贵州省中考物理总复习专题突破5 综合应用题.docx
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贵州省中考物理总复习专题突破5综合应用题
专题五 综合应用题
专题特征
【题型特点】
中考压轴题是人们对中考试卷中最后一道或两道题的习惯称谓.压轴题的特点是:
综合性强、难度大、区分度高.对于考生来说,若攻克了压轴题,就意味着能力强,可得高分;对命题者来说,把压轴题当作是一份试卷的“压轴戏”,常在“新颖”“综合”上下工夫.
【题型解读】
综合计算题是综合考查我们理解物理概念,掌握物理规律情况的有效手段之一,是评价理论联系实际能力、分类归纳能力、演绎推理能力、运算能力等各种能力高低的“试金石”,常为中考具有压轴意味、区分度较高的一种必考题型,考查的知识内容主要集中在力、电、热三块上,以力、电为主,不仅考查了学生对知识的掌握情况,还考查了学生的阅读能力、综合分析问题的能力、解题技巧、语言归纳及表述能力、计算能力及对数据的处理能力等,可谓是一题多用.
【解题方法】
下面介绍几种解答综合计算题的常见方法:
(1)简化法:
把题目中的复杂情景或现象进行梳理,找出相关环节或相关点,使要解决的复杂问题中突出某物理量或规律,使复杂得以简化,减少一些混淆和混乱,如画等效电路图,分析物体受力,将连结体看成一个整体分析受力等.
(2)隐含条件法:
通过审题,从题中叙述的物理现象的语言或给出的情景或元件设备等环节中,挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件,使计算环节减少,答案误差减少,如灯泡正常发光,装水的矿泉水瓶倒过来后的压强、压力变化等.
(3)极值法:
也叫端点法,对不定值问题或变化范围问题的解答有重要的使用价值,解答这类问题,应弄清要研究的是哪个变化物理量的值或哪个物理量的变化范围,然后确定变化的规律或方向,最后用相对应的物理规律或物理概念,一个对应点一个对应点的计算取值,如求变阻器的阻值变化范围、功率变化范围;物体被拉出水面前后拉力变化范围或功率变化范围等.
题型一 力学综合计算题
考查内容:
1.基本物理量:
速度、密度、压强、功率.
2.主要规律:
二力平衡条件(受力分析)、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、能量守恒及机械效率.
3.容易混淆的问题:
重力和压力、压力和压强、漂浮和悬浮功和功率、功和能量、功率和机械效率.
【例1】(2014遵义中考)一体重为600N,双脚与地面接触面积为0.05m2的工人,用如图所示的滑轮组将重为800N的物体匀速提高了0.5m,此时该滑轮组的机械效率为80%,求:
(不计绳重及摩擦)
(1)在匀速提升物体的过程中,工人对绳子的拉力为多大.
(2)在匀速提升物体的过程中,工人对地面的压强为多大.
(3)使用该滑轮组,这个工人最多能提起多重的物体.
【解析】此题考查了压强、滑轮组等知识点,综合性较强,初看起来很复杂,我们可以将它们分解成一个个知识点来解答,由图可知,n=2,s=2h=2×0.5m=1m.
【答案】解:
(1)当提升G=800N的重物时,W有=Gh=800N×0.5m=400J;
已知η=80%,根据η=W有用,W总,拉力做功:
W总=W有用,η=400J,80%=500J;
根据公式W=Fs,拉力为:
F=W总,s=500J,1m=500N;
(2)地面受到的压力:
F压=G人-F=600N-500N=100N,S=0.05m2,
工人对地面的压强:
p=F压,S=100N,0.05m2=2×103Pa;
(3)根据公式F=1,n(G+G动),动滑轮重力G动=nF-G=2×500N-800N=200N;人的最大拉力F大=G人=600N,提升物体的最大重力G大=nF大-G动=2×600N-200N=1000N.
【方法归纳】平衡状态时分析物体受力关系从而进行简化分析,从题中提出的问题结合力的平衡、滑轮平衡中抽出物理模型进行分析解答.解决问题的关键是找到滑轮组中承担物重的绳子的段数、物体的受力情况,需从装置图中获取有用信息.正确理解有用功、总功、额外功.
