2021中考物理专题复习课件 第2部分 专题突破 专题八 综合应用题（含答案）

这是一份2021中考物理专题复习课件 第2部分 专题突破 专题八 综合应用题（含答案），共43页。试卷主要包含了纯力学综合，力热综合，力学模型，传感器等内容，欢迎下载使用。

一、纯力学综合
1．(2020连云港改编)随着科技的发展，无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾驶汽车通过车载激光雷达、摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为1.2 t的无人驾驶汽车，静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12 m2，在平直道路上以36 km/h的速度匀速行驶，受到的牵引力大小为4×103 N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号，经3×10－7 s激光雷达接收到障碍物反射回的信号(该时间内汽车行驶的距离忽略不计)。已知光速为3×108 m/s，g取10 N/kg。
(1)激光雷达的工作原理利用了电磁波可以传递________。
(2)该汽车静止时对水平地面的压强是多少？
(3)该汽车此刻车头到障碍物的距离是多少？
(4)该汽车以36 km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率是多少？
2．图1甲为一种应用于矿山工地的液压挖掘机，其质量为240 t，履带与地面的总接触面积约为6 m2(g取10 N/kg)。
图1
(1)挖掘机安装宽大履带的目的是减小挖掘机对地面的________。
(2)某次作业时，挖掘机从矿坑中挖出30 t的矿土，其静止时对水平矿坑地面的压强约为多大？
(3)作业完成后，空载的挖掘机通过斜坡(如图乙)匀速返回地面，已知上坡过程中挖掘机的牵引力恒为2×106 N，则斜坡的机械效率为多大？
3．如图2甲所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。罐笼的底面积是1.6 m2，已知被提升的建筑材料重为2 800 N，拉力F将它以0.5 m/s的速度匀速提升10 m的高度。拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示。不计动滑轮及钢丝绳的重力、摩擦力。
(1)拉力F大小是多少？
(2)当装有建筑材料的罐笼静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？
(3)提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？
图2
4.如图3所示，某种帆板由板体、帆杆、面积为6 m2的三角帆和带有万向节的桅杆组成，没有舵和坐舱，全部质量仅为20 kg，依靠风力在湖面上行驶。(g取10 N/kg, ρ水＝1.0×103 kg/m3)
图3
(1)体重为50 kg的运动员登上帆板时，帆板排开水的体积是多少？
(2)查阅相关资料可知，当湖面风速为8 m/s时，风压为40 Pa，此时风对三角帆的最大推力是多大？
(3)下表给出了在不同风速下的风能强度值(即每秒时间内，每平方米的面积上获得的能量)。经测算，当风速为10 m/s时，帆板受到风的推力是280 N，并且以6 m/s的速度在湖面上匀速行驶，求帆板的风能利用率。
5．如图4所示是一种飞行、吸附两栖机器人，人称“蜘蛛侠”，它由质量为1.5 kg的四旋翼飞行器和1 kg的传感器负载组成。它能飞上高楼，吸附在窗户或天花板上，借助其携带的传感器监控室内犯罪嫌疑人的动向，也能深入火灾、爆炸等灾害现场“一探究竟”。(g取10 N/kg)
图4
(1)在吸附模式下，当它静止吸附在竖直墙壁上时，若真空泵继续向外抽气，则机器人受到的摩擦力大小__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)为了使机器人吸附在天花板上，真空泵要从吸盘与天花板间向外抽气，则吸盘内气体压强为多大时恰好可以不再向外抽气？已知外界大气压为1×105 Pa，吸盘的受力面积为1×10－3 m2。
(3)机器人以0.3 m/s的速度匀速竖直向上运动10 s，不计空气阻力，则它这段时间的飞行功率为多大？
二、力热综合
6. (2020鞍山)十天建成的武汉火神山医院正式交付使用，勇敢智慧的中国建设者们再一次让世界看到了中国速度。在建造过程中，需要用混凝土搅拌运输车(如图5所示)运送混凝土到建设工地。混凝土搅拌运输车的相关参数如下表。(g取10 N/kg，柴油的热值q＝4.3×107 J/kg)
图5
(1)当搅拌运输车满载并静止在水平地面时，车轮与地面的总接触面积为0.8 m2，它对地面的压强为多大？
(2)搅拌运输车满载时在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为其总重的0.03倍，当它以最高时速匀速行驶时，此搅拌运输车发动机的输出功率为多少？
(3)搅拌运输车以最高时速匀速行驶10 km共消耗燃油3 kg，搅拌运输车发动机的效率为多大？(计算结果精确到0.1%)
7．压路机是一种修路的设备，它以机械本身的重力作用进行高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业。如图6所示为某型号压路机，整机质量为18 t，行驶速度为27 km/h，发动机功率为110 kW。已知柴油的热值q＝4.3×107 J/kg。请回答下列问题：
图6
(1)压路机碾子质量很大，是通过__________的方式增大压强。
