2022年中考物理二轮专题复习 专题七综合应用专题

这是一份2022年中考物理二轮专题复习 专题七综合应用专题，共37页。试卷主要包含了效率的理解，2×103 J/]，0×107 J/kg)等内容，欢迎下载使用。
专题七　综合应用专题
类型　效率类综合应用题专练

总述　1.效率的理解：人们利用各种设备进行能量的转化或转移时，必然伴随能量的损失，在各种能量的转化和转移过程中，有效利用的能量与消耗的总能量之比就是效率。
2．效率问题分析方法：
①一个过程：分析题中能量的流向，即来源和去处；
②两个方向：根据求解的问题和已知条件确定是正向计算效率，还是已知效率逆向计算其他物理量；
③选择公式：根据条件选择合适的公式，分步求解。
一、机械效率
方法指导　机械效率的理解与计算
(1)竖直滑轮组(不计绳重、摩擦)　

η＝＝＝＝＝
(2)水平滑轮组(不计滑轮重、绳重)

η＝＝＝＝
(3)斜面

η＝＝＝＝
例1　建筑工人用如图1甲所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定。某次工人用滑轮组在20 s内将重150 N的建材匀速提升了10 m，作用在绳端的拉力F为100 N。不计绳重与摩擦，求：

图1
(1)工人做的有用功；
(2)动滑轮的重力；
(3)滑轮组的机械效率；
(4)某次提升建材时滑轮组的机械效率为80%，求此次所运送建材的重力。
解：(1)工人做的有用功：___________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________
(2)由图可知，n＝__________，不计绳重和摩擦，拉力F＝__________(G＋G动)
动滑轮的重力：________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
(3)拉力端移动的距离：_____________________________________________
拉力做的总功：____________________________________________________
滑轮组的机械效率：_________________________________________________________
(4)方法一：当滑轮组的机械效率为80%时，由
η′＝＝＝80%，解得此次所运送建材的重力：G′＝__________N
方法二： 当滑轮组的机械效率为80%时，设重物上升的高度为h′，则
有用功：________________________________________
拉力：________________________________________________
绳端移动距离：________________________________________________
总功：___________________________________________________
由于η′＝＝80%，代入W有′、W总′、G动＝50 N可得η′＝__________________＝80%
解得此次所运送建材的重力：G′＝__________N
例2　如图2所示，斜面长3 m，高0.75 m，用F＝20 N的力在5 s内将一重60 N的物体由斜面底端匀速拉到斜面顶端。求：(物体长不计)

图2
(1)克服物体重力做功的功率；
(2)斜面的机械效率；
(3)物体在斜面上受到的摩擦力；
(4)改变斜面的粗糙程度，仍使重为60 N的物体由斜面底端匀速拉到斜面顶端，此时斜面的机械效率为60%，求此时的拉力F。
(5)请写出一种提高斜面效率的方法。
解：(1)克服物体重力做的功：_________________________________________
__________________________________________________
克服物体重力做功的功率：__________________________________________________
(2)拉力做的功：_________________________________________________
斜面的机械效率：_______________________________________________
(3)额外功：______________________________________________
物体在斜面上受到的摩擦力：________________________________________
(4)斜面的粗糙程度改变后拉力做的总功：
W总′＝__________________________________________
此时的拉力：F′＝_____________________________________________________
(5)________________________________________________________________________。
二、热机效率
方法指导　热机效率的理解与计算　

η＝
例3　某型号汽车在一段平直公路上匀速行驶了36 km，用时0.5 h，消耗燃油1.5×10－2 m3(假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×103 kg/m3，燃油热值为4.5×107 J/kg)；车的总质量为3×103 kg，受到的阻力为车重的0.1倍，g取10 N/kg。
(1)求该汽车牵引力所做的功；
(2)求该汽车发动机消耗的总能量；
(3)求该汽车发动机的效率；
(4)若该汽车在平直公路上匀速行驶的路程为s，发动机牵引力为F，发动机效率为η，燃油的热值为q，则汽车在这段路程内消耗燃油的质量是多少？(用字母表示)
解：(1)该汽车的重力：______________________________________________
____________________________
该汽车受到的阻力：________________________________________
___________________________________
由于汽车匀速行驶，汽车受到的牵引力与阻力二力平衡，则牵引力： _______________
汽车牵引力做的功：______________________________________________
_____________________________
(2)消耗燃油的质量：_________________________________________
__________________________________
汽车发动机消耗的总能量：__________________________________________________
____________________________________
(3)汽车发动机的效率：____________________________________________________
_________________________________________________
(4)分析：此问中消耗汽油的质量可通过公式__________进行计算，其中Q放需通过公式__________计算，该公式中有用功需要通过公式W有＝__________计算，则计算步骤如下：
汽车牵引力做的功：______________________________________
燃油完全燃烧放出的热量：___________________________________________________
消耗燃油的质量：___________________________________________________
三、电、力转换效率
方法指导　电动机效率的理解与计算　

η＝＝
例4　新能源汽车节能减排，绿色环保，成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如下表：

空车质量
1 380 kg
电池容量
42 kW·h
轮胎与地面总接触面积
0.03 m2
最高时速
120 km/h
　　假如汽车上只有司机一人，质量为60 kg，汽车以60 km/h的速度匀速行驶36 km，耗电9 kW·h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。(g取10 N/kg)
(1)电动机的工作原理是______________________(选填“电流的磁效应”或“磁场对通电导线的作用”)。电动汽车前进和倒退是通过改变__________来改变电动机的转动方向实现的。
(2)电动汽车对水平地面的压强是多少？
(3)电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？
(4)该电动汽车充满电后，以60 km/h的速度最多能行驶多远？
解：(2)电动汽车的总重力：____________________________________________________
___________________________________
电动汽车对水平地面的压力：___________________________________________
_________________________________
电动汽车对水平地面的压强：_________________________________________
___________________________________
(3)电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力为平衡力，则电动汽车受到的牵引力：___________________________________________________________________________
电动汽车行驶36 km，牵引力做的功：_________________________________________
__________________________________
该过程消耗的电能：____________________________________________________
_______________________
电动汽车电能转化为机械能的效率：________________________________________
_______________________________________
(4)分析：此问中路程s需通过公式__________进行计算，其中W需通过公式__________计算，此问中W电＝__________，计算步骤如下：
该电动汽车充满电时，电池储存的电能：______________________________________
________________________________________________
获得的机械能：_________________________________________________________
______________________
行驶的路程：_________________________________________________
________________________________________________________________________
四、光、热转换效率
方法指导　太阳能热水器加热效率的理解与计算

