精品人教版九年级物理第十八章 专题训练 力电热综合计算题一.docx
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精品人教版九年级物理第十八章专题训练力电热综合计算题一
【精品】2019年人教版九年级物理★
第十八章电功率专题训练力、电、热综合计算题
(一)
1.某物理兴趣小组设计了探测湖底未知属性的矿石密度的装置,其部分结构如图甲所示。
电源电压为6V,R0为定值电阻,滑动变阻器R的阻值随弹簧的拉力F变化关系如图乙,T为容器的阀门。
某次探测时,水下机器人潜入100m深的湖底取出矿石样品M。
返回实验室后,将矿石样品M悬挂于P点放入容器中,保持静止状态。
打开阀门T,随着水缓慢注入容器,电压表示数U随容器中水的深度h变化关系如图丙中的实线所示。
在电压表示数从2V变为4V的过程中,电流表示数变化值为0.2A(弹簧电阻忽略不计)。
矿石M不吸水,湖水密度与水相同)。
求:
(1)水下机器人在100m深的湖底取样时受到水的压强为多少?
(2)定值电阻R0的阻值是多少?
(3)矿石M的密度是多少kg/m3?
2.如图,图a为测量体重的电子秤原理图,它主要由三部分构成:
踏板和压力杠杆ABO,压力传感器,电流表A(量程为0~0.1A,转换刻度后可以显示体重大小).其中AO∶BO=5∶1,已知压力传感器的电阻R与所受压力F变化的关系如图b所示.设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,电源电压恒为3V,g取10N/kg.计算:
(1)如果某人站在该秤踏板上时,电流表的示数为12mA,这个人的体重是多少?
(2)该秤能显示的最大体重值是多少?
3.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底面积为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10N/kg)求:
(1)R1未放入水中时的电阻为多少?
(2)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,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,此时R0两端的电压为多少?
(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的比值为多少?
4.如图是太阳能热水器内部水箱的结构示意图。
A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体,密度为2×103kg/m3,悬挂在水箱顶部的压力传感开关S上。
当S受到竖直向下的拉力达到一定值时闭合,电动水泵M开始向水箱注水;当拉力等于10N时,S断开,电动水泵M停止注水,此时水箱水位最高为1.2m。
g取10N/kg。
求:
(1)若水箱内有100kg的水,该太阳能热水器将水从20℃加热到50℃时水吸收的热量。
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)停止注水后水箱底部受到的水的压强。
(3)若A、B的体积均为400cm3,A、B受到的总重力。
(4)正常情况下水箱中的水位最高时如图所示,A受到的浮力(开关S下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计)。
5.体感器可以把力学物理量转化成电学信号,然后通过相互之间的函数关系,直接测出力的大小.测量压力大小的压力传感器,工作原理如图所示,其中M、N均为绝缘材料,M、N间有可收缩的导线(电阻大小不计),弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,电源电压恒为12V,已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系.闭合开关S,压力F0=0时,滑片P在最上端;压力F1=1N时,电流表示数为1A,电压表示数为3V,当滑片P滑至最下端时,电压表示数为7.5V.求:
(1)定值电阻R1的大小;压力F1与R2阻值之比k;
(2)当滑片P滑至最下端时,压力F2的大小;
(3)压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式.
6.如图所示的电路中,电源电压为8V,R2是阻值为40Ω的定值电阻,压敏电阻R1的阻值随压力的变化情况如图乙所示。
当开关S闭合后,问:
(1)当压敏电阻R1受到的压力从0增加到3N的过程中,电流表示数的变化是____(填“增大”“减少”)?
(2)当电流表示数为0.4A时,压敏电阻受到的压力为多少?
(3)当电路连续工作10mim,电阻R2产生的热量为多少?
(4)若此热量的84%给20g的水加热,则水温升高多少?
