2024长沙中考物理二轮复习 专题三 压轴题——冲刺满分之力电综合 (含答案)

这是一份2024长沙中考物理二轮复习 专题三 压轴题——冲刺满分之力电综合 (含答案)，共6页。试卷主要包含了3 A，求U1的大小．等内容，欢迎下载使用。
类型1 简单机械＋电路图类
1. 一位设计师设计了一种“重力灯”．无论你在地球哪一个角落，无论当地的天气如何，它都可以实现照明．如图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光．重复以上操作，可以实现长时间照明．现挂上一个质量为25 kg的重物，该重物恰好可以缓慢匀速下落．在重物下落高度为2.4 m的过程中，就可以供一个标有“3.6 V 1 W”字样的LED灯持续正常发光4 min.(g取10 N/kg)

甲 乙
第1题图
(1)甲图虚线框内一定有________，它的工作原理是________．
(2)求重物下落时，重力做功的功率．
(3)求重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率．
(4)取下灯泡，将甲图装置的两个输出端接入乙图中的a、b两个接线柱进行实验(设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出3.6 V电压)．R0为标有“5 Ω 0.3 A”的定值电阻，滑动变阻器R1标有“50 Ω 1 A”，电流表选择量程为0～0.6 A，电压表选择量程为0～3 V．为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围．
2. 小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力的检测装置，他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置，其工作原理如图甲所示．OAB为水平杠杆，OB长1 m，O为支点，OA∶AB＝1∶4，平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示．已知定值电阻R0的阻值为10 Ω，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示．平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计．
第2题图
(1)当电池组电压U0＝12 V，平板上物体所受重力分别是80 N和100 N时，闭合开关S，分别求出电流表的读数．
(2)电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重100 N时，电流表读数为0.3 A，求U1的大小．
(3)在第(2)问情况中，电池组电压大小为U1，要求平板上重为100 N的物体对应的电流表读数和电池组电压U0＝12 V的情况下相同，小明采取了两种解决办法：
①其他条件不变，只更换电阻R0，试求出更换后的R0′的大小．
②其他条件不变，只水平调节杠杆上触点A的位置，试判断并计算触点A应向哪个方向移动？移动多少厘米？
类型2 压强、浮力＋电路图类
3.暑假期间某同学和父母去海滩游玩，看到浩瀚的大海，突然有个疑问：海水有多深呢？回学校后结合已学物理知识，设计了一个测量海水深度的电路如图甲所示，其中R1＝2 Ω是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图乙所示，电源电压保持6 V不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中，放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为0.02 m2的面承受海水压力．(设海水的密度ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
第3题图
(1)当电流表示数为0.2 A时，求压敏电阻R2的阻值；
(2)如图乙所示，当压敏电阻R2的阻值为20 Ω时，求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强；
(3)若电流的最大测量值为0.6 A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？
类型3 电磁继电器类
4. 课间休息时，小华发现，学校的楼道灯光是持续正常工作的，他认为这样会浪费资源，于是小华为学校设计了一个楼道照明系统自动控制装置如图甲所示，已知控制电路电压U恒为6 V，电磁继电器线圈电阻R1为20 Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小．工作电路中，路灯L上标有“220 V 22 W”字样．图甲中AC可绕O点转动，OA长为0.5 cm，OB长为1 cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计．
第4题图
(1)为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接________(选填“触点1”或“触点2”)．
(2)灯L正常工作时，通过它的电流是多少？
(3)电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图乙所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4 N，此时光敏电阻R2的阻值为多少．
5.小明在果园劳动时看到一个蓄水池，他想帮果农设计一个水池水位自动控制的装置，设计的模拟装置电路如图甲：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架， 支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡．已知： AO长为1 m，BO长为2 m；浮块边长为20 cm，密度为5×103 kg/m3，下表面距池底2 m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02 A时，衔铁K被释放，水泵开始工作向水池注水，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位，线圈电阻不计；电压U＝6 V，电阻箱R调至75 Ω；设RF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图乙所示．g取10 N/kg.

