初中物理计算题

如图所示电路，是某学校楼道自动控制照明系统，已知控制电路电源电压 $U=4.5V$，电磁继电器线圈电阻 $R_1=5\Omega$，滑动变阻器 $R_2$最大阻值 $25\Omega$． $R_3$是一光敏电阻，其阻值随“光照度 $E$”的增大而减小，且成反比，其具体关系如表所示（光照度 $E$的单位是：勒克斯，符号 $\mathit{Lx}$；光越强，光照度越大）。当线圈中电流减小至 $I_0=90\mathit{mA}$时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值 $E_0$时，照明系统内照明灯自动工作。

（1）根据表格中数据写出光敏电阻的阻值 $R_3$与光照度 $E$的函数关系式。

光照度 $E/\mathit{lx}$	0.5	1	1.5	2	2.5	3
光敏电阻 $R_3$阻值 $/\Omega$	60	30	20	15	12	10

（2）闭合开关，把滑片移到最右端 $(b$端），求照明系统启动时的光照度 $E_0$是多少？如果光照度 $E$为 $2\mathit{Lx}$时并保持 $1\mathit{min}$不变，这段时间内 $R_2$消耗的电能是多少？

如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。（ρ_水＝1×10³kg/m³，c_水＝4.2×10⁷J/（kg•℃），g＝10N/kg）

项目	参数
电源电压（V）	220
中温挡功率（W）	400
高温挡功率（W）	1100
容积（L）	1

（1）开关S₁、S₂处于什么状态，电炖锅为低温挡，说明判断依据；

（2）求R₁、R₂的阻值；

（3）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一锅水烧开，若电炖锅高温挡加热效率为80%，求烧开一锅水需要的时间。

如图所示，将质量为 $80g$，体积为 $100c{m}^3$的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器的水中在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡 $L$标有“ $6V3W$”字样，通过螺线管的电流Ⅰ与螺线管对铁制小球的作用力 $F$的关系如下表所示（灯丝电阻保持不变，不考虑铁制小球与螺线管距离的远近对作用力 $F$的影响）求：

$I/A$	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
$F/N$	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25

（1）断开开关铁制小球静止时露出水面的体积是多少？

（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使铁制小球能悬停在水中，此时小灯泡消耗的功率是多大？

（3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多大？

如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中，电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙所示。求：

（1）小灯泡的额定功率和定值电阻R ₀的阻值；

（2）滑动变阻器的最大阻值；

（3）电路总功率的最大值和最小值。

张强妈妈买了一个新的电饭煲，张强从说明书中，得知下表中的信息，工作电路图如图甲所示， $S_1$为温控开关，加热电阻 $R_1$和 $R_2$的阻值不随温度变化。求：

（1）电饭煲在“保温”状态下正常工作时，通过电饭煲的电流；

（2）电阻 $R_2$的阻值；

（3）某周末的晚饭时，张强想利用自家电能表（如图乙）测量家庭电路的实际电压。于是他关闭了家中其它所有用电器，只让电饭煲在“蒸煮”状态下工作，观察到电能表的转盘在 $1\mathit{min}$内转了50转。求家庭电路的实际电压。

额定电压	$220V$
额定蒸煮功率	$1210W$
额定保温功率	$88W$
频率	$50\mathit{Hz}$
容积	$5L$

为了说明分子之间有引力，小明在实验室用两个紧压在一起的铅柱做实验，如图所示，铅柱A和铅柱B所受的重力均为2N，两个铅柱接触面的面积为3cm²，当悬挂重物所受的重力为20N时，两个铅柱没有被拉开。于是，小明认为这个实验说明了分子之间存在引力。小华观测到该实验室的大气压为1×10⁵Pa，于是她认为两个铅柱之所以没被拉开，是因为大气压的作用。请你利用所学知识和上述数据，判断小明做的铅柱实验能否说明分子之间存在引力。请写出计算、推理过程和结论。

如图所示为一吊运设备的简化模型图，图中虚线框里是滑轮组（未画出）。滑轮组绳子自由端由电动机拉动，现用该设备先后搬运水平地面上的物体 $A$和 $B$，已知两物体重力 $G_A=1.75G_B$。

当对 $A$施以竖直向上的拉力 $T_A=1500N$时，物体 $A$静止，受到地面支持力是 $N_A$；

当对 $B$施以竖直向上的拉力 $T_B=1000N$时，物体 $B$也静止，受到地面支持力是 $N_B$；且 $N_A=2N_B$

求：（1）物体 $A$的重力 $G_A$和地面支持力 $N_A$大小；

（2）当电动机对滑轮组绳子的自由端施以 $F=625N$的拉力时，物体 $B$恰好以速度 $v$被匀速提升，已知此时拉力 $F$功率为 $500W$，滑轮组机械效率力 $80\%$，不计各种摩擦和绳子质量，物体 $B$的速度 $v$为多少？

贺州市水利资源丰富，小明设计了如图甲所示的水文站测量桂江水位的原理图。电源电压 $U＝3V$，定值电阻 $R_0＝10\Omega$，滑动变阻器 $R$长 $20cm$，最大阻值 $20\Omega$。且滑动变阻器的阻值随滑片 $P$从最上端 $C$位置移动到最下端 $D$位置的过程中均匀变化（滑片 $P$移动过程中摩擦不计）。弹簧下端悬挂一重为 $50N$的物体 $AB$，其底面积为 $0.01m^2$、长为 $0.3m$。弹簧伸长量与它受到拉力的关系如图乙所示（不计弹簧质量，连接弹簧两端的绝缘细绳不可伸长）。求：

