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- 2021-05-10 发布
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26. (2018·威海)为响应国家“低碳环保，节能减排”的号召，我市新上线一批以天然气为燃料的新型公交汽车，其参数如表2所示某次行驶过程中，汽车搭载人员及物品共3000kg所受阻力为总重力的0.01倍。在40s时间内匀速直线行驶400m,共消耗天然气0.025kg (天然气完全燃烧，其热值为6.4×107J/kg,g=10N/kg).针对此次行驶过程，求:
(1)汽车对地面的压强
(2)汽车的功率
(3)汽车发动机的效率
28. (2018·威海)16甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05m/s的速度匀速吊起，图16乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图象(不计摩擦、水的阻力及绳重，ρ水=1.0×103kg/m3.g=10N/kg).请解答下列问题：
（1）物体A的体积是多少?
(2)物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%，当物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少?
(3)当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380V，通过的电流为5A，电动机线圈的电阻为多少? (不计电动机内部摩擦)
26．（2018•烟台）在某次综合实践活动中，小明利用蓄电池（电压为24V）、电压表（量程为0～15V）校准电阻R0，滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）等器材，设计了一种测定油箱内油量的方案（图甲），选配合适的校准电阻值，能够使油箱装满汽油，滑动变阻器的触片在某一
端时，油量表示数为最大值（即电压表示数达到最大值）油箱中的汽油用完，滑动变阻器的触片在另一端时，油量表示数为零（即电压表示数为零）
（1）校准电阻除了可以校准表盘，还有什么作用？校准电阻的阻值为多少？
（2）整个电路消耗的电功率的变化范围是多少？
（3）另一个小组的小红同学设计了如图乙所示的电路，请你从能耗的角度分析这种方案的优点。
【分析】（1）由图分析若没有R0电压表的示数情况，从而可知R0的作用；
油箱装满汽油时，油量表（电压表）示数为最大值15V，此时滑动变阻器的触头在电阻最大值一端，由串联电路特点和I=计算R0的阻值；
（2）变阻器连入阻值最大时，电路中电阻最大，由P=知整个电路功率最小，并计算；
当汽油用完时，滑片在另一端，即在上端，此时电路为R0的简单电路，电路功率最大，由P=电路消耗功率的最大值，从而可得电路消耗功率的变化范围；
（3）由图乙知，滑动变阻器始终以最大值串联入电路中，由P=分析电路中功率大小，从而判断电路电能的消耗情况。
【解答】解：
（1）由题知，电源电压U=24V，电路中若没有变阻器R，则R两端电压等于电源电压24V，超过了电压表量程0﹣15V，会被烧坏，所以校准电阻R0串联在电路中，除了可以校准表盘，还起到分压的作用，能避免电压超过电压表量程而损坏；
当油箱装满汽油，由图甲知，滑片在下端，此时变阻器连入阻值最大，电压表示数达到最大值15V，
所以电路中电流：I=I0=IR===0.15A，
所以R0的阻值：R0====60Ω；
（2）当油箱装满汽油，变阻器连入阻值最大时，电路中电阻最大，电源电压一定，由P=知整个电路功率最小，
电路最小功率：P最小===3.6W；
当汽油用完时，滑片在另一端，即在上端，此时只有R0接入电路中，电路功率最大，
P最大===9.6W，
所以整个电路消耗的电功率的变化范围是3.6W～9.6W；
（3）由图乙知，滑动变阻器始终以最大值串联入电路中，电压表示数UV=IR滑，能反应测量的变化情况，且电路中电阻始终处于最大值，由P=可知电路中功率最小，由W=Pt可知，同样时间内电路消耗的电能最少，所以乙图的电路设计可以节能。
故答案为：（1）校准电阻除了可以校准表盘，还有能起保护电路的作用，校准电阻的阻值为60Ω；
（2）整个电路消耗的电功率的变化范围是3.6W～9.6W；
（3）图乙的设计从能耗的角度看优点是节约电能。
【点评】本题以测量表为情景考查了电路设计、串联电路特点和欧姆定律定律以及电功率公式的应用，从能耗上分析电路设计优点起到培养学生节能的意识，有意义。
25．（2018•淄博）如图甲所示电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S．移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象如图乙所示求
（1）滑动变阻器的最大阻值；
（2）R0的阻值和电源电压。
【分析】（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，R1的最大阻值和R0串联，电流表测电路中的电流，此时电路中的电流最小，根据图乙读出电路中的最小电流和滑动变阻器的功率，根据P=I2R求出滑动变阻器的最大阻值；
（2）根据的电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压；由图乙可知，当电路中的电流I′=0.4A时滑动变阻器的功率，根据P=I2R求出滑动变阻器的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压，根据电源的电压不变得出等式即可求出R0的阻值，进一步求出电源的电压。
【解答】解：（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，R的最大阻值和R0串联，电流表测电路中的电流，
由图乙可知，电路中的最小电流I最小=0.2A，滑动变阻器的功率P1=1.2W，
由P=I2R可得，滑动变阻器的最大阻值：
R最大===30Ω；
（2）因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，由I=可得，电源的电压：
U=I最小（R最大+R0）=0.2A×（30Ω+R0），
由图乙可知，当电路中的电流I′=0.4A时，滑动变阻器的功率P1′=1.6W，
则滑动变阻器接入电路中的电阻：
R′===10Ω，
电源的电压：
U=I′（R′+R0）=0.4A×（10Ω+R0），
因电源的电压不变，
所以，0.2A×（30Ω+R0）=0.4A×（10Ω+R0），
解得：R0=10Ω，
电源的电压：
U=I最小（R+R0）=0.2A×（30Ω+10Ω）=8V。
答：（1）滑动变阻器的最大阻值30Ω；
（2）R0的阻值10Ω；电源电压8V。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据图象读出电流和滑动变阻器功率的对应值。
24．（2018•枣庄）如图甲所示的电路，电源电压保持不变。小灯泡L标有“2.5V 0.25A”字样，滑动变阻器R1的最大值为30Ω，定值电阻R2=30Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V．求：
（1）小灯泡的额定功率是多少？
（2）只闭合S、S2和S3，将变阻器R1的滑片P调到中点时，电流表示数为0.45A，则电源电压是多少？
（3）只闭合开关S、S1，移动变阻器的滑片P，小灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是多少？
【分析】（1）由小灯泡L标有“2.5V 0.25A”字样，根据P=UI求灯的额定功率；
（2）只闭合开关S、S2和S3，分析电路的连接，L短路，电阻R1与R2并联，求出并联的总电阻，已知电流根据欧姆定律求出电源电压；
（3）只闭合开关S、S2，R1与灯泡串联，R2不接入电路，移动变阻器的滑片P，向左移动时，R1变大，电压表的示数也变大，当电压表示数为3V时，R1最大，可求R1的电压，即可得小灯泡的电压，可得电路中最小电流，可求此时滑动变阻器的电阻；当滑片向右移动时，R1变小，电流表的示数变大，UL也变大，由图象可知电路中的最大电流，根据欧姆定律可求此时滑动变阻器的电阻，即可得在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围。
【解答】解：（1）小灯泡的额定功率是：
PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W；
