專題24 力電綜合計(jì)算題對策（教師版含解析）

專題24力電綜合計(jì)算題對策中考典型例題解析【例題1】(2021四川成都一模)某班科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一種簡易的電子拉力計(jì)，圖甲是其原理圖。放在水平地面上的物體A通過硬質(zhì)彈簧與拉環(huán)相連。彈簧上端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計(jì)，滑片P與R2接觸良好且不計(jì)摩擦)。已知物體A的質(zhì)量為150kg，底面積為80cm2，定值電阻R1＝10Ω，R2是一根長為6cm的均勻電阻線(阻值與其長度成正比)，標(biāo)有“30Ω0.5A”字樣。電源電壓為6V，電流表的量程為0～0.6A。當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處于a端。已知該彈簧伸長的長度與所受豎直向上的拉力F間的關(guān)系如圖乙所示，試問：(1)閉合開關(guān)，當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，R2接入電路中的電阻為多少？(2)當(dāng)拉力F＝400N時(shí)，電流表的讀數(shù)為多少？(3)在保證電路安全的條件下，物塊A對地面的壓力范圍是多少？【答案】(1)5Ω；(2)0.3A；(3)9401500N?！窘馕觥?1)當(dāng)I=0.4A時(shí)，電路的總電阻是R2接入電路中的電阻為(2)由圖乙可知，當(dāng)F=400N時(shí)，，此時(shí)R2接入電路的電阻值則電流表的讀數(shù)為(3)要保證電路安全，則電路中的最大電流不能超過0.5A，即當(dāng)電流為0.5A時(shí)，拉環(huán)上的拉力最大，則電路中的最小電阻為：滑動變阻器R2接入電路的最小電阻為彈簧的伸長量為由乙圖知，此時(shí)拉環(huán)拉力為物塊A對地面最大的壓力物塊A對地面最小的壓力【例題2】(2021貴州黔東南二模)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)利用如圖1所示的電路來測量海水的深度，其中R1＝2Ω是一個(gè)定值電阻，R2是一個(gè)壓敏電阻，它的阻值隨所受液體壓力F的變化關(guān)系如圖2所示，電源電壓保持6V不變，將此壓敏電阻用絕緣薄膜包好后放在一個(gè)硬質(zhì)凹形絕緣盒中，放入海水中保持受力面水平，且只有一個(gè)面積為0.02m2的面承受海水壓力。(設(shè)海水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)(1)當(dāng)電流表示數(shù)為0.2A時(shí)，求壓敏電阻R2的阻值；(2)如圖2所示，當(dāng)壓敏電阻R2的阻值為20Ω時(shí)，求此時(shí)壓敏電阻R2所在深度處的海水壓強(qiáng)；(3)若電流的最大測量值為0.6A，則使用此方法能測出海水的最大深度是多少？【答案】(1)當(dāng)電流表示數(shù)為0.2A時(shí)，壓敏電阻R2的阻值為28Ω；(2)當(dāng)壓敏電阻R2的阻值為20Ω時(shí)，壓敏電阻R2所在深度處的海水壓強(qiáng)為2×106Pa；(3)若電流的最大測量值為0.6A，則使用此方法能測出海水的最大深度是500m?！窘馕觥?1)由I＝可得，當(dāng)電流表示數(shù)為0.2A時(shí)電路的總電阻：R總＝＝＝30Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，壓敏電阻R2的阻值：R2＝R總﹣R2＝30Ω﹣2Ω＝28Ω；(2)當(dāng)壓敏電阻R2的阻值為20Ω時(shí)，由圖2可知，壓敏電阻受到的壓力F＝4×104N，此時(shí)壓敏電阻R2所在深度處的海水壓強(qiáng)：p＝＝＝2×106Pa；(3)當(dāng)電流表的示數(shù)I′＝0.6A時(shí)，使用此方法能測出海水的深度最大，此時(shí)電路的總電阻：R總′＝＝＝10Ω，此時(shí)壓敏電阻的阻值：R2′＝R總′﹣R2＝10Ω﹣2Ω＝8Ω，由圖2可知，壓敏電阻受到的壓力F′＝10×104N，此時(shí)壓敏電阻R2所在深度處的海水壓強(qiáng)：p′＝＝＝5×106Pa，由p＝ρgh可得，使用此方法能測出海水的最大深度：h＝＝＝500m。