2024海南中考物理二轮复习专题专项训练 专题五 综合应用题 (含答案)

这是一份2024海南中考物理二轮复习专题专项训练 专题五 综合应用题 (含答案)，共21页。试卷主要包含了2 m2等内容，欢迎下载使用。
对于计算题中的简答小问，一般的答题步骤是：
(1)审题，寻找已知条件和要回答的问题(显性条件：题干中的文字、图表等；隐性条件：从显性条件或结论中挖掘物理知识)；
(2)抓住已知条件和问题之间的联系，找出理论依据(物理概念、规律、公式、原理等)；
(3)用精练的语言条理清晰地推理表述，做到有理可依，有据可循．
例 一题多设问 有一满载货车总质量为4 t，车轮与地面的总接触面积为0.2 m2.求：
【思路引导】
(1)压强公式
p＝eq \f(F,\a\vs4\al(S,↓))→水平地面 则F＝G总＝m总g
0.2 m2 4 t＝4×103 kg
(2)时间公式t＝eq \f(s,v) s→10 km v→72 km/h
注：题目问所用时间为多少秒，最终的计算结果为秒，所以要进行单位换算
(3)功公式W＝Fs→ s由(2)可知
↓
匀速行驶，则F牵＝f，由题干可知， f＝0.1G总
(4)功率公式P＝eq \f(W,t)→W、t由(2)(3)可得
(5)密度公式
ρ＝eq \f(m,V) m→4.8 g V→正方体样本，则V＝a3
(6)“不同车型设定不一样的最高行驶速度”
关键词：不同车型→质量不同
以相同的速度运动时，质量大的动能大，制动距离大→从动能的影响因素方面解答
(1)此货车静止时，对水平地面的压强是多少？
(2)此货车在某平直路段以72 km/h的速度匀速行驶了10 km，所用时间为多少秒？
(3)若此货车所受阻力为车和货物总重的0.1倍，则此货车通过上述路程牵引力做了多少功？
(4)此货车在该路段行驶时，牵引力的功率是多少？
(5)若此货车满载着某种木材，截取一块边长a＝2 cm的正方体木材样本，测得该样本的质量为4.8 g，则该木材的密度为多少？
(6)如图所示为高速公路上的限速标志牌，由标志牌可知，货车的最高行驶速度最低，请解释为什么在同一道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？
例题图
一、力学计算
类型1 简单运动类(10年8考)__
1.如图所示，记录了两辆汽车在平直的公路上行驶时，在相同的时间内通过的路程．甲图中汽车做匀速运动，受到的阻力为1 200 N；乙图中汽车做加速运动．求：
第1题图
(1)甲图中汽车的速度；
(2)乙图中汽车在前30 s内的平均速度；
(3)甲图中汽车牵引力在40 s内所做的功；
(4)乙图中的汽车在行驶过程中，是否受到平衡力作用，请说明理由．
2. 如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度．已知小明的体重为500 N，握拳时手臂的长度为0.6 m，完成4次引体向上所用的时间为10 s．求：
第2题图
(1)他停留在单杠上时，对单杠的拉力；
(2)小明完成1次引体向上所做的功；
(3)10 s内小明做引体向上的功率；
(4)请用物理知识解释为什么单杠运动员比赛时手上常会涂有镁粉．
3. 一辆5G无人配送车，质量为400 kg，轮胎与路面的总接触面积为0.025 m2 ，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.05倍．如图是配送车某次运动的路程与时间图像．求：
第3题图
(1)10 min内配送车的平均速度；
(2)配送车匀速行驶时的牵引力；
(3)配送车对水平地面的压强；
(4)请解释关闭发动机后配送车为什么还能继续前进．
4. 如图为南通“濠河国际龙舟邀请赛”的比赛场景，500 m直线赛项目的冠军队所使用龙舟的质量为300 kg，运动员总质量为1 500 kg，比赛用时2 min 30 s，假设比赛中龙舟做匀速直线运动，且龙舟受到的阻力是龙舟和运动员总重力的0.1倍，g取10 N/kg.求：
第4题图
(1)龙舟的重力；
(2)运动员坐上龙舟后排开水的体积；
(3)比赛过程中龙舟获得的动力做功的功率；
(4)划船时手移动较小的距离，就能使船桨在水中移动较大的距离，请运用所学的物理知识解释船桨的这个特点．
类型2 打捞类__
