1、 中考物理 （河北专用） 题型突破五 综合计算题 一、力学计算 1.(2020河北邯郸摸底,37,6分)如图所示,圆柱形容器内有未知液体,一个底面积为0.01 m2、高为0.2 m的 实心圆柱体金属块,用绳子系住,静止在容器底部,此时容器底部液体压强为7 000 Pa,液面距底部高度h 为0.5 m,以2 cm/s的速度匀速竖直向上提起金属块。(g取10 N/kg,不计液体阻力)求: (1)未知液体的密度。 (2)未露出液面前金属块所受浮力大小。 (3)如果金属块重73 N,在匀速提升10 s过程中拉力所做的功。 答案答案 (1)1.4103 kg/m3 (2)28 N (3)9 J 解析解析
2、 (1)由p=gh可得, 未知液体的密度=1.4103 kg/m3 (2)金属块体积V=0.01 m20.2 m=210-3 m3 金属块在未露出液面前,V排=V=210-3 m3 金属块所受浮力F浮=gV排=1.4103 kg/m310 N/kg210-3 m3=28 N (3)匀速提升10 s上升的高度h=vt=2 cm/s10 s=0.2 m 分析可知,金属块仍浸没在液体中 绳子的拉力:F=G-F浮=73 N-28 N=45 N 拉力所做的功W=Fh=45 N0.2 m=9 J p gh 7 000 10/0.5 Pa N kgm 2.(2020河北唐山路南一模,37,6分)如图所示,重
3、力为16 N的物体A在拉力F的作用下,5 s内匀速运动了0.5 m,拉力F所做的功为2.5 J。已知动滑轮重0.5 N,克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例为10%,求: (1)拉力F的功率。 (2)拉力F的大小。 (3)物体A与地面间的摩擦力大小。 答案答案 (1)0.5 W (2)2.5 N (3)4 N 解析解析 (1)拉力的功率 P=0.5 W (2)绳子自由端移动的距离s绳=2sA=1 m 由W=Fs得F=2.5 N (3)克服绳重及摩擦所做的额外功 W额1=W总10%=0.25 J 动滑轮上升的高度h=sA=0.5 m,提升动滑轮所做的额外功 W额2=G动h=0.5 N0.5 m
4、=0.25 J W有=W总-W额1-W额2=2.5 J-0.25 J-0.25 J=2 J 物体A受到的拉力 FA=4 N 由于物体A匀速运动,物体A受到地面的摩擦力与拉力是平衡力 W t 总 2.5 5 J s W s 总 绳 2.5 1 J m A W s 有 2 0.5 J m f=FA=4 N 3.(2019浙江杭州,34,6分)如图所示,将密度为0.6克/厘米3、高度为10厘米、底面积为20厘米2的圆柱体放 入底面积为50厘米2的容器中,并向容器内加水。(g取10牛/千克) (1)当水加到2厘米时,求圆柱体对容器底的压力大小。 (2)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,求圆
5、柱体在液面上方和下方的长度之比。 答案答案 (1)0.8 N (2)23 解析解析 (1)以圆柱体为研究对象进行受力分析: F支=G-F浮 =物gV物-水gV排 =(物h物-水h浸)gS柱 =(0.6103 kg/m30.1 m-1.0103 kg/m30.02 m)10 N/kg2010-4 m2 =0.8 N 容器底对圆柱体的支持力和圆柱体对容器底的压力是一对相互作用力 F压=0.8 N (2)压力为0 容器对圆柱体的支持力为0 F浮=G物 水gh下S柱=物gh物S柱 = h h 物 下 水 物 33 33 1.0 10/ 0.6 10/ kg m kg m 5 3 = h h 上 下 5