（2）只闭合开关S、S2和S3，分析电路的连接，L短路，电阻R1与R2并联，
并联的总电阻，R并===10Ω，
由I=可得电源电压：U=IR并=0.45A×10Ω=4.5V；
（3）只闭合开关S、S1，灯泡L与R1串联，R2不接入电路，移动变阻器的滑片P，向左移动时，R1变大，电压表的示数也变大，当电压表示数为3V时，R1最大，则R1的电压U1大=3V，此时小灯泡两端的电压为：UL′=U﹣U1大=4.5V﹣3V=1.5V，
由图乙可知电路中最小电流：I最小=0.2A，
所以R1连入电路的电阻：R1===15Ω，
当滑片向右移动时，R1变小，电流表的示数变大，UL也变大，由图象可知电路中的最大电流：
I最大=0.25A＜0.6A（电流表安全），
由图象可知，此时UL′=2.5V，
R1两端的电压为：U1′=U﹣UL′=4.5V﹣2.5V=2V，
R1连入电路的电阻：R1′===8Ω，
所以在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是8～15Ω。
答：（1）小灯泡的额定功率是0.625W；（2）只闭合S、S2和S3，将变阻器R1的滑片P调到中点时，电流表示数为0.45A，则电源电压是4.5V；
（3）只闭合开关S、S1，移动变阻器的滑片P，小灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是8～15Ω。
【点评】本题考查串联、并联电路的规律和欧姆定律及电功率公式的运用，关键是正确识别电路，从图象中获取有效的信息。
32．（2018•青岛）如图甲所示电路，电源电压恒为6V，小灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。电阻R1为30Ω，滑动变阻器R2的额定电流为1A，电流表的量程为0﹣0.6A，电压表的量程为0～3V．请画出该题的各个等效电路图。
（1）当开关S1、S2、S3都闭合时，L正常发光，此时通过R1的电流是多少？
（2）只闭合开关S3，移动滑片P，当R2接入电路中的阻值为其最大阻值的时，电流表的示数为0.2A，滑动变阻器的最大阻值是多少？
（3）在保证各元件安全的条件下，电路消耗的最大功率和最小功率各是多少？
【分析】（1）当开关S1、S2、S3都闭合时，变阻器短路，画出等效图，由L正常发光确定灯的实际电压，根据并联电路电压的规律，求出电源电压即R1的电压，由欧姆定律求此时通过R1的电流；
（2）由图乙知，找出灯的电压为6V时，灯的额定电流，由欧姆定律求出灯正常发光的电阻；
只闭合开关S3，灯与变阻器串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，画出等效图2，由已知条件，由欧姆定律求出电路的总电阻，根据电阻的串联求出滑动变阻器的最大阻值；
（3）①根据P=，当电路的总电阻最小时，总功率最大，根据串联电阻大于其中任一电阻，并联电阻小于其中任一电阻，分析电路的连接求最小总电阻，
根据P=求出电路的最大功率；
②根据P=，当电路的总电阻最大时，总功率最小，因R1＞RL，根据串联电阻的规律求出此时的最大电阻，电路中的电阻越大，电路中电流越小，电流表越安全；根据分压原理，电压表示数小于的R1的电压，根据串联电路电压的规律，比较电压表示数与3V的大小，根据P=求电路的最小功率。
【解答】解：（1）当开关S1、S2、S3都闭合时，变阻器短路，等效图如图1所示，
L正常发光，灯的实际电压为6V，根据并联电路电压的规律，电源电压即R1的电压为6V，由欧姆定律，此时通过R1的电流是：
I1===0.2A；
（2）由图乙知，灯的电压为6V时，灯的额定电流为0.25A，由欧姆定律，故灯正常发光的电阻：
RL===24Ω；
只闭合开关S3，灯与变阻器串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，如图2所示，移动滑片P，当R2接入电路中的阻值为其最大阻值的时，电流表的示数为0.2A，由欧姆定律，电路的总电阻；
R===30Ω，根据电阻的串联，R=RL+R滑，滑动变阻器的最大阻值是：
R滑=4（R﹣RL）=4×（30Ω﹣24Ω）=24Ω；
（3）①根据P=，当电路的总电阻最小时，总功率最大，根据串联电阻大于其中任一电阻，并联电阻小于其中任一电阻，故只有当开关S1、S2、S3都闭合时，如图1所示，灯与R1并联时，总电阻最小，
R并===Ω
电路的最大功率：P大===2.7W；
②根据P=，当电路的总电阻最大时，总功率最小，因R1＞RL，故当R1与变阻器的最大电阻串联时，即只闭合开关S1，移动滑片P，当R2接入电路中的阻值为其最大阻值时，如图3所示，电路的总电阻最大；
因R1＞R2，根据分压原理，电压表示数小于的R1的电压，根据串联电路电压的规律，因电源电压为6V，故此时电压表示数小于3V，电压表安全，故电路的最小功率：
P小==≈0.67W。
答：（1）当开关S1、S2、S3都闭合时，L正常发光，此时通过R1的电流是0.2A；
（2）滑动变阻器的最大阻值是24Ω；
（3）在保证各元件安全的条件下，电路消耗的最大功率为2.7W，最小功率是0.67W
【点评】本题考查串联、并联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用，关键是有最大和最小功率电路的连接。
26.（2018·聊城）（11分）如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻R1=20Ω，R2=10Ω，R是滑动变阻器。当滑动变阻器滑片P移动到最右端，开关S1闭合，开关S2断开时，电流表的示数为0.3A；当滑动变阻器滑片P移动到中点时，开关S1闭合S2断开时，电压表的示数为U1，保持滑动变阻器滑片P位置不变，开关S2闭合S1断开时，电压表的示数为U2，且U1 ：U2=2:3，求：
（1）电源电压；
（2）滑动变阻器的最大阻值；
（3）要使整个电路消耗的电功率为最小，请写出：开关S1、S2的开闭状态，滑动变阻器滑片P移动到的位置，并计算出最小电功率是多少？
23．（2018·东营）（11分）如图所示，某施工队利用滑轮组从水中提取物体，上升过程中物体始终不接触水底。已知物体质量为4t，体积为1m3。（g=10N/kg，ρ水=1×103kg/m3）
（1）物体完全浸没在水中时，求物体所受浮力的大小；
（2）物体下表面与水面距离为3m时，求物体下表面所受水的压强；
电动机
（3）若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦，当浸没在水中的物体被匀速提升时，求电动机对绳子的拉力；
（4）物体离开水面后，在电动机作用下匀速上升，若电动机功率为9kW、对绳子的拉力为1.5×104N，求物体上升的速度和滑轮组的机械效率（机械效率精确到0.1%）。
23．（11分）解：
（1）物体受到的浮力：
F浮= G排=ρ水V排g =1.0×103kg/m3×1m3×10N/kg =1×104N--------------------------------------2分
（2）物体下表面所受的压强：
P=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa -------------------------------------------2分
（3）物体的质量：m=4t=4×103kg
物体所受的重力：G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N-----------------------------------1分
动滑轮对物体的拉力：F1=G﹣F浮=4×104N–1×104N=3×104N
电动机对绳子的拉力：F2=F1/3=3×104N/3=1×104N-------------------------------------2分
（4）由：
电动机拉动绳子的速度为：
物体上升的速度为：--------------------------------------2分
滑轮组的机械效率为：
-----------2分
评分标准：其他解法只要正确，即可得分。
24．（2018·东营）（11分）多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。（ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)，g=10N／kg）
（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温档，说明判断依据；
（2）求R1的阻值；
（3）养生壶处于低温档工作时，求电路中的电流大小；
