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2021年中考物理三轮冲刺过关 专题24 力电综合计算题对策（教师版含解析）
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这是一份2021年中考物理三轮冲刺过关 专题24 力电综合计算题对策（教师版含解析），共12页。
一、解决力电综合计算题一般涉及到的物理公式
1.速度公式：v=s/t
2.密度公式：ρ=m/V
3.重力公式：G=mg
4.压强公式：P=F/S
5.浮力公式：
(1)浮力产生的原因：F浮=F向上–F向下
(2)弹簧秤法：F浮=G–F
(3)阿基米的原理法即公式法：
F浮=G排=m排g
F浮=ρ水gV排
(4)物体在液体里漂浮或者悬浮：F浮=G
6.机械功：W=Fs；
7.功率：P=W/t
8.机械效率公式：η= W有/W总
9.电功公式：W=UIt
注意：公式W=UIt，适用于任何电路，而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。
10.电功率公式：
(1)定义式P=W/t
(2)计算式：P=UI
(3)推导式:.
二、解决力电综合计算题一般涉及到的物理规律
1.二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，两个力在同一套直线上。
拓展：同一物体水平向左的力之和等于水平向右的力之和；竖直向上的力之和等于竖直向下的力之和。
2.液体压强规律：P=ρgh
3.阿基米德原理：
4.杠杆平衡条件：F1L1=F2L2
5.串并联电路电流、电压特点：
串联电路：
(1)串联电路中各处电流相等，即I=I1=I2=……=In；
(2)串联电路两端的电压等于各支路电压之和,即:U=U1+U2+……+Un；
(3)串联电路的总电阻等于各串联电阻阻值之和，即R=R1+R2+……+Rn。
并联电路：
(1)并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，即I=I1+I2+……+In；
(2)各并联支路两端电压相等，即：U=U1=U2=……=Un；
(3)并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的阻值倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn。
6.欧姆定律：I=U/R
7.焦耳定律：Q=IRt
中考典型例题解析
【例题1】(2021四川成都一模)某班科技小组的同学设计了一种简易的电子拉力计，图甲是其原理图。放在水平地面上的物体A通过硬质弹簧与拉环相连。弹簧上端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，滑片P与R2接触良好且不计摩擦)。已知物体A的质量为150 kg，底面积为80cm2，定值电阻R1＝10 Ω，R2是一根长为6cm的均匀电阻线(阻值与其长度成正比)，标有“30Ω 0.5A”字样。电源电压为6 V，电流表的量程为0～0.6A。当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度与所受竖直向上的拉力F间的关系如图乙所示，试问：
(1)闭合开关，当电流表示数为0.4 A时，R2接入电路中的电阻为多少？
(2)当拉力F＝400N时，电流表的读数为多少？
(3)在保证电路安全的条件下，物块A对地面的压力范围是多少？
【答案】(1) 5Ω；(2) 0.3A；(3) 9401500N。
【解析】(1)当I=0.4A时，电路的总电阻是
R2接入电路中的电阻为
(2)由图乙可知，当F=400N时，，此时R2接入电路的电阻值
则电流表的读数为
(3)要保证电路安全，则电路中的最大电流不能超过0.5A，即当电流为0.5A时，拉环上的拉力最大，则电路中的最小电阻为：
滑动变阻器R2接入电路的最小电阻为
弹簧的伸长量为
由乙图知，此时拉环拉力为
物块A对地面最大的压力
物块A对地面最小的压力
【例题2】(2021贵州黔东南二模)某同学设计了一个利用如图1所示的电路来测量海水的深度，其中R1＝2Ω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2所示，电源电压保持6V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0.02m2的面承受海水压力。(设海水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
(1)当电流表示数为0.2A时，求压敏电阻R2的阻值；
(2)如图2所示，当压敏电阻R2的阻值为20Ω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0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？
【答案】(1)当电流表示数为0.2A时，压敏电阻R2的阻值为28Ω；
(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，压敏电阻R2所在深度处的海水压强为2×106Pa；
(3)若电流的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是500m。
【解析】(1)由I＝可得，当电流表示数为0.2A时电路的总电阻：
R总＝＝＝30Ω，
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﹣R2＝30Ω﹣2Ω＝28Ω；
(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，由图2可知，压敏电阻受到的压力F＝4×104N，
此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：
p＝＝＝2×106Pa；
(3)当电流表的示数I′＝0.6A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′＝＝＝10Ω，
此时压敏电阻的阻值：
R2′＝R总′﹣R2＝10Ω﹣2Ω＝8Ω，
由图2可知，压敏电阻受到的压力F′＝10×104N，
此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：
p′＝＝＝5×106Pa，
由p＝ρgh可得，使用此方法能测出海水的最大深度：
h＝＝＝500m。
物体的质量：m＝＝＝14kg。
