常发光时，I额＝0.6A，U额＝6V， 因为灯泡和滑动变阻器串联，IR＝I额， 滑动变阻器两端的电压为UR＝U﹣U额＝10V﹣6V＝4V； 滑动变阻器接入电路的阻值是。 （3）灯泡的电阻为； UL大＝1.2×6V＝7.2V； 电路中的电流为IL0.72A； IR'＝IL＝0.72A＜0.8A，不超过滑动变阻器的最大电流，所以电路中最大电流为0.72A； UR′＝U﹣UL大＝10V﹣7.2V＝2.8V； 则滑动变阻器的最小值R′3.89Ω。 答：（1）灯泡的额定电流是0.6A。 （2）滑动变阻器接入电路的阻值为6.67Ω。 （3）滑动变阻器可调节的电阻的最小值是3.89Ω。 6．（2025•同安区模拟）家中的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＝100Ω，紫外灯L规格为“220V 66W”。闭合开关S1和S2，消毒柜正常工作，求： （1）通过发热电阻R的电流； （2）消毒柜正常工作时R的电功率； （3）紫外灯L工作1min消耗的电能。 【答案】（1）通过发热电阻R的电流为2.2A； （2）消毒柜正常工作时R的电功率为484W； （3）紫外灯L工作1min消耗的电能为3960J。 【解答】解：（1）消毒柜正常工作时U＝220V，通过发热电阻R的电流： IR2.2A； （2）消毒柜正常工作时U＝220V，R的电功率： P＝UIR＝220V×2.2A＝484W； （3）消毒柜正常工作时U＝220V，紫外灯L的功率P＝P额＝66W， 工作1min消耗的电能： W＝Pt＝66W×60s＝3960J。 答：（1）通过发热电阻R的电流为2.2A； （2）消毒柜正常工作时R的电功率为484W； （3）紫外灯L工作1min消耗的电能为3960J。 7．（2025•福建二模）如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为220V，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100W，双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，其中R2＝60.5Ω。现将此电热水壶装入0.45L初温为20℃的水，接到220V的家庭电路中，选用加热挡加热至100℃，已知该电热水壶加热效率为80%，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）电热水壶中水吸收的热量； （2）加热挡的电功率； （3）需要的加热时间。 【答案】（1）电热水壶中水吸收的热量为1.512×105J； （2）加热挡的电功率为900W； （3）需要的加热时间为210s。 【解答】解：（1）水的体积：V＝0.45L＝0.45dm3＝0.45×10﹣3m3， 水的质量为：m＝ρV＝1×103kg/m3×0.45×10﹣3m3＝0.45kg； 水吸收的热量为：； （2）由电路图可知，当双触点开关连接触点3和4时，R1与R2并联，根据并联电路的电阻特点可知此时总电阻最小，由P可知此时总功率最大，则此时电热水壶处于加热挡； 当双触点开关连接触点2和3时，电路为R1的简单电路，此时电路中电阻较大，电路消耗的电功率较小，则此时电热水壶处于保温挡； 因两种状态下电阻R1都工作，且电阻R1两端的电压不变（等于电源电压），则由P可知两种状态下 R1消耗的功率不变，所以加热挡时R1消耗的功率：P1＝P保＝100W； 加热挡时R2消耗的功率为：， 因总功率等于各电阻消耗电功率之和， 所以加热挡的电功率：P加＝P1+P2＝100W+800W＝900W； （3）由η100%可得，电热水壶加热时消耗的电能为： ， 需要的加热时间： 。 答：（1）电热水壶中水吸收的热量为1.512×105J； （2）加热挡的电功率为900W； （3）需要的加热时间为210s。 8．（2025•鲤城区校级模拟）如图是某多功能电饭锅，具有加热和保温两挡功能（S1为总开关，S2为温控开关），其内部有两个加热电阻丝R1和R2（R1的电阻是198Ω，R2的电阻是44Ω）。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃，然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数，求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/（kg•℃）] 容量/kg 3.0 额定电压/V 220 加热功率/W 1100 保温功率/W 200 （1）加热过程中，米和水吸收的热量。 （2）正常加热时，通过电路的电流。 （3）请你在虚线框内画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。 【答案】（1）加热过程中，米和水吸收的热量为6.4×105J； （2）正常加热时，通过电路的电流为5A； （3）图见解答；当开关S1、S2都闭合时，电饭锅处于加热状态。 【解答】接：（1）加热过程中，米和水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.4×105J； （2）由表格数据可知，电饭锅的加热功率P加热＝1100W， 由P＝UI可知，正常加热时，通过电路的电流：I5A； （3）由P可知，电饭锅加热挡工作时电路中的电阻：R加热44Ω＝R2， 所以，当电饭锅加热工作时，电路中只有R2工作； 电饭锅保温挡工作时电路中的电阻：R保温242Ω＝R1+R2， 所以，当电饭锅保温挡工作时，R1、R2串联，电路图如图所示： ， 当开关S1、S2都闭合时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，由P可知，电路消耗的总功率最大，电饭锅处于加热状态；当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P可知，电路消耗的总功率最小，电饭锅处于保温状态。 答：（1）加热过程中，米和水吸收的热量为6.4×105J； （2）正常加热时，通过电路的电流为5A； （3）图见解答；当开关S1、S2都闭合时，电饭锅处于加热状态。 9．（2025•漳州模拟）如图甲所示是家用3D打印机，分快慢两挡。其加热部分的简化电路图如图乙所示，R1＝R2＝880Ω。工作时，3D打印机通过加热，挤出热熔的树脂，然后迅速冷却，固化成形。闭合开关S、S1，使用快挡打印该模具用时10min，耗材0.1kg，材料温度从20℃加热到120℃。树脂的比热容为1.5×103J/（kg•℃）。求此过程中： （1）通过R1的电流； （2）打印机消耗的电能； （3）树脂吸收的热量。 【答案】（1）通过R1的电流为0.25A； （2）打印机消耗的电能为6.6×104J； （3）树脂吸收的热量为1.5×104J。 【解答】解：（1）通过R1的电流：I10.25A； （2）闭合开关S、S1，使用快挡打印，由图乙可知，R1、R2并联， 此时通过R2的电流：I20.25A， 根据并联电路的特点可知，干路的总电流：I＝I1+I2＝0.25A+0.25A＝0.5A， 打印机消耗的电能：W＝UIt＝220V×0.5A×10×60s＝6.6×104J； （3）树脂吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝1.5×103J/（kg•℃）×0.1kg×（120℃﹣20℃）＝1.5×104J。 