初中物理综合计算全集力学热学电学综合计算题压轴题含答案.docx
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初中物理综合计算全集力学热学电学综合计算题压轴题含答案
专题27:
力学、热学和电学综合计算
—、计算题
1.（2014•安顺）小丽家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数.
型号fed-H50额定电压220V
最大水量50L额定功率2000W
现将水箱中装满水，通电后正常工作40min,水温从25C上升到45C,求：
（1）此过程中水所吸收的热量；
（2）热水器中电热丝的电阻；
（3）热水器的效率.
【答案】
（1）热水器水箱中水所吸收的热量为4.2X106J；
（2）热水器中电热丝的电阻为
24.2Q;
（3）热水器的效率为87.5%.
【解析】■；
试题分析.⑴水吸收的执蜀Q--c--m=4.2«ltfJ（kg-Dx50fc^K（45t-25^）-4
（J由尸=—可知，电热丝的学科网电阻］—）=242^
RP2000莊
Q）热水器消耗的电能；W=Pr=2000WMOi<60^4.Sxl
热水器的藏率；ri=乞其100%^42yl°'JxlOO%=S7.5n0.
W4.8xlO*J
考点：
电功与电热的综合计算
2.（2014•茂名）混合动力汽车是一种新型汽车，它有两种动力系统。
汽车加速，汽油机
提供的动力不足时，蓄电池的电能转化为动能，使汽车加速更快；汽车减速，汽车动能转化为电能，由蓄电池贮存起来，减少能量的浪费。
两种动力系统也可以独立工作，只有汽油机工作时，与一般的汽车相同；只使用电力时，由电动机提供动力。
右表是国产某混合动力汽车蓄电池的铭牌，其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能。
该汽车匀速行驶时受到的阻力为720N。
求:
（1）在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间？
（2）仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是多少？
不考虑电能转化为机械能时能量的损失。
（3）仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是多少升？
假设汽车受到的阻力
不变，汽油的热值为3.0X107J/L（即焦耳/升），汽油机的效率为24%
【答案】
（1）在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电需要10h．
（2）仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是220km．
（3）仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是10升．
考点:
功和功率的计算、热值计算
3.（2014•本溪）如图所示为某品牌蒸汽挂烫机，为了便于移动，它底部装有四个轮子.其
工作原理是:
底部的储水箱注满水后，水通过进水阀门流到发热体迅速沸腾，并变成灼热的水蒸气，不断喷向衣物，软化衣物纤维．下表是这种蒸汽挂烫机的部分参数．[g=10N/kg，
3
c水=4.2X10J/（kg?
C），g=10N/kg]
发热功率
880W
额定电压
220V
储水箱注满水量
2kg
挂烫机净重
4kg
轮子与地面接触的总面积
12cm2
（1）储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是多少？
（2）该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是多少？
（3）如果发热体每分钟能把25g水由20C加热至100C，在这一过程中水吸收了多少热量?
发热体产生多少热量
【答案】
（1）储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是5X104Pa；
（3）水吸收的热量为8400J;发热体产生的热量为52800J.
【解析】
试题分析：
（1）储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压力：
F=G总=口总g=（2kg+4kg）
x10N/kg=60N
则储水箱注满水后挂烫机对水平地面的学科网压强：
PF6°N2=5x104Pa;
S12104m
（2）由P=UI可得，挂烫机正常工作时通过发热体的电流：
I-880W4A;
U220V
（3）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t°）=4.2x10J/（kg?
C）x0.025kgx（100C-20C）=8400J;
发热体产生的热量：
Q=WPt=880WC60s=52800J.
考点：
压强的大小及其计算；电功与热量的综合计算.
4.（2014•镇江）如图是一种配有风力发电机和太阳能电池板的新型路灯，路灯的额定功率为0.12kW,光电池接收太阳光辐射的功率为1kW吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如下表所示，风能转化为电能的效率为4%光电池将光能转化为电能的效率
为n光.
风速（m/s）
2
4
6
8
10
12
16
风功率（W
15
125
420
1000
2000
3375
8000
试题分析：
（1）路灯工作ti=10h消耗的电能：
W电i=P灯ti=0.12kWX10h=1.2kW?
h光照t2=6h.
