2026年中考物理二轮复习课件（河南）专题四综合应用

专题四　综合应用专题 力学综合计算 1.需要用到的公式有密度公式ρ=、重力公式G=mg=ρgV、压强公式p=和p=ρgh、浮力公式F浮=ρ液gV排、两个密度推导公式ρ=·ρ水(漂浮水面)和ρ=·ρ水(浸没水中)等。 2.浮力问题涉及到浮力、重力和拉力或支持力的计算,关键是对物体进行受力分析,把相关的力求出即可。 密度、压强和浮力的相关计算 1.(2025·高新区模拟)一只重2N、底面积为0.005m2的平底薄壁容器放在面积为0.8m2的水平桌面中央,容器内所盛的水重12N,容器高为15cm,容器中水深为12cm。求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg) (1)容器底受到水的压强; (2)容器底受到水的压力; (3)容器对桌面的压强。 解:(1)容器内水的深度h=12cm=0.12m, 容器底受到水的压强 p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa; (2)由p=得,容器底受到水的压力 F=pS=1200Pa×0.005m2=6N; (3)桌面受到盛水容器的压力 F'=G=2N+12N=14N, 面积为0.005m2的平底容器放在面积为0.8m2的水平桌面中央,两物体实际接触的面积为S=0.005m2,即为受力面积,容器对桌面的压强 p'==2800Pa。 2.(2025·洛阳一模)图甲是我国自主建造的076型两栖攻击舰“四川舰”,其排水量(船舶满载时排开水的总质量)为40000t。 (1)若“四川舰”以40km/h的速度航行, 可连续航行240h,它的最大航程为 多少km? (2)图乙为停在“四川舰”甲板上的 “攻击-11”无人机,其自身质量为6.36t,若它满载武器时对甲板产生的压强为2.09×105Pa,轮胎与甲板总接触面积为0.4m2,则它可搭载武器的最大质量为多少t?(g取10N/kg) (3)请分析“四川舰”的排水量与其满载时总质量的大小关系(写出推导过程)。 解:(1)以40km/h的速度航行,可连续航行240h,根据v=知,它的最大航程s=vt=40km/h×240h=9600km; (2)对甲板产生的压强为2.09×105Pa,轮胎与甲板总接触面积为0.4m2,最大压力F=pS=2.09×105Pa×0.4m2=8.36×104N; 最大压力等于自身所受重力与搭载武器所受的重力之和, 故(6.36×103kg+m)×10N/kg=8.36×104N; 解得m=2000kg=2t; (3)“四川舰”的排水量是船舶满载时排开水的总质量,根据漂浮时浮力等于重力,而根据阿基米德原理知,浮力等于排开水所受的重力,故G排=mg; 即m排g=mg;即m排=m;排水量与其满载时总质量的大小相等。 3.如图甲所示,底面积为S1=80cm2的容器内装有适量的某种液体,A为长方体木块,其底面积为S2=50cm2,C为压力传感器,用F表示压力传感器的示数, h表示木块A的下表面与液面间的距离。小强同学想利用此装置探究F与h的关系,他先把木块A放入液体中,当木块A静止时,测得木块A的下表面与液面间的距离为4cm,再用轻杆B缓慢向下压木块,逐渐改变h的大小,并记录下与之相对应的压力F的数值,依据数据作出如图乙所示的F-h图像,此过程中液体始终没有溢出容器,g取10N/kg。则:(不计传感器C和轻杆B所受的重力与体积) (1)木块A的质量为多大? (2)刚浸没时,木块A下表面所受压力为多大? (3)木块A浸没后,与木块A放入液体前相比, 液体对容器底部的压强增大了多少? 解:(1)当F=0,h1=4cm时,A处于漂浮状态,F浮=GA,由图乙可知木块A的高度是10cm,此时F和浮力的增加量相等,ΔF浮=F=6N, 底面积一定,浮力与高度成正比, 即,所以F浮=×6N=4N, 木块A的质量mA==0.4kg; (2)木块刚浸没时下表面所受的压力F下=GA+F=4N+6N=10N; (3)木块A浸没后,与木块A放入液体前相比,液体对容器底部压力的增加量ΔF压=GA+F=4N+6N=10N, 液体对容器底部的压强增大量Δp==1250Pa。 功、功率的计算 4.“无人机配送”已悄悄走进人们的生活,如图所示。某次配送任务中,无人机与货物总质量为25kg,到达指定地点正上方后,开始竖直向下平稳落地。