2020年中考物理计算题解题攻略（二）专题4.5 初中力热电综合计算题

1 专题专题 4 54 5 初中力热电综合计算题初中力热电综合计算题 知识回顾知识回顾 解决力热电综合计算题一般涉及到的物理公式包括速度公式 密度公式 重力公式 压强公式 浮力 公式 机械功和功率 机械效率公式 电功公式 电功率公式 物体吸热放热公式 热值公式 热效率公 式等 涉及到的物理规律有二力平衡条件 液体压强规律 阿基米德原理 杠杆平衡条件 欧姆定律 焦 耳定律 热平衡方程等 典例突破典例突破 例题例题 1 1 20192019 苏州 苏州 某款电热水壶的相关信息如表所示现在该水壶内装入质量为 1kg 初温为 20 的 水放置在水平桌面上接通电源使其正常工作 在标准大气压下将水烧开 不计热量损失 c水 4 2 103j kg g 10n kg 求 1 装入水后水壶对桌面的压强p 2 水吸收的热量q 3 将水烧开所需时间t 答案 1 装入水后水壶对桌面的压强为 750pa 2 水吸收的热量是 3 36105j 3 电热水壶把这壶水烧开需要 336s 解析 1 壶内装入质量为 1kg的水 重力为 g水 mg 1kg 10n kg 10n 装入水后水壶对桌面的压力 f 10n 5n 15n 装入水后水壶对桌面的压强 2 p 750pa 2 水壶装了质量为 1kg 初温为 20 的水 标准大气压下水的沸点是 100 f s 15n 200 10 4m2 则水吸收的热量 q吸 cm t t0 4 2 103j kg 1kg 100 20 3 36 105j 3 不计热损失 w q吸 由p 可得电热水壶工作时间 w p额定 t 336s w p额定 q吸 p额定 3 36 105j 1000w 例题例题 2 2 图甲是小明家安装的即热式热水器 其具有高 低温两档加热功能 低温档功率为 5500w 内 部等效电路如图乙所示 r1和r2是两个电热丝 某次小眀用高温档淋浴时 水的初温是 20 淋浴头的 出水温度为 40 c 淋浴 20min 共用水 100l 假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收 c水 4 2 103j kg c 求 1 电热丝r1的阻值 2 该热水器高温档功率 答案 1 电热丝r1的阻值为 8 8 2 该热水器高温档功率为 7000w 解析 1 由图知 两开关同时闭合时 两电阻并联 只闭合s1时 为r1的简单电路 因为并联的总电阻小于其中任一分电阻 根据p 可知 只闭合s1时 电阻较大 功率较小 为低温档 u2 r 电热丝r1的阻值 r1 8 8 u2 p低 220v 2 5500w 2 用高温档淋浴时 淋浴 20min 共用水 100l 水的质量 m v 1 0 103kg m3 100 10 3m3 100kg 水从初温 20 升高到 40 c吸收的热量 q cm t 4 2 103j kg c 100kg 40 c 20 c 8 4 106j 3 由题知 假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收 则消耗的电能 w q 8 4 106j 该热水器高温档功率 p高 7000w w t 8 4 106j 20 60s 中考达标训练题中考达标训练题 1 1 20192019 陕西省 陕西省 图甲是一个豆浆机的实物图 豆浆机的中间部位是一个电动机 电动机通过金属杆带动 其下部的刀片旋转 从而将原料粉碎打浆 刀片外部是一个环状加热管 电热丝 用来对豆浆加热 该 豆浆机的部分参数如表所示 制作豆浆的过程是加热和打浆交替进行 图乙是该豆浆机做好一次豆浆的p t图象 求 额定电压 220v 频率 50hz 电动机输入功率 110w 加热功率 1000w 1 加热管正常工作时电阻丝的阻值是多少 2 在 8 11 分钟的时间内 设豆浆质量为 1 5kg 比热恒为 4 103j kg 加热管产生的热量全 被豆浆吸收 到第 11 分钟时豆浆温度恰好为 100 