电学力学热学专题(四)

电学力学热学综合题1某建筑工地用升降机提升实心砖的示意图如图9-12所示.升降机货箱的重力是300N，g取10N/kg.不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦.试求：（1）已知砖的密度是2×103kg/m3，每块转的体积是1.5×10-3m3, 则每块砖的重力是多少？（2）如果钢丝绳上允许施加的最大拉力是2100N，则该升降机一次最多能匀速提升多少块砖？（3）某次提升中，升降机在50s内将货物匀速提升了10m，钢丝绳的拉力是2000N.则钢丝绳的拉力的功率是多少？2打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械.图9-13甲是落锤式打桩机实物图.桩锤由卷扬机用吊钩提升，释放后自由下落而打桩.其原理如图乙所示.已知桩锤的质量M=400Kg，桩锤底面积S1=0.1m2，桩的顶面积S2=0.04m2，g取10N/Kg.（1）若桩锤自由下落打在桩上的瞬时压力为F=2.0×103N，求此时桩锤对桩的压强.（2）若卷扬机把桩锤匀速提升1.8m，所用时间为2s，在此提升过程中卷扬机的效率为60％，求卷扬机的功率.3小聪知道今年初中毕业升学体育考试必考中长跑、跳绳和实心球等三个项目后，每天进行体育锻炼.质量为40kg的他经过一段时间的刻苦训练后.对自已进行了粗略的测试：实心球投掷超过10m，跳绳l分钟能跳l50次以上，并且能沿200m的跑道用5m/s的速度匀速跑5圈以上(g取10N/kg).(1)小聪在进行实心球训练中感觉很累，能量消耗很大，那么他每次将实心球用力掷出的过程中(球从静止开始到离开手)，人的化学能转化为实心球的能.表9-1(2)小聪双脚站立，双手将质量为2kg的实心球举起准备投掷时，对水平地面的压强是多少(假设小聪单脚与地面的接触面积为l50cm2)?(3)若小聪跳绳过程中，每次跳起高度约5cm，那么他每跳一次需克服重力做功大约多少焦?若他跳一次用时0.4s，则他做功的功率为多大?(4)体育老师对小聪说：“在正式考试时，只要你能保持粗测成绩，一定会获得l000m中长跑项目的满分”，那么，请你计算并对照2011年初中华业升学体育考试评分标准(如表9-1)，判断体育老师的说法是否可信?4《西游记》中对孙悟空到龙宫借宝一段有这样的描述：“悟空撩衣上前，摸了一把，乃是一根铁柱子，两头是两个金箍，紧挨金箍有镌成的一行字.‘如意金箍棒一万三千五百斤’，约丈二长短，碗口粗细”，如图9-14所示.以国际单位制，金箍棒质量为6750kg，体积约0.2m3，问：（1）在海底将上述棒抽出后，棒受到的重力和浮力多大（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）？（2）在海水中将上述棒竖直上提1000m，孙悟空至少要做多大的功？（3）为了方便用力，孙悟空将棒变得细短了许多（质量不变）.而思思同学认为孙悟空可以不做功就能让棒上升到海面.请你说说悟空要怎么做？5我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家，图9-15甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况.为分析打捞工作，我们可以将实际打捞过程简化为如图9-15乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物.已知正方体实心金属物的体积V=1×10-2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3，绳子重力不计.请问：（1）若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升？（2）若仍不计摩擦，但动滑轮重G0=60N，要求在1min内将始终浸没在水中的金属物匀速提升6m，求绳子自由端竖直向上拉力的功率；（3）若将金属物完全提出水面后继续向上匀速提升的过程中，该滑轮组的机械效率为94%，问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大（计算结果保留整数）？6江浙两省居民的食用油以大豆油、菜籽油为主.然而有些不法商家为了获取暴利，大量购买地沟油用来加工各种食品，严重危害消费者的身心健康，为探究地沟油的检测方法，同学们进行了多种尝试.（1）小明查阅资料发现：菜籽油的密度是0.91×l03kg／m3～0.92×l03kg／m3，大豆油的密度是0.92×l03 kg／m3～0.94×l03 kg/m3.他质疑：地沟油的密度与大豆油、菜籽油的密度会有明显差异吗？于是，小明利用简易器材展开了实验测量，如图9-16所示：（a）实验测得地沟油的密度是多少（g取l0N/kg，请完整书写解题过程）？