题型二 电学综合计算题
1.电学公式和电路特点梳理
串联
并联
电压
总电压等于各部分用电器电压之和:
U总=U1+U2+U3+……+Un
与电源并联部分的用电器电压相等:
U总=U1=U2=U3=……=Un
电流
电路中电流处处相等:
I总=I1=I2=I3=……=In
干路中的电流等于各支路之和:
I干=I1+I2+I3
电阻
电路中总电阻等于各部分电阻之和:
R总=R1+R2+R3
总电阻的倒数等于各电阻倒数之和
欧姆定律
通过导体的电流与导体两端电压成正比,与导体的电阻成反比:
电功
电功率
焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,与导体,电阻成正比,与通电时间成正比Q=I2Rt
推导规律
在串联电路中,各用电器的电阻之比等于电压值比:
R1∶R2=U1∶U2
在并联电路中,各用电器的电阻之比等于电流的倒数比:
R1∶R2=I2∶I1
2.解题步骤
做电学计算题,一般的按照以下几个步骤来求解
(1)判断电路中各用电器的连接关系
(2)了解各用电器在不同情况下会有怎样的结果
(3)选用公式,根据电路情况进行推算
【例2】(2015习水校级中考模拟)如图所示,电源的电压为12V,且保持不变,R0为“100Ω 0.5A”的滑动变阻器,R2=10Ω,cd和ef为两对接线柱,另有一只定值电阻R1和一根导线接在两对接线柱上.当闭合S、S1,断开S2,滑动变阻器的滑片P置于最左端a时,滑动变阻器消耗的功率为1W;当闭合S、S2,断开S1,滑片P置于中点时,滑动变阻器消耗的功率为2W.
(1)通过计算确定电阻R1及导线的位置并求出R1的阻值.
(2)闭合S、S2,断开S1,使R2消耗的功率不小于0.9W,且保持电路安全工作,求滑动变阻器接入电路的阻值范围.
【解析】
(1)假设导线在ef间,则当闭合S、S1,断开S2,滑片P位于左端a点时,只有变阻器接入电路,由变阻器的实际功率即可判定是否正确,可判定R1及导线位置,由P=I2R求出电流I,从而可求出R1.
(2)闭合S、S2,断开S1,变阻器与R2串联,由P=I2R求出电路中最小电流,R2两端最小电压,从而可求出滑动变阻器接入电路的最大阻值,同理根据变阻器额定电流可判断出电路能达到的最大电流,从而可求出变阻器接入电路中的最小阻值.
【答案】解:
(1)假设导线位置在ef间,则当闭合S、S1,断开S2,滑片P位于最左端时只有变阻器接入电路,P变=U2,R0=(12V)2,100Ω=1.44W,因为P变>P实1,所以ef间不是导线而是电阻R1,导线在cd间,此时I1=P实1,R0=1W,100Ω=0.1A,U实大=I1R0=0.1A×100Ω=10V,R1=U1,I1=U-U实1,I1=12V-10V,0.1A=20Ω;
(2)闭合S、S2断开,S1,变阻器与R2串联,使R2的功率不小于0.9W,则Imin=P2min,R2=0.9W,10Ω=0.3A,R2最小电压U2min=IminR2=0.3A×10Ω=3V,R0max=U0max,Imin=12V-3V,0.3A=30Ω,I变额=0.5A,Imax=0.5A,U2max=ImaxR2=0.5×10Ω=5V,则R0max=U0min,Imax=12V-5V,0.5A=14Ω,滑动变阻器的取值范围14~30Ω.
【方法归纳】电学计算应先根据题目要求画出对应的等效电路,弄清电路的连接方式,再根据串、并联电路的特点,结合欧姆定律、电功率列等式计算.
题型三 力、电、热综合计算
综合计算题综合多种物理过程,有的联系生活实际,常常立意于新的物理情境.解题过程运用多个物理概念及规律,分析多个研究对象,该类题型有:
能量效率问题、电热结合、力热结合、电力结合等;要求学生在解题技巧上,仔细审题,对题目进行认真分析划分为子问题,划分步骤,逐层深入,建立有关方程,求解;要求学生关注生活中的物理,学会思考,学会知识迁移和建模,尝试用物理知识解决各类问题,逐步提高综合能力.
此类综合计算题在遵义物理历年中考中常常以发电机、电动机、压敏电阻、滑动变阻器、简单机械为载体,建立力与电之间的联系,或考查力电转换,或力与电并列设置问题进行考查;同时以电热器为载体,利用电流的热效应给水等物质加热.焦耳定律是试题考查的重要知识点,能量转化方向是试题的热点.或结合汽车、汽艇、飞机、推土机等机械,构建了力、热之间的联系,因而成为了力、热综合题的载体v=s,t、P=F,s、P=W,t、W=Fs、P=Fv、Q=qm是解题常用的公式.
