浙江省科学中考三轮冲刺物理综合计算

2023—2024学年浙江中考科学物理综合计算一、力热综合计算1、新能源汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号电动汽车，其装备的蓄电池的电容量为120kw.h。当电动机的输出功率为150kW时，电动汽车以108km/h的速度做匀速直线运动，在行驶过程中电动车所受的阻力大小保持不变（已知汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg。求：（1）行驶过程中电动车所受的阻力大小；（2）已知电动机将电能转化成机械能的效率为，充满电的电动汽车最多可以运动多远？（3）若将电动车换成燃油车，燃油发动机的工作效率约为30%，则匀速行驶第（2）问中同样的距离，燃油车需要消耗多少千克汽油？(结果保留两位小数）2、如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？（2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？（3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？（4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？（5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。二、压强浮力综合计算3、如图所示，体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中（绳子重力不计）．求：

（1）木块此时受到浮力．

（2）木块的重力．

（3）剪断绳子，木块静止时排开水的体积．4、小红用菜盆盛水清洗樱桃时，将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃，当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后，发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟，她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2，空盒A底面积为100cm2，金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底，当空盒A漂浮在水面上时，盒底浸入水中1cm深。整个实验中，水槽里的水未溢出。（ρB=7.0×103kg/m3）（1）空盒A漂浮在水面上时，求盒底部受到水的压强大小；（2）求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小；（3）小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时，求盒A受到的浮力的大小；（金属块B上附着的水忽略不计）（4）第（3）问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降？请算出水槽里水位变化的高度。三、简单机械计算5、如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景，该平台结构简图如图乙所示。其中吊篮和动滑轮质量为60kg，吊篮由电动机控制升降。在某次吊升过程中，两名工人及所带工具总质量200kg，30s内吊篮匀速上升6m，电动机对钢丝绳的拉力为750N。g取10N/kg，求：

（1）本次吊升过程中的有用功；

（2）本次吊升过程中的机械效率（小数点后保留一位）；

（3）计算分析该平台中钢丝绳的重力及各处摩擦能否忽略？在平台各器材不可替换的情况下，欲提高该平台使用时的机械效率，可采用什么方法？（说出一种方法即可）况下，欲提高该平台使用时的机械效率，可采用什么方法？（说出一种即可）6、俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图23甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，她的身体与地面平行，可抽象成如图23乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。（1）图23乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小；（2）图24所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时她的身体姿态与图23甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。7、如图甲所示的隐形床因美观且节约空间的特点，近些年备受年轻人喜爱。其工作原理和物理有着密不可分的关系。将隐形床处于水平位置时的结构进行简化，取其部分可抽象成如图乙所示的模型。隐形床可围绕O点转动，把床架和床垫看成一个整体，床两侧各装一根液压杆连接在床架上B处和墙体上A处，通过控制液压杆的开关可以在10秒内收起床体。已知床架上B处与O点的距离为0.5m，床的长度为2m，整个床体（包含床垫）质量约为80kg，整个床体厚度为0.2m。求：（g取10N/kg）

