题型复习(二)计算题
题型之一 力学计算
1.(2016·南宁)2016年6月28日,备受关注的南宁地铁1号线东段将进入试运行阶段,若南湖站到金湖广场站的路程为380m,地铁1号专用列车从南湖站到金湖广场站的运行时间约为40s,列车的牵引力约为2×10N,求这段路程中: (1)列车行驶的平均速度; (2)列车牵引力所做的功, 解:(1)列车行驶的平均速度:==44
=9.5m/s 6
(2) 列车行驶的平均速度:W=Fs=2×10N×380m=7.6×10J
2.(2016•湘西改编)目前,全州中小学正在进行合格校建设,一建筑工地的升降机用20s将1000kg的材料匀速提升至8m高的施工现场(g=10N/kg).问: (1)这些材料的重力是多少? (2)升降机对材料至少要做多少功?
3.小李同学用100N的推力推动重500N的木箱,使木箱沿推力方向做匀速直线运动,10s内前进了6m.求:
(1)木箱的质量.(g=10N/kg) (2)小李同学对木箱做功的功率.
4.(2015·河池)一山地自行车,具有节能环保,灵活方便和安全系数高的特点,因此,它越来越受驴友们的青睐,是驴友健身,出行的首选工具.已知车架由碳纤维制成,体积为2 500
cm3,车架质量为5 kg,整车质量10 kg.求:
(1)该车架的密度;
(2)双休日,冬冬到城外郊游,匀速骑行3 km,用时10 min,则他骑行的速度是多少? m5 kg33
解:(1)由密度公式得ρ=得车架的密度:ρ=-63=2×10 kg/m
V2 500×10 m
s3 km
(2)由v=得v==18 km/h
t10
h60
5.小明的体重是50 kg,每只脚与地面接触面积为2×10 m,求: (1)小明受到的重力是多少N?
(2)双脚站立是,小明对地面的压强是多少 Pa?
解:(1)小明受到的重力:G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N (2)小明对地面的压力F=G=500 N
脚与地面的接触面积:S=2×10m×2=4×10 m 小明对地面的压强p==
-22
-2
2
-2
2
F500 N4
-22=1.25×10 Pa
S4×10 m
2
6.(2015·扬州)平底茶杯放在水平桌面上,茶杯重3 N,茶杯的底面积是25 cm,茶杯内装有200 cm的水.(g取10 N/kg)求: (1)茶杯内水的质量. (2)茶杯对桌面的压强.
m33
解:(1)由ρ=可得,茶杯内水的质量:m水=ρV=1.0 g/cm×200 cm=200 g=0.2 kg
V (2)茶杯内水的水的重力:G水=m水g=0.2 kg×10 N/kg=2 N 茶杯对桌面的压力:F=G水+G杯=2 N+3 N=5 N 5 N茶杯对桌面的压强:p=-42=2 000 Pa 25×10 m7.(2016·宜宾改编)一个边长为0.1m的正方体质量为3kg,放在水平地面上,已知动滑轮的重力为10N,g取10N/kg. (1)该正方体的密度是多少? (2)正方体对地面的压强为多大?
解:(1)正方体的体积:V=(0.1m)3=0.001m3
3
物块的密度:ρ=
m=V=3×10kg/m
33
(2)正方体对地面的压力:F=G=mg=3kg×10N/kg=30N 受力面积:S=(0.1m)=0.01m 正方体对地面的压强:p==
4
2
2
=3000Pa
8.一辆重5×10N 的汽车,以108km/h的速度在一条水平直线的公路上匀速行驶了20min,已知在这段路程中汽车发动机的功率是1.5×10W,求: (1)汽车通过这段路程中,重力做功为多少? (2)汽车在这段路程上受到的摩擦阻力为多大?
解:(1)汽车在水平直线的公路上匀速行驶时,重力的方向竖直向下,路程是水平方向,两者垂直,重力不做功,即重力做功为0J (2)汽车匀速行驶的速度:v=108km/h=30m/s
5
因汽车匀速时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,汽车在这段路程上受到的摩擦阻力:f=F=5000N
9.如图,在国防科学技术大学校门口矗立的一块题有校名的花岗岩巨石,这块花岗岩巨石与底座的接触面积为7.2m,质量约为40.32t.求:
2
(1)花岗岩巨石所受的重力; (2)花岗岩巨石对底座的压强.
