2021浙教版科学中考第一轮复习分类题型训练（八十九）：物理计算（9）

1 2021 浙教版科学中考第一轮复习分类题型训练（八十九） 物理计算训练（9） 1.如图，斜面长 s＝1.5m，高 h＝0.3m。建筑工人将重为 1000N 的货物箱，用绳子从地面匀 速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力 F＝300N。忽略绳子重力。求： (1)该过程拉力 F 做的功； (2)该装置的机械效率； (3)货物箱在斜面上受到的摩擦力大小。 2.小雨同学的体重为 600N，每只鞋底与地面的接触面积为 0.02m2。当他使用如图 1 所示的 滑轮组匀速提升水中的物体 A 时，如图 2 是动滑轮挂钩对物体的拉力与物体浸入水中的深度 的变化图象。当物体完全浸没于水中时，小雨对地面的压强为 8×103Pa，（忽略摩擦、绳重）。 求： （1）物体 A 的密度为多少？ （2）此滑轮组中的动滑轮重为多大？ 2 3.有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示，控制电路由电压为 U1=9V 的电源、电磁继电 器（线圈电阻不计）、滑动变阻器 R2 和热敏电阻 R1 组成，图乙是热敏电阻 R1 阻值随温度变 化的图象；工作电路由电压为 U2=220V 的电源和电阻为 R0=44Ω的电热丝组成。通过实验测 得当电磁继电器线圈的电流达到 60mA 时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求： （1）请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整； （2）电热丝 R0 正常工作 100s 产生的热量为多少焦耳？ （3）当滑动变阻器 R2 接入电路中的电阻为 50Ω时，可使恒温箱的温度保持为多少 50℃？ 4.如图甲是一容积为 5L 恒温水箱电路结构示意图，包括控制电路和工作电路两部分。在控 制电路中，电源电压恒为 6V，R1 为热敏电阻（置于水箱中），阻值随温度变化的关系如图 乙所示，R0 为滑动变阻器，线圈电阻不计，当线圈中电流大于 40mA 时衔铁被吸下。在工作 电路中，R2 为电热器，上面标有“220V 1000W”的字样，L1、 L2 为红、绿指示灯。 （1）当恒温箱中的温度较低时，加热时_______（选填“红灯”或“绿灯”）正常发光。 当温度从 40℃升高到 60℃时，衔铁从吸下到释放用时 14 分钟。求:电加热器的加热效率？ 水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃）； 3 （2）为了使水箱内温度保持在 60℃（水温低于 60℃时电热器工作，高于 60℃时停止加热）， 滑动变阻器接入电路阻值应为多少？ 5.有一体积为 60cm3 木块漂浮在水面上，已知木块露出水面的体积为总体积的 2/5（g 取 10N/kg）。求： （1）木块受到的浮力； （2）木块的重力； （3）若要使木块全部浸入水中，需要施加的最小压力。 4 6.图甲是一种家庭应急灯，其内部结构如图乙所示，图中两个灯泡的规格相同，应急灯电路 的有关参数如下表所示。（设灯泡的电阻不随温度变化） （1）当外接电源正常供电时，应急灯_______（选填“工作”或“不工作”）； （2）根据表中数据计算，单个应急灯泡的电阻为__________； （3）当外接电源不供电时，两个应急灯泡正常工作 5 分钟消耗的电能是多少？ 7.一扇矩形窗户，重为 60N（设重力作用在几何中心），高 0.9 米，宽 0.4 米，靠铰链 A 和 B 固定在窗户框架上，并可以绕 AB 形成的竖直轴线转动，其中 AB＝0.6 米。 (1)在图中画出 A 处窗户所受铰链的水平作用力 F 的示意图； (2)计算上述力的大小（要求在图中画出相关力的力臂）。 5 8.如图圆柱形盛水容器，横截面积为 S1。重力为 G 的柱形金属块，横截面积为 S2，已知 S1 ＞S2，金属块用细线悬挂并使之底面恰好与水面齐平。现将金属块缓慢下降浸入水中，设水 均不溢出且金属块不浸没，水的密度为ρ，则： (1)金属块底面在水中深度为 h 时，金属块所受浮力为多少？ (2)金属块相对容器底部下降高度为 H 时，盛水容器底部增大的压强是多少？ 9.重力为 G 的汽车，发动机输出功率恒为 P，当其在水平路面行驶时，汽车能以 v 的最大速 度匀速行驶。