答：（1）通过R1的电流为0.25A； （2）打印机消耗的电能为6.6×104J； （3）树脂吸收的热量为1.5×104J。 10．（2025•仓山区校级模拟）如图为一加热器的简化电路。电路具有低温、高温两挡。已知电源电压恒为10V，R1与R2均为加热电阻，R2阻值为10Ω，当开关S、S1闭合时，为高温挡，电流表示数为1A。求： （1）高温挡模式下，工作100s电路产生的热量； （2）低温挡模式下，电路中总功率。 【答案】（1）高温挡模式下，工作100s电路产生的热量为000J； （2）低温挡模式下，电路中总功率为5W。 【解答】解：（1）高温挡模式下，工作100s电路产生的热量为： Q＝W＝UIt＝10V×1A×100s＝1000J； （2）由图知，只闭合开关S时，两电阻串联，电路的总电阻最大；当开关S、S1都闭合时，R2被短路，只有R1工作，根据P可知，电压一定时，电路的总电阻越大，电功率越小，挡位越低，所以当开关S闭合、S1断开时，处于低温挡，当开关S、S1都闭合时，处于高温挡； 根据I得电阻R1的阻值为： R110Ω； 低温挡模式下电路中总功率为： P5W。 答：（1）高温挡模式下，工作100s电路产生的热量为000J； （2）低温挡模式下，电路中总功率为5W。 11．（2025•思明区模拟）图甲所示是一款USB恒温杯，它有“加热”和“保温”两个挡位，工作电路如图乙，加热挡的功率为20W，保温挡的功率为5W。加热挡工作16min可将0.2kg水从25℃加热至45℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），求： （1）水吸收的热量。 （2）此电路加热水的效率。 （3）电阻R1大小。 【答案】（1）水吸收的热量为1.68×104J。 （2）此电路加热水的效率为87.5%。 （3）电阻R1大小为15Ω。 【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×（45℃﹣25℃）＝1.68×104J； （2）恒温杯消耗的电能：W＝P加热t＝20W×16×60s＝1.92×104J， 此电路加热水的效率：η100%100%＝87.5%； （3）由图乙可知，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，由P可知，电路的总功率最小，恒温杯处于保温挡； 当开关S1、S2都闭合时，只有R2工作，电路的总电阻最小，总功率最大，恒温杯处于加热挡； 由P可知，R2的阻值：R25Ω， R1、R2的串联总电阻：R20Ω， 根据串联电路的特点可知，R1的阻值：R1＝R﹣R2＝20Ω﹣5Ω＝15Ω。 答：（1）水吸收的热量为1.68×104J。 （2）此电路加热水的效率为87.5%。 （3）电阻R1大小为15Ω。 12．（2025•丰泽区校级模拟）小西的物理兴趣小组设计了一款可调挡位电热水壶，有高温和低温两个挡位，其简化电路如图，壶内有阻值不变的两根电热丝，阻值分别为R1＝220Ω，R2＝55Ω， c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）该热水壶的低温挡电流； （2）该热水壶高温挡的功率； （3）若该热水壶使用高温挡，将壶中1kg水从20℃加热到42℃，需要100s，求此时的加热效率。 【答案】（1）该热水壶的低温挡电流为1A； （2）该热水壶高温挡的功率为1100W； （3）电热水壶的加热效率为84%。 【解答】解：（1）由图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路特点可知，此时电路的总电阻最小，由P可知，电路的总功率最大，电热水壶处于高温挡； 当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路的总电阻最大，总功率最小，电热水壶处于低温挡； 电热水壶低温挡的电流：I1A； （2）该热水壶高温挡的功率：P高1100W； （3）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（42℃﹣20℃）＝9.24×104J， 电热水壶消耗的电能：W＝P高t＝1100W×100s＝1.1×105J， 电热水壶的加热效率：η100%100%＝84%。 答：（1）该热水壶的低温挡电流为1A； （2）该热水壶高温挡的功率为1100W； （3）电热水壶的加热效率为84%。 13．（2025•鲤城区校级模拟）在如图所示的电路中，R1的阻值是20Ω，闭合开关S，电流表A1的示数是0.3A，电流表A的示数是0.5A。 （1）求电源电压； （2）求电阻R2的阻值。 （3）电流在30s内通过电阻R2所做的功W2 【答案】（1）电源电压为6V； （2）电阻R2的阻值为30Ω。 （3）电流在30s内通过电阻R2所做的功为36J。 【解答】解：（1）电源电压为： U＝U1＝I1R1＝0.3A×20Ω＝6V； （2）因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R2的电流为： I2＝I−I1＝0.5A−0.3A＝0.2A， R2的阻值为：； （3）电流在30s内通过电阻R2所做的功为： W2＝UI2t＝6V×0.2A×30s＝36J。 答：（1）电源电压为6V； （2）电阻R2的阻值为30Ω。 （3）电流在30s内通过电阻R2所做的功为36J。 14．（2025•涵江区模拟）如图甲所示为一款紫砂电饭锅，图乙所示为其工作原理图，它能够实现高温、中温和低温三种加热功能。它在低温挡工作时的电功率为176W，中温挡工作时的电功率为880W。] （1）电饭锅在低温挡工作时，电路中的电流； （2）R2的阻值； （3）电饭锅在高温挡工作时的电功率； （4）若不计热量损失，电饭锅使用高温挡加热，使2.2kg水从20℃升高到100℃，需要多长时间？ 【答案】（1）电饭锅在低温挡工作时，电路中的电流为0.8A； （2）R2的阻值为220Ω； （3）电饭锅在高温挡工作时的电功率为1100W； （4）若不计热量损失，电饭锅使用高温挡加热，使2.2kg水从20℃升高到100℃，需要672s。 【解答】解：由图乙可知，当开关S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，电源电压一定，由P知，电路中的总功率最大，多功能锅处于高温挡； 根据串并联电路的电阻特点可知，当S1断开，S2接b时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，总功率最小，多功能锅处于低温挡； 当开关S1闭合，S2接b时，只有R1工作，多功能锅处于中温挡； （1）由P＝UI可得，电饭锅在低温挡工作时，电路中电流： I0.8A； （2）中温挡时，由P可得： R155Ω； 低温挡时，电路的总电阻： R＝R1+R2275Ω； 所以R2的阻值： R2＝R﹣R1＝275Ω﹣55Ω＝220Ω； （3）电饭锅在高温挡工作时的功率： P高温＝P1+P21100W； （4）水吸收的热量： Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2.2kg×（100℃﹣20℃）＝7.392×105J， 不计热量损失，消耗电能W＝Q吸＝7.392×105J， 由P可得，所用时间： t672s。 