2020年中考物理计算题解题攻略专题4-1 中考力电综合计算题

专题4.1 初中力电综合计算题

解决力电综合计算题一般涉及到的物理公式包含速度公式、密度公式、重力公式、压强公式、浮力公式、机械功和功率、机械效率公式、电功公式、做功公式等；涉及到的物理规律有二力平衡条件、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、欧姆定律、焦耳定律等。

【例题1】（2018•泰安）某物理兴趣小组设计了一个重压报警装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长120cm，O为支点，AB：OB=5：1；已知报警器R0的阻值恒为10Ω，重压传感器R固定放置，R的阻值随所受重压F变化的关系如表所示。闭合开关S，水平踏板空载时，电压表的示数为2V；当水平踏板所受重压增大，电压表示数达到5V时，报警器R0开始发出报警信号。踏板、压杆和杠杆的水平均忽视不计。求：

（1）电源电压为多少？

（2）当报警器开始报警时，踏板设定的最大重压值为多少？

（3）若电源电压变为14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大重压值时报警，应在杠杆上水平调节踏板触点B的地方。试计算说明触点B应向什么方向移动多少厘米？

【答案】（1）电源电压为11V；

（2）当报警器开始报警时，踏板设定的最大重压值为150N；

（3）若电源电压变为14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大重压值时报警，应在杠杆上水平调节踏板触点B的地方，触点B应该向左移动8cm。

【分析】（1）闭合开关时，重压传感器R和R报警器R0串联，电压表测报警器R0两端的电压，

由表格数据可知，当踏板空载时（F=0N），重压传感器的电阻为R=45Ω，已知R0=10Ω，电压表的示数为2V，

此时电路中的电流：I= U0/ R0=2V/10Ω=0.2A，

电源电压为：U=I（R+R0）=0.2A×（10Ω+45Ω）=11V；

（2）报警器R0开始发出报警信号时，其电压为U0′=5V，

此时电路中的电流：I′=U0′/ R0=5V/10Ω=0.5A，

传感器两端的电压：U传=U﹣U0′=11V﹣5V=6V，

此时传感器的阻值：R′= U传/ I′=6V/0.5A=12Ω，

由图象可知，当传感器的阻值为12Ω时，对应的重压F压=25N，

由题知，ABO为一水平杠杆，O为支点，AB：OB=5：1，则OB=OA/6=1/6×120cm=20cm，

依据杠杆平衡条件可得：F压×OA=F踏×OB，即25N×6=F踏×1，

解得F踏=150N，即踏板设定的最大重压值为150N；

（3）若电源电压增大变为14V时，R0两端分得的电压增大，依据串联电路的分压特征可知，应增大压敏电阻分担的电压，保证R0两端分得的电压不变，此时就应该增大压敏电阻的阻值；

因压敏电阻的阻值随所受重压的增大而减小，所以应该减小压杆对传感器的重压，由杠杆平衡条件F压×OA=F踏×OB可知，OA不变，F踏不变，所以F压和OB成正比，要减小压杆对传感器的重压，应减小OB，即把踏板触点B向左移动。

若电源电压变为14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大重压值时报警（即电压表示数仍然为5V），电路中的电流仍为0.5A；

报警时重压传感器的电阻：R″= /I= /0.5A =18Ω；

由图象可知，当传感器的阻值为18Ω时，对应的重压为F压′=15N，

依据杠杆平衡条件可得：F踏×OB′=F压′×OA，即150N×OB′=15N×1.2m，

解得OB′=0.12m=12cm；

移动的距离：s=OB﹣OB′=20cm﹣12cm=8cm，

故触点B应该向左移动8cm。

【例题2】（2019贵州黔东南）某同学设计了一个借助如图1所示的电路来测量海水的深度，其中R1＝2Ω是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体重压F的变化关系如图2所示，电源电压维持6V不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中，放入海水中维持受力面水平，且只有一个面积为0.02m2的面承受海水重压。（设海水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

（1）当电流表示数为0.2A时，求压敏电阻R2的阻值；

（2）如图2所示，当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强；

（3）若电流的最大测量值为0.6A，则用此办法能测出海水的最大深度是多少？

【答案】（1）当电流表示数为0.2A时，压敏电阻R2的阻值为28Ω；

（2）当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，压敏电阻R2所在深度处的海水压强为2×106Pa；

（3）若电流的最大测量值为0.6A，则用此办法能测出海水的最大深度是500m。

【分析】（1）由I＝可得，当电流表示数为0.2A时电路的总电阻：

R总＝＝＝30Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，压敏电阻R2的阻值：

R2＝R总﹣R2＝30Ω﹣2Ω＝28Ω；

（2）当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，由图2可知，压敏电阻遭到的重压F＝4×104N，

