物 理
班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
(物理试卷共四大题23小题,满分90分,物理与化学的考试时间共120分钟。)
一、填空题(每空2分,共26分。)
1.(2020·沈阳)在学校走廊的墙壁上,贴着“禁止大声喧哗”的提示语。从物理学的角度来看,
“大声”描述的是声音的___________(选填“音调”、“响度”或“音色”)。
2. (2020·哈尔滨)在研究“固体熔化过程的规律”和“沸腾的规律”实验中,晶体熔化和液体沸
腾过程中的共同点是 。
3.(2020·南充)如图,在舞蹈室的墙面上装有一块平面镜,王老师用一激光笔从S点照向镜面,
在地面上P点看到一光斑,请用平面镜成像特点完成光路图。
4.(2020·苏州)小明用力将足球踢出后,足球在空中持续飞行一段时间,这是因为足球具有 ;
5.(2020·怀化)如图所示,用滑轮组将重为100 N的物体匀速提升3m,拉力F所做
的总功为400 J,则在这个过程中拉力F做了 的机械效率是 。
J的有用功,该滑轮组
6.(2020·西宁)如图所示,3个电阻值均为10Ω的电阻R1、R2、R3串联后接
在电压恒定为U的电路中,某同学误将一只电流表并联在电阻R2两端,发现电流表的示数为1.5A,据此可推知电源电压U为 V;若用一只电压表代替电流表并联在R2两端,则电压表的示数为 V。
7.(2020·朝阳)掷实心球是中考体育加试的一个项目,抛出去的实心球从最
高点下落的过程中,重力势能越来越 (填“大”或“小”)。
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8.(2020·长春)如图所示,闭合开关S,小磁针静止时N极指向 (选填“左”或
“右”)。
9.(2020·齐齐哈尔)如图所示是探究电流通过导体产生热量与电阻关系的装置。通电前,两侧U
形管中水面相平,深度均为8cm,则8cm深水柱产生的压强为 Pa.通电后,当电路中电流为0.8A时,通电时间50s,电阻R2产生的热量为 J。
R1
R2
10. (2020·安徽)如图,用细线将小钢球悬挂起来,让其在竖直平面内左右摆动。忽略空气阻力,
在图上画出小钢球摆动到B点时所受力的示意图。
二、选择题(每小题3分,共21分;每小题给出的四个选项中,只有一个符合题意。) 11.(2020·南通)小红坐在匀速行驶的小汽车内,发现前方路旁停着一辆普通大客车,观测到自己
经过大客车的时间约为1s,则小汽车的速度最接近于( ) A.10km/h B.40km/h C.70km/h D.100km/h
12.(2020·福建)下列实例中,属于通过做功改变物体内能的是( )
A.搓手会发热 C.晒太阳取暖
B.用冷水冷却热鸡蛋 D.给热咖啡加冰降温
13. (2020·烟台)如图所示的是小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中的一次实验操作
情景,这时烛焰在光屏上成清晰的像。若将烛焰移动到距离凸透镜15cm处,调节光屏,在光屏上可
0 cm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2 / 17
得到( ) A.倒立缩小的实像 C.倒立放大的实像
B.倒立等大的实像 D.正立放大的虚像
(2020·天津)如图所示,人坐在小船上,在用力向前推另一艘小船时,人和自已坐的小船却向14.