（4）在标准大气压下，使用高温档将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
项 目
参 数
电源电压（V）
220
低温档功率（W）
275
中温档功率
550
（W）
高温档功率（W）
1100
容积（L）
1
R2
B
A
R1
S2
S1
220V
甲
乙
24．（11分）解：
（1）当开关S1闭合，S2接B时，为高温档。---------------------------------------1分
因为当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，总功率最大，所以此状态为高温档。--------------------------------------------------------------2分
（2）当S2断开，S1闭合时，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温档。
由P=UI得，正常工作时通过R1的电流为：
由得，R1的阻值为：
----------------------------------------------------2分
（3）由P=UI得，养生壶在低温档工作时电路中的电流为：
----------------------------------------------2分
（4）水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×1×10-3m3=1kg
水吸收的热量：
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-12℃)=3.696×105J------------2分
由:，W=Pt得
烧开一壶水需要的时间为：
---------------------------------------2分
评分标准：其他解法（说法）只要正确，即可得分。
26. （2018·德州）(10分)我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图24所示，该飞机蓄满水后总质量53.5t。为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W。(ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg)
求：(1)飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积；
(2)每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率；
(3)飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。
27. （2018·德州）(8分)实验小组的同学设计了如图25(a)所示的电路，已知电源电压不变，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P的位置，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图25(b)所示的两条U-I图线。其中利用电压表和电流表的数据描绘出甲图线，利用电压表和电流表的数据描绘出乙图线。
求：(1)定值电阻R2的阻值；
(2)电源电压的大小及定值电阻R1的阻值；
(3)R2消耗的最大功率。
29．（2018•玉林）如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以0.5m/s的速度匀速拉动滑轮组，经过5min将体积为0.1m3的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为0.49m/s，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了12%（不计物体的高度、绳重和摩擦，ρ物=7.6×103kg/m3，g取10N/kg，ρ海水取1.0×103kg/m3）。求：
（1）物体浸没在海水中受到的浮力；
（2）物体在海底时的深度；
（3）物体在海底时受到海水的压强；
（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率（不计动滑轮体积）
【分析】（1）物体排开海水的体积等于物体的体积，利用阿基米德原理求浸没在海水中受到的浮力；
（2）由图知，n=5，物体升高速度等于绳子自由端移动速度的，利用速度公式求物体在海底时的深度；
（3）利用p=ρgh求物体在海底时受到海水的压强；
（4）利用G=mg=ρgV求物体重力；设物体在水中电动机的功率为P1，钢丝绳自由端的拉力为F1，P1=F1v1；物体在离开水面后电动机的功率为P2，钢丝绳自由端的拉力为F2，P2=F2v2；而物体在离开水面后电动机的功率比物体在海水中时增大了12%，据此求F1、F2的大小关系；
由图知，n=5，不计绳重和摩擦，拉力F1=（G﹣F浮+G轮），F2=（G+G轮），进一步求出动滑轮重力，物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率η==。
【解答】解：
（1）物体浸没在海水中时，排开海水的体积：V排=V=0.1m3，
则物体浸没在海水中受到的浮力；
F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N；
（2）由图知，n=5，物体升高的速度：
v物=v=×0.5m/s=0.1m/s，
由题意可得，物体在海底时的深度：
h=v物t=0.1m/s×5×60s=30m；
（3）物体在海底时受到海水的压强：
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa；
（4）物体重力：
G=mg=ρ物gV=7.6×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=7600N，
设物体在水中时电动机的功率为P1，钢丝绳自由端的拉力为F1，绳自由端的速度v1=0.5m/s，
则P1=F1v1=F1×0.5m/s；
物体在离开水面后电动机的功率为P2，钢丝绳自由端的拉力为F2，绳自由端的速度v2=0.49m/s，
则P2=F2v2=F2×0.49m/s；
由题知，物体在离开水面后电动机的功率比物体在海水中时增大了12%，
即：P2=P1（1+12%），
代入数据可得：F2×0.49m/s=F1×0.5m/s（1+12%），
解得：F2=F1，
由图知，n=5，不计绳重和摩擦，两次的拉力分别为：
F1=（G﹣F浮+G轮），F2=（G+G轮），
可得：
（G+G轮）=×（G﹣F浮+G轮），
解得：G轮=8F浮﹣G=8×1000N﹣7600N=400N，
物体在海面下匀速上升过程中，动滑轮对物体的拉力G﹣F浮 所做的功为有用功，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力做功为额外功，
此过程中该滑轮组的机械效率：
η===×100%≈94.3%。
答：（1）物体浸没在海水中受到的浮力为1000N；
（2）物体在海底时的深度为30m；
（3）物体在海底时受到海水的压强为3×105Pa；
（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率为94.3%。
【点评】本题为力学综合题，考查了重力公式、密度公式、速度公式、阿基米德原理、液体压强公式、功率公式、效率公式的应用。难点在第四问，利用提供的电动机功率关系求出动滑轮重力是关键。
33．（2018·龙东）现代城市人口密度越来越大，交通越来越拥堵。电动平衡车是现代较轻便的代步工具，以其体积小巧，结构简洁和驱动安全等优点，成为短途出行的理想交通工具。某品牌平衡车的部分参数如表所示。质量为50kg的小明从家骑行该品牌平衡车去体育广场，最大速度匀速行驶10min到达体育广场，行驶中平衡车所受阻力为人和车总重的0.1倍。求：
产品
电动平衡车
电机额定功率
500W
最大速度
18km/h
单轮胎触底面积
20cm2
续航
20km
可爬坡角度
35°
轮胎个数
2
车身自重
10kg
（1）小明家到体育广场的距离是多少？
（2）小明在水平路面上骑行时，车对地面的压强是多少？
（3）小明去体育广场过程中，平衡车的动力的功率是多少？
【解答】解：（1）由表格数据可知，平衡车的最大速度：
v=18km/h=5m/s，
由v=可得，小明到体育广场的距离：
s=vt=5m/s×10×60s=3000m；
（2）车和小明的总重力：
G=（m人+m车）g=（50kg+10kg）×10N/kg=600N，
