2013年中考电学压轴题之电力热综合

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2013年中考物理试题电学压轴题之电力热综合问题1、(2013日照)随着城市化建设的发展,许多家庭都住进了高楼大厦,小丽家住进新楼后,为了淋浴的方便,购置了一款某型号的电热水器(其铭牌见下表),安装在卫生间的墙上。小丽在使用过程中发现:(1)注满水的电热水器,在额定电压下连续加热40min,热水器上的温度示数由22℃上升到46.2℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃),水的密度为1.0×103kg/m3,求此过程中电热水器的热效率。(2)该热水器在某时间段使用时,20min内产生的热量为2.4×106J,求通过电热水器的电流和它工作的实际电压。(3)防电墙技术就是在电热水器内部形成永久性电阻,电热水器经防电墙处理后,使人体承受的电压不高于20V,保证异常漏电情况下,接触热水器的人的安全。如图所示,若人体的最大电阻为20MΩ,试求防电墙的电阻。某型号电热水器额定电压/V220额定电功率/W2420容积/dm350商品特征:安全防电墙、防水、防尘、防潮(1)水箱中水的质量为m=ρV水箱中的水吸收的热量Q=cmΔt水箱中的水在额定电压下连续加热40min消耗的电能为W=Pt电热水器加热时的热效率为η=Q/W=cmΔt/Ptη=4.2×103J/(kg.℃)×1.0×103kg/m3×50×10-3m3×(46.2℃-22℃)/(2420W×40×60s)=87.5%(2)由P=U2/R得,电热水器的电阻R=U额2/P额=(220V)2/2420W=20Ω将Q=2.4×106J,R=20Ω,t=20×60s=1200s带入Q=I2Rt解得通过热水器的电流I=10A由U=IR=10A×20Ω=200V(3)在异常漏电的情况下,人体与防电墙串联,电流相等,即:U人/R人=U墙/R墙U人+U墙=220V防电墙的电阻为R墙=U墙R人/U人=(220V-20V)×20MΩ/20V=200MΩ说明:最后一问网上的答案有误。2、(2013包头)如图14所示,是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),阅读该饮水机说明书可知:热水箱容积2L,额定电压220V,加热时的功率400W,保温时的功率40W。求:试问:⑴饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态?⑵R1和R2的电阻值各是多大?⑶在用电高峰期,该饮水机的实际工作电压只有200V,加热效率为80%,若将装满水箱的水从20℃加热至100℃,需要多长时间?(C水=4.2×103J/(kg·m3),ρ水=1.0×103kg/m3,忽略温度对电阻的影响)解:⑴S0是断开状态。⑵12RUP=加121400220221===加PUR212RRUP=保1089121402202122=-=-=保RPUR⑶设加热时间为t,则有吸峰QtP%80水水水tmctRU%8012/水水水水tVctRU%8012/ssURtVct2541%8020012120100102100.1102.4%8023332/1水水水水3、(2013呼和浩特)如图所示,直流电动机通过电流做功提升重物,但在电能转化成机械能的过程中,有部分电能变成内能。已知线圈电阻1.5Ω,电动机正常工作时,通过线圈电流2A,物体质量540g,以1Om/s匀速上升,不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20s的过程中。求:(l)电压表读数;(2)电流通过线圈产生的热量;(3)提升物体的有用功;(4)电动机工作效率。(1)电压表测的是电动机的电压,电动机不是纯电阻,欧姆定律不适用。P热=I2R=(2A)2×1.5Ω=6WP机械=Fv=mgv=0.54kg×10N/kg×10m/s=54WP总=P热+P机械=6W+54W=60W电动机的电压U=P总/I=60W/2A=30V(2)电流通过线圈产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J(3)提升物体的有用功W有用=mgh=mgvt=0.54kg×10N/kg×10m/s×20s=1080J(4)提升物体的总功W总=P总t=60W×20s=1200J电动机工作效率η=W有用/W总=1080J/1200J=90%4、(2013滨州)某中学学生公寓新安装了即热式电热水器,解决了学生日常饮水需要。图表为该电热水器的部分技术参数。(1)该电热水器正常工作时的电流是多少安培?(2)该电热水器贮满初温为20℃的水后,在一标准大气压下将其烧开,则在此过程中该电热水器消耗的电能是多少焦耳?(假设电能全部转化为内能,c水=4.2×103J/(kg·℃))(3)忽略温度对电热水器电阻的影响,若在实际电压为210V的工作环境下,该电热水器的实际功率是多少瓦特?(1)该电热水器正常工作时的电流I=P额/U额=9680W/220V=44A(2)热水器贮满水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10-3m3=50kgQ吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(100℃-20℃)=1.68×107J因为电能全部转化为内能,所以消耗电能W=Q=1.68×107J(3)R=U额2/P额=(220V)2/9680W=5Ω,忽略温度对电热水器电阻的影响P实=U实2/R=(210V)2/5Ω=8820W5、(2013德州)根据能量守恒定律,瑞士大学学生设计了一款灯壶合的“水壶台灯”,如图所示,“水壶台灯”是由玻璃壶、圆形底座和白炽灯组成.白炽灯与壶形灯罩下方的凹槽正好吻合(灯泡不直接与水接触),可将发光时所产生的热能用于茶水保温.白炽灯标有100W字样,求:(1)该台灯正常工作半小时时所消耗的电能;(2)若上述电能的91%转化为内能,可将多少千克初温为40℃的茶水加热至90℃.【C茶水=4.2×103(J/kg•℃)].