江苏省镇江市五年（2017-2021）中考物理真题计算题知识点分类汇编（含答案）

这是一份江苏省镇江市五年（2017-2021）中考物理真题计算题知识点分类汇编（含答案），共24页。

1．（2018•镇江）消防员趴在淤泥地上，受困者伏在其背部用力即可从淤泥里成功脱离，这与压强的知识有关。图1模拟受困者双脚站立时的场景；图2模拟消防员趴在淤泥地上的场景，当受困者完全伏在消防员背上后2，受困者与消防员的质量分别为60kg和50kg，g取10N/kg。
（1）求受困者所受的重力；
（2）求图1中受困者双脚与地面的接触面积；
（3）当受困者完全伏在图2中消防员背上后，求消防员对地面的压强。
二．压强的大小及其计算（共1小题）
2．（2017•镇江）如图所示，将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合，已知贴合的面积为30cm2，大气压强为1×105Pa，AB为轻质杠杆，O为转轴，某人在B端用竖直向下的拉力F将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖。
（1）求吸盘所受的大气压力F0
（2）求人所用拉力F
（3）若人沿图中虚线方向施加拉力F′将吸盘拉离地砖，请画出拉力F′的力臂。
三．滑轮（组）的机械效率（共2小题）
3．（2021•镇江）将重为16N的重物用图示动滑轮匀速提升2m，所用拉力F＝10N，不计轮轴处摩擦及绳重
（1）该过程中的有用功。
（2）动滑轮的机械效率。
（3）动滑轮的重力。
4．（2019•镇江）如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。
桶的质量忽略不计，g取10N/kg。
（1）求桶中水的质量。
（2）求这桶水对地面的压强。
（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。
四．功率的计算（共1小题）
5．（2020•镇江）如图1所示，质量为20kg的重物放在水平地面上，重物与地面间的接触面积为0.1m2．利用图2所示的滑轮组，小明在20s内将重物匀速提高5m，他对绳子自由端施加的拉力为150N．不计绳重和轮轴处摩擦
（1）求图1中重物对地面的压强。
（2）在图2所述过程中，求：
①小明所做的额外功。
②小明做功的功率。
五．热机的效率（共1小题）
6．（2021•镇江）氢气﹣汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。小华驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距250km，出发时油箱内汽油的质量为8kg。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段
阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW
阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，此过程中发动机的效率为30%。
（1）求轿车行驶过程中受到的阻力。
（2）在使用氢燃料的情况下，求轿车发动机的效率。
（3）请通过计算说明小华最终能否到达乙地。
六．有关热机的计算（共2小题）
7．（2019•镇江）某油电混合动力汽车工作原理如图所示，当它以90km/h的速度匀速行驶10min的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力1＝3×107J，其中η1＝60%来自于汽油燃烧，而汽油燃烧放出热量的η2＝40%用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量E2＝2×106J，设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×107J/kg。
（1）当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转为发电机给蓄电池充电，电机发电的原理是 ，产生的电能是从汽车的 能转化而来的。
（2）求题述过程中汽车受到的阻力；
（3）题述过程中，汽车所消耗汽油的质量用m表示。
①求汽车所消耗汽油的质量m；
②请将下列表达式填写完整：η1E1＝ （用q、m、η2和E2表示）
8．（2017•镇江）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，汽油热值近似取q＝5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。
（1）图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 个工作循环
（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
七．欧姆定律的应用（共2小题）