则第 8 分钟时豆浆温度为多少 3 豆浆机在粉碎打浆时 电动机的内阻为 40 则电动机输出的机械功率是多少 答案 1 加热管正常工作时电阻丝的阻值是 48 4 2 第 8 分钟时豆浆温度为 70 3 豆浆机在粉碎打浆时 电动机的内阻为 40 则电动机输出的机械功率是 100w 答案 1 由p 可得 豆浆机正常加热时电热管的电阻 u2 r 4 r1 48 4 u2 p1 220v 2 1000w 2 由p 可得 加热管产生的热量q w pt 1000w 3 60s 1 8 105j w t 加热管产生的热量全被豆浆吸收 q吸 w 1 8 105j 由q吸 cm t t0 可得 1 8 105j 4 103j kg 1 5kg 100 t0 解得t0 70 3 电动机转动时 其电流i 0 5a p输入 u 110w 220v 热功率为 p热 i2r 0 5a 2 40 10w 其输入的电功率为 p入 110w 消耗的电能转化为内能和机械能 故电动机的机械功率为 p出 p入 p热 110w 10w 100w 2 2 20192019 大连模拟题 大连模拟题 图甲为新型风暖浴霸 因其安全性能好 发热柔和 深受大家喜爱 它是利用电动 机鼓动空气流动 通过加热元件加热冷空气带动室内升温 图乙是某型号风暖浴霸的简化电路图 其发热 元件是两根阻值不变的电热丝 r1 r2 主要参数如下表 项目参数 额定电压 v 220 r1额定功率 w 1936 r2额定功率 w 968 电动机功率 w 44 适用面积 m2 10 1 开关均闭合 求浴霸正常工作时的干路电流是多少 2 正常工作时 求 r1的阻值是多少 3 实际电压为 200v 时 求 r2的实际功率是多少 4 浴霸正常工作时 使容积为 20m3的房间空气温度升高 20 求室内空气吸收的热量是多少 空 气取 1 2kg m3 c空气取 1 0 103j kg 不考虑其他因素影响 5 答案 1 开关均闭合 浴霸正常工作时的干路电流是 13 4a 2 正常工作时 r1的阻值是 25 3 实际电压为 200v 时 r2的实际功率是 800w 4 室内空气吸收的热量是 4 8 105j 解析 1 开关均闭合时 r1 r2和电动机同时工作 电路总功率为 p p1 p2 p3 1936w 968w 44w 2948w 由 p ui 可得 浴霸正常工作时的干路电流 i 13 4a 2 由 p 可得 r1的阻值为 r1 25 3 由 p 可得 r2的阻值为 r2 50 实际电压为 200v 时 r2的实际功率为 p2 800w 4 室内空气的质量为 m 空气v 1 2kg m3 20m3 24kg 空气吸收的热量为 q吸 c空气m t 1 0 103j kg 24kg 20 4 8 105j 3 3 20192019 黑龙江大庆 黑龙江大庆 某电热水壶及其铭牌如图所示 小明为了测量该电热水壶的实际功率和加热效率 进行了如下实验 6 关掉家里所有用电器 将该电热水壶装满水 接通电热水壶 测得壶中水温度从 25 上升到 35 所用的 时间为 50s 同时观察到家中 220v10 40 a3200imp kw h 的电子式电能表的指示灯闪烁了 80imp 水 的比热容 c 4 2 103j kg 请结合本次实验记录的数据 回答以下问题 1 除电子式电能表外 小明还需下列哪些器材完成上述两个测量 选填器材前面的序号 刻度尺 温度计 电压表 秒表 弹簧测力计 2 若小明利用水升温吸热计算消耗的电能 计算出电热水壶的功率和实际功率相比 选填 偏 大 偏小 或 相等 主要原因是 3 电热水壶的实际功率是 w 4 电热水壶的加热效率是 答案 1 2 消耗的电能不可能完成转化成水的内能 偏小 3 1800 4 84 解析 1 根据 p 测量该电热水壶的实际功率要测量时间 故用到秒表 根据 计算加热效率 在计算 q 时要测量温度 故用到温度计 还需 完成上述两个测量 2 若小明利用水升温吸热计算消耗的电能 因消耗的电能不可能完成转化成水的内能 根据 p 故 