小明在水平路面上骑易步车时，
因水平面上物体的压力和自身的重力相等，F=G，
所以，车对地面的压强：
p====1.5×105Pa；
（3）小明和平衡车的总重力：
G=600N，
因平衡车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，牵引力的大小：
F=f=0.1G=0.1×600N=60N，
平衡车电机牵引力的功率：
P===Fv=60N×5m/s=300W。
答：（1）小明的家到体育广场的距离为3000m；
（2）小明在水平路面上骑易步车时，车对地面的压强为1.5×105Pa。
（3）小明去体育广场过程中，平衡车的动力的功率是300W。
29．（2018•南京）2018年2月，一辆无人驾驶迷你巴士在南京试运行，如图所示它是一辆“微型公交”，体现了“绿色环保、低碳出行”的科学发展理念。
（1）巴士行驶过程中，以巴士为参照物，路边的树是 运动 的
（2）为了安全，巴士设计的最大速度是20km/h。若它匀速行驶6km，耗时20min，则巴士行驶的速度多大？
（3）满载的巴士静止在水平地面上，总质量为3000kg，若轮胎与地面的总接触面积为600cm2，则它对地面的压强是多少帕？（g取10N/kg）
【分析】（1）被研究的物体和参照物之间如果发生位置的改变，被研究的物体是运动的，如果没有发生位置的改变，被研究的物体是静止的；
（2）由速度公式计算巴士行驶的速度；
（2）由于巴士静止在水平地面上，对地面的压力等于巴士的重力，知道受力面积，再利用p=求巴士对地面的压强。
【解答】解：
（1）巴士行驶过程中，如果以巴士为参照物，路边的树和巴士之间发生了位置改变，所以以巴士为参照物，树是运动的；
（2）巴士匀速行驶6km，耗时20min，所以巴士行驶的速度：
v===18km/h；
（3）因为巴士静止在水平地面上，对地面的压力等于巴士的重力，即：
F=G=mg=3000kg×10N/kg=3×104N，
巴士对地面的压强：
p===5×105Pa。
故答案为：（1）运动；
（2）巴士行驶的速度为18km/h；
（3）巴士静止在水平地面上，对地面的压强为5×105Pa。
【点评】本题考查了物体运动状态的判断、速度和压强公式的应用，计算中要注意物理量单位的统一，难度不大。
30．（2018•南京）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16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I﹣U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OA为10cm，OP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。
【分析】（1）电流表示数为0.2A时，通过灯泡的电流为0.2A，由图乙得出灯泡此时的电压，利用欧姆定律即可求出灯泡的电阻；
（2）无风时，根据I=和串联电路的特点求出定值电阻R0两端电压，利用P=UI即可求出R0消耗的电功率；
（3）闭合S时，灯泡、定值电阻R0和电阻丝串联；由于风对球施加的作用力越大，OP的偏离角度越大，设此时OP与AB的接触点为C，由于电阻丝连入电路的电阻越小，根据欧姆定律可知电路中的电流最大，所以根据灯泡的额定电流可得出电路中的最大电流，然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出电阻丝连入电路的电阻，由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，据此得出AC的长度，最后根据杠杆平衡条件和三角形的知识求出最大作用力。
【解答】解：（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：RL===5Ω；
（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：UAB=IRAB=0.2A×60Ω=12V，
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：
U0=U﹣UL﹣UAB=16V﹣1V﹣12V=3V，
则此时R0消耗的电功率：P0=U0I=3V×0.2A=0.6W；
（3）根据I=可得R0的阻值：R0===15Ω；
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，OP绕O转动的角度最大，设此时OP与AB的接触点为C，
则根据欧姆定律可得，R0两端的电压：U0′=I′R0=0.3A×15Ω=4.5V，
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：
UBC=U﹣U额﹣U0′=16V﹣2.5V﹣4.5V=9V，
根据I=可得此时电阻丝连入电路的电阻：
RBC===30Ω；
由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，则：=，
所以，BC=×AB=×14cm=7cm，
则AC=AB﹣BC=14cm﹣7cm=7cm，
如右图，把OP视为一根杠杆，F的力臂为OD，G的力臂等于PD，
根据杠杆平衡条件可得：
F×OD=G×PD，
则：=；
由于△OAC∽△ODP，根据相似三角形的知识可得：
=，
所以，=，
则：F==×2N=1.4N。
答：（1）5；
（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。
【点评】本题考查了串联电路的特点和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的应用，关键是知道当灯泡正常工作时电路中的电流最大。
22.（2018·长沙）某校科技小组参观完湘江航电枢纽后,了解到船只过船闸的时间很长，为此他们在网查阅资料，设计了一个船只升降实验模型。模型中的左右两个船厢A、B的容积均为2000cm3,质量均为400g(含配件)。现关闭进水阀和排水阀，使柱形容器E(质量不计)中有足够多的水，在船厢A、B中各装800g的水，整个装置静止后，圆柱体浮筒D浸在水中的深度为8cm，他们依次进行了如下(2)~(3)的操作。假设绳子足够长，不计绳重和伸长，浮筒D与容器E始终无接触，且容器E的水无溢出，实验过程中设法确保装置平稳，忽略摩擦，木头不吸水，ρ木＜ρ水。(ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg)。
(1)船厢中各装800g的水后,求每只船厢所受的总重力；
(2)打开进水阀，在柱形容器E中注入一定质量的水，浮筒D上升,使船厢下降10cm，再关闭进水阀，求：
①船厢A的总重力对A所做的功；
②此时浮筒D浸入水中的深度；
(3)当操作(2)使船厢下降10cm后静止时,压强传感器柱形容器显示4400Pa；接下来，用手使浮筒D保持此刻位置不变，再在两边船厢中同时放入代表船只的800g木块后，打开排水阀,放出200cm3的水后关闭排水阀，然后松手,浮筒D仍然在原位置保持静止，绳C的拉力为18N,压强传感器显4000Pa；然后,把800g木块同时从船厢中取出，并在船厢中同时注满水，再把900g和1000g的木块分别放入A、B船厢后，当整个装置静止时，压强传感器的示数为p1；最后，打开进水阀向容器中缓慢注入m千克水，使压强传感器的示数为3p1，再关闭进水阀。求浮筒D的质量和注入圆柱形容器E中的水的质量m。
考点：滑轮、重力、浮力
专题：机械运动和力、机械能
解析：（1）重力G=mg=(0.4kg+0.8kg)×10N/kg=12N ；
（2）①W=Fs=Gh=12N×0.1m=1.2J；
②h浸=8cm；
由FC+G动=G厢，可得G动=G厢—FC=20N-18N=2N，
由Δp=ρ液gΔh=400Pa，
由
12N—G动=GD—F浮
20N—G动=GD—F浮ˊ
解得ΔF浮=8N，
；
F浮=ρ水gh浸Δh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m×0.02m2=16N ，
F浮ˊ=16N—8N=8N，GD=10N+16N=26N，mD=2.6kg；
由ΔV=（SE—SD）Δh，；
由4000Pa×SE=G水+F浮ˊ，
G水=4000Pa×250×10-4cm2—8N=92N，
注满水，20N+4N—2N=GD—F浮ˊ，F浮ˊ=4N，
由于
P1SE=G水+F浮ˊ=92N+4N=96N，
3P1SE=G水+ΔG注+F浮ˊ
。
故答案为：（1）12N；（2）①1.2J；②8cm。(3)19.2kg。
