【备考2023】浙教版科学中考第三轮冲刺讲义（三十一）：物理计算专题【word，含答案】

解答步骤:
①认真审题,明确现象与过程,明确给出的条件并挖掘题中的隐含条件。
②确定答题的方向,弄清在考什么知识点,选择合适的规律与公式。
③列出表达式,注意适用条件和量的一一对应。
④代入数据求解,注意单位统一。
例1、质量为60kg的工人用如图所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计（g＝10N/kg）。
（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是　 　；
（2）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率；
（3）求动滑轮受到的重力。
例2、如图所示，甲是半径为R＝0.5米的光滑的半圆弧槽与一粗糙的水平面相连接，将重为G＝100N的物体从斜面顶端由静止释放，测出在水平面上滑行距离为s1＝1m处停下来。图乙是一个粗糙的半径为R＝0.5m的半圆弧槽与和甲中同样粗糙的水平面相连接，将甲中的物体也从乙斜槽顶端由静止释放，测出在水平面上滑行距离为s2＝0.8m后停下来，求：
（1）乙中重力对物体做的功；
（2）乙中物体在水平面上的摩擦力f为多少？
（3）乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功。
例3、如图所示，体积为V＝200cm3的木块在绳子拉力F＝0.8N的作用下完全浸没在水中，（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，绳子重力不计）
求：（1）浸没在水中木块所受的浮力；
（2）木块的重力；
（3）剪短绳子，木块静止时露出水面的体积为多少cm3．
1.如图甲所示，用钢丝绳将一个实心圆柱形混凝土构件从河里以0.05m/s的速度竖直向上匀速提起，图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图像，整个提起过程用时100s，已知河水密度为1.0×103kg/m3，混凝土的密度为2.8×103kg/m3，钢铁的密度为7.9×103kg/m3，g取10N/kg，不计河水的阻力，试求：
（1）0～60s内钢丝拉力所做的功为多少？
（2）实心混凝土构件的体积为多少？
（3）通过计算说明，此构件为纯混凝土还是混凝土中带有钢铁骨架？
2.空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，内部电路可简化为如图乙所示电路。已知额定电压为220V，发热挡位有高、中、低三挡：低温挡功率P低为193.6W，中温挡功率P中为242W。当开关S2接a，开关S1断开时为低温挡，闭合时为中温挡。某次用此空气炸锅高温挡加工薯条200g用时2min，若原料薯条温度为20℃，炸熟温度至少需要达到170℃，薯条的比热容c薯条＝3.63×103J/（kg ℃），求：
（1）薯条吸收的热量；
（2）R1的阻值；
（3）空气炸锅高温挡的功率P高。
3．如图甲所示，薄壁圆柱形容器放在水平台上，容器的底面积S容＝100cm2，质量均匀的圆柱体物块上表面中央用足够长的细绳系住，悬挂于容器中。以恒定速度向容器中缓慢注入水（每分钟注入100g），直至注满容器为止，细绳的拉力大小与注入水时间的关系图像如图乙所示。ρ水＝1g/cm3，g＝10N/kg，物块不吸水，忽略细绳体积、液体扰动等其它次要因素。求：
（1）注入水前圆柱体物块的下表面到容器底部的距离L1。
（2）物块的体积。
（3）当细绳的拉力为0.9N时，水对物块下表面的压强。
1.小强的爸爸在国外买了一台家用智能电热马桶盖（如图甲），小强从此立志学好物理，长大后创新设计推进“中国造”．图乙是小强设计的便座加热电路，R1和R2是两个定值电阻（表示两个电热丝），单刀双掷开关S2可接a或b，该电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能。已知智能电热马桶盖低温挡功率P1＝22W，中温挡功率为P2＝44W。求
（1）低温挡工作时，电路中的电流；
（2）R1和R2的阻值；
（3）求高温挡功率P3。
2．如图甲所示，铅笔和羊角锤用一根细绳连接恰好能在桌子边缘静止，每次摆动羊角锤，最后都能静止如图甲，此时只有笔尖跟桌面接触，并且铅笔恰好水平。分析时可以把铅笔、羊角锤和绳子组成的整体看成一个杠杆，示意图（忽略了粗细）如图乙。假设锤头重力集中在D点，木柄重力集中在AD中点H处，F点在木柄上且处于O点正下方。羊角锤锤头质量m1＝0.6kg，木柄质量m2＝0.4kg，铅笔和细绳质量不计。测得OB＝15cm，AD＝30cm。求：
（1）O点处的笔尖受到的支持力。
（2）FD的长度。
