初三电学专题训练

专题三综合应用题专题串讲归类探究课后作业第二轮专题突破专题串讲综合应用多以简答题和计算题的形式出现，它能较全面地反映学生综合所学知识分析和解决物理问题的能力，具有综合性、应用性等特点。简答题主要考查学生物理概念、物理原理、物理规律和语言叙述能力，要求学生能紧扣题中的已知条件，简明扼要地回答问题。综合应用题每个题的分值都很大，学生必须掌握好各种题型的解题方法和技巧。一、重点难点剖析综合应用包括电学综合、力学综合、力电综合、电热综合等等。二、解题思路及方法综合应用题和选择、填空题相比，更能真实、客观地反映学生对物理知识的掌握以及分析解决物理问题的能力，这也决定了解综合应用题时必须要有正确的步骤。第一步：认真审题。明确现象和过程，确定给出的条件或题目中隐含的条件。第二步：找关系。也就是针对题目内容分析综合，确定解决问题的方向，选择适合的规律和公式，找准相关物理量之间的关系。(一般是找能量或功的关系)第三步：列出表达式。这一步是在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系，根据公式或规律列出相应的表达式，并推导出待求物理量的计算式。第四步：代入数据求解。这一步是把所用到的已知物理量的单位统一后，把已知量的数据代入计算式中，通过正确运算，得出答案，同时对答案进行合理化验证，最后确定正确答案。归类探究类型之一电学综合初中电学部分的主要知识点包括：串并联电路的电流、电压、电功率特点；全电路和局部电路的欧姆定律；电功和电功率；焦耳定律。这些关系见下表。要想驾驭这类题目，下表中的知识点必须烂熟于胸。串联电路并联电路电流(I)I＝I1＝I2I＝I1＋I2电压(U)U＝U1＋U2U＝U1＝U2电阻(R)R＝R1＋R21/R＝1/R1＋1/R2电功(W)W＝UIt电功率(P)P＝W/t＝UI＝I2R＝U2/RP1/P2＝R1/R2P1/P2＝R2/R1欧姆定律I＝U/R，R＝U/I，U＝IRU1/U2＝R1/R2I1/I2＝R2/R1焦耳定律Q＝I2RtQ1/Q2＝R1/R2Q1/Q2＝R2/R1

一般来讲，电学的综合题也一定会涉及一个动态电路，而引起电路变化的原因常见的有4个：(1)滑动变阻器的使用；(2)开关状态的变化；(3)灯丝电阻随温度发生变化；(4)电源电压的变化。只要电路发生变化，其中的电流表、电压表多半也要随之变化，因此动态电路分析在这类题目中显得尤为重要。