当汽车驶入长度为 L，高为 h 的斜坡上后，若汽车在斜坡上所受摩擦力与水平 地面相同，试用公式推导证明在斜坡行驶时汽车的最大速度 v′F1.而 P=F2v'， 因此 v′=PF2=Pf+G1. 10.图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心 长方体 A 从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对 A 的拉力 F1 随时间 t 变化的图像。A 完全离开水面后，电动机对绳的拉力 F 大小为 6.25×103N，滑轮组的机械效率为 80%，已知 A 上升的速度始终为 0.1m/s。不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素 的影响，求： （1）长方体 A 的密度； （2）长方体 A 完全离开水面后，在上升过程中 F 的功率； 6 11.有一种电能辅助式太阳能热水器，将它安装在阳光充足的水平台面上，并注满水。晴天 时它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为 1.5m2，阴雨天时用电加热。铭牌上的部分 参数如表所示。 （1）杭州地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为 2.8×106J。若 每天日照时间按 10h 计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为_______；若这些太阳能有 50%被热水器中的水吸收，则可使水温升高______℃。[c 水=4.2×103J/（kg•℃）] （2）阴雨天时需用电加热，如图所示。求保温时 R 的实际功率是多少？ 12.某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子 a 连接)匀速拉动放在同一水平 面上的不同物体，物体受到的摩擦力从 200 N 开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子 b 被拉 断，每次物体拉动的距离均为 2 m。通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大 小变化的关系图象如图乙。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求： (1)动滑轮重力； 7 (2)当滑轮组的机械效率为 80%，物体以 0.2 m/s 的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功 率； (3)一个重 500 N 的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子 b，请你通过计算 分析他能否实现。 13.在某次抗震救灾活动中，一辆满载物资的总重为 G（N）的运输车，沿物资沿 ABCD 路线 从运至 D 处，AB 段的海拔高度为 h1 米,CD 段的海拔高度为 h2 米，如图甲所示。在整个运输 过程中，汽车以恒定速度 v（m/s）运动，在 t=0 时经过 A 处，t1 时经过 B 处，t2 时经过 C 处，在此过程中汽车牵引力的功率 P 随时间变化的关系可简化为图乙所示（P1、P2、t1 和 t2 均为已知量）。 （1）请分析说明汽车在 AB 段和 BC 段运动时牵引力的大小关系。 （2）请用已知量求汽车沿 BC 段运动时所受的阻力的表达式。 8 参考答案 1. 2.（1）由图 2 可知，物体 A 的重力：GA=500N；当物体完全浸没时，物体 A 在水中受到的浮 力：F 浮=GA-F=500N-200N=300N；则物体 A 的体积：V=V 排=F 浮ρ水 g=300N300N1.0×103kg/m3 ×10N/kg=3×10−2m3物体A的密度：ρ=mV=GAgV=500N10N/kg×3×10−2m3≈1.67×103kg/m3 （2）当物体全部浸没于水中时，由压强公式 P=FS 可得，小雨对地面的压力：F 压=pS=8×103Pa ×0.02m2×2=320N 绳子对小雨的作用力：F 拉=G-F 压=600N-320N=280N 由图 1 可知 n=2，由 F 拉=1n(F+G 动)可得动滑轮的重力：G 动=nF 拉-F=2×280N-200N=360N 答：（1） 物体 A 的密度为 1.67×103Kg/m3；（2）此滑轮组中的动滑轮重为 360N。 