5. 某工人用如图所示的滑轮组匀速打捞水中的工件．已知工件的体积为30 dm3，密度为3×103 kg/m3.每个滑轮的重力为20 N，不计绳与滑轮间的摩擦、绳重及水的阻力．(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取 10 N/kg)求：
第5题图
(1)工件浸没在水中时所受的浮力；
(2)工件受到的重力；
(3)工件在水中上升6 m的过程中(工件始终浸没在水中)，工人做了多少功；
(4)工件未露出水面前，滑轮组的机械效率(结果保留一位小数)．
6. 如图甲所示，用钢丝绳将一个实心圆柱形混凝土构件从河里以0.05 m/s的速度竖直向上匀速提起，图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图像，整个提起过程用时100 s，已知河水密度为1.0×103 kg/m3，混凝土的密度为2.8×103 kg/m3，钢铁的密度为7.9×103 kg/m3，g取10 N/kg，不计河水的阻力．求：
第6题图
(1)0～60 s内混凝土构件在河水里上升的高度；
(2)0～60 s内钢丝绳拉力所做的功；
(3)混凝土构件浸没在河水中时受到的浮力；
(4)通过计算说明，此构件的组成是纯混凝土，还是混凝土中带有钢铁骨架？
类型3 工程机械类_
7. 图甲是一辆起重车的图片，起重车的质量为9.6 t，有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3 m2，起重时汽车轮胎离开地面．图乙是起重机吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1 200 kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为5 000 N，货物上升过程中的s－t图像如图丙所示．(不考虑绳重，g取10 N/kg)求：
第7题图
(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压强；
(2)拉力F的功率；
(3)提升货物过程中滑轮组的机械效率；
(4)增加提升货物的重力，滑轮组的机械效率如何改变？
8. 在美丽乡村建设中，政府为某村购置一批健身器材．工人往车上搬运装有健身器材的箱子时，用长木板搭了一个3 m长的斜面，把120 kg的箱子沿斜面匀速推到1 m高的车厢上，如图．推箱子做的额外功是300 J．(g取10 N/kg)求：
第8题图
(1)推箱子做的有用功；
(2)斜面的机械效率；
(3)沿斜面的推力；
(4)要增大斜面的机械效率，可采取哪些措施．
二、电学计算
类型1 动态电路类(10年6考)__
1. 小明同学在物理实验室发现一个电学元件，是由一个标有“2 V 2 W”的小灯泡和一个定值电阻R0连接而成．小明同学将该元件接入如图所示的电路中，电源电压恒为6 V，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电流表的示数总在0.2 A～1 A的范围内变化(小灯泡的电阻不随温度变化，且电路元件始终完好)．求：
第1题图
(1)小灯泡正常工作时的电流和电阻；
(2)定值电阻R0与小灯泡______(选填“串”或“并”)联；
(3)定值电阻R0的阻值；
(4)滑动变阻器R的最大阻值．
2. 如图所示的电路，电源电压为6 V保持不变，R1＝4 Ω.开关闭合，滑动变阻器R2的滑片置于a端时，电压表的示数为2 V，求：
第2题图
(1)电压表的示数；
(2)电流表的示数；
(3)整个电路的功率；
(4)当滑片滑到b端时，通电1 min电流做的功．
3.在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4 V．小灯泡标有“2.5 V”字样，滑动变阻器规格为“50 Ω 1 A”．实验得到小灯泡的I－U图像如图乙所示．求：
第3题图
(1)小灯泡的额定功率；
(2)小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
(3)当小灯泡消耗的功率为0.2 W时，通电1 min，滑动变阻器R产生的热量．
4. 如图甲为湿度表的简化工作原理图．电源电压恒为6 V，定值电阻R0＝5 Ω，R为湿敏电阻，其阻值R随环境湿度RH的变化如图乙所示，电压表量程为“0～3 V”，电流表量程为“0～0.6 A”，闭合开关S，在保证两表安全的情况下：
第4题图
(1)环境湿度增加，电流表的示数________．
