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题型(五) 综合应用题|类型一热学综合应用题|1.【2019潍坊】一定气压下，某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热，用字母 表示。在1个标准大气压下，用一个热效率为40%的酒精炉为热源，将500 g初温为0 的冰全部熔化为0 的水，共燃烧了14 g 酒精，酒精的热值为3107 J/kg。求：（1）冰熔化过程中吸收的热量。（2）在1个标准大气压下，冰的熔化热 冰。2.太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备。某太阳能热水器每小时平均接收4.2106 J的太阳能，在一天5小时的有效照射时间内，使热水器中质量为100 kg、初温为20 的水温度升高到40 。求：【水的比热容c=4.2103 J/（kg）】（1）热水器中的水吸收的热量。（2）热水器5小时内接收到的太阳能。（3）热水器的效率。（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2107 J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）|类型二力学综合应用题|1.【2019常州】某型号一次性声呐，其内部有两个相同的空腔，每个空腔的容积为210-3 m3，每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封。密封盖在海水中浸泡24 h后，将被海水完全腐蚀。某次公海军事演习，反潜飞机向海中投入该声呐，声呐在海中静止后露出整个体积的14，处于探测状态，如图T5-1甲所示。24 h后，声呐没入海中处于悬浮状态，停止工作，如图乙所示。再经过24 h，声呐沉入海底，如图丙所示。已知海水=1.1103 kg/m3，g取10 N/kg。请回答：（1）每个空腔能容纳海水的重力有多大？（2）声呐整个体积有多大？（3）图甲中的声呐有多重？（4）图丙中，海底对声呐的支持力有多大？图T5-12.【2018遂宁】质量为60 kg的工人站在水平地面上，用如图T5-2所示装置匀速打捞浸没在长方形水池中的物体，水池底面积为15 m2，物体重2000 N、体积为0.1 m3，物体未露出水面前，此装置机械效率为80%。（不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦，每个滑轮重一样，g取10 N/kg）（1）求物体浸没在水中受到的浮力。（2）求动滑轮的重力。（3）若工人双脚与地面的接触面积为500 cm2，当他对地面的压强为2103 Pa时，求池底受到水的压强的变化量。 图T5-23.【2018威海】图T5-3甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05 m/s的速度匀速吊起，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图像。请解答下列问题：（不计摩擦、水的阻力及绳重，g取10 N/kg）图T5-3（1）物体A的体积是多少？（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%，当物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？（结果精确到0.01%）（3）当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380 V，通过的电流为5 A，电动机线圈的电阻为多少？（不计电动机内部摩擦）4.【2018柳州】如图T5-4甲所示，滑轮组通过轻质弹簧悬挂于O点，下端悬挂一柱形物体并浸没于装有水的柱形容器中，物体上表面恰好与水面相平，绳子A端固定，忽略滑轮重、绳重及摩擦。已知容器底面积为200 cm2，水深20 cm，物体的底面积为100 cm2、高为12 cm、重为24 N，g取10 N/kg。图T5-4（1）求水对容器底的压强。（2）求水对物体的浮力大小。（3）求弹簧所受拉力的大小。（4）若要使柱形物体有34的高度露出水面，需打开阀门K放出多少千克的水？（题中弹簧所受拉力F与其伸长量x的关系如图乙所示）|类型三电学综合应用题|1.【2018广西北部湾】如图T5-5甲是定值电阻R0和标有“6 V6 W”字样灯泡L的信息图像。