机械效率电学综合计算

1.干电池是我们实验时经常使用的电源，它除了有稳定的电压外，本身也具有一定的电阻。

可以把一个实际的电源看成一个理想的电源（即电阻为零）和一个电阻串联组成，如图甲所示。

用图乙所示的电路可以测量出一个实际电源的电阻值。

图中14R=Ω，开关K闭合时，电流表的读数0.2=，求电源的电阻r。

U V=，已知电源电压 3.0I A2.小明要设计一个照明电路，现有两盏规格为“12V 12W”的灯泡和一个12V的太阳能电池．（1）一盏“12V 12W”的灯泡正常发光，10h消耗多少千瓦时的电能？（2）若这两灯泡串联接在太阳能电池上，总功率是多少？（3）若这两灯泡并联接在太阳能电池上，总功率是多少？（4）要提高照明效果，两灯泡应该串联还是并联接入电路．为什么？3.某物理兴趣小组同学设计了如图甲所示的电路图进行实验探究，电源为可调压直流学生电源，电压表量程为“0～15”，电流表量程为“0～0.6A”，小灯泡标有“6V 1.2W”字样,Ro 为20Ω的定值电阻.小组根据记录的电流表和电压表示数变化，描绘出U－I关系图,如图乙所示.(1)求灯泡正常发光时的电阻。

(2)求当电压表示数为1V时，通过R的电流(3)调节电源电压，求当小灯泡与定值电阻R消耗的总功率为0.8W时，小灯泡的实际电功率。

4.某电热毯只有一个挡位，使用不方便。

小明想用一电阻丝作发热体与其串联，将它改造成有两个挡位的电热毯。

已知原电热毯的额定电压为220V，为了测定它的额定功率，小明把它与一个标有“220V 25W”灯泡串联在家庭电路中(如图22所示)，电压表的示数为176V。

(电源电压恒为220V，不考虑温度对电阻阻值的影响)求：(1)原电热毯的额定功率多大?(2)为了使改造后的电热毯(如图23所示)在低温挡位时的总发热功率为原电热毯额定功率的五分之三，小明需一个阻值多大的电阻丝?(保留一位小数) (3)改造后的电热毯，在低温挡位时工作10min ，0R 消耗多少电能?5.如图所示，工人师傅用一个滑轮组在40s 内将重600N 的木箱从地面匀速吊上4m 高的阳台，所用的拉力为220N ，不计绳重和摩擦．求：(1)木箱匀速上升的速度；(2)工人师傅做的有用功； (3)动滑轮的重力．6.．(7分)小丽家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数。

求：(1)热水器中电热丝的电阻：(2)水所吸收的热量[34.210/(c J kg =⨯⋅水℃)]；(3)热水器的效率．7.移动重庆公司的抢险队作为第一支到达灾区的移动通信抢险队，队员们用鲜血和生命架起了一条条抗震救灾无形的生命线，为抗震救灾提供了强有力的通信保障。

如图所示，在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到3m 高的施工台上。

其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的。

若每箱设备均重4000N ，施工台距离地面的高度为3m 。

如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N ，在忽略钢绳重和摩擦的情况下。

（1）起重机提升一箱设备时，对箱子做的有用功是多少？（2）动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大？（3）在安全操作的前提下，为了节省时间，加快施工进度，起重机同时将两箱设备以0.1m/s 的速度匀速提升到施工台。

求这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为多大？8.图甲是某电子秤的原理示意图．电压表量程为0～3V(可对应显示质量大小)。

已知电阻060R=Ω．压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示，压力传感器表面能承受的最大压强为2×l06Pa，压杆与压力传感器的接触面积是2cm2。

设托盘和压杆的质量可以忽略不计，电源电压恒定不变。

试求：(1)该压力传感器能承受的最大压力；(2)若要求传感器受到最大压力时，电压表的示数达到最大值，则电源电压是多大？(3)通过计算判断电子秤的刻度是否均匀。

9.在“测量小灯泡电功率”的实验中．已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V．(1)连接电路时，开关应________。

(2)请你用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整。

(3)闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片移到________端(选填“A”或“B”)．闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表指针偏转，电压表示数为0，产生故障的原因可能是________。

(4)排除故障后，实验得到的数据如下表．在第1次实验中，小灯泡两端电压为2V时，电流表示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流为________A，此时小灯泡的实际功率为________W．(5)由上表可知，小灯泡的额定功率为________W；小灯泡的实际功率随实际电压的增大而________(选填“增大”或“减小”)．10.．(5分)某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示．(1)比较第1次实验和第2次实验，可得结沦：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越________。