光电池接收的太阳能：
Wi=P光Xt2=1kW<6h=6kW?
h光电池将光能转化为电能的效率:
W电1n电=_
W光1
1.2kW?
hX100%=20%6kW?
h
（2）路灯工作t3=7h消耗的电能：
W电2=P灯t3=0.12kWX7h=0.84kW?
h光照t4=3h，光电池
接收的太阳能：
W2=P光Xt4=1kWX3h=3kW?
h根据公式n电=W电可知光电池产生的电能：
W光
W电2=W光2n电=3kW?
X20%=0.6kW?
h
风力发电机产生的电能：
W风电=3电2-Wt电=0.84kW?
h—0.6kW?
h=0.24kW?
h
根据公式n
风八「，可知
W风电0.24kW?
h
消耗的风能：
W风二6kW?
h
风4%
风的功率为：
PW6kW?
h2kW，根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为
t43h
10m/s.
考点：
能源与可持续发展
5.（2014•湖州）如图是一盏漂浮在水面的太阳能荷花灯，白天太阳能发电板给电池充满
电，晚上电池给LED灯照明供电。
该灯的铭牌上标有“6V0.3W”字样，阅读说明书后可知,该灯的电池最大输出电能为8640焦耳。
（1）白天此灯把光能最终转化为能储存在电池中。
（2）若某公园想采购一批太阳能荷花灯，要求每天亮灯不小于6小时。
那么此灯是否符合要求？
（3）该灯正常工作时的电流是多少安培？
（4）若每盏灯的质量为0.2千克，漂浮时浸在水中的体积是多少米3?
【答案】
（1）化学;
（2）符合要求;（3）0.05A;（4）2X10—击。
【解析】试题分析：
（1）由题意知：
白天太阳能发电板先将太阳能转化为电能，后给电池充电过程
中，又将电能转化为化学能储存在电池内。
（2）由题意可知：
该灯正常工作时的功率为P=0.3W,工作时间t=6h=10800s，贝V消耗的电
能WPt=0.3WX10800s=3240J,小于8640J，此灯符合要求。
（3）该灯正常工作时的功率P=0.3W，电压U=6V，则正常工作时的电流为：
I二RU=0.3W/6V=0.05A。
（4）每盏灯的质量为m=0.2kg,g=10N/kg，漂浮时受到的浮力F浮=G=mg=0.2kg<10N/kg=2N,
而水的密度p水=1.0x103kg/m3，则漂浮时浸在水中的体积
F浮2N43
V排33210mo
排水g1.0103kg/m310N/kg
考点：
能量转化，电能、电功率的相关计算，浮力的相关计算
6.（2014•厦门）如图是小林家里电热水器的工作原理图，两根加热管电阻相同.电热水
器功率有高、中、低三档.当S断幵，S2接b时，其功率为低档，大小为1000W
（1）请指出电热水器的高、中档功率分别是多少瓦.（不必写出推导过程）
（2）小林选用某功率档加热水箱里的50L水，水温升高40C用了40nin,求此过程电热水
器的功率.【水的比热容c=4.2x103J/（kg?
C）】
【答案】
（1）电热水器的高、中档功率分别是4000W2000W
（2）此过程电热水器的功率
为3500W
【解析】
试题分析：
（1）当S断幵，S2接b时，两个电阻丝串联接入电路，功率最小，是低挡。
S2
接b,S闭合，将一个电阻丝单独接入电路，电功率稍大，是中档。
当S2接a,S1闭合，两
个电阻丝并联接入电路，电功率最大，是高温档。
由P—可知，电压一定，电功率与电
R
总电阻为R2，所以电热器的高档功率是4000W中档功率是2000V。
（2）水箱中水的质量mV1kg/L50L50kg,
水吸收的热量Q吸
cmt
36
4.210J/（kg?