(2)压路机以27 km/h的速度匀速通过150 m的路程的过程中所受的阻力为多大？(保留整数)
(3)若该压路机柴油发动机的效率为40%，通过此段路程需要燃烧多少千克柴油？(保留两位有效数字)
8．混凝土输送泵车(如图7所示)应用于楼房、桥梁、隧道等的建设，给建筑工人们带来了便捷。已知某混凝土输送泵车的质量为22 t，水箱的容积为120 L，发动机功率为200 kW。
图7
(1)该泵车装有宽大的轮胎，工作时还会放下四个支盘，这些措施都可以通过__________________来________压强。
(2)如果将水箱里装满水，当水温从20 ℃上升到100 ℃时，水吸收的热量相当于完全燃烧多少千克柴油放出的热量？[保留两位小数，ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q柴油＝4.3×107 J/kg]
(3)现用该输送泵车将混凝土从地面输送到30 m高的楼上，如果输送泵车每小时输送量为200 m3，该混凝土的密度为3×103 kg/m3，则输送泵车的机械效率为多少？
三、力学模型
9．小明家的超市进了一批牛奶，小明仔细观察了牛奶的包装箱(如图8所示)，对上面的“堆码层数极限”标志产生了极大的兴趣。经查阅，该标志表示“相同包装件在仓储时的最大堆码层数”，即该牛奶箱最大堆码层是16层。另外，小明用刻度尺测量了包装箱的尺寸是35 cm×20 cm×15 cm。请解答下列问题：
图8
(1)已知箱中每盒牛奶的包装袋上有“净含量243 mL，250 g”的字样，这种牛奶的密度是多少？(保留两位小数)
(2)若在仓储时堆码层数达到了极限16层，则最下层的包装箱受到的压力是多少？它所承受的压强是多少？(g取10 N/kg)
(3)小明将牛奶堆放起来，在3 min内将15箱牛奶叠放在第一箱上面。请计算小明克服牛奶重力做功的功率。
10．(2020威海)某游乐场有一种水上娱乐球项目。娱乐球(以下简称“球”)是质量分布均匀的空心球，半径为1 m，质量为10 kg。(ρ水＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg)
图9
(1)质量为80 kg的游客坐在球中，当球静止在水面上时，球浸入水中的体积为多少立方米？
(2)游玩结束后，为了将球中的游客安全送上岸，安全员先将水中的球推到岸边；随后安全员始终对球施加最小的力，使球绕岸边的A点始终匀速缓慢转动。球转动期间，游客的重心B与球心O始终在竖直方向的同一条直线上。
①当球转动到如图9甲所示位置时，OA与竖直方向的夹角为30°，球浸入水中的体积变为0.02 m3，请计算此时安全员施力的大小。
②当球离开水面后，安全员继续用最小的力，将球转动至图乙所示位置，请说出此过程中施力的大小如何变化？
11．在马拉松比赛中，冯老师参加的是健康跑(全程4 km)，他穿的跑鞋每只重2.0 N，在跑步过程中，如图10所示，两个相邻脚印之间的距离平均为0.8 m，脚每次抬离地面的高度均为0.2 m，他用33 min 20 s跑完全程。
(1)冯老师跑完全程对跑鞋做的功是多少？
(2)他跑完全程对跑鞋做功的功率是多少？
图10
12．(2020呼和浩特)如图11所示，是地铁施工现场一台起重机的示意图。求：
(1)若起重机水平臂AB长为18 m，OB长为3 m，把质量为1 t的重物匀速提起，B端的配重质量；(不计摩擦和起重机自重，g取10 N/kg)
(2)起重机的电动机功率恒为2.5×103 W，当它把质量为1 t的重物以0.2 m/s的速度匀速提起20 m的过程中，起重机提起重物做功的功率和机械效率。
图11
类型 电学类综合题
一、电热综合
1．为了改善能源结构，减少污染物排放，大力发展清洁能源，我省西部山区大力发展风电产业，如图1所示在闲置的山地、丘陵地带，耸立起高约90 m、风叶半径60 m、单机容量3 000 kW、总装机容量2×106 kW的风电场。
图1
(1)风力发电是将__________能转化为电能。
(2)总装机容量2×106 kW的风力发电机组同时工作，若每天平均发电10 h，6天向电网输送的能量是多少千瓦时？这些电能可供功率为6 000 kW的动车组运行多长时间？
(3)火电站燃煤发电的效率是30%，6天内风力发电机产生的电量相当于燃烧多少吨煤？(煤的热值q＝3×107 J/kg)
2. 如图2所示是一款不锈钢玻璃电热水壶，其参数如下表。它的壶盖上有蒸汽开关，采用PTC材料底盘加热，具有水沸腾后自动断电、防干烧断电的双保险功能。
图2
(1)电热水壶的加热底盘是通过________的方式改变水的内能的。
(2)电热水壶在额定电压下工作时通过的电流是多少？(保留两位小数)
(3)若电热水壶的加热效率是80%，在1标准大气压下，将一整壶20 ℃的水烧开要多长时间？[g取10 N/kg，水的密度是1.0×103 kg/m3，水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)水沸腾时产生的水蒸气冲击蒸汽开关上面的双金属片，由于热胀冷缩作用，双金属片膨胀变形顶开开关，切断电源，这是一重保护。如果蒸汽开关失效，水会一直烧下去直至烧干。当出现干烧时，PTC加热元件的功率变得只有烧水时功率的十分之一，这样可以使PTC的温度保持在合理的范围，即使干烧也不会有不良后果，这是第二重保护。PTC实际是一种阻值随温度变化的陶瓷热敏电阻，分析可知其阻值随温度变化的规律是__________________
_____________________________________。
3.空调是一种常用的家用电器，它是利用了叫做氟利昂的物质作为“热”的搬运工，把室内的热搬运到室外或把室外的热搬运到室内。元亮同学家的电能表上标有“600 r/(kW·h)”字样，元亮卧室的面积为15 m2(有效空间为40 m3)，元亮发现冬天只有空调工作时，电能表的转盘5 min转了60转，房间温度升高4 ℃。
