2020年苏科版中考物理专题40-力、热、电学综合计算（二）学案

这是一份2020年苏科版中考物理专题40-力、热、电学综合计算（二）学案，共20页。
专题40-力、热、电学综合计算（二）
1、(2019·大连)有轨电车是大连城市发展历史的一个标志，它利用电动机提供动力，是一种清洁环保的交通工具，如图所示，有轨电车电动机的耗电功率为6×104W。电能转化为机械能的效率为75%，一辆有轨电车以18km/h的速度在平直轨道上匀速行驶了100s，试求：

（1）有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程是多少？
（2）这段路程中电动机消耗的电能是多少？
（3）有轨电车在平直轨道上匀速行驶时受到的阻力是多少？
2、（2018•哈尔滨）随着生活水平的提高，汽车成为人们常用的交通工具。下表是两种汽车的相关数据：
某电动汽车
某燃油汽车
空车质量：2t
空车质量：1.4t
充满一次电：①电池储存电能：80kW•h
②能行驶的最大路程：300km（高速）
百公里平均消耗油量：
8L（高速）
电费单价：0.7元/kW•h
油费单价：7元/L
请回答：
（1）电动汽车工作时电动机最大功率为90kW，工作电压为300V，求电动机工作时最大电流是多少？电动机工作5min，电流所做的功最多是多少？
（2）电动汽车和燃油汽车轮胎与地面的总接触面积均为0.1m2，求两空车静止时对水平地面的压强之比。
（3）若从哈尔滨经高速公路自驾到某地旅游，两地距离S为2000km，电费或油费的预计支出为700元，通过计算说明两车能否到达目的地。（高速路上能满足充电或加油的需求）

3、（2017·镇江）建设居民楼雨水蓄水系统是镇江市海绵城市建设项目之一，让市民不再“城市看海”。图1是小明设计的地下蓄水池（未画出）水位监测及排水电路，R为电阻箱，RF为置于池底的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知：电压U=12V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，铁质开关K被释放，当I≥0.048A时，K被吸上，从而通过控制池底水泵将水位保持在一定的范围内；电磁铁线圈电阻不计，RF的阻值随池内水位变化关系如图2所示。

（1）当池内水位升高时，RF受到水的压力将变　 　；
（2）请在图1中接入一电压表，要求当水位升高时电压表的示数增大；
（3）若此电路能控制池内的最低水位0.5m，求所能控制的最高水位；
（4）为既能调高池内最高水位，又能使池内最高与最低水位的高度差保持不变，小明采取了减小R的调节方案，该该方案是　 　的（选填“可行”或“不可行”），你的理由是　 　。
4、(2019·云南)压力传感器是电子秤中的测力装置，可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。小刚从某废旧电子秤上拆下一个压力传感器，探究其阻值与所受压力大小（不超过250N）的关系，如图是小刚设计的实验电路图。电源电压恒定，R0为定值电阻，R1为压力传感器。
（1）连接电路时开关应　 　，电路中R0的作用是　 　。
（2）闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压，电路出现的故障是　 　；排除故障后，逐渐增大R1受到的压力，闭合开关，读出电流表和电压表的示数，计算出对应的R1的阻值，记录如表，第5次测深时，电压表示数为4V．电流表示数为0.2A．此时R1的阻值为　　欧。请根据表中的数据在图2中画出R1随F变化的关系图象。
次数
1
2
3
4
5
6
F/N
0
50
100
150
200
250
R1/Ω
60
50
40
30

10
（3）通过实验探究可归纳出，R1的阻值随压力F大小变化的关系式为　 　，当R的阻值为32时，R1上受到的压力是　 　N，若此压力为压力传感器在电子称正常工作时受到的压力，则电子秤应显示　 　kg。
S
R1
R0
A