如图Z3－1所示，电源两端电压U

保持不变。当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器接入电路的电阻为RA时，电压表的示数为U1，电流表的示数为I1，电阻R1的电功率为P1，电阻RA的电功率为PA；当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时，电压表的示数U2为2V，电流表的示数为I2，电阻RB的电功率为PB；当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器滑片P位于最右端时，电阻R2的电功率为8W。已知：R1∶R2＝2∶1，P1∶PB＝1∶10，U1∶U2＝3∶2。图Z3－1求：(1)电源两端的电压U；(2)电阻R2的阻值；(3)电阻RA的电功率PA。【思路分析】题目中最醒目的应该是电路图，读图也是我们审题的第一步，可以对题目有个大概的认识。可以提取的信息包括：有滑动变阻器和两个开关，S2闭合后电阻R1被短路，电压表也由测R1、R2的电压变为测R2的电压。文字内容一般包括三部分：1.电路的不同变化及相关的几个物理量，一般是字母表示，只有1～2个具体数值；2.已知条件，至少有两个比值关系；3.要求解的问题。因为文字和数量关系都比较多，这时候就需要边读题，边观察实物图，将实物图和文字信息转化成电路图和数量关系。电源电压不变，没有灯泡，电路的变化是滑动变阻器滑片滑动和开关通断引起的。解：情况一：只有开关S1闭合，滑动变阻器的阻值为RA，电流的路径只有一条，可判断这是一个串联电路，电压表测R1、R2的电压，等效电路如图甲所示。串联电路的电流是I1，那么根据上表中串联电路的特点，我们可以得到：U1＝I1(R1＋R2) ①例1答图情况二：当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时，仍是一个串联电路，R1被短路，电压表测R2两端电压，等效电路如图乙所示。此时电流为I2，我们可以得到：U2＝I2R2＝2V ④情况三：开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器滑片P位于最右端时，滑动变阻器的电阻为0，电压表测电源电压，等效电路如图丙所示。此时，R2两端电压为U2′，我们可以得到：因为R1∶R2＝2∶1，U1∶U2＝3∶2，结合①、④，可得I1∶I2＝1∶2；因为P1∶PB＝1∶10，结合②、⑤，可得R1＝2RB/5，所以，R2＝RB/5。以上内容与其说是物理问题，倒不如说是数学计算问题，若不怎么擅长数值计算，则成了主要的丢分点。不过，算不出来也没关系，必要的时候利用串并联电路的特点穿针引线，把已知条件和求解的问题联系起来，又可以得1～2分。根据图乙和串联电路的特点，U2/U＝R2/(R2＋RB)，可得U＝12V；根据图丙和串联电路特点，I3＝U/(R1＋R2)，结合⑥，可求R2＝2Ω，R1＝4Ω；由于电源两端电压U不变，所以I1(R1＋R2＋RA)＝

I2(R2＋RB)，解得RA＝18Ω；所以，I1＝U/(R1＋R2＋RA)＝0.5A，结合③，可得PA＝4.5W。【答案】(1)U＝12V

(2)R2＝2Ω

(3)PA＝4.5W。纵览整个过程，要解决这类问题，大体上可以分为分析电路、处理数据、解决问题三个阶段。分析电路是基础，导致电路变化的原因是什么，每一种变化里有几个用电器，是怎样的连接方式，电流表、电压表的位置又在哪里，弄清楚了这些问题，才能进一步列方程求解。而这里涉及的内容主要是电功率、焦耳热、电功以及电压、电流、电阻的表达式，要熟练。处理数据的过程是难点，这里出现的比值关系计算需要一定的技巧、耐心、细心。解决问题的阶段当然是关键，这时候电路中一些基础量(U、I、R)之间的关系已经初见端倪，需要我们根据串并联电路的特点和欧姆定律，将他们联系起来，求出未知量，这会儿需要的是经验，还有一定的方法。变式跟进1

(2015·宜昌)随着宜昌现代化学校创建工作的深入开展，全市各中小学多媒体硬件运用越来越多。某校共有15个教室，每个教室配有40W的照明灯10盏，300W的投影仪一台，100W的教学扩音系统一套，300W的电脑一台。(该校的供电电压为220V)(1)学生在操场上进行半小时的大课间体育活动时，若教室内的这些用电器没有关闭，那么这半小时内该校会浪费多少度电？(2)随着这些硬件的装配，需要对学校供电线路进行改造，下表是各种橡胶绝缘铜芯线在常温下的安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)，从安全角度考虑，该校应选择哪种导线作为干路导线？请通过计算后说明。导线规格导线横截面积S/mm2461016安全载流量I/A37476894(3)该校电路中的保险装置采用空气开关(如图Z3－2甲)，空气开关内有电磁铁和两个触点，制作触点的材料分别有铜或银。电路正常工作时两触点是连接在一起的，当电流过大时电磁铁将两个触点分开，切断电路(如图Z3－2乙)。从空气开关使用的寿命和安全角度考虑，应选择触点用______(选填“银”或“铜”)材料制作的空气开关，原因是____________________________________________________________________。(同样条件下，银的电阻比铜的电阻小)铜同样条件下，铜的电阻大，铜的熔断电流小，电流过大时能及时断开图Z3－2(3)同样条件下，铜的电阻小，铜的熔断电流小，电流过大时能及时断开，故应该选择铜材料做触点。答：(1)半小时内该校会浪费8.25度电；(2)从安全角考虑，该校应选择横截面积16mm2的导线作为干路导线。类型之二力学综合力学综合题一般包括的知识点比较多，分析过程复杂，步骤比较多，综合性强。受力分析、平衡力及相互作用力的知识是每个力学综合题必然涉及的。常见的力学综合题主要有两大类，一类是研究对象不多且物理过程相对简单，用公式法可以解决的问题；一类是相对复杂的组合机械类综合题。对于解决这类题的关键在于“如何‘拆分’组合机械中的物体”，也就是我们常说的“隔离”物体(研究对象)进行受力分析，这个环节很关键。对于拆分后的物体(研究对象)应该按照原装置的先后顺序(从左到右或从右到左)依次进行受力分析，这样做的好处是“相邻的两个物体间必有一个大小相等的力”，在列平衡方程时一般列出“这个力(大小相等的力)”等于其他力关系的方程，目的是将“这个力”带入下一个研究对象的力的平衡方程中，最终解方程或方程组。