3．图甲是某款电熨斗，图乙是其电路原理图。R1、R2为发热体。其铭牌如下表所示，通过开关S实现温度控制，S闭合时为高温挡。
（1）求R1的阻值；
（2）在使用过程中，若电熨斗10min消耗电能1.32×105J，求在这段时间内电熨斗处低温挡工作所用的时间t1和高温挡工作所用的时间t2；
（3）为了适应不同室温和更多衣料，小明对电路做了改进，将R2换成滑动变阻器R3，如图丙所示，R1、R3均为发热体。假定电熨斗每秒钟散失的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温度差Δt关系如图丁所示。在一个20℃的房间，要求电熨斗表面保持220℃不变，应将R3的阻值调为多大？
型号：HU 15816
额定电压 220V 频率 50Hz
低温挡功率 100W 高温挡功率 500W
参考答案
例1、解：
（1）已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重；
（2）由图可知，n＝3，则绳端移动的距离：
s＝nh＝3×6m＝18m，
拉力做的功：
W＝Fs＝400N×18m＝7200J，
拉力的功率：
P120W；
（3）由图乙可知，物重G＝300N时，滑轮组的机械效率η＝60%，
因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，
所以，滑轮组的机械效率：
η60%，
解得：G动＝200N；
故答案为：（1）物重（或动滑轮重）；
（2）拉力的功率为120W；
（3）动滑轮受到的重力为200N。
例2、解：（1）乙中，物体下降的高度h＝R，重力对物体做的功：W＝Gh＝GR＝100N×0.5m＝50J；
（2）甲中物体在水平面上克服摩擦做的功等于物体沿光滑的半圆弧槽下滑重力做的功，所以，
GR＝fs1，则乙中物体在水平面上的摩擦力：
f50N；
（3）由题可知，GR＝W′+fs2，所以，
乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功：
W′＝GR﹣fs2＝50J﹣50N×0.8m＝10J。
答：（1）乙中重力对物体做的功是50J；
（2）乙中物体在水平面上的摩擦力为50N；
（3）乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功是10J。
例3、解：（1）木块体积V＝200cm3＝2×10﹣4m3，所以木块完全浸没在水中时V排＝V＝2×10﹣4m3，
木块受到的浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3＝2N；
（2）木块在绳子拉力的作用下静止在水中，受到竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力作用；所以G木+F＝F浮，则G木＝F浮﹣F＝2N﹣0.8N＝1.2N；
（3）剪断绳子，因为F浮＞G木，所以木块上浮，静止时会漂浮在水面上，漂浮时木块受到的浮力等于自身重力，即F浮′＝G木，
根据阿基米德原理可得ρ水V排′g＝G木
所以排开水的体积V排′1.2×10﹣4m3，
木块静止时露出水面的体积：V露＝V﹣V排′＝2×10﹣4m3﹣1.2×10﹣4m3＝0.8×10﹣4m3。
答：（1）木块此时受到浮力为2N。
（2）木块的重力为1.2N。
（3）剪断绳子，木块静止时露出水面的体积为0.8×10﹣4m3。
1.解：（1）前60s上升高度h＝s＝vt＝0.05m/s×60s＝3m；
拉力F做的功W＝F1s＝825N×3m＝2475J；
（2）由图知t＝60s前拉力F1＝825N，
因构件从河中匀速提起，此时有F浮+F1＝G，
t＝80s后拉力F2＝1200N，此时有F2＝G，
所以，F浮＝F2﹣F1＝1200N﹣825N＝375N；
由F浮＝ρ水gV排得构件的体积V排0.0375m3；
（3）因构件完全浸没，则V＝V排＝0.0375m3；
又重力G＝1200N，根据G＝mg＝ρgV可得：
构件的密度ρ件3.2×103kg/m3＞2.8×103kg/m3
所以此构件是混凝土中带有钢铁骨架。
答：（1）0～60s内钢丝拉力所做的功为2475J；
（2）实心混凝土构件的体积为0.0375m3；
（3）通过计算说明，此构件为混凝土中带有钢铁骨架。
2.解：（1）依据题意可知薯条炸熟需吸收的热量根据Q吸＝c薯条mΔt＝3.63×103J/（kg ℃）×0.200kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J；
（2）当S1闭合，S2接a时，R1短路，只有电阻R2，此时对应中温挡；则有P中可求得R2200Ω；
当S1断开，S2接a时，电阻R1、R2串联，电阻最大，则电功率最小，对应的是低温挡；由P低可得R1+R2250Ω，所以R1＝（R1+R2）﹣R2＝250Ω﹣200Ω＝50Ω；