竖直下落过程用时4s,平均速度为5m/s,落地后静止时与水平地面的接触面积为0.01m2。求:(g取10N/kg) (1)无人机下落的高度; (2)无人机下落过程中总重力做的功和功率; (3)无人机(包括货物)落地后静止时对水平地面的压强。 解:(1)无人机下落的高度s=vt=5m/s×4s=20m; (2)无人机所受的总重力G=mg=25kg×10N/kg=250N, 无人机下落过程中总重力做的功W=Gh=250N×20m=5000J, 功率P==1250W; (3)无人机(包括货物)落地后静止时对水平地面的压力F=G=250N, 无人机(包括货物)落地后静止时对水平地面的压强 p==2.5×104Pa。 5.如图甲所示,一辆无人自动驾驶汽车沿着平直公路行驶,运动的路程一时间图像如图乙所示,车辆的质量为1600kg,所受到的阻力是车重的,g取10N/kg,求: (1)10min内无人驾驶汽车的平均速度; (2)前5min无人驾驶汽车牵引力做的功; (3)前5min无人驾驶汽车牵引力做功的功率。 解:(1)t=10min内无人驾驶汽车的路程为s=0.75km,10min内无人驾驶汽车的平均速度 v==1.25m/s=4.5km/h; (2)重力G=mg=1600kg×10N/kg=16000N; 由于无人驾驶汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力, 则牵引力F牵=f=G=×16000N=800N; 前5min无人驾驶汽车运动的距离 s1=0.45km=450m; 牵引力做的功W=F牵s1=800N×450m=3.6×105J; (3)前5min无人驾驶汽车牵引力做功的功率P==1200W。 简单机械的相关计算 6.小明同学自制了如图所示的健身器材,坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来,在轻杆的A端悬挂质量m1=10kg的重物,在B端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置。已知AO长1.5m,OB长0.5m,小明质量m2=54kg,假定小明锻炼时双脚与地面的接触面积为400cm2,g取10N/kg。求: (1)小明对杆的拉力大小; (2)小明对地面的压强; (3)若在杠杆水平状态下,在A端增加物体使小 明对地面压强恰好为零,则增加物体的质量。 解:(1)根据题意可知,m1=10kg,m2=54kg,AO=1.5m,BO=0.5m; 所以G1=m1g=10kg×10N/kg=100N,G2=m2g=54kg×10N/kg=540N, 根据杠杆平衡条件得G1×AO=F2×BO, 即100N×1.5m=F2×0.5m,解得F2=300N; 则小明对杆的拉力大小为300N; (2)小明双脚与地面接触面积S=400cm2=4×10-2m2; 小明对地面的压力大小F压=G2-F2=540N-300N=240N; 小对地面的压强 p==6×103Pa; (3)在杠杆水平状态下小明恰好被细绳拉离地面,小明对地面的压力为0,说明B端受到的拉力等于小明所受的重力,FB=G2=540N; 根据杠杆条件得FA×OA=FB×OB,FA×1.5m=540N×0.5m,解得FA=180N; A端所挂物体质量 mA==18kg; A端所增加的质量ΔmA=mA-m1=18kg-10kg=8kg。 7.(2025·尉氏县一模)在航港建筑地常看到这种起重机械,利用它吊起建筑材料。当竖直匀速吊起2400N的物体时,滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和滑轮轴与轮间的摩擦(g取10N/kg)。 (1)货物匀速上升时,货物的机械能将　增加　, 理由是 货物的重力势能增加,动能不变, 且机械能等于势能与动能的总和 。 (2)货物升高0.5m的过程中,所做的有用功为多大? (3)绳端的拉力F是多大? (4)若将重力为3000N的重物提升0.5m,拉力做的总功为多大? 