-2-計(jì)算題能集中考查學(xué)生獲取信息的能力,靈活運(yùn)用物理概念和物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的能力,以及應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力.中考物理計(jì)算主要集中在熱、力、電三部分.從新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求來(lái)看,現(xiàn)在計(jì)算題的計(jì)算量和計(jì)算難度都要求不高.計(jì)算題中的考點(diǎn)比較集中,分布在密度、質(zhì)量、重力、機(jī)械功和機(jī)械功率、壓力、壓強(qiáng)、電流、電壓、電阻、電功、電功率等概念和規(guī)律中,尤以密度、壓強(qiáng)和歐姆定律為重點(diǎn)(三個(gè)知識(shí)點(diǎn)都是初中物理學(xué)習(xí)水平中的“掌握級(jí)”要求).有關(guān)密度的計(jì)算、固體和液體的壓力、壓強(qiáng)計(jì)算,以及兩個(gè)用電器的串聯(lián)或并聯(lián)電路應(yīng)用歐姆定律的計(jì)算,應(yīng)是重點(diǎn)掌握的考點(diǎn).-3-計(jì)算題綜合復(fù)習(xí)初中物理公式與單位(1)-4-5-6-初中物理公式與單位(2) -7-8-一、力學(xué)計(jì)算類型1:速度、重力、密度、壓強(qiáng)、功與功率的相關(guān)計(jì)算【例1】水平地面上有一個(gè)質(zhì)量為2 kg,邊長(zhǎng)為10 cm的實(shí)心正方體.在10 N水平拉力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),10 s內(nèi)前進(jìn)了200 cm的距離,如圖所示.求:(1)物體的重力;(2)物體的密度;(3)物體對(duì)地面的壓強(qiáng);(4)拉力做的功;(5)拉力的功率;(6)物體運(yùn)動(dòng)的速度(g=10 N/kg)-9-解析:(1)G=mg=2 kg10 N/kg=20 N.(2)V=(0.1 m)3=10-3 m,-10-【例2】山東省第23屆運(yùn)動(dòng)會(huì)山地自行車(chē)比賽項(xiàng)目在濟(jì)寧市舉行,運(yùn)動(dòng)員小明參加了小組選拔賽。已知小明的質(zhì)量為70 kg,使用的山地車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:(g=10 N/kg)求:(1)碳纖維車(chē)架的密度;(2)比賽中的山地自行車(chē)在某段水平地面勻速騎行時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng);(3)小明在某段路勻速騎行6 km,耗時(shí)10 min,求小明在這段路程中的速度;(4)若該路段的阻力為總重力的0.02倍,求小明的騎行功率.-11-(2)自行車(chē)水平騎行時(shí):F=G總=(m人+m車(chē))g=(70 kg+10 kg)10 N/kg=800 N,(4)勻速騎行時(shí),F=f=0.02G=0.02800 N=16 N,P=Fv=16 N10 m/s=160 W.-12-【練習(xí)1】電動(dòng)汽車(chē)是正在大力推廣的新型交通工具,它具有節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn),如圖,是一輛停放在水平地面上的電動(dòng)汽車(chē),質(zhì)量為1.6103 kg,每個(gè)輪胎和地面的接觸面積為210-3 m2,g取10 N/kg,求:(1)該汽車(chē)上午11:30駛?cè)肽痴{(diào)整路段入口,下午1:30駛?cè)胝{(diào)整路段出口,共計(jì)行駛200 km,高速公路限速120 km/h,隧道和橋梁限速80 km/h,求汽車(chē)的全程平均速度是多少?(2)車(chē)對(duì)地面的壓力;(3)車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng);(4)雨雪天氣時(shí),路面的摩擦力會(huì)減小,汽車(chē)應(yīng)減速行駛.假設(shè)汽車(chē)以80 km/h的速度勻速行駛通過(guò)200 km的高速公路,受到的阻力為車(chē)重的10%,則汽車(chē)牽引力做功為多少?功率為多少千瓦?