(1)空调和家里的电脑之间是__________联的，空调要用__________(选填“两脚”或“三脚”)插头。
(2)已知空气的比热容为1×103 J/(kg·℃)，空气密度约1.3 kg/m3。则室内空气温度升高4 ℃吸收的热量是多少？
(3)该空调工作5 min消耗的电能是多少？
(4)设空调制冷和制热耗电功率相同，该空调的耗电功率是多大？
(5)求此空调的制热效率。(结果保留三位有效数字)
二、电力综合
4．如图3所示为某款小型四轴无人机，它可以进行航空拍摄、交通管理、代替人工喷洒农药等。它带有一个蓄电池，采用4个电动机带动旋翼(螺旋桨)转动，对下方空气施力的同时获得升力。下表是该无人机喷洒农药时的部分参数：
图3
(1)遥控该无人机同卫星定位一样，是通过______来传递信息的，该无人机工作时消耗的电能主要转化成了________能。
(2)该无人机装满的农药全部撒完需要多长时间？
(3)该无人机旋翼的一个电动机的额定电压为24 V，正常工作时通过电动机的电流是5 A，无人机旋翼的额定总功率是多少？
(4)若蓄电池的电能的80%可用于无人机飞行，则该蓄电池充满电后，无人机最多能正常飞行多长时间？
5．无链条电动自行车，由于没有链条，外观变得与普通自行车或电动车有所不同。如图4所示，这款自行车既可以给锂电池直接充电获得能量，也可以通过骑行者踩脚踏板，通过发电机将产生的能量储存在锂电池内，最终通过电动机驱动后轮使车前进。图中这款无链条电动自行车，其锂电池容量为10 A·h(电池容量是指放电电流与放电时间的乘积)，电压为36 V，主要技术参数如下表所示。(g取10 N/kg)
图4
(1)无链条电动自行车可将骑行者踩脚踏板产生的动能通过发电机转化为__________能，再由自行车框架中的锂电池转化为__________能储存起来；车中的电动机是根据________________________________的原理工作的。
(2)锂电池储存的最大电能是多少？
(3)该电动自行车以额定功率正常行驶时，流经电动机的电流是多少？
(4)电动自行车行驶时所受的阻力为人和车总重的0.04倍，电动机能把80%的电能转化为克服阻力做功。质量为60 kg的人骑着这辆车，在平直公路上以额定功率匀速行驶10 min，通过的路程是多少？
6．(2020岳阳)某物理兴趣小组设计了一个拉力传感器，工作原理如图5所示。其中M、N均为绝缘材料，将N固定在地面上，P、Q间是可伸缩导线(电阻不计)，弹簧上端M和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压为12 V，拉力F竖直向上。闭合开关S，当拉力为10 N时，电流表示数为1 A，电压表示数为2 V。
图5
(1)拉力F为10 N时，求R2接入电路的阻值大小；
(2)拉力F为10 N时，求10 s内R1产生的热量；
(3)已知拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系，即：F＝kR2，求k的数值；拉动M，当电压表示数为8 V时，求拉力F的大小。
三、力热电综合
7．如图6所示是一种电压力锅简易原理图，A为密闭锅体，锅盖面积为400 cm2，R1为工作时的加热电阻，L为指示灯，其电阻为40 Ω(灯丝阻值不变)，R2为保温电阻，S1为电源开关，S2为压力开关。闭合开关S1后，电路通过R1对电压力锅加热，当锅内气体压强达到设定值时，水开始沸腾，锅底向下移动，压力开关S2与触点a断开，并与触点b接通，起到控压控温的目的，此时保温电路的总功率为20 W。相关参数如表一、表二。
图6
表一
水的沸点T与气体压强p的关系
表二
电压力锅的铭牌
(1)由表一可知，水的沸点会随海拔的增大而__________(选填“增大”或“减小”)。
(2)当锅内温度为120 ℃时，锅内气体对锅盖的压力是多少？
(3)保温电阻R2的阻值为多大？
(4)把锅内质量为2 kg、初温为30 ℃的水加热至沸腾至少需要多少时间？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
8．电动汽车跑在上面就能充电，下雪后还能自行融化路面积雪……这就是济南建成通车的全球首条光伏高速公路。光伏高速公路的路面分三层：与车辆、行人接触的表面是保护层，用的是“透明混凝土”；中间层铺设的是光伏电池发电组件，可以利用阳光发电；底层则是隔绝下方湿气的绝缘层。图7所示地面上一个个白色方格下方就是太阳能电池。
图7
(1)光伏高速公路的路面用的“透明混凝土”的作用是______________，下雪后还能自行融化路面积雪中的物态变化是__________。
(2)这段光伏高速公路总长度为1 120 m，一辆重为1.2×104 N的汽车，轮胎与路面总接触面积为0.12 m2，以72 km/h的速度匀速通过这段公路，用时是多少？汽车停在公路上时对路面的压强为多少？
(3)光伏高速公路上的太阳能电池板总面积为5 875 m2，日均发电量约924 kW·h，若每天平均日照时间为4 h，每平方米的太阳能电池板发电的电功率约为多少？(保留一位小数)
(4)光伏高速公路利用太阳能发电，预计年发电量将达106 kW·h，并可实现并网发电，若这些能量由汽油完全燃烧放出的热量的30%转化而来，要消耗汽油多少吨？(q汽油＝4.6×107 J/kg，保留三位有效数字)
四、传感器、敏感电阻
