中考專題導(dǎo)航講練系列→力電綜合例1．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)力的裝置，其原理如圖14所示，質(zhì)量m＝0．6kg的小球用一根輕質(zhì)細(xì)金屬絲OP懸于O點(diǎn)，AB為一根水平放置的電阻絲，其電阻隨長度均勻變化，它與細(xì)金屬絲始終保持良好接觸且無摩擦，Ro＝10Ω為電路保護(hù)電阻，已知AB＝10cm，且單位長度電阻λ＝2Ω／cm，懸掛點(diǎn)O與電阻絲A端的距離為5cm。無風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲自然下垂，在A點(diǎn)與電阻絲接觸，這時(shí)電流表示數(shù)為0.5A。有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，巳知偏轉(zhuǎn)角θ與小球所受風(fēng)力F滿足：F＝mg*tanθ(g取10N／kg．電源電壓保持不變，細(xì)金屬絲的電阻忽略不計(jì))。細(xì)金屬絲的電阻忽略不計(jì))。
(2)若風(fēng)力F增大，電流表示數(shù)如何變化？請(qǐng)說明由; (3)如果將電流表盤面刻度改成風(fēng)力刻度，那么在1A刻度處應(yīng)標(biāo)上多少牛？ 解：（1）∵λ＝2Ω/cm ∴RAB＝20Ω 無風(fēng)時(shí)，金屬絲自然下垂在A點(diǎn)與電阻絲接觸 U＝IR總＝I（R0＋RAB）＝0.5A（10Ω＋20Ω）＝15V （2）若風(fēng)力F增大，電流表示數(shù)變大。電源電壓不變時(shí)，電阻絲連入電路的電阻變小，故電流表示數(shù)變大。 （3）∵ 又∵
∴ F＝mg·tanθ＝0.6kg×10N/kg×1.5＝9N 答：略。 例2．太陽能動(dòng)力車是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的一種新型機(jī)動(dòng)車。有一種太陽能實(shí)驗(yàn)車(如圖64所示為研制過程的樣品)，它上面的太陽能接收板的有效面積S＝8m2，天氣晴朗且接收板正對(duì)著太陽時(shí)，每平方米面積上能接收到太陽輻射的功率為P0＝1kw，太陽能電池產(chǎn)生的電壓為U＝120V，可供電動(dòng)機(jī)正常工作的電流為I＝10A。 求：(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電功率是多大？太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？ (2)若電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是75％，且該車裝滿貧物沿水平路面勻速行駛時(shí)所獲得牽引力是150N，所受阻力是車與貨物總重的0.1倍，則該車勻速行駛時(shí)的速度是多大？所裝貨物質(zhì)量是多少？(已知車自重900N，g取10N／kg)
解：（1）P牽＝UI＝120V×10A＝1200W
（2）∵ ∴ 又∵ ∴G貨＝10F貨－G車＝1500N－900N＝600N ∴ （3）答：不適合大批量生產(chǎn)投放市場(chǎng)。 理由：載重量太小，容易受氣候影響。 【規(guī)律總結(jié)】解這類型題要求： （1）正確進(jìn)行受力分析； （2）正確使用力、電學(xué)公式； （3）力和電主要通過功來聯(lián)系，要注意它們之間的轉(zhuǎn)化效率。 拓展演練 1. 電動(dòng)自行車以其輕便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保倍受消費(fèi)者青睞。 某型號(hào)電動(dòng)自行車的主要技術(shù)參數(shù)如右表所示。 (1)若該車和人共重l400N，行駛時(shí)兩輪胎與地的接觸面積共為1.0×10-2m2，那么車對(duì)地面的壓強(qiáng)多大?
