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专题诠释一、考点分析：力电综合和力热综合有很多相似的地方。力学和电学知识在一道题目中进行考查时，多以电动汽车、电动自行车等电动机为载体，考查与其相关的效率问题、消耗电能的问题、压强、功、功率问题等。二、难点突破：电动机将电能转化为机械能，所以在电动机的效率问题中，总能量是消耗的电能，有用的能量是机械能，即使车前进的动力做的功，所以电动机的效率η＝W机W电＝P机tP电t。专题12┃力电综合例题电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势成为家庭常用的交通工具。如图Z12－1所示的这辆电动车自身重量为600N，两个车轮与地面的总接触面积为200cm2，车胎能承受的最大压强为2×105Pa。则：(1)该车的最大载重量是多大？(2)该车每次充电能储存电能3×106J，电能转化为机械能的效率为80%。若车以某一速度匀速行驶，受到的阻力是40N，求该车充一次电后，最多能跑多远？典例分析专题12┃力电综合[答案](1)3.4×103N(2)6×104m[解析](1)根据车胎能承受的最大压强和车轮与地面的总接触面积可以求出车胎能承受的最大压力，减去车身的自重就是该车的最大载重量。计算过程如下：该车车胎能承受的最大压力：F＝pS＝2×105Pa×200×10－4m2＝4×103N，该车的最大载重量：G＝4×103N－600N＝3.4×103N。(2)充电储存的电能是总能量，根据效率可以求出转化的机械能，由此可以求出距离。计算过程如下：电能转化为的机械能：W机＝ηW电＝3×106J×80%＝2.4×106J，车充一次电后，最多能跑的距离为s＝Wf＝2.4×106J40N＝6×104m。专题12┃力电综合如图Z12－2所示是某型号的电动巡逻车，其主要技术参数如下表所示。已知该电动巡逻车在水平路面上匀速行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，电动机能把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功。总质量为120kg的两名巡警乘坐该车，在水平路面上以额定功率匀速行驶10min。求：(g取10N/kg)整车装备质量680kg电动机额定功率3kW额定工作电压48V最高时速30km/h[针对训练]专题12┃力电综合(1)电动机消耗了多少电能？(2)巡逻车通过了多少路程？(3)若轮胎与地面的总接触面积是8×10－2m2，巡逻车静止时，人和车对地面的压强是多大？专题12┃力电综合[答案](1)1.8×106J(2)4500m(3)1×105Pa自主训练1．家住四楼的小明用电动机、定滑轮和轻绳提升装修材料，材料的质量为100kg(g取10N/kg)。(1)使用定滑轮是为了______________。(2)材料放在水平地面上，与地面的接触面积为0.5m2，此时轻绳无拉力，求材料对地面的压强。(3)开启电动机，电动机实际消耗的电功率为1500W，通过轻绳用时10s将材料从地面提升到9m高的四楼，求该过程中电动机消耗的电能和材料的平均速度。(4)材料离开地面后匀速上升了6m，求该过程中轻绳对材料所做的功。专题12┃力电综合改变施力方向[答案](2)2000Pa(3)1.5×104J0.9m/s(4)6000J2．[2013·达州]如图Z12－4所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，且受定位挡板限制只能在电阻上滑动。当油面在A处时，滑动变阻器的滑片恰好在最下端；当油面在B处时，滑动变阻器的滑片在最上端。从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，可以知道油箱内油面的高度。现已知油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，电源电压是6V，定值电阻R′的阻值是12Ω。专题12┃力电综合(1)若浮标有2×10－4m3的体积浸入油中，则油对它的浮力是多大？(g取10N/kg)(2)当油面处在A处时，电流表的示数为多少？(3)已知电流增大时，电流表的指针向右偏转，则________。A．油面下降时，电流表指针向右偏转B．油量表零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合C．油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的D．油箱内的油越少，流过电流表的电流越大专题12┃力电综合C[答案](1)1.6N(2)0.5A3．如图Z12－5甲所示是某研究性学习小组自制的电子秤原理图，它利用电压表的示数来指示物体的质量。吊盘、弹簧下端和滑动变阻器滑片固定在一起，吊盘和弹簧的质量不计，OA间是可伸缩的导线，当吊盘中没有放物体时，滑片在滑动变阻器最上端a处，电压表示数为零。已知电阻R0＝10Ω，电源电压U1为12V，电压表的量程为0～9V，已知电压表示数U2和放在吊盘中物体的质量m成正比，其函数图象如图乙所示。当滑动变阻器的滑片滑动到最下端b处时，电压表示数为9V。(不计摩擦，弹簧始终在弹性限度内)求：专题12┃力电综合(1)当增加吊盘中物体质量时，电流表示数有无变化？说明理由。(2)当电压表示数为9V时，吊盘中物体的质量为多少千克？滑动变阻器的最大阻值为多少欧姆？(3)当电压表示数每增加0.3V时，物体的质量增加了多少千克？专题12┃力电综合[答案](1)电流表示数不变，当增加吊盘中物体的质量时，滑片向下移动，但滑动变阻器接入电路的电阻不变，所以电路中的电流也不发生变化。(2)6kg30Ω(3)0.2kg4．目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统(如图Z12－6所示)，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池内，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池内；在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：专题12┃力电综合风力发电额定功率风力发电额定风速风力发电机启动风速路灯额定电压路灯额定功率太阳能电池板平均输出功率260W8m/s3m/s24V60W100W(1)假设路灯每晚工作10h，求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能。(2)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/(s·m2)(1s辐射在1m2上的光能为800J)，若太阳能电池板的面积为1.25m2，则太阳能电池光电转换效率为多大？专题12┃力电综合(3)在平均风速为8m/s的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电。如果风力发电机一晚上工作时间为8h，则在这段时间内蓄电池储存电能是多少千瓦时？(4)已知风力发电机的输出电功率P与风速v的平方成正比。我市沿海风速不低于5m/s的时间每年不少于4000h，试估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电量是多少千瓦时？专题12┃力电综合[答案](1)2.5A2.16×106J(2)10%(3)1.6kW·h(4)406.25kW·h5．[2012·株洲]某型号油量表的工作原理如图Z12－7甲所示，电源电压为24V，R0为定值电阻，A为油量表(实际上是量程为0～0.6A的电流表)，R1为压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的图象如图乙所示，它的上表面面积为0.01m2。油箱是长方体，装满油时深度h为0.4m。专题12┃力电综合(1)由图乙可知：压敏电阻R1随压力F的增大而________；当油箱中的汽油用完时，R1的电阻为________Ω。(2)油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压强和压力分别为多大？(g取10N/kg，ρ汽油＝0.7×103kg/m3)(3)油箱装满汽油时，油量表示数为最大值(即电流表满偏)，求R0的阻值。(4)当油箱中的汽油用完时，电路中的电流为多少？专题12┃力电综合减小220[答案](2)2.8×103Pa28N(3)20Ω(4)0.1A6．某同学设计了一个利用如图Z12－8甲所示的电路来测量海水的深度，其中R1＝2Ω，是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受压力F的变化关系如图乙所示，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0.12m2的面承受海水压力。设海水的密度ρ海水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：专题12┃力电综合