（3）当开关S1闭合、S2与b连接时电路中的电阻R1、R2并联，则R并40Ω，此时对应高温挡，所以P高1210W。
答：（1）薯条吸收的热量为1.089×105J；
（2）R1的阻值为50Ω；
（3）空气炸锅高温挡的功率P高为1210W。
3．解：（1）每分钟注入100g水，分析图象可知，第4min时，水面刚好接触物块下底面，注水质量为400g，则水的体积为：
V1400cm3；
水的深度为：L14cm；
（2）物块的重力等于开始时的拉力，即：G物＝2.4N，则m物0.24kg，
第7min时水面刚好与物块的上表面相平，则F浮＝G物﹣F＝2.4N﹣0.4N＝2N，
根据阿基米德原理可知：物体的体积为：V物＝V排2×10﹣4m3＝200cm3，
（3）从第4min到第7min注水质量为300g，根据密度公式可知注水体积V2300cm3；
细绳拉力不为零，说明细绳一直处于拉直状态，物块位置没有移动，V物+V2＝S容h物，代入数据得：h物＝5cm；
则：S物40cm2＝4×10﹣3m2，
当细绳拉力为0.9N时，F浮＝G物﹣F＝1.5N，即为水对物块底面的压力F压；
则水对物块下表面的压强为：p375Pa；
答：（1）注水前圆柱体物块的下表面到容器底部的距离L1为4cm；
（2）物体的体积为200cm3；
（3）当细绳的拉力为0.9N时，水对物块下表面的压强为375Pa。
1.解：由电路图可知，开关S1断开、S2接a时，R1、R2串联，电路的总电阻最大，由P可知，电源的电压一定时，电路的总功率最小，此时为低温挡；
开关S1闭合、S2接b时，R1、R2并联，电路的总电阻最小，由P可知，电源的电压一定时，电路的总功率最大，此时为高温挡；
当S2接a端时，且闭合S1，只有R1接入电路，此时为中温挡，
（1）低温挡工作时，由P＝UI得，电路中的电流：
I10.1A；
（2）当S1闭合、S2在a时，为中温挡，由P可得：
R11100Ω；
当S1断开、S2在a时，为低温挡，，由P可得：
R总2200Ω；
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知：
R2＝R总﹣R1＝2200Ω﹣1100Ω＝1100Ω；
（3）当S1闭合S2在b时，为高温挡：
则：P388W。
答：（1）低温挡工作时，电路中的电流为0.1A；
（2）R1和R2的阻值都是1100Ω；
（3）高温挡功率P3为88W。
2．解：（1）羊角锤锤头质量：
m1＝0.6kg，
木柄质量：
m2＝0.4kg，因铅笔和细绳质量不计，
故整个装置的重力：
G＝mg＝（m1+m2）g＝（0.6kg+0.4kg）×9.8N/kg＝9.8N；
笔对O点的压力大小：
F压＝G＝9.8N，根据力的相互性，O点处的笔尖受到的支持力为：
F′＝F＝9.8N；
（2）方法一：杠杆的示意图如下图所示，
O为支点，阻力：
G2＝m2g，
由数学知识，阻力臂：
L2＝OR＝HF×cos∠FHS，
动力：
G1＝m1g﹣﹣﹣﹣③，
动力臂：
L1＝OT＝FD×cos∠FHS，
根据杠杆的平衡条件
G1×L1＝G2×L2；
而HF＝（FD），
故m1g×FD×cos∠FHS＝m2g×（FD）×cos∠FHS＝m2g×（FD）×cos∠FHS，
故FD15cm15cm＝6cm。
方法二：根据杠杆平衡条件得：F1L1＝F2L2，，
则，
解得：FD＝6cm。
答：（1）O点处的笔尖受到的支持力为9.8N。
（2）FD的长度为6cm。
3．解：（1）观察图乙可知当S闭合时R2被短路，只有R1接入电路，此时对应高温挡；
由P得R1的阻值为：
R196.8Ω；
（2）已知时间与所消耗电能，可计算出这段时间电熨斗的平均功率为；
P平均220W；
因为100W＜220W＜500W，所以这段时间内电熨斗在100W到500W之间切换；
设电熨斗在P1＝100W下工作时间为t1，则有W＝P1t1+P2（600s﹣t1），即1.32×105J＝100Wt1+500W×（600s﹣t1），
解得：t1＝420s；
即电熨斗在P1＝100W下工作了420s，在P2＝500W下工作了t2＝600s﹣420s＝180s；
（3）由题干可知室温为20℃，电熨斗表面为220℃，则温差Δt＝220℃﹣20℃＝200℃；
观察图像丁可知，在温差为200℃下电熨斗每秒钟散失的热量为400J；
则损失热量的功率为：
P损400W；
要想保持电熨斗表面温度不变，则电熨斗的加热功率P加热＝400W；
电路丙中的加热功率P加热，即400W，解得R3＝24.2Ω。
答：（1）R1的阻值是96.8Ω；
（2）在这段时间内电熨斗处于高温挡与低温挡相互切换的状态，电熨斗在P＝100W下工作了420s，在P＝500W下工作了180s；
（3）如果要求电熨斗表面温度不变，应将R3的阻值调为24.2Ω。
【备考2023】浙教版科学中考第三轮冲刺讲义（三十一）
物理计算专题