初三物理专题练习12应用计算2资料.docx
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初三物理专题练习12应用计算2资料
2011年初三物理专题练习12：
应用计算2
2013/4/23
2011年初三物理专题练习12：
应用计算2
一、解答题（共9小题，满分0分）
1．（2008•宿迁）半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大．如图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图象．根据这种半导体材料电阻的特性，小明和他的同学设计了一个电路（如图乙），可以测定某一空间的温度，使用的器材如下：
半导体电阻、电源、电流表（0﹣0.6A）、开关、定值电阻R0（10Ω）、导线若干．
（1）定值电阻R0的作用是什么？
（2）当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压．
（3）电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少？
2．（2008•扬州）如图是啸宇家新买的一台快速电水壶，这台电水壶的铭牌如下表．为了测量该电水壶烧水时的实际功率，啸宇用所学知识和爸爸合作进行了如下实验：
关掉家里所有用电器，将该电水壶装满水，接入家庭电路中，测得壶中水从25℃上升到35℃所用的时间是50s，同时观察到家中“220V10A（40A）3200imp/（kw•h）”的电子式电能表耗电指示灯闪烁了80imp．请根据相关信息解答下列问题．〔C水=4.2×103J/（kg•℃）〕
（1）电水壶中水的质量；
（2）电水壶烧水时的实际功率；
（3）电水壶加热的效率；
（4）通过比较实际功率与额定功率大小关系，简要回答造成这种关系的一种可能原因．
3．（2007•镇江）小莹组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图甲所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，线圈电阻R=1.5Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数I=0.8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图乙所示，摩擦不计，求：
（1）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q；
（2）电动机输出的机械功率P；
（3）在图乙中方框3内填入能量名称，并求出电动机能量利用率η．
4．（2008•南京）小明用图甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R1的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R1两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R1的关系图线，如图乙．
（1）记录第一组数据时，电阻箱R1的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少？
（2）小明在实验过程中．控制电阻箱R1两端的电压是多大？
（3）记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4A，此时电阻箱消耗的功率是多少？
滑动变阻器接入电路中的电阻是多大？
5．在学校举行的物理创新大赛上，小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，如图甲、乙所示．两装置中所用的器材与规格完全相同，压力表是由电压表改装而成，R1为定值电阻，阻值为10Ω，R2为滑动变阻器，规格为“10Ω1A“．金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计．M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比．当托盘所受压力为零时，P恰好位于R2的最上端；当托盘所受压力为50N时，P恰好位于R2的最下端，此时弹簧的形变仍在弹性限度内．
（1）甲装置中，当P位于R2的最下端时，电压表的示数为3V，则电源电压是多少？
（2）甲装置中，压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上？
（3）在甲、乙两种装置中，两压力表的刻度特点有何不同？
试说明理由．
6．（2008•连云港）研究表明，有些金属电阻的阻值会随温度的变化而变化，物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计，它可以用来测量很高的温度，其原理如图所示．图中电流表量程为0～15mA（不计其电阻），电源的电压恒为3V，R′为滑动变阻器，金属电阻作为温度计的测温探头，在t≥0℃时其阻值Rt随温度t的变化关系为Rt=100+0.5t（单位为Ω）．
（1）若要把Rt放入温度为0℃处进行测量，使电流表恰好达到满量程电流15mA，则这时滑动变阻器R′接入电路的阻值为多大？
