物理中考以题型精炼攻克难点亮点专题57力热电计算类综合应用题(原卷版+解析)

这是一份物理中考以题型精炼攻克难点亮点专题57力热电计算类综合应用题(原卷版+解析)，共45页。试卷主要包含了 求，1%）等内容，欢迎下载使用。
1. 小军同学周末和家人驾驶越野汽车去郊游，车和人的总质量为2.4t，他们先在一段可近似看成水平直线的柏油路上匀速行驶50km，用时50min，消耗汽油5kg。假设此过程汽车所受阻力恒为车和人总重的0.1倍。然后他们又以相同功率，继续在一段可近似看成水直线的沙土路上，以25km/h的速度匀速行驶12min后到达目的地。已知汽油的热值为。求：
（1）汽车在柏油路上匀速行驶时速度的大小；
（2）汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率；
（3）汽车在沙土路上匀速行驶时受到阻力的大小。
2．如图甲，是被大家认可的我国自主品牌混合动力畅销车型“比亚迪秦”。在某次性能测试中，汽车启动时内燃机工作，由内燃机提供能量驱动汽车以v1＝50km/h的速度匀速行驶，同时给初始能量为E0＝5.6×107J的蓄电池组充电，充电电压U1＝400V，充电电流I1＝50A；汽车行驶t1＝2h、内燃机消耗燃料m＝20kg后蓄电池组充电完成，改由电动机提供能量驱动汽车在水平路面上以v2＝90km/h的速度匀速行驶，此时蓄电池组加在电动机两端的电压U2＝320V，电动机的效率η＝80%；已知汽车蓄电池组所储存能量降为E0时即自动切换为内燃机工作。若汽车运动过程中车速v与所受阻力f的关系如图乙所示，所用燃料的热值q＝4.5×107J/kg，且燃料完全燃烧。不计汽车电路连接导线的电阻，忽略传动装置消耗的能量。求：
（1）内燃机工作时的效率η1（结果保留一位小数）；
（2）汽车蓄电池组储存能量的最大值Em；
（3）充电一次采用纯电动模式以v2＝90km/h的速度匀速行驶的最大里程sm。
3. 水环境质量是生态文明建设的重要篇章，我省“六水共治”攻坚战已全面打响。如图所示，一艘保洁船正在开展海上环卫作业。船由柴油机提供动力，热机效率为30％。（取，，）
（1）工人打捞废弃物时，使用的打捞杆相当于_______杠杆（选填“省力”或“费力”）。
（2）某废弃物悬浮在水面下1m深处，所受海水的压强是多大？
（3）工人将该质量为3kg的废弃物打捞上船，水面距离船沿的高度为1.5m，从水面到船沿这一过程，工人对废弃物至少做了多少功？
（4）若船以1000N的牵引力在海上匀速行驶15km，需消耗多少柴油？
4. （2023辽宁锦州）我国道路交通安全规定，货车轮胎对地面的压强应控制在7×105Pa以内，王师傅的货车自身质量是6t．车轮与地面总接触面积是0.5m2。一次，王师傅开着装有24t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30km，货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，消耗柴油10kg。（g取，）求：
（1）通过计算判断装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强是否符合安全规定？
（2）这一过程中货车牵引力所做的功是多少？
（3）这一过程中货车发动机的效率是多少？（计算结果精确到1%）
5. （2023黑龙江大庆）图甲为某品牌饮水机及其铭牌，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）电热丝R1的阻值；
（2）热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
6. 如图为小明家的电压力锅，图是它的铭牌，在锅内装入2.5kg初温为15℃的食材，加热至 95℃，已知，问：
（1）电压力锅加热时，电流为______A，电阻为______Ω；
（2）此过程中，食材吸热______J；这些热量相当于完全燃烧______m3天然气放出的热量；
（3）若该压力锅的加热效率为 80%，此加热过程需要多长时间？
7. （2023山东潍坊）恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关，通过控制温控开关可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压，、是电热丝，，“加热”时恒温箱的电功率。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，置于“加热”挡位，箱内温度从升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率。恒温箱的容积，箱内空气密度，箱内空气的比热容。求：
（1）“保温”时恒温箱的电功率；
（2）电热丝的阻值；
（3）恒温箱的恒温温度。
8.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。内部加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W，问：
(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg 初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作16min将水加热到40°C，此加热过程中吸收的热量是多少？（c水=4.2×103J/(kg·°C)）
(2)加热系统加热时的热效率是多少？ （结果精确到 0.1%）
(3)当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化）
(4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
9. （2023辽宁营口）某款带保温功能的电水壶，其简化电路图如图所示，S为总开关， S1为自动控制开关， R1和R2为阻值不变的发热电阻，R2=840Ω， 加热功率为 1210W，电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开，加热效率为84%。[c 水=4.2×103J/(kg∙℃)，标准大气压]求：
（1）水吸收的热量；
（2） 把水烧开需要多长时间（结果保留整数）；
（3）电水壶的保温功率。
10.（2023山东东营） 小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换，图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。
（1）电暖器低温挡工作时，开关应处于__________位置（选填“1”“2”或“3”）。
（2）已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。