(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)-13-【解】(1)汽車(chē)行駛時(shí)間:t=2 h, (2)車(chē)對(duì)地面的壓力:F=G=mg=1.6103 kg10 N/kg=1.6104 N.(4)汽車(chē)行駛時(shí):F=f=G10%=1.6104 N10%=1.6103 N,W=Fs=1.6103 N200103 m=3.2108 J,-14-【練習(xí)2】(2016泰州)近年來(lái),理論電動(dòng)平衡車(chē)深受年輕人的喜愛(ài),如圖所示,它采用站立式的駕駛方式,人通過(guò)身體的前傾、后仰實(shí)現(xiàn)駕駛,如表為某型號(hào)獨(dú)輪電動(dòng)車(chē)平衡車(chē)的部分?jǐn)?shù)據(jù),則:-15-(1)該車(chē)充滿電后,若以最大速度行駛,能行駛的最長(zhǎng)時(shí)間是多少?(2)質(zhì)量為50 kg的人駕駛該車(chē),在水平地面上勻速行駛.若所受阻力為總重力的0.2倍,此時(shí)該車(chē)受到的牽引力是多大?(g取10 N/kg)(3)質(zhì)量為50 kg的人駕駛該車(chē)時(shí),車(chē)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多大?(2)因?yàn)殡妱?dòng)平衡車(chē)在水平地面上勻速行駛,所以牽引力:F=f=0.2G=0.2500 N=100 N;(3)車(chē)對(duì)水平地面的壓力:F=G=500 N,-16-類型2:機(jī)械功、功率與機(jī)械效率的相關(guān)計(jì)算【例3】小明用如圖所示的滑輪組,在10 s內(nèi)將質(zhì)量為60 kg的物體A勻速提升了2 m,繩子自由端所用的拉力為200 N,不計(jì)繩重與摩擦(g=10 N/kg),試求:(1)繩子移動(dòng)的速度;(2)小明做的功;(3)小明做功的功率;(4)滑輪組的機(jī)械效率;(5)動(dòng)滑輪的重力;(6)若提升100 kg的物體到相同高度,該滑輪組的機(jī)械效率.-17-【解】(1)s=4h=42 m=8 m, (4)G=mg=60 kg10 N/kg=600 N,W有用=Gh=600 N2 m=1200 J.-18-【練習(xí)1】如圖所示,已知物重1 000 N,斜面高1 m,長(zhǎng)3 m,用力F=400 N沿斜面向上勻速拉動(dòng)物體從斜面底端運(yùn)動(dòng)到斜面頂端,求:(1)有用功;(2)總功;(3)斜面的機(jī)械效率;(4)斜面對(duì)物體的摩擦力.【解】(1)W有用=Gh=1 000 N1 m=1 000 J.(2)W總=Fs=400 N3 m=1 200 J.-19-【練習(xí)2】(2015廣東)已知小汽車(chē)的總質(zhì)量為1500 kg,該車(chē)以30 m/s的速度做水平勻速直線運(yùn)動(dòng),行駛了180 s,汽車(chē)在行駛過(guò)程中受到的阻力為車(chē)重的0.16倍(g=10 N/kg),求:(1)小車(chē)行駛的距離.(2)在此過(guò)程中汽車(chē)的牽引力和功率.s=vt=30 m/s180 s=5 400 m;(2)小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),由平衡條件得:F=f=0.16mg=0.161 500 kg10 N/kg=2 400 N,-20-類型3:浮力的相關(guān)計(jì)算【例4】一實(shí)心金屬塊在空氣中稱量時(shí)重5.4 N,現(xiàn)將其掛在彈簧測(cè)量力計(jì)下,慢慢放入一個(gè)底面積為100 cm2的圓柱形容器內(nèi)的水中,如圖所示,當(dāng)金屬塊有一半浸入水中時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.4 N.求:(g=10 N/kg)(1)金屬塊一半浸入水中時(shí)受到的浮力;(2)若將金屬塊全部浸沒(méi)在水中,求彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);(3)金屬塊的體積;(4)金屬塊的密度;(5)當(dāng)金屬塊浸沒(méi)時(shí),若水不溢出,求水對(duì)容器底增大的壓強(qiáng);(6)若將金屬塊浸沒(méi)在某種液體中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3.8 N,則該液體的密度是多少?-21-【解】(1)F浮半=G-F拉=5.4 N-4.4 N=1 N.