中考物理压轴专题电力综合解析版Word格式文档下载.docx
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可得此时电阻丝连入电路的电阻:
RBC
30Ω;
由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比,则:
,
所以,BC
AB
14cm=7cm,
则AC=AB﹣BC=14cm﹣7cm=7cm,
如右图,把OP视为一根杠杆,F的力臂为OD,G的力臂等于PD,
根据杠杆平衡条件可得:
F×
OD=G×
PD,
则:
;
由于△OAC∽△ODP,根据相似三角形的知识可得:
所以,
F
2N=1.4N。
2.(2019•河南)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△L的关系如图乙所示。
闭合开关S,试问:
(1)当水位下降时,金属棒接入电路的长度 减小 ,电压表示数 减小 。
(两空均选填“增大”或“减小”)
(2)当水位处于位置A时,电压表的示数为多少?
(3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了多少?
电压表的示数变化了多少?
(已知ρ水=1.0×
103kg/m3,g取10N/kg)
(1)减小;
减小;
(2)当水位处于位置A时,电压表的示数为10V;
(3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了30cm;
电压表的示数变化了5V。
(1)当水位下降时,M所受的浮力减小,弹簧的拉力增大,弹簧的伸长量增大,滑片P向下移动,金属棒接入电路的长度减小;
则R1接入电路的阻值减小,根据串联分压特点可知,R1两端的电压减小,即电压表示数减小。
(2)当水位处于位置A时,滑片P在R1最上端,此时R1=20Ω,
根据串联电路的电阻特点可知,电路的总电阻:
R=R0+R1=10Ω+20Ω=30Ω,
电路中的电流:
I
0.5A,
由I
得,R1两端的电压:
U1=IR1=0.5A×
20Ω=10V,即电压表示数为10V。
(3)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,
则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△L1=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△L2=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:
△L=△L2﹣△L1=40cm﹣10cm=30cm。
当水位降至位置B时,R1接入电路的长度:
L=L总﹣△L=40cm﹣30cm=10cm,
因为R1接入电路的阻值与对应的棒长成正比,即:
所以,此时R1接入电路的阻值:
R1′
R1
20Ω=5Ω,
此时电路中的电流:
I′
1A,
得,此时R1两端的电压:
U1′=I′R1′=1A×
5Ω=5V,即此时电压表示数为5V,
所以,电压表的示数变化量:
△U=U1﹣U1′=10V﹣5V=5V。
3.(2019•重庆)图甲的储水容器底有质量0.5kg,底面积100cm2的长方体浮桶,桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连,距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。
控制电路如图乙所示,其电源电压U=12V,R0=10Ω,当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水。
力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示(弹簧均在弹性限度内)。
压力F/N
2
4
……
12
15
电阻R/Ω
110
70
16
10
(1)浮桶的重力是多少N?
(2)未加水时,力敏电阻所受压力为2N,电流表的示数是多少安?
(3)当容器内的水深达到多少米时,双控阀门才打开排水?
(1)浮桶的重力为5N。
(2)未加水时,力敏电阻所受压力为2N,电流表的示数是0.1A。
(3)当容器内的水深达到0.6米时,双控阀门才打开排水。
(1)浮桶的重力:
G=mg=0.5kg×
10N/kg=5N。
(2)由表格数据知,力敏电阻所受压力为2N时,力敏电阻的阻值为110Ω,
电路的总电阻:
R总=R0+R=10Ω+110Ω=120Ω,
电流表的示数:
0.1A;
(3)当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水,
此时电路中的总电阻:
R总′
20Ω,
此时力敏电阻的阻值:
R′=R总′﹣R0=20Ω﹣10Ω=10Ω,
由表格数据知,此时力敏电阻所受压力为15N,根据物体间力的作用是相互的,所以弹簧给浮桶向下的压力也是15N,
浮桶受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力,这三个力平衡,
则此时浮桶受到的浮力:
F浮=G+F=5N+15N=20N,
浮桶排开水的体积:
V排
2×
10﹣3m3=2000cm3,
则浮桶浸入水中的深度为:
h1
20cm=0.2m,
当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水,
所以此时容器内水的深度:
h=h1+h2=0.2m+0.4m=0.6m。
4.(2016•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)乘客对轿厢的压强为14000Pa;
(2)消耗的电能是58750J;
(3)电梯配重的质量为650kg。
(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。
5.(2017•包头)物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量装置,它主要由探头A和控制盒B构成,它们之间用有绝缘皮的细导线形成回路,如图甲所示,其中探头A是一个高为0.1m,重为5N的圆柱体,它的底部是一个压敏电阻R(与水的接触面涂有绝缘漆),工作时,底部始终与水平面相平,压敏电阻R的阻值随表面所受压力F的大小变化如图乙所示,A与B间的电路连接关系如图丙所示,其中电源电压恒为4.5V,小组同学将该装置带到游泳池,进行相关的测量研究。
(导线重力与体积均不计,g取10N/kg)求:
(1)当把探头A刚好全部浸没到池水中时,探头A底部受到的压力为1N,探头A的底面积为多少?