(2)当电路中电流表的示数为400 mA时，电阻R的阻值为多少？
(3)环境湿度为60%时，电压表的示数为多少？
(4)湿度表能够测量的最大环境湿度是多少？
5. 如图所示电路，电源电压保持不变，灯L标有“3 V 0.6 A”的字样，定值电阻R的阻值为10 Ω，设灯丝电阻不变，求：
第5题图
(1)灯丝电阻；
(2)当开关S1闭合、S2断开，电流表示数为0.2 A时，灯L两端电压；
(3)当开关S1、S2均闭合时，定值电阻R消耗的电功率．
6. 如图，电路中电源电压恒定，小灯泡L的额定电压为6 V，滑动变阻器R1标有“200 Ω 1 A”，电压表量程为0～5 V．只闭合开关S2，当R1的滑片P移至最左端时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数为0.5 A；再闭合S1，电流表的示数变为0.8 A．求：
第6题图
(1)灯泡的额定功率；
(2)电阻R2的阻值；
(3)只闭合S1，当电路总功率最小时，R1接入电路的阻值．
类型2 多挡位用电器类__
7. 如图是某电蒸锅的内部简化电路图，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484 Ω，加热挡功率为1 200 W．用此电蒸锅对质量为1.2 kg的水加热使其温度升高75 ℃，需要的时间为375 s，已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)．求：
(1)该电蒸锅是利用电流的________工作的；
第7题图
(2)保温挡的功率；
(3)电阻R2的阻值；
(4)电蒸锅的加热效率．
8.如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐．它有三段温控功能：高温炖、中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数．[ρ水＝1×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 N/kg]
第8题图
(1)开关S1、S2处于什么状态，电炖锅为低温挡，说明判断依据；
(2)求R1、R2的阻值；
(3)在标准大气压下，使用高温挡将初温是12 ℃的一锅水烧开，若电炖锅高温挡加热效率为80%，求烧开一锅水需要的时间．
9.为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器(电磁铁线圈电阻不计)制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示．控制电路中电压U1＝3 V，定值电阻R0＝50 Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中电压U2＝220 V，R1＝836 Ω，R2＝44 Ω.已知恒温调奶器容量为2 kg，水温达到80 ℃时衔铁会跳起．[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
第9题图
(1)请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理；
(2)求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流；
(3)求工作电路在保温状态下的电功率；
(4)当调奶器加满温度为25 ℃的水，加热元件工作500 s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率．
10. 小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换．小伟查阅资料得到饮水机的部分信息如下表．饮水机正常加热7 min，可将质量为1 kg的水从20 ℃加热到沸腾(标准大气压)，然后转入保温状态．请你结合小伟的调查研究，解决下列问题：

第10题图
(1)在图中虚线框内画出导线、电阻R1和电阻R2三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整．(旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通)
(2)加热过程中，饮水机的加热效率．[水的比热容4.2×103 J/(kg·℃)]