（3）使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃，若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。
（4）根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。
11.（2023江苏泰州） 小华查看家中电炖锅的说明书后发现：电炖锅有低温、中温、高温三挡；电阻，，该电炖锅的原理图如图所示。请解答：
（1）闭合开关S、S1，电炖锅处于______挡；
（2）电炖锅高温挡的额定功率为多大？
（3）正常工作时，使用电炖锅高温挡加热10min，可将一锅1.5kg的汤从20℃加热到100℃，电炖锅的加热效率是多少？（汤的比热容取4×103J/(kg·℃)）
12. （2023黑龙江哈尔滨）6月5日是世界环境日，为了创造美好的生活环境，我国逐步推广风力发电取代火力发电，实现生态文明建设新环境。下图是某风力发电机正在发电，其发电功率为。
（1）若用密度为的铝合金材料制作风车的桨叶，所用材料的体积为，计算需用材料的质量。
（2）计算该风力发电机工作10s的发电量（）。
（3）若风车10s获得的风能（）为，请计算利用此风车发电时风能的利用率（）。
13. （2023湖北恩施）某实践小组用一个最大阻值为10kΩ的直滑电位器、电压为24V的锂电池等元件，设计了一个电子秤，工作电路如图所示，R0是个保护电阻，电压表连入0～15V量程。当开关接通，秤盘中未放物体时，表盘的示数为0；当放物体质量最大，滑片滑到最下端时，电表示数达到最大。求：
（1）R0的阻值;
（2）电路所消耗的功率；
（3）小敏同学还分享了另一种设计，如图所示，请对此作出评价；
（4）若用一个压敏电阻代替直滑电位器（电路符号为 ），其阻值随所受压力变化情况如下表所示。请自选合适的元件，按上述要求，设计一个工作电路图（只画电路部分）。
14. （2023江苏宿迁）图甲所示是一种自动测定水箱内水面高度的装置。电源电压恒为4.5V，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0～3V，R0是定值电阻，R是压力传感器。R的位置固定不动，其电阻随压力的变化关系如图乙所示。杠杆AB可绕O点转动，A端悬挂一重为15N的圆柱体M，M的底面积为45cm2，高为30cm，下底面距离容器底1cm，杆B端始终压在传感器R上。AO长30cm，OB长15cm，杆重忽略不计，杆始终静止在水平位置。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）水箱内水面高度h小于1cm时，求压力传感器R受到杆B端的压力大小。
（2）水箱内水面高度h小于1cm时，电流表的示数为0.5A，求R0的阻值。
（3）水箱内水面高度h大于1cm时，随着水面的升高，用于显示水面高度的电表示数会增大，应该选用图甲电路中的______表显示水面高度。该装置能显示水面的最大高度h最大是_______cm。将支点O适当向______（选填“左”或“右”）移动，可增大该装置显示水面的最大高度h最大。
15. （2023辽宁营口）某型号航拍无人机，由于体积小、操控方便、拍摄效果好， 深受摄影爱好者喜欢。下表是它的部分技术参数， 某次航拍的过程中，在正常工作电压下，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升（g=10N/kg，不计空气阻力及能量损耗）。求：
（1）无人机静止在水平地面时， 对地面压强；
（2）无人机上升过程中的功率和电池的工作电流。
16. （2023山东潍坊）图示为某公司研发的一款太阳能辅助电动车，车身上部铺满了太阳能电池薄膜，可实现太阳能和充电桩两种充电模式。使用前对该车进行测试，在其匀速直线行驶阶段，有关测试数据如下表所示。已知该车行驶过程所受阻力包括摩擦力和空气阻力，摩擦力为整车重力的0.03倍，空气阻力与行进速度的关系为，。若定义该车的推进效率为该车的牵引力所做的功与其消耗电能之比，用字母表示，g取10N/kg，求该车本次测试过程中：
（1）行驶的速度；
（2）牵引力做功的功率；
（3）推进效率。
17. （2023山东潍坊）在物理项目化学习活动中，某科技小组的同学设计了如图甲所示的船只升降实验模型。模型中的船厢A和所盛水的总重为5N，圆柱形浮筒B底面积为，重为18N。电路中电源电压恒定，为定值电阻，压敏电阻（表面绝缘，厚度不计）固定于容器C底部，上表面积为，阻值随所受水的压力变化关系如图乙所示。关闭排水阀，向C中注入适量水后关闭进水阀，装置静止时，测得C中水深为20cm，B浸入水中的深度为7cm（未浸没），闭合开关S，此时电流表示数；再次打开进水阀，向C中缓慢注入一定质量的水，浮筒B上升，使A下降30cm，稳定后电流表示数。若不计绳重和摩擦，水的密度，g取10N/kg，求：
（1）B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力；
（2）动滑轮的重力；
（3）C中水深为20cm时阻值；
（4）电路中电源电压值。
18. 如图所示是某款电热水壶及相关信息表。现在该水壶内装入1L、初温为20℃的水，放置在水平桌面上。接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开。求：
（1）装入水后水壶对桌面的压强；
（2）水吸收的热量；
（3）此电热水壶在额定电压下正常工作7min可将1L水烧开，试计算该电热水壶的加热效率。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），g＝10N/kg]
19. 如图是一种用于建筑工地、桥梁施工等工程的爬梯式混凝土搅拌机。工作时，搅拌机将原料加工成混凝土后自动倒入运料斗，在提升电机的带动下，运料斗通过爬梯顶端定滑轮沿竖直爬梯上升到一定位置，然后将混凝土卸下。该爬梯式搅拌机部分参数如表所示，求：
(1)提升电机正常工作8h，消耗的电能是多少？
(2)若运料斗每次能运送混凝土400kg，则运送40m3的混凝土至少需要多少次？（设混凝土的密度为2×103kg/m3）
(3)某次将装有4000N混凝土的运料斗提升9m，若提升部分的机械效率为80%，则提升过程中运料斗受到的阻力是多少N？（不计绳重及滑轮摩擦）
20. 某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水，慢加热额定功率为1210W，保温额定功率为605W，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。（水的比热c=4.2×103J/（kg•℃））求：
(1)热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是多少J？
