创新型习题

1开放创新型习题1．用如图20甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，动滑轮A所受重力为G1，物体M1完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做功的功率为P1，滑轮组的机械效率为1；为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A，如图20乙所示，用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2，物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2，拉力F2做功的功率为P2，滑轮组的机械效率为2。已知：G1－G2=30N，2－1=5%，151621PP，M1、M2两物体的质量相等，体积V均为4×10-2m3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求：（1）物体M1受到的浮力F浮；（2）拉力F1与F2之比；（3）物体M1受到的重力G。2．（2014•成都）阅读了教材“自制密度计”的课外小实验后，小叶和小王决定进行一下尝试．A甲卷扬机F1B乙卷扬机F2图20M1M22（1）两人选择了一个由某种特殊材料制成的条形长方体A来制作密度计．小王测得A的质量为12g．当它漂浮在不同液面上时，所受到的浮力为N。（g=10N/kg）（2）小叶查阅了相关资料，在得知该材料的密度后，作出了如图甲所示的ρ﹣V图象，据图象可以找到关于A的一些信息．两人发现A的质量可以在ρ﹣V图中用阴影部分面积表示出来，请你在图中用斜线画出这一阴影部分。（3）小王想用理论推导的方法，在A上标注出各种密度值．他选择首先标注水的密度，在测量出A的长度为20cm后，作出了图乙所示的示意图．经过计算，他确定出水面位置在距A上表面h=8cm处，并作了标记。（ρ水=1.0×103kg/m3）。（4）为了保证收益结果，两人将A放入足够多的水中，发现它不容易竖直漂浮。小叶在A的下端密绕了适量的金属丝（金属丝体积忽略不计），制成了“密度计”B。小王提醒他，如果这样，B的刻度应该与A不同。为了重新标注，他们应该测量的一个物理量是。（5）按照上述方法，两人在B上标注出了水、酒精、汽油等液体对应的刻度值，一个简易的密度计就制成了．3．据报道，某水库库底是一座旧城遗址，目前正在进行试探性发掘和打捞。某次试探性打捞作业时，用绳子将实心物体从水面下12m深处沿竖直方向匀速提升到离水面1.5m深处的过程所用时间为42s，拉力F做功的功率为90W。当物体被拉到有4/5的体积露出水面时，让其静止，此时绳子的拉力F＇=520N。不计绳子的重力和水的阻力。（水的密度0=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求：(l）物体从水面下12m深处匀速上升到离水面1.5m深处的过程中，物体匀速运动的速度v；(2）物体在水面下方匀速上升过程中绳子的拉力F;(3）物体浸没在水中时所受的浮力F浮;(4）物体的密度物。34．有一根绳子，通过如图甲所示的滑轮组，能够提起的最重物体是A，物体再重绳子将断裂(不计绳重和摩擦)。求：(1)将A匀速提高2m做的有用功为740J，则物重GA=?(2)若此时滑轮组机械效率为92.5%，人的体重为600N，每只脚与地面接触面积为2×l0－2m2，则人对地面的压强p地=?(3)若用这根绳子和这些滑轮，组成图乙所示滑轮组，利用它从水中缓慢匀速提起(不计水的阻力)一个边长为3×l0－1m的正方体B，当提到B的下表面所受水的压强为2×l03Pa时,绳子断裂。则正方体B的密度ρB=?5．小型风力发电机发出的电能首先经过蓄电池贮存起来，然后再由蓄电池向用电器供电。如图是某小型风力发电机的输出功率与风速的关系图。（1）在风速为＿＿＿＿米/秒时达到最大输出功率；（2）该风力发电机的输出功率与风速之间的关系是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（3）该风力发电机固定在水平地面上时，整个装置与地面接触的面积是1米2，总质量为60千克。计算该装置对水平地面的压强多大？（4）若该风力发电机按输出功率为500瓦发电，平均每天工作8小时，计算一年（365天）发电量是多少？45．某兴趣小组设计了如图34所示电路，AB为裸导线，CD、EF是材料、粗细完全相同的均匀裸电阻丝，其电阻与长度成正比。AB、CD平行放置，并用导线与电流表、开关S1和电源相连，电源电压U=10V，EF垂直放置在AB、CD的中点间，且接触良好，CD=2EF，A、C两点有开关S2。现只闭合S1，电流表示数I1=1A；若把EF从两中点间向左边移动一段距离后，电流表的示数为I2=54I1；若把EF从两中点间向右边移动一段距离后，电流表的示数为I3=2I1。求：（1）在上述EF向左、向右移动过程中，电路总电阻的变化量大小ΔR左、ΔR右各为多少？（2）电流表示数为I2时，EF消耗的功率与电路消耗的总功率之比为多少？（3）把EF移动到B、D两点间，再闭合两开关，电路消耗的总功率为多少？6．小李同学根据教材的建议，用3Ω、6Ω、12Ω的定值电阻各一个，制作了一个电路“黑箱”，内部结构如图甲所示．