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图表型计算题
图表型计算题
图表型计算题就是以图像、图形和数据表格为试题的信息来源,围绕材料而精心设计问题的一类计算题。
图表型计算题的题型十分丰富,有实验类的计算题,探究性计算题,推理性计算题,学科内综合性计算题,数据分析类计算题等。
图表型计算题的命题内容主要包括光、电、力、能量等知识,试题的形式呈现出较强的综合性、复杂性和探究性。
试题对学生的考查能力点主要涉及到实验设计能力,数据读取、分析与处理能力,图像的识别与分析能力,运用数学工具能力,以及灵活运用一些重要物理概念、规律与原理解决简单问题的能力。
图表型计算题的试题一般蕴涵的信息量大,学科知识的综合性较强,对学生的解题能力要求高,一般图表型计算题都作为中考的压轴题或综合性的计算题的首选题型。
通常此类题型特点是,命题的形式都以图像、图形或数据表格为形式,图像、图表或数据表格一般都含有题目需求的信息,或是问题成立的条件、或是问题产生和存在必备的数据等等,试题的命题内容的取材范围很广,并不局限于教材或教科书有的取材于教材,有的涉及高新技术,有的涉及生活中一些常用的电器或生活现象,有的涉及一些日常电路,有的涉及环境环保或资源利用等等。
由于学生物理与数学知识的综合能力较弱,缺乏一定的知识迁移能力,往往会因为数学知识或工具运用不熟练或不正确,导致物理问题无法正确解决。
此类试题的解决方法一般是仔细阅读、观察、分析图像、图像或数据表格中蕴涵的物理信息,不轻易放弃对试题提供的图像、图形和数据的利用,在解题过程中要尽可能的利用题目所提供的数据,充分挖掘图像和图像以及数据表格中包含的物理信息,从而将问题解决。
典型例题
例1(2002昆明)纳米技术不仅应用于高科技,在生产、生活中得到了广泛应用,如纳米洗衣机,纳米冰箱,纳米服装等。
某中学纳米课题研究小组的同学对其应用进行了调查,下面是他们了解到的某一生产厂家的新产品——纳米电热水器的部分技术参数表:
如图所示,是它的电路原理图,设R1、R2、R3电阻值不受温度影响,S为档位开关,使用时接入家庭电路中:
(1)开关S接哪一档(“1”、“2”和“3”)时为低温档,并说明理由;
(2)根据表中所给的数据计算出电路中R2的电阻值。
(3)从表中任选两个型号的电热水器,分别在高温档通电1min(不计热量损耗),求两水箱中的水的温度升高之比。
[水的比热容:
c水=4.2×103J/(kg·℃),1L=1dm3]
导引:
本题主要突出了物理知识与科学技术与社会的密切联系,要求学生注意关注生活中的现象和物理知识的应用。
本题借助产品的技术参数表和产品电路图提供一些必要的数据,要求学生能从产品参数表中分析出体积数值为40L、50L、60L,同时知道三种型号的电热水器的额定电压均为220V,额定功率都相同。
根据焦耳定律、热量计算,知道电热水器电流所做的功等于电热水器中水吸收的热量,利用密度、额定功率等公式变形,列出比例式。
解:
点精:
本题既考查物理知识与生活、社会的联系,又突出物理知识在生活中的应用。
同时通过数据表,结合电路图来考查具体的焦耳定律、热量计算以及电学基本计算公式的灵活应用。
误区分析:
本题涉及到的知识点多,如密度、热量、额定功率、串联电阻特点等,同时要求学生能从提供的数据表格中根据需要合理采集数据。
如果学生的数据分析能力和阅读分析能力薄弱,很难从数据表中分析出电热水器的容积、额定功率、额定电压220V。
另外,学生对电路图的识别与阅读能力也会影响电阻阻值的计算。
例2(2002常州)赵亮同学用图所示的实验电路进行如下操作:
闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端c点移动到最左端a点的过程中,记录了滑片P分别置于a、b、c三点时电表的示数,(见下表),