计算出电热水壶的功率和实际功率相比偏大 3 220v10 40 a3200imp kw h 的电子式电能表的指示灯闪烁了 80imp 则消耗的电能为 w 80kw h 3 6 106j 9 104j 电热水壶的实际功率是 p 1800w 4 由题意知 水的体积为 1 8l 水的质量 m v 1 0 103kg m3 1 8 10 3m3 1 8kg 壶中水温度从 25 上升到 35 吸收的热量 q cm t 4 2 103j kg 1 8kg 35 25 7 56 104j 电热水壶的加热效率是 7 100 84 4 4 2017 2017 东营 东营 进入三月份以来 东营街头出现了一种共享电动汽车 下表是这种汽车的主要参数 g 取 10n kg 空车质量 800kg 每个轮胎与地面接触面积 50cm2 电池容量 44kw h 标准承载 200kg 最大续航 充满电最大行驶路程 200km 所受阻力与汽车总重的比值 0 09 1 电动机是电动汽车的核心部分 电动机工作时能量的转化是 电动机的工作原理是 2 标准承载下 电动汽车静止时对水平地面的压强是多少 3 图 2 是电动汽车行驶在某路段的路程与时间图象 标准承载下 电动汽车以速度匀速行驶 1 分钟的 耗电量为 0 4kw h 电动机的效率是多少 4 若某燃油汽车百公里耗油 6 升 每升油 5 5 元 电动汽车充电每度 0 8 元 通过计算比较使用燃油 汽车与电动汽车哪种更经济 答案 1 电能转化为机械能 通电线圈在磁场中受力转动 2 标准承载下 电动汽车静止时对水平地面的压强是 5 105pa 3 电动机的效率是 75 4 使用电动汽车更经济 解析 1 电动机正常工作时 将电能转化为机械能 是利用通电线圈在磁场中受力转动原理工作的 2 乘客与车的总质量 m m1 m2 800kg 200kg 1000kg 8 汽车对水平地面的压力 f g mg 1000kg 10n kg 104n 汽车与水平地面的总接触面积 s 4s0 4 50cm2 200cm2 2 10 2m2 汽车对水平地面的压强 p 5 105pa 3 由图可知 电动汽车做匀速直线运动 当 t1 3s 时 s1 60m 则电动汽车行驶的速度 v 20m s 电动汽车以速度匀速行驶 1 分钟的路程 s vt 20m 60s 1200m 电动汽车的牵引力 f1 f 0 09g 0 09 104n 900n 电动汽车牵引力做的功 w有 f1s 600n 1200m 1 08 106j 电动汽车发动机的效率 100 100 75 4 燃油汽车 100km 费用 6l 5 5 元 l 33 元 电动汽车 100km 费用 22kw h 0 8 元 kw h 17 6 元 因为 17 6 元小于 33 元 所以使用电动汽车费用少 更经济 5 5 能力题 能力题 如图是家庭常用的电热水壶 其铭牌数据如表所示 若加热电阻的阻值不随温度变化而改变 且此时的大气压为 1 标准大气压 则 9 额定电压220v 额定加热功率2000w 容量1 5l 频率50hz 1 电热水壶正常工作时 其加热电阻的阻值是多少 2 装满水后 壶中水的质量是多少 kg 1l 1 10 3m3 3 将一满壶 20 的水在 1 标准大气压下烧开 需要吸收多少热量 c水 4 2 103j kg 4 不考虑热量损失 烧开这壶水 需要多长时间 答案 1 24 2 2 1 5 3 5 04 105j 4 252s 解析 1 方法一 加热电阻的阻值r u2 p 220v 2 2000w 24 2 方法二 i p u 2000w 220v 100 11 a r u i 220v 100 11 a 24 2 2 装满水后 壶中的水的质量 m v 1 103kg m3 1 5 10 3m3 1 5kg 3 水的末温 t 100 水吸收的热量 q吸 cm t t0 4 2 103j kg 1 5kg 100 20 5 04 105j 4 消耗的电能 w q吸 5 04 105j 所需要的时间 t w p 5 04 105j 