中考物理讲义课件 力电计算综合

(2)水位由位置 A 降至 B 这一过程，弹簧的长度增加量和电压表的示数变化量。 解：当水位处于位置 A 时，M 刚好浸没，排开水的体积：V 排＝V＝Sh＝100cm2 ×60cm＝6000cm3＝6×10－3m3， M 受到的浮力：F 浮＝ρ 水 gV 排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10－3m3＝60N， 则弹簧受到的拉力：F1＝G－F 浮＝80N－60N＝20N， 由图乙可知，当 F1＝20N 时，弹簧的伸长量 ΔL1＝10cm； 当水位降至位置 B 时，M 的下表面刚好离开水面，所受浮力为零， 则此时弹簧受到的拉力：F2＝G＝80N，
由图乙可知，当 F2＝80N 时，弹簧的伸长量 ΔL2＝40cm；
所以，水位由位置 A 降至 B 这一过程中，弹簧的长度增加量：ΔL＝ΔL2－ΔL1 ＝40cm－10cm＝30cm；
当水位降至位置 B 时，R1 接入电路的长度：
L＝L 总－ΔL＝40cm－30cm＝10cm，
因为
R1
接入电路的阻值与对应的棒长成正比，即：R′1＝ L ， R1 L总
压力 F/N 0 50 100 150 200 250 300 电阻/Ω 300 250 200 150 100 50 0
(1)托盘上没放物体时，压力传感器 R1 的电阻值是多少？ 解：由表格可知，当托盘上没放时压力为 0，压力传感器的电阻值为 300Ω；
(2)当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图所示，则此时压力传感器 R1 两端的电压是多少？ 解：电压表量程为 0～3V，则最小分度值为 0.1V，则示数 U0＝2V； 由串联电路的电压规律可得，R1 两端的电压：U1＝U－U0＝3V－2V＝1V；
(1)当水位处于位置 A 时电压表的示数； 解：当水位处于位置 A 时，滑片 P 在 R1 最上端，此时 R1＝20Ω， 电路的总电阻：R＝R0＋R1＝10Ω＋20Ω＝30Ω， 电路中的电流：I＝UR＝3105ΩV＝0.5A， 由 I＝UR得，R1 两端的电压：U1＝IR1＝0.5A×20Ω＝10V， 即电压表示数为 10V；
F/N 42 44 46 48 … 62 64
Rx/Ω 28 22 18 16 … 9 8
(1)工件未浸入水中时，压敏电阻所受的压强； 解：不计托盘和容器的质量，压敏电阻受到的压力：F＝G＝40N， 压敏电阻所受的压强：p＝FS＝20×4100N－4m2＝2×104Pa；
(2)工件下表面距水面 2cm 时，其下表面所受水的压强； 解：工件下表面所受水的压强：p′＝ρ 水 gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2× 10－2m＝200Pa；
压力/N 0 50 100 150 200 250 300 350 400 电阻/Ω 550 395 275 170 90 60 40 25 5
(1)若轿车以 90kW 的恒定功率启动做直线运动，且整个运动过程中受到的 阻力不变，速度 v 与时间 t 的关系如图丙所示，在 15～25s 时间内，轿车的 牵引力与阻力关系是：牵引力 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”) 阻力。
2．小雯设计了一个测量物体重力的托盘秤，如图甲所示是原理示意图，其 中的托盘是用来放置被测物体的，OBA 是可以绕 O 点转动的杠杆，R1 是压 力传感器(其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如下表)，R0 为定值电阻，显示重力大小的仪表是一个量程为0～3V的电压表，已知 OA∶ OB＝2∶1，R0＝100Ω，电源电压恒为 3V。(忽略托盘、杠杆及压杆的重力)
所以，此时 R1 接入电路的阻值：
R′1＝LL总R1＝1400ccmm×20Ω＝5Ω，
此时电路中的电流： I′＝R0＋UR′1＝10Ω15＋V5Ω＝1A， 由 I＝UR得，此时 R1 两端的电压： U′1＝I′R′1＝1A×5Ω＝5V， 即此时电压表示数为 5V， 所以，电压表的示数变化量： ΔU＝U1－U′1＝10V－5V＝5V。
(4)若电流表的量程为 0～0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，