物體的質(zhì)量：m＝＝＝14kg。臨門一腳預(yù)測練1.(2020山東泰安)小明觀察到高速公路進(jìn)出口處設(shè)有測量貨車重力檢測裝置，他利用學(xué)過的物理知識設(shè)計(jì)了一套測量貨車重力的模擬裝置，其工作原理如圖甲所示。OAB為水平杠桿，OB長1m，O為支點(diǎn)，OA∶AB=1∶4，平板上物體所受重力大小通過電流表讀數(shù)顯示。已知定值電阻R0的阻值為10Ω，壓力傳感器R固定放置，R的阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示。平板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計(jì)。(1)當(dāng)電池組電壓U0＝12V，平板上物體所受重力分別是80N和100N時(shí)，閉合開關(guān)S，分別求出電流表的讀數(shù)；(2)電池組用久后電壓變小為U1，這時(shí)平板上物體重100N時(shí)，電流表讀數(shù)為0.3A，求U1的大??；(3)在第(2)問情況中，電池組電壓大小為U1，要求平板上重為100N的物體對應(yīng)的電流表讀數(shù)和電池組電壓U0＝12V的情況下相同，小明采取了兩種解決辦法：①其它條件不變，只更換電阻R0，試求出更換后的R0′的大小。②其它條件不變，只水平調(diào)節(jié)杠桿上觸點(diǎn)A的位置，試判斷并計(jì)算觸點(diǎn)A應(yīng)向哪個(gè)方向移動？移動多少厘米？【答案】(1)0.3A和0.4A；(2)9V；(3)①2.5Ω；②觸點(diǎn)A應(yīng)向左移動，移動3厘米【解析】(1)由杠桿平衡條件可知，當(dāng)FA1＝80N，F(xiàn)A2＝100N時(shí)FA1·OA＝FB1·OB80N·OA＝FB1·OBFA2·OA＝FB2·OB100N·OA＝FB2·OB由題意可知OA∶AB=1∶4OA∶OB=1∶5解得FB1＝16N，F(xiàn)B2＝20N由R的阻值隨所受壓力F變化關(guān)系圖象得R1＝30Ω、R2＝20Ω由歐姆定律得I1==0.3AI2==0.4A(2)U1的大小U1=IR總2=I0(R2＋R0)＝0.3A×(20Ω+10Ω)=9V(3)①其它條件不變，只更換電阻R0為R0′，由題意得U1=I2R總2′=I2(R2＋R0′)9V=0.4A×(20Ω+R0′)解得R0′＝2.5Ω②其它條件不變，只向左調(diào)節(jié)A觸點(diǎn)Lcm，壓力傳感器阻值為R3U1=I2R總3=I2(R3＋R0)9V=0.4A×(R3＋10Ω)解得R3＝12.5Ω從圖象可知FB3＝23N，由杠桿平衡條件FB3·OB＝FA2·(OA＋L)23N×1m＝100N×(×1m＋L)解得L＝3cm2.(2021河南二模)如圖中甲是電子秤的原理圖(圖中壓力表是用電流表改裝的)。已知電源電壓為24V，電阻R0=60Ω，壓力傳感器Rx的阻值隨所受壓力F變化的圖像如圖乙，壓力傳感器表面能承受的最大壓力為400N，壓桿與壓力傳感器的接觸面積是2×104m2(托盤和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì))。求：(1)該壓力傳感器能承受的最大壓強(qiáng)；(2)當(dāng)壓力為200N時(shí)，由乙圖可知壓力傳感器Rx的阻值是多少？(3)當(dāng)壓力為200N時(shí)，通過R0的電流為多少？R0消耗的電功率為多少？【答案】(1)2.78×106Pa(2)180Ω(3)0.6W【解析】(1)壓力傳感器能承受的最大壓強(qiáng)：p=F/S==2×106Pa；(2)由圖乙知，當(dāng)壓力為200N時(shí)，由乙圖可知壓力傳感器Rx的阻值是180Ω；(3)由圖甲知，R0與Rx串聯(lián)，所以當(dāng)電壓為200N時(shí)，通過R0的電流：I0=I=U/R=0.1A；R0消耗的電功率：P0=U0I0=I02R0=(0.1A)2×60Ω=0.6W．