6、-3 3 2 3 4.(2019湖北鄂州,37,8分)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。由此 处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触)。物块下放过程中,弹簧测 力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示(g取10 N/kg,水=1.0103 kg/m3)。求: (1)物块浸没在水中受到的浮力。 (2)物块的密度。 (3)从物块刚好浸没在水中到h=10 cm过程中,水对物块下表面的压强变化了多少? 答案答案 (1)4 N (2)2103 kg/m3 (3)600 Pa 解析解析 (1)弹簧测力计的最大示数F最大=8 N,此时
7、物块未浸入水中,则物块重力G=F最大=8 N 物块浸没时,弹簧测力计的示数F示=4 N 物块浸没时受到的浮力 F浮=G-F示=8 N-4 N=4 N (2)由F浮=水gV排得物块的体积V=V排=410-4 m3 物块的质量m=0.8 kg 物块的密度物=2103 kg/m3 (3)由图乙可知,h=4 cm时物块刚好浸没在水中,从物块刚好浸没水中到h=10 cm过程中,物块下表面变化 的深度 h=h-h=10 cm-4 cm=6 cm=0.06 m 水对物块下表面的压强变化p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.06 m=600 Pa F g 浮 水 33 4 1.0 10/10/
8、 N kg mN kg G g 8 10/ N N kg m V -43 0.8 4 10 kg m 5.(2019河北唐山路南二模,37)如图所示,一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上,OA=20 cm,M是棱长为 10 cm的正方体,N重20 N。当OB=10 cm时,M对水平面的压强为2103 Pa。求: (1)绳子的拉力; (2)正方体M的密度; (3)现用一水平拉力使N以5 cm/s的速度向右匀速直线运动,若使M对地面的压力恰好为零,需要经过的时 间。(g取10 N/kg) 答案答案 (1)10 N (2)3103 kg/m3 (3)4 s 解析解析 (1)设绳子的拉力为FA,M、N的
9、重力分别为G1、G2 根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得,FA OA=G2 OB FA=10 N (2)由于p=,则F支=F压=pS=2103 Pa10010-4 m2=20 N M受重力、绳子向上的拉力FA及地面对它的支持力F支 G1=FA+F支=10 N+20 N=30 N m=3 kg =3103 kg/m3 (3)设N运动到距离O点L处时,M对地面的压力刚好为零,此时绳子上的拉力FA=G1 FA OA=G2 L,则L=30 cm 2 G OA OB2010 20 Ncm cm F S 1 G g 30 10/ N N kg m V 3 3 (0.1 ) kg m A 2 F G O
10、A3020 20 Ncm N N运动的距离s=L-OB=30 cm-10 cm=20 cm N运动的时间t=4 s s v 20 5/ cm cm s 6.(2019河北保定一模,37)如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图,已知井 深10 m,物体重G=4.2103 N,汽车重G车=3104 N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2103 N,汽车受到的阻力为 车重的0.05。请计算: (1)若汽车运动的速度为1.2 m/s,则将物体由井底拉至井口,需要多长时间? (2)滑轮组的机械效率是多少? (3)若汽车发动机的效率为25%,则将物体拉至井口需消耗多少汽油?(汽油的热值为4
11、.2107 J/kg) 答案答案 (1)25 s (2)70% (3)0.01 kg 解析解析 (1)由图可知,滑轮组中由3段绳子承担物重,则物体上升的速度为:v物=v车=1.2 m/s=0.4 m/s 物体由井底拉至井口需要的时间:t=25 s (2)滑轮组的机械效率为: 1=70% (3)由题意可得,汽车受到的阻力为:f=0.05G车=0.053104 N=1 500 N 汽车匀速直线运动,受到平衡力作用,在水平方向上,汽车受到向右的牵引力、向左的拉力和向左的阻力 作用,由力的平衡条件可得牵引力:F牵=F+f=2103 N+1 500 N=3 500 N 汽车运动的距离:s=3h=310