(2)當(dāng)金屬塊浸沒(méi)時(shí),V排為原來(lái)的2倍,F浮=2F浮半=2 N,F拉=G-F浮=5.4 N-2 N=3.4 N.p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.02 m=200 Pa. -22-(6)當(dāng)金屬塊浸沒(méi)在某種液體中時(shí):F浮=G-F拉=5.4 N-3.8 N=1.6 N,-23-【練習(xí)1】把一塊重力為3.4 N的礦石,掛在彈簧測(cè)力計(jì)上,并把它浸沒(méi)在水中。靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.9 N,(g=10 N/kg)求:(1)礦石浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力;(2)礦石的體積;(3)礦石的密度.【解】(1)F浮=G-F拉=3.4 N-2.9 N=0.5 N, -24-【練習(xí)2】如圖所示,體積為200 cm3的木塊在細(xì)線拉力F=0.8 N的作用下,完全浸沒(méi)在水中(g=10 N/kg),不計(jì)繩子的重力,求:(1)木塊此時(shí)受到的浮力;(2)木塊的重力;(3)木塊的密度;(4)若剪斷細(xì)線,木塊靜止時(shí)排開(kāi)水的體積;(5)剪斷細(xì)線后,當(dāng)木塊靜止時(shí),若圓柱形容器的底面積為100 cm2,則容器底部減小的壓強(qiáng)是多少?-25-【解】(1)F浮=水液gV排=103 kg/m310 N/kg20010-6 m3=2 N.(2)分析木塊的受力可知:G=F浮-F拉=2 N-0.8 N=1.2 N.(4)剪斷細(xì)線后,木塊上浮,靜止時(shí)處于漂浮狀態(tài)F浮=G=1.2 N,p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.012 m=120 Pa. -26-二、熱學(xué)計(jì)算【例1】太陽(yáng)能熱水器是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的設(shè)備之一.某品牌的太陽(yáng)能熱水器每小時(shí)平均接收4.2106 J的太陽(yáng)能,在5 h的有效照射時(shí)間內(nèi),將熱水器中質(zhì)量為100 kg、初溫為20 的水的溫度升高到40 .求:(1)熱水器中的水吸收的熱量;(2)熱水器5 h內(nèi)接收的太陽(yáng)能E;(3)熱水器的效率;(4)若改用煤氣來(lái)加熱這些水,需要完全燃燒多少千克的煤氣?(不計(jì)熱量損失,煤氣的熱值為4.2107 J/kg,c水=4.2103 J/(kg)-27-【解】(1)Q吸=c水mt=4.2103 J/(kg)100 kg(40 -20 )=8.4106 J.(2)E=Pt=4.2106 J/h5 h=2.1107 J.-28-【練習(xí)】某中學(xué)為學(xué)生供應(yīng)開(kāi)水,用鍋爐將200 kg的水從25 加熱到100 ,燃燒了6 kg的無(wú)煙煤水的比熱容是4.2103 J/(kg),無(wú)煙煤的熱值是3.4107 J/kg.試求:(1)鍋爐內(nèi)200 kg的水吸收的熱量;(2)6 kg無(wú)煙煤完全燃燒放出的熱量;(3)此鍋爐的效率.【解】(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)200 kg(100 -25 )=6.3107 J.(2)Q放=qm煤=3.4107 J/kg6 kg=2.04108 J.-29-三、電學(xué)計(jì)算類型1:利用歐姆定律進(jìn)行電路計(jì)算【例1】如圖所示,電源電壓為9 V,R1的電阻為20 .當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電流表的示數(shù)為0.25 A.求:(1)電壓表的示數(shù);(2)R2的阻值;(3)R1的電功率;(4)電路消耗的總功率.【解】(1)R1與R2串聯(lián),I=I1=I2=0.25 A,U1=I1R1=0.25 A20 =5 V,U2=U-U1=9 V-5 V=4 V.(4)P=UI=9 V0.25 A=2.25 W. -30-【例2】如圖所示的電路,電源電壓恒定不變,R1=30 ,R2=10 ,開(kāi)關(guān)S閉合后,電流表A的示數(shù)為0.2 A.求:(1)電壓電壓;(2)通過(guò)R2的電流和干路中的電流;(3)電源的輸出總功率;(4)通電1 min消耗的電能.