此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：

p＝＝＝2×106Pa；

（3）当电流表的示数I′＝0.6A时，用此办法能测出海水的深度最大，

此时电路的总电阻：

R总′＝＝＝10Ω，

此时压敏电阻的阻值：

R2′＝R总′﹣R2＝10Ω﹣2Ω＝8Ω，

由图2可知，压敏电阻遭到的重压F′＝10×104N，

此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：

p′＝＝＝5×106Pa，

由p＝ρgh可得，用此办法能测出海水的最大深度：

h＝＝＝500m。

1．（2019江苏南京）在综合实践活动中，科技小组设计了一个由压敏电阻控制的报警电路如图所示，电源电压恒为18V，电阻箱最大阻值为999.9Ω．报警器（电阻不计）通过的电流达到或超越10mA会报警，超越20mA会损毁。压敏电阻Rx在重压低于800N的首要条件下，其阻值随重压F的变化规律如下表所示。

（1）为不损毁元件，报警电路允许消耗的最大功率是多少？

（2）在压敏电阻Rx所受重压低于800N的首要条件下，报警电路所选滑动变阻器的最大阻值不能小于多少？

（3）现需要压敏电阻遭到的重压达到或超越200N时，电路报警根据下列步骤调试此报警电路：

①电路接通前，滑动变阻器滑片P置于b端；依据实验需要，应将电阻箱调到肯定的阻值，这一阻值为__________Ω；

②将开关向__________端（填数字）闭合，调节__________，直至__________；

③维持__________，将开关向另一端闭合，报警电路即可正常用。

（4）对（3）中已调试好的报警电路，现需要压敏电阻遭到的重压达到或超越700N时，电路报警，若电源电压可调，其它条件不变，则将电源电压调为__________V即可。

【答案】（1）为不损毁元件，报警电路允许消耗的最大功率是0.36W；（2）在压敏电阻Rx所受重压低于800N的首要条件下，报警电路所选滑动变阻器的最大阻值不能小于1540Ω；（3）①500；②2；滑动变阻器的滑片P；报警器报警；③滑动变阻器的滑片P地方不变；（4）16。

【分析】A.了解电路的最大电流和电源电压，依据P＝UI求出功率。

B.从表格数据知，压敏电阻每增加50N，电阻减小20Ω，求出重压为800N时的电阻，了解电源电压和报警时的电流求出电路总电阻，依据电阻的串联求出滑动变阻器的最大阻值至少为多少。

C.进行报警器调试时，

第一，确定设定的重压。

第二，在表格中找到重压对应的电阻，让电阻箱调到压敏电阻设定重压的电阻值，电路接通2时，滑动滑动变阻器的滑片，使电路电流为报警电流0.01A，此时可以计算滑动变阻器此时的电阻。

第三，维持滑动变阻器的滑片地方不变，用压敏电阻代替电阻箱，电路接通1，电路即可正常报警。

D.由表格计算压敏电阻700N时的电阻，此时滑动变阻器的电阻不变，求出电路总电阻，了解报警电流，可以求出电源电压。

（1）由题知，电源电压为18V，电路中最大电流为20mA＝0.02A，

则报警电路允许消耗的最大功率：P最大＝UI最大＝18V×0.02A＝0.36W；

（2）报警时电路中的最小电流是10mA＝0.01A，由欧姆定律可得，此时报警电路的总电阻为：

R总＝＝＝1800Ω，

由表格数据可知，压敏电阻遭到的重压每增加50N，其电阻会减小20Ω，

则压敏电阻遭到的重压为800N时，其阻值为：RX＝580Ω﹣×20Ω＝260Ω，

所以，滑动变阻器的最大阻值至少为：R滑＝R﹣RX＝1800Ω﹣260Ω＝1540Ω；

（3）①由表格数据可知，压敏电阻遭到的重压达到200N时，其对应的电阻值RX'＝500Ω。

②为使报警电路可正常用，应先让电阻箱调到压敏电阻达到设定重压时的电阻值500Ω，再将开关向2端闭合（电阻箱与滑动变阻器串联），调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为报警电流0.01A，报警器报警。此时滑动变阻器的阻值：R滑'＝R总﹣RX'＝1800Ω﹣500Ω＝1300Ω；

