四川省达州市2020年中考物理二轮复习计算题02类型二力电计算题型突破课件 16页

类型2 力电计算 1.为减少碳排放，国家鼓励发展电动汽车。综合续航里程是电动汽车性能的重要指标，我国目前测试综合续航里程的标准是：电动汽车充满电后，重复以下一套循环，将电能耗尽后实际行驶的里程就是综合续航里程。一套循环：由4个市区工况与1个市郊工况组成。市区工况是模拟在市区速度较低的情况，每个市区工况平均时速18km/h，行驶时间200s；市郊工况是模拟交通畅通的情况，每个市郊工况平均时速64.8km/h，行驶时间400s。 国产某型号的电动汽车有四个相同的轮胎，空载整车质量2400kg，在水平地面上时每个轮胎与地面的接触面积是0.06m 2 ，使用的液冷恒温电池包充满电后蓄电池电能是70kW·h。 某次测试，在市区工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是480N，在市郊工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是600N，测得的综合续航里程是336km。(g取10N/kg)求： (1)空载时轮胎对地面的压强； (2)本次测试中，完成1个市区工况，电动汽车牵引力做的功； (3)本次测试中，完成一套循环，电动汽车平均消耗多少千瓦时的电能。(结果保留一位小数) 解：(1)空载时整车的重力：G=mg=2400kg×10N/kg=2.4×10 4 N， 则空载时轮胎对地面的压强：p=F / S=2.4×10 4 N / （ 4×0.06m 2 ）=1×10 5 Pa； (2)根据v=s / t可得，每个市区工况的距离：s 市区 =v 市区 t 市区 =18 / 3.6m/s×200s=1000m， 则电动汽车牵引力做的功：W 市区 =F 市区 s 市区 =480N×1000m=4.8×10 5 J； (3)每个市郊工况的距离：s 市郊 =v 市郊 t 市郊 =64.8 / 3.6m/s×400s=7200m， 电动汽车完成一套循环行驶的路程为s，综合续航里程为s 0 ，将电能耗尽完成一套循环的个数为n， 则s=4s 市区 +s 市郊 =4×1000m+7200m=11200m=11.2km， n=s 0 / s=336km / 11.2km=30， 电动汽车完成一套循环平均消耗的电能： E=E 0 / n=70kW·h / 30≈2.3kW·h。 2. 某同学设计了一个利用如图甲所示的电路来测量海水的深度，其中 R 1 =2Ω 是一个定值电阻， R 2 是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力 F 的变化关系如图乙所示，电源电压保持 6V 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 0.02m 2 的面承受海水压力。 ( 设海水的密度 ρ 海水 =1.0×10 3 kg/m 3 ， g 取 10N/kg) (1) 当电流表示数为 0.2A 时，求压敏电阻 R 2 的阻值； (2) 如图乙所示，当压敏电阻 R 2 的阻值为 20Ω 时 ，求此时压敏电阻 R 2 所在深度处的海水压强； (3) 若电流的最大测量值为 0.6A ，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少 ? 解：(1)由I=U / R可得，当电流表示数为0.2A时，电路的总电阻：R 总 =U / I=6V / 0.2A=30Ω， 则压敏电阻R 2 的阻值：R 2 =R 总 -R 1 =30Ω-2Ω=28Ω； (2)当压敏电阻R 2 的阻值为20Ω时，由图乙可知，压敏电阻受到的压力：F=4×10 4 N， 此时压敏电阻R 2 所在深度处的海水压强： p=F / S=4×10 4 N / 0.02m 2 =2×10 6 Pa； (3)当电流表的示数I′=0.6A时，使用此方法能测出海水的深度最大， 此时电路的总电阻：R′ 总 =U / I′=6V / 0.6A=10Ω， 此时压敏电阻的阻值：R′ 2 =R′ 总 -R 1 =10Ω-2Ω=8Ω， 由图乙可知，压敏电阻受到的压力：F′=10×10 4 N=1×10 5 N， 此时压敏电阻R 2 所在深度处的海水压强： p′=F′ / S=1×10 5 N / 0.02m 2 =5×10 6 Pa， 由p=ρgh可得，使用此方法能测出海水的最大深度： h max =p′ / ρ 海水 g=5×10 6 Pa / （ 1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg）=500m。 3.如图甲所示的储水容器底有质量0.5kg，底面积100cm 2 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U=12V，R 0 =10Ω，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)。(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ，g取10N/kg)求： 电压F/N 2 4 … 12 15 电阻R/Ω 1 10 70 … 16 10 (1)浮桶的重力； (2)未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数； (3)当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水。 解：(1)浮桶的重力：G=mg=0.5kg×10N/kg=5N； (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：R 总 =R 0 +R=10Ω+110Ω=120Ω， 电流表的示数：I=U / R 总 =12V / 120Ω=0.1A； (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：R′ 总 =U / I′=12V / 0.6A=20Ω， 此时力敏电阻的阻值：R′=R′ 总 -R 0 =20Ω-10Ω=10Ω， 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：F 浮 =G+F=5N+15N=20N， 由F 浮 =ρ 液 gV 排 得，浮桶排开水的体积：V 排 =F 浮 / ρ 水 g=20N / （ 1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg）=2×10 -3 m 3 =2000cm 3 ， 则浮桶浸入水中的深度：h 1 =V 排 S=2000cm 3 / 100cm 2 =20cm=0.2m， 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：h=h 1 +h 2 =0.2m+0.4m=0.6m。 4.如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成；控制电路由电源､电磁铁(线圈电阻R 0 =20Ω)､开关､滑动变阻器R 2 (取值范围0~80Ω)和热敏电阻R 1 组成，R 1 阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电 流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。 温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34 R 1 /Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 150 (1)工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少? (2)当温度为60℃，滑动变阻器R 2 =50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少? (3)若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少? (4)要想让该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R 2 的阻值。 解：(1)工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量： Q=U 2 / R · t=(220V) 2 / 88Ω×60s=3.3×10 4 J； (2)当温度为60℃时，由表格数据可知R 1 =50Ω， 控制电路的总电阻：R 总 =R 1 +R 2 +R 0 =50Ω+50Ω+20Ω=120Ω， 此时衔铁恰好被吸合，则控制电路的电流：I=50mA=0.05A， 由I=U / R可得，控制电路的电源电压：U=IR 总 =0.05A×120Ω=6V； (3)当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路，由I=U / R可得，控制电路的最大总电阻：R 总max =U / I max =6V / （ 50×10 -3 A）=120Ω， 滑动变阻器R 2 的最大电阻为80Ω时，热敏电阻R 1 的最小阻值：R 1min =R 总max -R 2max -R 0 =120Ω-80Ω-20Ω=20Ω， 由表中数据知可控制的最高温度为80℃； 当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路，由I=U / R可得，控制电路的最小总电阻：R 总min =U / I min =6V / （ 40×10 -3 A）=150Ω， 滑动变阻器R 2 的最小电阻为0时，热敏电阻R 1 的最大阻值：R 1max =R 总min -R 0 =150Ω-20Ω=130Ω， 由表中数据知可控制的最低温度为35℃， 所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35~80℃；