1、精品试题20届中考物理压轴培优练专题20电力综合解析版压轴专题20电力综合.计算题(共12小题)(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14cg 阻值60粗细均匀的电阻丝(电阻丝的阻值与长度成正比) ，OW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
2、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 5 Q;(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。甲 乙【答案】：(1) 5;(2)无风时R)消耗的电功率为 0.6W。(3)为保护电路，允许风对球施加的最大作用力为 1.4N。【解析】：(1)由图可知，灯泡、定值电阻 R和电阻丝串联；因串联电路电流处处相等，所以，当电流表示数为 0.2A时，通过灯泡的电流为 0.2A,由图乙可知此时灯泡两端的电压为 1V,_U _UL_ IV _则根据I R可得,灯泡的电阻：RL / ,24 5Q;(2)无风时，OP下垂并与A端接触，电阻丝接入阻值
3、最大为 60Q,U根据I R可得,电阻丝两端的电压： Ua- IRaa 0.2AX60Q= 12V,根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得， R两端的电压：U0=u- UL- UAb= 16V- 1V- 12V= 3V,则此时 R)消耗的电功率：P0=U0I=3VX 0.2A = 0.6W;_U _yo_ 3V _(3)根据I R可得R0的阻值：舟 82415Q；由于灯泡的额定电压为 2.5V,则电路中最大电流等于灯泡正常工作时的电流， 由图乙可知最大电流为I = 0.3A,此时风对球的压力最大， OP绕。转动的角度最大，设此时 OP与AB的接触点为C,则根据欧姆定律可得， R)两端的电压：
4、U0 = I R= 0.3A X 15Q= 4.5V,因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以RBc两端的电压：UBc= UI- U额U0 = 16V- 2.5V 4.5V = 9V,_u根据I R可得此时电阻丝连入电路的电阻：_ubc 9y _RBc r 034 30 q；BC _BC由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，则： AB %,_Rrc 3011 X V- -X所以，BC 二， AB ：,，* 14cm= 7cm, 贝U AC= AB- BC= 14cm- 7cm= 7cm,如右图，把 OPffl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：FX。氏 GX P
5、D,F PD 则：G 0D.由于 OASAODF?根据相似三角形的知识可得：PD AC ODOAF AC 所以，G OAAC 7 cm= x C = x则：F 10cm 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= 10Q,R为一竖直固定光滑金属棒，总长 40cm,阻彳1为20 ,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 Ri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
6、在水 中，此时滑片P恰在R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 P 水=1.0 x I03kg/m3, g 取 10N/kg）(2)当水位处于位置 A时，电压表的示数为 10V;30cm；电压表的示数变化了(3)水位由位置 A降至B这一过程，弹簧的长度增加了(1)当水位下降
7、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Ri接入电路的阻值减小，根据串联分压特点可知， Ri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Ri最上端，此时 Ri=20Q,根据串联电路的电阻特点可知，电路的总电阻:R= FO+Ri=10Q+20Q= 30Q ,电路中的电流：I 口 0.5A,U由I E得，Ri两端的电压：u= |Ri= 0.5A X20Q= 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= i00cn2 x 60cm= 6000cm3=
8、6 x 10 3mi,则M受到的浮力：F 浮=p 水 gV排=1.0 X 103kg/m3x 10N/kg X6X 10 3n3=60N;则弹簧受到的拉力： F1=G- F浮=80N- 60N= 20N,由图乙可知，当 Fi = 20N时，弹簧的伸长量 Li=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 = AL2-AL1= 40cm- 10cm= 30cni当水位降至位置 B时，R接入电路的长度：L
9、= L 总- L= 40cm- 30cm= 10cm,片, L = _因为R接入电路的阻值与对应的棒长成正比，即： & %L y 10cmX = *所以，此时R接入电路的阻值：Ri总R 40cm 20Q=5Q,_ U _ 15V _r a. d lOfi + 511此时电路中的电流：01 1A,_u由I R得,此时Ri两端的电压：U =1 R = 1AX 5Q=5V,即此时电压表示数为 5V,所以，电压表的示数变化量： U= U-U = 10V- 5V= 5V。2 .3.(2019?重庆)图甲的储水容器底有质量 0.5kg ,底面积100cm的长万体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质
10、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Ul= 12V, R= 10Q,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/N241215电阻R/ Q110701610(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?【答案】：(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