(2)用手拉住导线,将探头A缓慢下降到池水中某一深度(探头A不接触池底),此时电流表的示数为0.3A,探头A底部所在处水的深度h为多少?
(3)用手拉住导线,将探头A下降到水深为2.6m的水平池底(但不与池底密合),且导线处于完全松弛状态,此时电流表的示数是多少?
(1)当把探头A刚好全部浸没到池水中时,探头A底部受到的压力为1N,探头A的底面积为1.0×
10﹣3m2;
(2)电流表的示数为0.3A,探头A底部所在处水的深度为1.5米;
(3)用手拉住导线,将探头A下降到水深为2.6m的水平池底(但不与池底密合),且导线处于完全松弛状态,此时电流表的示数是0.45A。
(1)探头A高为0.1m,当把探头A刚好全部浸没到池水中时,则h=0.1m,
探头A底部受到水的压强:
p=ρ水gh=1×
0.1m=1000Pa;
因探头A底部受到的压力为1N,根据p
可得,探头A的底面积:
S
1.0×
(2)由I
可得,此时压敏电阻的阻值:
R
15Ω,
由图可知,此时压敏电阻受到的压力为F′=15N,
则此时探头底部受到水的压强:
p′
1.5×
104Pa,
由p=ρgh可得,探头A底部所在处水的深度:
h′
1.5m;
(3)将探头A下降到水深为2.6m的水平池底,A底部受到水的压强:
p″=ρ水gh″=1×
2.6m=2.6×
A底部受到水产生的压力:
F水压=p″S=2.6×
104Pa×
10﹣3m2=26N,
根据阿基米德原理可得,探头A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gSh=1×
10﹣3m2×
0.1m=1N,
因探头A处于静止状态(且绳子拉力为0),受到平衡力的作用,则F支持+F浮=GA,
所以,池底部对A的支持力:
F支持=GA﹣F浮=5N﹣1N=4N,
则压敏电阻底部受到的压力:
F=F支持+F水压=4N+26N=30N,由图乙知,此时压敏电阻的阻值为10Ω,
由欧姆定律可得,电流表示数:
0.45A。
6.(2018•柘城县一模)小敏看到超载车损坏公路的新闻报道,设计了一个称量车重的模拟电路,将载重量转化成电流表示数,如图甲。
电路由电源、称重计(电流表、量程0~0.6A)、定值电阻R0,滑动变阻器R1、弹簧和开关组成。
已知电源电压8伏,滑动变阻器R1长40厘米、最大阻值20欧,且电阻的大小与其接入的长度成正比,弹簧的长度与受到压力之间的关系如图乙,当没有载物时,变阻器滑片指在上端,电流表示数是0.1A。
(1)定值电阻R0多大?
(2)最大载重时,该模拟电路的电流表示数多大?
(3)小华觉得最大称量时,该模拟电路的电流表示数应该过满量程的一半,则应选择定值电阻:
R2=20欧、R3=5欧和R4=1欧中哪个替换R0,替换后,最大称量时,电流表示数多大?
(1)定值电阻R0为60Ω;
(2)最大载重时,该模拟电路的电流表示数为0.11A。
(3)应选择定值电阻R3,替换R0,替换后,最大称量时,电流表示数0.47A。
(1)当没有载物时,变阻器滑片指在上端,R1接入电路中的电阻最大,电流表示数为0.1A,
可得,电路总电阻:
R总
80Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,定值电阻的阻值:
R0=R总﹣R1=80Ω﹣20Ω=60Ω;
(2)由图乙可知,弹簧的最大压缩量:
△L=L﹣L1=40cm﹣24cm=16cm,
因滑动变阻器电阻的大小与其接入的长度成正比,
所以,变阻器接入电路中的电阻:
R1′=R1
R1=20Ω
20Ω=12Ω,
则该模拟电路的电流表示数:
0.11A;
(3)电流表量程为0.6A,电流要超过量程的一半,则:
I小>0.3A,
即I小
0.3A,
解得:
R<14.67Ω,
电路最大电流I大≤0.6A,则
I大
0.6A,
R≥1.33Ω,
综上可知,电阻应选择R3;
替换后,最大称量时,电流表示数:
0.47A;
7.(2019•华蓥市模拟)如图甲所示,电源电压U=6V,S为单刀双掷开关(可选接a或b),小灯泡L的电阻为RL=8Ω,忽略温度对灯丝电阻的影响,R为某种压敏电阻,其阻值R与压力F变化关系如图乙所示,R的正上方装有一电磁铁P,其线圈电阻不计。
(1)在R上水平放置重为10N的铁制品,开关按a,通过小灯泡的电流是多大?