3.(2021山東濰坊二模)小強(qiáng)同學(xué)利用學(xué)過的物理知識設(shè)計(jì)了一個(gè)拉力計(jì)，圖甲是其原理圖，硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計(jì)，P與R1間的摩擦不計(jì))，定值電阻R0=5Ω，ab是一根長5cm的均勻電阻絲，其阻值為25Ω，電源電壓U=3V，電流表的量程0——0.6A，請回答：(1)小強(qiáng)在電路中連入R0的目的是。(2)當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片處與a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)是多少？(3)已知該彈簧伸長的長度△L，與所受拉力F間的關(guān)系如圖乙所示，通過計(jì)算說明，開關(guān)S閉合后，當(dāng)電流表指針指在0.3A處時(shí)，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力是多大？【答案】(1)保護(hù)電流表(2)0.1A(3)400N【解析】(1)電路中必須接入R0，其目的是保護(hù)電流表．(2)當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)應(yīng)為I=0.1A．(3)當(dāng)電流表讀數(shù)為0.3A時(shí)，根據(jù)歐姆定律，可得R0兩端的電壓為U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V，則R1兩端的電壓為：U1=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V，故R1接入電路部分的電阻R1=5Ω，因電阻絲的電阻值與長度成正比，故可知彈簧被拉長的長度為△L=4cm，對照圖乙，可知作用在拉環(huán)上的水平向右的拉力為F=400N．4.(2021云南一模)如圖所示是一直流電動機(jī)提升重物的裝置。已知重物質(zhì)量m=50kg，電源電壓U=110V保持不變，電動機(jī)線圈的電阻R=4Ω，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動機(jī)以某一速度勻速向上提升重物時(shí)，電路中的電流I=5A(g=10N／kg)。求：(1)電源的輸出功率；(2)電動機(jī)線圈電阻R的發(fā)熱功率；(3)試從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。【答案】(1)550W；(2)100W；(3)0.9m/s?！窘馕觥?1)P出=UI=110V×5A=550W(2)P熱=I2R=(5A)2×4Ω=100W(3)因能量守恒，電動機(jī)對重物做的功的功率為：P有用=P出—P熱=550W－100W=450W又因?yàn)椋篜=eq\f(W,t)=eq\f(Fh,t)=F×eq\f(vt,t)=Fv，且勻速向上提升重物時(shí)：F=G=mg=50kg×10N／kg=500N，所以：v=eq\f(P有用,F)=eq\f(450W,500N)=0.9m/s.5.(2021重慶二模)近年來，我市的轎車市場十分火爆，各種新型轎車駛進(jìn)千家萬戶。如圖乙所示為某新型轎車測定油箱內(nèi)油面高度的電路原理圖。其中電源電壓恒為6V，R0是阻值為5Ω的定值電阻，A是油量指示表(實(shí)質(zhì)是一只電流表，油量的變化通過電流的變化同步顯示出來)。Rx為壓敏電阻，它的電阻隨受到的壓力變化關(guān)系如下表。