甲 乙
5、（2017•昆明）某品牌轿车的质量为M（含驾乘人员），车的钢质外壳密度为ρ1、质量为m，发动机的效率为η1．若该车在平直道路上匀速行驶受到地面的摩擦力为车总重的k倍（k＜1，为常数），受到的空气阻力为f，忽略其他摩擦阻力。经过技术革新，厂家将车外壳换成了等体积，密度为ρ2的新材料（ρ2＜ρ1），并对车子的流线型进行了优化，使车子受到的空气阻力降低了2%，还将车子的发动机效率提高到了η2．改进后汽车以相同的速度匀速行驶，求改进后汽车的耗油量m2与改进前的耗油量m1的比。（设改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同。不带单位计算）
6、(2019·菏泽)如图所示，一个质量600kg、体积0.2m3的箱子沉入5m深的水底，水面距离地面2m，若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.5m/s的速度将箱子从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）。求：

（1）箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强；
（2）箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力；
（3）物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率；
（4）整个打捞过程中请你分析哪个阶段电动机的输出功率最大，并计算出这个最大值。
7、（2019•鼓楼区二模）某实验小组设计了一个“汽车超载报警电路”，原理如图甲所示。其中ABO是杠杆组件（质量忽略不计），O为支点，B点为汽车重力承压点，A端的压杆作用于压敏电阻，AB：BO＝3：1．在测量电路中，R为压敏电阻，阻值随压力变化的关系如下表所示。对于小灯泡：电流I＝150mA是无车（不发光）与有车（发绿光）通过的分界点；U≥2.5V是发红光的报警点，灯泡电流随电压变化的曲线如图乙所示。电源电压为6V且保持不变。求：

压力F/N
0
5
10
15
20
25
30
…．
压敏电阻R/Ω
30
27
24
21
18
15
12
…．
（1）系统恰好报警时小灯泡的功率。
（2）无汽车通过时，压敏电阻1min内消耗的电能。
（3）该系统报警时汽车的总重量（精确到0.1）
（4）不改变电路元件和杠杆组件，若要增大报警时载重量，可以采取什么措施？
8、（2019·河南）某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压U恒为15V，定值电阻R0=10Ω，R1为一竖直固定光滑金属棒，总长40cm，阻值为20Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80N，高60cm，底面积为100cm2。当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中，此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。闭合开关S，试问：
（1）当水位下降时，金属棒接入电路的长度 ，电压表示数 。(两空均选填“增大”或“减小”)
（2）当水位处于位置A时，电压表的示数为多少?
（3）水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?(已知ρ水=1.0×10kg/m3，g=10N/kg)

9、（2017•安顺）如图甲是一种恒温调奶器，可以自动调试好加水的奶粉，然后加热到最适合宝宝饮用的温度40℃，还可以自动保温，特别适合夜间使用。图乙是机器的参数表及电路简图（R1、R2为电热丝，S为双触点自动开关）。求：

（1）调奶器处于保温状态时的工作电流（结果保留两位小数）？
（2）电阻R2的阻值？
（3）若把200g调好的奶粉从20℃加热到40℃所用时间为32s，则调好的奶粉的比热容是多少（不计热损失）？
10、（2019•镇江）某电热加湿器具有防干烧功能，可在水量不足时自动停止工作，其工作原理如图所示；水箱中的加热器具有高、低两挡功率调节功能，其内部电路（未画出）由开关S和阻值分别为121Ω和48.4Ω的电阻丝R1、R2组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部，上端与一立方体浮块相连，浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定：仅当浮块处于图中虚线位置时，固定在水箱侧壁处的磁控开关方能闭合而接通电路。

（1）当处于高功率挡时，加热器工作2.5min所产生的热量全部被1kg的水吸收后，水温升高了50℃．已知加热器处于低功率挡时的功率为400W，电压U＝220V，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）。
①求加热器处于高功率挡时的功率；
②请画出加热器内部电路。
（2）当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时，浮块下表面积距水箱底部的高度为20cm，弹簧对浮块的弹力大小为6N，浮块（含磁铁）的质量为0.4kg，g取10N/kg。
①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积；
②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为　　cm，理由是　 　。
11、(2019·泰安)某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA，其电阻R随温度变化的规律图像如图乙所示，电源电压U1恒为6V。当电磁铁线圈中的电流I＞8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接触，加热电路接通；当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时，继电器上方触点和触点c接触，保温电路接通。热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3均置于储水箱中，U2＝220V，加热时的功率P加热＝2200W，保温时的功率P保温＝110W，加热效率η＝90%，R2＝2R1，水箱内最低温度为0℃，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）。