η＝　　
例5　小明家购买了一台“太阳帆”牌太阳能热水器，该款热水器的参数如下：

真空管直径×长度(mm)
70×1 800
规格(支管)
15
外形尺寸(mm)
1 840×1 597×1 765
保湿层(mm)
60
水的质量(kg)
120
采光面积(m2)
2
　　(1)太阳能热水器工作时把太阳能转换为____________。
(2)正常光照下一天内该热水器能让初温为20 ℃的满箱水温度升高到70 ℃，求水吸收的热量；[水的比热容为c＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)假设该地区的日照强度为3×106 J/(m2·h)(日照强度表示每平方米面积上1 h得到的太阳光的能量)，若每天接收太阳能的时间以8.4 h计算，求该太阳能热水器的效率；
(4)小红家使用的太阳能热水器的水箱容量为100 kg，该太阳能热水器对太阳能的利用效率为40%，小红家所在地区每平方米得到的太阳辐射功率约为P＝1 400 W。如果将整箱水的温度从10 ℃加热到70 ℃，需要阳光照射5 h，那么该热水器的采光面积至少为多少？
解：(2)水吸收的热量：____________________________________
______________________________________________
(3)太阳能热水器8.4 h接收的太阳能：______________________________
_______________________________________________
该太阳能热水器的效率：_____________________________
________________________________________________
(4)分析：采光面积S与__________(选填“有用功”或“总功”)有关，此问中W有＝Q吸′＝__________，W总＝E′＝__________，计算步骤如下：
水吸收的热量：___________________________________________________________
_________________
热水器获得的太阳能：__________________________________________
_______________________________________
热水器的最小采光面积：_________________________________________________
五、电、热转换效率
方法指导　电热器效率的理解与计算　

η＝　　
例6　多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。如图3是某款养生壶及其铭牌。

图3
型号
×××
额定电压
220 V
频率
50 Hz
额定功率
1 000 W
容量
1.2 L
(1)在额定电压下，用该养生壶将满壶水从40 ℃加热到沸腾用时5 min 36 s，求该养生壶的加热效率；[当地气压为1标准大气压，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)在额定电压下，用该养生壶煮粥，将1.8 kg粥从20 ℃加热到80 ℃需要多久？[c粥＝4.0×103 J/(kg·℃)]
解：(1)水的质量：____________________________________________________
_________________________
标准大气压下，水的沸点为100 ℃，则水升高的温度：________________________________________________________________________
水吸收的热量：______________________________________________
_____________________________
养生壶消耗的电能：________________________________________
____________________________________
养生壶的加热效率：________________________________________
___________________________________
(2)粥吸收的热量：________________________________________
____________________________________
消耗的电能：______________________________________________
加热时间：_____________________________________________________
六、发电类能量转换效率
方法指导　(1)光、电转化效率　

η＝
(2)热、电转化效率

η＝
(3)力、电转化效率

η＝＝
例7　随着科技的发展，太阳能路灯的使用日渐普及。太阳能路灯白天通过太阳能电池板发电并储存于蓄电池中，晚上蓄电池为路灯供电。
(1)太阳能路灯白天工作时的能量转化过程是______________________________。
(2)某太阳能路灯的太阳能电池板的面积为0.5 m2，该地区太阳光照射到地面的辐射功率为1 500 W/m2，若太阳光照射8 h能使该路灯正常工作6天，路灯每天工作8小时，路灯工作时的平均功率为15 W。则太阳能电池板把太阳能转化为电能的效率是多少？
(3)某太阳能路灯的太阳能电池板的面积为0.8 m2，它将太阳能转化为电能的效率为15%，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到150 W，则当地垂直太阳光方向1 m2范围内太阳能电池板接收太阳辐射的最大功率为多少？
解：(2)太阳能电池板接收太阳能的功率：__________________________________
_________________________________________
照射8 h，接收的太阳能：_________________________________
__________________________________________
路灯正常工作6天消耗的电能：_________________________________
___________________________________________
则太阳能电池板把太阳能转化为电能的效率：
________________________________________________________________________
(3)太阳能电池板1 s产生的电能：_________________________________
___________________________________________
太阳能电池板1 s接收的电能：_____________________________
_______________________________________________
当地垂直太阳光方向1 m2范围内太阳能电池板接收太阳辐射的最大功率：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
例8　据报道，我国抽水蓄能电站在运、在建装机容量已跃居世界第一。抽水蓄能电站可以调剂电力供应，在深夜时用过剩的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水池内，白天则放水发电，以补充电能不足。若上蓄水池长为150 m，宽为30 m，如图4所示，从深夜11时至次日凌晨4时抽水，使上蓄水池水面增高20 m，而抽水过程中水上升的高度始终保持为400 m，不计抽水过程中其他能量损耗，(g取10 N/kg)求：

图4
(1)抽水蓄能电站在发电时，将__________能转化为__________能。水库对周围的气候有一定的调节作用，是因为水的__________大。
(2)水的重力势能增加多少？
(3)抽水机的功率为多大？
(4)每晚抽上去的水能发电7×104 kW·h，则此抽水蓄能电站发电机的效率是多少？
(5)若该抽水蓄能电站一天的发电量由热电转换效率为30%的热电厂来提供，需要消耗多少煤？(煤的热值q＝3.0×107 J/kg)
解：(2)抽水机抽水的体积：__________________________________
_________________________________________
水的质量：______________________________________
水的重力：_________________________________
___________________________________________
水增加的重力势能：________________________________
___________________________________________
(3)抽水机做的功：_____________________________________
______________________________________
抽水机的功率：_________________________________________________________
(4)此抽水蓄能电站发电机的效率：_______________________________________
(5)该抽水蓄能电站一天的发电量：_____________________________________
______________________________________
煤完全燃烧放出的热量：____________________________________
_______________________________________
消耗煤的质量：_____________________________________

1．(2021泰安)如图5所示，甲工人用水平推力F甲推动重为750 N的货物，在水平路面上匀速移动2 m至仓库门口A处，用时10 s，此过程中甲工人做功的功率P甲＝30 W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3 m到达指定位置B，拉力F乙＝80 N。求：

图5
(1)甲工人做的功；
(2)货物移动时受到的摩擦力；
(3)该滑轮组的机械效率。




2．如图6所示，重为3.2×104 N的汽车，经过一段水平路面，再以9.6×104 W的功率匀速爬上高50 m、长100 m的斜坡，已知汽车上坡时的机械效率为80%。求：

图6
(1)使用斜面可以__________(选填“省力”或“省功”)；
(2)汽车爬坡时牵引力所做的功；
(3)汽车爬坡时的速度。














3．如图7是一辆载满防疫物资的货车。货车满载时，车轮与水平地面接触的总面积为1 m2，对地面的压强为5×105 Pa。货车到送货地点要经过一座路面平直的桥梁，这座桥限重55 t。(g取10 N/kg，柴油的热值q＝4.3×107 J/kg)

图7
(1)请通过计算货车满载时车和货物的总质量，判断货车是否允许通过这座桥；
(2)货车以20 m/s的速度在平直公路上行驶，发动机的输出功率为200 kW，求货车受到的阻力；
(3)若货车发动机的效率为40%，以20 m/s的速度在该平直公路上行驶17.2 km，消耗柴油的质量是多少？










