中考物理一輪復(fù)習(xí)第12.6講

電力綜合計(jì)算專題命題點(diǎn)梳理命題點(diǎn)1表格關(guān)系力電綜合命題點(diǎn)2圖像關(guān)系力電綜合命題點(diǎn)3計(jì)算關(guān)系力電綜合①一二問(wèn)都很簡(jiǎn)單，不涉及綜合問(wèn)題；②力電關(guān)系銜接生硬，大多是通過(guò)表格或圖像直接讀數(shù)；③無(wú)表格和圖像的力電綜合，需要挖掘二者間的線性關(guān)系；第12.6講：電力綜合計(jì)算專題電力綜合解題技巧：核心物理公式：①電學(xué)中的歐姆定律公式；②R串聯(lián)=R1+R2；R并聯(lián)=R1R2/(R1+R2)；③力學(xué)液面浸物變壓公式(見(jiàn)6.5講)④受力分析和浮力或杠桿平衡求解。題1.(2019重慶)圖甲的儲(chǔ)水容器底有質(zhì)量0.5kg、底面積100cm2的長(zhǎng)方體浮桶,桶上端通過(guò)輕質(zhì)彈簧與緊貼力敏電阻的輕質(zhì)絕緣片A相連,距容器底0.4m處的側(cè)壁有排水雙控閥門(mén)。控制電路如圖乙所示,其電源電壓U=12V，R0=10Ω，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A,且桶底升至閥門(mén)所處高度時(shí),閥門(mén)才感應(yīng)排水。力敏電阻R與它所受壓力F的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示(彈簧均在彈性限度內(nèi))。（1）浮桶的重力是多少?（2）未加水時(shí)，力敏電阻所受壓力為2N，電流表的示數(shù)是多少?命題點(diǎn)1：表格關(guān)系力電綜合解：(1)浮筒重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N；(2)當(dāng)壓力為2N時(shí)，由表格知R電阻為110Ω；R與R0串聯(lián)，總電阻為R總=R+R0=120Ω；I=U/R總=12V/120Ω=0.1A；題1.(2019重慶)圖甲的儲(chǔ)水容器底有質(zhì)量0.5kg、底面積100cm2的長(zhǎng)方體浮桶,桶上端通過(guò)輕質(zhì)彈簧與緊貼力敏電阻的輕質(zhì)絕緣片A相連,距容器底0.4m處的側(cè)壁有排水雙控閥門(mén)?？刂齐娐啡鐖D乙所示,其電源電壓U=12V，R0=10Ω，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A，且桶底升至閥門(mén)所處高度時(shí)，閥門(mén)才感應(yīng)排水。力敏電阻R與它所受壓力F的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示(彈簧均在彈性限度內(nèi))。（3）當(dāng)容器內(nèi)的水深達(dá)到多少米時(shí)，雙控閥門(mén)才打開(kāi)排水?命題點(diǎn)1：表格關(guān)系力電綜合解：(3)當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A,閥門(mén)感應(yīng)排水，此時(shí)電路中的總電阻R總’=U/I’=12V/0.6A=20Ω；此時(shí)力敏電阻R的阻值R’=R總’-R0=20Ω-10Ω=10Ω；由表格數(shù)據(jù)知,此時(shí)力敏電阻所受壓力為15N，力的作用是相互的，所以彈簧給浮桶向下的壓力也是15N；題1.(2019重慶)圖甲的儲(chǔ)水容器底有質(zhì)量0.5kg、底面積100cm2的長(zhǎng)方體浮桶,桶上端通過(guò)輕質(zhì)彈簧與緊貼力敏電阻的輕質(zhì)絕緣片A相連,距容器底0.4m處的側(cè)壁有排水雙控閥門(mén)?？刂齐娐啡鐖D乙所示,其電源電壓U=12V，R0=10Ω，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A,且桶底升至閥門(mén)所處高度時(shí),閥門(mén)才感應(yīng)排水。力敏電阻R與它所受壓力F的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示(彈簧均在彈性限度內(nèi))。（3）當(dāng)容器內(nèi)的水深達(dá)到多少米時(shí)，雙控閥門(mén)才打開(kāi)排水?