【解】(1)R1與R2并聯(lián),U=U2=U1=I1R1=0.2 A30 =6 V.I=I1+I2=0.2 A+0.6 A=0.8 A.(3)P=UI=6 V0.8 A=4.8 W.(4)W=UIt=6 V0.8 A60 s=288 J.-31-【練習(xí)1】如圖所示電路中,電源電壓為18 V且保持不變,電流表與電壓表的量程分別是00.6 A和015 V,滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“100 ,1 A”.當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),電流表與電壓表的示數(shù)分別是0.4 A、12 V,求:(1)定值電阻R1的阻值;(2)在保證電路安全的情況下,滑動(dòng)變阻器R2的阻值調(diào)節(jié)范圍;(3)定值電阻R1的功率變化范圍.【解】(1)R1與R2串聯(lián),U1=U-U2=18 V-12 V=6 V,R2小=R-R1=30 -15 =15 ,當(dāng)電壓表的示數(shù)U2=15 V時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值最大,U1=U-U2=18 V-15 V=3 V,-32-滑動(dòng)變阻器的阻值范圍:15 R275 .(3)由上述過(guò)程可知:電路中最大電流I大=0.6 A;最小電流為I小=0.2 A,定值電阻R1的功率變化范圍:0.6 WP15.4 W. -33-【練習(xí)2】如圖所示電路中,電源電壓為12 V且保持不變,當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),電流表與電壓表的示數(shù)分別是0.4 A、4 V,求:(1)定值電阻R1、R2的阻值;(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),電流表與電壓表的示數(shù);(3)開(kāi)關(guān)閉合前后,定值電阻R1的功率之比.【解】(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合,S2斷開(kāi)時(shí),R1、R2串聯(lián) (2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí),R2被短路,只有R1,此時(shí)電壓表的示數(shù):U=12 V, (3)S2斷開(kāi)時(shí):P1=U1I1=4 V0.4 A=1.6 W,S2閉合時(shí):P1=UI=12 V1.2 A=14.4 W.-34-類型2:電功、電功率、電熱綜合計(jì)算【例3】如圖所示為某電熱飲水機(jī)電路原理圖,有加熱和保溫兩種狀態(tài).從其說(shuō)明書(shū)上收集到的信息如下表.為了測(cè)量它加熱時(shí)的實(shí)際功率,小明斷開(kāi)家中其他所有用電器,只將該飲水機(jī)接入家庭電路,將開(kāi)關(guān)切換到加熱狀態(tài),測(cè)得水箱裝滿時(shí)水從20 升高到100 所用時(shí)間為15 min,同時(shí)觀察到家中標(biāo)有“3000 r/kwh”字樣的電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)600轉(zhuǎn)(r).(不考慮溫度對(duì)阻值的影響)-35-根據(jù)以上信息,求:(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電路處于(選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài),原因是: ;(2)電阻R1和R2的阻值;(3)水箱中的水從20 升高到100 時(shí)所吸收的熱量c水=4.2103 J/(kg);(4)飲水機(jī)加熱時(shí)的實(shí)際功率;(5)該飲水機(jī)的加熱效率;(6)飲水機(jī)正常工作時(shí),加熱15 min,整個(gè)電路消耗的電能是多少?(7)若在用電高峰期時(shí),實(shí)際電壓只有200 V,則該飲水機(jī)加熱時(shí)的實(shí)際功率是多少?(小數(shù)點(diǎn)后保留一位小數(shù))-36-可知,在電壓不變時(shí),電路消耗的總功率變大.(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),只有R1,電路處于加熱狀態(tài)R2=R-R1=1 210 -55 =1 155 .