答：（1）电饭锅在低温挡工作时，电路中的电流为0.8A； （2）R2的阻值为220Ω； （3）电饭锅在高温挡工作时的电功率为1100W； （4）若不计热量损失，电饭锅使用高温挡加热，使2.2kg水从20℃升高到100℃，需要672s。 力学综合 1．（2025•思明区校级二模）我国自主设计制造的半潜式钻井平台“蓝鲸2号”是世界上最大的深海钻井平台（如图甲所示），平台长117m，宽92.7m，高118m，最大作业水深3658m，最大钻井深度15250m，总质量约4.4万吨，有八台巨型全回转式推进器，可抵御﹣15级以上的飓风，可在全球95%的海域作业。（ρ海水＝1.05×103kg/m3） （1）平台在海面上漂浮时受到的浮力； （2）油管位于海面下3000m深处时1cm2受到的压力； （3）某次开采作业需要将一根长度为10m，质量为300kg且质量分布均匀的圆柱体钢管吊起。如图乙所示，钢管的一端固定在平台上的O点，另一端通过绳索提供始终竖直向上的拉力F将其缓慢吊起，则绳索至少需要提供多大的拉力？将钢管由水平位置缓慢拉至竖直位置，绳索的拉力至少需要多少功？ 【答案】（1）平台在海面上漂浮时受到的浮力为4.4×108N； （2）油管位于海面下3000m深处时1cm2受到的压力为3.15×103N； （3）绳索至少需要提供1500N的拉力，将钢管由水平位置缓慢拉至竖直位置，绳索的拉力至少需要做1.5×104J功。 【解答】解：（1）平台在海面上漂浮时受到的浮力为： F浮＝G＝mg＝4.4×104×103kg×10N/kg＝4.4×108N； （2）油管位于海面下3000m深处的海水压强为： p＝ρ海水gh＝1.05×103kg/m3×10N/kg×3000m＝3.15×107Pa， 1cm2受到的压力为： F＝pS＝3.15×107Pa×1×10﹣4m2＝3.15×103N； （3）钢管的重：G钢管＝m钢管g＝300kg×10N/kg＝3000N， 如图，根据杠杆的平衡条件可得：F×OA＝G钢管×OB，且OA＝2OB，所以： 绳索至少需要提供的拉力为：F1500N； 将10m钢管由水平位置缓慢拉至竖直位置，其重心升高h＝5m， 根据能量关系，绳索的拉力至少需要做功为： W＝G钢管h＝3000N×5m＝1.5×104J。 答：（1）平台在海面上漂浮时受到的浮力为4.4×108N； （2）油管位于海面下3000m深处时1cm2受到的压力为3.15×103N； （3）绳索至少需要提供1500N的拉力，将钢管由水平位置缓慢拉至竖直位置，绳索的拉力至少需要做1.5×104J功。 2．（2025•集美区二模）小萌模拟古人利用浮力打捞铁牛，如图，用正方体M模拟铁牛，其质量m为300g。用高度为15cm的柱形薄壁水杯模拟打捞船，其质量与铁牛质量相等，将其放入水中漂浮，如图甲所示。向杯中装入质量为2m铁砂时，如图乙所示。用细线连接船和铁牛，使细线拉直且无拉力，再将铁砂从船中取出，当铁砂取完后，铁牛被拉起，如图丙所示。ρ水＝1.0×103kg/m3，求： （1）甲图中，船底部受到水的压强p甲。 （2）乙图中，船浸入水中的深度h乙。 （3）丙图中，铁牛受到的浮力F浮牛。 【答案】（1）船底部受到水的压强p甲为300Pa； （2）乙图中，船浸入水中的深度h乙是9cm； （3）丙图中，铁牛受到的浮力F浮牛为1N。 【解答】解：（1）浸入深度为3cm，压强p＝ρ液gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m＝300Pa， （2）船是漂浮的，船底部受到水的压力F甲等于受到的浮力，而浮力等于重力，故F浮＝G＝mg＝0.3kg×10N/kg＝3N；根据F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSh，浮力与深度成正比，即每浸入1cm受到的浮力为1N； 乙图漂浮的浮力F'＝G'＝mg+2mg＝3×0.3kg×10N/kg＝9N；浮力是甲图的3倍，浸入深度是甲图的3倍，故为h乙＝3h甲＝9cm； （3）高度为15cm的柱形薄壁水杯模拟打捞船，露出了10cm，浸入的深度为5cm，每浸入1cm受到的浮力为1N；船受到的浮力为F船浮＝5N； 整体的重力G''＝mg+mg＝2×0.3kg×10N/kg＝6N； 根据漂浮时的浮力等于重力，M受到的浮力F浮牛＝G''﹣F船浮＝6N﹣5N＝1N。 答：（1）船底部受到水的压强p甲为300Pa； （2）乙图中，船浸入水中的深度h乙是9cm； （3）丙图中，铁牛受到的浮力F浮牛为1N。 3．（2025•鲤城区校级模拟）如图，柱形容器内水深10cm，水中形状完全相同的A、B两个长方体通过底部的定滑轮用细线相连，A、B体积均为8×10﹣4m3，物体A有一半体积露出水面，物体B上表面与水面相平，物体A质量为0.2kg，求： （1）容器底部受到水的压强； （2）物体A受到的浮力； （3）物体B的密度。 【答案】（1）容器底部受到水的压强为1000Pa； （2）物体A受到的浮力是4N； （3）物体B的密度是0.75×103kg/m3。 【解答】解：（1）容器底部受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m＝1000Pa； （2）物体A受到的浮力F浮A＝ρ水g（1 ）V＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（1）×8×10﹣4m3＝4N； （3）根据A静止受力平衡，故绳子的拉力F＝F浮A﹣G＝4N﹣0.2kg×10N/kg＝2N；根据绳子的张力处处相等，故B受到的拉力F＝2N； 因为B浸没，故浮力F浮B＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3＝8N； 根据B受力平衡，故GB＝F浮B﹣F＝8N﹣2N＝6N； 根据G＝mg＝ρVg知， 6N＝ρBgV＝ρB×10N/kg×8×10﹣4m3； 解得ρB＝0.75×103kg/m3。 答：（1）容器底部受到水的压强为1000Pa； （2）物体A受到的浮力是4N； （3）物体B的密度是0.75×103kg/m3。 电学综合 1．（2025•鲤城区校级模拟）图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它通过电热丝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S。求： （1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。[c空气取1.0×103J/（kg•℃）] （2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路的功率。 （3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，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丙所示。当加热温度设定为150℃，R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 【答案】（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量是900J； （2）指示灯支路消耗的功率是11W； （3）当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为200℃。 