(2)开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是多少Ω？
(3)电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要多少s？
21. 下表是小李家部分用电器的参数。
(1)表中所有用电器同时正常工作的总功率是多少千瓦？
(2)电饭锅正常工作时的电流是多少？
(3)电烙铁正常工作时的电阻是多少？
(4)小李家有一款电热水壶、加热效率是75%正常工作时，将质量是3.63kg，初温是20℃的水加热至30℃，需要2.8min。小李在某次烧水时，发现这个电热水壶的实际功率只有1000W，则这次烧水时，小李家的实际电压是多少？（设电热水壶电阻不受温度影响）
22.入夏以来，我国部分地区发生洪涝灾害。实践小组为了减轻巡堤人员的工作量，设计了水位自动监测装置，其原理如图所示。电源电压恒定，是压敏电阻，所受压力每增加10N，电阻减小5Ω。R是长1m、电阻100Ω的电阻丝，其连入电路的电阻与长度成正比。电流表量程为，其示数反映水位变化。下方固定一个轻质绝缘“⊥”形硬杆。轻质金属滑杆可以在金属棒上自由滑动，下方通过轻质绝缘杆与重100N、高4m的圆柱体M固定在一起。当水位上升时，随圆柱体M向上移动且保持水平。（整个装置接触良好且无摩擦，和的电阻不计，，g取10N/kg）
(1)闭合开关，当恰好位于R最下端时，为警戒水位，电流表示数为0.06A。此时M漂浮，有体积浸在水中，M所受的浮力为______N；
(2)当水位上升，向上移动过程中，R连入电路的电阻______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。上升到R的最上端，刚好与“⊥”形杆接触且对杆无压力时，为三级预警；
(3)水位继续上升，开始通过“⊥”形杆对产生压力。当达到二级预警时，电流表示数为0.15A；水位再上升0.4m达到一级预警时，电流表示数为0.20A。电源电压为______V；
(4)在保证电路安全的情况下，此装置能测量的最高水位高于警戒水位______m；
(5)若将水位相对警戒线上升的高度标记在电流表对应的刻度上，即把电流表改装成水位计，水位计的刻度是______（选填“均匀”或“不均匀”）的。
23.康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图，、均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为，保温功率为。[，]求：
(1)把的水从40℃加热到100℃，水需要吸收的热量；
(2)不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题(1)中的加热过程需要的时间；
(3)忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻的阻值。
24.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？
F/N
20
40
60
80
100
R/Ω
12
10
8
6
4
总质量
1200g
四个脚与地面的接触面积
6cm2
最大上升速度
9m/s
最大水平飞行速度
18m/s
正常工作电压
15V
整车质量
940kg
行驶路程
54km
行驶时间
0.5h
消耗电能
额定功率
1000W
自重
5N
与桌面接触面积
200cm2
型号
J2M310
整机质量（kg）
2000
空的运料斗质量（kg）
70
提升电机额定功率（kW）
4.5
用电器
额定电压/V
额定功率/W
数量/个
电饭锅
220
1100
1
电烙铁
100
1
节能灯
16
10
2024年物理中考二轮复习以题型精炼攻克难点亮点的60个小微专题
专题57 力热电计算类综合应用题
1. 小军同学周末和家人驾驶越野汽车去郊游，车和人的总质量为2.4t，他们先在一段可近似看成水平直线的柏油路上匀速行驶50km，用时50min，消耗汽油5kg。假设此过程汽车所受阻力恒为车和人总重的0.1倍。然后他们又以相同功率，继续在一段可近似看成水直线的沙土路上，以25km/h的速度匀速行驶12min后到达目的地。已知汽油的热值为。求：
（1）汽车在柏油路上匀速行驶时速度的大小；
（2）汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率；
（3）汽车在沙土路上匀速行驶时受到阻力的大小。
【答案】（1）60km/h；（2）52.2%；（3）
【解析】（1）汽车在柏油路上匀速行驶时的速度
（2）由题意可知，汽车在匀速行驶过受到的阻力恒为车和人总重的0.1倍，因此阻力大小为
匀速行驶时，阻力与牵引力是一对平衡力，故
汽车行驶时，发动机做功
该过程中消耗了汽油5kg，汽油完全燃烧放出的热量为
汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率
（3）汽车在柏油路上行驶时发动机的功率为
由题意可知，汽车在沙土路上行驶的功率与柏油路相同，匀速行驶时汽车受到的阻力与牵引椅是一对平衡力，大小相等，则由
可知
答：（1）汽车在柏油路上匀速行驶时速度为60km/h；
（2）汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率为52.2%；
（3）汽车在沙土路上匀速行驶时受到的阻力为。
2．如图甲，是被大家认可的我国自主品牌混合动力畅销车型“比亚迪秦”。在某次性能测试中，汽车启动时内燃机工作，由内燃机提供能量驱动汽车以v1＝50km/h的速度匀速行驶，同时给初始能量为E0＝5.6×107J的蓄电池组充电，充电电压U1＝400V，充电电流I1＝50A；汽车行驶t1＝2h、内燃机消耗燃料m＝20kg后蓄电池组充电完成，改由电动机提供能量驱动汽车在水平路面上以v2＝90km/h的速度匀速行驶，此时蓄电池组加在电动机两端的电压U2＝320V，电动机的效率η＝80%；已知汽车蓄电池组所储存能量降为E0时即自动切换为内燃机工作。若汽车运动过程中车速v与所受阻力f的关系如图乙所示，所用燃料的热值q＝4.5×107J/kg，且燃料完全燃烧。不计汽车电路连接导线的电阻，忽略传动装置消耗的能量。求：
（1）内燃机工作时的效率η1（结果保留一位小数）；
（2）汽车蓄电池组储存能量的最大值Em；
（3）充电一次采用纯电动模式以v2＝90km/h的速度匀速行驶的最大里程sm。
【答案】（1）内燃机工作时的效率η1为20.4%；
（2）汽车蓄电池组储存能量的最大值Em为2×108J；
（3）充电一次采用纯电动模式以v2＝90km/h的速度匀速行驶的最大里程sm为240km。
【解析】（1）内燃机燃烧完全放出的热量：
Q放＝qm＝4.5×107J/kg×20kg＝9×108J，
由题图乙可知v1＝50 km/h时，
汽车受到的阻力f1＝400 N，