4．如图8是一款电动助力车，车上的蓄电池为电动机提供电能，电动机驱动车辆行驶，下表是这款电动助力车的部分参数。(g取10 N/kg)请回答：

最高车速
36 km/h
一次充电可

行驶里程
100 km


蓄电池
48 V　20 A·h
电动机功率
300 W
整车质量
40 kg
骑行噪声
≤40 dB


图8
(1)“20 A·h”为蓄电池电容量，表示充满电后若以20 A的电流放电，可放电1 h，求蓄电池充满电后所储存的电能。
(2)若质量为60 kg的人骑电动助力车在水平路面上以30 km/h的速度匀速行驶20 min，期间受到的阻力是人与车总重的0.03倍，求：
①电动机克服阻力做的有用功；
②电动机将电能转化为机械能的效率。
(3)从环保角度分析比较电动助力车与燃油摩托车对环境的污染情况。



5．某品牌太阳能热水器平均每小时接收4.2×106 J的太阳能，在5 h的有效照射时间内，使热水器中质量为100 kg、初温为20 ℃的水温度升高到40 ℃。水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，求：
(1)热水器中的水吸收的热量；
(2)热水器的效率η；
(3)若改用天然气来加热这些水，则需要燃烧多少天然气？(天然气的热值q＝4×107 J/m3，假设加热的效率为60%)











6．(2021铜仁改编)图9甲、乙是小明家的电饭锅及其电路原理图，该电饭锅有高温和保温两挡，由开关S进行调节。已知R0与R为电热丝，现将电饭锅接在220 V的电源上，使用高温挡工作时，电饭锅功率为1 000 W；使用保温挡工作时，电饭锅功率为440 W。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]根据相关知识，回答下列问题：

图9
(1)饭煮熟后，开关S将__________(选填“闭合”或“断开”)；
(2)电热丝R的阻值为多少？
(3)用此电饭锅高温挡将质量为1 kg、温度为25 ℃的水加热，使水温升高60 ℃，需用时5 min，求此加热过程中电饭锅的加热效率；
(4)在傍晚用电高峰期，小明想测量电饭锅工作时的实际电压，于是他断开了家中其他用电器，仅让电饭锅在高温挡工作4 min，此过程中如图丙所示的电能表的转盘转了162 r，则电路的实际电压是多少？










7．(2021平顶山二模)某地区利用当地丰富的太阳能资源发电，供生产生活使用。

图10
(1)太阳能发电有很多优点，请写出其中一个优点________________________；
(2)小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电，供电电路如图10甲所示。开关S控制电路中所有用电器，开关S1控制热水壶R1(220 V　484 W)，开关S2控制电暖气R2(220 V　2 420 W)。闭合所有开关，R1、R2同时工作，R1每分钟放出2.4×104 J的热量，求R2的实际功率；(R1和R2的阻值不随温度变化)
(3)已知在一段时间内，垂直于太阳光的1 m2面积上每1 s接收的太阳能为500 J；如图乙所示，太阳光与水平面夹角为60°，面积为4 m2的太阳能电池板竖直放置。太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为20%，求1 min内通过该太阳能电池板获得的电能。





类型　力学综合应用题(含模型建构)
一、生产生活工具类
1．如今智能化的生活方式越来越被人们接受，图1为一款智能擦窗机器人，它可以自动将窗玻璃擦拭干净，为高楼层外侧窗玻璃的清洗工作提供了极大的便利。它工作时借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，从而牢牢地吸附在竖直玻璃上。擦窗机器人工作时的实际功率为100 W，最大移动速度为4 cm/s。请完成下面各题：

图1
(1)擦窗机器人能牢牢地吸在竖直玻璃上是利用了__________；当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是____________。
(2)若擦窗机器人的擦拭面为边长20 cm的正方形，则擦拭时(机器人不倾斜)该擦窗机器人5 min内的最大擦拭面积为多少平方米？(机器人最后静止时覆盖的面积不计入擦拭面积)
(3)擦窗机器人在竖直向上以最大移动速度擦窗过程中有0.5%的电能用于克服重力做功，求擦窗机器人的质量。(g取10 N/kg)
















2．我国自主研制的第三代常规动力潜艇具备先进的通讯设备、武器、导航等系统和隐蔽性强、噪声低、安全可靠等优异性能，主要技术参数如下表(海水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)。求：

排水量
水上2 250 t，

水下3 000 t
最大潜水深度
300 m
最大


航速
水上30 km/h，

水下36 km/h
最大输出

功率(水下)
300 kW

(1)潜艇在水上航行时受到的浮力是多少？
(2)潜艇下潜到最大潜水深度处时，潜艇上一个面积是400 cm2的观察口受到海水的压力是多少？
(3)潜艇在水下以最大输出功率、最大航速匀速行驶1 h，求此运动过程中潜艇的牵引力大小。














3．鲲龙AG600水陆两栖飞机(如图2所示)是我国自主研制的“三个大飞机”(运－20、AG600和C919)之一，被誉为国之重器。AG600主要用于大型灭火和水上救援，可以从地面起飞和降落。也可以从水面起飞和降落。AG600空载时质量为41.5 t，最多可蓄水12 t。(g取10 N/kg)

图2
(1)某次试飞前，AG600蓄满水后静止在湖面上，求其排开湖水的体积；(ρ湖水＝1.0×103 kg/m3)
(2)在水面滑行测试中，AG600蓄一定质量的水，发动机牵引力的实际总功率为2 500 kW，AG600在水面上以36 km/h的速度匀速滑行了1 min，滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍，求所蓄水的质量；
(3)在一次灭火演练测试中，AG600蓄水后以最大巡航速度飞往假想火场并盘旋在火场上方165 m处，分次将所蓄水投下，每次投水120 kg，投下的水经24 s到达地面。求一次所投的水在下落过程中重力做功的平均功率。




























4．如图3甲为某兴趣小组设计的一种具有自动给水功能的装置的简化示意图，其中圆柱体A能沿固定杆在竖直方向上移动(不计圆柱体A与固定杆的摩擦，不计固定杆的体积)，当压力传感器B受到2 N的压力时，进水口阀门迅速关闭，注水结束。与进水口连接的输水管的横截面积为3 cm2，管中水流的平均速度为0.08 m/s，容器的底面积为0.1 m2。图乙为圆柱体A所受浮力F浮随容器内水面高度h变化的图像，g取10 N/kg。求：

图3
(1)注水至圆柱体A恰能上浮时，容器底受到的水的压强；
(2)圆柱体A的重力；
(3)注水结束时圆柱体A所受的浮力及注水所用的时间。



















二、重心迁移模型

图4
5．“引体向上”是一种增强手臂力量的体育锻炼项目，深受同学们的喜爱。该运动的规范动作是两手正握单杠，由悬垂开始，上提时，下颚须超过杠面；下放时，两臂放直，回到悬垂状态。小强每做一个规范动作上提时用时2 s，下放时用时0.5 s。已知小强的质量是54 kg，每次引体上升的高度如图4所示，(g取10 N/kg)则：
(1)若人的平均密度等于水的密度，小强的体积是多大？
(2)若小强站立时双脚与水平地面间的接触面积为0.03 m2，则他站立时对水平地面的压强是多大？
(3)小强上提时克服重力做功的平均功率是多少？




