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2020人教版初中物理专题练习135967
2020人教版初中物理专题练习135967
初中
整体难度:偏难
2019-12-18
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一、计算题 (共21题)
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1.

在综合实践活动中,科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置,如图甲所示,电源电压恒为16VR0为定值电阻,L为额定电压是2.5V的小灯泡,其IU关系的部分数据如图乙所示,AB为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝(电阻丝的阻值与长度成正比),OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端连接一个重2N的圆球P.闭合开关S,无风时,OP下垂并与A端接触,此时电流表示数为0.2A;有风时,OP绕悬挂点O转动,风对球的作用力F方向始终水平向右,已知OA10cmOP始终与AB接触良好且无摩擦;求:

1)电流表示数为0.2A时,灯泡的电阻为 5 Ω

2)无风时R0消耗的电功率。

3)为保护电路,允许风对球施加的最大作用力。

难度:
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【答案】

15

2)无风时R0消耗的电功率为0.6W

3)为保护电路,允许风对球施加的最大作用力为1.4N

1)由图可知,灯泡、定值电阻R0和电阻丝串联;

因串联电路电流处处相等,所以,当电流表示数为0.2A时,通过灯泡的电流为0.2A

由图乙可知此时灯泡两端的电压为1V

则根据I可得,灯泡的电阻:RL5Ω

2)无风时,OP下垂并与A端接触,电阻丝接入阻值最大为60Ω

根据I可得,电阻丝两端的电压:UABIRAB0.2A×60Ω12V

根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得,R0两端的电压:

U0UULUAB16V1V12V3V

则此时R0消耗的电功率:P0U0I3V×0.2A0.6W

3)根据I可得R0的阻值:R015Ω

由于灯泡的额定电压为2.5V,则电路中最大电流等于灯泡正常工作时的电流,由图乙可知最大电流为I′=0.3A,此时风对球的压力最大,OPO转动的角度最大,设此时OPAB的接触点为C

则根据欧姆定律可得,R0两端的电压:U0′=IR00.3A×15Ω4.5V

因串联电路中总电压等于各分电压之和,

所以RBC两端的电压:

UBCUUU0′=16V2.5V4.5V9V

根据I可得此时电阻丝连入电路的电阻:

RBC30Ω

由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比,则:

所以,BCAB14cm7cm

ACABBC14cm7cm7cm

如右图,把OP视为一根杠杆,F的力臂为ODG的力臂等于PD

根据杠杆平衡条件可得:

F×ODG×PD

则:

由于△OAC∽△ODP,根据相似三角形的知识可得:

所以,

则:F2N1.4N

2.

某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压U恒为15V,定值电阻R010ΩR1为一竖直固定光滑金属棒,总长40cm,阻值为20Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,重80N,高60cm,底面积为100cm2.当水位处于最高位置A时,M刚好浸没在水中,此时滑片P恰在R1最上端;当水位降至最低位置B时,M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。闭合开关S,试问:

1)当水位下降时,金属棒接入电路的长度 减小 ,电压表示数 减小 。(两空均选填“增大”或“减小”)

2)当水位处于位置A时,电压表的示数为多少?

3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?

(已知ρ1.0×103kg/m3g10N/kg

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【答案】

1)减小;减小;

2)当水位处于位置A时,电压表的示数为10V

3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了30cm;电压表的示数变化了5V

【解析】:

1)当水位下降时,M所受的浮力减小,弹簧的拉力增大,弹簧的伸长量增大,滑片P向下移动,金属棒接入电路的长度减小;

R1接入电路的阻值减小,根据串联分压特点可知,R1两端的电压减小,即电压表示数减小。

2)当水位处于位置A时,滑片PR1最上端,此时R120Ω

根据串联电路的电阻特点可知,电路的总电阻:

RR0+R110Ω+20Ω30Ω

电路中的电流:I0.5A

I得,R1两端的电压:

U1IR10.5A×20Ω10V,即电压表示数为10V

3)当水位处于位置A时,M刚好浸没,排开水的体积:

VVSh100cm2×60cm6000cm36×103m3

M受到的浮力:

FρgV1.0×103kg/m3×10N/kg×6×103m360N

则弹簧受到的拉力:F1GF80N60N20N

由图乙可知,当F120N时,弹簧的伸长量△L110cm

当水位降至位置B时,M的下表面刚好离开水面,所受浮力为零,

则此时弹簧受到的拉力:F2G80N

由图乙可知,当F280N时,弹簧的伸长量△L240cm

所以,水位由位置A降至B这一过程中,弹簧的长度增加量:

L=△L2﹣△L140cm10cm30cm

当水位降至位置B时,R1接入电路的长度:

LL﹣△L40cm30cm10cm

因为R1接入电路的阻值与对应的棒长成正比,即:

所以,此时R1接入电路的阻值:R1R120Ω5Ω

此时电路中的电流:I1A

I得,此时R1两端的电压:

U1′=IR1′=1A×5Ω5V,即此时电压表示数为5V

所以,电压表的示数变化量:△UU1U1′=10V5V5V

3.

图甲的储水容器底有质量0.5kg,底面积100cm2的长方体浮桶,桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连,距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示,其电源电压U12VR010Ω,当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水。力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示(弹簧均在弹性限度内)。求:

压力F/N

2

4

……

12

15

电阻R/Ω

110

70

……

16

10

1)浮桶的重力是多少N

2)未加水时,力敏电阻所受压力为2N,电流表的示数是多少安?

3)当容器内的水深达到多少米时,双控阀门才打开排水?

