（2）若蓄电池储存能量的80%用于电动自行车行驶克服阻力做功，电动自行车在平直公 路上匀速行驶时受到的平均阻力为40 N，蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多 远？
（3）从环保的角度，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？（各举一条）
7.（2014·福州）为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘 仪”，餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值，人一旦离开餐桌， 提示器就会发出提示音，其原理图如图所示，电源电压3 V不变，提示器的电阻R0恒为 50 Ω，传感器R1的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示，开关S闭合后，求：
载盘台所载 质量m/g 传感器R1/Ω
100 100 110 90 120 80 130 70 140 60 150 50 160 40 … … （1）根据表中数据，当载盘台所载质量是100 g时，R1的阻值是多少？电路中的电流是 多少？
（2）在第（1）问的基础上，通电5 s，电流通过R1产生的热量是多少？
（3）当电路中的电流达到0.03 A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100 g，此 时盘内剩余食物的质量是多少？
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8.（2014·泰安）如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图（俯视图），立方 体产品在水平传送带上与传送带以相同速度v=1 m/s匀速运动，产品的质量m=0.8 kg.计 数器由电流表和电路计数元件组成（电流表和电路计数元件的电阻不计），通过电路中电 流的变化计数产品，a为激光源，R1为光敏电阻，R2为保护电阻.当激光射向R1时，R1的阻
值变小，每当产品运动通过a与R1之间时，射向R1的光线会被产品挡住，R1阻值变大.闭 合开关，电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图像如图乙所示.（g取10 N/kg）
（1）不计空气阻力，求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向. （2）求每个产品的边长L1和产品的间隔L2.每个产品对传送带的压强大小.
（3）已知电源电压U=3 V，R2=1 kΩ，求传送带匀速运输产品过程中1 min内光敏电阻 R1消耗的电能.
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(答案) 力、热、电大综合的计算
题型之一 力、电综合题
例1（1）电压表示数最大时，R0有最小值，此时电路中的电流I1=U/R1=3 V/30 Ω=0.1 A， R0= UR0/I1=（6 V－3 V）/0.1 A= 30 Ω.
（2）当滑片P处于a端时，开关闭合后电压表被短路，其示数为0.
（3）当电压表的示数为0.8 V时，电路中的电流I2=U/R=6 V/（30 Ω＋45 Ω）=0.08 A，RaP= UaP/I2= 0.8 V/0.08 A= 10 Ω，R1的aP段laP=6 cm×10 Ω/30 Ω=2 cm，即滑片P移动的距离为2 cm，由图像可知，此时拉环上拉力F=200 N.
由于电阻丝ab的长度为6 cm，则滑片P的最大移动距离Δl′=6 cm，由图像可知，此时拉环上拉力F′=600 N，即拉力计的量程为0～600 N. 针对训练
1.（1）重物的重力：
G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N 人对重物做的功：
W=Fs=Gh=200 N×2 m=400 J
(2)重物重力做的功转化的电能： W电=Wη=400 J×50%=200 J
每举高一次重物能使该灯正常照明的时间：
t=W电200J= =200 s 1Wp2.（1）由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，
即P=38 kW=3.8×104 W，工作时间t=25 s， 所以电动机消耗的电能
W=Pt＝3.8×104 W×25 s＝9.5×105 J （2）电动机正常工作时的电流： I=
P=P额/U额=3.8×104 W/380 V=100 A U线圈产生的热量：
Q=I2Rt=(100 A)2×0.5 Ω×25 s=1.25×105 J
（3）线圈电流产生热量即该“塔吊”本身消耗的电能为W1=Q=1.25×105 J，所以“塔吊”电能转化为机械能的总量， 即机械部分所做的总功
W总=W-W1 =9.5×105 J-1.25×105 J =8.25×105 J
W有用Gh又因为η==，
W总W总所以该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率 η＝3×103 kg×10 N/kg×22 m8.25×105 J=80% 3.(1)轮轴在1 min内转过的圈数 N=nt=1×60=60转
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故重物上升的高度h=NL=60×0.4 m=24 m (2)钢索对重物做功
W物=mgh=600×10×24 J=1.44×105 J (3)电动机在1 min消耗的电能 W总=Pt=4 000×60 J=2.4×105 J 故该装置的机械效率
η=W物/W总=1.44×105 J/（2.4×105 J）=60% 4.（1）R总=U/I1=8 V/0.1 A=80 Ω, R0=80 Ω-20 Ω=60 Ω.
（2）受到的压力越大，弹簧的长度越短.
(3)模拟电路最大载重时弹簧长度为24厘米，此时滑动变阻器的电阻为R′1 20 Ω/40 cm=R′1/24 cm, R′1=12 Ω I′=U/R=8 V/（60 Ω+12 Ω）=0.11 A. （4）I＞0.3 A U/(R′1+R)＞0.3 A 8 V/(12 Ω+R)＞0.3 A R＜14.67 Ω I≤0.6 A U/(R′1+R)≤0.6 A
8 V/(12 Ω+R)≤0.6 A R≥1.33 Ω. ∴选R3，电阻最大载重电流
I=UR=8 V（12 Ω+5 Ω）=0.47 A. 5.（1）减小 （2）I=
P30W==2 A=2000 mA U15V2000mAh=1 h
2000mA（3）克服阻力做的功：
W=UIt=15 V×2 000 mAh×10%×40%=4 320 J s=
W4320J==216 m F20N6.（1）地面受到的压强p=F/S =(40 kg+50 kg)×10 N/kg/0.01 m2=0.9×105 Pa （2）蓄电池储存的电能
W电＝0.576 kW·h＝2 073 600 J 电动自行车行驶克服阻力做功
W机＝W电η＝2 073 600 J×80%=1 658 880 J 电动自行车能连续行驶的路程
s=W机/F=1 658 880 J/40 N=41 472 m
（3）优点：无尾气；噪音小.缺点 ：蓄电池一般使用一年左右就需更换，废弃后的电池污染环境.
7.（1）由表可知，R1=100 Ω R=R1+R0=100 Ω+50 Ω=150 Ω 电路中的电流I=
U3V==0.02 A R150?（2）电流通过R1产生的热量：
Q=I2R1t=(0.02 A)2×100 Ω×5 s=0.2 J （3）当电路中的电流达到0.03 A时
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U3V==100 Ω I'0.03AR1′=R′-R0=100 Ω-50 Ω=50 Ω
R′=查表可知,载盘所载质量为150g
剩余食物的质量m余=150 g-100 g= 50 g 8.(1)F=G=mg=0.8 kg×10 N/kg=8 N;竖直向上 (2)L1=vt1=1 m/s×0.1 s=0.1 m L2=vt2=1 m/s×0.2 s=0.2 m F压=G=mg=0.8 kg×10 N/kg=8 N p=F压/S=8 N/0.01m2=800 Pa
-3
(3)在0~0.2 s内,I1=2×10A U2=I1R2=2×10-3 A×103 Ω=2 V U1=U-U2=3 V-2 V=1 V
W1=I1U1t1=2×10-3 A×1 V×0.2 s=4×10-4 J
-3
在0.2 s-0.3 s内,I2=1×10 A U3=I2R2=1×10-3 A×102 Ω=1 V U4=U-U3=3 V-1 V=2 V
W2=I2U4t2=1×10-3 A×2 V×0.1 s=2×10-4 J
4 -4
在1 min内,W=60 s/0.3 s·(W1+W3)=200×（4×10-J+2×10 J）=0.12 J.
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