专题48 力电综合计算题解决力电综合计算题一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、重力公式、压强公式、浮力公式、机械功和功率、机械效率公式、电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有二力平衡条件、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、欧姆定律、焦耳定律等。【例题】(2020山东泰安)小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力检测装置，他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置，其工作原理如图甲所示。OAB为水平杠杆，OB长1m，O为支点，OAAB=14，平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。已知定值电阻R0的阻值为10，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。(1)当电池组电压U012V，平板上物体所受重力分别是80N和100N时，闭合开关S，分别求出电流表的读数；(2)电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重100N时，电流表读数为0.3A，求U1的大小；(3)在第(2)问情况中，电池组电压大小为U1，要求平板上重为100N的物体对应的电流表读数和电池组电压U012V的情况下相同，小明采取了两种解决办法：其它条件不变，只更换电阻R0，试求出更换后的R0的大小。其它条件不变，只水平调节杠杆上触点A的位置，试判断并计算触点A应向哪个方向移动？移动多少厘米？【答案】(1)0.3A和0.4A；(2)9V；(3)2.5；触点A应向左移动，移动3厘米【解析】(1)由杠杆平衡条件可知，当FA180N，FA2100N时FA1OAFB1OB80NOAFB1OBFA2OAFB2OB100NOAFB2OB由题意可知OAAB=14OAOB=15解得FB116N，FB220N由R的阻值随所受压力F变化关系图象得R130、R220由欧姆定律得I1=0.3AI2=0.4A(2)U1的大小U1=IR总2=I0(R2R0)0.3A(20+10)=9V(3)其它条件不变，只更换电阻R0为R0，由题意得U1=I2R总2=I2(R2R0)9V=0.4A(20+R0)解得R02.5其它条件不变，只向左调节A触点Lcm，压力传感器阻值为R3U1=I2R总3=I2(R3R0)9V=0.4A(R310)解得R312.5从图象可知FB323N，由杠杆平衡条件FB3OBFA2(OAL)23N1m100N(1mL)解得L3cm【对点练习】如图中甲是电子秤的原理图(图中压力表是用电流表改装的)。已知电源电压为24V，电阻R0=60，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图像如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2104m2(托盘和压杆的质量可以忽略不计)。求：(1)该压力传感器能承受的最大压强；(2)当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是多少？(3)当压力为200N时，通过R0的电流为多少？R0消耗的电功率为多少？【答案】(1)2.78106Pa (2)180 (3)0.6W【解析】(1)压力传感器能承受的最大压强：p=F/S=2106Pa；(2)由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180；(3)由图甲知，R0与Rx串联，所以当电压为200N时，通过R0的电流：I0=I=U/R=0.1A；R0消耗的电功率：P0=U0I0=I02R0=(0.1A)260=0.6W【对点练习】小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，定值电阻R0=5， a b是一根长5 cm的均匀电阻丝，其阻值为25，电源电压U=3V，电流表的量程00.6A，请回答：(1)小强在电路中连入R0的目的是。(2)当拉环不受力时，滑片处与a端，闭合开关S后电流表的读数是多少？(3)已知该弹簧伸长的长度L，与所受拉力F间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处时，作用在拉环上水平向右的拉力是多大？【答案】(1)保护电流表(2)0.1A(3)400N【解析】(1)电路中必须接入R0，其目的是保护电流表(2)当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关S后电流表的读数应为I=0.1A(3)当电流表读数为0.3A时，根据欧姆定律，可得R0两端的电压为U0=I1R0=0.3A5=1.5V，则R1两端的电压为：U1=UU0=3V1.5V=1.5V，故R1接入电路部分的电阻R1=5，因电阻丝的电阻值与长度成正比，故可知弹簧被拉长的长度为L=4cm，对照图乙，可知作用在拉环上的水平向右的拉力为F=400N1(2020黑龙江龙东农垦森工)根据电动自行车安全技术规范，交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中，电动机两端的电压恒为48V，通过的电流是6.25A，车轮与地面的总接触面积为200cm2小明爸爸的质量是60kg，g取10N/kg。求本次骑行过程中：(1)骑行所用时间。(2)车对地面的压强。(3)电动机的功率。【答案】(1)骑行所用时间为0.5h；(2)车对地面的压强为5104Pa；(3)电动机的功率为300W。【解析】(1)由v得骑行时间：t0.5h；(2)小明爸爸和车的总质量：m40kg+60kg100kg，总重力：Gmg100kg10N/kg1000N，车对地面的压力：FG1000N，受力面积S200cm20.02m2，对地面的压强：p5104Pa；(3)电动机的功率：PUI48V6.25A300W。