综合应用题·满分特训（一）

一、综合题

1. 难度：中等

如图所示是用动滑轮运送建筑材料A的示意图，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重800 N的建筑材料A在50 s的时间里，匀速竖直上升了10 m。在这个过程中卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200 W，绳重可忽略不计。求：

(1)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η_____；

(2)动滑轮的重力____；

(3)在建筑材料重力不变的情况下，通过增加定滑轮和动滑轮的个数来减小绳子的拉力，滑轮组效率将________（选填“变小”、“变大”或“不变”）。

2. 难度：中等

随着人们生活水平的提高，不少居民小区都配备了健身房。小明每个周末回家都会到健身房锻炼，如图所示是小明最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图。如果小明每次向下拉动拉杆时，拉力F为250N，并在0.4s内使质量m＝20kg的配重块匀速升高到h＝40cm后放手让其自由落下。不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg。求：

(1)拉力器中滑轮的作用是______。

(2)克服配重的重力所做的功。（____）

(3)小明拉动拉力器做功的功率。（____）

(4)小明拉动拉力器的机械效率。（____）

二、计算题

3. 难度：中等

为了改善老旧住宅楼的保温效果，沈阳开展了暖房子工程，图为施工现场使用的提升装置．已知被提升的建筑材料的质量为200kg，动滑轮重力为500N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦．（g＝10N/kg）求：

（1）提升装置所做的有用功；

（2）拉力F的功率；

（3）该装置的机械效率．

4. 难度：中等

水平地面上放着重为200N、边长为0.2m的正方体物块现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示已知平行于斜面的拉力为120N，物体移动的距离为2m，升高1m．求：

（1）物块放在水平地面上时对地面的压强；

（2）斜面的机械效率；

（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小．

5. 难度：困难

南极冰面上，科考队用拖拉机借助绳索水平牵引装有货物的轻质木箱，运输货物．某次运输过程中，拖拉机用绳索牵引装有货物的木箱在水平冰面上以36km/h的速度匀速直线行驶10km.消耗柴油1kg，牵引木箱做功的功率为9kW，.

（1）木箱底面积为5m²，质量不计，水平冰面能承受的最大压强为1×10⁴Pa，g取10N/kg，求木箱内可装货物的最大质量？

（2）求该运输过程中，冰面对木箱的摩擦力大小.

（3）求该运输过程，柴油完全燃烧释放的内能转化为绳索牵引木箱做功的效率.

6. 难度：中等

质量为10 t的小型水泥罐车，额定功率为150 kW。车上装有20 t的水泥，罐车以5 m/s的速度、60 kW的功率在平直公路上匀速行驶了15 min，消耗柴油4 kg，g取10 N/kg。试问：

(1)4 kg柴油完全燃烧放出的热量为多少？（已知柴油的热值为4×10⁷ J/kg）

(2)该柴油机的效率为多少？

(3)若该类水泥罐车以10 m/s的速度、以额定功率行驶在同样的路面上时，承载水泥的质量为多少？

三、综合题

7. 难度：中等

如图所示为某型号压路机，整机质量18t，行驶速度27km/h，发动机功率120kW。已知柴油的热值q＝4.3×10⁷J/kg，请回答下列问题：

(1)压路机碾子质量很大是通过______来增大压强，驾驶室内座椅做得宽大是为了______（选填“增大”或“减小”）压强。

(2)该压路机以27km/h的速度匀速通过150m的距离需要多长时间？（____）

(3)该压路机通过此段路程所受的阻力多大？（____）

(4)若该压路机柴油发动机的效率为40%，通过此段路程需要完全燃烧多少千克柴油？（____）（结果保留两位小数）

8. 难度：中等

打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械，图甲是落锤式打桩机实物图。桩锤由卷扬机用吊钩提升，释放后自由下落而打桩。其原理示意图如图乙所示。已知桩锤的质量m＝400kg，桩锤底面积S₁＝0.1m²，桩的顶面积S₂＝0.04m^2.g取10N/kg，柴油的密度为0.85×10³kg/m³，热值为4.3×10⁷J/kg。

(1)桩锤自由下落时，桩锤的______能转化为______能。

(2)若桩锤自由下落打在桩上的瞬时压力为F＝2.0×10³N，求此时桩锤对桩的压强。（____）

(3)若卷扬机把桩锤匀速提升1.8m，打桩50次消耗的柴油为0.02L，卷扬机工作的效率是多少？（____）（假设柴油完全燃烧）

四、计算题

9. 难度：中等

小天收集了一些数据填在下表中，如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100km，货车受到的阻力是车重的0.1倍，那么在此过程中：（g取10N/kg）

