【2019最新】初中物理专题六 综合应用题

1 / 8【2019最新】初中物理专题六 综合应用题

类型一 力学综合应用题

1．(2016·福州)为提高车辆通行质量，福州交警在市区一些道路某些时段推出“绿波通行”，即车辆在绿波路段以如图所示的50～55

km/h范围内行驶，一路绿灯。在绿波时段，质量是1.2×103

kg的汽车，经过绿波路段上相距2.7×103 m的两个路口，用时180 s，问：

(1)汽车行驶的平均速度是多少？是否“绿波通行”？

(2)若汽车在这段距离内行驶时牵引力保持3000 N不变，则汽车的输出功率是多少？

(3)若轮胎与地面接触的总面积是0.6 m2，汽车静止时对水平地面的压强是多少？(g取10

N/kg)

(1)汽车行驶的平均速度v＝st＝2.7×103 m180 s＝15m/s＝54 km/h，因为50 km/h＜54 km/h<55

km/h，所以该汽车是“绿波通行”

(2)汽车的牵引力做的功W＝Fs＝3000 N×2.7×103 m＝8.1×106

J，则汽车的输出功率P＝Wt＝8.1×106 J180 s＝4.5×104 W

(3)汽车的重力G＝mg＝1.2×103 kg×10 N/kg＝1.2×104

N，因为汽车静止在水平地面，所以汽车对水平地面的压力F压＝G＝1.2×104

N，则汽车静止时对水平地面的压强p＝F压S＝1.2×104 N0.6 m2＝2×104 Pa

2．(2016·青岛)小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求：

(1)物体在空中上升1 m，小雨做的功是多少？

(2)每个滑轮的重力是多少？

(3)物体的密度是多少？

(1)由图乙可知，绳子自由端移动的距离为0～4 m时，拉力为100

N不变，此时物体没有露出水面，4～6 m时，物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，6～8

m时拉力为200

N不变，此时物体完全离开水面，故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力F＝200

2 / 8N，由图可知n＝4，所以绳子自由端移动的距离s＝nh＝4×1 m＝4

m，小雨做的功是W＝Fs＝200 N×4 m＝800 J

(2)根据η＝W有用W总可得，物体在空中上升1 m做的有用功W有用＝ηW总＝85%×800 J＝680

J，根据W＝Gh可得，物体的重力G＝W有用h＝680 J1 m＝680 N，根据F＝1n(G＋2G动)可得，2G动＝4F－G＝4×200 N－680 N＝120 N，所以每个滑轮的重力G动＝120 N2＝60 N

(3)物体没有露出水面之前受到的拉力为F′＝4×100 N＝400 N，重力G＝680

N，两个动滑轮的重力为120 N，所以，物体完全浸没时受到的浮力F浮＝G＋2G动－F′＝680

N＋120 N－400 N＝400 N，根据F浮＝ρ水gV排可得物体的体积V＝V排＝F浮ρ水g＝400 N1×103 kg/m3×10 N/kg＝4×10－2 m3，物体的质量m＝Gg＝680 N10 N/kg＝68

kg，则物体的密度ρ＝mV＝68 kg4×10－2 m3＝1.7×103 kg/m3

3．(2016·黔东南州)如图所示是某车站厕所的自动冲水装置，圆柱体浮筒A的底面积为400 cm2，高为0.2

m，盖片B的面积为60 cm2(盖片B的质量，厚度不计)，连接AB的是长为0.4

m，体积和质量都不计的硬杆，当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被拉开，水通过排水管流出冲洗厕所。(已知水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)请解答下列问题：

(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水对盖片B的压力是多少？

(2)浮筒A的重力是多少？

(3)水箱中水多深时盖片B又自动关上？

(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水深h＝0.4 m＋0.2 m＝0.6

m，水对盖片B的压强p＝ρgh＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.6 m＝6000

Pa，水对盖片B的压力F＝pS＝6000 Pa×60×10－4 m2＝36 N

(2)杆对浮筒的拉力等于水对盖片B的压力，即F′＝36

N，当水箱的水刚好浸没浮筒A时，浮筒受到的浮力F浮＝ρ水V排g＝1×103 kg/m3×400×10－4

m2×0.2 m×10 N/kg＝80

N，浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力，即F浮＝GA＋F′，则浮筒A的重力GA＝F浮－F′＝80 N－36 N＝44 N

3 / 8(3)设圆柱体浮筒A浸在水中的深度为h1时，盖片B又自动关上，则F浮′＝GA即ρ水V排g＝GA，1×103 kg/m3×400×10－4 m2×h1×10 N/kg＝44 N，解得h1＝0.11

m，水箱中水的深度h1＝0.11 m＋0.4 m＝0.51 m

4．(2016·德州)近日，我国新型战略核潜艇(如图甲所示)为保障国家安全，进行了战略巡航。下表是核潜艇的部分性能参数。求：

(1)核潜艇以水下最大航速行驶到距离2700 km外的某海域执行任务所用的时间；(1节≈0.5 m/s)

