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2023年中考物理计算题专题提升培优练 专题15 力热电 力热电综合计算类
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中考物理第二轮复习策略
初中物理总复习是物理学习中的一个重要环节，是学生对整个初中物理知识进行系统全面的认识、梳理、深化的过程。总复习所涉及的内容多，知识广，时间短，要在短时间内取得好的效果，就必须深入研究与探索。笔者在认真分析近几年物理中考情况的基础上，结合实际，浅谈自己的一些复习策略及方法。
中考物理复习大致可分为三阶段，即第一轮全面复习、第二轮专题复习和第三轮模拟题练习。第一轮复习之后，即将迎来市质检考试。因此，教师在全面性地梳理完各章节知识点之后，须安排几份中考模拟卷，或者往年中考真题对学生进行系统化训练，同时也为迎接市质检考试做好充分准备。
第二轮专题复习——专题复习，精准导航，攻坚克难。
此阶段安排在市质检考试之后，教师可根据各自实际剩余时间安排专题复习。
例如实验专题复习等，这些重点实验是历年中考的热点，近年来，实验题考查呈现开放性的趋势，特别注重考查学生的发散思维和灵活运用知识的能力。
计算专题，这类问题，对知识点的联系要求较高，注重对学生综合能力的考察。教师在复习时，要注意解题方法的指导。计算题解题能力的提高，并非一日之功，必须在平时练习中加强训练，提高分析能力和计算能力。
专题15 力热电 力电热综合计算
2023年中考物理计算题专题提升培优练
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、计算题
1．如图所示是我国自主研发的新能源汽车，正在由充电桩进行充电。该充电桩额定输出电压为500V，额定输出电流为20A。该电动汽车的电源由8000节电池组成，电池总质量为400kg，该电池的能量密度为0.20kW·h/kg（能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值），汽车每行驶100km的耗电量为20kW·h。求：
（1）充电桩的额定输出功率是多少千瓦？
（2）该汽车电池一次能够储存的最大电能？将汽车电池从完全没电充电至充满，需要多少小时？
（3）若汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶100km的过程中，受到的平均阻力是360N，则该过程中汽车将电能转化为机械能的效率是多大？
【答案】（1）10kW；（2）80kW·h，8h；（3）50%
【详解】解：（1）充电桩的额定输出功率
P=UI=500V×20A=10000W=10kW
（2）能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值，该电池的能量密度为0.20kW·h/kg，电池总质量为400kg，电池一次储存的最大电能
W=0.20kW·h/kg×400kg=80kW·h
将汽车电池从完全没电充电至充满，需要的时间
（3）汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶100km的过程中，牵引力和阻力是平衡力，牵引力
F=f=360N
匀速行驶100km牵引力做的功
W牵=Fs=360N×100×103m=3.6×107J
汽车每行驶100km的耗电量为
W总=20kW·h=7.2×107J
该过程中汽车将电能转化为机械能的效率
答：（1）充电桩的额定输出功率是10kW；
（2）该汽车电池一次能够储存的最大电能是80kW·h，将汽车电池从完全没电充电至充满，需要8h；
（3）若汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶100km的过程中，受到的平均阻力是360N，则该过程中汽车将电能转化为机械能的效率是50%。
2．一个力敏电阻通过“轻质细杆”与圆柱形物体A连接，力敏电阻所在电路图如图甲虚线框所示，其中电源电压为12V，R2为定值电阻。已知力敏电阻R1的阻值与所受力大小之间的关系如图乙所示。现将物体A浸没在一个装水的圆柱形容器中。然后打开阀门K，开始缓慢放水，在A开始露出水面到A完全离开水面的过程中，发现电流先增大后减小，且此过程中电流表最大示数为I1=0.6A；当物体A一半体积浸入水中时，电流为I2=0.4A；物体A完全离开水面后，电流表示数I3=0.2A。（串联电路中，细杆足够长、质量忽略不计，g取10N/kg）
求（1）R2的阻值；
（2）物体A的重力；
（3）物体A可能的密度值。
【答案】（1）10Ω；（2）1.6N；（3）或
【详解】解：（1）由电流先增大后减小可知，当时，杆给力敏电阻的力，由图乙可知，此时 R1的阻值最小为10Ω，由图甲可知，R1、R2串联，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流最大， R1、R2的总阻值
根据串联电路特点可知，R2的阻值
（2）物体A完全离开水面后，轻质细杆对力敏电阻的拉力等于物体A的重力，此时电流表示数I3=0.2A，电路中的总电阻
力敏电阻对应的阻值
由图乙可知，力敏电阻为50Ω时对应的拉力为1.6N，因此物体A的重力为1.6N。
（3）当物体A一半体积浸入水中时，电流为I2=0.4A；对应电路的力敏电阻
由图乙可知，力敏电阻为20Ω时对应的为0.4N，此时杆给力敏电阻的力可能是拉力也可能是推力，当杆给力敏电阻的力是推力时，则有
V是物体的体积，代入数据
解得
物体A的密度
当杆给力敏电阻的力是拉力时，则有
代入数据
解得
物体A的密度
答：（1）R2的阻值为10Ω；
（2）物体A的重力为1.6N；
（3）物体A可能的密度值为或。
3．小雷同学为探究水流对不同形状物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图甲所示。电源电压保持3V不变，电流表量程为0～0.6A．粗细均匀的电阻丝MN全长10cm，总电阻为10Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比，水平光滑杆AB上套有弹簧，弹簧每受到1N的拉力伸长1cm，弹簧左端固定，右端连接有滑块，滑块与滑片P、物体Q通过硬杆相连，且滑块滑至B点则刚好被挡住，此时滑片P刚好与N端相接。滑片与电阻丝始终保持良好接触，弹簧始终在弹性限度内。水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝M端相接触，此时电流表刚好满偏。求：
（1）电阻R0的阻值。
（2）当电流表读数为0.3A时，水流冲击力为多少N。
（3）小明把电流表改装成能直接读出水流冲击力的“冲力表”，请分析电路，说明“冲力表”的刻度是否均匀？为什么？
【答案】（1）5Ω；（2）5N；（3）通过电路的电流和水流冲击力不成正比，所以“冲力表”的刻度不均匀。
【详解】解：（1）水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端M相接触，此时只有R0接入电路，电流表测通过电路的电流，电流表量程为0～0.6A，因电流表满偏，所以通过电路的电流I=0.6A，由欧姆定律可得电阻R0的阻值
（2）由图知，电阻丝与R0串联，电流表测通过电路的电流，通过电路的电流为I'=0.3A时，由串联电路的规律及欧姆定律可得电阻丝接入电路的电阻
因为粗细均匀的电阻丝MN全长10cm，总电阻为10Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比，1Ω的电阻丝长1cm，故电阻丝接入电路的长度为5cm，因弹簧每受到1N的拉力伸长1cm，故水流冲击力为5N。
（3）由题意可知水流冲击力为F（N）时，弹簧伸长的长度为F（cm），电阻丝接入电路的阻值为F（Ω），根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得此时通过电路的电流
