2023年中考物理（沪粤版）总复习题型专练 05　综合应用（含答案）

综合应用专题
类型一　热学综合应用题
1.[2022·黑龙江龙东]小琦家新安装了一台容积为0.5 m3的太阳能热水器,加满水后,经过4 h阳光的照射后水温由原来的25 ℃升高到45 ℃。[已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),焦炭的热值q炭=3.0×107 J/kg,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3]。问:
(1)在这4 h内水吸收的热量为多少
(2)若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供,则需要燃烧焦炭的质量是多少
2.[2022·衡阳]五一期间,小明一家驱车外出旅游,如图T5-1所示,当车经过高速路段A点路标时,时间是8点15分;当车经过高速路段B点路标时,时间是8点45分。假设汽车在上述行驶过程中做匀速直线运动,受到的阻力为1 150 N,消耗的汽油为3 kg。求:(汽油的热值为4.6×107 J/kg)　
(1)汽车在A、B两地之间的速度。
(2)汽车在行驶过程中牵引力做的功。
(3)汽车发动机的效率。
图T5-1
类型二　力学综合应用题
3.[2022·十堰]如图T5-2所示是我国自主研制的“准三代”96 A式主战坦克,它采用1 000马力的水冷涡轮增压柴油机,安装了先进的火控系统和多种光电技术应用,使火炮威力更大、火力反应时间更短、打击精度更高。该坦克具有潜渡功能,坦克重42 t,高2.3 m,每条履带与地面的接触面积为2 m2。请利用上述的数据,求:(g取10 N/kg,河水密度为1.0×103 kg/m3)　
(1)求该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强。
(2)求该坦克在深为5 m的河水中潜渡时,其顶部面积为0.8 m2的舱门受到的河水的压力。
(3)该坦克在该河段水中潜渡时,坦克对水平河床的压力为105 N,求该坦克的体积。
图T5-2
4.[2022·荆州]经过三年的紧张施工建设,荆州复兴大道主线于2020年12月31日贯通,如图T5-3甲所示,为荆州市居民出行带来极大的方便。图乙为复兴大道高架桥的部分路段示意图,水平路面AB长400 m、斜坡BC长200 m、坡高CD为4 m。总质量m为1.5 t的小汽车,每个轮胎与水平路面的接触面积为0.1 m2,它以大小不变的速度v通过AB段和BC段,共用时36 s;小汽车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍,小汽车通过AB段时,牵引力的功率为P1;通过BC段时,牵引力的功率为P2,g取10 N/kg。求:
(1)小汽车静止在水平地面上时对地面的压强p。
(2)小汽车通过AC段的速度v。
(3)小汽车通过AB段时,牵引力的功率P1。
(4)小汽车牵引力的功率P1与P2之比。
图T5-3
5.[2022·成都B卷]如图T5-4所示,实心均匀圆柱体A、薄壁圆柱形容器B和C,三者高度均为H=10 cm,都放置在水平桌面上。容器B内装有油,容器C内装有水,相关数据如下表所示。忽略圆柱体A吸附液体等次要因素,g取10 N/kg。
(1)求A的底面积。
(2)若将A竖直缓慢放入B内,释放后静止时,求油对容器底部的压强。
(3)若将A竖直缓慢放入C内,释放并静止后,再将A竖直向上缓慢提升0.5 cm,求此时水对容器底部的压力。
项目 圆柱体A 油 水
质量/g 90 54 120
密度/(g·cm-3) 0.6 0.9 1
深度/cm 2 6
图T5-4
6.[2018·柳州]如图T5-5甲所示,滑轮组通过轻质弹簧悬挂于O点,下端悬挂一柱形物体并浸没于装有水的柱形容器中,物体上表面恰好与水面相平,绳子A端固定,忽略滑轮重、绳重及摩擦。已知容器底面积为200 cm2,水深20 cm,物体的底面积为100 cm2、高为12 cm、重为24 N,g取10 N/kg。　
(1)求水对容器底的压强。
(2)求水对物体的浮力大小。
(3)求弹簧所受拉力的大小。