后移动,该现象说明了( ) A.力能使物体发生形变 C.力的作用效果与力的大小有关
B. 物体间力的作用是相互的 D.力的作用效果与力的作用点有关
15.(2020·菏泽)下列电路中两个灯泡都能够工作的是( )
A B C D
16.(2020·邵阳)如图所示,要使L1与L2串联,在“〇”处接入电流表或电压表,测量电路中的
电流、L1两端的电压。以下做法正确的是( ) A.a为电流表,b为电流表 B.a为电压表,b为电流表 C.a为电流表,b为电压表 D.a为电压表,b为电压表
17.(2020·德阳)如图所示的电路,电源电压保持不变,R为定值电阻。下列说法正确的是( )
A.开关闭合前,电压表和电流表均无示数
B.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,电压表的示数变小 C.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,R的功率变大
D.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,电压表与电流表示数的比值变小
三、实验题(每空2分,共20分。)
18、(2020·济宁)小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感
觉越明显,由此激发了他想研究水的压管强特点的想法。
(1)图甲中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说
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明 。
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据。 根据表中的数据,请回答下列问题
图甲 图乙
序号 1 2 3 4 5 深度/cm 5 5 5 10 15 橡皮膜方向 朝上 朝下 朝侧面 朝侧面 朝侧面 压强计左右液面高度差/cm 4.9 4.9 4.9 9.7 14.6 ①比较前三组数据,可得出的结论: 。 ②比较序号 的三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大。
(3)早在18年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图乙所示。结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强 与 无关
19、(2020·莱芜)在“探究物质的吸热能力”的实验中,实验装置如图所示:
(1)实验过程中温度计的玻璃不要碰到烧杯底部、侧壁和 ;
(2)实验中必须要选取初温相同且 (选填“质量”或“体积”)相等的甲、乙两种液体; (3)根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时间变化的图象,如图丙所示,则 的吸热能力更强;
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20、(2020·安顺)小军同学在“测定小灯泡电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材和电路,其
中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω)
(1)为了能够顺利完成该实验探究,下列两种规格的滑动变阻器应选用 (选填“A”或“B”)。
A.“10Ω 5A”的滑动变阻器 B.“50Ω 0.5A”的滑动变阻器
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,若电路只有一处故障,则故障原因是 。
(3)根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象(如图乙所示),分析图象可知:小灯泡的额定功率为 W。
四、计算题(第21题4分,第22题9分,第23小题10分,共23分;解答要有必要的公式和过程,只有最后答案的不能得分。)
21、(2020·南京)2020年,我国航天事业取得了世界瞩目的又一项成就——“玉兔二号”月球车
成功登陆月球背面。图示为科技馆展厅内“玉兔二号”月球车的模型,质量为36kg。 (1)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力为多少牛?(g取10N/kg) (2)若车轮与地面的总接触面积为400cm,则车对地面的压强为多少帕?
2
22、(2020·大连)如图所示是调温型电熨斗的简化电路图,它的工作电
压为220V。R1和R2均为电熨斗底板中的加热元件,R2的阻值为61.6Ω,只闭合S1时为低温档,电功率为440W.同时闭合S1和S2时为高温档,试求:
(1)低温档工作时,电路中的电流是多少? (2)电阻R1的阻值是多少?
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(3)高温档的电功率是多少?
(2020·泸州)庆祝中国人民海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图中23、
093改进型攻击核潜艇于2020年4月27日公开亮相,进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8×10kW,完全下潜到海面下后的排水量为6.8×10t(取海水密度ρ=1×10kg/m、g=10N/kg)。问:
4
3
3
3
(1)该潜艇悬浮时,其上一面积为0.05m的整流罩距海面深度为200m,此时整流罩受到海水的压力为多少?
(2)若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80%,该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时,受到的水平推力为1.6×106N,此时潜艇的巡航速度为多少?
(3)该潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.5×10m,此时潜艇的总重量是多少?
33
2
解析与答案
一、填空题(每空2分,共26分。)
1.(2020·沈阳)在学校走廊的墙壁上,贴着“禁止大声喧哗”的提示语。从物理学的角度来看,“大声”描述的是声音的____(选填“音调”、“响度”或“音色”); 【答案】响度;
【解析】在公共场所禁止大声喧哗,这里的“大声”是指声音的响度大;
2. (2020·哈尔滨)在研究“固体熔化过程的规律”和“沸腾的规律”实验中,晶体熔化和液体沸腾过程中的共同点是 。 【答案】吸收热量,温度保持不变
【解析】由于晶体熔化过程和液体沸腾时都需要吸收热量,而温度却不再改变,所以他们的共同点是:吸收热量,温度不变。
3.(2020·南充)如图,在舞蹈室的墙面上装有一块平面镜,王老师用一激光笔从S点照向镜面,在地面上P点看到一光斑,请用平面镜成像特点完成光路图。
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【答案】见解析
【解析】根据平面镜成像的原理:像点、入射点、反射光线上的P在同一条直线上,即可完成光路。根据像与物体关于平面镜对称先作出S的像点S',连接S'P,与平面镜的交点即为入射点,再连接
S与入射点连线为入射光线,P与入射点连线为反射光线,如图所示:
4.(2020·苏州)小明用力将足球踢出后,足球在空中持续飞行一段时间,这是因为足球具有 .