【解答】解：（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量Q＝cmΔt＝1.0×103J/（kg•℃）×5×10﹣3kg×（200℃﹣20℃）＝900J； （2）R1的额定电流I额5.5A； 指示灯支路的电流I指＝I﹣I额＝5.55A﹣5.5A＝0.05A； 指示灯支路消耗的功率P指＝UI指＝220V×0.05A＝11W； （3）R3的阻值调为100Ω，加热温度设定为150℃，R2的阻值是30Ω，衔铁向上弹起，停止加热。此时的总电阻R＝R2+R3＝30Ω+100Ω＝130Ω； 当R3的阻值调为80Ω时，由于衔铁被吸下时的电流不变，电源电压也不变，则总电阻不变。 所以此时R′2＝R﹣R′3＝130Ω﹣80Ω＝50Ω； 由图丙可知，温度为200℃； 答：（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量是900J； （2）指示灯支路消耗的功率是11W； （3）当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为200℃。 2．（2025•丰泽区校级模拟）如图是科技小组设计的具有防干烧功能的饮水机装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热电路电源电压恒为220V，R1＝44Ω。控制电路电源电压恒为12V，R0＝5Ω，RF为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘T形硬杆，水箱注水后圆柱形浮体A竖直上浮，通过T形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加1N，电阻减小1Ω。浮体A的底面积为50cm2、高20cm。科技小组对饮水机模型进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至距浮体A底部15cm处时，电磁铁线圈中的电流为0.8A，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当电磁铁线圈中的电流为0.6A时，防干烧功能启动。（T形硬杆的质量和电磁铁线圈的电阻忽略不计，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）求加热电路工作时的电流； （2）求饮水机防干烧功能启动时A底部受到水的压强； （3）为了防止防干烧功能太早启动，请提出一种可行的方法（如更换电源、电阻、电磁继电器弹簧等）并说明理由。 【答案】（1）加热电路工作时的电流时5A； （2）饮水机防干烧功能启动时A底部受到水的压强为500Pa； （3）为了防止防干烧功能太早启动，启动电流是0.6A，就是等于启动电流0.6A时，加热电路还在工作，衔铁未被吸下，这样线圈的磁性要增大，根据线圈的磁性与线圈的匝数和线圈中电流的关系，故在不改变R0阻值和弹簧情况下，可适当增大线圈的匝数；或者根据控制电路中，释放衔铁的总电阻一定，为了使热敏电阻较大时释放，可适当减小R0；从更换电磁继电器弹簧的考虑，可适当减小弹簧的拉力。 【解答】解：（1）加热电路中的电流I5A； （2）加热器开始工作时，压敏电阻的阻值10Ω， 防干烧功能启动时，压敏电阻的阻值15Ω， 压敏电阻的压力每增加1N，电阻减小1Ω，所以从防干烧启动到加热器开始工作，压力的变化量5N， 因为F压＝F浮﹣G，所以压力的变化量ΔF＝ΔF浮＝SΔhρ水g， 0.1m＝10cm 所以当防干烧功能启动时，水箱内液面的高度h2＝h1﹣Δh＝15cm﹣10cm＝5cm＝0.05m， 此时A底部受到水的压强p＝ρh2g＝1.0×103kg/m3×0.05m×10N/kg＝500Pa； （3）为了防止防干烧功能太早启动，启动电流是0.6A，就是启动电流达到0.6A时，加热电路还在工作，衔铁未被吸下，故在不改变R0阻值和弹簧情况下，可适当增大线圈的匝数；或者根据控制电路中，释放衔铁的电阻一定，为了使热敏电阻较大时释放，可适当减小R0；从更换电磁继电器弹簧的考虑，可适当减小弹簧的拉力。 故答案为：（1）加热电路工作时的电流时5A； （2）饮水机防干烧功能启动时A底部受到水的压强为500Pa； （3）为了防止防干烧功能太早启动，启动电流是0.6A，就是等于启动电流0.6A时，加热电路还在工作，衔铁未被吸下，这样线圈的磁性要增大，根据线圈的磁性与线圈的匝数和线圈中电流的关系，故在不改变R0阻值和弹簧情况下，可适当增大线圈的匝数；或者根据控制电路中，释放衔铁的总电阻一定，为了使热敏电阻较大时释放，可适当减小R0；从更换电磁继电器弹簧的考虑，可适当减小弹簧的拉力。 3．（2025•思明区模拟）装有16cm水深的圆柱形容器置于水平面上。底面积为100cm2的圆柱体A悬挂在轻质细杆下保持静止，其下表面刚好与水面接触，如图甲所示。轻杆与圆柱体衔接处为力传感器，原理如图乙所示，电源电压恒为18V，压敏电阻R的阻值与所受弹力F大小关系如表格所示。从甲图开始，缓慢向下调节轻杆直至圆柱体A与容器底部刚好接触时停止，此时A刚好浸没。记录该过程中电流表示数I与A向下移动距离h的关系，如图丙所示。其中，当A下降2cm时，水面刚好到达容器溢水口。求： 压敏电阻R与力传感器所受弹力F的关系 R/Ω 2 3 6 9 18 F/N 16 10 4 3 0 （1）A未进入液体前，水对容器底的压强。 （2）h＝0cm时，轻杆对圆柱体A的拉力。 （3）圆柱体A的密度。 【答案】（1）水对容器底的压强为1600Pa； （2）轻杆对圆柱体A的拉力为16N； （3）圆柱体A的密度为0.8×103kg/m3。 【解答】解：（1）A未进入液体前，水深16cm， 水对容器底的压强p＝ρ水gh水＝1×103kg/m3×10N/kg×0.16m＝1600Pa； （2）由丙图可知，h＝0cm时，电流表示数I＝9A， 压敏电阻R2Ω，对照表格，此时的弹力F＝16N，即轻杆对圆柱体A的拉力为16N， 则GA＝F＝16N； （3）由丙图可知，h′＝12cm时，电流表示数I′＝1A， 压敏电阻R′18Ω，对照表格，此时的弹力F′＝0N，即轻杆对圆柱体A的拉力为0N， 此时圆柱体A所受的浮力等于A的重力，A处于漂浮状态， 当A继续下降，轻杆对圆柱体A的弹力方向变为竖直向下， 当h″＝16cm时，由丙图可知，电流表示数I″＝3A， 压敏电阻R″6Ω，对照表格，此时的弹力F″＝4N，即轻杆对圆柱体A的压力为4N， 此时圆柱体A所受的浮力F浮＝GA+F″＝16N+4N＝20N， A刚好浸没，则F浮＝ρ水gVA＝20N， VA2×10﹣3m3， 圆柱体A的密度ρ0.8×103kg/m3； 故答案为：（1）水对容器底的压强为1600Pa； （2）轻杆对圆柱体A的拉力为16N； （3）圆柱体A的密度为0.8×103kg/m3。 4．（2025•厦门校级模拟）同学们对学校的自动大门很感兴趣，他们发现当人靠近大门时，大门自动打开。科技小组利用电磁继电器、红外传感器、电动机等元件制作了模拟电路，部分电路如图甲所示。其中电动机上标有“220V 40W”的字样，控制电路的电源电压U为24V，R1为定值电阻，红外传感器的阻值R随人体到大门距离L的变化关系如图乙所示，当通过电磁铁线圈的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开。（不计电磁铁线圈的电阻） （1）开门一次用时5s，则开门一次电动机消耗多少电能？ （2）经测试，当L＝3m时，刚好触发电动机工作，则R1的阻值为多少？ （3）若门前6m内没有人，则控制电路的电功率是多大？ 