广西物理中考复习练习题型复习四 综合计算题Word文件下载.docx
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p===2.7×
103Pa
(3)水对容器底的压强:
p′=ρ水gh=1.0×
0.08m=800Pa
物体排开水的体积:
V排=Sh=1×
10-2m2×
0.08m=8×
10-4m3
物体受到的浮力:
8×
10-4m3=8N
物体受到容器的支持力:
F支=G-F浮=27N-8N=19N
3.(2016·
乐山)如图甲所示,圆柱形容器中盛有适量的水,其内底面积为100cm2.弹簧测力计的下端挂着一个正方体花岗岩,将花岗岩从容器底部开始缓慢向上提起的过程中,弹簧测力计的示数F与花岗岩下底距容器底部的距离h的关系如图乙所示.(g取10N/kg)求:
(1)在花岗岩未露出水面前所受水的浮力大小;
(2)花岗岩的密度;
(3)从开始提起到花岗岩完全离开水面,水对容器底部减小的压强.
(1)由图乙可知,花岗岩的重量为G=5.6N,花岗岩在未露出水面前弹簧测力计的拉力F=5.6N,所以花岗岩所受水的浮力大小F浮=G-F=5.6N-3.6N=2N
(2)由阿基米德原理F浮=ρ水gV排,可得V排=
花岗岩未露出水面前V物=V排=
由ρ=,花岗岩的密度为ρ===ρ水=×
1.0×
103kg/m3=2.8×
(3)花岗岩离开水面后,水面下降的高度为Δh=,所以水对容器底部减小的压强Δp=ρ水gΔh=ρ水g=1.0×
=200Pa
4.(2016·
呼和浩特)如图所示,一实心正方体铝块浸没在密度为0.9×
103kg/m3的油中,其质量为2.7kg,上表面与液面相平行,上、下表面的深度分别为h1和h2,且2h1=h2=20cm,求:
(1)铝块上表面处的液体压强;
(2)若使铝块在图示位置处于静止状态,还应使其在竖直方向受到一个多大的力;
(3)若图中正方体是由密度为3.6×
103kg/m3的合金制成,且处于悬浮状态,则该正方体空心部分体积是多少?
(1)铝块上表面所处的深度:
h1=10cm=0.1m,铝块上表面处的液体压强:
p1=ρgh1=0.9×
0.1m=900Pa
(2)正方体的边长:
L=h2-h1=0.2m-0.1m=0.1m
正方体铝块的体积:
V=L3=(0.1m)3=10-3m3
正方体铝块浸没时受到的浮力:
F浮=ρgV排=ρgV=0.9×
10-3m3=9N
因铝块静止时处于平衡状态,受到的力为平衡力,所以,施加的力:
F=G-F浮=mg-F浮=2.7kg×
10N/kg-9N=18N即施加竖直向上18N的力
(3)合金处于悬浮状态时受到的浮力和自身的重力相等,则合金的质量:
m′====0.9kg
由ρ=可得,正方体中合金的体积:
V′===2.5×
空心部分的体积:
V空=V-V′=10-3m3-2.5×
10-4m3=7.5×
5.(2016·
安顺)小英同学得到一边长为10cm,密度为0.7g/cm3的正方体木块,她将木块用细线系于圆柱形容器的水中,如图所示,请你帮她分析以下几个问题:
(圆柱形容器静止在水平桌面上)
(1)木块所受的浮力大小?
(2)细线的拉力大小?
(3)剪断细线,当木块静止时,容器底部受到液体的压力与细线未断时变化了多少?
