模块四 应用 专题53 力电综合计算（解析版）

1（2024 四川成都） 小孟在实验室设计了一款测量物体重力的装置，其示意图如图甲，物体放在 有弹簧支撑的托盘上，弹簧底部固定，该装置可以通过电表示数转换测出重力大小。图乙是变阻器 接入电路中的阻值RP。与被测物体重力G 的关系图像。电源电压恒为24V，定值电阻R0为30Ω，电 流表量程为0~06，电压表量程为0~15V，变阻器标有“50Ω 1”。 （1）闭合开关S，当电流表示数=04 时，求物体的重力G。 （2）在保证电路各元件安全的情况下，求RP的变化范围。 【答】（1）4；（2）18Ω~50Ω 【解析】（1）当电流表示数=04 时，电路中的总电阻 此时RP大小 RP= R-R0=60Ω-30Ω=30Ω 根据图乙可知，此时物体重力为4。 （2）因电压表的量程为0~15V，故R0能通过的最大电流 结合电流表量程、滑动变阻器允许通过的最大电流可得，电路的最大电流 mx=0=05 此时RP的最小阻值 【好题汇编】2024 年中考物理真题分类汇编（全国通 用） 模块四 综合亮点难点真题 专题53 力电综合计算 当物体重力为0 时，RP取最大阻值50Ω，此时电路安全，故 所以RP的变化范围为18Ω~50Ω。 答：（1）闭合开关S，当电流表示数=04 时，物体的重力为4； （2）在保证电路各元件安全的情况下，RP的变化范围为18Ω~50Ω。 2 （2024 湖南）超载存在安全隐患，交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小枫设计的 模拟地磅原理的简化电路图，电源电压恒为3V，定值电阻R0规格可选，电压表（选0~3V 量程）， 力敏电阻R 的阻值随所受压力F 变化关系如图乙所示。力敏电阻R 上方紧密连接一轻质绝缘平板， 检测时将货车模型静置于其上。（g 取10/kg） （1）若货车模型总质量为15kg，则其所受重力为________； （2）如果用图甲所示电路检测，当定值电阻R0一定时，静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大， 电压表示数越________； （3）小枫将电压表改接到定值电阻R0两端后，如图丙所示，且将电压表2V 刻度线处设置为货车模 型总质量最大值，超过此刻度线代表超载。如果设定检测的货车模型总质量不超过2kg，则R0阻值 应为________Ω。 【答】 （1）15 （2） 小 （3）1000 【解析】（1）货车模型总质量为15kg，则其所受重力为 G=mg=15kg×10/kg=15 （2）由图甲可知，R0与R 串联，电压表与力敏电阻R 并联，货车模型总质量越大，重力越大，则对 绝缘平板的压力越大，由图乙可知，力敏电阻R 的阻值越小，则电路的总电阻越小，根据欧姆定律 可知，电路的电流越大，则R0两端的电压越大，根据串联分压可知，力敏电阻R 两端的电压越小， 所以电压表的示数越小。 （3）由图丙可知，R0与R 串联，电压表与R0并联，当货车模型总质量为2kg 时，则其所受重力为 G1=m1g=2kg×10/kg=20 由图乙可知，此时力敏电阻R 的电阻为500Ω，由题意知，将电压表2V 刻度线处设置为货车模型总 质量最大值，根据串联分压可得 则 答：（1）若货车模型总质量为15kg，则其所受重力为15； （2）如果用图甲所示电路检测，当定值电阻R0一定时，静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大， 电压表示数越小； （3）则R0阻值应为1000Ω。 3 （2024 四川宜宾）质量为500kg 的物体M，与水平地面的接触面积为 ，用如图所示的滑轮 组沿水平方向将物体M 从点匀速拉到B 点，B 距离为10m，物体M 在地面滑动过程中受到的阻力是 其重力的02 倍，在此过程中，因动滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦而做的额外功 ， g 取 。求在此过程中： （1）物体M 受到的重力； （2）物体M 对地面的压强； （3）滑轮组对物体M 做的功； （4）如果电动卷扬机的效率是80%，求此电动卷扬机消耗的电能。 【答】（1）4900；（2） ；（3）9800；（4）12500 【解析】（1）物体M 受到的重力 （2）物体M 对地面的压强 （3）M 受到的阻力 滑轮组克服物体M 阻力做的功 （4）滑轮组对物体M 做的功 如果电动卷扬机的效率是80%，此电动卷扬机消耗的电能 答：（1）物体M 受到的重力为4900； （2）物体M 对地面的压强为 ； （3）滑轮组对物体M 做的功为9800； （4）如果电动卷扬机的效率是80%，此电动卷扬机消耗的电能为12500。 4 （2024 四川南充）科创小组设计利用电流表测量质量的装置如图。现截取适当长度的电阻片 （它的阻值随长度 的变化图像如图乙）作为滑动变阻器接入电路，如图甲所示。