（2）保持
（1）中滑动变阻器R′接人电路的阻值不变，当把测温探头Rt放到某待测温度处，电流表的示数恰为10mA，则此时Rt的阻值为多大？
对应的温度为多高？
（3）保持
（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当被测温度为600℃时，电路消耗的功率为多大？
（4）若把电流表的电流刻度盘换为对应的温度刻度盘，则温度刻度的特点是什么？
7．（2007•连云港）如图（甲）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．其中S为一激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接一“示波器”（示波器的接入不影响电路）．光敏电阻两端的电压随时间变化的图象，可由示波器显示出来．水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住．若运送边长为0.1m，质量为0.6kg的均匀正方体产品时，示波器显示的电压随时间变化的图象如图（乙）所示．请回答下列问题：
（1）此产品的密度为多大？
（2）产品对传送带的压强为多大？
（g取10N/kg）
（3）已知计数器电路的电源电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为40Ω，求光敏电阻在两种状态下的阻值分别为多大？
光敏电阻1h消耗的电能为多少？
8．（2007•泰州）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示．控制电路由电压为U1=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R0和热敏电阻R1组成；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=44Ω的电热丝组成．其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图乙所示．
（1）求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量．
（2）如果恒温箱的温度设定为50℃，求电阻箱R0应接入电路的阻值．
（3）若要提高恒温箱的设定温度，电阻箱R0接入电路的阻值应调大还是调小？
简要说明理由．
9．在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0.6A”，电压表的规格为“0～15V”，灯泡上标有“6V6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：
（1）灯泡正常发光时的电流．
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数．
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接人电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率．
2011年初三物理专题练习12：
应用计算2
参考答案与试题解析
一、解答题（共9小题，满分0分）
1．（2008•宿迁）半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大．如图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图象．根据这种半导体材料电阻的特性，小明和他的同学设计了一个电路（如图乙），可以测定某一空间的温度，使用的器材如下：
半导体电阻、电源、电流表（0﹣0.6A）、开关、定值电阻R0（10Ω）、导线若干．
（1）定值电阻R0的作用是什么？
（2）当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压．
（3）电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少？
考点：
欧姆定律的应用；半导体的特点；电阻的串联；电功率的计算．1513136
专题：
计算题；简答题；图析法．
分析：
（1）由甲图可得，R的大小和温度成反比，所以在电路中需要添加保护电阻，来确保电流表不会被烧毁．
（2）根据环境温度，找出R的大小．依据欧姆定律，计算电路中总电阻的大小，求出电源电压．
（3）依据电源电压和电流大小，求出电路中的总电阻，计算出R的大小，然后找出环境温度和求出电阻的功率．
解答：
解：
（1）定值电阻R0的作用是保护电路．
（2）由电路图R和R0串联，当t=20℃时，半导体电阻R=50Ω
根据欧姆定律和串联电路电压的关系得：
U=IR+IR0=0.2A×50Ω+0.2A×10Ω=12V．
答：
电源电压为12V．
（3）当电流为0.4A时，定值电阻R0的电压为：
U0=IR0=0.4A×10Ω=4V
根据欧姆定律和串联电路电压关系得：
R=
=
=20Ω
根据甲图象可知，环境温度是40℃
根据电功率公式得：
P=I2R=（0.4A）2×20Ω=3.2W
答：
当时环境温度为40℃，电功率为3.2W．
点评：
