2023—2024学年浙江中考科学物理综合计算（含解析）
文档属性
| 名称 | 2023—2024学年浙江中考科学物理综合计算（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 550.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-03 20:44:27 | ||
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文档简介
2023—2024学年浙江中考科学物理综合计算
一、力热综合计算
1、新能源汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号电动汽车，其装备的蓄电池的电容量为120kw.h。当电动机的输出功率为150kW时，电动汽车以108km/h的速度做匀速直线运动，在行驶过程中电动车所受的阻力大小保持不变（已知汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg。求：
（1）行驶过程中电动车所受的阻力大小；
（2）已知电动机将电能转化成机械能的效率为，充满电的电动汽车最多可以运动多远？
（3）若将电动车换成燃油车，燃油发动机的工作效率约为30%，则匀速行驶第（2）问中同样的距离，燃油车需要消耗多少千克汽油？(结果保留两位小数）
2、如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）
（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？
（2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？
（3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？
（4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？
（5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)。
二、压强浮力综合计算
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（绳子重力不计）．求：
（1）木块此时受到浮力．
（2）木块的重力．
（3）剪断绳子，木块静止时排开水的体积．
4、小红用菜盆盛水清洗樱桃时，将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃，当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后，发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟，她用一个水槽、一个长方体空盒 A 、一个正方体金属块 B 设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为 200cm 2 ，空盒 A 底面积为 100cm 2 ，金属块 B 边长为 5cm 。她先把金属块 B 放入水槽中沉底，当空盒 A 漂浮在水面上时，盒底浸入水中 1cm 深。整个实验中，水槽里的水未溢出。（ ρB =7.0×10 3 kg/m 3 ）
（ 1 ）空盒 A 漂浮在水面上时，求盒底部受到水的压强大小；
（ 2 ）求空盒 A 漂浮在水面上时所受浮力的大小；
（ 3 ）小红把金属块B从水中捞起后放进盒 A 并漂浮在水面上时，求盒A受到的浮力的大小；（金属块B上附着的水忽略不计）
（ 4 ）第（ 3 ）问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降？请算出水槽里水位变化的高度。
三、简单机械计算
5、如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景，该平台结构简图如图乙所示。其中吊篮和动滑轮质量为60kg，吊篮由电动机控制升降。在某次吊升过程中，两名工人及所带工具总质量200kg，30s内吊篮匀速上升6m，电动机对钢丝绳的拉力为750N。g取10N/kg，
求：
（1）本次吊升过程中的有用功；
（2）本次吊升过程中的机械效率（小数点后保留一位）；
（3）计算分析该平台中钢丝绳的重力及各处摩擦能否忽略？在平台各器材不可替换的情况下，欲提高该平台使用时的机械效率，可采用什么方法？（说出一种方法即可）况下，欲提高该平台使用时的机械效率，可采用什么方法？（说出一种即可）
6、俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图23甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，她的身体与地面平行，可抽象成如图23乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。
（1）图23乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小；
（2）图24所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时她的身体姿态与图23甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。
7、如图甲所示的隐形床因美观且节约空间的特点，近些年备受年轻人喜爱。其工作原理和物理有着密不可分的关系。将隐形床处于水平位置时的结构进行简化，取其部分可抽象成如图乙所示的模型。隐形床可围绕O点转动，把床架和床垫看成一个整体，床两侧各装一根液压杆连接在床架上B处和墙体上A处，通过控制液压杆的开关可以在10秒内收起床体。已知床架上B处与O点的距离为0.5m，床的长度为2m，整个床体（包含床垫）质量约为80kg，整个床体厚度为0.2m。求：（g取10N/kg）
（1）图乙中液压杆和床架构成了______杠杆；