求此时油箱内汽油的质量。(空油箱的质量为 5kg) 解：该油箱加满油时，电路中的电流为 I′＝0.6A，由
I＝UR得，电路中的总
电阻：R′＝IU′＝06.6VA＝10Ω，
此时压敏电阻的阻值：R′x＝R′－R0＝10Ω－5Ω＝5Ω， 查表可知，压敏电阻受到的压力为 400N，
(1)在重物下落的过程中，压力传感器的电阻是多少？ 解：在重物下落的过程中，压力传感器受到的压力最小且保持不变，总电 阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知，此时的电流 I＝0.1A，由 I＝UR可 得，电路中的总电阻：R 总＝UI ＝01.21VA＝120Ω，则压力传感器 R 的阻值：R ＝R 总－R0＝120Ω－10Ω＝110Ω；
1．如图甲所示是某商场入口的自动扶梯，如表是该自动扶梯的部分参数。 周末，总质量为 300kg 的小明和爸爸妈妈、爷爷奶奶一家五口乘坐扶梯入 园游玩，扶梯以 6kW 的电功率工作，小明分别记录了上梯和下梯时秒表的 示数，如图乙所示。(g 取 10N/kg)求：
额定电压 U/V
380
电功率 P/kW 4(空载)～19(满载)
(2)由(1)中的条件求：在 0～5s 时间内轿车发动机做功多少？ 解：轿车发动机做功：W＝Pt＝90×103W×5s＝4.5×105J；
(3)如果空油箱的质量为 5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多 少？ 解：空油箱的重力：G 油箱＝m 油箱 g＝5kg×10N/kg＝50N， 从表中可以看出，50N 压力对应的电阻值为 395Ω， 电阻 Rx 与电阻 R0 串联，电路中的总电阻：R 总＝Rx＋R0＝395Ω＋5Ω＝400Ω， 电流表的示数：I＝RU总＝4060VΩ＝0.015A；
运行速度 v/(m·s－1)
0.8
最大载重量 G 满载/N 3.5×104
高度 h/m
5
Hale Waihona Puke (1)该扶梯正常满载运行工作时的电流； 解：根据 P＝UI 可得，该扶梯正常满载运行工作时的电流： I＝PU满载＝19×38100V3W＝50A；
(2)该扶梯对小明一家五口做的功； 解：小明一家五口的重力： G＝mg＝300kg×10N/kg＝3000N， 则该扶梯对小明一家五口做的功：W 人＝Gh＝3000N×5m＝1.5×104J；
专题四 计算综合
类型3 力电计算综合
◎铭牌类力电相关计算
☞样题 1 两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具，倍受年轻人的喜爱
(如图所示)。下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数。
整车质量 20kg 锂电池电压 48V 锂电池容量 12A·h 电动车额定电压 48V 电动机额定功率 350W
(1)图中小景的质量为 40kg，轮胎与地面的总接触面积为 0.01m2，求地面受 到的压强(g 取 10N/kg)； 解：小景骑车时对地面的压力： F 压＝G 总＝(m 车＋m 人)g＝(20kg＋40kg)×10N/kg＝600N， 地面受到的压强：p＝FS压＝06.0010mN2＝6×104Pa；
(2)在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是多少？ 解：在测试过程中，样品受到的撞击力最大时，压敏电阻的阻值最小，电 路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流 I′＝0.6A，此时电路中 的总电阻：R 总′＝IU′＝01.26VA＝20Ω，则此时压力传感器 R 的阻值：R′＝ R 总′－R0＝20Ω－10Ω＝10Ω，由图丙可知，样品受到的最大撞击力为 600N；
(3)该扶梯将小明一家五口载上梯顶消耗的电能。 解：由图乙可知，扶梯运送的时间 t＝12.5s， 由 P＝Wt 可得，该扶梯将小明一家五口载上梯顶消耗的电能：W 电＝Pt＝ 6×103W×12.5s＝7.5×104J。
◎原理图、图像类相关计算 ☞样题 2 如图甲所示，某工厂要研发一种新型材料，要求对该材料的承受的撞击力 进行测试。在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上，闭合开关 S，由静 止自由释放重物，经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这 个过程中，电流表的示数 I 随时间 t 变化的图像如图乙所示，压力传感器的电阻 R 随 压力 F 变化的图像如图丙所示。电源电压 U＝12V，定值电阻 R0＝10Ω。求：
