人教版物理中考物理专题四 综合应用题课件

这是一份人教版物理中考物理专题四 综合应用题课件，共60页。
【典题训练】 类型一 速度的计算考向1　测速类
考向2　追及问题2.如图所示,野兔在草地上以20 m/s的速度向前方50 m处的树洞奔逃,秃鹰在野兔后方110 m处以40 m/s的速度贴着地面飞行追击野兔。计算说明野兔能否安全逃进树洞?
解:秃鹰飞的距离:s1=s0+s2=110 m+50 m=160 m,由v= 得秃鹰到洞口的时间:t1= =4 s, 野兔跑的距离:s2=50 m, 由v= 得野兔到洞口的时间:t2= =2.5 s,因为t1>t2,所以在秃鹰到达树洞时,野兔已经安全逃进树洞。
考向3　相遇问题3.甲、乙两地相距4 km,A、B两车分别从甲、乙两地相向而行,A车的速度为4 m/s,B车的速度为12 m/s。问:(1)经过多长时间两车相遇?(2)相遇地与甲地的距离。解:(1)t= =250 s。(2)s1=v1t=4×250 m=1 000 m。
考向4　过桥(隧道)问题4.一列长180 m的列车匀速通过长900 m的隧道,测得列车完全通过隧道需要72 s。求:(1)列车运行的速度。(2)列车全部进入隧道时在隧道内运行的时间。
解:(1)列车完全通过隧道行驶的路程:s=L隧道+L车=900 m+180 m=1 080 m,列车的运行速度:v= =15 m/s。 (2)列车全部进入隧道时在隧道内运行的路程:s′=L隧道-L车=900 m-180 m=720 m,列车完全在隧道内运行的时间:t′= =48 s。
考向5　相对速度类5.有一乘客坐在一列长150 m,以15 m/s速度行驶的列车上,乘客从窗口看见一列迎面驶来的列车,此时迎面驶来的列车车头恰好与该乘客并列。已知此列车全长210 m,速度为20 m/s,求:(1)这个乘客看见迎面驶来的列车经过多长时间从他身边驶过?(2)经过多长时间这两列列车从车头相遇到车尾相离?
解:(1)它们的相对速度为:20 m/s+15 m/s=35 m/s;由v= 得,这位乘客看见迎面驶来的列车经过的时间:t= =6 s;(2)由v= 可得两列列车从车头相遇到车尾相离所用的时间:t′= ≈10.3 s。
类型二 速度、功、功率、热效率的综合6.如图T4－1所示，小强沿着斜坡进行晨跑。已知小强体重500 N，他用50 s的时间跑完长为200 m、高为10 m的斜坡。求：(1)小强的平均速度是多少？(2)小强克服重力做功的功率是多少？(3)小强晨跑结束后双脚站在水平地面上，单只脚与地面的接触面积为125 cm2，小强对地面的压强是多少？
7.为了响应国家“低碳环保，节能减排”的号召，我国多地设置了共享单车租借站点。质量为55 kg的小明同学在上学的路上租借了一辆自行车，从站点到学校的路程为1500 m，骑车用时5 min(设小明骑车上学做匀速直线运动)。则：(1)小明骑车的速度是多少？(2)若自行车的质量为15 kg，每个轮胎与地面的接触面积为0.005 m2，则小明骑车时对地面的压强是多少？(3)若自行车匀速行驶时所受阻力为人和车重的0.1倍，则小明骑车的功率是多少
8.)如图T4－4所示，一位质量为48 kg的同学乘电梯上楼，每只脚与电梯接触的面积均为0.015 m2。电梯向上匀速运动时，2 s内上升的高度为4 m。g取10 N/kg。求：1)电梯静止时，该同学对电梯的压强；(2)在2 s内，电梯对该同学做功的功率。
9.随着人们生活水平的提高,小汽车已经成为一种普遍的代步工具,王伟家新买了一辆小汽车。国庆节他带着家人前往黄山度假,在出发前到加油站加了20 L的97#汽油,在一段平直的高速公路上,以25 m/s的速度匀速行驶,汽车发动机的牵引力为1 000 N,汽油的密度为0.73×103 kg/m3,汽油的热值为4.6×107 J/kg。求:
(1)所加的汽油质量为多少千克?(2)小汽车以25 m/s的速度匀速行驶时,牵引力的功率是多少?(3)若这次旅游全程往返200 km,所加的汽油也刚好用完(假设汽油能完全燃烧),求这辆小汽车发动机的热效率(结果保留1位小数)。(提示:小汽车发动机的热效率等于汽车牵引力做的功与汽油完全燃烧所放出热量的比值)
