第15讲电学计算题--电学与力学结合
教学目标
1．电学与力学综合问题分析
【经典例题一】
1．如图所示，圆柱体A与B经细线绕过定滑轮相连（不计绳重及摩擦），B刚好浸没于水中，A置于压敏电阻Rx上，压敏电阻的电阻值Rx随压力F的变化关系如表所示，电源电压恒为6V，R0＝6Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V．已知，GA＝30N，GB＝15N，B的底面积为100cm，柱形容器底面积为500cm．求： （1）B刚好浸没时，电流表的示数为0.6A，此时Rx的阻值是多少？ （2）B刚好浸没时，电流表的示数为0.6A，B受到的浮力大小是多少？
（3）若逐渐将容器中的水排出，在电路安全的前提下，Rx的最大阻值是多少？能排出水的最大质量是多少？ F/N Rx/Ω
15 8
20 6
25 4
30 2
2
2
【解答】解：（1）由I＝可得，电流表的示数为0.6A时，电路的总电阻：R总＝＝
＝10Ω，
因串联电路的总电阻等于各部分电阻之和，所以此时Rx的阻值：Rx＝R总﹣R0＝10Ω﹣6Ω＝4Ω；
（2）根据表中数据可知，当Rx＝4Ω时，Rx受到的压力：F＝25N， 由于力的作用是相互的，所以A受到的支持力为25N；
对A进行受力分析可知，A受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力、拉力，则F拉＝GA﹣F支持＝30N﹣25N＝5N，
对B进行受力分析可知，B受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力、拉力，则B受到的浮力：F浮＝GB﹣F拉＝15N﹣5N＝10N；
（3）当电压表示数为3V时，R0两端电压：U0＝U﹣Ux＝6V﹣3V＝3V， 电路中的电流：I′＝
＝
＝0.5A，
由I＝可得，此时Rx的阻值：Rx′＝＝＝6Ω，
根据表中数据可知，此时的压力F′＝20N，
由于力的作用是相互的，所以此时A受到的支持力为20N 此时作用在绳子上的拉力：F拉′＝GA﹣F支持′＝30N﹣20N＝10N， 此时B受到的浮力：F浮′＝GB﹣F拉′＝15N﹣10N＝5N；
比较两次浮力可知，浮力变为原来的一半，所以B浸入的深度也变为原来的一半， 由F浮＝ρ水gV排可得，V排＝
＝
＝5×10m＝500cm，
﹣43
3
由V＝Sh可得，水面下降的高度：h′＝h＝＝＝5cm，
由V＝Sh和ρ＝可得，排出水的最大质量：m＝ρV＝ρSh′＝1.0×10kg/m×（500×10m﹣100×10m）×5×10m＝2kg。
2．如图所示是汽车的一种自动测量油箱内油量的简易装置，R是阻值均匀的变阻器，它的滑片连在杠杆的一端，当油箱内油面发生变化时，浮标通过杠杆使滑片P在电阻R上滑动，引起油量表的指针偏转。油量表实际上是一个量程为“0～0.6A”的电流表，
﹣42
﹣42
﹣2
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电源电压恒为12V，R0＝10Ω．当油箱中有55升汽油时，油量表的指针满偏；当油箱中的汽油还有5升时，滑片P刚好在R的中点，油量表的示数为0.1A，此时报警电路（图中未画出）开始自动报警，提醒司机尽快加油。问：
（1）油箱装满汽油时R0消耗的电功率是多少？ （2）变阻器R的总电阻是多少？
（3）油箱中汽油的体积V和变阻器接入电路的电阻R的关系为V＝60﹣0.5R（式中V的单位为升，R的单位为欧姆）。当油量表示数为0.4A时，油箱里还有多少升汽油？ （4）若要报警时的油量比5升多一些，请说出两种改进方法。 【解答】解：
（1）由题意可知，油箱装满汽油时，油量表的指针满偏，其示数为I0＝0.6A， 此时R0消耗的电功率：
P0＝I0R0＝（0.6A）×10Ω＝3.6W；
（2）当滑片P刚好在R的中点时，油量表的示数为0.1A， 由I＝可得，电路的总电阻： R总＝＝
＝120Ω，
2
2
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，滑动变阻器接入电路的阻值： R＝R总﹣R0＝120Ω﹣10Ω＝110Ω， 则变阻器R的总电阻：R＝220Ω；
（3）当油量表示数为0.4A时，电路的总电阻：
2021年中考物理电学满分训练15讲第15讲电学计算题电学与力学结合含解析.docx