（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？若R0为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。
（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？
（3）该热水器在加热状态下，将44 kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间？
12、科技小组设计了一个给工件镀膜的电路模型，通过改装电压表来观察和控制工件放入镀膜中的深度。如图，电源电压恒定，R0为定值电阻，在压敏电阻RX上放有托盘，托盘上放有容器(不计托盘和容器的质量) ，容器内装有40N 的水。闭合开关，用轻质杠杆连接不吸水的圆柱体工件，将工件两次浸入水中(均未浸没且不触底，水未溢出)，第一次工件下表面距水面 2cm，电压表示数为 6V，杆的作用力为10N；第二次工件下表面距水面6cm，电压表示数为4V，杆的作用力为6N。压敏电阻上表面的受力面积为20cm2，其电阻值RX随压力F的变化关系如右表。 G 取 10N/kg， ρ水=1.0x103kg/m3，求：

（1）工件未浸入水中时，压敏电阻所受的压强。
（2）工件下表面距水面 2cm时，其下表面所受水的压强。
（3）为使工件浸入镀膜液中的深度越深(未浸没)，电压表的示数越大，从而控制镀膜情况，你认为应该怎样利用现有元件改进电路?
（4） 在原设计电路中，如果工件两次浸入水中压敏电阻所受压强的变化大于6000Pa，该电路的电源电压。
13、（2017•威海）图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的16楼，他乘电梯从1楼匀速升到16楼用时50s，已知每层楼的高度为3m。小明重600N，轿厢重5400N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此时程，解答下列问题。

（1）拉力F的功率为多大？
（2）动滑轮A提升小明的机械效率为多少？
（3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作，当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为6V，保护电阻R2=100Ω，电阻式压力传感器R1的阻值随乘客压力（F压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过0.02A时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为700N，该电梯最多可以乘载多少人？
14、(2019·台州)电冰箱是通过温度控制器控制压缩机的开或停来控制温度的。某冰箱的温控制冷和照明电路，如图甲。冰箱内温度控制器工作原理如图乙，硬杆OAB可绕固定点O转动，感温包内充有感温剂气体，膜盒会因感温包内气体压强的变化而改变对A点推力大小。

（1）请将答题纸图甲中的a、b、c三个接线头连入家庭电路。
（2）温度控制器接通电路的工作过程是：当感温剂气体温度上升时，____________，动触点和固定触点接通，压缩机开始工作。
（3）某同学模拟冰箱温控制冷电路，制作了一个恒温箱，如图丙。恒温箱中温度控制器的轻质硬杆OA长为5厘米，OB长为12厘米，注射器的最大刻度为30毫升，刻度部分长为10厘米。
m/g
80
160
240
l/cm
12.8
13.6
14.4


查阅资料得知，在弹性限度内，弹簧的 长度L与所挂钩码质量m的关系遵循函数y=km+b(k和b为常数)。为了确定该弹簧k和b的值，在弹簧上挂钩码测得三组数据如上表。当设定的温度为40℃时，弹簧长14厘米，触点C和D恰好接通。请计算此时注射器内气体的压强。（已知当时大气压为1×105帕）
（4）丙图中，温度控制器硬杆上的连结点O、B、E、F均固定，调温旋钮转轴及触点D也固定，调温旋钮已调到最低温度，在不更换元件的情况下，如何将恒温箱设定温度调节得更低？
15、（2019·大庆）善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。

（1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝　 　（用给出的物理量表示），由此可知，此密度计漂浮在煤油（密度为0.8×103kg/m3）中时浸入深度h煤油＝　 　h水（填数值），密度计刻度特点是　 　（选填选项前序号①上小下大 ②上大下小 ③均匀 ④上疏下密 ⑤上密下疏）。
（2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。
①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是　 　Ω。
②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。
（3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时的密度为1.1×103kg/m3。杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m，则合金块的密度是　 　kg/m3。（g取10N/kg）
专题40-力、热、电学综合计算（二）
1、(2019·大连)有轨电车是大连城市发展历史的一个标志，它利用电动机提供动力，是一种清洁环保的交通工具，如图所示，有轨电车电动机的耗电功率为6×104W。电能转化为机械能的效率为75%，一辆有轨电车以18km/h的速度在平直轨道上匀速行驶了100s，试求：