【答案】（1）开门一次用时5s，则开门一次电动机消耗200J的电能； （2）经测试，当L＝3m时，刚好触发电动机工作，则R1的阻值为120Ω； （3）若门前6m内没有人，则控制电路的电功率是1.92W。 【解答】解： （1）开门一次用时5s，则开门一次电动机消耗的电能为：W＝PMt＝40W×5s＝200J； （2）当电磁铁线圈的电流为100mA 时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开， 此时控制电路的总电阻为：， 由乙图可知，当L＝3m时，R的阻值为120Ω， 不计电磁铁线圈的电阻，在控制电路中R1和R串联， 则R1的阻值为：R1＝R总﹣R＝240Ω﹣120Ω＝120Ω； （3）若门前6m内没有人，相当于人在大门6m之外，根据图乙可知此时R的阻值为180Ω， 则此时控制电路的电功率为：。 答：（1）开门一次用时5s，则开门一次电动机消耗200J的电能； （2）经测试，当L＝3m时，刚好触发电动机工作，则R1的阻值为120Ω； （3）若门前6m内没有人，则控制电路的电功率是1.92W。 5．（2025•仓山区校级模拟）如图所示是小明利用压敏电阻R2设计的一个能测量水深的电路。已知定值电阻R1＝2Ω，压敏电阻R2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的凹形绝缘盒内，并将其放入水中保持受力面水平，且只有一个面积为0.02m2的面承受水压力。（已知水的密度） （1）当R2所处水深为100m时，受到的水的压强； （2）当R2所处水深为100m时，电路中的电流。 （3）若电流表的量程为0﹣0.6A，则该测力计能测出的最大水深度是多少？ 【答案】（1）水的压强为1×106Pa； （2）电路中的电流为0.2A； （3）最大水深度为500m。 【解答】解：（1）已知深度h＝100m，水的压强为：p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×100m＝1×106Pa； （2）受力面积S＝0.02m2，R2受到的压力：F＝pS＝1×106Pa×0.02m2＝2×104N， 由图2可知，此时R2的阻值为R2＝28Ω，已知电源电压为U＝6V，R1＝2Ω， 电路中的电流I0.2A； （3）水深越大，压强越大，R2受到的压力越大，R2的电阻越小，电路中电流越大， 当电路电流达到电流表最大量程Imax＝0.6A时，水深最大， 此时R2的阻值为R2′R12Ω＝8Ω，对照图乙，此时R2受到的压力为F′＝1×105N， R2受到的压强为p′5×106Pa， 最大水深度hmax500m； 答：（1）水的压强为1×106Pa； （2）电路中的电流为0.2A； （3）最大水深度为500m。 6．（2025•漳州模拟）如图甲所示，是某力传感器的原理图，R1＝10Ω，电流表的量程为0～0.6A，R2是标有“30Ω，0.5A”的力敏电阻，其阻值与力的线性关系如下表。当力传感器示数为0时，电流表示数为0.15A。现将该力传感器固定在一轻质细杆上端，细杆下端与物块M连接，如图乙所示。力传感器的示数与加入容器中水的深度关系如图丙所示。求： F/N 0 5 10 15 20 R2/Ω 30 27.5 25 22.5 20 （1）电源电压； （2）物块的下方刚接触水面时，容器底部受到水的压强； （3）物块M浸没时受到的浮力； （4）根据此力传感器的原理图，求该传感器测的范围。 【答案】（1）电源电压为6V； （2）物块的下方刚接触水面时，容器底部受到水的压强为500Pa； （3）物块M浸没时受到的浮力为10N； （4）该传感器测的范围为0～56N。 【解答】解：（1）由图可知，R1和R2串联，由表中数据可知，当F＝0N时，R2＝30Ω，此时电流表示数为0.15A， 则电源电压为： I＝I（R1+R2）＝0.15A×（10Ω+30Ω）＝6V； （2）由图丙可知，当h＝5cm时，物体下方刚接触水面，则容器底部受到水的压强为： p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣2m＝500Pa； （3）由图丙可知，当水的深度为5cm时，物体下表面接触水面，再加水时，物体受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力、拉力，加入的水到一定深度时，物体受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力相等，不再受竖直向上的拉力，即此时物体处于漂浮状态，再加水时，物体受到竖直向下的重力、细杆的推力和竖直向上的浮力，当物体浸没时，力传感器对物体的竖直向下的力为6N，则此时物体所受浮力为： F浮＝G+F＝4N+6N＝10N； （4）因为电流表的量程为0～0.6A，R2允许通过的最大电流为0.5A，所以电路中的最大电流为0.5A，则电路中的最小总电阻为： R总12Ω， 则R2接入电路的最小阻值为：R2小＝R总﹣R1＝12Ω＝10Ω＝2Ω， 由表中数据可知，当F增大5N，电阻减少2.5Ω， 则该传感器所测的最大力为：F大56N， 所以该传感器测的范围为0～56N。 答：（1）电源电压为6V； （2）物块的下方刚接触水面时，容器底部受到水的压强为500Pa； （3）物块M浸没时受到的浮力为10N； （4）该传感器测的范围为0～56N。 7．（2025•同安区模拟）如图25甲是小华设计的一款“智能保温杯”的自动控温工作原理图。控制电路中，U1＝4V，保护电阻R0＝100Ω，Rt为热敏电阻，Rt阻值随温度变化关系如图乙，电磁铁线圈电阻不计。工作电路中，U2＝220V，R1，R2为加热电阻。当通过R0的电流I＞8mA时，工作电路开始加热，加热功率为400W，保温功率为100W。求： （1）根据图甲可以判断电磁铁上端为 　 　 极； （2）加热电阻R1、R2的阻值； （3）开始保温时，保温杯内水的温度； （4）要使保温杯刚开始保温时的温度升高一些，请写出一条措施。 【答案】（1）S； （2）加热电阻R1、R2的阻值分别为121Ω、363Ω； （3）开始保温时，保温杯内水的温度为65℃； （4）增大电源电压U1（答案不唯一）。 【解答】解：（1）电流从上方外侧流入，根据安培定则知，下端为N极，上端为S极； （2）电磁铁的衔铁被往下吸，电磁继电器下方触点接通时，根据P可知电路处于加热状态 R1121Ω， 电磁继电器上方触点接通时，电路处于保温状态，电路的总电阻R484Ω， R2＝R﹣R1＝484Ω﹣121Ω＝363Ω； （2）开始保温时，总电阻R总500Ω， R1＝R总﹣R0＝500Ω﹣100Ω＝400Ω， 由图乙知，Rt＝400Ω时，t＝65℃，所以开始保温时，保温杯内的水温度为65℃； （3）由图乙可知，要使开始保温时的温度升高，Rt也会增大，根据I可知：当Rt增大时，要保证I＝8mA开始保温，在U1不变的情况下，应减小保护电阻R0的阻值；或者在R0不变的情况下，应增大电源电压U1。 答：（1）S； （2）加热电阻R1、R2的阻值分别为121Ω、363Ω； （3）开始保温时，保温杯内水的温度为65℃； （4）增大电源电压U1（答案不唯一）。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 计算综合 力学计算 1．（2025•集美区二模）随着科技的发展，无人驾驶技术日趋成熟。如图无人驾驶的电动公交车，其空车质量为10t，车轮与路面接触的总面积为0.2m2。