（2）当收起床体时，每个液压杆至少要提供多大的力？
（3）计算液压杆收起床体过程中，对床体做功的功率大小？
8、如图甲所示，电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个档位可以调节对绳子自由端施加的力F大小；在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小。求：
（1）0～2s拉力F所做的功是多少？
（2）2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为75%，则重物和动滑轮的重力分别是多少？
四、电热综合计算
9、某电热砂锅的简化电路如图甲。 R1、R2为发热电阻,S为旋转开关,a、b、cd为触点,
通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、 “高档”之间的转换,工 作时先用高档加热锅内 汤料到沸腾,再用低档持 续加热食物,使食物“汤 浓味鲜”。
（1）高档加热时,开关 S应旋至触点 (选填:“ab”、“bc”或“cd”)位置。
（2）某次烹饪一共用时 6小时,电功率与加热时间的关系如图乙所示, 则本次烹饪共消耗
多少电能
（3）发热电阻 R1和R2的阻值分别为多少
（4）生活中,有时也会选择电压力锅烹饪,因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物,通常 比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度, 结合所学知识对电压力锅能省电作出解释。
10、商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，该空气炸锅加热部分的简化电路如图丙所示，其额定电压为220V，定值电阻R1和R2为发热体，R1＝40Ω，R2＝110Ω。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节（S1、S2不会同时闭合），高温挡额定功率为1650W。
（1）当空气炸锅处于低温挡时，开关 （选填“S1”、“S2”或“S3”）闭合。
（2）高温挡正常工作100s，电流产生的热量为 J。
（3）计算中温挡额定功率。
（4）该空气炸锅单独工作时，使用前后表盘示数如图甲、丁所示，计算该空气炸锅的实际功率（已知商用电费为0.75元/kW h）。
11、如图甲所示，是某品牌的“无油空气炸锅”，其原理是利用循环的热空气流加热食物，工作电路如图乙所示。使空气循环流动的电风扇标有“220V 40W”的字样，R1为加热空气的电阻丝，滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω，该电路的最大总功率为1250W。在某次烤薯条的过程中，定时开关始终闭合，温控开关闭合5min然后断开1min，如此循环，求：（不考虑温度对电阻的影响）（1）R1阻值为多大？（2）当空气炸锅低挡工作时，求空气炸锅低挡发热功率；（3）空气炸锅高挡工作6min时，电路消耗的电能。
五、电磁综合计算
12、某物理学习小组设计了一个机械自动拉开开关，如图1所示．该装置主要由滑轮组，重物C、铁块D、电磁铁E以及杠杆AB和控制电路组成，重物C通过细绳与动滑轮Q相连，重物C、铁块D分别通过支架固定在杠杆AB两端，支架与杠杆垂直．杠杆的B端置于水平台面上，杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动，自动拉开开关被拉开前，杠杆在水平位置处于平衡状态，已知滑轮Q的质量为0.2kg，OA：OB=3：1，重物C、铁块D的质量分别为1.5kg和3kg，若刚好拉开开关所需的拉力T为6N，D的正上方有一电磁铁，它对D的吸引力大小F与通过的电流I的关系（如图2所示），电源电压为12V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，不计电磁铁电阻，不计细绳、杠杆的重力和一切摩擦，g取10N/kg．求：
（1）当控制电路上的电键S断开，杠杆B端对水平台面的压力刚好为零时，与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是多少？
（2）闭合控制电路上的电键S后，当变阻器的滑片移到中点时，自动拉开开关刚好被拉开，则保护电阻R0的电阻值是多少？
13、图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：
（1）将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100 时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80 时，对应的加热温度设定为多少？
14、电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具。电梯的简易结构如图甲所示，电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧，在电梯半载时（半载指最大载重的一半），轿厢总重和配重的重力基本相等。满载上升时，主电动机提供动力，驱动轿厢。某商业大厦安装的观光电梯（该商业大厦每天营业时间为 12h），其相关参数如表：
额定电压/V 220
额定运行功率/kW 25
待机功率/kW 1
最大载重/N 4000
轿厢质量/kg 500
为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图乙所示，控制电路的电源电压 U 为 12V，压力传感器的电阻 R 与所受压力 F 的关系图象如图丙所示，电磁继电器阻值可忽略。当控制电路中的电流大于 0.2A 时，会启动警报系统，同时无论如何按压电梯控制器，门电动机均不工作。
为便于观光，电梯的外壁采用玻璃材料，主要是因为玻璃有较好的___________性。
该观光电梯配重的重力约为___________N。