2000w 252s 4 2min 6 6 20182018 河南 河南 如图 甲是电子秤的原理图 图中压力表是用电流表改装的 已知电源电压为 24v 电 阻 r0 60 压力传感器 rx的阻值随所受压力 f 变化的图象如图乙 压力传感器表面能承受的最大压力为 400n 压杆与压力传感器的接触面积是 2 10 4m2 取 g 10n kg 托盘和压杆的质量忽略不计 求 甲 乙 10 1 托盘里的物体质量越大 压力传感器的阻值如何变化 2 当通过压力表电流为 0 2a 时 压力传感器上方托盘里物体的质量是多少 kg 3 当压力为 200n 时 通电 700s r0产生的焦耳热能使质量为 0 1kg 的水温升高多少 答案 1 2 106 2 40 3 1 解析 本题考查学生对串联电路电流和电阻特点 电功率和压强知识的掌握 同时结合欧姆定律分析实 际问题得出正确结论 要学会灵活运用欧姆定律 根据公式 p f s 求出传感器能够承受的最大压强 根据图乙分析压力为 200n 时 传感器的阻值 根据公 式 i u r 计算出通过电路中的电流 由公式 p ui i2r 计算出 r0的电功率 1 称量时 托盘里的物体质量越大 物体的重力越大 因为在水平面上物体的压力和自身的重力相等 所以压力传感器所受的压力越大 由乙图象可知 压力传感器的阻值越小 所以托盘里的物体质量越大 压力传感器的阻值越小 2 当通过压力表电流为 0 2a 时 由 i u r 得电路总电阻为 r总 u i 24v 0 2a 120 根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得 rx r总 r0 120 60 60 根据图象可知当 rx 60 时 传感器受到的压力为 f0 400n 由于托盘和压杆的质量忽略不计 设托盘里物体的质量为 m 则 f0 g mg m f0 g 400n 10n kg 40kg 3 由图甲知 r0与 rx串联 由图乙知 当压力为 200n 时 由乙图可知压力传感器 rx的阻值是 180 则通过 r0的电流 i0 i 24v 180 60 0 1a r0产生的焦耳热 q i02r0t 0 1a 2 60 700s 420j q吸 q 根据物体吸热公式 q吸 cm t to 得到 t t to q吸 cm q cm 420j 4 2 103j kg 0 1kg 1 7 7 20182018 陕西 陕西 地铁可以缓解城市公交运输压力 某学校综合实践活动小组的同学们收集到地铁 机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下 型号地铁电力机车平均速度 60 牵引力 5 104 n 额定载客量 500 11 地铁机车功率 106wkm h人 型号 公交汽车 燃油热值 4x107 j kg 平均速度 15 km h 牵引力 3000 n 额定载客量 40 人 1 甲 乙两地铁站相距 1 8 km 地铁运行需要多长时间 消耗多少电能 2 公交汽车每千米消耗燃油 0 3kg 行驶 1 8 km 路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量 公交汽车 的效率是多少 3 根据题中获得的信息 从物理学角度谈一谈地铁作为交通工具的优点 写出两条即可 答案 1 0 03h 或 108s 1 08 108j 2 2 16 107j 25 3 乘客人均消耗能量较少 或节能 无废气污染 或环保 解析 1 运行时间 t 0 03h 或 108s s v 1 8km 60km h 消耗电能 w pt 106 10 3kw 0 03h 30kw h 或 1 08 108j 2 燃油放热 q mq 0 3kg km 1 8km 4 107j kg 2 16 107j 汽车效率 25 fs q 3000n 1 8 103m 2 16 107j 5 4 106j 2 16 107j 3 速度快 或节省运行时间 能量转化效率高 乘客人均消耗能量较少 