临门一脚预测练
1.(2020山东泰安)小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力检测装置，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1m，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10Ω，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。
(1)当电池组电压U0＝12V，平板上物体所受重力分别是80N和100N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100N时，电流表读数为0.3A，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100N的物体对应的电流表读数和电池组电压U0＝12V的情况下相同，小明采取了两种解决办法：
①其它条件不变，只更换电阻R0，试求出更换后的R0′的大小。
②其它条件不变，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？
【答案】(1)0.3A和0.4A；(2)9V；(3)①2.5Ω；②触点A应向左移动，移动3厘米
【解析】(1)由杠杆平衡条件可知，当FA1＝80N，FA2＝100N时
FA1·OA＝FB1·OB
80N·OA＝FB1·OB
FA2·OA＝FB2·OB
100N·OA＝FB2·OB
由题意可知
OA∶AB=1∶4
OA∶OB=1∶5
解得FB1＝16N，FB2＝20N
由R的阻值随所受压力F变化关系图象得R1＝30Ω、R2＝20Ω
由欧姆定律得
I1==0.3A
I2==0.4A
(2)U1的大小U1=IR总2=I0(R2＋R0)＝0.3A×(20Ω+10Ω)=9V
(3)①其它条件不变，只更换电阻R0为R0′，由题意得
U1=I2R总2′=I2(R2＋R0′)
9V=0.4A×(20Ω+R0′)
解得R0′＝2.5Ω
②其它条件不变，只向左调节A触点Lcm，压力传感器阻值为R3
U1=I2R总3=I2(R3＋R0)
9V=0.4A×(R3＋10Ω)
解得R3＝12.5Ω
从图象可知FB3＝23N，由杠杆平衡条件FB3·OB＝FA2·(OA＋L)
23N×1m＝100N×(×1m＋L)
解得L＝3cm
2.(2021河南二模)如图中甲是电子秤的原理图(图中压力表是用电流表改装的)。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图像如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2×104m2(托盘和压杆的质量可以忽略不计)。求：
(1)该压力传感器能承受的最大压强；
(2)当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是多少？
(3)当压力为200N时，通过R0的电流为多少？R0消耗的电功率为多少？
【答案】(1)2.78×106Pa (2)180Ω (3)0.6W
【解析】(1)压力传感器能承受的最大压强：
p=F/S==2×106Pa；
(2)由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180Ω；
(3)由图甲知，R0与Rx串联，所以当电压为200N时，通过R0的电流：
I0=I=U/R=0.1A；
R0消耗的电功率：P0=U0I0=I02R0=(0.1A)2×60Ω=0.6W．
3.(2021山东潍坊二模)小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右
端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，定值电阻R0=5Ω，
a b是一根长5 cm的均匀电阻丝，其阻值为25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程0——0.6A，
请回答：
(1)小强在电路中连入R0的目的是。
(2)当拉环不受力时，滑片处与a端，闭合开关S后电流表的读数是多少？
(3)已知该弹簧伸长的长度△L，与所受拉力F间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处时，作用在拉环上水平向右的拉力是多大？
【答案】(1)保护电流表(2)0.1A(3)400N
【解析】(1)电路中必须接入R0，其目的是保护电流表．
(2)当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关S后电流表的读数应为I=0.1A．
(3)当电流表读数为0.3A时，
根据欧姆定律，可得R0两端的电压为U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V，
则R1两端的电压为：U1=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V，
故R1接入电路部分的电阻R1=5Ω，
因电阻丝的电阻值与长度成正比，
故可知弹簧被拉长的长度为△L=4cm，
对照图乙，可知作用在拉环上的水平向右的拉力为F=400N．
4.(2021云南一模)如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m =50kg，电源电压U =110V保持不变，电动机线圈的电阻R = 4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I = 5A(g=10N／kg)。求：
(1)电源的输出功率；
(2)电动机线圈电阻R的发热功率；
(3)试从能量转化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。
【答案】(1)550W；(2)100W；(3)0.9m/s。
【解析】(1)P出 = UI =110V×5A = 550W
(2)P热 = I2R = (5A)2×4Ω= 100W
(3)因能量守恒，电动机对重物做的功的功率为：
P有用= P出—P热=550W－100W=450W
又因为：P= eq \f(W,t) = eq \f(Fh,t) =F× eq \f(vt,t) =Fv，
且匀速向上提升重物时：F=G=mg=50kg×10N／kg=500N，
所以：v = eq \f(P有用,F) = eq \f(450W,500N) =0.9m/s.