9．（2020•镇江）图1是蓄水池水位自动控制模拟装置：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架，支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡。已知：AO长为1m，BO长为2m，密度为5×103kg/m3，下表面距池底2m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位；电压U＝6V，电阻箱R调至75ΩF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图2所示。g取10N/kg。
（1）浮块的重力为 N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将 。
（2）当池内达到所设定的最高水位时，求：
①轻绳对浮块的拉力。
②池内水面距池底的高度。
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是 。
10．（2017•镇江）建设居民楼雨水蓄水系统是镇江市海绵城市建设项目之一，让市民不再“城市看海”。图1是小明设计的地下蓄水池（未画出）水位监测及排水电路，RF为置于池底的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知：电压U＝12V，铁质开关K被释放，当I≥0.048A时，从而通过控制池底水泵将水位保持在一定的范围内；电磁铁线圈电阻不计，RF的阻值随池内水位变化关系如图2所示。
（1）当池内水位升高时，RF受到水的压力将变 ；
（2）请在图1中接入一电压表，要求当水位升高时电压表的示数增大
（3）若此电路能控制池内的最低水位0.5m，求所能控制的最高水位。
（4）为既能调高池内最高水位，又能使池内最高与最低水位的高度差保持不变，小明采取了减小R的调节方案 的（选填“可行”或“不可行”），你的理由是 。
八．电功与电能的计算（共1小题）
11．（2020•镇江）“超级电容”电动公交车利用超级电容替代电池储存电能，仅需在起始站和终点站充电数分钟就能完成一次运营。在平直公路上某次运营过程简化为图示三个阶段：
阶段一：公交车充满电后，从起始站加速运动至A处时速度达到54km/h，此阶段电容释放的电能为E1＝1.5×106J，其中80%转化为车的动能。
阶段二：公交车从A处开始以54km/h的速度匀速行驶100s后到达B处，此阶段电容释放电能的90%用于维持公交车匀速行驶。公交车匀速行驶时所受阻力为3000N。
阶段三：公交车从B处开始刹车，最后停在终点站。
（1）求公交车运动至A处时的动能E2。
（2）在公交车匀速行驶的过程中，求电容释放的电能E3。
（3）在进站刹车过程中，若公交车可将动能减少量的75%回收为电能储存在电容中。
①求进站刹车过程中回收的电能E4。
②到达终点站后，要将电容充满电，求需要充入的电能E5。
九．电功率与电能、时间的关系（共1小题）
12．（2018•镇江）图1中叶片转动时，电动机发电使LED小灯发光电梯运行有时也会发电，产生的电能一般通过电阻发热而消耗掉。图2中电梯安装的电能回收装置
（1）图1发电的原理是 ；当图2轿厢处于空载 （选填“上行”或“下行”）时，电梯将会发电；
（2）图2中电梯在空载匀速下行的某段时间内，电机消耗的电能E电＝2×105J，其转化为电梯机械能的效率η＝80%，配重的重力势能增加了△E1＝2.4×105J．则此段时间内，配重的动能 （选填“增加”“减小”或“不变”），并求出轿厢重力势能的变化量△E2；
（3）若镇江拥有电梯数n＝2500台，每台电梯平均每天消耗的电能E＝100kW•h，在全部安装了电能回收装置后7J/kg。
一十．电功率的计算（共1小题）
13．（2018•镇江）国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图1为小华设计的模拟装置示意图：电源电压U＝6V，衔铁K被释放从而关闭气路（未画出）启动保护；线圈电阻不计；热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图2中图线①所示。
（1）停止加热（意外熄火）后，随着Rt温度降低，线圈中电流将变 ；
（2）在调试装置时，需满足以下两个条件：
①装置启动保护时Rt的温度不高于80℃；
②为防止意外熄火后燃气泄漏的时间过长，装置启动保护时Rt的电功率应不超过0.06W；为满足上述条件，求电阻箱R接入电路阻值的范围；
（3）调试完成后，若仅将Rt更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），小华发现装置启动保护的灵敏度会降低，你认为其中的原由是： 。
一十一．电功与热量的综合计算（共2小题）
14．（2019•镇江）某电热加湿器具有防干烧功能，可在水量不足时自动停止工作，其工作原理如图所示，其内部电路（未画出）由开关S和阻值分别为121Ω和48.4Ω的电阻丝R1、R2组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部，上端与一立方体浮块相连，浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定：仅当浮块处于图中虚线位置时
