2024年四川省资阳市安岳县李家中学中考物理模拟试卷(二)(含解析)
展开1.“二十四节气”是中华民族智慧的结晶,对下列有关节气的诗句或谚语分析正确的是( )
A. 霜降:“一朝秋暮露成霜”,霜的形成是凝华现象
B. 清明:“清明时节雨纷纷”,雨的形成是汽化现象
C. “小寒冻土,大寒冻河”,河水结冰是液化现象
D. “惊蛰云不停,寒到五月中”,云的形成是升华现象
2.下列有关声和电磁波的说法正确的是( )
A. 手机和微波炉都会发出电磁波
B. 倒车雷达是利用电磁波来确定障碍物的远近
C. 高架路旁设置隔音墙是为了阻止噪声产生
D. 女高音的“高”和引吭高歌的“高”都是指音调高
3.将蜡烛放在离凸透镜30cm的地方,在离物体45cm的光屏上可以得到烛焰的清晰的像,则( )
A. 凸透镜的焦距是90cm,像是放大的B. 凸透镜的焦距是18cm,像是放大的
C. 凸透镜的焦距是10cm,像是放大的D. 凸透镜的焦距是10cm,像是缩小的
4.如图所示,叠放在一起的A、B两物体在力F1的作用下沿水平方向一起向右匀速直线运动,图中分别给出了A、B的受力示意图,下列说法正确的是( )
A. F1和F2是一对相互作用力B. F2和F3是一对相互作用力
C. F3和F4是一对相互作用力D. F1和F4是一对相互作用力
5.下面四幅图中,能反映发电机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
6.能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱,关于它们下列说法中正确的是( )
A. 手机是利用电磁波来传递信息的
B. 超导体材料可以用来制作电饭锅中的电热丝
C. 太阳能、风能、天然气都是可再生能源
D. 大亚湾核电站利用的是核聚变释放的能量
7.如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压数示数U的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 电源电压为4V
B. R1的阻值为6Ω
C. 电路的功率变化范围为2.4W~7.2W
D. 当滑动变阻器滑片在中点时,通电1min,电阻R1产生的热量是96J
二、非选择题(共72分)
8.如图1中物体A的长度是______cm,图2中温度计的示数是______℃.
9.一台起重机在10s内将重为3600N的货物匀速提高了4m,若起重机做的额外功是9600J,则机械效率是______。
10.如图所示是小飞家的电能表,他让一个电暖器单独接入电路,使用高温挡工作2min,电能表转盘刚好转100转,电暖器高温挡的实际功率为______W。
11.完成图中的光路图。
12.如图所示,现使用最小的力F1使杠杆在图示位置平衡,请画出F1及其对应的力臂L1。
13.如图所示,根据小磁针静止时N极的指向,标出通电螺线管的N极和电源的正极.
14.小明想用天平、烧杯及足量的水测量一块鹅卵石的密度,实验步骤如下:
(1)将天平放在水平桌面上,把游码拨至标尺零刻度线处,发现横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧,要使横梁在水平位置平衡,应将平衡螺母往 (选填“左”或“右”)调;
(2)将鹅卵石放在调好的天平上测质量,当天平平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则鹅卵石的质量为 g;
(3)如图乙所示,把鹅卵石轻轻放入烧杯中,往烧杯倒入适量的水,用油性笔在烧杯壁记下此时水面位置为M,然后放在天平左盘,测出烧杯、水和鹅卵石的总质量为161.8g;
(4)将鹅卵石从水中取出后,再往烧杯中缓慢加水,使水面上升至记号M,如图丙所示,用调好的天平测出杯和水的总质量为142g,
(5)根据所测数据,计算出鹅卵石的密度为 kg/m3;
(6)若小明在第(3)步的测量过程中,用镊子添加砝码并向右旋动平衡螺母,直到天平平衡,此错误操作将导致所测密度 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
15.某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率,待测小灯泡L的额定电压为3.8V,额定功率小于1W,电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。
(1)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数明显,仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是______;
(2)排除故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,据此计算出小灯泡的额定功率为______W;
(3)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应将滑动变阻器的滑片向______(选填“左”或“右”)端滑动;
(4)测量小灯泡的电功率______(选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值,原因是______;