【例3】(2013遵义中考)遵义市余庆县境内的构皮滩电站是乌江干流上最大的水电站,电站大坝高为232.5m,坝内水深最大可达150m,装机容量达300万千瓦,多年年平均发电量为96.67亿千瓦时(9.667×109kW·h),修建水电站,用水力发电代替火力发电,可以节约大量的煤炭资源.
(1)该水电站坝内水产生的压强为多少?
(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(2)该水电站在丰水期可实现满装机容量连接发电,若丰水期为一个月(按30天计),则丰水期可发电多少千瓦时?
(3)若火力发电站的发电效率为36%(发电能量与所消耗燃料完全燃烧放出的热量之比),煤炭的热值取3.3×107J/kg,以构皮滩电站的多年年均发电量计,若改用火力发电,每年需消耗多少煤炭?
(结果保留两位有效数字,1kW·h=3.6×106J)
【答案】解:
(1)水产生的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×150m=1.5×106Pa;
(2)丰水期的发电量W=Pt=3×106kW·h×24h×30=2.16×109kW·h;
(3)煤完全燃烧释放的热量
Q=W,η=9.667×109×3.6×106J,36%=9.667×1016J,
∵Q=mq,
∴煤的质量m=9.667×1016J,3.3×107J/kg=2.9×109kg=2.9×106t.
专题训练
1.(2015遵义中考)一矿石样品的质量为58g,将其放入盛有50mL酒精的量筒中,样品完全浸入酒精后酒精的液面上升至70mL处.已知空量筒质量为60g,量筒底面与水平桌面的接触面积为2cm2.(g取10N/kg,酒精密度为0.8×103kg/m3,1mL=1cm3)求:
(1)矿石的密度.
(2)将矿石样品放入盛酒精的量筒中后,三者的总质量.
(3)将矿石样品放入盛酒精的量筒中后,放置于水平桌面上,量筒对桌面的压强.
解:
(1)样品矿石的体积:
V矿石=V总-V酒精=70mL-50mL=20mL=20cm3,
矿石的密度:
ρ矿石=m矿石,V矿石=58g,20cm3=2.9g/cm3;
(2)量筒中酒精的体积:
V酒精=50mL=50cm3,
酒精的质量:
m酒精=ρ酒精V酒精=0.8g/cm3×50cm3=40g,
将矿石样品放入盛酒精的量筒中后,三者的总质量:
m=m酒精+m量筒+m矿石=40g+60g+58g=158g=0.158kg;
(3)将矿石样品放入盛酒精的量筒中后,放置于水平桌面上时,量筒对桌面的压力:
F=G=mg=0.158kg×10N/kg=1.58N,
2.(2016遵义中考)搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120N的物体匀速提升3m,所用的拉力为50N,不计绳重及摩擦.求:
(1)滑轮组的机械效率.
(2)动滑轮的重.
(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体,拉力为多大.
解:
由图可知,n=3;
(1)滑轮组的机械效率:
η=W有,W总×100%=Gh,Fs×100%=G,3F×100%=120N,3×50N×100%=80%;
(2)由F=1,n(G+G动)可得,动滑轮的重:
G动=3F-G=3×50N-120N=30N;
(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体,则拉力:
F′=1,3(4G+G动)=1,3(4×120N+30N)=170N.
答:
(1)滑轮组的机械效率为80%;
(2)动滑轮的重为30N;
(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体,拉力为170N.
3.(2017遵义中考)我国自主设计研发的“蛟龙”号载人深潜器不断刷新潜水深度纪录,为我国探究深海海洋资源提供了大量宝贵资料.“蛟龙”号的一些主要参数如表所示,“蛟龙”号可在潜水器外搭载几块压载铁块作无动力下潜.在一次下潜中,搭载3名乘员下潜到7200m深处作业,3名乘员总质量为180kg,自带装备总质量为220kg,海水密度取1.0×103kg/m3,压载铁的密度为7.9×103kg/m3,g取10N/kg.求:
项目
参数
规格
长8.2m,宽3.0m,高3.4m
空重
22t(不含乘员、装备、压载铁块)
最大负荷
220kg(不含乘员)
乘员
准载3人,每人不超过80kg
(1)“蛟龙”号搭载3名乘员及装备(不含压载铁块)时的总质量.
(2)“蛟龙”号下潜到顶部距海面7200m深处时顶部受到海水的压强.
(3)“蛟龙”号潜水器无动力下潜时,需在外部搭载4块压载铁块,每块压载铁块的质量为3.16×104kg,无动力下潜时整个潜水器受到的浮力多大.
