精品试题20届中考物理压轴培优练 专题20 电力综合原卷版.docx
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精品试题20届中考物理压轴培优练专题20电力综合原卷版
压轴专题20电力综合
一.计算题(共12小题)
1.(2018•南京)在综合实践活动中,科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置,如图甲所示,电源电压恒为16V,R0为定值电阻,L为额定电压是2.5V的小灯泡,其I﹣U关系的部分数据如图乙所示,AB为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝(电阻丝的阻值与长度成正比),OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端连接一个重2N的圆球P.闭合开关S,无风时,OP下垂并与A端接触,此时电流表示数为0.2A;有风时,OP绕悬挂点O转动,风对球的作用力F方向始终水平向右,已知OA为10cm,OP始终与AB接触良好且无摩擦;求:
(1)电流表示数为0.2A时,灯泡的电阻为 Ω;
(2)无风时R0消耗的电功率。
(3)为保护电路,允许风对球施加的最大作用力。
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 ,电压表示数 。
(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)
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)。
求:
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?
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?
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?
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?
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?
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。
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。
求:
(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?
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)。
求:
(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。
11.(2017秋•宁都县期中)“我爱发明”创新活动中,胡晓同学根据物理知识设计了一个电子拉力计,图甲是原理图。
硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计).定值电阻R0=10Ω,a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝,阻值R1最大值为50Ω,电源电压U=6V,电流表的量程为0~0.6A.则:
(1)胡晓同学在设计的电路中连入R0目的是什么?
(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,求此时闭合开关后电流表的示数。
(3)已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示。
闭合开关后,若电流表指针指在0.3A处,求作用在拉环上水平向右的拉力大小。
12.(2017•内江)如图甲所示,是测量高于警戒水位的装置原理图。
在横截面积为S=5×10﹣3m2的长方体绝缘容器的内部边缘左右两正对面,竖直插有两块薄金属板(电阻不计)并与外部电路连接,容器底部有一个小孔与湖水相通,容器的底部与警戒水位相平。
电源电压U=8V,小灯泡L标有“4V2W”的字样(假设小灯泡的电阻不变),湖水的密度为ρ=1.0×103kg/m3.两金属板间的湖水电阻R与容器内水柱的高度h的倒数的变化关系如图乙所示。
则:
(1)湖水水位比警戒水位高出多少时,小灯泡正常发光?
(2)当进入容器内的水达到m=5kg时,容器内的湖水消耗的电功率是多大?
二.解答题(共9小题)
13.(2017•河南)小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置,工作原理如图甲所示。
ABO为一水平杠杆,O为支点,OA:
OB=5:
1,当水平踏板所受压力增大,电压表示数达到6V时,报警器R0开始发出报警信号。
已知电路中电源电压为8V,R0的阻值恒为15Ω,压力传感器R固定放置,其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示,踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
试问:
(1)由图乙可知,压力传感器R的阻值随压力F的增大而 ;
(2)当踏板空载时,闭合开关,电压表的示数为多少?
(3)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值为多少?
(4)若电源电压略有降低,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,踏板触点B应向 (选填“左”或“右”)移动,并简要说明理由。
14.(2016•长沙)科学小组设计了一个给工件镀膜的电路模型,通过改装电压表来观察和控制工件放入镀膜中的深度。
如图,电源电压恒定,R0为定值电阻,在压敏电阻RX上放有托盘,托盘上放有容器(不计托盘和容器的质量),容器内装有40N的水。
闭合开关,用轻质杠杆连接不吸水的圆柱体工件,将工件两次浸入水中(均未浸没且不触底,水未溢出),第一次工件下表面距水面2cm,电压表示数为6V,杆的作用力为10N;第二次工件下表面距水面6cm,电压表示数为4V,杆的作用力为6N.压敏电阻上表面的受力面积为20cm2,其电阻值RX随压力F的变化关系如表。
g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
F/N
42
44
46
48
…
62
64
RX/Ω
28
22
18
16
…
9
8
(1)工件未浸入水中时,压敏电阻所受的压强。
(2)工件下表面距水面2cm时,其下表面所受水的压强。
(3)为使工件浸入镀膜液中的深度越深(未浸没),电压表的示数越大,从而控制镀膜情况,你认为应该怎样利用现有元件改进电路?