③维持滑动变阻器滑片P地方不变，将开关向1端闭合，压敏电阻和滑动变阻器串联，电路即可正常报警。

（4）对（3）中已调试好的报警电路，滑动变阻器的电阻不变，即R滑'＝1300Ω，

因压敏电阻遭到的重压每增加50N，其电阻会减小20Ω，

则压敏电阻遭到的重压为700N时，其阻值为：RX″＝580Ω﹣×20Ω＝300Ω，

此时电路的总电阻：R总′＝R滑'+RX″＝1300Ω+300Ω＝1600Ω，

此时电源电压应为：U′＝IR总′＝0.01A×1600Ω＝16V。

2．（2019山东枣庄）节能减排，绿色环保，新能源汽车成为将来汽车进步的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：

倘若汽车上只有司机一人，水平为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW•h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g＝10N/kg，试问：

（1）电动机的工作原理是__________（选填“电流的磁效应”、“磁场对电流有哪些用途”）电动汽车前进和倒退是通过改变__________来改变电动机的转动方向的。

（2）电动汽车对水平地面的压强是多少？

（3）电动汽车牵引力所做的功是多大？

（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？

【答案】（1）磁场对电流有哪些用途；电流的方向；

（2）电动汽车对水平地面的压强为4.5×105Pa；

（3）电动汽车牵引力所做的功为2.592×107J；

（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是80%。

【分析】（1）电动机的工作原理是磁场对电流有哪些用途；

电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流和磁场方向有关，而改变电流方向更为便捷；即改变通电导体的电流电动汽车前进和倒退是通过改变电流的方向来改变电动机的转动方向的。

（2）电动汽车对水平地面的重压为：

F＝G＝（m1+m2）g＝（1380kg+60kg）×10N/kg＝1.44×104N；

电动汽车对地面的压强为：

p4.5×105Pa；

（3）电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡，

则电动汽车遭到的牵引力为：

F＝f＝0.05G＝0.05×1.44×104N＝720N；

则电动车行驶60km，牵引力做的功为：

W＝Fs＝720N×36×103 m＝2.592×107J；

（4）这个过程耗电：

W总＝9kW•h＝9×3.6×106 J＝3.24×107J；

电动汽车电能转化为机械能的效率：

η100%＝80%。

3．（2019湖南长沙）重压传感器是电子秤中的测力装置，可视为阻值随重压而变化的压敏电阻。小刚从某废旧电子秤上拆下一个重压传感器，探究其阻值与所受重压大小（低于250N）的关系，如图是小刚设计的实验电路图。电源电压恒定，R0为定值电阻，R1为重压传感器。

（1）连接电路时开关应__________，电路中R0有哪些用途是__________。

（2）闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压，电路出现的问题是__________；排除问题后，渐渐增大R1遭到的重压，闭合开关，读出电流表和电压表的示数，计算出对应的R1的阻值，记录如表，第5次测深时，电压表示数为4V．电流表示数为0.2A．此时R1的阻值为__________欧。请依据表中的数据在图2中画出R1随F变化的关系图象。

（3）通过实验探究可总结出，R1的阻值随重压F大小变化的关系式为__________，当R的阻值为32时，R1上遭到的重压是__________N，若此重压为重压传感器在电子称正常工作时遭到的重压，则电子秤应显示__________kg。

【答案】（1）断开；保护电路；（2）R1断路；20；（3）R1＝60﹣0.2F；140；14。

【分析】（1）为了保护电路，连接电路时，开关应断开；

由于串联电阻起分压用途，所以电路中串联电阻R0是为了保护电路；

（2）电流表无示数，电路发生断路，电压表等于电源电压，则与电压表并联的电阻丝R1断路；

依据欧姆定律I＝知，

第5次电阻值为：R1＝＝＝20Ω；

把重压大小作为横坐标，把电阻大小作为纵坐标，在坐标系中描点连线即可得压敏电阻R1的阻值随重压F的大小变化的图象，如图：

（3）依据R1的阻值随重压F的大小变化的图象可知，压敏电阻R1的阻值与重压F成一次函数关系，设它们的关系式为R1＝kF+b﹣﹣﹣①。

把F＝50N，R1＝50Ω和F＝100N，R1′＝40Ω代入①式可得：

50＝50k+b﹣﹣﹣﹣②，40＝100k+b﹣﹣﹣③

联立方程②③可得：k＝﹣0.2，b＝60，

所以它们的关系式为R1＝60﹣0.2F；

把R＝32Ω代入R1＝60﹣0.2F，即32＝60﹣0.2F，解得F＝140N，

由于重压等于重力，所以G＝F＝140N，

物体的水平：m＝＝＝14kg。

4.（2019山西）小明携带水平为10kg的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查看，D2503次列车时刻表如下表。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.8×105N，供电电路输入动车组列车的电功率恒为2×107W．（g取10N/kg）