（2）在某平直路段上，電動(dòng)自行車以額定功率勻速行駛時(shí)，受到的平均阻力為40N。此時(shí)自行車的動(dòng)力多大?若行駛速度為7m/s，則ls內(nèi)動(dòng)力對(duì)自行車所做的功是多少?電動(dòng)自行車的效率多大? ?、桥c內(nèi)燃機(jī)摩托車相比，電動(dòng)自行車在環(huán)保節(jié)能方面有 許多優(yōu)點(diǎn)，請(qǐng)寫出其中的兩條。
2．在學(xué)校舉行的物理創(chuàng)新大賽上，小明和小紅所在的科技小組分別設(shè)計(jì)了一種測(cè)量托盤所受壓力的壓力測(cè)量儀，如圖甲、乙所示。兩裝置中所用的器材與規(guī)格完全相同，壓力表是由電壓表改裝而成，R1為定值電阻，阻值為10Ω，R2為滑動(dòng)變阻器，規(guī)格為"10Ω lA"。金屬指針OP可在金屬桿AB上滑動(dòng)，且與它接觸良好，金屬指針和金屬桿電阻忽略不計(jì)。M為彈簧，在彈性限度內(nèi)它縮短的長度與其所受的壓力大小成正比。當(dāng)托盤所受壓力為零時(shí)，P恰好位于R2的最上端；當(dāng)托盤所受壓力為50N時(shí)，P恰好位于R2的最下端，此時(shí)彈簧的形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi)。 (1)甲裝置中，當(dāng)P位于R2的最下端時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，則電源電壓是多少? (2)甲裝置中，壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤多少伏的刻度線上? (3)在甲、乙兩種裝置中，兩壓力表的刻度特點(diǎn)有何不同?試說明理由。
答案：
3．圖66是由"控制電路"和"工作電路"兩部分組成的光控電路。"控制電路"由光敏電阻R、磁控開關(guān)L、定值電阻R0、電源U1等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合。"工作電路"由工作電源U2（U2 = 20V）、發(fā)熱電阻R1（R1= 5 （1）當(dāng)"控制電路"中的電流小于20mA時(shí)，"工作電路"中的R1兩端的電壓是 V，它消耗的功率是 W。 （2）當(dāng)"控制電路"中的電流等于30mA時(shí)，"工作電路"中R1兩端的電壓是 V。 （3）已知光敏電阻R的阻值隨照射在光敏電阻上的光強(qiáng)E（表示光照射的強(qiáng)弱的物理量，單位cd）之間的變化關(guān)系如圖67所示。如果照射在光敏電阻R上的光強(qiáng)，則光敏電阻R的阻值增大，磁控開關(guān)產(chǎn)生的磁性將 （均選填"變強(qiáng)"、"變?nèi)?或"不變"）。
答案： （1）5，5 （2）20 （3）變?nèi)?，變?nèi)?/p> （4）由題意可知，要使磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合，則控制電路的電流要大于或等于20mA。 由歐姆定律，R總=U/I=3V/0.02A=150Ω 可知控制電路的總電阻要小于或等于150Ω。 此時(shí)光敏電阻R= R總－R0－RL=150Ω－140Ω－1Ω=9Ω 由圖67可知，對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為2cd。因此，當(dāng)光照強(qiáng)度大于或等于2cd時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合。
根據(jù)技術(shù)參數(shù)，求解下列問題：（g 取10N/kg） （1）設(shè)乘員質(zhì)量均為60kg，求滿載時(shí)車對(duì)水平路面的壓強(qiáng)。 （2）電動(dòng)機(jī)以額定功率工作半小時(shí)消耗多少電能？電動(dòng)機(jī)對(duì)外做了多少功？若這一過程中，觀光車以36km/h的速度沿水平路面勻速行駛，求車在行駛過程中受到的阻力。 解：(1)G＝m總g＝(60kg×11+1180Kg)×10N／kg＝18400N
(2)W電=Pt ＝4×103W×1800s＝7.2×106J W機(jī)＝ηW電＝80%×7.2×106J＝5.76×106J
因?yàn)檐噭蛩傩旭?/p> 所以f ＝F＝320N 5．有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理如圖69中虛線框里的內(nèi)容所示。它主要有四部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿OAB（可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）、定值電阻RO、壓力傳感器R（其電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化，變化關(guān)系如下表）、顯示質(zhì)量大小的儀表（實(shí)質(zhì)示一個(gè)量程為0~3V的電壓表）。已知OB∶OA＝１∶４，電源電壓恒為３Ｖ，忽略踏板、杠桿及壓桿的重力，g取 10N/Kg.
