【文章內(nèi)容簡介】 ＝ ＝ ＝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。只閉合開關(guān) S3，滑動變阻器的滑片 P 在最左端時，電路消耗總功率為 10W，電流表的示數(shù)為 I1；只斷開開關(guān) S1，滑片 P 移至最右端時，電流表的示數(shù)為 I2，電壓表的示數(shù)為 U1；只閉合開關(guān) S1，滑片 P 仍在最右端時，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（朝陽一模）39．物理小組自制一個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，接入 220V 電源。已知 R1＜R 2＜R 3，閉合電源開關(guān) S，通過 S1 R1圖 21S220VR3 R2S1S2 Page 12 of 32和 S2 的開關(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 時流過電路的電流是 ，此時電功率是只閉合 S2 時電功率的 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)開關(guān)都閉合時，電路達(dá)到最大電功率 P 大 ； 當(dāng)開關(guān)都打開時，電路為最小電功率 P 小 。最大電功率和最小電功率時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） 。（朝陽一模）40．工人在施工時要提起重為 G 的物體。他們只有兩個滑輪如圖 22 所示，且甲、乙兩個滑輪的自重分別為 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。請你通過計算幫助工人選擇并分別畫出最省力和機械效率最高的組裝方式。 （不計繩重及滑輪輪、軸間的摩擦,且繩不可伸長） （5 分）解：根據(jù)滑輪組的機械效率公式： η =W 有用 /W 總 =Gh/FS F =（ G＋ G 動 ）/ n S=nh，代入上式，得到： η = G/（ G＋ G 動 ） 甲乙圖 22220VR1220VR2圖 1 圖 2220VR1 R3 R2220VR1R3R2圖 3 圖 4 Page 13 of 32要得到機械效率最高的組裝方式，必須減小動滑輪的自重，把乙滑輪放在下方，作為動滑輪使用?？梢杂袃煞N組裝方式,為了保持繩子不斷，必須使 n＞2。此時 η = G/（ G＋ G 乙 ）= G/（ G＋ G/5）= G/≈88% 組裝方式如圖 1 所示。 還可以計算出 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)重物和動滑輪的繩子根數(shù)最多，可以按圖 2 組裝，此時， 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行的過程中，速度為 ，忽略電梯受到的空氣阻力、摩擦阻力及鋼繩重，向上運行的動力只有電動機拉力Ｆ 1=3103N，電梯內(nèi)乘客的總質(zhì)量為 300 kg，g=10N/kg。求：（1）電梯勻速運行１min 上升的高度 h1 是多少? 電動機拉力做了多少功 ?（2）電梯勻速運行時，電動機拉力的功率是多大?（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 開關(guān)S等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合，右邊工作電路則斷開；“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：⑴工作電路工作時的電流為多大？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時間（不計熱量的損失）？⑶若恒溫箱的溫度最高不得超過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，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)們設(shè)計了一個用水槽來儲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 點轉(zhuǎn)動，且 OB 是 OA 長度的 4 倍。橫桿 AB 左端壓在厚為 1㎝的進(jìn)水閥門 C 上，進(jìn)水口的橫截面積為 4㎝ 2。閥門 C 正好堵住進(jìn)水口時，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)溢水管長為 40㎝，水槽與水箱的水面高度差為 。閥門 D 是一個重為 50g，橫截面積為 30㎝ 2 的排水閥門，其厚為 1cm，用金屬鏈將其與水箱頂部排水按鈕相連，當(dāng)按動按鈕時，鐵鏈向上拉起排水閥門 D 使其打開，水箱排水。 (其中閥門 C、直桿圖 21 Page 15 of 32AC、橫桿 AB 的重力均忽略不計) 。(g 取 10N／kg) 求：(1)進(jìn)水口處所受水槽的水向上的壓力； (2)停止蓄水時浮球所受的浮力；浮球的體積； (3)要打開排水閥門 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)開關(guān) S1 閉合、S 2 斷開，滑動變阻器的滑片 P 移到 A 端時，電阻 R2 的電功率為 P2，電流表的示數(shù)為 I1 ；當(dāng)開關(guān) S1 斷開、S2 閉合時，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)開關(guān) SS 2 都斷開，滑動變阻器的滑片 P 在 C 點時，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 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 點時，變阻器連入電路電阻 RA與 Rc 的比值；（3）電路通過不同的變化，消耗的最大功率與最小功率之比。(請畫出相關(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)計了一個電熱器，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 不能同時工作。小組同學(xué)通過實驗測得加熱電阻 R2 單獨工作時的熱功率為 90W。已知4R1＝R 2，2R 1＝ R3，求：（1）這個電熱器的加熱電阻工作的最大熱功率，并說明此時三個開關(guān)的狀態(tài)？ （2）這個電熱器的加熱電阻工作的最小熱功率，并說明此時三個開關(guān)的狀態(tài)？ （1）由于加熱電阻只能單獨工作，加熱電阻消耗的熱功率最大只可能是 R1 或 R2 單獨接在電路中時。設(shè)電源兩端電壓為 U，當(dāng)單獨工作時，由題意可知加熱電阻 R2 消耗的電功率為 90W。當(dāng) R1 單獨工作時，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，R 2 與 R3 串聯(lián)，設(shè)：R 2 與 R3 串聯(lián)時，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 = =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 分別單獨工作時消耗的熱功率都比 RR 2 分別與 R3 串聯(lián)消耗的熱功率大，由于RR 2 不能同時工作，電熱器的加熱電阻消耗的功率最小的時候可能是 R1 與 R3 串聯(lián)時 R1 消耗的熱功率最小，或 R2 與 R3 串聯(lián)時 R2 消耗的熱功率最小。當(dāng)只閉合 S1 時，R 1 與 R3 串聯(lián)，設(shè)：R 1 與 R3 串聯(lián)時，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 = =P1ˊP13 R1R1313P13= = = = P1=120W，則 P1ˊ=40WU2R13 U2R1+ R3 U23R113所以當(dāng)只閉合 S1 或 S2 時，加熱電阻消耗的最小熱功率均為 40 W。（海淀一模）41．在學(xué)校科技月活動中，科技小組的同學(xué)設(shè)計了一個小型鍋爐，其部分結(jié)構(gòu)如圖 28 所示。下面是對鍋爐結(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 轉(zhuǎn) 動 ，DC=28cm，OD =2cm；“ T”型 閥 門 B 下 部 不 計 粗 細(xì)的 直 桿 與 ODC 桿相連，OD C 桿處于水平時閥門 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 105Pa 時，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 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題：（1）為保證鍋爐安全，圓柱體 A 的質(zhì)量不能超過多少?（2）若“ T”型 閥 門 B 受 到 向 下 的 壓 力 為 30N 時 ， ODC 桿處于水平平衡，此時浮球 C浸入水中的體積是多少?（3）按照這個設(shè)計，在鍋爐加熱后，將出現(xiàn)一些問題。請你通過計算說明其中一個較嚴(yán)重的問題。（1）以圓柱體 A 為研究對象：圓柱體 A 受重力、大氣壓力和