(5)图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图,测量后他们对测量结果进行了误差分析,考虑电表本身对电路的影响,该电路主要是由于所测______(选填“电压”或“电流”)值偏大引起小灯泡电功率偏大的。
16.如图为共享单车——“小黄人”,小健同学骑着“小黄人”在一段平直的公路上匀速行驶了300m,用时1min,若自行车的质量为30kg,小健的质量为60kg,受到的阻力为重力的0.02倍,与地面的总接触面积为3×10−3m2,求:
(1)自行车行驶的速度;
(2)骑行时地面受到的压强;
(3)小健骑行时的功率。
17.质量为50kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙,机械中摩擦力及绳重忽略不计。(g=10N/kg)问:
(1)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m,作用在钢绳上的拉力为300N,拉力的功率是多大;
(2)动滑轮受到的重力;
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,若要工人不被拉高地面,此滑轮组机械效率最大值是多少?(结果保留一位小数)
18.如图甲为某电饭锅的简化电路原理图,R1和R2为加热电阻,且阻值保持不变,R1=48.4Ω,S为靠近加热盘的感温开关,1、2是开关连接的触点,加热盘温度达到103℃时,S自动切换到保温状态。某次煮饭时,仅将电饭锅接入220V的电路,按下开关S与触点1连接,工作了10min,S自动切换到保温状态,保温时图乙所示电能表的转盘在1min内转过5转。求:
(1)加热状态时,此时电饭锅的功率,电饭锅工作10min所消耗的电能。
(2)保温时的功率是多大?R2的阻值。
(3)用电高峰时,实际电压只有额定电压的90%,电饭锅加热状态的实际功率。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:A、霜是空气中的水蒸气温度降低直接变成小冰晶,是凝华现象,故A正确。
BD、云是空气中的水蒸气温度降低液化的小水珠或直接凝华成的小冰晶,当小水珠和小冰晶重力大于浮力时,小水珠和小冰晶下落,小冰晶下落过程中和空气摩擦生热又熔化变成水,就形成了雨,故BD错误。
C、河水结冰是水变成冰,是凝固现象,故C错误。
故选:A。
从六种物态变化定义进行判断:
物质从固态变为液态是熔化现象;物质从液体变为固态是凝固现象;物质从气态变为液态是液化现象;物质从液态变为气态是汽化现象;物质从固态直接变为气态是升华现象;物质从气态直接变为固态是凝华现象。
判断一种现象是什么物态变化,一定要分析现象原来和现在的状态,然后根据六种物态变化的定义进行判断。
2.【答案】A
【解析】解:A、手机和微波炉都是利用电磁波来工作的,故A正确;
B、倒车雷达是利用超声波传递信息来确定障碍物的远近,故B错误;
C、公路两旁安装隔音板是为了传播过程中减弱噪声,故C错误;
D、“女高音”中的“高”指的是音调高;“引吭高歌”中的“高”的意思是指响度大,故D错误。
故选:A。
(1)有线电话是靠电流来传递信息的,无线电广播、电视、手机、雷达通信等都是靠电磁波来传递信息的;微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具,微波属于电磁波的一种;
(2)声音可以传递信息,人们可以利用超声波传递信息,如利用回声定位制造的倒车雷达,利用超声波进行金属探伤;
(3)减弱噪声的三个途径:在声源处减弱噪声、在传播过程中减弱噪声、在人耳处减弱噪声;
(4)解决此题的关键是要知道声音的响度与声源振动的幅度有关,振动幅度越大,响度越大;音调的高低与发声体振动快慢有关,物体振动越快,音调就越高。
本题考查了学生对电磁波及超声波、音调和响度的特点的了解和掌握,是中招的热点。
3.【答案】D
【解析】【分析】
本题主要考查了凸透镜成像规律的应用。比较凸透镜成实像时的物距和像距的关系是解答此题的突破点。
凸透镜成像的三种情况、物距、像距:u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f;2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f;u
【解答】
由题可知,物距为30cm,像距为45cm−30cm=15cm,物距大于像距,说明蜡烛到凸透镜的距离大于二倍焦距;即30cm>2f,则f<15cm;f<15cm<2f,则7.5cm
4.【答案】B
【解析】解:
A、F1和F2都作用在物体A上,且大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,所以是一对平衡力,故A错误;
B、F2是木块B对木块A的摩擦力,而F3是木块A对木块B的摩擦力,这两个力作用在两个物体上,且大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,所以是一对相互作用力,故B正确;
C、F3和F4都作用在物体B上,且大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,所以是一对平衡力,故C错误;