12、m=30 m 牵引力做功为:W牵=F牵s=3 500 N30 m=1.05105 J 需要消耗的汽油完全燃烧放出的热量: Q=4.2105 J 1 3 1 3 h v物 10 0.4 / m m s W W 有 总 Gh Fs Gh F 3h G 3F 3 3 4.2 10 3 2 10 N N 2 W 牵 5 1.05 10 25% J 消耗汽油的质量:m=0.01 kg Q q 5 7 4.2 10 4.2 10/ J J kg 二、电学计算 1.(2020河北九地市联考,27,7分)如图甲所示电路中,电源电压可调,定值电阻R1的阻值为10 ,R2为标有 “100 1 A”的滑动变阻器,灯
13、泡L的规格为“6 V 3 W”,且灯丝电阻不随温度变化。只闭合开 关S、S3时,灯泡L恰能正常发光。 (1)求灯泡正常发光时的电阻和此时的电源电压。 (2)若电源电压调为18 V时,闭合S、S2,断开S1、S3,电压表的量程为015 V,在电路安全的情况下,求滑动变 阻器连入电路的阻值范围。 (3)去掉电压表。开关S、S1、S2、S3都闭合,此时电阻R1消耗的功率为3.6 W,将一电流表A串联在该电路 的某一处,移动滑动变阻器的滑片P至某一处,使电流表A的示数为图乙所示。请确定电流表A所有可能 连接的位置,并计算出此时滑动变阻器接入电路的阻值R2(除不尽时结果保留一位小数)。 答案答案 (1)
14、12 11 V (2)2460 (3)见解析 解析解析 (1)只闭合S、S3时,L与R1串联,L正常发光 则有:RL=12 I=IL=0.5 A U1=IR1=0.5 A10 =5 V U=U1+UL=5 V+6 V=11 V (2)S、S2闭合时,L与R2串联,电压表选015 V量程,测R2两端电压,依题意当U2=15 V时,R2连入电路的电阻 最大 UL=U-U2=18 V-15 V=3 V =,=,R2大=60 当I大=0.5 A时,R2连入电路的电阻最小 R总=36 2 U P L L 2 (6 ) 3 V W P U L L 3 6 W V 2 U U L 2 R R L 大 3 1
15、5 V V 2 12 R 大 U I大 18 0.5 V A R2小=R总-RL=36 -12 =24 R2的取值范围为2460 (3)S、S1、S2、S3都闭合时,R1与R2并联 则U=6 V 此时电源电压为6 V,通过R1的电流为 I1=0.6 A 由电流表表盘可知I=0.3 A或I=1.5 A,所以电流表不可能在R1支路,可能在R2支路或干路上。 电流表在R2支路时,因R2允许通过的最大电流为1 A0.3 A,所以电流表示数只能是I=1.5 A I2=I-I1=1.5 A-0.6 A=0.9 A R2=6.7 11 PR3.610W 1 U R 6 10 V 2 U I 6 0.3 V
16、A 2 U I 6 0.9 V A R2可能为20 或6.7 。 2.(2019湖北黄冈,17,7分)某型号电热水瓶具有加热、保温、电动出水及干烧断电功能。其简化电路如 图所示。S1是壶底温控开关,通常闭合,当壶底发热盘的温度达到120 自动断开。S2是壶壁温控开关, 按下时对水加热,水烧开后自动断开,电热水瓶处于保温状态。S3是电动出水开关,按下时闭合,电磁泵将 水抽出。已知电热水瓶保温功率为50 W,加热功率为1 000 W。 (1)电热水瓶处于保温状态且不抽水时,电路中的电阻是多大? (2)闭合S3,电磁泵两端电压为12 V。已知R3阻值为200 ,求电磁泵的电功率。 (3)若水烧开后,