（1）当处于高功率挡时，加热器工作2.5min所产生的热量全部被1kg的水吸收后，水温升高了50℃．已知加热器处于低功率挡时的功率为400W，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）。
①求加热器处于高功率挡时的功率；
②请画出加热器内部电路。
（2）当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时，浮块下表面积距水箱底部的高度为20cm，弹簧对浮块的弹力大小为6N（含磁铁）的质量为0.4kg，g取10N/kg。
①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积；
②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为 cm，理由是 。
15．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V，开关K被释放，指示灯L亮起；当I≥0.04A，K被吸上
（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力 ；RF的阻值应随压力的减小而 。（填“增大”或“减小”）
（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。
（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，电阻丝产生的热量全部被水吸收。
①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）
②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： ， 。
参考答案与试题解析
一．重力的计算（共1小题）
1．（2018•镇江）消防员趴在淤泥地上，受困者伏在其背部用力即可从淤泥里成功脱离，这与压强的知识有关。图1模拟受困者双脚站立时的场景；图2模拟消防员趴在淤泥地上的场景，当受困者完全伏在消防员背上后2，受困者与消防员的质量分别为60kg和50kg，g取10N/kg。
（1）求受困者所受的重力；
（2）求图1中受困者双脚与地面的接触面积；
（3）当受困者完全伏在图2中消防员背上后，求消防员对地面的压强。
【解答】解：
（1）受困者所受的重力：
G1＝m1g＝60kg×10N/kg＝600N；
（2）受困者对地面的压力为：
F4＝G1＝600N；
根据p＝可知
S1＝＝＝0.04m5；
（3）消防员对地面的压力：
F2＝G总＝m总g＝（60kg+50kg）×10N/kg＝1100N，
消防员对地面的压强：
p2＝＝＝2.5×103Pa。
答：
（1）求受困者所受的重力为600N；
（2）受困者双脚与地面的接触面积为0.04m2；
（3）消防员对地面的压强为2.2×106Pa。
二．压强的大小及其计算（共1小题）
2．（2017•镇江）如图所示，将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合，已知贴合的面积为30cm2，大气压强为1×105Pa，AB为轻质杠杆，O为转轴，某人在B端用竖直向下的拉力F将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖。
（1）求吸盘所受的大气压力F0
（2）求人所用拉力F
（3）若人沿图中虚线方向施加拉力F′将吸盘拉离地砖，请画出拉力F′的力臂。
【解答】解：（1）由p＝可得：吸盘所受的大气压力F0＝p0S＝5×105Pa×30×10﹣4m8＝300N；
（2）吸盘沿竖直方向刚好拉离地面，吸盘所受的拉力与大气对吸盘的压力是一对平衡力A＝F0＝300N，
由杠杆原理FA×OA＝F×OB可得：F＝＝＝100N；
（3）力臂是支点到力的作用线的垂直距离，如图所示。
答：（1）求吸盘所受的大气压力为300N；
（2）人所用拉力F为100N
（3）如图所示。
三．滑轮（组）的机械效率（共2小题）
3．（2021•镇江）将重为16N的重物用图示动滑轮匀速提升2m，所用拉力F＝10N，不计轮轴处摩擦及绳重
（1）该过程中的有用功。
（2）动滑轮的机械效率。
（3）动滑轮的重力。
【解答】解：（1）使用动滑轮做的有用功：W有＝Gh＝16N×2m＝32J；
（2）由图知，n＝2，
拉力做的总功：W总＝Fs＝10N×3m＝40J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝；
（3）不计轮轴间摩擦及绳重时，拉力F＝动），
则动滑轮重力：G动＝7F﹣G＝2×10N﹣16N＝4N。
答：（1）该过程中的有用功为32J；
（2）动滑轮的机械效率为80%；
（3）动滑轮的重力为3N。
4．（2019•镇江）如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。
桶的质量忽略不计，g取10N/kg。
（1）求桶中水的质量。
（2）求这桶水对地面的压强。
（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。
【解答】解：
（1）水的体积V＝0.01m3，
由ρ＝可得水的质量：
m＝ρV＝4×103kg/m3×3.01m3＝10kg；
（2）这桶水所受的重力：