解:(1)汽油体积V=20 L=2×10-2 m3, 由ρ= 可得,所加的汽油质量m=ρV=0.73×103 kg/m3×2×10-2 m3=14.6 kg;(2)牵引力的功率:P= =Fv=1 000 N×25 m/s=25 000 W;(3)牵引力做的功:W=Fs=1 000 N×2×105 m=2×108 J; 汽油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=14.6 kg×4.6×107 J/kg=6.716×108 J, 小汽车发动机的机械效率:η= ×100%= ×100%≈29.8%。
类型三 压强、浮力、简单机械、机械效率的综合10.(2020·呼和浩特中考)如图所示,圆柱形容器B放在水平桌面上,A中盛有密度为1.0×103 kg/m3的水,B中液体密度未知。已知容器内的底面积之比SA∶SB=3∶2,液面的高度之比hA∶hB=4∶3,液体对两个容器底部的压力大小相等。求:
(1)液体对两个容器底部的压强之比;(2)B中液体密度。
解:(1)由题知,液体对两个容器底部的压力大小相等,即 =1∶1,受力面积之比SA∶SB=3∶2。液体对两个容器底部的压强之比:pA∶pB= =2∶3;
(2)对于圆柱形容器,液体对容器底的压力F=pS=ρghS=ρgV=mg=G。因为液体对两个容器底部的压力大小相等,所以两个容器中液体的重力相等、质量相等。液体的体积之比:VA∶VB=SAhA∶SBhB=3×4∶2×3=2∶1。
两种液体的密度之比:ρA∶ρB= =VB∶VA=1∶2。B液体的密度:ρB=2ρA=2×1.0×103 kg/m3=2.0×103 kg/m3。
11.如图所示,杠杆MON在水平位置保持静止,A、B是实心柱形物体,它们受到的重力分别是GA=13.8 N,GB=10 N,B的底面积SB=40 cm2,柱形容器中装有水,此时水的深度h1=12 cm,容器的底面积S容=200 cm2,B物体底面离容器底的距离h0=5 cm,已知MO∶ON=2∶3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)水对容器底的压强和水对B物体的浮力;(2)A物体对水平地面的压力;(3)若打开开关K缓慢放水,当A物体对水平地面压力刚好为零时,容器中所放出水的质量有多大?
解:(1)水对容器底的压强:p水=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=1 200 Pa;B排开水的体积:V排=SB(h1-h0)=40 cm2×(12 cm-5 cm)=280 cm3=2.8×10-4 m3,水对B物体的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2.8×10-4 m3=2.8 N;
(2)杠杆N端受到的拉力:FN=GB-F浮=10 N-2.8 N=7.2 N,由杠杆的平衡条件可得:FN×ON=FM×MO,则FM= ×FN= ×7.2 N=10.8 N,A物体对水平地面的压力:FA=GA-FM=13.8 N-10.8 N=3 N;
(3)当A物体对水平地面压力刚好为零时,FM′=GA=13.8 N,则N端受到的拉力:FN′= ×FM′= ×13.8 N=9.2 N,水对B物体的浮力:F浮′=GB-FN′=10 N-9.2 N=0.8 N,排开水的体积:V排′= =8×10-5 m3,
则排开水体积的变化量:ΔV排=2.8×10-4 m3-8×10-5 m3=2×10-4 m3,容器内水下降的深度Δh= =0.05 m=5 cm,容器中放出水的体积ΔV水=(S容-SB)Δh=(200 cm2-40 cm2)×5 cm=800 cm3,由ρ= 可得,容器中所放出水的质量,m水=ρ水ΔV水=1.0 g/cm3×800 cm3=800 g=0.8 kg。
12.(2020·河北中考)棱长为20 cm的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200 cm2,高度为10 cm,如图1所示。然后向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终直立,圆柱体对容器底部的压力与注入液体质量的关系如图2所示。(g取10 N/kg)