（1）图乙中液压杆和床架构成了______杠杆；

（2）当收起床体时，每个液压杆至少要提供多大的力？

（3）计算液压杆收起床体过程中，对床体做功的功率大小？

8、如图甲所示，电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个档位可以调节对绳子自由端施加的力F大小；在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小。求：（1）0～2s拉力F所做的功是多少？（2）2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为75%，则重物和动滑轮的重力分别是多少？四、电热综合计算9、某电热砂锅的简化电路如图甲。R1、R2为发热电阻,S为旋转开关,a、b、cd为触点,通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换,工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾,再用低档持续加热食物,使食物“汤浓味鲜”。（1）高档加热时,开关S应旋至触点(选填:“ab”、“bc”或“cd”)位置。（2）某次烹饪一共用时6小时,电功率与加热时间的关系如图乙所示,则本次烹饪共消耗多少电能?（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为多少?（4）生活中,有时也会选择电压力锅烹饪,因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物,通常比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度,结合所学知识对电压力锅能省电作出解释。10、商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，该空气炸锅加热部分的简化电路如图丙所示，其额定电压为220V，定值电阻R1和R2为发热体，R1＝40Ω，R2＝110Ω。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节（S1、S2不会同时闭合），高温挡额定功率为1650W。（1）当空气炸锅处于低温挡时，开关（选填“S1”、“S2”或“S3”）闭合。（2）高温挡正常工作100s，电流产生的热量为J。（3）计算中温挡额定功率。（4）该空气炸锅单独工作时，使用前后表盘示数如图甲、丁所示，计算该空气炸锅的实际功率（已知商用电费为0.75元/kW•h）。11、如图甲所示，是某品牌的“无油空气炸锅”，其原理是利用循环的热空气流加热食物，工作电路如图乙所示。使空气循环流动的电风扇标有“220V40W”的字样，R1为加热空气的电阻丝，滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω，该电路的最大总功率为1250W。在某次烤薯条的过程中，定时开关始终闭合，温控开关闭合5min然后断开1min，如此循环，求：（不考虑温度对电阻的影响）（1）R1阻值为多大？（2）当空气炸锅低挡工作时，求空气炸锅低挡发热功率；（3）空气炸锅高挡工作6min时，电路消耗的电能。五、电磁综合计算12、某物理学习小组设计了一个机械自动拉开开关，如图1所示．该装置主要由滑轮组，重物C、铁块D、电磁铁E以及杠杆AB和控制电路组成，重物C通过细绳与动滑轮Q相连，重物C、铁块D分别通过支架固定在杠杆AB两端，支架与杠杆垂直．杠杆的B端置于水平台面上，杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动，自动拉开开关被拉开前，杠杆在水平位置处于平衡状态，已知滑轮Q的质量为0.2kg，OA：OB=3：1，重物C、铁块D的质量分别为1.5kg和3kg，若刚好拉开开关所需的拉力T为6N，D的正上方有一电磁铁，它对D的吸引力大小F与通过的电流I的关系（如图2所示），电源电压为12V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，不计电磁铁电阻，不计细绳、杠杆的重力和一切摩擦，g取10N/kg．求：

（1）当控制电路上的电键S断开，杠杆B端对水平台面的压力刚好为零时，与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是多少？

（2）闭合控制电路上的电键S后，当变阻器的滑片移到中点时，自动拉开开关刚好被拉开，则保护电阻R0的电阻值是多少？13、图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：