【答案】惯性 【解析】
踢出去的足球,离开脚后,由于惯性,足球仍在空中保持原来的运动状态能够继续飞行一段距离; (1)物体能够保持原来运动状态不变的性质叫做惯性,任何物体都具有惯性。
5.(2020·怀化)如图所示,用滑轮组将重为100 N的物体匀速提升3m,拉力F所做的总功为400 J,则在这个过程中拉力F做了
J的有用功,该滑轮组的机械效率是 。
【答案】300;75%
【解析】(1)拉力做的有用功:W有用=Gh=100N×3m=300J;
W有用300J
(2)W总=400J,滑轮组的机械效率:η=W总 =400J =75%
6.(2020·西宁)如图所示,3个电阻值均为10Ω的电阻R1、R2、R3串联后接在电压恒定为U的电路中,某同学误将一只电流表并联在电阻R2两端,发现电流表的示数为1.5A,据此可推知电源电压
U为 V;若用一只电压表代替电流表并联在R2两端,则电压表的示数为 V。
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【答案】30;10
【解析】(1)当电流表并联在R2两端时,电路为R1、R3串联,电流表测电路中的电流, 根据欧姆定律可得:
电源的电压U=I(R1+R3)=1.5A×(10Ω+10Ω)=30V;
(2)电流表换成了电压表时,三电阻串联,电压表测R2两端的电压, 电路中的电流:
U30V
I′=R1+R2+R3=10Ω+10Ω+10Ω=1A,
电压表的示数U2=I′R2=1A×10Ω=10V。
7.(2020·朝阳)掷实心球是中考体育加试的一个项目,抛出去的实心球从最高点下落的过程中,重力势能越来越 (填“大”或“小”)。 【答案】小
【解析】抛出去的实心球从最高点下落的过程中,质量不变高度不断变小,故重力势能越来越小。 8.(2020·长春)如图所示,闭合开关S,小磁针静止时N极指向 (选填“左”或“右”),
【答案】左
【解析】根据右手定则,电流方向向上,因此电磁铁的N极向左,根据同极相斥,异极相吸,小磁针N极指向左.
9.(2020·齐齐哈尔)如图所示是探究电流通过导体产生热量与电阻关系的装置。通电前,两侧U形管中水面相平,深度均为8cm,则8cm深水柱产生的压强为 Pa.通电后,当电路中电流为0.8A时,通电时间50s,电阻R2产生的热量为 J。
R1
R2
8 / 17
【答案】800;320
【解析】根据p=ρgh求出水柱产生的压强;根据Q=I2Rt求出电流通过R2产生的热量。 由题知,水的深h=8cm=0.08cm,
所以产生的压强:p=ρgh=1.0×10kg/m×10N/kg×0.08m=800Pa;
由图知,两电阻丝串联,所以通过R2的电流为0.8A,R2=10Ω,通电时间t=50s,R2产生的热量:
3
3
Q2=I2R2t=(0.8A)2×10Ω×50s=320J。
10. (2020·安徽)如图,用细线将小钢球悬挂起来,让其在竖直平面内左右摆动。忽略空气阻力,在图上画出小钢球摆动到B点时所受力的示意图。
【答案】如图所示:
【解析】忽略空气阻力,小钢球在B点只受到重力和拉力的作用,重力的方向竖直向下,拉力的方向沿绳子向上;过球心作竖直向下的重力G和沿绳子斜向上的拉力F,如图所示。
二、选择题(每小题3分,共21分;每小题给出的四个选项中,只有一个符合题意。)
11.(2020·南通)小红坐在匀速行驶的小汽车内,发现前方路旁停着一辆普通大客车,观测到自己经过大客车的时间约为1s,则小汽车的速度最接近于( ) A.10km/h B.40km/h C.70km/h D.100km/h 【答案】B
s10m
【解析】一辆普通大客车的长度约为10m,则小红的速度v= t =1s=10m/s=36km/h,则最接近于B
选项。
12.(2020·福建)下列实例中,属于通过做功改变物体内能的是( )
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A.搓手会发热 C.晒太阳取暖 【答案】A
B.用冷水冷却热鸡蛋 D.给热咖啡加冰降温
【解析】双手因摩擦而发热属于做功改变内能,故A正确;用冷水冷却热鸡蛋、晒太阳取暖、给热咖啡加冰降温都是通过热传递改变了物体的内能,故BCD错误。
13. (2020·烟台)如图所示的是小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中的一次实验操作情景,这时烛焰在光屏上成清晰的像。若将烛焰移动到距离凸透镜15cm处,调节光屏,在光屏上可得到( )
0 cm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 A.倒立缩小的实像 B.倒立等大的实像
C.倒立放大的实像 D.正立放大的虚像 【答案】C
【解析】由图片可知,此时物距u=50cm-22cm=28cm,像距v=75cm-50cm=25cm,物距大于像距,成倒立、缩小的实像,满足:u>2f、2f>v>f,即:28cm>2f,2f>25cm>f,解得,凸透镜焦距:14cm>f>12.5cm,将蜡烛移动到距凸透镜15cm处,2f>u′>f,成倒立、放大的实像。