下列有关该电梯的说法中，正确的是___________。
主电机与钢丝绳之间的摩擦为有害摩擦B．超载自动报警系统中电磁铁的右端为 S 极C．电梯满载上行时，电动机需顺时针转动D．报警电铃的工作原理是电磁感应
控制电路中R0=___________Ω。若使用一段时间，电梯未满载就报警，则说明R0的阻值变___________（选“大”或“小”）。
（5）若该商业大厦每天电梯运行时间为3.5h，设电梯均在额定功率下运行，则该观光电梯平均每天耗电多少 kW h？
参考答案：
1、解：（1）电动汽车的速度v=108km/h=30m/s，
根据P=W/t=FS/t=FV，
电动汽车做匀速直线运动时的牵引力为F=P/V=150×103w/30m/s=5000N，
匀速直线行驶时，电动车所受到的阻力大小与牵引力是一对平衡力，大小相等，即f=F=5000N；（2）电动机将电能转化成的机械能为
w机械能=W电能.η=120kwh×80%=96kwh=9600W×3600s=3.456×108J，
故电动汽车最多可行驶的距离为s=W机械能/F=3.456×108J/5000N=69120m；
（3）燃油车行驶相同的距离需要克服的阻力所做的功为w=w机械能=3.456×108J，
燃烧的燃油的质量为m=Q放/q=W/qη=3.456×108J/(4.6×107J/kg×30%）≈25.04kg。
2、解：（1）压路机在这次压路作业中运动的距离 S=Vt=0.2m/s×10×60s=120m
（2）水箱中水的质量m水=ρV=1.0kg/m3×15×103cm3=15000g=15kg
G水=m水g=15kg×10N/kg=150N
压路机的重力G压路机=m压路机g=550kg×10N/kg
压路机静止时对水平地面的压力等于自身重力加上水的重力
F=G压路机+G水=5500N+150N=5650N
该压路机对水平地面的压强P=F/S=5650N/0.02m2=2.825℃105Pa
（3）由于压路机匀速前进，受到的牵引力和阻力是一对平衡力
F牵=f=0.4G总=0.45650N=2260N
压路机做的功W=F牵×S=2260N×120m=2.712×105J
（4）柴油完全燃烧释放的热量 Q放=W/η=2.712×105J /30%=9.04×105J
消耗柴油的质量m柴油=Q放/q=9.04×105J /4×107J/kg=0.0226kg
（5）水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg ℃×15kg×（80℃-20℃）=3.78×106J
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，
则受到的浮力为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，
所以F浮′=G木，
即：ρ水V排′g=G木
所以排开水的体积V排′=G木/ρ水g=1.2N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)==1.2×10-4m3
4、解：（ 1 ）由题意可知， A 盒盒底所处的深度为 1cm ，即 0.01m ，由可知，盒底部受到水的压强
（ 2 ）由题意可知，空盒 A 底面积为 100cm 2 ，即 0.01m 2 入水中 1cm 深，即 0.01m ，故空盒 A 排开水的体积
由可知，空盒 A 漂浮在水面上时所受浮力
（ 3 ）由题意可知，金属块 B 的重力
小红把金属块 B 从水中捞起后放进盒 A 并漂浮在水面上时，盒 A 受到的浮力的大小与盒 A 和金属块 B 的重力大小之和相等，即
（ 4 ）金属块 B 在水中时受到的浮力
把金属块 B 从水中捞起后放进盒 A 中时，将 A 、 B 视为一个整体，此时该整体所受的浮力变化量
该整体排开水的体积的变化量
故水槽里水位变化的高度
水槽里的水位与之前相比会上升。
答：（ 1 ）空盒 A 漂浮在水面上时，盒底部受到水的压强为 100Pa ；
（ 2 ）空盒 A 漂浮在水面上时所受浮力为 1N ；
（ 3 ）水槽里的水位与之前相比会上升，水槽里水位变化的高度为 3.75cm 。
5、解：（1）两名工人所带工具的总重力：G人总=m人总g=200kg×10N/kg=2000N
该过程中的有用功W有=G人总h=2000N×6m=1.2×104J
（2）由图可知，n=4，本次吊升过程中的总功为W总=FS=Fnh=750N×4×6m=1.8×104J
则本次吊升过程中的机械效率为η=W有/W总=1.2×104J/1.8×104J≈66.7%
（3）吊篮和动滑轮的总重力G动总=m动总g=60kg×10N/kg=600N
克服吊篮和动滑轮的总重力所做的额外功W动额=G动总h=600N×6m=3600J
总的额外功W额=W总—W有=1.8×104J—1.2×104J=6000J>3600J
因此，该平台中钢丝绳的重力及各处摩擦不能忽略，由于平台各机器不能替换，因此可以通过增加工人的数量和工具的重力（或加润滑油）来提高平台使用的机械效率。
6、解：（1） 由杠杆平衡条件：F1LB=F2LA
即得F1=F2LA/LB = 750M×1m/1.5m=500N
小京手扶栏杆抽象成杠杆模型，重心为O，动力力臂lB，阻力力臂lA
由杠杆平衡条件：F2lB=GlA
可得F2=GlA/lB
由于lA所以 F27、解：（1）费力；由乙图可知，过O向AB作垂线，，垂线段的长就是动力臂L1=0.25m，阻力臂为O点到床中心的距离，即L2为1m，动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆。
（2）床体的重力 G=mg=80kg×10N/kg=800N
根据杠杆平衡条件可得 FL1=GL2
液压杆至少要提供的力 F=GL2/L1=800N×1m/0.25m=3200N
每个液压杆至少要提供的力 F/=F/2=3200N/2=1600N
床在升起过程中液压杆对床体做的功等于克服床体重力所做的功，床体重心上升的高度为 h=L/2—h床/2=2m/2—0.2m/2=0.9m