如图甲中，电源 电压 恒定不变，电流表量程为 。当滑片 在最下端时，电流表示数为 。装置中 托盘与圆柱形实心塑料浮筒 通过硬质绝缘细杆固定连接，整体漂浮在装有足够深水的柱形薄壁容 器中，且只能竖直移动。托盘的质量为 ； 高 ，底面积为 ，质量为 ； 容器的底面积为 ，托盘通过滑杆带动滑片 上下移动。托盘中未放物体时，调节水量，使 滑片 正好位于 最上端。托盘中放入物体 时， 刚好浸没，滑片 正好位于 最下端（ 取 、 、不计滑片、滑杆、细杆的质量，忽略摩擦阻力，工作中水不溢 出）。求： （1）R0的阻值； （2）物体的质量； （3）托盘中未放物体时，电流表的示数。 【答】（1）10Ω；（2）6kg；（3）01 【解析】（1）当滑片 位于下端时，滑动变阻器接入的阻值为0，电流表示数为06，则R0的阻值 （2）物体 的体积 物体 浸没时受到的浮力 由沉浮条件可知，物体M 漂浮时 则物体的重力 物体 的质量 （3）没放物体 时，浮筒受到的浮力 浮筒排开水的体积 浮筒浸入的深度 放入物体 后增加的浮力为 的重力 增加的排开水的体积 液面升高的距离 滑片 移动的距离 由图乙可知， 的阻值为 ，托盘中未放物体时，电流表的示数 答：（1）R0的阻值为10Ω； （2）物体的质量为6kg； （3）托盘中未放物体时，电流表的示数为01。 5（2024 四川眉山） 小龙设计了一个自动注水喷淋系统，电路原理如图甲所示。控制电路的电源电 压 ， 为定值电阻，圆柱体水箱底面积 ， 为压敏电阻置于水箱底部，阻 值随水位变化关系如图乙。工作电路包括注水系统和喷淋系统，电源电压 。电磁铁线圈 电阻忽略不计。 ①当水箱内的水位上升到2m 时，通过电磁铁线图的电流 ，衔铁恰好被吸下，注水系统停 止工作，此时电流表示数 ； ②当水位下降到1m 时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始工作，此时电流表示数 。 求： （1）当水箱内水位达到2m 时，控制电路中压敏电阻 的电功率； （2）定值电阻 的阻值； （3）已知喷淋系统一直喷水，每秒钟喷水恒为 ，注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为 ，水箱注满一次水，工作电路消耗的电能。 【答】（1）24；（2）30Ω；（3）66×104 【解析】（1）由甲图知，控制电路中 和 串联，由乙图可知，当水箱内水位达到2m 时 控制电路中电流 所以 的功率 （2）当水位为2m 时，根据串联电路特点和欧姆定律可得 的阻值，由 得 （3）由工作电路可知，注水和喷淋系统是并联的，都工作时干路电流 注水系统从水位1m 开始注水到2m，注水的总体积 注水的同时喷淋系统一直工作，所以注水时间 工作电路消耗的电能 答：（1）当水箱内水位达到2m 时，控制电路中压敏电阻R 的电功率为24； （2）定值电阻R0的阻值为30Ω； （3）已知喷淋系统一直喷水，每秒钟喷水恒为0001m3，注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为 0004m3，水箱注满一次水，工作电路消耗的电能为66×104。 6 （2024 四川泸州）一辆新能源电动汽车具有车速提醒功能，当车速过快时，提醒驾驶员需要减 速。如图甲所示为该车提醒功能的简化电路图，电源电压为12V，定值电阻R 为10Ω， 为阻值随 车速变化的电阻，其阻值随车速变化的关系图像如图乙所示。当车速达到120km/时，观察到电压表 示数为10V，且报警铃声响起。该车驶入某高速服务区充电，充电后电桩显示屏的信息为：充电电 压360V，时间30m，单价12 元/度，费用432 元。求： （1）本次充电的电流； （2）当车速减为零时，电压表的示数； （3）当电压表的示数为9V 时，此车的速度。 【答】（1）200；（2）6V；（3）60km/ 【解析】（1）根据题意知道，充电30m，消耗电能 由 知道，本次充电的电流 （2）由图乙知道，当车速减为零时， 为阻值是10Ω，由串联分压原理知道 解得电压表的示数 （3）当车速为120km/时，电压表示数为10V，此时 为阻值 当电压表示数为9V 时，定值电阻R 的电压为 UR=U 电-U′V=12V-9V=3V 电路中电流 此时RV的阻值 由图乙一次函数图像可知，RV的阻值每增加10Ω，车速增加30km/，故此时车速60km/。 答：（1）本次充电的电流200； （2）当车速减为零时，电压表的示数6V； （3）当电压表的示数为9V 时，此车的速度60km/。 7（2024 广西） 公路部门往往通过地磅检测汽车载重情况。图甲是跨学科学习团队设计的可视化地 磅的电路原理图，主要由踏板（重力不计）、压力传感器R、显示承重的仪表（实质为电流表，量 程0~06）等组成，R 的阻值与所受压力F 大小关系如图乙所示。