解:(1)当货物匀速上升时,货物的质量不变,高度增加,速度不变,因此货物的重力势能增加,动能不变,且机械能等于势能与动能的总和,所以其机械能增加; (2)重物升高0.5m的过程中,所做的有用功W有=Gh=2400N×0.5m=1200J; (3)由η=得,所做的总功W总==1500J, 由图知n=3,则拉力端移动的距离s=nh=3×0.5m=1.5m, 由W总=Fs得绳端的拉力F==1000N; (4)不计绳重和滑轮轴与轮间摩擦, 由F=(G+G动)得,动滑轮重G动=nF-G=3×1000N-2400N=600N, 提升重力为3000N的物体时拉力F'=(G'+G动)=×(3000N+600N)=1200N, 仍将重物提升0.5m,则拉力端移动距离仍为1.5m, 此过程中拉力做的总功W总'=F's=1200N×1.5m=1800J。 8.(2025·镇平县模拟)如图所示,斜面长l=10m,斜面高h=4m,物体A重量为200N,物体B的重量为400N,物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端,不计绳与滑轮间的摩擦且忽略物体B的体积大小。求: (1)此过程中,绳子拉力对物体B所做的功; (2)上述过程中,该斜面的机械效率; (3)物体B沿斜面匀速向上运动的过程中,其受到斜面的滑动摩擦力大小。 解:(1)由图可知,物体A、B之间用细绳通过定滑轮连接,不计绳与滑轮间的摩擦,绳对B的拉力的大小F=GA=200N, 拉力对B做的功 W总=Fl=200N×10m=2000J; (2)克服B的重力做的有用功 W有=GBh=400N×4m=1600J, 上述过程中,该斜面的机械效率 η=×100%=80%; (3)上述过程中,绳子拉力做的额外功 W额=W总-W有=2000J-1600J=400J, 由W额=fl可得,B与斜面间的摩擦力大小 f==40N。 电学计算 1.串、并联电路简单计算是河南中考计算必考点,特点是已知三个电学物理量,这类题难度不大。 2.传感器电路计算实际上就是解简单的串联电阻,电路图通常有一只电流表或电压表,题目也会已知三个物理量,利用串联电路规律和欧姆定律即可求解,难度不大。 3.动态电路问题是根据开关的状态和滑片的位置,画出相应的简化电路,把复杂的动态电路转化为基本的串、并联电路。解题的关键是画出对应的简化电路,根据已知条件求解。 4.电热器挡位调节有两种方式:串联调节和并联调节;解题的关键是根据开关的状态判断电热器的挡位,这类题会涉及U、R1、R2、P高温、P低温五个物理量,通常是知三求二。 欧姆定律和电功率的简单计算 1.如图甲所示是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪,其简化原理如图乙所示。在测试中,测试的同学向前水平推动测试仪的滑块(相当于向右移动图乙中滑动变阻器的滑片P,滑块在起始位置时,R1接入的阻值为0),用电压表的示数来反映被测试者的成绩。电源电压恒为6V,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器R1标有“20Ω　1.5A”字样,定值电阻R2=10Ω,闭合开关S,滑块在金属标尺上每移动1cm,电阻R1阻值变化0.5Ω。求: (1)当滑动变阻器连入电路的阻值R1=2Ω时,电压表的示数; (2)在保证电路元件安全的情况下,电路消耗总功率的最小值; (3)小明同学测试时,电流表的示数为0.4A,则小明同学从最左端推动滑块向右移动的距离是多少。 解:(1)由图可知,滑动变阻器R1与定值电阻R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器连入电路的阻值R1=2Ω时,电路的总电阻R=R1+R2=10Ω+2Ω=12Ω, 电路中的电流I==0.5A, 滑动变阻器两端的电压,即电压表的示数U1=IR1=0.5A×2Ω=1V; (2)电源电压恒定不变,根据P=UI可知,电路中的电流越小,电路消耗的总功率越小,根据欧姆定律可知电路的总电阻越大,则R1接入电路的阻值越大,同时,根据串联电路的分压关系可知,当R1两端的电压越大时,R1接入电路的阻值越大,电路消耗的总功率越小。 根据电压表的量程可知R1两端的最大示数为U1max=3V, 则定值电阻R2两端的最小电压U2min=U-U1max=6V-3V=3V, 电路中的最小电流Imin==0.3A, 电路消耗总功率的最小值Pmin=UImin=6V×0.3A=1.8W; (3)当电流表的示数为0.4A时,电路的总电阻R'==15Ω, 滑动变阻器连入电路的阻值R1'=R'-R2=15Ω-10Ω=5Ω, 由题可知,滑块在金属标尺上每移动1cm,电阻R1阻值变化0.5Ω, 故小明同学从最左端推动滑块向右移动的距离s==10cm。 