小灯泡两端的电压为多少伏?
(2)在R上水平放置重量为50N的铁制品,开关接b,电压表稳定后的示数为4.8V,则此时压敏电阻的阻值为多少欧?
电磁铁P对铁制品的吸引力为多少牛?
(1)在R上水平放置重为10N的铁制品,开关按a,通过小灯泡的电流是0.43A;
小灯泡两端的电压为3.43V;
(2)在R上水平放置重量为50N的铁制品,开关接b,电压表稳定后的示数为4.8V,则此时压敏电阻的阻值为2欧;
电磁铁P对铁制品的吸引力为30N。
(1)由甲电路图可知,开关接a时,L与R串联,电压表测L两端的电压,电磁铁无磁性,
由图乙可知当压敏电阻所受压力为10N时,其阻值R=6Ω,
通过小灯泡的电流:
A≈0.43A,
小灯泡两端电压:
UL=IRL
A×
8Ω≈3.43V;
(2)由甲电路图可知,开关接b时,L与R串联,电压表测L两端的电压,电磁铁有磁性,
压敏电阻的电压为U1=U﹣UL=6V﹣4.8V=1.2V
压敏电阻的阻值为R1
2Ω;
由图象可知,压力与电阻成反比,即压力与电阻的乘积为6Ω×
10N=60NΩ,
当压敏电阻为2Ω时,压力F′
30N
所以:
电磁铁对此时的铁制品的吸引力为F吸=G﹣F=50N﹣30N=20N。
8.(2018•长沙模拟)小明设计了如图所示的实验装置,通过测电流表的示数来探究不同物体在木板上所受摩擦力的大小。
将物体放置在水平的长木板上,导电性能良好的弹簧右端与物体及滑动变阻器R1滑片P相连(不计滑片与滑动变阻器线圈间的摩擦;
滑动变阻器长18cm,其阻值随长度均匀变化;
弹簧处于原长时,指针正好指在a端。
探究过程中,滑片P始终在a、b间,弹簧的左端固定在墙壁上。
R0=5Ω,电源电压为3V.
问:
(1)当滑片移动到ab中间位置时,电流表的示数是0.15A,求此时滑动变阻器的阻值。
(2)当滑片移动到距离b端6cm处时,求R0的实际功率。
(3)向右拉动长木板,当指针P稳定时,指在变阻器离a端15cm处,此时物体A相对长木板静止,受到的摩擦力为90N.求当电流表的示数是0.1A时,物体受到的拉力。
(1)此时滑动变阻器的阻值为15Ω。
(2)当滑片移动到距离b端6cm处时,R0的实际功率为0.2W。
(3)当电流表的示数是0.1A时,物体受到的拉力为18N。
(1)由图1可知,R1与R0串联,电流表测电路中的电流,
当滑片移动到ab中间位置时,电路中的电流I=0.15A,
可得,电路中的总电阻:
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得R1接入电路中的电阻:
R中=R总﹣R0=20Ω﹣5Ω=15Ω;
因滑动变阻器总长18cm,其阻值随长度均匀变化,
所以,变阻器R1的最大电阻:
R1=2R中=2×
15Ω=30Ω;
(2)当滑片移动到距离b端6cm处时,则R1接入电路中的电阻R′
10Ω;
R总′=R′+R0=10Ω+5Ω=15Ω,
则此时电路中的电流I′
0.2A,
R0的实际功率P0=I′2R0=(0.2A)2×
5Ω=0.2W。
(3)当指针P稳定时,指在变阻器离a端15cm处,弹簧的伸长量为△x1=15cm,
因向右拉动长木板,此时物体A相对长木板静止处于平衡状态,受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,
则物体受到的拉力F1=f1=90N。
当电流表的示数是0.1A时,由I
R总″
30Ω,
R″=R总″﹣R0=30Ω﹣5Ω=25Ω;
因滑动变阻器的阻值随长度均匀变化,所以,指针P在变阻器离a端的距离为:
L′=(30Ω﹣25Ω)
3cm,
由于弹簧处于原长时,指针正好指在a端,所以,弹簧的伸长量为△x2=3cm,
根据弹簧在弹性限度内,拉力与弹簧的伸长量成正比可得:
F2
90N=18N。
9.(2018•重庆)为探究平衡木受力特点,喜爱体操的小薇设计了一个平衡木模型。
整个装置如图甲所示,AB可绕支点O无摩擦转动,C处固定一竖直硬杆,硬杆的底部安装了压敏电阻片R,R所在的电路放在了硬杆内(整个装置除硬杆以外其它部分的重力均不计),且AB=5m,OA=BC=1m,电源电压恒为3V,硬杆底部R阻值随地面对它的支持力F变化的关系如图乙所示,整个装置放在水平地面上,AB始终处于水平平衡状态,当重360N的小薇站在A点时,电流表的示数为0.1A。
(1)小薇在A点时,C处受到硬杆的拉力;
(2)小薇在A点时,地面对硬杆底部R的支持力;
(3)当电流表的示数为0.3A时,小薇距A点多少米?
