初三電學專題訓練

專題三綜合應用題專題串講歸類探究課后作業(yè)第二輪專題突破專題串講綜合應用多以簡答題和計算題的形式出現(xiàn)，它能較全面地反映學生綜合所學知識分析和解決物理問題的能力，具有綜合性、應用性等特點。簡答題主要考查學生物理概念、物理原理、物理規(guī)律和語言敘述能力，要求學生能緊扣題中的已知條件，簡明扼要地回答問題。綜合應用題每個題的分值都很大，學生必須掌握好各種題型的解題方法和技巧。一、重點難點剖析綜合應用包括電學綜合、力學綜合、力電綜合、電熱綜合等等。二、解題思路及方法綜合應用題和選擇、填空題相比，更能真實、客觀地反映學生對物理知識的掌握以及分析解決物理問題的能力，這也決定了解綜合應用題時必須要有正確的步驟。第一步：認真審題。明確現(xiàn)象和過程，確定給出的條件或題目中隱含的條件。第二步：找關(guān)系。也就是針對題目內(nèi)容分析綜合，確定解決問題的方向，選擇適合的規(guī)律和公式，找準相關(guān)物理量之間的關(guān)系。(一般是找能量或功的關(guān)系)第三步：列出表達式。這一步是在明確了各個已知量、未知量及某個物理量在題目中敘述的物理現(xiàn)象或物理過程變化時存在的關(guān)系，根據(jù)公式或規(guī)律列出相應的表達式，并推導出待求物理量的計算式。第四步：代入數(shù)據(jù)求解。這一步是把所用到的已知物理量的單位統(tǒng)一后，把已知量的數(shù)據(jù)代入計算式中，通過正確運算，得出答案，同時對答案進行合理化驗證，最后確定正確答案。歸類探究類型之一電學綜合初中電學部分的主要知識點包括：串并聯(lián)電路的電流、電壓、電功率特點；全電路和局部電路的歐姆定律；電功和電功率；焦耳定律。這些關(guān)系見下表。要想駕馭這類題目，下表中的知識點必須爛熟于胸。串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流(I)I＝I1＝I2I＝I1＋I2電壓(U)U＝U1＋U2U＝U1＝U2電阻(R)R＝R1＋R21/R＝1/R1＋1/R2電功(W)W＝UIt電功率(P)P＝W/t＝UI＝I2R＝U2/RP1/P2＝R1/R2P1/P2＝R2/R1歐姆定律I＝U/R，R＝U/I，U＝IRU1/U2＝R1/R2I1/I2＝R2/R1焦耳定律Q＝I2RtQ1/Q2＝R1/R2Q1/Q2＝R2/R1

一般來講，電學的綜合題也一定會涉及一個動態(tài)電路，而引起電路變化的原因常見的有4個：(1)滑動變阻器的使用；(2)開關(guān)狀態(tài)的變化；(3)燈絲電阻隨溫度發(fā)生變化；(4)電源電壓的變化。只要電路發(fā)生變化，其中的電流表、電壓表多半也要隨之變化，因此動態(tài)電路分析在這類題目中顯得尤為重要。