10.(2016•内江)严重的雾霾天气,对国计民生已造成严重的影响,其中,汽车尾气是形成雾霾的重要污染源.城市地铁列车可实现零排放,大力发展地铁,可以大大减少燃油汽车的使用,减少汽车尾气的排放.现有一沿直线运动的地铁列车,以恒定功率6×10kW从甲站由静止开始起动,先以36km/h的平均速度加速运动20s后,再以72km/h的速度匀速运动80s,接着关闭发动机,列车失去牵引力,以加速运动时的平均速度作减速运动,经过15s后到达乙站停止.求: (1)甲站到乙站的距离. (2)牵引力做的功.
解:(1)已知:v1=v3=36km/h=10m/s,v2=72km/h=20m/s 列车加速运动的距离:s1=v1t1=10m/s×20s=200m 列车匀速运动的距离:s2=v2t2=20m/s×80s=1600m 列车减速运动的距离:s3=v3t3=10m/s×15s=150m 甲站到乙站的距离:s=s1+s2+s3=200m+1600m+150m=1950m (2)列车在加速过程中做的功:W1=Pt1=6×10W×20s=1.2×10J 列车在匀速过程中做的功:W2=Pt2=6×10W×80s=4.8×10J 牵引力做的功:W=W1+W2=1.2×10J+4.8×10J=6×10J
题型之二 电学计算
1.(2016•徐州)如图所示电路,电源电压保持不变.
(1)滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 2A”字样,求滑动变阻器两端允许加的最大电压. (2)当滑动变阻器接入电路的阻值分别为2Ω和8Ω时,滑动变阻器消耗的功率相同,求电阻R0的阻值.
8
8
8
6
8
6
8
3
解:(1)“10Ω 2A”的含义是:滑动变阻器的最大阻值为10Ω,允许通过的最大电流为2A,由
可得,滑动变阻器两端允许加的最大电压:U滑大=I大R滑大=2A×10Ω=20V;
(2)由图知,R0与R串联,由串联电路特点和欧姆定律可得两次电路中电流:
两次滑动变阻器消耗的功率相同,即PR=PR′,根据P=IR可得:解得:R0=4Ω.
2.(2016•苏州)如图所示,电源电压U为6V并保持不变,滑动变阻器规格为“24Ω 1”.当滑片P移至最左端时,灯泡正常发光,电流表示数0.5A;当滑片P移至中点时,电流表示数为0.3A.
(1)滑片P在最左端时,5min内电流通过灯泡做功多大? (2)滑片P在中点时,灯泡的实际功率多大?
2
解:(1)滑片P在最左端时,5min内电流通过灯泡做的功:WL=UILt=6V×0.5A×5×60s=900s; (2)滑片P在中点时,电流表示数为0.3A,滑动变阻器两端的电压:
,
因串联电路中总电压等于各电压之和,所以,灯泡两端的电压:UL′=U-U滑=6V-3.6V=2.4V, 灯泡的实际功率:PL=UL′I=2.4V×0.3A=0.72W.
3.(2016·淄博)如图所示,小灯泡L标有“2.5V 1.5W”的字样,电源电压6V保持不变,R2为定值电阻.
(1)开关S、S1、S2都闭合时,R2消耗的电功率为3W,求R2的阻值;
(2)闭合S,断开S1、S2,移动滑动变阻器的滑片P使小灯泡正常发光,求此时滑动变阻器接入电路的电阻值(计算结果保留整数).
解:(1)开关S、S1、S2都闭合时,R1与R2并联,因并联电路中各支路两端的电压相等, 所以,由P=
可得,R2的阻值:R2==
=12Ω;
(2)闭合S,断开S1、S2时,R1与L串联,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且灯泡正常发光,
所以,R1两端的电压:U1=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V, 由P=UI可得,电路中的电流:I==
=0.6A,
≈6Ω.
此时滑动变阻器接入电路的电阻值:R1==
4.(2016•宿迁)如图所示电路,R1=20Ω,R2=10Ω,电源电压保持不变,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.6A. (1)求电源电压;
(2)当S2断开,S1、S3闭合时,求电流表的示数;
(3)电路如何连接时,电路消耗的电功率最小?并求出该最小值.