21．（2018•呼和浩特）天然水流蕴藏着巨大的能量，是人类可以利用的重要能源之一。兴建水电站可以把天然水流蕴藏着的巨大能量转换成电能，是水能利用的主要形式。有一处水利工程，在河流上修建了115m高的拦河大坝，如图所示。年平均水流总量为3×1010m3．该水利工程的主要任务包括防洪、发电和航运，在发电方面，年平均发电总量为6×109kW•h．现安装水轮发电机20台，每台水轮发电机装机容量（即发电功率）为9.26×104kW．（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）年平均水流总量所受的重力；
（2）若上、下游水位差为100m，年平均水流总量做的总功及转化为电能的效率；
（3）若每台发电机平均年发电时间为180天，则平均每天约有多少台发电机在工作。
【分析】（1）利用G=mg=ρVg求年平均水流总量所受的重力；
（2）利用W=Gh求年平均水流总量做的总功，知道年平均发电总量，转化为电能的效率等于年平均水流总量做的总功与年平均发电总量之比；
（3）若每台发电机平均年发电时间为180天，可求每天发电量，求出每台水轮发电机发电量，进一步求需要发动机数量。
【解答】解：
（1）年平均水流总量所受的重力：
G=mg=ρVg=1.0×103kg/m3×3×1010m3×10N/kg=3×1014N；
（2）年平均水流总量做的总功：
W=Gh=3×1014N×100m=3×1016J，
年平均发电总量：
W电=6×109kW•h=6×109×3.6×106J=2.16×1016J，
转化为电能的效率：
η==×100%=72%；
（3）若每台发电机平均年发电时间为180天，
则每天发电量：
W电′==×108kW•h，
每台水轮发电机发电量：
W电″=Pt=9.26×104kW×24h=2.2224×106kW•h，
需要发动机数量：
n=≈15（台）。
答：（1）年平均水流总量所受的重力为3×1014N；
（2）若上、下游水位差为100m，年平均水流总量做的总功、转化为电能的效率分别为3×1016J、72%；
（3）若每台发电机平均年发电时间为180天，则平均每天约有15台发电机在工作。
【点评】本题为力学和电学综合题，考查了重力公式、密度公式、功的公式、效率公式的应用，由于数字较大，要细心，易错题！
31．（6分）（2018•攀枝花）“绿水青山就是金山银山”，为了保护环境，我国大力发展电动汽车车替代传统燃油汽车。表中是某种电动汽车的部分参数，假设车上只有司机一人，质量为60kg，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的0.04倍，电动汽车充满电后以节电模式匀速行驶20km，电池剩余容量为38kW•h．（g=10N/kg）
空车质量
1380kg
轮胎与地面总接触面积
320cm
电池容量
42kW•h
最高时速
120km/h
最大功率
100kW
最大续航里程
260km
求：（1）电动汽车对水平地面的压强
（2）电动汽车匀速行驶20km，牵引力所做的功
（3）电动汽车电能转化为机械能的转化效率
【分析】（1）电动汽车对地面的压力等于汽车和人的总重力，根据G=mg解答，然后根据公式
p=计算压强；
（2）汽车匀速行驶，牵引力与阻力相等，根据W=Fs便可计算出牵引力做的功；
（3）汽车消耗的电能等于电池容量与剩余容量之差，牵引力做的功与消耗电能之比便为电动汽车电能的转化效率。
【解答】解：（1）电动汽车对水平地面的压力为：
F=G=（m1+m2）g=（1380kg+60kg）×10N/kg=1.44×104N；
电动汽车对地面的压强为：
p===4.5×105Pa；
（2）电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡，
则电动汽车受到的牵引力为：
F=f=0.04G=0.04×1.44×104N=576N；
则电动车行驶20km，牵引力做的功为：
W=Fs=576N×20×103 m=1.152×107J；
（3）由表格数据可知电池容量为42kW•h，行驶20km时电池剩余容量为38kW•h
则此过程中电动汽车消耗的电能为：
W总=42kW•h﹣38kW•h=4kW•h=1.44×107J，
则电动汽车电能转化为机械能的转化效率：
η=×100%=×100%=80%。
答：（1）电动汽车对水平地面的压强为4.5×105Pa；
（2）电动汽车匀速行驶20km，牵引力所做的功为1.152×107J；
（3）电动汽车电能转化为机械能的转化效率为80%。
【点评】本题是电、力的综合题目关键能够掌握力学中压强、功的计算方法，找到力和电的联系，才能正确计算转化效率。
14．（2018•湖州）小华家新买了电动自行车，说明书上的部分内容录在如图甲中（注：“电池容量10Ah”可理解为“若以10安的电流放电可使用1小时”）。请回答：
（1）该电动自行车的额定电流多大？
（2）若该电动自行车行驶的平均车速为20千米/时，使用50%的电池容量（按额定电流放电，不计放电时能量损失），能行驶多长路程？
（3）某天小华想在自家的小车库内充电，发现车库内只安装了电灯，没有插座，于是小华想在如图乙所示的原有线路上安装一个双孔插座，应在a、b、C三处中哪两处之间安装才合理？ C 。
A．a和b B．b和c C．a和c
【分析】（1）已知电动车额定电压和额定功率，利用公式I=得到额定电流；
（2）已知电动车额定电流及使用的电池容量，可以得到行驶时间；已知行驶时间和速度，利用公式s=vt得到行驶路程；
（3）双孔插座需要分别连接火线和零线，并且与其它用电器或插座并联。
【解答】解：（1）因为P=UI，
所以电动车的额定电流为I===5A；
（2）电动车行驶的时间为t==1h，
因为v=，
所以电动车行驶的路程为s=vt=20km/h×1h=20km；
（3）由图知，要使双孔插座能够正常使用，需要与灯泡并联，并且不受开关控制。所以要连接在a、c之间。故选C。
答：（1）电动自行车的额定电流为5A；
（2）电动自行车能行驶路程为20km；
（3）C。
【点评】此题是一道应用题，考查了电功率变形公式和速度变形公式的应用及家庭电路的安装，读懂题目信息是解答第二小题的关键。
27．（4分）（2018•广安）空难事故发生后，为了找到事故原因，救援人员到现场后，总会寻找被誉为“空难见证人”的黑厘子。某架飞机的黑厘子质量30kg，是一个长0.5m，宽0．lm，高0.2m的长方体，现沉在距海面30m的海底（黑匣子未与海底紧密接触），搜救人员将其匀速托出海面后依然完好，为破解事故真相提供了最有力的证据。根据以上信息请计算（ρ海水近似取1.0×103kgm3，g取10N/kg）
（1）黑匣子在海底时下表面受海水的压强是多少？
（2）黑厘子在海水中浸没时受到的浮力是多大？
（3）搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面相平做了多少功？
【分析】（1）已知黑匣子所处的深度和海水的密度，根据液体压强公式求出它受到海水的压强；
（2）知道黑匣子的长、宽、高可求体积即为在海水中排开的体积，再根据阿基米德原理求出受到的浮力；
（3）潜水员匀速托起此黑匣子时，黑匣子处于平衡状态，受到的竖直向上的托力和浮力与竖直向下的重力是平衡力，根据平衡条件求出托力的大小，根据W=Fs算出搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面相平做的功。
【解答】解：（1）黑匣子在海底受到海水的压强：
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa，
（2）黑匣子浸没海水中排开海水的体积：
V=0.5m×0.1m×0.2m=0.01m3，
黑匣子在海水中受到的浮力：
F浮=ρgV=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N；
（3）潜水员匀速托起此黑匣子时，黑匣子受到的竖直向上的托力和浮力与竖直向下的重力是平衡力，
则F托力=G﹣F浮=mg﹣F=30kg×10N/kg﹣100N=200N。
搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面时运动的距离s=h﹣h匣子=30m﹣0.2m=29.8m，
搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面时做的功：
W=F托力s=200N×29.8m=5960J。
答：（1）黑匣子在海底受到海水的压强为3×105Pa；
（2）黑匣子在海水中受到的浮力100N；
（3）搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面相平做了5960J的功。
