人教版专题20 电学综合计算(解析版)-备战2021年中考物理精选考点专项突破题集.docx

专题20 电学综合计算
1．（2020·玉林）为探究平衡木受力特点，重为400N的小红设计了如图甲所示的平衡木模型，整个装置放在水平地面上，AB可绕支点O无摩擦转动，AB始终处于水平平衡状态，C处固定一竖直硬杆，硬杆重300N，硬杆的底部安装有压力传感器R，R所在的电路装置如图乙所示，R的阻值随着硬杆对它的压力F的变化关系如图丙所示。其中，电源电压为4.5V，保护电阻R0=5Ω，电流表的量程为0~0.6A，且AB=4m，OA=BC=1m，整个装置除硬杆外，其它部分的重力均不计，g取10N/kg。求：
(1)小红的质量；
(2)小红站在A点时，C处受到硬杆对它的拉力；
(3)小红站在C点时，电流表的示数；
(4)在电路安全的情况下，小红在平衡木上缓慢走动的过程中，当电路消耗功率达最小值和最大值时，压力传感器R消耗的功率之比。
【答案】(1)40kg；(2)200N；(3)0.36A；(4)16：25
【解析】
(1)由G=mg可知小红的质量为
(2)小红站在A点时，由杠杆的平衡条件可知
且有
则C处受到硬杆对它的拉力为
(3)小红站在C点时，压力传感器R受到的压力为
由乙图知R=7.5W，则
电流表的示数为
(4)当电路消耗功率达最小值时，电路中的电流最小，R最大，硬杆对R的压力最小，对硬杆和杠杆进行受力分析，并根据杠杆平衡原理，此时小红应站在A点；此时R受到的压力为
由乙图可知R’=20W，则
同理，经分析可知，在电路安全的情况下，当电路消耗功率最大时，此时小红应站在B点，此时
由杠杆平衡可得
此时R受到的压力为
由乙图可知R’’=5W，则
可知电路安全，则压力传感器R消耗的功率之比为
2．（2020·烟台）如图甲所示是一个电辅助太阳能热水器（以下简称热水器）。图乙为该热水器电加热部分的原理图，S是控制开关，可以在1、2、3三档之间切换；图丙为热水器的铭牌。在光照条件不好时，可用电加热器加热，温度达到预设温度时会自动切换到保温状态，为了防止触电，热水器在向外供水过程中会自动断电。某日因天气原因，太阳辐射能为E＝1.75×10
6J/(h•m2)（每小时每平方米辐射的热量），太阳能只将水由20℃加热到了30℃，此时开启电加热器，将水加热到预设温度70℃。已知太阳能板的面积为2m2，水吸收太阳能的效率为60%，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。供水过程中不计热量损失，请根据以上条件分析计算：
(1)水吸收太阳能的多少。
(2)太阳能板当天接收太阳能的时间。
(3)电路中电阻R2的阻值。
(4)在热水器向外供水时，通过控制冷、热水阀使热水器内的热水与20℃的冷水混合，可以使出水口流出的水达到需要的温度。已知人在淋浴时适宜的水温为40℃，每个人淋浴用水均为30L，假设热水器内70℃的热水能全部用完，则能满足几个人的淋浴用水？
项目
参数
电源电压（V）
220
低温档功率（W）
100
高温档功率（W）
1200
容积（L）
50
【答案】(1)；(2)1h；(3)44W；(4)4
【解析】
(1)由题意，热水器的容积为50L，则满水状态下水的质量为
太阳能只将水由20℃加热到了30℃，根据吸热公式可知水吸收太阳能为
(2)由于水吸收太阳能的效率为60%，故太阳能板当天接收太阳能的总热量为
已知太阳辐射能为E＝1.75×106J/(h•m2)，太阳能板的面积为2m2，则当天接收太阳能的时间为
(3)由表格中数据可知，热水器处于低温档时只有电阻R1接入，此时
热水器处于低温档时，电阻R1与R2并联接入，此时
联立可得
则电路中电阻R2的阻值为
(4)设每个人淋浴用水体积为V，则
简化得
代入数据可得
解得
热水器的容积为50L，则
则能满足4个人的淋浴用水。
3．（2020·内江）在相距40km的甲、乙两地之间，沿直线架设了两条相同的输电线，这种输电线每千米的电阻为0.2Ω。现由于特殊原因造成输电线上某处发生了短路，为了确定短路位置，检修员在甲地利用电压表、电流表和电源接成了如图所示的电路进行检测。当电压表示数为3.0V时，电流表示数为0.5A。
(1)若检修员在检测中用时1min，则检测中输电线消耗的电能是多少J？
(2)短路位置离甲地的距离是多少km？
【答案】(1)90J；(2)15km
【解析】
(1)检测中输电线消耗的电能W=UIt=3.0V×0.5A×60s=90J
(2)导线电阻=6Ω
则导线长度
短路位置离甲地的距离
4．（2020·阜新）某一家用两档可控