专题60 力学与电学综合计算类问题（原卷版+解析版）--【夺分宝典】中考物理力热电综合体系必考重难点专题

中小学教育资源及组卷应用平台 2024年物理二轮中考总复习71个重难点亮点专题专炼（全国通用） 第六篇 力热电综合体系必考重难点专题 专题60 力学与电学综合计算类问题 1.如图所示是一款爬绳机器人，它能沿绳子负载爬升，其主要技术参数如下表所示，电池的充电电压和工作电压一致。求：（g取10N/kg，电池容量20Ah相当于在额定电压下，用1A的放电电流工作可连续供电20h） 技术参数 载重 120kg 配绳 20m 爬绳速度 12m/min 自重 10kg 额定电压 36V 电池容量 20Ah 电池 动力锂电池 （1）动力锂电池可提供的总电能； （2）机器人满载匀速爬升的功率； （3）上述爬升12m的过程中，机器人消耗电能的80%用于爬升做功，则实际工作的电流多大？（结果保留到整数位） 【答案】（1）2.592×106J；（2）260W；（3）9A 【解析】（1）根据电能公式可知，动力锂电池可提供的总电能 W总=UIt=36V×1A×20×3600s=2.592×106J （2）机器人满载时的总重力为 G总=m总g=(120kg＋10kg)×10N/kg=1300N 爬绳的速度为 v=12m/min=0.2m/s 机器人满载匀速爬升的功率 （3）爬升12m过程中克服重力所做的功为 W1=Gh=1300N×12m=15600J 根据可知，机器人消耗的电能为 由电能公式W=UIt可知，实际工作的电流 2．某物理研究小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图甲所示。OBA为水平杠杆，OA长100cm，O为支点，OB：BA＝1：4；已知报警器R0的阻值恒为10Ω，压力传感器R固定放置，压力传感器受到的压力F与R的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时，闭合开关S，电压表的示数为1V：当托盘所受的压力增大，电压表的示数达到2V时，报警器R0开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计，电压表的量程为0～3V． 求： （1）电源电压； （2）当报警器开始报警时，压力传感器受到的压力； （3）当托盘受到的压力为120N时，报警器是否报警； （4）当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为5：6时，托盘受到的压力。 【解析】（1）当托盘空载时，电路中的电流； 此时传感器的电阻为R＝30Ω， 则电源电压U＝I1（R0+R）＝0.1A×（10Ω+30Ω）＝4V； （2）当报警器开始报警时，电路中的电流； 传感器的电阻； 从图乙可知，此时传感器受到的压力为20N； （3）根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，可知F托盘×OB＝F×OA； 由于OB：BA＝1：4，可得OB：OA＝1：5， 压力传感器受到的压力F'＝F'托盘×＝120N×＝24N， 由于报警时F＝20N，而此时F'＞F，因此报警器报警； （4）要保证电路安全，，P最大＝UI最大＝4V×0.3A＝1.2W； 由于P''：P最大＝5：6，可得P''＝1W 此时，电路的输出功率，则； 由图乙可知当压力传感器R''＝6Ω时，压力传感器受到的压力为F''＝30N； 由杠杆平衡条件可知，托盘受到的压力F''托盘＝F''×。 3．某物理兴趣小组设计了一个拉力传感器，工作原理如图所示。其中M、N均为绝缘材料，将N固定在地面上，P、Q间是可伸缩导线（电阻不计），弹簧上端M和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压为12V，拉力F竖直向上。闭合开关S，当拉力为10N时，电流表示数为1A，电压表示数为2V． （1）拉力F为10N时，求R2接入电路的阻值大小； （2）拉力F为10N时，求10s内R1产生的热量； （3）已知拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系，即：F＝kR2，求k的数值；拉动M，当电压表示数为8V时，求拉力F的大小。 【答案】（1）拉力F为10N时，R2接入电路的阻值为2Ω； （2）拉力F为10N时，10s内R1产生的热量为100J； （3）k的数值为5N/Ω，当电压表示数为8V时拉力F的大小为100N。 【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。 （1）当拉力为10N时，电流表示数为1A，电压表示数为2V， 由I＝可得，R2接 ... ...