分析函数关系式可知通过电路的电流和水流冲击力不成正比，所以“冲力表”的刻度不均匀。
答：（1）电阻R0的阻值为5Ω；
（2）当电流表读数为0.3A时，水流冲击力为5N；
（3）通过电路的电流和水流冲击力不成正比，所以“冲力表”的刻度不均匀。
4．如图甲所示，柱体A与B经细线绕过定滑轮（不计绳重及摩擦）相连，A放置于力敏电阻Rx上，力敏电阻其电阻值Rx随压力F的变化关系如表，电源电压恒为6V。逐渐向容器中注水至满，得到了电流表的示数I与注水体积V之间的关系，如图乙所示。已知GA=30 N，GB=10 N，柱形容器底面积为500cm2，高10cm，求：
F/N
15
20
22
25
28
30
35
Rx/Ω
20
14
13
11
10
9
8
（1）定值电阻R0的阻值；
（2）当水注满时，B受到的浮力；
（3）若电流表的量程为0~0.6 A，电压表的量程为0~3 V，在注水过程中，保证电路安全的前提下，求电路消耗的功率范围。
【答案】（1）6Ω；（2）10N；（3）1.8~2.4W
【详解】解：（1）由图乙可知，注水体积为2500cm3前，水没有达到B的下表面，电路中的电流I=0.3A不变，此时力敏电阻受到的压力
F=GA-GB=30N-10N=20N
由表格数据可知，当压力为20N时，压敏电阻Rx阻值为14Ω，由可得，电路中的总电阻
所以，定值电阻R0的阻值
R0=R-Rx=20Ω-14Ω=6Ω
（2）由图乙可知，当注满水时体积为4000cm3，此时B排开水的体积。则
V排=V容-V水=500cm2×10cm-4000cm3=1000cm3=1×10-3m3
所以浮力大小
F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
（3）水没有达到B的下表面之前，力敏电阻的受到的压力最小，其阻值最大，电路中的电流最小，电路的功率最小，则电功率
P小=UI=6V×0.3A=1.8W
由图乙可知，当注入水的体积超过2500cm3时，柱体B受到的浮力逐渐增大，则B对绳子的拉力会逐渐变小，因A对Rx的压力
F=GA-F拉
所以A对Rx的压力逐渐变大；当加入的水达到3500~4000cm3时，即V水=4000cm3时容器内水加满，电流表示数不变，则该过程中A对Rx的压力不变，也说明柱体B受到的浮力恒定不变，达到最大10N，此时绳子受到B的拉力为0，则柱体A对力敏电阻的压力
F=GA=30N
由表格数据可知，力敏电阻的阻值Rx′=9Ω此时电路中的电流
电压表的示数
电路消耗的最大功率
P大=U0I′=6V×0.4A=2.4W
所以，电路消耗的功率范围为1.8~2.4W。
答：（1）定值电阻R0的阻值为6Ω；
（2）当水注满时，B受到的浮力10N；
（3）电路消耗的功率范围1.8~2.4W。
5．热爱物理的小光同学在家制作了一个简易台秤，用来测物体质量。内部电路如图甲所示，电源电压为18V，定值电阻R0为30Ω，电阻R为力敏电阻，其阻值与所受压力的变化情况如图乙所示，电压表的量程为0～15V，电压表的表盘被改装为台秤的示数。他在该台秤上放置一个底面积为200cm2、重为5N的足够深的柱形薄壁容器，用轻杆将一个质量为3kg的物体A（不吸水）固定于容器内正上方，物体A为高10cm、底面积为150cm2且质量分布均匀的长方体。现向容器中注水直到水面刚好与物体A的下表面相平，如图丙所示，此时台秤的示数为2.5kg。求：
（1）在保证电路安全的情况下，该台秤所能称量物体的最大重力为多少N；
（2）在图丙中，水对容器底的压强为多大；
（3）若将图丙中的长方体A左、右两侧沿竖直方向各切掉总体积的六分之一，并将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面静止时电压表示数为多少？
【答案】（1）100N；（2）1000Pa；（3）12V
【详解】解：（1）闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，串联电路各处电流相等，电压表的量程为0～15V，根据欧姆定律可知当电压表的示数最大为15V时，通过电路的电流最大，最大电流
串联电路总电压等于各部分电压之和，此时力敏电阻两端的电压
UR=U-U0=18V-15V=3V
此时力敏电阻的阻值
由乙图可知此时力敏电阻受到的压力为100N，所以该台秤所能称量物体的最大重力为100N；
（2）容器的质量为
水的质量
m2=m-m1=2.5kg-0.5kg=2kg
水的体积
容器中水的深度
水对容器底的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
（3）长方体的密度
所以A放入水中后沉底，长方体A切掉部分的总体积
将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面升高的高度
此时容器中水的深度
h′＝h+Δh＝0.1m+0.05m＝0.15m
此时水对容器底部的压强
p′=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
容器底部受到水的压力
F′＝p′S＝1500pa×200×10﹣4m2=30N
长方体A切掉部分的总重力
长方体A切掉部分的受到的浮力
力敏电阻此时受到的压力
F＝G1+GA-FA+F′＝5N+10N-5N+30N＝40N
由乙图可知力敏电阻的阻值和其所受压力的乘积是一个定值，即FR＝600N•Ω，当F＝40N时，R＝15Ω，此时电压表的示数
答：（1）在保证电路安全的情况下，该台秤所能称量物体的最大重力为100N；
（2）在图丙中，水对容器底的压强为1000Pa；
（3）若将图丙中的长方体A左、右两侧沿竖直方向各切掉总体积的六分之一，并将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面静止时电压表示数为12V。
6．物理科技小组设计了一个测量物体重力的模拟装置，其工作原理如图甲所示。OAB为水平杠杆，OB长1m，O为支点，OA:AB=1:4，平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。R0为定值电阻，电流表的量程是0~0.6A，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙表格所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
F/N
0
4
8
12
16
20
24
28
R/Ω
70
60
50
40
30
20
10
0
（1）作用在压力传感器R上力为4N时，电阻R为多少Ω，由图乙表格数据，可知压力传感器R的阻值与所受压力F的函数关系；
（2）平板上所放物体重力分别是80N和100N时，闭合开关S，电流表的示数分别为0.3A和0.4A，求定值电阻R0的阻值及电池组电压U0；
（3）电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重110N时，电流表读数为0.36A，求电路中消耗的总功率；
（4）电池组电压为U1时，该装置能测量的最大重力。
【答案】（1）60；R=70Ω-2.5Ω/N×F；（2）10Ω；12V；（3）3.24W；（4）130N
【详解】（1）从表格可知，作用在压力传感器R上力为4N时，电阻R是60Ω。
分析数据可知，当F每增大4N时，电阻R减小10Ω，因为电阻的最大值为70Ω，所以归纳得电阻R随压力F变化的函数关系式为
（2）根据杠杆的平衡条件可知
GlOA=FlOB
即
lOA:lOB=1:5
当G=80N时，可得F=16N；当R=30Ω时，可得I=0.3A；
当G=100N时，可得F=20N，当R=20Ω时，可得I=0.4A。
根据欧姆定律可得
U=0.3A×(30Ω+R0)……①
U=0.4A×(20Ω+R0)……②
由①②解得
U0=12V，R0=10Ω
（3）当G=110N时，可得F=22N，代入
R=-2.5F+70
得压力传感器的电阻
R=15Ω
此时电流
I=0.36A
电池组用久后的电压
U1=0.36A×(15Ω+10Ω)=9V
电路中消耗的总功率
