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文檔簡介

1、第3講力、熱、電大綜合的計算綜合計算題綜合多種物理過程,有的聯(lián)系生活實際,常常立意于新的物理情境.解題過程運用多 個物理概念及規(guī)律,分析多個研究對象,該類題型有:能量效率問題、電熱結(jié)合、力熱結(jié)合、電力結(jié) 合等;要求學生在解題技巧上,仔細審題,對題目進行認真分析劃分為子問題,劃分步驟,逐層深入, 建立有關(guān)方程,求解;要求學生關(guān)注。生活中的物理,學會思考,學會知識遷移和建模,嘗試用物理 知識解決各類問題,逐步提高綜合能力.題型之一力、電綜合J該題型一般以發(fā)電機、電動機、壓敏電阻、滑動變阻器、簡單機械為載體,建立力與電之間的聯(lián) 系,或考查力電轉(zhuǎn)換,或力與電并列設(shè)置問題進行考查.(2014 杭州)圖甲

2、是一個電子拉力計原理圖,硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片產(chǎn)固定在一起(尸與凡間的摩擦不計).電壓表量程為。3 V,是一根長為6 cm的均勻電阻絲,阻值£=30 Q,電源電壓Q6 V.乙(1)要保證電壓表能正常工作,電路中后至少應為多少歐?(2)當拉環(huán)不受拉力時,滑片尸處于a,閉合開關(guān)后電壓表的讀數(shù)為多少伏?(3)已知該彈簧伸長的長度,與所受拉力尸間的關(guān)系如圖乙所示,若兄=45 Q,通過計算說明,開關(guān)S閉 合后,當電壓表指針指在0.8 V處,作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為多大?此拉力計的量程是多少?點撥:為了保證電壓表的正常工作,兆至少應分3 v的電壓.當滑片Q處于a端時,開關(guān)閉合后電壓表被短路.

3、當電壓表的示數(shù)為0.8 V時,可先用歐姆定律求出電流中電流,進而求出發(fā)的aP段限值、滑片 夕移動的距離AJ,對比圖像即可得出此時拉環(huán)上拉力的大小£滑片的最大移動距離/' =6 cm,對比圖像即可得出此時拉環(huán)上拉力的大小汽口針對訓練1. (2013 臺州)重力燈是英國的里弗斯設(shè)計的一款概念環(huán)保燈,設(shè)計師為這款燈找到 了 “可再生能源”,它就是通過一定的裝置將重力勢能轉(zhuǎn)化為電能.已知重物質(zhì)量為20 kg, 每次被舉高2 m, LED燈的額定功率為1 W, §取10 N/kg.則:。(1)重物每被舉高一次,人至少對重物做了多少焦的功?(2)重物重力做的功有50%轉(zhuǎn)化為電能

4、,每舉高一次重物能使該燈正常照明多長時間?2. (2014 黃岡)當前城鎮(zhèn)化建設(shè)進程中,在一些場館和樓房建設(shè)工地上,常見一種“塔 吊”的起重設(shè)備,其主要組成為電動機和機械兩部分,如圖所示.假設(shè)某“塔吊”配置的 電動機銘牌上標有:額定電壓380 V,額定功率38 kW,線圈電阻0.5 Q.在一次起吊中, 該“塔吊”電動機正常工作25 s,把質(zhì)量為3 t的重物吊起22 m(g取10 N/kg).求:(1)電動機吊起重物的過程中消耗的電能.(2)電動機正常工作過程中線圈產(chǎn)生的熱量.(3)該次起吊過程中“塔吊”機械部分的機械效率.3. (2014 荊州)建筑工地上常用電動機通過“龍門吊”提升重物,電動

5、機帶動繞有鋼索 的輪軸轉(zhuǎn)動,與鋼索相連的重物就被勻速提升,如圖所示.如果輪軸的周長公40 cm,電 動機帶動輪軸每秒鐘轉(zhuǎn)1圈,被提升的重物質(zhì)量m600 kg,電動機的電功率E kW, g 取 10 N/kg,求:(1)在1 min內(nèi)重物被提升的高度.(2)在1 min內(nèi)鋼索對重物所做的功.這套設(shè)備的機械效率為多少?4. (2014 紹興)小敏看到超載損壞的新聞報道.設(shè)計了一個稱量車重的模擬電路,將載 重量轉(zhuǎn)化成電流表示數(shù),如圖甲.電路由電源,稱重計(電流表,量程。0.6 A),定值 電阻品,滑動變阻器北,彈簧和開關(guān)組成.已知電源電壓8伏,滑動變阻器兄長40厘米、 最大阻值20歐,且電阻的大小與