无人乘坐时，该电动公交车在水平路面上匀速直线行驶过程中受到的阻力是总重的0.03倍，汽车发动机的功率恒定，行驶2.4×104m用时20min消耗的电能为9×107J。试问： （1）该电动公交车空载静止在水平路面上时，对路面的压强是多少？ （2）无人乘坐时，该电动公交车发动机的功率是多少？ （3）该电动公交车的效率是多少？ 2．（2025•思明区校级二模）2025年4月，在北京亦庄举行的半程马拉松赛事，首次由人类和人形机器人共跑。某型号机器人的质量为50kg，拥有高度仿生的躯干构型和拟人化的运动控制。本次赛事的赛道约21km，下表是该机器人的部分参数，g取10N/kg。请通过计算回答： 脚与地面接触总面积/cm2 500 跑步最高速度/（km•h﹣1） 10 满电时持续工作时间/h 3 续航电能/（kW•h） 2.025 （1）该机器人若以最高速度跑完该赛道需要的时间是多少？ （2）该机器人站立在水平地面上，对地面的压强是多少？ （3）该机器人满电时持续工作的功率是多少？ 3．（2025•同安区模拟）利用5G无人配送快递可有效节约成本。如图为一辆在水平路面上匀速行驶的四轮5G无人配送车，每个轮子与地面的接触面积是10cm2，空载时质量为400kg，速度5m/s，配送车受到路面的阻力大小始终为整辆车总重力的0.06倍。求配送车空载时： （1）重力大小； （2）对地面的压强； （3）匀速直线行驶时的牵引力； （4）匀速直线行驶100m，牵引力做的功。 4．（2025•福建二模）共享电动自行车满足了人们对短途出行的需求。某型号电动自行车的部分参数如表所示，厂家在电动自行车出厂前在水平路面上进行骑行测试。（g取10N/kg） 整车质量：50kg 电池容量：12Ah 最高时速：6m/s 电池额定电压：50V 轮胎能承受的最大压强：2×105Pa 电机最大功率：400W 压强最大时轮胎与地面接触的总面积：1×10﹣2m2 请解答下列问题： （1）轮胎能承受的最大压力是多少？ （2）实际测试者质量为70kg，以最高时速匀速骑行时所受阻力为人、车总重力的0.03倍，则骑行100s牵引力做功的功率为多少？ （3）电池充满电后，该测试者始终以最高时速骑行，电池能量的80%用于牵引力做功，则骑行的路程为多少？ 5．（2025•鲤城区校级模拟）如图是我国自主研发的无人驾驶电动运输车。某次该车在平直路面上以15km/h的速度匀速行驶0.2h，已知车的质量为1.2×103kg，车行驶时的牵引力为车所受重力的0.05倍，轮胎与地面的总接触面积为0.12m2，求： （1）运输车行驶的路程； （2）运输车静止在水平地面上时，对地面的压强； （3）运输车牵引力做的功。 6．（2025•漳州模拟）2025年4月19日全球首场人形机器人半程马拉松在北京开跑，机器人“天工”成功夺冠。该机器人质量为52kg从起点到5km补给站用时约36min，跑步时受到的阻力为重力的0.1倍，求机器人： （1）静止时受到的重力； （2）此阶段跑步的平均速度（结果保留1位小数）； （3）此段时间内牵引力做功。 7．（2025•仓山区校级模拟）深中通道位于珠江三角洲伶仃洋海域，世界级“桥、岛、隧、水下互通”跨海集群工程，通道全长24.0km，限速100km/h。一辆总质量为2000kg的汽车，车轮与水平路面的总接触面积为0.08m2，当以100km/h的速度匀速行驶时，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。g取10N/kg。求： （1）遵守交通规则的情况下，汽车通过深中通道至少需要多长时间； （2）汽车静止在水平路面上时对路面的压强； （3）汽车在沉管隧道内水平行驶5km时，牵引力所做的功。 8．（2025•厦门校级模拟）为庆祝中国人民解放军海军成立75周年，海军烟台舰于2024年4月20日至24日期间访问家乡烟台，并同步开展了军民共建活动。海军烟台舰，舷号“538”，属国产054A型导弹护卫舰，舰长134m，最大宽度16m，高度35m，排水量（满载）约4000t，巡航速度18节（1节＝1.852km/h），续航里程4000海里（1海里＝1.852km），抗风力大于12级，除极区外任何海区均可安全航行。烟台舰创造了当年护航时间最长、直升机飞行时间最长、编队人数最少、访问国家最多的“四个之最”。（g＝10N/kg，海水的密度取1.0×103kg/m3）求： （1）满载时烟台舰所受的浮力约为多大？ （2）某次航行中烟台舰吃水深度为4m，则在舰底0.5m2的面积上受到海水的压力为多大？ （3）若烟台舰在某次航行过程中以18节的巡航速度航行3000海里，其航行时间为多少小时？（结果保留一位小数） 9．（2025•思明区模拟）如图甲所示的机器人质量为30kg，其底部轮子与地面接触的总面积为1.5×10﹣2m2。在某次工作中，机器人前进8m，用时10s。牵引力F的大小与路程s的关系如图乙。求： （1）机器人在0～10s内的平均速度。 （2）机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强。 （3）在0～10s内机器人牵引力做的总功。 10．（2025•丰泽区校级模拟）如图是为了上山方便而修建的盘山公路（盘山公路近似处理为如图乙所示的斜面）。若从山底到山顶的盘山公路长200m，山高30m，一辆5t的小型货车从山底开上山顶牵引力保持2.5×104N不变，用时50s。汽油热值q＝4×107J/kg，g取10N/kg。求： （1）小货车从坡底爬到坡顶的过程中，牵引力所做的功； （2）该盘山公路的机械效率； （3）小货车在匀速爬坡的过程中，汽车的功率是多少？ （4）不计热量损失，汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？ 11．（2025•鲤城区校级模拟）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4kg，最大起飞质量可达1.2×103kg。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0.2m2；在空中以180km/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2×103N。已知氢的热值为1.4×108J/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4kg的氢完全燃烧放出的热量为多少？ （3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.5h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为多少？ 12．（2025•涵江区模拟）如图所示是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机器人，科考队员在附近遥控机器人。已知机器人的质量为500kg，每条履带与地面的接触面积为1000cm2，问： （1）机器人的重力为多少？ （2）若南极某处冰面能承受的最大压强为4.2×104Pa，该机器人能顺利通过该冰面吗？ （3）如果科考队员的质量为72kg，他的双脚与冰面的接触面积为300cm2，那么科考队员能在（2）问中的冰面上安全行走吗？ 电学综合 1．（2025•思明区校级二模）电鳗通过特化的肌肉细胞（发电细胞）串联放电，可在水中产生高电压以捕食或自卫。某小电鳗的放电器官由4000个发电细胞串联构成，每个细胞可产生0.15V的电压，这些细胞总的电阻R1为400Ω。