传感器的计算 2.某种“烟雾报警器”的简化原理图如图所示。电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为光敏电阻(其阻值与光照强度的关系如表格所示)。当烟雾进入烟室后,激光被烟雾遮挡,使得射向光敏电阻的光照强度等级减小;当烟雾浓度大于或等于某一临界值(即电路中电流小于或等于300mA)时,烟雾报警器报警。已知光照强度为5级时,测试电压表示数为12V;光照强度为1级时,测试电压表示数为16V。 光照 强度 1级 2级 3级 4级 5级 6级 光敏电阻R/Ω 80 50 30 24 20 18 (1)光照强度为5级时,求电路中的电流。 (2)光照强度为1级时,通过计算判断烟雾报警器是否报警。并求出此时R0的阻值。 (3)由于长时间工作,导致电源电压降低了1.5V,烟雾报警器误报警。在不更换此电源的情况下,要使该烟雾报警器在达到原烟雾浓度临界值时正常报警,可以通过更换R0来实现,求更换后的R0的阻值。 解:(1)闭合开关,定值电阻和光敏电阻串联,电压表测量光敏电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流。 当光照强度为5级时,光敏电阻R的阻值为20Ω,测试电压表示数为12V,根据欧姆定律可知电路中的电流I0==0.6A; (2)定值电阻的阻值R0=①; 光照强度为1级时,光敏电阻R的阻值为80Ω,测试电压表示数为16V, 根据欧姆定律可知电路中的电流I0'==0.2A=200mA<300mA, 烟雾报警器报警; 定值电阻的阻值R0=②; 联立①②得U=18V,R0=10Ω; (3)图示电路是R与R0的串联电路,电源电压降低,而报警时电路中的电流I不变,根据I=可知,可以采取的方法是减小R0阻值; 根据题意,报警仪表开始报警时电路中的电流为300mA=0.3A, 根据电阻的串联特点, 可得开始报警时光敏电阻阻值R=-R0=-10Ω=50Ω, 当电源电压降低了1.5V时,电源电压U'=U-ΔU=18V-1.5V=16.5V, 正常报警时电路需满足:I=,即0.3A=;解得R0'=5Ω。 电路安全和电功率极值的计算 3.(2025·尉氏县一模)小李连接了图甲所示的电路,电源电压不变,电流表量程均为0~0.6A,定值电阻R1=10Ω,闭合开关S后再闭合开关S1或S2,将滑动变阻器滑片从最右端向左调节至中点的过程,电压表与电流表A2示数的I-U图像如图乙,求: (1)开关S、S1、S2闭合, 电路中最小电流; (2)电源电压; (3)滑动变阻器的最大阻值; (4)整个电路通过的最大电流。 解:由I=可得,图像中a、b线的电阻值分别为 Ra==10Ω,Rb==20Ω; 已知R1=10Ω,则a、b分别是滑动变阻器与R1、R2串联时电压表与电流表A2示数的I-U图像: (1)(2)(3)闭合开关S、S1时,滑动变阻器与R1串联,滑动变阻器滑片在最右端时,由于滑动变阻器的电阻全部连入电路,根据欧姆定律可知电路中的电流最小, 由图乙中a的图像可知,最小电流=0.2A,=2V, 根据串联电路的特点和欧姆定律可得: 电源电压U=R+=0.2A×R+2V①; 闭合开关S、S2时,滑动变阻器与R2串联时,滑动变阻器滑片在最右端时,由于滑动变阻器的电阻全部连入电路,根据欧姆定律可知电路中的电流最小,由图乙中b的图像可知,最小电流=0.15A,=3V, 根据串联电路的特点和欧姆定律可得, 电源电压U=R+=0.15A×R+3V②; 解①②可得U=6V,R=20Ω; 开关S、S1、S2闭合,R1、R2并联后与滑动变阻器串联,根据电阻的串并联特点可知,当滑动变阻器的电阻全部连入电路,电路中的电流最小, 则最小电流I最小==0.225A; (4)根据电阻的串并联特点可知当电路中电阻最小时电路中最大电流,所以,开关S、S1、S2闭合,R1、R2并联后与滑动变阻器串联,即当滑动变阻器连入电路的电阻最小时电路中电流最大, 若滑动变阻器连入电路的电阻为零, 干路电流为I==0.9A, 由于电流表量程均为0.6A,则干路的最大电流为0.6A。 电热器挡位的计算 4.(2025·商水县一模)如图甲所示是一个家庭用的食品自动加热台的简化电路图,闭合图甲中的开关S,加热台开始正常工作,当台内食品温度降到30℃时,温度控制开关S0自动转接,使电路处于加热状态;当台内食品温度升高到60℃时,S0自动转接到保温状态。