1、专题二十 学科内综合及压轴题,1.(2018湖南长沙,32,6分)如图甲、乙所示,某科技小组自制了一个测量水的深度的装置,它由 测量头和控制盒构成,测量头的测量面是一个涂有绝缘漆的面积为2 cm2的压敏电阻R1,R1的电 阻随水对它的压力F的变化关系如图丙所示。控制盒内有一个定值电阻R0和一个最大阻值为 90 的滑动变阻器R2,电源电压保持不变。通过电路调节,可使控制盒的功率达最大值Pm,科技 小组通过控制盒的功率最小值和Pm的比值来标记水的深度。不计导线的电阻,电压表的量程 为03 V。科技小组在确保电路安全的情况下,进行如下的操作:(水=1.0103 kg/m3;g取10 N/kg),好题
2、精练,(1)R1未放入水中时,闭合S,断开S1,将R2的滑片移至最上端,此时电压表示数达到最大值,R0的电 功率为P0,求:R1未放入水中时的电阻为 ; (2)测量头放到水下深度h1=10 m时,闭合S,断开S1,将R2的滑片移至某一位置时,R0的电功率为P0, 电路的总功率为P总,R1的电功率为P1。已知P0P0=94,P总P1=61,求:此时R0两端的电压为 V; (3)测量头放到水下深度h2=3 m时,调节电路,控制盒的最小功率与Pm的比值为 。,答案 (1)30 (2)2 (3)518,解析 (1)(2)R1未放入水中时,R1所受水的压力F=0,由题图丙可知此时R1=30 ;S闭合,S
3、1断开,R2 的滑片移至最上端,R0与R1串联,电压表测R0两端电压,则h1=10 m时,F=水gh1S=1.0103 kg/m310 N/kg10 m210-4 m2=20 N,由题图丙可知,此时R1=10 ; 闭合S,断开S1,R2的滑片移至某一位置,则R0、R2、R1串联,电压表测R0两端电压,则,由可得R0=10 ,R2=40 ,代入得U总=12 V (3)Pm为R2与R0总功率的最大值,由P=UI可知, 当I=Imax= = =0.3 A,且R2与R0两端电压为最大值U总=12 V时,R2与R0总功率最大,则Pm=U总I= 12 V0.3 A=3.6 W 当h2=3 m时,测量头所受
4、水的压力 F=水gh2S=1.0103 kg/m310 N/kg3 m210-4 m2=6 N 由题图丙可知此时R1=20 分析可知,控制盒总功率最小时,S闭合,S1断开。,先考虑此情形中R2的取值范围 R2min对应Imax= =0.3 A 此时R2min= -20 -10 =10 R2max=90 控制盒部分电阻用R20表示,则R20取值范围是 (R2min+R0)(R2max+R0),即20100 当R20=100 时,控制盒功率最小 Pmin= 100 =1 W 控制盒的最小功率与Pm的比值为,审题技巧 P0、P0表示R0在两个电路状态下的电功率,R0是定值电阻,已知电功率之比,可求R
5、0 两端电压之比。,2.(2014湖南湘潭,30,9分)图甲是某电热水器的电路图。其中U=3 V,R2为可调电阻,R1为热敏电 阻,其阻值随温度变化的关系如图乙所示;R3为电阻丝加热器;R1和R3均置于水箱中,继电器线圈 电阻忽略不计。当继电器线圈中的电流达到0.04 A时,继电器的衔铁会被吸下。 (1)热水器中水的温度升高时,热敏电阻的阻值R1将 (填“变大”“变小”或“不 变”)。 (2)当继电器线圈中的电流达到0.06 A,指示灯 发光(填“红灯”或“绿灯”),线圈下 端M的磁极是 极(填“N”或“S”)。 (3)如果电热水器储有40 kg的水,加热器R3工作1小时产生了4.2106 J
6、的热量,其中有80%被水 吸收,则水的温度升高了多少? (4)如果将热水器中的最高水温设置为80 ,R2的阻值应该调至多大?,甲 乙,答案 (1)变小 (2)绿灯 S (3)20 (4)60 ,解析,3.(2018湖南娄底,21,8分)如图甲是测量高于湖水警戒水位装置的原理图。长方体形绝缘容器 A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接,底部有一小孔与湖水相通,且容器底面与警 戒水位相平。已知电源电压恒为6 V,小灯泡标有“2 V、2 W”字样(灯丝电阻不变)。两金属 板间的湖水电阻R与x的关系如图乙所示(x为容器内水柱高度h的倒数,即x=1/h)。求:(1)小灯泡的电阻。 (2)湖水水位高于