(4)若要使物体有的高度露出水面,需打开阀门K放出多少千克的水 (题中弹簧所受拉力F与其伸长量Δx的关系如图乙所示)
图T5-5
7.[2022·达州]如图T5-6甲、乙所示,物体M先后浸没在水和盐水中(ρ盐水>ρ水),用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出,拉力F和F'随时间t变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及液体的阻力,物体M不吸液体、不沾液体,g取10 N/kg。
(1)图丙中　　　　(选填“A”或“B”)曲线表示拉力F随时间t变化的图像。
(2)求物体M浸没在水中受到的浮力。
(3)如果物体M浸没在水中时滑轮组的机械效率为η1,完全拉出水面后滑轮组的机械效率为η0,浸没在浓盐水中时滑轮组的机械效率为η2,已知η0∶η1=25∶24,η0∶η2=20∶19,求物体M浸没在盐水中受到的浮力。
图T5-6
类型三　电学综合应用题
8.[2022·自贡]如图T5-7甲所示是食堂为餐具消毒、烘干的保洁消毒柜,其内部电路如图乙所示,S1为温控开关,S2为门控开关,R为石英加热管。消毒柜的总功率为1 250 W,其中臭氧发生器的功率为150 W。则:
(1)正常工作时通过石英加热管R的电流为多大
(2)在货架上放100 kg的不锈钢餐具,将其从26 ℃加热到70 ℃,若石英加热管产生的热量有20%损失,则消毒柜中的石英加热管需要正常工作多长时间 [c钢=0.46×103 J/(kg·℃)]
图T5-7
9.[2022·宜昌]如图T5-8甲所示是某品牌智能体重秤,图乙是它的电路结构图,R0为定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图丙所示。已知电源电压为6 V保持不变。
(1)当秤盘为空时,R的阻值为　　　　。
(2)体重为600 N的小勇站在体重秤上时,电压表示数为2.4 V,则R0的阻值是多少
(3)若小华站在体重秤上,5 s内完成了称量体重的过程,这段时间内体重秤消耗的电能是0.45 J,则小华的体重为多少牛
图T5-8
10.[2022·南京]综合实践活动中,同学们设计了一款可用电流表示数显示拉力大小的测力计模型,电流表示数随拉力的增大而增大。模型电路如图T5-9甲所示,ab为长10 cm、阻值为25 Ω的电阻丝,其阻值与长度成正比,滑片P左端固定在金属拉杆上,弹簧处于原长时,滑片P位于a端,电源电压恒为6 V,弹簧电阻恒为1 Ω,R0为4 Ω,其余部分电阻忽略不计,电流表量程为0~0.6 A,忽略弹簧、金属拉杆和绝缘拉环的重力及滑片与电阻丝的摩擦。
图T5-9
(1)虚线框内接线柱“1”应与　　　　(选填“2”或“3”)连接。
(2)闭合开关,弹簧处于原长状态时,R0消耗的功率为多少
(3)弹簧的伸长量ΔL与所受拉力F之间的关系如图乙所示,则电流表示数最大时显示的拉力为多少
(4)图甲中若去掉电流表,用一只电压表(量程为0~3 V)与R0并联,利用电压表的示数来显示拉力的大小,则与利用电流表相比,电压表所能显示的最大拉力将提升　　　　%。
(5)在汇报交流阶段,同学们对模型设计的不足提出了改进措施。如图甲所示的方案,从电路的安全性考虑,其他条件不变,R0的阻值应不小于　　　　Ω。
答案
1.解:(1)水的质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.5 m3=500 kg,
水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×500 kg×(45 ℃-25 ℃)=4.2×107 J。
(2)根据η=可得,需要燃烧的焦炭的质量
m炭==7 kg。
2.解:(1)A、B两地之间的距离
s=78 km-42 km=36 km,
汽车行驶的时间
t=8:45-8:15=30 min=0.5 h,
汽车在A、B两地之间的速度
v==72 km/h。
(2)汽车匀速直线行驶时,所受牵引力等于阻力,即F=f=1 150 N,　
汽车牵引力做的功W=Fs=1 150 N×36×103 m=4.14×107 J。
(3)汽油燃烧放出的热量
