【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ＝ ＝ ＝20cm 3 ……………………………1 分gF人?m人人?3c/1g20V 排液 ＝V 排水 －S?h＝20cm 3－ 21cm＝ 3 …………………………1 分?液 ＝ ＝ ＝ ＝ ＝……………………1 （西城一模）47．如圖 26 所示電路總電壓不變。只閉合開(kāi)關(guān) S3，滑動(dòng)變阻器的滑片 P 在最左端時(shí)，電路消耗總功率為 10W，電流表的示數(shù)為 I1；只斷開(kāi)開(kāi)關(guān) S1，滑片 P 移至最右端時(shí)，電流表的示數(shù)為 I2，電壓表的示數(shù)為 U1；只閉合開(kāi)關(guān) S1，滑片 P 仍在最右端時(shí)，電壓表示數(shù)為 U2。若 I1∶I 2＝5∶3，U 1∶U 2＝2∶3。求：上述三個(gè)狀態(tài)中，電路消耗總功率的最小值。電源電壓不變， ＝ ； ＝ ；R 2＝ R1…………1 分1221RI?人35213＝ ……………………………………1 分2132UI?人 人?電源電壓不變， ＝ ；2133RI?人5R3＝ (R1+R2)＝ (R1+ R1)＝ R1 ………………1 分90電壓一定，功率跟電阻成反比，所以，第三狀態(tài)電路總功率最小。＝ ＝ ……………1 分3213P?人 11902?25P3＝ P1＝ 10W＝ ……………………………1 分59（朝陽(yáng)一模）39．物理小組自制一個(gè)可以改變電功率的電熱器。他們用三根阻值不相等的電阻絲 RR 2 和 R3 按圖 21 連接起來(lái)，接入 220V 電源。已知 R1＜R 2＜R 3，閉合電源開(kāi)關(guān) S，通過(guò) S1 R1圖 21S220VR3 R2S1S2 Page 12 of 32和 S2 的開(kāi)關(guān)控制，可以得到四種不同的電功率，知道最大的電功率是最小電功率的 11 倍，只閉合 S1 時(shí)流過(guò)電路的電流是 ，此時(shí)電功率是只閉合 S2 時(shí)電功率的 2 倍。求三根電阻絲的阻值。 （5 分）解：只閉合 S1 和只閉合 S2 的等效電路分別如圖 圖 2 所示 根據(jù)歐姆定律 I=U/R，R 1=U/I1 =220V/ =100Ω根據(jù) P=U2/R，電源電壓不變，由已知，只閉合 S1 的電功率 P1 和只閉合 S2 的電功率 P2，P 1 =2P2，得到：P1/ P2= R2/ R1，R 2= R1 P1/ P2 =100Ω2=200 Ω 當(dāng)開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，電路達(dá)到最大電功率 P 大 ； 當(dāng)開(kāi)關(guān)都打開(kāi)時(shí)，電路為最小電功率 P 小 。最大電功率和最小電功率時(shí)的等效電路分別如圖 圖 4 所示根據(jù) P=U2/R，電源電壓不變，由已知，最大電功率 P 大 和最小電功率 P 小 ，P 大 =11P 小 ，得到：P 大 / P 小 = R 串 / R 并 ，R 串 = R1＋ R2＋R 3， 1/R 并 =1/ R1＋1/ R 2＋1/R 3，（R 1＋ R2＋R 3） （1/ R 1＋1/ R 2＋1/ R3）= P 大 / P 小 =11，把 R1=100Ω，R 2=200Ω 代入，解出 R3=300Ω，R 3/=200/3Ω（不合題意） 。（朝陽(yáng)一模）40．工人在施工時(shí)要提起重為 G 的物體。他們只有兩個(gè)滑輪如圖 22 所示，且甲、乙兩個(gè)滑輪的自重分別為 G 甲 和 G 乙 ， G 乙 = 甲 。若 G =5G 甲 ，且所用的繩子最多能承受 的拉力。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算幫助工人選擇并分別畫(huà)出最省力和機(jī)械效率最高的組裝方式。 （不計(jì)繩重及滑輪輪、軸間的摩擦,且繩不可伸長(zhǎng)） （5 分）解：根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率公式： η =W 有用 /W 總 =Gh/FS F =（ G＋ G 動(dòng) ）/ n S=nh，代入上式，得到： η = G/（ G＋ G 動(dòng) ） 甲乙圖 22220VR1220VR2圖 1 圖 2220VR1 R3 R2220VR1R3R2圖 3 圖 4 Page 13 of 32要得到機(jī)械效率最高的組裝方式，必須減小動(dòng)滑輪的自重，把乙滑輪放在下方，作為動(dòng)滑輪使用?？梢杂袃煞N組裝方式,為了保持繩子不斷，必須使 n＞2。此時(shí) η = G/（ G＋ G 乙 ）= G/（ G＋ G/5）= G/≈88% 組裝方式如圖 1 所示。 還可以計(jì)算出 F1=（ G＋ G/5）/3= G為了獲得最省力的組裝方式，必須考慮使承擔(dān)重物和動(dòng)滑輪的繩子根數(shù)最多，可以按圖 2 組裝，此時(shí)， n 2=4 。F2=（ G＋ G/5）/4= G ?！?F2＜ F1　∴圖 2 所示的組裝方式是最省力的。（崇文一模）38.　如圖 28 為某高層住宅樓的電梯工作示意圖，電梯豎直向上勻速運(yùn)行的過(guò)程中，速度為 ，忽略電梯受到的空氣阻力、摩擦阻力及鋼繩重，向上運(yùn)行的動(dòng)力只有電動(dòng)機(jī)拉力Ｆ 1=3103N，電梯內(nèi)乘客的總質(zhì)量為 300 kg，g=10N/kg。求：（1）電梯勻速運(yùn)行１min 上升的高度 h1 是多少? 電動(dòng)機(jī)拉力做了多少功 ?（2）電梯勻速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)拉力的功率是多大?（3）如果電梯中又增加了 100kg 的貨物,先后兩次機(jī)械效率的比值是多少?⑴ h＝vt＝60s＝48mW＝F3h＝310 3N348m ＝10 5J⑵ P＝Fv＝310 3N3＝10 3W或 P＝W/t＝10 5J/60s＝10 3W⑶ 3F＝G 電梯 +G 輪 +G 客 G 電梯 +G 輪 ＝610 3Nη 1＝η 2＝η 1/η 2＝5/6 （崇文一模）39．小文在科技活動(dòng)中，查閱到一種熱敏電阻的阻值隨溫度變化圖 1 圖 2圖 28 Page 14 of 32的規(guī)律如 29 圖，并將該型號(hào)的熱敏電阻應(yīng)用于如圖 30 所示由“控制電路”和“工作電路”組成的恒溫箱電路中。圖29 圖30“控制電路”由熱敏電阻R 電磁鐵（線圈阻值R 0 = 50?）、電源U 開(kāi)關(guān)S等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，右邊工作電路則斷開(kāi)；“工作電路”由工作電源U 2（U 2 = 10V） 、發(fā)熱電阻絲R 2（R 2 = 5 ）、導(dǎo)線等組成。問(wèn)：⑴工作電路工作時(shí)的電流為多大？電阻絲R 2的發(fā)熱功率為多大？⑵若發(fā)熱電阻R 10 4J的熱量，則工作電路要工作多長(zhǎng)時(shí)間（不計(jì)熱量的損失）？⑶若恒溫箱的溫度最高不得超過(guò)50℃，則控制電路的電源電壓U 1最小值為多大？⑴工作電路工作時(shí)的電流 I2 = = = 2AR?510V電阻 R2 的發(fā)熱功率 P2 = U2I2 =10V2 A= 20W⑵∵W 2 = P2 t =Q ∴ t = = = 600s2W01.4J?⑶當(dāng) R1 溫度為 50℃時(shí)，其阻值 R1 = 250Ω∵R 1 和 R2 串聯(lián)，∴R 總 = R1＋R 0 = 250＋50 = 300Ω因此，控制電路的最小電壓為：U 1 = I1R總 = 300Ω= 6V（宣武一模）39．