P=U1I=9V×0.36A=3.24W
（4）U1=9V，最大电流I=0.6A，最大总电阻R总=15Ω
R=R总-R0=15Ω-10Ω=5Ω
代入
R=-2.5F+70
得最大F=26N
最大重力
G=5F=5×26N=130N
答：（1）电阻R为60Ω；压力传感器R的阻值与所受压力F的函数关系为：R=70Ω﹣2.5Ω/N×F；
（2）定值电阻R0的阻值及电池组电压U0分别为10Ω、12V；
（3）电路中消耗的总功率为3.24W；
（4）电池组电压为U1时，该装置能测量的最大重力为130N。
7．某实验小组为了对材料能承受的撞击力进行测试，设计了如图甲所示的实验电路，重力为100N的材料样品平放在压力传感器上，闭合开关S，将重物从样品正上方由静止释放从重物开始下落到撞击样品，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数I随时间t变化的图像如图乙所示，压力传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙所示，已知定值电阻R0＝10Ω。
（1）电源电压是多少；
（2）在 时间内，重物与样品撞击，当撞击后重物静止在样品上时，定值电阻R0消耗的功率是多少？重物的重力是多少；
（3）实验小组在R0两端并联了一个量程为 的电压表，将电流表量程调整为 ，请通过计算说明，压力传感器能承受的最大撞击力。
【答案】（1）6V；（2）0.4W，100N；（3）200N
【详解】解：（1）100N的材料样品平放在压力传感器上时，传感器的电阻为50Ω，由乙图可知，此时电路中的电流为0.1A，电源电压
（2）重物与样品撞击，当撞击后重物静止在样品上时，由乙图可知电路中的电流为0.2A，定值电阻R0消耗的功率
此时电路中的总电阻
压力传感器的电阻
由丙图可知，压敏电阻为20Ω时对应的压力为200N，即重物与样品的重力为200N，重物的重力是
（3）在R0两端并联了一个量程为的电压表，将电流表量程调整为 ，当电压表的读数最大3V时，电路中的电流
根据串联电路的特点可知，此时压力传感器两端的电压为3V，电流为0.3A；由丙图可知，压力传感器对应的压力为300N，压力传感器能承受的最大撞击力
答：（1）电源电压是6V；
（2）定值电阻R0消耗的功率是0.4W，重物的重力是100N；
（3）压力传感器能承受的最大撞击力200N。
8．图甲是某物理兴趣小组设计的简易坐位体前屈测试仪，图乙为其测量电路原理图。在测试中，测试者向前推动测试仪的滑块，实际上相当于向右移动滑动变阻器的滑片。已知电源电压恒为12V，滑动变阻器R1的滑片P每移动1cm，R1的电阻变化1Ω，定值电阻R2＝40Ω。问：
（1）为了使仪表示数随测试者推动滑块距离的增大而增大，应选用什么表的示数来反映测试者的成绩？
（2）测试前，滑片P位于最左端，此时电流表的示数是多少？
（3）当电压表示数为4V时，测试者将滑片P向右推动了多少距离？
【答案】（1）电压表；（2）0.3A；（3）20cm
【详解】解：（1）由图乙知，R1与R2串联，电压表测量R1的电压，电流表测电路中电流。由串联分压原理可知变阻器接入电路的阻值越大，滑动变阻器的分压越大；由欧姆定律可知变阻器接入电路的阻值越大，电路中的电流就越小。为了使仪表示数随测试者推动滑块距离的增大而增大，应选用电压表。
（2）测试前，滑片P位于最左端，电路为定值电阻的简单电路，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
（3）串联电路总电压等于各部分电压之和，当电压表示数为4V时，电阻R2的电压
根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
此时滑动变阻器接入电路的电阻
滑动变阻器R1的滑片P每移动1cm，R1的电阻变化1Ω，测试者将滑片P向右推动了20cm。
答：（1）为了使仪表示数随测试者推动滑块距离的增大而增大，应选用电压表的示数来反映测试者的成绩；
（2）测试前，滑片P位于最左端，此时电流表的示数是0.3A；
（3）当电压表示数为4V时，测试者将滑片P向右推动了20cm。
9．中国空间站为“五舱”结构，由载人飞船、货运飞船、核心舱及两个实验舱组成，空间站在距离地面400～450km的高度绕地球做圆周运动。已知空间站绕地球一周运行的距离为4.32×104km，绕地球运行速度为8×103m/s。
（1）空间站中的宇航员一天能看到几次日出日落？
（2）空间站中的宇航员通过电磁波与地面联系，从空间站发出的电磁波到达地面的最短时间为1.4×10-3s，已知电磁波的传播速度为3×108m/s，求空间站距离地面的高度。
（3）宇航员所在的核心舱是运动还是静止？阐明你判断的理由。
【答案】（1）16次；（2）420km；（3）见解析
【详解】解：（1）已知空间站绕地球一周运行的距离为
s空间站=4.32×104km=4.32×107m
由可得，空间站绕地球运转一周的时间为
24小时空间站绕地球运转的圈数为
空间站绕行一周就会看到一次太阳，所以空间站中的宇航员一天能看到16次日出日落。
（2）空间站距离地面的高度为
h＝s波＝v波t波＝3×108m/s×1.4×10-3s＝4.2×105m＝420km
（3）物体的运动和静止是相对的，若以地球为参照物，核心舱是运动的，若以实验舱为参照物，核心舱是静止的。
答：（1）空间站中的宇航员一天能看到16次日出日落；
（2）空间站距离地面的高度是420km；
（3）物体的运动和静止是相对的，若以地球为参照物，核心舱是运动的，若以实验舱为参照物，核心舱是静止的。
10．图1为某小汽车测定油箱内油量的电路原理图。其中：Rx为压力传感器，它的电阻值随受到压力的变化而变化，阻值随压力变化的关系如图2所示；表A为油量表，它实质是一只电流表，油箱内油量的变化通过电流表示数的变化显示出来；R0是阻值为5Ω的定值电阻；电源电压恒为15V；油箱位于压力传感器Rx上，空油箱重60N。若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，电流表指针恰好指示最大刻度。（取g＝10N/kg、ρ汽油＝0.7×103kg/m3、q汽油＝3.0×1010J/m3）求：
（1）加满油时，R0两端的电压是多少？
（2）加满油时，Rx的阻值是多少？
（3）当油箱里还剩40L油时，电路中的电流多大？
（4）当该车以90km/h的速度匀速行驶1h消耗10L汽油，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功，则行驶过程中汽车受到的阻力多大？
【答案】（1）3V；（2）20Ω；（3）0.33A；（4）1000N
【详解】解：（1）由题意可知，油箱加满油时，电路中的电流I＝0.6A，根据欧姆定律可得，R0两端的电压
（2）加满油时，电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以
（3）根据可得，40L汽油的质量
汽油的重力
G汽油＝m汽油g＝28kg×10N/kg＝280N
油箱对压力传感器的压力
F＝G油箱+G汽油＝60N+280N＝340N
由图2可知，此时Rx′＝40Ω，此时电路中的电流
（4）消耗汽油的体积
V′＝10L＝0.01m3
汽油完全燃烧放出的热量
Q放＝V′q汽油＝0.01m3×3.0×1010J/m3＝3.0×108J
汽车的有用功
W＝ηQ放＝3.0×108J×30%＝9.0×107J
汽车行驶的距离
s＝vt＝90km/h×1h＝90km＝9.0×104m
由W＝Fs可得，行驶过程中汽车受到的牵引力
因汽车匀速行驶，所以该过程中汽车受到的阻力
f＝F′＝1000N
答：（1）加满油时，R0两端的电压是3V；
（2）加满油时，Rx的阻值是20Ω；
（3）当油箱里还剩40L油时，电路中的电流约为0.33A；
（4）当该车以90km/h的速度匀速行驶1h消耗10L汽油，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功，则行驶过程中汽车受到的阻力为1000N。