滑片P位置
电表示数
a点
b点
c点
V1表/V
6
2.5
1.5
V2表/V
0
3.5
4.5
A表/A
0.6
0.25
0.15
已知小灯泡L的额定电压为6V,求:
(1)电源电压
(2)小灯泡的额定功率(3)滑动变阻器的最大值(4)滑片P在移动过程中,电路消耗的最大功率与最小功率之比。
导引:
本题主要考查串联电路、额定功率、变阻器等知识。
但电路中的一些数据的变化都在数据表中一一列出。
当开关闭合,滑动变阻器滑片从最右端移到最左端,在最右端时,变阻器接入电路电阻为0,此时电压表V1示数为电源电压,V2示数为导线两端电压即为0,d电流表示数为0.6A,,此时电路中电流最大,根据欧姆定律可以求得电灯得电阻;当滑片在最右端c时,变阻器接入电路电阻为变阻器的最大值,此时电压表V1为1.5V,电压表V2示数为4.5V,电路电流表的示数0.15A,此时电路中电流最小,根据欧姆定律可求得电路中得总电阻,因为灯的电阻已知,则变阻器的最大电阻即可求得。
结合电功率得公式P=UI,根据电路中的最大和最小电流,即可知最大、最小功率比为电流之比。
解:
点精:
本题既考查学生数据分析处理能力,又考查学生对电路的识别以及应用电学知识解决简单问题的能力。
本题的关键是学生要能够识别在变阻器滑片滑动后的电路形式以及电表示数对应的测量的量。
误区分析:
本题学生容易失误的地方是在滑片滑动后,不能清楚的知道电流表、电压表分别测量的数据和对应的电路关系,特别是滑片在最左端时,学生不能看出电压表V1测量的数值是电源电压。
例3(2002安徽)明明和妈妈到商场去购买电饭锅。
它从品种繁多的电饭锅说明书中取出一份,下表所示即为该说明书一部分:
明明与妈妈商议后,购买了型号为MG-TD35型的电饭锅,回家后想想,此电饭锅将电能转化为锅内水的内能的效率如何?
于是他在锅内装入1.5L温度为20的水,通电后16min水开始沸腾,根据以上实验,他估测了该型号电饭锅烧水的效率,你也能估算出吗?
写出你的估算方法,并计算其效率[家中的电压220V,水的比热容:
c水=4.2×103J/(kg·℃),水的密度1.0×103kg/m3]
导引:
本题使以生活中的电饭锅为命题的切入点,对电饭锅的热效率进行了研究。
要求解热效率必须利用题目提供了电饭锅的说明书中的一些数据。
比如要会查表知道MG-TD35的额定功率为600w,同时要求学生知道加热锅内的水要吸收电流做功所释放的热量,但这些热量不是全部被锅内水吸收,利用热量计算公式求出了锅内水吸收的热量,这样根据热效率的公式η=Q吸/W,代入数据就可以估算出热效率。
解:
W=Pt=600×16×60J=576000J
Q吸=c水m(t2-t1)=c水ρV(t2-t1)=4.2×1031×.0×103×1.5×10-3×80J=504000J
η=Q吸/W=(504000/576000)×100%=87.5%
点精:
本题以电饭锅为试题的主题,围绕电饭锅进行探究。
通过产品说明书巧妙的将要研究的电饭锅额定功率给出,只有合理的选择图表中信息才能正确求得热效率。
误区分析:
本题的关键点是恰当的利用说明书提供的数据,分析出明明研究的电饭锅的额定功率,否则此题的热效率很难求得。
例4、下列是某中型号洗衣机所用电动机的有关数据:
名称
额定电压/V
频率/Hz
工作电流/A
电阻/Ω
洗涤电动机
220
50
0.5
20
脱水电动机
220
50
0.8
18
星期天,小林在家帮妈妈用上述洗衣机洗衣服(设电动机正常工作)。
如果这次洗衣机所用的洗涤时间为20min,脱水时间为5min,那么,这次洗衣服共消耗的电能W1是多少J?
其中有多少电能W2转化为机械能?