电源电压为12V，定值电阻R0的阻 值为5Ω。求： （1）当R 的阻值为35Ω 时，电路的电流； （2）当通过电路的电流为04 时，地磅的测量值； （3）为了增加地磅的最大测量值，请你写出一种可行的方，并列出关系式进行说明。 【答】（1）03；（2）1000kg；（3）需要增大R0的阻值 【解析】（1）由图可知：压力传感器R 和定值电阻R0串联，电流表测量电路中的电流，当电流表 的电流为50m 时，当R 的阻值为35Ω 时，电路的电流 （2）当通过电路的电流为04 时，电路的总电阻 R 的阻值 R′=R 总-R0=30Ω-5Ω=25Ω 由图乙可知压力是1×104，地磅的测量值 （3）电流表的示数最大为06，电源电压不变，电路的总电阻为 为了增加地磅的最大测量值，即压力增大，需要减小R 的阻值，R 的阻值为 R=20Ω-R0 所以需要增大R0的阻值。 答：（1）当R 的阻值为35Ω 时，电路的电流是03； （2）当通过电路的电流为04 时，地磅的测量值是1000kg； （3）为了增加地磅的最大测量值，需要增大R0的阻值。 8 （2024 广东深圳）已知某品牌混动飞行汽车电池容量20k·。当汽车功率为20k 时，以100km/ 的速 度行驶； 当汽车功率为10k 时，以70km/速度行驶。 为车耗电与电池总容量之比。当为80%时，车 将采取“强制保电”措施关闭纯电模式，不再由纯电驱动。已知：s3：（s2+s4）=5：3 0~10 % 10~50 % 50~55 % 55~75 % 75~80 % s 16km s1 s2 s3 s4 （1）亮亮发现：飞行汽车匀速上升时动能_________，机械能_________；（均填“增大”、“减 小”或“不变”） （2）当用电柱给飞行汽车充电时，蓄电池作为_________（选填“开关”、“用电器”或“电 源”）。下面哪个图与电动机的原理相同？_________； （3）帮助思考乐亮亮同学思考飞行汽车在现实生活中可以应用的场景_________； （4）下图是内燃机的_________冲程； （5）若此次测试后充电，电费为11 元/度，从测试结束的电量充电，充满电需要的电费为________ _元； （6）求帮助亮亮算出此次“纯电制动”时距离为_________ km。 【答】 （1）不变 增大 （2）用电器 （3）上班 （4） 压缩 （5） 176 （6） 1008 【解析】（1）亮亮发现：飞行汽车匀速上升时质量不变，速度不变，动能不变，高度升高，重力势 能增大，机械能为动能与势能的总和，则机械能增大。 （2）当用电柱给飞行汽车充电时，蓄电池消耗电能，作为用电器。 电动机的工作原理为通电导体在磁场中受力的作用。 ．通电线圈的在磁场中受力的作用运动，故符合题意； B．闭合电路中的部分导线切割磁感线会产生感应电流，是电磁感应现象，故B 不符合题意。 故选。 （3）飞行汽车适合较近距离的运输，可以用于上班或者上学。 （4）下图的 冲程两气阀关闭，活塞向上移动，是内燃机的压缩冲程。 （5）当为80%时，车将采取“强制保电”措施关闭纯电模式，不再由纯电驱动，则从测试结束的电 量充电，充满电需要的电费为 （6）由图像得，为10~50%时，功率为20k，此过程中汽车消耗的电能为 由 得，此过程汽车飞行的时间为 由 得，此过程中汽车运动的路程 由图像得，为55~75%时，功率为10k，此过程中汽车消耗的电能为 由 得，此过程汽车飞行的时间为 由 得，此过程中汽车运动的路程 依题意得 则 此次“纯电制动”时距离为 9 （2024 内蒙古包头）图甲为低温液化制酒示意图，天锅内装有1m 高的冷水，底部连有控制排水与 注水的装置，该装置内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12V， 为热敏电阻，其阻值随天锅 中水温变化关系如图丙所示，当水温达到50℃时，排水口打开将水全部排出； 为压敏电阻，其 阻值随水对锅底的压强变化关系如图丁所示，当水压为0 时，注水口打开排水口关闭，将冷水注入 天锅，注水高度达到1m 时注水口关闭。（ ，g 取10/kg，不考虑水的蒸发）求 （1）水高为1m 时， 的阻值； （2）排水口刚打开时，电路中的电流； （3）排水过程中，当 的功率为1 时， 的阻值（设排水过程中水温保持50℃不变）。 【答】（1）100Ω；（2）006；（3）20Ω 【解析】（1）水高为1m 时，压敏电阻受到液体产生的压强为 由图丁可知， 的阻值为100Ω； （2）当水温达到50℃时，排水口打开，热敏电阻为100Ω，根据串联电阻的规律及欧姆定律，排水 口刚打开时，电路中的电流为 （3）水温达到50℃时热敏电阻为100Ω，当 的功率为1 时，根据P=2R 可知，通过 根据串联电阻的规律及欧姆定律， 的阻值 答：（1）水高为1m 时， 的阻值为100Ω； （2）排水口刚打开时，电路中的电流为006； （3）当 的功率为1 时， 的阻值为20Ω。