请你依据以上信息，解答下列问题：

（1）求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。

（2）求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。

【答案】（1）该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功为1.008×1011 J。

（2）该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率为80%。

【分析】（1）由表可知，太原南站到运城北站动车组行驶路程s＝360km＝3.6×105m，

所以动车组列车做的功：

W＝Fs＝2.8×105N×3.6×105 m＝1.008×1011 J；

（2）由表可知，动车组列车从太原南站到运城北站的时间：

t＝10：10﹣8：25＝1h45min＝6300s，

由P＝可得，动车组消耗的电能：

W电＝Pt＝2×107w×6300s＝1.26×1011J，

所以电能转化为机械能的效率：

η＝×100%＝×100%＝80%。

5．（经典能力题）新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等很多优势，以后有望取代燃油车成为大家平时用的要紧交通工具，目前常德的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总水平为2.4×103kg．每一个车轮与地血的接触面积为0.01m2．当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它遭到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V，通过电动机的电流为60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求：

（1）该电动汽车此时对地面的压强；

（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率；

（3）该电动汽车电动机线圈的电阻。

【答案】（1）该电动汽车车此时对地面的压强是6×105Pa；

（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率是6.25%；

（3）该电动汽车电动机线圈的电阻是2Ω。

【分析】（1）电动汽车对水平地面的重压：F=G=mg=2.4×103kg×10N/kg=2.4×104N，受力面积S=4S0=4×0.01m2=0.04m2，

电动汽车对水平地面的压强：p===6×105Pa；

（2）电动汽车在水平路面上匀速行驶，则汽车遭到的牵引力F=f=0.02G=0.02×2.4×104N=480N，汽车匀速行驶牵引力做功的功率：P有用=Fv=480N×25m/s=1.2×104W；

电动汽车行驶消耗的电功率：P电=UI=320V×60A=1.92×104W；

则该电动车将电能转化为机械能的效率：η=×100%=×100%=62.5%；

（3）若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，则电动机线圈的发热功率为：

P热=P电﹣P有用=1.92×104W﹣1.2×104W=7.2×103W，

依据P=I2R可得：线圈的电阻R===2Ω。

6.（2018河南）小强同学借助学过的物理常识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右

端和金属滑片P固定在一块（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），定值电阻R0=5Ω，  

a  b是一根长5 cm的均匀电阻丝，其阻值为25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程0——0.6A，

请回答：

（1）小强在电路中连入R0的目的是__________。

（2）当拉环不受力时，滑片处与a端，闭合开关S后电流表的读数是多少？

（3）已知该弹簧伸长的长度△L，与所受拉力F间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处时，用途在拉环上水平向右的拉力是多大？

【答案】（1）保护电流表（2）0.1A（3）400N

【分析】（1）电路中需要接入R0，其目的是保护电流表．

（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关S后电流表的读数应为I=0.1A．

（3）当电流表读数为0.3A时，

依据欧姆定律，可得R0两端的电压为U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V，

则R1两端的电压为：U1=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V，

故R1接入电路部分的电阻R1=5Ω，

因电阻丝的电阻值与长度成正比，

故可知弹簧被拉长的长度为△L=4cm，

对照图乙，可知用途在拉环上的水平向右的拉力为F=400N．

7.（2018云南）两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具，倍受青年的喜欢（如图所示）．下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数．

（1）图中小景的水平为40kg，汽车轮胎与地面的总接触面积为0.01m2，求地面遭到的压强（g取10N/kg）

（2）若电动机以额定功率工作，求锂电池充足一次电最多可骑行的时间（精准到0.1）

（3）锂电池充足电后，电动车在平直的公路上匀速行驶，遭到的平均阻力为96N，最多能连续行驶17.28km，求电动车工作的效率．

【答案】（1）地面遭到的压强为6×104Pa；

（2）锂电池充足一次电最多可骑行的时间为5924.6s；

（3）电动车工作的效率为80%．

【分析】小景骑车时对地面的重压等于小景和电动车的重力之和，依据F=G=mg求出其大小，又了解汽车轮胎与地面的总接触面积，依据p=F/S求出地面遭到的压强；

由表格数据可知锂电池的电压和容量，依据W=UIt求出锂电池充足一次电储存的电能，依据P=W/t求出电动机以额定功率工作时最多可骑行的时间；

电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状况，遭到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，依据W=Fs求出牵引力做的功，依据η=×100%求出电动车工作的效率．