解:
(1)已知“蛟龙”号、3名乘员及装备的质量,则“蛟龙”号搭载3名乘员及装备(不含压载铁块)时的总质量为:
m总=m空重+m人+m装备=22×103kg+180kg+220kg=2.24×104kg;
(2)“蛟龙”号下潜到顶部距海面7200m深处时顶部受到海水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7200m=7.2×107Pa;
(3)由ρ=m,V可得,一块压载铁的体积:
V0=m0,ρ铁=3.16×104kg,7.9×103kg/m3=4m3;
4块压载铁的体积:
V铁=4V0=4×4m3=16m3;
“蛟龙”号潜水器的体积:
V=abc=8.2m×3.0m×3.4m=83.64m3;
无动力下潜时整个潜水器的体积,即排开液体的体积:
V排=V+V铁=83.64m3+16m3=99.64m3,
由阿基米德原理可得整个潜水器受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×99.64m3=9.964×105N.
答:
(1)“蛟龙”号搭载3名乘员及装备(不含压载铁块)时的总质量是2.24×104kg;
(2)“蛟龙”号下潜到顶部距海面7200m深处时顶部受到海水的压强是7.2×107Pa;
(3)“蛟龙”号无动力下潜时整个潜水器受到的浮力是9.964×105N.
4.(2017遵义二模)某村在新农村建设中需在河道上修建一座石桥,图甲是使用吊车向河底投放圆柱形石块的示意图,在整个投放的过程中,石块始终以0.05m/s的速度匀速下降,图乙是吊车钢丝绳的拉力F随时间的变化图像(水的阻力忽略不计).(g取10N/kg)请求:
(1)石块的重力和石块全部浸没在河水中时所受的浮力.
(2)投放石块的地方河水的深度和河水对河底的压强.
(3)石块的密度(保留一位小数).
解:
(1)由图可知,当石块没有浸入水中时,拉力F=7000N,
此时拉力等于重力,则石块的重力:
G=F示1=7000N;
当石块全部浸没后,受到的浮力:
F浮=G-F示2=7000N-4000N=3000N;
(2)由图乙可知,石块从接触水面到接触河底用的时间t=140s-40s=100s,
由v=s,t得河水的深度:
h=s=vt=0.05m/s×100s=5m,
河水对河底的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa;
(3)由F浮=ρ水gV排得石块排开水的体积:
V排=F浮,ρ水g=3000N,1×103kg/m3×10N/kg=0.3m3,
因为石块完全浸没,
所以石块体积:
V=V排=0.3m3,
石块质量:
m=G,g=7000N,10N/kg=700kg,
石块的密度:
ρ石=m,V=700kg,0.3m3≈2.3×103kg/m3.
答:
(1)石块的重力为7000N,石块全部浸没在河水中时所受的浮力为3000N;
(2)投放石块的地方河水的深度为5m,河水对河底的压强为5×104Pa;
(3)石块的密度为2.3×103kg/m3.
5.(2014遵义中考)如图所示的电路中,电源电压保持不变,小灯泡标有“9V 9W”的字样,当闭合S,S1,S2,断开S3时,灯泡正常发光,此时电流表示数为I,求:
(假设小灯泡的电阻始终保持不变)
(1)闭合S、S2,断开S1、S3时,电流表的示数与I相比变化了0.4A,则此时小灯泡的实际功率为多大?
(2)同时闭合四个开关,并将滑动变阻器的滑片P移到中点时,电流表的示数与I相比变化了0.6A,则滑动变阻器的最大阻值为多少?
(3)闭合S、S3,断开S1、S2,把滑动变阻器的滑片P分别移到a端和b端时,R1上消耗的电功率之比是多少?
解:
(1)①当闭合S、S1、S2,断开S3时,电路为L的简单电路,电流表测电路中的电流,
因灯泡正常发光,所以,电源的电压U=UL=9V,由P=UI可得,此时电路中的电流:
I=IL=PL,UL=9W,9V=1A,
由I=U,R可得,灯泡的电阻:
RL=UL,IL=9V,1A=9Ω;
②闭合S、S2,断开S1、S3时,R1与灯泡L串联,电流表测电路中的电流,
因电路中的总电阻大于灯泡的电阻,且电流表的示数与I相比变化了0.4A,
所以,此时电路中的电流:
I′=I-0.4A=1A-0.4A=0.6A,
此时小灯泡的实际功率:
PL′=(I′)2RL=(0.6A)2×9Ω=3.24W,
电路中的总电阻:
R=U,I′=9V,0.6A=15Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R1=R-RL=15Ω-9Ω=6Ω;
(2)同时闭合四个开关,并将滑动变阻器的滑片P移到中点时,灯泡与滑动变阻器最大阻值的一半并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,通过灯泡的电流仍为1A不变,则通过滑动变阻器的电流I滑=0.6A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,滑动变阻器的最大阻值:
Rab=2×U,I滑=2×9V,0.6A=2×15Ω=30Ω;
(3)闭合S、S3,断开S1、S2,把滑动变阻器的滑片
6.(2015遵义中考)如图所示电路,定值电阻R0=6Ω,灯L标有“6V 3W”字样,灯L的阻值及电源电压保持不变.闭合开关S,当滑动变阻器R的滑片P置于最左端时,电流表的示数为0.8A;滑片P置于最右端时,电流表的示数为0.55A.求:
(1)灯L正常工作时的电阻.