（b）用密度测量法来检测地沟油是（有效／无效）的.（2）小华查阅资料发现：菜籽油的凝固点是-10℃，大豆油的凝固点是-18℃，她质疑：地沟油的凝固点与大豆油、菜籽油的凝固点会有明显差异吗？于是，小华利用实验室制冷设备展开地沟油的冷冻、观察实验，实验数据如表9-2所示：表9-2(c)小华在实验室测得地沟油的凝固点是℃.(d)用凝固点测量法来检测地沟油是（有效／无效）的.（3）小丽走访有关部门，得知：长期食用地沟油，会明显增加脂肪肝、高血脂、高血压、胆囊炎、胃病、肥胖、心脏病和多种癌症的发病率；不法商贩通常会把地沟油与合格菜籽油、大豆油勾兑，手段更为隐蔽；江苏化工学院已摸索出新型检测方法，能让勾兑于菜籽油、大豆油中的地沟油“暴露踪迹”，只是检测较为繁复、成本也较高；地沟油其实是生产高级润滑油以及清洁柴油的优质原料，关于地沟油的整治和利用，请向有关部门提出合理化建议：（一条即可）.7某同学用圆柱形容器制作了一个测量物体质量的装置，它的底部较重，可以竖直漂浮在水面，总质量为0.21kg、底面积为3×10-3m2.不放物体时，在与水面所对应位置处标为质量的“0”刻度线，如图9-17甲.请解答下列问题：（g取10N/kg）（1）不放物体时，该装置所受的浮力是多大？（2）如图9-17乙所示，在该装置中放入一个体积为1.5×10-5m3的物块A，它的底部在水面下的深度h=0.11m.此时，该装置受到的浮力是多大？与水面所对应位置处的刻度线应标为多少克？（3）物块A的密度是多少？8在长沙市地铁二号线建设工地，有一“塔吊”正在准备起吊一底面积为0.8m2、质量为2400kg 的圆柱形重物；如图9-18所示，A为塔吊的配重，OB为塔吊的起重臂，C为能在起重臂上移动的载重小车，载重小车下挂有滑轮组，OB=25m.当载重小车在B点时，能安全起吊重物的最大质量是1200kg.现在载重小车从距离O点为10m的载重臂上，准备起吊该圆柱形重物（不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦,g=10N/kg）.问：（1）起吊前，该重物对地面的压强为多大？（2）起吊后，当重物匀速上升时，载重小车下每段钢丝绳的拉力为多大？（3）如果将重物匀速提升20m，则拉力做功多少？（4）塔吊将重物从起吊点提升20m后，载重小车最多能向B点方向再平移多少米，才能保证安全工作？9据报道，我市某水库库底是一座旧城遗址，目前正在进行试探性发掘和打捞.某次试探性打捞作业时，用绳子将实心物体从水面下12m 深处沿竖直方向匀速提升到离水面1.5m 深处的过程所用时间为42s，拉力F做功的功率为90W.当物体被拉到有4/5的体积露出水面时，让其静止，此时绳子的拉力F＇=520N.不计绳子的重力和水的阻力（水的密度r0=1.0×103kg/m3, g=10N/kg ) .求：(l）物体从水面下12m深处匀速上升到离水面1.5m深处过程中，物体匀速运动的速度v；(2）物体在水面下方匀速上升过程中绳子的拉力F；(3）物体浸没在水中时所受的浮力F浮；(4）物体的密度r物.10电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图9-19甲所示.已知控制电路的电源电压U=6伏，保护电阻R1=l00欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图9-19乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.(1)当压敏电阻R.受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强.电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点接触，电铃发出警报声.(2)若电梯在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升l5米，求电梯对乘客做功的功率.(3)当电磁铁线圈电流达到20毫安时：衔铁刚好被吸住.若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载 (g取l0牛/千克) .11家用电器工作时往往达不到额定的电压和功率.某同学在家中做了如下实验：他首先查看自己家的电能表，表上标有“3600R／kW·h”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一只标有“220V、1210W”的电水壶盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘3分钟转过180圈.