（1）當(dāng)踏板空載時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.75V，求定值電阻RO的大小。
(2)若風(fēng)力F增大，電流表示數(shù)如何變化？請(qǐng)說明由; (3)如果將電流表盤面刻度改成風(fēng)力刻度，那么在1A刻度處應(yīng)標(biāo)上多少牛？ 解：（1）∵λ＝2Ω/cm ∴RAB＝20Ω 無風(fēng)時(shí)，金屬絲自然下垂在A點(diǎn)與電阻絲接觸 U＝IR總＝I（R0＋RAB）＝0.5A（10Ω＋20Ω）＝15V （2）若風(fēng)力F增大，電流表示數(shù)變大。電源電壓不變時(shí)，電阻絲連入電路的電阻變小，故電流表示數(shù)變大。 （3）∵ 又∵
∴ F＝mg·tanθ＝0.6kg×10N/kg×1.5＝9N 答：略。 例2．太陽能動(dòng)力車是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的一種新型機(jī)動(dòng)車。有一種太陽能實(shí)驗(yàn)車(如圖64所示為研制過程的樣品)，它上面的太陽能接收板的有效面積S＝8m2，天氣晴朗且接收板正對(duì)著太陽時(shí)，每平方米面積上能接收到太陽輻射的功率為P0＝1kw，太陽能電池產(chǎn)生的電壓為U＝120V，可供電動(dòng)機(jī)正常工作的電流為I＝10A。 求：(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電功率是多大？太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？ (2)若電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是75％，且該車裝滿貧物沿水平路面勻速行駛時(shí)所獲得牽引力是150N，所受阻力是車與貨物總重的0.1倍，則該車勻速行駛時(shí)的速度是多大？所裝貨物質(zhì)量是多少？(已知車自重900N，g取10N／kg)
解：（1）P牽＝UI＝120V×10A＝1200W
（2）∵ ∴ 又∵ ∴G貨＝10F貨－G車＝1500N－900N＝600N ∴ （3）答：不適合大批量生產(chǎn)投放市場(chǎng)。 理由：載重量太小，容易受氣候影響。 【規(guī)律總結(jié)】解這類型題要求： （1）正確進(jìn)行受力分析； （2）正確使用力、電學(xué)公式； （3）力和電主要通過功來聯(lián)系，要注意它們之間的轉(zhuǎn)化效率。 拓展演練 1. 電動(dòng)自行車以其輕便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保倍受消費(fèi)者青睞。 某型號(hào)電動(dòng)自行車的主要技術(shù)參數(shù)如右表所示。 (1)若該車和人共重l400N，行駛時(shí)兩輪胎與地的接觸面積共為1.0×10-2m2，那么車對(duì)地面的壓強(qiáng)多大?
