中考物理电学综合题专训2.doc

电学计算
综合计算题综合多种物理过程，有的联系生活实际，常常立意于全新的物理情境．解题过程运用多个物理概念及规律，分析多个研究对象，该类题型有：能量效率问题、电热结合、力热结合、电力结合等；要求学生在解题技巧上，仔细审题，对题目进行认真分析，划分为子问题，划分步骤，逐层深入；要求学生关注生活中的物理，学会思考，学会知识迁移和建模，尝试用物理知识解决各类问题，逐步提高综合能力。

1、 小强利用压敏电阻R′、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个为家里太阳能热水器储水箱自动供水的装置，如图1所示．当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，电动机M所在电路接通，水泵给水箱补水．压敏电阻的阻值R′随受到的拉力F的变化图象如图2．压敏电阻通过细线悬挂一根长度略小于储水箱高度的圆柱形物体，其下端与储水箱底部刚好不接触．储水箱高度为40cm，圆柱体横截面积为15.0cm2，质量为0.8kg，控制电路的电源电压U=15V，g=10N/kg．
（1）储水箱中水位下降的过程中，电磁铁产生的磁场______；（填“增强”、“减弱”或“不变”），电磁铁的上端是______极；（填“N”或“S”）
（2）若要保证给储水箱补水时，水不会从溢水口流出，可调电阻R接入电路的阻值应满足的条件是什么？

2、随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭。小林的爸爸最近也购买了一辆轿车。
（1）图甲是汽车的启动原理图，请在图中用笔画线代替导线将电路连接完整。 说明:当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动(相当于闭合开关)，电动机工作，启动轿车;电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压。

（2）通过查看说明书得知轿车车身质量为1.7吨，当车上载有300 kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10 -2 m2，试求轿车对地面的压强。（g取10N/kg）
（3）若轿车以50kW的恒定功率，在一段平直的路段上行驶了5km，汽车速度计的指针一直停在如图乙所示的位置．请计算汽车在这段时间内做的功和汽车的牵引力。

（4）汽车在行驶中由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不同，通常行驶时，实际功率要小于它的最大功率．某型号轿车的有关数据如表：
发动机最大功率
60kW
百公里耗油
（100km/h匀速行驶）
6.0L（某标号汽油）
最大车速
170km/h
（某标号汽油的热值约为4.6×107J/kg，密度约为0.7×103kg/m3）
求：A、若轿车以100km/h的速度匀速行驶1h，则轿车消耗了的汽油质量。
B、若轿车发动机的效率是30%，当轿车以100km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率是多少？燃烧1kg的汽油，轿车匀速行驶的路程为多少千米？
（5）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如下表所示：
根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是______ m。

3、无人机作为空中平台，以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，用计算机对图象信息进行处理，并按照一定精度要求制作成图象．无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点．下表是某小型无人机的部分参数：
参数名称
最大飞行
半径/km
最大巡航速度/km•h-l
电池电压/V
电池容量/mAh
电动机额定功率/W
拍摄速度/帧•秒-1
数据
5
50
24
2500
20
11000
电池容量=放电电流×放电时间，例如，1mAh是指以1mA的电流能连续工作1h．帧•秒-1是指每秒拍摄的画面数）
（1）人们是利用遥控器通过电磁波传输信息操控无人机的，其有效操控距离至少为多远？
（2）小轿车在高速公路上限速120km/h．如图甲所示，交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测．一辆小轿车在通行0.5m的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，据此判断小轿车是否超速？
（3）如图乙，是无人机竖直向上运动的v-t图象，由图象可知，在0～5s内，无人机受到的升力与重力存在什么关系？
（4）电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备，当它正常工作时，12s内消耗的电能是多少焦耳？已知电动机消耗的功率是电源总功率的50%，则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过多长时间？
（5）为增大小型无人机的巡航时间，请从研制方面，提出一条合理化建议。

甲 乙

4、 在课外活动中，同学们设计了一种物品自动筛选器，可将质量小于一定标准的物品自动剔除，其原理如图所示：放在水平轻质传送带上的物品，经过装有压敏电阻R的检测区时，使R的阻值发生变化，其阻值随压力，变化的关系如图所示。已知电源电压为12V，R0为定值电阻，当电路中电压表示数小于2.4V时，机械装置启动，将质量不达标的物品推出传送带，实现自动筛选功能。g取l0N/kg。试问：
（1）当物品随传送带匀速运动时，物品 （选填“受”或“不受”）摩擦力。
（2）当检测区上没有物品时，电压表的示数为2V，R0的阻值为多少？
（3）当压敏电阻的电功率最大时，电路中的电流为多少？此时在检测区上物品的质量是多少？
（4）电路中的电池使用一段时间后，电源电压会降低，能通过检测区物品的最小质量将 （选填“增大”或“减小”）。