t1时间内克服摩擦力做功：
W1＝f1s1＝f1v1t1＝400N×m/s×2×3600s＝4×107J，
t1时间蓄电池组充完电消耗的能量：
W2＝U1I1t1＝400V×50A×2×3600s＝1.44×108J，
则内燃机工作时的效率：η＝×100%＝×100%≈20.4%。
（2）蓄电池组充电的能量W2＝1.44×108J时，充电完成，
则电池组储存能量的最大值：Em＝E0+W2＝5.6×107J+1.44×108J＝2×108J。
（3）由题图乙可知，汽车以90km/h的速度行驶时受到的阻力f2＝480N，
由题意可知：W2×80%＝f2sm
则：sm＝＝＝2.4×105m＝240km。
3. 水环境质量是生态文明建设的重要篇章，我省“六水共治”攻坚战已全面打响。如图所示，一艘保洁船正在开展海上环卫作业。船由柴油机提供动力，热机效率为30％。（取，，）
（1）工人打捞废弃物时，使用的打捞杆相当于_______杠杆（选填“省力”或“费力”）。
（2）某废弃物悬浮在水面下1m深处，所受海水的压强是多大？
（3）工人将该质量为3kg的废弃物打捞上船，水面距离船沿的高度为1.5m，从水面到船沿这一过程，工人对废弃物至少做了多少功？
（4）若船以1000N的牵引力在海上匀速行驶15km，需消耗多少柴油？
【答案】 （1）费力 （2）（3） 45J （4） 1.25kg
【解析】（1）打捞杆动力臂小于阻力臂，故为费力杠杆。
（2）所受海水的压强
（3）工人对废弃物做的功
（4）有用功
热机效率为30％，消耗柴油质量
答：（1）使用的打捞杆相当于费力杠杆；
（2）受海水压强为；
（3）工人对废弃物至少做功45J ；
（4）消耗柴油质量1.25kg。
4. （2023辽宁锦州）我国道路交通安全规定，货车轮胎对地面的压强应控制在7×105Pa以内，王师傅的货车自身质量是6t．车轮与地面总接触面积是0.5m2。一次，王师傅开着装有24t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30km，货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，消耗柴油10kg。（g取，）求：
（1）通过计算判断装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强是否符合安全规定？
（2）这一过程中货车牵引力所做的功是多少？
（3）这一过程中货车发动机的效率是多少？（计算结果精确到1%）
【答案】（1）符合安全规定；（2）；（3）
【解析】（1）汽车和沙子的质量分别为
，
车和沙子的总质量为
因为在平直公路行驶，故压力等于重力，压力大小为
车轮与地面总接触面积是0.5m2，汽车对地面的压强为
故汽车对水平地面的压强是否符合安全规定；
（2）车辆匀速直线行驶的距离为
货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，故汽车的牵引力为
故牵引力所做的功为
（3）10kg柴油完全燃烧放出热量为
故货车发动机的效率为
答：（1）通过计算判断装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强符合安全规定；
（2）这一过程中货车牵引力所做的功是1.8×108J；
（3）这一过程中货车发动机的效率是42%。
5. （2023黑龙江大庆）图甲为某品牌饮水机及其铭牌，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）电热丝R1的阻值；
（2）热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
【答案】（1）440Ω；（2）；（3）2000J
【解析】（1）由图乙可知，当开关S1闭合，开关S2接b时，电路中只有R2，由可知，饮水机处于加热状态，则R2的阻值为
当开关S1闭合，开关S2接a时，R1和R2串联，总电阻最大，由可知，饮水机处于保温状态，则此时电路的总电阻为
则电热丝R1的阻值为
（2）根据可得，热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量为
（3）当饮水机处于保温挡工作时，由欧姆定律可得，电路中电流为
根据串联电路的电流特点和可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为
答：（1）电热丝R1的阻值为440Ω；
（2）热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量为；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为2000J。
6. 如图为小明家的电压力锅，图是它的铭牌，在锅内装入2.5kg初温为15℃的食材，加热至 95℃，已知，问：
（1）电压力锅加热时，电流为______A，电阻为______Ω；
（2）此过程中，食材吸热______J；这些热量相当于完全燃烧______m3天然气放出的热量；
（3）若该压力锅的加热效率为 80%，此加热过程需要多长时间？
【答案】 （1） 5 44 （2）6.6×105 0.015 （3） 750s
【解析】（1）由图可知，电压力锅加热功率为1100W，额定电压为220V，由可得电压力锅加热时的电流
由可得电阻
（2）食材吸收热量
根据题意，由可得这些热量相当于天然气完全燃烧所需的体积，即
（3）若该压力锅的加热效率为 80%，根据可得加热这些食材所需要的电能
由可得加热过程所需时间
答：（1）电压力锅加热时，电流为5A，电阻为44Ω；
（2）食材吸热6.6×105J；这些热量相当于完全燃烧0.015m3天然气放出的热量；
（3）若该压力锅的加热效率为 80%，此加热过程需要750s。
7. （2023山东潍坊）恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关，通过控制温控开关可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压，、是电热丝，，“加热”时恒温箱的电功率。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，置于“加热”挡位，箱内温度从升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率。恒温箱的容积，箱内空气密度，箱内空气的比热容。求：
（1）“保温”时恒温箱的电功率；
（2）电热丝的阻值；
（3）恒温箱的恒温温度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由图可知，当闭合开关S，温控开关S1置于右边两个触点时，R1和R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，恒温箱处于加热挡，当闭合开关S，温控开关S1置于左边触点时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，恒温箱处于保温挡，“恒温”时恒温箱的电功率为