(1)∵木块完全浸没
∴V排=V=(10cm)3=1000cm3=1×
10-3m3
1×
10-3m3=10N
(2)G木=mg=ρVg=0.7×
10-3m3×
10N/kg=7N
∵F浮=F拉+G木
∴绳子对木块的拉力:
F拉=F浮-G=10N-7N=3N
(3)根据受力分析:
细线未断时:
F底=G水+F浮
细线断后木块静止时:
F′底=G水+F′浮=G水+G木
∴ΔF=F底-F′底=G水+F浮-(G水+G木)=F浮-G水=10N-7N=3N
题型之二 压强、浮力与机械效率的综合计算
钦州)如图甲所示,重为3N,底面积为2×
10-2m2的圆柱形玻璃容器放在水平桌面上,重为5N,边长为L1=0.1m的正方体木块(不吸水)静止在容器的底部,用一根长为L2=0.05m的细线(质量和体积不计)将木块与容器底部相连,现向容器缓慢注水,直到木块受到的浮力等于6N时停止注水(如图乙所示),已知水的密度为1.0×
103kg/m3,g取10N/kg.容器的厚度不计,求:
甲 乙
(1)木块的密度;
(2)注水过程浮力对木块所做的功;
(3)木块受到的浮力等于6N时容器对桌面的压强.
(1)木块的质量:
m===0.5kg,木块的密度:
ρ===0.5×
(2)木块受到的浮力等于6N时,因为浮力大于重力,可知此时细线被拉直,故木块上升的高度即为绳子的长度,所以,注水过程浮力对木块所做的功:
W=F浮L2=5N×
0.05m=0.25J
(3)木块下表面以下水的体积V1=S容L2=2×
0.05m=1×
根据F浮=ρ水gV排可得木块排开水的体积:
V排===6×
则木块浸入水中的高度:
h===6×
10-2m
则木块下表面以上水的体积V2=S容h-V排=2×
6×
10-2m-6×
10-4m3=6×
所以水的总体积V=V1+V2=1×
10-3m3+6×
10-4m3=1.6×
根据公式G=mg和ρ=可得,水的重力:
G水=m水g=ρ水Vg=1×
1.6×
10N/kg=16N
木块受到的浮力等于6N时容器对桌面的压力:
F=G容+G+G水=3N+5N+16N=24N
木块受到的浮力等于6N时容器对桌面的压强:
p===1200Pa
桂林)随着高层建筑的大量兴建,人们经常要与电梯打交道,如图甲所示是某种升降电梯的简化模型,它由轿厢、配重、电动机、钢丝绳、定滑轮等部件组成,其中轿厢的质量为780kg.电梯某次搭载一位质量为70kg的乘客上楼,轿厢启动上升的路程与时间关系(s-t)如图乙所示,电动机的输出功率与时间关系(P-t)如图丙所示,电动机的工作效率为80%,不计钢丝绳的重力和一切摩擦,求:
(1)当该乘客站立在静止的轿厢内时,双脚的受力面积为500cm2,则乘客对轿厢的压强为多少帕?
(2)电动机的电梯启动上升12s内,消耗的电能是多少焦?
(已知电动机对轿厢所做的功等于其P-t图象与时间轴所围成的阴影部分面积大小)
(3)电梯配重的质量为多少千克?
(1)乘客对轿厢的压力F=G=mg=70kg×
10N/kg=700N
乘客对轿厢的压强p===14000Pa
(2)前2s做的功W1=×
2s×
7000W=7000J
后10s做的功W2=Pt=4000W×
10s=40000J
12s内做的总功W=W1+W2=7000J+40000J=47000J
消耗的电能W′===58750J
(3)后10s的速度v===2m/s
由P===Fv得电动机对轿厢的拉力:
F拉===2000N
轿厢和乘客的总重力:
G总=m总g=(780kg+70kg)×
10N/kg=8500N
配重的重力:
G配=G总-F拉=8500N-2000N=6500N
配重的质量:
m配===650kg
3.(2014·
南宁)图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底沿竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象.A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为6.25×
103N,滑轮组的机械效率为80%.已知A的重力2×
104N,A上升的速度始终为0.1m/s.(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流等因素的影响)求:
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力;
(2)长方体A的密度;
(3)长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率.
(4)把长方体A按图21甲中的摆放方式放在岸边的水平地面上,它对地面的压强.