类型3 电路改装类__
11. 某科技兴趣小组用一个88 Ω的电阻R1、开关、导线等器材制作了一个电烤箱，先将电烤箱接入电压为220 V的家庭电路，简化电路如甲所示，闭合开关，求：
第11题图
(1)通过R1的电流；
(2)R1消耗的电功率；
(3)小组发现烤熟蛋糕耗费时间过长，为解决这个问题，小组找来一个相同规格的电阻R2进行改装．
①你认为应按照图________(选填“乙”或“丙”)进行改装；
②闭合开关S后，通电10 min，求改装后电烤箱产生的热量．
12. 如图甲所示是一款养生杯，图乙是其简易电路图，R1和R2是两根电热丝．给杯中倒入直饮水，放在底座上，底座就会根据水温自动调节电路状态：当水温低于52 ℃时，养生杯处于加热状态，水温达到52 ℃后养生杯自动调节为保温状态．某次给杯中倒入100 mL、22 ℃的直饮水放在底座上后，养生杯正常工作时功率随时间变化的图像如图丙所示．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3]
第12题图
(1)刚开始将养生杯放在底座上时，工作的电热丝是________(选填“R1”、“R2”或“R1和R2”)；养生杯在工作时，应盖好杯盖，这样做可以__________(合理即可)．
(2)此次将杯中100 mL、22 ℃的水加热到52 ℃的过程中，水吸收的热量是多少？
(3)该养生杯的加热效率；
(4)若只要求改变一根电热丝的阻值，将保温状态的功率提升至16 W，请通过计算说明如何改进？
13.某物理兴趣小组为检测学校操场上的风力等级，小组成员共同设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示．装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上，滑杆上的摩擦力忽略不计，弹簧左端固定，右端与滑块相连．挡风板的挡风面积为0.2 m2，光滑均匀电阻丝AB长为30 cm，阻值为15 Ω，电源电压U恒为9 V，保护电阻R0为3 Ω，电压表量程为0～3 V．弹簧弹力F与弹簧形变量x的关系如图乙所示．无风时，滑片P停留在A处，有风时，滑块向左移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风力等级．
(1)无风时，求通过R0的电流；
(2)为保护电路安全，求出风速仪所测最大风力等级为几级；
(3)某日从天气预报得知，第二天风力等级将会达到五级，风速v预计为10 m/s，在原有电路元件和电路基本连接方式均不变的基础上，电路将如何改进．在图丙的虚线框内将电路图补充完整，小组成员还想计算出电路改进后电压表的示数，经查阅资料后得知，该挡风板所受的风压与风速的平方成正比，其关系式为p＝kv2(其中k为常量，数值为0.6)，假设你为该小组成员，请你计算出风速为10 m/s时，改进后的电路中电压表的示数．
第13题图
参考答案
例 解：(1)货车对水平地面的压力
F＝G总＝m总g＝4×103 kg×10 N/kg＝4×104 N
货车对水平地面的压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(4×104 N,0.2 m2)＝2×105 Pa
(2)货车匀速行驶的速度v＝72 km/h＝20 m/s
货车行驶的路程s＝10 km＝1×104 m
由v＝eq \f(s,t)可得，所用时间t＝eq \f(s,v)＝eq \f(1×104 m,20 m/s)＝500 s
(3)货车所受阻力f＝0.1G总＝0.1×4×104 N＝4×103 N
因为货车在平直公路上匀速行驶，货车的牵引力
F牵＝f＝4×103 N
牵引力所做的功
W＝F牵s＝4×103 N×1×104 m＝4×107 J
(4)牵引力的功率P＝eq \f(W,t)＝eq \f(4×107 J,500 s)＝8×104 W
(5)因同种物质状态相同时的密度相等，所以该木材的密度
ρ＝ρ样本＝eq \f(m样本,V样本)＝eq \f(4.8 g,（2 cm）3)＝0.6 g/cm3＝0.6×103 kg/m3
(6)机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大的动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同．
一、力学计算