【点评】本题考查了液体压强、阿基米德原理、平衡力的应用以及功的公式等知识，关键是知道物体浸没时排开水的体积和本身的体积相等，同时计算过程要注意单位的换算。
25（2018·十堰）光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，而将光能直接转化为电能的一种技术，其发电系统主要有太阳能电池板，控制器和逆变器三大部分组成，其简化电路如图所示，当太阳光照射太阳能电池板发电时，控制信号将S1闭合，S2断开，蓄电池充电，当控制信号将S2闭合后，向外供电。光伏发电广泛应用于小型电源，中型供电系统和大型发电站。
(1)李湾村新建的文化广场上，有很多以光伏发电为电源的路灯，若某路灯电源的输出电压为20V，电流为0.5A，则输出功率是多大？输出电路中的电阻是多少？
(2)该村还建成了一座扶贫光伏发电站，总功率为5×104kW，其一天的发电量是多少千瓦时？(一天的有效光照时间按8小时计算)
(3)
光伏发电站发的电用于灌溉农田，可将低处河水抽到高处灌溉渠中，若高低落差为10m，抽水机的效率为60%，则每度电可抽取河水多少立方米？(ρ河水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
(4)根据你所学的知识，请写出一条光伏发电的优点：(科学合理即可)______。
25. 清洁无污染；可再生；节约化石能源
25. 解：(1)电源的输出功率：
P=UI=20V×0.5A=10W；
由I=UR得，输出电路中的电阻：
R=UI=20V0.5A=40Ω。
(2)光伏发电站一天的发电量：
W总=P总t=5×104kW×8h=4×105kW⋅h。
(3)W电=1kW⋅h=3.6×106J，
由η=W机械W电×100%得，将低处河水抽到高处克服重力做的功：
W机械=ηW电=60%×3.6×106J=2.16×106J，
由W=Gh=mgh得，水的质量：
m=W机械gh=2.16×106J10N/kg×10m=2.16×104kg，
由ρ=mV得，水的体积：
V=m河水ρ河水=2.16×104kg1×103kg/m3=21.6m3。
(4)光伏发电的优点：清洁无污染；可再生；节约化石能源。
答：(1)电源的输出功率是10W；输出电路中的电阻是40Ω；
(2)一天的发电量是4×105千瓦时；
(3)每度电可抽取河水21.6立方米；
(4)光伏发电的优点：清洁无污染；可再生；节约化石能源。
(1)根据P=UI求出电源的输出功率；根据I=UR求出输出电路中的电阻；
(2)根据W=Pt求出光伏发电站一天的发电量；
(3)先根据η=W机械W电×100%求出将低处河水抽到高处灌溉渠做的功，然后根据W=Gh=mgh和密度公式求出水的体积；
(4)从节约能源、减少污染的角度作出分析和解答。
本题考查了功率公式、欧姆定律、电功公式、效率公式、功的公式以及效率公式的应等知识，同时考查了物理知识与社会生活的密切关系，熟练应用相关公式即可解题，难度不大。
30．(2018·福建A)用“伏安法”测量电阻Rx的阻值，提供的实验器材有：待测电阻Rx，两节干电池，电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
（1）根据图甲的电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数较大且几乎不变，电流表示数始终为零，电路故障可能是_________________。
（3）排除故障后，测得多组实验数据，各组数据对应的点已经描在丙图中，请在图中画出Rx的I-U图线，由图可知Rx=_________Ω。（结果保留1位小数）；
（4）电流表的电阻随然很小，但也会影响本实验中Rx的测量结果，用丁图的电路进行测量可消除这个影响，R0为定值电阻，实验步骤如下：
①按照丁图的电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；
②闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数U1和电流表的示数I1；
③____________，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数U2和电流表的示数I2；
④可得待测电阻Rx=___________（用U1、I1、U2和I2表示）30、（1）（2）电流表断路（电阻Rx断路）（3）
；5.5（4）断开S2；
33．(2018·福建B)学校机器人兴趣小组进行“精准吊装”实验，n块长短不一的长方体木块均平放在水平地面上，机器人将木块按长度从小到大依次吊装并对称叠放。已知木块的密度相同，高度均为h=0.2m，密度均为ρ=0.5×103kg/m3，长度分别为a1、a2、a3、a4……an，且长度比为a1：a2：a3：a4：……：an=1：2：3：……：n；g取10N/kg。
（1）求吊装前长度为a1的木块对试验平台的压强；
（2）若该平台能承受的最大压强为Pm=1.5×104Pa，平台上最多能叠放几块木块？
（3）若吊装某木块的过程中需要克服木块重力做功60J，吊装下一块需要做功120J，则在吊装下一块需要做功多少？
33、（1）设长度为的木块底面积为，则其重力为；
；
（2）设叠放第i块木块后，对平台的压强达到最大，
解得i=5；
（3）吊装k号木块克服重力做功；
同理
，解得k=3
吊装下一块（第5块）克服重力做功：
28. （2018·广西北部湾）(6分)图21是一款新研发的机器人。若机器人重为15N,与地面的接触面积是1×103m2,牵引力大小是I0N、机器人在水平地面上沿直线行走l0m，用时100s.求:
(1)机器人行走的平均速度;
(2)机器人牵引力做的功:
(3)机器人静止时对水平面的压强。
28、解：由题意可得
（1）机器人行走的平均速度：
（2）机器人牵引力做的功：
（3）机器人静止时对水平面的压强：
30. （2018·广西北部湾）(10分)如图23所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动。已知A的体积为1m3,密度为0.5×103kg/m3.动滑轮重为1×103N,电动机工作时拉绳子的功率为1.2× 103w 且保持不变,不计绳重、摩擦和水的阻力，求:
(1) A的重力；
(2) A浸没在水中受到的浮力；
(3) A向下运动的最小速度；
(4) A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。
30、解：由题意得
（1）
（2）
（3）由知道当绳子对物体A拉力最大时A向下运动的速度最小；对A做受力分析可得，知当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大：
发动机对绳子的拉力：,则发动机拉绳子的速度由得：；A向下运动的最小速度：
（4）由题意知A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值：
17．（2018·安顺）（6分）一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其ν﹣t图象如图所示，在第10s时速度达到20m/s，通过的路程为120m。求：
（1）在0～10s内汽车的平均速度；
（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f=4000N那么在10～20s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？
（3）若发动机的转化效率为80%，则10～20s内燃烧了多少千克汽油？（已知汽油的热值大约为5×107J/kg）。
17．解：
（1）由题知，在0～10s内汽车通过的路程为120m，
则在0～10s内汽车的平均速度：
v===12m/s；
（2）由图象可知，10～20s汽车做匀速直线运动，速度v′=20m/s，
则在10～20s汽车通过的路程为：s′=v′t′=20m/s×10s=200m；
根据二力平衡条件可得，此时的牵引力：F=f=4000N，
在10﹣20s内汽车发动机产生的牵引力所做的功：
W=Fs=4000N×200m=8×105J；
（3）已知发动机的转化效率η=80%，
由η==可得消耗汽油的质量：
m===0.02kg。
答：（1）在0～10s内汽车的平均速度为12m/s；
（2）在10～20s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是8×105J。
（3）若发动机的转化效率为80%，则10～20s内燃烧了0.02千克汽油。
21. (2018·海南)滑旱冰是青少年最喜欢的一项运动。如图所示，小兵质量约为 34kg，所穿的四轮直排 旱冰鞋每只质量为 3kg，鞋底每个轮子与地面接触面积为 4cm2。(g 取 10N/kg)