G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N，
桶的质量忽略不计、自重不计
F＝G＝100N，
这桶水对地面的压强：
p＝＝＝500Pa；
（3）由图知，承担物重的绳子股数n＝3
η＝＝＝＝＝×100%≈83.4%。
答：（1）这桶水的质量为10kg。
（2）这桶水对地面的压强为500Pa。
（3）滑轮组的机械效率为83.3%。
四．功率的计算（共1小题）
5．（2020•镇江）如图1所示，质量为20kg的重物放在水平地面上，重物与地面间的接触面积为0.1m2．利用图2所示的滑轮组，小明在20s内将重物匀速提高5m，他对绳子自由端施加的拉力为150N．不计绳重和轮轴处摩擦
（1）求图1中重物对地面的压强。
（2）在图2所述过程中，求：
①小明所做的额外功。
②小明做功的功率。
【解答】解：
（1）物体放在水平地面上时，对地面的压力：
F＝G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N，
对地面的压强：
p＝＝＝2000Pa；
（2）①拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝200N×5m＝1000J，
绳子自由端移动的距离s＝2h＝6×5m＝10m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝150N×10m＝1500J，
拉力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝1500J﹣1000J＝500J；
②小明做功的功率：
P＝＝＝75W。
答：（1）图1中重物对地面的压强为2000Pa。
（2）①小明所做的额外功为500J。
②小明做功的功率为75W。
五．热机的效率（共1小题）
6．（2021•镇江）氢气﹣汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。小华驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距250km，出发时油箱内汽油的质量为8kg。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段
阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW
阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，此过程中发动机的效率为30%。
（1）求轿车行驶过程中受到的阻力。
（2）在使用氢燃料的情况下，求轿车发动机的效率。
（3）请通过计算说明小华最终能否到达乙地。
【解答】解：
（1）轿车牵引力的功率为P＝20kW＝2×104W，
由P＝＝＝Fv得
F＝＝＝800N，
由二力平衡条件得，轿车匀速行驶过程中受到的阻力为f＝F＝800N；
（2）第一阶段轿车行驶时间t＝1h＝3600s，
由v＝得，第一阶段轿车行驶的距离为s1＝vt＝25m/s×3600s＝4×104m＝90km；
第一阶段牵引力做的功为W有1＝Fs5＝800N×9×104m＝4.2×107J；
氢气完全燃烧放出的热量为Q放氢＝m氢气q氢气＝4.8kg×1.3×108J/kg＝1.7×108J，
使用氢燃料的情况下，轿车发动机的效率为η1＝＝×100%＝60%；
（3）第二阶段行驶距离为s2＝s﹣s6＝250km﹣90km＝160km＝1.6×104m；
第二阶段牵引力做的功为W有2＝Fs2＝800N×4.6×105m＝5.28×108J；
由η＝得，需要汽油完全燃烧提供的热量为Q放汽＝＝≈4.27×108J，
由Q＝mq得，需要的汽油质量为m汽油＝＝≈9.49kg，
已知油箱中汽油的质量为8kg，由于7kg＜9.49kg，
所以轿车不能到达乙地。
答：（1）轿车行驶过程中受到的阻力为800N；
（2）在使用氢燃料的情况下，轿车发动机的效率为60%；
（3）不能到达乙地。
六．有关热机的计算（共2小题）
7．（2019•镇江）某油电混合动力汽车工作原理如图所示，当它以90km/h的速度匀速行驶10min的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力1＝3×107J，其中η1＝60%来自于汽油燃烧，而汽油燃烧放出热量的η2＝40%用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量E2＝2×106J，设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×107J/kg。
（1）当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转为发电机给蓄电池充电，电机发电的原理是 电磁感应 ，产生的电能是从汽车的 机械 能转化而来的。
（2）求题述过程中汽车受到的阻力；
（3）题述过程中，汽车所消耗汽油的质量用m表示。
①求汽车所消耗汽油的质量m；
②请将下列表达式填写完整：η1E1＝ η2mq﹣E2 （用q、m、η2和E2表示）