（1）小景骑车时对地面的重压：

F=G总=（m车+m人）g=（20kg+40kg）×10N/kg=600N，

地面遭到的压强：p=F/S=600N /0.01m2=6×104Pa；

（2）锂电池充足一次电储存的电能：W电=UIt=48V×12A×3600s=2.0736×106J，

由P=可得，最多可骑行的时间：

t′==≈5924.6s；

（3）电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状况，遭到的牵引力和阻力是一对平衡力，

则牵引力F=f=96N，

牵引力做的功：W=Fs=96N×17.28×103m=1.65888×106J，

电动车工作的效率：

η=×100%=×100%=80%．

8.（2018湖北随州）如图所示是一直流电动机提高重物的装置。已知重物水平m =50kg，电源电压U =110V维持不变，电动机线圈的电阻R = 4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提高重物时，电路中的电流I = 5A（g=10N／kg）。求：

（1）电源的输出功率；

（2）电动机线圈电阻R的发热功率；

（3）试从能量转化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。

【答案】（1）550W；（2）100W；（3）0.9m/s。

【分析】（1）P出 = UI =110V×5A = 550W

（2）P热 = I2R = 2×4Ω= 100W

（3）因能量守恒，电动机对重物做的功的功率为：

P有用= P出—P热=550W－100W=450W

又由于：P= t= t=F×t=Fv，

且匀速向上提高重物时：F=G=mg=50kg×10N／kg=500N，

所以：v = F= 500N=0.9m/s.

9.（2019成都模拟题）如图甲所示，某工厂要研发一种新型材料，需要对该材料的承受的撞击力进行测试．在测试时将材料样品（不计水平）平放在重压传感器上，闭合开关s，由静止自由释放重物，经撞击后样品材料仍完好无损．从重物开始下落到撞击样品的这个过程中，电流表的示数I随时间t变化的图象如图乙所示，重压传感器的电阻R随重压F变化的图象如图丙所示．电源的电压U=24V，定值电阻R0=10Ω．求：

（1）在重物下落的过程中，重压传感器的电阻是多少？

（2）在撞击过程中，样品遭到的最大撞击力是多少？

【答案】（1）在重物下落的过程中，重压传感器的电阻是110Ω．

（2）在撞击过程中，样品遭到的最大撞击力是600N．

【分析】由图丙所示图象求出重物下落过程电路电流，然后应用欧姆定律求出重压传感器的电阻．由图象求出最大电流，然后求出重压传感器电阻，再由图丙求出撞击力．

（1）由图乙可知，在重物没撞击传感器的过程中，

电路中的电流I=0.2A，

依据欧姆定律：I=U/R可知，

定值电阻R0两端的电压：U0=IR0=0.2A×10Ω=2V

重压传感器两端的电压为：UN=U﹣U0=24V﹣2V=22V

依据欧姆定律：I=U/R可知，

重压传感器的电阻：RN= UN/ I= 22V /0.2A =110Ω

（2）由图丙可知，撞击力最大时，电阻最小，电流最大.

又由图乙可知，最大的电流为Im=1.2A

依据欧姆定律：I=U/R可知

电源电压：U=Im（R0+R）

重压传感器的电阻：R=U/ Im﹣R0=24V/1.2A﹣10Ω=10Ω，

由图丙可知，此时遭到撞击力：F=600N.

10.（2019齐齐哈尔模拟题）近年来，我市的轿汽车市场场十分热门，各种新型轿车驶进千家万户。如图乙所示为某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。其中电源电压恒为6V，R0是阻值为5Ω的定值电阻，A是油量指示表（实质是一只电流表，油量的变化通过电流的变化同步显示出来）。Rx为压敏电阻，它的电阻随遭到的重压变化关系如下表。（取g＝10N/kg）

（1）若轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中遭到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图丙所示，在0～25s时间内，轿车的牵引力与阻力关系可能的是：牵引力________阻力（选填“大于”、“等于”、“小于”、“大于或等于”）。

（2）由（1）中的条件求在0～5s时间内轿车发动机做功多少?

（3）假如空油箱的水平为5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少?