导引:
本题以生活中常见的洗衣机为命题点,主要考查计时方法、,额定功率、电功以能量及转化。
洗衣机的洗涤时间和脱水时间都是洗衣机的工作时间,洗衣服的洗衣时尽管额定电压相同,但额定功率和脱水时的电功率是不一样的,因此,要分别求解不同条件下的电流所做的功。
洗衣服消耗的电能应该是洗涤和脱水两部分电流所做功的总合。
因为洗衣机的洗涤电动机和脱水电动机都有电阻,因此,电流做功时转化的机械能W2可以通过总功减去电流通过导体电阻发热消耗的能量而求得
解:
W洗=UIt1=220v×0.5A×20×60s=132000J
W脱=UI2t2=220v×0.8A×5×60s=52800J
W1=W洗+W脱=132000J+52800J=184800J
W洗=I21R1t1=(0.5A)2×20Ω×20×60s=6000J
W脱=I22R2t2=(0.8A)2×18Ω×5×60s=3456J
W2=W1-(W洗+W脱)=1848000J-(6000J+3456J)=175344J
点精:
本题以生活中常见的洗衣机着眼,引导学生注意生活中的物品以及其中蕴涵的物理问题。
本题主要考查用电器的能量的转化,需要分清总能量是由洗衣机的洗涤和脱水两部分电流做功消耗能量组成,不可忽略任何一个。
误区分析:
本题容易在计算能量转化时只考虑洗衣机的洗涤时电流所做的功,以及能量的转化,这样计算的总能量就缺少了洗衣机脱水时电流所做的功。
例5、(2002连云港)“5.7”空难发生后,“黑匣子”的打捞工作始终是人们关注的焦点。
为了尽快把它打捞出水。
专家们用声纳技术在失事海域进行探测,下面是几个关于“黑匣子”的物理问题,请根据所学知识分析解决。
(1)在寻找“黑匣子”的过程中,测量船在其上方海面向海底发射波速为1450m/s的超声波,并测得超声波从发射到反射回海面经历的时间为0.02s,则“黑匣子”所在海域的深度约为多少m?
(2)“黑匣子”是长约32cm,宽约20cm,高约12cm的长方体,质量约10kg。
当潜水员触摸到“黑匣子”时,发现它已经陷入海底的淤泥中仅有一个面(12×20cm)露出海水中,则此时该面受到海水的压力约为多少?
“黑匣子”受到的浮力是多大?
(海水的密度为1.03×103kg/m3)
(3)清除淤泥后,潜水员将其托在手中,此时他对“黑匣子”向上的托力应为多大?
(4)出水后,技术人员要对“黑匣子”的电路进行检测,如图示,是“黑匣子”某部分电路图,图中R1标有“5V,2.5W”字样,滑动变阻器R2标有“5Ω,1A”字样,电流表量程为0—0.6A,电压表量程为0—3V。
1若电路各元件均完好,检测时,为了确保电路各部分安全,在a、b间所加电源电压的最大值多少V?
2由于海水渗透等原因可能造成R1变为一个新的阻值R/(其它元件正常),根据技术资料得知,R/与R1的额定值相差在2Ω以内时,电路仍可继续使用,实际检测时,将一电源加在a、b两端(该电源电压小于第①问中所求的最大值),通过调节R2,改变电路中电压表和电流表的示数,记录结果如下:
记录
示数
第一次记录
第二次记录
电压表示数/V
1.35
0.90
电流表示数/A
0.35
0.40
通过计算分析,你认为这部分电路还可以继续使用吗?
并求出所加电源的电压为多大?
导引:
本题是一道涉及声学、力学、电学和电学实验的学科内综合题,题目考查的侧重点各有不同,第一小题,主要考查声学中的回声,只要学生知道回声传播需要的时间是超声波从发射到反射回海面所经历的总共的时间,回声传播的距离是海底深度的2倍就能将本题迎刃而解。
第二小题,考查浮力形成的成因和液体对“黑盒子”的压力,只要求出“黑盒子”所处深度的液体压强,根据F=PS就能求得盒子受到的压力,而盒子由于下表面没有受到液体对其压力,所以“黑盒子”此时没有受到浮力。
第三小题,当淤泥清除后,潜水员将“黑盒子”托起,此时盒子受到浮力、手对其竖直向上的支持力以及重力,根据三者之间的平衡力关系,列出等式,即能求解答案。
第四小题,此题又分为两个小问,应当说,本小题的综合性相对较高,对学生的探究要求较强。
要求学生能够识别正确电路结构,知道本题是一个串联电路,同时要注意各电表和滑动变阻器安全工作时的量程限制,这样就能根据欧姆定律求出电源间的最大电压值。
而本
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