决胜2015(压轴题)中考物理专题27力学热学和电学的综合计算(含解析)

专题27力学、热学和电学的综合计算一、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25℃上升到45℃，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4.2×106J；（2）热水器中电热丝的电阻为24.2Ω；（3）热水器的效率为87.5%．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3.0×107J/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，c水=4.2×103J/（kg•℃），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20℃加热至100℃，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5×104Pa；（2）该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是4A（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=m总g=（2kg+4kg）×10N/kg=60N，则储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强：24m1012N06SFP=5×104Pa；（2）由P=UI可得，挂烫机正常工作时通过发热体的电流：A4V220W880UPI；（3）水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.025kg×（100℃﹣20℃）=8400J；发热体产生的热量：Q=W=Pt=880W×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η光．风速（m/s）2468101216风功率（W）151254201000200033758000（1）无风的晴天，光照6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10h，则路灯消耗的电能是多少kW•h？光电池将光能转化为电能的功率η光为多大？（2）在有风的晴天，经3h的光照和风吹，路灯可正常工作7h，则当时的风速为多大？【答案】（1）无风的晴天，光照6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10h，则路灯消耗的电能是1.2kW•h；光电池将光能转化为电能的功率为20%；（2）在有风的晴天，经3h的光照和风吹，路灯可正常工作7h，则当时的风速为10m/s．【解析】试题分析：（1）路灯工作t1=10h消耗的电能：W电1=P灯t1=0.12kW×10h=1.2kW•h；光照t2=6h，光电池接收的太阳能：W光1=P光×t2=1kW×6h=6kW•h；光电池将光能转化为电能的效率：η电=hkW6hk2.111光电×100%=20%；（2）路灯工作t3=7h消耗的电能：W电2=P灯t3=0.12kW×7h=0.84kW•h；光照t4=3h，光电池接收的太阳能：W光2=P光×t4=1kW×3h=3kW•h；根据公式η电=光电WW可知光电池产生的电能：W电2=W光2η电=3kW•h×20%=0.6kW•h；风力发电机产生的电能：W风电=W电2﹣W光电=0.84kW•h﹣0.6kW•h=0.24kW•h；根据公式η风=，可知消耗的风能：W风=%4h.24kW0风风电W6kW•h；风的功率为：WtWPk2h3h6kW4风，根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为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）2×10－4m3。【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，则消耗的电能W=Pt=0.3W×10800s=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=P/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ρ水=1.0×103kg/m3，则漂浮时浸在水中的体积3433m10210N/kgkg/m101.02NgFV水浮排。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S1断开，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40℃用了40min，求此过程电热水器的功率．【水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）】【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S1断开，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，S1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RUP2可知，电压一定，电功率与电路的电阻成反比。低档电路中的总电阻为2R，中档电路中的总电阻为R，高温档电路中的总电阻为R/2，所以电热器的高档功率是4000W，中档功率是2000W。（2）水箱中水的质量50kg50Lkg/L1Vm，水吸收的热量36•4.210/(50kg408.410JQJcmkgt吸℃)℃，电热水器的功率W103.560s40J108.436tQP吸。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开．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开关，小电动机开始额定电压下用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20℃，电热水壶加满水后开始在额定电压下烧水至水温为100℃时自动断开电路停止工作．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，ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃））．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开该壶水所需的时间．【答案】（1）64%；（2）2000W；（3）460.9s【解析】试题分析：（1）由ρ=m/V可得，水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg；则水的重力：G=mg=2kg×10N/kg=20N；有用功：W有=Gh=20N×0.8m=16J；电动机消耗的电能W=P机t=5W×5s=25J；电动机工作效率η机=总有WW×100%=JJ2516×100%=64%；（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=300050×1kW•h=601kW•h=6×104J．所以热水壶的额定加热功率P加=W/t=s301064J=2000W．（3）把2L水从20℃加热到100℃吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）=6.72×106J；∵热水壶的额定加热功率P加=2000W，∴由P=RU2得：加热电阻为：R=PU2=WV2000)220(2=24.2Ω，当实际电压是额定电压的90%，其实际功率为P实=RU实2=2.24)90220(200V=1620W，由题意可知：Q吸=P实t′η′，则加热时间t′=’实吸PQ=0049016201072.6WJ=460.9s．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40cm2。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）2.5×105Pa；（2）3.6×103m；7.2×104J；（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NkgNkgmgGF1000/1010022004.040mcmSPamNSFp52105.2004.01000（2）匀速行驶mssmvts3106.3600/6JmsFW4102.73600N20牵（3）JJWW44106.975.0102.7电UItW电AsVJUtWI560032106.94电考点：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，