5.(2021重庆二模)近年来，我市的轿车市场十分火爆，各种新型轿车驶进千家万户。如图乙所示为某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。其中电源电压恒为6V，R0是阻值为5Ω的定值电阻，A是油量指示表(实质是一只电流表，油量的变化通过电流的变化同步显示出来)。Rx为压敏电阻，它的电阻随受到的压力变化关系如下表。(取g＝10N/kg)
(1)若轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图丙所示，在0～25s时间内，轿车的牵引力与阻力关系可能的是：牵引力________阻力(选填“大于”、“等于”、“小于”、“大于或等于”)。
(2)由(1)中的条件求在0～5s时间内轿车发动机做功多少?
(3)如果空油箱的质量为5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少?
(4)若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，求油箱的容积。
(ρ汽油=0.7×103kg/m3)
【答案】(1)大于或等于
(2)轿车发动机做功W＝Pt＝90×103W×5s＝4.5×105J
(3)I＝0.015A(4)0.05m3
【解析】(1)从图象可以看出，在0～25s时间内，轿车的速度从逐渐变大，到匀速运动；速度逐渐变大时，牵引力大于阻力，速度不变时，受力平衡，牵引力等于阻力；所以轿车的牵引力与阻力关系可能的是大于或等于；
(2)轿车的功率P=90kW=9×104W，
轿车发动机做功：W=Pt=9×104W×5s=4.5×105J；
(3)空油箱的重力G油箱=m油箱g=5kg×10N/kg=50N，
从表中可以看出，50N压力对应的电阻值为395Ω，
电阻Rx与电阻R0串联，电路中的总电阻R1=Rx+R0=395Ω+5Ω=400Ω，
电流表的示数为：I=6V/400Ω=0.015A；
(4)油箱加满油时，电路中的电流为I′=0.6A，
由I=得，电路中的总电阻为：
R′=U / I′=6V/0.6A=10Ω，
压敏电阻的阻值为：R=R′﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω，
查表可知，压敏电阻受到的压力为400N，则油箱和油重力为400N，
油的重力为：G油=400N﹣50N=350N，
油的质量为：m油= G油/g =35kg，
油的体积：V油= m油/ρ油=0.05m3，
油箱的容积等于油的体积，为0.05m3．
6.(2020山东潍坊)某型号汽车的油量显示电路如图甲所示，其中定值电阻R0=10Ω，R为压敏电阻(厚度不计)，位于油箱底部，A表是一量程为0——0.6A的电流表，作为油量指示表。压敏电阻的电阻值随汽油产生的压强的变化而变化，其对应关系如图乙所示。已知加满汽油时油的深度为0.4m，A表示数为0.6A，汽油密度ρ油=0.7×103kg/m3，g取10N/kg。求：
(1)加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强；
(2)电源的电压；
(3)汽油耗尽时电流表的示数。
【答案】(1)；(2)12V； (3)0.1A
【解析】(1)加满汽油时油的深度为0.4m，所以加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强为
(2)加满汽油时油的深度为0.4m，A表示数为0.6A，汽油产生的压强为，由乙图可知，此时压敏电阻的电阻值，R0=10Ω，根据串联电路的特点和可得，电源电压为
(3)汽油耗尽时，压敏电阻受压强为0，由图象知此时压敏电阻连入电路的阻值，由串联电路特点和欧姆定律可得此时电路中电流为
7. (2020山东东营)植保无人机因其操控简单､喷酒均匀､省时高效等优点，在现代农业中发挥着重要作用，图为某型号双起落架植保无人机｡其项目参数如下表
(1)若以最佳作业速度飞行，求无人机2min飞行的距离；
(2)求加满药箱农药质量(取1.1×103kg/m3)；
(3)求空载时静止在水平地面上的无人机产生的压强(g取10N/kg)；
(4)电池充满电后，求无人机储存的电能｡
【答案】(1)960m；(2)33kg；(3)；(4)4.32×106J
【解析】(1)飞行时间
飞行距离
(2)药箱体积∶V=30L=3×10-2m3，加满后农药的质量
(3)无人机所受的重力
无人机产生的压力 受力面积
无人机产生的压强
(4)电池充满电后，无人机储存的电能
压力/N
0
50
100
150
200
250
300
350
400
电阻/Ω
550
395
275
170
90
60
40
25
5
一、解决力电综合计算题一般涉及到的物理公式
1.速度公式：v=s/t
2.密度公式：ρ=m/V
3.重力公式：G=mg
4.压强公式：P=F/S
5.浮力公式：
(1)浮力产生的原因：F浮=F向上–F向下
(2)弹簧秤法：F浮=G–F
(3)阿基米的原理法即公式法：
F浮=G排=m排g
F浮=ρ水gV排
(4)物体在液体里漂浮或者悬浮：F浮=G
6.机械功：W=Fs；
7.功率：P=W/t
8.机械效率公式：η= W有/W总
9.电功公式：W=UIt
注意：公式W=UIt，适用于任何电路，而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。
10.电功率公式：
(1)定义式P=W/t
(2)计算式：P=UI
(3)推导式:.