（1）有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程是多少？
（2）这段路程中电动机消耗的电能是多少？
（3）有轨电车在平直轨道上匀速行驶时受到的阻力是多少？
【答案】（1）500m（2）6×106J（3）9000N。
2、（2018•哈尔滨）随着生活水平的提高，汽车成为人们常用的交通工具。下表是两种汽车的相关数据：
某电动汽车
某燃油汽车
空车质量：2t
空车质量：1.4t
充满一次电：①电池储存电能：80kW•h
②能行驶的最大路程：300km（高速）
百公里平均消耗油量：
8L（高速）
电费单价：0.7元/kW•h
油费单价：7元/L
请回答：
（1）电动汽车工作时电动机最大功率为90kW，工作电压为300V，求电动机工作时最大电流是多少？电动机工作5min，电流所做的功最多是多少？
（2）电动汽车和燃油汽车轮胎与地面的总接触面积均为0.1m2，求两空车静止时对水平地面的压强之比。
（3）若从哈尔滨经高速公路自驾到某地旅游，两地距离S为2000km，电费或油费的预计支出为700元，通过计算说明两车能否到达目的地。（高速路上能满足充电或加油的需求）

【答案】（1）电动机工作时最大电流是300A，电动机工作5min，电流所做的功最多是2.7×107J；
（2）两空车静止时对水平地面的压强之比为10：7。
（3）电动汽车能到达目的地，燃油汽车不能到达目的地。
3、（2017·镇江）建设居民楼雨水蓄水系统是镇江市海绵城市建设项目之一，让市民不再“城市看海”。图1是小明设计的地下蓄水池（未画出）水位监测及排水电路，R为电阻箱，RF为置于池底的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知：电压U=12V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，铁质开关K被释放，当I≥0.048A时，K被吸上，从而通过控制池底水泵将水位保持在一定的范围内；电磁铁线圈电阻不计，RF的阻值随池内水位变化关系如图2所示。

（1）当池内水位升高时，RF受到水的压力将变　 　；
（2）请在图1中接入一电压表，要求当水位升高时电压表的示数增大；
（3）若此电路能控制池内的最低水位0.5m，求所能控制的最高水位；
（4）为既能调高池内最高水位，又能使池内最高与最低水位的高度差保持不变，小明采取了减小R的调节方案，该该方案是　 　的（选填“可行”或“不可行”），你的理由是　 　。
【答案】（1）大；（2）如下图；（3）所能控制的最高水位1m；（4）R的阻值调小时，RF1和RF2的阻值都会增大，所以池内最高水位也会增大，但是最高和最低水位时，RF的对应的阻值差（RF1﹣RF2）却保持不变，由图象可知池内最高与最低水位的高度差△H会增大。

4、(2019·云南)压力传感器是电子秤中的测力装置，可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。小刚从某废旧电子秤上拆下一个压力传感器，探究其阻值与所受压力大小（不超过250N）的关系，如图是小刚设计的实验电路图。电源电压恒定，R0为定值电阻，R1为压力传感器。
（1）连接电路时开关应　 　，电路中R0的作用是　 　。
（2）闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压，电路出现的故障是　 　；排除故障后，逐渐增大R1受到的压力，闭合开关，读出电流表和电压表的示数，计算出对应的R1的阻值，记录如表，第5次测深时，电压表示数为4V．电流表示数为0.2A．此时R1的阻值为　　欧。请根据表中的数据在图2中画出R1随F变化的关系图象。
次数
1
2
3
4
5
6
F/N
0
50
100
150
200
250
R1/Ω
60
50
40
30

10
（3）通过实验探究可归纳出，R1的阻值随压力F大小变化的关系式为　 　，当R的阻值为32时，R1上受到的压力是　 　N，若此压力为压力传感器在电子称正常工作时受到的压力，则电子秤应显示　 　kg。
S
R1
R0
A

