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力、热、电综合计算1．（2019·毕节）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R1＝2Ω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ρ水＝1.0×103kg/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）如图乙所示，当压敏电阻R2的阻值为20Ω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？2．（2019·河南）某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压U恒为15V，定值电阻R0=10Ω，R1为一竖直固定光滑金属棒，总长40cm，阻值为20Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80N，高60cm，底面积为100cm2。当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中，此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。闭合开关S，试问：(1)当水位下降时，金属棒接入电路的长度，电压表示数。(两空均选填“增大”或“减小”)(2)当水位处于位置A时，电压表的示数为多少?(3)水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?(已知ρ水=1.0×10kg/m3，g=10N/kg)3．（2019·大庆）善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。（1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝（用给出的物理量表示），由此可知，此密度计漂浮在煤油（密度为0.8×103kg/m3）中时浸入深度h煤油＝h水（填数值），密度计刻度特点是（选填选项前序号①上小下大②上大下小③均匀④上疏下密⑤上密下疏）。（2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是Ω。②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而（选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。（3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时的密度为1.1×103kg/m3。杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m，则合金块的密度是kg/m3。（g取10N/kg）4．(2019·陕西)如图甲为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路。Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小。R1、R2、R3均为电热丝，且R1=R2=400Ω。闭合开关S1、S2，电热器开始加热。（1）控制电路中，电磁铁的上端是极。（2）加热时，动触点a与上方静触点b，c接通，工作电路的总功率是多少？（3）电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图乙所示。当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？（4）保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？5.(2019·烟台)某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。如图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的档位变换。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。（1）分析说明当绿灯亮时，电热水器处于保温状态还是加热状态？（2）工作时，若要提高电热水器的保温温度，如何调节保护电阻R2的滑片？（3）R1工作时的电阻是多大？（4）电热水器处于加热状态时，工作4.2min，可使1L水的温度升高40℃。则该电热水器的效率是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）,计算结果保留一位小数]6．(2019·泰安)某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA，其电阻R随温度变化的规律图像如图乙所示，电源电压U1恒为6V。当电磁铁线圈中的电流I＞8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接触，加热电路接通；当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时，继电器上方触点和触点c接触，保温电路接通。热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3均置于储水箱中，U2＝220V，加热时的功率P加热＝2200W，保温时的功率P保温＝110W，加热效率η＝90%，R2＝2R1，水箱内最低温度为0℃，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）。型号LWI.Z20-19电源AD220V50Hz加热功率800W保温功率40W水容量1.0L（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？若R0为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？（3）该热水器在加热状态下，将44kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间？7．