(2)核潜艇在水面航行时受到的浮力；下潜到最大深度时受到水的压强；(g取10 N/kg，海水的密度ρ海水＝1.03×103 kg/m3)

(3)若核潜艇在水下巡航时，做水平匀速直线运动，所受阻力与速度的关系如图乙所示，它的动力功率是多少？

(1)核潜艇水下最大航速v＝36×0.5 m/s＝18 m/s，s＝2700 km＝2.7×106 m，由v＝st得所用时间t＝sv＝2.7×106 m18 m/s＝1.5×105 s

(2)由表格数据可知，在水面上航行时，m排＝9000t＝9×106

kg，则核潜艇在水面航行时受到的浮力F浮＝G排＝9×106 kg×10 N/kg＝9×107N；下潜最大深度h＝350 m，受到海水的压强p＝ρgh＝1.03×103 kg/m3×10 N/kg×350

m＝3.605×106 Pa

(3)核潜艇在水下巡航时，做水平匀速直线运动，受到的动力和阻力是一对平衡力，大小 水下排水量 11500吨 水下最大航速 36节

水面排水量 9000吨 水下巡航速度 20节

艇长 135米 最大潜深 350米

艇宽 13米 发动机最大功率 25000千瓦

4 / 8相等，它在水下航行速度为20节时，由图象可知F＝f＝30×104

N，因此动力的功率P＝Fv＝30×104 N×20×0.5 m/s＝3×106 W

类型二 电学综合应用题

5．(2016·聊城)如图所示，小灯泡L标有“6 V3 W”的字样，不考虑灯丝电阻的变化，滑动变阻器的最大阻值R为24

Ω，电源电压保持不变。当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时，小灯泡恰好正常发光。保持滑片P的位置不变，闭合S、S1、S2，发现电流表的示数变化了1 A。求：

(1)小灯泡正常发光时的电流。

(2)电源电压。

(3)当开关S、S1、S2都闭合时，电路消耗总功率的最小值。

(1)由P＝UI可得，小灯泡正常工作时的电流IL＝PLUL＝3 W6 V＝0.5 A

(2)当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时，L与12R串联，由I＝UR可得，灯泡的电阻RL＝ULIL＝6 V0.5 A＝12

Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且电路中各处的电流相等，所以，电源的电压U＝I(RL＋R2)＝IL(RL＋R2)＝0.5 A×(12 Ω＋24 Ω2)＝12 V

(3)保持滑片P的位置不变，开关S、S1、S2都闭合时，R0与12R并联，干路电流变大，此时干路电流I′＝I＋ΔI＝IL＋ΔI＝0.5 A＋1 A＝1.5

A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以通过滑动变阻器的电流I滑＝UR2＝12 V24 Ω2＝1

A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过定值电阻R0的电流I0＝I′－I滑＝1.5 A－1 A＝0.5

A，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以滑片移动时通过R0的电流不变，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路消耗的总功率最小，通过滑动变阻器的电流I滑′＝UR＝12 V24 Ω＝0. 5 A，干路电流I″＝I0＋I滑′＝0.5 A＋0.5 A＝1 A，电路消耗的最小功率P＝UI″＝12

V×1 A＝12 W

5 / 86．(2016·德州)在如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电压不变，闭合开关S后，调节滑片P从a端移动到b端过程中，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。求：

(1)电路中电流最小时，1 min内电流通过电阻R做的功。

(2)电源电压和定值电阻R0。

(3)若电压表量程为0～15 V，电流表量程为0～3

A，为保证电表正常工作，定值电阻R0消耗的功率范围。

由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流

(1)由图乙可知，电路中的最小电流I小＝0.2 A，R两端的电压UR＝20 V，1

min内电流通过电阻R做的功WR＝URI小t＝20 V×0.2 A×60 s＝240 J

(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压U＝I小R0＋UR＝0.2 A×R0＋20

V，当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流I大＝1.2 A，则电源的电压U＝I大R0＝1.2 A×R0，因电源的电压不变，所以，0.2 A×R0＋20 V＝1.2 A×R0，解得R0＝20 Ω，电源的电压U＝I大R0＝1.2 A×20 Ω＝24 V

(3)当电路中的电流最大时定值电阻R0消耗的功率最大，则R0消耗的最大功率PR0大＝

I2R0＝(1.2 A)2×20 Ω＝28.8

W，当电压表的示数最大时电路中的电流最小，R0消耗的电功率最小，此时R0两端的电压UR0小＝U－UR大＝24 V－15 V＝9 V，R0消耗的最小功率PR0小＝UR0小2R0＝（9 V）220 Ω＝4.05

W，定值电阻R0消耗的功率范围为4.05～28.8 W

类型三 力、电、热综合应用题

7．(2015·连云港)2015年4月21日，重达2.3 t的世界上最大的太阳能飞机“阳光动力2号”降落在南京机场。如图所示，该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，机翼上安装有高效太阳能电池板，能提供65 kW的最大功率，该飞机的最大飞行速度为140

km/h。假设飞机停在水平地面时轮与地面的总接触面积为0.1 m2。(g取10 N/kg)求：

(1)飞机停在水平地面时，对地面的压强大小；