D、F1是物块A受到的拉力,而F4是地面对物块B的摩擦力,这两个力不是一对相互作用力,故D错误。
故选:B。
平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上;
相互作用力的条件:大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
考查平衡力和相互作用力的知识,需记住平衡力与相互作用力最大的区别是作用在几个物体上。
5.【答案】C
【解析】解:发电机的工作原理是电磁感应现象;
A、该装置是探究磁极间相互作用规律的装置,故A错误;
B、该装置是奥斯特实验,该实验说明了通电导线周围存在着磁场,故B错误;
C、开关闭合后,在外力作用下使导体左右移动,切割磁感应线,则电流表指针发生偏转,说明此时有感应电流产生,利用该现象制成了发电机,故C正确;
D、开关闭合后,电路中有电流,通电导体或线圈受到磁场力的作用发生运动,故是电动机的制作原理,故D错误。
故选:C。
发电机是利用电磁感应原理制造的,而电磁感应是指闭合回路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流。
电动机是将电能转化为机械能的机械,它在工作时要消耗电能,因此解题时观察图形中有无电源是此题的解题关键。
6.【答案】A
【解析】解:
A、手机是靠发射和接收电磁波来传递信息的,故A正确;
B、超导体电阻为零,电流流过超导体时,超导体不能发热,超导体不能用来制作电饭锅中的电热丝,故B错误;
C、在“太阳能、天然气、风能”这些能源中,太阳能和风能是可再生能源,天然气是不可再生能源,故C错误;
D、核电站是利用铀核裂变发生链式反应释放出大量的核能来发电的,故D错误。
故选:A。
(1)手机、无线对讲机、无线电广播、电视机、网络通信等都要利用电磁波来传递信息;
(2)超导体电阻为零,电流流过超导体时,超导体不能发热,超导体不能用来制作电饭锅中的电热丝;
(3)能在短时间内形成的能源属于可再生能源,不能在短时间内形成的能源属于不可再生能源;
(4)核电站是利用铀核裂变发生链式反应释放出大量的核能来发电的,是可控链式反应。
本题考查了核裂变、超导体的应用、电磁波的传播、能源的分类,属于基础知识。
7.【答案】C
【解析】解:AB、由图甲可知,R1、R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;
当滑片P处于a端时,滑动变阻器R2接入电路中的电阻为零,电压表被短路,电路中只有电阻R1工作,根据图乙知,此时电路中的电流为:I1=1.2A,
由I=UR可知,电源电压为:U=I1R1=1.2A×R1……①
当滑片P处于b端时,滑动变阻器R2接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,由图乙可知,此时电路中的电流为:I2=0.4A,滑动变阻器R2两端电压为:U2=4V,
由I=UR可知,电源电压:U=I2R1+U2……②
联立①②式解得,U=6V,R1=5Ω,故AB错误;
C、当滑片P从a端移动到b端时,根据图乙知,电路中电流值的变化范围为0.4A~1.2A,
则电路中电功率的最小值为:Pmin=UImin=6V×0.4A=2.4W,
电路中电功率的最大值为:Pmax=UImax=6V×1.2=7.2W,
所以,电路中电功率的变化范围为2.4W~7.2W,故C正确;
D、由图乙可知,当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,两端的电压为4V时,通过电路中的电流为0.4A,
由I=UR可知,滑动变阻器的最大阻值:R2大=U2I2=4V0.4A=10Ω,
当滑动变阻器滑片在中点时,滑动变阻器接入电路中的阻值R2=5Ω,
根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻:R=R1+R2=5Ω+5Ω=10Ω,
此时电路中的电流:I=UR=6V10Ω=0.6A,
通电1min,电阻R1产生的热量:Q=I2R1t=(0.6A)2×5Ω×1×60s=108J,故D错误。
故选:C。
由图甲可知,R1、R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;
(1)当滑片P在a端时,只有R1工作,电压表示数为0,由图乙可知,电路中的电流最大为1.2A,根据欧姆定律可知,电源电压U=I1R1;当滑片P在b端时,R2接入电路中的阻值最大,电路中的电流最小,由图乙可知,此时电路中的电流为0.4A,电压表示数为4V,根据欧姆定律可知,电源电压U=I2R1+U2,联立两式可求出电源电压和R1的阻值;
(2)当滑片P从a端移动到b端时,根据图乙可得出电路中电流值的变化范围,根据P=UI可计算出电路中电功率的变化范围;
(3)根据图乙利用欧姆定律求出滑动变阻器R2的最大值,当滑动变阻器滑片在中点时,根据串联电路的电阻特点求出电路中的总电阻,利用欧姆定律求出电路中的电流,利用焦耳定律求出通电1min,电阻R1产生的热量。
本题考查了串联电路的特点、欧姆定律、电功率公式以及焦耳定律的应用,解题的关键是能从图中获取相关信息,题目综合性较强,难度较大。
8.【答案】3.10 52
【解析】解:
图1中物体的长度为L=7.10cm−4.00cm=3.10cm;
图2中温度计的示数为t=52℃.