液压杆对物体所做的功 W=W重=Gh=800n×0.9m=720J
液压杆对床做功的功率为 P=W/t=720J/10s=72W
8、解：（1）由图乙可知，0-2s的拉力为400N，0-2s物体升高的高度h1=4m，由甲图可知n=2，拉力移动的距离 S1=2h1=2×4=8m
0-2s拉力F做的功 W总1=FS1=400N×8m=3200J
由图乙可知，2-4s的拉力F’=300N；由图丙可知，
2-4s物体升高的高度 h2=12m-4m=8m
拉力移动的距离 S2=2h2=2×8m=16m
2-4s卷扬机所做的功 W总2=F’S2=300N×16m=4800J
拉力做的有用功 W有用2=W总2×η=4800J×75%=3600J
重物的重力 G=W有用2/h2=3600J/8m=450N
拉力做的额外功 W额=W总2-W有用2=4800J-3600J=1200J
不计钢丝绳重和摩擦力大小，拉力做的额外功等于克服动滑轮重力所做的功
G动=W额/h2=1200N/8m=150N
9、解：（1）由图甲可知,开关 S接“ab”时两电阻串联,接“ cd”时只有R1接入电路,
R2短路,电源电压一定,由 P=U2/R可知,接“ bc”时电阻最大,为低档, 接“cd”时电阻最小,为高档。
（2）某次烹饪一共用时6小时,电功率与加热时间的关系如图乙所示, 高温档工作1小时,低温档工作(6—1) =5小时,本次烹饪共消耗的电能:
W=W1+W2=P1t1+P2t2=0.44KW × 1h+0.1KW×5h = 0.94KW.h。
（3）高档加热时,R1=U2/P高=(220V)2/440W=110Ω;
低档加热时,R1+R2= U2/P低=(220V)2/100W=484Ω, R2=484Ω-110Ω = 374Ω
（4）电压力锅锅内气压大,所以水的沸点高,食物在高温下容易熟,可以减少用
电时间;加热时间短,散失到空气中的热量少, 能量利用率高,所以更省电。
10、解：（1）只闭合开关S2时，R1与R2串联，电路中总电阻最大，总功率最小，此时空气炸锅处于低温档。
（2）当开关S1S3都闭合，S2断开时，电路中总电阻最小，总功率最大，此时空气炸锅处于高温档。高温档正常工作100s产生热量Q=W=P高t=1650W×100s=1.65×105J
（3）只闭合开关S3，只有R2工作，此时空气炸锅处于中温档。
中温档的额定功率P中=U2/R2=（220V）2/110Ω=440w
（4）由图甲和丁可知，空气炸锅工作15分钟所需电费0.06元，
则空气炸锅工作15分钟消耗的电能W=0.06元/（0.75元/KWh）=0.32kw=320w
11、解：(1)根据图乙可知，当滑动变阻器R2的滑片在上端时，其连入电路的电阻为0，则电路为电风扇与R1并联，此时该电路的总功率最大；P1=P高-P电风扇=1250W-40W=1210W，由P=UI=U2/R1可得R1的阻值：R1=U2/P1=(220V)2/1210W=40Ω；
当空气炸锅低挡工作时，滑动变阻器R2的滑片在下端，R1与R2串联，通过R1的电流：I1=U/(R1+R2)=220V/(40Ω+60Ω)=2.2A，空气炸锅的低挡发热功率：P低=I12R1=(2.2A)2×40Ω=193.6W；
(3)空气炸锅高挡工作6min过程中，电风扇工作的时间为6min，由题知，温控开关闭合5min然后断开1min，所以该过程中电阻丝R1的工作时间为5min，则空气炸锅高挡工作6min时，电路消耗的电能：W=P高t1+P电风扇t2=1210W×5×60s+40W×1×60s=3.774×105J。
12、解：（1）杠杆AB的B端受到的力是D的重力：FB=GD=mg=3kg×10N/kg=30N，
根据杠杆平衡条件得：FA×OA=FB×OB，
因为OA：OB=3：1，所以FA：FB=1：3，FA=10N，
GC=m′g=1.5kg×10N/kg=15N，GQ=m″g=0.2kg×10N/kg=2N，
根据重物C静止，2T′=GQ+GC-FA，代入数据得：T′=3.5N．
（2）自动拉开开关刚好被拉开，说明拉力T为6N，
2T=GQ+GC-FA′，FA′=GQ+GC-2T=2N+15N-2×6N=5N，
根据杠杆平衡条件，FA′×OA=FB′×OB，
因为OA：OB=3：1，所以FA′：FB′=1：3，FB′=15N，
根据重物D静止，F引+FB′=GD，所以，F引=15N，由图象可此时电流为：0.6A．
电路总电阻：R===20Ω，
所以R0的电阻值为：20Ω-10Ω=10Ω．
答：（1）与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是3.5N．
（2）保护电阻R0的电阻值是10Ω．
13、解：（1）需要吸收的热量 Q吸=cmΔt=1.0×103J/(kg ℃×5×10-3kg×（100℃-20℃）=900J
（2）工作电路中电热丝R1与指示灯并联，R1的电流为I1=P1/U=1210w/220v=5.5A
指示灯支路电流I2=I-I1=5.55A-5.5A=0.05A
指示灯支路消耗的功率 P2=UI2=220V×0.05A=11W
如图乙所示，R2、R3串联在电路中，当温度达到150℃时，如图丙，R2的阻值为30Ω，此时总电阻为 R=R2+R3=30Ω+100Ω=130Ω
此时电流为I’，衔铁向上弹起，当R3’调为80Ω时，
要使衔铁向上弹起，则电流为I’，总电阻为130Ω，
R2的阻值为R2=R-R3’=130Ω-80Ω=50Ω
查图丙得知，设定温度为200Ω
14、解：(1)为便于观光，电梯的外壁采用玻璃材料，主要是因为玻璃有较好的透光性。(2)轿厢的重力G轿厢=mg=500kg×10N/kg=5000N
电梯半载时
因在电梯半载时，轿厢总重和配重的重力基本相等，则配重的重力
G配=G轿厢+G半载=5000N+2000N=7000N
C。
(4)①当电梯刚好满载时，压力传感器所受压力F=G最大=4000N，由图象可知，压力传感器的电阻R=40Ω；由I=，此时的电路总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则R0的阻值
R0=R总-R=60Ω-40Ω=20Ω
