题型复习(四)
第3讲
综合计算题
力、热、电大综合的计算
力、电综合计算
题型之一
1．(2016·泸州)电子秤因精准和便于携带已普遍取代杆秤．某科技兴趣小组根据理想电压表的内部电阻无穷
大、并联在电路两端时通过它的电流几乎为零和表盘刻度均匀的特点，用电压为3 V的电源U、阻值为10 Ω的电阻R、理想电压表及其他元件制作了如图所示的简易电子秤．其中轻质托盘和弹簧的质量不计，当托盘中所称质量变化时，与电阻R相连的滑片P平行地上下无摩擦滑动，电压表示数与被测物体的质量成正比．当电子秤处于待称状态时滑片P停在最上端a点，电压表示数为0，当被测物体最大称量m＝30 kg时，滑片P刚好处于最下端b点．问：
(1)当电子秤处于待称状态时，电路中的电流强度为多少？此状态下通电少？
(2)当电压表示数为
1 min在电阻R上产生的热量为多
U′＝1.2 V时，被称量物体的质量m′为多少？
解：(1)当电子秤处于待称状态时，R全部接入电路中工作，此时电流
U3 V
I＝＝＝0.3 A
R10 Ω
1 min产生的热量为：
Q＝IRt＝(0.3 A)
(2)当电压表示数为
22
×10 Ω×60 s＝54 J
1.2 V时，与电压表并联的电阻阻值为：
U′1.2 V′＝＝＝4 ΩR
I0.3 A
所以被称物体的质量：
m′＝
4 Ω10 Ω
×30 kg＝12 kg
2．(2016·重庆)物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量仪．它主要是由探头A和控制盒B构成，它们之间
2
用有绝缘皮的细导线相连形成回路，如图甲所示．其中探头A是一个底面积为10 cm、高5 cm、重2.5 N的圆柱
体，探头A的底部为压敏电阻R(R与水接触的表面涂有绝缘漆)，工作时底部始终与水平面相平，压敏电阻R随表
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面压力大小的变化如图乙所示．A和B间的电路连接关系如图丙所示，其中电源电压恒为3 V，电流表盘改装成深
度表(导线的重力与体积均不计
)．兴趣小组的同学将探头A缓慢放入水中，求：
(1)探头A有1
2
体积浸入水中时，
R底部受到水的压强是多少帕？
(2)探头A全部浸入水中时，导线对探头A的拉力是多少牛？
(3)将探头投入看似不深的水平池底，静止时(R与池底未紧密结合
)导线已松弛，电流表示数是
盘0.4 A处应该标水的深度值为多少米？
解：(1)探头A有1
2体积浸入水中时，R底部的深度：
h＝1
12×5 cm＝2.5 cm＝0.025 m
R底部受到水的压强：
p3
3
1＝ρgh1＝1.0×10 kg/m×10 N/kg×0.025 m＝250 Pa
(2)探头A缓慢放入水中时处于平衡状态，探头
A全部浸入水中时，受到的浮力：
FgVgSh＝1.0×103
kg/m3
×10 N/kg×10×10－4
m2
×5×10－2
浮＝ρ排＝ρgV＝ρ m＝0.5 N
对探头A进行受力分析有：
F浮＝G－F′，导线对探头A的拉力：
F′＝G
－F′＝2.5 N－0.5 N＝2 N (3)当电流表示数是
0.4 A时，由I＝U
R
可得
R的阻值：R＝U3 V
I＝0.4 A
＝7.5 Ω
由图乙可知，压敏电阻
R表面压力F＝75 N
容器底部对A的支持力：
F支＝G
－F浮＝2.5 N－0.5 N＝2 N 水对A底部的压力：
F压＝F－F支＝75 N－2 N＝73 N 由p＝F
S可得，压敏电阻受到的压强：
p2
＝FS＝73 N410×10－4 m2
＝7.3×10 Pa 水的深度：
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0.4 A，则表
p27.3×104 Pa＝＝7.3 m h2＝
ρｇ1.0×103 kg/m3×10 N/kg
所以，表盘0.4 A处应该标水的深度值为
7.3 m
6 V(保持不变)；定值电阻(电阻忽略不计)，R是一
3．(2016·枣庄)如图甲所示是某压力测力计的电路原理示意图，图中电源电压为
0的规格是“520 ΩR
0.01 A”，起保护电路的作用；测力显示器是由电流表改装成的种新型电子元件，其阻值R随压力F大小变化的关系如图乙所示．求：
(1)R0允许消耗的最大功率是多少？
(2)通过分析图乙，请直接写出电子元件的阻值(3)该测力计所能测量的最大压力是多少？
(4)若要增大该测力计所能测量的最大压力，请写出一种改进方法．
0的规格可知，电阻解：(1)由定值电阻R
R随压力F变化的关系式．
R0允许通过的最大电流0允许消耗的最大功率：I0＝0.01 A，则R
P0＝I20R0＝(0.01 A)
2
×520 Ω＝0.052 W
(2)由图乙可知，电子元件的阻值(3)电路中的最大电流
R随压力F变化的关系式为R＝－0.4 Ω/N×F＋200 Ω
U6 V
R总＝＝＝600 Ω