6．小明家的超市进了一批牛奶，小明仔细观察了牛奶的包装箱(如图5所示)，对上面的“堆码层数极限”标志产生了极大的兴趣。经查阅，该标志表示“相同包装件在仓储时的最大堆码层数”，即该牛奶箱最大堆码层是16层。另外，小明用刻度尺测量了包装箱的尺寸是35 cm×20 cm×10 cm。请解答下列问题：(g取10 N/kg)
图5


(1)已知箱中每盒牛奶的包装盒上都标有“净含量243 mL，250 g”的字样，这种牛奶的密度是多少？(保留两位小数)
(2)若在仓储时堆码层数达到了极限16层，则最下层的包装箱受到的压力是多少？上表面所承受的压强是多少？
(3)小明将牛奶堆放起来，在3 min内将15箱牛奶叠放在第一箱上面，请计算小明克服牛奶重力做功的平均功率。





三、杠杆模型
7．骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图6所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600 N的小明在一段时间内完成了50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度均为9 cm。求：

图6
(1)小腿肌肉对每只脚的拉力；
(2)在该段时间内，小明克服重力做的功。
8.小强所在的研究性学习小组，对一个半径r＝50 cm、质量m＝40 kg、质量分布均匀的圆柱体进行了测量与研究。(g取10 N/kg)

图7
(1)如图7甲所示，让圆柱体竖立在水平地面上，求圆柱体对水平地面的压强(π取3，结果保留一位小数)；
(2)如图乙所示，要把圆柱体通过滚动的方式推上h＝20 cm的台阶，需要使圆柱体离开地面绕台阶的C点转动，求此时作用在圆柱体上最小力F；
(3)小强在2 s内，把圆柱体从地面推上台阶，求小强克服圆柱体重力做功的功率。






9．科学家乘科学考察船前往北冰洋进行科学研究，在船的甲板上安装了一台起重机用来吊装科学探测器材。某次起重机用钢丝绳吊着质量为50 kg的探测仪，将它浸没在水中对北冰洋的水体进行研究。(ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)

图8
(1)探测仪受到的重力是多少？
(2)先将探测仪放入水面下30 m处，探测仪受到水的压强是多大？然后用钢丝绳施加300 N的拉力在60 s内将探测仪沿竖直方向向上匀速拉到水面下10 m处，拉力的功率是多少？(不计水对探测仪的阻力)
(3)探测仪在使用过程中体积不变，此探测仪的体积是多少？
(4)实验完毕后，起重机将探测仪回收，起重机的起重臂可以简化成粗细均匀、自身重力不计的杠杆，如图8所示是探测仪出水后(探测仪出水前后的质量不变)在空中处于静止状态的情景，在液压顶作用下，起重臂OA与水平方向成60°夹角，O为支点，OA长5.4 m，液压顶施加的力F作用于B点并与起重臂垂直，OB长1.5 m，此时液压顶对起重臂的作用力F是多大？





类型　电学综合应用题
一、滑片移动类
1．小华同学为探究水流对物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图1甲所示，电源电压保持3 V不变，电流表量程为0～1 A，电阻不计，粗细均匀的电阻丝MN全长12 cm，总电阻为9 Ω，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，弹簧弹力与其伸长量x的关系如图乙所示，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。滑片P与电阻丝MN始终保持良好接触。闭合开关，当水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝MN左端相接触，此时电流表满偏。(g取10 N/kg)

图1
(1)当水流速度增大时，电流表示数__________(选填“变大”“变小”或“不变”)；
(2)物体Q在水下1 m处，求所受液体压强；
(3)电阻R0的阻值为多少？
(4)如果滑块稳定后电流表示数为0.5 A时，物体Q所受到的冲击力大小为多少？
















2．(2021南京)综合实践活动中，同学们设计了一款可用电流表示数显示拉力大小的测力计模型，电流表示数随拉力的增大而增大。模型电路如图2甲所示，ab为长10 cm、阻值25 Ω的电阻丝，其阻值与长度成正比，滑片P左端固定在拉杆上，弹簧处于原长时，滑片P位于a端，电源电压恒为6 V，弹簧电阻恒为1 Ω，R0为4 Ω，其余部分电阻不计，电流表量程为0～0.6 A。忽略弹簧、拉杆和拉环的重力及滑片P与电阻丝的摩擦。

图2
(1)虚线框内接线柱“1”应与“__________”(选填“2”或“3”)连接。
(2)闭合开关S，弹簧处于原长状态时，R0消耗的功率多大？
(3)弹簧的伸长量ΔL与所受拉力F之间的关系如图乙所示，则电流表示数最大时显示的拉力多大？
(4)若去掉电流表，用一只电压表(量程0～3 V)与R0并联，利用电压表的示数来显示拉力的大小，电压表能显示的最大拉力是多少？
(5)在汇报交流阶段，同学们对模型设计的不足提出了改进措施。如图甲的方案，从电路的安全性考虑，其他条件不变，R0的阻值应不小于________Ω。
二、敏感电阻类
3．(2021泰安)物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量仪，如图3所示，它主要是由探头A和控制盒B构成，A、B之间用有绝缘皮的细导线相连。探头A是一个装配有压敏电阻Rx的圆柱体，压敏电阻Rx所受压力等于圆柱体底部所受压力。圆柱体底面积为1×10－3 m2、高0.05 m、重3 N，工作时底部始终与水平面相平。A、B之间的电路连接如图4甲所示，电源电压恒为12 V，闭合开关，当压敏电阻Rx受到的压力达到最大值800 N时，电路中的电流为10 mA，报警器(电阻不计)开始报警。正常工作时，压敏电阻Rx阻值随压力F的变化规律如图乙所示。(不考虑大气压强的影响，细导线重力与体积均不计，湖水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)。

图3 图4
(1)探头A的密度是多少？
(2)为保证压敏电阻Rx受到的压力达到最大值时报警器能正常报警，接入电路的定值电阻R0阻值为多大？
(3)小组同学将该装置带到湖面进行测量，当探头A在细导线的牵引下，下沉到湖中某深度处时，电压表示数是8 V，求此处的深度和此时细导线对探头A的拉力。





















4．如图5甲所示，是一个照明系统模拟控制电路。已知电源电压U＝4.5 V，定值电阻R0＝20 Ω，Rx为光敏电阻，其阻值与光照强度的关系如图乙所示(光照强度的单位符号为Lx，白天光照强度大于3 Lx)。闭合开关，当R0两端电压低至1.8 V时，控制开关自动启动照明系统(不考虑控制开关对虚线框内电路的影响)。利用该装置可以实现当光照强度低至某一设定值E0时，照明系统内照明灯自动工作。

图5
(1)照明灯开始工作时，通过R0的电流；
(2)本系统的E0是多大？若环境的光照强度降至E0后保持5 min不变，这段时间内Rx消耗的电能是多少？
(3)为节约电能，有时要求使E0＝0.8 Lx，在不更换电源和不改变控制开关自动启动电压的情况下，若将R0更换成其他阻值的定值电阻，则定值电阻R0的阻值应更换为多大？