故答案为:3.10;52.
①使用刻度尺测量物体长度时,被测物体长度等于物体末端所对刻度与始端所对刻度之差;
②使用温度计测量物体温度,要明确温度计的量程和分度值,视线与液柱最上端的液面相垂直.
在使用刻度尺测量物体长度时,测量值要估读到分度值的下一位.
9.【答案】60%
【解析】解:
起重机做的有用功:
W有用=Gℎ=3600N×4m=1.44×104J,
起重机做的总功:
W总=W有+W额=1.44×104J+9.6×103J=2.4×104J;
则起重机机械效率:
η=W有用W总×100%=1.44×104J2.4×104J×100%=60%。
故答案为:60%。
根据物体的重和提高的高度,根据W有用=Gℎ求出起重机做的有用功;已知起重机做的额外功,根据W总=W有+W额得出起重机做的总功,根据η=W有用W总×100%求出起重机机械效率。
本题考查功和机械效率的计算,为基础题。
10.【答案】1500
【解析】解:“2000r/kW⋅ℎ”表示用电器每消耗1kW⋅ℎ的电能,电能表的转盘转2000r,
电能表的转盘转100r消耗的电能:W=100r2000r/kW⋅ℎ=0.05kW⋅ℎ,
工作时间t=2min=260ℎ=130ℎ,
该用电器的电功率:
P=Wt=0.05kW⋅ℎ130ℎ=1.5kW=1500W。
故答案为:1500。
电能表上标有“2000r/kW⋅ℎ”,表示电路中每消耗1kW⋅ℎ的电能,电能表的转盘转2000r,现在知道电能表转盘转100r,可求用电器在2min内消耗的电能,再利用P=Wt求出该用电器的电功率。
本题考查了电功率的计算,明确电能表相关参数的意义是关键。
11.【答案】解:(1)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后变得发散,其折射光线的反向延长线过焦点;
(2)过光心的入射光线,经过凹透镜折射后,其传播方向不变,由此可以画出其折射光线如下图所示:
【解析】根据入射光线的特点,利用凹透镜的三条特殊光线作图。
凹透镜的特殊光线有三条:过光心的光线其传播方向不变,平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点,指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴。
12.【答案】
【解析】【分析】
根据杠杆平衡条件,在阻力和阻力臂一定时,动力臂越长越省力,当动力臂最长时动力最小。
杠杆中的最小动力,可以按照以下几个步骤进行:
①确定杠杆中的支点和动力作用点的位置;
②连接支点与动力作用点,得到最长的线段;
③经过动力作用点做出与该线段垂直的直线;
④根据杠杆平衡原理,确定出使杠杆平衡的动力方向。
【解答】
因为在阻力和阻力臂一定时,当动力臂最长时动力最小。O为支点,当动力作用在A点时,力臂最长,则OA为最长力臂L1,已知阻力F2方向竖直向下,为使杠杆平衡,力F1方向也是向下的,过A点作OA的垂线即为最小的力F1,如图所示:
13.【答案】解:由小磁针的指向,根据磁极间的相互作用规律得出通电螺线管的上端为S极,下端为N极,再根据右手螺旋定则得出电源的上端为正极,下端为负极.
【解析】先根据小磁针静止时N极的指向判定出通电螺线管的N、S极,然后根据安培定则判定出螺线管中的电流方向,最后根据电流方向判定出电源的正、负极.
本题考查了磁极间的相互作用规律和右手螺旋定则.利用右手螺旋定则既可由电流的方向判定磁极磁性,也能由磁极极性判断电流的方向和线圈的绕法.
