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第15讲 综合应用专题复习

2020-10-28刘文涛

中学生数理化·中考版 2020年7期
关键词:压敏电阻电饭锅电池板

刘文涛

综合应用题结合现实生活中的实例、社会热点等,综合考查同学们用所学知识解决实际问题的能力.同学们对生活实例要多观察,对各板块知识及其公式要理解透彻.

综合应用题的题型可以分为三大部分,分别为力学类计算、电学类计算和力电综合类计算.力学类计算又可以细分为力学模型和力热综合;电学类计算可分为电热综合和电与能综合:力电综合类可分为简单力电综合和滑动变阻器及敏感电阻类综合等.它们灵活新颖,但也有一些共同的答题技巧:(1)仔细审题,标记条件.(2)知识迁移,构建模型.(3)“顺瓜摸藤”,逆向思维.(4)化整为零,化繁为简.(5)详略得当,条理答题.(6)注意细节,单位统一.

“力学樊计算”板块

力学是初中物理课程的主要内容之一,它有六个重要的物理量——速度、密度、压强、浮力、功和功率,五个主要规律——牛顿第一定律、二力平衡、液体内部压强规律、阿基米德原理和杠杆平衡条件,六对容易混淆的概念——重力和压力、压力和压强、漂浮和悬浮、功和功率,功和能、功率和机械效率.在解力学综合题时,弄清楚各概念的定义及相互之间的内在关系是解题的关键.近几年的中考试题,根据设置问题的不同,有易有难,考查知识多集中在功、功率、机械效率上.

第1節 力学模型

重点考点

建模能力是物理学习过程中一种很重要的能力,而力学模型是近几年中考中考查的一个重点,常见的力学模型有木块模型、浮子模型、杠杆模型、滑轮模型、斜面模型等,重点对压强、浮力、杠杆平衡、功、功率、机械效率等知识进行考查,综合性较强,是未来中考考查的一个趋势.

中考常见题型

例1(2019.无锡)在更换家用轿车的轮胎时,剪式千斤顶是一种常用工具,图1甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图.使用时,将底部支撑台置于水平地面,保持千斤顶竖直,将顶升置于汽车车身下,用手摇动扳手使扳手绕D点不断旋转,带动丝杆转动,通过丝杆水平拉动右端铰链,使支架向内收缩,顶升升高,从而将汽车车身顶起,丝杆上刻有梯形扣,图1乙是梯形扣的实物图.

(1)该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的,在顶起车身的过程中,丝杆上的梯形扣属于下列简单机械中的(

).

A.滑轮

B.滑轮组

C.杠杆

D.斜面

(2)现使用该剪式千斤顶更换轮胎,顶起汽车车身后,若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10 000 N,且等于顶升对车身的支持力,千斤顶自重忽略不计,

①若底部支撑台与地面接触面积为0.04 m2,顶起汽车车身后手不再用力,则千斤顶对地面产生的压强是多大?

②顶起汽车车身后,为了方便更换轮胎,需要继续摇动扳手,使顶升继续升高一段距离.若人摇动扳手使顶升在1 min内升高12 cm,用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%,则人做功的功率是多大?

思路分析:(1)丝杆上的梯形扣是变形的斜面,可以达到省力的目的,故选D.

第2节 力热综合

重点考点

力热综合类题型主要考查力学知识和热学知识的综合应用,通常以热机的应用为载体,以能量为桥梁,考查内能与机械能之间的转化,如汽油机汽车、柴油机汽车、热力发电机等燃油工具的使用.

中考常见题型

例2(2019.安顺,改编)图2所示是一款新型四轮沙滩卡丁车,其满载时的质量为600 kg,每个车轮与沙滩的接触面积为500 cm2.某日此卡丁车满载时在水平沙滩上做匀速直线运动,10 min行驶6 km,它的发动机功率恒为11.5 kW.求:

(1)此次行驶中卡丁车所受的阻力为多少?

(2)该卡丁车以汽油为燃料,若在这次行驶中消耗汽油0.6 kg,求该卡丁车汽油机的效率.(q汽油=4.6x107J/kg)

“电学类计算”板块

电学部分主要有电流、电压、电阻、电能、电功、电功率六个物理量,两个重要定律——欧姆定律和焦耳定律,电学综合类的题型主要考查的知识点有串、并联电路特点,欧姆定律、电功、电功率、焦耳定律等相关公式的运用,

第3节 电热综合

重点考点

该类题型通常以电热器的应用为载体,以能量为桥梁,并结合铭牌信息、工作原理、电路图进行命题,如电饭锅、电热水器、电熨斗等工具的使用及热力发电机等,考查有关电能、热量、效率等相关知识的综合计算.

中考常见题型

例3(2019.孝感)家用电饭锅中自动开关一般由感温铁氧体组成,将电饭锅的自动开关S按下,电饭锅处于加热状态,感温铁氧体温度达到103℃时失去磁性,被吸铁块由弹簧弹开,使电饭锅进入保温状态.某家用电饭锅内部电路简化示意图如图3甲所示,某次使用该电饭锅在220 V的电压下煮饭的过程中,通过的电流随时间变化的图象如图3乙所示.