3.（1）当电磁继电器线圈电流达到 60mA 时，电磁继电器的衔铁被向下吸引，接通工作电路 中的下静触点，这时恒温箱停止工作。所以恒温箱工作电路是由电源和电阻 R0 通过上面两 个静触点组成的。如如图所示： （2）产生的热 量 Q=W=U22R0t=(220V)244Ω×100s=1.1×105J 答：电热丝 R0 正常工作 100s 产生的热量为 1.1×105 焦耳。（3）当电磁继电器线圈的电流达到 60mA 时，设此时热敏电阻的阻值为 R’ 9 1R′1=U1Imax−R2=9V0.06A−50Ω=100Ω由图乙可知，热敏电阻阻值为 100Ω时对应的温度为 50℃，即恒温箱的温度将稳定在 50℃。 4.（1）红灯水的体积：V=5L=5dm3=5×10-3m3，由ρ=mV 可得，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3 ×5×10-3m3=5kg，水吸收的热量：Q 吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（80℃﹣60℃） =4.2×105J；由 P=Wt 可得，消耗的电能：W=Pt=1000W×14×60s=8.4×105J，电加热器的加 热效率：η=Q 吸 W×100%=4.2×105J8.4×105J×100%=50%（2）电路总电阻：R 总= U/I= 6V/0.04A= 150Ω滑动变阻器接入电路阻值：R0=150Ω-32Ω=118Ω 5.（1）0.36N （2）0.36N （3）0.24N 6.（1）不工作 （2）9Ω （3）5400J 7.(1) (2) 根据杠杆平衡条件 F1l1=F2l2 如图所示，可知：F ×0.6m = G×0.2m ；F=20N 8. 9.证明：水平路面匀速行驶时,汽车的动力 F1 与摩擦力 f 相等，由于 P=F1v,因此,v=P/f， 沿斜坡上坡时,除摩擦力外,重力还有一个沿斜面向下的分力 G1，由于输出功率恒定，汽车 最大速度匀速行驶时,动力 F2 应该和阻力相等,即此时 F2=G1+f>F1.而 P=F2v'，因此 v′ =PF2=Pf+G1. 10.（1）F 浮=2×104N−1×104N=1×104N 由 F 浮=ρ水 gV 排可知，V 排=F 浮/ρ水 g=1× 104N/103kg/m3×10N/kg=1m3；因为 A 浸没在水中，所以 A 的体积：VA=V 排=1m3；m=G/g=2 ×104N/10N/kg=2×103kg；ρA=m/VA=2×103kg/1m3=2×103kg/m3．（2）由η=W 有用/W 总 =Gh/Fs=GhF/nh=G/nF 得，n=G/ηF=2×104N/0.8×6.25×103N=4，则 F 移动的速度：v=4× 0.1m/s=0.4m/s；故拉力 F 的功率：P=W 总/t=Fs/t=Fv=6.25×103N×0.4m/s=2500W． 11. 10 （1）4.2×107J；50. 12.(1)由图乙可知，当 f1＝200 N 时，η1＝50%，W 总 1＝W 有＋W 额＝f1s＋G 动 s，η＝\(\frac{W 有}{W 总}\)＝\(\frac{f1s}{f1s+G 动 s}\)＝2200NG 动+200N＝50%，G 动＝200 N (2)当η2＝80% 时，η2＝\(\frac{f2s}{G 动 s＋f2s}\)＝80%，f2＝800 N，W 有 2＝f2s＝800 N×2 m＝1600 J， 当 t＝st＝10 s，P 有＝\(\frac{W 有 2}{t}\)＝1600 J/10 s＝160 W (3)由图乙可知，当 f3 ＝1600 N 时，绳子刚好被拉断，绳 b 最大拉力 F3＝13(G 物＋G 动)＝13(200 N＋1600 N)＝ 600 N＞G 人，故不会拉断绳子 b。 13.(1）汽车在 BC 段运动时牵引力较大。设汽车的牵引力为 F，根据 P=Wt=Fst=Fv,可得 F=Pt 又因为 P2 大于 P1 且速度大小一定，所以汽车在 BC 段运动时牵引力较大。(2)设 BC 段长为 L、高为 h，由功的关系可得 WF=Gh+fL，P2（t2-t1）=G（h2-h1）+fLP2（t2-t1）=G（h2-h1）+fv （t2－t1）f=P2（t2−t1）−G(t2−t1)v(t2−t1)