初中物理电和磁计算题

物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B=0表明没有磁场．有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象．为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题：

⑴当S₁断开，S₂闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为______A．
⑵只闭合S₁，通电螺线管的左端为______极；闭合S₁和S₂，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为______T．
⑶实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的______无关．

如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻R₀＝10Ω，左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。

温度t／℃	0	5	10	15	20	25	30	35	40
电阻R／Ω	600	550	500	450	420	390	360	330	300

(1)请说明该自动控制装置的工作原理。
(2)计算说明该空调的启动温度是多少？
(3)为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要串联多大的电阻？
(4)改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。

电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住6楼，放学后，乘电梯回家．
（1）若小明的体重为500N，脚与电梯地面的总接触面积为0.05m²，则小明对电梯地面的压强为多少？
（2）若电梯在20s内将小明匀速提升15m，在此过程中，电梯上升的速度是多少？电梯对小明做了多少功？电梯对小明做功的功率为多少？
小明又查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，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，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，闭合开关S，电动机不工作．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大小的变化情况如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计．
（3）在控制电路中，当压敏电阻R₂受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性________（填“增强”“减弱”或“不变”）．
（4）若电磁铁线圈中的电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，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）

如图所示，MN、PQ是平行金属板，板长为L，两板间距离为，PQ板带正电,MN板带负电,在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场.一个电荷量为q、质量为m的带负电粒子以速度v。从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间，结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场，然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场.不计粒子重力.求：

（1）两金属板间所加电场的场强大小
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小.

一个质量为m，电荷量为q的带负电的带电粒子，从A点射入宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，MN、PQ为该磁场的边缘，磁感线垂直于纸面向里.带电粒子射入时的初速度与PQ成角，且粒子恰好没有从MN射出，如图所示.

（1）求该带电粒子的初速度v₀.
（2）求该带电粒子从PQ边界射出的射出点到A点的距离x.

如图是小强设计的一种汽车油量表装置，R₁是粗细均匀的弧形滑动变阻器（两端黑点表示接线柱），金属滑片P做成一根可以绕O点转动的杠杆，另一端通过一根可以自由转动的轻杆和浮标相连，油量表是用量程为3V的电压表改装而成，要求它的示数随汽油液面的下降而减小，当继电器线圈中电流I≥0.5A时，提示灯亮表示油量不足，电源电压U=6V，汽油密度ρ_汽=0.7×10³kg/m³，线圈电阻不计．

（1）为达到上述要求，只需在图中加一根导线即可，请在图中用笔画线完成电路；
（2）完成电路后，小强进行电路调试，已知当油箱加满时（汽油体积为V₁），滑片P在A处，R₁接入电路的阻值为10Ω，为使此时油量表指针指在3V处，电阻箱R₂应调至多大？
（3）调试结束后，当汽油消耗至提示灯刚亮时，求此时R₁的电功率；
（4）某加油站在汽油中掺入一种与汽油能够相溶的有机物后进行销售（ρ_有机物=0.97×10³kg/m³），若将此种汽油加入该油箱，当油量表显示已满时，油箱内所加这种汽油的体积V₂  V₁（选填“＞”、“＜”或“=”），理是                                                                          ．

阅读短文，回答下列问题
江海晚报报道：2013年3月9日，陆地方舟新车见面会在江苏如皋产业基地隆重举行，全国第一款面向大众市场销售的纯电动SUV汽车“陆地方舟V5”面世，该车应用“高频变频电驱动技术”，百公里耗电量仅9度，让您轻松赏阅一路风景。已知该车部分性能参数如下表。

品牌	陆地方舟v5
车身重量kg	1380
引擎类型	电动机
电机额定功率kW	7.5
动力蓄电池	铅酸电池72V  200Ah
续驶里程km	160
最高速度km/h	70

 
（1）电动机工作时，其工作原理是（       ） 
A．磁场对电流的作用  B．电流的磁效应   C．电磁感应     D．电磁铁原理 
（2）该车三相交流变频电机采用交流调速方式，在效率一定时，其耗电功率与转速的立方成正比，而行驶速度与电机转速成正比，下列关于汽车匀速直线行驶时，所受阻力F与车速v的关系图线，正确的是（      ） 

（3）汽车驾驶室座位上的安全带，做得比较宽，当发生紧急情况需要刹车时，由于受力面积较大，从而使人受到的              较小，减轻对司机的伤害程度。 
（4）下表是陆地方舟v5《驾驶守则》中的部分安全距离表格。