Q放=mq=3 kg×4.6×107 J/kg=1.38×108 J,
发动机的效率η=×100%=×100%=30%。
3.解:(1)该坦克对水平路面的压强
p==1.05×105 Pa。
(2)舱门受到河水的压力
F=pS=ρ水ghS'=ρ水g(h水-h坦克)S'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(5 m-2.3 m)×0.8 m2=2.16×104 N。
(3)对坦克进行受力分析可得,F浮+F支=G,即ρ水gV排+F支=mg,
由相互作用力特点可得,F支=F压,
因坦克潜渡,完全浸没,则坦克的体积
V=V排==32 m3。
4.解:(1)小汽车静止在水平地面上时对地面的压力
F=G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N,
轮胎与水平地面总接触面积S=0.4 m2,
小汽车静止在水平地面上时对地面的压强
p==3.75×104 Pa。
(2)小汽车的速度
v= m/s=60 km/h。
(3)小汽车通过AB段时,牵引力为
FAB=fAB=0.01G=0.01×1.5×104 N=150 N,
小汽车通过AB段时,牵引力的功率
P1=FABv=150 N× m/s=2 500 W。
(4)通过BC段时,小汽车克服重力和摩擦力做功,BC段的摩擦力fBC=0.01G=0.01×1.5×104 N=150 N,
通过BC段时,小汽车用的时间为
tBC==12 s,
通过BC段时,牵引力的功率为P2,且等于重力做功的功率与阻力做功的功率之和,即
P2=Gv'+P1=1.5×104 N×+2 500 W=7 500 W,
小汽车牵引力的功率P1与P2之比为
。
5.解:(1)A的体积VA==150 cm3,
A的底面积SA==15 cm2。
(2)因为ρA<ρ油,则A可能在油中漂浮,若油量较少,则A可能在B中沉底。
假设A在B中沉底,
油的体积V油==60 cm3,
B的底面积
SB==30 cm2,
A沉底时,B中油的深度h'油==4 cm=0.04 m,
此时A受到的浮力
F浮=ρ油V排g=ρ油SAh'油g=0.9×103 kg/m3×15×10-4 m2×0.04 m×10 N/kg=0.54 N,
A的重力GA=mAg=0.09 kg×10 N/kg=0.9 N,
F浮故油对容器底部的压强
p油=ρ油gh'油=0.9×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m=360 Pa。
(3)水的体积V水==120 cm3,
C的底面积SC==20 cm2,
则C的容积VC=SCH=20 cm2×10 cm=200 cm3,
假设A在水中漂浮,则V排'==9×10-5 m3=90 cm3,
则A浸入水中的深度h浸==6 cm,
A放入C中前水的深度已经为6 cm,故假设成立。
水的体积与A静止时排开水的总体积为120 cm3+90 cm3=210 cm3>200 cm3,所以A静止时,C中水溢出,
故A静止时,水深为H,把A竖直向上提升0.5 cm,则SAΔhA=(SC-SA)Δh水,
Δh水==0.015 m=1.5 cm,此时水深h'水=H-Δh水=10 cm-1.5 cm=8.5 cm,
水对容器底部的压力
F水=p水SC=ρ水gh'水SC=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.085 m×20×10-4 m2=1.7 N。
6.解:(1)水对容器底的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa。
(2)物体的体积V=S物h物=100×10-4 m2×12×10-2 m=1.2×10-3 m3,
物体浸没时排开水的体积V排=V=1.2×10-3 m3,
水对物体的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.2×10-3 m3=12 N。
(3)因忽略滑轮重、绳重及摩擦,所以物体受向上3段绳的拉力、向上的浮力、向下的重力,依据力的平衡可得3F拉+F浮=G,则绳上的拉力F拉==4 N,