5.(2021郑州二模)2021年4月16日中法德领导人举行视频峰会，提到将采取措施大幅降低碳排放强度。如图6甲所示是我国首创的十秒级闪充公交电车，这种电车采用超级电容，可以直接以电能形式储存能量。假设这种电车的质量(满载，含乘客)为15 t，匀速行驶时，电车受到的平均阻力f为车重G的0.02倍。(g取10 N/kg)则：

图6
(1)电车以36 km/h的速度沿直线匀速行驶时的功率是多大？
(2)若每次给这种电车充满电耗时30 s，可持续行驶5 km，匀速行驶时的效率为80%。则每次充满电，电车从充电桩所获得的电能及充电桩为电车充电时的输出功率P是多少？
(3)图乙是电车上安装的车速提醒装置的工作原理电路，闭合开关S，当电压表达到某一数值时，提醒驾驶员减速。电源电压U＝12 V，定值电阻R为10 Ω，图丙是Rv的阻值与车速关系的图像，车速从0加速到100 km/h过程中，电流表的变化范围是0.2～0.6 A。则车速为0时，Rv的电阻值是________Ω；当车速达到75 km/h时，电压表的示数为________V。




















三、敏感电阻＋电磁继电器类
6．某学校科技小组为杜绝餐饮浪费的行为，为学校餐厅设计了如图7甲所示的电路，控制电路的电源电压恒为6 V，R0的阻值为100 Ω，R1为压敏电阻，其阻值随压力大小变化的图像如图乙所示，学生就餐完毕将剩余食物和餐盘放到称重盘称重，若剩余食物和餐盘的总质量达到或超过限定值，报警器发出报警声，若未达到限定值则绿灯亮。(称重盘的质量和电磁铁线圈的电阻忽略不计，g取10 N/kg)

图7
(1)闭合开关S，根据安培定则可知电磁铁的上端是__________极；当称重盘所受压力增大时，电磁铁磁性__________(选填“增强”“减弱”或“不变”)，当压力增大到一定值时，动触点与B接触，电铃报警。
(2)若电流表示数为0.03 A时，报警器报警，则称重盘中食物和餐盘的总质量的限定值为多少克？
(3)当称重盘中食物和餐盘的总质量为400 g时，压敏电阻R1的电功率为多少？
(4)控制电路的电源使用时间久了，电源电压将减小，若还想在原限定值时报警，应__________(选填“增大”或“减小”)R0的阻值。

7．(2021绍兴)某兴趣小组设计了一种恒温箱电路，如图8甲所示，工作电路电源电压U1＝220 V，R1＝242 Ω，控制电路电源电压U2＝3 V，R2＝300 Ω，热敏电阻R能即时感知恒温箱内温度，其阻值与温度的关系如图乙，不计线圈的电阻，当线圈中的电流大于或等于40 mA时，继电器的衔铁被吸合，动触点A与静触点B接触；当线圈中的电流小于或等于30 mA时衔铁被释放，动触点A与静触点C接触。求：

图8
(1)闭合开关S1和S2，恒温箱开始工作，此时继电器的动触点A与静触点__________(选填“B”或“C”)相接触。
(2)电热丝R1正常工作5 min消耗的电能；
(3)分析计算恒温箱正常工作时的温度变化范围。











8．(2021南京二模)如图9所示是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220 V　22 W”的照明灯，晚上(光强E≤8 cd)自动发光，白天自动熄灭，电磁铁A的线圈电阻忽略不计。控制电路中，电源电压为4.5 V，R1为阻值9 Ω的定值电阻。R2为光敏电阻，其阻值随着光强的变化关系如下表所示。

图9

光强E/cd
1
2
3
4
5
6
电阻R2/Ω
72
36
24
18
14.4
12
(1)工作电路中导线a端应连接照明电路的__________(选填“火线”或“零线”)。
(2)照明灯L正常发光时，电阻为多大？
(3)当光强为8 cd时，照明灯L恰好自动熄灭，此时控制电路中电流为多少？R1的电功率为多少？
(4)如果控制电路的电源换成4节新的干电池，请通过计算说明，照明灯L有没有可能在白天就发光？