14.(2020·天津)如图所示,人坐在小船上,在用力向前推另一艘小船时,人和自已坐的小船却向后移动,该现象说明了( )
A.力能使物体发生形变 C.力的作用效果与力的大小有关 【答案】B B. 物体间力的作用是相互的 D.力的作用效果与力的作用点有关
【解析】把另一只小船推开的同时自己坐的小船则向相反的方向运动,说明物体间力的作用是相互的,故B正确,故ACD错误。
15.(2020·菏泽)下列电路中两个灯泡都能够工作的是( )
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A B C D 【答案】B
【解析】(1)开关能同时控制两盏灯,电路可以是串联,也可以是并联,但是并联时开关必须接在干路上。 (2)串联电路中,电流只有一条路径,各元件相互影响,不能工作;并联电路中,电流有多条路径,各元件互不影响,能够工作。
A、当两开关同时闭合,两个灯泡同时工作;只闭合S,上面灯泡单独工作,但下面的灯泡不能单独工作,故A不符合题意;
B、当三开关同时闭合,两个灯泡同时工作;只闭合S和S1,上面灯泡单独工作;只闭合S和S2,下面灯泡单独工作,故B符合题意;
C、闭合开关S,两个灯泡同时工作,但不能让两个灯泡单独工作,故C不符合题意;
D、当两开关同时闭合,两个灯泡同时工作;只闭合S,下面灯泡单独工作,但上面的灯泡不能单独工作,故D不符合题意。
16.(2020·邵阳)如图所示,要使L1与L2串联,在“〇”处接入电流表或电压表,测量电路中的电流、L1两端的电压。以下做法正确的是( )
A.a为电流表,b为电流表 C.a为电流表,b为电压表 【答案】B
B.a为电压表,b为电流表 D.a为电压表,b为电压表
【解析】电压表应并联使用,如果将电压表串联在电路中,电路中将没有电流;电流表应串联使用,如果将电流表与被测电路并联,则会造成被测用电器短路。
由图可知,a表跟灯泡L1并联,所以a应为电压表;b表串联在电路中,所以b应为电流表,此时电流表测量电路中的电流,电压表测量L1两端的电压。
17.(2020·德阳)如图所示的电路,电源电压保持不变,R为定值电阻。下列说法正确的是( )
11 / 17
A.开关闭合前,电压表和电流表均无示数
B.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,电压表的示数变小 C.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,R的功率变大
D.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,电压表与电流表示数的比值变小 【答案】B 【解析】
A、开关闭合前,电路处于开路状态,则电流表没有示数;但电压表的两个接线柱通过变阻器与电源的正负极相连通,此时电压表测量电源电压,所以电压表有示数;故A错误;
B、开关闭合后,定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表A测电路中的电流,电压表测定值电阻R两
U端的电压;滑片P向右移动的过程中,变阻器接入电路中的电阻变大,总电阻变大,由I=R可知,电路中的电流变小;根据U=IR可知,定值电阻R两端的电压变小,即电压表的示数变小,故B正确; C、开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,定值电阻两端的电压减小,电路中电流减小了,根据P=UI知,R的功率变小,故C错误;
D、由欧姆定律可知,电压表与电流表示数的比值为定值电阻的阻值,所以,电压表与电流表示数的比值不变,故D错误。
三、实验题(每空2分,共20分。)
18、(2020·济宁)小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压管强特点的想法。
(1)图甲中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说明 。
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据。 根据表中的数据,请回答下列问题
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图甲 图乙
序号 1 2 3 4 5 深度/cm 5 5 5 10 15 橡皮膜方向 朝上 朝下 朝侧面 朝侧面 朝侧面 压强计左右液面高度差/cm 4.9 4.9 4.9 9.7 14.6 ①比较前三组数据,可得出的结论: 。 ②比较序号 的三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大。