(2019·重庆A)图甲的储水容器底有质量0.5kg，底面积100cm2的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连，距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示，其电源电压U＝12V，R0＝10Ω，当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水。力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示（弹簧均在弹性限度内）。求：压力F/N24……1215电阻R/Ω11070……1610（1）浮桶的重力是多少N？（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是多少安？（3）当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水？8．(2019·台州)电冰箱是通过温度控制器控制压缩机的开或停来控制温度的。某冰箱的温控制冷和照明电路，如图甲。冰箱内温度控制器工作原理如图乙，硬杆OAB可绕固定点O转动，感温包内充有感温剂气体，膜盒会因感温包内气体压强的变化而改变对A点推力大小。（1）请将答题纸图甲中的a、b、c三个接线头连入家庭电路。（2）温度控制器接通电路的工作过程是：当感温剂气体温度上升时，____________，动触点和固定触点接通，压缩机开始工作。（3）某同学模拟冰箱温控制冷电路，制作了一个恒温箱，如图丙。恒温箱中温度控制器的轻质硬杆OA长为5厘米，OB长为12厘米，注射器的最大刻度为30毫升，刻度部分长为10厘米。查阅资料得知，在弹性限度内，弹簧的长度L与所挂钩码质量m的关系遵循函数y=km+b(k和b为常数)。为了确定该弹簧k和b的值，在弹簧上挂钩码测得三组数据如上表。当设定的温度为40℃时，弹簧长14厘米，触点C和D恰好接通。请计算此时注射器内气体的压强。（已知当时大气压为1×105帕）（4）丙图中，温度控制器硬杆上的连结点O、B、E、F均固定，调温旋钮转轴及触点D也固定，调温旋钮已调到最低温度，在不更换元件的情况下，如何将恒温箱设定温度调节得更低？9．(2019·宁夏)无人驾驶飞机简称“无人机”。中国近年来在无人机制造方面进展神速。无人机的飞行控制系统简称“飞控”。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由“飞控下达。“飞控”主要由感知飞行姿态的陀蜾仪（控制飞行姿态）GPS定位模块（与地面传递信息）、超声波传感器（探测障碍物）、气压传感器（获取气压获知高度）等各种功能的传感器及控制电路组成。如图12是我国制造的“冀龙”多用途无人机，该机表而采用的复合材料受力不易形变，飞机外形采用流线型设计，可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空对地打击武器，广泛应用于如灾情监视、军亊活动等领域。（1）（2分）请从短文描述中找出蕴含的物理知识。（至少二条，知识点不能重复）m/g80160240l/cm12.813.614.4举例：超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用声波能够传递信息。①________________________________________________________________；②________________________________________________________________。（2）（3分）经査阅资料获知，“翼龙”无人机机身质量1.1t，最大载荷质量200kg。当该机以最大载荷质量停在水平跑道上时，无人机轮胎与地面接触的总面积为0.05m2。求此时无人机对水平跑道的压强。（g=10N/kg）（3）飞机利用超声波传感器来判断离地髙度。若某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系如图甲所示，图乙是检测电路（电源电压不变），要使髙度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应该选用________（选填“电流表或电压表”），应安装在________（选填“1或2或3”）位置，判断依据是：____________________。10．（2019·天门）江汉平原，雨量充沛。甲地有一小型水电站，每分钟有60m3的水从高处流下冲击水轮机的叶轮，带动发电机发电，供乙地使用，水轮机与上游水位的落差为20m。甲、乙两地相距20km，两地间沿直线架设了两条输电线，已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω．为预防灾情发生，工作人员用简易无人机（只能水平或竖直飞行）进行实时监测。该机有A、B两个电动机，它们消耗的电能都由锂电池提供。其中A电动机带动顶部的螺旋桨工作，提供升力；B电动机带动尾部的螺旋桨工作，提供水平推力。无人机飞行时的阻力f与飞行速度v的关系为f＝0.2v2．该机的部分参数见表格。（1）若水的机械能有70%转化为电能，求水电站的发电功率。（2）现输电线在某处发生短路，为确定短路位置，检修员在甲地利用如图所示的电路进行测量。当电压表的示数为1.5V时，电流表的示数为0.5A．短路位置离甲地的距离是多少米？（3）当无人机保持一定高度以最大速度沿直线飞行时，B电动机消耗的功率最大。求此时B电动机的效率。（不计电动机到螺旋桨传动过程中的能量损耗）11.（2019·衡阳）如图甲所示的装置，电源电压U＝10V保持不变，R2＝8Ω.导电性能良好的金属弹簧和金属质量（kg）1.25锂电池的电压（V）29.4锂电池的容量（mA•h）1.0×104最大飞行速度（m/s）5A电动机消耗的最大功率（W）80B电动机消耗的最大功率（W）40指针P的电阻和重力均不计，金属块A的重力G1＝10N。R1是一根水平放置的粗细均匀、总长L＝1m的金属棒，其电阻随长度均匀变化，总电阻为8Ω，两端都被固定在绝缘支架上，它对指针P无压力，且接触良好。绝缘板B重G2＝20N，当它从金属块A和地面间被抽出时，它的上下表面分别与A和地面之间产生的摩擦力为f1和f2，且均为接触面间压力的0.2倍，当P置于金属棒左端a点时，弹簧恰好处于原长。甲乙(1)当P置于金属的左端a点时，电流表的示数I1为多少?(2)用水平拉力F将B从A与地面之间匀速抽出，当金属块保持静止时，求弹簧拉力F和水平拉力F的大小。