11．2018年12月8日，在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射。2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，全人类首次实现月球背面软着陆，并成功释放“玉兔二号”巡视器。中继星“鹊桥”绕引力平衡点L2运动，保证了嫦娥四号与地球的全天候正常通信。如图甲所示：
（1）若某时刻中继星“鹊桥”与地球相距46万千米，中继星“鹊桥”与月球相距8万千米。北京地面控制中心发出的指令需要多少时间才能传送到月球背面的嫦娥四号？（已知无线电信号的传播速度为。）
（2）如图乙“玉兔二号”巡视器用时1.5h行驶了270m，刷新了记录。求“玉兔二号”巡视器的平均速度为多少m/min？
【答案】（1）1.8s；（2）3m/min
【详解】解：（1）中继卫星距离地球约46万千米，距离月球8万千米，指令是通过电磁波传播，传播速度为
由 可得，传播时间
（2）“玉兔二号”巡视器的平均速度
答：（1）北京地面控制中心发出的指令需要1.8s才能传送到月球背面的嫦娥四号；
（2）“玉兔二号”巡视器的平均速度为3m/min。
12．电动自行车越来越受到人们的青睐，不少人用电动自行车替代了摩托车。电动自行车使用前要先接在家庭电路上对车上的蓄电池充电（充电效率为80%）。骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力（电动机效率为75%）。已知小鸟牌某款电动自行车的质量为40kg、额定电压为36V；若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取g＝10N/kg。求：
（1）行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为50cm2，试计算行驶过程中地面受到的压强是多大？
（2）行驶10分钟，电动机对自行车做的功？
（3）通过电动机线圈的电流？
（4）骑行这个电动自行车3.6km需消耗家中多少电能？
【答案】（1）1×105Pa；（2）7.2×104J；（3）4.4A；（4）1.2×105J
【详解】解：（1）人和自行车的总重力为
行驶过程中地面受到的压力为
受力面积为
对地面的压强
（2）因人骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动车的牵引力为
由可得行驶的距离为
电动机对自行车做的功为
（3）电动机的效率为75%，由电动机的效率
可得电动机消耗的电能为
由可得通过电动机线圈的电流为
（4）由充电效率
可得消耗家中电能为
答：（1）行驶过程中地面受到的压强是1×105Pa；
（2）行驶10分钟，电动机对自行车做的功为7.2×104J；
（3）通过电动机线圈的电流为4.4A；
（4）骑行这个电动自行车36km需消耗家中1.2×105J的电能。
13．阅读下面短文并回答问题。
混合动力汽车
图甲是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示，汽车的某些参数如下表所示。（燃油热值q=4.0×107J/kg）
电机
输出最大功率/kW
40
电池
输出电压/V
300
最大容量/J
1.0×108
整车
质量/t
1
（1）求汽车在燃油条件下以50km/h的速度匀速行驶的输出功率P？
（2）“吨百公里能耗”是衡量新能源汽车的一项重要指标，“J/（100km·t）”是指车辆消耗的能量与行驶路程和车辆总质量乘积的比值，求该车在测试过程中的吨百公里能耗为多少J/（100km·t），并计算汽车的能量利用率？
（3）在汽车的测试过程中，若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能。该车在电池充满电的情况下以20km/h最多可行驶多少km？
【答案】（1）27777.8W；（2）8×108，37.5%；（3）160km
【详解】解：（1）由图乙可知，汽车在燃油条件下以50km/h的速度匀速行驶时受到的阻力为2000N，由于汽车在平直公路上行驶时受到的牵引力等于阻力，则牵引力
F=f=2000N
则输出功率
（2）由题意知，测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，内燃机消耗燃油10kg，则100km消耗20kg，则吨百公里能耗
由可得，汽车1h行驶的路程
s=vt=50km/h×1h=50km
汽车做的功
W机械=Fs=2000N×50×103m=108J
储存的电能为
W电=（80%-30%）×1.0×108=5×107J
汽车的能量利用率
（3）由图乙可知读出当车速为20km/h时的阻力为500N，当只用蓄电池提供动力且电能全部转化为机械能时获得的机械能即牵引力做的功
W机械′=（1-20%）Q总=80%×1.0×108J=8×107J
根据W=Fs知该车在电池充满电的情况下以20km/h最多可行驶的路程
答：（1）汽车在燃油条件下以50km/h的速度匀速行驶的输出功率为27777.8W；
（2 ）该车在测试过程中的吨百公里能耗为8×108J/（100km·t），汽车的能量利用率为37.5%；
（3）该车在电池充满电的情况下以20km/h最多可行驶160km。
14．电水壶的实用价值主要体现在加热速度快，一般烧一壶水只要5﹣8分钟，电热水壶可以说一种节能省电的快速加热器具。再就是使用方便，水开全自动断电，保障使用时的安全性。建议一般家庭选用全不锈钢快速电热水壶，这样可以避免塑料水壶使用安全性上问题。如图所示，是家用电热水壶及其铭牌，假设电热水壶电阻丝温度保持不变，求：
（1）电热水壶电阻丝阻值大小；
（2）把1.2L水从20℃加热到100℃，水吸收了多少热量？
（3）若加热过程中用了8分钟，则电水壶的热效率是多大？
【答案】（1）48.4Ω；（2）4.032×105J；（3）84%
【详解】解：（1）由 可知，电热水壶电阻丝的阻值
（2）由 可知，1.2L水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg
水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×1.2kg×(100℃-20℃)=4.032×105J
（3）由 可知，电热水壶消耗的电能
W=Pt=1000W×8×60s=4.8×105J
电热水壶的热效率
答：（1）电热水壶电阻丝阻值为48.4Ω；
（2）把1.2L水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为4.032×105J；
（3）若加热过程中用了8分钟，则电水壶的热效率是84%。
15．如图所示是一款电动独轮车，其车轮与水平地面的接触面积为30cm2，独轮车铭牌上标有：质量10kg，额定电压60V，最大功率600W。（g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg）求：
（1）若车胎能承受的最大压强为4×105Pa，该车在水平地面时的最大载重量是多少kg？
（2）若该车以最大功率行驶时的速度为10m/s，所受到的阻力为48N，该独轮车的效率是多大？
（3）若电动车以460W的功率行驶10min所耗的电能全部由燃烧汽油来获得，则需要消耗多少千克汽油？
【答案】（1）110kg；（2）80%；（3）0.006kg
【详解】（1）车轮与水平地面的接触面积为
S=30cm2=0.003m2
车对地面的压力为
F=pS=4×105Pa×0.003m2=1200N
因为在水平地面上，所以
G=F=1200N
总质量为
该车的最大载重量为
m物=m-m车=120kg-10kg=110kg
（2）独轮车匀速行驶时，受平衡力作用，则牵引力为
F′=f=48N
独轮车的机械功率为
P机械=F′v=48N×10m/s=480W
独轮车的效率为
（3）电动车消耗的电能
W=P电′t=460W×10×60s=2.76×105J
由Q放=W和Q放=mq可得，消耗汽油的质量为
答：（1）该车在水平地面时的最大载重量是110kg；