(3)早在18年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图乙所示。结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与 无关
【答案】(1)液体对容器侧壁和底部都有压强;(2)①同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;②3、4、5;(3)液体质量;
【解析】(1)图1中利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后,我们看到底部和侧壁的橡皮膜都会凸起,由此可说明:液体对容器侧壁和底部都有压强;
(2)①比较序号为1、2、3的三组数据,橡皮膜的朝向不同,其它条件相同,可得出的结论是:同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;
②比较序号3、4、5的三组数据,液体的深度不同,其它条件相同,可得出的结论是:同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大;
(3)物理学家帕斯卡他只用了几杯水,就把木桶撑破了,此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与液体质量无关;
19、(2020·莱芜)在“探究物质的吸热能力”的实验中,实验装置如图所示:
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(1)实验过程中温度计的玻璃不要碰到烧杯底部、侧壁和 ;
(2)实验中必须要选取初温相同且 (选填“质量”或“体积”)相等的甲、乙两种液体; (3)根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时间变化的图象,如图丙所示,则 的吸热能力更强;
【答案】(1)电热丝(或电加热器) (2)质量 (3)乙
【解析】(1)实验过程中温度计的玻璃不要碰到烧杯底部、侧壁和电热丝(或电加热器),如果接触,则测量温度有差异;
(2)根据转换法和控制变量法,实验中应选用规格相同的电加热器分别给初温相同且质量相等的甲、乙两种液体加热;
(3)由图可知,乙液体升温慢,故乙的吸热能力更强;
20、(2020·安顺)小军同学在“测定小灯泡电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材和电路,其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω)
(1)为了能够顺利完成该实验探究,下列两种规格的滑动变阻器应选用 (选填“A”或“B”)。 A.“10Ω 5A”的滑动变阻器 B.“50Ω 0.5A”的滑动变阻器
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,若电路只有一处故障,则故障原因是 。
(3)根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象(如图乙所示),分析图象可知:小灯泡的额定功率为 W。
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【答案】(1)B;(2)小灯泡断路;(3)0.625;
UL2.5V【解析】解:(1)灯泡正常工作时电流为IL=RL= 12Ω≈0.2A.测定灯泡功率的实验中,灯泡与滑
动变阻器串联,根据串联电路电压特点得,灯泡正常工作时,滑动变阻器两端电压为:U滑
=U-UL
UU滑3.5V
=6V-2.5V=3.5V,由I=R可得滑动变阻器电阻为:R滑= IL= 0.2A=17.5Ω.滑动变阻器应选“5
0Ω 0.5A”的滑动变阻器,故选B;
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,可能是灯泡短路或电路存在断路造成的,电流表无示数,说明电路存在断路;电压表示数有示数,说明与电压表并联的灯泡断路; (3)根据图乙知,当电压为额定电压U=2.5V时,电流I=0.25A, 小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
四、计算题(第21题4分,第22题9分,第23小题10分,共23分;解答要有必要的公式和过程,只有最后答案的不能得分。)
21、(2020·南京)2020年,我国航天事业取得了世界瞩目的又一项成就——“玉兔二号”月球车成功登陆月球背面。图示为科技馆展厅内“玉兔二号”月球车的模型,质量为36kg。 (1)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力为多少牛?(g取10N/kg) (2)若车轮与地面的总接触面积为400cm2,则车对地面的压强为多少帕?