本题难度大，考查欧姆定律、电功率公式和分析图象的能力，要看懂图象和电路图后才能准确作答．
2．（2008•扬州）如图是啸宇家新买的一台快速电水壶，这台电水壶的铭牌如下表．为了测量该电水壶烧水时的实际功率，啸宇用所学知识和爸爸合作进行了如下实验：
关掉家里所有用电器，将该电水壶装满水，接入家庭电路中，测得壶中水从25℃上升到35℃所用的时间是50s，同时观察到家中“220V10A（40A）3200imp/（kw•h）”的电子式电能表耗电指示灯闪烁了80imp．请根据相关信息解答下列问题．〔C水=4.2×103J/（kg•℃）〕
（1）电水壶中水的质量；
（2）电水壶烧水时的实际功率；
（3）电水壶加热的效率；
（4）通过比较实际功率与额定功率大小关系，简要回答造成这种关系的一种可能原因．
考点：
密度公式的应用；热量的计算；电功率的计算；额定功率；实际功率．1513136
专题：
应用题；简答题；信息给予题．
分析：
（1）根据电水壶的最大容积是1.8L和水的密度，利用密度公式变形即可求出电水壶中水的质量；
（2）根据“观察到家中“220V10A（40A）3200imp/（kw•h）”的电子式电能表耗电指示灯闪烁了80imp”可求出此时电水壶消耗的电能W总，再利用P=
即可求出电水壶烧水时的实际功率；
（3）根据〔C水=4.2×103J/（kg•℃）〕、水的质量、水上升的温度，利用Q吸=c水m△t求出水吸收的热量，
根据电水壶烧水时水实际得到的热量除以消耗的电实际可以产生的热量，即利用η=
×100%即可求出电水壶加热的效率；
（4）根据信息数据可知电水壶的额定功率为2000W，而实际功率为1800W，原因可能是实际电压过低．
解答：
解：
（1）由ρ=
得
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×10﹣3m3=1.8kg；
答：
电水壶中水的质量是1.8kg；
（2）W=
×3.6×106J=9×104J，
P=
=
=1800W；
答：
电水壶烧水时的实际功率为1800W．
（3）Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg•℃）×1.8kg×（35℃﹣25℃）=7.56×104J，
η=
×100%=
×100%=84%；
答：
电水壶加热的效率为84%．
（4）由信息数据可知电水壶的额定功率为2000W，而通过计算可知实际功率为1800W，原因可能是实际电压小于额定电压．
点评：
此题考查密度公式的应用，电功率的计算，热量的计算等知识点，涉及到的知识点较多，综合性强，难易程度适中．
3．（2007•镇江）小莹组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图甲所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，线圈电阻R=1.5Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数I=0.8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图乙所示，摩擦不计，求：
（1）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q；
（2）电动机输出的机械功率P；
（3）在图乙中方框3内填入能量名称，并求出电动机能量利用率η．
考点：
电功的计算；能量利用效率；焦耳定律．1513136
专题：
应用题．
分析：
（1）题目中告诉我们电压和电流以及时间，我们可以直接利用W=UIt求出电功，由焦耳定律求产生的热量．
（2）由能量的转化与守恒可求得机械功．
（3）由能量转化与守恒知，电能转化为机械能与内能可填表，再根据公式计算能量利用率．
解答：
解：
（1）t=1min=60s，由W=UIt得
电机正常运转时消耗的电能W=3V×0.8A×60s=144J．
由Q=I2Rt得
Q=（0.8A）2×1.5Ω×60=57.6J
（2）由能量守恒得，电机输出的机械功W1=W﹣Q=86.4J
机械功率为P=
=
=1.44W
（3）由能量转化与守恒知，电能转化为机械能与内能，故上表中填内能，
能量利用率η=
=
=60%．
答：
电机正常运转时消耗的电能为144J，内能为57.6J，输出的机械功率为1.44W，电机的能量利用率为60%．
点评：
很多同学一看到题目中有电流和电阻往往先想到了I2Rt，而导致公式使用错误，在电功这一部分时一定要理解电功和电热的区别，千万不能乱套公式．
4．（2008•南京）小明用图甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R1的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R1两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R1的关系图线，如图乙．
（1）记录第一组数据时，电阻箱R1的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少？
（2）小明在实验过程中．控制电阻箱R1两端的电压是多大？
（3）记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4A，此时电阻箱消耗的功率是多少？