(3)m=V=1.0103 kg/m3210-3 m3=2 kg,Q吸=cmt=4.2103 J/(kg)2 kg(100 -20 )=6.72105 J.-37-38-【練習(xí)】如圖甲、乙、丙分別是江濤網(wǎng)購(gòu)的速熱式電熱水器實(shí)物圖、說(shuō)明書(shū)部分參數(shù)及等效工作電路圖(圖中R是給水加熱的電阻).則:(1)該電熱水器正常工作時(shí)電流是多大?(2)該電熱水器正常工作10 min消耗的電能是多少?(3)用電高峰時(shí),若此電熱水器兩端的實(shí)際電壓僅為200 V,它的實(shí)際功率為多大?(電熱水器的電阻恒定,結(jié)果保留一位小數(shù))-39-(2)電熱水器正常工作10 min消耗的電能:W=Pt=6 600 W1060 s=3.96106 J.(3)電熱器的實(shí)際電壓為200 V,實(shí)際電流也會(huì)改變,不變的是電阻.-40-類型3:利用I-U圖象進(jìn)行電路計(jì)算【例4】小明用如圖甲所示的電路測(cè)額定電壓為6 V的燈泡的電功率,閉合開(kāi)關(guān)S,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片從最右端向最左端移動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)燈泡的電流I與其兩端電壓U的關(guān)系如圖乙所示.求:(1)燈泡的額定功率;(2)電源的電壓;(3)滑動(dòng)變阻器的最大電阻值.-41-【解】(1)由圖象知:當(dāng)電壓表示數(shù)為6 V時(shí),通過(guò)燈泡的額定電流:I額=1.0 A,燈泡的額定功率:P額=U額I額=6 V1.0 A=6 W;(2)滑片在最左端時(shí),電路中只有燈泡L,由圖象可知,此時(shí)燈泡兩端的電壓UL1=6 V,電源電壓U=UL1=6 V;(3)當(dāng)滑片移動(dòng)到最右端時(shí),燈泡L與電阻R串聯(lián),由圖象可知:UL2=1 V,IR=IL2=0.5 A,UR=U-UL2=6 V-1 V=5 V,-42-【練習(xí)】通過(guò)電阻的測(cè)量一節(jié)后面的“想想做做”,我們知道小燈泡的電阻會(huì)隨著小燈泡兩端電壓的變化而不同,如圖甲所示是通過(guò)小燈泡L和電阻R的電流隨它們兩端電壓變化的圖象,將它們按如圖乙所示接入電路中,閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),小燈泡的實(shí)際功率為P1=1 W,求:(1)電源電壓U;(2)再閉合開(kāi)關(guān)S1后電流表的讀數(shù)I2;(3)再閉合開(kāi)關(guān)S1后電路消耗的總功率P.-43-【解】(1)只閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),電路只有燈泡L,由圖象可知,當(dāng)UL=2 V,IL=0.5 A時(shí),燈泡的實(shí)際功率P1=ULIL=2 V0.5 A=1 W,則電源的電壓U=UL=2 V;(2)再閉合開(kāi)關(guān)S1后,I與R并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,所以,UR=U=2 V,由圖象可知,通過(guò)R的電流IR=0.2 A,因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以,電流表的示數(shù):I2=IL+IR=0.5 A+0.2 A=0.7 A;(3)再閉合開(kāi)關(guān)S1后電路消耗的總功率:P=UI2=2 V0.7 A=1.4 W.-44-類型4:多擋位功率調(diào)節(jié)綜合計(jì)算知識(shí)點(diǎn)拔:家庭電路中有許多用電器有多個(gè)擋位,如:電飯鍋、電熱飲水機(jī)、電熨斗等,它們都有高溫?fù)?或加熱擋)與低溫?fù)?或保溫檔),電路與于哪個(gè)擋位是由電路消耗的總功率決定的,功率大則為高溫?fù)?功率小則為低溫?fù)?而判斷電路總功率的大小的方法是:用總電阻的變化進(jìn)而判斷總功率的變化. -45-常見(jiàn)的多擋位調(diào)節(jié)電路有如下三種連接形式:甲為串聯(lián)式,乙為并聯(lián)式,丙為單刀雙擲開(kāi)關(guān)式.甲圖中當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),R1與R2串聯(lián),電功率變大,此時(shí)電路處于高溫?fù)?