（2）独轮车的效率是80%；
（3）需要消耗0.006千克的汽油。
中考物理第二轮复习策略
初中物理总复习是物理学习中的一个重要环节，是学生对整个初中物理知识进行系统全面的认识、梳理、深化的过程。总复习所涉及的内容多，知识广，时间短，要在短时间内取得好的效果，就必须深入研究与探索。笔者在认真分析近几年物理中考情况的基础上，结合实际，浅谈自己的一些复习策略及方法。
中考物理复习大致可分为三阶段，即第一轮全面复习、第二轮专题复习和第三轮模拟题练习。第一轮复习之后，即将迎来市质检考试。因此，教师在全面性地梳理完各章节知识点之后，须安排几份中考模拟卷，或者往年中考真题对学生进行系统化训练，同时也为迎接市质检考试做好充分准备。
第二轮专题复习——专题复习，精准导航，攻坚克难。
此阶段安排在市质检考试之后，教师可根据各自实际剩余时间安排专题复习。
例如实验专题复习等，这些重点实验是历年中考的热点，近年来，实验题考查呈现开放性的趋势，特别注重考查学生的发散思维和灵活运用知识的能力。
计算专题，这类问题，对知识点的联系要求较高，注重对学生综合能力的考察。教师在复习时，要注意解题方法的指导。计算题解题能力的提高，并非一日之功，必须在平时练习中加强训练，提高分析能力和计算能力。
专题15 力热电 力电热综合计算
2023年中考物理计算题专题提升培优练
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、计算题
1．如图所示是我国自主研发的新能源汽车，正在由充电桩进行充电。该充电桩额定输出电压为500V，额定输出电流为20A。该电动汽车的电源由8000节电池组成，电池总质量为400kg，该电池的能量密度为0.20kW·h/kg（能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值），汽车每行驶100km的耗电量为20kW·h。求：
（1）充电桩的额定输出功率是多少千瓦？
（2）该汽车电池一次能够储存的最大电能？将汽车电池从完全没电充电至充满，需要多少小时？
（3）若汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶100km的过程中，受到的平均阻力是360N，则该过程中汽车将电能转化为机械能的效率是多大？
【答案】（1）10kW；（2）80kW·h，8h；（3）50%
【详解】解：（1）充电桩的额定输出功率
P=UI=500V×20A=10000W=10kW
（2）能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值，该电池的能量密度为0.20kW·h/kg，电池总质量为400kg，电池一次储存的最大电能
W=0.20kW·h/kg×400kg=80kW·h
将汽车电池从完全没电充电至充满，需要的时间
（3）汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶100km的过程中，牵引力和阻力是平衡力，牵引力
F=f=360N
匀速行驶100km牵引力做的功
W牵=Fs=360N×100×103m=3.6×107J
汽车每行驶100km的耗电量为
W总=20kW·h=7.2×107J
该过程中汽车将电能转化为机械能的效率
答：（1）充电桩的额定输出功率是10kW；
（2）该汽车电池一次能够储存的最大电能是80kW·h，将汽车电池从完全没电充电至充满，需要8h；
（3）若汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶100km的过程中，受到的平均阻力是360N，则该过程中汽车将电能转化为机械能的效率是50%。
2．一个力敏电阻通过“轻质细杆”与圆柱形物体A连接，力敏电阻所在电路图如图甲虚线框所示，其中电源电压为12V，R2为定值电阻。已知力敏电阻R1的阻值与所受力大小之间的关系如图乙所示。现将物体A浸没在一个装水的圆柱形容器中。然后打开阀门K，开始缓慢放水，在A开始露出水面到A完全离开水面的过程中，发现电流先增大后减小，且此过程中电流表最大示数为I1=0.6A；当物体A一半体积浸入水中时，电流为I2=0.4A；物体A完全离开水面后，电流表示数I3=0.2A。（串联电路中，细杆足够长、质量忽略不计，g取10N/kg）
求（1）R2的阻值；
（2）物体A的重力；
（3）物体A可能的密度值。
【答案】（1）10Ω；（2）1.6N；（3）或
【详解】解：（1）由电流先增大后减小可知，当时，杆给力敏电阻的力，由图乙可知，此时 R1的阻值最小为10Ω，由图甲可知，R1、R2串联，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流最大， R1、R2的总阻值
根据串联电路特点可知，R2的阻值
（2）物体A完全离开水面后，轻质细杆对力敏电阻的拉力等于物体A的重力，此时电流表示数I3=0.2A，电路中的总电阻
力敏电阻对应的阻值
由图乙可知，力敏电阻为50Ω时对应的拉力为1.6N，因此物体A的重力为1.6N。
（3）当物体A一半体积浸入水中时，电流为I2=0.4A；对应电路的力敏电阻
由图乙可知，力敏电阻为20Ω时对应的为0.4N，此时杆给力敏电阻的力可能是拉力也可能是推力，当杆给力敏电阻的力是推力时，则有
V是物体的体积，代入数据
解得
物体A的密度
当杆给力敏电阻的力是拉力时，则有
代入数据
解得
物体A的密度
答：（1）R2的阻值为10Ω；
（2）物体A的重力为1.6N；
（3）物体A可能的密度值为或。
3．小雷同学为探究水流对不同形状物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图甲所示。电源电压保持3V不变，电流表量程为0～0.6A．粗细均匀的电阻丝MN全长10cm，总电阻为10Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比，水平光滑杆AB上套有弹簧，弹簧每受到1N的拉力伸长1cm，弹簧左端固定，右端连接有滑块，滑块与滑片P、物体Q通过硬杆相连，且滑块滑至B点则刚好被挡住，此时滑片P刚好与N端相接。滑片与电阻丝始终保持良好接触，弹簧始终在弹性限度内。水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝M端相接触，此时电流表刚好满偏。求：
（1）电阻R0的阻值。
（2）当电流表读数为0.3A时，水流冲击力为多少N。
（3）小明把电流表改装成能直接读出水流冲击力的“冲力表”，请分析电路，说明“冲力表”的刻度是否均匀？为什么？
【答案】（1）5Ω；（2）5N；（3）通过电路的电流和水流冲击力不成正比，所以“冲力表”的刻度不均匀。
【详解】解：（1）水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端M相接触，此时只有R0接入电路，电流表测通过电路的电流，电流表量程为0～0.6A，因电流表满偏，所以通过电路的电流I=0.6A，由欧姆定律可得电阻R0的阻值
（2）由图知，电阻丝与R0串联，电流表测通过电路的电流，通过电路的电流为I'=0.3A时，由串联电路的规律及欧姆定律可得电阻丝接入电路的电阻
因为粗细均匀的电阻丝MN全长10cm，总电阻为10Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比，1Ω的电阻丝长1cm，故电阻丝接入电路的长度为5cm，因弹簧每受到1N的拉力伸长1cm，故水流冲击力为5N。
（3）由题意可知水流冲击力为F（N）时，弹簧伸长的长度为F（cm），电阻丝接入电路的阻值为F（Ω），根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得此时通过电路的电流
分析函数关系式可知通过电路的电流和水流冲击力不成正比，所以“冲力表”的刻度不均匀。
答：（1）电阻R0的阻值为5Ω；
（2）当电流表读数为0.3A时，水流冲击力为5N；
（3）通过电路的电流和水流冲击力不成正比，所以“冲力表”的刻度不均匀。
