3、F壓S=1.2×104N0.6m2=2×104Pa
2.利用下圖的滑輪組裝置勻速拉動(dòng)水平面上的物體。已知物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為重力的110,物體被勻速拉動(dòng)的距離為1 m。當(dāng)物體質(zhì)量為2 kg時(shí),滑輪組的機(jī)械效率為50%,不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦力。求:
(1)物體質(zhì)量為2 kg時(shí),在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力;
(2)動(dòng)滑輪的重力;
(3)當(dāng)物體質(zhì)量為10 kg,以0.1 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F的功率。(g取10 N/kg)
答案(1)2 N (2)2 N (3)1.2 W
解析(1)物體受到的摩擦力
Ff=110G=110×2kg×10N/kg=2N。
4、(2)因?yàn)棣?W有W總=FfsF·ns=FfnF,
故F=Ff3×η=2N3×50%=43N
由圖知,滑輪組由3段繩子拉著動(dòng)滑輪,
由F=13(G動(dòng)+Ff)得動(dòng)滑輪重力
G動(dòng)=3F-Ff=3×43N-2N=2N
(3)當(dāng)物體質(zhì)量為10kg時(shí),物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為
Ff'=110G'=110×10kg×10N/kg=10N
自由端的拉力為
F'=13(G動(dòng)+Ff')=13×(2N+10N)=4N
拉力功率為
P=Wt=F'st=F'v=4N×3×0.1m/s=1.2W
3.圖甲為一款有高、低溫兩擋的家用蒸汽電熨斗,其電路原理如圖乙所示,R1、R2為電熱絲,其額定
5、電壓均為220 V。電路的工作原理:當(dāng)S1閉合,S2斷開時(shí),電熨斗處于低溫?fù)?當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),電熨斗處于高溫?fù)?。正常工作時(shí)高溫?fù)醯碾姽β蕿? 980 W。(電源電壓保持不變,不計(jì)電熱絲電阻隨溫度的變化)
(1)電熨斗正常工作時(shí),在高溫?fù)鯛顟B(tài)下電路中的總電流是多大?
(2)若電熱絲R2的電阻為44 Ω,則電熱絲R1的電阻為多少?
(3)若電熱絲R2燒毀了,要使電路恢復(fù)正常工作,小楠設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)方案:用兩根都是“220 V 550 W”的電熱絲并聯(lián)替代R2。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算和分析,對(duì)小楠的方案做出評(píng)價(jià)。
答案(1)9 A
(2)55 Ω
(3)兩根電熱絲R3并聯(lián)后總電阻是44
6、Ω,其電功率為1 100 W,正常工作時(shí)符合要求,但當(dāng)其中一根電熱絲燒壞時(shí),電路仍可工作,但P3=550 W<1 100 W,且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)加以排除,可見小楠的方案也不是最佳方案。
解析(1)高溫?fù)鯛顟B(tài)下通過(guò)保險(xiǎn)絲的電流I=PU=1980W220V=9A。
(2)電熱絲R2的功率P2=U2R2=(220V)244Ω=1100W
電熱絲R1的功率P1=P-P2=1980W-1100W=880W
電熱絲R1的阻值R1=U2P1=(220V)2880W=55Ω。
(3)小楠方案:設(shè)一根“220V 550W”的電熱絲電阻為R3
R3=U2P3=(220V)2550W=88Ω
兩根電熱絲R
7、3并聯(lián)后總電阻是44Ω,其電功率為1100W,正常工作時(shí)符合要求,但當(dāng)其中一根電熱絲燒壞時(shí),電路仍可工作,但P3=550W<1100W,且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)加以排除,可見小楠的方案也不是最佳方案。