②电梯报警时控制电路的电流一定，电路中的总电阻一定。当电梯未满载时，压力传感器的电阻R变大，根据R总=R0+R可知，则R0的阻值变小。
(5)电梯运行消耗的电能
W运行=P运行t运行=25kW×3.5h=87.5kW h
电梯待机消耗的电能
W待机=P待机t待机=1kW×(12h-3.5h)=8.5kW h
则该观光电梯平均每天耗电
W=W运行+W待机=87.5kW h+8.5kW h=96kW h
一、力热综合计算
1、新能源汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号电动汽车，其装备的蓄电池的电容量为120kw.h。当电动机的输出功率为150kW时，电动汽车以108km/h的速度做匀速直线运动，在行驶过程中电动车所受的阻力大小保持不变（已知汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg。求：
（1）行驶过程中电动车所受的阻力大小；
（2）已知电动机将电能转化成机械能的效率为，充满电的电动汽车最多可以运动多远？
（3）若将电动车换成燃油车，燃油发动机的工作效率约为30%，则匀速行驶第（2）问中同样的距离，燃油车需要消耗多少千克汽油？(结果保留两位小数）
2、如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）
（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？
（2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？
（3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？
（4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？
（5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)。
二、压强浮力综合计算
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（绳子重力不计）．求：
（1）木块此时受到浮力．
（2）木块的重力．
（3）剪断绳子，木块静止时排开水的体积．
4、小红用菜盆盛水清洗樱桃时，将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃，当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后，发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟，她用一个水槽、一个长方体空盒 A 、一个正方体金属块 B 设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为 200cm 2 ，空盒 A 底面积为 100cm 2 ，金属块 B 边长为 5cm 。她先把金属块 B 放入水槽中沉底，当空盒 A 漂浮在水面上时，盒底浸入水中 1cm 深。整个实验中，水槽里的水未溢出。（ ρB =7.0×10 3 kg/m 3 ）
（ 1 ）空盒 A 漂浮在水面上时，求盒底部受到水的压强大小；
（ 2 ）求空盒 A 漂浮在水面上时所受浮力的大小；
（ 3 ）小红把金属块B从水中捞起后放进盒 A 并漂浮在水面上时，求盒A受到的浮力的大小；（金属块B上附着的水忽略不计）
（ 4 ）第（ 3 ）问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降？请算出水槽里水位变化的高度。
三、简单机械计算
5、如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景，该平台结构简图如图乙所示。其中吊篮和动滑轮质量为60kg，吊篮由电动机控制升降。在某次吊升过程中，两名工人及所带工具总质量200kg，30s内吊篮匀速上升6m，电动机对钢丝绳的拉力为750N。g取10N/kg，
求：
（1）本次吊升过程中的有用功；
（2）本次吊升过程中的机械效率（小数点后保留一位）；
（3）计算分析该平台中钢丝绳的重力及各处摩擦能否忽略？在平台各器材不可替换的情况下，欲提高该平台使用时的机械效率，可采用什么方法？（说出一种方法即可）况下，欲提高该平台使用时的机械效率，可采用什么方法？（说出一种即可）
6、俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图23甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，她的身体与地面平行，可抽象成如图23乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。
（1）图23乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小；
（2）图24所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时她的身体姿态与图23甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。
7、如图甲所示的隐形床因美观且节约空间的特点，近些年备受年轻人喜爱。其工作原理和物理有着密不可分的关系。将隐形床处于水平位置时的结构进行简化，取其部分可抽象成如图乙所示的模型。隐形床可围绕O点转动，把床架和床垫看成一个整体，床两侧各装一根液压杆连接在床架上B处和墙体上A处，通过控制液压杆的开关可以在10秒内收起床体。已知床架上B处与O点的距离为0.5m，床的长度为2m，整个床体（包含床垫）质量约为80kg，整个床体厚度为0.2m。求：（g取10N/kg）
（1）图乙中液压杆和床架构成了______杠杆；
（2）当收起床体时，每个液压杆至少要提供多大的力？
（3）计算液压杆收起床体过程中，对床体做功的功率大小？