某同学设计了一个自动冲刷厕所的水箱模型，这种水箱模型能把自来水管供给的较小流量的水储存到一定量后，自动开启放水阀门，冲刷便池中的污物。如图Z3－3是这种水箱模型的主要部件的截面示意图。图中水箱A是一个边长为50cm的正方体；浮筒B是一个质量为0.2kg的空心圆柱体，其底面积SB为80cm2，高为35cm；放水阀门C是一个质量可忽略的圆柱体，其底面积SC为55cm2，厚度d为1.5cm；放水阀门C能将排水管口恰好盖严，阀门上固定一根轻绳与浮筒相连，绳的长度l为10cm。(g＝10N/kg)求：(1)浮筒B所受的重力；(2)当水箱中水的深度为16.5cm时，放水阀门C尚未打开，此时浮筒B受到绳子的拉力为多少？(3)当水箱中的水深H至少为多少时，浮筒B刚好能将放水阀门C打开？图Z3－3解：(1)G＝mBg＝0.2kg×10N/kg＝2N；(2)浮筒B受力分析如图甲所示：设浮筒B浸入水中的深度为h：h＝16.5cm－(l＋d)＝16.5cm－(10cm＋1.5cm)＝5cm，由F浮＝GB＋F拉，得F拉＝F浮－GB＝ρ水gSBh－GB＝1.0×103kg/m3×10N/kg×80×10－4×5×10－2m3－2N＝2N；例2答图(3)设浮子B浸入水中的深度为h′时阀门C刚好被拉开，以B为研究对象，受力分析如图乙所示，得F浮′＝GB＋F拉′，以C为研究对象，受力分析如图丙所示，由平衡有F拉″＝F压，由相互作用力有F拉″＝F拉′，故有F浮′＝GB＋F压，即ρ水gSB(H－l－d)＝mBg

＋ρ水gSC(H－d)，解得H＝41.5cm。答：(1)浮筒B所受的重力为2N；(2)此时浮筒B受到绳子的拉力为2N；(3)H＝41.5cm。

如图Z3－4所示，是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过滑轮组打捞水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以0.3m/s的速度向右水平匀速运动。重物在水面下被提升的过程共用时50s，汽车拉动绳子的功率P1为480W。重物开始露出水面到完全被打捞出水的过程共用时10s，此过程中汽车拉动绳子的功率逐渐变大，当重物完全被打捞出水后，汽车的功率P2比P1增加了120W，且滑轮组机械效率为80%。忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：图Z3－4(1)重物浸没在水中所受浮力；(2)打捞前重物上表面受到水的压力；(3)被打捞重物的密度。解：以动滑轮和重物为研究对象，物体出水前后受力情况如图所示。一般的解题步骤如下：(1)用基本公式先求出基本的物理量；(如：F浮＝ρ液gV排