6、其接入的長度成正比,彈簧的長度與受到壓力之間的關(guān) 系如圖乙,當沒有載物時,變阻器滑片指向上端,電流表示數(shù)是0.1A.(1)定值電阻尼多大?(2)彈簧的長度與受到的力的關(guān)系是:在彈性限度必,.(3)最大載重時,該模擬電路的電流表示數(shù)多大?(4)小華覺得最大稱量時,該模擬電路的電流表示數(shù)應該過滿量程的一半,則應選擇定 值電阻:足=20歐,足;5歐和兄=1歐中哪個替換兄,替換后,最大稱量時,電流表示 數(shù)多大?5. (2014 嘉興)隨著生活水平的提高,掃地機器人逐步進入普通家庭.掃地機器人具有 主動躲避障礙物、自動吸塵、自動返回充電座充電等諸多智能功能.如圖是某款掃地機器 人及銘牌上的部分參數(shù),請回

7、答下列有關(guān)問題:項目指標參數(shù)工作電壓15 V功率30 W電池容量2 000 mAh(1)機器人吸塵的工作原理是通過電動機轉(zhuǎn)動使內(nèi)部壓強,從而使雜物進入吸 塵器.(2)電池容量“2 000 mAh”是指當工作電流為2 000 mA,能持續(xù)供電1小時.若充滿電 后所有電量用于掃地,則可供機器人持續(xù)正常工作多少時間?(3)機械人的供電系統(tǒng)設(shè)有自動充電功能,當檢測到電池容量低至10%時會自動返回充 電.若返回過程中受到的阻力為20 N,為確保機器人能順利返回充電,需要充電時離 充電座最遠為多少米?(剩余電池容量的40席用于提供克服阻力做功)6. (2013 慶陽)電動自行車是備受人們青睞的一種交通工具

8、.電動騎行時,蓄電池對車 上電動機供電,電動機為車提供動力.下表是某型號電動自行車主要技術(shù)參數(shù):整車整車質(zhì)量40 kg最高車速W30 km/h最大噪聲W62 dB蓄電池蓄電容量0. 576 kW h電動機額定電壓48 V額定功率240 W(1)行駛過程中每個輪胎與地面的接觸面枳為50 cmS當一個質(zhì)量為50 kg的中學生騎 著該電動自行車在平直的公路上行駛時,地面受到的壓強是多大?(g取10N/kg)(2)若蓄電池儲存能量的80國用于電動自行車行駛克服阻力做功,電動自行車在平直公 路上勻速行股時受到的平均阻力為40 N,蓄電池充滿一次電最多能連續(xù)電動行駛多 遠?(3)從環(huán)保的角度,與摩托車相比

9、,電動自行車有什么優(yōu)缺點?(各舉一條)7. (2014 福州)為反對浪費,響應“光盤行動”,小明為自助餐廳的餐桌設(shè)計了 “光盤 儀”,餐盤放在載盤臺上,若盤內(nèi)剩余食物的質(zhì)量達到或超過規(guī)定值,人一旦離開餐桌, 提示器就會發(fā)出提示音,共原理圖如圖所示,電源電壓3 V不變,提示器的電阻品恒為 50 C,傳感器兄的阻值隨載盤臺所載質(zhì)量變化的關(guān)系如下表所示,。開關(guān)S閉合后,求:教盤臺_a傳感器民提示器R載盤臺所載 質(zhì)量%/g10()11()120 40傳感器w/c(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),當載盤臺所載質(zhì)量是100 g時,兄的阻值是多少?電路中的電流是 多少?(2)在第(1)問的基礎(chǔ)上,通電5 s,電流通過凡產(chǎn)

10、生的熱量是多少?(3)當電路中的電流達到0.03 A時,提示器會發(fā)出提示音,若空餐盤質(zhì)量為100 g,此 時盤內(nèi)剩余食物的質(zhì)盤是多少?8.(2014 泰安)如圖甲是某工廠生產(chǎn)流水線產(chǎn)品輸送計數(shù)裝置示意圖(俯視圖),立方 體產(chǎn)品在水平傳送帶上與傳送帶以相同速度nv,s勻速運動,產(chǎn)品的質(zhì)量kg.計 數(shù)器由電流表和電路計數(shù)元件組成(電流表和電路計數(shù)元件的電阻不計),通過電路中電 流的變化計數(shù)產(chǎn)品,a為激光源,兄為光敏電阻,兄為保護電阻.當激光射向幾時,兄的阻 值變小,每當產(chǎn)品運動通過與工之間時,射向兄的光線會被產(chǎn)品擋住,工阻值變大.閉 合開關(guān),電路中計數(shù)器中電流的示數(shù)/隨時間£的變化圖像如

11、圖乙所示.(g取10 N/kg)(1)不計空氣阻力,求傳送帶勻速運送產(chǎn)品過程中對每一個產(chǎn)品的作用力大小和方向.(2)求每個產(chǎn)品的邊長心和產(chǎn)品的間隔L.每個產(chǎn)品對傳送帶的壓強大小.(3)已知電源電壓 d V,信=1 kC,求傳送帶勻速運輸產(chǎn)品過程中1 min內(nèi)光敏電阻 凡消耗的電能.第3講力、熱、電大綜合的計算題型之一力、電綜合題例1 電壓表示數(shù)最大時,R0有最小值,此時電路中的電流力皿產(chǎn)3 V/30 Q=0. 1 A,r產(chǎn) R/Im(6 V-3 V) /O. 1 A= 30 Q.(2)當滑片產(chǎn)處于a端時,開關(guān)閉合后電壓表被短路,其示數(shù)為0.(3)當電壓表的示數(shù)為0.8 V時,電路中的電流20木