9．图8甲是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控电路。“控制电路”由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U等组成，当线圈中的电流大于或等于20 mA时，磁控开关的磁性弹片相互吸合。“工作电路”由工作电源U′(U′＝20 V)、发热电阻R1(R1＝5 Ω)和R2(R2＝15 Ω)组成。试问：
图8
(1)图乙是光敏电阻R的阻值随照射在光敏电阻上的光强E(表示光照射强弱的物理量，单位cd)之间的变化关系图。如果照射在光敏电阻R上的光强__________，则光敏电阻R的阻值增大，磁控开关产生的磁性将__________。(均选填“变强” “变弱”或“不变”)
(2)当“控制电路”中的电流小于20 mA时，“工作电路”中的R1两端的电压和消耗的功率各是多少？
(3)当“控制电路”中的电流等于30 mA时，求“工作电路”中R1两端的电压。
(4)如果“控制电路”中的线圈阻值RL＝1 Ω、R0＝140 Ω、U＝3 V，请通过计算分析，照射在光敏电阻上的光强在什么范围内时，磁控开关的磁性弹片相互吸合？
10．硫化镉(CdS)是一种光敏材料，其阻值随光照强度E(E越大表示光照越强，其国际单位为cd)的变化如图9甲所示。某展览厅(如图乙所示)为保护展品，采用这种材料设置了调光天窗，当外界光照较强时，启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯给予补光。调光天窗的电路原理如图10所示，R0为电阻箱，R为CdS电阻，P为电磁铁，其线圈电阻RP为10 Ω，当线圈中电流达到0.06 A时能吸合衔铁。已知电源电压U1＝12 V，U2＝220 V。

甲 乙
图9
图10
(1)CdS电阻R的阻值随光照强度E的增大而________(选填“增大”或“减小”)。
(2)图10中的灯L代表的是并联安装在展厅内的20盏“220 V 15 W”的节能灯，这些节能灯同时正常工作5 h，共消耗多少电能？
(3)当外界光照强度达到1.5 cd时，电动卷帘便开始工作，求R0的阻值。
(4)若某件展品要求外界光照强度不能超过1 cd，则为保护展品不受伤害，则至少应将R0的阻值减小多少？
11．某物理研究小组利用压力传感器设计了一个水位报警装置，工作原理如图11甲所示。其中柱形浮力柱重40 N，底面积为500 cm2，通过轻质连杆与压力传感器R相连；已知报警器R0的阻值恒为10 Ω，压力传感器R的阻值与受到的压力F与阻值R的变化关系如图乙所示。当压力传感器受到的压力为0时，闭合开关S，电压表的示数为1 V，电压表的量程是0～3 V。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
图11
(1)当水位高度至少为多少时，压力传感器开始受到连杆的压力？
(2)电源电压是多少？
(3)若当水位上升到40 cm时，报警器开始报警，则此时电压表的示数是多少？
(4)在压力传感器(包括连杆长度)不变的前提下，若要在水位达到40 cm时设置更大的报警电压：
①若仅改进电学元件参数，则可以__________________________________________；
②若仅改进浮力柱参数，则可以__________________________________________。(各写出一种即可)
参考答案
类型1 力学类综合题
一、纯力学综合
1．解：(1)信息
(2)该汽车静止时对地面的压力
F＝G＝mg＝1.2×103 kg×10 N/kg＝1.2×104 N
对地面的压强p＝ eq \f(F,S) ＝ eq \f(1.2×104 N,0.12 m2) ＝1×105 Pa
(3)激光信号到达障碍物的时间t＝ eq \f(1,2) ×3×10－7 s＝1.5×10－7 s
由v＝ eq \f(s,t) 可得，车头到障碍物的距离
s＝vt＝3×108 m/s×1.5×10－7 s＝45 m
(4)匀速行驶时速度v＝36 km/h＝10 m/s
牵引力的功率P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(Fs,t) ＝Fv＝4×103 N×10 m/s＝4×104 W
2．解：(1)压强
(2)挖掘机对水平矿坑地面的压力
F压＝G总＝(m车＋m土)g＝(240×103 kg＋30×103 kg)×
10 N/kg＝2.7×106 N
对水平矿坑地面的压强p＝ eq \f(F压,S) ＝ eq \f(2.7×106 N,6 m2) ＝4.5×105 Pa
(3)空载的挖掘机通过斜坡返回地面时，有用功
W有＝G车h＝m车gh＝240×103 kg×10 N/kg×20 m＝4.8×107 J
总功W总＝Fs＝2×106 N×40 m＝8×107 J
斜坡的机械效率η＝ eq \f(W有,W总) ＝ eq \f(4.8×107 J,8×107 J) ＝60%
3．解：(1)由题图甲可知，动滑轮上有两段绳子， n＝2
物体上升的时间t＝ eq \f(h,v物) ＝ eq \f(10 m,0.5 m/s) ＝20 s
绳端移动的距离s绳＝2h＝2×10 m＝20 m
由题图乙可知，20 s时拉力F做的功是40 000 J
拉力F＝ eq \f(W,s绳) ＝ eq \f(40 000 J,20 m) ＝2 000 N
(2)不计动滑轮及钢丝绳的重力、摩擦力，对动滑轮进行受力分析可得2F＝G＋G罐笼
装有建筑材料的罐笼静止在水平地面上时，对地面的压力
F压＝G＋G罐笼＝2F＝2 000 N×2＝4 000 N
罐笼与地面的接触面积S＝1.6 m2
对地面的压强p＝ eq \f(F压,S) ＝ eq \f(4 000 N,1.6 m2) ＝2 500 Pa
(3)提升机在提升建筑材料时的机械效率