1. (1)30 m/s (2)25 m/s (3)1.44×106 J (4)不受平衡力作用．原因是乙图中的汽车在行驶过程中做加速运动，并非处于静止或匀速直线运动状态． 2. (1)500 N (2)300 J (3)120 W (4)镁粉具有很强的吸湿作用，可以吸去运动员手掌心的汗水，通过增大接触面的粗糙程度来增大掌心和器械之间的摩擦力，有利于运动员提高完成动作的质量和安全性．
3. (1)2 m/s (2)200 N (3)1.6×105 Pa (4)关闭发动机后配送车还能继续前进是因为其具有惯性．
4. 解：(1)龙舟的重力G＝mg＝300 kg×10 N/kg＝3 000 N
(2)运动员的重力G′＝m′g＝1 500 kg×10 N/kg＝15 000 N
运动员和龙舟的总重G总＝G＋G′＝3 000 N＋15 000 N＝18 000 N
根据浮沉条件，运动员坐上龙舟后龙舟受到的浮力等于运动员和龙舟的总重，根据阿基米德原理，龙舟排开水的体积V排＝eq \f(F浮,ρ水g)＝eq \f(18 000 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝1.8 m3
(3)龙舟受到的阻力f＝0.1×G总＝0.1×18 000 N＝1 800 N
因比赛中龙舟做匀速直线运动，根据二力平衡可知，比赛过程中龙舟获得的动力F＝f＝1 800 N
所用时间t＝2 min 30 s＝150 s
比赛过程中龙舟获得的动力做功的功率
P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝eq \f(1 800 N×500 m,150 s)＝6 000 W
(4)船桨在使用过程中动力臂小于阻力臂，故船桨是费力杠杆，使用费力杠杆可以省距离．划船时，手在船桨上的动力比水对船桨的阻力大，所以手只要移动较小的距离，就能使船桨在水中移动较大的距离．
5. 解：(1)根据阿基米德原理可得，工件浸没在水中时所受的浮力F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30×10－3 m3＝300 N
(2)工件的质量m＝ρV＝3×103 kg/m3×30×10－3 m3＝90 kg
工件受到的重力G＝mg＝90 kg×10 N/kg＝900 N
(3)物重被2段绳子承担，工件在水中上升6 m，绳端移动的距离为2×6 m＝12 m
拉力F＝eq \f(1,2)(G＋G动－F浮)＝eq \f(1,2)×(900 N＋20 N－300 N)＝310 N
工人做功W＝Fs＝310 N×12 m＝3 720 J
(4)工件未露出水面前，滑轮组的机械效率
η＝eq \f(W有用,W总)×100%＝eq \f(F拉h,Fs)×100%＝eq \f(（G－F浮）h,Fnh)×100%＝eq \f(G－F浮,Fn)×100%＝eq \f(900 N－300 N,310 N×2)×100%≈96.8%
6. 解：(1)0～60 s内混凝土构件在河水里上升的高度h＝vt＝0.05 m/s×60 s＝3 m
(2)0～60 s内钢丝绳拉力所做的功W＝F1s＝825 N×3 m＝2 475 J
(3)由图乙可知t＝60 s前拉力F1＝825 N，因构件从河水中匀速提起，此时有F浮＋F1＝G，t＝80 s后拉力F2＝1 200 N，此时有F2＝G，混凝土构件浸没在河水中时受到的浮力F浮＝G－F1＝1 200 N－825 N＝375 N
(4)由F浮＝ρ液gV排得，构件排开水的体积V排＝eq \f(F浮,ρ水g)＝eq \f(375 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝3.75×10－2 m3
因构件完全浸没，则V＝V排＝3.75×10－2 m3
构件重力G＝1 200 N，由G＝mg＝ρVg可得，构件的密度ρ件＝eq \f(G,Vg)＝eq \f(1 200 N,3.75×10－2 m3×10 N/kg)＝3.2×103 kg/m3＞2.8×103 kg/m3
所以此构件的组成是混凝土中带有钢铁骨架
7. 解：(1)提升货物过程中，起重车对水平地面的压力F压＝G总＝G车＋G货＝m车g＋m货g＝9.6×103 kg×10 N/kg＋1 200 kg×10 N/kg＝1.08×105 N
支撑脚与地面的接触面积S＝0.3 m2×4＝1.2 m2