11、，双控阀门才打开排水。【解析】：(1)浮桶的重力：G= mg= 0.5kg xi0N/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 110Q,电路的总电阻： R总=R+R= 10Q+110Q= 120Q,_ U _12V _ R 2 120(1 电流表的示数：I总 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，_U_12V _此时电路中的总电阻：R总 r ，6420 Q,此时力敏电阻的阻值： R =R总一品=20Q - 10Q= 10Q,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
12、下的压力也是15NI,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= 20NI,浮桶排开水的体积：产浮 20/V _v 排 水 I* 1% 0/m x 2x 10 3m3= 2000cm3,V排 2000cm3则浮桶浸入水中的深度为： hi 、 八，；？ 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= hi+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
13、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80%不计钢丝绳的重力和一切摩擦，求:功率与时间关系(P-t)如图丙所示，电动机的工作效率为(1)当该乘客站立在静止的轿厢内时，双脚的受力面积为(2)电动机的电梯启动上升 12s内，消耗的电能是多少焦?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?【答案】：(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。【解析】：(1)乘客对轿
14、厢的压力 F=G= mgr 70kg x 10N/kg = 700N, _F _ 700/V _乘客对轿厢的压强p X1 14000Pa;1二一X(2)前 2s 做的功 W 2 2sx 7000W= 7000J ,后 10s 做的功 W= Pt = 4000W 10s = 40000J ,12s 内做的总功 W W+W= 7000J+40000J = 47000J ,_ W _ 47000/_消耗的电能W 80% 80% 58750J；s 20m（3）后 10s 的速度 v I。、 2m/s,_w _Fs_由P ； F Fv得：电动机对轿厢的拉力：P400QW _F 拉廿 2m/S 2000N
15、I,轿厢和乘客的总重力：6总=m总,g= （ 780kg+70kg ） x 10N/kg =8500N,配重的重力：6配=G总F 拉=8500N 2000N= 6500N,配重的质量：_G配6500/V _m 配 9 ION/kg 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
16、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?,此时电流表的示数为,且导线处于完全松弛1N,探头A的底面积为,且导线处于完全松弛(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)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) 状态，此时电流表的示数是多少？【答案】：(1)当把探头A刚好全部浸没到池水中时，
17、探头 A底部受到的压力为1.0 x 10 3 m2；(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)状态，此时电流表的示数是 0.45A。【解析】：(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= p 水 gh=1x 103kg/m3x 10N/kg x 0.1m= 1000Pa；_F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：_F_ 1,0/V _S P 1000PQ 1.0X10 3 m2.U(2)由I R可得,此
18、时压敏电阻的阻值：_/_4.5r_R 15Q,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：_F_ 15N _p, S 1X10 1.5 x 104Pa,由p= p gh可得，探头A底部所在处水的深度：_ pf _ L5 x 1O，Pq _1.5m;P液。1.0 x 103kg/m3 x IQN/kg(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 =p 水gh =ixi03kg/m3x 10N/kg x 2.6m =2.6 x 104Pa,A底部受到水产生的压力：F 水压=p S= 2.6X104PaX 1.0 x 10 3 m2=26NI
19、,根据阿基米德原理可得，探头 A受到的浮力：F 浮=P 水 gV排=p 水 gSh= 1 x 103kg/m3x 10N/kg x 1.0 x 10 3n2x 0.1m= 1NI,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=Q,所以，池底部对 A的支持力：F 支持=G 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 10Q,由欧姆定律可得，电流表示数:U 4.5VI & IOC 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
20、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 00.6A)、定值电阻R,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 R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，电流表本数是 0.1A。+上/厘米甲 乙(1)定值电阻R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:欧、R=5欧和R=1欧中哪个替换 R),替换后，最大称量时，电流表示数多大？【答案】：(1)定值电阻R为