或节能 无废气污 染 或环保 8 8 20192019 安徽模拟题 安徽模拟题 如表为现在家庭 宾馆常用的无线电水壶 一种在倒水时导线脱离 用电加热的方 便水壶 的铭牌 某同学用这种电水壶烧开水 他将水放至最大容量 测得水的初温是 20 通电 5 分 50 秒 水烧开 在一个标准大气压下 试通过计算 回答下列问题 额定电压 220v 额定功率 10w 最大容量 1l 1 算一算此电水壶啊正常工作时的电流 2 该电水壶正常工作时电热丝的电阻多大 3 水从 20 烧开所吸收的热量是多少 4 现测得电源电压为 210 伏 算一算此电水壶工作的效率 答案 1 5 5a 2 40 3 3 444 105j 4 89 3 解析 由表中数据可知 12 1 电水壶正常工作时的功率为 p 1210w 电压为 u 220v 则此电水壶正常工作时的电流 i p u 1210w 220v 5 5a 2 电热水壶的电阻 r u2 p 220v 2 1210w 40 3 水的体积为 v 1l 0 001m3 密度为 1 0 103kg m3 比热容 c 4 2 103j kg 升高的温度 t 100 18 82 则水的质量为 m v 1 0 103kg m3 0 001m3 1kg 烧开时吸收的热量 q吸 cm t 4 2 103j kg 1kg 82 3 444 105j 4 u实 210v 电水壶的加热时间 t 5min50s 5 60s 50s 350s 则消耗的电能 w u实2 r t 210v 2 40 350s 385875j 此时电水壶工作的效率 q吸 w 3 444 105j 385875j 0 893 89 3 9 9 能力题 能力题 如图所示的电路中 电源电压为 8v r2是阻值为 40 的定值电阻 压敏电阻r1的阻值随压 力的变化情况如图乙所示 当开关 s 闭合后 问 1 当压敏电阻r1受到的压力从 0 增加到 3n 的过程中 电流表示数的变化是 填 增大 减少 2 当电流表示数为 0 4a 时 压敏电阻受到的压力为多少 3 当电路连续工作 10mim 电阻r2产生的热量为多少 4 若此热量的 84 给 20g 的水加热 则水温升高多少 答案 1 增大 2 2n 3 960j 4 9 6 解析 1 由图甲所示电路图可知 两电阻并联接在电源两端 电流表测干路电流 由图乙所示可知 压力 f 由 0 增大到 3n 时 r1的阻值由 100 欧减小到 30 欧 则 当 f 0 时 i i1 i2 u r1 u r2 0 28a 当 f 3n 时 i i1 i2 0 47a 所以 电流表示数变大 2 通过定值电阻的电流 i2 0 2a 13 电流表示数为 0 4a 时 通过压敏电阻的电流 i1 i i2 0 4a 0 2a 0 20a 此时压敏电阻阻值 r1 40 由图乙所示可知 r1 40 时 f 2n 则压力为 2n 3 电阻 r2产生的电热 q2 w2 uit 8v 0 2a 10 60s 960j 4 由 q吸 cm t 可得 t 9 6 10 10 经典题 经典题 如图所示是一种家用蒸汽电熨斗的实物图和铭牌 使用时水箱中的水滴入被加热的底板汽 室 迅速汽化产生向下的蒸汽 1 蒸汽电熨斗正常工作时电阻丝的电阻 2 在熨斗水箱中注入 0 3kg 的水 将它平放在水平桌面上 求 熨斗对衣服的压强 3 用熨斗汽烫前先预热 使金属底板的温度从 20 升 高到 220 温控开关自动断开 已知金属的质 量为 1kg 金属底板的比热容为 0 46 103j kg 问蒸汽熨斗预热的过程中金属底板吸收多少热量 4 汽烫时 水滴入汽室 由于水升温汽化而带走热量 当金属底板温度降到 190 时 温控开关自动闭 合 电熨斗正常工作 当加热到 220 时 温控开关自动断开 停止加热 如此反复 若蒸汽电熨斗工作 情况按如图所示的规律变化时 则 12min 熨烫一件衣服共消耗多少电能 答案 1 48 4 2 1000pa 3 9 2 104j 4 5 4 105j 14 解析 1 蒸汽电熨斗正常工