模拟力综电综.docx
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模拟力综电综
38.小华设计了一个三个档位的电火锅，其内部电路如图20所示，R1、R2为电热丝，R3为电位器（图中用变阻器表示），通过控制开关S1、S2、S3的通断可使电火锅在三个不同的档位工作，其中档位I、II功率较小，功率大小可通过电位器调节；档位III功率为最大值且不可调节。
（1）说明此电路处于最大电功率档时，需要闭合的开关。
（2）为使此电火锅能在电压不足的山区使用，小华按以下要求进行设计：
当电压200V，最大功率1000W；只闭合开关S1时电路处于档位I，功率可从100W调节到400W，请按上述要求计算出满足要求的电热丝R1的阻值和电位器的最大电阻值R3。
（3） 只闭合开关S2时，电路处于档位II，请计算处于这个档位时流过电阻丝R2的电流的变化范围。
R2用
39．如图21所示，一根长10m粗细不均匀的金属路灯杆，放在水平地面上。
工人竖直向下用力F1拉甲滑轮组的绳端，使路灯杆的A端恰好离开地面时，人对地面的压力为N1，匀速略微向上提起路灯杆的过程中，滑轮组的机械效率保持不变为η1；当该工人竖直向下用力F2拉乙滑轮组的绳端，使路灯杆的B端恰好离开地面时，人对地面的压力为N2，匀速略微向上提起路灯杆的过程中，滑轮组的机械效率保持不变为η2；N1∶N2=4∶5，F1∶F2=9∶5，η1∶η2=10∶9。
每个动滑轮重均为50N，滑轮组的绳重、绳的伸长和轮轴间摩擦可以忽略，g=10N/kg。
求：
（1）工人重G人。
（2）路灯杆重G杆。
（3）起重机将路灯杆保持水平状态吊起时，钢缆应系在何处？
乙
38．如图24所示电路中，电源两端电压保持不变，设灯丝电阻不随温度变化。
R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。
当开关S1断开，S2闭合，滑动变阻器的滑片P在A端时，标有“5V2.5W”字样的灯泡L正常发光，定值电阻R1消耗的电功率为P1；当开关S1断开，S2闭合，调节滑动变阻器的滑片P至某一位置时，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2；保持滑动变阻器的滑片P的位置不变，闭合开关S1、S2后，滑动变阻器消耗的电功率为P2。
已知U1∶U2＝2∶5，P1∶P2＝5∶8。
求：
（1）灯泡L的阻值RL；
图24
（2）电源电压U
39．工作人员用如图25所示装置把水质监控仪器放入水中。
第一次使仪器A在水中匀速上升的过程中（A未露出水面），人对绳子竖直向下的拉力为F1，绳端的速度为v1，机械效率为η1；第二次把仪器B固定在A下方，A和B在水中匀速上升的过程中（A未露出水面），人对绳子竖直向下的拉力为F2，绳端的速度为v2，机械效率为η2；η1:
η2=34:
35。
已知VA=VB=3×10-3m3，GA=3GB，GB=50N。
拉力F1、F2做功随时间变化的图像分别如图26中①、②所示。
（不计绳重、滑轮与轴的摩擦及水的阻力，g取10N/kg）
求：
（1）A所受的浮力F浮；
（2）动滑轮的重G动；
（3）求v1、v2的比值。
2
图25
t/s
图26
37．如图34所示电路，电源两端电压不变，灯丝电阻不变。
当两个开关都断开时，电压表的示数为U1，电阻R1消耗的电功率为0.1W。
只闭合开关S1时，电压表的示数为U2，电流表的示数为0.2A。
只闭合开关S2时，电阻R1消耗的电功率为3.6W。
两个开关都闭合时，灯L正常发光。
已知U1∶U2＝1∶2，求：
（1）电阻R2的阻值；
（2）灯L的额定电功率。
38．某建筑工地上，甲、乙两位工人采用如图35所示的装置提升一个重为G1的货箱。
当两人同时对绳索施加竖直向下的等大的拉力，使货箱以速度υ平稳上升时，甲、乙两人对地面的压力之比为3∶4。
之后两位工人用此装置提升另一个重为G2的货箱，使货箱仍以速度υ平稳上升。
用此装置先、后两次提升不同的货箱，两位工人拉力总共做的功随时间变化的图像如图36中①、②所示。