（2）由于并联电路中各用电器的电功率之和等于电路的总功率，则加热挡工作时R2的电功率为
由可知，R2阻值为
（3）由可知，恒温箱消耗的电能为
由可知，恒温箱内气体吸收的热量为
由可知，恒温箱内气体的质量为
由可知，恒温箱的恒温温度为
（1）“保温”时恒温箱的电功率为；
（2）电热丝的阻值为；
（3）恒温箱的恒温温度为。
8.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。内部加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W，问：
(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg 初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作16min将水加热到40°C，此加热过程中吸收的热量是多少？（c水=4.2×103J/(kg·°C)）
(2)加热系统加热时的热效率是多少？ （结果精确到 0.1%）
(3)当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化）
(4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
【答案】(1)5.04×105J；(2)86.8%；(3)500W；(4)8W
【解析】(1)加热过程中水吸收的热量
(2)加热系统加热时消耗的电能
则热效率
(3)由可得加热电阻的阻值
当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率
(4)电动机工作过程中要发热，损失功率
9. （2023辽宁营口）某款带保温功能的电水壶，其简化电路图如图所示，S为总开关， S1为自动控制开关， R1和R2为阻值不变的发热电阻，R2=840Ω， 加热功率为 1210W，电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开，加热效率为84%。[c 水=4.2×103J/(kg∙℃)，标准大气压]求：
（1）水吸收的热量；
（2） 把水烧开需要多长时间（结果保留整数）；
（3）电水壶的保温功率。
【答案】（1）3.36×105J；（2）331s；（3）55W
【解析】
（1）在一个标准大气压下，将1kg、20℃的水烧开即为100℃，温度升高了80℃，则水吸收的热量为
（2）加热器加热过程中将电能转化内能，加热器加热效率为84%，根据热平衡方程可得
即把水烧开所需时间
（3）电源电压为220V，R1和R2为阻值不变的发热电阻，当闭合开关S、S1时，只有电阻R1接入电路，此时为高温档，由公式
可得
当只闭合开关S时，R1和R2串联，电阻最大，电水壶为保温档，电路中总电阻为
R总= R1+R2=40Ω+840Ω=880Ω
保温功率为
答：（1）电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开，水吸收的热量3.36×105J；
（2）电热水壶把水烧开需要的时间约为331s；
（3）电水壶的保温功率为55W。
10.（2023山东东营） 小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换，图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。
（1）电暖器低温挡工作时，开关应处于__________位置（选填“1”“2”或“3”）。
（2）已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。
（3）使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃，若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。
（4）根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。
【答案】 （1）1 （2） 48.4Ω 2000W （3） 2.1×103J/(kg·℃) （4） 大功率电器要接地线（合理即可）
【解析】（1）由电路图可知，开关处于1位置时，两个R串联，总电阻为2R，开关处于2位置时，是一个R的简单电路，开关处于3位置时，两个R并联，总电阻为。根据可知，当开关处于1位置时，为低温挡，当开关处于2位置时，为中温挡，当开关处于3位置时，为高温挡。
（2）中温挡时，根据可知
高温挡功率为
（3）高温挡正常工作5min产生的热量为
导热油吸收的热量为
导热油的比热容为
为了安全，大功率用电器应接地线，以防触电。
11.（2023江苏泰州） 小华查看家中电炖锅的说明书后发现：电炖锅有低温、中温、高温三挡；电阻，，该电炖锅的原理图如图所示。请解答：
（1）闭合开关S、S1，电炖锅处于______挡；
（2）电炖锅高温挡的额定功率为多大？
（3）正常工作时，使用电炖锅高温挡加热10min，可将一锅1.5kg的汤从20℃加热到100℃，电炖锅的加热效率是多少？（汤的比热容取4×103J/(kg·℃)）
【答案】 （1）低温 （2）1000W （3） 80%
【解析】（1）闭合开关S、S1时，只有电阻R1接入电路；闭合开关S、S2时，只有电阻R2接入电路；闭合开关S、S1、S2时，俩电阻并联接入电路，有由并联电路中总电阻小于任一分电阻，此时电路电阻最小；且R1=4R2，根据可知闭合开关S、S1时，电路电阻最大，功率最小，为低温挡；根据可知闭合开关S、S1、S2时，电路电阻最小，功率最大，为高温挡；闭合开关S、S2时，为中温挡。
（2）已知闭合开关S、S1、S2时，为高温挡；且R1=4R2，则高温挡时电路电阻
故电炖锅高温挡的额定功率
（3）由可得，正常工作时，使用电炖锅高温挡加热10min消耗的电能
1.5kg的汤从20℃加热到100℃吸收的热量
则电炖锅的加热效率
12. （2023黑龙江哈尔滨）6月5日是世界环境日，为了创造美好的生活环境，我国逐步推广风力发电取代火力发电，实现生态文明建设新环境。下图是某风力发电机正在发电，其发电功率为。
（1）若用密度为的铝合金材料制作风车的桨叶，所用材料的体积为，计算需用材料的质量。
（2）计算该风力发电机工作10s的发电量（）。
（3）若风车10s获得的风能（）为，请计算利用此风车发电时风能的利用率（）。
【答案】（1）；（2）；（3）10%
【解析】（1）由可得需用材料的质量
（2）由可得该风力发电机工作10s的发电量
