浙教版科学冲刺重高压轴训练:物理分析计算(含答案)
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1、物理分析计算1.东京奥运会61公斤级举重比赛中,冠军获得者李发彬在完成挺举166公斤时,由于重心不稳,做出了金鸡独立的高难度动作,轰动了全世界。已知比赛时李发彬体重为60公斤,每只举重专用鞋鞋底面积约为200cm2,挺举时他用了10s时间将杠铃举高了2m并保持静止,如图所示。请回答:(1)举重运动员上台比赛时双手涂抹白色镁粉的目的是 。(2)杠铃的重力为多少?(3)李发彬将杠铃举高的功率是多少?(4)金鸡独立时,李发彬对地面的压强有多大?2.如图甲所示,用钢丝绳将一个实心圆柱形混凝土构件从河里以0.05m/s的速度竖直向上匀速提起,图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图像,整个提起过程用时100
2、s,已知河水密度为1.0103kg/m3,混凝土的密度为2.8103kg/m3,钢铁的密度为7.9103kg/m3,g取10N/kg,不计河水的阻力,试求:(1)060s内钢丝拉力所做的功为多少?(2)实心混凝土构件的体积为多少?(3)通过计算说明,此构件为纯混凝土还是混凝土中带有钢铁骨架?3如图所示,花岗岩石块甲、乙体积之比为12:3,将它们分别挂在轻质硬棒AB的两端,当把石块甲浸没在水中时,硬棒恰能水平位置平衡。然后将甲石块从水中取出,拭干后浸没在液体丙中,调节石块乙的位置到C处时,硬棒在水平位置再次平衡,且OC2OA(已知花岗岩的密度2.6103kg/m3),求:(1)AO:OB;(2)
3、液体丙的密度。4.某学习小组,制作了一个探究“滑动摩擦力与压力大小关系”的实验装置,如图甲所示。绝缘的轻质木板,压在硬性轻质且光滑的金属滑片上,木板和金属滑片均水平放置且足够长,电路开关闭合时,可通过改装后的电流表读出滑片所受压力F的大小。重为5.5N的铁块通过细线绕过定滑轮(不计绳重和摩擦),与重为0.5N的空桶相连,将铁块放在水平木板上时,滑片恰好在滑动变阻器R2底端,电阻不计的弹簧被压缩,此时电路的总功率P0.6W,R1的功率记为P1。实验装置通过向桶中加入细沙,改变铁块对木板的压力;水平向左推动木板时,铁块始终保持静止,通过始终在水平方向的拉力传感器(位置可随铁块一起相对地面上下调节)
4、的示数,可得出木板与铁块之间摩擦力的大小。电路中,电源电压恒为3V,R2阻值分布均匀(阻值与长度成正比)。弹簧长度变化量与压力的关系如图乙所示。小组实验后,得到压力F压和拉力传感器示数F的数据如表丙所示。F压/N012345F/N00.250.50.7511.25(1)若铁块的底面积为20cm2,当F1N时,铁块对木板的压强为多少?(2)学习小组应当将电流表的哪个刻度改为压力5N?(3)若压力为0时,滑片恰好在R2的顶端,此时R1的功率记为P2,且P1:P21:9当电流表的示数为0.5A时,向桶中加入细沙的重力为多少?5.小强的爸爸在国外买了一台家用智能电热马桶盖(如图甲),小强从此立志学好物
5、理,长大后创新设计推进“中国造”图乙是小强设计的便座加热电路,R1和R2是两个定值电阻(表示两个电热丝),单刀双掷开关S2可接a或b,该电路通过开关S1和S2的不同接法组合,实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能。已知智能电热马桶盖低温挡功率P122W,中温挡功率为P244W。求(1)低温挡工作时,电路中的电流;(2)R1和R2的阻值;(3)求高温挡功率P3。6某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示。“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。电磁铁线圈可看成阻值为20的纯电阻R0,“浴霸”共安装有2盏标有“