已知工人甲重650N，工人乙重700N；G1∶G2=3∶1，此装置中两个滑轮组的规格完全相同。
不计绳重和轴摩擦。
求：
（1）第一个货箱的重力；
（2）提升第二个货箱整个装置的机械效率。
37．如图27所示是某实验小组研究灯泡亮度与灯泡实际功率的关系所设计的电路，电源
电压保持不变。
当断开开关S1，闭合开关S和S2，滑动变阻器的滑片P移至B端接入
电路中的电阻为R2时，电流表的示数为I1，电阻R1的电功率为P1，当滑片P移至A
端时，电流表的示数为I2＝0.15A，电阻R1的电功率为P1′，且P1∶P1′＝1∶4；断开
开关S2，闭合开关S和S1，滑动变阻器的滑片P由B端移至A端的过程中，电流表
和电压表的示
数变化图像如图28所示；当滑片P滑至A端时，闭合开关S、S1和S2，
灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.35A。
求：
（1）R1∶R2；
（2）电源电压；（3）灯泡的额定功率。
P
I/A
0.1
0
U/V
2
图28
38．如图29所示，是使用汽车打捞水下重物的示意图。
汽车通过滑轮组打捞水下一个圆柱
形重物，在整个打捞过程中，汽车以0.3m/s的速度向右水平匀速运动。
重物在水面下
图29
被提升的过程共用时50s，
汽车拉动绳子的功率P1为480W。
重物开始露出水面
到完全被打捞出水的过程共用时10s，此
过程中汽车拉动绳子的功率逐渐变大，当重物完全被打捞出
水后，汽车的功率P2比P1增加了120W，且滑轮组机械效率为
80%。
忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦，g取10N/kg。
求：
（1）重物浸没在水中所受浮力；
（2）打捞前重物上表面受到水的压力；
（3）被打捞重物的密度。
P
37．如图所示电路，电源电压为9V且保持不变，小灯泡L的额定电流是0.3A且灯丝电阻保持不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。
当开关S1、S2断开，闭合S3，滑动变阻器的滑片位于a点时，小灯泡正常发光，R1和R2的功率分别是P1a和P2a；当开关S1、S2断开，闭合S3，滑动变阻器的滑片位于b点时，R1和R2的功率分别是P1b和P2b；当开关S1、S2闭合，S3断开，滑动变阻器的滑片位于c点时，R1和R2的功率分别是P1c和P2c，电路的总功率是10.8W。
若P1a∶P1b∶P1c=9∶4∶81，P2b∶P2c=2∶9。
图中没有标出a、b、c的位置。
求：
⑴定值电阻R1和小灯泡灯丝的阻值；
⑵滑动变阻器位于a、b和c点时接入电路的阻值。
（6分）
38．人站在船上打捞沉没在河中的瓷器，船上的装置如图所示。
为了打捞重400N的瓷器，把瓷器放入一个合金制的筐内，合金筐重80N，瓷的密度是2.5×103㎏/m3，合金的密度是8.0×103㎏/m3。
不计绳子重和滑轮轴与轮的摩擦时，当人站在船上竖直向下缓慢匀速拉动绳子，拉动水中铁筐时，不计水的阻力，人对船板的压强为P1，滑轮组的机械效率为η1；当铁筐离开水面后，保持人脚与船板的接触面积不变，人对船板的压强为P2，滑轮组的机械效率为η2。
若P1∶P2=77∶60，η1∶η2=30∶33，求人重和动滑轮重（g取10N/kg）。
（7分）
图14
39．如图25所示电路，小灯泡标有“6V0.3A”，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器，电源电压保持不变。
当开关S闭合，滑动变阻器滑片P位于a点时，小灯泡正常发光，其电功率为PL，电压表V2的示数为Ua，R1与R2的电功率分别为P1a、Pa，电路的总电功率为P总；当滑动变阻器的滑片P移动到b点时，小灯泡的电功率为PL/，电压表V2的示数为Ub，R1与R2的电功率分别为P1b、Pb，电路的总电功率为P总
/。
若P总∶P总/=3∶2，PL∶PL/=9∶2，P1a－P1b=0.75W，Pb－Pa=0.95W。
V1
求：
⑴
小灯泡正常发光时灯丝的电阻和定值电阻R1的阻值
⑵电压表V1的示数