二、解决力电综合计算题一般涉及到的物理规律
1.二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，两个力在同一套直线上。
拓展：同一物体水平向左的力之和等于水平向右的力之和；竖直向上的力之和等于竖直向下的力之和。
2.液体压强规律：P=ρgh
3.阿基米德原理：
4.杠杆平衡条件：F1L1=F2L2
5.串并联电路电流、电压特点：
串联电路：
(1)串联电路中各处电流相等，即I=I1=I2=……=In；
(2)串联电路两端的电压等于各支路电压之和,即:U=U1+U2+……+Un；
(3)串联电路的总电阻等于各串联电阻阻值之和，即R=R1+R2+……+Rn。
并联电路：
(1)并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，即I=I1+I2+……+In；
(2)各并联支路两端电压相等，即：U=U1=U2=……=Un；
(3)并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的阻值倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn。
6.欧姆定律：I=U/R
7.焦耳定律：Q=IRt
中考典型例题解析
【例题1】(2021四川成都一模)某班科技小组的同学设计了一种简易的电子拉力计，图甲是其原理图。放在水平地面上的物体A通过硬质弹簧与拉环相连。弹簧上端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，滑片P与R2接触良好且不计摩擦)。已知物体A的质量为150 kg，底面积为80cm2，定值电阻R1＝10 Ω，R2是一根长为6cm的均匀电阻线(阻值与其长度成正比)，标有“30Ω 0.5A”字样。电源电压为6 V，电流表的量程为0～0.6A。当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度与所受竖直向上的拉力F间的关系如图乙所示，试问：
(1)闭合开关，当电流表示数为0.4 A时，R2接入电路中的电阻为多少？
(2)当拉力F＝400N时，电流表的读数为多少？
(3)在保证电路安全的条件下，物块A对地面的压力范围是多少？
【答案】(1) 5Ω；(2) 0.3A；(3) 9401500N。
【解析】(1)当I=0.4A时，电路的总电阻是
R2接入电路中的电阻为
(2)由图乙可知，当F=400N时，，此时R2接入电路的电阻值
则电流表的读数为
(3)要保证电路安全，则电路中的最大电流不能超过0.5A，即当电流为0.5A时，拉环上的拉力最大，则电路中的最小电阻为：
滑动变阻器R2接入电路的最小电阻为
弹簧的伸长量为
由乙图知，此时拉环拉力为
物块A对地面最大的压力
物块A对地面最小的压力
【例题2】(2021贵州黔东南二模)某同学设计了一个利用如图1所示的电路来测量海水的深度，其中R1＝2Ω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2所示，电源电压保持6V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0.02m2的面承受海水压力。(设海水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
(1)当电流表示数为0.2A时，求压敏电阻R2的阻值；
(2)如图2所示，当压敏电阻R2的阻值为20Ω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0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？
【答案】(1)当电流表示数为0.2A时，压敏电阻R2的阻值为28Ω；
(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，压敏电阻R2所在深度处的海水压强为2×106Pa；
(3)若电流的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是500m。
【解析】(1)由I＝可得，当电流表示数为0.2A时电路的总电阻：
R总＝＝＝30Ω，
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﹣R2＝30Ω﹣2Ω＝28Ω；
(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，由图2可知，压敏电阻受到的压力F＝4×104N，
此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：
p＝＝＝2×106Pa；
(3)当电流表的示数I′＝0.6A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′＝＝＝10Ω，
此时压敏电阻的阻值：
R2′＝R总′﹣R2＝10Ω﹣2Ω＝8Ω，
由图2可知，压敏电阻受到的压力F′＝10×104N，
此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：
p′＝＝＝5×106Pa，
由p＝ρgh可得，使用此方法能测出海水的最大深度：
h＝＝＝500m。
物体的质量：m＝＝＝14kg。
临门一脚预测练
1.(2020山东泰安)小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力检测装置，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1m，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10Ω，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。
