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

1、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 40mi n,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 4.2 X 106J ； ( 2)热水器中电热丝的电阻为24.2 Q;(3)热水器的效率为 87.5%.【解析】 ；试题分析. 水吸收的执蜀 Q

2、-c -m =4.2ltfJ (kg-D x50fcK (45t - 25) -4(J由尸=可知，电热丝的学科网电阻 ) =24 2R P 2000 莊Q)热水器消耗的电能；W=Pr=2000WMOi604.Sxl热水器的藏率；ri =乞其 100% 42ylJxlOO%=S7.5n0.W 4.8xlO*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

3、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3.0 X 107J/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

4、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 ，3c 水=4.2 X 10 J/ (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

5、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)x 10N/kg=60N则储水箱注满水后挂烫机对水平地面的学科网压强： P F 6N 2 =5x 104Pa;S 12 10 4 m (2) 由P=UI可得，挂烫机正常工作时通过发热体的电流： I - 880

6、W 4A ;U 220V(3) 水吸收的热量： Q吸=cm( t - t) =4.2 x 10J/ (kg?C)x 0.025kg x( 100C- 20C) =8400J;发热体产生的热量：Q=WPt=880WC 60s=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)2468101216风功率(W1512

7、54201000200033758000试题分析：(1)路灯工作ti=10h消耗的电能：W电i=P灯ti=0.12kWX 10h=1.2kW?h光照t2=6h.光电池接收的太阳能： W i=P光X t2=1kW 6h=6kW?h光电池将光能转化为电能的效率:W电1 n电=_W光 11.2kW?h X 100%=20% 6kW?h(2)路灯工作t3=7h消耗的电能： W电2=P灯t3=0.12kWX 7h=0.84kW?h光照t4=3h，光电池接收的太阳能： W 2=P光X t4=1kWX 3h=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?X 20%=

8、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：P W 6kW?h 2kW，根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为t4 3h10m/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“ 6V 0.3W”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)

9、 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) 2X 10 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=0.3WX 10800s=3240J,小于 8640J，此灯符合要求。(3 )该灯

10、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R U=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=1.0 x 103kg/m3，则漂浮时浸在水中的体积F浮 2N 4 3V排 3 3 2 10 m o排 水 g 1.0 103 kg/m3 10N/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

11、，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 40ni n,求此过程电热水器的功率.【水的比热容c=4.2 x 103J/ (kg?C)】【答案】(1)电热水器的高、中档功率分别是 4000W 2000W (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

12、，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 m V 1kg/L 50L 50kg ,水吸收的热量Q吸cm t3 64.2 10 J/(kg ?C ) 50kg 40C 8.4 10 J，电热水器的功率PQ吸68.4 10 J 3.5 103W 0t40 60s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

13、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=1.0 x 103kg/m3，c 水=4.2 x 103J/ (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

14、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=p V=1x 10 3kg/m3x2x 103m=2kg;则水的重力：G=mg=2kgx 10N/kg=20N有用功：W有=Gh=20NX 0.8m=16J;电动机消耗的电能 W=机t =5W 5s=25J;电动机工作效率 n机x 100%=16J x 100%=64%W总 25J(2) 根据电能表上标的参数“ 3000 r/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=50 x ik

15、W?h=! kW?h=X 104J .3000 604所以热水壶的学科网额定加热功率 P加二W = 6 10 J =2000W30s(3)把 2L水从 20C加热到 100C 吸收的热量：Q吸 =cmt =4.2 x 10 J/ (kg?C) x 2kgx (100C -20C) =6.72 x 10 6J；热水壶的额定加热功率 P加=2000VV.由 宀厂得：加热电阻为：F= (220V =24.2 Q,R P 2000W当实际电压是额定电压的 90%其实际功率为P实=匸实= (220V 90%=1620WR 24.2由题意可知：Q吸=P实t n，4则加热时间 t 二虫=6.72 10 J