如圖 21 所示，某校課外小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)用水槽來(lái)儲(chǔ)存二次用水的沖廁裝置。其中重100g 的浮球固定在橫桿 AB 右端(B 為浮球的中心)，桿 AB 能繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，且 OB 是 OA 長(zhǎng)度的 4 倍。橫桿 AB 左端壓在厚為 1㎝的進(jìn)水閥門(mén) C 上，進(jìn)水口的橫截面積為 4㎝ 2。閥門(mén) C 正好堵住進(jìn)水口時(shí)，水箱內(nèi)停止蓄水，桿 AB 在水平位置，且浮球剛好有 1/3 的體積露出水面。進(jìn)水口距箱底 30㎝，水箱內(nèi)溢水管長(zhǎng)為 40㎝，水槽與水箱的水面高度差為 。閥門(mén) D 是一個(gè)重為 50g，橫截面積為 30㎝ 2 的排水閥門(mén)，其厚為 1cm，用金屬鏈將其與水箱頂部排水按鈕相連，當(dāng)按動(dòng)按鈕時(shí)，鐵鏈向上拉起排水閥門(mén) D 使其打開(kāi)，水箱排水。 (其中閥門(mén) C、直桿圖 21 Page 15 of 32AC、橫桿 AB 的重力均忽略不計(jì)) 。(g 取 10N／kg) 求：(1)進(jìn)水口處所受水槽的水向上的壓力； (2)停止蓄水時(shí)浮球所受的浮力；浮球的體積； (3)要打開(kāi)排水閥門(mén) D，鐵鏈給它的拉力至少是多少 ? （宣武一模）40．如圖 22 所示，電源兩端電壓保持不變，當(dāng)開(kāi)關(guān) S1 閉合、S 2 斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器的滑片 P 移到 A 端時(shí)，電阻 R2 的電功率為 P2，電流表的示數(shù)為 I1 ；當(dāng)開(kāi)關(guān) S1 斷開(kāi)、S2 閉合時(shí)，電阻 R2 的電功率為 P2’，電流表的示數(shù)為 I2 。已知 I1:I2＝ 2 :3 。求：（1）電阻 R2 的功率 P2 與 P2’的比值；（2）當(dāng)開(kāi)關(guān) SS 2 都斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器的滑片 P 在 C 點(diǎn)時(shí)，變阻器接入電路的電阻為 Rc，電壓表 V1 的示數(shù)為 U1，電壓表 V2 的示數(shù)為 U2，已知 U1:U2＝1:3，這時(shí) R2 的功率為20W，Rc 的電功率為 5W。則滑片 P 在 A 端與滑片 P 到 C 點(diǎn)時(shí)，變阻器連入電路電阻 RA與 Rc 的比值；（3）電路通過(guò)不同的變化，消耗的最大功率與最小功率之比。(請(qǐng)畫(huà)出相關(guān)電路狀態(tài)的等效電路圖)（海淀一模）40．課外小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電熱器，工作電路如圖27 所示，其中電源兩端電壓不變，定值電阻 R3 起調(diào)控作用，RR 2 是加熱電阻，且 RR 2 不能同時(shí)工作。小組同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得加熱電阻 R2 單獨(dú)工作時(shí)的熱功率為 90W。已知4R1＝R 2，2R 1＝ R3，求：（1）這個(gè)電熱器的加熱電阻工作的最大熱功率，并說(shuō)明此時(shí)三個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)？ （2）這個(gè)電熱器的加熱電阻工作的最小熱功率，并說(shuō)明此時(shí)三個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)？ （1）由于加熱電阻只能單獨(dú)工作，加熱電阻消耗的熱功率最大只可能是 R1 或 R2 單獨(dú)接在電路中時(shí)。設(shè)電源兩端電壓為 U，當(dāng)單獨(dú)工作時(shí)，由題意可知加熱電阻 R2 消耗的電功率為 90W。當(dāng) R1 單獨(dú)工作時(shí)，加熱電阻消耗的功率為 P1，由于電源電壓不變，所以 = = ；P1P2R2R141加熱器的加熱電阻工作的最大熱功率為 P1=4P2=360W （2）當(dāng)只閉合 S2 時(shí)，R 2 與 R3 串聯(lián)，設(shè)：R 2 與 R3 串聯(lián)時(shí)，電路消耗的總功率和 R2 消耗的功率分別為 P23 和 P2＇；根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn) = =P2＇P23 R2R2323P23= = = =60W，則 P2＇=40WU2R23 U2R2+ R3 U26R1圖23圖 27圖 22. Page 16 of 32電路中 RR 2 分別單獨(dú)工作時(shí)消耗的熱功率都比 RR 2 分別與 R3 串聯(lián)消耗的熱功率大，由于RR 2 不能同時(shí)工作，電熱器的加熱電阻消耗的功率最小的時(shí)候可能是 R1 與 R3 串聯(lián)時(shí) R1 消耗的熱功率最小，或 R2 與 R3 串聯(lián)時(shí) R2 消耗的熱功率最小。當(dāng)只閉合 S1 時(shí)，R 1 與 R3 串聯(lián)，設(shè)：R 1 與 R3 串聯(lián)時(shí)，電路消耗的總功率和 R1 消耗的功率分別為 P13 和 P1ˊ；由于 2R1= R3 根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn) = =P1ˊP13 R1R1313P13= = = = P1=120W，則 P1ˊ=40WU2R13 U2R1+ R3 U23R113所以當(dāng)只閉合 S1 或 S2 時(shí)，加熱電阻消耗的最小熱功率均為 40 W。（海淀一模）41．在學(xué)?？萍荚禄顒?dòng)中，科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)小型鍋爐，其部分結(jié)構(gòu)如圖 28 所示。下面是對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)的介紹：調(diào)控水箱高 ，其中帶有浮球 C 的橫桿 ODC（C 為浮球的中心）能繞 O 點(diǎn) 轉(zhuǎn) 動(dòng) ，DC=28cm，OD =2cm；“ T”型 閥 門(mén) B 下 部 不 計(jì) 粗 細(xì)的 直 桿 與 ODC 桿相連，OD C 桿處于水平時(shí)閥門(mén) B 堵住進(jìn)水口；圓柱體 A 是鍋爐的安全閥，其底面積為10cm2，加熱過(guò)程中安全閥堵住出氣孔，調(diào)控水箱與鍋爐體始終連通，當(dāng)鍋爐內(nèi)氣壓超過(guò) 105Pa 時(shí)，圓柱體 A 被頂起，排出部分蒸汽。已知外界大氣壓為 105Pa，不考慮閥門(mén) B、橫桿 OC 及浮球受到的重力，g 取10N/kg。根據(jù)以上介紹和已知條件解決下列問(wèn)題：（1）為保證鍋爐安全，圓柱體 A 的質(zhì)量不能超過(guò)多少?（2）若“ T”型 閥 門(mén) B 受 到 向 下 的 壓 力 為 30N 時(shí) ， ODC 桿處于水平平衡，此時(shí)浮球 C浸入水中的體積是多少?（3）按照這個(gè)設(shè)計(jì)，在鍋爐加熱后，將出現(xiàn)一些問(wèn)題。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算說(shuō)明其中一個(gè)較嚴(yán)重的問(wèn)題。（1）以圓柱體 A 為研究對(duì)象：圓柱體 A 受重力、大氣壓力和