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类型2力电计算1.为减少碳排放，国家鼓励发展电动汽车。综合续航里程是电动汽车性能的重要指标，我国目前测试综合续航里程的标准是：电动汽车充满电后，重复以下一套循环，将电能耗尽后实际行驶的里程就是综合续航里程。一套循环：由4个市区工况与1个市郊工况组成。市区工况是模拟在市区速度较低的情况，每个市区工况平均时速18km/h，行驶时间200s；市郊工况是模拟交通畅通的情况，每个市郊工况平均时速64.8km/h，行驶时间400s。国产某型号的电动汽车有四个相同的轮胎，空载整车质量2400kg，在水平地面上时每个轮胎与地面的接触面积是0.06m2，使用的液冷恒温电池包充满电后蓄电池电能是70kW·h。某次测试，在市区工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是480N，在市郊工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是600N，测得的综合续航里程是336km。(g取10N/kg)求：(1)空载时轮胎对地面的压强；(2)本次测试中，完成1个市区工况，电动汽车牵引力做的功；(3)本次测试中，完成一套循环，电动汽车平均消耗多少千瓦时的电能。(结果保留一位小数)解：(1)空载时整车的重力：G=mg=2400kg×10N/kg=2.4×104N，则空载时轮胎对地面的压强：p=F/S=2.4×104N/（4×0.06m2）=1×105Pa；(2)根据v=s/t可得，每个市区工况的距离：s市区=v市区t市区=18/3.6m/s×200s=1000m，则电动汽车牵引力做的功：W市区=F市区s市区=480N×1000m=4.8×105J；(3)每个市郊工况的距离：s市郊=v市郊t市郊=64.8/3.6m/s×400s=7200m，电动汽车完成一套循环行驶的路程为s，综合续航里程为s0，将电能耗尽完成一套循环的个数为n，则s=4s市区+s市郊=4×1000m+7200m=11200m=11.2km，n=s0/s=336km/11.2km=30，电动汽车完成一套循环平均消耗的电能：E=E0/n=70kW·h/30≈2.3kW·h。2.某同学设计了一个利用如图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，它的阻值随所受液体压力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海水=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?解：(1)由I=U/R可得，当电流表示数为0.2A时，电路的总电阻：R总=U/I=6V/0.2A=30Ω，则压敏电阻R2的阻值：R2=R总-R1=30Ω-2Ω=28Ω；(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，由图乙可知，压敏电阻受到的压力：F=4×104N，此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：p=F/S=4×104N/0.02m2=2×106Pa；(3)当电流表的示数I′=0.6A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=U/I′=6V/0.6A=10Ω，此时压敏电阻的阻值：R′2=R′总-R1=10Ω-2Ω=8Ω，由图乙可知，压敏电阻受到的压力：F′=10×104N=1×105N，此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：p′=F′/S=1×105N/0.02m2=5×106Pa，由p=ρgh可得，使用此方法能测出海水的最大深度：hmax=p′/ρ海水g=5×106Pa/（1.0×103kg/m3×10N/kg）=500m。3.如图甲所示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)。(ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg)求：电压F/N24…1215电阻R/Ω11070…1610(1)浮桶的重力；(2)未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数；(3)当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水。解：(1)浮桶的重力：G=mg=0.5kg×10N/kg=5N；(2)由表格数据知，力敏电阻所受压力为2N时，力敏电阻的阻值为110Ω，电路的总电阻：R总=R0+R=10Ω+110Ω=120Ω，电流表的示数：I=U/R总=12V/120Ω=0.1A；(3)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，此时电路中的总电阻：R′总=U/I′=12V/0.6A=20Ω，此时力敏电阻的阻值：R′=R′总-R0=20Ω-10Ω=10Ω，由表格数据知，此时力敏电阻所受压力为15N，根据物体间力的作用是相互的，所以弹簧给浮桶向下的压力也是15N，浮桶受到竖直向上的浮力､竖直向下的重力和压力，这三个力平衡，则此时浮桶受到的浮力：F浮=G+F=5N+15N=20N，由F浮=ρ液gV排得，浮桶排开水的体积：V排=F浮/ρ水g=20N/（1.0×103kg/m3×10N/kg）=2×10-3m3=2000cm3，则浮桶浸入水中的深度：h1=V排S=2000cm3/100cm2=20cm=0.2m，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，所以此时容器内水的深度：h=h1+h2=0.2m+0.4m=0.6m。4.如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成；控制电路由电源､电磁铁(线圈电阻R0=20Ω)､开关､滑动变阻器R2(取值范围0~80Ω)和热敏电阻R1组成，R1阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。温度/℃90806660504640363534R1/Ω102040507080100120130150(1)工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少?(2)当温度为60℃，滑动变阻器R2=50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少?(3)若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少?(4)要想让该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R2的阻值。解：(1)工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量：Q=U2/R·t=(220V)2/88Ω×60s=3.3×104J；(2)当温度为60℃时，由表格数据可知R1=50Ω，控制电路的总电阻：R总=R1+R2+R0=50Ω+50Ω+20Ω=120Ω，此时衔铁恰好被吸合，则控制电路的电流：I=50mA=0.05A，由I=U/R可得，控制电路的电源电压：U=IR总=0.05A×120Ω=6V；(3)当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路，由I=U/R可得，控制电路的最大总电阻：R总max=U/Imax=6V/（50×10-3A）=120Ω，滑动变阻器R2的最大电阻为80Ω时，热敏电阻R1的最小阻值：R1min=R总max-R2max-R0=120Ω-80Ω-20Ω=20Ω，由表中数据知可控制的最高温度为80℃；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路，由I=U/R可得，控制电路的最小总电阻：R总min=U/Imin=6V/（40×10-3A）=150Ω，滑动变阻器R2的最小电阻为0时，热敏电阻R1的最大阻值：R1max=R总min-R0=150Ω-20Ω=130Ω，由表中数据知可控制的最低温度为35℃，所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35~80℃；