17、S2没有自动断开,则瓶里的水烧干后,经过多长时间,S1才会断开?已知发热盘质量为0.5 kg, 比热容为0.5103 J/(kg )。设水烧干瞬间,发热盘的温度为110 ,不计热损失。 答案答案 (1)968 (2)12.48 W (3)2.5 s 解析解析 (1)分析电路可知,当电热水瓶处于保温状态且不抽水时,电路中只有R2工作 由P=UI=得R2=968 (2分) (2)闭合S3,电磁泵与R3串联,通过R3的电流:I3=1.04 A(1分) 电磁泵的功率:P泵=U泵I泵=U泵I3=12 V1.04 A=12.48 W(1分) (3)不计热损失,瓶里的水烧干后,电流产生的热量全部被发热盘吸收
18、,Q电=Q吸 P加热t=cm(t1-t0),故从水烧干到S1断开,经历的时间为 t= = =2.5 s(3分) 2 U R 2 U P保温 2 (220 ) 50 V W 3 3 U R 220 -12 200 VV 10 cm(t -t ) P加热 3 0.5 10/()0.5(120-110 ) 1 000 J kgkg W 3.(2019四川成都,A25,6分)在如图甲所示的电路中,电源电压恒定不变,R1、R2为定值电阻,已知电灯L的 伏安特性曲线(即电流随两端电压的变化图像)如图乙所示。当开关S1、S3闭合,S2断开时,电流表的示数 为0.26 A;当开关S2、S3闭合,S1断开时,电
19、流表的示数为1.25 A;当开关S3闭合,S1、S2断开时,电流表的示数 为0.2 A。求: (1)当开关S1、S3闭合,S2断开,5 min内电路消耗的电能是多少? (2)当开关S3闭合,S1、S2断开,R2消耗的电功率是多大? 答案答案 (1)390 J (2)0.24 W 解析解析 (1)当开关S1、S3闭合,S2断开时,电路中只有L工作 已知IL=0.26 A,由图像可知UL=5 V,则电源电压U=UL=5 V W=UILt=5 V0.26 A300 s=390 J (2)当开关S2、S3闭合,S1断开时,电路中只有R1工作 R1=4 当开关S3闭合,S1、S2断开时,R1、R2和L三
20、者串联 已知I=0.2 A,由图像可知UL=3 V U1=IR1=0.2 A4 =0.8 V U2=U-U1-UL=1.2 V P2=U2I=1.2 V0.2 A=0.24 W 1 U I 5 1.25 V A 易错警示易错警示 识别电路是解答本题的关键,S1与S3闭合时,R1与R2被短路,电流只通过电灯L;S2与S3闭合时,R2 与L被短路,只有R1工作;只有S3闭合时,电流流过R1、R2与L,三个用电器串联;若S1、S2、S3均闭合,R1、R 2、L三个用电器并联。 4.(2019江西,21,7分)如图所示,电源电压保持不变,电流表的量程为00.6 A,电压表的量程为015 V,R1=20
21、 ,滑动变阻器R2的规格为“100 1 A”。 (1)闭合开关S1,断开开关S2、S3,电流表示数为0.4 A,求电源电压; (2)闭合开关S3,断开开关S1、S2,滑动变阻器滑片置于中点位置时,电压表的示数为4 V,求R3的阻值; (3)闭合开关S1、S2和S3,在不损坏电流表、电压表的情况下,求滑动变阻器R2的阻值取值范围。 答案答案 (1)8 V (2)50 (3)40 100 解析解析 (1)闭合开关S1,断开开关S2、S3,只有R1连入电路,电路中电流I=0.4 A 电源电压为U=IR1=0.4 A20 =8 V (2)闭合开关S3,断开开关S1、S2,滑动变阻器R2与电阻R3串联,
22、电压表并联在R2两端 R2两端电压U2=4 V,R3两端电压U3=U-U2=4 V 因串联电路电流处处相等,R3=R2中=50 (3)闭合开关S1、S2和S3,电阻R3被短接,电阻R1与R2并联。根据并联电路电压规律,各支路两端电压均等于 电源电压,U15 V,故电压表安全。为保护电流表安全,I最大=0.6 A I1=0.4 A I2最大=I最大-I1=0.6 A-0.4 A=0.2 A R2最小=40 滑动变阻器R2的阻值取值范围为40100 100 2 1 U R 8 20 V 2 U I 最大 8 0.2 V A 5.(2019河北唐山古冶一模,38)如图所示,电源电压为18 V且保持不