求：
(1)小兵自身受到的重力
(2)若比赛时小兵滑行 1200m 用时 2.5min,小兵滑动的平均 速度是多少 m/s。
(3)小兵单脚滑行时对地面的压强 (4)小兵在练习时，想冲上一个斜坡，请从能量角度分析他该
怎样做，为什么？（不计斜坡阻力）21．解（1）G=mg=34kg×10N/kg=340N………… （2 分）
（2） v = s =
t
1200m
2.5 ´ 60s
= 8m / s ……………（2 分）
(3) G =3kg×2×10N/kg=60N
F=G 总=340N+60N=400N ………… （1 分）
S=4×4cm2=16 cm2=1.6 ×10-3m2………… （1 分）
P = F =
S
400N
1.6 ´10-3 m2
= 2.5 ´105 pa ………… （2 分）
第 21 题图
22. (2018·海南)如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压 U0 = 220V
的电源和阻值为 R0 = 88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压 U1 = 7.5V 的电源、开关、电磁 继电器（线圈电阻不计）、电阻箱 R1（可取值范围为 0～120Ω）和热敏电阻 Rt 组成的，热 敏电阻 Rt 的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到 50mA 时，衔铁才吸 合，从而切断右边工作电路，停止加热。
(1)由乙图可知热敏电阻 Rt 的阻值随温度的升高而 。（选填“增大”、 “不变”、“减小”）
1
(2)求工作电路中电热丝 R0 工作时的电流和工作 5min 产生的热量。 (3)如果恒温箱的温度设定为 60oC，则电阻箱 R 应取多大阻值。
(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少 oC。
控制电路 工作电路 甲
22．解：（1）减小 …………………… （2 分）
（2） I0
= U0 = 220V = 2.50 A
…………………… （2 分）
R 0 88W
Q=UIt=220V×2.5A×5×60s=1.65×105J…………………… （2 分）
（3）当恒温箱的温度设定为 60o 时,由图乙可知 Rt=80Ω, …………… （1 分）
根据欧姆定律可计算: 由
I = U
Rt + R1
0.05 A =
7.5V
80W + R1
R1 =70 Ω …………… （2 分）
（4）由图乙可知，当 Rt 最小时，恒温箱可设定的温度最高，在控制电路的电源电压
不变，电流 I=50mA 一定时，Rt 最小时，R1 取最大值为 120Ω
……………………… （1 分）
I = U
Rt + R1
0.05 A =
7.5V
120W + Rt
……………………… （1 分）
Rt =30 Ω 由图乙中可查出，最高温度为 1500C……………………… （1 分）
20．(2018·河南)在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。
（1）如图17所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与 相连，防止漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过 的方式改变了水的内能。
(2) 电热水壶的铭牌如右表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？
(3) 为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为15℃的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时7min，已知烧水时气压为1个标准大气压，ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)，则该电热壶的加热效率为多少？
(4) 小刚发现电热水壶的电源线都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小，请利用所学的物理知识进行解释。
20.（1）地线；热传递；
（2）电热水壶正常工作时的电流为：
（3）电热水壶装满水的质量为：
水吸收的热量为：
电热水壶7min消耗的电能为：
该电热水壶的加热效率为：
（4）因为导体的电阻大小与导体的长度和横截面积有关，在导体的材料一定时，导体越长，横截面积越小，导体的电阻越大；而根据焦耳定律可知，在通过导体的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多，所以电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小。
21．(2018·河南)在研究性学校活动中，小玲所在的科研小组对南水北调中线工程进行了调查与研究。
（1）南水北调中线工程从我省南阳牡丹江口水库引水，穿过黄河，直通北京。两地海拔高度差约为100m，经过工程师的精心设计，实现了渠水全程自流。渠水流动的动能是由 能转化而来的；渠水在贯穿黄河时，工程师设计了图18所示的穿黄隧道，整个穿黄隧道相当于一个 。
（2）穿黄隧道由两条并排的、直径和长度都相同的圆形隧道组成，单个隧洞从南岸进水口到北岸出水口的长度为4260m，小玲自制了一个能悬浮于水中的“浮子”，能随渠水以相同速度流动。将“浮子”放入南岸进水口处，经23min40s的时间到达北岸出水口，则穿黄隧洞中水的平均流速为多少？
（3）查资料得知，水的压强随深度变化的关系图象如图19所示，在深度为h=30m的穿黄隧洞底部，水在面积为1cm2的面上产生的压力大小相当于多少千克物体的重力？（g取10N/kg，不考虑水面大气压的影响）
（4）如果每条穿黄隧洞的直径约为8m，求两条穿黄隧洞的总输水能力约为每秒多少立方米？（π取3）
21.（1）重力势；连通器；
（2）穿黄隧洞中水的平均流速为：
（3）由图19图像可知，当深度为30m时水的压强为：
深度为30m时，水在面积为1cm2的面积上产生的压力为：
物体的重力
物体的质量
（4）穿黄涵洞的横截面积为：
两条穿黄涵洞的总输水的体积为：
两条穿黄涵洞的总输水的能力为：
27.（（2018·武汉）10分）图甲是某种电动出水的电热水瓶的结构剖面图，图乙是它的电路示意图，其中电源板的作用是将220V的交流电变成低压直流电，供出水电动机和出水定位灯使用。
（1） 出水定位灯的作用是方便夜间判断出水位置，避免烫伤。出水定位灯是由小凸透镜、刻有图案“WH”的透明胶片和小灯泡组成。出水定位灯发光时，会在放置电热水瓶的桌面上留下一个清晰明亮的像，相对于定位灯里透明胶片上的图案“WH”， 桌面上所成的像是 。（选填“WH”“HW”“HM”或“MH”），而且这个像是 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的。
（2）该电热水瓶的说明书上标注着“12分钟快速沸腾的条件：水温——250C，水量——4kg，沸腾温度——1000C，电压——220V”。若加热管的电阻为24.2Ω，则在此快速沸腾的条件下，该电热水瓶的加热效率为多少？
（3）已知圆柱形内胆的底面积为250cm2,出水口比最高水位高3cm。当内胆中装有2L水时，按住出水开关20s，出水电动机恰好能抽出1L的水。若不计出水管的体积和水的流速，则出水电动机的输出功率约为多少W？
27. 解析：（1）“HM” 放大
（2）将250C的水加热至沸腾时所吸收的热量为
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•0C）×4kg×（1000C-250C）=1.26×106J
加热过程中消耗的电能W=Pt=t=×12×60s=1.44×106J
电热水瓶的加热效率==87.5%
（3）最高水位高离内胆底部的高度h1===0.16m
29. （2018·常州）(9分)南极冰面上，科考队用拖拉机借助绳索水平牵引装有货物的轻质木箱，运输货物.
(1)木箱底面积为5m2，质量不计，水平冰面能承受的最大压强为1×104Pa，g取10N/kg，求木箱内可装货物的最大质量?
某次运输过程中，拖拉机用绳索牵引装有货物的木箱在水平冰面上以36km/h的速度匀速直线行驶10km、消耗柴油1kg，牵引木箱做功的功率为9kW，q柴油=4.5×107J/kg.
(2)求该运输过程中，冰面对木箱的摩擦力大小?
(3)求该运输过程，柴油完全燃烧释放的内能转化为绳索牵引木箱做功的效率?