当电鳗在水中放电时，其身体与外部水体（水体电阻R2为200Ω）构成闭合电路，简化电路如图所示。已知电鳗一次放电持续时间约为0.1s，请完成以下计算： （1）求发电细胞的总电压。 （2）求电鳗放电时的总电流。 （3）电鳗一次放电释放的电能。 2．（2025•思明区校级二模）为实现通风与加热，某五星级酒店浴室升级了智能毛巾加热器，内部电路如图所示。电源电压为220V，其中，通风装置M的内阻为10Ω，通风时电流恒为1A；加热装置两电阻R0相等，可实现常规保温模式和速热模式，保温模式时加热功率为440W。求： （1）加热电阻的大小； （2）开启速热模式，电路在1分钟内消耗的总电能； （3）若通风装置被异物卡住无法转动，或造成什么安全隐患，请计算说明。 3．（2025•集美区二模）如图（a）是一款额定电压为220V的艾灸理疗毯，它的工作电路如图（b）所示。R1和R2为发热电阻丝（不考虑温度对电阻的影响），旋钮开关S置于“2和3”接线柱时处于低温挡，功率为22W，置于“3和4”接线柱时处于高温挡，功率为110W。艾灸理疗毯正常工作时，求： （1）低温挡工作时的电流； （2）发热电阻丝R2的阻值； （3）高温挡工作10min，整个电路产生的热量。 4．（2025•思明区校级二模）培养菌种需要在相对稳定的温度环境下进行。如图是研究性学习小组的同学设计的恒温箱。他们将一段电热丝R接入电源电压为36V的电路中，测得其实际功率为27W。（电热丝阻值不随温度变化）请你解答下列问题： （1）通过电热丝R的电流为多大？ （2）为保证菌种的培养，箱内发热功率应为12W。在不改变电源电压和原电热丝的情况下，请你通过计算说明，需在箱内串联还是并联另一个阻值多大的电热丝？ 5．（2025•同安区校级二模）小刚将“6V 3.6W”的灯泡L接到10V的学生电源上，为了使灯泡正常发光，电路中串联接入最大阻值为10Ω的滑动变阻器R，电路如图所示。请通过计算回答： （1）灯泡的额定电流是多少？ （2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？ （3）不考虑温度对灯丝电阻的影响，灯泡两端的最大电压不能高于额定电压的1.2倍，通过滑动变阻器的电流不超过0.8A。要保证整个电路元件的安全，求滑动变阻器可调节的电阻的最小值是多少？ 6．（2025•同安区模拟）家中的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＝100Ω，紫外灯L规格为“220V 66W”。闭合开关S1和S2，消毒柜正常工作，求： （1）通过发热电阻R的电流； （2）消毒柜正常工作时R的电功率； （3）紫外灯L工作1min消耗的电能。 7．（2025•福建二模）如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为220V，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100W，双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，其中R2＝60.5Ω。现将此电热水壶装入0.45L初温为20℃的水，接到220V的家庭电路中，选用加热挡加热至100℃，已知该电热水壶加热效率为80%，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）电热水壶中水吸收的热量； （2）加热挡的电功率； （3）需要的加热时间。 8．（2025•鲤城区校级模拟）如图是某多功能电饭锅，具有加热和保温两挡功能（S1为总开关，S2为温控开关），其内部有两个加热电阻丝R1和R2（R1的电阻是198Ω，R2的电阻是44Ω）。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃，然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数，求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/（kg•℃）] 容量/kg 3.0 额定电压/V 220 加热功率/W 1100 保温功率/W 200 （1）加热过程中，米和水吸收的热量。 （2）正常加热时，通过电路的电流。 （3）请你在虚线框内画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。 9．（2025•漳州模拟）如图甲所示是家用3D打印机，分快慢两挡。其加热部分的简化电路图如图乙所示，R1＝R2＝880Ω。工作时，3D打印机通过加热，挤出热熔的树脂，然后迅速冷却，固化成形。闭合开关S、S1，使用快挡打印该模具用时10min，耗材0.1kg，材料温度从20℃加热到120℃。树脂的比热容为1.5×103J/（kg•℃）。求此过程中： （1）通过R1的电流； （2）打印机消耗的电能； （3）树脂吸收的热量。 10．（2025•仓山区校级模拟）如图为一加热器的简化电路。电路具有低温、高温两挡。已知电源电压恒为10V，R1与R2均为加热电阻，R2阻值为10Ω，当开关S、S1闭合时，为高温挡，电流表示数为1A。求： （1）高温挡模式下，工作100s电路产生的热量； （2）低温挡模式下，电路中总功率。 11．（2025•思明区模拟）图甲所示是一款USB恒温杯，它有“加热”和“保温”两个挡位，工作电路如图乙，加热挡的功率为20W，保温挡的功率为5W。加热挡工作16min可将0.2kg水从25℃加热至45℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），求： （1）水吸收的热量。 （2）此电路加热水的效率。 （3）电阻R1大小。 12．（2025•丰泽区校级模拟）小西的物理兴趣小组设计了一款可调挡位电热水壶，有高温和低温两个挡位，其简化电路如图，壶内有阻值不变的两根电热丝，阻值分别为R1＝220Ω，R2＝55Ω， c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）该热水壶的低温挡电流； （2）该热水壶高温挡的功率； （3）若该热水壶使用高温挡，将壶中1kg水从20℃加热到42℃，需要100s，求此时的加热效率。 13．（2025•鲤城区校级模拟）在如图所示的电路中，R1的阻值是20Ω，闭合开关S，电流表A1的示数是0.3A，电流表A的示数是0.5A。 （1）求电源电压； （2）求电阻R2的阻值。 （3）电流在30s内通过电阻R2所做的功W2 14．（2025•涵江区模拟）如图甲所示为一款紫砂电饭锅，图乙所示为其工作原理图，它能够实现高温、中温和低温三种加热功能。它在低温挡工作时的电功率为176W，中温挡工作时的电功率为880W。] （1）电饭锅在低温挡工作时，电路中的电流； （2）R2的阻值； （3）电饭锅在高温挡工作时的电功率； （4）若不计热量损失，电饭锅使用高温挡加热，使2.2kg水从20℃升高到100℃，需要多长时间？ 力学综合 1．（2025•思明区校级二模）我国自主设计制造的半潜式钻井平台“蓝鲸2号”是世界上最大的深海钻井平台（如图甲所示），平台长117m，宽92.7m，高118m，最大作业水深3658m，最大钻井深度15250m，总质量约4.4万吨，有八台巨型全回转式推进器，可抵御﹣15级以上的飓风，可在全球95%的海域作业。