如圖Z3－1所示，電源兩端電壓U

保持不變。當開關(guān)S1閉合、S2斷開，滑動變阻器接入電路的電阻為RA時，電壓表的示數(shù)為U1，電流表的示數(shù)為I1，電阻R1的電功率為P1，電阻RA的電功率為PA；當開關(guān)S1、S2都閉合，滑動變阻器接入電路中的電阻為RB時，電壓表的示數(shù)U2為2V，電流表的示數(shù)為I2，電阻RB的電功率為PB；當開關(guān)S1閉合、S2斷開，滑動變阻器滑片P位于最右端時，電阻R2的電功率為8W。已知：R1∶R2＝2∶1，P1∶PB＝1∶10，U1∶U2＝3∶2。圖Z3－1求：(1)電源兩端的電壓U；(2)電阻R2的阻值；(3)電阻RA的電功率PA?！舅悸贩治觥款}目中最醒目的應該是電路圖，讀圖也是我們審題的第一步，可以對題目有個大概的認識?？梢蕴崛〉男畔ǎ河谢瑒幼冏杵骱蛢蓚€開關(guān)，S2閉合后電阻R1被短路，電壓表也由測R1、R2的電壓變?yōu)闇yR2的電壓。文字內(nèi)容一般包括三部分：1.電路的不同變化及相關(guān)的幾個物理量，一般是字母表示，只有1～2個具體數(shù)值；2.已知條件，至少有兩個比值關(guān)系；3.要求解的問題。因為文字和數(shù)量關(guān)系都比較多，這時候就需要邊讀題，邊觀察實物圖，將實物圖和文字信息轉(zhuǎn)化成電路圖和數(shù)量關(guān)系。電源電壓不變，沒有燈泡，電路的變化是滑動變阻器滑片滑動和開關(guān)通斷引起的。解：情況一：只有開關(guān)S1閉合，滑動變阻器的阻值為RA，電流的路徑只有一條，可判斷這是一個串聯(lián)電路，電壓表測R1、R2的電壓，等效電路如圖甲所示。串聯(lián)電路的電流是I1，那么根據(jù)上表中串聯(lián)電路的特點，我們可以得到：U1＝I1(R1＋R2) ①例1答圖情況二：當開關(guān)S1、S2都閉合，滑動變阻器接入電路中的電阻為RB時，仍是一個串聯(lián)電路，R1被短路，電壓表測R2兩端電壓，等效電路如圖乙所示。此時電流為I2，我們可以得到：U2＝I2R2＝2V ④情況三：開關(guān)S1閉合、S2斷開，滑動變阻器滑片P位于最右端時，滑動變阻器的電阻為0，電壓表測電源電壓，等效電路如圖丙所示。此時，R2兩端電壓為U2′，我們可以得到：因為R1∶R2＝2∶1，U1∶U2＝3∶2，結(jié)合①、④，可得I1∶I2＝1∶2；因為P1∶PB＝1∶10，結(jié)合②、⑤，可得R1＝2RB/5，所以，R2＝RB/5。以上內(nèi)容與其說是物理問題，倒不如說是數(shù)學計算問題，若不怎么擅長數(shù)值計算，則成了主要的丟分點。不過，算不出來也沒關(guān)系，必要的時候利用串并聯(lián)電路的特點穿針引線，把已知條件和求解的問題聯(lián)系起來，又可以得1～2分。根據(jù)圖乙和串聯(lián)電路的特點，U2/U＝R2/(R2＋RB)，可得U＝12V；根據(jù)圖丙和串聯(lián)電路特點，I3＝U/(R1＋R2)，結(jié)合⑥，可求R2＝2Ω，R1＝4Ω；由于電源兩端電壓U不變，所以I1(R1＋R2＋RA)＝

I2(R2＋RB)，解得RA＝18Ω；所以，I1＝U/(R1＋R2＋RA)＝0.5A，結(jié)合③，可得PA＝4.5W?！敬鸢浮?1)U＝12V

(2)R2＝2Ω

(3)PA＝4.5W?？v覽整個過程，要解決這類問題，大體上可以分為分析電路、處理數(shù)據(jù)、解決問題三個階段。分析電路是基礎(chǔ)，導致電路變化的原因是什么，每一種變化里有幾個用電器，是怎樣的連接方式，電流表、電壓表的位置又在哪里，弄清楚了這些問題，才能進一步列方程求解。而這里涉及的內(nèi)容主要是電功率、焦耳熱、電功以及電壓、電流、電阻的表達式，要熟練。處理數(shù)據(jù)的過程是難點，這里出現(xiàn)的比值關(guān)系計算需要一定的技巧、耐心、細心。解決問題的階段當然是關(guān)鍵，這時候電路中一些基礎(chǔ)量(U、I、R)之間的關(guān)系已經(jīng)初見端倪，需要我們根據(jù)串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律，將他們聯(lián)系起來，求出未知量，這會兒需要的是經(jīng)驗，還有一定的方法。變式跟進1