(4)在原设计电路中,如果工件两次浸入水中压敏电阻所受压强的变化大于6000Pa,求该电路的电源电压。
15.(2018•长沙)如图甲、乙所示,某科技小组自制了一个测量水的深度的装置,它由测量头和控制盒构成,测量头的测量面是一个涂有绝缘漆的面积为2cm2的压敏电阻R1,R1的电阻随水对它的压力F的变化关系如图丙所示,控制盒内有一个定值电阻R0和一个最大阻值为90Ω的滑动变阻器R2,电源电压保持不变,通过电路调节,可使控制盒的功率达最大值Pm,科技小组通过控制盒的功率最小值和Pm的比值来标记水的深度,不计导线的电阻,电压表的量程为0﹣3V.科技小组在确保电路安全的情况下,进行如下的操作:
ρ水=1.0×103kg/m3;g取10Nkg)
(1)R1未放入水中时,闭合S,断开S1,将R2的滑片移至最上端。
此时电压表示数达到最大值,R0的电功率为
P0,求:
R1未放入水中时的电阻为 Ω。
(2)测量头放到水下深度h1=10m时,闭合S.断开S1将R2的滑片移至某一位置时,R0的电功率为P0′,电路的总功率为P总,R1的电功率为P1.已知P0:
P0′=9:
4,P总:
P1=6:
1,求:
此时R0两端的电压为 V。
(3)测量头放到水下深度h2=3m时。
调节电路,控制盒的最小功率与Pm的比值为 。
16.(2010•攀枝花)一绝缘细绳的一端与可绕O点转动的轻质杠杆的E端相连,另一端绕过动滑轮D、定滑轮C,与滑动变阻器的滑片P相连;B为一可导电的轻质弹簧,如图所示接入电路中,一端通过绝缘绳固定在地面上,另一端与滑片P相连;一人站在地面上拉住与杠杆H端相连的细绳。
已知电源电压为8V,灯泡标有“6V3W”字样,人的质量为50kg,人与地面的接触面积为50cm2,EO:
HO=2:
5.人对绳子拉力最小时,电流表示数为I1,且滑片刚好位于滑动变阻器的a端;人对绳子拉力最大时,电流表示数为I2,且I1:
I2=2:
1,滑动变阻器的阻值与弹簧所受拉力的关系如表所示:
R(Ω)
0
2
4
6
8
10
12
14
…
F(N)
0.5
50.5
100.5
150.5
200.5
250.5
300.5
350.5
…
不计杠杆、弹簧、滑片、细绳的重力,不计摩擦,不计弹簧电阻。
整套装置始终处于平衡状态,物体A始终不离开地面。
灯泡电阻不变,且不会被烧坏。
g=10N/kg.求:
(1)人的拉力最大时,滑动变阻器接入电路的阻值是多少?
(2)物体A的质量是多少?
(3)人的拉力最大时,人对地面的压强是多少?
(4)当灯泡正常发光时,物体A对地面的压力是多少?
17.(2011•攀枝花)如图所示,是小宇同学设计的一个实验装置。
质量为5kg的物体M1静止于水平导轨AB的B端,导轨AB及支架只可绕着固定于地面上的过C点的转动轴在竖直平面内转动(导轨及支架的形状和尺寸已在图中标出,质量忽略不计).一根沿水平方向的细绳,一端连在物体M1上,一端绕过滑轮组连在电动机的转轴上,电动机转动时,可以通过细绳拉动物体M1沿导轨水平向A端移动。
质量为8kg的物体M2放在地面上,并通过细绳挂在动滑轮E2上,在实验操作过程中,M2始终未离开地面。
与滑轮组、电动机有关的摩擦不计,动滑轮E2的质量为0.2kg,细绳未发生形变,g取10N/kg。
(1)当电动机的输出功率为2.5W时,刚好可以通过细绳拉动物体M1以0.1m/s的速度沿导轨水平向A端匀速运动,地面对物体M2的支持力为N1,求细绳对物体M1的拉力为多少?
(2)从物体M1开始运动时电动机起,导轨及支架能保持静止的最长时间为多少?
(3)将物体M1换成另一质量更大的物体,当电动机通过细绳拉动它仍以0.1m/S的速度从B端沿导轨匀速向A端运动时,物体M2受到地面的支持力为N2,且Nl:
N2=16:
1.若此时电动机两端电压为6V,电动机线圈的电阻为2Ω,电动机消耗的电能除了线圈发热外,全部用于对细绳做功,电动机允许通过的最大电流为1.5A.求此时通过电动机的电流为多少?