提升货物过程中起重车对水平地面的压强p＝eq \f(F压,S)＝eq \f(1.08×105 N,1.2 m2)＝9×104 Pa
(2)由图丙可知，货物上升的速度v物＝eq \f(s,t)＝eq \f(2.5 m,10 s)＝0.25 m/s
由图乙可知，承担物重的绳子段数n＝3，所以绳端移动的速度v绳＝nv物＝3×0.25 m/s＝0.75 m/s
拉力F的功率P＝Fv绳＝5 000 N×0.75 m/s＝3.75×103 W
(3)物体上升的距离s＝2.5 m，则绳端移动的距离s绳＝nh＝3×2.5 m＝7.5 m
提升货物的重力G货＝m货g＝1 200 kg×10 N/kg＝1.2×104 N
所以提升货物过程中滑轮组的机械效率η＝eq \f(W有,W总)×100%＝eq \f(G货s,Fs绳)×100%＝eq \f(1.2×104 N×2.5 m,5 000 N×7.5 m)×100%＝80%
(4)增加提升货物的重力，滑轮组的机械效率将变大．
8. (1)1 200 J (2)80% (3)500 N (4)增大斜面的倾斜程度；减小斜面的粗糙程度．
二、电学计算
1. 解：(1)小灯泡正常工作时的电流I额＝eq \f(P额,U额)＝eq \f(2 W,2 V)＝1 A
小灯泡正常工作时的电阻RL＝eq \f(U额,I额)＝eq \f(2 V,1 A )＝2 Ω
(2)串
(3)当滑动变阻器R接入电路的阻值为0时，定值电阻R0与小灯泡串联，电路中最大电流为1 A
R最小总＝eq \f(U,I最大)＝eq \f(6 V,1 A)＝6 Ω
定值电阻R0的阻值R0＝R最小总－RL＝6 Ω－2 Ω＝4 Ω
(4)当滑动变阻器R接入电路的阻值为最大时，定值电阻R0、小灯泡和滑动变阻器R串联，电路中最小电流为0.2 A
R最大总＝eq \f(U,I最小)＝eq \f(6 V,0.2 A)＝30 Ω
滑动变阻器R的最大阻值
R＝R最大总－RL－R0＝30 Ω－2 Ω－4 Ω＝24 Ω
2. 解：(1)由图可知，R1、R2串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1两端电压，电压表测R2两端电压，则电压表的示数U2＝U－U1＝6 V－2 V＝4 V
(2)电流表的示数I＝eq \f(U1,R1)＝eq \f(2 V,4 Ω)＝0.5 A
(3)整个电路的功率P＝UI＝6 V×0.5 A＝3 W
(4)当滑片滑到b端时，电路中只接入R1，通电1 min电流做的功W＝eq \f(U2,R1)t＝eq \f(（6 V）2,4 Ω)×60 s＝540 J
3. 解：(1)由图乙可知，小灯泡的额定电流为0.3 A
则小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W
(2)小灯泡正常发光时，R两端的电压为UR＝U－U额＝4 V－2.5 V＝1.5 V
滑动变阻器R接入电路的电阻为R＝eq \f(UR,I额)＝eq \f(1.5 V,0.3 A)＝5 Ω
(3)由图乙可知，当U灯＝1 V，I灯＝0.2 A时，小灯泡的功率刚好为0.2 W
此时R两端的电压为UR′＝U－U灯＝4 V－1 V＝3 V
R通电1 min产生的热量Q＝WR＝UR′I灯t＝3 V×0.2 A×1×60 s＝36 J
4. (1)增大
解：(2)当电流表的示数为I＝400 mA＝0.4 A时，电路中的总电阻为R总＝eq \f(U,I)＝eq \f(6 V,0.4 A)＝15 Ω
由串联电路的电阻规律可得，电阻R的阻值为R＝R总－R0＝15 Ω－5 Ω＝10 Ω
(3)由R－RH图像可知，当环境湿度为60%时，电阻R的阻值为R′＝7.5 Ω
由I＝eq \f(U,R)可得，此时电路中的电流为I′＝eq \f(U,R总′)＝eq \f(6 V,5 Ω＋7.5 Ω)＝0.48 A
则电压表的示数为U0＝I′R0＝0.48 A×5 Ω＝2.4 V
(4)因电流表的量程为0～0.6 A，所以当电路中的电流最大为I大＝0.6 A时，电路中的总电阻最小，环境湿度最大
此时电路中的总电阻为R总最小＝eq \f(U,I大)＝eq \f(6 V,0.6 A)＝10 Ω
由串联电路的电阻规律可得，电阻R的阻值为R小＝R总最小－R0＝10 Ω－5 Ω＝5 Ω
由串联电路分压原理可得，R0两端的电压为3 V，没有超过电压表量程，可以正常使用，所以由R－RH图像可知，湿度表能够测量的最大环境湿度为80%.