6、220V,440W”的灯泡,当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时,继电器的衔铁被吸合,使“浴霸”电路断开;当线圈中的电流小于或等于40mA时,继电器的衔铁被释放,使“浴霸”电路闭合。求(1)若浴室中的温度不得超过40,则控制电路的电源电压U1最小值是多少?(2)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制在多大范围内?7随着生活条件的改善,人们更加注意家居环境的美化,如图所示甲是带有水温调节功能的家庭水族箱。该水族箱的鱼缸水温调节器工作原理如图乙所示:其中R1为阻值可调的电热丝,R2为定值电热丝,R2400欧,开关S2为单刀双掷开关,不考虑温度对电阻的影响。试问:(1)
7、如图乙所示可知:当开关S1闭合,S2接b时,电路处于 加热状态(填“保温”或“加热”);(2)当开关S1闭合,S2接a时,若电路消耗功率P48.4W,则电热丝R1连入电路的阻值应为多少?(3)当开关S1闭合,S2接a时,调节滑片得到R1的功率随电路中电流变化的图象如图丙所示,求R1接入电阻最大时R1的功率为多少?8.某家用速热式电热水器的铭牌标明,加热功率4400W,保温功率100W,水箱容积25L;其内部结构如图所示,R1、R2是水箱中加热盘内的电热丝,水箱放满水后闭合开关S1开始加热,当水温升高到40时,温控开关S2自动切换到保温状态。(1)R1的阻值是多少?(2)如果热水器每天平均保温2
8、0h,则这台电热水器正常工作时每天因保温要消耗的电能是多少?(3)当电热水器正常工作时,加热110s,可使一整箱水温度由20上升到24,则该电热水器的效率是多少?水1.0103kg/m3,c水4.2103J/(kg),不考虑温度对电阻的影响9如图甲为某型号养生壶及其铭牌,其工作流程如图乙所示,内部电路如图丙所示。Ra和Rb是两个不同型号的热敏电阻,其阻值随温度的变化如图戊,La、Lb是两个完全相同的电磁铁。(假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变,不考虑衔铁的弹力和重力)(1)某次熬养生茶时,养生壶在额定电压下,猛火加热10分钟,养生熬炖20分钟,计算整个过程中消耗的电能;(2)查阅资
9、料发现热敏电阻的内部结构如丁图所示,升高相同温度,金属片A与金属片B的热膨胀能力不同,若外界温度发生改变,双金属片AB会发生形变,柔性电阻也会因此发生形变而导致自身阻值变化,其中热敏电阻Ra的金属片A热膨胀能力比金属片B的热膨胀能力 (填“大”或“小”);(3)有同学建议在Rb所在的支路中再串联一个适当阻值的定值电阻,判断其对养生壶开始养生熬炖的温度的影响,并说明理由。10如图甲所示,薄壁圆柱形容器放在水平台上,容器的底面积S容100cm2,质量均匀的圆柱体物块上表面中央用足够长的细绳系住,悬挂于容器中。以恒定速度向容器中缓慢注入水(每分钟注入100g),直至注满容器为止,细绳的拉力大小与注入
10、水时间的关系图像如图乙所示。水1g/cm3,g10N/kg,物块不吸水,忽略细绳体积、液体扰动等其它次要因素。求:(1)注入水前圆柱体物块的下表面到容器底部的距离L1。(2)物块的体积。(3)当细绳的拉力为0.9N时,水对物块下表面的压强。11国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置,在意外熄火(如汤水溢出)时,装置能自动关闭气路。图甲为小晨设计的模拟装置示意图,电源电压U9伏,当电磁铁线圈中的电流I0.05安时,衔铁K被释放从而关闭气路(未画出)启动保护。不计线圈电阻,热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图乙中图线所示。闭合开关S,问:(1)电磁铁下端的磁极为 极;(2)若温度降至80时就启动保护,
