
1.力、熱綜合計(jì)算該類(lèi)型題主要是計(jì)算內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能所做的功,或摩擦力轉(zhuǎn)化為內(nèi)能消耗的能量,或燃燒燃料所放出的熱量等,所涉及的熱學(xué)知識(shí)主要是熱值、熱量、熱機(jī)效率等,解題中常用W=Fs與Q吸(或Q放)建立方程來(lái)求解。
例1(2019·安徽合肥二模)奇瑞汽車(chē)是安徽的驕傲。今年3月24日奇瑞官方宣布新型發(fā)動(dòng)機(jī)ET15B研制成功,并宣稱該發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率高達(dá)36%,即該發(fā)動(dòng)機(jī)可以將所消耗汽油能量的36%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。若安裝了該發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)質(zhì)量為1.5 t,勻速行駛時(shí)所受的阻力為車(chē)重的 ,則該車(chē)勻速行駛120 km至少需要消耗汽油多少?(q汽油=4.7×107 J/kg;假設(shè)所輸出的機(jī)械能均用于克服行駛阻力)答案:10.6 kg
解析:汽車(chē)的重力G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N,因?yàn)槠?chē)勻速運(yùn)動(dòng),
方法歸納本題為力學(xué)綜合題,考查了重力、二力平衡、功和效率的計(jì)算,知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng),要求靈活應(yīng)用所學(xué)公式,計(jì)算過(guò)程中注意單位統(tǒng)一。
1.某型號(hào)汽車(chē)使用乙醇汽油作燃料在水平路面上勻速行駛時(shí),每行駛100 km耗油8 kg,汽車(chē)牽引力做功為9.2×107 J。已知乙醇汽油熱值q=4.6×107 J/kg,試求下列問(wèn)題:(1)8 kg乙醇汽油完全燃燒放出的熱量是多少J?(2)汽車(chē)在行駛過(guò)程中受到的牽引力是多大?(3)該汽車(chē)將乙醇汽油完全燃燒獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為汽車(chē)牽引力做功的效率是多大?
答案:(1)3.68×108 J (2)920 N (3)25% 解析:(1)8 kg乙醇汽油完全燃燒放出的熱量Q=mq=8 kg×4.6×107 J/kg=3.68×108 J;(2)由W=Fs可得,汽車(chē)受到的牽引力
2.如圖所示為小排量汽車(chē),以72 km/h 的速度,在水平路面上勻速行駛了72 km,消耗汽油6 kg。若已知該汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率(即牽引力的功率)為23 kW,汽油的熱值為4.6×107 J/kg。則關(guān)于上述的行駛過(guò)程,試求:(1)所用時(shí)間是多少;(2)汽油完全燃燒放出的熱量;(3)該汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
答案:(1)1 h (2)2.76×108 J (3)30%
點(diǎn)評(píng)本題考查了速度公式和燃料完全燃燒釋放熱量公式、做功公式以及效率公式的應(yīng)用,是一道較為簡(jiǎn)單的計(jì)算題?!?br/>3.(2019·四川綿陽(yáng)模擬)所謂汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)效率是指發(fā)動(dòng)機(jī)牽引汽車(chē)前進(jìn)所需能量與汽油完全燃燒產(chǎn)生內(nèi)能的比值;當(dāng)前汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的最高效率約為40%,暑假期間小凡全家駕車(chē)去西藏旅游,在高速公路上勻速行駛225 km。所用時(shí)間是2.5 h,消耗汽油20 L(汽油完全燃燒),汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在這段時(shí)間內(nèi)牽引力的功率為20 kW。(1)該汽車(chē)行駛過(guò)程的牽引力是多大?(2)該汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少?(已知ρ汽油=0.8×103 kg/m3,q汽油=4.5×107 J/kg)(3)假如小凡家的汽車(chē)采用了全新的壓縮燃燒原理。效率達(dá)60%,則20 L汽油可以讓該車(chē)以同樣的功率和速度行駛多長(zhǎng)的距離?