(3)第(2)题中被测物体的重力是多少？ 解：电路中的电流：I1＝I0＝UR00＝1020VΩ＝0.02A， 由 I＝UR可得，R1 的阻值：R1＝UI11＝0.10V2A＝50Ω， 查表得：F＝250N； 由杠杆的平衡条件可得：G×OB＝F×OA， 则被测物体的重力：G＝OOBAF＝12×250N＝500N。
4．近年来，我市的轿车市场十分火爆，各种新型轿车驶进千家万户。如图 乙所示是某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图，其中电源电压恒 为 6V，R0 是阻值为 5Ω 的定值电阻，A 是油量指示表(实质是一只电流表， 油量的变化是通过电流的变化同步显示出来)。Rx 为压敏电阻，它的电阻随 受到的压力变化关系如下表。(g 取 10N/kg)
(3)该重物的重力是多少？ 解：当重物在样品上静止时，重物对样品的压力大小等于重物的重力大小； 此时与撞击过程相比，压力减小，电阻变大，电流减小；由图乙可知，此 时的电流为 I″＝0.15A，由 I＝UR可得，此时电路的总电阻：R 总″＝IU″＝01.125VA ＝80Ω，则此时压力传感器的电阻：R″＝R 总″－R0＝80Ω－10Ω＝70Ω， 由图丙可知，此时的压力 F′＝200N，所以该重物的重力为 200N。
96N，最多能连续行驶 17.28km，求电动车工作的效率。 解：电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力 是一对平衡力， 则牵引力：F＝f＝96N， 牵引力做的功： W＝Fs＝96N×17.28×103m＝1.65888×106J， 电动车工作的效率： η＝WW电＝12.6.05783868××110066JJ＝80%。
3．某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压 U 恒为 15V，定值电 阻 R0＝10Ω，R1 为一竖直固定光滑金属棒，总长 40cm，阻值为 20Ω，其接入电 路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片 P 固定在弹簧下端且与 R1 接 触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体 M 通过无伸缩的轻绳挂在弹簧 下端，重 80N，高 60cm，底面积为 100cm2。当水位处于最高位置 A 时，M 刚好 浸没在水中，此时滑片 P 恰在 R1 最上端；当水位降至最低位置 B 时，M 的下表 面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力 F 与其伸长量 ΔL 的关系如图乙所示。闭合 开关 S，(已知 ρ 水＝1.0×103kg/m3，g 取 10N/kg)求：
则油箱和汽油的总重力为 400N，
汽油的重力：G 油＝G 总－G 油箱＝400N－50N＝350N，
汽油的质量：m 油＝Gg油＝1305N0/Nkg＝35kg。
5．(2016·长沙)科学小组设计了一个给工件镀膜的电路模型，通过改装电压表来 观察和控制工件放入镀膜中的深度。如图所示，电源电压恒定，R0 为定值电阻， 在压敏电阻 Rx 上放有托盘，托盘上放有容器(不计托盘和容器的质量)，容器内装 有 40N 的水。闭合开关，用轻质杠杆连接不吸水的圆柱体工件，将工件两次浸入 水中(均未浸没且不触底，水未溢出)，第一次工件下表面距水面 2cm，电压表示 数为 6V，杆的作用力为 10N；第二次工件下表面距水面 6cm，电压表示数为 4V， 杆的作用力为 6N。压敏电阻上表面的受力面积为 20cm2，其电阻值 Rx 随压力 F 的变化关系如表所示。(g 取 10N/kg，ρ 水＝1.0×103kg/m3)求：
(2)若电动机以额定功率工作，求锂电池充足一次电最多可骑行的时间(结果 保留一位小数)； 解：锂电池充足一次电储存的电能： W 电＝UIt＝48V×12A×3600s＝2.0736×106J， 由 P＝Wt 可得，最多可骑行的时间： t′＝WP电＝2.0733560×W106J≈5924.6s；
(3)锂电池充足电后，电动车在平直的公路上匀速行驶，受到的平均阻力为