5. 解：(1)灯丝电阻RL＝eq \f(UL,IL)＝eq \f(3 V,0.6 A)＝5 Ω
(2)当开关S1闭合，S2断开时，灯L与定值电阻R串联，电流表示数为0.2 A，灯L两端的电压UL′＝IRL＝0.2 A×5 Ω＝1 V
(3)当开关S1闭合，S2断开，灯L与定值电阻R串联，电流表示数为0.2 A，定值电阻R两端的电压UR＝IR＝0.2 A×10 Ω＝2 V
电源电压U＝UL′＋UR＝1 V＋2 V＝3 V
当开关S1、S2均闭合时，只有定值电阻R接入电路，定值电阻R消耗的电功率P＝eq \f(U2,R)＝eq \f(（3 V）2,10 Ω)＝0.9 W
6. 解：(1)只闭合开关S2，当R1的滑片P移至最左端时，则电路为小灯泡的简单电路；此时小灯泡恰好正常发光，则电源电压等于小灯泡的额定电压6 V．小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝6 V×0.5 A＝3 W
(2)再闭合S1，小灯泡L与电阻R2并联，电流表测干路电流
电阻R2两端电压为U＝U额＝6 V，则通过电阻R2的电流I＝I总－I额＝0.8 A－0.5 A＝0.3 A
电阻R2的阻值R2＝eq \f(U,I)＝eq \f(6 V,0.3 A)＝20 Ω
(3)只闭合S1，则R1、R2串联．当电压表示数为5 V时，R1接入电路的阻值最大；此时，R2两端电压为U2＝U－Umax＝6 V－5 V＝1 V
电路中的电流为Imin＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(1 V,20 Ω)＝0.05 A
R1接入电路的阻值为R1＝eq \f(Umax,Imin)＝eq \f(5 V,0.05 A)＝100 Ω
7. (1)热效应
解：(2)只闭合S1时，只有R1接入电路，电蒸锅处于保温挡，保温挡的功率
P保＝eq \f(U2,R1)＝eq \f(（220 V）2,484 Ω)＝100 W
(3)当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电蒸锅处于加热挡，电阻R2的电功率
P2＝P热－P保＝1 200 W－100 W＝1 100 W
电阻R2的阻值R2＝eq \f(U2,P2)＝eq \f(（220 V）2,1 100 W)＝44 Ω
(4)水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.2 kg×75 ℃＝3.78×105 J
消耗的电能W＝P热t＝1 200 W×375 s＝4.5×105 J
该电蒸锅的加热效率η＝eq \f(Q吸,W)×100%＝eq \f(3.78×105 J,4.5×105 J)×100% ＝84%
8. 解：(1)由电路图可知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，此时电路中的总电阻最大，由P＝eq \f(U2,R)可知，总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡．
(2)由电路图可知，当S1闭合，S2接A时，R2被短路，只有电阻R1接入电路，电炖锅处于中温挡，则R1的阻值为R1＝eq \f(U2,P中)＝eq \f(（220 V）,400 W)2＝121 Ω
当S1闭合，S2接B时，R1、R2并联，电炖锅处于高温挡，则此时R2消耗的功率为
P2＝P高－P中＝1 100 W－400 W＝700 W
则R2的阻值为R2＝eq \f(U2,P2)＝eq \f(（220 V）2,700 W)≈69.14 Ω
(3)由ρ＝eq \f(m,V)可得，水的质量为m＝ρ水V＝1×103 kg/m3×1×10－3 m3＝1 kg
水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－12 ℃)＝3.696×105 J
由η＝eq \f(Q吸,W)×100%得，电炖锅消耗的电能
W＝eq \f(Q吸,η)＝eq \f(3.696×105 J,80%)＝4.62×105 J
由P＝eq \f(W,t)可得，烧开一锅水需要的时间
t＝eq \f(W,P高)＝eq \f(4.62×105 J,1 100 W)＝420 s
9. 解：(1)由题意可知，水温低于80 ℃时，电磁铁吸引衔铁，工作电路R2单独工作，调奶器加热，水温达到80 ℃时，衔铁跳起，R1、R2串联工作，调奶器保温．
(2)由图乙可知，衔铁刚跳起时，R的电阻为100 Ω，此时通过电磁铁线圈的电流为I＝eq \f(U1,R0＋R)＝eq \f(3 V,50 Ω＋100 Ω)＝0.02 A
(3)衔铁跳起，R1、R2串联工作，调奶器处于保温状态，电功率为P保＝eq \f(Ueq \\al(2,2),R1＋R2)＝eq \f(（220 V）2,836 Ω＋44 Ω)＝55 W
(4)水吸收的热量为Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(80 ℃－25 ℃)＝4.62×105 J