刹车前的车速v（km/h）	反应距离L（m）	刹车距离s（m）	停车距离x（m）
40	10	10	20
50	12.5	15	27.5
60	15	22.5	37.5

其中反应距离指驾驶员从发现情况到开始刹车过程中汽车匀速行驶的距离，刹车距离指从刹车到停下过程中汽车减速行驶的距离。停车距离x为反应距离与刹车距离之和。刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一。 
①当汽车以最高时速70km/h匀速行驶时，其反应距离为            m。 
②汽车保持恒定功率5.0kW在平直路面上行驶时，其所受阻力大小为360N，则汽车匀速行驶的速度v=             km/h，这一速度所对应的停车距离为             m。 
（5）对“v5百公里（100km）耗电量仅9度”的报道，请你根据该车的性能参数，通过必要的推理演算，论证其是否真实。

现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力。某直流电动机的铭牌上标有“220V5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω。
（1）电动机的工作原理是什么？
（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？（2分+2分）
（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象。

现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力。某直流电动机的铭牌上标有“220V 5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω。
（1）电动机的工作原理是什么？
（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？
（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象。

随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭。
（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是                     能源；发动机工作时，                     冲程将内能转化为机械能。
（2）汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转（相当于闭合开关），请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整。（·是接线柱）

（3）小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给他说车的性能时，总是说“2.0L的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。
若四缸发动机排量为V_排L做功冲程燃气对活塞的平均压强为P₀ p_a，发动机转速为n r／min时，请你推导出发动机的输出功率P与其排量V_排的关系。推导过程中需要的物理量请提前设定，按需要写出必要的文字说明。

小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。

(1)车辆不超载时，工作电路中绿灯亮;当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载。请你判断灯__________________(选填“L₁”或“L₂”)是红灯
(2)某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少?(g取10N/kg)。
(3)在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少?
(4)请你运用所学物理知识，说明超载的一项危害。

如图甲，是小明设计的双向双动式和面机。主要结构为：一个带动搅拌器的电动机和一个带动料桶的电动机，在和面过程中二者交替工作，搅拌器正反搅拌。下表是这个和面机的主要技术参数；图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的“P－t”图像。
       

额定电压	220V
额定频率	50Hz
搅拌电机功率	900W
料桶电机功率

 
（1）小明为了提醒自己和面机还连接在电路中，他在传统的插头上增加一个总开关和指示灯（图丙），只要开关一按便可断电，不用费力拔除插头。图丁是插头内部电路及和面机简化原理图，插头上的总开关应接在          （选填“A、B、C”）点。 (1分)

（2）小明利用如图戊所示电磁继电器控制搅拌器的正反转，请将工作电路连接完整。

（3）为了测量和面机料桶电机的功率，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到和面机正常工作12min，家里标有“3000r/kW·h”字样的电能表转盘转过了480转。计算料桶电机的功率多大？

随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭。下表为小军家小汽车的相关数据：

水箱装满水后总质量：1600kg	额定功率：100kW
车轮与地面的总接触面积：8.0×10^-2m^2	水箱容量：5L

（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是          能源。
（2）汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转（相当于闭合开关），请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整。

（3）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的        较大的性质，当水箱装满水，水温升高20℃时，求水吸收的热量。（c_水=4.2×10³J/（kg℃））
（4）该车静止在水平地面上时，求对地面的压强。（g=10N/kg）
（5）假若该车在水平路面上以40 kW的功率匀速行驶10min，消耗汽油1.5 kg，求小汽车发动机的效率。（q_汽油=4.6×10⁷J/kg）

如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻，左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。

温度t/℃	0	5	10	15	20	25	30	35	40
电阻R/Ω	600	550	500	450	420	390	360	330	300

 

⑴请说明该自动控制装置的工作原理。
⑵计算说明该空调的启动温度是多少？
⑶为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要串联多大的电阻？
⑷改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。

阅读短文，回答问题
清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器。有一种无锡生产的CC5020型清洗机的铭牌如下表所示。清洗机工作时，利用外加电力所产生的压强将水从水管中压出。其对水的压力可用压强与水管横截面积之积得出，而清洗机对水所做的功就是此力所为，详情见“信息快递”。

清洗机的铭牌
型号	CC5020	额定压强	5×10^6Pa
电源	220V/50Hz	额定流量	20L/min
额定功率	2.2KW	防护等级	IP25

（1）你认为该清洗机动力设备的主要原理与下图中的    相同。

（2）若清洗一辆汽车平均耗时10min，则清洗一辆汽车平均用水多少kg？清洗机对水做的功是多少J？
（3）该清洗机正常工作时的效率是多少？