η＝ eq \f(W有,W总) ＝ eq \f(Gh,Fs绳) ＝ eq \f(Gh,F×2h) ＝ eq \f(G,2F) ＝ eq \f(2 800 N,2×2 000 N) ＝70%
4．解：(1)运动员登上帆板时，帆板受到的浮力
F浮＝G帆板＋G运动员＝m帆板g＋m运动员g＝20 kg×10 N/kg＋50 kg×
10 N/kg＝700 N
帆板排开水的体积
V排＝ eq \f(F浮,ρ水g) ＝ eq \f(700 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg) ＝0.07 m3
(2)风对三角帆的最大推力F＝pS＝40 Pa×6 m2＝240 N
(3)帆板的风能利用率η＝ eq \f(W,E) ＝ eq \f(F′s,8×102 J/（m2·s）×St) ＝ eq \f(F′vt,8×102 J/（m2·s）×St) ＝ eq \f(F′v,8×102 J/（m2·s）×S) ＝
eq \f(280 N×6 m/s,8×102 J/（m2·s）×6 m2) ＝35%
5．解：(1)不变
(2)外界大气对吸盘的压力
F外＝p外S＝1×105 Pa×1×10－3 m2＝100 N
且G机＝m总g＝(1.5 kg＋1 kg)×10 N/kg＝25 N
对机器人受力分析，则有F外＝G机＋F内
所以F内＝F外－G机＝100 N－25 N＝75 N
故p内＝ eq \f(F内,S) ＝ eq \f(75 N,1×10－3 m2) ＝7.5×104 Pa
(3)由于机器人匀速竖直向上运动，且不计空气阻力，则机器人的升力F＝G机＝25 N
所以飞行功率P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(Fs,t) ＝Fv＝25 N×0.3 m/s＝7.5 W
二、力热综合
6．解：(1)当搅拌运输车满载并静止在水平地面时，地面受到的压力F＝G＝mg＝14×103 kg×10 N/kg＝1.4×105 N
地面受到的压强p＝ eq \f(F,S) ＝ eq \f(1.4×105 N,0.8 m2) ＝1.75×105 Pa
(2)搅拌运输车满载，在平直公路上匀速行驶时受到的阻力
f＝0.03G＝0.03×1.4×105 N＝4 200 N
因搅拌运输车在平直公路上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，搅拌运输车的牵引力F′＝f＝4 200 N
搅拌运输车行驶的速度v＝90 km/h＝25 m/s
则此搅拌运输车发动机的输出功率
P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(F′s,t) ＝F′v＝4 200 N×25 m/s＝1.05×105 W
(3)搅拌运输车以最高时速匀速行驶10 km时，牵引力做的功
W＝F′s＝4 200 N×10×103 m＝4.2×107 J
消耗的燃油完全燃烧释放的热量
Q放＝m′q＝3 kg×4.3×107 J/kg＝1.29×108 J
则搅拌运输车发动机的效率η＝ eq \f(W,Q放) ＝ eq \f(4.2×107 J,1.29×108 J) ≈32.6%
7. 解：(1)增大压力
(2)压路机的速度v＝27 km/h＝7.5 m/s
根据P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(Fs,t) ＝Fv可得压路机的牵引力
F＝ eq \f(P,v) ＝ eq \f(1.1×105 W,7.5 m/s) ≈14 667 N
因为匀速运动，所以压路机所受阻力f＝F＝14 667 N
(3)通过此路程需要的时间t＝ eq \f(s,v) ＝ eq \f(150 m,7.5 m/s) ＝20 s
发动机所做的功W＝Pt＝1.1×105 W×20 s＝2.2×106 J
柴油放出的热量Q＝ eq \f(W,η) ＝ eq \f(2.2×106 J,40%) ＝5.5×106 J
所需柴油的质量m＝ eq \f(Q,q) ＝ eq \f(5.5×106 J,4.3×107 J/kg) ≈0.13 kg
8．解：(1)增大接触面积 减小
(2)由ρ＝ eq \f(m,V) 得，120 L水的质量
m水＝ρV＝1.0×103 kg/m3×120×10－3 m3＝120 kg
水吸收的热量Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×
120 kg×(100 ℃－20 ℃)＝4.032×107 J
柴油完全燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，即
Q放＝Q吸＝4.032×107 J
由Q放＝mq可得，完全燃烧柴油的质量
m′＝ eq \f(Q放,q柴油) ＝ eq \f(4.032×107 J,4.3×107 J/kg) ≈0.94 kg
(3)由ρ＝ eq \f(m,V) 可得，200 m3混凝土的质量
m＝ρ′V′＝3×103 kg/m3×200 m3＝6×105 kg
将200 m3的混凝土从地面输送到30 m高的楼上，克服混凝土重力所做的功
W有＝Gh＝mgh＝6×105 kg×10 N/kg×30 m＝1.8×108 J
发动机每小时做的功W总＝Pt＝200×103 W×3 600 s＝7.2×108 J
则输送泵车的机械效率η＝ eq \f(W有,W总) ＝ eq \f(1.8×108 J,7.2×108 J) ＝25%
三、力学模型
9．解：(1)每盒牛奶体积V＝243 mL＝243 cm3，每盒牛奶的质量m＝250 g，则这种牛奶的密度ρ＝ eq \f(m,V) ＝ eq \f(250 g,243 cm3) ≈1.03 g/cm3