(1)判断圆柱体的密度与液体密度的大小关系,并写出判断依据;(2)当圆柱体刚被浸没时,求它受到的浮力;(3)当液体对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比为1∶3时,求容器内液体的质量。
解:(1)圆柱体的密度大于液体密度,依据:由图2可知,当注入液体质量大于2 kg时,圆柱体对容器底部的压力不变,说明此时圆柱体浸没在液体中,即圆柱体沉底了,由浮沉条件可知,圆柱体的密度大于液体密度;(2)圆柱体的底面积为:S柱=200 cm2=0.02 m2。其高为h=10 cm=0.1 m,则圆柱体的体积:V柱=S柱h=0.02 m2×0.1 m=2×10-3 m3;正方体容器的底面积S容=0.2 m×0.2 m=0.04 m2;圆柱体刚好浸没时,液体的体积为:V液体=(S容-S柱)h=(0.04 m2-0.02 m2)×0.1 m=2×10-3 m3;
由图2可知,圆柱体刚好浸没时,注入液体的质量为2 kg。则液体的密度:ρ液= =1.0×103 kg/m3;根据阿基米德原理可得,当圆柱体刚被浸没时,它受到的浮力:F浮=ρ液gV排=ρ液gV柱=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m3=20 N;(3)由(2)知,圆柱体刚好浸没时注入液体的质量为2 kg,当注入液体质量m1小于或等于2 kg时,容器内液体的深度:h′= (ΔS=S容-S柱=0.04 m2-0.02 m2=0.02 m2)。液体对容器底部的压强:p1=ρ液g× …… ①。
由图2可知,当没有注入液体时圆柱体对容器底的压力为140 N,即圆柱体的重力为140 N。则注入液体后,容器对桌面的压力为:F=140 N+m1 g。容器对桌面的压强:p2= ……②。已知p1∶p2=1∶3……③。将①②代入③得: =1∶3。解得m1=2.8 kg,因m1=2.8 kg>2 kg,应舍去。当注入液体的质量m2大于2 kg时,即注入液体的深度大于10 cm。
因液体体积与圆柱体体积之和等于容器底面积乘以液体的深度,即V液+V柱=S容h′。且根据ρ= 可得液体的体积V液= 。所以 +V柱=S容h′。则此时液体的深度h′= 。此时液体对容器底部的压强:p液=ρ液gh′=ρ液g× = ……④
容器对桌面的压强:p容= ……⑤。已知p液∶p容=1∶3。所以 =1∶3。即:(m2g+ρ液gV柱)∶(140 N+m2g)=1∶3。代入数据可得:(m2×10 N/kg+1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m3)∶(140 N+m×10 N/kg)=1∶3。解得:m2=4 kg。
13.质量为60 kg的工人用如图T4－6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所示，机械中摩擦力及绳重忽略不计。(g取10 N/kg)(1)影响滑轮组机械效率的因素之一是________。(2)若工人在1 min内将货物匀速向上提高了6 m，作用在钢绳上的拉力为400 N，求拉力的功率。(3)求动滑轮受到的重力。(4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？
14.(2020·海南中考)如图甲所示,用电动机和滑轮组把密度为3×103 kg/m3、体积为1 m3的矿石,从水底匀速整个打捞起来,g取10 N/kg,水的密度为1×103 kg/m3。求:
(1)矿石的重力;(2)矿石浸没在水中受到的浮力;(3)矿石露出水面前,电动机对绳子拉力的功率为2.5 kW,矿石上升过程中的s-t图象如图乙所示,求滑轮组的机械效率;(4)如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦,矿石露出水面后与露出水面前相比,滑轮组机械效率会如何改变?为什么?