【解答】解：（1）电机发电的原理是电磁感应现象，工作时将机械能转化为电能；
（2）根据速度公式v＝知，
以90km/h的速度匀速行驶10min的过程中通过的路程：s＝vt＝90km/h×h＝15km＝15000m，
根据W＝Fs知，
汽车匀速行驶的牵引力为F＝＝＝＝2000N，
因为汽车做匀速直线运动，
所以阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等；
（3）汽车行驶时，汽油燃烧放出的热量为mq3mq用来行驶和充电，
根据题意，则有η2mq＝E1η5+E2，即E1η3＝η2mq﹣E2，
代入数据得60%×3×107J＝40%×5×107J/kg×m﹣2×106J，
解得：m＝7kg。
答：（1）电磁感应；机械；
（2）汽车受到的阻力为2000N；
（3）①汽车所消耗汽油的质量m为1kg；
②η2mq﹣E7。
8．（2017•镇江）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，汽油热值近似取q＝5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。
（1）图示时刻，四冲程汽油机处于 排气 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 30 个工作循环
（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
【解答】解：
（1）由图可知，进气口关闭，活塞上行；
该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，要经过4个冲程，活塞往返2次，若该汽油机每秒完成120个冲程，完成30个工作循环；
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝mq汽油＝5kg×5×107J/kg＝6.5×108J；
根据η＝可得有用功：
W有＝ηW总＝30%×3.5×108J＝2.5×107J；
由v＝可得，
通过的路程：s＝vt＝75km/h×4h＝75km＝75000m，
由W＝Fs可得，汽车匀速直线行驶，
f＝F＝＝＝107N；
（3）汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′＝Qη1＝2.7×108J×40%＝1×102J，
转换的电能：W′＝Q′η2＝1×105J×15%＝1.5×103J；
由P＝可得
t＝＝＝3.5×104s。
故答案为：（1）排气；308N；（3）随废气排放的能量通过转换装置后可获得1.5×103J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作1.5×106s。
七．欧姆定律的应用（共2小题）
9．（2020•镇江）图1是蓄水池水位自动控制模拟装置：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架，支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡。已知：AO长为1m，BO长为2m，密度为5×103kg/m3，下表面距池底2m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位；电压U＝6V，电阻箱R调至75ΩF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图2所示。g取10N/kg。
（1）浮块的重力为 400 N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将 减小 。
（2）当池内达到所设定的最高水位时，求：
①轻绳对浮块的拉力。
②池内水面距池底的高度。
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是 50Ω≤R＜90Ω 。
【解答】解：（1）浮块的重力为：
G＝mg＝ρ物gV＝5×103kg/m3×10N/kg×（0.2m）7＝400N；
在达到最高水位之前，根据F浮＝ρ液gV排知，随着浮块排开水的体积逐渐增大，根据杠杆平衡条件和力的作用是相互的可知F的压力将减小；
（2）①由图1可知，压敏电阻与电阻箱串联，
当池内达到所设定的最高水位时，电路中的电流最大为0.02A，
由欧姆定律得，此时电路的总电阻为：
R总＝＝＝300Ω，
此时压敏电阻为：RF＝R总﹣R＝300Ω﹣75Ω＝225Ω，
由图2知，此时压敏电阻受到的压力为175N，
根据力的作用是相互的可知，杠杆B端受到的压力FB＝F＝175N
根据杠杆的平衡条件知，F拉×OA＝FB×OB，
所以，F拉＝＝＝350N；
②此时物体受到的浮力为：
F浮＝G﹣F拉＝400N﹣350N＝50N，
根据F浮＝ρ液gV排知，物体浸入水中的体积为：
V排＝＝＝5×10﹣5m3，
根据V＝Sh知，物体浸入水中的深度为：
h水＝＝＝0.125m，
因为开始时物体下表面距池底2m，所以池内水面距池底的高度：
h＝h水+h′＝2.125m+2m＝2.125m；
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，水池的最低水位不能低于物体没有进入水中时的水位，最高水位为物体刚好完全浸没；