2.(2019贵州黔东南)某同学设计了一个利用如图1所示的电路来测量海水的深度，其中R12是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图2所示，电源电压保持6V不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中，放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为0.02m2的面承受海水压力。(设海水的密度水1.0103kg/m3，g取10N/kg)(1)当电流表示数为0.2A时，求压敏电阻R2的阻值；(2)如图2所示，当压敏电阻R2的阻值为20时，求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强；(3)若电流的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？【答案】(1)当电流表示数为0.2A时，压敏电阻R2的阻值为28；(2)当压敏电阻R2的阻值为20时，压敏电阻R2所在深度处的海水压强为2106Pa；(3)若电流的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是500m。【解析】(1)由I可得，当电流表示数为0.2A时电路的总电阻：R总30，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，压敏电阻R2的阻值：R2R总R230228；(2)当压敏电阻R2的阻值为20时，由图2可知，压敏电阻受到的压力F4104N，此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：p2106Pa；(3)当电流表的示数I0.6A时，使用此方法能测出海水的深度最大，此时电路的总电阻：R总10，此时压敏电阻的阻值：R2R总R21028，由图2可知，压敏电阻受到的压力F10104N，此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：p5106Pa，由pgh可得，使用此方法能测出海水的最大深度：h500m。物体的质量：m14kg。3(2019山东枣庄)节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：空车质量1380kg最大功率100kW轮胎与地面总接触面积0.032m2最高时速120km/h电池容量42kw。h最大续行里程260km假如汽车上只有司机一人，质量为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kWh，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g10N/kg，试问：(1)电动机的工作原理是(选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”)电动汽车前进和倒退是通过改变来改变电动机的转动方向的。(2)电动汽车对水平地面的压强是多少？(3)电动汽车牵引力所做的功是多大？(4)电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？【答案】(1)磁场对电流的作用；电流的方向；(2)电动汽车对水平地面的压强为4.5105Pa；(3)电动汽车牵引力所做的功为2.592107J；(4)电动汽车电能转化为机械能的效率是80%。【解析】(1)电动机的工作原理是磁场对电流的作用；电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便；即改变通电导体的电流电动汽车前进和倒退是通过改变电流的方向来改变电动机的转动方向的。(2)电动汽车对水平地面的压力为：FG(m1+m2)g(1380kg+60kg)10N/kg1.44104N；电动汽车对地面的压强为：p4.5105Pa；(3)电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡，则电动汽车受到的牵引力为：Ff0.05G0.051.44104N720N；则电动车行驶60km，牵引力做的功为：WFs720N36103 m2.592107J；(4)这个过程耗电：W总9kWh93.6106 J3.24107J；电动汽车电能转化为机械能的效率：100%80%。4.(2019山西)小明携带质量为10kg的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查询，D2503次列车时刻表如下表。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.8105N，供电电路输入动车组列车的电功率恒为2107W(g取10N/kg)站次站名到达时间开车时间运行里程1太原南8：2502运城北10：1010：12360km3西安北11：22556km请你根据以上信息，解答下列问题：(1)求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。(2)求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。【答案】(1)该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功为1.0081011 J。(2)该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率为80%。【解析】(1)由表可知，太原南站到运城北站动车组行驶路程s360km3.6105m，所以动车组列车做的功：WFs2.8105N3.6105 m1.0081011 J；(2)由表可知，动车组列车从太原南站到运城北站的时间：t10：108：251h45min6300s，由P可得，动车组消耗的电能：W电Pt2107w6300s1.261