同理,請(qǐng)你判斷:乙圖中當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合,S1斷開(kāi)時(shí),電路處于保溫狀態(tài);當(dāng)開(kāi)關(guān)S與S1都閉合時(shí),電路處于加熱狀態(tài);丙圖中,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí),電路處于加熱狀態(tài);當(dāng)開(kāi)關(guān)S接b時(shí),電路處于保溫狀態(tài).(均選填“加熱”或“保溫”)-46-47-【例5】(2016廣東)如圖所示是某品牌電燉鍋的內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖,電燉鍋上有1 000 W和400 W兩擋功率,擋位可自動(dòng)調(diào)節(jié)。其工作過(guò)程是:按下開(kāi)關(guān),自動(dòng)選擇1 000 W擋將湯煮至100 ,然后自動(dòng)跳至400 W擋進(jìn)行保溫慢燉。設(shè)湯的初溫為20 ,質(zhì)量為3 kg,湯的比熱容為4.0103 J/(kg).求:(1)若電燉鍋將湯從初溫加熱至100 耗時(shí)20 min,在此過(guò)程中湯吸收的熱量是多少?電燉鍋的效率是多少?(2)R1的阻值是多少?(3)電燉鍋進(jìn)入保溫慢燉時(shí),開(kāi)關(guān)S會(huì)自動(dòng)跳至“a”或“b”哪個(gè)位置?試說(shuō)明理由.-48-【解】(1)Q=cmt=4.0103380 J=9.6105 J,W=Pt=1000 W2060 s=1.2106 J,-49-【練習(xí)1】(2015廣東)如圖所示是某款有加熱和保溫功能的電熱飲水機(jī)電路原理圖,機(jī)內(nèi)有溫控開(kāi)關(guān)S0.該飲水機(jī)的部分參數(shù)已知:額定電壓為220 V,加熱時(shí)的總功率為880 W,保溫時(shí)的功率為40 W,R1、R2為加熱電阻絲.(假設(shè)它們的阻值不變)求:(計(jì)算結(jié)果若不能整除,保留一位小數(shù))(1)當(dāng)S和S0閉合時(shí),飲水機(jī)處在什么狀態(tài)?此時(shí)電路的總電流是多大?(2)在加熱狀態(tài)下,電阻絲R1的阻值為多少?(3)傍晚用電高峰期,若實(shí)際電壓只有200 V時(shí),飲水機(jī)加熱的實(shí)際總功率是多大?-50-【解】(1)當(dāng)S和S0同時(shí)閉合時(shí),飲水機(jī)處于加熱狀態(tài), (2)在加熱狀態(tài)下,R1與R2并聯(lián),在額定電壓下,電阻R1消耗的功率為:P1=P加-P保溫=880 W-40 W=840 W,-51-【練習(xí)2】幾千年來(lái)中國(guó)的廚藝最講究的就是“火候”,現(xiàn)在市場(chǎng)上流行如圖所示的新型電飯鍋,采用“聰明火”技術(shù),電腦智能控溫、控壓,智能化地控制食物在不同時(shí)間段的溫度,以得到最佳的營(yíng)養(yǎng)和口感,其簡(jiǎn)化電路如圖甲所示.R1和R2均為電熱絲,S1是自動(dòng)控制開(kāi)關(guān).把電飯鍋接入220 V電路中,用電飯鍋的“聰明火”煮米飯,電飯鍋工作時(shí)的電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示.求:(1)電熱絲R2的阻值(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù));(2)這個(gè)電飯鍋在015 min內(nèi)把質(zhì)量為1.1 kg的米飯由20 加熱到100 ,求電飯鍋在這段時(shí)間內(nèi)加熱的效率。c米飯=4.2103 J/(kg)-52-【解】(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電路中只有R2工作,從圖乙可知通過(guò)R2的電流I=3 A.(2)米飯吸收的熱量Q=c米飯mt=4.2103 J/(kg)1.1 kg(100 -20 )=3.696105 J,015 min消耗的電能W總=W1+W2=UI1t1+UI2t2=220 V3 A1060 s+220 V2 A560 s=5.28105 J.電飯鍋加熱的效率-53-【練習(xí)3】如圖所示是一種家用電烤箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路簡(jiǎn)圖,它有高、中、低三個(gè)擋位,已知R1=120 ,R2=240 ,求:(1)閉合S1、S3,斷開(kāi)S2時(shí),電烤箱處于什么擋位?