（1）将5×103kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg·℃）；

（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；

（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？

14、电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具。电梯的简易结构如图甲所示，电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧，在电梯半载时（半载指最大载重的一半），轿厢总重和配重的重力基本相等。满载上升时，主电动机提供动力，驱动轿厢。某商业大厦安装的观光电梯（该商业大厦每天营业时间为12h），其相关参数如表：额定电压/V220额定运行功率/kW25待机功率/kW1最大载重/N4000轿厢质量/kg500为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图乙所示，控制电路的电源电压U为12V，压力传感器的电阻R与所受压力F的关系图象如图丙所示，电磁继电器阻值可忽略。当控制电路中的电流大于0.2A时，会启动警报系统，同时无论如何按压电梯控制器，门电动机均不工作。为便于观光，电梯的外壁采用玻璃材料，主要是因为玻璃有较好的___________性。该观光电梯配重的重力约为___________N。下列有关该电梯的说法中，正确的是___________。主电机与钢丝绳之间的摩擦为有害摩擦B．超载自动报警系统中电磁铁的右端为S极C．电梯满载上行时，电动机需顺时针转动D．报警电铃的工作原理是电磁感应控制电路中R0=___________Ω。若使用一段时间，电梯未满载就报警，则说明R0的阻值变___________（选“大”或“小”）。（5）若该商业大厦每天电梯运行时间为3.5h，设电梯均在额定功率下运行，则该观光电梯平均每天耗电多少kW•h？参考答案：1、解：（1）电动汽车的速度v=108km/h=30m/s，根据P=W/t=FS/t=FV，电动汽车做匀速直线运动时的牵引力为F=P/V=150×103w/30m/s=5000N，匀速直线行驶时，电动车所受到的阻力大小与牵引力是一对平衡力，大小相等，即f=F=5000N；（2）电动机将电能转化成的机械能为w机械能=W电能.η=120kwh×80%=96kwh=9600W×3600s=3.456×108J，故电动汽车最多可行驶的距离为s=W机械能/F=3.456×108J/5000N=69120m；（3）燃油车行驶相同的距离需要克服的阻力所做的功为w=w机械能=3.456×108J，燃烧的燃油的质量为m=Q放/q=W/qη=3.456×108J/(4.6×107J/kg×30%）≈25.04kg。2、解：（1）压路机在这次压路作业中运动的距离S=Vt=0.2m/s×10×60s=120m（2）水箱中水的质量m水=ρV=1.0kg/m3×15×103cm3=15000g=15kgG水=m水g=15kg×10N/kg=150N压路机的重力G压路机=m压路机g=550kg×10N/kg压路机静止时对水平地面的压力等于自身重力加上水的重力F=G压路机+G水=5500N+150N=5650N该压路机对水平地面的压强P=F/S=5650N/0.02m2=2.825℃105Pa（3）由于压路机匀速前进，受到的牵引力和阻力是一对平衡力F牵=f=0.4G总=0.45650N=2260N压路机做的功W=F牵×S=2260N×120m=2.712×105J（4）柴油完全燃烧释放的热量Q放=W/η=2.712×105J/30%=9.04×105J消耗柴油的质量m柴油=Q放/q=9.04×105J/4×107J/kg=0.0226kg（5）水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃×15kg×（80℃20℃）=3.78×106J3、解：（1）木块体积V=200cm3=2×104m3，所以木块完全浸没在水中时，V排=V=2×104m3，则受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×104m3=2N．（2）木块在绳子拉力的作用下静止在水中，受到竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力作用；所以G木+F=F浮，则G木=F浮F=2N0.8N=1.2N．（3）剪断绳子，因为F浮＞G木，所以木块上浮，静止时会漂浮在水面上，所以F浮′=G木，即：ρ水V排′g=G木