滑动变阻器接入电路中的电阻是多大？
考点：
探究电流与电压、电阻的关系实验；欧姆定律的变形公式；电功率的计算．1513136
专题：
计算题；信息给予题；控制变量法；图析法．
分析：
图象中，横坐标表示电阻，纵坐标表示电流，研究的是电流与电阻的关系．
（1）根据R1的阻值为4Ω，找到纵坐标对应的电流值，注意每一小格代表的电流大小；
（2）根据图象中任何一个电阻值，找到对应的电流值，由欧姆定律的变形公式U=IR计算出电压；
（3）小明记下电流表的示数为0.4A，找到对应的电阻值，据P=I2R计算出电功率，依据总电压和电流算出总电阻，总电阻减去R1的阻值，就得到滑动变阻器的接入电路的阻值．
解答：
解：
（1）由图象可知，当R1′=4Ω时，I1=0.5A，即电流表的示数为0.5A；
答：
记录第一组数据时，电阻箱R1的阻值为4Ω，此时电流表示数是0.5A．
（2）在图线上任取一组电流和电阻的数值，比如R1′=4Ω时，I1=0.5A，根据公式计算出电阻箱R1两端的电压为U=R1′I1=4Ω×0.5A=2V；
答：
小明在实验过程中控制电阻箱R1两端的电压是2V．
（3）当电流表示数为0.4A时，从图象可知R1=5Ω，
∴电阻箱R1消耗的功率P=I2R1=（0.4A）2×5Ω=0.8W
电源电压恒为6V，电路总电阻R=
=
=15Ω
∴滑动变阻器接入电路的阻值R2=R﹣R1=15Ω﹣5Ω=10Ω
答：
小明记下电流表的示数为0.4A，此时电阻箱消耗的功率是0.8W，滑动变阻器接入电路中的电阻是10Ω．
点评：
图象信息题，抓住图象横纵坐标表示的物理量，结合物理量之间的关系进行分析，重点考查学生分析能力和知识综合运用能力．
5．在学校举行的物理创新大赛上，小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，如图甲、乙所示．两装置中所用的器材与规格完全相同，压力表是由电压表改装而成，R1为定值电阻，阻值为10Ω，R2为滑动变阻器，规格为“10Ω1A“．金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计．M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比．当托盘所受压力为零时，P恰好位于R2的最上端；当托盘所受压力为50N时，P恰好位于R2的最下端，此时弹簧的形变仍在弹性限度内．
（1）甲装置中，当P位于R2的最下端时，电压表的示数为3V，则电源电压是多少？
（2）甲装置中，压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上？
（3）在甲、乙两种装置中，两压力表的刻度特点有何不同？
试说明理由．
考点：
欧姆定律的应用；串联电路的电压规律；滑动变阻器的使用．1513136
专题：
应用题．
分析：
（1）甲装置中，当P位于R2的最下端时，R2全连入，R1和R2串联，电压表测量R2两端的电压，根据串联电路的分压关系求R1两端的电压，再求电源电压；
（2）甲装置中，当压力25N，P位于R2的中点上，知道连入的电阻，利用欧姆定律求电路中的电流和此时R2两端的电压；
（3）甲装置中压力表的刻度是不均匀的，乙装置中压力表的刻度是均匀的．
甲装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻发生变化，电路中的电流发生变化，压力表的刻度不均匀；
乙装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻不发生变化，电路中的电流不变，压力表的刻度是均匀的．
解答：
解：
（1）甲装置中，如图，当P位于R2的最下端时，R2全连入，
∵R1和R2串联，
∴U1：
U2=R1：
R2=10Ω：
10Ω=1：
1
∴U1=U2=3V，
U=U1+U2=3V+3V=6V；
（2）甲装置中，当压力25N，P位于R2的中点上，R2连入的电阻：
R2′=
×10Ω=5Ω，
此时电路中的电流：
I′=
=
=0.4A，
U2′=I′R2′=0.4A×5Ω=2V；
（3）甲装置中压力表的刻度是不均匀的，乙装置中压力表的刻度是均匀的．
甲装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻发生变化，电路中的电流I甲发生变化，
∵U2=I甲R2，
∴U2与R2不成正比，
∴甲压力表的刻度不均匀；
乙装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻不发生变化，电路中的电流I乙不变，
∵U2=I乙R2，
∴U2与R2成正比，
∴乙压力表的刻度是均匀的．
答：
（1）电源电压是6V；
（2）标在电压表表盘2V的刻度线上；
（3）甲装置中压力表的刻度是不均匀的，乙装置中压力表的刻度是均匀的．
点评：
本题是一道综合性题目，考查了欧姆定律、串联电路的电压关系，这是一道相对新型的题目，一定要学会审题和看图，这是关键．
6．（2008•连云港）研究表明，有些金属电阻的阻值会随温度的变化而变化，物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计，它可以用来测量很高的温度，其原理如图所示．图中电流表量程为0～15mA（不计其电阻），电源的电压恒为3V，R′为滑动变阻器，金属电阻作为温度计的测温探头，在t≥0℃时其阻值Rt随温度t的变化关系为Rt=100+0.5t（单位为Ω）．