C）50kg40C8.410J，
电热水器的功率P
Q吸
6
8.410J3.5103W0
t
4060s
考点：
电功率
比热容
7.（2014•日照）明亮同学的家中有一台微电脑控制的电热水壶，如图所示.该电热水壶可以将水从桶中自动抽到壶中并自动加热至水烧幵.明亮同学观察该电热水壶的铭牌时发现其额定加热功率模糊不清晰，其它铭牌标记均清晰（如表所示）；烧水前他关掉家里其它
用电器，只接通电热水壶控制幵关，小电动机幵始额定电压下用5s时间将水从桶中提升了
0.8m加至电热水壶满刻度处自动停止加水，此时显示水温为20C，电热水壶加满水后幵始
在额定电压下烧水至水温为100°c时自动断幵电路停止工作.明亮同学还观察到，在电热水
壶烧水的过程中，家里标有3000r/kW?
h的电能表在30s内转盘转了50转.（g=10N/kg，p水=1.0x103kg/m3，c水=4.2x103J/（kg?
C））.
求：
（1）小电动机提升水的工作效率；
（2）电热水壶的额定加热功率；
（3）如果在用电高峰时明亮同学家中的实际电压是额定电压的90%电热水壶在此电压下烧水时的加热效率为90%试计算在用电高峰时烧幵该壶水所需的时间.
【答案】
（1）64%
（2）2000W（3）460.9s
【解析】
试题分析：
（1）由p=m/V可得，水的质量：
m=pV=1x103kg/m3x2x10「3m=2kg;
则水的重力：
G=mg=2kgx10N/kg=20N
有用功：
W有=Gh=20NX0.8m=16J;
电动机消耗的电能W=机t=5W5s=25J;
电动机工作效率n机x100%=16Jx100%=64%
W总25J
（2）根据电能表上标的参数“3000r/kW?
h”的含义可知，当电能表上转盘转50转时，用
电器消耗的电能W=50xikW?
h=!
kW?
h=X104J.
300060
4
所以热水壶的学科网额定加热功率P加二W£=610J=2000W
30s
（3）把2L水从20C加热到100C吸收的热量：
Q吸=cm^t=4.2x10J/（kg?
C）x2kgx（100C-20C）=6.72x106J；
•••热水壶的额定加热功率P加=2000VV
.•.由宀厂得：
加热电阻为：
F=—=（220V^=24.2Q,
RP2000W
当实际电压是额定电压的90%其实际功率为P实=匸实=（220V90%^=1620W
R24.2
由题意可知：
Q吸=P实t'n‘，
4
则加热时间t'二虫=6.7210J=460.9s.
P实'1620W9000
考点：
电功与热量的综合计算
8.（2014•丹东）小明买了一辆电动自行车，该车电动机的工作电压为32V,电能转化为
机械能的效率为75%，车轮与地面接触的总面积为40cmL小明骑电动自行车在水平公路上以6m/s的速度匀速直线行驶了10min，牵引力为20N,人和车的总质量为100kg，在此过程
中：
（1）电动自行车对水平地面的压强是多少？
（2）电动自行车通过的路程是多少？
牵引力做功为多少？
（3）电动自行车匀速行驶时，电动机的工作电流为多少？
【答案】
（1）2.5x105Pa；
（2）3.6x103m；7.2x104J;（3）5A
【解析】试题分析：
（1）电动车对水平面的压力等于电动车的重力即
FGmg100kg10N/kg1000N
（2）匀速行驶svt6m/s600s3.6103m
W7.2104Jcc“4,
（3）W电9.6104J
0.75
考点：
压强计算；功的计算，速度的公式应用；电学综合计算
9.（2014•无锡）有一混合动力汽车，由汽车发动机（汽油机）和电动机为驱动系统提供动力，汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈，该汽油发动机的最大功率是69kW以最大功率工作时曲轴转速为5000r/min.活塞从气缸一端运动到另
一端所扫过的容积为气缸排气量，气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比，如图为气缸容积和燃烧室容积的示意图，该车排气量是1.8L，压缩比为10:
1，动力蓄电池额定电压为200V,容量（蓄电池放电电流和放电时间乘积）为150A?
h,已知该车的动能E与其速度v的关系
如下表所示.