8、如图甲所示，电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个档位可以调节对绳子自由端施加的力F大小；在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小。求：
（1）0～2s拉力F所做的功是多少？
（2）2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为75%，则重物和动滑轮的重力分别是多少？
四、电热综合计算
9、某电热砂锅的简化电路如图甲。 R1、R2为发热电阻,S为旋转开关,a、b、cd为触点,
通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、 “高档”之间的转换,工 作时先用高档加热锅内 汤料到沸腾,再用低档持 续加热食物,使食物“汤 浓味鲜”。
（1）高档加热时,开关 S应旋至触点 (选填:“ab”、“bc”或“cd”)位置。
（2）某次烹饪一共用时 6小时,电功率与加热时间的关系如图乙所示, 则本次烹饪共消耗
多少电能
（3）发热电阻 R1和R2的阻值分别为多少
（4）生活中,有时也会选择电压力锅烹饪,因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物,通常 比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度, 结合所学知识对电压力锅能省电作出解释。
10、商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，该空气炸锅加热部分的简化电路如图丙所示，其额定电压为220V，定值电阻R1和R2为发热体，R1＝40Ω，R2＝110Ω。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节（S1、S2不会同时闭合），高温挡额定功率为1650W。
（1）当空气炸锅处于低温挡时，开关 （选填“S1”、“S2”或“S3”）闭合。
（2）高温挡正常工作100s，电流产生的热量为 J。
（3）计算中温挡额定功率。
（4）该空气炸锅单独工作时，使用前后表盘示数如图甲、丁所示，计算该空气炸锅的实际功率（已知商用电费为0.75元/kW h）。
11、如图甲所示，是某品牌的“无油空气炸锅”，其原理是利用循环的热空气流加热食物，工作电路如图乙所示。使空气循环流动的电风扇标有“220V 40W”的字样，R1为加热空气的电阻丝，滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω，该电路的最大总功率为1250W。在某次烤薯条的过程中，定时开关始终闭合，温控开关闭合5min然后断开1min，如此循环，求：（不考虑温度对电阻的影响）（1）R1阻值为多大？（2）当空气炸锅低挡工作时，求空气炸锅低挡发热功率；（3）空气炸锅高挡工作6min时，电路消耗的电能。
五、电磁综合计算
12、某物理学习小组设计了一个机械自动拉开开关，如图1所示．该装置主要由滑轮组，重物C、铁块D、电磁铁E以及杠杆AB和控制电路组成，重物C通过细绳与动滑轮Q相连，重物C、铁块D分别通过支架固定在杠杆AB两端，支架与杠杆垂直．杠杆的B端置于水平台面上，杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动，自动拉开开关被拉开前，杠杆在水平位置处于平衡状态，已知滑轮Q的质量为0.2kg，OA：OB=3：1，重物C、铁块D的质量分别为1.5kg和3kg，若刚好拉开开关所需的拉力T为6N，D的正上方有一电磁铁，它对D的吸引力大小F与通过的电流I的关系（如图2所示），电源电压为12V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，不计电磁铁电阻，不计细绳、杠杆的重力和一切摩擦，g取10N/kg．求：
（1）当控制电路上的电键S断开，杠杆B端对水平台面的压力刚好为零时，与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是多少？
（2）闭合控制电路上的电键S后，当变阻器的滑片移到中点时，自动拉开开关刚好被拉开，则保护电阻R0的电阻值是多少？
13、图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：
（1）将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100 时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80 时，对应的加热温度设定为多少？
14、电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具。电梯的简易结构如图甲所示，电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧，在电梯半载时（半载指最大载重的一半），轿厢总重和配重的重力基本相等。满载上升时，主电动机提供动力，驱动轿厢。某商业大厦安装的观光电梯（该商业大厦每天营业时间为 12h），其相关参数如表：
额定电压/V 220
额定运行功率/kW 25
待机功率/kW 1
最大载重/N 4000
轿厢质量/kg 500
为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图乙所示，控制电路的电源电压 U 为 12V，压力传感器的电阻 R 与所受压力 F 的关系图象如图丙所示，电磁继电器阻值可忽略。当控制电路中的电流大于 0.2A 时，会启动警报系统，同时无论如何按压电梯控制器，门电动机均不工作。
为便于观光，电梯的外壁采用玻璃材料，主要是因为玻璃有较好的___________性。
该观光电梯配重的重力约为___________N。
下列有关该电梯的说法中，正确的是___________。
主电机与钢丝绳之间的摩擦为有害摩擦B．超载自动报警系统中电磁铁的右端为 S 极C．电梯满载上行时，电动机需顺时针转动D．报警电铃的工作原理是电磁感应