命題點(diǎn)1：表格關(guān)系力電綜合解：(3)浮桶受到豎直向上的浮力、豎直向下的重力和壓力，這三個(gè)力平衡，則此時(shí)浮桶受到的浮力：F浮=G+F=5N+15N=20N，浮桶排開(kāi)水的體積為2000cm3；浮桶浸入深度為h浸=V排/S桶=2000cm3/100cm2=20cm；所以此時(shí)容器內(nèi)水的深度h水=h浸+h溢=0.2m+0.4m=0.6m。題2.（2021·重慶）如圖甲所示，小勇同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)汽車落水安全裝置并進(jìn)行了試驗(yàn)，在汽車的四個(gè)門(mén)板外側(cè)分別安裝一個(gè)氣囊，氣囊的觸發(fā)由圖乙所示電路中a、b間的電壓來(lái)控制，壓敏電阻R1水平安裝在汽車底部A處，R1的阻值隨其表面水的壓力的變化如圖丙所示。某次試驗(yàn)時(shí)：汽車入水前把R2的滑片調(diào)到合適位置不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)S,電壓表的示數(shù)為3V，再把汽車吊入足夠高的長(zhǎng)方體水池中緩慢下沉，直到a、b間的電壓等于或大于3V時(shí)，氣囊就充氣打開(kāi)，使汽車漂浮在水中，試驗(yàn)裝置相關(guān)參數(shù)如表所示。(1)求汽車入水前電路中的電流；命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合解：(1)入水前，R1受到壓力為零，由丙圖知阻值為20Ω，與R2串聯(lián)，U2=3V；故U1=U-U2=4.5V-3V=1.5V，I=U1/R1=1.5V/20Ω=0.075A；題2.（2021·重慶）某次試驗(yàn)時(shí)：汽車入水前把R2的滑片調(diào)到合適位置不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)S,電壓表的示數(shù)為3V，再把汽車吊入足夠高的長(zhǎng)方體水池中緩慢下沉，直到a、b間的電壓等于或大于3V時(shí)，氣囊就充氣打開(kāi)，使汽車漂浮在水中，試驗(yàn)裝置相關(guān)參數(shù)如表所示。(2)當(dāng)汽車漂浮時(shí)，測(cè)得水池的水位比汽車入水前上升了8cm（水未進(jìn)入車內(nèi))，求汽車受到的重力；解：(2)液面升高8cm，由浸物變壓關(guān)系知△h=△V排/S容=8cm；故物體排開(kāi)液體體積△V排=△hS容=0.08m×20m2=1.6m3；此時(shí)受到的浮力F浮=ρ液gV排=1.6×104N；由于汽車漂浮，故重力等于浮力，即G=F浮=1.6×104N；命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合題2.（2021·重慶）某次試驗(yàn)時(shí)：汽車入水前把R2的滑片調(diào)到合適位置不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)S,電壓表的示數(shù)為3V，再把汽車吊入足夠高的長(zhǎng)方體水池中緩慢下沉，直到a、b間的電壓等于或大于3V時(shí)，氣囊就充氣打開(kāi)，使汽車漂浮在水中，試驗(yàn)裝置相關(guān)參數(shù)如表所示。(3）求氣囊充氣打開(kāi)時(shí)汽車A處浸入水中的深度。解：(3)入水前U2=3V；I=0.075A；解得R2=U2/I=40Ω；氣囊打開(kāi)時(shí)，Uab=3V，U2’=1.5V；故此時(shí)由串聯(lián)電路正比分壓關(guān)系可知：R1’/R2=Uab/U2’=2/1，故R1’=2R2=80Ω；由丙圖知此時(shí)R1受到的壓力為15N；即A處受到的壓強(qiáng)為pA=F/SA=15N/1.5×10-3m2=1×104Pa；由pA=ρgh知，此時(shí)A處的深度h=pA/ρg=1m。命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合題3.（2019長(zhǎng)沙校聯(lián)考）利用輪船上的電動(dòng)機(jī)和纜繩從水庫(kù)底豎直打撈出一長(zhǎng)方體物體，P-t圖像中表示了電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P與物體上升時(shí)間t的關(guān)系。