将它们接入图乙所示的电路，其中电源电压不变，滑动变阻器R最大阻值为8 。当只闭合开关S、S1，滑片P位于R最右端时，灯泡L的实际功率为1 W。求：（1）R0的阻值。（2）灯泡正常发光100 s，电流通过灯泡产生的热量。（3）电源电压。（4）电路消耗的最大电功率。图T5-52.【2018遂宁】如图T5-6所示电路，电源电压18 V不变，小灯泡上标有“12 V”的字样，滑动变阻器的规格为“200 1 A”，电流表量程为0 0.6 A，电压表量程为015 V。调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关，小灯泡L恰好正常发光，此时电流2 s内对小灯泡L做功12 J，不考虑温度对灯丝电阻的影响。（1）求小灯泡L正常发光时的电流。 （2）求滑动变阻器接入电路的阻值在什么范围时才能保证电路的安全。（3）小灯泡L两端电压为何值时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是多少？图T5-63.【2018攀枝花】如图T5-7所示，灯泡L上标有“6 V2.4 W”字样，电流表量程为00.6 A，电压表量程为015 V。滑动变阻器的最大电阻为160 。只闭合S1，滑片置于某点a时，滑动变阻器接入电路中的电阻Ra=40 ，电压表示数Ua=12 V，电流表示数为Ia；只闭合S2，滑片置于某点b时，滑动变阻器接入电路中的电阻为Rb，电流表示数为Ib。已知IaIb=34，RbR0=32，滑片移动过程中，灯泡电压不超过额定值，电表示数不超过量程。（灯丝电阻不随温度变化，图中未画出a、b两点）（1）求小灯泡正常发光时的电阻。（2）求定值电阻R0和电源电压U。（3）只闭合S1时，求电路消耗的最小功率。图T5-74.【2019宁波】如图T5-8所示电路，电源电压U不变，灯L1、L2上都标有“3 V”字样，且灯丝阻值不变，R1是定值电阻。闭合开关S1后，依次进行如下操作：开关S2接1、2，移动滑片P，使电压表V1示数为3 V，此时电流表示数为0.3 A；开关S2接2、3，电流表示数为0.4 A；开关S2接4、5，电流表示数仍为0.4 A，电压表V2示数为2 V。图T5-8请解答下列问题：（1）灯L1、L2的额定功率分别是多少？（2）小科根据上述实验数据，计算R1的阻值，分析如下：操作中，L1与R0串联，L1两端电压为3 V，通过L1的电流大小为0.3 A。操作中，L1与R1并联后（可看作一个阻值变小的电阻）与R0串联，通过L1与R1的总电流I大小为0.4 A。假设此时L1两端电压为U1，通过的电流为IL1。可求得R1=U1IR=U1I-IL1=3V0.4A-0.3A=30 。老师指出：求解R1时，代入的“3 V”“0.4 A”“0.3 A”三个数据中有错误。请你指出错误的数据：，并正确求解R1。（3）当开关S2接4、5时，滑片P怎样移动才能使L2正常工作？（要求说明移动方向和变化的阻值大小）【参考答案】类型一1.解：（1）14 g酒精完全燃烧放出的热量Q放=q酒精m酒精=3107 J/kg0.014 kg=4.2105 J,由=Q吸Q放100%可得,冰熔化成水共吸收的热量Q吸=Q放=4.2105 J40%=1.68105 J。（2）冰的熔化热冰=Q吸m冰=1.68105J0.5 kg=3.36105 J/kg。2.解：（1）水吸收的热量Q吸=cmt=4.2103 J/（kg）100 kg（40 -20 ）=8.4106 J。（2）5小时内接收到的太阳能E=4.2106 J/h5 h=2.1107 J。（3）热水器的效率=Q吸E100%=8.4106 J2.1107 J100%=40%。（4）Q吸=Q放=qm煤,则m煤=Q吸q=8.4106 J4.2107 J/kg=0.2 kg。类型二1.解：（1）每个空腔能容纳海水的重力G=mg=海水Vg=1.1103 kg/m3210-3 m310 N/kg=22 N。（2）由于图甲中声呐漂浮,重力等于浮力,则G1=F浮1=海水gV总1-14,图乙中声呐悬浮,则G2=F浮2,即G1+G=G1+22 N=海水gV总,联立解得,V总=810-3 m3。（3）由已知,G1=海水gV总1-14=1.1103 kg/m310 N/kg810-3 m334=66 N。（4）图丙中,G3=G1+2G=66 N+222 N=110 N,浮力F浮=海水gV总=1.1103 kg/m310 N/kg810-3 m3=88 N,则海底对声呐的支持力F支=G3-F浮=110 N-88 N=22 N。2.