甲 乙
第5题图
(1)浮块的重力为________N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)．
(2)当池内达到所设定的最高水位时，求：
①轻绳对浮块的拉力．
②池内水面距池底的高度．
(3)为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值满足的条件．
参考答案
1. 解：(1)发电机 电磁感应 (2)重物的重力G＝mg＝25 kg×10 N/kg＝250 N
重力做的功W＝Gh＝250 N×2.4 m＝600 J 重力做功的功率P＝eq \f(W,t)＝eq \f(600 J,4×60 s)＝2.5 W
(3)小灯泡正常发光4 min消耗的电能
W电＝Pt＝1 W×4×60 s＝240 J
所以重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率η＝eq \f(W电,W)×100%＝eq \f(240 J,600 J)×100%＝40%
(4)电路中最大电流为0.3 A，根据欧姆定律得
I＝eq \f(U,R总)＝eq \f(3.6 V,5 Ω＋R1)＝0.3 A
解得：R1＝7 Ω，即R1最小阻值为7 Ω
电压表最大示数为3 V，则eq \f(3.6 V,5 Ω＋R1)×R1＝3 V
解得：R1＝25 Ω，即R1最大阻值为25 Ω
所以，为了保证电路安全，R1接入电路的阻值变化范围为7～25 Ω
2. 解：(1)由杠杆平衡条件可知，当F A1＝80 N、F A2＝100 N时，有F A1·OA＝FB1·OB，F A2·OA＝FB2·OB
由题意：OA∶OB ＝1∶5，解得：FB1＝16 N、FB2＝20 N；由R的阻值随所受压力F变化关系图像得，R1＝30 Ω、R2＝20 Ω
由欧姆定律得，电路中的电流：I1＝eq \f(U0,R总1)＝eq \f(U0,R1＋R0)＝eq \f(12 V,30 Ω＋10 Ω)＝0.3 A
I2＝eq \f(U0,R总2)＝eq \f(U0,R2＋R0)＝eq \f(12 V,20 Ω＋10 Ω)＝0.4 A
(2)电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重100 N时，电流表读数为0.3 A，则电池组两端U1 ＝ IR总2＝ I0(R2＋R0)＝0.3 A×(20 Ω＋10 Ω)＝9 V
(3)①其他条件不变，只更换电阻R0为R0′，由题意可知，U1 ＝ I2R总2′＝I2(R2＋R0′)
解得R0′＝2.5 Ω
②其他条件不变，只将触点A向左调L m，压力传感器阻值为R3，U1 ＝ I2R总3＝I2(R3＋R0)
解得R3＝12.5 Ω
由图像可知，FB3＝23 N，由杠杆平衡条件FB3·OB＝FA2·(OA＋L m)，解得L＝0.03
即触点向左移动的距离为0.03 m＝3 cm
3. 解：(1)由I＝eq \f(U,R)可得，当电流表示数为0.2 A时电路的总电阻：R总＝eq \f(U,I)＝eq \f(6 V,0.2 A)＝30 Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以压敏电阻R2的阻值：
R2＝R总－R1＝30 Ω－2 Ω＝28 Ω
(2)当压敏电阻R2的阻值为20 Ω时，由图乙可知，压敏电阻受到的压力为F＝4×104 N，此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：p＝eq \f(F,S)＝eq \f(4×104 N,0.02 m2)＝2×106 Pa
(3)当电流表的示数I′＝0.6 A时，使用此方法能测出海水的深度最大，此时电路的总电阻：
R总′＝eq \f(U,I′)＝eq \f(6 V,0.6 A)＝10 Ω
此时压敏电阻的阻值：
R2′＝R总′－R1＝10 Ω－2 Ω＝8 Ω
由图乙可知，压敏电阻受到的压力F′＝10×104 N
此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：
p′＝eq \f(F′,S)＝eq \f(10×104 N,0.02 m2)＝5×106 Pa
由p＝ρgh可得，使用此方法能测出海水的最大深度：
h＝eq \f(p′,ρ海水g)＝eq \f(5×106 Pa,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝500 m
4. (1)触点1
解：(2)路灯L上标有“220 V 22 W”字样，根据P＝UI得，灯L正常工作的电流：I＝eq \f(P,U)＝eq \f(22 W,220 V)＝0.1 A
(3)根据杠杆的平衡条件得，FA×OA＝FB×OB，即
2．4 N×0.5 cm＝FB×1 cm
解得FB＝1.2 N
由图乙知，吸引力F与控制电路中电流I成正比，即eq \f(1 N,20 mA)＝eq \f(1.2 N,I′)
故当引力为1.2 N时，对应的电流大小为I′＝24 mA＝0.024 A
电源电压是6 V，则串联电路的总电阻R＝eq \f(U,I′)＝eq \f(6 V,0.024 A)＝250 Ω
定值电阻R1＝20 Ω，因为R1和R2串联，所以光敏电阻R2＝R－R1＝250 Ω－20 Ω＝230 Ω
5. (1)400 减小 (2)①350 ②2.125 (3)50 Ω≤R≤90 Ω