解:(1)由电流,
电路图知,当S1闭合,S2、S3断开时,只有R2连入电路中,电流表测R2的
由可得电源电压:U=U2=I2R2=0.6A×10Ω=6V;
(2)由电路图知,当S2断开,S1、S3闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流, 由并联电路电压特点知:U=U1=U2=6V, 由并联电路的电流特点和可得,电流表示数:
;
(3)电源电压保持不变,由可知当电路中电阻最大时功率最小,由图知,当只闭合S2
时两电阻串联,电路中电阻最大,所以电路消耗的最小功率为:
5.(2016·遵义)如图所示,电源电压保持不变,灯丝电阻不受温度影响,滑动变阻器的最大电阻为12,当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,电压表示数为6V;当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,电流表的示数为2A, (1)电源电压是多少?
(2)S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L在10min内消耗的电能是多少?
解:(1)当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L与R串联,电压表测量
R两端的电压,电流表测量电路电流;电路中的电流:
设灯L的电阻为RL,电源电压为U;
由串联电路电压规律和欧姆定律可得:Ua+IRL=U,即6V+0.5A×RL=U------①
当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,灯L与R并联,电流表测量干路电流; 由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则I=IL+I滑,联立①②解得:U=12V,RL=12Ω;
(2)当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L与R串联,此时电路电流为0.5A;
则灯L在10min内消耗的电能:WL=IRLt=(0.5A)×12Ω×10×60s=1800J.
6.(2016·雅安)有两只灯泡,A灯“6V 6W”,B灯“6V 3W”.A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示.
(1)将A、B并联接在6V电源两端,求干路上的电流;
(2)将A与一个滑动变阻器(20Ω 2A)串联接在6V电源两端,如图乙所示.调节滑动变阻器,当滑动变阻器的功率为A灯功率的两倍时,求滑动变阻器的功率.
2
2
解:(1)将A、B并联接在6V电源两端,两灯泡两端的电压均为6V,由图甲可知,通过两灯泡的电流分别为IA=1.0A,IB=0.5A,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
I=IA+IB=1.0A+0.5A=1.5A;
(2)将A与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端时,因串联电路中各处的电流相等,且滑动变阻器的功率为A灯功率的两倍,所以,由P=UI可知,U滑=2UA′,
串联电路中总电压等于各分电压之和,电源的电压:U=U滑+UA′=2UA′+UA′=3UA′=6V, 解得:UA′=2V,U滑=2UA′=2×2V=4V,由图象可知,此时电路中的电流I=0.5A, 则滑动变阻器的功率:P滑=U滑I=4V×0.5A=2W.
7.(2016•黔东南州)如图所示,电路中定值电阻R1=20Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不为,当滑片在a端时,电流表示数为0.3A,滑片在b端时电压表示数为4V.求: (1)滑动变阻器R2的最大阻值; (2)R1的电小电功率.
解:(1)当滑片在a端时,滑动变阻器短路,只有R1工作,由
得电源电压:
U=I1R1=0.3A×20Ω=6V;
滑片在b端时,滑动变阻器达到最大阻值,和R1串联,
根据串联电路的分压特点可得:
解得:滑动变阻器R2的最大阻值R2=40Ω;
(2)当滑动变阻器的阻值最大时,电路中的电流最小,R1消耗的电功率最小,此时R1两端的电压U1=U-U2=6V-4V=2V,
R1消耗的最小电功率
8.(2015·连云港)如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻,将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I间的关系图象如图乙所示,求:
(1)滑动变阻器R的最大阻值; (2)R0的阻值和电源电压;
(3)当滑片滑到滑动变阻器的中点时,电阻R0消耗的功率,
(1)滑片位于a端时,对应的电压表和电流表的示数分别为8.0V和0.4A,则滑动变阻器的最大阻值为:RU8.0V20; I0.4A(2)当滑片位于a端时,有U总UIR08.0V0.4AR0;
当滑片位于b端时,有U总IR01.2AR0,可得R010,U总12V;
(3)当滑片滑到滑动变阻器的中点时,电路中的电流为:
IURR0212V0.6A20102,电阻
R0消耗的功率为:
P0I2R0(0.6A)2103.6W