(1)小薇在A点时,C处受到硬杆的拉力为120N;
(2)小薇在A点时,地面对硬杆底部R的支持力为60N;
(3)当电流表的示数为0.3A时,小薇距A点2m。
(1)小薇在A点时,杠杆平衡,杠杆受小薇对A点的压力和硬杆对C点的拉力,
其中OA=1m,OC=AB﹣OA﹣BC=5m﹣1m﹣1m=3m,
根据杠杆的平衡条件可得:
G人•OA=F拉•OC,
即:
360N×
1m=F拉×
3m,
F拉=120N;
(2)小薇在A点时,电流表的示数I=0.1A,由I
由图乙知,当R=30Ω时,地面对硬杆底部R的支持力为60N;
(3)小薇在A点时,硬杆受到的力如图所示:
由力的平衡条件和前面数据可得,硬杆的重力:
G=F支+F拉=60N+120N=180N;
当I′=0.3A时,由I
可得,压敏电阻的阻值为:
R′
10Ω,
由图象乙知,当R=10Ω时,地面对杆的支持力F支′=300N;
由于F支′>G,所以可知此时杠杆对硬杆产生的是压力,如图所示:
由力的平衡条件可得,杠杆对硬杆的压力:
F压=F支′﹣G=300N﹣180N=120N;
由于力的作用是相互的,则硬杆对杠杆的支持力FC也为120N;
设此时小薇到支点O的距离为L,
FC•OC=G人•L,
120N×
3m=360N×
L,
解得L=1m,
所以小薇应在支点O的左侧1m处,
则此时小薇到A点的距离为:
s=OA+L=1m+1m=2m;
10.(2017•武侯区校级自主招生)如图装置是某“电子浮力秤”的原理图,电源电压恒为U,滑动变阻器的最大电阻为R,总长度为L,“LED指示灯”的电阻为0.5R.一内底面积为S的足够高的圆柱形容器,装上足量的密度为ρ的水后放在水平面上。
水中漂浮一外底面积为0.3S的上端开口的金属圆筒,金属筒通过竖直硬杆与滑片P连接在一起。
金属筒只能在竖直方向移动,其下底面始终水平,滑片P和硬杆及金属筒的总质量为M,闭合开关•当金属筒内未放入物体时,电压表示数恰好为零,然后向金属筒内放入物体(滑片P移动时受到的阻力忽略不计)。
(1)当金属筒内未放入物体时,电路中的电流;
(2)当金属筒内放入质量为m的物体时,电压表的示数。
(1)当金属筒内未放入物体时,电路中的电流为
(2)当金属筒内放入质量为m的物体时,电压表的示数为
。
(1)金属筒内未放入物体时,由图知,指示灯与变阻器串联连入电路,则总电阻R总=R滑+R灯=R+0.5R=1.5R,
则电路中的电流I
(2)金属筒内未放入物体时,由于金属筒处于漂浮,
则浮力F浮=G;
向金属筒内放入质量为m的物体时,由于金属筒与物体仍处于漂浮状态,则此时F浮′=G+G物,
所以,△F浮=F浮′﹣F浮=G+G物﹣G=G物=mg;
则由F浮=ρ液gV排得:
ρg△V排=mg,
所以,△V排
由于金属筒内放入物体金属筒下降时,液面会同时升高,设金属筒下降的高度为h,液面升高的高度为h′,
如图:
A是放入物体前原水面位置,B是放入物体前金属筒下表面原位置,A′是放入物体后水面位置,B′是放入物体后金属筒下表面原位置,则金属筒下降高度为h=BB′,水面上升高度为h′=AA′;
则金属筒因下降而排开的水的体积为V排1=S筒h,由于排开的水使水面升高,则V排1=(S容﹣S筒)h′;
此时由于金属筒放入物体后浸没的体积增加量为:
△V排=△V排1+△V排2=S筒h+S筒h′=(S容﹣S筒)h′+S筒h′=S容h′,
所以,h′
由于△V排=S筒(h+h′),
则h
所以,RP上
h═
可知电压表示数:
UP上=IRP上
11.(2017秋•宁
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