（4）若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，求油箱的容积。（ρ汽油=0.7×103kg/m3）

【答案】（1）大于或等于

（2）轿车发动机做功W＝Pt＝90×103W×5s＝4.5×105J

（3）I＝0.015A（4）0.05m3

【分析】（1）从图象可以看出，在0～25s时间内，轿车的速度从渐渐变大，到匀速运动；速度渐渐变大时，牵引力大于阻力，速度不变时，受力平衡，牵引力等于阻力；所以轿车的牵引力与阻力关系可能的是大于或等于；

（2）轿车的功率P=90kW=9×104W，

轿车发动机做功：W=Pt=9×104W×5s=4.5×105J；

（3）空油箱的重力G油箱=m油箱g=5kg×10N/kg=50N，

从表中可以看出，50N重压对应的电阻值为395Ω，

电阻Rx与电阻R0串联，电路中的总电阻R1=Rx+R0=395Ω+5Ω=400Ω，

电流表的示数为：I===0.015A；

（4）油箱加满油时，电路中的电流为I′=0.6A，

由I=得，电路中的总电阻为：

R′===10Ω，

压敏电阻的阻值为：R=R′﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω，

查表可知，压敏电阻遭到的重压为400N，则油箱和油重力为400N，

油的重力为：G油=400N﹣50N=350N，

油的水平为：m油= G油/g =35kg，

油的体积：V油= m油/ρ油=0.05m3，

油箱的容积等于油的体积，为0.05m3．

11.（2019陕西模拟题）如图中甲是电子秤的原理图（图中重压表是用电流表改装的）。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，重压传感器Rx的阻值随所受重压F变化的图像如图乙，重压传感器表面能承受的最大重压为400N，压杆与重压传感器的接触面积是2×104m2（托盘和压杆的水平可以忽视不计）。求：

（1）该重压传感器能承受的最大压强；

（2）当重压为200N时，由乙图可知重压传感器Rx的阻值是多少？

（3）当重压为200N时，通过R0的电流为多少？R0消耗的电功率为多少？

【答案】（1）2.78×106Pa   （2）180Ω   （3）0.6W

【分析】（1）重压传感器能承受的最大压强：

p=F/S==2×106Pa；

（2）由图乙知，当重压为200N时，由乙图可知重压传感器Rx的阻值是180Ω；

（3）由图甲知，R0与Rx串联，所以当电压为200N时，通过R0的电流：

I0=I=U/R=0.1A；

R0消耗的电功率：P0=U0I0=I02R0=（0.1A）2×60Ω=0.6W．

12.（2019兰州模拟题）为倡导环保，促进节能减排，鼓励用新能源，国家税务总局等部门颁布有关免征车船税打折政策，纯电动汽车也在免税之列．

一辆纯电动客车铭牌上部分参数如表格所示．某次搭载乘客时车与人的总水平为15000kg，假设车在额定功率下以20m/s的速度沿水平路面匀速行驶20min，所受阻力为车与人总重力的0.02倍，g取10N/kg．求：

（1）电动机的额定电流；

（2）该过程客车消耗的电能；

（3）该过程客车所受阻力的大小；

（4）该过程客车牵引力所做的功．

【答案】（1）150A（2）1.08×108J（3）3×103N（4）7.2×107J

【分析】

（1）I=P/U=9×104W/600V=150A

（2）W=Pt=9×104W×1200s=1.08×108J

（3）G=mg=1.5×104kg×10N/kg=1.5×105N

f=0.02G=0.02×1.5×105N=3×103N

（4）因客车做匀速运动，牵引力F=f

s＝vt=20m/s×1200s=2.4×104m

W=Fs=3×103N×2.4×104m=7.2×107J

13.（2019安徽模拟题）国内规定的饮酒后驾驶车和醉酒后驾驶车标准如表．如图甲是对驾驶员进行现场测试的呼气式酒精测试仪，用于测试驾驶员员呼气酒精浓度．呼气中的酒精浓度与血液中的酒精浓度关系为：血液酒精浓度X=呼气酒精浓度y×2200．

酒精测试仪由酒精气体传感器（等于随呼气酒精浓度变化的变阻器），与一个定值电阻及一个电压表组成，图乙是它的原理图，电源电压1.5V，定值电阻R1=40Ω，传感器的电阻值R2与呼气酒精浓度y的关系如图丙所示．测试时，按下开关等仪器正常后，被测者口含紧吹气管吹气4s，测试仪显示结果．

①某驾驶员同意测试，电压表示数是0.5V．该驾驶员测试结果是什么种类？

②假如被测者测试时，口没含紧吹管吹气，请依据流体压强与流速的关系，剖析对测试结果的影响．

【答案】①某驾驶员同意测试，电压表示数是0.5V．该驾驶员测试结果是非饮酒后驾驶驶；②假如被测者测试时，口没含紧吹管吹气，被测者呼出的气体流动加快，压强减小，周围的空气向被测者呼出的气体流动，一块进入仪器内，等于把呼气中的酒精浓度稀释了，测试到的酒精浓度比被测者实质的呼气酒精浓度低．