23、变,电阻R1为定值电阻,灯泡标有“6 V 3 W”字样,滑动变阻器R2上标有“30 1 A”字样,电流表量程为“00.6 A”和“03 A”,电压表 量程为“03 V”和“015 V”。 (1)只闭合开关S和S1,调节滑动变阻器的滑片,使灯泡正常发光,求此时电路消耗的总功率。 (2)只闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为12 V时,电流表的示数为0.4 A,求电阻R1的 阻值。 (3)只闭合S和S2,调节滑动变阻器的滑片,发现电流表和电压表偏转角度相同(可能重新选择了电表量程), 且整个电路能够安全工作,讨论并计算此时电流表示数的可能值。 答案答案 (1)9 W (2)15
24、(3)见解析 解析解析 (1)只闭合开关S和S1,灯泡与R2串联,调节滑片,灯泡正常发光时,电路中的电流:I=I额=0.5 A 电路消耗的总功率P=UI=18 V0.5 A=9 W (2)只闭合开关S和S2,R1与R2串联,电压表测R2两端电压,则R1两端电压:U1=U-U2=18 V-12 V=6 V R1=15 (3)只闭合S和S2,R1和R2串联。 若电压表选择015 V量程,电流表选择03 A量程,当电压表与电流表偏转角度相同时,R2=5 ,此时 电路中的电流I=U/(R1+R2)=0.9 A,这种情况可以。 若电压表选择015 V量程,电流表选择00.6 A量程,当电压表与电流表偏转
25、角度相同时,R2=25 , 此时电路中的电流I=0.45 A,这种情况可以。 P U 额 额 3 6 W V 1 1 U I 6 0.4 V A 0.5n 0.1n 18 155 V 0.5n 0.02n 12 U RR 18 1525 V 若电压表选择03 V量程,电流表选择00.6 A量程,当电压表与电流表偏转角度相同时,R2=5 ,此 时电路中的电流I=0.9 A,此时的电流超过了电流表的量程,所以不可以。 若电压表选择了03 V量程,电流表选择了03 A量程,当电压表和电流表偏转角度相同时,R2=1 , 此时电路中的电流I=1.125 A,此时的电流超过了滑动变阻器的安全电流,所以不可
26、 以。 0.1n 0.02n 12 U RR 18 155 V 0.1n 0.1n 12 U RR 18 151 V 6.(2019河北唐山路北三模,37)如图所示,小灯泡L上标有“6 V 3 W”字样,电流表量程为00.6 A,电压 表量程为015 V,变阻器R的最大电阻为120 。只闭合S1,滑片置于a点时,变阻器连入电路中的电阻为 Ra,且RaR0=65,灯L正常发光,电流表示数为Ia。只闭合S2,移动滑片,当滑片置于b点时,电流表示数为Ib, 此时是电压表示数与滑片置于a点时相等,IaIb=53(灯丝电阻不随温度变化)。求: (1)小灯泡的电阻。 (2)定值电阻R0和电源电压U。 (3
27、)在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定值的情况下,只闭合S1时,变阻器连入电路的最 小电阻为多少?在电表的示数不超过量程,只闭合S2,电路消耗的最小功率为多少? 答案答案 见解析 解析解析 (1)小灯泡电阻RL=12 (2)只闭合S1,R与L串联,滑片置于a点小灯泡正常发光 Ia=I额=0.5 A 只闭合S2,R0与R串联 由=得Ib=Ia=0.3 A 根据电源电压不变 U额+Ua=U0+Ub 据题意:Ua=Ub得U0=U额=6 V U0=IbR0 定值电阻R0=20 2 U P 额 额 2 (6 ) 3 V W P U 额 额 3 6 W V a b I I 5 3 3 5 0 b U I 6 0.3 V A 由=得Ra=R0=20 =24 电源电压U=U额+Ua=6 V+0.5 A24 =18 V (3)只闭合S1时,电路中最大电流Imax=0.5 A R总=36 变阻器连入电路的最小阻值 Rmin=R总-RL=36 -12 =24 只闭合S2,电压表为15 V时R最大 U0=18 V-15 V=3 V I=0.15 A 电路消耗的最小功率 Pmin=UI=18 V0.15 A=2.7 W a 0 R R 6 5 6 5 6 5 U Imax 18 0.5 V A 0 0 U R 3 20 V