甲 乙
【答案】（1）断开；保护电路；（2）R1断路；20；如下图所示；（3）R1＝60－0.2F；140；14

5、（2017•昆明）某品牌轿车的质量为M（含驾乘人员），车的钢质外壳密度为ρ1、质量为m，发动机的效率为η1．若该车在平直道路上匀速行驶受到地面的摩擦力为车总重的k倍（k＜1，为常数），受到的空气阻力为f，忽略其他摩擦阻力。经过技术革新，厂家将车外壳换成了等体积，密度为ρ2的新材料（ρ2＜ρ1），并对车子的流线型进行了优化，使车子受到的空气阻力降低了2%，还将车子的发动机效率提高到了η2．改进后汽车以相同的速度匀速行驶，求改进后汽车的耗油量m2与改进前的耗油量m1的比。（设改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同。不带单位计算）
【答案】设改进后车外壳的质量为m′，汽车的行驶路程为S，汽油的热值为q，根据题意得：改进前

因为匀速运动，所以F1＝f1，f1＝kMg+f，
，
，
改进后：， ， ；
因为匀速运动，所以F2＝f2＝k（M﹣m+m′）g+0.98f，
则，
m2
故改进后与改进前的油耗量比：
6、(2019·菏泽)如图所示，一个质量600kg、体积0.2m3的箱子沉入5m深的水底，水面距离地面2m，若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.5m/s的速度将箱子从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）。求：

（1）箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强；
（2）箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力；
（3）物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率；
（4）整个打捞过程中请你分析哪个阶段电动机的输出功率最大，并计算出这个最大值。
【答案】（1）5×104Pa（2）2×103N（3）98.4%（4）整个打捞过程中箱子离开水面在空中时电动机的输出功率最大，为3.05×103W
7、（2019•鼓楼区二模）某实验小组设计了一个“汽车超载报警电路”，原理如图甲所示。其中ABO是杠杆组件（质量忽略不计），O为支点，B点为汽车重力承压点，A端的压杆作用于压敏电阻，AB：BO＝3：1．在测量电路中，R为压敏电阻，阻值随压力变化的关系如下表所示。对于小灯泡：电流I＝150mA是无车（不发光）与有车（发绿光）通过的分界点；U≥2.5V是发红光的报警点，灯泡电流随电压变化的曲线如图乙所示。电源电压为6V且保持不变。求：

压力F/N
0
5
10
15
20
25
30
…．
压敏电阻R/Ω
30
27
24
21
18
15
12
…．
（1）系统恰好报警时小灯泡的功率。
（2）无汽车通过时，压敏电阻1min内消耗的电能。
（3）该系统报警时汽车的总重量（精确到0.1）
（4）不改变电路元件和杠杆组件，若要增大报警时载重量，可以采取什么措施？
【答案】（1）系统恰好报警时小灯泡的功率为0.5W。
（2）无汽车通过时，压敏电阻1min内消耗的电能为40.5J。
（3）该系统报警时汽车的总重量为20.8N；
（4）将承压点B向O点移动 或将支点O向B点移动。
8、（2019·河南）某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压U恒为15V，定值电阻R0=10Ω，R1为一竖直固定光滑金属棒，总长40cm，阻值为20Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80N，高60cm，底面积为100cm2。当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中，此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。闭合开关S，试问：
（1）当水位下降时，金属棒接入电路的长度 ，电压表示数 。(两空均选填“增大”或“减小”)
（2）当水位处于位置A时，电压表的示数为多少?
（3）水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?(已知ρ水=1.0×10kg/m3，g=10N/kg)

【答案】（1）减小；减小；（2）10V；（3）水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了30cm；电压表的示数变化了5V。
9、（2017•安顺）如图甲是一种恒温调奶器，可以自动调试好加水的奶粉，然后加热到最适合宝宝饮用的温度40℃，还可以自动保温，特别适合夜间使用。图乙是机器的参数表及电路简图（R1、R2为电热丝，S为双触点自动开关）。求：