答案：
类型1　效率类综合应用题专练
例1　(1)W有用＝Gh＝150 N×10 m＝1 500 J
(2)2　
G动＝2F－G＝2×100 N－150 N＝50 N
(3)s＝nh＝2×10 m＝20 m
W总＝Fs＝100 N×20 m＝2 000 J
η＝＝＝75%
(4)方法一：200
方法二：W有′＝G′h′
F′＝(G′＋G动)
s′＝2h′
W总′＝F′s′＝(G′＋G动)×2h′＝(G′＋G动)h′
＝
200
例2　(1)W有＝Gh＝60 N×0.75 m＝45 J
P＝＝＝9 W
(2)W总＝Fs＝20 N×3 m＝60 J
η＝＝＝75%
(3)W额＝W总－W有＝60 J－45 J＝15 J
f＝＝＝5 N
(4)＝＝75 J
＝＝25 N
(5)增大斜面的倾角(或减小斜面的粗糙程度)
例3　(1)G＝mg＝3×103 kg×10 N/kg＝3×104 N
f＝0.1G＝0.1×3×104 N＝3×103 N
F＝f＝3×103 N
W＝Fs＝3×103 N×36×103 m＝1.08×108 J
(2)m油＝ρV＝0.8×103 kg/m3×1.5×10－2 m3＝12 kg
Q放＝m油q＝12 kg×4.5×107 J/kg＝5.4×108 J
(3)η＝＝＝20%
(4)Q放＝mq　η＝　Fs
W有＝Fs
Q放＝＝
m＝＝
例4　(1)磁场对通电导线的作用　电流方向
(2)G＝(m1＋m2)g＝(1 380 kg＋60 kg)×10 N/kg＝1.44×104 N
F压＝G＝1.44×104 N
p＝＝＝4.8×105 Pa
(3)F＝f＝0.05G＝0.05×1.44×104 N＝720 N
W有＝Fs＝720 N×36×103 m＝2.592×107 J
W电＝9 kW·h＝9×3.6×106 J＝3.24×107 J
η＝＝＝80%
(4)W＝Fs　η＝　42__kW·h
W电′＝42 kW·h＝1.512×108 J
W′＝W电′η＝1.512×108 J×80%＝1.209 6×108 J
s＝＝＝1.68×105 m＝168 km
例5　(1)内能
(2)Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×120 kg×(70 ℃－20 ℃)＝2.52×107 J
(3)E＝PSt＝3×106 J/(m2·h)×2 m2×8.4 h＝5.04×107 J
η＝＝＝50%
(4)总功　cm′Δt　
Q吸′＝cm′Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(70 ℃－10 ℃)＝2.52×107 J
E′＝＝＝6.3×107 J
S′＝＝＝2.5 m2
例6　解：(1)m水＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×1.2×10－3 m3＝1.2 kg
Δt＝100 ℃－40 ℃＝60 ℃
Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.2 kg×60 ℃＝3.024×105 J
W＝Pt＝1 000 W×336 s＝3.36×105 J
η＝＝＝90%
(2)Q吸′＝c粥m粥Δt′＝4.0×103 J/(kg·℃)×1.8 kg×(80 ℃－20 ℃)＝4.32×105 J
W′＝＝＝4.8×105 J
t′＝＝＝480 s
例7　(1)太阳能转化为电能，电能转化为化学能
(2)P太＝1 500 W/m2×0.5 m2＝750 W＝0.75 kW
E＝P太t太＝0.75 kW×8 h＝6 kW·h
W电＝Pt＝0.015 kW×6×8 h＝0.72 kW·h
η＝＝＝12%
(3)W电′＝P′t′＝150 W×1 s＝150 J
E′＝＝＝1 000 J
P太′＝＝＝1 250 W/m2
例8　(1)机械　电　比热容
(2)V＝150 m×30 m×20 m＝90 000 m3
m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×90 000 m3＝9×107 kg
G＝mg＝9×107 kg×10 N/kg＝9×108 N
W＝Gh＝9×108 N×400 m＝3.6×1011 J
(3)W总＝3.6×1011 J＝3.6×1011× kW·h＝1×105 kW·h
P＝＝＝20 000 kW
(4)η＝＝＝70%
(5)W电＝7×104×3.6×106 J＝2.52×1011 J
Q放＝＝＝8.4×1011 J
m煤＝＝＝2.8×104kg
专题能力提升
1．解：(1)由P＝可得甲工人做的功
W甲＝P甲t＝30 W×10 s＝300 J
(2)由W＝Fs可得甲工人的推力F甲＝＝＝150 N
因为货物在水平路面上被匀速推动，所以货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力，则货物移动时受到的摩擦力
f＝F甲＝150 N
(3)乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3 m
由题图知， n＝3，拉力端移动距离s乙＝ns2
该滑轮组的机械效率
η＝＝＝＝＝＝62.5%
2．解：(1)省力
(2)汽车爬坡时，牵引力做的有用功
W有＝Gh＝3.2×104 N×50 m＝1.6×106 J
牵引力所做的总功W总＝＝＝2×106 J
(3)由W＝Fs可得，汽车爬坡时的牵引力
F＝＝＝2×104 N
根据P＝＝＝Fv可得，汽车爬坡时的速度：
v＝＝＝4.8 m/s
3．解：(1)根据p＝知，该货车满载时，静止在水平路面上对地面的压力F压＝pS＝5×105 Pa×1 m2＝5×105 N
因为在水平路面上，所以压力等于重力，即G＝F＝5×105 N
根据G＝mg知，货车满载时车和货物的总质量
m＝＝＝5×104 kg＝50 t＜55 t
所以这辆货车允许通过这座桥。
(2)根据P＝＝＝Fv可知，货车受到的牵引力
F＝＝＝1×104 N
货车在平直公路上匀速行驶时受到的牵引力和阻力是一对平衡力，则货车受到的阻力f＝F＝1×104 N
(3)牵引力做的功
W＝Fs＝1×104 N×17.2×103 m＝1.72×108 J
由η＝得，柴油完全燃烧放出的热量
Q放＝＝＝4.3×108 J
根据Q放＝mq得，消耗柴油的质量
m柴油＝＝＝10 kg
4．解：(1)由表格可知，蓄电池充满电后所储存的电能
W＝UIt1＝48 V×20 A×3 600 s＝3.456×106 J
(2)①由题意知，人与车受到的总重力
G＝(m人＋m车)g＝(60 kg＋40 kg)×10 N/kg＝1 000 N
电动助力车受到的阻力
f＝0.03G＝0.03×1 000 N＝30 N
由v＝得，电动助力车行驶的路程
s＝vt＝30 km/h×20× h＝10 km＝104 m
则电动助力车克服阻力所做的有用功
W有＝fs＝30 N×104 m＝3×105 J
②由P＝可得，电动机消耗的电能
W电＝P电t2＝300 W×20×60 s＝3.6×105 J
电动机将电能转化为机械能的效率
η＝＝≈83.3%
(3)摩托车：行驶时排放废气，噪声较大，对环境污染较大；
电动助力车：行驶时不排放废气，噪声较小，对环境污染较小。