假设电水壶的电阻保持不变，求：(1)电水壶的电阻；(2)电水壶工作时的实际电功率；(3)该同学家的实际电压.12某班科技小组的同学设计了一种简易的电子拉力计，如图9-20甲是其原理图.放在水平地面上的物体A通过硬质弹簧与拉环相连.弹簧上端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R2接触良好且不计摩擦）.已知物体A的质量为100kg，定值电阻R1=6Ω，R2是一根长为6cm的均匀电阻线（阻值与其长度成正比），其最大阻值为24Ω，电源电压为6V，电流表的量程为0～0.6A.当不拉拉环是时，金属滑片P刚好处于a端.已知该弹簧伸长的长度△l与所受竖直向上的拉力F间的关系如图9-20乙所示，问：（1）要把电流表的表盘改为拉力计的表盘，则拉力计表盘的零刻度应标在电流表表盘的何处？（2）闭合开关，当电流表示数为0.6A时，R2接入电路中的电阻为多少？（3）在保证电路安全的条件下，物块A对地面的压力范围是多少（g=10N/kg）？13.2009年10月1日的国庆联欢晚会上，有一个漂亮的“光立方”，它是由4028棵“发光树”组成的.如图9-21所示，每棵“发光树”上有168个LED灯（发光二极管），在得到同样亮度的情况下，其耗电量不到白炽灯的十分之一.(1)若每个LED灯的功率为0.1W，则一棵“发光树”正常工作100min消耗了多少电能？(2)若一棵这样的“发光树”正常工作100min消耗的电能全部用来给水加热，在一标准大气压下可以把质量为多少kg20℃的水烧开？14小明制作了一个简易电加热器，其电路图如图9-22所示.R1、R2是发热电阻，开关s接“1”时为高温挡、接“2”时为低温挡，在每个挡内温度是可调的.电源电压是12V，变阻器R的最大电阻是10Ω，R2的电阻是32Ω.试求：（1）开关s接“1”时，变阻器的滑片在a端，R1的功率是8W.则R1的电阻是多少？（2）开关s接“2”时，变阻器的滑片在b端，则R1和R2的总功率是多少？15如图9-23甲所示，是某工厂的水平传送带上的产品运输及计数装置示意图.其中，电源电压为3V，定值电阻R0的阻值为200Ω；S为激光光源，能发射一条粗细忽略不计的光线；R为光敏电阻，当有光照射时，其阻值较小，无光照射时，其阻值较大.水平传送带上的产品均是密度ρ=2.5×103kg/m3的相同正方体.当水平传送带上的产品和传送带一起以速度v =0.5m/s匀速通过S与R之间时，射向光敏电阻的光线被产品挡住，光线始终与正方体靠近光源一侧的表面垂直，通过电压表测出光敏电阻R两端电压随时间变化的规律如图9-23乙所示(g=10N/kg).则：（1）定值电阻R0消耗的最大功率是多少？（2）水平传送带对每个产品的支持力为多少？16如图9-24所示，电源电压为12V，且保持不变，己知滑动变阻器R3的最大阻值为20Ω，定值电阻R1 =10Ω，R2= 15Ω，电流表的量程为0.6A.(l)S，S1闭合，S2断开时，要使电流表的示数最小，则滑动变阻器的滑片P应滑到何处?此时电压表的示数为多少? 10min内电流通过R1产生的热量是多少?(2)S、S2闭合，S1断开时，求电路允许消耗的最大功率.17如图9-25所示的装置很有创意——它将比较耗水的洗衣机和同样耗水但不太讲究水质的马桶连在一起：表9-3是洗衣机有关技术参数铭牌. 洗衣机还设有加热功能，洗涤前先将水加热到适宜温度.可以提高洗涤效果.（1）冲一次马桶需要5L水，若一次洗衣服用的总水量是50L，则可供马桶冲几次?（2）求脱水时的正常工作电流；（3）某次洗衣时，首次进水量为15L ，正常加热15min 水温达到设定要求. ①求首次进水的质量；②求加热过程消耗的电能；③若加热时电能的84％转化为水的内能，求水升高的温度 [c 水=4.2×l03J ／(kg ·℃)].18如图9-26是一种煲汤用的电热锅工作原理图，其中温控器的作用是每当水沸腾后能自动断电一段时间.电热锅的部分参数如表9-4所示.⑴三脚插头上标着E 的导线和 相连，插座上相应的导线和 相连. ⑵调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“ ”时为保温档.小明发现，当电热锅处于保温档正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因可能是 .⑶该电热锅处于高温档正常工作时，使4.5L 的水温度升高54℃需要42min ，那么电热锅的效率为多少？[c 水＝4.2×103J/(kg ·℃)]表9-4表9-319小明家的电热饮水机，有加热和保温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到92℃时开关S 1自动断开，处于保温状态；当水温降至一定温度t 时，S 1又闭合重新加热.电路原理图如图9-27所示，饮水机的铭牌数据如表9-5所示：(1)求电阻R 1的阻值； (2)求正常加热时通过饮水机的电流；(3)在无人取水情况下，饮水机重新加热一次的时间为5min.