解：（1）当物体浸没在水中时,物体排开水的体积V排=V物=0.1 m3,物体所受的浮力为F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg0.1 m3=1000 N。（2）由图知n=4,由题知,当物体浸没在水中时,滑轮组的机械效率为80%,则有=W有用W总100%=G-F浮4F100%,代入数据有80%=2000N-1000N4F100%,解得F=312.5 N。由图知,由4段绳子承担对物体的拉力,且不计水对物体的阻力、绳重及滑轮间的摩擦,则当物体浸没时有F=1n（G-F浮+2G轮）,代入数据有312.5 N=14（2000 N-1000 N+2G轮）,解得G轮=125 N。（3）人对地面的压力F压=pS=2103 Pa50010-4 m2=100 N,地面对人的支持力F支=F压=100 N,此时对人进行受力分析有F拉+F支=G人,所以F拉=G人-F支=60 kg10 N/kg-100 N=500 N,则人对绳的拉力F拉=F拉=500 N；因为4F拉=2G轮+G-F浮1, 所以F浮1=2G轮+G-4F拉=2125 N+2000 N-4500 N=250 N,则池底受到水的压强的变化量为 p=F浮S=F浮-F浮1S=1000N-250 N15m2=50 Pa。3.解：（1）由图乙可知,物重G=F1=3104 N,物体在水中完全浸没时受到的浮力F浮=G-F2=3104 N-2104 N=1104 N,物体A的体积V=V排=F浮水g=1104 N1103 kg/m310N/kg=1 m3。（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率=W有用W总100%=F2hF2h+G动h100%=F2F2+G动100%=2104 N2104 N+G动100%=80%,所以G动=5000 N。当物体A完全离开水面后,滑轮组的机械效率1=W有用1W总1100%=GhGh+G动h100%=GG+G动100%=3104 N3104 N+5000N100%85.71%。（3）物体A完全离开水面后,电动机所做机械功的功率P机=Wt=Fst=Fv=12（G+G动）2v=（G+G动）v=（3104 N+5000 N）0.05 m/s=1750 W,电动机的总功率P=UI=380 V5 A=1900 W,电动机的发热功率P热=P-P机=1900 W-1750 W=150 W,所以电动机线圈的电阻R=P热I2=150W（5A）2=6 。4.解：（1）水对容器底的压强p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m=2000 Pa。（2）物体的体积V=S物h物=10010-4 m21210-2 m=1.210-3 m3,物体浸没时排开水的体积V排=V=1.210-3 m3,水对物体的浮力F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg1.210-3 m3=12 N。（3）因忽略滑轮重、绳重及摩擦,所以动滑轮和物体受向上3段绳的拉力、向上的浮力、向下的物体重力,依据力的平衡可得3F拉+F浮=G,则绳端拉力F拉=G-F浮3=24N-12 N3=4 N,由题图可知,弹簧承担两段绳子的拉力,弹簧所受拉力F弹=2F拉=24 N=8 N。（4）当柱形物体有34的高度露出水面时,受到的浮力F浮=（1-34）F浮=1412 N=3 N,此时绳端拉力F拉=G-F浮3=24 N-3 N3=7 N,弹簧此时受到的拉力F弹=2F拉=27 N=14 N,弹簧所受拉力增加了F拉=F弹-F弹=14 N-8 N=6 N；由图乙可知弹簧所受拉力与弹簧伸长量的关系为F=x2 N/cm,则x=F0.5 cm/N；当弹簧受力增加6 N时,弹簧伸长了6 N0.5 cm/N=3 cm,动滑轮向下移动的距离L=3cm23=2 cm,则需放水的体积V放=S容L+（S容-S物）34h物=20010-4 m2210-2 m+（20010-4 m2-10010-4 m2）341210-2 m=1.310-3 m3,放出水的质量m放=水V放=1.0103 kg/m31.310-3 m3=1.3 kg。类型三1.解：（1）由图甲可知,R0两端电压为2 V时,通过的电流为0.2 A,根据欧姆定律,R0的电阻：R0=U0I0=2 V0.2 A=10 。（2）灯泡正常发光100 s,电流通过灯泡产生的热量Q=PLt=6 W100 s=600 J。