G物＝m物g＝ρ物gV物

F压＝pS＝ρ液gh深S)(2)明确研究对象(拆分组合机械)(3)对研究对象进行受力分析；(4)列出力的平衡方程；(5)解方程或方程组。变式跟进2

(2015·菏泽)如图Z3－5为我国拥有完全自主知识产权的一种越野车，其越野性能公认已经超越了“悍马”，坦克能去的地方它都能去，最大速度达100km/h。当越野车匀速爬上一高14m、长20m的陡坡时，机械效率为70%(g取10N/kg，汽车的质量按3650kg计算)。求：图Z3－5(1)越野车受到的重力；(2)越野车以最大速度行驶50km所需的时间；(3)越野车爬坡时的牵引力。类型之三力电综合题该题型一般以发电机、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。

电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势成为家庭常用的交通工具。如图Z3－6所示的这辆电动车自身重量为600N，两个车轮与地面的总接触面积为200cm2，车胎能承受的最大压强为2×105Pa。则：图Z3－6(1)该车的最大载重量是多大？(2)该车每次充电能储存电能3×106J，电能转化为机械能的效率为80%。若车以某一速度匀速行驶，受到的阻力是40N，求该车充一次电后，最多能跑多远？解：(1)该车车胎能承受的最大压力：F＝pS＝2×105Pa×200×10－4m2＝4×103N，该车的最大载重量：G＝4×103N－600N＝3.4×103N。变式跟进3

(2015·张家界)电动环保车因环保经济在各大旅游景区已广泛投入运营。如图Z3－7(1)所示的电动环保车，有关技术参数如下表。(1)

空车质量1200kg电动机额定功率5kW满载乘员10人电动机额定电压48V满载时轮胎与地接触面积4×250cm3最大车速18km/h电动机效率80%平路续驶里程≤180km根据技术参数和具体要求，求解下列问题：(g取10N/kg)(1)用图Z3－7(2)甲中的专用插线板给电动环保车充电，请在图Z3－7(2)乙中画出插线板内部开关和两插座的连线，并接入家庭电路，要求：①插线板上的开关可同时控制两插座的通、断；②开关接通时两插座都能提供220V电压。(2)(2)电动机以额定功率工作半小时消耗多少电能？(3)经检测电动环保车以额定功率匀速行驶时，受到的阻力与质量的关系如图Z3－7(3)所示，若电动环保车满载时，每个乘员大约60kg，求车在行驶过程中受到的阻力。(3)(4)该车充一次电储存了2.7×108J的电能，电动环保车将电能转化为机械能的效率为80%，若该车满载时以额定功率匀速行驶，则充电一次最多可连续行驶多长的路程？解：(1)根据家庭电路的连线规则和用电器的使用原则，连接电路如下图：变式跟进3答图(2)电动机以额定功率工作半小时消耗的电能W电＝Pt＝5000W×0.5×3600s＝9×106J；(3)10个人的质量m人＝60kg×10＝600kg，所以人和车的总重量m总＝600kg＋1200kg＝1800kg，由图可知：m＝1800kg时，Ff＝1800N；答：(1)见上图；(2)电动机以额定功率工作半小时消耗9×106J电能；(3)车在行驶过程中受到的阻力是1800N；(4)充电一次最多可连续行驶120km的路程。类型之四电热综合计算题该题型一般以电热器为载体，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，热能发电则是试题的另一个侧面。 (2015·东营)无内胆饮水机——管线机的电路原理如图Z3－8，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态(“断开”或“闭合”),可以选择出温水或开水。该管线机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1100W。已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)，水的密度ρ＝1×103kg/m3，g取10N/kg。求：图Z3－8(1)“温、开水选择开关”的状态和出温水、开水的对应关系如何？(2)饮水机正常工作，出开水时电热丝中的电流是多少？电热丝R0的电阻是多少？(3)现在需要100℃的开水500mL，已知水的初温是20℃，水需要吸收多少热量？如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多少时间？解：(1)当选择开关闭合时，电阻R1短路，电路中的总电阻小，由公式P＝U2/R可知，电热器的功率大，出开水。当选择开关断开时，电阻R1、R0串联，电路中的总电阻大，由公式P＝U2/R可知，电热器的功率小，出温水。(3)水吸收的热量Q