控制电路中R0=___________Ω。若使用一段时间，电梯未满载就报警，则说明R0的阻值变___________（选“大”或“小”）。
（5）若该商业大厦每天电梯运行时间为3.5h，设电梯均在额定功率下运行，则该观光电梯平均每天耗电多少 kW h？
参考答案：
1、解：（1）电动汽车的速度v=108km/h=30m/s，
根据P=W/t=FS/t=FV，
电动汽车做匀速直线运动时的牵引力为F=P/V=150×103w/30m/s=5000N，
匀速直线行驶时，电动车所受到的阻力大小与牵引力是一对平衡力，大小相等，即f=F=5000N；（2）电动机将电能转化成的机械能为
w机械能=W电能.η=120kwh×80%=96kwh=9600W×3600s=3.456×108J，
故电动汽车最多可行驶的距离为s=W机械能/F=3.456×108J/5000N=69120m；
（3）燃油车行驶相同的距离需要克服的阻力所做的功为w=w机械能=3.456×108J，
燃烧的燃油的质量为m=Q放/q=W/qη=3.456×108J/(4.6×107J/kg×30%）≈25.04kg。
2、解：（1）压路机在这次压路作业中运动的距离 S=Vt=0.2m/s×10×60s=120m
（2）水箱中水的质量m水=ρV=1.0kg/m3×15×103cm3=15000g=15kg
G水=m水g=15kg×10N/kg=150N
压路机的重力G压路机=m压路机g=550kg×10N/kg
压路机静止时对水平地面的压力等于自身重力加上水的重力
F=G压路机+G水=5500N+150N=5650N
该压路机对水平地面的压强P=F/S=5650N/0.02m2=2.825℃105Pa
（3）由于压路机匀速前进，受到的牵引力和阻力是一对平衡力
F牵=f=0.4G总=0.45650N=2260N
压路机做的功W=F牵×S=2260N×120m=2.712×105J
（4）柴油完全燃烧释放的热量 Q放=W/η=2.712×105J /30%=9.04×105J
消耗柴油的质量m柴油=Q放/q=9.04×105J /4×107J/kg=0.0226kg
（5）水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg ℃×15kg×（80℃-20℃）=3.78×106J
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，
则受到的浮力为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，
所以F浮′=G木，
即：ρ水V排′g=G木
所以排开水的体积V排′=G木/ρ水g=1.2N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)==1.2×10-4m3
4、解：（ 1 ）由题意可知， A 盒盒底所处的深度为 1cm ，即 0.01m ，由可知，盒底部受到水的压强
（ 2 ）由题意可知，空盒 A 底面积为 100cm 2 ，即 0.01m 2 入水中 1cm 深，即 0.01m ，故空盒 A 排开水的体积
由可知，空盒 A 漂浮在水面上时所受浮力
（ 3 ）由题意可知，金属块 B 的重力
小红把金属块 B 从水中捞起后放进盒 A 并漂浮在水面上时，盒 A 受到的浮力的大小与盒 A 和金属块 B 的重力大小之和相等，即
（ 4 ）金属块 B 在水中时受到的浮力
把金属块 B 从水中捞起后放进盒 A 中时，将 A 、 B 视为一个整体，此时该整体所受的浮力变化量
该整体排开水的体积的变化量
故水槽里水位变化的高度
水槽里的水位与之前相比会上升。
答：（ 1 ）空盒 A 漂浮在水面上时，盒底部受到水的压强为 100Pa ；
（ 2 ）空盒 A 漂浮在水面上时所受浮力为 1N ；
（ 3 ）水槽里的水位与之前相比会上升，水槽里水位变化的高度为 3.75cm 。
5、解：（1）两名工人所带工具的总重力：G人总=m人总g=200kg×10N/kg=2000N
该过程中的有用功W有=G人总h=2000N×6m=1.2×104J
（2）由图可知，n=4，本次吊升过程中的总功为W总=FS=Fnh=750N×4×6m=1.8×104J
则本次吊升过程中的机械效率为η=W有/W总=1.2×104J/1.8×104J≈66.7%
（3）吊篮和动滑轮的总重力G动总=m动总g=60kg×10N/kg=600N
克服吊篮和动滑轮的总重力所做的额外功W动额=G动总h=600N×6m=3600J
总的额外功W额=W总—W有=1.8×104J—1.2×104J=6000J>3600J
因此，该平台中钢丝绳的重力及各处摩擦不能忽略，由于平台各机器不能替换，因此可以通过增加工人的数量和工具的重力（或加润滑油）来提高平台使用的机械效率。
6、解：（1） 由杠杆平衡条件：F1LB=F2LA
即得F1=F2LA/LB = 750M×1m/1.5m=500N
小京手扶栏杆抽象成杠杆模型，重心为O，动力力臂lB，阻力力臂lA
由杠杆平衡条件：F2lB=GlA
可得F2=GlA/lB
由于lA
（2）床体的重力 G=mg=80kg×10N/kg=800N
根据杠杆平衡条件可得 FL1=GL2
液压杆至少要提供的力 F=GL2/L1=800N×1m/0.25m=3200N
每个液压杆至少要提供的力 F/=F/2=3200N/2=1600N
床在升起过程中液压杆对床体做的功等于克服床体重力所做的功，床体重心上升的高度为 h=L/2—h床/2=2m/2—0.2m/2=0.9m
液压杆对物体所做的功 W=W重=Gh=800n×0.9m=720J
液压杆对床做功的功率为 P=W/t=720J/10s=72W
8、解：（1）由图乙可知，0-2s的拉力为400N，0-2s物体升高的高度h1=4m，由甲图可知n=2，拉力移动的距离 S1=2h1=2×4=8m
0-2s拉力F做的功 W总1=FS1=400N×8m=3200J
由图乙可知，2-4s的拉力F’=300N；由图丙可知，