（1）该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能？
（2）a.当这辆汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶时，动力完全由汽油发动机
提供，若汽车汽油发动机的输出功率为54kW则此时汽车所受的阻力是多大？
b.当驾驶员看到前方限速标志时，立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电，汽车速度
由108km/h减小到72km/h，若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的50%
则动力蓄电池获得的电能为多少焦？
（3）若该汽车汽油发动机以最大功率工作时，吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量
是7.2X10「5kg，此时这台汽油发动机的效率是多少？
（q汽油=4.6X107J/kg）
【答案】
（1）该汽车的动力蓄电池最多可储存1.08X108J的电能；
（2）a：
此时汽车所受的阻力是1.8X103N;b:
动力蓄电池获得的电能为1.5X105J；
（3）此时这台汽油发动机的效率是25%
【解析】
试题分析：
（1）蓄电池最多可储存的电能
WUlt200V150Ah200V150A3600s1.08108J。
（2）a.汽车的牵引力F牵P54000W1.8103N，v30m/s
因为汽车做匀速直线运动，汽车受到的阻力fF牵1.8103N
b.由表格中的数据可以看出，汽车的动能与速度的平方成正比。
所以当汽车的速度是30m/s
时，汽车的动能为5.4X105J。
减少的动能为3X105J，汽车学科网获得的电能为1.5X105J0
（3）排气量为1.8L的汽车，汽缸容积为V吸气冲程末气缸内混合气体中汽油的质量m一分钟内汽油完全燃烧放出的热量Q放m总q一分钟内汽油发动机对外做的有用功WPt
汽油机的效率
Q放
W
6
4・7J25%°
1.65610J
考点：
电能
功率
能量转化的效率
1.8L102L，
9
7.210-5kg21.4410-4kg。
25001.44104kg4.6107J/kg1.656107J。
6.9104W60s4.14106J。
四冲程汽油机
【解析】
试题分析：
（1）热水器装满水，水的质量为50kg，水的体积V-50kg35102m3
p103kg/m3
（2）以O为支点，挂钩拉力F2和墙壁对它的支持力F3，因为力的作用线过支点，所以它们
对应的力臂为0。
装满水后热水器的总重力Gmg70kg10N/kg700N，
根据杠杆平衡条件F1L1GL2，膨胀螺钉的拉力F1匹700N0.2m500N。
L10.28m
（3）若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同，根据，将两个电阻串联，电路的功率最小,
将一个电阻单独接入电路，电路的功率较大，将两个电阻并联接入电路，电路的功率最大，
22
为2000W单个电阻的功率为
1000W电阻的阻值RU（220V）48.4Q
P1000W
考点：
密度杠杆平衡原理电功率
11.（2014・武汉）某电幵水器的结构如图甲所示（剖面图），简化的内部电路如图乙所示,
进水管管口的阀门由轻质浮子1和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只有进水管中的水压
在正常范围内，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不会从出水管流出。
当冷水箱中的水位达到一定高的时，浮子2浮起，会触动单刀三掷幵关S,煮水电热管R通
电发热，冷水被煮沸，水面升高，幵水就从出水管进入贮水箱，当贮水箱中水位达到一定高度时，浮子3浮起，又会触动单刀三掷幵关S,煮水暂停，一旦贮水箱中水温下降使温
控幵关S闭合，保温电热管R就会通电发热，幵水处于保温状态。
（1）已知煮水电热管R的阻值为12.1Q,保温电热管R的阻值为48.4Q,求电幵水器的最大发热功率。
（2）图甲中，当浮子1上升到最高处后，它的最上端恰好和出水管管口相平，阀门就会将进水管管口关闭，此时AC杆沿竖直方向。
已知浮子1的体积V=2.5X10-4m3进水管管口和阀门的横截面积S均为1X10-4m2（不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦）；
BO：
BA=20：
1（O为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬杆的相交处，B为轻质硬杆BO的转轴），水箱内水面上方的气压Po=1xl05Pa。
为了不让冷水直接进入贮水箱，进水管管口阀门的上
表面受到的压强不能超过多少Pa?