(1)当电池组电压U0＝12V，平板上物体所受重力分别是80N和100N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100N时，电流表读数为0.3A，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100N的物体对应的电流表读数和电池组电压U0＝12V的情况下相同，小明采取了两种解决办法：
①其它条件不变，只更换电阻R0，试求出更换后的R0′的大小。
②其它条件不变，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？
【答案】(1)0.3A和0.4A；(2)9V；(3)①2.5Ω；②触点A应向左移动，移动3厘米
【解析】(1)由杠杆平衡条件可知，当FA1＝80N，FA2＝100N时
FA1·OA＝FB1·OB
80N·OA＝FB1·OB
FA2·OA＝FB2·OB
100N·OA＝FB2·OB
由题意可知
OA∶AB=1∶4
OA∶OB=1∶5
解得FB1＝16N，FB2＝20N
由R的阻值随所受压力F变化关系图象得R1＝30Ω、R2＝20Ω
由欧姆定律得
I1==0.3A
I2==0.4A
(2)U1的大小U1=IR总2=I0(R2＋R0)＝0.3A×(20Ω+10Ω)=9V
(3)①其它条件不变，只更换电阻R0为R0′，由题意得
U1=I2R总2′=I2(R2＋R0′)
9V=0.4A×(20Ω+R0′)
解得R0′＝2.5Ω
②其它条件不变，只向左调节A触点Lcm，压力传感器阻值为R3
U1=I2R总3=I2(R3＋R0)
9V=0.4A×(R3＋10Ω)
解得R3＝12.5Ω
从图象可知FB3＝23N，由杠杆平衡条件FB3·OB＝FA2·(OA＋L)
23N×1m＝100N×(×1m＋L)
解得L＝3cm
2.(2021河南二模)如图中甲是电子秤的原理图(图中压力表是用电流表改装的)。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图像如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2×104m2(托盘和压杆的质量可以忽略不计)。求：
(1)该压力传感器能承受的最大压强；
(2)当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是多少？
(3)当压力为200N时，通过R0的电流为多少？R0消耗的电功率为多少？
【答案】(1)2.78×106Pa (2)180Ω (3)0.6W
【解析】(1)压力传感器能承受的最大压强：
p=F/S==2×106Pa；
(2)由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180Ω；
(3)由图甲知，R0与Rx串联，所以当电压为200N时，通过R0的电流：
I0=I=U/R=0.1A；
R0消耗的电功率：P0=U0I0=I02R0=(0.1A)2×60Ω=0.6W．
3.(2021山东潍坊二模)小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右
端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，定值电阻R0=5Ω，
a b是一根长5 cm的均匀电阻丝，其阻值为25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程0——0.6A，
请回答：
(1)小强在电路中连入R0的目的是。
(2)当拉环不受力时，滑片处与a端，闭合开关S后电流表的读数是多少？
(3)已知该弹簧伸长的长度△L，与所受拉力F间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处时，作用在拉环上水平向右的拉力是多大？
【答案】(1)保护电流表(2)0.1A(3)400N
【解析】(1)电路中必须接入R0，其目的是保护电流表．
(2)当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关S后电流表的读数应为I=0.1A．
(3)当电流表读数为0.3A时，
根据欧姆定律，可得R0两端的电压为U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V，
则R1两端的电压为：U1=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V，
故R1接入电路部分的电阻R1=5Ω，
因电阻丝的电阻值与长度成正比，
故可知弹簧被拉长的长度为△L=4cm，
对照图乙，可知作用在拉环上的水平向右的拉力为F=400N．
4.(2021云南一模)如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m =50kg，电源电压U =110V保持不变，电动机线圈的电阻R = 4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I = 5A(g=10N／kg)。求：
(1)电源的输出功率；
(2)电动机线圈电阻R的发热功率；
(3)试从能量转化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。
【答案】(1)550W；(2)100W；(3)0.9m/s。
【解析】(1)P出 = UI =110V×5A = 550W
(2)P热 = I2R = (5A)2×4Ω= 100W
(3)因能量守恒，电动机对重物做的功的功率为：
P有用= P出—P热=550W－100W=450W
又因为：P= eq \f(W,t) = eq \f(Fh,t) =F× eq \f(vt,t) =Fv，
且匀速向上提升重物时：F=G=mg=50kg×10N／kg=500N，
所以：v = eq \f(P有用,F) = eq \f(450W,500N) =0.9m/s.