（3）风能利用率
答：（1）需用材料的质量为；
（2）风力发电机工作10s的发电量为；
（3）风车发电时风能的利用率为10%。
13. （2023湖北恩施）某实践小组用一个最大阻值为10kΩ的直滑电位器、电压为24V的锂电池等元件，设计了一个电子秤，工作电路如图所示，R0是个保护电阻，电压表连入0～15V量程。当开关接通，秤盘中未放物体时，表盘的示数为0；当放物体质量最大，滑片滑到最下端时，电表示数达到最大。求：
（1）R0的阻值;
（2）电路所消耗的功率；
（3）小敏同学还分享了另一种设计，如图所示，请对此作出评价；
（4）若用一个压敏电阻代替直滑电位器（电路符号为 ），其阻值随所受压力变化情况如下表所示。请自选合适的元件，按上述要求，设计一个工作电路图（只画电路部分）。
【答案】（1） 6kΩ （2）0.036W （3）见详解 （4） 见详解
【解析】（1）当放物体质量最大，滑片滑到最下端时，电表示数达到最大，为15V，此时电路电流
由串联电路电压的特点可知，R0两端的电压
由欧姆定律可知，R0的阻值
（2）电路所消耗电功率
P=UI=24V×1.5×10-3A=0.036W
（3）上图中，实践小组的设计电路中，直滑电阻始终接入了最大阻值，电路中的电流较小，根据公式P=UI可知，实践小组的这个电子秤使用时电功率很小；而小敏同学分享的这种设计，电路中的直滑电阻接入电路的阻值随所秤物体的质量不同而不同，质量越小电路中接入的电阻越小，电流越大，电路中的电功率越大，使用相同时间时更费电。
（4）由表格中数据可知，压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，为了使压力变大时仪表示数变大，应将电压表并联在定值电阻两端，电路部分如下图所示：
14. （2023江苏宿迁）图甲所示是一种自动测定水箱内水面高度的装置。电源电压恒为4.5V，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0～3V，R0是定值电阻，R是压力传感器。R的位置固定不动，其电阻随压力的变化关系如图乙所示。杠杆AB可绕O点转动，A端悬挂一重为15N的圆柱体M，M的底面积为45cm2，高为30cm，下底面距离容器底1cm，杆B端始终压在传感器R上。AO长30cm，OB长15cm，杆重忽略不计，杆始终静止在水平位置。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）水箱内水面高度h小于1cm时，求压力传感器R受到杆B端的压力大小。
（2）水箱内水面高度h小于1cm时，电流表的示数为0.5A，求R0的阻值。
（3）水箱内水面高度h大于1cm时，随着水面的升高，用于显示水面高度的电表示数会增大，应该选用图甲电路中的______表显示水面高度。该装置能显示水面的最大高度h最大是_______cm。将支点O适当向______（选填“左”或“右”）移动，可增大该装置显示水面的最大高度h最大。
【答案】 （1）30N （2） 6Ω （3）电压 26 右
【解析】（1）水箱内水面高度h小于1cm时，圆柱体M没有受到浮力的作用，则杠杆A端受到的作用力
根据杠杆平衡条件可知，压力传感器R受到杆B端的压力
（2）水箱内水面高度h小于1cm时，压力传感器R受到杆B端的压力为30N，由图像乙可知，此时R=3Ω。
由图甲可知，R与R0串联，电流表的示数为0.5A时，电路总电阻为
R0的阻值
（3）水箱内水面高度h大于1cm时，随着水面的升高，圆柱体M收到的浮力变大，作用在杠杆A端受到的力变小，则压力传感器R受到杆B端的压力变小，由图像乙可知，R的阻值变大，总电阻变大，电流变小，即电流表的示数变小，由于R0不变，由可得R0两端的电压变小，则R两端的电压变大，即电压表示数变大，故应该选用图甲电路中的电压表显示水面高度。
由题意可知，水面高度越大，压力传感器R受到杆B端的压力越小，R的阻值越大。当电压表的示数最大时，水面最高，当电压表的示数Umax=3V时，R0两端的电压
电路中的电流
则R接入电路的电阻
由图像乙可得R～F的函数式
则当R的电阻为12Ω时，F=7.5N，即压力传感器R受到杆B端的压力为7.5N，则杠杆A端的作用力
则圆柱体M受到的浮力为
圆柱体M排开水的体积
圆柱体M浸入水中的深度
该装置能显示水面的最大高度h最大
在B端作用力不变的情况下，支点O向右移动，L2变小，L1变大，根据杠杆平衡条件可得，杠杆A端受到的作用力变小，则圆柱体M受到的浮力变大，则要增大该装置显示水面的最大高度h最大。
15. （2023辽宁营口）某型号航拍无人机，由于体积小、操控方便、拍摄效果好， 深受摄影爱好者喜欢。下表是它的部分技术参数， 某次航拍的过程中，在正常工作电压下，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升（g=10N/kg，不计空气阻力及能量损耗）。求：
（1）无人机静止在水平地面时， 对地面压强；
（2）无人机上升过程中的功率和电池的工作电流。
【答案】（1）；（2），
【解析】
（1）根据可知，无人机静止在水平地面时，对地面的压力大小等于重力，则对地面的压强为
（2）根据题意可知，在正常工作电压下，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升，可知对无人机的拉力大小等于重力大小，则有
此时输入功率为
由于输出功率等于输入功率，即有
电池的工作电流为
答：（1）无人机静止在水平地面时， 对地面的压强为；
（2）无人机上升过程中的功率为；电池的工作电流为。
16. （2023山东潍坊）图示为某公司研发的一款太阳能辅助电动车，车身上部铺满了太阳能电池薄膜，可实现太阳能和充电桩两种充电模式。使用前对该车进行测试，在其匀速直线行驶阶段，有关测试数据如下表所示。已知该车行驶过程所受阻力包括摩擦力和空气阻力，摩擦力为整车重力的0.03倍，空气阻力与行进速度的关系为，。若定义该车的推进效率为该车的牵引力所做的功与其消耗电能之比，用字母表示，g取10N/kg，求该车本次测试过程中：
（1）行驶的速度；
（2）牵引力做功的功率；
（3）推进效率。
【答案】（1）30m/s；（2）9000W；（3）
【解析】（1）由题意知，根据可得，电动车的行驶速度为
（2）由可得，电动车受到的重力为
由题意知，摩擦力为整车重力的0.03倍，则电动车受到的摩擦力为
又知，空气阻力与行进速度的关系为，则电动车受到的空气阻力为
电动车在水平面上匀速行驶，牵引力大小等于受到空气阻力与摩擦力之和的大小，即
由可得，牵引力的功率
（3）根据可得，牵引力做的功为
由题意知，该车的推进效率为该车的牵引力所做的功与其消耗电能之比，即
答：（1）行驶的速度为30m/s；
（2）牵引力做功的功率为9000W；
（3）推进效率为。