⑶电压表V2的示数Ua和Ub。
（6分）
40．道闸又称栏杆机、挡车器，是现代停车场管理的智能化高科技产品，主要应用于各类停车场、封闭式管理小区出入口等场所。
图26甲所示的是某停车场安装的道闸结构示意图，合金制作的空心栏杆，通过固定装置安装在箱体，能绕固定轴O转动90°，固定轴到箱底的高度为h，箱体固定在地面上。
弹簧通过连接钢丝一端固定在箱体底面，另一端固定在固定装置上的A点，使用时弹簧保持竖直。
可以使栏杆在水平位置和竖直位置间转动。
弹簧自重G弹簧=30N，钢丝重忽略不计，固定轴到弹簧的距离是OA=20cm。
通过调节连接钢丝的长度，使弹簧的长度为l1=80cm，这时栏杆在水平位置平衡。
在栏杆的重心位置上安装了5N重的警示牌，需要调节连接钢丝长度，改变弹
簧的拉力，使栏杆仍然在水平位置平衡。
栏杆与固定装置总重为G栏杆，重心B点到O点距离为1.2m，若弹簧的长度l与拉力F拉的关系图象如图26乙所示。
求
（1）栏杆和固定装置总重G栏杆；
（2）第二次弹簧的长度。
（7分）
0
B
甲
丙
乙
图26
38．如图25所示，电源两端的电压U保持不变。
当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻为RA时，电压表V1的示数为U1，电流表示数为I1，滑动变阻器消耗的电功率为PA，电路消耗的总功率为P1；当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P位于最右端时，电流表的示数为I2，电路消耗的总功率为P2。
保持开关S1闭合、S2断开，当滑动变阻器的滑片P由最右端调至使其接入电路中的电阻为RA时，电流表的示数为I3，电压表V2的示数为U2，电路消耗的总功率为P3。
继续改变滑动变阻器接入电路的电阻值，当滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时，电路消耗的总功率P4=2.4W。
已知P2-P3=1.2W，U1:
U2=4:
9，I2:
I3=4:
3。
求：
（1）P2与P3的比值；
（2）RA与RB的比值；
（3）当开关S1、S2均闭合时，滑动变阻器RA消耗的电功率PA。
39．图26是某科研小组设计的在岸边打捞水中物品的装置示意图。
该装置由悬挂机构和提升装置两部分组成。
悬挂机构由固定杆OD和杠杆BC构成，O为杠杆BC的支点，CO:
OB=4:
1。
配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量mE=500kg。
安装在杠杆C端的提升装置由支架、电动机Q、定滑轮K及动滑轮M构成。
其中支架和电动机Q的总质量mQ=12kg，定滑轮K和动滑
轮M的质量均为m0。
可利用遥控电动机拉动绳子，通过滑轮组提升浸没在水中的物品。
在一次打捞一批实心金属材料过程中，金属材料浸没在水中匀速竖直上升，此时电动机Q牵引绳子的功率为P1，绳子H端的拉力为F1，金属材料上升速度大小为v1，地面对配重E的支持力为N1，滑轮组的机械效率为η1；在金属材料全部露出水面后匀速竖直上升的过程中，绳子H端的拉力为F2，地面对配重E的支持力为N2，滑轮组的机械效率为η2。
已知F1=200N，v1=0.2m/s，η2=95%，N1:
N2=6:
1，绳和杠杆的质量、捆绑金属材料的钢丝绳的质量和体积、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属材料的阻力均可忽略不计，g取10N/kg。
求：
（1）金属材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率P1；
E
（2）动滑轮M的质量m0；
（3）被打捞金属材料的密度ρ金。
38．如图20所示，电源两端电压U保持不变。
当开关S1、S2闭合、S3、S4断开时，电路中仅有L2灯正常发光，电流表的示数为I1；当开关S1、S3闭合、S2、S4断开时，电路中仅有L4灯正常发光，其两端电压为12V，此时L2灯消耗的功率为2.4W，电流表的示数为I2；当开关S1、S4闭合、S2、S3断开时，电路中仅有L1灯正常发光，电流表的示数为I3。