7.如图甲所示是某生产流水线的产品输送计数装置示意图.其中S为激光源,R2为保护电阻,R1为光敏电阻,每当产品从传送带上通过S与R1之间时,射向光敏电阻的光线会被产品挡住,R1阻值变大,现让水平传送带匀速前进,输送边长为0.1m、质量为0.6kg的正方体产品,光敏电阻两端的电压随时间变化的图像如图乙所示。
(1)求此产品对传送带的压强(g取10N/kg);
(2)从图中读出每一产品受到激光照射的时间,并求出产品的运动速度;
(3)已知电源电压恒为6V,保护电阻R2的阻值为40Ω,求传送带输送产品过程中光敏电阻1h消耗的电能。
8.热熔胶是生产中常用的粘合剂,它在高温下是固体,熔化后再冷却就能将物体牢牢地粘合在一起。
图甲是热熔胶枪(简称“胶枪”)的外形,其内部有两中相同的PTC加热元件,电路如图乙所示,单只PTC加热元件的电阻与温度的变化关系如图丙所示。
胶枪扳机松开时,开关S1断开,开关S2的触片与b触点接通,若此时接通电源,胶枪就进入预热状态,约60s后热熔胶熔化成的胶液温度达到正常工作温度(170℃~210℃)。
此后,若扣动扳机,胶枪就进入正常工作状态:
固体胶条向前挤压,开关S1闭合,开关S2的触片与a触点接通,枪口冒出温度为为170℃~210℃的胶液。
在近似计算时,可以认为胶液的温度与PTC加热元件的温度相同。
接通电源120s后,问:
(1)胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大?
(2)假设胶枪在温度为170℃的条件下工作200s,它产生热量的80%被胶条吸收,在这过程中胶条吸收了多少热量?
(3)胶枪正常工作时的最小电流是多少?
9.如图甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图,其中电源两端的电压为24V,R0为定值电阻,A为油量指示表(一只量程为0~0.6A的电流表);Rx为压敏电阻(厚度不计),它的上表面受力面积为10cm2,其阻值与所受压力的对应关系如图乙所示。
油箱的横截面积为20dm2,油箱加满汽油时深度为0.4m,油量指示表的示数在最大值处。
(已知:
汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3,g取10N/kg,汽油的热值q=3.0×1010J/m3)。
请解答下列问题:
(1)当油箱装满汽油时,压敏电阻Rx上表面受到的压力是多大?
(2)当油箱装满汽油时,定值电阻R0的阻值是多大?
当油箱内汽油用完时,油量指示表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值是多少?
(3)当该车匀速行驶1h消耗10L(1L=1dm3)汽油时,汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功,则汽车在这段时间的功率是多少?
10.如图所示,轻质金属导轨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;一弹性轻质金属滑片P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对地面的压力为多大?
11.一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下表所示:
RΩ)
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?
参考答案
1.
(1)1×106Pa
(2)10Ω(3)3×103kg/m3
2.
(1)由图a知,压力传感器R与电流表串联在电源上,电流表示数为12mA时,R连入电路的阻值:
R===250Ω 由图象可知,此时压力传感器所受压力F=100N 人对踏板压力F压=G人=m人g,由杠杆平衡条件有:
F×AO=m人g×BO,所以:
m人===50kg
(2)由图象知,电阻R与所受压力F成线性关系,设R=aF+b当F=100N时,R=250Ω,即:
250Ω=100N×a+b…① 当F=200N时,R=200Ω,即:
200Ω=200N×a+b…② 解①②可得:
a=-0.5Ω/N b=300Ω 所以R=-0.5Ω/N·F+300Ω 因为R阻值随F增大而减小,所以当电流表示数达到最大0.1A时,R阻值最小,压力传感器受到压力最大,人对踏板压力最大,此时传感器的电阻:
R′===30Ω 则:
30Ω=-0.5Ω/N·F′+300Ω 所以压力传感器受到的压力:
F′=540N 由杠杆平衡条件有:
F′×AO=m人′g×BO 该秤能显示的最大体重值:
m人′===270kg
3.
(1)R1未放入水中时,受到的水的压力为0,由图象可知,此时R1=30Ω
(2)R1未放入水中时,由图乙知,闭合S,断开S1,将R2的滑片移至最上端,此时R0、R1串联,电压表示数达到最大值3V,由串联电路特点和欧姆定律可得,电路中电流:
I==……① 测量头放到水下深度h1=10m时,R1受到压力:
F=pS=ρghS=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m×2×10-4m2=20N 由图象丙知,此时压敏电阻R1的阻值为R1′=10Ω 此时,闭合S,断开S1,将R2的滑片移至某一位置时,R0、R2、R1串联,由P=I2R有:
==,可得:
R总=60Ω电路中电流:
I′==……② ==,所以= 由①②可得:
==,解得:
R0=10Ω当闭合S,断开S1,将R2的滑片移至最上端,电压表示数达到最大值3V,此时电路中电流:
I=I0===0.3A 所以,I′=I=×0.3A=0.2A 所以测量头在水深10m时,R0两端的电压为:
U0′=I′R0=
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