【分析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，当电压表的示数为0.5V，依据串联电路的电压特征求出R2两端的电压，依据串联电路的电流特征和欧姆定律求出电路中的电流；再依据欧姆定律求出R2的阻值；依据图象读出呼气酒精浓度；流体压强与流速的关系：流速越大的地方压强越小．

（1）由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，

当电压表示数是0.5V时，依据串联电路的电压特征可知R2两端的电压：

U2=U﹣U1=1.5V﹣0.5V=1V，

因串联电路中各处的电流相等，

所以，电路中的电流：I=I2=I1= U1/I1 ==0.0125A；

则R2的阻值：R2= U2/I2 ==80Ω；

由图象可知，当R2=80Ω时，呼气酒精浓度为5×10﹣3mg/100mL；

则血液酒精浓度X=呼气酒精浓度y×2200=5×10﹣3mg/100mL×2200=11mg/100mL；

由表格数据可知：血液酒精浓度X=11mg/100mL＜20mg/100mL，是非饮酒后驾驶驶；

（2）假如被测者测试时，口没含紧吹管吹气，被测者呼出的气体流动加快，压强减小，周围的空气向被测者呼出的气体流动，一块进入仪器内，等于把呼气中的酒精浓度稀释了，测试到的酒精浓度比被测者实质的呼气酒精浓度低．

14.（2018湖南岳阳）小雯设计了一个测量物体重力的托盘称，如图是原理示意图，其中的托盘用来放置被测物体的，OBA是可以绕0点转动的杠杆，R1是重压传感器，（其电阻值会随所受重压大小变化而变化，变化关系如下表），R0为定值电阻，  显示重力大小的仪表是一个量程为0——3V的电压表，已知OA∶OB=2∶1，R0=100Ω，电源电压恒为3V（忽视托盘、杠杆及压杆的重力）

（1）拖盘上没物体时，重压传感器R1的电阻值

（2）当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图，则此时重压传感器R1上的电压是多少？

（3）第（2）题中被测物体的重力是多少？

【答案】（1）300；（2）1V；（3）所测物体的最大重力为400N．

【分析】（1）由表格可知，当重压为0时，重压传感器的电阻为300Ω；

当物体重力增加时，重压传感器R1的电阻值变小，串联电路的总电阻变小，依据欧姆定律可知电路中总电流变大，定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数变大．

（2）电压表量程为0～3V，则最小分度为0.1V，则示数U0=2V；

由串联电路的电压规律可得：

U1=U-U0=3V-2V=1V；

电路中的电流为I1=I0= U0/R0==0.02A；

重压传感器R1上的阻值为R1= U1/I1 ==50Ω； 

查表得：F=250N；

由杠杆的平衡可得：GlOB=FlOA，

G===500N； 

（3）杆秤到最大称量时，电阻R0两端的电压U0′=3V，

由串联电路的电压规律可得：

U1′=U-U0′=6V-3V=3V；

电路中的电流为I1′=I0′===0.03A；

重压传感器R1上的阻值为R1′===100Ω； 

查表得：F′=200N；

由杠杆的平衡可得：GlOB=FlOA，

G最大===400N； 

15．（2019哈尔滨模拟题）图甲是海上打捞平台装置示意图，用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上一直以0.05m/s的速度匀速吊起，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图象（不计摩擦、水的阻力及绳重，ρ水=1.0×103kg/m3．g=10N/kg）。请解答下列问题：

（1）物体A的体积是多少？

（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%，当物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？

（3）当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380V，通过的电流为5A，电动机线圈的电阻为多少？（不计电动机内部摩擦）

【答案】（1）1m3；（2）85.7%；（3）6Ω。

【分析】（1）当物体在水中时，排开水的体积不变、遭到水的浮力不变，拉力较小，拉力F1=G﹣F浮；当物体露出水面时，拉力较大，拉力F2=G；据此求物体遭到的浮力，再借助阿基米德原理F浮=ρ水V排g=ρ水Vg求物体的体积；

由题知，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图象，

当物体浸没在水中时，因为物体遭到水的浮力，所以此时滑轮组对物体的拉力较小，由图乙可知，此时滑轮组对物体的拉力：F1=2×104N，

当物体完全露出水面后，拉力较大，由图乙可知，此时滑轮组对物体的拉力：F2=G=3×104N；

则物体浸没在水中时遭到的浮力：F浮=G﹣F1=3×104N﹣2×104N=1×104N，

由F浮=ρ水V排g=ρ水Vg可得物体的体积：

V===1m3；

（2）不计摩擦、水的阻力及绳重，物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率η===，据此求动滑轮体重力；当物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率η′===；