16、=460.9s .P实1620W 9000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 10mi n，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) 2.5 x 105Pa； ( 2) 3.6 x 103m； 7.2 x 104J; ( 3

17、) 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F G mg 100kg 10N/kg 1000N（2） 匀速行驶 s vt 6m/s 600s 3.6 103mW 7.2 104J cc “4 ,（3） W电 9.6 104 J0.75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/mi n.活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容积为气缸排

18、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

19、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7.2 X 105kg，此时这台汽油发动机的效率是多少？ （ q汽油=4.6 X1 07J/kg ）【答案】（1）该汽车的动力蓄电池最多可储存 1.08 X 108J的电能；（2） a：此时汽车所受的阻力是 1.8 X 103N; b:动力蓄电池获得的电能为 1.5 X 105J ；(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W Ult 200V 150A h 200V 150A 3600s 1.0

20、8 108J。(2)a.汽车的牵引力F牵P 54000W 1.8 103N， v 30m/s因为汽车做匀速直线运动，汽车受到的阻力 f F牵1.8 103Nb.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5.4 X 105J。减少的动能为3X 105J，汽车学科网获得的电能为 1.5 X 105J 0(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 W Pt汽油机的效率Q放W64 7J 25% 1.656 10 J考点：电能

21、功率能量转化的效率1.8L 10 2L，97.2 10-5kg 2 1.44 10-4kg。2500 1.44 104kg 4.6 107J/kg 1.656 107J。6.9 104W 60s 4.14 106J。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 - 50kg 3 5 10 2m3p 103kg/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 G mg 70kg 10N/kg 700N，根据杠杆平衡条件F1L1 GL2，膨胀螺钉的拉力F1匹700N 0.2m 5

22、00N。L1 0.28m（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，2 2为2000W单个电阻的功率为1000W 电阻的阻值 R U (220V) 48.4QP 1000W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，

23、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12.1 Q,保温电热管 R的阻值为48.4 Q,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=2.5X 10-4m3进水管管口和 阀门的横截面积 S均为1X 10-4m2（

24、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=1x l05Pa。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) 2/12.1 Q =4000W5 -4 2 -4 2 5(2) P最大=F/S= ( Fac+F 大气)/S = (50N+1.0X 10 Rax 1X 10 m) /1 x 10 m=6X 10 pa【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

25、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) 2/12.1 Q =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=1.0X 103kg/m3x 10N/kgX2.5 X 10-4mi=2.5N，则A点受到的最 大压力为FaC=F浮X BO/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5 4 2 4 2 5P最大=F/S= (Fac+F大气)/S = (50N+1.0X 10 PaX 1X 10- m) /1 X 10-

26、m=6X 10 pa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

27、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 1mi n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：F G mg 0.8kg 10N/kg=8 N ；竖直向上(2)L1 v t1 1m/s 0.1s=0.1m(3)在 00.2s 内，I 1=2X 10-3A在 0.2s 0.3s 内，12=1

28、X 10- A60s W| W2 4 -4在 1mn 内，W 200 (4 10 J+2 10 J)=0.12J0.3s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14ni n 水

29、的温度升高10c就达到设定要求，由于洗衣机铭牌上的加热功率模糊，求：水吸收的3热量，洗衣机的加热功率 c水=4.2 X 10 J/ (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)水吸收的热量为 8.4 X 105J，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=cmt求水吸收的热量；由题知，Q吸=W 8

30、0%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)v P=UI，洗衣机脱水时的正常工作电流：I =丰P说水=33伽才5A ；U U 22 0V (3)水吸收的热量：Q 吸二cnn t=4.2 X 103J/ (kg?C)x 20kgX 10C =8.4 X 10 5J，由题知，Q吸二WX 80%加热水消耗的学科网电能：W=二二 =1.05 X 106J，80% 806洗衣机的加热功率：P=J= | 1 - =1250Wt 14X 60s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(9.667 X 10 9kW1h)，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., 3 3(1) 该水电站坝内水产生的压强为多少？ (P 水=1.0 X 10 kg/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