(2)滑动变阻器的最大阻值.
(3)滑动变阻器滑片P置于最右端,通电10s,灯L消耗的电能.
解:
(1)由P=U2,R可得,灯L正常发光时的电阻:
RL=U2L,PL=(6V)2,3W=12Ω;
(2)当滑动变阻器R的滑片P置于最左端时,定值电阻R0与滑动变阻器的最大阻值R并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,
所以,电流表的示数:
I=I0+IR=U,R0+U,R=U,6Ω+U,R=0.8A,即U,6Ω+U,R=0.8A……①,
滑片P置于最右端时,灯泡L与滑动变阻器的最大阻值R并联,电流表测干路电流,
则电流表的示数:
I′=IL+IR′=U,RL+U,R=U,12Ω+U,R=0.55A,即U,12Ω+U,R=0.55A……②,
由①-②可得:
U,6Ω-U,12Ω=U,12Ω=0.8A-0.55A=0.25A,
解得:
U=3V,
代入①式可得:
R=10Ω;
(3)滑动变阻器滑片P置于最右端,通电10s,灯L消耗的电能:
WL=U2,RLt=(3V)2,12Ω×10s=7.5J.
答:
(1)灯L正常工作时的电阻为12Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值为10Ω;
(3)滑动变阻器滑片P置于最右端,通电10s,灯L消耗的电能为7.5J.
7.(2016遵义中考)如图所示,电源电压保持不变,灯丝电阻不受温度影响,滑动变阻器的最大电阻为12Ω.当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,电压表示数为6V;当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,电流表的示数为2A.
(1)当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,电压表的示数是多少?
(2)电源电压是多少?
(3)S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L在10min内消耗的电能是多少?
解:
(1)当S、S1闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,灯L与R并联,电压表测量电流表两端的电压,因为电流表的内阻很小,所以电压表的时数为零(几乎为零).
(2)当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L与R串联,电压表测量R两端的电压,电流表测量电路电流;
电路中的电流:
I=IR=Ua,R=6V,12Ω=0.5A;
设灯L的电阻为RL,电源电压为U;
由串联电路电压规律和欧姆定律可得:
Ua+IRL=U,即6V+0.5A×RL=U……①,
当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,灯L与R并联,电流表测量干路电流;
由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则I=IL+I滑,即U,RL+U,12Ω=2A……②,
联立①②解得:
U=12V,RL=12Ω;
(3)当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L与R串联,此时电路电流为0.5A;
则灯L在10min内消耗的电能:
WL=I2RLt=(0.5A)2×12Ω×10×60s=1800J.
答:
(1)当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,电压表的示数是0;
(2)电源电压是12V;
(3)S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L在10min内消耗的电能是1800J.
8.(2017遵义中考)如图甲所示,灯泡L标有“6V 3W”字样,电源电压及灯丝电阻保持不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,变阻器R的最大阻值为100Ω.只闭合开关S、S1,移动滑片P的过程中,电流表示数与变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示,当滑片P在a点时,电压表示数为10V,电流表示数为Ia;只闭合开关S、S2,滑片P置于b点时,变阻器连入电路的电阻为Rb,电流表的示数为Ib,已知Rb∶R0=7∶3,Ia∶Ib=5∶4.求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻RL.
(2)只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数Ib.
(3)电源电压.
解:
(1)由P=U2,R可得,小灯泡正常工作时的电阻:
RL=U2额,P额=(6V)2,3W=12Ω;
(2)只闭合开关S、S1,R与R0串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,滑片P在a点时,电压表示数为10V,此时电流表示数为Ia;
由图像乙可知,当电流表示数为Ia时,滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω,
根据欧姆定律可得:
Ia=U滑,R滑=10V,20Ω=0.5A,
已知
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