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专题4.3初中力热综合计算题解决力热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、物体吸热公式、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、焦耳定律以及热平衡方程等。【例题1】（2019河南）在2018上海国际新能源汽车展上，各款车型争奇斗艳。参展的新能源汽车大部分为电动汽车，其动力主要来源于电动机，如图所示是一款新型电动汽车，请你根据下面的数据进行计算：（1）若汽车质量为960kg，每个轮胎与地面的接触面积为200cm2，汽车静止在水平地面上时，它对地面的压强多大（g＝l0N/kg）（2）该电动汽车内部的电池电压为75V，额定电流为100A，电动机工作时可以把80%的电能转化为动能，汽车以额定功率匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力是多少？（3）普通汽车把汽车燃烧能量转化为动能的效率为25%．如果电动汽车以36km/h的速度在额定功率下匀速行驶100km，与普通汽车相比大约可以节省多少汽油？（汽油的热值是4.6×107J/kg，结果保留一位小数）【答案】（1）汽车静止在水平地面上时，它对地面的压强为1.2×105Pa；（2）汽车以额定功率匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力是600N；（3）与普通汽车相比大约可以节省5.2kg的汽油。【解析】（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压力：F＝G＝mg＝960kg×10N/kg＝9600N，受力面积：S＝200cm2×4＝800cm2＝8×10﹣2m2，典例突破知识回顾对地面的压强：p＝＝＝1.2×105Pa；（2）电动机工作时的功率：P电＝UI＝75V×100A＝7500W，由η＝×100%可得，牵引力的功率：P机械＝80%P电＝80%×7500W＝6000W，汽车行驶的速度：v＝36km/h＝10m/s，因汽车以额定功率匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以，由P＝＝＝Fv可得，所受平均阻力：f＝F′＝＝＝600N；（3）在额定功率下匀速行驶100km牵引力做的功：W＝F′s＝600N×100×103m＝6×107J，由η＝×100%可得，需要汽油完全燃烧释放的热量：Q放＝＝＝2.4×108J，由Q放＝mq可得，节省汽油的质量：m′＝＝≈5.2kg。【例题2】（2019内蒙古通辽）我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀速直线运动，用时40s，汽车在行驶过程中受到的阻力为400N，汽车在此过程中发动机热机效率为48%，汽油的热值q＝4.6×107J/kg。在该段测试过程中：（1）汽车的功率为多少？（2）燃烧了多少汽油？（计算结果保留两位小数）【答案】（1）汽车的功率为1.2×104W；（2）燃烧了0.02kg汽油。【解析】（1）因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，此过程中汽车牵引力做的功：W＝Fs＝fs＝400N×1.2×103m＝4.8×105J，汽车牵引力做的功率：P＝＝＝1.2×104W；（2）由η＝×100%可得，消耗汽油完全燃烧释放的热量：Q放＝＝＝1×106J，由Q放＝mq可得，消耗汽油的质量：m＝＝≈0.02kg1．（2019湖南省邵阳）如图所示，一平底热水壶，其质量为0.5kg，内底面积为180cm2．有一次小军同学用该热水壶装了1.5L的水放在水平桌面上，测得壶中水深15cm，初温20℃．请你通过计算回答：（1）此时水和热水壶的总质量是多少？（2）加热前水对壶底的压强多大？（3）在标准大气压下加热水至沸腾，水至少要吸收多少热量？[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），g＝10N/kg]【答案】（1）此时水和热水壶的总质量是2kg；（2）加热前水对壶底的压强为1.5×103Pa；（3）在标准大气压下加热水至沸腾，水至少要吸收5.04×105J热量。【解析】（1）水的体积：V水＝1.5L＝1.5×10﹣3m3，根据ρ可得水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；则水和热水壶的总质量：m＝m壶+m水＝0.5kg+1.5kg＝2kg；（2）水深h＝15cm＝0.15m，则壶底受到水的压强：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.15m＝1.5×103Pa；（3）1标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：中考达标训练题Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J。2.（2018开封）五一假期，小红全家驾车从郑州市到开封市通许县游玩，出发前，爱学习的小红收集了相关数据，整理成下表，请你根据表中数据完成相关计算．计算时需要的物理常量g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg．（1）如果你仔细观察的话，可以发现汽车的尾翼是____表面比较平，___表面的弧度大些。这和飞机的机翼是相反的。在汽车高速运动时，这种形状的尾翼会产生一个向下的压力，增加轮胎的抓地力，缩小刹车距离。该轿车静止时（车上无人）对水平地面的压强为_____Pa。（2）该轿车匀速行驶lkm牵引力所做的功是多少J？（3）郑州到通许消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量是多少J？【答案】（1）上，下。7×104Pa（2）2×106J（3）2.484×108J【解析】（1）车的尾翼的形状上面平直、下面凸起，车高速行驶时带动空气流动，车的上方空气流速慢、压强大，车的下方空气流速快、压强小。这种形状的尾翼会产生一个向下的压力，增加轮胎的抓地力，缩小刹车距离。