（1）当物体 $AB$上表面与水面相平时，物体 $AB$受到的浮力大小；

（2）当水面从物体 $AB$的上表面逐渐下降至下表面刚好离开水面的过程中，弹簧伸长了多少 $cm$？

（3）闭合开关 $S$后，当水面在物体 $AB$上表面时，滑片刚好在滑动变阻器 $R$的最上端 $C$位置，水面从物体 $AB$上表面逐渐下降至下表面刚好离开水面时，电压表的示数是多少？

为加快构建清洁低碳安全高效新能源体系，国务院办公厅于2022年5月30日转发了国家发改委能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，将大力推动开发新能源，引导全社会消费绿色电力。下表是我国自主研发的某新能源电动车的部分参数：

充电电压U	380V
充电电流I	100A
支付方式	刷卡支付、APP扫二维码（小程序）
安装方式	壁挂式、立柱式
电车将电能转换为机械能的效率η	60%～75%

在该新能源电动车正常充电 $10min$后，求：

（1）电动车获得的电能；

（2）若获得的电能由完全燃烧热值为 $q＝4.0\times {10}^{7}J/kg$的燃油来提供，需要该燃油的质量；

（3）若该电动车在水平公路上匀速行驶受到的阻力为 $500N$，电动车将电能转换为机械能的效率为 $60\%$，该车能行驶的路程。

如图甲所示，是某种具有高、低温两挡的电烘箱内部的简化电路图，它的加热电阻是 $R_1$和 $R_2$，额定电压是 $220V$， $R_2$的电阻为 $180\Omega$，当闭合 $S_1$、断开 $S_2$时为低温挡，电烘箱低温挡的额定功率为 $220W$。求：

（1）低温挡正常工作时，电路中的电流；

（2）加热电阻 $R_1$的阻值；

（3）有一次，晶晶同学发现，电烘箱内温度比正常工作时低，她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致。于是，她关闭家里所有用电器，只让电烘箱以高温挡工作、发现在 $1$分钟内电能表的转盘转了 $10$转。电能表的铭牌如图乙所示，通过计算判断，晶晶同学的猜想是否正确。（不考虑电阻值随温度的变化）

贵南高铁北起贵州贵阳市，途经河池市，南至广西南宁市，是广西境内第一条设计时速为 $350$公里的客运专线，预计2023年年底建成通车。

（1）若通车后，一列长 $200m$的动车组（如图甲）以 $60m/s$的速度匀速通过一座长 $1000m$的高架桥。该列动车组通过高架桥所用的时间为多少？

（2）若动车组以 $80m/s$的速度匀速运动时电动机的总输出功率为 $5600kW$，则此时动车组受到的阻力为多大？

（3）位于河池市境内的界子良风电场于2021年初成功实现 $40$台风机并网发电（如图乙）。已知当地每秒每平方米面积吹过的风的能量约为 $200J$，若风机有效迎风面积约为 $2.0\times {10}^4{m}^2$，风机把风能转换为电能的效率为 $25\%$。请估算一台风机一天的发电量可以供一列总输出功率为 $4800kW$的动车组以 $250km/h$的速度运动多远距离？（忽略其它能量损耗）

一个不吸收液体的圆柱体重 $5N$，底面积 $S_1＝2.5\times {10}^{﹣3}{m}^2$。如图所示，将圆柱体浸没在水中，弹簧测力计的示数为 $3N$，已知 ${\rho }_{水}＝1.0\times {10}^{3}kg/m^3$，取 $g＝10N/kg$。

（1）求圆柱体浸没在水中时受到的浮力 $F_{浮}$；

（2）将圆柱体竖直放在水平桌面上，求圆柱体对水平桌面的压强 $p$；

（3）一个足够高的柱形容器放在水平桌面上，装入某种液体后，液体对容器底部的压强为 $p_1$。再将圆柱体缓慢地放入容器中，圆柱体始终保持竖直，松开后最终液面与圆柱体顶部的距离 $d＝2cm$，液体对容器底部的压强为 $p_2$。已知 $p_2﹣p_1＝180Pa$，容器底面积 $S_2＝100c{m}^2$。求容器中液体的质量。

如图甲所示，某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动，这辆挖掘机有两条履带，每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱，每个浮箱（可视为长方体）宽为1.5m，高为2m，合金密度为8.0×10 ³kg/m ³。

（1）某次测试中，质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机，从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m，到达水平地面。

①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时，挖掘机对斜坡的压力的示意图。

②在上述过程中，驾驶员的重力做了多少功？

（2）如图甲所示，开始时机械臂伸直且静止，O、A、B三点在同一直线上，OA＝10m，AB＝0.5m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止，这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5：7，则机械臂和斗铲的总质量是多少？

（3）已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示，不计履带排开水的体积和驾驶员的质量，除2个完全相同的浮箱外，挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少是多少？

某科技兴趣小组用一个88Ω的电阻R、开关、导线等器材制作了一个电烤箱，先将电烤箱接入电压为220V的家庭电路，简化电路如甲所示，闭合开关，求

（1）通过R的电流；

（2）R消耗的电功率；

（3）小组发现烤熟蛋糕耗费时间过长，为解决这个问题，小组找来一个相同规格的电阻R进行改装。

①你认为应按照图 　　（选填“乙”或“丙”）进行改装；

②闭合开关S后，通电10min，求改装后电烤箱产生的热量。

如图是工人将重 $160N$的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为 $3m$，用时 $3s$，工人的拉力为 $50N$，工人质量为 $50\mathit{kg}$。（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）

（1）求工人放绳的速度。

（2）求滑轮组的效率 ${\eta }_1$

（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为 ${\eta }_2$，已知 ${\eta }_1:{\eta }_2=4:3$（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦， $g=10N/\mathit{kg})$。求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力。