4．如图甲所示，柱体A与B经细线绕过定滑轮（不计绳重及摩擦）相连，A放置于力敏电阻Rx上，力敏电阻其电阻值Rx随压力F的变化关系如表，电源电压恒为6V。逐渐向容器中注水至满，得到了电流表的示数I与注水体积V之间的关系，如图乙所示。已知GA=30 N，GB=10 N，柱形容器底面积为500cm2，高10cm，求：
F/N
15
20
22
25
28
30
35
Rx/Ω
20
14
13
11
10
9
8
（1）定值电阻R0的阻值；
（2）当水注满时，B受到的浮力；
（3）若电流表的量程为0~0.6 A，电压表的量程为0~3 V，在注水过程中，保证电路安全的前提下，求电路消耗的功率范围。
【答案】（1）6Ω；（2）10N；（3）1.8~2.4W
【详解】解：（1）由图乙可知，注水体积为2500cm3前，水没有达到B的下表面，电路中的电流I=0.3A不变，此时力敏电阻受到的压力
F=GA-GB=30N-10N=20N
由表格数据可知，当压力为20N时，压敏电阻Rx阻值为14Ω，由可得，电路中的总电阻
所以，定值电阻R0的阻值
R0=R-Rx=20Ω-14Ω=6Ω
（2）由图乙可知，当注满水时体积为4000cm3，此时B排开水的体积。则
V排=V容-V水=500cm2×10cm-4000cm3=1000cm3=1×10-3m3
所以浮力大小
F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
（3）水没有达到B的下表面之前，力敏电阻的受到的压力最小，其阻值最大，电路中的电流最小，电路的功率最小，则电功率
P小=UI=6V×0.3A=1.8W
由图乙可知，当注入水的体积超过2500cm3时，柱体B受到的浮力逐渐增大，则B对绳子的拉力会逐渐变小，因A对Rx的压力
F=GA-F拉
所以A对Rx的压力逐渐变大；当加入的水达到3500~4000cm3时，即V水=4000cm3时容器内水加满，电流表示数不变，则该过程中A对Rx的压力不变，也说明柱体B受到的浮力恒定不变，达到最大10N，此时绳子受到B的拉力为0，则柱体A对力敏电阻的压力
F=GA=30N
由表格数据可知，力敏电阻的阻值Rx′=9Ω此时电路中的电流
电压表的示数
电路消耗的最大功率
P大=U0I′=6V×0.4A=2.4W
所以，电路消耗的功率范围为1.8~2.4W。
答：（1）定值电阻R0的阻值为6Ω；
（2）当水注满时，B受到的浮力10N；
（3）电路消耗的功率范围1.8~2.4W。
5．热爱物理的小光同学在家制作了一个简易台秤，用来测物体质量。内部电路如图甲所示，电源电压为18V，定值电阻R0为30Ω，电阻R为力敏电阻，其阻值与所受压力的变化情况如图乙所示，电压表的量程为0～15V，电压表的表盘被改装为台秤的示数。他在该台秤上放置一个底面积为200cm2、重为5N的足够深的柱形薄壁容器，用轻杆将一个质量为3kg的物体A（不吸水）固定于容器内正上方，物体A为高10cm、底面积为150cm2且质量分布均匀的长方体。现向容器中注水直到水面刚好与物体A的下表面相平，如图丙所示，此时台秤的示数为2.5kg。求：
（1）在保证电路安全的情况下，该台秤所能称量物体的最大重力为多少N；
（2）在图丙中，水对容器底的压强为多大；
（3）若将图丙中的长方体A左、右两侧沿竖直方向各切掉总体积的六分之一，并将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面静止时电压表示数为多少？
【答案】（1）100N；（2）1000Pa；（3）12V
【详解】解：（1）闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，串联电路各处电流相等，电压表的量程为0～15V，根据欧姆定律可知当电压表的示数最大为15V时，通过电路的电流最大，最大电流
串联电路总电压等于各部分电压之和，此时力敏电阻两端的电压
UR=U-U0=18V-15V=3V
此时力敏电阻的阻值
由乙图可知此时力敏电阻受到的压力为100N，所以该台秤所能称量物体的最大重力为100N；
（2）容器的质量为
水的质量
m2=m-m1=2.5kg-0.5kg=2kg
水的体积
容器中水的深度
水对容器底的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
（3）长方体的密度
所以A放入水中后沉底，长方体A切掉部分的总体积
将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面升高的高度
此时容器中水的深度
h′＝h+Δh＝0.1m+0.05m＝0.15m
此时水对容器底部的压强
p′=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
容器底部受到水的压力
F′＝p′S＝1500pa×200×10﹣4m2=30N
长方体A切掉部分的总重力
长方体A切掉部分的受到的浮力
力敏电阻此时受到的压力
F＝G1+GA-FA+F′＝5N+10N-5N+30N＝40N
由乙图可知力敏电阻的阻值和其所受压力的乘积是一个定值，即FR＝600N•Ω，当F＝40N时，R＝15Ω，此时电压表的示数
答：（1）在保证电路安全的情况下，该台秤所能称量物体的最大重力为100N；
（2）在图丙中，水对容器底的压强为1000Pa；
（3）若将图丙中的长方体A左、右两侧沿竖直方向各切掉总体积的六分之一，并将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面静止时电压表示数为12V。
6．物理科技小组设计了一个测量物体重力的模拟装置，其工作原理如图甲所示。OAB为水平杠杆，OB长1m，O为支点，OA:AB=1:4，平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。R0为定值电阻，电流表的量程是0~0.6A，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙表格所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
F/N
0
4
8
12
16
20
24
28
R/Ω
70
60
50
40
30
20
10
0
（1）作用在压力传感器R上力为4N时，电阻R为多少Ω，由图乙表格数据，可知压力传感器R的阻值与所受压力F的函数关系；
（2）平板上所放物体重力分别是80N和100N时，闭合开关S，电流表的示数分别为0.3A和0.4A，求定值电阻R0的阻值及电池组电压U0；
（3）电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重110N时，电流表读数为0.36A，求电路中消耗的总功率；
（4）电池组电压为U1时，该装置能测量的最大重力。
【答案】（1）60；R=70Ω-2.5Ω/N×F；（2）10Ω；12V；（3）3.24W；（4）130N
【详解】（1）从表格可知，作用在压力传感器R上力为4N时，电阻R是60Ω。
分析数据可知，当F每增大4N时，电阻R减小10Ω，因为电阻的最大值为70Ω，所以归纳得电阻R随压力F变化的函数关系式为
（2）根据杠杆的平衡条件可知
GlOA=FlOB
即
lOA:lOB=1:5
当G=80N时，可得F=16N；当R=30Ω时，可得I=0.3A；
当G=100N时，可得F=20N，当R=20Ω时，可得I=0.4A。
根据欧姆定律可得
U=0.3A×(30Ω+R0)……①
U=0.4A×(20Ω+R0)……②
由①②解得
U0=12V，R0=10Ω
（3）当G=110N时，可得F=22N，代入
R=-2.5F+70
得压力传感器的电阻
R=15Ω
此时电流
I=0.36A
电池组用久后的电压
U1=0.36A×(15Ω+10Ω)=9V
电路中消耗的总功率
P=U1I=9V×0.36A=3.24W
（4）U1=9V，最大电流I=0.6A，最大总电阻R总=15Ω
R=R总-R0=15Ω-10Ω=5Ω
代入
R=-2.5F+70
得最大F=26N
最大重力