11、电路中定值电阻R0为多大?(3)现仅将Rt更换为图线所示的热敏电阻,若燃气灶熄火后,该电阻温度下降的快慢与图线所示的电阻相同,装置启动保护的灵敏度会 (选填“增强”或“降低”)。要恢复与原来相同的灵敏度,电阻R0的取值要作如何的变化?并说明理由。12如图甲所示,铅笔和羊角锤用一根细绳连接恰好能在桌子边缘静止,每次摆动羊角锤,最后都能静止如图甲,此时只有笔尖跟桌面接触,并且铅笔恰好水平。分析时可以把铅笔、羊角锤和绳子组成的整体看成一个杠杆,示意图(忽略了粗细)如图乙。假设锤头重力集中在D点,木柄重力集中在AD中点H处,F点在木柄上且处于O点正下方。羊角锤锤头质量m10.6kg,木柄质量m20.4
12、kg,铅笔和细绳质量不计。测得OB15cm,AD30cm。求:(1)O点处的笔尖受到的支持力。(2)FD的长度。13如图所示,体积为V200cm3的木块在绳子拉力F0.8N的作用下完全浸没在水中,(g10N/kg,水1.0103kg/m3,绳子重力不计)求:(1)浸没在水中木块所受的浮力; (2)木块的重力; (3)剪短绳子,木块静止时露出水面的体积为多少cm3参考答案1.解:(1)举重运动员上台比赛时双手涂抹白色镁粉,增大手和杠铃的接粗面粗糙程度,增大摩擦力;(2)杠铃的重力G杠m杠g166kg10N/kg1660N;(3)李发彬将杠铃举高的功WG杠h1660N2m3320J,李发彬将杠铃举
13、高的功率P332W;(4)李发彬对地面的压力FGmg60kg10N/kg600N,接触面积为200cm22102m2,李发彬对地面的压强p3104Pa。答:(1)举重运动员上台比赛时双手涂抹白色镁粉的目的是增大摩擦力。(2)杠铃的重力为1660N;(3)李发彬将杠铃举高的功率是332W;(4)金鸡独立时,李发彬对地面的压强是3104Pa。2.解:(1)前60s上升高度hsvt0.05m/s60s3m;拉力F做的功WF1s825N3m2475J;(2)由图知t60s前拉力F1825N,因构件从河中匀速提起,此时有F浮+F1G,t80s后拉力F21200N,此时有F2G,所以,F浮F2F11200
14、N825N375N;由F浮水gV排得构件的体积V排0.0375m3;(3)因构件完全浸没,则VV排0.0375m3;又重力G1200N,根据GmggV可得:构件的密度件3.2103kg/m32.8103kg/m3所以此构件是混凝土中带有钢铁骨架。答:(1)060s内钢丝拉力所做的功为2475J;(2)实心混凝土构件的体积为0.0375m3;(3)通过计算说明,此构件为混凝土中带有钢铁骨架。3解:(1)设甲的体积为12V,乙的体积为3V当把石块甲浸没在水中时,硬棒恰能水平位置平衡。则根据杠杆的平衡条件:(G甲F浮)AOG乙OB即:(g12V水g12V)AOg3VOB代入数据得(2.6103kg/
15、m3g12V1.0103kg/m3g12V)OA2.6103kg/m3g3VOB 由得AO:OB13:32;(2)将甲浸没在液体丙中,硬棒在水平位置再次平衡,则根据杠杆的平衡条件得:(g12V液g12V)AOg3VOC代入数据得(2.6103kg/m3g12V液g12V)OA2.6103kg/m3g3VOC 根据已知条件得:OC2OA 由得,液体丙的密度为液1.3103kg/m3答:(1)AO:OB13:32;(2)液体丙的密度是1.3103kg/m3。4.解:(1)由表格可知当F1N时,木板受到的压力F压4N,铁块对木板的压强:p2000Pa;(2)重为5.5N的铁块通过细线绕过定滑轮(不计
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