7、警戒水位多少米时,灯泡正常工作。,(3)将电流表改为水位计,水位计的刻度是否均匀,说明理由。,答案 (1)2 (2)5 m (3)见解析,解析,解题思路 知道灯泡的额定电压和额定功率,根据 求电阻。灯泡正常工作,灯泡两端 电压为2 V,根据串联电路的电压规律求出湖水电阻两端的电压,进而求出湖水的电阻,在图像 中找到对应的x,求出湖水水位高于警戒水位的高度。电流表改为水位计,判断水位计的刻度 是否均匀,关键是判断电路电流是否和湖水电阻成比例。,4.(2015湖南郴州,28,10分)某品牌电热水壶的铭牌内容如下,根据提供的信息计算:,(1)电热水壶正常工作时的电阻和电流是多少? (2)当电热水壶装
8、满水时,将水从20 烧开需要吸收多少热量?c水=4.2103 J/(kg ),1 L=10-3 m3,气压为一标准大气压,电热水壶吸收的热量忽略不计 (3)若售货员宣传该电热水壶烧开一壶水仅需要5分钟,可信吗?请通过计算说明理由。,答案 (1)44 5 A (2)1.008106 J (3)见解析,解析,评析 这是一道电热综合题,考查了对家用电器的电流和电阻的计算,以及学生分析和推理的 能力,难度中等。,5.(2015湖南张家界,30,8分)电动环保车因环保经济在各大旅游景区已广泛投入运营。如图甲 所示的电动环保车,有关技术参数如下表:,根据技术参数和具体要求,求解下列问题:(g取10 N/k
9、g) (1)用乙图中的专用插线板给电动环保车充电,请在丙图画出插线板内部开关和两插座的连线, 并连入家庭电路,要求:插线板上的开关可同时控制两插座的通、断;开关接通时两插座都 能提供220 V电压。,(2)电动机以额定功率工作半小时消耗多少电能? (3)经检测电动环保车以额定功率匀速行驶时,受到的阻力与质量的关系如图丁所示,若电动环 保车满载时,每个乘员大约60 kg,求车在行驶过程中受到的阻力。,(4)该车充一次电储存了2.7108 J的电能,电动环保车将电能转化为机械能的效率为80%,若该 车满载时以额定功率匀速行驶,则充电一次最多可连续行驶多长的路程?,答案 (1)如图所示 (2)910
10、6 J (3)1 800 N (4)120 km,解析 (1)由题意知,两插座并联,开关在干路;开关应与火线相连,连接插座时应“左零右火”, 三孔插座“上接地”。 (2)W电=Pt=5103 W1 800 s=9106 J (3)m=60 kg10+1 200 kg=1 800 kg 由图可知:m=1 800 kg时,f =1 800 N (4)W机械=W电=2.7108 J80%=2.16108 J 因为该车满载且以额定功率匀速行驶,所以F=f =1 800 N 根据W机械=Fs,所以s= =1.2105 m=120 km。,6.(2014湖南怀化,35,16分)如图甲所示,是某种电热饮水机
11、的简化电路示意图。图乙是它的有 关参数。它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),试问:,甲,(1)饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态?并说明理由。 (2)R1和R2的电阻值各是多大? (3)在用电高峰期,该饮水机的实际工作电压只有200 V,加热效率为80%,若将装满水箱的水从 20 加热至100 ,需要多长时间?c水=4.2103 J/(kg),水=1.0103 kg/m3,忽略温度对电阻的影 响,答案 (1)断开状态;S0断开时,R1与R2串联,接入电路的电阻最大,根据P= 可知,此时电路消耗 的功率最小。 (2)40 1 170 (3)630 s,7.(20
12、14湖南怀化,34,6分)2014年我国将实现行政村“村村通公路”覆盖率达99.7%以上。怀 化市政府在各地开展了“我的中国梦,我的新家园”的活动,其中推土机发挥了重要作用。某 型号履带式推土机,其发动机额定功率为120 kW,质量为1.5104 kg,每条履带与地面的接触面 积为1.25 m2。取g=10 N/kg,求: (1)推土机对水平地面的压强; (2)当推土机以额定功率进行推土作业时,在平直的场地上以1.5 m/s的速度匀速前进了15 m,求 推土机所做的功。,答案 (1)6104 Pa (2)1.2104 J,解析 (1)推土机的重力:G=mg=1.5104 kg10 N/kg=1.5105 N 推土机对水平地面的压强:,