已知U=24V，L1、L2、L3三盏灯的额定电压可能为18V、12V、6V或2.5V。
以上三种工作电路中电流由大到小的比值为6:
3:
2。
不计灯丝电阻随温度的变化，各盏灯工作过程中均不超过其额定电压。
求：
（1）I1与I2的比值；
（2）请通过计算分别确定L1、L2、L3灯的额定电压和额定功率值。
S3
39.随着城市汽车数量的激增，停车成为困扰市民的一大难题。
图21甲是某科技小组设计的升降横移式立体停车库截面示意图。
该停车库主要由主体框架车位架和升降横移载车装置两部分构成。
升降横移载车装置由升降传动机构和横移传动机构组成。
升降传动机构由升降板、电动机Q、定滑轮K及动滑轮M构成，钢丝绳的两端分别固定在顶部A点和电动机牵引端的B点，其中的升降板和动滑轮M在电动机Q的控制下可以沿竖直通道上下运行，升降传动机构被束缚在光滑的限位槽内（图中未画出），保证升降板在升降过程中始终保持水平。
置于每层的车位架上的横移传动机构由载车板、电动机P和钢轮构成。
横移传动机构可以通过电动机P控制实现水平移动。
现有一辆汽车甲开到载车板上后，升降传动机构以速度v1匀速提升横移传动机构和汽车甲，此时绳子B端的拉力为F1，车位架顶部对电动机Q的支持力为N1，升降传动机构提升横移传动机构和汽车甲的机械效率为η1；另一辆汽车乙开到载车板上后，升降传动机构以速度v2匀速提升横移传动机构和汽车乙，此时绳子B端的拉力为F2，车位架顶部对电动机Q的支持力为N2，升降传动机构提升横移传动机构和汽车乙的机械效率为η2。
拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分别如图21乙中①、②所示。
已知电动机Q的质量mQ=95kg，v1=5cm/s，η1=72%，N1:
N2=24:
29，不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg。
求：
（1）F1的大小；
（2）v2的大小；
图21
（3）η2的大
小。
36．如图所示电路，电源电压保持不变，当开关S断开，滑动变阻器接入电路的电阻为RA时，电阻R2和滑动变阻器消耗的功率之和为8W，电压表V1、V2的示数之比U1：
U2=5：
4；当开关S闭合，滑动变阻器接入电路的电阻为RB时，滑动变阻器消耗的功率为5W，电压表V2的示数为U2′，且U2′：
U2=5：
4．求：
（1）开关S闭合前后，电流表示数之比；
（2）开关S断开，滑动变阻器接入电路的电阻为RA时，变阻器消耗的电功率．
37．工人用如图所示的机械提升水中实心物体A和B，物体A、B密度均为7×103kg/m3，物体A的质量是70kg，物体B的体积为物体A的2倍．杠杆COD可以在竖直平面内自由转动，OC：
OD=3：
2．工人的质量是70kg，当物体A在水中被匀速提升时，天花板受到向下的拉力为F1，地面对工人的支持力为N1；当物体B在水中被匀速提升时，天花板受到向下的拉力为F2；F1：
F2=3：
5．不计绳重、滑轮与轴的摩擦、杠杆的重力以及水的阻力，每个滑轮的质量均相等．（g取10N/kg）求：
（1）当物体B在水中被匀速提升时，物体B受到的浮力；
（2）当物体 A在水中被匀速提升时，地面对工人的支持力N1；
（3）当物体B在水中被匀速提升时，滑轮组的机械效率．
38．如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器P最大阻值为R1=40Ω，小灯泡电阻始终保持不变．当开关S、S1、S2均闭合且滑片P滑到b端时，电流表A1、A2的示数I1、I2之比为7：
4，小灯泡L的电功率为4.8W；当开关S闭合，S1、S2断开且滑片P置于滑动变阻器中点时，电流表A1的示数I1´是I1的
3/7倍．
求：
（1）当开关S、S1、S2均闭合且滑片P滑到b端时，电压表V的示数；
（2）电阻R2的阻值；
（3）整个电路消耗的最小电功率．
39．如图是某科技小组设计的滑轮组模型装置．滑轮组由电动机提供动力，在实验室中小明和他的同学进行了如下实验：