14.【答案】左 31.8 2.65×103 偏小
【解析】解:(1)将天平放在水平桌面上,把游码拨至标尺左端的零刻度线处,发现横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧,要使横梁在水平位置平衡,应将平衡螺母往左调;
(2)由图甲可知,标尺的分度值为0.2g,鹅卵石的质量为:m石=20g+10g+1.8g=31.8g;
(5)烧杯、水和鹅卵石的总质量为:m总=161.8g,
烧杯中原有水和烧杯的总质量为:
m总′=m总−m石=161.8g−31.8g=130g,
将鹅卵石从水中取出后,加水至标记处,加水的质量为:
m加=m总′′−m总′=142g−130.0g=12g,
又因为加水的体积等于鹅卵石的体积,
所以鹅卵石的体积为:
V石=V加=m加ρ水=12g1g/cm3=12cm3,
鹅卵石的密度为:
ρ石=m石V石=31.8g12cm3=2.65g/cm3=2.65×103kg/m3;
(6)向右旋动平衡螺母相当于向右盘添加砝码,所以导致(3)中测量的烧杯、水和鹅卵石的质量偏小,进而导致得到的鹅卵石的体积偏大,由ρ=mV可知,导致所测密度偏小。
故答案为:(1)左;(2)31.8;(5)2.65×103;(6)偏小。
(1)将天平放在水平台上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,平衡螺母向上翘的一端移动;
(2)用天平测量物体的质量时,横梁平衡后,右盘中砝码的总质量+游码所对的刻度值就是物体的质量;
(5)烧杯、鹅卵石和水的总质量减去鹅卵石的质量得到烧杯和原有水的质量总和,将鹅卵石从水中取出后,再往烧杯中缓慢加水,使水面上升至记号M,此时烧杯和水的总质量减去烧杯和原有水的质量总和即为加水的质量,根据密度公式的变形公式V=mρ求出加水的体积,即为鹅卵石的体积,再根据密度公式ρ=mV求出鹅卵石的密度;
(6)向右旋动平衡螺母相当于向右盘添加砝码,据此分析解答。
本题考查天平的使用,测量固体密度的方法,重点理解用等效替代法测鹅卵石的体积。
15.【答案】灯泡处断路 0.76 右 不需要 灯在不同电压下的功率不同 电流
【解析】解:(1)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表无示数,电路可能断路,电压表示数明显,则电压表与电源连通,仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是灯泡处断路;
(2)排除故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.2A,小灯泡的额定功率为:
PL=ULIL=3.8V×0.2A=0.76W;
(3)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应增大灯的电压,由串联电路的规律,要减小变阻器的电压,由分压原理,将滑动变阻器的滑片向右端滑动;
(4)测量小灯泡的电功率不需要多次测量求平均值,原因是灯在不同电压下的功率不同;
(5)图丙中,电压表与灯并联,电压表测量的电压是准确的,电流表测灯与电压表并联的总电流,由并联电路电流的规律,电流表示数大于灯的实际电流,即该电路主要是由于所测电流值偏大,根据P=UI,引起小灯泡电功率偏大。
故答案为:(1)灯泡处断路;(2)0.76;(3)右;(4)不需要;灯在不同电压下的功率不同;(5)电流。
(1)若电流表示数为0,灯不亮,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;
(2)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI得出小灯泡的额定功率;
(3)灯在额定电压下正常发光,此时灯的实际功率等于额定功率,当灯的电压大于额定电压(不超过五分之一时),灯的实际功率大于灯的额定功率,由串联电路的规律和分压原理分析;
(4)灯在不同电压下的功率不同,据此分析;
(5)图丙中,电压表与灯并联,电压表测量的电压是准确的,电流表测灯与电压表并联的电流,由并联电路电流的规律,比较电流表示数与灯的实际电流大小。
本题测量小灯泡电功率,考查故障分析、电流表读数、功率计算、电路分析、并联电路电流的规律及数据处理的方法。
16.【答案】解:(1)自行车行驶的速度:
v=st=300m60s=5m/s;
(2)骑行时自行车对地面的压力等于人和车的总重力为:
F=G总=(m人+m车)g=(60kg+30kg)×10N/kg=900N,
自行车对地面的压强为:
p=FS=900N3×10−3m2=3×105Pa;
(3)因为小健骑自行车在平直公路上匀速行驶,所以牵引力F牵等于阻力f,即F牵=f=0.02G总=18N,
则骑行时的功率为:
P=Wt=F牵st=F牵v=18N×5m/s=90W。
答:(1)自行车行驶的速度为5m/s;
(2)骑行时地面受到的压强为3×105Pa;
(3)小健骑行时的功率为90W。
【解析】(1)知道小健骑“小黄人”行驶的路程和时间,利用速度公式求行驶速度;
(2)知道人和车的总质量,利用重力公式求人和车的总重力;因为自行车在平直公路上,对地面的压力等于重力,又知道受力面积,利用压强公式求骑自行车行驶时对地面的压强。
(3)根据受到的阻力为重力的0.02倍求出阻力大小,根据二力平衡可知牵引力大小,然后利用P=Wt=F牵st=F牵v计算功率。
本题考查了学生对速度公式和压强公式的掌握和运用,同时考查功和功率的计算、二力平衡条件及其应用,用所学知识分析解决身边的问题,有意义!