（1）调奶器处于保温状态时的工作电流（结果保留两位小数）？
（2）电阻R2的阻值？
（3）若把200g调好的奶粉从20℃加热到40℃所用时间为32s，则调好的奶粉的比热容是多少（不计热损失）？
【答案】（1）调奶器处于保温状态时的工作电流为0.07A；（2）电阻R2的阻值为100Ω；（3）调好的奶粉的比热容是4×103J/（kg•℃）。
10、（2019•镇江）某电热加湿器具有防干烧功能，可在水量不足时自动停止工作，其工作原理如图所示；水箱中的加热器具有高、低两挡功率调节功能，其内部电路（未画出）由开关S和阻值分别为121Ω和48.4Ω的电阻丝R1、R2组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部，上端与一立方体浮块相连，浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定：仅当浮块处于图中虚线位置时，固定在水箱侧壁处的磁控开关方能闭合而接通电路。

（1）当处于高功率挡时，加热器工作2.5min所产生的热量全部被1kg的水吸收后，水温升高了50℃．已知加热器处于低功率挡时的功率为400W，电压U＝220V，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）。
①求加热器处于高功率挡时的功率；
②请画出加热器内部电路。
（2）当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时，浮块下表面积距水箱底部的高度为20cm，弹簧对浮块的弹力大小为6N，浮块（含磁铁）的质量为0.4kg，g取10N/kg。
①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积；
②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为　　cm，理由是　 　。
【答案】（1）①加热器处于高功率挡时的功率为1400W；②加热器内部电路如下图。
（2）①浮块上升至虚线位置时排开水的体积为1×10﹣3m3；
②30；理由是当浮块对准磁控开关时才能通电，因而水位上升时也要保持浮块位置不变，则浮块此时必须是浸没的，即浮块的体积等于排开水的体积。

11、(2019·泰安)某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA，其电阻R随温度变化的规律图像如图乙所示，电源电压U1恒为6V。当电磁铁线圈中的电流I＞8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接触，加热电路接通；当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时，继电器上方触点和触点c接触，保温电路接通。热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3均置于储水箱中，U2＝220V，加热时的功率P加热＝2200W，保温时的功率P保温＝110W，加热效率η＝90%，R2＝2R1，水箱内最低温度为0℃，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）。

（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？若R0为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。
（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？
（3）该热水器在加热状态下，将44 kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间？
【答案】（1）由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA，电源电压U1=6V，控制电路中最小值是R总小== =400Ω，
当水箱内最低温度为0℃时，热敏电阻阻值最小，R最小，R最小=100Ω。
保护电阻R0的最小值，保护电阻阻值至少为R0=R总小－R最小=400Ω－100Ω=300Ω，
热水器刚开始保温时，控制电路中的总电阻R总== =750Ω，
热敏电阻的阻值为：R=R总－R最小=750Ω－300Ω=450Ω，
由图乙可知，此时水温为70℃；
（2）由题意和电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，电热水器处于加热状态，
P加热=+=2200W，且R2=2R1，
所以+=2200W，=2200W， =2200W，
解得：R1=33Ω，R2=2R1=2×33Ω=66Ω；
根据题意可知，电磁继电器上方触点和触点c接通时，电热水器处于保温状态，则由电路图知，此时R2、R3串联，根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率：P保温==110W，即=110W，解得：R3=374Ω；
（3）水吸收的热量：Q吸=cm（t－t0）=4.2×103J/（kg•℃）×44kg×（50℃－20℃）=5.544×106J：
根据热效率公式η=可得，
加热电路消耗的能量：W== =6.16×106J，
加热时间：t== =2800s。
12、科技小组设计了一个给工件镀膜的电路模型，通过改装电压表来观察和控制工件放入镀膜中的深度。如图，电源电压恒定，R0为定值电阻，在压敏电阻RX上放有托盘，托盘上放有容器(不计托盘和容器的质量) ，容器内装有40N 的水。闭合开关，用轻质杠杆连接不吸水的圆柱体工件，将工件两次浸入水中(均未浸没且不触底，水未溢出)，第一次工件下表面距水面 2cm，电压表示数为 6V，杆的作用力为10N；第二次工件下表面距水面6cm，电压表示数为4V，杆的作用力为6N。压敏电阻上表面的受力面积为20cm2，其电阻值RX随压力F的变化关系如右表。 G 取 10N/kg， ρ水=1.0x103kg/m3，求：