（1）若要把Rt放入温度为0℃处进行测量，使电流表恰好达到满量程电流15mA，则这时滑动变阻器R′接入电路的阻值为多大？
（2）保持
（1）中滑动变阻器R′接人电路的阻值不变，当把测温探头Rt放到某待测温度处，电流表的示数恰为10mA，则此时Rt的阻值为多大？
对应的温度为多高？
（3）保持
（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当被测温度为600℃时，电路消耗的功率为多大？
（4）若把电流表的电流刻度盘换为对应的温度刻度盘，则温度刻度的特点是什么？
考点：
欧姆定律的应用；电流表的使用；电功率的计算．1513136
专题：
计算题；简答题；信息给予题．
分析：
（1）由题意可知0℃时的电阻，则由欧姆定律可求得总电阻，由串联电路的特点可求得滑动变阻器的阻值；
（2）由欧姆定律可求得电路中的总电阻，由串联电路的特点可求得Rt的阻值，由题意可知对应的温度；
（3）已知温度，则由题意可知Rt的阻值，则可求总电阻，再由功率公式可求得功率；
（4）由电流的变化可知刻度盘上的温度与电流的关系．
解答：
解：
（1）当t=0℃时，Rt=100+0.5t=100Ω，
由欧姆定律得：
此时R总=
，
则R′=R总﹣Rt=100Ω；
（2）由欧姆定律得：
R总=
，
金属电阻Rt=R总﹣R′=200Ω，
即100+0.5t=200，
解得t=200℃；
（3）当t=600℃时，Rt=100+0.5t=400Ω，
R总=Rt+R′=400Ω+100Ω=500Ω，
P=
；
（4）电流与温度的关系可以表示为：
I=
，则可知指针偏转越大，对应的温度越低，同时，电流与温度不成正比，所以刻度不均匀．
答：
（1）滑动变阻器接入电阻为100Ω；
（2）金属电阻的阻值为200Ω，所对应的温度为200℃；
（3）600℃时，电路中消耗的功率为0.018W；
（4）刻度不均匀，指针偏转越大，对应的温度越低
点评：
本题审题非常关键，应由题干中所给信息明确出电阻与温度的关系，再去结合电学知识计算出结果．本题对学生要求较高，区分度较高．
7．（2007•连云港）如图（甲）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．其中S为一激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接一“示波器”（示波器的接入不影响电路）．光敏电阻两端的电压随时间变化的图象，可由示波器显示出来．水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住．若运送边长为0.1m，质量为0.6kg的均匀正方体产品时，示波器显示的电压随时间变化的图象如图（乙）所示．请回答下列问题：
（1）此产品的密度为多大？
（2）产品对传送带的压强为多大？
（g取10N/kg）
（3）已知计数器电路的电源电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为40Ω，求光敏电阻在两种状态下的阻值分别为多大？
光敏电阻1h消耗的电能为多少？
考点：
密度的计算；压强的大小及其计算；电功的实质；电功的计算．1513136
专题：
计算题；应用题．
分析：
（1）要求密度，必须知道质量和体积，质量告诉我们了是0.6kg，体积不知道，但是，告诉我们它是正方体且边长是0.1m，所以，我们可以求出它的体积．
（2）要求产品对传送带的压强，必须知道压力和受力面积，在这里压力就是它的重力，受力面积可以求出，就等于边长的平方．
（3）有光照时，从图上可以读出光敏电阻两端的电压是2v，因为总电压是6v，所以，R2两端的电压是4v，因为这两个电阻是并联，电压跟电阻成正比，所以可以求出光敏电阻的阻值．
同理可以求出无光照时光敏电阻的阻值．
从图上可以看出，1小时之内有
的时间有光照，
的时间没有光照，然后根据电功公式w=
t，分别求出两种状态下消耗的电能，加在一块就行了．
解答：
解：
（1）ρ=
=
kg/m3=0.6×103kg/m3
（2）p=
Pa=600Pa
（3）有光照射时
U1=2V，U2=U﹣U1=4V，
，R1=
=
Ω=20Ω
光被挡住时
U1′=4V，U2′=U﹣U1′=2V，
=
，R1′=
=
Ω=80Ω
光敏电阻1h消耗的电能
W1=
=
=480J
W2=
=
=240J
W总=W1+W2=（480+240）J=720J
答：
此产品的密度为0.6×103kg/m3
（2）产品对传送带的压强为600Pa
（3）光敏电阻在有光照时的阻值为20欧，没有光照时阻值是80欧，光敏电阻1h消耗的电能720J．
点评：
这是一道综合题，难度较大，综合考查对密度、压强、电功的概念及公式的理解和应用．
8．（2007•泰州）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示．控制电路由电压为U1=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不
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