5．解：(1)热水器中的水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(40 ℃－20 ℃)＝8.4×106 J
(2)热水器5小时内接收到的太阳能
E＝4.2×106 J/h×5 h＝2.1×107 J
则热水器的效率η＝＝＝40%
(3)天然气完全燃烧放出热量的60%被水吸收，则
Q放＝＝＝1.4×107 J
需要燃烧天然气的体积V＝＝＝0.35 m3
6．解：(1)断开
(2)由公式P＝UI＝可得，电热丝R0的阻值
R0＝＝＝48.4 Ω
保温时的总电阻R总＝＝＝110 Ω
则电热丝R的阻值R＝R总－R0＝110 Ω－48.4 Ω＝61.6 Ω
(3)水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×60 ℃＝2.52×105 J
消耗的电能W＝P高温t＝1 000 W×5×60 s＝3×105 J
电饭锅高温挡的加热效率η＝＝＝84%
(4)电热水器消耗的电能
W′＝ ＝＝0.054 kW·h
电饭锅的实际功率
P实＝＝＝0.81 kW＝810 W
实际电压U实＝＝＝198 V
7．解：(1)清洁、无污染
(2)热水壶R1的阻值R1＝＝＝100 Ω
电暖气R2的阻值R2＝＝＝20 Ω
闭合所有开关，R1、R2同时工作，R1每分钟放出2.4×104 J的热量，则R1的实际功率
P1实＝＝＝400 W
由并联电路特点和P＝可知
P1实∶P2实＝∶＝R2∶R1＝20 Ω∶100 Ω＝1∶5
所以R2的实际功率P2实＝5P1实＝5×400 W＝2 000 W
(3)由题知，垂直于太阳光的1 m2面积上每1 s接收的太阳能为500 J，则太阳光与水平面夹角为60°时，面积为4 m2的太阳能电池板竖直放置时1分钟接收的太阳能
E太阳能＝500 J/(m2·s)×sin30°×4 m2×60 s＝6×104 J
所以1 min内通过该太阳能电池板获得的电能
W＝ηE太阳能＝20%×6×104 J＝1.2×104 J
类型2　力学综合应用题(含模型建构)
1．解：(1)大气压　竖直向上
(2)机器人5 min内行进的路程
L＝vt＝4 cm/s×5×60 s＝1 200 cm
5 min内的最大擦拭面积
S＝La＝1 200 cm×20 cm＝2.4×104 cm2＝2.4 m2
(3)以最大速度移动1 m需要的时间
t′＝＝＝25 s
此过程中消耗电能W电＝Pt′＝100 W×25 s＝2 500 J
此过程中克服重力做功
WG＝ηW电＝0.5%×2 500 J＝12.5 J
则擦窗机器人的重力G＝＝＝12.5 N
擦窗机器人的质量m＝＝＝1.25 kg
2．解：(1)潜艇在水上航行时受到的浮力
F浮＝G排＝m排g＝2 250×103 kg×10 N/kg＝2.25×107 N
(2)潜艇下潜到最大潜水深度处时，观察口受到海水的压强
p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×300 m＝3×106 Pa
由p＝得，观察口受到海水的压力
F＝pS＝3×106 Pa×400×10－4 m2＝1.2×105 N
(3)水下最大航速v＝36 km/h＝10 m/s
由P＝＝＝Fv可得，此运动过程中潜艇的牵引力
F牵＝＝＝3×104 N
3．解：(1)AG600蓄满水后的总质量
m总＝m1＋m2＝41.5 t＋12 t＝53.5 t＝5.35×104 kg
AG600蓄满水后的总重力
G总＝m总g＝5.35×104 kg×10 N/kg＝5.35×105 N
AG600受到的浮力F浮＝G总＝5.35×105 N
由F浮＝ρ液gV排可得，排开湖水的体积
V排＝＝＝53.5 m3
(2)AG600在水面上的速度v＝36 km/h＝10 m/s
由P＝＝＝Fv可得，飞机受到的牵引力
F＝＝＝2.5×105 N
因为飞机匀速滑行，所以飞机受到的阻力f＝F＝2.5×105 N
由题意可知，f＝0.5G总，则此时飞机的总重力
G总′＝2f＝2×2.5×105 N＝5×105 N
此时飞机的总质量m总′＝＝＝5×104 kg＝50 t
所蓄水的质量m3＝m总′－m1＝50 t－41.5 t＝8.5 t
(3)一次所投的水在下落过程中水的重力做功
W＝G水h＝m水gh＝120 kg×10 N/kg×165 m＝1.98×105 J
重力做功的平均功率：
P′＝＝＝8 250 W
4．解：(1)由题图乙可知，圆柱体A恰能上浮时容器内的水面高度h1＝20 cm＝0.2 m
容器底受到的水的压强
p＝ρgh1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m＝2 000 Pa
(2)图中F浮不变的阶段，圆柱体A漂浮，所以圆柱体A的重力
GA＝F浮1＝10 N
(3)注水结束时，圆柱体A受到竖直向下的重力、竖直向下的压力以及竖直向上的浮力并处于平衡状态，所以注水结束时圆柱体A受到的浮力
F浮2＝GA＋F＝10 N＋2 N＝12 N
由F浮＝ρ液gV排可得，此时圆柱体A排开水的体积
V排＝＝＝1.2×10－3 m3
容器中水的体积
V水＝Sh2－V排＝0.1 m2×0.39 m－1.2×10－3 m3＝0.0378 m3
输水管中水的流量
Q＝3×10－4 m2×0.08 m/s＝2.4×10－5 m3/s
注水所需的时间t＝＝＝1 575 s
5．解：(1)由ρ＝可得，小强的体积
V＝＝＝0.054 m3
(2)小强站立时对水平地面的压力
F＝G＝mg＝54 kg×10 N/kg＝540 N
他站立时对水平地面的压强p＝＝＝1.8×104 Pa
(3)上提时上升的高度h＝0.8 m－0.4 m＝0.4 m
上提时克服重力做的功
W＝Gh＝540 N×0.4 m＝216 J
小强上提时克服重力做功的平均功率P＝＝＝108 W
6．解：(1)一盒牛奶的体积V＝243 mL＝243 cm3，一盒牛奶的质量m＝250 g，则这种牛奶的密度ρ＝＝≈1.03 g/cm3
(2)由题图可知，每箱牛奶的质量是6.3 kg，当堆码层数达到了极限16层时，最下层的包装箱受到的压力
F＝15G＝15m总g＝15×6.3 kg×10 N/kg＝945 N
受力面积S＝35 cm×20 cm＝700 cm2＝0.07 m2
上表面所承受的压强p＝＝＝1.35×104 Pa
(3)每箱牛奶的高度h＝10 cm＝0.1 m，把15箱牛奶看成一个整体，在地面上时整体重心的高度h1＝h
将15箱牛奶叠放在第一箱上面，此时15箱牛奶重心的高度
h2＝h＋×15h＝h
整体重心上升的高度
H＝h2－h1＝h－h＝8h＝8×0.1 m＝0.8 m
该过程中克服牛奶重力做功W＝G总H＝945 N×0.8 m＝756 J
小明克服牛奶重力做功的平均功率P＝＝＝4.2 W
7．解：(1)由题图知，动力F的力臂
L1＝8 cm＋4 cm＝12 cm＝0.12 m
重力的力臂L2＝8 cm＝0.08 m
根据杠杆的平衡条件可得FL1＝GL2
则小腿肌肉对两只脚的拉力F＝＝＝400 N
小腿肌肉对每只脚的拉力
F′＝F＝×400 N＝200 N
(2)每次踮脚小腿肌肉对脚的拉力做的功
W拉力＝Fh＝400 N×0.09 m＝36 J
在该段时间内，小明克服重力做的功
W总＝50W拉力＝50×36 J＝1800 J