甲 乙
(1)A未露出水面所受的浮力F浮=G-F1
=2×
104N-1×
104N=1×
104N
(2)由F浮=ρ水gV排
得V排===1m3
A浸没在水中,A的体积VA=V排=1m3
A的质量m===2×
103kg
A的密度ρA===2×
103kg/m3……
(3)依题意,η=80%,F=6.25×
103N,设物体上升h高度时所需的时间为t
由η====,得
n===4(段)
∴s=4h
∵vA==0.1m/s
拉力F的功率为:
P====4FvA=4×
6.25×
103N×
0.1m/s=2500W
(4)依题意得:
A的高度L=vAt′=0.1m/s×
(100s-80s)=2m
则A的横截面积:
SA===0.5m2
A对地面的压强:
pA====4×
104Pa
4.(2016·
攀枝花)配重M单独置于水平地面上静止时,对地面压强为3×
105帕,将配重M用绳系杠杆的B端,在杠杆的A端悬挂一滑轮,定滑轮重150N,动滑轮重90N,杠杆AB的支点为O,OA∶OB=5∶3,由这些器材组装成一个重物提升装置,如图所示,当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时,杠杆在水平位置平衡,此时配重M对地面压强为1×
105帕.(杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计,g取10N/kg)求:
(1)求滑轮组的机械效率?
(2)配重M质量是多少千克?
(3)为使配重M不离开地面,人对绳的最大拉力是多少牛顿?
(1)根据图示可知,n=2,
则F=(G+G动)=×
(210N+90N)=150N
滑轮组的机械效率:
η=×
100%=×
100%
=×
100%=70%
(2)设配重M的底面积为S,由压强公式p=可得:
3×
105Pa=……①
当物体匀速上升时,作用在杠杆A端的力:
FA=3F+G定=3×
150N+150N=600N
由杠杆平衡条件可得,FB×
OB=FA×
OA
即FB===1000N
由p=可得:
105Pa==……②
联立①②可得:
3=解得GM=1500N
由G=mg可得,m===150kg
(3)当配重对地面的压力为0时,人对绳子的拉力最大,此时B端受到的拉力为1500N
由杠杆平衡条件可得,FB′×
OB=FA′×
即FA′===900N
由二力平衡条件可得:
3F′+G定=FA′
F′===250N
5.(2014·
柳州)一个质量为4kg、底面积为2.0×
10-2m2的金属块B静止在水平面上,如图甲所示.
甲 乙 丙
现有一边长为lA=0.2m的立方体物块A,放于底面积为0.16m2的圆柱形盛水容器中,把B轻放于A上,静止后A恰好浸没入水中,如图乙所示.(已知水的密度为ρ水=1.0×
103kg/m3,A的密度ρA=0.5×
103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)B对水平面的压强;
(2)把B从A上取走后(如图丙所示),A浮出水面的体积;
(3)把B从A上取走后,水对容器底部压强改变了多少;
(4)把B从A上取走,水的重力做功多少.
(1)B的重力:
GB=mBg=4kg×
10N/kg=40N
B对水平面的压强:
pB===2×
(2)取走B后,A漂浮在水面上,由GA=F浮可知,
ρAgVA=ρ水gV排
V排=VA=×
0.2m×
0.2m=4×
则A浮出水的体积:
V露=VA-V排=8×
10-3m3-4×
10-3m3=4×
(3)设液面高度变化为Δh,原来水深为h,容器底面积为S,由于水的总量保持不变,故
hS-VA=(h-Δh)S-V排
化简可得,Δh===0.025m
压强变化量:
Δp=ρ水gΔh=1.0×
0.025m=2.5×
102Pa
(4)设A上升的高度为a,如下图所示:
甲 乙
则有a+lA+Δh=lA
a=lA-Δh=×
0.2m-0.025m=0.075m,
下降的水可等效为物块A上升部分的体积,则这部分水的质量:
m=ρ水la=1.0×
(0.2m)2×
0.075m=3kg
重心下降的高度:
h′=Δh+lA+a=(0.025m+0.2m+0.075m)=0.15m
水的重力做功:
WG=mgh′=3kg×
0.15m=4.5J
第2讲 电学计算
1.(2015·
南宁)如图甲所示的电路图,电源电压为9V且保持不变,小灯泡L标有“6V 6W”的字样,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P从某点A移到另一点B的过程中(图中未标出),电流表与电压表示数的变化曲线如图乙所示.求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)小灯泡正常发光60s消耗的电能;
(3)小灯泡电功率为2.1W时的电阻;
(4)滑片P在A、B位置时,滑动变阻器消耗的电功率之差.