由题图可知,弹簧承担两段绳子的拉力,
弹簧所受拉力F弹=2F拉=2×4 N=8 N。
(4)当物体有的高度露出水面时,受到的浮力F浮'=(1-)F浮=×12 N=3 N,
此时绳端拉力F拉'==7 N,
弹簧此时受到的拉力F弹'=2F拉'=2×7 N=14 N,
弹簧所受的拉力增加了ΔF拉=F弹'-F弹=14 N-8 N=6 N,
由图乙可知弹簧所受拉力与弹簧伸长量的关系为F=Δx×2 N/cm,则Δx=F×0.5 cm/N;
当弹簧所受拉力增加6 N时,弹簧伸长量增加6 N×0.5 cm/N=3 cm,动滑轮向下移动的距离L==2 cm,
则需放水的体积V放=S容L+(S容-S物)h物=200×10-4 m2×2×10-2 m+(200×10-4 100×10-4 m2)××12×10-2 m=1.3×10-3 m3,
放出水的质量m放=ρ水V放=1.0×103 kg/m3×1.3×10-3 m3=1.3 kg。
7.解:(1)A
(2)由题图丙可知,物体M在完全离开水面时绳自由端的拉力F0=180 N,
由图甲、乙可知,该滑轮组n=2,
因不计绳重、摩擦,此时有F0=(G+G动)①;
当物体M浸没在水中时,绳自由端受到的拉力FA=150 N,设此时物体M在水中受到的拉力为F1,因不计绳重、摩擦和液体的阻力,
则有FA=(F1+G动)②;
①-②得G-F1=n(F0-FA)=2×(180 N-150 N)=60 N,
所以物体M浸没在水中受到的浮力F浮=G-F1=60 N。
(3)由于不计绳重、摩擦和液体的阻力,
所以,物体浸没在水中时滑轮组的机械效率
η1=×100%=×100%=×100%=×100%,
物体离开水面后,滑轮组的机械效率
η0=×100%=×100%=×100%,
由题知,
解得G=300 N,
则动滑轮的重力G动=nF0-G=2×180 N-300 N=60 N;
设物体M浸没在盐水中受到的拉力为F2,浮力为F浮',绳自由端受到的拉力为FB,
物体浸没在盐水中时滑轮组的机械效率
η2=×100%=×100%=×100%,
由题知,,
解得F浮'=72 N。
8.解:(1)正常工作时,石英加热管R与臭氧发生器并联,石英加热管R的功率P1=P-P2=1 250 W-150 W=1 100 W,
通过石英加热管R的电流I==5 A。
(2)餐具吸收的热量
Q吸=c钢m(t-t0)=0.46×103 J/(kg·℃)×100 kg×(70 ℃-26 ℃)=2.024×106 J。
石英加热管产生的热量Q==2.53×106 J。
由W=Q=P1t时,需要加热的时间t时==2.3×103 s。
9.解:(1)600 Ω
(2)由图乙可知,两电阻串联,电压表测R0两端电压,则压敏电阻R两端的电压
U=U总-U0=6 V-2.4 V=3.6 V,
由图丙可知,F=G人=600 N时,压敏电阻的阻值为300 Ω,
则电路中的电流
I1==0.012 A,
R0的阻值R0==200 Ω。
(3)由W总=UIt得小华站在体重秤上时,电路中的电流I2==0.015 A,
此时电路中的总电阻
R总==400 Ω,
压敏电阻的阻值
R'=R总-R0=400 Ω-200 Ω=200 Ω,
由图丙可知小华的体重为800 N。
10.解:(1)3
(2)弹簧处于原长状态时,电阻丝以最大阻值连入电路,电路中的电流I==0.2 A,
R0消耗的功率P0=I2R0=(0.2 A)2×4 Ω=0.16 W。
(3)电路中电流最大为0.6 A,此时电阻丝接入电路的电阻R丝=-R0-R弹=-4 Ω-1 Ω=5 Ω,
此时弹簧伸长量ΔL=10 cm-×5 Ω=8 cm,由图乙可知此时的拉力F=400 N。
(4)10　
(5)9
[解析] (4)用一只电压表(量程为0~3 V)与R0并联时电路中的最大电流I0==0.75 A,
此时电阻丝接入电路中的电阻为R丝'=-R0-R弹=-4 Ω-1 Ω=3 Ω,
此时弹簧伸长量ΔL1=10 cm-×3 Ω=8.8 cm,
由图乙可知此时拉力即电压表能显示的最大拉力F'=440 N,
能显示的最大拉力提升η=×100%=×100%=10%。
(5)R0的最小阻值为R小=-R弹=-1 Ω=9 Ω。