已知0~80s時(shí)間內(nèi)，物體始終以v=0.1m/s的速度勻速上升，當(dāng)t=80s時(shí)，物體底部恰好平穩(wěn)的放在輪船的水平甲板上。已知電動(dòng)機(jī)的電壓是200V，物體上升過(guò)程中的摩擦阻力不計(jì)，g取10N/kg。求：（1）物體未露出水面前克服重力所做的功；（2）物體的底面積；命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合解：(1)由圖像可知，物體未露出水面上升時(shí)間為t1=50s，則物體全部浸在水中上升高度為h1=vt1=0.1m/s×50s=5m；而60s到80s時(shí)，物體完全露出水面，此時(shí)P=Fv=Gv，可得G=P/v=2000W/(0.1m/s)=2×104N；所以物體未露出水面前克服重力所做的功W=Gh1=2×104N×5m=105J；題3.（2019長(zhǎng)沙校聯(lián)考）利用輪船上的電動(dòng)機(jī)和纜繩從水庫(kù)底豎直打撈出一長(zhǎng)方體物體，P-t圖像中表示了電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P與物體上升時(shí)間t的關(guān)系。已知0~80s時(shí)間內(nèi)，物體始終以v=0.1m/s的速度勻速上升，當(dāng)t=80s時(shí)，物體底部恰好平穩(wěn)的放在輪船的水平甲板上。已知電動(dòng)機(jī)的電壓是200V，物體上升過(guò)程中的摩擦阻力不計(jì)，g取10N/kg。求：（2）物體的底面積；命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合解：(2)物體在0-50s時(shí)，功率P’=1×103W；此時(shí)拉力F’=P’/v=1000W/(0.1m/s)=1×104N；物體浸沒(méi)時(shí)受到的浮力：F浮=G-F’=2×104N-1×104N=1×104N；則根據(jù)F浮=ρgV排可得，物體的體積：V=V排=F浮/ρg=1m3；從圖中知物體從剛開(kāi)始露出水面到完全露出水面經(jīng)歷時(shí)間為t2=60s-50s=10s；則物體高度h2=vt2=0.1m/s×10s=1m，由體積公式V=Sh2；可得S=V/h2=1m2；題3.（2019長(zhǎng)沙校聯(lián)考）利用輪船上的電動(dòng)機(jī)和纜繩從水庫(kù)底豎直打撈出一長(zhǎng)方體物體，P-t圖像中表示了電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P與物體上升時(shí)間t的關(guān)系。已知0~80s時(shí)間內(nèi)，物體始終以v=0.1m/s的速度勻速上升，當(dāng)t=80s時(shí)，物體底部恰好平穩(wěn)的放在輪船的水平甲板上。已知電動(dòng)機(jī)的電壓是200V，物體上升過(guò)程中的摩擦阻力不計(jì)，g取10N/kg。求：（3）若電動(dòng)機(jī)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的效率為80%，求在0~50s內(nèi)，電動(dòng)機(jī)線圈中電流的大小。命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合解：(3)由電動(dòng)機(jī)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的效率為80%，即W機(jī)械/W電=80%，得出關(guān)系式P電×80%=P1；故P電=P1/80%，又因?yàn)镻=UI，故I=P電/U=P1/80%U=1000W/(0.8×200V)=6.25A。題4.某物理興趣小組設(shè)計(jì)了探測(cè)湖底未知屬性的礦石密度的裝置，其部分結(jié)構(gòu)如圖甲所示。電源電壓為6V，R0為定值電阻，滑動(dòng)變阻器R的阻值隨彈簧的拉力F變化關(guān)系如圖乙，T為容器的閥門(mén)。某次探測(cè)時(shí)，水下機(jī)器人潛入100m深的湖底取出礦石樣品M。返回實(shí)驗(yàn)室后，將礦石樣品M懸掛于P點(diǎn)放入容器中，保持靜止?fàn)顟B(tài)。打開(kāi)閥門(mén)T，隨著水緩慢注入容器，電壓表示數(shù)U隨容器中水的深度h變化關(guān)系如圖丙中的實(shí)線所示。