(1)由P=可知,灯泡正常发光时电阻R===6Ω
(2)灯泡正常发光t=60s消耗的电能W=Pt=6W×
60s=360J
(3)由图示图象可知,灯泡两端电压U=3V时通过灯泡的电流I=0.7A,灯泡实际功率P=UI=3V×
0.7A=2.1W
由I=可知此时灯泡电阻R==≈4.3Ω
(4)由图象可知,在A位置时,灯泡两端电压为2V,电流为0.5A
则变阻器两端电压U′=U-UL=9V-2V=7V,此时变阻器消耗的功率P′=U′I1=7V×
0.5A=3.5W
在B位置时,灯泡两端电压为6V,电流为1A,此时变阻器消耗的功率P″=U″I1=3V×
1A=3W,
ΔP=P′-P″=3.5W-3W=0.5W
德阳)如图所示电源电压恒定不变,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,定值电阻R2=30Ω,灯泡L标有“6V3.6W”字样,且电阻不变.当滑动变阻器滑片滑到最左端,只闭合S1时,灯L刚好正常发光.求:
(1)灯泡工作时的电阻;
(2)当S1断开、S2闭合时,将滑动变阻器的滑片滑到最右端,R2在5min内做的电功是多少?
(3)该电路工作时能消耗的最大功率是多少?
解:
(1)灯泡工作时的电阻为R===10Ω
(2)当滑动变阻器滑片滑到最左端,它接入电路的阻值为0,此时只闭合S1时,灯L刚好正常发光,说明电源电压等于灯L的额定电压,即U=6V;
当S1断开、S2闭合时,将滑动变阻器的滑片滑到最右端,R1的最大值与R2串联,此时电路中的电流为
I===0.12A
R2在5min内做的电功为
W2=I2R2t=(0.12A)2×
30Ω×
5×
60s=129.6J
(3)该电路工作时,最小的总电阻为R2与L并联的总电阻,即Rmin==7.5Ω,能消耗的最大功率为Pmax===4.8W
南宁)某校科技小组设计了如图甲所示的汽车转向灯电路模型原理图,接通相应指示灯后,该指示灯会亮(正常发光)、暗(微弱发光)交替闪烁.电路中电源电压12V不变,指示灯的规格均为“12V 6W”,R0为定值电阻,左转或右转指示灯单独闪烁时,电压表两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示.设指示灯的电阻不变,电磁铁线圈及衔铁的电阻值不计.求:
甲乙
(1)指示灯的电阻;
(2)转向开关S与触点“3”和“4”接通时,指示灯正常发光状态下通过衔铁的电流;
(3)转向开关S与触点“2”和“3”接通时,指示灯微弱发光状态下的实际电功率;
(4)转向开关S与触点“4”和“5”接通时,指示灯交替闪烁工作1min消耗的电能.
(1)由P=得小灯泡的电阻
RL===24Ω
(2)转向开关S与触点“3”和“4”接通时,左右指示灯L1和L2并联且正常发光,
电路中消耗的总功率P总=P1+P2=6W+6W=12W
由P=UI得此时电路中的总电流也即流过衔铁的
I总===1A
(3)转向开关S与触点“2”和“3”接通时,指示灯L1与R0串联,左指示灯正常工作,由图乙知,指示灯微弱发光状态下,此时由图乙可得电压表示数U1=9.6V,则U灯=U总-U1=12V-9.6V=2.4V,此时灯实际功率P===0.24W
(4)转向开关S与触点“4”和“5”接通时,由图乙可知:
右转指示灯工作1min时,正常发光的时间t1=×
60s=40s,微弱发光的时间为t2=×
60s=20s
在一个周期内:
正常发光0.2s消耗的电能为
W=0.2P额=0.2×
6=1.2J
微弱发光0.1s消耗的电能为=0.1P=0.1×
0.24=0.024J
所以一个周期内消耗的总电能为W周=W1+W2=1.224J
所以1min内总消耗的电能为W总=W周=244.8J
咸宁)如图所示电路,电源电压U和小灯泡L电阻不变,R1、R2是定值电阻,当开关S闭合,S1、S2断开时,电压表示数为3V,电流表的示数为0.1A;
当开关S、S2闭合,S1断开时,电流表的示数为0.6A;
电阻R2的电功率是3.6W.求:
(1)电阻R1的电阻值为30Ω,电源电压6V.