a、b、c、d为四条引线的接线柱．为了确定R1、R2、R3的阻值，小王连接了图乙所示的部分电路，其中电源电压保持不变，约为3v，电流表量程为0.6A，（1）小王将f与a相连，e与b相连，正要闭合开关，小李阻止了他．请通过计算、分析，说明小李为什么要阻止小王．（2）小王保持f与a相连，将e改为与c相连，闭合开关S，电流表示数为Iac；断开S保持f与a相连，将e改为与d相连，闭合S，电流表示数为Iad；小王发现．Iac=2Iad．请通过计算、推理确定R1、R2、R3的阻值．（3）在图甲所示的电路中．若将a、c用导线相连，在a、b间接入电压为U的电源，电路消耗的总功串为P总1；若改为将a，d用导线相连，在a、b间仍接入电压为U的同一电源，电路消耗的总功串为P总2，则P总1：P总2=2：1？57．（2014年常德）在实际生活中电池本身是有电阻的，因此，实际的电池可以等效为一个没有电阻的理想电池和一个阻值一定的电阻串联而成。在如图甲所示电路中，电源由几节相同的铅蓄电池组成（每节电压为2V）。合上开关S，变阻器的滑片从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化，如图乙、丙、丁所示。图乙表示电压表示数与电流表示数的关系：图丙表示滑动变阻器的功率跟电压表示数的关系，a点时滑动变阻器的功率段大：图丁表示铅蓄电池输出电能的效率η与变阻器接入电路电阻大小的关系，b点时η最大。不计电表、导线对电路的影响，求：（1）每节铅蓄电池的阻值；（2）铅蓄电池的节数：（3）变阻器的总电阻。68.冬季，养鸡场为了提高产蛋量，夜间需要在鸡舍里用电热器加热并用灯泡照明；白天只需要在鸡舍里用电热器加热，不需要用灯泡照明。小阳根据上述要求设计了一种加热照明装置，这个装置的电路图如图19所示，电阻R1和R2是两个用来加热且阻值不变的电阻丝，灯L是标有“220V160W”的照明灯泡，开关S1、S2的通断只有两种状态，一种是同时断开，另一种是同时闭合。该装置从早晨7:00至17:00处于白天工作状态，连续正常工作10h，这段时间内电流表的示数为5.5A，电阻R1的电功率为P1，电阻R2的电功率为P2，电路的总电功率为P；该装置从17:00至第二天早晨7:00处于夜间工作状态，连续正常工作14h。已知：电源两端的电压U恒为220V，3121PP。求：（1）总电功率P；（2）电阻R2的阻值；（3）从早晨7:00到第二天早晨7:00的24h内，该加热照明装置共消耗电能多少千瓦时。9．某同学利用一个电池组、一个开关、两只电流表○A1和○A2、一个阻值3R的电阻和几根导线来测量未知电阻xR的阻值。该同学设计好电路并正确操作后，电流表○A1的读数AI0.31，○A2的读数AI0.12。在你不知道电流表如何接入电路的情况下，请分析计算xR的阻值可能为多少欧？（要求画出每种可能的电路图和计算出xR的阻值）S1S2R2R1LA220V图19710．环境保护是现代社会的热点，环境污染是世界各国关注的焦点，核污染更是全人类高度警惕的问题。继1986年“切尔诺贝利”核泄漏事件之后，2000年8月12日，质量7m1.410kg的俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，引起挪威生态保护组织和国际社会普遍关注。（海水密度近似取作331.010kg/m，g10N/kg）⑴核裂变和核聚变是大量获得核能的两种途径，核潜艇反应堆的核能是通过哪种途径获得的？⑵探测专家用超声波可探测到潜艇的确切位置，超声波在海水中的波速v1500m/s，在潜艇正上方海面向下发出超声波，从超声波发出直至接收到潜艇的回波经历的时间t=0.14s。则潜艇沉没的实际深度h为多大？⑶经研究，“库尔斯克”号的打捞方案之一，是在潜艇周围缠满可充气的负荷量大的浮力袋，若每只浮力袋充气后的体积30v10m，试估算需用这种浮力袋多少只？⑷按海滩救援国际惯例，8月19日晚，挪威潜水艇曾抵达“库尔斯克”号并打开紧急逃生舱盖，若舱盖面积S=0.6m2，则海水对舱盖的压力F多大？⑸救援人员在“库尔斯克”号发现了记录潜艇各种信息的“黑匣子”，其某一部件外壳上三个电压表的示数分别为U1、U2、U3；三个电流表的示数分别为I1、I2、I3，它内部的电路结构图所示，试分别写出U1、U2、U3之间的数学关系表达式和I1、I2、I3之间的数学关系表达式。11．某工厂产品计数装置的示意图如图7甲所示。P为激光源，R1为光敏电阻(有光照射时，阻值变小)，a、b两端接“示波器”(示波器对电路无影响)，定值电阻R2为400Ω，电源电压为6V。水平传送带匀速运动，每当传送带上的产品通过激光束时，激光束会被产品挡住，示波器荧光屏上显示的R1两端电压与时间的关系图象如图7乙所示。8试求：(1)激光照射R1时，R1的阻值是多少?(2)激光被产品挡住时，R1、R2消耗的总功率是多少?(3)从0时开始计时，经过1min，传送带上通过计数装置的产品是多少个?12.在如图所示的电路中，电流表的量程为0～0.6A，电压表的最程为0～3V，R3＝4Ω。求(画出相应的等效电路图)：(1)只闭合开关S1时，电路消耗的功率为4W，则电源电压U=?(2)只闭合开关S2时，灯泡R,1正常发光，R3消耗的功率为0.64W，则灯泡的电阻R1=?(写出该小题的解题思路后再求解)(3)只闭合开S3时，在不损坏电流表、电压表和灯泡的情况下，则变阻器R2的取值范围是多少?