(1)100W灯正常发光0.5h消耗的电能:W=Pt=0.1kW×0.5h=0.05kW•h=1.8×105J;(2)由题知,Q吸=W电×91%=1.8×105J×91%=1.638×105J,∵Q吸=cm△t,即:1.638×105J=4.2×103(J/kg•℃)×m×(90℃﹣40℃)∴m=0.78kg.6、(2013咸宁)如图23所示是某型号的电动巡逻车。已知该电动巡逻车运动时所受的阻力为人和车总重的0.04倍,某次巡逻时人和车总质量为1.0×103kg,在水平路面上以15Km/h的速度匀速行驶了20min。(g取10N/Kg)求:⑴巡逻车通过的路程是__________km;⑵巡逻车在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力是__________N;⑶若电动机把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功,则此次巡逻电动机消耗了多少电能?解:⑴5⑵400⑶牵引力做的功W=Fs=400N×5×103m=2×106J电动机消耗的电能=2.5×106J7、(2013台州)有一种电子秤的原理如图,它主要由三部分构成.踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示重力大小的仪表(实质是电流表)。其中AO长20厘米,BO长5厘米,压力传感器R的阻值与所受压力的关系如下表所示。压力F/牛050100150200250300…电阻R/欧30272421181512…踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,电源电压为6伏.(1)重300牛的学生站在踏板上时,双脚与踏板的接触面积为0.04米2,此时对踏板的压强为多少帕?(2)电子秤开机后,没有秤量物体时压力传感器R消耗的电功率为多少瓦?(3)当重300牛的学生站在踏板上时,通过压力传感器R的电流为________________安。(答案保留两位小数)(4)电子秤的电池使用较长时间后,电源电压会降低,为了保证秤量准确,则踏板触点B应向________________方向移动。(1)P=F/S=G/S=300N/0.04m2=7.5×103Pa(2)没有秤量物体时压力传感器R受到的压力为0,查表得R=30Ω压力传感器R消耗的电功率P=U2/R=(6V)2/30Ω=1.2W(3)当重300牛的学生站在踏板上时,设B处压力为FB,A处压力为FA由杠杆平衡条件有FAlA=FBlB,FA×0.2m=300N×0.05m,解得FA=75N观察表中数据,发现电阻随压力的增大而均匀减小,压力每增大50N,电阻减小3欧,由此可推出此时R=25.5Ω.图236210==80%WJW机电此时电流I=U/R=6V/25.5Ω=0.24A(4)电池使用较长时间后,电源电压会降低,电流表示数会减小,测得的质量偏小。为了保证秤量准确,应增大电流表示数,这时应通过减小R的阻值,而减小R的阻值可通过增大压力来完成,由杠杆平衡条件可判断出应增大lB,即踏板触点B应向左(或A)方向移动。8、(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%转化为水的内能,正常加热14min水的温度升高10℃就达到设定要求,由于洗衣机铭牌上的加热功率模糊,求:①水吸收的热量,②洗衣机的加热功率[c水=4.2×103J/(kg•℃)].(1)这种设计的优点之一:用洗衣水用来冲厕可以节水;(2)∵P=UI,∴洗衣机脱水时的正常工作电流:I====1.5A;(3)水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×20kg×10℃=8.4×105J,由题知,Q吸=W×80%,加热水消耗的电能:W===1.05×106J,洗衣机的加热功率:P===1250W.答:(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8.4×105J,②洗衣机的加热功率为1250W.9、(2013杭州)某工地用电动起重机吊起重物,重物的质量m=400kg,电源提供的电压U=220V,不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.lm/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=2Aa(g取l0N/kg)(1)电动机线圈的电阻R是多少?(2)电动机匀速提升质量m’=200kg的重物,电动机的输人功率不变,提升速度是多少?(1)P电=UI=220V×2A=440WP机械=Fv=mgv=400kg×10N/kg×0.lm/s=400WP热=P电-P机械=440W-400W=40WP热=I2RR=P热/I2=40/4=10欧(2)因为电动机输入功率不变,即P机械=P’机械=F’v’F’=m’g=200kg×10N/kg=2000Nv’=P’机械/F’=400W/2000N=0.2m/s10、(2013威海)图22甲为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图,其中电源两端的电压为24V,R0为定值电阻,A为油量指示表(一只量程为0~0.6A的电流表);Rx为压敏电阻(厚度不计),它的上表面受力面积为10cm2,其阻值与所受压力的对应关系如图22乙所示.油箱的横截面积为20dm2,油箱加满汽油时深度为0.4m,油量指示表的示数在最大值处.(已知:汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3,g取10N/kg,汽油的热值q=3.0×1010J/m3).请解答下列问题:(1)当油箱装满汽油时,压敏电阻Rx上表面受到的压力是多大?(2)当油箱装满汽油时,定值电阻R0的阻值是多大?当油箱内汽油用完时,油量指示表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值是多少?(3)当该车匀速行驶1h消耗10L(1L=1dm3)汽油时,汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功,则汽车在这段时间的功率是多少?(1)p=ρgh=0.7×103kg/m3×10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