18.(2012•攀枝花)某物理学习小组设计了一个机械自动拉开开关,如图1所示。
该装置主要由滑轮组,重物C、铁块D、电磁铁E以及杠杆AB和控制电路组成,重物C通过细绳与动滑轮Q相连,重物C、铁块D分别通过支架固定在杠杆AB两端,支架与杠杆垂直。
杠杆的B端置于水平台面上,杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动,自动拉开开关被拉开前,杠杆在水平位置处于平衡状态,已知滑轮Q的质量为0.2kg,OA:
OB=3:
1,重物C、铁块D的质量分别为1.5kg和3kg,若刚好拉开开关所需的拉力T为6N,D的正上方有一电磁铁,它对D的吸引力大小F与通过的电流I的关系(如图2所示),电源电压为12V,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,不计电磁铁电阻,不计细绳、杠杆的重力和一切摩擦,g取10N/kg.求:
(1)当控制电路上的电键S断开,杠杆B端对水平台面的压力刚好为零时,与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是多少?
(2)闭合控制电路上的电键S后,当变阻器的滑片移到中点时,自动拉开开关刚好被拉开,则保护电阻R0的电阻值是多少?
19.(2014•攀枝花)轻质量金属导轨CD长2m,可绕C点转动,固定均匀电阻杆AB与CD平行,每米阻值为10Ω,AB、CD通过导线与电路相连,导轨D端通过绳子,滑轮与质量为3.5kg的重物M相连,一弹性轻质金属片垂直连接在AB、CD间且接触良好,并与质量为7kg的绝缘滑块Q粘连。
已知:
电源电压12V,灯泡规格“4V1.6W”。
闭合开关S,若滑块Q从C开始以0.2m/s的速度匀速向D运动,当M刚要离开地面时,灯L恰好正常发光。
(不计导轨CD及滑片P的电阻,忽略温度对灯泡电阻的影响,忽略绳重,滑片P的弹力及一切摩擦,g取10N/kg)
(1)为了保证物体M不离开地面,滑块Q最多只能运动多长时间?
(2)定值电阻R0的阻值是多大?
(3)滑块Q从C开始运动,当电压表示数比Q在C点时的示数大0.5V时,物体M对地面的压力为多少?
20.(2019•南京二模)某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图甲所示。
迎风板与一压敏电阻Rx连接,工作时迎风板总是正对风吹来的方向,压敏电阻的阻值随风力的变化而变化。
已知电源电压恒为9V,定值电阻R=2Ω,电压表量程为0~3V,压敏电阻Rx与迎风板承受风力F的关系如图乙所示。
(1)电压表示数随风力的增大而 。
(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)求无风时,定值电阻R消耗的电功率;
(3)求该装置所能测量的最大风力;
(4)如果保持电压表量程不变,且只能在电路中增加一个电阻R0,使该装置能测量的最大风力增加到900N,计算电阻R0的阻值,并说明其连接方式。
21.(2019•长沙模拟)载人飞船在太空中飞行时,由于处在真空环境,它的舱门必须具有良好的密封性。
为了检验飞船舱门的密封性能,科研人员采用了如下的方法:
将待检验的飞船舱体M置于一个不漏气的集气空腔N中,如图甲所示。
先对舱体M充入压强为1.0×105pa的空气,然后,把集气空腔N抽成真空。
若舱门漏气,一段时间后便会有气体从舱体M进入集气空腔N中,舱体M中的压强将减小,集气空腔N中的压强将增大。
为了测量舱体M和集气空腔N中的压强,科研员设计了如图甲所示电路,其中RM、RN是两个完全相同的压敏电阻(其电阻值会随所受压强大小发生变化的可变电阻)。
已知舱体M的容积为V,集气空腔N真空部分的容积为4V,飞船舱门的面积是0.6m2,不计舱体M器壁的体积,整个过程温度不变。
电路中R0的阻值为10Ω,电源电压为12V.压敏电阻RM、RN的阻值随气体压强变化的关系如表:
压敏电阻受到的气压(×105Pa)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
压敏电阻对应的电阻值(Ω)
50
40
30
22
15
12
10
8
6
5
4
试求:
(1)若舱门不漏气,且单刀双掷开关S接b时,电路中电流表和电压表的示数分别是多少?
(2)实验表明,一定质量的气体在温度不变的情况下,压强随体积的变化如图乙所示。
若空气从舱体M中逸出,经过一定的时间后,M、N中的压强相等。
若开关S接在a处,则此时整个电路消耗的总功率多大?
(3)在检验过程中的某时刻,开关接a时电压表的示数为Ua、压敏电阻RM的功率为PM,开关接b时电压表的示数为Ub、压敏电阻RN的功率为PN,若Ua=2Ub,且PM:
PN=3:
2,则此时舱门内外受到的压力差是多少?
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