17. （2023山东潍坊）在物理项目化学习活动中，某科技小组的同学设计了如图甲所示的船只升降实验模型。模型中的船厢A和所盛水的总重为5N，圆柱形浮筒B底面积为，重为18N。电路中电源电压恒定，为定值电阻，压敏电阻（表面绝缘，厚度不计）固定于容器C底部，上表面积为，阻值随所受水的压力变化关系如图乙所示。关闭排水阀，向C中注入适量水后关闭进水阀，装置静止时，测得C中水深为20cm，B浸入水中的深度为7cm（未浸没），闭合开关S，此时电流表示数；再次打开进水阀，向C中缓慢注入一定质量的水，浮筒B上升，使A下降30cm，稳定后电流表示数。若不计绳重和摩擦，水的密度，g取10N/kg，求：
（1）B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力；
（2）动滑轮的重力；
（3）C中水深为20cm时阻值；
（4）电路中电源电压值。
【答案】（1）；（2）4N；（3）100Ω；（4）4.8N
【解析】（1）根据题意可知，当B浸入水中的深度为7cm时，B浸入水中的体积为
由可得，B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力为
（2）模型中的船厢A和所盛水的总重为5N，又根据滑轮组可知，，可知绳子对动滑轮的拉力为
浮筒B对动滑轮向下的拉力为
对动滑轮进行受力分析可知
则可得
（3）C中水深为20cm时，水对容器C底部的压强为
又C的上表面积为，则对C的底部的压力为
根据图乙可知，当压力为10N时，的阻值为
（4）在容器C中注水后，船厢A的总重力不变，滑轮组细绳的拉力不变，则浮筒B受到竖直向上的拉力不变，由可知，浮筒B受到的浮力不变，所以，浮筒B浸入水中的深度仍为7cm不变，在容器C中再注入一定质量的水，浮筒B将上升，使船厢A下降30cm，浮筒B浸入水中的深度不变，所以水面上升10cm，容器底部受到水的压强的增加量为
压敏电阻受到压力增加量为
此时压敏电阻受到的总压力为
根据图乙可知，此时的阻值为
根据欧姆定律可得
联立解得
则电路中电源电压值为
答：（1）B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力为；
（2）动滑轮的重力为4N；
（3）C中水深为20cm时阻值为100Ω；
（4）电路中电源电压值为4.8V。
18. 如图所示是某款电热水壶及相关信息表。现在该水壶内装入1L、初温为20℃的水，放置在水平桌面上。接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开。求：
（1）装入水后水壶对桌面的压强；
（2）水吸收的热量；
（3）此电热水壶在额定电压下正常工作7min可将1L水烧开，试计算该电热水壶的加热效率。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），g＝10N/kg]
【答案】（1）装入水后水壶对桌面的压强为750Pa；
（2）水吸收的热量为3.36×105J；
（3）该电热水壶的加热效率为80%。
【分析】（1）知道水壶内装水的体积，根据ρ＝求出水壶内装水的质量，根据G＝mg求出水壶内水的重力，装入水后水壶对桌面的压力等于水和水壶的重力之和，根据p＝求出装入水后水壶对桌面的压强；
（2）知道水的质量和比热容以及初温、末温（在标准大气压下水的沸点是100℃），根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
（3）电热水壶在额定电压下正常工作时的功率和额定功率相等，根据W＝Pt求出消耗的电能，利用η＝×100%求出该电热水壶的加热效率。
【解答】（1）水壶内装水的体积：
V水＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，
由ρ＝可得，水壶内装水的质量：
m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水壶内水的重力：
G水＝m水g＝1kg×10N/kg＝10N，
装入水后水壶对桌面的压力：
F＝G水+G水壶＝10N+5N＝15N，
装入水后水壶对桌面的压强：
p＝＝＝750Pa；
（2）在标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J∕（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（3）由P＝可得，电热水壶消耗的电能：
W＝Pt′＝1000W×7×60s＝4.2×105J，
该电热水壶的加热效率：
η＝＝×100%＝80%。
【点评】本题考查了密度公式、重力公式、压强公式、吸热公式、电功公式、效率公式的综合应用，要注意在标准大气压下水的沸点是100℃。
19. 如图是一种用于建筑工地、桥梁施工等工程的爬梯式混凝土搅拌机。工作时，搅拌机将原料加工成混凝土后自动倒入运料斗，在提升电机的带动下，运料斗通过爬梯顶端定滑轮沿竖直爬梯上升到一定位置，然后将混凝土卸下。该爬梯式搅拌机部分参数如表所示，求：
(1)提升电机正常工作8h，消耗的电能是多少？
(2)若运料斗每次能运送混凝土400kg，则运送40m3的混凝土至少需要多少次？（设混凝土的密度为2×103kg/m3）
(3)某次将装有4000N混凝土的运料斗提升9m，若提升部分的机械效率为80%，则提升过程中运料斗受到的阻力是多少N？（不计绳重及滑轮摩擦）
【答案】(1)；(2)200次；(3)300N
【解析】(1)提升电机正常工作8h，消耗的电能是
(2)40m3的混凝土质量为
需要运送的次数为
(3) 有用功为克服混凝土重力做的功，因不计绳重、滑轮摩擦及空气阻力，故做的额外功为克服运料斗的重力和克服运料斗受到爬梯的阻力做的功，
提升部分的机械效率为：
即
80%＝
提升过程中运料斗受到爬梯的阻力是：F＝300N。
20. 某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水，慢加热额定功率为1210W，保温额定功率为605W，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。（水的比热c=4.2×103J/（kg•℃））求：
(1)热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是多少J？
(2)开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是多少Ω？
(3)电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要多少s？
【答案】(1)；(2)；(3)1000s
【解析】(1)热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量为
(2)根据
所以电阻R1的阻值是
(3)当开关S1断开，S2接b点时，电热水器处于保温工作状态，此时
解得
当开关S1闭合，S2接a点时，电热水器处于快加热工作状态，此时的加热功率为