（2）在某平直路段上，電動(dòng)自行車以額定功率勻速行駛時(shí)，受到的平均阻力為40N。此時(shí)自行車的動(dòng)力多大?若行駛速度為7m/s，則ls內(nèi)動(dòng)力對(duì)自行車所做的功是多少?電動(dòng)自行車的效率多大? ⑶與內(nèi)燃機(jī)摩托車相比，電動(dòng)自行車在環(huán)保節(jié)能方面有 許多優(yōu)點(diǎn)，請(qǐng)寫出其中的兩條。
2．在學(xué)校舉行的物理創(chuàng)新大賽上，小明和小紅所在的科技小組分別設(shè)計(jì)了一種測(cè)量托盤所受壓力的壓力測(cè)量儀，如圖甲、乙所示。兩裝置中所用的器材與規(guī)格完全相同，壓力表是由電壓表改裝而成，R1為定值電阻，阻值為10Ω，R2為滑動(dòng)變阻器，規(guī)格為"10Ω lA"。金屬指針OP可在金屬桿AB上滑動(dòng)，且與它接觸良好，金屬指針和金屬桿電阻忽略不計(jì)。M為彈簧，在彈性限度內(nèi)它縮短的長度與其所受的壓力大小成正比。當(dāng)托盤所受壓力為零時(shí)，P恰好位于R2的最上端；當(dāng)托盤所受壓力為50N時(shí)，P恰好位于R2的最下端，此時(shí)彈簧的形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi)。 (1)甲裝置中，當(dāng)P位于R2的最下端時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，則電源電壓是多少? (2)甲裝置中，壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤多少伏的刻度線上? (3)在甲、乙兩種裝置中，兩壓力表的刻度特點(diǎn)有何不同?試說明理由。
答案：
3．圖66是由"控制電路"和"工作電路"兩部分組成的光控電路。"控制電路"由光敏電阻R、磁控開關(guān)L、定值電阻R0、電源U1等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合。"工作電路"由工作電源U2（U2 = 20V）、發(fā)熱電阻R1（R1= 5 （1）當(dāng)"控制電路"中的電流小于20mA時(shí)，"工作電路"中的R1兩端的電壓是 V，它消耗的功率是 W。 （2）當(dāng)"控制電路"中的電流等于30mA時(shí)，"工作電路"中R1兩端的電壓是 V。 （3）已知光敏電阻R的阻值隨照射在光敏電阻上的光強(qiáng)E（表示光照射的強(qiáng)弱的物理量，單位cd）之間的變化關(guān)系如圖67所示。如果照射在光敏電阻R上的光強(qiáng)，則光敏電阻R的阻值增大，磁控開關(guān)產(chǎn)生的磁性將 （均選填"變強(qiáng)"、"變?nèi)?或"不變"）。
答案： （1）5，5 （2）20 （3）變?nèi)?，變?nèi)?/p> （4）由題意可知，要使磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合，則控制電路的電流要大于或等于20mA。 由歐姆定律，R總=U/I=3V/0.02A=150Ω 可知控制電路的總電阻要小于或等于150Ω。 此時(shí)光敏電阻R= R總－R0－RL=150Ω－140Ω－1Ω=9Ω 由圖67可知，對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為2cd。因此，當(dāng)光照強(qiáng)度大于或等于2cd時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合。
根據(jù)技術(shù)參數(shù)，求解下列問題：（g 取10N/kg） （1）設(shè)乘員質(zhì)量均為60kg，求滿載時(shí)車對(duì)水平路面的壓強(qiáng)。 （2）電動(dòng)機(jī)以額定功率工作半小時(shí)消耗多少電能？電動(dòng)機(jī)對(duì)外做了多少功？若這一過程中，觀光車以36km/h的速度沿水平路面勻速行駛，求車在行駛過程中受到的阻力。 解：(1)G＝m總g＝(60kg×11+1180Kg)×10N／kg＝18400N
(2)W電=Pt ＝4×103W×1800s＝7.2×106J W機(jī)＝ηW電＝80%×7.2×106J＝5.76×106J
因?yàn)檐噭蛩傩旭?/p> 所以f ＝F＝320N 5．有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理如圖69中虛線框里的內(nèi)容所示。它主要有四部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿OAB（可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）、定值電阻RO、壓力傳感器R（其電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化，變化關(guān)系如下表）、顯示質(zhì)量大小的儀表（實(shí)質(zhì)示一個(gè)量程為0~3V的電壓表）。已知OB∶OA＝１∶４，電源電壓恒為３Ｖ，忽略踏板、杠桿及壓桿的重力，g取 10N/Kg.
（1）當(dāng)踏板空載時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.75V，求定值電阻RO的大小。
|
|
|
求：(1)電源電壓；
∴
∴
(3)通過以上介紹及有關(guān)計(jì)算，你對(duì)該車的技術(shù)參數(shù)及性能有了大致了解，你認(rèn)為該車能否批量生產(chǎn)投放市場(chǎng)？請(qǐng)簡述理由．