【答案】(1)360N;(2)9×103Pa。
【解析】(1)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力等于其重力,利用G=mg求出;
F(2)已知压力和受力面积,利用p=S计算车对地面的压强。
解:(1)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力:
F=G=mg=36kg×10N/kg=360N。
(2)车对地面的压强:
F360N
p=S= 4×10-2m2=9×103Pa。
22、(2020·大连)如图所示是调温型电熨斗的简化电路图,它的工作电压为220V。R1和R2均为电
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熨斗底板中的加热元件,R2的阻值为61.6Ω,只闭合S1时为低温档,电功率为440W.同时闭合S1和S2时为高温档,试求:
(1)低温档工作时,电路中的电流是多少? (2)电阻R1的阻值是多少? (3)高温档的电功率是多少? 【答案】(1)2A(2)48.4Ω(3)1000W
【解析】(1)只闭合S1时为低温档,电功率为440W, 由P=UI可得,
P低440W
电路中的电流: I= U= 220V=2A;
U(2)只闭合S1时,R1与R2串联,电熨斗处于低温档, 由I= R 可得, U220V
电路的总电阻: R=I=2A=110Ω, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电阻R1的阻值: R1=R-R2=110Ω-61.6Ω=48.4Ω;
(3)同时闭合S1和S2时,电路为R1的简单电路,电熨斗处于高温档, 则高温档的电功率:
U2(220V)2
P高= R= 48.4Ω= 1000W。
23、(2020·泸州)庆祝中国人民海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图中093改进型攻击核潜艇于2020年4月27日公开亮相,进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8×104kW,完全下潜到海面下后的排水量为6.8×103t(取海水密度ρ=1×103kg/m3、g=10N/kg)。问:
(1)该潜艇悬浮时,其上一面积为0.05m2的整流罩距海面深度为200m,此时整流罩受到海水的压力为多少?
(2)若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80%,该潜艇在海面下以最大核动力功率水平
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巡航时,受到的水平推力为1.6×106N,此时潜艇的巡航速度为多少?
(3)该潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.5×103m3,此时潜艇的总重量是多少? 【答案】(1)1×105N(2)14m/s(3)5.3×107N。 【解析】
(1)潜艇下潜到200m深处时,h=200m;
此时整流罩所受海水的压强:p=ρgh=1.0×10kg/m×10N/kg×200m=2×10Pa。
3
3
6
F整流罩的面积:S=0.05m,由p=S变形得,整流罩所受压力为:
2
F=pS=2×106Pa×0.05m2=1×105N。
(2)最大核动力功率:P总=2.8×104kW=2.8×107W;
P有用
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根据η=P总可得:有用功率:P有用=ηP总=80%×2.8×10W=2.24×10W; P有用2.24×107W
由P=Fv得潜艇的巡航速度:v=F = 1.6×106N =14m/s;
m排6×103×103kg
(3)完全下潜到海面下后的排水量为6.8×103t,则V=V排=ρ水 =1.0×103kg/m3 =6.8×103m3。
潜艇浮出海面处于漂浮时,排开水的体积V排′=V-V露=6.8×10m-1.5×10m=5.3×10m, 根据漂浮条件和F浮=ρ液gV排可得,此时潜艇的总重量:
33
33
33
G=F浮=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.3×103m3=5.3×107N。
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