所以排开水的体积V排′=G木/ρ水g=1.2N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)==1.2×104m34、解：（1）由题意可知，A盒盒底所处的深度为1cm，即0.01m，由可知，盒底部受到水的压强（2）由题意可知，空盒A底面积为100cm2，即0.01m2入水中1cm深，即0.01m，故空盒A排开水的体积由可知，空盒A漂浮在水面上时所受浮力（3）由题意可知，金属块B的重力小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时，盒A受到的浮力的大小与盒A和金属块B的重力大小之和相等，即（4）金属块B在水中时受到的浮力把金属块B从水中捞起后放进盒A中时，将A、B视为一个整体，此时该整体所受的浮力变化量该整体排开水的体积的变化量故水槽里水位变化的高度水槽里的水位与之前相比会上升。答：（1）空盒A漂浮在水面上时，盒底部受到水的压强为100Pa；（2）空盒A漂浮在水面上时所受浮力为1N；（3）水槽里的水位与之前相比会上升，水槽里水位变化的高度为3.75cm。5、解：（1）两名工人所带工具的总重力：G人总=m人总g=200kg×10N/kg=2000N该过程中的有用功W有=G人总h=2000N×6m=1.2×104J（2）由图可知，n=4，本次吊升过程中的总功为W总=FS=Fnh=750N×4×6m=1.8×104J则本次吊升过程中的机械效率为η=W有/W总=1.2×104J/1.8×104J≈66.7%（3）吊篮和动滑轮的总重力G动总=m动总g=60kg×10N/kg=600N克服吊篮和动滑轮的总重力所做的额外功W动额=G动总h=600N×6m=3600J总的额外功W额=W总—W有=1.8×104J—1.2×104J=6000J>3600J因此，该平台中钢丝绳的重力及各处摩擦不能忽略，由于平台各机器不能替换，因此可以通过增加工人的数量和工具的重力（或加润滑油）来提高平台使用的机械效率。6、解：（1）由杠杆平衡条件：F1LB=F2LA即得F1=F2LA/LB=750M×1m/1.5m=500N小京手扶栏杆抽象成杠杆模型，重心为O，动力力臂lB，阻力力臂lA由杠杆平衡条件：F2lB=GlA可得F2=GlA/lB由于lA<LAlB=LB所以F2<F17、解：（1）费力；由乙图可知，过O向AB作垂线，，垂线段的长就是动力臂L1=0.25m，阻力臂为O点到床中心的距离，即L2为1m，动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆。（2）床体的重力G=mg=80kg×10N/kg=800N根据杠杆平衡条件可得FL1=GL2液压杆至少要提供的力F=GL2/L1=800N×1m/0.25m=3200N每个液压杆至少要提供的力F/=F/2=3200N/2=1600N床在升起过程中液压杆对床体做的功等于克服床体重力所做的功，床体重心上升的高度为h=L/2—h床/2=2m/2—0.2m/2=0.9m液压杆对物体所做的功W=W重=Gh=800n×0.9m=720J液压杆对床做功的功率为P=W/t=720J/10s=72W8、解：（1）由图乙可知，02s的拉力为400N，02s物体升高的高度h1=4m，由甲图可知n=2，拉力移动的距离S1=2h1=2×4=8m02s拉力F做的功W总1=FS1=400N×8m=3200J由图乙可知，24s的拉力F’=300N；由图丙可知，24s物体升高的高度h2=12m4m=8m拉力移动的距离S2=2h2=2×8m=16m24s卷扬机所做的功W总2=F’S2=300N×16m=4800J拉力做的有用功W有用2=W总2×η=4800J×75%=3600J重物的重力G=W有用2/h2=3600J/8m=450N拉力做的额外功W额=W总2W有用2=4800J3600J=1200J不计钢丝绳重和摩擦力大小，拉力做的额外功等于克服动滑轮重力所做的功G动=W额/h2=1200N/8m=150N9、解：（1）由图甲可知,开关S接“ab”时两电阻串联,接“cd”时只有R1接入电路,R2短路,电源电压一定,由P=U2/R可知,接“bc”时电阻最大,为低档,接“cd”时电阻最小,为高档。（2）某次烹饪一共用时6小时,电功率与加热时间的关系如图乙所示,高温档工作1小时,低温档工作(6—1)=5小时,本次烹饪共消耗的电能:W=W1+W2=P1t1+P2t2=0.44KW×1h+0.1KW×5h=0.94KW.h。（3）高档加热时,R1=U2/P高=(220V)2/440W=110Ω;低档加热时,R1+R2=U2/P低=(220V)2/100W=484Ω,R2=484Ω110Ω=374Ω（4）电压力锅锅内气压大,所以水的沸点高,食物在高温下容易熟,可以减少用电时间;加热时间短,散失到空气中的热量少,能量利用率高,所以更省电。10、解：（1）只闭合开关S2时，R1与R2串联，电路中总电阻最大，总功率最小，此时空气炸锅处于低温档。（2）当开关S1S3都闭合，S2断开时，电路中总电阻最小，总功率最大，此时空气炸锅处于高温档。高温档正常工作100s产生热量Q=W=P高t=1650W×100s=1.65×105J（3）只闭合开关S3，只有R2工作，此时空气炸锅处于中温档。中温档的额定功率P中=U2/R2=（220V）2/110Ω=440w（4）由图甲和丁可知，空气炸锅工作15分钟所需电费0.06元，则空气炸锅工作15分钟消耗的电能W=0.06元/（0.75元/KWh）=0.32kw=320w11、解：(1)根据图乙可知，当滑动变阻器R2的滑片在上端时，其连入电路的电阻为0，则电路为电风扇与R1并联，此时该电路的总功率最大；P1=P高P电风扇=1250W40W=1210W，由P=UI=U2/R1可得R1的阻值：R1=U2/P1=(220V)2/1210W=40Ω；当空气炸锅低挡工作时，滑动变阻器R2的滑片在下端，R1与R2串联，通过R1的电流：I1=U/(R1+R2)=220V/(40Ω+60Ω)=2.2A，空气炸锅的低挡发热功率：P低=I12R1=(2.2A)2×40Ω=193.6W；(3)空气炸锅高挡工作6min过程中，电风扇工作的时间为6min，由题知，温控开关闭合5min然后断开1min，所以该过程中电阻丝R1的工作时间为5min，则空气炸锅高挡工作6min时，电路消耗的电能：W=P高t1+P电风扇t2=1210W×5×60s+40W×1×60s=3.774×105J。12、解：（1）杠杆AB的B端受到的力是D的重力：FB=GD=mg=3kg×10N/kg=30N，根据杠杆平衡条件得：FA×OA=FB×OB，因为OA：OB=3：1，所以FA：FB=1：3，FA=10N，

GC=m′g=1.5kg×10N/kg=15N，GQ=m″g=0.2kg×10N/kg=2N，根据重物C静止，2T′=GQ+GCFA，代入数据得：T′=3.5N．

（2）自动拉开开关刚好被拉开，说明拉力T为6N，2T=GQ+GCFA′，FA′=GQ+GC2T=2N+15N2×6