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【答案】

1)浮桶的重力为5N

2)未加水时,力敏电阻所受压力为2N,电流表的示数是0.1A

3)当容器内的水深达到0.6米时,双控阀门才打开排水。

【解析】:(1)浮桶的重力:Gmg0.5kg×10N/kg5N

2)由表格数据知,力敏电阻所受压力为2N时,力敏电阻的阻值为110Ω

电路的总电阻:RR0+R10Ω+110Ω120Ω

电流表的示数:I0.1A

3)当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水,

此时电路中的总电阻:R20Ω

此时力敏电阻的阻值:R′=R′﹣R020Ω10Ω10Ω

由表格数据知,此时力敏电阻所受压力为15N,根据物体间力的作用是相互的,所以弹簧给浮桶向下的压力也是15N

浮桶受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力,这三个力平衡,

则此时浮桶受到的浮力:FG+F5N+15N20N

浮桶排开水的体积:

V2×103m32000cm3

则浮桶浸入水中的深度为:h120cm0.2m

当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水,

所以此时容器内水的深度:hh1+h20.2m+0.4m0.6m

4.

随着高层建筑的大量兴建,人们经常要与电梯打交道,如图甲所示是某种升降电梯的简化模型,它由轿厢、配重、电动机、钢丝绳、定滑轮等部件组成,其中轿厢的质量为780kg。电梯某次搭载一位质量为70kg的乘客上楼,轿厢启动上升的路程与时间关系(st)如图乙所示,电动机的输出功率与时间关系(Pt)如图丙所示,电动机的工作效率为80%,不计钢丝绳的重力和一切摩擦,求:

1)当该乘客站立在静止的轿厢内时,双脚的受力面积为500cm2,则乘客对轿厢的压强为多少帕?

2)电动机的电梯启动上升12s内,消耗的电能是多少焦?(已知电动机对轿厢所做的功等于其Pt图象与时间轴所围成的阴影部分面积大小)

3)电梯配重的质量为多少千克?

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【答案】

1)乘客对轿厢的压强为14000Pa

2)消耗的电能是58750J

3)电梯配重的质量为650kg

【解析】:(1)乘客对轿厢的压力FGmg70kg×10N/kg700N

乘客对轿厢的压强p14000Pa

2)前2s做的功W12s×7000W7000J

10s做的功W2Pt4000W×10s40000J

12s内做的总功WW1+W27000J+40000J47000J

消耗的电能W58750J

3)后10s的速度v2m/s

PFv得:

电动机对轿厢的拉力:

F2000N

轿厢和乘客的总重力:

Gmg=(780kg+70kg)×10N/kg8500N

配重的重力:

GGF8500N2000N6500N

配重的质量:

m650kg

5.

物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量装置,它主要由探头A和控制盒B构成,它们之间用有绝缘皮的细导线形成回路,如图甲所示,其中探头A是一个高为0.1m,重为5N的圆柱体,它的底部是一个压敏电阻R(与水的接触面涂有绝缘漆),工作时,底部始终与水平面相平,压敏电阻R的阻值随表面所受压力F的大小变化如图乙所示,AB间的电路连接关系如图丙所示,其中电源电压恒为4.5V,小组同学将该装置带到游泳池,进行相关的测量研究。(导线重力与体积均不计,g10N/kg)求:

1)当把探头A刚好全部浸没到池水中时,探头A底部受到的压力为1N,探头A的底面积为多少?

2)用手拉住导线,将探头A缓慢下降到池水中某一深度(探头A不接触池底),此时电流表的示数为0.3A,探头A底部所在处水的深度h为多少?

3)用手拉住导线,将探头A下降到水深为2.6m的水平池底(但不与池底密合),且导线处于完全松弛状态,此时电流表的示数是多少?

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【答案】

1)当把探头A刚好全部浸没到池水中时,探头A底部受到的压力为1N,探头A的底面积为1.0×103 m2

2)电流表的示数为0.3A,探头A底部所在处水的深度为1.5米;

3)用手拉住导线,将探头A下降到水深为2.6m的水平池底(但不与池底密合),且导线处于完全松弛状态,此时电流表的示数是0.45A

【解析】:

1)探头A高为0.1m,当把探头A刚好全部浸没到池水中时,则h0.1m

探头A底部受到水的压强:

pρgh1×103kg/m3×10N/kg×0.1m1000Pa

因探头A底部受到的压力为1N,根据p可得,探头A的底面积:

S1.0×103 m2

2)由I可得,此时压敏电阻的阻值:

R15Ω

由图可知,此时压敏电阻受到的压力为F′=15N

则此时探头底部受到水的压强:

p1.5×104Pa

pρgh可得,探头A底部所在处水的深度:

h1.5m

3)将探头A下降到水深为2.6m的水平池底,A底部受到水的压强:

p″=ρgh″=1×103kg/m3×10N/kg×2.6m2.6×104Pa

A底部受到水产生的压力:

F水压pS2.6×104Pa×1.0×103 m226N

根据阿基米德原理可得,探头A受到的浮力:

FρgVρgSh1×103kg/m3×10N/kg×1.0×103m2×0.1m1N

因探头A处于静止状态(且绳子拉力为0),受到平衡力的作用,则F支持+FGA

所以,池底部对A的支持力:

F支持GAF5N1N4N

则压敏电阻底部受到的压力:

FF支持+F水压4N+26N30N,由图乙知,此时压敏电阻的阻值为10Ω

由欧姆定律可得,电流表示数:

I0.45A

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21
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偏难
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偏难
12
57.14%
中等
9
42.85%
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大题类型
数量
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计算题
21
100.0%
知识点统计
知识点
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九年级下
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