在電壓表示數(shù)從2V變?yōu)?V的過(guò)程中，電流表示數(shù)變化值為0.2A（彈簧電阻忽略不計(jì)，礦石M不吸水，湖水密度與水相同，g=10N/kg）。求：（1）水下機(jī)器人在100m深的湖底取樣時(shí)受到水的壓強(qiáng)為多少？命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合解：(1)p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×100m=1×106Pa；題4.某物理興趣小組設(shè)計(jì)了探測(cè)湖底未知屬性的礦石密度的裝置，其部分結(jié)構(gòu)如圖甲所示。電源電壓為6V，R0為定值電阻，滑動(dòng)變阻器R的阻值隨彈簧的拉力F變化關(guān)系如圖乙，T為容器的閥門(mén)。某次探測(cè)時(shí)，水下機(jī)器人潛入100m深的湖底取出礦石樣品M。返回實(shí)驗(yàn)室后，將礦石樣品M懸掛于P點(diǎn)放入容器中，保持靜止?fàn)顟B(tài)。打開(kāi)閥門(mén)T，隨著水緩慢注入容器，電壓表示數(shù)U隨容器中水的深度h變化關(guān)系如圖丙中的實(shí)線所示。在電壓表示數(shù)從2V變?yōu)?V的過(guò)程中，電流表示數(shù)變化值為0.2A（彈簧電阻忽略不計(jì)，礦石M不吸水，湖水密度與水相同，g=10N/kg）。求：（2）定值電阻R0的阻值是多少？命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合解：(2)定值電阻R0與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)；電壓表示數(shù)變化量為2V，電流表示數(shù)變化值為0.2A；故R0=△U/△I=2V/0.2A=10Ω；題4.某物理興趣小組設(shè)計(jì)了探測(cè)湖底未知屬性的礦石密度的裝置，其部分結(jié)構(gòu)如圖甲所示。電源電壓為6V，R0為定值電阻，滑動(dòng)變阻器R的阻值隨彈簧的拉力F變化關(guān)系如圖乙，T為容器的閥門(mén)。某次探測(cè)時(shí)，水下機(jī)器人潛入100m深的湖底取出礦石樣品M。返回實(shí)驗(yàn)室后，將礦石樣品M懸掛于P點(diǎn)放入容器中，保持靜止?fàn)顟B(tài)。打開(kāi)閥門(mén)T，隨著水緩慢注入容器，電壓表示數(shù)U隨容器中水的深度h變化關(guān)系如圖丙中的實(shí)線所示。在電壓表示數(shù)從2V變?yōu)?V的過(guò)程中，電流表示數(shù)變化值為0.2A（彈簧電阻忽略不計(jì)，礦石M不吸水，湖水密度與水相同，g=10N/kg）。求：（3）礦石M的密度是多少kg/m3？命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合解：(3)水深h1時(shí)UR=2V，I=U0/R0=4V/10Ω=0.4A；R=UR/I=2V/0.4A=5Ω；由乙圖知G=F=22.5N；水深h2時(shí)UR’=4V，I’=U0’/R0=2V/10Ω=0.2A；R’=UR’/I=4V/0.2A=20Ω；由乙圖知F拉=15N；題4.某物理興趣小組設(shè)計(jì)了探測(cè)湖底未知屬性的礦石密度的裝置，其部分結(jié)構(gòu)如圖甲所示。電源電壓為6V，R0為定值電阻，滑動(dòng)變阻器R的阻值隨彈簧的拉力F變化關(guān)系如圖乙，T為容器的閥門(mén)。某次探測(cè)時(shí)，水下機(jī)器人潛入100m深的湖底取出礦石樣品M。返回實(shí)驗(yàn)室后，將礦石樣品M懸掛于P點(diǎn)放入容器中，保持靜止?fàn)顟B(tài)。打開(kāi)閥門(mén)T，隨著水緩慢注入容器，電壓表示數(shù)U隨容器中水的深度h變化關(guān)系如圖丙中的實(shí)線所示。在電壓表示數(shù)從2V變?yōu)?V的過(guò)程中，電流表示數(shù)變化值為0.2A（彈簧電阻忽略不計(jì)，礦石M不吸水，湖水密度與水相同，g=10N/kg）。求：（3）礦石M的密度是多少kg/m3？命題點(diǎn)2：圖像關(guān)系力電綜合解：(3)則浸沒(méi)后的物體受到浮力：F浮=G-F拉=22.5N-15N=7.5N；求出物體體積V物=V排=F浮/ρ液g=750cm3；質(zhì)量m=G/g=2.25kg=2250g；故ρ=m/V物=2250g/750cm3=3g/cm3=3×103kg/m3。