(2015·宜昌)隨著宜昌現(xiàn)代化學校創(chuàng)建工作的深入開展，全市各中小學多媒體硬件運用越來越多。某校共有15個教室，每個教室配有40W的照明燈10盞，300W的投影儀一臺，100W的教學擴音系統(tǒng)一套，300W的電腦一臺。(該校的供電電壓為220V)(1)學生在操場上進行半小時的大課間體育活動時，若教室內(nèi)的這些用電器沒有關(guān)閉，那么這半小時內(nèi)該校會浪費多少度電？(2)隨著這些硬件的裝配，需要對學校供電線路進行改造，下表是各種橡膠絕緣銅芯線在常溫下的安全載流量(長時間通電時的最大安全電流)，從安全角度考慮，該校應選擇哪種導線作為干路導線？請通過計算后說明。導線規(guī)格導線橫截面積S/mm2461016安全載流量I/A37476894(3)該校電路中的保險裝置采用空氣開關(guān)(如圖Z3－2甲)，空氣開關(guān)內(nèi)有電磁鐵和兩個觸點，制作觸點的材料分別有銅或銀。電路正常工作時兩觸點是連接在一起的，當電流過大時電磁鐵將兩個觸點分開，切斷電路(如圖Z3－2乙)。從空氣開關(guān)使用的壽命和安全角度考慮，應選擇觸點用______(選填“銀”或“銅”)材料制作的空氣開關(guān)，原因是____________________________________________________________________。(同樣條件下，銀的電阻比銅的電阻小)銅同樣條件下，銅的電阻大，銅的熔斷電流小，電流過大時能及時斷開圖Z3－2(3)同樣條件下，銅的電阻小，銅的熔斷電流小，電流過大時能及時斷開，故應該選擇銅材料做觸點。答：(1)半小時內(nèi)該校會浪費8.25度電；(2)從安全角考慮，該校應選擇橫截面積16mm2的導線作為干路導線。類型之二力學綜合力學綜合題一般包括的知識點比較多，分析過程復雜，步驟比較多，綜合性強。受力分析、平衡力及相互作用力的知識是每個力學綜合題必然涉及的。常見的力學綜合題主要有兩大類，一類是研究對象不多且物理過程相對簡單，用公式法可以解決的問題；一類是相對復雜的組合機械類綜合題。對于解決這類題的關(guān)鍵在于“如何‘拆分’組合機械中的物體”，也就是我們常說的“隔離”物體(研究對象)進行受力分析，這個環(huán)節(jié)很關(guān)鍵。對于拆分后的物體(研究對象)應該按照原裝置的先后順序(從左到右或從右到左)依次進行受力分析，這樣做的好處是“相鄰的兩個物體間必有一個大小相等的力”，在列平衡方程時一般列出“這個力(大小相等的力)”等于其他力關(guān)系的方程，目的是將“這個力”帶入下一個研究對象的力的平衡方程中，最終解方程或方程組。