品牌型号	东风××	外形尺寸	5×1.9×2.3（m）
变速箱	A85	空车质量	1.5吨
最高车速	120km/h	满载时载货量	2.5吨
空载百公里油耗	12L	燃油密度	0.8×10^3kg/m^3
满载百公里油耗	20L	燃油热值	5×10^7J/kg

(1)该货车牵引力是多少？牵引力所做的功是多少？

(2)燃油完全燃烧放出的热量是多少？

(3)该货车发动机的效率是多少？

五、综合题

10. 难度：中等

如图所示，两轮自动平衡电动车做为一种新兴的交通工具备受中学生的喜爱，下表是某型号两轮自动平衡电动车的主要参数，请通过计算解答下列问题：

整车质量	20kg
锂电池电压	50V
锂电池容量	10A•h

（1）图中小夏质量为40kg，轮胎与地面的总接触面积为0.01m²，小夏骑行过程中地面受到的压强为多少？

（2）锂电池充满电后能储存多少焦耳的电能？

（3）锂电池充满电后，小夏多次骑着两轮自动平衡电动车在平直路面上匀速行驶进行测试，最多行驶27km电能恰好耗尽，假设受到的平均阻力是总重力的0.1倍，求此过程中两轮自动平衡电动车的工作效率是多少？

（4）在小夏骑行两轮自动平衡电动车的过程中，为确保安全，请你对他提出一条合理的建议．

六、计算题

11. 难度：中等

水资源的缺乏越来越成为社会关注的热点，很多企业都通过污水处理来节约生产用水。我市某企业在生产系统中每使用100吨水，就有96.2吨来源于处理后的循环水，补充的新水仅3.8吨。问：

(1)每使用100吨水，所补充新水的体积为多少？

(2)使用抽水机将这些补充的新水抽到比原处高10米的蓄水池中需用50秒，则抽水机对这些水所做功是多少？（g＝10N/kg）

(3)抽水机工作时两端的电压为380伏，通过的电流25安，则该抽水机的效率是多少？

12. 难度：中等

为欢迎“有朋自远方来”，张家界建成天门山穿山自动扶梯，整个电梯全在悬崖峭壁的山体隧道内运行。梯级运行总长度为1 000 米，提升高度400米，拥有客流吞吐量72 000 人/天的输送能力，下表是一台自动扶梯的一些参数。

额定电压U/V	380
电功率P/kW	4（空载）—20（满载）
运行速度v/（m/s）	0.5
电动机的内阻R/Ω	2

(1)扶梯自始至终匀速运行，扶梯从底端运行到顶端时间是多少？

(2)一个质量为50 kg的游客站在扶梯上，双脚与扶梯的接触面积为400 cm²，他对扶梯的压强多大？

(3)自动扶梯在额定电压下以19 kW的电功率连续运行40分钟，将一批游客送上山顶，该自动扶梯消耗多少焦的电能？电动机产生多少热量？电动机的效率是多少？

13. 难度：中等

海水温差发电是利用海水表层和深层之间的温度差来发电的，据估算，我国南海地区的海水温差发电潜力（输出功率）可达14亿千瓦。下表是某型号发电机的部分技术参数。回答下列问题：

额定发电功率	40 kW
额定发电电压	400 V
线圈电阻	0.1 Ω
净重	100 kg
底部面积	0.05 m^2

(1)发电机正常工作时，输出电流是多少？线圈电阻消耗的功率是多少？

(2)如果发电机的线圈用超导材料制作，则该发电系统的效率将提高多少？

(3)若把南海温差发电潜力全部开发出来，每天发电量为多少？若利用燃煤发电，发电机的效率为50%，则发出这么多电能需要燃煤多少千克？（煤完全燃烧，煤的热值为3×10⁷ J/kg）

(4)请写出开发和推广海水温差发电的优点（写出一条即可）。

14. 难度：中等

如图所示是某太阳能热水器，水容量为100L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×10⁶J，若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m²，每天日照时间按8h计算，若这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20℃升高到60℃[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），水的密度为1.0×10³kg/m³]，求：

（1）热水器中水的质量；

（2）一天内热水器中的水吸收的热量；

（3）热水器在冬季的效率．

15. 难度：中等

太阳能热水器被广泛应用于现代生活。下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息。求：

太阳照射时间/h	太阳能转换为水的内能的效率	热水器最大水容量/L
10	50%	100
水升高的温度/℃	水的比热容/[J·（kg·℃）^－^1]	水的密度/kg·m^－^3
60	4.2×10^3	1.0×10^3