(1)当锅内温度为100℃时,自动开关S与____(填“1”或“2”)连接,此时电饭锅处于____(填“加热”或“保温”)状态.

(2)该电饭锅此次工作30 min消耗的电能为多少?

(3)电阻R1与R2的阻值之比为多少?

(4)若要使该电饭锅的加热功率提高到1100 W,可以给电阻R1并联一个阻值为多大的电阻R3?

思路分析:(1)由题意得,温度为100℃时,低于103℃,电饭锅处于加热状态,开关S与“1”连接,

第4节 电与能(新能源)综合

重点考点

近年来新能源常常出现在中考的综合应用题中,涉及太阳能、风能、水能等多种形式的新能源,常以太阳能电池、风力发电机等作为命题背景,重点考查不同形式的能量之间的转化,综合考查能量、效率、机械能、功率和电功率等知识点.

中考常见题型

例4图4是某市新农村建设中一道靓丽的风景——风光互补路灯,“有风无光”时风力发电机发电,“有光无风”时太阳能电池板发电,二者皆备时同时发电,并日夜蓄能,某型号的该路灯额定功率为50 W.太阳能电池板的面积为1m2.平均输出功率为100W,问:

(1)某“幸福村寨”安装这种风光互补路灯100盏,若每天路灯正常工作10 h,一月(30天)消耗的电能是多少?这些电能相当于完全燃烧多少千克的煤所放出的热量?(煤的热值为3.4x107J/kg,结果保留一位小数)

(2)若太阳能照射到电池板的辐射功率为800 J/(s.m2)(Is内辐射在1 m2电池板上的太阳能为800 J),则太阳能电池板的光电转化效率为多少?

(3)从物理学的角度说出这种风光互补路灯的优点有哪些?(答两点即可)

分析与解答:(1)安装100盏这种风光互补路灯的总功率P=100P1=100 x50 W=5 000 W=5 kW,正常工作一個月(30天)的总时间t=30t,:30x10 h=300 h,由公式P=W/t

得,安装100盏这种路灯一个月(30天)消耗的电能W=Pt=5 kWx300 h=1 500 kW.h=5.4x109J.由题意知,煤完全燃烧所放出的热量Q放=W=5.4x109J,由公式可知,需要完全燃烧的煤的质量m=Q放/q=5.4×109J =158.8 kg.

3.4x107J/Kg

(2)太阳能照射到电池板的辐射功率为800 J/(s.m2),即1s内辐射在1m2电池板上的太阳能W太=800 J,由公式P=W/t可知,电

池板Is内平均输出电能w电=P输出t=100 W×1 s=100 J,则太阳能电池板的光电转化效率η= W电/W太=100J/800J=12.5%.

(3)风光互补路灯利用的是太阳能和风能,使用这些能源的优点是节约能源,清洁无污染,可再生,保护环境,易安装等.

“力电综合类计算”板块

本板块重点指那些将力学和电学知识结合起来考查的题型.这类中考试题主要分为两类:简单力电综合及滑动变阻器和敏感电阻类综合.这类试题属于中考的高频题型.

第5节 简单力电综合

重点考点

简单力电综合类题型主要考查力学知识和电学知识的综合应用,通常以电动机的应用为载体,以能量为桥梁,考查电能与机械能之间的转化,如电动自行车、电动汽车、电动起重机等工具的使用.

中考常见题型

例5 (2019.郴州,改编)一辆重为2x104 N的电动汽车,以恒定功率50 kW在平直的公路上匀速行驶3 km.用时3 min.已知汽车在行驶中所受阻力为车重的1/10,汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5 m2,求:

(1)汽车的牵引力所做的功.

(2)汽车发动机的机械效率(计算结果保留一位小数).

分析与解答: (1)因电动汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是

第6节 滑动变阻器与敏感电阻类综合

重点考点

该类题型通常以电磁继电器、各种敏感电阻(如热敏电阻、压敏电阻、光敏电阻等)或滑动变阻器为载体,并结合电路图和图象,考查有关受力分析、欧姆定律、电功率、电能等知识的综合计算,探究性、开放性、综合性较强.

中考常见题型

例6 (2019.毕节)某同学设计了一个利用图5甲所示的电路来测量海水的深度,其中R1=2 Ω是一个定值电阻,R中2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5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,放人海水中保持受力面水平,且只有一个面积为0.02 m2的面承受海水压力.(设海水的密度ρ水_=1.0x 103kg/m3,取g=10 N/kg)

(1)当电流表示数为0.2 A时,求压敏电阻R2的阻值.

(2)如图5乙所示,当压敏电阻R2的阻值为20Q时,压敏电阻R2所在深度处的海水压强为多少?

(3)若电流的最大测量值为0.6 A,则使用此方法能测出海水的最大深度是多少?

2019年教育部印发的《教育部关于加强初中学业水平考试命题工作的意见》指出:试题命制既要考查基础知识、基本技能,还要注重考查思维过程、创新意识,以及分析问题、解决问题的能力;提高探究性、开放性、综合性试题比例,积极探索跨学科命题,提升试题情景设计水平,因此,预测2020年综合应用题仍会以生活、生产中有地方特色的实际问题为载体,以当下最新的科研成果为素材,来解决生活、生产的热点问题.

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