(取g＝10N/kg)壓力/N050100150200250300350400電阻/Ω550395275170906040255(1)若轎車以90kW的恒定功率啟動作直線運(yùn)動，且整個(gè)運(yùn)動過程中受到的阻力不變，速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示，在0～25s時(shí)間內(nèi)，轎車的牽引力與阻力關(guān)系可能的是：牽引力________阻力(選填“大于”、“等于”、“小于”、“大于或等于”)。(2)由(1)中的條件求在0～5s時(shí)間內(nèi)轎車發(fā)動機(jī)做功多少?(3)如果空油箱的質(zhì)量為5kg，油量表的零刻度線對應(yīng)于電流表上的示數(shù)是多少?(4)若電流表的量程為0～0.6A，該油箱加滿油時(shí)，指針恰好指示最大刻度，求油箱的容積。(ρ汽油=0.7×103kg/m3)【答案】(1)大于或等于(2)轎車發(fā)動機(jī)做功W＝Pt＝90×103W×5s＝4.5×105J(3)I＝0.015A(4)0.05m3【解析】(1)從圖象可以看出，在0～25s時(shí)間內(nèi)，轎車的速度從逐漸變大，到勻速運(yùn)動；速度逐漸變大時(shí)，牽引力大于阻力，速度不變時(shí)，受力平衡，牽引力等于阻力；所以轎車的牽引力與阻力關(guān)系可能的是大于或等于；(2)轎車的功率P=90kW=9×104W，轎車發(fā)動機(jī)做功：W=Pt=9×104W×5s=4.5×105J；(3)空油箱的重力G油箱=m油箱g=5kg×10N/kg=50N，從表中可以看出，50N壓力對應(yīng)的電阻值為395Ω，電阻Rx與電阻R0串聯(lián)，電路中的總電阻R1=Rx+R0=395Ω+5Ω=400Ω，電流表的示數(shù)為：I=6V/400Ω=0.015A；(4)油箱加滿油時(shí)，電路中的電流為I′=0.6A，由I=得，電路中的總電阻為：R′=U/I′=6V/0.6A=10Ω，壓敏電阻的阻值為：R=R′﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω，查表可知，壓敏電阻受到的壓力為400N，則油箱和油重力為400N，油的重力為：G油=400N﹣50N=350N，油的質(zhì)量為：m油=G油/g=35kg，油的體積：V油=m油/ρ油=0.05m3，油箱的容積等于油的體積，為0.05m3．6.(2020山東濰坊)某型號汽車的油量顯示電路如圖甲所示，其中定值電阻R0=10Ω，R為壓敏電阻(厚度不計(jì))，位于油箱底部，A表是一量程為0——0.6A的電流表，作為油量指示表。壓敏電阻的電阻值隨汽油產(chǎn)生的壓強(qiáng)的變化而變化，其對應(yīng)關(guān)系如圖乙所示。已知加滿汽油時(shí)油的深度為0.4m，A表示數(shù)為0.6A，汽油密度ρ油=0.7×103kg/m3，g取10N/kg。求：(1)加滿汽油時(shí)汽油在油箱底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)；(2)電源的電壓；(3)汽油耗盡時(shí)電流表的示數(shù)?！敬鸢浮?1)；(2)12V；(3)0.1A【解析】(1)加滿汽油時(shí)油的深度為0.4m，所以加滿汽油時(shí)汽油在油箱底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)為(2)加滿汽油時(shí)油的深度為0.4m，A表示數(shù)為0.6A，汽油產(chǎn)生的壓強(qiáng)為，由乙圖可知，此時(shí)壓敏電阻的電阻值，R0=10Ω，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和可得，電源電壓為(3)汽油耗盡時(shí)，壓敏電阻受壓強(qiáng)為0，由圖象知此時(shí)壓敏電阻連入電路的阻值，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得此時(shí)電路中電流為7.(2020山東東營)植保無人機(jī)因其操控簡單?噴酒均勻?省時(shí)高效等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代農(nóng)