加热状态下，工作电路R2单独工作，消耗的电能为
W＝eq \f(Ueq \\al(2,2),R2)t＝eq \f(（220 V）2,44 Ω)×500 s＝5.5×105 J
加热效率为η＝eq \f(Q吸,W)×100%＝eq \f(4.62×105 J,5.5×105 J)×100%＝84%
10. 解：(1)如答图所示
或
第10题答图
(2)水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.36×105 J
饮水机加热7 min，消耗的电能W＝P1t＝1 000 W×7×60 s＝4.2×105 J
饮水机的加热效率η＝eq \f(Q吸,W)×100%＝eq \f(3.36×105 J,4.2×105 J)×100%＝80%
11. 解：(1)由I＝eq \f(U,R)可得，通过R1的电流I1＝ eq \f(U,R1)＝eq \f(220 V,88 Ω)＝2.5 A
(2)由P＝UI可得，R1消耗的电功率P1＝UI1＝220 V×2.5 A＝550 W
(3)①乙
②因R2规格与R1相同，则R2＝R1
根据P＝eq \f(U2,R)可知，P2＝P1
改装后电烤箱10 min产生的热量为Q＝W＝Pt＝(P1＋P2)t＝2P1t＝2×550 W×10×60 s＝6.6×105 J
12. (1)R1 减少热量损失(或缩短加热时间、节约电能等)
解：(2)由ρ＝eq \f(m,V)得，水的质量
m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×100×10－6 m3＝0.1 kg
水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(52 ℃－22℃)＝1.26×104 J
(3)由P＝eq \f(W,t)得，加热时消耗的电能
W＝P加热t＝40 W×10×60 s＝2.4×104 J
养生杯的加热效率η＝eq \f(Q吸,W)×100%＝eq \f(1.26×104 J,2.4×104 J)×100%＝52.5%
(4)当开关接触点2、3时，R1和R2串联，电路中的总电阻最大，由P＝UI和I＝eq \f(U,R)得，养生杯的功率最小，为保温状态；当开关接触点3、4时，R2被短路，R1单独接入电路，电路中的总电阻最小，由P＝UI
和I＝eq \f(U,R)得，养生杯的功率最大，此时为加热状态．因只改变保温状态的功率，加热状态的功率不变，所以只能改变电路中R2的阻值
由P＝UI和I＝eq \f(U,R)得，R1的阻值为R1＝eq \f(U2,P加热)＝eq \f(（220 V）2,40 W)＝1 210 Ω
当保温状态的功率提升至16 W时，电路的总电阻
R总＝eq \f(U2,P保温)＝eq \f(（220 V）2,16 W)＝3 025 Ω
则改进后R2的阻值为R2＝R总－R1＝3 025 Ω－1 210 Ω＝1 815 Ω
即将R2换成阻值为1 815 Ω的电热丝即可．
13. 解：(1)无论有无风时，滑动变阻器接入电路的阻值均为15 Ω
电流I＝eq \f(U,R0＋RP)＝eq \f(9 V,3 Ω＋15 Ω)＝0.5 A
(2)由图可知，风力越大，电压表测量部分电阻越长，电压表示数越大，电压表最大电压Umax＝3 V；滑动变阻器分得的电压UP＝IRP＝0.5 A×15 Ω＝7.5 V
当电压表示数最大时，滑片移动距离L＝eq \f(U,UP)LAB＝eq \f(3 V,7.5 V)×30 cm＝12 cm
由图乙可得，弹簧产生的弹力F＝6 N
此时的风压p＝eq \f(F风,S)＝eq \f(F弹,S)＝eq \f(6 N,0.2 m2)＝30 Pa，查表可知，此时风力等级为四级
第13题答图
(3)当风速为10 m/s时，风压p＝kv2＝0.6×(10 m/s)2＝60 Pa＞30 Pa，因此会超过电压表量程
弹簧弹力F弹′＝F风′＝pS＝60 Pa×0.2 m2＝12 N
由图乙可得，弹簧形变量为24 cm，因此可将电压表测量对象更换为滑片左侧部分的电阻，此时滑片左侧电阻R＝eq \f(30 cm－24 cm,30 cm)×15 Ω＝3 Ω
此时电压表示数U示＝eq \f(R左,R总)×U＝eq \f(3 Ω,18 Ω)×9 V＝1.5 V
改装电路如答图所示(此电路只能在风力稳定时使用
项目
参数
电源电压(V)
220
中温挡功率(W)
400
高温挡功率(W)
1 100
容积(L)
1
额定电压U/V
220
加热功率P1/W
1 000
保温功率P2/W
100
电阻R1/Ω
435.6
电阻R2/Ω
48.4
风力等级
一级
二级
三级
四级
五级
六级
风速
v(m/s)
0.3～
1．5
1.6～
3．3
3.4～
5．4
5.5～
7．9
8.0～
10．7
10.8～
13．8
风压
p(Pa)
0.055
～1.4
1.6～
6．8
7.2～
18
18.9～
39
40～
72
72.9～
119