(2)由题图可知，每箱牛奶的质量是6.3 kg，当堆码层数达到了极限16层时，最下层的包装箱受到的压力
F＝15G＝15m总g＝15×6.3 kg×10 N/kg＝945 N
受力面积S＝35 cm×20 cm＝700 cm2＝0.07 m2
它所承受的压强p＝ eq \f(F,S) ＝ eq \f(945 N,0.07 m2) ＝1.35×104 Pa
(3)每箱牛奶的高度h＝15 cm＝0.15 m，把15箱牛奶看成一个整体，原来重心的高度h1＝ eq \f(1,2) h，将15箱牛奶叠放在第一箱上面，此时15箱牛奶重心的高度h2＝h＋ eq \f(1,2) ×15 h＝ eq \f(17,2) h
整体重心上升的高度
H＝h2－h1＝ eq \f(17,2) h－ eq \f(1,2) h＝8h＝8×0.15 m＝1.2 m
15箱牛奶的总重力G总＝945 N，所以，该过程中克服牛奶重力做功W＝G总H＝945 N×1.2 m＝1 134 J
小明克服牛奶重力做功的功率P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(1 134 J,3×60 s) ＝6.3 W
10．解：(1)空心球和游客的总重力
G总＝m总g＝(m球＋m人)g＝(10 kg＋80 kg)×10 N/kg＝900 N
当球静止在水面上时，根据物体的漂浮条件可知
F浮＝G总＝900 N
根据F浮＝ρ水V排g可得浸入水中的体积
V浸＝V排＝ eq \f(F浮,ρ水g) ＝ eq \f(900 N,1×103 kg/m3×10 N/kg) ＝0.09 m3
(2)①如题图甲所示位置时支点是A，杠杆示意图如下：
当拉力的作用点是过A点的直径的另一端点C点时，动力臂最长为l1＝AC＝2r＝2×1 m＝2 m，此时施加的拉力最小
此时球受到浮力
F浮′＝ρ水V排g＝1×103 kg/m3×0.02 m3×10 N/kg＝200 N
球转动时的阻力F2＝G总－F浮′＝900 N－200 N＝700 N
阻力臂l2＝AD＝AO×sin30°＝1 m× eq \f(1,2) ＝0.5 m
根据杠杆平衡条件可得F1l1＝F2l2
F1＝ eq \f(F2l2,l1) ＝ eq \f(700 N×0.5m,2 m) ＝175 N
②当球离开水面后，不再受浮力作用，则阻力不变，阻力臂变小，若安全员继续用最小的力，则动力臂为球的直径，保持不变，根据杠杆平衡条件可知此过程中施力变小。
11．解：(1)脚每次抬离地面的高度h＝0.2 m
脚每次抬离地面，运动员对跑鞋做的功
W0＝Gh＝2.0 N×0.2 m＝0.4 J
跑完全程时，脚一共抬起的次数n＝ eq \f(4 000 m,0.8 m) ＝5 000
跑完全程对跑鞋做的功W总＝nW0＝5 000×0.4 J＝2 000 J
(2)跑完全程所用的时间t＝33 min 20 s＝2 000 s
跑完全程对跑鞋做功的功率P＝ eq \f(W总,t) ＝ eq \f(2 000 J,2 000 s) ＝1 W
12．解：(1)起重机的水平臂是杠杆，O为支点，设OB为动力臂，则OA为阻力臂
重物的质量m＝1 t＝103 kg
杠杆的阻力FA＝G＝mg＝103 kg×10 N/kg＝104 N
根据杠杆平衡条件得FB×OB＝FA×OA
即FB×3 m＝104 N×(18 m－3 m)，解得FB＝5×104 N
所以B端配重的重力GB＝FB＝5×104 N
则B端配重的质量m′＝ eq \f(GB,g) ＝ eq \f(5×104 N,10 N/kg) ＝5 000 kg
(2)把质量为1 t的重物以0.2 m/s的速度匀速提起20 m的过程中，起重机提起重物做功的功率
P有＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(Fs,t) ＝Fv＝Gv＝104 N×0.2 m/s＝2×103 W
起重机提起重物的机械效率
η＝ eq \f(W有,W总) ＝ eq \f(P有t,P总t) ＝ eq \f(P有,P总) ＝ eq \f(2×103 W,2.5×103 W) ＝80%
类型2 电学类综合题
一、电热综合
1．解：(1)风
(2)6天向电网输送的能量
W＝Pt＝2×106 kW×10 h×6＝1.2×108 kW·h
这些电能可供动车组运行的时间
t′＝ eq \f(W,P′) ＝ eq \f(1.2×108 kW·h,6 000 kW) ＝2×104 h
(3)相当于燃烧煤的质量
m＝ eq \f(Q,q) ＝ eq \f(（\f(W,η)）,q) ＝ eq \f(W,ηq) ＝ eq \f(1.2×108×3.6×106 J,30%×3×107 J/kg) ＝4.8×107 kg＝
4．8×104 t
2．解：(1)热传递
(2)由P＝UI可得，电热水壶在额定电压下工作时通过的电流
I＝ eq \f(P,U) ＝ eq \f(1 800 W,220 V) ≈8.18 A
(3)电热水壶装满水时水的体积
V＝1.8 L＝1.8 dm3＝1.8×10－3 m3
由ρ＝ eq \f(m,V) 可得，水的质量
m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×1.8×10－3 m3＝1.8 kg
在1标准大气压下水的沸点为100 ℃，则水吸收的热量
Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.8 kg×(100 ℃－
20 ℃)＝6.048×105 J
由η＝ eq \f(Q吸,W) 可得，消耗的电能W＝ eq \f(Q吸,η) ＝ eq \f(6.048×105 J,80%) ＝7.56×105 J
