4.(2014，黃岡)2014年4月14日，為尋找失聯(lián)的MH370航班，啟用了“藍鰭金槍魚-21”(簡稱“金槍魚”)自主水下航行器進行深海搜尋。其外形與潛艇相似(如圖甲所示)，相關標準參數為：體積1 m3、質量750 kg，最大潛水深度4 500 m，最大航速7.4 km/h(不考慮海水密度變化，密度ρ取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)。

　　甲　　　　　　　　　　乙

　　(1)假設“金槍魚”上有面積為20 cm2的探測窗口，當它由海水中2 000 m處下潛至最大潛水深度處，問該探測窗口承受海水的壓力增加了多少?

　　(2)“金槍魚”搜尋任務完成后，變?yōu)樽灾貢r恰能靜止漂浮在海面上，此時露出海面體積為多大?

　　(3)若上述漂浮在海面的“金槍魚”，由起重裝置將其勻速豎直吊離海面。起重裝置拉力的功率隨時間變化的圖象如圖乙所示，圖中P3=3P1。求t1時刻起重裝置對“金槍魚”的拉力(不考慮水的阻力)。

　　解：(1)海面下2 000 m處的壓強p1=ρgh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2 000 m=2×107 Pa，下潛至最大潛水深度處壓強p2=ρgh2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4500 m=4.5×107 Pa，增加的壓強Δp=p2-p1=4.5×107 Pa-2×107 Pa=2.5×107 Pa，由F=pS得探測窗口承受海水的壓力增加ΔF=ΔpS=2.5×107 Pa×20×10-4 m2=5×104 N

　　(2)由于“金槍魚”搜尋任務完成后，靜止漂浮在海面上，所以有F浮=G，又由F浮=ρgV排，G=mg，得ρgV排=mg，V排=mρ=750 kg1.0×103 kg/m3=0.75 m3，露出海面體積為V露=V-V排=1 m3-0.75 m3=0.25 m3

　　(3)由于起重裝置吊起“金槍魚”是勻速豎直離開海面，所以速度保持不變，即v1=v3，由P=Fv，得P1=F1v1，P3=F3v3，又P3=3P1，所以有F3=3F1，F(xiàn)1=F33，在t3時刻“金槍魚”離開水面，由圖象分析知，此時起重裝置對“金槍魚”的拉力等于“金槍魚”的重力，即F3=mg，所以t1時刻起重裝置對“金槍魚”的拉力F1=mg3=750 kg×10 N/kg3=2 500 N

　　類型2：電學綜合計算題

　　5.(2014，撫州)如圖所示電路中，電源電壓恒定不變，R為定值電阻，小燈泡L上標有“6 V　3 W”字樣(不考慮小燈泡阻值的變化)。

　　(1)當S1、S3閉合，S2斷開時，小燈泡L正常發(fā)光，電流表示數為0.6 A，求電源電壓和電阻R的阻值。

　　(2)當S2閉合，S1、S3斷開時，求小燈泡L工作1 min所消耗的電能。

　　解：(1)U總=U燈額=6 V，

　　I燈額=P燈額U燈額=3 W6 V=0.5 A，

　　R=U總IR=6 V0.6 A-0.5 A=60 Ω

　　(2)R燈=U燈額2P燈額=(6 V)23 W=12 Ω，

　　R總=R+R燈=12 Ω+60 Ω=72 Ω，

　　I燈=I總=U總R總=6 V72 Ω=112 A，

　　W=I燈2R燈t=(1/12 A)2×12 Ω×60 s=5 J

　　6.(2014，滁州模擬)新型電飯鍋采用“聰明火”技術，智能化地控制食物在不同時間段的溫度，以得到最佳的營養(yǎng)和口感，其簡化電路如圖甲所示，R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關。煮飯時，把電飯鍋接入220 V電路中，在電飯鍋工作的30 min內，電路中總電流隨時間變化的圖象如圖乙所示。求：

　　(1)S和S1都閉合時電飯鍋的電功率。

　　(2)電熱絲R2的阻值。

　　(3)這30 min內電飯鍋產生的熱量。

　　解：(1)S和S1都閉合時，R1和R2并聯(lián)，

　　由圖象可知I=3 A，

　　所以電飯鍋的功率為：

　　P=UI=220 V×3 A=660 W

　　(2)S閉合，S1斷開時，只有R1工作，

　　由圖象可知I1=2 A，

　　所以R1的功率為：

　　P1=UI1=220 V×2 A=440 W;

　　R2工作時的功率：

　　P2=P-P1=660 W-440 W=220 W，

　　R2的阻值為：

　　R2=U2P2=(220 V)2220 W=220 Ω

　　(3)30 min內電熱鍋產生的熱量Q=Pt1+P1t2=660 W×15×60 s+440 W×15×60 s=9.9×105 J