(2)第3次实验中所做的有用功是________J ，机械效率是________。

(3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多．动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功________(选填“增大”或“减小”)，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关．(4)综合上述结论．提高机械效率的方法有增大有用功，________额外功(选填“增大”或“减小”)．11.在图所示的电路中，电源两端的电压保持不变。

只闭合开关S ，当滑片P 移至滑动变阻器2R 的中点时，电压表1V 的示数为1U ，电压表2V 的示数为2U ，电流表A 的示数为1I ，电阻1R 消耗的电功率为1P 。

闭合开关S 、1S ，当滑片P 移至滑动变阻器2R 的A 端时，电压表1V 的示数为1U '，电压表2V 示数为2U '，电流表A 的示数为2I ，滑动变阻器2R 消耗的电功率为1.6W 。

闭合开关S 、1S ，当滑片P 移至滑动变阻器2R 的B 端时，电流表A 的示数为3I ，电阻3R 的电功率为3P 。

已知1132U U '=，2212U U '=。

求：（1）电流1I 与2I 的比值。

（2）电功率1P 的大小。

（3）电功率3P 的大小。

12、如图是一个上肢力量健身器示意图。

配重A 受到的重力为1200N ，其底面积为22510m -⨯。

B 、C 都是定滑轮，D 是动滑轮；杠杆EH 可绕O点在竖直平面内转动，OE ：0H ＝2：5。

小成受到的重力为600N ，他通过细绳在H 点施加竖直向下的拉力为1T 时，杠杆在水平位置平衡，小成对地面的压力为1F ，配重A 受到的拉力为1A F ，配重A 对地面的1p 为3610Pa ⨯。

小成在H 点施加竖直向下的拉力为2T 时，杠杆仍在水平位置平衡，小成对地面的压力为2F ，配重A 受到的拉力为2A F ，配重A 对地面的压强2p 为3410Pa ⨯。

已知12:20:19F F =，杠杆EH 和细绳的质量均忽略不计。

求：（1）拉力2A F ； （2）拉力2T ；（3）动滑轮D 受到的重力G 。

解：只闭合开关S ，且滑片P 置于变阻器的中点时，等效电路如图甲所示；闭合开关S 、1S ，且滑片P 置于变阻器的A 端时，等效电路如图乙所示； 闭合开关S 、1S ，且滑片P 置于变阻器的B 端时，等效电路如图丙所示。

(1)由图甲、图乙得：1232232212I U R U I R U U =⨯==''(2)由图甲、图乙得：11212211322I R R U I R U ⎛⎫+ ⎪⎝⎭=='解得：1252R R =电源两端电压不变，11232231()2I R R R I R R ⎛⎫++=+ ⎪⎝⎭解得：23R R =2111P I R =，2222P I R =22111222215 1.6122I R P P W W I R ⎛⎫==⨯⨯= ⎪⎝⎭(3)在乙图中：23R R = 1212U U U ''==2222312 1.64U U P W R R ⎛⎫⎪⎝⎭===在丙图中：232344 1.4 6.4UP P W W R ===⨯=40．解：(1)以物体A 为研究对象，受力分析如图甲、乙所示。

物体A 始终处于静止状态，所以有：11A A G N F =+ 22A A G N F =+ 已知1200A G N =11N p S =322610510P a m -=⨯⨯⨯ 300N =32222410510200N p S P a m N -==⨯⨯⨯=解得：1900A F N =；21000A F N =(2)以人为研究对象，受力分析如图甲、乙所示。

人始终处于静止状态，所以有：11G F T ''=+人 22G F T ''=+人 因为1T '与1T 大小相等，1F '与1F 大小相等，2T '与2T 大小相等，2F '与2F 大小相等。

所以有：11F G T =-人 22F G T =-人已知：12:20:19F F = 得：122019G T G T -=-人人 ①对杠杆进行受力分析如图甲、乙所示，根据杠杆平衡条件：111()2A F G O E T O H +⨯=⨯ 221()2A F G O E T O H +⨯=⨯已知:2:5O E O H =，1900A F N =，21000A F N = 得：2120T T N -= ②225A F G T += ③ 已知600G N =人，则①②得：2200T N = (3)将2220T N =代入③得：100G N =。