5、某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。

（1） 图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完
成 个工作循环。
（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？

6、 图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进．在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船收到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示．（g取10N/kg）求：
（1）满载时太阳能船受到的浮力；
（2）第50s到第100s内牵引力做的功；
（3）第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率。

7、某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点．其简化等效电路如图所示，此时处于空档位置．闭合开关S，旋钮绕P转动，实现档位转换，旋至1档时R1、R2同时工作，洗衣机处于加热状态；旋至2档时R2和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态．R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1=22Ω，主要参数如下表。（c水=4.2×103J/（kg•℃））
（1）洗衣机内注入10kg的水，在额定电压下连续加热1050秒，水温由20℃上升到50℃，此过程中的加热效率是多少？
（2）R2阻值是多少？
（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路电流是多少？
（4）防电墙技术的应用是洗衣机未来发展的趋势．防电墙通过在洗衣机内部形成永久性电阻保证人的安全．异常漏电情况下，电流依次经防电墙和人体流入大地，若人体的最大电阻为1×105Ω，人体的安全电压不高于36V，通过计算判断防电墙技术能否保证人的安全。
**牌智能滚筒洗衣机
额定电压
220V
加热功率
2400W
设定温度范围
30℃～90℃
电动机功率
240W
防电墙电阻
1×106Ω

8、硫化镉（CdS）是一种光敏材料，其电阻值R随光照强度E（E越大表示光照越强，其国际单位为cd）的变化如图2所示。某展览厅（如图1所示）为保护展品。采用这种材料设置了调光天窗。当外界光照较强时，启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯给予补光。调光天窗的电路原理如图3所示，R0为定值电阻，R为CdS电阻，P为电磁铁，其线圈电阻RP为10Ω，当电流达到0.06A时能吸合衔铁。已知电源电压U1=12V，U2=220V，则：

（1） 图2中R随光照强度E变大而 选填“增大”或“减小”）。
（2） 图3中的L代表的是并联安装在展厅内的10盏“220V 10W”节能灯，这些节能灯同时正常工作4小时，共消耗电能　 　kW•h。
（3） 若要缩短节能灯点亮的时间，可换用阻值
较　 　（选填“大”或“小”）的R0。
（4）当外界光照强度达到1cd时，电动卷帘便开始工作，求R0的阻值。

9、某兴趣小组设计了一种智能化的电热水器，如图所示，它主要由工作电路和控制电路两部分组成，工作电路可以在保温和加热两挡之间切换，当磁控开关L线圈中的电流等于或大于20mA时，磁控开关L的簧片吸合（簧片与线圏电阻不计），当线圈中的电流小于20mA时簧片断开，光敏电阻R随光照强度E（表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号cd）变化的关系如下表所示，当开关S闭合时：
【水的比热容C水=4.2×103J/（kg·℃）】
光照强度E/cd
1
2
3
4
5
光敏电阻R/Ω
18
9
6
4.5
3

（1）若控制电路中R0=82Ω，U2=2V，当光强E达到多少时，磁控开关的簧片恰好吸合？
（2）当线圈中的电流等于20mA时，工作电路处于何种档位？将质量为2kg的水由50℃加热至100℃需吸收多少热量？
（3）若工作电路在加热和保温两种状态时R1的功率之比为25:9，求R1与R2的比值。

10、用如甲中所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体，己知物体的高度为1m，底面积为0.12m2，质量为200kg．物体始终以0.5m/s的速度匀速上升，物体浸没在水中匀速上升时，作用在绳端的拉力F所做的功随时间的变化关系如图乙所示．（不计绳重、摩擦及水的阻力．ρ=1.0×103kg/m3；g=10N/kg）求：
（1）当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）物体浸没在水中匀速上升时绳端受到的拉力；
（4）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率
（5）物体出水后绳端拉力的功率。

11、某商厦每层楼高3 m，小明看到工作人员将360 kg的货物在一楼放入载货电梯内，闭合开关，仅用25 s的时间，便将货物运到六楼，小明对载货电梯产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到该载货电梯的结构及电路如图所示，电梯是通过电动机带动钢丝绳提升货物的，电动机线圈电阻为2.4 Ω，电梯厢(含动滑轮)的质量140 kg，提升上述货物时电流表的示数为20 A，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，请解答下列问题(g取10 N/kg)：

(1)匀速提升过程中钢丝绳上的拉力多大？
(2)电梯工作时消耗的总电能是多少？
(3)电动机工作时的效率多大？

12、当前城镇化建设进程中，在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示．假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380 V，额定功率38 kW，线圈电阻0.5 Ω.在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25 s，把质量为3 t的重物吊起22 m(g取10 N/kg)．求：
(1)电动机吊起重物的过程中消耗的电能。
(2)电动机正常工作过程中线圈产生的热量。
(3)该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率。
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