5.(2021重庆二模)近年来，我市的轿车市场十分火爆，各种新型轿车驶进千家万户。如图乙所示为某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。其中电源电压恒为6V，R0是阻值为5Ω的定值电阻，A是油量指示表(实质是一只电流表，油量的变化通过电流的变化同步显示出来)。Rx为压敏电阻，它的电阻随受到的压力变化关系如下表。(取g＝10N/kg)
(1)若轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图丙所示，在0～25s时间内，轿车的牵引力与阻力关系可能的是：牵引力________阻力(选填“大于”、“等于”、“小于”、“大于或等于”)。
(2)由(1)中的条件求在0～5s时间内轿车发动机做功多少?
(3)如果空油箱的质量为5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少?
(4)若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，求油箱的容积。
(ρ汽油=0.7×103kg/m3)
【答案】(1)大于或等于
(2)轿车发动机做功W＝Pt＝90×103W×5s＝4.5×105J
(3)I＝0.015A(4)0.05m3
【解析】(1)从图象可以看出，在0～25s时间内，轿车的速度从逐渐变大，到匀速运动；速度逐渐变大时，牵引力大于阻力，速度不变时，受力平衡，牵引力等于阻力；所以轿车的牵引力与阻力关系可能的是大于或等于；
(2)轿车的功率P=90kW=9×104W，
轿车发动机做功：W=Pt=9×104W×5s=4.5×105J；
(3)空油箱的重力G油箱=m油箱g=5kg×10N/kg=50N，
从表中可以看出，50N压力对应的电阻值为395Ω，
电阻Rx与电阻R0串联，电路中的总电阻R1=Rx+R0=395Ω+5Ω=400Ω，
电流表的示数为：I=6V/400Ω=0.015A；
(4)油箱加满油时，电路中的电流为I′=0.6A，
由I=得，电路中的总电阻为：
R′=U / I′=6V/0.6A=10Ω，
压敏电阻的阻值为：R=R′﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω，
查表可知，压敏电阻受到的压力为400N，则油箱和油重力为400N，
油的重力为：G油=400N﹣50N=350N，
油的质量为：m油= G油/g =35kg，
油的体积：V油= m油/ρ油=0.05m3，
油箱的容积等于油的体积，为0.05m3．
6.(2020山东潍坊)某型号汽车的油量显示电路如图甲所示，其中定值电阻R0=10Ω，R为压敏电阻(厚度不计)，位于油箱底部，A表是一量程为0——0.6A的电流表，作为油量指示表。压敏电阻的电阻值随汽油产生的压强的变化而变化，其对应关系如图乙所示。已知加满汽油时油的深度为0.4m，A表示数为0.6A，汽油密度ρ油=0.7×103kg/m3，g取10N/kg。求：
(1)加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强；
(2)电源的电压；
(3)汽油耗尽时电流表的示数。
【答案】(1)；(2)12V； (3)0.1A
【解析】(1)加满汽油时油的深度为0.4m，所以加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强为
(2)加满汽油时油的深度为0.4m，A表示数为0.6A，汽油产生的压强为，由乙图可知，此时压敏电阻的电阻值，R0=10Ω，根据串联电路的特点和可得，电源电压为
(3)汽油耗尽时，压敏电阻受压强为0，由图象知此时压敏电阻连入电路的阻值，由串联电路特点和欧姆定律可得此时电路中电流为
7. (2020山东东营)植保无人机因其操控简单､喷酒均匀､省时高效等优点，在现代农业中发挥着重要作用，图为某型号双起落架植保无人机｡其项目参数如下表
(1)若以最佳作业速度飞行，求无人机2min飞行的距离；
(2)求加满药箱农药质量(取1.1×103kg/m3)；
(3)求空载时静止在水平地面上的无人机产生的压强(g取10N/kg)；
(4)电池充满电后，求无人机储存的电能｡
【答案】(1)960m；(2)33kg；(3)；(4)4.32×106J
【解析】(1)飞行时间
飞行距离
(2)药箱体积∶V=30L=3×10-2m3，加满后农药的质量
(3)无人机所受的重力
无人机产生的压力 受力面积
无人机产生的压强
(4)电池充满电后，无人机储存的电能
压力/N
0
50
100
150
200
250
300
350
400
电阻/Ω
550
395
275
170
90
60
40
25
5
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