由P＝ eq \f(W,t) 可得，需要的加热时间
t′＝ eq \f(W,P) ＝ eq \f(7.56×105 J,1 800 W) ＝420 s＝7 min
(4)随温度的升高而变大
3．解：(1)并 三脚
(2)室内空气质量m＝ρV＝1.3 kg/m3×40 m3＝52 kg
室内空气温度升高4 ℃吸收的热量
Q吸＝cmΔt＝1×103 J/(kg·℃)×52 kg×4 ℃＝2.08×105 J
(3)该空调工作5 min消耗的电能
W＝ eq \f(60 r,600 r/（kW·h）) ＝0.1 kW·h＝3.6×105 J
(4)该空调的耗电功率P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(0.1 kW·h,\f(5,60)h) ＝1.2 kW
(5)空调的制热效率η＝ eq \f(Q吸,W) ＝ eq \f(2.08×105 J,3.6×105 J) ≈57.8%
二、电力综合
4．解：(1)电磁波 机械
(2)已知喷洒流速为1 200 mL/min，所以喷洒完18 L的药量所需要的时间t＝ eq \f(18×103 mL,1 200 mL/min) ＝15 min
(3)一个电动机的额定功率P＝UI＝24 V×5 A＝120 W
四个旋翼的总功率P总＝4P＝4×120 W＝480 W
(4)由表格可知，锂蓄电池的容量为20 000 mA·h，输出电压为24 V，则锂蓄电池充满电储存的电能
W＝UIt＝24 V×20 A×3 600 s＝1.728×106 J
可转化成无人机飞行的能量
W机＝Wη＝1.728×106 J×80%＝1.3824×106 J
由P＝ eq \f(W,t) 得，该无人机充满电后的正常飞行时间
t机＝ eq \f(W机,P总) ＝ eq \f(1.3824×106 J,480 W) ＝2 880 s＝48 min
5．解：(1)电 化学 通电导体在磁场中受到力的作用
(2)锂电池储存的最大电能
W＝UIt＝36 V×10 A×3 600 s＝1.296×106 J
(3)电动机通过的电流I电动机＝ eq \f(P电动机,U电动机) ＝ eq \f(270 W,36 V) ＝7.5 A
(4)电动机消耗的电能W＝Pt＝270 W×10×60 s＝1.62×105 J
电动机克服阻力做的功
W机＝ηW＝80%×1.62×105 J＝1.296×105 J
人和车的总重力
G＝(m人＋m车)g＝(60 kg＋20 kg)×10 N/kg＝800 N
电动机施加的动力F＝f＝0.04G＝0.04×800 N＝32 N
通过的路程s＝ eq \f(W机,F) ＝ eq \f(1.296×105 J,32 N) ＝4 050 m
6．解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
(1)当拉力为10 N时，电流表示数为1 A，电压表示数为2 V
由I＝ eq \f(U,R) 可得，R2接入电路的阻值R2＝ eq \f(U2,I) ＝ eq \f(2 V,1 A) ＝2 Ω
(2)因串联电路总电压等于各分电压之和，所以拉力F为10 N时，R1两端的电压U1＝U－U2＝12 V－2 V＝10 V
则10 s内R1产生的热量Q1＝W1＝U1It＝10 V×1 A×10 s＝100 J
(3)R1的阻值R1＝ eq \f(U1,I) ＝ eq \f(10 V,1 A) ＝10 Ω
由题意可知，拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系，即：F＝kR2，则k＝ eq \f(F,R2) ＝ eq \f(10 N,2 Ω) ＝5 N/Ω
当电压表示数为8 V时，R1两端的电压
U1′＝U－U2′＝12 V－8 V＝4 V
因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流
I′＝ eq \f(U1′,R1) ＝ eq \f(U2′,R2′) ，即 eq \f(4 V,10 Ω) ＝ eq \f(8 V,R2′) ，解得R2′＝20 Ω
由F＝kR2可得，拉力F′＝kR2′＝5 N/Ω×20 Ω＝100 N
三、力热电综合
7．解：(1)减小
(2)由表一知，当锅内温度为120 ℃时，锅内气体压强
p＝199 kPa＝1.99×105 Pa
锅内气体对锅盖的压力
F＝pS＝1.99×105 Pa×400×10－4 m2＝7 960 N
(3)根据P＝ eq \f(U2,R) 可得保温时电路总电阻
R保温＝ eq \f(U2,P保温) ＝ eq \f(（220 V）2,20 W) ＝2 420 Ω
R2的阻值R2＝R保温－RL＝2 420 Ω－40 Ω＝2 380 Ω
(4)由表二知道锅内气体压强设定值p＝101 kPa，电压力锅的加热功率为1 000 W，由表一可知此时锅内温度为100 ℃，水吸收的热量
Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－
30 ℃)＝5.88×105 J
假设电能产生的热全部被水吸收，电压力锅消耗的电能
W电＝Q吸＝5.88×105 J
所以需要时间t＝ eq \f(W电,P) ＝ eq \f(5.88×105 J,1 000 W) ＝588 s
8．解：(1)透过太阳光 熔化
(2)汽车匀速行驶的速度v＝72 km/h＝20 m/s
所用时间t＝ eq \f(s,v) ＝ eq \f(1 120 m,20 m/s) ＝56 s
汽车静止在水平路面上，对路面的压力等于其自身重力
F＝G＝1.2×104 N