【答案】
（1）P=L2/R二（220V）2/12.1Q=4000W
5-42-425
（2）P最大=F/S=（Fac+F大气）/S=（50N+1.0X10Rax1X10m）/1x10m=6X10pa
【解析】
试题分析：
（1）由P=U/R可知：
在电源电压U=220V不变时，总电阻最小，发热功率最大，
所以当只有R工作时，发热功率最大，最大为所以P=U2/R二（220V）2/12.1Q=4000W
（2）由题意可知：
为了不让冷水直接进入学科网贮水箱，当浮子1恰好与出水管相平时且浸没时受到的压强最大：
此时受到的浮力F浮=p水gV=1.0X103kg/m3x10N/kgX2.5X10-4mi=2.5N，则A点受到的最大压力为FaC=F浮XBO/BA=50N，由于上下都受到大气压的作用，所以阀门上表面受到的压强为
542425
P最大=F/S=（Fac+F大气）/S=（50N+1.0X10PaX1X10-m）/1X10-m=6X10pa
考点：
电功率的计算，杠杆与浮力的综合分析与计算
12.（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共同以v=1m/s的速度匀速前进，产品的质量m=0.8kg。
计数器由电流表和电路计数元件组成（电流表和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，R为光敏电阻，R为保护电阻。
当激光射向R时，R阻值变小，每当产品运动通过a与R之间时，射向R的光线会被产品挡住，R阻值变大。
闭合幵关，电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图象如图乙所示。
（g取10N/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=3V,R=1kQ，求传送带运输产品过程中1min内光敏电阻R消耗的
电能
【答案】
（1）8N;竖直向上
（2）0.1m；0.2m；800Pa（3）0.12J
【解析】
试题分析：
（1）传送带对产品的作用力为支持力，它与重力平衡，所以大小为：
FGmg0.8kg10N/kg=8N；竖直向上
（2）L1vt11m/s0.1s=0.1m
（3）在0〜0.2s内，I1=2X10-3A
在0.2s〜0.3s内，12=1X10-A
60sW|W24-4
在1mn内，W200（410J+210J）=0.12J
0.3s
考点：
电能的计算
13.（2013-衡阳）如图所示的装置很有创意--它将比较耗水的洗衣机和同样耗水但不太讲究水质的马桶连在一起：
上部是洗衣机（有关技术参数见铭牌），下部是马桶，中间设有
储水箱.洗衣机还设有加热功能，（铭牌上水的加热功率已模糊），洗涤前先将水加热到适
宜温度，可以提高洗涤效果.
（1）请问这种设计的优点：
•（请至少说出一个观点）
（2）求洗衣机脱水时的正常工作电流.
（3）某次洗衣时，首次进水量为20kg，加热时电能的80%专化为水的内能，正常加热14nin水的温度升高10°c就达到设定要求，由于洗衣机铭牌上的加热功率模糊，求：
①水吸收的
3
热量，②洗衣机的加热功率[c水=4.2X10J/（kg?
C）].
【答案】
（1）这种设计的优点：
用洗衣水用来冲厕可以节水；
（2）洗衣机脱水时的正常工作电流为1.5A；
（3）①水吸收的热量为8.4X105J，②洗衣机的加热功率为1250W
【解析】试题分析：
（1）从节水方面分析，洗衣水用来冲厕；洗衣机设有加热功能，提高洗涤效果;
（2）知道脱水功率和正常工作电压，利用P=UI求洗衣机脱水时的正常工作电流；
（3）知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值，利用Q吸=cm^t求水吸收的热量；
由题知，Q吸=W80%求出加热水消耗的电能，再利用P』求洗衣机的加热功率
t
（1）这种设计的优点之一：
用洗衣水用来冲厕可以节水；
（2）vP=UI，
•••洗衣机脱水时的正常工作电流：
I=丰P说水=33伽才5A；
U'U220V'
（3）水吸收的热量：
Q吸二cnn^t
=4.2X103J/（kg?
C）x20kgX10C=8.4X105J，
由题知，Q吸二WX80%
加热水消耗的学科网电能：
W=二二=1.05X106J，
80%80^6
洗衣机的加热功率：
P=J=|'1-=1250W
t14X60s
考点：
电功与热量的综合计算；热量的计算；电功率的计算
14.（2013-遵义）遵义市余庆县境内的构皮滩电站是乌江干流上最大的水电站，电站大坝
高为232.5m，坝内水深最大可达150m装机容量达300万千瓦，多年年平均发电量为96.67亿千瓦时（9.667X109kW1h），修建水电站，用水力发电代替火力发电，可以节约大量的煤炭资源.
,33
（1）该水电站坝内水产生的压强为多少？
（P水=1.0X10kg/m，g取10N/kg）
（2）该水电站在丰水期可实现满装机容量连接发电，若丰水期为一个月（按30天计），则丰水期
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