当水位为5m时，轻绳对浮块的拉力为物体的重力，
根据杠杆的平衡条件F拉′×OA＝FB′×OB知，
此时的压敏电阻的压力为：F′＝FB′＝＝＝200N，
由图4知，此时的压敏电阻为Rt′＝250Ω，
电阻箱的最小值为：R小＝R总﹣Rt′＝300Ω﹣250Ω＝50Ω；
当水位为2.2m时，物体刚好完全浸没，
物体受到的浮力为：
F浮′＝ρ水gV＝ρ水ga4＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.3m）3＝80N；
此时G杠杆A端受到的拉力物体受到的拉力为：
FA″＝F拉″＝G﹣F拉′＝400N﹣80N＝320N，
根据杠杆的平衡条件FA″×OA＝FB″×OB知，此时的压敏电阻的压力为：
F″＝FB″＝＝＝160N，
由图像知压敏电阻与压力成一次函数关系，关系式为Rt＝kF+b，
将（200N，250Ω）和（0，
解得：k＝1Ω/N，
所以关系式为Rt＝2Ω/N×F+50Ω，
当压力为160N时，压敏电阻为Rt″＝210Ω，
电阻箱的最大值为：R大＝R总﹣Rt″＝300Ω﹣210Ω＝90Ω；
综合分析电阻箱R接入电路的阻值范围为50Ω≤R≤90Ω。
故答案为：（1）400；减小；②池内水面距池底的高度2.125m。
10．（2017•镇江）建设居民楼雨水蓄水系统是镇江市海绵城市建设项目之一，让市民不再“城市看海”。图1是小明设计的地下蓄水池（未画出）水位监测及排水电路，RF为置于池底的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知：电压U＝12V，铁质开关K被释放，当I≥0.048A时，从而通过控制池底水泵将水位保持在一定的范围内；电磁铁线圈电阻不计，RF的阻值随池内水位变化关系如图2所示。
（1）当池内水位升高时，RF受到水的压力将变 大 ；
（2）请在图1中接入一电压表，要求当水位升高时电压表的示数增大
（3）若此电路能控制池内的最低水位0.5m，求所能控制的最高水位。
（4）为既能调高池内最高水位，又能使池内最高与最低水位的高度差保持不变，小明采取了减小R的调节方案 不可行 的（选填“可行”或“不可行”），你的理由是 R的阻值调小时，RF1和RF2的阻值都会增大，所以池内最高水位也会增大，但是最高和最低水位时，RF的对应的阻值差（RF1﹣RF2）却保持不变，由图象可知池内最高与最低水位的高度差△H会增大 。
【解答】解：
（1）当池内水位升高时，根据p＝ρgh可知F的压强变大，由F＝pS可知F的压力变大；
（2）图1控制电路中，R、电磁铁、RF串联；根据图2可知，压力敏感电阻的阻值会变大，RF两端的电压相应的会变大，所以电压表应并联在压力敏感电阻的两端
（3）根据图7可知，水位为0.5m时，RF＝200Ω，
此时控制电路的总电阻最小，所以电路中的电流最大，
由I＝可得
R总＝＝＝250Ω，
根据串联电路的电阻特点可得，电阻箱连入电路的电阻值：
R＝R总﹣RF＝250Ω﹣200Ω＝50Ω，
根据题意可知，当电流达到I′＝0.04A时，排水电路开始排水，
此时控制电路中的总电阻：
R总′＝＝＝300Ω，
此时RF的阻值：RF′＝R总′﹣R＝300Ω﹣50Ω＝250Ω，
由图6可知，此时的最高水位为1m；
（4）当R的阻值调小时，由于控制电路中释放或吸上铁质开关的电流值不变，由RF＝R总﹣R可知，RF1和RF4的阻值都会增大，所以池内最高水位也会增大，RF的对应的阻值差（RF1﹣RF2）却保持不变，由图象可知池内最高与最低水位的高度差△H会增大。
故答案为：（1）大；（2）如上图；
（4）不可行；R的阻值调小时，RF5和RF2的阻值都会增大，所以池内最高水位也会增大，RF的对应的阻值差（RF1﹣RF7）却保持不变，由图象可知池内最高与最低水位的高度差△H会增大。
八．电功与电能的计算（共1小题）
11．（2020•镇江）“超级电容”电动公交车利用超级电容替代电池储存电能，仅需在起始站和终点站充电数分钟就能完成一次运营。在平直公路上某次运营过程简化为图示三个阶段：
阶段一：公交车充满电后，从起始站加速运动至A处时速度达到54km/h，此阶段电容释放的电能为E1＝1.5×106J，其中80%转化为车的动能。
阶段二：公交车从A处开始以54km/h的速度匀速行驶100s后到达B处，此阶段电容释放电能的90%用于维持公交车匀速行驶。公交车匀速行驶时所受阻力为3000N。
阶段三：公交车从B处开始刹车，最后停在终点站。
（1）求公交车运动至A处时的动能E2。
（2）在公交车匀速行驶的过程中，求电容释放的电能E3。
（3）在进站刹车过程中，若公交车可将动能减少量的75%回收为电能储存在电容中。
①求进站刹车过程中回收的电能E4。
②到达终点站后，要将电容充满电，求需要充入的电能E5。
【解答】解：（1）因为释放的电能80%转化为车的动能，
所以公交车运动至A处时的动能：
E2＝E1×80%＝7.5×106J×80%＝8.2×106J；
（2）公交车匀速行驶的速度为：v＝54km/h＝15m/s，
根据v＝得，匀速行驶100s的路程为：
s＝vt＝15m/s×100s＝1500m，
因为公交车匀速行驶时牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，