解:(1)由ρ= 可得矿石质量:m=ρV=3×103 kg/m3×1 m3=3 000 kg;矿石重力:G=mg=3 000 kg×10 N/kg=3×104 N;(2)因为矿石浸没在水中,所以矿石排开水的体积:V排=V=1 m3。由阿基米德原理可得矿石受到的浮力:F浮=ρ水V排g=1×103 kg/m3×1 m3×10 N/kg=1×104 N;(3)由图乙可知,矿石匀速上升的速度:v矿石= =0.1 m/s。由图知,使用的滑轮组,n=2,拉力端移动的速度:v=2v矿石=2×0.1 m/s=0.2 m/s。由P=Fv可得电动机对绳子拉力:F= =1.25×104 N;
滑轮组的机械效率:η= =80%; (4)如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦,矿石露出水面后与露出水面前相比,相当于增大了提升的物重,有用功增大,而额外功不变,有用功与总功的比值变大,滑轮组机械效率变大。
类型四 电学计算综合14.在图T4－5甲所示的电路中，电源电压不变，小灯泡L的额定电压为6 V。R1为某特殊电阻元件，通过它的电流与其两端的电压的关系如图乙所示。当闭合开关S1、S3，断开S2，滑片P置于b端时，灯泡L正常发光，电流表的示数为0.9 A。求：(1)灯泡L的额定功率；(2)当闭合开关S2、S3，断开S1，滑片P置于a端时，电流表的示数为0.4 A，R2的最大阻值；(3)当只闭合开关S2，滑片P置于a端时，电路消耗的总功率为1.2 W，此时灯泡1 min内消耗的电能。
15.(2019·南充中考)如图,电源电压不变,定值电阻R1=6 Ω,电流表的量程为0～0.6 A,电压表的量程为0～3 V,滑动变阻器R2的规格为“40 Ω　1 A”,闭合开关后,当滑片P置于M点时,电流表示数为0.3 A,当滑片P置于N点时,电流表示数变化了0.1 A,且滑动变阻器连入电路中的阻值 。
(1)求定值电阻R1前后两次电功率之比;(2)求电源电压;(3)在不损坏元件的情况下,求出滑动变阻器的取值范围。
解:(1)由题意知,P在M点时电流I1=0.3 A,P在N点时电流I2=I1-ΔI=0.3 A-0.1 A=0.2 A则R1前后两次的电功率之比:
(2)当P在M时,电源电压U=I1(R1+RM)即U=0.3 A×(6 Ω+RM)当P在N时,由 ,则RN=2RM电源电压U=I2(R1+RN)即U=0.2 A×(6 Ω+2RM)电源电压不变,即0.3 A×(6 Ω+RM)=0.2 A×(6 Ω+2RM)解得RM=6 Ω。即U=0.3 A×(6 Ω+6 Ω)=3.6 V
(3)根据电流表量程和滑动变阻器规格可知,电路中的最大电流为I大=0.6 A,由欧姆定律可得,电路总电阻:R=6 Ω,滑动变阻器连入电路的最小阻值:R滑小=R-R1=6 Ω- 6 Ω=0 Ω;电压表的量程为0～3 V,滑动变阻器两端的最大电压U滑=3 V,R1两端的电压U1=U-U滑=3.6 V-3 V=0.6 V,则电路中的电流为I= =0.1 A解得:R滑大= =30 Ω,所以在不损坏元件的情况下,滑动变阻器的取值范围为0～30 Ω。
16.如图T4－8所示是家庭厨房用的某种即热式电热水龙头(不储存热水，通电时直接将冷水加热供使用)的原理图。R1、R2为电热丝，R1＝44 Ω。通过挡位开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水和热水之间的切换，相关参数如下表。(不考虑温度对电阻丝阻值的影响)求：
1)温水挡的额定功率是多少？(2)R2的阻值是多少？(3)当处于热水挡时，正常工作42 s正好放出热水1 L，则水龙头出水口与进水口的水温温差有多大？(不计热量损失)
17.某物理研究性学习小组自制了一种新型体重计,如图所示,主要部件是杠杆ABO、力电转换器。其中杠杆可绕O点转动,且力臂之比AO∶BO=5∶1,踏板与杠杆质量均忽略不计。力电转换器的特点为输出电压的大小与受到的力成正比。体重计的工作原理为:当输入电压恒定,人的体重变化时,受压面上压力变化使输出电压变化,从而使电流变化,再由电流值得出体重值。
图中R0为定值电阻,阻值为10 Ω,灯泡L上标有“4 V,1.6 W”的字样,力电转换器的输出电压与受压面上压力大小变化的函数关系如下:F=kU,其中k=20 N/V(F的单位:N,U的单位:V)(1)灯泡L的电阻多大? (2)当受压面所受的压力为80 N时,灯泡消耗的实际功率为多少?(3)若把电流表的刻度改为对应的体重表,那么体重500 N的物体,应在电流表的哪一刻度处(电流表的示数)?