電路中的電流是多大?(2)閉合S3,斷開(kāi)S1、S2時(shí),通電一分鐘電路中電流產(chǎn)生的熱量是多大?(3)當(dāng)電烤箱處于低溫?fù)鯐r(shí),它消耗的電功率是多大?(結(jié)果保留一位小數(shù).)-54-【解】(1)閉合S1、S3,斷開(kāi)S2時(shí),R1與R2并聯(lián),電路中總電阻最小, -55-【練習(xí)4】下表為某電烤箱銘牌,如圖虛線框內(nèi)所示是其內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖,R1和R2均為電熱絲.求:(1)電烤箱在高溫?fù)豕ぷ?0分鐘所消耗的電能.(2)電路中R2的阻值.(3)若在電路中加一個(gè)“限高溫開(kāi)關(guān)”,當(dāng)電烤箱超過(guò)一定溫度時(shí)能自動(dòng)斷開(kāi)電路。該開(kāi)關(guān)最好安裝在A、B、C中的點(diǎn)處.-56-【解】(1)W=Pt=1 100 W1060 s=6.6105 J.(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)接2時(shí),電路中只有R1,處于高溫?fù)鮎2=R總-R1=110 -44 =66 .(3)B.-57-類型5:電路應(yīng)用計(jì)算【例6】某興趣小組制作了一個(gè)測(cè)量質(zhì)量的電子秤,其原理如圖甲所示,它主要由四部分構(gòu)成:托板、壓力杠桿OAB、壓敏電阻R(電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)和顯示重力大小的儀表A(實(shí)質(zhì)是量程為00.6 A的電流表).其中OA長(zhǎng)5 cm,AB長(zhǎng)20 cm,電源電壓恒為9 V.壓敏電阻R的阻值與所受壓力的關(guān)系如圖乙所示(托板和杠桿組件的質(zhì)量可以忽略不計(jì),g取10 N/kg).求:-58-(1)托板上放某一重物時(shí),電流表示數(shù)為0.2 A,電子秤在1 min內(nèi)消耗的電能:(2)托板上沒(méi)有放置物體時(shí),電路中的電流;(3)為保護(hù)電流表不被損壞,電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量.【解】(1)電路中總電壓:U=9 V;電流:I=0.2 A;電子秤在1 min內(nèi)消耗的電能:W=UIt=9 V0.2 A160 s=108 J;(2)由乙圖可知,托板上沒(méi)有放置物體即壓敏電阻受到的壓力為0時(shí),-59-(3)電路中允許的最大電流:Imax=0.6 A,壓敏電阻的最小阻值: 由圖象可知壓敏電阻所受最大壓力:F=150 N;由杠桿平衡條件:FOB=FAOA,即:150 N25 cm=FA5 cm,解得托板對(duì)A點(diǎn)的最大壓力:FA=750 N;-60-【練習(xí)1】現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究使用的細(xì)菌培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度需要精確測(cè)控,測(cè)控的方法之一是用熱敏電阻來(lái)探測(cè)溫度.如圖甲所示的電路,將熱敏電阻R0置于細(xì)菌培養(yǎng)箱內(nèi),其余都置于箱外.這樣既可以通過(guò)電流表的示數(shù)來(lái)表示箱內(nèi)溫度,又可以通過(guò)電壓表的示數(shù)來(lái)表示箱內(nèi)溫度.已知該電路中電源電壓是12 V,定值電阻R的阻值是200 .熱敏電阻R0的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示.求:(1)當(dāng)培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度降低時(shí),電流表的示數(shù)如何變化?(2)當(dāng)培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度為40 時(shí),電壓表的示數(shù)是多大?(3)已知電流表的量程是030 mA,電壓表的量程是08 V,則此電路能夠測(cè)量的最高溫度是多大?