所以公交车匀速行驶时所受牵引力：F＝f＝3000N，
牵引力做的功为：
W＝Fs＝3000N×1500m＝8.5×106J，
因为电容释放电能的90%用于维持公交车匀速行驶，
所以在公交车匀速行驶的过程中电容释放的电能为：
E7＝＝＝2×106J；
（3）①公交车匀速直线行驶时，动能不变2＝3.2×106J；
因为公交车可将动能减少量的75%回收为电能储存起来，
所以回收的电能为：
E2＝E2×75%＝1.6×106J×75%＝9×103J；
②阶段一和阶段二释放的电能为：
E总＝E1+E3＝3.5×106J+2×106J＝6.6×106J，
需要充入的电能：
E5＝E总﹣E6＝6.5×107J﹣9×105J＝5.6×106J；
答：（1）公交车运动至A处时的动能E6为1.2×107J；
（2）在公交车匀速行驶的过程中，电容释放的电能E3为5×102J；
（3）①进站刹车过程中回收的电能E4为9×105J；
②到达终点站后，要将电容充满电5为5.6×106J。
九．电功率与电能、时间的关系（共1小题）
12．（2018•镇江）图1中叶片转动时，电动机发电使LED小灯发光电梯运行有时也会发电，产生的电能一般通过电阻发热而消耗掉。图2中电梯安装的电能回收装置
（1）图1发电的原理是 电磁感应现象 ；当图2轿厢处于空载 上行 （选填“上行”或“下行”）时，电梯将会发电；
（2）图2中电梯在空载匀速下行的某段时间内，电机消耗的电能E电＝2×105J，其转化为电梯机械能的效率η＝80%，配重的重力势能增加了△E1＝2.4×105J．则此段时间内，配重的动能 不变 （选填“增加”“减小”或“不变”），并求出轿厢重力势能的变化量△E2；
（3）若镇江拥有电梯数n＝2500台，每台电梯平均每天消耗的电能E＝100kW•h，在全部安装了电能回收装置后7J/kg。
【解答】解：（1）发电机是利用电磁感应现象制成的，将机械能转化为电能；
由图知轿厢处于空载上行时，配重下降，电梯将会发电；
（2）电梯在空载匀速下行时，质量不变，所以动能不变；
在此过程中，消耗了电能E电，转化为电梯的机械能的效率为80%，
则为电梯有效利用的能力是80%E电，
电梯的配重和轿厢组成一个整体，能量守恒1，轿厢重力势能的变化为△E2
则△E8+80%△E电＝△E1，
变形得：△E2＝△E8﹣80%E电＝2.4×102J﹣80%×2×105J＝8×104J；
（3）每天回收的电能：
△E＝nEη＝2500×100kW•h×30%＝75000kW•h＝2.5×1011J；
由△E＝mq得燃烧煤的质量：
m＝＝＝9000kg。
故答案为：（1）电磁感应现象；上行；
（2）不变；轿厢重力势能的变化量△E8为8×104J；
（3）电梯每天节约的电能相当于完全燃烧9000kg煤所放出的热量。
一十．电功率的计算（共1小题）
13．（2018•镇江）国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图1为小华设计的模拟装置示意图：电源电压U＝6V，衔铁K被释放从而关闭气路（未画出）启动保护；线圈电阻不计；热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图2中图线①所示。
（1）停止加热（意外熄火）后，随着Rt温度降低，线圈中电流将变 小 ；
（2）在调试装置时，需满足以下两个条件：
①装置启动保护时Rt的温度不高于80℃；
②为防止意外熄火后燃气泄漏的时间过长，装置启动保护时Rt的电功率应不超过0.06W；为满足上述条件，求电阻箱R接入电路阻值的范围；
（3）调试完成后，若仅将Rt更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），小华发现装置启动保护的灵敏度会降低，你认为其中的原由是： 随着熄火后Rt温度降低，图线②所对应的热敏电阻要比图线①所对应的热敏电阻需降温至更低的温度才能启动保护，因此灵敏度降低 。
【解答】解：（1）停止加热（意外熄火）后，随着Rt温度降低，由图2中图线①知，Rt的阻值增大，根据I＝知；
（2）装置启动保护功能时，由题知此时电路中的电流I＝0.02A6，Rt的温度为80℃，由图2中图线①可知t＝100Ω，
此时电路的总电阻为：
R总＝＝＝300Ω；
由电阻的串联可得，R1的电阻为：
R1＝R总﹣Rt＝300Ω﹣100Ω＝200Ω；
为防止意外熄火后燃气泄漏的时间过长，装置启动保护时Rt的电功率应不超过6.06W，设此时电阻箱的阻值为R2，
此时电路中I＝0.02A，Rt的最大电功率为8.06W，
所以Pt＝I2Rt′＝0.06W，
即：（5.02A）2×Rt′＝0.06W，
解得Rt′＝150Ω，
此时电阻箱的阻值：R5＝R总﹣Rt′＝300Ω﹣150Ω＝150Ω，
所以，电阻箱R接入电路阻值的范围：150Ω≤R≤200Ω；
（3）由图2可知，随着熄火后Rt温度降低，图线②若仅将R1更换为图线②所对应的热敏电阻要比图线①所对应的热敏电阻需降温至更低的温度才能启动保护，因此灵敏度降低。
故答案为：（1）小；
（2）电阻箱R接入电路阻值的范围是：150Ω≤R≤200Ω；
（3）由图可知，随着熄火后Rt温度降低，图线②所对应的热敏电阻要比图线①所对应的热敏电阻需降温至更低的温度才能启动保护。