8．解：(1)圆柱体的重力
G＝mg＝40 kg×10 N/kg＝400 N
圆柱体对水平地面的压强
p＝＝＝＝533.3 Pa
(2)如下图所示的动力最小

重力的力臂(阻力臂)
LG＝＝＝40 cm＝0.4 m
由F1l1＝F2l2可得，最小动力
F小＝＝＝160 N
(3)克服圆柱体重力做的功W＝Gh＝400 N×0.2 m＝80 J
则克服圆柱体重力做功的功率P＝＝＝40W
9．解：(1)探测仪受到的重力G＝mg＝50 kg×10 N/kg＝500 N
(2)探测仪受到水的压强
p＝ρ海水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30 m＝3×105 Pa
拉力所做的功W＝F拉s＝300 N×(30 m－10 m)＝6 000 J
拉力的功率P＝＝＝100 W
(3)探测仪所受浮力F浮＝G－F拉＝500 N－300 N＝200 N
由F浮＝ρgV排可得，探测仪排开水的体积
V排＝＝＝0.02 m3
因为探测仪浸没在水中，所以探测仪的体积V＝V排＝0.02 m3

(4)O为支点，过支点O作重力的力臂OC，如下图所示

OC＝OA·sin30°＝5.4 m×＝2.7 m
作用力F的力臂OB＝1.5 m
由杠杆平衡条件可得F×OB＝G×OC
则F＝＝＝900 N
类型3　电学综合应用题
1．解：(1)变小
(2)物体Q在水下1 m处所受液体压强
p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m＝10 000 Pa
(3)R0的阻值R0＝＝＝3 Ω
(4)当电流表示数为0.5 A时，电路中的总电阻
R总＝＝＝6 Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻丝MN接入电路中的电阻R＝R总－R0＝6 Ω－3 Ω＝3 Ω
此时电阻丝MN接入电路中的长度
x＝×12 cm＝4 cm
由图乙可知，F与x成正比，可设为F＝kx
当F＝24 N时x＝6 cm
则k＝＝＝4 N/cm
x＝4 cm时，弹簧产生的弹力F＝4 N/cm×4 cm＝16 N
则滑块稳定后，物体Q所受到的冲击力F冲＝F＝16 N
2．解：(1)3
(2)弹簧处于原长状态时，电阻丝接入电路中的电阻Rab＝25 Ω
电路中的总电阻R总＝Rab＋R0＋R弹簧＝25 Ω＋4 Ω＋1 Ω＝30 Ω
电路中的电流I＝＝＝0.2 A
R0消耗的功率P0＝I2R0＝(0.2 A)2×4 Ω＝0.16 W
(3)电流表的最大示数I大＝0.6 A，此时电路的总电阻
R总′＝＝＝10 Ω
此时电阻丝接入电路中的电阻
RPb＝R总′－R0－R弹簧＝10 Ω－4 Ω－1 Ω＝5 Ω
弹簧的伸长量ΔL＝l－l＝10 cm－×10 cm＝8 cm
由题图乙可知，电流表示数最大时显示的拉力F＝400 N
(4)当电压表的示数最大时，电路中的电流最大，此时拉力最大，
电路中的最大电流I大′＝＝＝0.75 A
此时电路的总电阻R总″＝＝＝8 Ω
此时电阻丝接入电路中的电阻
RPb′＝R总″－R0－R弹簧＝8 Ω－4 Ω－1 Ω＝3 Ω
弹簧的伸长量ΔL′＝l－l＝10 cm－×10 cm＝8.8 cm
由题图乙可知，电压表示数最大时显示的拉力F′＝440 N
(5)9
3．解：(1)探头A的体积V＝Sh＝1×10－3 m2×0.05 m＝5×10－5 m3
探头A的质量m＝＝＝0.3 kg
探头A的密度ρ＝＝＝6×103 kg/m3
(2)此时压敏电阻的阻值Rx1＝520 Ω－×20 Ω＝200 Ω
此时电路的总电阻R＝＝＝1 200 Ω
定值电阻的阻值R0＝R－Rx1＝1 200 Ω－200 Ω＝1 000 Ω
(3)电压表示数为8 V时，电路中的电流I′＝＝＝0.008 A
此时压敏电阻的阻值Rx′＝＝＝500 Ω
此时压敏电阻受到的压力为50 N，即探头A底部受到的压力为50 N，则探头A底部受到的压强p＝＝＝50 000 Pa
此处的深度h＝＝＝5 m
根据阿基米德原理可知，探头A受到的浮力
F浮＝ρ水gV＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10－5 m3＝0.5 N
细导线对探头A的拉力F′＝G－F浮＝3 N－0.5 N＝2.5 N
4．解：(1)照明灯开始工作时通过R0的电流
I＝＝＝0.09 A
(2)照明灯开始工作时电路的总电阻R总＝＝＝50 Ω
此时光敏电阻Rx＝R总－R0＝50 Ω－20 Ω＝30 Ω
由图乙可知，本系统的E0＝1 Lx，则这段时间内Rx消耗的电能
W＝I2Rxt＝(0.09 A)2×30 Ω×5×60 s＝72.9 J
(3)由图乙可知，Rx的阻值与光照强度E成反比，它们之间的关系为Rx＝
当E0＝0.8 Lx时，Rx′＝＝37.5 Ω
由题意可知，Rx两端的电压
Ux＝U－U0＝4.5 V－1.8 V＝2.7 V
此时电路中的电流I′＝＝＝0.072 A
R0更换的阻值R0＝＝＝25 Ω
5．解：(1)电车的重力G＝mg＝15×103 kg×10 N/kg＝1.5×105 N
电车受到的平均阻力f＝0.02G＝0.02×1.5×105 N＝3 000 N
因电车沿直线匀速行驶时处于平衡状态，则电车的牵引力
F＝f＝3 000 N
电车以36 km/h的速度沿直线匀速行驶时的功率
P＝＝＝Fv＝3 000 N×36× m/s＝3×104 W
(2)每次充满电后电车牵引力做的功
W＝Fs＝3 000 N×5×103 m＝1.5×107 J
由η＝可得，电车从充电桩所获得的电能
W电＝＝＝1.875×107 J
充电桩为电车充电时的输出功率
P＝＝＝6.25×105 W
(3)10　9.6
6．解：(1) N(或北)　增强
(2)当电流表示数为0.03 A时，控制电路的总电阻
R总＝＝＝200 Ω
压敏电阻的阻值R1＝R总－R0＝200 Ω－100 Ω＝100 Ω
由图乙可知，压敏电阻受到的压力F＝1 N
称重盘中食物和餐盘的总质量的限定值
m＝＝＝＝0.1 kg＝100 g
(3)当称重盘中食物和餐盘的总质量为400 g时，压敏电阻受到的压力F′＝G′＝m′g＝400×10－3 kg×10 N/kg＝4 N
由图乙可知，压敏电阻的阻值R1′＝20 Ω
此时电路中的电流I′＝＝＝＝0.05 A
压敏电阻R1的电功率
P1＝I′2R1′＝(0.05 A)2×20 Ω＝0.05 W
(4)减小
7．解：(1)C
(2)电热丝R1正常工作5 min消耗的电能
W＝t＝×5×60 s＝6×104 J
(3)当恒温箱的温度达到最高时，衔铁被吸下，即此时控制电路的电流I＝40 mA＝0.04 A
此时R的阻值R＝＝＝75 Ω
根据图乙可知，此时的温度为100 ℃
当衔铁被吸合时，R与R2并联；当恒温箱温度最低时，控制电路的电流I′＝30 mA＝0.03 A
此时通过R2的电流I2＝＝＝0.01 A
根据并联电路的电流关系可知，通过热敏电阻的电流
IR＝I′－I2＝0.03 A－0.01 A＝0.02 A
此时热敏电阻的阻值R′＝＝＝150 Ω
根据图乙可知，此时的温度为90 ℃
所以恒温箱正常工作时的温度变化范围是90～100 ℃。
8．解：(1)火线
(2)由P＝可得，照明灯L正常发光时的电阻
R＝＝＝2 200 Ω
(3)根据表格数据知光强与R2阻值的乘积为一定值，即
R2·E＝72 cd·Ω
当光强为8 cd时，R2的阻值R2＝＝9 Ω
此时控制电路中的电流
I＝＝＝0.25 A
R1的电功率P1＝I2R1＝(0.25 A)2×9 Ω＝0.562 5 W
(4)4节新的干电池组成的电源，其电压为6 V，当控制电路中的电流为0.25 A时，控制电路的总电阻
R总＝＝＝24 Ω
此时光敏电阻的阻值R2′＝R总－R1＝24 Ω－9 Ω＝15 Ω
此时的光强E＝＝4.8 cd
即光强为4.8 cd时，衔铁就会被吸下，照明灯L熄灭，而白天光强更大，R2的阻值更小，控制电路中的电流更大，衔铁一直被吸下，所以，照明灯L不会在白天发光。