答案：(1)mmax=5000kg
(2)f=900N
(3)η=20%
25．（2018·淮安）（8分）电动汽车因其节能、环保而受到人们的青睐。某品牌电动汽车，驾驶员与车的总质量为1.6t，车静止时轮胎与地面接触的总面积为0.08m2．汽车在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶20min，此时驱动电机的输入电压为300V，电流为60A
，汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍，g取10N/kg。求电动汽车：
（1）静止在水平地面上对地面的压强。
（2）匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能。
（3）匀速行驶过程中牵引力的大小。
（4）匀速行驶过程中牵引力所做的功。
25．解：（1）驾驶员与车的总质量为1.6t，对地面的压力等于重力：
F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N，
车静止时轮胎与地面接触的总面积为0.08m2，
静止在水平地面上对地面的压强：
p===2×105Pa；
（2）匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能：
W=UIt=300V×60A×20×60s=2.16×107 J；
（3）汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍，f=0.1G=0.1×1.6×104N=1.6×103N，
因做匀速直线运动，行驶过程中牵引力的大小等于阻力，故F=f=1.6×103N；
（4）匀速行驶过程中牵引力所做的功：
W=Fs=Fvt=1.6×103N×10m/s×20×60s=1.92×107J。
22．(2018·泰州)如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人，其质量为600kg，履带与地面接触的总面积为0.5m2，以3m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了1min，行驶时所受阻力为自重的0.02倍（g取10N/kg）．求：
（1）消防机器人在1min内通过的路程．（2）消防机器人静止在水平地面时，对地面产生的压强．（3）在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人牵引力做功的功率．
22. （1）180m （2）12000pa （3）360w
33．(2018·邵阳)某次物理活动举行了“造船”比赛，他们用的材料是密度为1.5×103kg/ m3的橡皮泥，其中王强同学选了一块竖立在水平桌面上的圆柱体橡皮泥，它的底面积为1.0×10-3 m2、高为0.2m，最后造出了最大排水体积为6.0×10-4m3的小船。（ρ水=1.0×103kg/ m3，g
取10N/kg）求：
（1）王强同学所选橡皮泥的质量。
（2）橡皮泥对桌面产生的压强。
（3）王强同学造的船在水中最大排水时受到的浮力。
33．解：
（1）m=ρV=ρSh=1.5×103kg/ m3×1.0×10-3㎡×0.2m =0.3 kg…………………………3分
（2）P====3×103Pa ……………………………………………………3分
（3）F浮=G排水=ρ水V排 g=1.0×103kg/ m3×6.0×10-4m3×10N/kg =6N …………………3分
30．(2018·衡阳)现有一个可调电压电源，一个滑动变阻器R（铭牌上标有“50Ω 22A”的字样），一个电压表，A、B、C三盏小灯泡规格分别为：A灯“6V 3W＂、B灯“6V 4．8W”、C灯“6V 6W”，
三盏小灯泡的电流电压关系如图甲所示，即三个灯的电阻随实际功率变化而变化，在保证电路安全的情况下，进行以下实验
（1）若将A．B、C三盏小灯泡并联接在可调电压电源两端，电源电压调节为6V，求经过
2．5min，三盏小灯泡消耗的总电能为多少J？
（2）若将A、B、C三盏小灯泡串联接在可调电压电源两端，调节电源电压，使A灯正常发光，求此时C灯的实际电功率。
（3）若将电路元件按如图乙所示连接，电源电压调节为20V，当滑动变阻器滑片在某个点
时，电压表读数为15V，求将滑动变阻器滑片从这个点开始向左滑动的过程中，滑动变
阻器阻值变化范围
30．(2018·常德)（7分）新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg．每个车轮与地血的接触面积为0.01m2．当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V，通过电动机的电流为60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求：
（1）该电动汽车此时对地面的压强；
（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率；
（3）该电动汽车电动机线圈的电阻。
30．解：（1）电动汽车对水平地面的压力：F=G=mg=2.4×103kg×10N/kg=2.4×104N，受力面积S=4S0=4×0.01m2=0.04m2，
电动汽车对水平地面的压强：
p===6×105Pa；
（2）电动汽车在水平路面上匀速行驶，则汽车受到的牵引力F=f=0.02G=0.02×2.4×104N=480N，
汽车匀速行驶牵引力做功的功率：
P有用=Fv=480N×25m/s=1.2×104W；
电动汽车行驶消耗的电功率：
P电=UI=320V×60A=1.92×104W；
则该电动车将电能转化为机械能的效率：
η=×100%=×100%=62.5%；
（3）若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，则电动机线圈的发热功率为：
P热=P电﹣P有用=1.92×104W﹣1.2×104W=7.2×103W，
根据P=I2R可得：
线圈的电阻R===2Ω。
答：（1）该电动汽车车此时对地面的压强是6×105Pa；
（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率是6.25%；
（3）该电动汽车电动机线圈的电阻是2Ω。
21. （2018·娄底）如图甲是测量高于湖水警戒水位装置的原理图。长方体形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与湖水相通，且容器底面与警戒水位相平。己知电源电压恒为6V，小灯泡标有“2V、2W”字样(灯丝电阻不变)。两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图乙所示(x为容器内水柱高度h的倒数，即x=l/h)。求:
(1)小灯泡的电阻。
(2)湖水水位高于警成水位多少米时，灯泡正常工作。
(3)将电流表改为水位计，水位计的刻度是否均匀，说明理由。
21.解：
（1）小灯泡的电阻；[来源:Z&xx&k.Com]
（2）灯泡正常工作，通过灯泡的电流，
电路中等效电阻，两金属板间湖水的电阻R水=R—R灯=6Ω—2Ω=4Ω；
由图像可知，当R=4Ω时，x=0.2m-1，
所以，h=5m，则湖水水位高于警戒水位5m；
（3）由图象可知，R=4Ω时，x=0.2m-1，R=8Ω时，x=0.4m-1，
设R=kx+b，则4Ω=k×0.2m-1+b，8Ω=k×0.4m-1+b，
解得：k=20Ω•m，b=0，
则R水与x的关系式：
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，I与h的关系式：
由表达式可知，将电流表改为水位计时，I与h不成比例，电流表的示数变化不均匀，即水位计的刻度不均匀．
答：（1）小灯泡的电阻为2Ω；
（2）湖水水位高于警戒水位5m时，灯泡正常工作；
（3）R与x的关系式：20Ω•m×x，I与h的关系式：，若将电流表改为水位计，水位计的刻度是不均匀。
22．（2018·娄底）如图1所示，置于水平地面的薄壁容器上面部分为正方体形状，边长l1=4cm，下面部分也为正方体形状，边长l2=6cm，容器总质量m1=50g，容器内用细线悬挂的物体为不吸水的实心长方体，底面积S物=9cm2，下表面与容器底面距离l3=2cm，上表面与容器口距离l4=1cm，物体质量m2=56.7g。现往容器内加水，设水的质量为M，已知ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。
（1）当M=58g时，水面还没有到达物体的下表面，求此时容器对水平地面的压强；
（2）实心长方体的密度；
（3）往容器内加入多少体积水时，细线的拉力刚好为零，此时实心长方体刚要开始上浮；
（4）当0≤M≤180g时，在图2中作出F﹣M图象（不要求写出F和M的关系式）
22．解：
（1）当M=58g时，水面还没有到达物体的下表面，此时水可看做是柱体，
此时容器对水平地面的压力F=G=（M+m1）g=（0.058kg+0.05kg）×10N/kg=1.08N，
容器的底面积S1=6cm×6cm=36cm2=3.6×10-3m2，
此时容器对水平地面的压强；
（2）物体高度h=（4cm+6cm）-1cm-2cm=7cm，
物体体积V=Sh=9cm2×7cm=63cm3，
物体密度
（3）物体的密度小于水的密度，物体在水里应处于漂浮状态；如果绳子的拉力为零，F浮=G物，即ρ水V排g=ρ物V物g，，物体浸入水的深度
；
注入水的体积，
容器下方正方体能够注水的体积：V下=6cm×6cm×6cm-9cm2×（6cm-2cm）=180cm3，
所以容器中上方正方体中水的体积V上=(4cm×4cm-9cm2)×(6.3cm+2cm-6cm)=16.1cm3，
容器中注水体积V=V上+V下=180cm3+16.1cm3=196.1cm3。
（4）当水面恰好达到物体下表面时，水的体积V=6cm×6cm×2cm=72cm3，
水的质量m=ρV=1×103kg/m3×7.2×10-5m3=7.2×10-2kg，
当水的质量0g
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