12、6 V/ (30 Q+45 Q ) =0. 08 A,兄尸0. 8 V/0. 08 A二 JO C,兄的a產(chǎn)段146 cmX 10 Q/30 Q =2 cm,即滑片產(chǎn)移動的距離為2 cm,由圖像可知,此時拉環(huán)上拉力尺200 N.由于電阻絲她的長度為6 cm,則滑片尸的最大移動距離41, =6 cm,由圖像可知,此時拉環(huán)上拉力尸二600 N, 即拉力計的量程為。600 N.針對訓練1. (1)重物的重力:G=mg=R kgX 10 N/kg=200 N人對重物做的功:胎尸5=加200 NX2 m=400 J重物重力做的功轉(zhuǎn)化的電能:#H00 JX50%=200 J每舉高一次重物能使該燈正常照明的

13、時間:P200J1W=200 s2. (1)由于電動機正常工作,消耗的功率等于額定功率, 即二38 kW=3. 8X104 W,工作時間尸25 s, 所以電動機消耗的電能3. 8X104 WX25 s=9. 5X105 J(2)電動機正常工作時的電流:P1=二P «i/U g3. 8X 104 W/380 V=100 A線圈產(chǎn)生的熱量:/?t=(100 A)-XO. 5 QX25 s=l. 25X105 J(3)線圈電流產(chǎn)生熱量即該“塔吊”本身消耗的電能為用=0=1. 25X105 J,所以“塔吊”電能轉(zhuǎn)化為機械能的總 量,即機械部分所做的總功W&二嚴一m=9.5X105 J

14、-1. 25X105 J=8. 25X105 J 又因為也曳=W總1%所以該次起吊過程中“塔吊”機械部分的機械效率 /? =3X103 kgXIO N/kgX22 m8. 25X105 J=80% 3. (1)輪軸在1 min內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)A與t=lX60=60 轉(zhuǎn)故重物上升的高度方KZ=60X0.4 m=24 m(2)鋼索對重物做功W%加骸WOOX 10X24 J=l. 44X105 J式3)電動機在1 min消耗的電能W=Pt= 000 X 60 J=2. 4X105 J故該裝置的機械效率二獷學/>,g=L 44X105 J/ (2.4X105 J) =60%4. (1) R w=U/

15、1m8 V/0. 1 A=80 Q,斤產(chǎn)80 Q-20k Q=60 Q.(2)受到的壓力越大,彈簧的長度越短.(3)模擬電路最大載重時彈簧長度為24厘米,此時滑動變阻器的電阻為* 20 Q/40 cm二斤"/24 cm,Rf 尸 12 QF =U/R= V/ (60 Q+12 Q ) =0. 11 A.(4) Z>0. 3 A U/(Rf 2;>0. 3 A8 V/(12 Q+ >0.3Aj?<14.67 QIW0.6 A U/(Rf 產(chǎn)川0.6 A8 V/(12 Q+而 W0. 6 A 7? 1.33 Q. ,選品,電阻最大載重電流廬8 V (12 Q+5

16、Q) =0.47 A.5. (1)減小P 3OW(2) I二一二=2 A=2000 mAU 15V2000mA h1二 1 h2000mA(3)克服阻力做的功:W=UItlz> VX2 000 mAhX10%X40%=4 320 JW _ 4320J下一 2ON=216 m6. (1)地面受到的壓強 p»ZS=(40 kg+50 kg) X10 N/kg/0. 01 m2=0.9X105 Pa (2)蓄電池儲存的電能獷電=0. 576 kW h=2 073 600 J 電動自行車行駛克服阻力做功 /解=#%=2 073 600 JX8O%=1 658 880 J電動自行車能連續(xù)

17、行駛的路程S力658 880 J/40 N=41 472 m(3)優(yōu)點:無尾氣:噪音小.缺點:蓄電池一般使用一年左右就需更換,廢棄后的電池污染環(huán)境.7. (1)由表可知,A=100 7R二R產(chǎn)RA。Q +50 Q=150 QU 3V 電路中的電流I二一二=0. 02 AR 15OQ(2)電流通過RI產(chǎn)生的熱量:8FRt=(0.02 A):X100 Q X5 s=0. 2 J(3)當電路中的電流達到0.03 A時,U 3VR =二=100 Qr O.O3ARJ =R' 一朋 100 Q-50 Q=50 Q 查表可知,載盤所載質(zhì)量為150g 剩余食物的質(zhì)量m余=150 g-100 g=50 g8. (1)尸二G%交0.8 kgXIO N/kg=8 N;豎直向上 £尸/士二 1 m/ s X 0. 1 s0. 1 mZr-rt5=l m/s X 0. 2 s=0. 2 mF=G=mg-Q. 8 kgX 10 N/kg=8 N p="S=8 N/0. 01m

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