某同學設(shè)計了一個自動沖刷廁所的水箱模型，這種水箱模型能把自來水管供給的較小流量的水儲存到一定量后，自動開啟放水閥門，沖刷便池中的污物。如圖Z3－3是這種水箱模型的主要部件的截面示意圖。圖中水箱A是一個邊長為50cm的正方體；浮筒B是一個質(zhì)量為0.2kg的空心圓柱體，其底面積SB為80cm2，高為35cm；放水閥門C是一個質(zhì)量可忽略的圓柱體，其底面積SC為55cm2，厚度d為1.5cm；放水閥門C能將排水管口恰好蓋嚴，閥門上固定一根輕繩與浮筒相連，繩的長度l為10cm。(g＝10N/kg)求：(1)浮筒B所受的重力；(2)當水箱中水的深度為16.5cm時，放水閥門C尚未打開，此時浮筒B受到繩子的拉力為多少？(3)當水箱中的水深H至少為多少時，浮筒B剛好能將放水閥門C打開？圖Z3－3解：(1)G＝mBg＝0.2kg×10N/kg＝2N；(2)浮筒B受力分析如圖甲所示：設(shè)浮筒B浸入水中的深度為h：h＝16.5cm－(l＋d)＝16.5cm－(10cm＋1.5cm)＝5cm，由F?。紾B＋F拉，得F拉＝F?。璆B＝ρ水gSBh－GB＝1.0×103kg/m3×10N/kg×80×10－4×5×10－2m3－2N＝2N；例2答圖(3)設(shè)浮子B浸入水中的深度為h′時閥門C剛好被拉開，以B為研究對象，受力分析如圖乙所示，得F浮′＝GB＋F拉′，以C為研究對象，受力分析如圖丙所示，由平衡有F拉″＝F壓，由相互作用力有F拉″＝F拉′，故有F浮′＝GB＋F壓，即ρ水gSB(H－l－d)＝mBg

＋ρ水gSC(H－d)，解得H＝41.5cm。答：(1)浮筒B所受的重力為2N；(2)此時浮筒B受到繩子的拉力為2N；(3)H＝41.5cm。

如圖Z3－4所示，是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過滑輪組打撈水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以0.3m/s的速度向右水平勻速運動。重物在水面下被提升的過程共用時50s，汽車拉動繩子的功率P1為480W。重物開始露出水面到完全被打撈出水的過程共用時10s，此過程中汽車拉動繩子的功率逐漸變大，當重物完全被打撈出水后，汽車的功率P2比P1增加了120W，且滑輪組機械效率為80%。忽略水的阻力、繩重和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：圖Z3－4(1)重物浸沒在水中所受浮力；(2)打撈前重物上表面受到水的壓力；(3)被打撈重物的密度。解：以動滑輪和重物為研究對象，物體出水前后受力情況如圖所示。一般的解題步驟如下：(1)用基本公式先求出基本的物理量；(如：F?。溅岩篻V排

G物＝m物g＝ρ物gV物

F壓＝pS＝ρ液gh深S)(2)明確研究對象(拆分組合機械)(3)對研究對象進行受力分析；(4)列出力的平衡方程；(5)解方程或方程組。變式跟進2

(2015·菏澤)如圖Z3－5為我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的一種越野車，其越野性能公認已經(jīng)超越了“悍馬”，坦克能去的地方它都能去，最大速度達100km/h。當越野車勻速爬上一高14m、長20m的陡坡時，機械效率為70%(g取10N/kg，汽車的質(zhì)量按3650kg計算)。求：圖Z3－5(1)越野車受到的重力；(2)越野車以最大速度行駛50km所需的時間；(3)越野車爬坡時的牽引力。類型之三力電綜合題該題型一般以發(fā)電機、電動機、壓敏電阻、滑動變阻器、簡單機械為載體，建立力與電之間的聯(lián)系，或考查力電轉(zhuǎn)換，或力與電并列設(shè)置問題進行考查。

電動自行車以其環(huán)保、快捷、輕便的優(yōu)勢成為家庭常用的交通工具。如圖Z3－6所示的這輛電動車自身重量為600N，兩個車輪與地面的總接觸面積為200cm2，車胎能承受的最大壓強為2×105Pa。則：圖Z3－6(1)該車的最大載重量是多大？(2)該車每次充電能儲存電能3×106J，電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%。若車以某一速度勻速行駛，受到的阻力是40N，求該車充一次電后，最多能跑多遠？解：(1)該車車胎能承受的最大壓力：F＝pS＝2×105Pa×200×10－4m2＝4×103N，該車的最大載重量：G＝4×103N－600N＝3.4×103N。變式跟進3