一十一．电功与热量的综合计算（共2小题）
14．（2019•镇江）某电热加湿器具有防干烧功能，可在水量不足时自动停止工作，其工作原理如图所示，其内部电路（未画出）由开关S和阻值分别为121Ω和48.4Ω的电阻丝R1、R2组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部，上端与一立方体浮块相连，浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定：仅当浮块处于图中虚线位置时
（1）当处于高功率挡时，加热器工作2.5min所产生的热量全部被1kg的水吸收后，水温升高了50℃．已知加热器处于低功率挡时的功率为400W，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）。
①求加热器处于高功率挡时的功率；
②请画出加热器内部电路。
（2）当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时，浮块下表面积距水箱底部的高度为20cm，弹簧对浮块的弹力大小为6N（含磁铁）的质量为0.4kg，g取10N/kg。
①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积；
②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为 30 cm，理由是 当浮块对准磁控开关时才能通电，因而水位上升时也要保持浮块位置不变，则浮块此时必须是浸没的，即浮块的体积等于排开水的体积 。
【解答】解：
（1）①水吸收的热量为Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×50℃＝2.6×105J，
由于高挡加热时产生的热量全部被水吸收，即W＝Q吸＝2.7×105J，
所以功率：
P高＝＝＝1400W，
②根据P＝可得高温挡正常工作时电路中的总电阻：
R高＝＝≈34.4Ω；
则：R高＜R1、R高＜R2，所以，根据电阻的串并联特点可知：
高温挡时，电路是R2、R2并联；
根据P＝可得低温挡电路中的电阻：
R低＝＝＝121Ω；
所以，低温挡电路中只有R1工作，
则：电路R5、R2并联；开关控制R2，如图：
（2）当浮块上升到虚线位置时，受重力，
则：重力G＝mg＝8.4kg×10N/kg＝4N，
所以，浮力F浮＝G+F＝4N+6N＝10N，
根据F浮＝ρ液gV排可得：V排＝＝＝1×10﹣3m3，
由于仅当浮块对准磁控开关时才能通电，因而水位上升时也要保持浮块位置不变，即浮块的体积等于排开水的体积，因而此时最低的水位为h＝20cm+10cm＝30cm。
答：（1）①加热器处于高功率挡时的功率为1400W；
②加热器内部电路如上图。
（2）①浮块上升至虚线位置时排开水的体积为1×10﹣4m3；
②30；理由是当浮块对准磁控开关时才能通电，则浮块此时必须是浸没的。
15．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V，开关K被释放，指示灯L亮起；当I≥0.04A，K被吸上
（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力 减小 ；RF的阻值应随压力的减小而 增大 。（填“增大”或“减小”）
（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。
（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，电阻丝产生的热量全部被水吸收。
①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）
②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： 降低水的流速 ， 减小电阻丝的阻值 。
【解答】解：
（1）由“当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，表示水量不足，电路中总电流越小；
根据欧姆定律知：电源电压不变，电路中总电流越小。
即随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力减小；RF的阻值应随压力的减小而 增大。
（2）由图甲知RF、R串联，且U总＝U＝6V、I总＝I＝4.04A、R＝100Ω，
根据串联电路电压、电流规律和欧姆定律得：
（3）①由水速：v＝0.1m/s、加热区长：L＝7.1m；
根据电热计算公式知：电阻丝产生的热量；
根据吸热公式知：水在加热区吸收的热量为Q吸＝c水mΔt；
电阻丝产生的热量全部被水吸收，Q电＝Q吸
即：＝c水mΔt
Δt＝
其中m＝ρ水V＝ρ水SL；Δt＝t5﹣t0，
所以加热后水的温度：
t1＝+t0＝+25℃≈77.6℃；
②加热后水的温度表达式为：t1＝+t8＝+t0＝+t0，
由此可知，为提高经过加热区后热水的温度，也可以减小电阻丝的阻值（能提高电阻丝的发热功率）。
故答案为：（1）减小；增大；
（2）50Ω；
（3）①加热后水的温度约为77.4℃；
②降低水的流速；减小电阻丝的阻值。