（3）当只闭合开关S、S1,滑片P位于R最右端时,灯泡L与滑动变阻器R最大阻值串联,灯泡L的实际功率为1 W,由图甲可得,UL=2 V,IL=0.5 A,由欧姆定律可得滑动变阻器两端的电压UR=ILR=0.5 A8 =4 V,电源电压U=UL+UR=2 V+4 V=6 V。（4）根据P=U2R可知电路中电阻最小时,电功率最大。开关S、S1、S2均闭合,滑动变阻器的滑片在最左端时,灯泡L与R0并联,此时电路消耗的电功率最大,则P大=PL+P0=PL+U2R0=6 W+（6 V）210 =9.6 W。2.解：（1）小灯泡正常发光时的电流为IL=WLULt=12J12 V2 s=0.5 A。（2）小灯泡的电阻RL=ULIL=12 V0.5 A=24 。由图知,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端的电压。电路的最大电流应为小灯泡正常发光时的电流0.5 A,故滑动变阻器接入电路的最小电阻为R滑小=U滑IL=18 V-12 V0.5 A=12 。当电压表的示数为最大值15 V时,小灯泡两端的电压最小为3 V,则通过小灯泡的电流最小为IL=ULRL=3 V24 =18 A,滑动变阻器能接入电路的最大阻值为R滑大=U滑IL=15V18 A=120 ,故滑动变阻器接入电路的阻值在12120 时才能保证电路的安全。（3）滑动变阻器的功率为P滑=I2R滑=（URL+R滑）2R滑=U2R滑（RL-R滑）2+4RLR滑= U2 （RL-R滑）2+4RLR滑R滑=U2（RL-R滑）2R滑+4RL,由上式可知,只有当R滑和RL相等时,滑动变阻器消耗的功率才最大,故电路的电流为I=UR总=18 V24 +24 =38 A,小灯泡两端的电压为UL=IRL=38 A24 =9 V。滑动变阻器的最大功率为P滑大=U滑I=（U-UL）I=（18 V-9 V）38 A=3.375 W。3.解：（1）由于U额=6 V,P额=2.4 W,则灯泡正常发光时的电阻RL=U额2P额=（6 V）22.4 W=15 。（2）只闭合S1时,滑动变阻器和定值电阻R0串联,当滑片置于a点时,电压表示数Ua=12 V,滑动变阻器连入电路的电阻Ra=40 ,此时电路中电流即电流表示数为Ia=UaRa=12 V40 =0.3 A,则电源电压U=Ia（Ra+R0）=0.3 A（40 +R0）；只闭合S2时,滑动变阻器和灯泡L串联,当滑片置于b点时,由题意知IaIb=34,则Ib=43Ia=430.3 A=0.4 A,则电源电压U=Ib（Rb+RL）=0.4 A（Rb+15 ）；已知RbR0=32；联立解得：R0=20 ,U=18 V。（3）只闭合S1时,滑动变阻器和定值电阻R0串联,要使电路消耗的功率最小,则滑动变阻器连入电路的阻值应达到电路允许的最大值,设为R最大,且滑动变阻器两端的电压可以达到电压表的最大量程15 V,则电路中的电流为I最小=U-U最大R0=18 V-15 V20 =0.15 A,则滑动变阻器连入电路的最大电阻R最大=U最大I最小=15 V0.15 A=100 160 ,所以闭合开关S1时,电路消耗的最小功率P最小=UI最小=18 V0.15 A=2.7 W。4.解：（1）操作中,开关S2接1、2时,L1与R0串联,电压表V1测L1两端电压,为U1=3 V,则此时L1正常发光,电流表测电路中的电流,则灯L1的额定功率P1额=U1I1=3 V0.3 A=0.9 W。操作中,开关S2接4、5,L2与R0串联,电压表V2测L2两端电压,电流表测电路中的电流,由欧姆定律得,灯L2的电阻RL2=U2I2=2V0.4A=5 ,则灯L2的额定功率P2额=U2额2R2=（3V）25=1.8 W。（2）3 V、0.3 A在操作中,由欧姆定律得,灯L1的电阻：RL1=U1I1=3V0.3A=10 。由于操作和中,电流表示数都是0.4 A,说明R1、L1并联后与L2对电路的影响是等效的,即R1、L1并联后的总电阻为5 ,则有1R1+110=15,解得R1=10 。（3）在操作中,电源电压U=3 V+0.3 AR0,在操作中,电源电压U=2 V+0.4 AR0,联立解得：R0=10 ,U=6 V。当开关S2接4、5时,R0与L2串联,要使L2正常发光,即UL2=U2额=3 V,则R0两端的电压U0=U-UL2=6 V-3 V=3 V,根据串联分压特点可知,U0R0=UL2RL2,即3VR0=3V5,解得R0=5 。所以,R0减小的阻值：R=R0-R0=10 -5 =5 ,故滑片应向左移动。
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