已知定值电阻R1=40Ω,保温功率为242W。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]请回答下列问题: (1)当开关S闭合,S0转接到　1　(选填“1”或“2”)时, 加热台处于加热状态。 (2)加热挡的电功率是多少?定值电阻R2的阻值是多少? (3)已知家中电能表如图乙所示,某次工作时,只打开自动加热台,处于加热状态一段时间,电能表表盘转了243转,不计热量损失,则自动加热台消耗的电能可以使2kg的水升高多少℃?(保留一位小数) 解:(2)加热台加热挡的电功率P加热==1210W; 由P=可知,R1、R2的串联总电阻R==200Ω, 根据串联电路的电阻特点可知,R2的阻值R2=R-R1=200Ω-40Ω=160Ω; (3)图乙中3000r/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h电能,电能表的转盘转过3000转, 则电能表转了243转,加热台消耗的电能W==0.081kW·h=2.916×105J, 不计热量损失,水吸收的热量Q吸=W=2.916×105J, 由Q吸=cmΔt可知,水升高的温度Δt=≈34.7℃。 综合计算 热电综合 1.某地有一风力发电站,其中一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J,1年内提供的电能约为4.8×1011J。求: (1)若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能,并有70%被水吸收,可以使100g常温下的水升高多少摄氏度;[c水=4.2×103J/(kg·℃)] (2)若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供,且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能,则需要完全燃烧多少千克煤炭。(煤炭的热值q约为3.0×107J/kg) 解:(1)根据题意得,一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J, 1s内所产生的电能(70%被水吸收),则Q吸=70%W电=70%×1.8×104J=1.26×104J, 由Q吸=cmΔt可得:Δt==30℃; (2)一台风力发电机1年内提供的电能约为4.8×1011J, 火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能, 则Q火==1.2×1012J; 完全燃烧煤炭质量m==4×104kg。 2.小明学习了燃料的热值后,很想知道家中使用的天然气的热值是多少?于是,他在家里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧,用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中,观察到天然气表的数字变化了0.035m3。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%,已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)。 (1)在这个过程中水吸收了多少热量; (2)请你帮小明算出天然气的热值。 解:(1)在这个过程中水吸收的热量 Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J; (2)天然气完全燃烧放出的热量Q放==1.4×106J, 天然气的热值q天然气==4×107J/m3。 力热综合 3.(2025·安阳县一模)某型号汽车在车型测试中,在一段平直公路上匀速行驶了36km,用时0.5h,车的总质量为3×103kg,受到的阻力为车重的0.12,已知这一过程消耗燃油15L,假设燃油完全燃烧,燃油密度为0.8×103kg/m3,燃油热值为4.5×107J/kg,g取10N/kg,求: (1)若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s,发动机牵引力为F,其发动机效率η,汽油的热值为q,请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式m=。 (2)该汽车发动机的效率。 解:(1)因为Q放=m×q,W有=F×s,可得ηQ放=W有,即ηm×q=F×s, 解得m=。 (2)汽车所受重力G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N, 牵引力F牵=f=0.12G=0.12×3×104N=3.6×103N, 牵引力做功W机械=F牵×s=3.6×103N×36×103m=1.296×108J, 燃油的质量m油=ρ油V油=0.8×103kg/m3×15×10-3m3=12kg, 燃油燃烧释放的热量 Q放=m×q=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J, 则该汽车发动机的效率η=×100%=×100%=24%。 热电综合 4.(2025·高新区模拟)为实现自动控制,小明观察发现,某恒温调奶器利用电磁继电器(线圈电阻不计)具有延时加热、保温、消毒等功能,其电路图如图甲所示。控制电路中,电压U1=3V,定值电阻R0=50Ω,热敏电阻R的阻值随温度变化的图像如图乙所示;工作电路中,电压U=220V,R1=836Ω, R2=44Ω。已知恒温调奶器容量为2L,水温达到80℃时衔铁会跳起。求:[ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)] (1)衔铁刚跳起时,通过电磁铁线圈的电流是多少? (2)工作电路在保温状态下的电功率是多少? (3)当调奶器加满温度为25℃的水,此过程中水吸收的热量是多少? (4)上述加热过程中不计能量损失,恒温调奶器加热元件工作多长时间后衔铁跳起? 解:(1)由图可知当温度为80℃时,热敏电阻的阻值为100Ω,串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以控制电路的总电阻R控=R+R0=100Ω+50Ω=150Ω, 衔铁刚弹起时,通过电磁铁线圈的电流I==0.02A。 (2)由P=可知,当只有R2接入工作电路,工作电路中总电阻最小,功率最大,处于加热状态;当R1和R2串联接入工作电路,工作电路中总电阻最大,功率最小,处于保温状态; 则保温功率P==55W。 (3)水吸收的热量Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-25℃) =4.62×105J。 (4)恒温调奶器加热状态下的电功率P加热==1100W; 由于加热过程中不计能量损失,恒温调奶器加热元件消耗的电能W=Q=4.62×105J, 由P=可知,加热元件工作时间t==420s。 5.如图甲是某晾衣机的工作电路图,电源电压U=220V,其中R是发热电阻。当开关S1闭合、S2断开时,晾衣机开启风干功能,其额定功率P1=44W;当开关S1、S2均闭合时,晾衣机开启烘干功能,通过R的电流I2=1A,其参数如图乙表所示。试求: (1)使用风干功能正常工作时通过电动机 的电流是多少? (2)使用烘干功能正常工作时,发热电阻R 的阻值是多少? (3)使用烘干功能5min,发热电阻R产生的热量是多少? (4)断开家中其他用电器,只让晾衣机处于烘干功能状态工作150s,家里如图乙所示的电能表的转盘转过30r,则晾衣机此时的实际烘干功率是多少? 解:(1)当开关S1闭合、S2断开时,晾衣机开启风干功能,由图甲可知,只有电动机工作; 由P=UI可知,使用风干功能正常工作时通过电动机的电流 I1==0.2A; (2)当开关S1、S2均闭合时,晾衣机开启烘干功能,由图甲可知,发热电阻R与电动机并联, 通过R的电流I2=1A,根据欧姆定律可知,发热电阻R==220Ω; (3)使用烘干功能5min,发热电阻R产生的热量Q=Rt=(1A)2×220Ω×5×60s=6.6×104J; (4)3000r/(kW·h)表示电路中每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000r, 则转盘转了30r消耗的电能W=kW·h=kW·h=0.01kW·h=3.6×104J, 则晾衣机此时的实际烘干功率P实==240W。 力电综合 6.