（ρ海水＝1.05×103kg/m3） （1）平台在海面上漂浮时受到的浮力； （2）油管位于海面下3000m深处时1cm2受到的压力； （3）某次开采作业需要将一根长度为10m，质量为300kg且质量分布均匀的圆柱体钢管吊起。如图乙所示，钢管的一端固定在平台上的O点，另一端通过绳索提供始终竖直向上的拉力F将其缓慢吊起，则绳索至少需要提供多大的拉力？将钢管由水平位置缓慢拉至竖直位置，绳索的拉力至少需要多少功？ 2．（2025•集美区二模）小萌模拟古人利用浮力打捞铁牛，如图，用正方体M模拟铁牛，其质量m为300g。用高度为15cm的柱形薄壁水杯模拟打捞船，其质量与铁牛质量相等，将其放入水中漂浮，如图甲所示。向杯中装入质量为2m铁砂时，如图乙所示。用细线连接船和铁牛，使细线拉直且无拉力，再将铁砂从船中取出，当铁砂取完后，铁牛被拉起，如图丙所示。ρ水＝1.0×103kg/m3，求： （1）甲图中，船底部受到水的压强p甲。 （2）乙图中，船浸入水中的深度h乙。 （3）丙图中，铁牛受到的浮力F浮牛。 3．（2025•鲤城区校级模拟）如图，柱形容器内水深10cm，水中形状完全相同的A、B两个长方体通过底部的定滑轮用细线相连，A、B体积均为8×10﹣4m3，物体A有一半体积露出水面，物体B上表面与水面相平，物体A质量为0.2kg，求： （1）容器底部受到水的压强； （2）物体A受到的浮力； （3）物体B的密度。 电学综合 1．（2025•鲤城区校级模拟）图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它通过电热丝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S。求： （1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。[c空气取1.0×103J/（kg•℃）] （2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路的功率。 （3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，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丙所示。当加热温度设定为150℃，R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 2．（2025•丰泽区校级模拟）如图是科技小组设计的具有防干烧功能的饮水机装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热电路电源电压恒为220V，R1＝44Ω。控制电路电源电压恒为12V，R0＝5Ω，RF为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘T形硬杆，水箱注水后圆柱形浮体A竖直上浮，通过T形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加1N，电阻减小1Ω。浮体A的底面积为50cm2、高20cm。科技小组对饮水机模型进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至距浮体A底部15cm处时，电磁铁线圈中的电流为0.8A，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当电磁铁线圈中的电流为0.6A时，防干烧功能启动。（T形硬杆的质量和电磁铁线圈的电阻忽略不计，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）求加热电路工作时的电流； （2）求饮水机防干烧功能启动时A底部受到水的压强； （3）为了防止防干烧功能太早启动，请提出一种可行的方法（如更换电源、电阻、电磁继电器弹簧等）并说明理由。 3．（2025•思明区模拟）装有16cm水深的圆柱形容器置于水平面上。底面积为100cm2的圆柱体A悬挂在轻质细杆下保持静止，其下表面刚好与水面接触，如图甲所示。轻杆与圆柱体衔接处为力传感器，原理如图乙所示，电源电压恒为18V，压敏电阻R的阻值与所受弹力F大小关系如表格所示。从甲图开始，缓慢向下调节轻杆直至圆柱体A与容器底部刚好接触时停止，此时A刚好浸没。记录该过程中电流表示数I与A向下移动距离h的关系，如图丙所示。其中，当A下降2cm时，水面刚好到达容器溢水口。求： 压敏电阻R与力传感器所受弹力F的关系 R/Ω 2 3 6 9 18 F/N 16 10 4 3 0 （1）A未进入液体前，水对容器底的压强。 （2）h＝0cm时，轻杆对圆柱体A的拉力。 （3）圆柱体A的密度。 4．（2025•厦门校级模拟）同学们对学校的自动大门很感兴趣，他们发现当人靠近大门时，大门自动打开。科技小组利用电磁继电器、红外传感器、电动机等元件制作了模拟电路，部分电路如图甲所示。其中电动机上标有“220V 40W”的字样，控制电路的电源电压U为24V，R1为定值电阻，红外传感器的阻值R随人体到大门距离L的变化关系如图乙所示，当通过电磁铁线圈的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开。（不计电磁铁线圈的电阻） （1）开门一次用时5s，则开门一次电动机消耗多少电能？ （2）经测试，当L＝3m时，刚好触发电动机工作，则R1的阻值为多少？ （3）若门前6m内没有人，则控制电路的电功率是多大？ 5．（2025•仓山区校级模拟）如图所示是小明利用压敏电阻R2设计的一个能测量水深的电路。已知定值电阻R1＝2Ω，压敏电阻R2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的凹形绝缘盒内，并将其放入水中保持受力面水平，且只有一个面积为0.02m2的面承受水压力。（已知水的密度） （1）当R2所处水深为100m时，受到的水的压强； （2）当R2所处水深为100m时，电路中的电流。 （3）若电流表的量程为0﹣0.6A，则该测力计能测出的最大水深度是多少？ 6．（2025•漳州模拟）如图甲所示，是某力传感器的原理图，R1＝10Ω，电流表的量程为0～0.6A，R2是标有“30Ω，0.5A”的力敏电阻，其阻值与力的线性关系如下表。当力传感器示数为0时，电流表示数为0.15A。现将该力传感器固定在一轻质细杆上端，细杆下端与物块M连接，如图乙所示。力传感器的示数与加入容器中水的深度关系如图丙所示。求： F/N 0 5 10 15 20 R2/Ω 30 27.5 25 22.5 20 （1）电源电压； （2）物块的下方刚接触水面时，容器底部受到水的压强； （3）物块M浸没时受到的浮力； （4）根据此力传感器的原理图，求该传感器测的范围。 7．（2025•同安区模拟）如图25甲是小华设计的一款“智能保温杯”的自动控温工作原理图。控制电路中，U1＝4V，保护电阻R0＝100Ω，Rt为热敏电阻，Rt阻值随温度变化关系如图乙，电磁铁线圈电阻不计。工作电路中，U2＝220V，R1，R2为加热电阻。当通过R0的电流I＞8mA时，工作电路开始加热，加热功率为400W，保温功率为100W。求： （1）根据图甲可以判断电磁铁上端为 　 　 极； （2）加热电阻R1、R2的阻值； （3）开始保温时，保温杯内水的温度； （4）要使保温杯刚开始保温时的温度升高一些，请写出一条措施。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$