解:(1)因为P= ,所以灯泡电阻RL= =10 Ω; (2)因为F=kU,压力F=80 N,所以力电转换器输出电压U= =4 V, 此时电路电流I= =0.2 A, 灯泡实际功率P=I2RL=(0.2 A)2×10 Ω=0.4 W;(3)由杠杆平衡条件可得:G×BO=F′×AO, 当G=500 N,力电转换器受到的压力F′=G× =500 N× =100 N,因为F=kU,压力F′=100 N,所以力电转换器输出电压U′= =5 V, 此时电路电流I′= =0.25 A。
28.某同学设计了一个利用如图1所示的电路来测量海水的深度,其中R1=2 Ω是一个定值电阻,R2是一个压敏电阻,它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图2所示,电源电压保持6 V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,放入海水中保持受力面水平,且只有一个面积为0.02 m2的面承受海水压力。(设海水的密度ρ海水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)当电流表示数为0.2 A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20 Ω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0.6 A,则使用此方法能测出海水的最大深度是多少?
解:(1)当电流表示数为0.2 A时,总电阻为:R= =30 Ω;压敏电阻R2的阻值为:R2=R-R1=30 Ω-2 Ω=28 Ω;(2)根据图象可知:当压敏电阻R2的阻值为20 Ω时,压敏电阻受到海水的压力为F=4×104 N;则压敏电阻受到的压强为:p= =2×106 Pa;
(3)当电流表示数达到最大0.6 A时,总电阻为:R′= =10 Ω,此时压敏电阻R2的阻值为:R2=R′-R1=10 Ω-2 Ω=8 Ω;根据图象可知:当压敏电阻R2的阻值为8 Ω时,压敏电阻受到海水的压力为10×104 N;则压敏电阻受到的压强为:p大= =5×106 Pa;则使用此方法能测量出海水的最大深度是h大= =500 m。
类型五 力电综合计算19.图甲是某型号电子秤,其原理如图乙所示,R0为定值电阻,R是压敏电阻,其阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示,改写电压表(量程为3 V)的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量,设踏板的质量为5 kg,电源电压保持9 V不变,g取10 N/kg。
(1)空载时,电压表的示数为1 V,求R0的阻值。(2)该电子秤的量程是多大?
解:(1)空载时,踏板的重力为:G=mg=5 kg×10 N/kg=50 N,由丙图可知,此时压敏电阻的阻值R=240 Ω,因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以压敏电阻两端的电压:UR=U-U0=9 V-1 V=8 V,因为串联电路中各处的电流相等,所以根据欧姆定律可得,电路中的电流:I1= AR0的阻值:R0= =30 Ω;
(2)电子秤称的质量最大时对应电压表量程的最大值,此时定值电阻两端的电压为3 V,此时电路中的电流:I2= =0.1 A,压敏电阻两端分得的电压:UR′=U-U0′=9 V-3 V=6 V,压敏电阻的阻值:R′= =60 Ω,由丙图可知,此时压敏电阻受到的压力为950 N,该电子秤的量程:mmax= =90 kg;
20.(2019·内江中考)如图甲所示是某科技小组的同学们设计的恒温箱电路图,它包括工作电路和控制电路两部分,用于获得高于室温、控制在一定范围内的“恒温”。工作电路中的加热器正常工作时的电功率为1.0 kW,控制电路中的电阻R′为滑动变阻器,R为置于恒温箱内的热敏电阻,它的阻值随温度变化的关系如图乙所示,继电器的电阻R0为10 Ω。当控制电路的电流达到0.04 A时,继电器的衔铁被吸合;当控制电路中的电流减小到0.024 A时,衔铁被释放,则:
(1)正常工作时,加热器的电阻值是多少?(2)当滑动变阻器R′为390 Ω时,恒温箱内可获得的最高温度为150 ℃,如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为50 ℃,那么R′的阻值为多大?
解:(1)根据公式P= 加热器正常工作时的电阻为R= =48.4 Ω;