G=5F=5×26N=130N
答：（1）电阻R为60Ω；压力传感器R的阻值与所受压力F的函数关系为：R=70Ω﹣2.5Ω/N×F；
（2）定值电阻R0的阻值及电池组电压U0分别为10Ω、12V；
（3）电路中消耗的总功率为3.24W；
（4）电池组电压为U1时，该装置能测量的最大重力为130N。
7．某实验小组为了对材料能承受的撞击力进行测试，设计了如图甲所示的实验电路，重力为100N的材料样品平放在压力传感器上，闭合开关S，将重物从样品正上方由静止释放从重物开始下落到撞击样品，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数I随时间t变化的图像如图乙所示，压力传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙所示，已知定值电阻R0＝10Ω。
（1）电源电压是多少；
（2）在 时间内，重物与样品撞击，当撞击后重物静止在样品上时，定值电阻R0消耗的功率是多少？重物的重力是多少；
（3）实验小组在R0两端并联了一个量程为 的电压表，将电流表量程调整为 ，请通过计算说明，压力传感器能承受的最大撞击力。
【答案】（1）6V；（2）0.4W，100N；（3）200N
【详解】解：（1）100N的材料样品平放在压力传感器上时，传感器的电阻为50Ω，由乙图可知，此时电路中的电流为0.1A，电源电压
（2）重物与样品撞击，当撞击后重物静止在样品上时，由乙图可知电路中的电流为0.2A，定值电阻R0消耗的功率
此时电路中的总电阻
压力传感器的电阻
由丙图可知，压敏电阻为20Ω时对应的压力为200N，即重物与样品的重力为200N，重物的重力是
（3）在R0两端并联了一个量程为的电压表，将电流表量程调整为 ，当电压表的读数最大3V时，电路中的电流
根据串联电路的特点可知，此时压力传感器两端的电压为3V，电流为0.3A；由丙图可知，压力传感器对应的压力为300N，压力传感器能承受的最大撞击力
答：（1）电源电压是6V；
（2）定值电阻R0消耗的功率是0.4W，重物的重力是100N；
（3）压力传感器能承受的最大撞击力200N。
8．图甲是某物理兴趣小组设计的简易坐位体前屈测试仪，图乙为其测量电路原理图。在测试中，测试者向前推动测试仪的滑块，实际上相当于向右移动滑动变阻器的滑片。已知电源电压恒为12V，滑动变阻器R1的滑片P每移动1cm，R1的电阻变化1Ω，定值电阻R2＝40Ω。问：
（1）为了使仪表示数随测试者推动滑块距离的增大而增大，应选用什么表的示数来反映测试者的成绩？
（2）测试前，滑片P位于最左端，此时电流表的示数是多少？
（3）当电压表示数为4V时，测试者将滑片P向右推动了多少距离？
【答案】（1）电压表；（2）0.3A；（3）20cm
【详解】解：（1）由图乙知，R1与R2串联，电压表测量R1的电压，电流表测电路中电流。由串联分压原理可知变阻器接入电路的阻值越大，滑动变阻器的分压越大；由欧姆定律可知变阻器接入电路的阻值越大，电路中的电流就越小。为了使仪表示数随测试者推动滑块距离的增大而增大，应选用电压表。
（2）测试前，滑片P位于最左端，电路为定值电阻的简单电路，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
（3）串联电路总电压等于各部分电压之和，当电压表示数为4V时，电阻R2的电压
根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
此时滑动变阻器接入电路的电阻
滑动变阻器R1的滑片P每移动1cm，R1的电阻变化1Ω，测试者将滑片P向右推动了20cm。
答：（1）为了使仪表示数随测试者推动滑块距离的增大而增大，应选用电压表的示数来反映测试者的成绩；
（2）测试前，滑片P位于最左端，此时电流表的示数是0.3A；
（3）当电压表示数为4V时，测试者将滑片P向右推动了20cm。
9．中国空间站为“五舱”结构，由载人飞船、货运飞船、核心舱及两个实验舱组成，空间站在距离地面400～450km的高度绕地球做圆周运动。已知空间站绕地球一周运行的距离为4.32×104km，绕地球运行速度为8×103m/s。
（1）空间站中的宇航员一天能看到几次日出日落？
（2）空间站中的宇航员通过电磁波与地面联系，从空间站发出的电磁波到达地面的最短时间为1.4×10-3s，已知电磁波的传播速度为3×108m/s，求空间站距离地面的高度。
（3）宇航员所在的核心舱是运动还是静止？阐明你判断的理由。
【答案】（1）16次；（2）420km；（3）见解析
【详解】解：（1）已知空间站绕地球一周运行的距离为
s空间站=4.32×104km=4.32×107m
由可得，空间站绕地球运转一周的时间为
24小时空间站绕地球运转的圈数为
空间站绕行一周就会看到一次太阳，所以空间站中的宇航员一天能看到16次日出日落。
（2）空间站距离地面的高度为
h＝s波＝v波t波＝3×108m/s×1.4×10-3s＝4.2×105m＝420km
（3）物体的运动和静止是相对的，若以地球为参照物，核心舱是运动的，若以实验舱为参照物，核心舱是静止的。
答：（1）空间站中的宇航员一天能看到16次日出日落；
（2）空间站距离地面的高度是420km；
（3）物体的运动和静止是相对的，若以地球为参照物，核心舱是运动的，若以实验舱为参照物，核心舱是静止的。
10．图1为某小汽车测定油箱内油量的电路原理图。其中：Rx为压力传感器，它的电阻值随受到压力的变化而变化，阻值随压力变化的关系如图2所示；表A为油量表，它实质是一只电流表，油箱内油量的变化通过电流表示数的变化显示出来；R0是阻值为5Ω的定值电阻；电源电压恒为15V；油箱位于压力传感器Rx上，空油箱重60N。若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，电流表指针恰好指示最大刻度。（取g＝10N/kg、ρ汽油＝0.7×103kg/m3、q汽油＝3.0×1010J/m3）求：
（1）加满油时，R0两端的电压是多少？
（2）加满油时，Rx的阻值是多少？
（3）当油箱里还剩40L油时，电路中的电流多大？
（4）当该车以90km/h的速度匀速行驶1h消耗10L汽油，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功，则行驶过程中汽车受到的阻力多大？
【答案】（1）3V；（2）20Ω；（3）0.33A；（4）1000N
【详解】解：（1）由题意可知，油箱加满油时，电路中的电流I＝0.6A，根据欧姆定律可得，R0两端的电压
（2）加满油时，电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以
（3）根据可得，40L汽油的质量
汽油的重力
G汽油＝m汽油g＝28kg×10N/kg＝280N
油箱对压力传感器的压力
F＝G油箱+G汽油＝60N+280N＝340N
由图2可知，此时Rx′＝40Ω，此时电路中的电流
（4）消耗汽油的体积
V′＝10L＝0.01m3
汽油完全燃烧放出的热量
Q放＝V′q汽油＝0.01m3×3.0×1010J/m3＝3.0×108J
汽车的有用功
W＝ηQ放＝3.0×108J×30%＝9.0×107J
汽车行驶的距离
s＝vt＝90km/h×1h＝90km＝9.0×104m
由W＝Fs可得，行驶过程中汽车受到的牵引力
因汽车匀速行驶，所以该过程中汽车受到的阻力
f＝F′＝1000N
答：（1）加满油时，R0两端的电压是3V；
（2）加满油时，Rx的阻值是20Ω；
（3）当油箱里还剩40L油时，电路中的电流约为0.33A；
（4）当该车以90km/h的速度匀速行驶1h消耗10L汽油，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功，则行驶过程中汽车受到的阻力为1000N。
11．2018年12月8日，在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射。2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，全人类首次实现月球背面软着陆，并成功释放“玉兔二号”巡视器。中继星“鹊桥”绕引力平衡点L2运动，保证了嫦娥四号与地球的全天候正常通信。如图甲所示：