根据
解得加热时间为
21. 下表是小李家部分用电器的参数。
(1)表中所有用电器同时正常工作的总功率是多少千瓦？
(2)电饭锅正常工作时的电流是多少？
(3)电烙铁正常工作时的电阻是多少？
(4)小李家有一款电热水壶、加热效率是75%正常工作时，将质量是3.63kg，初温是20℃的水加热至30℃，需要2.8min。小李在某次烧水时，发现这个电热水壶的实际功率只有1000W，则这次烧水时，小李家的实际电压是多少？（设电热水壶电阻不受温度影响）
【答案】(1)1.36kW；(2)5A；(3)484Ω；(4)200V
【解析】(1)表中所有用电器同时正常工作的总功率
P总=P锅+P烙+P灯=1100W+100W+16W×10=1360W=1.36kW
(2)电饭锅正常工作时的电流
I锅=
(3)电烙铁正常工作时的电阻
R烙=
(4)水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×3.63kg×(30℃-20℃)=1.5246×105J
电热水壶消耗的电能
W=
电热水壶的额定功率
P额=
电热水壶的电阻
R壶=
实际电压
答：(1)表中所有用电器同时正常工作的总功率是1.36千瓦；
(2)电饭锅正常工作时的电流是5A；
(3)电烙铁正常工作时的电阻是484Ω；
(4)小李家的实际电压是200V。
22.入夏以来，我国部分地区发生洪涝灾害。实践小组为了减轻巡堤人员的工作量，设计了水位自动监测装置，其原理如图所示。电源电压恒定，是压敏电阻，所受压力每增加10N，电阻减小5Ω。R是长1m、电阻100Ω的电阻丝，其连入电路的电阻与长度成正比。电流表量程为，其示数反映水位变化。下方固定一个轻质绝缘“⊥”形硬杆。轻质金属滑杆可以在金属棒上自由滑动，下方通过轻质绝缘杆与重100N、高4m的圆柱体M固定在一起。当水位上升时，随圆柱体M向上移动且保持水平。（整个装置接触良好且无摩擦，和的电阻不计，，g取10N/kg）
(1)闭合开关，当恰好位于R最下端时，为警戒水位，电流表示数为0.06A。此时M漂浮，有体积浸在水中，M所受的浮力为______N；
(2)当水位上升，向上移动过程中，R连入电路的电阻______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。上升到R的最上端，刚好与“⊥”形杆接触且对杆无压力时，为三级预警；
(3)水位继续上升，开始通过“⊥”形杆对产生压力。当达到二级预警时，电流表示数为0.15A；水位再上升0.4m达到一级预警时，电流表示数为0.20A。电源电压为______V；
(4)在保证电路安全的情况下，此装置能测量的最高水位高于警戒水位______m；
(5)若将水位相对警戒线上升的高度标记在电流表对应的刻度上，即把电流表改装成水位计，水位计的刻度是______（选填“均匀”或“不均匀”）的。
【答案】 (1)100 (2)变小 (3) 12 (4) 2.6 (5) 不均匀
【解析】(1)物体M漂浮时，其受到的浮力和重力为一对平衡力，大小相等
(2)向上移动过程中，R连入电路中的长路变短，故其接入电路中的电阻变小。
(3)由题意可知，达到“三级预警”时上升到R的最上端，此时R接入电路中的电阻为0。达到“二级预警”时，电流表示数为0.15A，此时电源电压即为两端电压
①
假设物体M总体积为V，由于其高度为4m，若水位再上升0.4m达到一级预警，此时它排开水的体积会增大，此时“⊥”形硬杆受到的压力增大，其增大的压力等于物体M所受浮力的增大值。根据“阿基米德”原理可知，物体受到的浮力和排开液体的体积成正比，可得
将上式整理可得物体M所受浮力的增大值
“一级预警”相对于“二级预警”来说，“⊥”形硬杆受到的压力增大了，由于是压敏电阻，所受压力每增加10N，电阻减小5Ω，所以在“一级预警”时对应的阻值为
此时电路中的电流为0.2A，故电源电压
②
由①②两式联立可得
,
即电源电压为12V，“二级预警”时对应的电阻为。
(4)当恰好位于R最下端时，为警戒水位，电流表示数为0.06A，此时压敏电阻不受压力且和R的最大阻值串联，电路中的总电阻
故压敏电阻不受压力时的阻值为
由题意可知，当电流表指针满偏，此时为水位最大值。此时压敏电阻的阻值最小
假设此时“⊥”形硬杆受到的压力为F，由题意可得
“⊥”形硬杆受到的压力值等于物体M增大的浮力值，由此可知相对于“三级预警”时，物体M受到的浮力增大了
由题意可知，物体M被浸没1m其所受浮力为100N，以此类推相对于“三级预警”时，物体M被浸没的深度又增加了1.6m，所以此装置能测量的最高水位高于警戒水位
(5)由题意可知，从“警戒水位”到“三级预警”时，水位上升了1m，电路总电阻减小了；而从“三级预警”到“最高警戒”水位时，水位上升了1.6m，但电路总电阻减小了。综上所述，电路中总电阻的变化量并不和水位的上涨量成正比，由此可推断若把电流表改装成水位计，因电路中电流的变化和水位的变化并不成正比，所以改装而成的水位计其刻度是不均匀的。
23.康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图，、均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为，保温功率为。[，]求：
(1)把的水从40℃加热到100℃，水需要吸收的热量；
(2)不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题(1)中的加热过程需要的时间；
(3)忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻的阻值。
【答案】(1)1.26×105J；(2)126s；(3)1051.6Ω
【解析】(1)水的质量为
水需要吸收的热量为
(2)由于不计热量损失，所以电水壶的加热挡消耗的电能为
由得，电水壶加热过程需要的时间为
(3)当旋钮开关接2时，只有接入电路，此时为加热状态
由，得
已知家庭电路的电压是，所以R2的阻值为
当旋钮开关接1时，与串联，此时为保温状态，电路中的总电阻为
根据欧姆定律及串联电路电流、电压规律得R1的阻值为
24.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
F/N
20
40
60
80
100
R/Ω
12
10
8
6
4
总质量
1200g
四个脚与地面的接触面积
6cm2
最大上升速度
9m/s
最大水平飞行速度
18m/s
正常工作电压
15V
整车质量
940kg
行驶路程
54km
行驶时间
0.5h
消耗电能
额定功率
1000W
自重
5N
与桌面接触面积
200cm2
型号
J2M310
整机质量（kg）
2000
空的运料斗质量（kg）
70
提升电机额定功率（kW）
4.5
用电器
额定电压/V
额定功率/W
数量/个
电饭锅
220
1100
1
电烙铁
100
1
节能灯
16
10