題5.小紅同學(xué)設(shè)計(jì)了一臺(tái)浮力電子秤，其結(jié)構(gòu)由浮力秤和電路兩部分組成,原理如圖所示，小筒底面積為20cm2，高30cm，大桶底面積為70cm2，有適量水，P為金屬滑片固定在托盤(pán)下面(滑片質(zhì)量和滑片受到的摩擦力均忽略不計(jì)),并隨托盤(pán)一起自由滑動(dòng)，定值電阻R0=10Ω，AB是一根長(zhǎng)為20cm均勻電阻絲，其最大阻值為20Ω，電源電壓為12V，電壓表量程是0-6V，當(dāng)托盤(pán)不放物體時(shí)，P位于R最上端，小筒浸入水中10cm深（稱量過(guò)程中大桶水未溢出)。求:(1）不放物體時(shí)小筒受到的浮力是多少?(2）若在托盤(pán)上放入質(zhì)量為140g的物體后，與未放入物體時(shí)相比，小筒底部受到水的壓強(qiáng)變化了多少?命題點(diǎn)3：計(jì)算關(guān)系力電綜合解：(1)不放物體時(shí)，小桶浸入10cm；即V排=h浸S物=10cm×20cm2=200cm3；F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N；題5.小紅同學(xué)設(shè)計(jì)了一臺(tái)浮力電子秤，其結(jié)構(gòu)由浮力秤和電路兩部分組成,原理如圖所示，小筒底面積為20cm2，高30cm，大桶底面積為70cm2，有適量水，P為金屬滑片固定在托盤(pán)下面(滑片質(zhì)量和滑片受到的摩擦力均忽略不計(jì)),并隨托盤(pán)一起自由滑動(dòng)，定值電阻R0=10Ω，AB是一根長(zhǎng)為20cm均勻電阻絲，其最大阻值為20Ω，電源電壓為12V，電壓表量程是0-6V，當(dāng)托盤(pán)不放物體時(shí)，P位于R最上端，小筒浸入水中10cm深（稱量過(guò)程中大桶水未溢出)。求:(2）若在托盤(pán)上放入質(zhì)量為140g的物體后，與未放入物體時(shí)相比，小筒底部受到水的壓強(qiáng)變化了多少?命題點(diǎn)3：計(jì)算關(guān)系力電綜合解：(2)放入質(zhì)量為140g的物體后，小筒仍然漂浮，因此小筒底部受到水的壓力變化量：△F=△F浮=△G=△mg=0.14kg×10N/kg=1.4N，筒底部受到水壓強(qiáng)變化量△p=△F/S物=1.4N/2×10-3m2=700Pa；題5.小紅同學(xué)設(shè)計(jì)了一臺(tái)浮力電子秤，其結(jié)構(gòu)由浮力秤和電路兩部分組成,原理如圖所示，小筒底面積為20cm2，高30cm，大桶底面積為70cm2，有適量水，P為金屬滑片固定在托盤(pán)下面(滑片質(zhì)量和滑片受到的摩擦力均忽略不計(jì)),并隨托盤(pán)一起自由滑動(dòng)，定值電阻R0=10Ω，AB是一根長(zhǎng)為20cm均勻電阻絲，其最大阻值為20Ω，電源電壓為12V，電壓表量程是0-6V，當(dāng)托盤(pán)不放物體時(shí)，P位于R最上端，小筒浸入水中10cm深（稱量過(guò)程中大桶水未溢出)。求:(3）若要保證電路安全，則浮力秤的最大稱量為多少g?命題點(diǎn)3：計(jì)算關(guān)系力電綜合解：(3)定值電阻R0與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)量R0兩端電壓；當(dāng)秤盤(pán)上放的物體越重時(shí)，滑片下移得越多，變阻器接入電路的阻值越小，電路的總電阻越小，電流越大；當(dāng)電壓表示數(shù)為6V時(shí)，電路電流最大，浮力秤達(dá)到最大稱量，則電路的最大電流Imax=Umax/R0=6V/10Ω=0.6A；題5.小紅同學(xué)設(shè)計(jì)了一臺(tái)浮力電子秤，其結(jié)構(gòu)由浮力秤和電路兩部分組成,原理如圖所示，小筒底面積為20cm2，高30cm，大桶底面積為70cm2，有適量水，P為金屬滑片固定在托盤(pán)下面(滑片質(zhì)量和滑片受到的摩擦力均忽略不計(jì)),并隨托盤(pán)一起自由滑動(dòng)，定值電阻R0=10Ω，AB是一根長(zhǎng)為20cm均勻電阻絲，其最大阻值為20Ω，電源電壓為12V，電壓表量程是0-6V，當(dāng)托盤(pán)不放物體時(shí)，P位