4.下圖是直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)電流做功提升重物,但在電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程中,有部分電能變成內(nèi)能。已知線圈電阻為1.5 Ω,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),通過(guò)線圈的電流為2 A,物體質(zhì)量為540 g,以10 m/s的速度勻速上升,不計(jì)繩的重力和一切摩擦,g取10 N/kg。物體上升20 s的過(guò)程中,求:
(1)電壓表讀數(shù)。
(2)電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量。
(3)提升物體的有用功。
(4)電動(dòng)機(jī)工作效率。
答
8、案(1)30 V (2)120 J (3)1 080 J (4)90%
解析(1)電動(dòng)機(jī)的功率
P電動(dòng)機(jī)=I2R+mgv=(2A)2×1.5Ω+0.54kg×10N/kg×10m/s=60W
由P=UI得
電壓表的示數(shù)U=P電動(dòng)機(jī)I=60W2A=30V。
(2)電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J。
(3)W有用=mgvt=0.54kg×10N/kg×10m/s×20s=1080J。
(4)由P=Wt得,電流對(duì)電動(dòng)機(jī)所做的總功
W總=P電動(dòng)機(jī)t=60W×20s=1200J
電動(dòng)機(jī)工作效率η=W有用W總=1080J1200J×100%=90
9、%。
5.(2018·天津中考)下圖為某電熱器的電路原理圖,通過(guò)將開關(guān)S置于不同的位置,可以實(shí)現(xiàn)“加熱”和“保溫”兩種狀態(tài)的變換,對(duì)應(yīng)的額定功率分別為800 W和40 W。
(1)將開關(guān)S接“1”時(shí),電熱器處于 (選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài)。?
(2)電熱器在加熱狀態(tài)下正常工作,將0.5 kg初溫為20 ℃的水加熱到100 ℃,需要多長(zhǎng)時(shí)間?〔水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能〕
答案(1)加熱 (2)210 s
6.如圖甲所示,某工程隊(duì)在一次施工作業(yè)中,以恒定速度沿豎直方向?qū)①|(zhì)量為5×103 kg的圓柱形實(shí)心工件從深水中吊起至距水面
10、某一高度。繩子作用在工件上端的拉力F的功率P隨工件上升高度h變化的圖象如圖乙所示,不計(jì)水的阻力(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg),求:
(1)工件上升的速度大小。
(2)當(dāng)工件露出水面12時(shí)所受的浮力大小是多少。
(3)工件的橫截面積S是多大。
答案(1)0.4 m/s (2)5×103 N (3)0.5 m2
解析(1)由題圖可知工件離開水面后拉力F1的功率P1=20kW=2×104W
由于工件勻速上升,
則F1=G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N
又工件以恒定速度上升,
則P1=F1v,v=P1F1=2×104W5×104N=0
11、.4m/s。
(2)由題圖可知工件全部在水中時(shí)拉力F2的功率P2=16kW=1.6×104W
同理P2=F2v,則F2=P2v=1.6×104W0.4m/s=4×104N
又F2+F浮=G,則F浮=G-F2=5×104N-4×104N=1×104N
工件有12露出水面時(shí)所受浮力F浮'=12F浮=12×1×104N=5×103N。
(3)由題圖可知工件高h(yuǎn)=2m
V物=V排=F浮ρ水g=1×104N103kg/m3×10N/kg=1m3
S=V物h=1m32m=0.5m2。
7.用如圖甲所示的滑輪組提升水中的物體M1,動(dòng)滑輪A所受重力G1,物體M1完全在水面下以速度v勻速豎直上升