在底面积为500cm2的圆柱形玻璃筒中倒入一定量的液体．长方体金属块A的底面积为100cm2．在0-7s内，金属块A以0.1m/s的速度在液体中匀速竖直上升，当金属块A浸没在液体中上升时滑轮组的机械效率为7/12．金属块A全部露出液面后以另一速度匀速竖直上升．细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对金属块A的阻力均忽略不计，金属块A的密度为3×103kg/m3，这个过程中电动机工作的功率随时间变化的规律如图所示，g取10N/kg．求：
（1）金属块露出液面前电动机所提供的拉力F1；
（2）金属块A从上表面接触液面到下表面离开一共用时2秒，离开液面前后，液体对容器底部的压强变化量．
39．如图所示，电源两端电压保持不变，当只断开开关S1时，电流表的示数为I1，电阻R2的电功率为P2，总功率为P总；当只断开开关S2时，滑动变阻器的滑片P在A点时，变阻器连入电路的电阻为RA，此时电流表的示数为I2，电阻R2的电功率为P′2，总功率为P′总；当只闭合开关S时，滑动变阻器的滑片P在B点时，变阻器接入电路的电阻为RB，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，电流表的示数为I3．
已知：
P总=6W，P2：
P2，=4：
1，U1：
U2=4：
3，I2：
I3=9：
8．
求：
（1）P总′；
（2）I1：
I3；
（3）RA：
RB．
40．如图甲所示是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，D是油缸，E是柱塞．通过卷扬机转动使钢丝绳带动A上升，被打捞重物的体积是V=0.6m3．若在打捞前起重机对地面的压强p0=1.9×107Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强比打捞前增大了0.6×107Pa，重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强比打捞前增大了0.8×107Pa．假设起重时E沿竖直方向，重物出水前、后E对吊臂的支撑力N1与N2之比为10：
13，重物出水前卷扬机牵引力做的功随时间变化的图象如图19乙所示．吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计．（g取10N/kg）求：
（1）被打捞物体的重力；
（2）重物出水前滑轮组的机械效率；
（3）重物出水前匀速上升的速度．
39.如图20所示电路，电源两端电压保持不变，灯L标有“6V6W”字样。
只断开开关S1时，电压表的示数为U；只闭合S1时，电流表的示数为I；开关全断开时，电压表的示数为U，电流表的示数为I，灯L的实际功率为1.5W。
已知：
U∶U＝7∶5，I∶I＝2∶1，不考虑灯丝电阻RL的变化。
求：
图20
（1）定值电阻R2的电阻值；
（2）电路消耗的最大功率。
E
40．如图21是一
个上肢力量健身器示意图。
配重A的底面积为5×10-2m2，放在地面上对地面的压强P0为2×104Pa。
B、C都是定滑轮，D是动滑轮；杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动，OE∶OH=3∶5。
小成受到的重力为500N，他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T1时，杠杆在水平位置平衡，小成对地面的压力为F1，配重A受到的拉力为FA1，配重A对地面的压强P1为8×103Pa。
小成在H点施加竖直向下的拉力为T2时，杠杆仍在水平位置平衡，小成对地面的压力为F2，配重A受到的拉力为FA2，配重A对地面的压强P2为6×103Pa。
已知F1∶F2=18∶17，杠杆EH和细绳的质量均忽略不计。
求：
（1）配重A受到的重力GA；
（2）拉力T1；
（3）动滑轮D受到的重力G。
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