轿车对地面的压力F=G=mg=1050kg×10N/kg=1.05×104NS=0.15m2该轿车静止时对水平地面的压强为P=F/S=1.05×104N/0.15m2=7×104Pa（2）该轿车匀速行驶时，牵引力F等于其受到的阻力f，即F=f=2000N路程s=lkm=l000m根据功的计算公式W=Fs得轿车匀速行驶lkm牵引力所做的功为W=Fs=2000N×l000m=2×106J（3）由于行驶lkm耗油量为50g，郑州到通许的距离为108km，则郑州到通许消耗的汽油质量为m汽油=108×50g=5.4×103g=5.4kgq汽油=4.6×107J/kg根据Q=mq得到全程消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量为Q=m汽油q汽油=5.4kg×4.6×107J/kg=2.484×108J3.（2018海南）当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8℃、100L水加热到38℃。请解答：在此过程中，水吸收了多少热量？[水的比热容为4.2×103J/（kg℃），水的密度为1.0×103kg/m3]【答案】1.26×107J【解析】太阳能热水器中水的体积V=100L=100dm3=0.1m3，由ρ=m/v可得，水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg在此过程中，水吸收的热量Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（38℃﹣8℃）=1.26×107J。4.（2019贵州模拟题）一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km，轿车上的速度表如图所示，在此过程中⑴轿车速度为多少km/h?合多少m/s?⑵若轿车发动机的功率为40kW，则该车行驶中所受阻力多大？⑶若轿车消耗汽油0.25kg，其发动机的效率多大？（q汽油＝4.6×107J/kg）【答案】⑴轿车速度为90km/h,合25m/s.⑵若轿车发动机的功率为40kW，则该车行驶中所受阻力为1600N⑶若轿车消耗汽油0.25kg，其发动机的效率为25％【解析】⑴轿车的速度为90km/h=90×1000m/3600s=25m/s(2)P=Fv得：F=P/v=40000W/25m/s=1600N因轿车匀速运动，受力平衡所以阻力f=F=1600N⑶汽油燃烧释放的热量为：Q=mq=0.25kg×4.6×107J/kg=1.15107J牵引力做功为：W=Fs=1600N×1800m=2.88×106J∴发动机效率为：η＝W用/W放×100％=2.88×106J/1.15107J×100％=25％5.（2018云南）某款油电混合动力小汽车，具有省油、能量利用率高等特点，其相关信息如表．在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶170km，共消耗汽油10L．测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，此时，内燃机和电动机共同驱动车辆前进．之后，工作人员又进行了制动测试，描绘出了制动距离（从刹车开始到车停止的距离）与制动时的速度关系图象，如图所示．驱动模式纯电动启动、低速油电混动中速纯燃油高速汽车质量1200kg车轮与地面总接触面积0.096m3（1）由图象可知，车速越，制动距离越长．（2）该车空载静止时，对水平地面的压强是多少？（g取10N/kg）（3）在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为1000N，牵引力做的功是多少？（4）在水平道路中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为53%，此过程最终使蓄电池增加了多少能量？（忽略蓄电池和电动机的热损失，ρ汽油取0.7×103kg/m3，q汽油=4.6×107J/kg）【答案】（1）大；（2）1.25×105Pa；（3）1.7×108J；（4）6.6×105J．【解析】由图象可知，汽车的速度越大，制动距离越长；已知汽车的质量，利用G=mg求其重力；汽车对地面的压力等于重力，求出总接触面积（受力面积），利用p=F/S求对水平地面的压强；匀速行驶时，汽车的牵引力与所受到的阻力为一对平衡力，由W=Fs解题．根据密度公式变形可求得汽油的质量，利用Q=mq可求得汽油完全燃烧放出的热量，再利用内燃机的效率可求得有用能量，然后可知蓄电池增加了多少能量．（1）由图象可知，汽车的速度越大，停车距离会随着反应距离的变长而变长，即制动距离越长.（2）汽车的重力：G=mg=1200kg×10N/kg=12000N，汽车静止时对水平地面的压力：F=G=12000N受力面积S=0.096m2，该车空载静止时，对水平地面的压强p=F/S=12000N/0.096m2=1.25×105Pa（3）由题可知，汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小是相等的，可得牵引力F牵=f=1000N，汽车牵引力做的功W机械=F牵s=1000N×1.7×105J=1.7×108J．（4）由ρ=m/V可知，车消耗汽油的质量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×10×10﹣3m3=7kg，汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J，由η=W有用/Q放可得，内燃机输出的有用能量W有用=Q放η=3.22×108J×53%=1.7066×108J；最终蓄电池增加的能量W=W有用﹣W机械=1.7066×108J﹣1.7×108J=6.6×105J．6.（2018山东潍坊）某一型号的汽车质量为5×103kg，轮胎与地面接触面积为4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小时匀速行驶了54km，车受到的阻力为车重的0.1倍．求：（1）该汽车的行驶速度；（2）该汽车对地面的压强；（3）该汽车牵引力所做的功；（4）已知这一过程消耗燃油1.5×10﹣2m3，求汽车发动机在这一过程中消耗的总能量及该汽车的效率．（假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ为0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg，g取10N/kg）【答案】（1）108km/h；（2）5×105Pa；（3）2.7×108J；（4）50%．【解析】（1）汽车的行驶速度：v=s/t=54km/0.5h=108km/h．（2）F=G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N，S=4×250cm2=1000cm2=0.1m2，该汽车对地面的压强：P=F/S=