17.【答案】解:(1)由图可知,承重绳子股数:n=3,
则绳端移动的距离:s=nℎ=3×6m=18m,
拉力做的功:W=Fs=300N×18m=5400J,
拉力的功率:P=Wt=5400J1×60s=90W;
(2)由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率η=60%,
因机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重力和物重做的功为总功,
所以,滑轮组的机械效率:
η=W有用W总=Gℎ(G+G动)ℎ=GG+G动=60%,
即300N300N+G动=60%,
解得:G动=200N;
(3)已知工人的质量为50kg,
则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力:
F大=G人=m人g=50kg×10N/kg=500N,
由F=1n(G+G动)可得,提升的最大物重:
G大=nF大−G动=3×500N−200N=1300N,
则滑轮组的最大机械效率:
η大=G大G大+G动×100%=1300N1300N+200N×100%≈86.7%。
答:(1)拉力的功率是90W;
(2)动滑轮受到的重力200N;
(3)若要工人不被拉高地面,此滑轮组机械效率最大值是86.7%。
【解析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s=nℎ求出绳端移动的距离,根据W=Fs求出拉力做的功,利用P=Wt求出拉力的功率;
(2)由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率η=60%,机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重力和物重做的功为总功,根据η=W有用W总=Gℎ(G+G动)ℎ=GG+G动求出动滑轮受到的重力;
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力等于人的重力,根据G=mg求出其大小,根据F=1n(G+G动)求出提升的最大物重,然后利用η=W有用W总=Gℎ(G+G动)ℎ=GG+G动求出滑轮组的最大机械效率。
本题考查了影响滑轮组机械效率的因素和做功公式、功率公式、机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的综合应用,要注意绳子的最大拉力和人的重力相等。
18.【答案】解:(1)当电路处于加热状态时,电路只有电阻R1接入电路中,加热状态下电饭锅消耗的功率:P加热=U2R1=(220V)248.4Ω=1000W,
电饭锅工作10min所消耗的电能:W=P加热t=1000W×10×60 s=6×105J;
(2)当处于保温状态时,电能表在1 min内转了5转,则W保温=53000 kW⋅ℎ=1600 kW⋅ℎ,
保温时的功率是:P保温=W保温t=1600×3.6×106J60s=100 W,
当电路处于保温状态时,R1和R2串联在电路当中,根据P=U2R可知:R总=U2P保温=(220V)2100W=484Ω,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以R2的阻值为:R2=R总−R1=484Ω−48.4Ω=435.6Ω;
(3)用电高峰时,实际电压只有额定电压的90%,此时U实=90%U额=0.9×220 V=198 V,
电饭锅加热状态的实际功率P实=U实2R1=(198V)248.4Ω=810W。
答:(1)加热状态时,此时电饭锅的功率为1000W,电饭锅工作10min所消耗的电能为6×105J;
(2)保温时的功率是100W,R2的阻值为435.6Ω;
(3)用电高峰时,实际电压只有额定电压的90%,电饭锅加热状态的实际功率为810W。
【解析】(1)当电路处于加热状态时,电路只有电阻R1接入电路中,根据P=UI=U2R可计算加热状态下电饭锅消耗的功率,根据电功公式计算工作10min所消耗的电能;
(2)由表盘可知每消耗1 kW⋅ℎ电能,电能表的表盘转
3000转,计算电能表在1 min内转了5转消耗的电能,当电路处于保温状态时,R1和R2串联在电路当中,根据P=U2R计算电路总电阻,根据串联电路电阻规律计算R2的阻值;
(3)根据P=UI=U2R可计算用电高峰时,电饭锅加热状态实际功率。
本题考查串联电路特点、电功和电功率公式的灵活运用,能分清保温和加热两档的电路图是解题的关键。
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