(1)热水器中水的质量。

(2)热水器中的水增加的内能。

(3)此次热水器接收的太阳能约为多少？如果这些能量由燃烧天然气来提供，则需多少天然气？（天然气的热值为4.2×10⁷J/m³）

16. 难度：中等

风光互补路灯已成为许多城镇、乡村一道靓丽的风景线，如图所示，该路灯既可通过太阳能电池组独立发电储存于蓄电池，也可通过风力发电机独立发电储存于蓄电池。下表为某型号风光互补路灯技术参数。

路灯额 定电压	路灯额 定功率	太阳能电池板 平均输出功率	风力发电 额定风速	风力发电 额定功率
20V	60W	80W	6m/s	200W

(1)如果太阳能电池板接收太阳能的总功率为800W，太阳能电池光电转换效率为多大？

(2)在平均风速为6m/s的白天，风力发电机工作6小时，储存的电能可供路灯正常工作多长时间？

(3)写出风光互补路灯的优点。（写两条）

17. 难度：中等

如图甲是测量高于湖水警戒水位装置的原理图．长方体形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与湖水相通，且容器底面与警戒水位相平．己知电源电压恒为6V，小灯泡标有“2V、2W”字样(灯丝电阻不变)．两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图乙所示(x为容器内水柱高度h的倒数，即x=l/h)．求:

(1)小灯泡的电阻．

(2)湖水水位高于警成水位多少米时，灯泡正常工作．

(3)将电流表改为水位计，水位计的刻度是否均匀，说明理由．

18. 难度：困难

在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示，电源电压恒为16V，R₀为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I﹣U关系的部分数据如图乙所示，AB为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2N的圆球P．闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦；求：

（1）电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻为_______Ω；

（2）无风时R₀消耗的电功率________；

（3）为保护电路，允许风对球施加的最大作用力_______ 。

七、综合题

19. 难度：中等

轿车已经成为一部分家庭的常用交通工具如图甲所示。图乙为某种轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。其中电源电压恒为6V，R₀是阻值为5Ω的定值电阻，A是油量指示表(实质是一只电流表，油量的变化通过电流的变化同步显示出来)。R_x为压敏电阻，它的电阻随受到的压力变化关系如下表。若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图丙所示。求：

压力/N	0	50	100	150	200	250	300	350	400
电阻/Ω	550	395	275	170	90	60	40	25	5

(1)在15～25s时间内，轿车的牵引力________(选填“大于”、“等于”或“小于”)轿车所受的阻力；

(2)在5～10s时间内轿车发动机做功多少________？

(3)如果空油箱的质量为5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少________？(g＝10N/kg)

(4)若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，求油箱的容积为多少升________？(ρ_汽油＝0.7×10³kg/m³)

20. 难度：中等

如图所示电路，是某学校楼道自动控制照明系统，已知控制电路电源电压U＝4.5 V，电磁继电器线圈电阻R₁＝5 Ω，滑动变阻器R₂最大阻值25 Ω。R₃是一光敏电阻，其阻值随“光照度E”的增大而减小，且成反比，其具体关系如下表所示（光照度E的单位是：勒克斯，符号Lx；光越强，光照度越大）。当线圈中电流减小至I₀＝90 mA时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E₀时，照明系统内照明灯自动工作。

光照度E/Lx	0.5	1	1.5	2	2.5	3
光敏电阻R3阻值/Ω	60	30	20	15	12	10

(1)根据表格中数据写出光敏电阻的阻值R₃与光照度E的函数关系式。（____）

(2)闭合开关，把滑片移到最右端（b端），求照明系统启动时的光照度E₀是多少？（____）

(3)保持滑动变阻器滑片不变，如果光照强度E为2 Lx时并保持1 min不变，这段时间内R₂消耗的电能是多少？（____）

(4)此自动控制照明系统工作时将______能转化为______能。

八、计算题

21. 难度：困难

如图，图a为测量体重的电子秤原理图，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO，压力传感器，电流表A（量程为0﹣0.1A．转换刻度后可以显示体童大小）．其中AO:BO=5:1，已知压力传感器的电阻R与所受压力F变化的关系如图b所示．设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，电源电压恒为3V，取g=10N/kg．计算

（1）如果某人站在该秤踏板上时，电流表的示数为12mA，这个人的体重是多少kg？

（2）该秤能显示的最大体重值是多少kg？

九、综合题

22. 难度：困难

电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家．小明查阅资料，了解到出于安全考 虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当 电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点K与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作．在 控制电路中，已知电源电压 U＝6V，保护电阻 R₁＝100Ω，电 阻式压力传感器（压敏电阻）R₂的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计．