汽车对路面的压强p＝ eq \f(F,S) ＝ eq \f(1.2×104 N,0.12 m2) ＝1×105 Pa
(3)太阳能电池板发电总功率P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(924 kW·h,4 h) ＝231 kW
每平方米太阳能电池板发电的电功率
P1＝ eq \f(P,S) ＝ eq \f(231 kW,5 875 m2) ≈3.93×10－2 kW/m2 ＝39.3 W/m2
(4)汽油燃烧放出的热量
Q＝ eq \f(W,η) ＝ eq \f(106 kW·h,30%) ＝ eq \f(10,3) ×106×3.6×106 J＝1.2×1013 J
消耗汽油的质量m＝ eq \f(Q,q汽油) ＝ eq \f(1.2×1013 J,4.6×107 J/kg) ≈2.61×105 kg＝261 t
四、传感器、敏感电阻
9．解：(1)变弱 变弱
(2)当控制电路中的电流小于20 mA时，磁控开关L断开，则工作电路由R1和R2串联组成
电路中的电流I＝ eq \f(U′,R1＋R2) ＝ eq \f(20 V,5 Ω＋15 Ω) ＝1 A
R1两端的电压U1＝IR1＝1 A×5 Ω＝5 V
R1消耗的电功率P1＝I2R1＝(1 A)2×5 Ω＝5 W
(3)当控制电路中的电流等于30 mA时，磁控开关L闭合，则工作电路R2短路，工作电路只有R1
故R1两端电压等于电源电压，即U1′＝U′＝20 V
(4)由题意可知，要使磁控开关的磁性弹片相互吸合，则控制电路的电流要大于或等于20 mA
吸合的最大总电阻R总＝ eq \f(U,I) ＝ eq \f(3 V,0.02 A) ＝150 Ω
可知控制电路的总电阻要小于或等于150 Ω
此时光敏电阻最大为R＝R总－R0－RL＝150 Ω－140 Ω－1 Ω＝9 Ω
由题图乙可知，对应的光照强度为2 cd
当光照强度大于或等于2 cd时，磁控开关的磁性弹片相互吸合
10．解：(1)减小
(2)20盏节能灯的总功率
P＝20P0＝20×15 W＝300 W＝0.3 kW
则这些节能灯同时正常工作5 h消耗的电能
W＝Pt＝0.3 kW×5 h＝1.5 kW·h
(3)当外界光照强度达到1.5 cd时，由题图可知，R＝90 Ω
电动卷帘开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I＝0.06 A
由I＝ eq \f(U,R) 得，电路总电阻R总＝ eq \f(U1,I) ＝ eq \f(12 V,0.06 A) ＝200 Ω
根据串联电路电阻规律可知，R0的阻值
R0＝R总－R－RP＝200 Ω－90 Ω－10 Ω＝100 Ω
(4)由题意可得，当外界光照强度为1 cd时电动卷帘便开始工作，由题图可知，此时R′＝120 Ω，由于电动卷帘开始工作时电路的总电阻R总＝200 Ω
则根据串联电路电阻规律可知，此时R0的阻值
R0′＝R总－R′－RP＝200 Ω－120 Ω－10 Ω＝70 Ω
所以，ΔR0＝R0－R0′＝100 Ω－70 Ω＝30 Ω
11．解：(1)当浮力等于浮力柱重力时，压力传感器开始受到连杆的压力，此时F浮＝G＝40 N，根据阿基米德原理
V排＝ eq \f(F浮,ρ水g) ＝ eq \f(40 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg) ＝4×10－3 m3
水位高度至少为h＝ eq \f(V排,S) ＝ eq \f(4×10－3 m3,5×10－2 m2) ＝0.08 m
(2)当压力传感器受到的压力为0时，根据题图乙可得出压力传感器的阻值为30 Ω，电压表示数为1 V，电流I＝ eq \f(U0,R0) ＝ eq \f(1 V,10 Ω) ＝0.1 A
压力传感器两端的电压U压＝IR压＝0.1 A×30 Ω＝3 V
由串联电路电压规律，电源电压U＝U压＋U0＝3 V＋1 V＝4 V
(3)此时浮力柱排开水的体积
V排′＝Sh＝500×10－4 m2×0.4 m＝2×10－2 m3
由阿基米德原理可得，浮力柱受到的浮力
F浮＝ρ水gV排′＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10－2 m3＝200 N
由力的平衡，压力传感器受到的压力
F压＝F浮－G＝200 N－40 N＝160 N
根据题图乙可知，压力传感器的阻值为10 Ω，电路的总电阻
R总＝10 Ω＋10 Ω＝20 Ω，电流I′＝ eq \f(U,R总) ＝ eq \f(4 V,20 Ω) ＝0.2 A
由欧姆定律得U0′＝I′R0＝0.2 A×10 Ω＝2 V
(4)①增大R0的阻值(或增大电源电压)
②减小浮力柱的重力(或增大浮力柱的底面积)
平均风速(m/s)
5
10
15
20
25
30
风能强度[×102 J/(m2·s)]
4
8
12
16
20
24
混凝土搅拌运输车相关参数
满载时总质量
14 t
最高时速
90 km/h
燃油类型
柴油
额定容量
1.8 L
额定电压
220 V
额定频率
50 Hz
额定功率
1 800 W
锂蓄电池
20 000 mA·h，24 V
电动机数量
4
农药箱容量
18 L
喷洒流速
1 200 mL/min
整车质量20 kg
最高行驶速度≤40 km/h
百公里耗电≤1.2 kW·h
锂电池参数36 V 10 A·h
电动机额定功率270 W
额定工作电压36 V
T/℃
100
105
110
112
114
116
118
120
p/kPa
101
121
143
154
163
175
187
199
额定电压
加热功率
压强设定值
220 V
1 000 W
101 kPa