（1）工件未浸入水中时，压敏电阻所受的压强。
（2）工件下表面距水面 2cm时，其下表面所受水的压强。
（3）为使工件浸入镀膜液中的深度越深(未浸没)，电压表的示数越大，从而控制镀膜情况，你认为应该怎样利用现有元件改进电路?
（4） 在原设计电路中，如果工件两次浸入水中压敏电阻所受压强的变化大于6000Pa，该电路的电源电压。
【答案】（1）工件未浸入水中时，压敏电阻所受的压强为2×104Pa；（2）工件下表面距水面 2cm时，其下表面所受水的压强为200Pa；（3）将电压改接到与R0并联；（4）该电路的电源电压为12V。
13、（2017•威海）图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的16楼，他乘电梯从1楼匀速升到16楼用时50s，已知每层楼的高度为3m。小明重600N，轿厢重5400N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此时程，解答下列问题。

（1）拉力F的功率为多大？
（2）动滑轮A提升小明的机械效率为多少？
（3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作，当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为6V，保护电阻R2=100Ω，电阻式压力传感器R1的阻值随乘客压力（F压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过0.02A时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为700N，该电梯最多可以乘载多少人？
【答案】（1）拉力F的功率为18000W；（2）动滑轮A提升小明的机械效率为10%；（3）该电梯最多可以乘载12人。
14、(2019·台州)电冰箱是通过温度控制器控制压缩机的开或停来控制温度的。某冰箱的温控制冷和照明电路，如图甲。冰箱内温度控制器工作原理如图乙，硬杆OAB可绕固定点O转动，感温包内充有感温剂气体，膜盒会因感温包内气体压强的变化而改变对A点推力大小。

（1）请将答题纸图甲中的a、b、c三个接线头连入家庭电路。
（2）温度控制器接通电路的工作过程是：当感温剂气体温度上升时，____________，动触点和固定触点接通，压缩机开始工作。
（3）某同学模拟冰箱温控制冷电路，制作了一个恒温箱，如图丙。恒温箱中温度控制器的轻质硬杆OA长为5厘米，OB长为12厘米，注射器的最大刻度为30毫升，刻度部分长为10厘米。
m/g
80
160
240
l/cm
12.8
13.6
14.4


查阅资料得知，在弹性限度内，弹簧的 长度L与所挂钩码质量m的关系遵循函数y=km+b(k和b为常数)。为了确定该弹簧k和b的值，在弹簧上挂钩码测得三组数据如上表。当设定的温度为40℃时，弹簧长14厘米，触点C和D恰好接通。请计算此时注射器内气体的压强。（已知当时大气压为1×105帕）
（4）丙图中，温度控制器硬杆上的连结点O、B、E、F均固定，调温旋钮转轴及触点D也固定，调温旋钮已调到最低温度，在不更换元件的情况下，如何将恒温箱设定温度调节得更低？
【答案】（1）如图下图；（2）气压增大，膜盒对A点的推力变大；（3）根据表格中的数据，代入函数关系式可得：12.8cm=k×80g+b，13.6cm=k×160g+b
解得：k=0.01cm/g，b=12cm 函数关系式是：L=0.01cm/g×m+12cm
当L=14cm时，m=200g=0.2kg
此时弹簧受到的拉力F=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N
根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2 得：2N×12cm=F2×5cm，解得F2=4.8N
由于注射器活塞体积V=30cm3，长L=10cm，故面积S=30cm3/10cm=3cm2=3×10-4m2,
所以，p＝= =1.6×104Pa
p气= p + p 0=1.6×104Pa+1×105Pa=1.16×105Pa
（4）注射器往左移（或：“注射器往上移”、“增加注射器内的气体”）

15、（2019·大庆）善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。

（1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝　 　（用给出的物理量表示），由此可知，此密度计漂浮在煤油（密度为0.8×103kg/m3）中时浸入深度h煤油＝　 　h水（填数值），密度计刻度特点是　 　（选填选项前序号①上小下大 ②上大下小 ③均匀 ④上疏下密 ⑤上密下疏）。
（2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。
①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是　 　Ω。
②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。
（3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时的密度为1.1×103kg/m3。杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m，则合金块的密度是　 　kg/m3。（g取10N/kg）
【答案】（1）；1.25h水；①（2）200；减小（3）5.1×103。