(2015·張家界)電動環(huán)保車因環(huán)保經(jīng)濟在各大旅游景區(qū)已廣泛投入運營。如圖Z3－7(1)所示的電動環(huán)保車，有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表。(1)

空車質(zhì)量1200kg電動機額定功率5kW滿載乘員10人電動機額定電壓48V滿載時輪胎與地接觸面積4×250cm3最大車速18km/h電動機效率80%平路續(xù)駛里程≤180km根據(jù)技術(shù)參數(shù)和具體要求，求解下列問題：(g取10N/kg)(1)用圖Z3－7(2)甲中的專用插線板給電動環(huán)保車充電，請在圖Z3－7(2)乙中畫出插線板內(nèi)部開關(guān)和兩插座的連線，并接入家庭電路，要求：①插線板上的開關(guān)可同時控制兩插座的通、斷；②開關(guān)接通時兩插座都能提供220V電壓。(2)(2)電動機以額定功率工作半小時消耗多少電能？(3)經(jīng)檢測電動環(huán)保車以額定功率勻速行駛時，受到的阻力與質(zhì)量的關(guān)系如圖Z3－7(3)所示，若電動環(huán)保車滿載時，每個乘員大約60kg，求車在行駛過程中受到的阻力。(3)(4)該車充一次電儲存了2.7×108J的電能，電動環(huán)保車將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，若該車滿載時以額定功率勻速行駛，則充電一次最多可連續(xù)行駛多長的路程？解：(1)根據(jù)家庭電路的連線規(guī)則和用電器的使用原則，連接電路如下圖：變式跟進3答圖(2)電動機以額定功率工作半小時消耗的電能W電＝Pt＝5000W×0.5×3600s＝9×106J；(3)10個人的質(zhì)量m人＝60kg×10＝600kg，所以人和車的總重量m總＝600kg＋1200kg＝1800kg，由圖可知：m＝1800kg時，F(xiàn)f＝1800N；答：(1)見上圖；(2)電動機以額定功率工作半小時消耗9×106J電能；(3)車在行駛過程中受到的阻力是1800N；(4)充電一次最多可連續(xù)行駛120km的路程。類型之四電熱綜合計算題該題型一般以電熱器為載體，利用電流的熱效應給水等物質(zhì)加熱。焦耳定律是試題考查的重要知識點，能量轉(zhuǎn)化方向是試題的熱點，熱能發(fā)電則是試題的另一個側(cè)面。 (2015·東營)無內(nèi)膽飲水機——管線機的電路原理如圖Z3－8，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經(jīng)過出水管時被加熱，通過改變“溫、開水選擇開關(guān)”的狀態(tài)(“斷開”或“閉合”),可以選擇出溫水或開水。該管線機的額定電壓是220V，開水加熱電功率是2200W，溫水加熱電功率是1100W。已知：電熱絲R1、R0電阻不隨溫度變化，水的比熱容c＝4.2×103J/(kg·℃)，水的密度ρ＝1×103kg/m3，g取10N/kg。求：圖Z3－8(1)“溫、開水選擇開關(guān)”的狀態(tài)和出溫水、開水的對應關(guān)系如何？(2)飲水機正常工作，出開水時電熱絲中的電流是多少？電熱絲R0的電阻是多少？(3)現(xiàn)在需要100℃的開水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收多少熱量？如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機正常工作時，燒開這些水需要多少時間？解：(1)當選擇開關(guān)閉合時，電阻R1短路，電路中的總電阻小，由公式P＝U2/R可知，電熱器的功率大，出開水。當選擇開關(guān)斷開時，電阻R1、R0串聯(lián)，電路中的總電阻大，由公式P＝U2/R可知，電熱器的功率小，出溫水。(3)水吸收的熱量Q