21、60Q;(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 R,替换R),替换后，最大称量时，电流表示数 0.47A。0.1A,【解析】：(1)当没有载物时，变阻器滑片指在上端， R接入电路中的电阻最大，电流表示数为U由I E可得，电路总电阻：_/ _ 87 _R 总 / 80 Q,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：R)=R总R= 80 200=600;(2)由图乙可知，弹簧的最大压缩量: L = L Li= 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:16cmR，=R1 R R=2
22、0a 40cm 20Q= 12Q,则该模拟电路的电流表示数:8V,R( + Ry * 60(1 + 121I 0 1 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,8V解得：RV 14.67 Q,电路最大电流I大W0.6A,则8V 1.33 Q,综上可知，电阻应选择 R;替换后，最大称量时，电流表示数：I + R 12。+5Q 0.47A .7.(2019?华莹市模拟)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R.=8Q,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
23、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？甲 乙【答案】：(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。【解析】：(1)由甲电路
24、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= 6Q,_ U _ 6V _3 通过小灯泡的电流：I / + R 8Q + 6。4 Ax 0.43A,_3小灯泡两端电压： Ul= IRl 7Ax 8Q = 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，_4.8V_此时电路中的电流：I， 8” 0.6A,压敏电阻的电压为 U1= UI- UL= 6V- 4.8V = 1.2V_yi_1.2V_压敏电阻的阻值为 Ri 2Q;由图象可知，压力与电阻成反比，即压力与电阻的乘
25、积为 6ax 10N= 60NQ,_60/vn_当压敏电阻为2时，压力F 乙 30N所以：电磁铁对此时的铁制品的吸引力为 5吸=6- 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 Ri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。 Ro=5Q,电源电压为3V.q Ri 上.；1“广力，,
26、尸j尸，/右, 木版问：（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 R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。【答案】：（1）此时滑动变阻器的阻值为 150。（2）当滑片移动到距离 b端6cm处时，R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。【解析】：（1）由图1可知，R与R串联，电流表测电路中的电流，当滑片移动到ab中间位置时
27、，电路中的电流 I=0.15A,_u由 R可得，电路中的总电阻：_U_ 3V _R 总 / 0,15/1 20Q,根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得 Ri接入电路中的电阻:R中=R总一Ro=20Q 5 5a = 15Q ;因滑动变阻器总长18cm,其阻值随长度均匀变化,所以，变阻器 R的最大电阻：r=2R中=2X 15Q= 30a ;3on二 x 6cm =(2)当滑片移动到距离 b端6cm处时，则Ri接入电路中的电阻 R 18cm 10Q；R总=R +Ro= 10Q +5Q = 15Q,_ U _ 31/ _R、1 15Q则此时电路中的电流 I 总 0.2A ,R 的实际功率 Po=I
28、 2Ro= (0.2A) 2X 5Q=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 xi=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 Fi= f i= 90N。_u当电流表的示数是 0.1A时，由I R可得，电路中的总电阻:_ U _ 3V _R总30Q,根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得 Ri接入电路中的电阻：= R总”-R0= 30 Q - 5 Q = 25Q;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:18cmX =Lz = ( 30Q - 25Q)
29、 3口 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4 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: %1 % x2 3 cm= X / 1 = 90N= 18N。 心 15cm解得：F29.(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
30、，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？【答案】：(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2ml【解析】：(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：360NX 1m= F 拉 X3m,解得：F拉=120N;_u(2)小薇在A点时，电流表的示数 I=0.1A,由I氏可得，此时压敏电阻的阻值:_U _ 3V