I00.01 A
U
I0＝0.01 A，由I＝可得，电路中的总电阻：
R
R的最小阻值：
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，
Rmin＝R总－R0＝600 Ω－520 Ω＝80 Ω
由图乙可知，此时压力最大为
F＝300 N
(4)增大R0的阻值或减小电源电压
4．(2016·河池)小华到商厦看到载货电梯后，对其结构和工作原理产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到，电梯是通过电动机带动钢丝绳，利用滑轮组来提升重物，其机械部分结构如图甲所示．某次工作电梯在25
3
s内将质量为500 kg的重物匀速提升15 m，电动机对钢丝绳的拉力F＝3×10 N．为了安全，电梯设置有超载自
U动报警系统，其控制电路工作原理如图乙所示，已知电源电压＝8 V，保护电阻R1＝100 Ω，电阻式压力传感器
(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图丙所示．求：
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(1)提升物体的有用功率；(2)滑轮组的机械效率；(3)当电流表的示数达到
20 mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于多少牛？
解：(1)根据题意可知有用功即是对重物所做的功
W有用＝G物h＝500 kg×10 N/kg×15 m＝7.5×10
有用功的功率
4
J
W有用7.5×104 J
＝＝3 000 W P有用＝t25 s
G物hG物h5 000 NW有用G物η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈56%
W总FsF·3h3F3 000 N×３(2)滑轮组的机械效率
(3)当电流表的示数达到20 mA时，电梯会发出超载警报声，说明此时电梯承载的物重达最大值，由
此时电路中的电阻：
R＝U
8 VI＝0.02 A
＝400 Ω
R1、R2串联，根据串联电路电阻大小有关系有
R2＝R－R
1＝400 Ω－100 Ω＝300 Ω由图丙可知，当
R2＝300 Ω时，R2所受的压力F＝8 000 N
根据二力平衡知识可知，电梯承载的物重
G＝F＝8 000 N，即电梯承载的物重应小于
8 000牛
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I＝U
R
得
题型之二电、热综合计算
1．(2016·临沂)容量为5.0 L的某品牌电热水壶如图甲所示，其加热功率为2 kW，保温功率为121 W．简化电路图如图乙所示，S是保温和加热的自动转换开关，在1个标准大气压下，让该壶正常工作，将一满壶初温为20 ℃的水烧开．求：
[水的比热容为
4.2×10 J/(kg·℃)]
3
(1)水吸收的热量．
(2)加热时间(不计热量损失)．(3)电阻R2的阻值．
m33－33
解：(1)由ρ＝得5.0 L水的质量m＝ρＶ＝1.0×10 kg/m×5.0×10 m＝5.0 kg
V
水吸收的热量
Q＝cmΔｔ＝4.2×10 J/(kg·℃)×5.0 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.68×10 J
36
WWQ1.68×106 J
(2)由P＝得t＝＝＝＝840 s
tP热P热2×１03 W
(3)当开关S闭合时，电热水壶处于加热状态，只有
2接入电器中工作，由R
U2
P＝得
R
U2（220 V）2R2＝＝＝24.2 Ω
2×103 WP热
2．(2016·滨州)有一只电热水壶，其铭牌上标有“3
的比热容4.2×10 J/(kg·℃)，g取10 N/kg.求：
220 V
1 210 W”的字样，不考虑温度对电阻的影响，水
(1)它正常工作时通过电阻丝的电流有多大？(2)它正常工作时电阻丝的电阻有多大？
(3)当实际电压为200 V时，该电热水壶的效率为腾，需要加热多少分钟？
解(1)由P＝UI得
80%，在一标准大气压下将壶内
1 kg的水由20 ℃加热至沸
I＝P/U＝1 210 W/220 V＝5.5 A
(2)由I＝U/R得R＝U/I＝220 V/5.5 A＝40 Ω(3)水吸收的热量
Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×10 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.36×10 J
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中考物理总复习题型复习(四)综合计算题第3讲力、热、电大综合的计算(含16年中考)试题新人教版