(2024·西华县三模)为筛选优质西 红柿,某科技小组设计了自动筛选装 置,如图甲所示,其工作原理如图乙所 示,电源电压恒为12V,R0阻值为20Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15A时,不达标的西红柿将被推离传送带,达标西红柿继续被传送到指定位置,实现自动筛选。 (1)当检测装置上没有番茄时,电路消耗的总功率为多少W? (2)此装置能筛选出重力至少为多大的西红柿? (3)若想筛选出重力至少为2N的西红柿,有同学建议:仅适当增加R0的阻值即可。你认为他的建议可行吗?请通过计算进行判断。 解:(1)当检测装置上没有番茄时,由图丙可知,压敏电阻R=100Ω, 根据欧姆定律可得,此时图乙电路中的电流 I1==0.1A; 此时电路消耗的总功率P=UI1=12V×0.1A=1.2W。 (2)当电路电流为0.15A时,由欧姆定律可得,电路中的最大总电阻 R最大==80Ω; 由串联电路的电阻规律可知,此时压敏电阻R的阻值 R'=R最大-R0=80Ω-20Ω=60Ω; 由图丙可知,此时压敏电阻受到的压力为1N,即此装置能筛选出重力至少为1N的西红柿。 (3)由图丙可知,当压力为2N时,压敏电阻的阻值为40Ω,为了筛选出重力至少为2N的西红柿,R0的阻值为 R0'=R最大-R″=80Ω-40Ω=40Ω>20Ω, 所以该同学建议可行,即适当增加R0的阻值可以让重力小于2N的西红柿被推离传送带,将重力至少为2N的西红柿继续被传送到指定位置。 7.在综合实践活动中,科技小组设计了一台电子体重计,其简化原理图如图甲所示。电源两端电压恒为18V,定值电阻R0的阻值为20Ω,显示体重大小的仪表A实质是一个量程为0~100mA的电流表,压力传感器R的阻值与所受压力F关系如图乙所示,OBA为带踏板的杠杆,O为支点且AO∶BO=7∶1,踏板、压杆和杠杆OBA的质量均忽略不计。闭合开关,当人站在踏板上,杠杆OBA在水平位置平衡,通过仪表A的示数就可以知道人的质量。g取10N/kg。 (1)若通过R0的电流为0.05A时,R0两端的电压多大? (2)某次测体重时,压杆对压力传感器R的压力为120N,整个电路消耗的电功率多大? (3)该体重计的最大测量值是多少? 解:(1)根据欧姆定律可知,若通过R0的电流为0.05A时,R0两端的电压U0=I0R0=0.05A×20Ω=1V; (2)由图甲可知,压力传感器R与定值电阻R0串联, 由图乙可知,当压杆对压力传感器R的压力为120N时,压力传感器R的阻值为R=160Ω, 根据串联电路的特点可知,电路中的总电阻R总=R+R0=160Ω+20Ω=180Ω, 整个电路消耗的电功率P==1.8W; (3)根据电流表量程可知,电路中的最大电流Imax=100mA=0.1A, 由欧姆定律可知,电路中的最小电阻=180Ω, 则根据电阻的串联可知,压力传感器R能达到的最小阻值 Rmin=-R0=180Ω-20Ω=160Ω, 根据图像可知,此时压力传感器R表面承受的压力F=120N, 根据杠杆的平衡条件可知,F×AO=F'×BO,则该秤的最大称量值G=F'=F×=120N×7=840N; 由G=mg可知,该秤的最大称量值m==84kg。 力热电综合 8.油电混动汽车是指同时装备有两种动力源(热动力源和电动力源)的汽车。当某油电混合动力汽车高速行驶或蓄电池电量过低时,汽油机就会启动,带动发电机给蓄电池充电,蓄电池向驱动电机输送能量驱动汽车前进,其工作原理如图所示。在某次测试中,该车以80km/h的速度水平匀速直线行驶了60min,消耗5kg汽油,该过程中汽车所受阻力恒为1000N。已知该汽油机的效率为40%,汽油的热值为4.6×107J/kg,求该测试过程中: (1)燃料完全燃烧释放的热量; (2)汽车克服阻力做的功; (3)蓄电池增加的电能 (忽略充电、供电过程中的能量损失)。 解:(1)根据公式可得,燃料完全燃烧释放的热量 Q=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J; (2)汽车行驶的路程 s=vt=80km/h×1h=80km=8×104m, 根据公式可得汽车克服阻力做的功 W=Fs=1000N×8×104m=8×107J; (3)由η=可得,汽油机做的有用功 W有=ηQ=40%×2.3×108J=9.2×107J, 因为有用功包括汽车克服阻力做的功和给蓄电池增加的电能, 所以蓄电池增加的电能 E=W有-W=9.2×107J-8×107J=1.2×107J。 $