（1）若某时刻中继星“鹊桥”与地球相距46万千米，中继星“鹊桥”与月球相距8万千米。北京地面控制中心发出的指令需要多少时间才能传送到月球背面的嫦娥四号？（已知无线电信号的传播速度为。）
（2）如图乙“玉兔二号”巡视器用时1.5h行驶了270m，刷新了记录。求“玉兔二号”巡视器的平均速度为多少m/min？
【答案】（1）1.8s；（2）3m/min
【详解】解：（1）中继卫星距离地球约46万千米，距离月球8万千米，指令是通过电磁波传播，传播速度为
由 可得，传播时间
（2）“玉兔二号”巡视器的平均速度
答：（1）北京地面控制中心发出的指令需要1.8s才能传送到月球背面的嫦娥四号；
（2）“玉兔二号”巡视器的平均速度为3m/min。
12．电动自行车越来越受到人们的青睐，不少人用电动自行车替代了摩托车。电动自行车使用前要先接在家庭电路上对车上的蓄电池充电（充电效率为80%）。骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力（电动机效率为75%）。已知小鸟牌某款电动自行车的质量为40kg、额定电压为36V；若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取g＝10N/kg。求：
（1）行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为50cm2，试计算行驶过程中地面受到的压强是多大？
（2）行驶10分钟，电动机对自行车做的功？
（3）通过电动机线圈的电流？
（4）骑行这个电动自行车3.6km需消耗家中多少电能？
【答案】（1）1×105Pa；（2）7.2×104J；（3）4.4A；（4）1.2×105J
【详解】解：（1）人和自行车的总重力为
行驶过程中地面受到的压力为
受力面积为
对地面的压强
（2）因人骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动车的牵引力为
由可得行驶的距离为
电动机对自行车做的功为
（3）电动机的效率为75%，由电动机的效率
可得电动机消耗的电能为
由可得通过电动机线圈的电流为
（4）由充电效率
可得消耗家中电能为
答：（1）行驶过程中地面受到的压强是1×105Pa；
（2）行驶10分钟，电动机对自行车做的功为7.2×104J；
（3）通过电动机线圈的电流为4.4A；
（4）骑行这个电动自行车36km需消耗家中1.2×105J的电能。
13．阅读下面短文并回答问题。
混合动力汽车
图甲是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示，汽车的某些参数如下表所示。（燃油热值q=4.0×107J/kg）
电机
输出最大功率/kW
40
电池
输出电压/V
300
最大容量/J
1.0×108
整车
质量/t
1
（1）求汽车在燃油条件下以50km/h的速度匀速行驶的输出功率P？
（2）“吨百公里能耗”是衡量新能源汽车的一项重要指标，“J/（100km·t）”是指车辆消耗的能量与行驶路程和车辆总质量乘积的比值，求该车在测试过程中的吨百公里能耗为多少J/（100km·t），并计算汽车的能量利用率？
（3）在汽车的测试过程中，若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能。该车在电池充满电的情况下以20km/h最多可行驶多少km？
【答案】（1）27777.8W；（2）8×108，37.5%；（3）160km
【详解】解：（1）由图乙可知，汽车在燃油条件下以50km/h的速度匀速行驶时受到的阻力为2000N，由于汽车在平直公路上行驶时受到的牵引力等于阻力，则牵引力
F=f=2000N
则输出功率
（2）由题意知，测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，内燃机消耗燃油10kg，则100km消耗20kg，则吨百公里能耗
由可得，汽车1h行驶的路程
s=vt=50km/h×1h=50km
汽车做的功
W机械=Fs=2000N×50×103m=108J
储存的电能为
W电=（80%-30%）×1.0×108=5×107J
汽车的能量利用率
（3）由图乙可知读出当车速为20km/h时的阻力为500N，当只用蓄电池提供动力且电能全部转化为机械能时获得的机械能即牵引力做的功
W机械′=（1-20%）Q总=80%×1.0×108J=8×107J
根据W=Fs知该车在电池充满电的情况下以20km/h最多可行驶的路程
答：（1）汽车在燃油条件下以50km/h的速度匀速行驶的输出功率为27777.8W；
（2 ）该车在测试过程中的吨百公里能耗为8×108J/（100km·t），汽车的能量利用率为37.5%；
（3）该车在电池充满电的情况下以20km/h最多可行驶160km。
14．电水壶的实用价值主要体现在加热速度快，一般烧一壶水只要5﹣8分钟，电热水壶可以说一种节能省电的快速加热器具。再就是使用方便，水开全自动断电，保障使用时的安全性。建议一般家庭选用全不锈钢快速电热水壶，这样可以避免塑料水壶使用安全性上问题。如图所示，是家用电热水壶及其铭牌，假设电热水壶电阻丝温度保持不变，求：
（1）电热水壶电阻丝阻值大小；
（2）把1.2L水从20℃加热到100℃，水吸收了多少热量？
（3）若加热过程中用了8分钟，则电水壶的热效率是多大？
【答案】（1）48.4Ω；（2）4.032×105J；（3）84%
【详解】解：（1）由 可知，电热水壶电阻丝的阻值
（2）由 可知，1.2L水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg
水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×1.2kg×(100℃-20℃)=4.032×105J
（3）由 可知，电热水壶消耗的电能
W=Pt=1000W×8×60s=4.8×105J
电热水壶的热效率
答：（1）电热水壶电阻丝阻值为48.4Ω；
（2）把1.2L水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为4.032×105J；
（3）若加热过程中用了8分钟，则电水壶的热效率是84%。
15．如图所示是一款电动独轮车，其车轮与水平地面的接触面积为30cm2，独轮车铭牌上标有：质量10kg，额定电压60V，最大功率600W。（g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg）求：
（1）若车胎能承受的最大压强为4×105Pa，该车在水平地面时的最大载重量是多少kg？
（2）若该车以最大功率行驶时的速度为10m/s，所受到的阻力为48N，该独轮车的效率是多大？
（3）若电动车以460W的功率行驶10min所耗的电能全部由燃烧汽油来获得，则需要消耗多少千克汽油？
【答案】（1）110kg；（2）80%；（3）0.006kg
【详解】（1）车轮与水平地面的接触面积为
S=30cm2=0.003m2
车对地面的压力为
F=pS=4×105Pa×0.003m2=1200N
因为在水平地面上，所以
G=F=1200N
总质量为
该车的最大载重量为
m物=m-m车=120kg-10kg=110kg
（2）独轮车匀速行驶时，受平衡力作用，则牵引力为
F′=f=48N
独轮车的机械功率为
P机械=F′v=48N×10m/s=480W
独轮车的效率为
（3）电动车消耗的电能
W=P电′t=460W×10×60s=2.76×105J
由Q放=W和Q放=mq可得，消耗汽油的质量为
答：（1）该车在水平地面时的最大载重量是110kg；
（2）独轮车的效率是80%；
（3）需要消耗0.006千克的汽油。
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