(2)当开关S、S1闭合,S2断开时,电流10s内通过电阻R1所产生的热量.
(3)当开关S、S1、S2都闭合,小灯泡L正常发光,小灯泡L的额定电功率.
(1)当开关S闭合,S1、S2断开时,电阻R1、R2和灯泡串联,电压表测量R1两端的电压,由I=得电阻R1的电阻R1===30Ω
此时电路的总电阻R===60Ω
由串联电路电阻的关系可得
R2=60Ω-30Ω-10Ω=20Ω
当开关S、S2闭合,S1断开时,电阻R1和灯泡L断路,只有R2工作,由P=UI得电源电压U===6V
电阻R2的电阻值R2===10Ω
(2)当开关S、S1闭合,S2断开时,只有R1工作,电流10s内通过电阻R1所产生的热量
Q=t=×
10s=12J
(3)当开关S、S1、S2都闭合,电阻R1、R2和灯泡并联,小灯泡L的额定电功率PL===1.8W
5.(2015·
玉林如图所示,电源电压为6V,只闭合S时,R消耗的功率为3.6W;
只闭合S1时电流表的示数为I1,R1消耗的功率为P1;
只闭合S2时电流表的示数为I2,R2消耗的功率为P2,若I1∶I2=2∶3、P1∶P2=8∶9,求:
(1)R的阻值;
(2)R1与R2的比值;
(3)R1与R2的阻值.
6.(2016·
丹东)如图,电源电压恒为6V,定值电阻R为6Ω,灯泡L标有“6V 3W”字样,灯丝电阻不变,求:
(1)灯泡L正常发光的电阻是多少?
(2)开关S1、S2、S3分别在什么状态时,整个电路中消耗的总功率最小?
最小功率是多少?
(3)开关S1、S2、S3分别在什么状态时,整个电路中消耗的总功率最大?
最大功率是多少?
(1)由P=可知,灯泡正常发光的电阻:
RL=RL===12Ω
(2)当S2闭合,S1、S3断开时,此时L与R串联,电路的总电阻最大,由P=可知,电路总功率最小
电路中的总电阻:
R总=RL+R=12Ω+6Ω=18Ω,
电路的总功率:
Pmin===2W
(3)当S2断开,S1、S3闭合时,此时L与R并联,L正常发光,电路总电阻最小,由P=可知,电路中电功率最大;
电阻R的功率:
PR==6W
Pmax=PL+PR=3W+6W=9W
7.(2016·
德州)在如图甲所示的电路中,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,电源电压不变,闭合开关S后,调节滑片P从a端移动到b端过程中,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示.求:
甲 乙
(1)电路中电流最小时,1min内电流通过电阻R做的功;
(2)电源电压和定值电阻R0;
(3)若电压表量程为0~15V,电流表量程为0~3A,为保证电表正常工作,定值电阻R0消耗的功率范围.
(1)由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.2A,R两端的电压UR=20V
1min内电流通过电阻R做的功:
WR=URI小t=20V×
0.2A×
60s=240J
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压:
U=I小R0+UR=0.2A×
R0+20V
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,由图象可知,电路中的最大电流I大=1.2A
则电源的电压:
U=I大R0=1.2A×
R0
因电源的电压不变,所以,0.2A×
R0+20V=1.2A×
解得:
R0=20Ω,电源的电压U=I大R0=1.2A×
24Ω=24V
(3)
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