（1）在控制电路中，当压敏电阻 R₂ 受到的压力 F 增大时，电磁铁的磁性_____（选填“增强”、“减弱”或“不变”）．

（2）若小明的体重为400N，他站在静止的电梯上，脚与电 梯地面的总接触面积为0.04m²，则此时小明对电梯地面的压 强为多少？___________

（3）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少？______

（4）若电磁铁线圈电流达到 20mA 时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声．当该电梯厢内站立总质量为 1000kg 的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？______（g取10N/kg）

23. 难度：中等

如图所示，油桶质量为40 kg，油桶高AC为0.8 m，底部直径CD为0.6 m，据此回答：（油桶的重心在几何中心O点，g取10 N/kg）

(1)油桶装满油时，油桶由平放改为竖直放置，油桶底部受到的压强______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。

(2)若将平放的油桶沿D点（D点为不动点）竖起，所需的最小力是多少？（____）

(3)在将油桶竖起的过程中需克服重力做多少功？（____）

十、计算题

24. 难度：中等

小明家的超市进了一批牛奶，小明仔细观察了牛奶的包装箱（如图所示），对上面的“堆码层数极限”标志产生了极大的兴趣。经查阅，该标志表示“相同包装件在仓储时的最大堆码层数”，即该牛奶箱最大堆码是21层。另外，小明用刻度尺测量了包装箱的尺寸是35 cm×20 cm×15 cm。请回答下列问题：

(1)已知箱中每盒牛奶的包装袋上有“净含量250 mL　275 g”字样，这种牛奶的密度是多少？

(2)若在仓储时堆码层数达到极限21层，则最下层的包装箱受到的压力是多少？它所承受的压强是多少？（g＝10 N/kg，保留2位小数）

(3)小明将放在水平地面上的牛奶堆放起来，在3 min 内将15箱牛奶叠放在第一箱上面。请计算小明克服牛奶重力做功的功率。

十一、综合题

25. 难度：中等

如图所示，一根匀质木棒OA长为3R，重为G。木棒的O端与地面上的铰链连接，木棒搁在柱体上，柱体是半径为R的圆柱体的四分之一，各处摩擦均不计。现用一水平推力F作用在柱体竖直面上，使柱体沿着水平地面向左缓慢移动。求：

(1)在水平推力向左推柱体的过程中，木棒重力的力臂逐渐______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。

(2)当木棒与地面的夹角θ＝45°时，柱体对木棒的支持力是多少？（____）

(3)请用数学知识推导当木棒与地面的夹角为θ时，柱体对木棒的支持力的数学表达式。（____）

26. 难度：中等

如图是体操选手在跳马比赛时的画面，她的助跑距离约24m，用时3s，助跳板到马面的高度差为1.2m，腾空到最高处体操选手重心离马面2.4m，从离开助跳板到最高点的时间为1.2s，体操选手踏上助跳板时重心距助跳板0.6m，若运动员体重约40kg，她站在地面上脚与地面接触总面积为400cm²。g取10N/kg。求：

(1)体操选手助跑时将________能转化为________能；

(2)体操选手助跑的平均速度是多少________？

(3)体操选手站在比赛等待区准备比赛时，她对水平地面的压强是多少________？

(4)运动员从助跳板起跳到腾空到最高处克服重力做功的平均功率是多少________？

27. 难度：中等

空调产品能效分1、2、3三个等级，等级1表示产品最节能，等级2表示产品比较节能，等级3表示产品的能效为我国市场的平均水平。如图所示为A、B两台家用空调的能效标识。（保留2位小数）

(1)按照图中所给的输入功率，求出空调A在220 V电压下工作时的电流大小？（____）

(2)若每台空调每年平均使用1 000 h，空调A比空调B可节约多少电能？若将这些节约的电能全部用来烧水，可以将多少质量的水从20 ℃加热到60 ℃？（____）

(3)从物理学角度上来说，在同样的情况下空调A在工作时的______（选填“效率”或“功率”）更高点。

28. 难度：中等

在我们使用电器的时候，按下遥控器的待机键，电器即进入等待开机的状态，即为待机模式。有的电器虽然没有待机按钮，可如果没有切断电源，也相当于处在待机状态。下表是常用家用电器在220 V电压下的工作功率和待机功率。请回答：

电器种类	空调	电视机	机顶盒	洗衣机
工作功率（瓦）	2 600	150	15.4	500
待机功率（瓦）	1.1	0.2	15.2	0.03

(1)在家庭电路中，机顶盒和电视机______（选填“串”或“并”）联在火线和零线上。

(2)根据表中数据，求电视机的工作电流。（____）（精确到0.01 A）

(3)若机顶盒每天处于待机状态的时间为20小时，计算1个月（以30天计）机顶盒在待机状态下消耗的电能。这些电能相当于燃烧多少千克煤产生的热量？（____）（q_煤＝3×10⁷J/kg）