不计摩擦、水的阻力及绳重，物体A完全浸没在水中时，滑轮组对物体的拉力F1做的功为有用功，

此时滑轮组的机械效率：

η======80%，

解得动滑轮的重力：G轮=5000N；

当物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率：

η′====×100%≈85.7%；

（3）不计摩擦、绳重，当物体A完全离开水面后，电动机施加的拉力F=（G+G轮），借助P===Fv求电动机做的有用功率，借助P=UI求电流做功的功率，电动机线圈的发热功率（额外功率）等于电流做功的功率减去电动机做的有用功率，再借助P=I2R求电动机线圈的电阻。

由图知n=2，不计摩擦、绳重，当物体A完全离开水面后，电动机施加的拉力：

F=（G+G轮）=（3×104N+5000N）=1.75×104N，

由P===Fv可得，电动机做的有用功率：

P有用=Fv绳=F×2v物=1.75×104N×2×0.05m/s=1750W，

电流做功的功率：

P=UI=380V×5A=1900W，

则电动机线圈的发热功率（额外功率）：

P热=P﹣P有用=1900W﹣1750W=150W，

由P热=I2R可得电动机线圈的电阻：

R===6Ω。

16．（2019福建）体感器的可以把力学习物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接引用力的大小。测量重压大小的重压传感器，工作原理如图所示，其中M、N均为绝缘材料，M、N间有可缩短的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一块，电源电压恒为12V，已知重压F的大小与R2的阻值大小成正比率关系。闭合开关S，重压F0=0时，滑片P在最上端；重压F1=1N时，电流表示数为1A，电压示数为3V，当滑片P滑至最下端时，电压表示数为7.5V．求：

（1）定值电阻R1的大小；重压F1与R2阻值之比k；

（2）当滑片P滑至最下端时，重压F2的大小；

（3）重压F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。

【答案】（1）定值电阻R1为9Ω；重压F1与R2阻值之比k为N/Ω；

（2）当滑片P滑至最下端时，重压F2为5N；

（3）重压F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式为F=（N）。

【分析】（1）由图可知，R1、R2串联，电压表测R2两端电压，电流表测电路中电流，

当F1=1N时，电流表示数为1A，电压数为3V，由串联电路特征可知，此时U1=U﹣U2=12V﹣3V=9V，并且：I1=I2=1A，

由欧姆定律可得，R1的阻值：R1===9Ω；

此时R2连入电路的阻值：R2===3Ω，

所以重压F1与R2阻值之比：k===N/Ω，

（2）当滑片P滑至最下端时，变阻器连入阻值最大，电压表示数为7.5V，

此时电路中电流：I'=I2′=I1′====0.5A，

所以R2的最大值：R2最大===15Ω，

由于重压F的大小与R2的阻值大小成正比率关系，即：F=kR2，

所以重压F2=N/Ω×R2最大=N/Ω×15Ω=5N；

（3）由F=kR2有：R2==，

串联电路特征和欧姆定律表示电压表示数：

UV=IR2=•R2==，

化简可得：F=（N）。

17.（2019山西模拟题）电动汽车因其节能、环保而遭到大家的喜爱。某品牌电动汽车，驾驶员与车的总水平为1.6t，车静止时汽车轮胎与地面接触的总面积为0.08m2．汽车在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶20min，此时驱动电机的输入电压为300V，电流为60A，汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍，g取10N/kg。求电动汽车：

（1）静止在水平地面上对地面的压强。

（2）匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能。

（3）匀速行驶过程中牵引力的大小。

（4）匀速行驶过程中牵引力所做的功。

【答案】（1）2×105Pa；（2）2.16×107 J；（3）1.6×103N；（4）1.92×107J。

【分析】（1）驾驶员与车的总水平为1.6t，对地面的重压等于重力：

F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N，

车静止时汽车轮胎与地面接触的总面积为0.08m2，

静止在水平地面上对地面的压强：

p===2×105Pa；

（2）匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能：

W=UIt=300V×60A×20×60s=2.16×107 J；

（3）汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍，f=0.1G=0.1×1.6×104N=1.6×103N，

因做匀速直线运动，行驶过程中牵引力的大小等于阻力，故F=f=1.6×103N；

（4）匀速行驶过程中牵引力所做的功：

W=Fs=Fvt=1.6×103N×10m/s×20×60s=1.92×107J。