加热一次消耗的电能是多少？重新加热前的水温t 是多少[不计能量损失，c 水=4.2×103J/(kg ·℃)]？20在新农村建设中很多楼房顶上装有如图9-28甲所示的太阳能热水器，图9-28乙是内部水箱的结构示意图.S l 是自动温控开关，当水温低于20℃时闭合，辅助加热电阻R 开始加热；当水温达到60℃时断开，辅助加热电阻R 停止加热.A 、B 是水箱中两个相同的实心圆柱体，密度为1.8×103kg ／m 3，悬挂在水箱顶部的压力传感开关S 2上.当S 2受到竖直向下的拉力达到16 N 时闭合，电动水泵M 开始向水箱注水；当拉力小于等于10N 时，S 2断开，电动水泵M 停止注水.取g=10N/kg.求：(1)若水箱内有100 kg 的水，夜晚在辅助加热系统作用下，水温升高了20℃，水吸收的热量 [C 水=4.2×103J ／(kg ·℃)] .(2)A 、B 的体积均为500 cm 3，A 、B 的总重力.表9-5(3)正常情况下水箱中的水面最高时，A受到的浮力 (开关S2下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计) .21长岭风电场系江西省已建成规模最大的风力电场，场址位于九江市庐山区海会镇，年上网电量约为6915万kwh.该风力电厂技术先进，在机房监视屏上可以看到各风电机组工作情况，如图9-29所示，其中CLA-08机组，显示风速为4m/s，发电功率为135kw；若该地区空气密度为1.3kg/m3，一台风车的轮叶转动时按有效扫风面积为100m2的圆面计算，则：（1）1min内有多少kg的空气冲击这台风车轮叶转动形成的有效圆面？（2）这台风车工作1h输出的电能是多少kwh？相当于完全燃烧多少kg的煤（煤的热值为3×107J/kg）？（3）从机房监视屏上，可以发现什么规律？22随着人们生活水平的不断提高，私家车已日益普及.如图9-30所示是一种测量小气车油箱内油量的装置原理图，它主要由电源、压敏电阻R（电阻随所受压力的变化而变化）、油量表（由电阻可忽略不计的电流表改装而成且量程足够大）等组成电路.压敏电阻R 在一定范围内的阻值与所受压力的关系如表9-6所示，油箱位于压敏电阻上方，电源电压为6V.问：表9-6（1）未放油箱时，电路中的电流是多少？（2）请根据表格数据推测，当油箱和油总重为200N时，压敏电阻R的阻值是多少？（3）若油箱的质量为6.5kg，当油量表示数为5.5×102m3时，电路中的电流是多少（ρ汽油=0.7×103kg/m3，g=10N/kg）？23某电水壶的铭牌信息如图9-31甲所示，电水壶在标准大气压下工作[C水=4.2×103J／(kg·℃)].（1）电水壶装满初温为20℃的水时，在额定电压下将水烧开用了7 min.求：①水吸收的热量是多少?②电水壶烧水过程中的能量转化效率是多少?(2)农村电网改造前，用电高峰时电压会下降l0％.求：这时电水壶的实际功率P(电阻不随温度改变) .(3)为使电水壶的功率在用电高峰时仍能达到2000W，甲、乙两位同学对电水壶的电路进行了改造，在原电阻丝R1两端并联一个电阻丝R2，如图9-31乙所示，并分别推导出了R2的表达式，甲同学：R2 =U实2/（P额－P1），乙同学：R2 =（U额2－U实2）/P额.请你指出哪个表达式是错误的，并分析若用此电阻丝来改造电水壶的结果.24家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉，工人师傅使用加热与搅拌为一体的用电器，如图9-32所示是该用电器的工作原理图.先在室温下把液体乙烯材料放入容器中，温控旋转开关接ab开始加热，发光二极管正常发光，当液体温度达到70℃；温控旋转开关自动接cd，发光二极管熄灭，电动机起动，再倒入三混粉在容器中保温搅拌，搅拌均匀后，涂抹到墙壁上使之更加平滑牢固.旋转开关接ab时电路消耗功率为1522W，旋转开关接cd时电路消耗功率为1200W，电动机正常工作的功率为1100W，发光二极管L规格为“2V 0.2W”，R1是加热电热丝，R2是保温电热丝，R0为保护发光二极管正常工作的限流电阻 (忽略温度对电阻的影响).（1）用电器正常工作时，求保温电热丝R0的电阻值.（2）液体乙烯材料质量为6kg，初温为20℃，求温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，液体乙烯材料吸收了多少热量 [C液=1.8×103J/(kg℃)]？（3）温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，电路正常工作了6分40秒，该过程中加热电热丝产生的热量为多少?（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。