2-4s物体升高的高度 h2=12m-4m=8m
拉力移动的距离 S2=2h2=2×8m=16m
2-4s卷扬机所做的功 W总2=F’S2=300N×16m=4800J
拉力做的有用功 W有用2=W总2×η=4800J×75%=3600J
重物的重力 G=W有用2/h2=3600J/8m=450N
拉力做的额外功 W额=W总2-W有用2=4800J-3600J=1200J
不计钢丝绳重和摩擦力大小，拉力做的额外功等于克服动滑轮重力所做的功
G动=W额/h2=1200N/8m=150N
9、解：（1）由图甲可知,开关 S接“ab”时两电阻串联,接“ cd”时只有R1接入电路,
R2短路,电源电压一定,由 P=U2/R可知,接“ bc”时电阻最大,为低档, 接“cd”时电阻最小,为高档。
（2）某次烹饪一共用时6小时,电功率与加热时间的关系如图乙所示, 高温档工作1小时,低温档工作(6—1) =5小时,本次烹饪共消耗的电能:
W=W1+W2=P1t1+P2t2=0.44KW × 1h+0.1KW×5h = 0.94KW.h。
（3）高档加热时,R1=U2/P高=(220V)2/440W=110Ω;
低档加热时,R1+R2= U2/P低=(220V)2/100W=484Ω, R2=484Ω-110Ω = 374Ω
（4）电压力锅锅内气压大,所以水的沸点高,食物在高温下容易熟,可以减少用
电时间;加热时间短,散失到空气中的热量少, 能量利用率高,所以更省电。
10、解：（1）只闭合开关S2时，R1与R2串联，电路中总电阻最大，总功率最小，此时空气炸锅处于低温档。
（2）当开关S1S3都闭合，S2断开时，电路中总电阻最小，总功率最大，此时空气炸锅处于高温档。高温档正常工作100s产生热量Q=W=P高t=1650W×100s=1.65×105J
（3）只闭合开关S3，只有R2工作，此时空气炸锅处于中温档。
中温档的额定功率P中=U2/R2=（220V）2/110Ω=440w
（4）由图甲和丁可知，空气炸锅工作15分钟所需电费0.06元，
则空气炸锅工作15分钟消耗的电能W=0.06元/（0.75元/KWh）=0.32kw=320w
11、解：(1)根据图乙可知，当滑动变阻器R2的滑片在上端时，其连入电路的电阻为0，则电路为电风扇与R1并联，此时该电路的总功率最大；P1=P高-P电风扇=1250W-40W=1210W，由P=UI=U2/R1可得R1的阻值：R1=U2/P1=(220V)2/1210W=40Ω；
当空气炸锅低挡工作时，滑动变阻器R2的滑片在下端，R1与R2串联，通过R1的电流：I1=U/(R1+R2)=220V/(40Ω+60Ω)=2.2A，空气炸锅的低挡发热功率：P低=I12R1=(2.2A)2×40Ω=193.6W；
(3)空气炸锅高挡工作6min过程中，电风扇工作的时间为6min，由题知，温控开关闭合5min然后断开1min，所以该过程中电阻丝R1的工作时间为5min，则空气炸锅高挡工作6min时，电路消耗的电能：W=P高t1+P电风扇t2=1210W×5×60s+40W×1×60s=3.774×105J。
12、解：（1）杠杆AB的B端受到的力是D的重力：FB=GD=mg=3kg×10N/kg=30N，
根据杠杆平衡条件得：FA×OA=FB×OB，
因为OA：OB=3：1，所以FA：FB=1：3，FA=10N，
GC=m′g=1.5kg×10N/kg=15N，GQ=m″g=0.2kg×10N/kg=2N，
根据重物C静止，2T′=GQ+GC-FA，代入数据得：T′=3.5N．
（2）自动拉开开关刚好被拉开，说明拉力T为6N，
2T=GQ+GC-FA′，FA′=GQ+GC-2T=2N+15N-2×6N=5N，
根据杠杆平衡条件，FA′×OA=FB′×OB，
因为OA：OB=3：1，所以FA′：FB′=1：3，FB′=15N，
根据重物D静止，F引+FB′=GD，所以，F引=15N，由图象可此时电流为：0.6A．
电路总电阻：R===20Ω，
所以R0的电阻值为：20Ω-10Ω=10Ω．
答：（1）与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是3.5N．
（2）保护电阻R0的电阻值是10Ω．
13、解：（1）需要吸收的热量 Q吸=cmΔt=1.0×103J/(kg ℃×5×10-3kg×（100℃-20℃）=900J
（2）工作电路中电热丝R1与指示灯并联，R1的电流为I1=P1/U=1210w/220v=5.5A
指示灯支路电流I2=I-I1=5.55A-5.5A=0.05A
指示灯支路消耗的功率 P2=UI2=220V×0.05A=11W
如图乙所示，R2、R3串联在电路中，当温度达到150℃时，如图丙，R2的阻值为30Ω，此时总电阻为 R=R2+R3=30Ω+100Ω=130Ω
此时电流为I’，衔铁向上弹起，当R3’调为80Ω时，
要使衔铁向上弹起，则电流为I’，总电阻为130Ω，
R2的阻值为R2=R-R3’=130Ω-80Ω=50Ω
查图丙得知，设定温度为200Ω
14、解：(1)为便于观光，电梯的外壁采用玻璃材料，主要是因为玻璃有较好的透光性。(2)轿厢的重力G轿厢=mg=500kg×10N/kg=5000N
电梯半载时
因在电梯半载时，轿厢总重和配重的重力基本相等，则配重的重力
G配=G轿厢+G半载=5000N+2000N=7000N
C。
(4)①当电梯刚好满载时，压力传感器所受压力F=G最大=4000N，由图象可知，压力传感器的电阻R=40Ω；由I=，此时的电路总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则R0的阻值
R0=R总-R=60Ω-40Ω=20Ω
②电梯报警时控制电路的电流一定，电路中的总电阻一定。当电梯未满载时，压力传感器的电阻R变大，根据R总=R0+R可知，则R0的阻值变小。
(5)电梯运行消耗的电能
W运行=P运行t运行=25kW×3.5h=87.5kW h
电梯待机消耗的电能
W待机=P待机t待机=1kW×(12h-3.5h)=8.5kW h
则该观光电梯平均每天耗电
W=W运行+W待机=87.5kW h+8.5kW h=96kW h