-61-62-【解】(1)由圖乙可知,當(dāng)溫度降低時(shí),熱敏電阻的阻值增大,電路中的電流減小;(2)當(dāng)溫度t=40 時(shí),R0=400 ,所以電壓表的示數(shù)為:UR=IR=0.02 A200 =4 V;(3)當(dāng)電流表的示數(shù)為30 mA時(shí),R0的阻值最小,此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度最高,R0小=R總-R=400 -200 =200 ,由圖乙可知,此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度最高為60 .-63-【練習(xí)2】如圖甲、乙分別是某品牌家用電熨斗的實(shí)物圖和電路原理圖.R0是定值電阻,R是可變電阻(調(diào)溫開(kāi)關(guān)).該電熨斗額定電壓為220 V,溫度最低時(shí)的耗電功率為121 W,溫度最高時(shí)的耗電功率為484 W.-64-(1)求R0的阻值;(2)用電熨斗汽燙時(shí)需要采用最大功率先預(yù)熱,使質(zhì)量為1 kg的金屬底板的溫度從20 升高到220 ,若金屬底板利用電熱的效率為80%,求金屬底板吸收的熱量和預(yù)熱時(shí)間(c金屬=0.46103 J/(kg),計(jì)算結(jié)果保留整數(shù));(3)假定電熨斗每秒鐘散發(fā)的熱量Q跟電熨斗表面溫度與環(huán)境溫度的溫差t關(guān)系如圖丙所示,現(xiàn)在溫度為20 的房間使用該電熨斗來(lái)熨燙毛料西服,要求熨斗表面溫度為220 ,且保持不變,問(wèn)應(yīng)將R的阻值調(diào)為多大?-65-【解】(1)當(dāng)R阻值為0時(shí),電熨斗耗電功率最大.定值電阻R0的阻值為:(2)電熨斗底板吸收的熱量Q吸=c金屬m(t-t0)=0.46103 J/(kg)1 kg(220 -20 )=9.2104 J,(3)電熨斗與環(huán)境溫差是220 -20 =200 ;由圖象可知電熨斗每秒散發(fā)的熱量是Q=440 J;滑動(dòng)變阻器阻值R=R總-R0=110 -100 =10 . -66-【練習(xí)3】如圖(甲)所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計(jì)數(shù)裝置示意圖.其中S為一激光源,R1為光敏電阻(有光照射時(shí),阻值較小;無(wú)光照射時(shí),阻值較大).光線與傳送帶垂直,水平傳送帶勻速前進(jìn),每當(dāng)產(chǎn)品從傳送帶上通過(guò)S與R1之間時(shí),射向光敏電阻的光線就會(huì)被產(chǎn)品擋住.若運(yùn)送邊長(zhǎng)為0.1 m,質(zhì)量為0.6 kg的均勻正方體產(chǎn)品時(shí),R1兩端的電壓U1隨時(shí)間t變化的圖象如圖(乙)所示.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:-67-(1)光被產(chǎn)品擋住時(shí),R1兩端的電壓較高還是較低?(2)產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)多大?(g取10 N/kg)(3)傳送帶的運(yùn)動(dòng)速度多大?(4)已知計(jì)數(shù)器電路的電源電壓恒為U=6 V,電阻R2的阻值為40 ,求無(wú)光照射時(shí)光敏電阻的阻值.-68-【解】(1)由甲圖可知:R1、R2串聯(lián),由光敏電阻無(wú)光照射時(shí)阻值較大可知,當(dāng)光被產(chǎn)品擋住時(shí),R1的阻值變大,電路的總電阻變大;根據(jù)I= 可知,電路中的電流變小;根據(jù)U=IR可知,R2兩端的電壓變小;根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和可知,R1兩端的電壓變大,即R1兩端的電壓較高.(2)產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓力:F=mg=0.6 kg10 N/kg=6 N,受力面積:S=L2=(0.1 m)2=0.01 m2,-69-(3)由圖乙可知,一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)激光的時(shí)間是0.2 s, 因?yàn)樗絺魉蛶蛩偾斑M(jìn),所以傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)速度為0.5 m/s.(4)由(1)和圖乙可知,無(wú)光照時(shí)U1=4 V,則U2=U-U1=6 V-4 V=2 V,