12、的過(guò)程中,卷?yè)P(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力為F1,拉力F1做功的功率為P1,滑輪組的機(jī)械效率為η1;為了提高滑輪組的機(jī)械效率,用所受重力為G2的動(dòng)滑輪B替換動(dòng)滑輪A,如圖乙所示,用替換動(dòng)滑輪后的滑輪組提升水中的物體M2,物體M2完全在水面下以相同的速度v勻速豎直上升的過(guò)程中,卷?yè)P(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力為F2,拉力F2做功的功率為P2,滑輪組的機(jī)械效率為η2。已知:G1-G2=30 N,η2-η1=5%,P1P2=1615,M1、M2兩物體的質(zhì)量相等,體積V均為4×10-2 m3,g取10 N/kg,繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力均可忽略不計(jì)。求:
(1)物體M1受到的浮力F浮。
(2)拉力F1
13、與F2之比。
(3)物體M1受到的重力G。
答案(1)400 N (2)16∶15 (3)760 N
解析(1)物體M1浸沒時(shí),V排=V物=4×10-2m3
根據(jù)阿基米德原理可知,物體M1受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-2m3=400N。
(2)由題圖可知,物重由兩股繩子承擔(dān),繩子自由端移動(dòng)的速度為重物上升速度的2倍,由于重物做勻速直線運(yùn)動(dòng),故拉力F1的功率P1=F1v1=F1·2v,拉力F2的功率P2=F2v2=F2·2v,故F1F2=P12v×2vP2=P1P2=1615。
(3)把動(dòng)滑輪A和M1看成一個(gè)整體,把動(dòng)滑輪B和M2看成一
14、個(gè)整體,分別受力分析如圖所示
G1=2F1+F浮-GG2=2F2+F浮-GG1-G2=30N①②③
由①②③得2F1-2F2=30N
由(2)可知F1F2=1615
解得F1=240N,F2=225N
滑輪組甲的機(jī)械效率η1=W有W總=(G-F浮)hF1·2h
滑輪組乙的機(jī)械效率η2=W有W總=(G-F浮)hF2·2h
由題意知η2-η1=G-F浮2F2-G-F浮2F1=5%,F浮=400N
解得G=760N。
8.物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式水深測(cè)量?jī)x,如圖甲所示,它主要是由探頭A和控制盒B構(gòu)成,它們之間用有絕緣皮的細(xì)導(dǎo)線相連形成回路。其中探頭A是一個(gè)底面積為1×10-
15、3 m2、高為0.1 m、重力為4 N 的實(shí)心圓柱體,探頭A的底部有壓敏電阻R(R與水接觸的表面涂有絕緣漆,R的體積和重力均不計(jì)),工作時(shí)底部始終與水平面相平,壓敏電阻R的阻值隨表面壓力大小的變化如圖乙所示。A和B間的電路連接如圖丙所示,其中電源電壓恒為3 V,電流表改裝成深度表(導(dǎo)線的重力與體積均不計(jì))。興趣小組的同學(xué)將探頭A緩慢放入水中。(g取10 N/kg)
(1)求探頭A的密度;
(2)求探頭A一半體積浸入水中時(shí),底部受到水的壓強(qiáng);
(3)求探頭A全部浸入水中時(shí)(不接觸池底),導(dǎo)線對(duì)探頭A的拉力;
(4)將探頭A投入水池中某深度處(不接觸池底),電流表示數(shù)為0.4 A,則此
16、處水的深度為多少?
答案(1)4×103 kg/m3 (2)500 Pa (3)3 N (4)7.5 m
9.兩輪自平衡電動(dòng)車作為一種新興的交通工具,倍受年輕人的喜愛(如圖所示),下表是某型號(hào)兩輪自平衡電動(dòng)車的主要技術(shù)參數(shù)。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算回答下列問(wèn)題。
整車質(zhì)量
20kg
鋰電池電壓
48V
鋰電池容量
12A·h
電動(dòng)機(jī)額定電壓
48V
電動(dòng)機(jī)額定功率
350W
(1)圖中小景的質(zhì)量為40 kg,輪胎與地面的總接觸面積為0.01 m2,求地面受到的壓強(qiáng)(g取10 N/kg);
(2)若電動(dòng)機(jī)以額定功率工作,求鋰電池充足一次電最多可騎行的時(shí)間;
(3)鋰電池充足電后,電動(dòng)車在平直的公路上勻速行駛,受到的平均阻力為96 N,最多能連續(xù)行駛17.28 km,求電動(dòng)車工作的效率。
答案(1)6×104 Pa (2)5 924.6 s (3)80%
7
2019年中考物理總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì) 第二板塊 專題綜合突破 專題三 綜合計(jì)算專題專題提升演練 新人教版