答案:(1)800 N (2)25% (3)5.4×105 m
(2)汽油質(zhì)量m=ρV=0.8×103 kg/m3×20×10-3 m3=16 kg,汽油完全燃燒放出的熱量Q總=mq=16 kg×4.5×107 J/kg=7.2×108 J,牽引力做功W有1=Pt=20 000 W×2.5×3 600 s=1.8×108 J,
2.力電綜合計(jì)算例2(2019·河南中考)某款水位自動(dòng)測(cè)控儀的測(cè)量原理如圖甲所示,電源電壓U恒為15 V,定值電阻R0=10 Ω,R1為一豎直固定光滑金屬棒,總長(zhǎng)40 cm,阻值為20 Ω,其接入電路的阻值與對(duì)應(yīng)棒長(zhǎng)成正比。彈簧上端固定,滑片P固定在彈簧下端且與R1接觸良好,滑片及彈簧的阻值、重力均不計(jì)。圓柱體M通過(guò)無(wú)伸縮的輕繩掛在彈簧下端,重80 N,高60 cm,底面積為100 cm2。當(dāng)水位處于最高位置A時(shí),M剛好浸沒(méi)在水中,此時(shí)滑片P恰在R1最上端;當(dāng)水位降至最低位置B時(shí),M的下表面剛好離開(kāi)水面。已知彈簧所受拉力F與其伸長(zhǎng)量ΔL的關(guān)系如圖乙所示。閉合開(kāi)關(guān)S,試問(wèn):
(1)當(dāng)水位下降時(shí),金屬棒接入電路的長(zhǎng)度 ,電壓表示數(shù) 。(兩空均選填“增大”或“減小”)?(2)當(dāng)水位處于位置A時(shí),電壓表的示數(shù)為多少?(3)水位由位置A降至B這一過(guò)程,彈簧的長(zhǎng)度增加了多少?電壓表的示數(shù)變化了多少?(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
答案:(1)減小 減小 (2)10 V (3)30 cm 5 V解析:(1)當(dāng)水位下降時(shí),M所受的浮力減小,彈簧的拉力增大,彈簧的伸長(zhǎng)量增大,滑片P向下移動(dòng),金屬棒接入電路的長(zhǎng)度減小;則R1接入電路的阻值減小,根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)可知,R1兩端的電壓減小,即電壓表示數(shù)減小。(2)當(dāng)水位處于位置A時(shí),滑片P在R1最上端,此時(shí)R1=20 Ω,根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知,電路的總電阻R=R0+R1=10 Ω+20 Ω=30 Ω
R1兩端的電壓U1=IR1=0.5 A×20 Ω=10 V,即電壓表示數(shù)為10 V。
(3)當(dāng)水位處于位置A時(shí),M剛好浸沒(méi),排開(kāi)水的體積V排=V=Sh=100 cm2×60 cm=6 000 cm3=6×10-3 m3,則M受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-3 m3=60 N;則彈簧受到的拉力F1=G-F浮=80 N-60 N=20 N,由圖乙可知,當(dāng)F1=20 N時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量ΔL1=10 cm;當(dāng)水位降至位置B時(shí),M的下表面剛好離開(kāi)水面,所受浮力為零,則此時(shí)彈簧受到的拉力F2=G=80 N,由圖乙可知,當(dāng)F2=80 N時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量ΔL2=40 cm;所以,水位由位置A降至B這一過(guò)程中,彈簧的長(zhǎng)度增加量ΔL=ΔL2-ΔL1=40 cm-10 cm=30 cm。當(dāng)水位降至位置B時(shí),R1接入電路的長(zhǎng)度L=L總-ΔL=40 cm-30 cm=10 cm,
此時(shí)R1兩端的電壓U1'=I'R1'=1 A×5 Ω=5 V,即此時(shí)電壓表示數(shù)為5 V,所以,電壓表的示數(shù)變化量ΔU=U1-U1'=10 V-5 V=5 V。
1.據(jù)專(zhuān)家分析,影響空氣質(zhì)量的因素主要是火力發(fā)電,同時(shí)車(chē)輛的陡增也是造成霧霾天氣增多的原因之一。為了緩解空氣污染,電動(dòng)機(jī)車(chē)作為新能源汽車(chē)的主力軍將大力發(fā)展并逐步代替現(xiàn)在的燃油汽車(chē)。國(guó)內(nèi)某廠即將生產(chǎn)的高性能電動(dòng)汽車(chē),百公里加速時(shí)間僅為6 s,最高時(shí)速可達(dá)180 km/h,百公里綜合油耗僅2 L,在純電狀態(tài)下可行駛50 km,電動(dòng)機(jī)效率為80%,電池為磷酸鐵鋰電池,電池電壓500 V,容量20 Ah,充電時(shí)間約為6 h。(1)燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)通常是汽油機(jī),從能源可否再生角度來(lái)看,汽油是 能源。該汽車(chē)在行駛時(shí)對(duì)路面的壓力比靜止時(shí) (選填“增大”“減小”或“不變”)。?(2)該電動(dòng)車(chē)在充滿電后電池存儲(chǔ)的電能為多少?最大行駛里程狀態(tài)下,車(chē)子行駛時(shí)所受的平均阻力為多大?
答案:(1)不可再生 減小 (2)2.88×107 J 576 N 解析:(1)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是汽油機(jī),從能源可否再生角度來(lái)看,汽油是不可再生能源;發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;小汽車(chē)外型是流線型,當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí),相同時(shí)間內(nèi),空氣經(jīng)過(guò)上方的路程比下方路程長(zhǎng),流速大,壓強(qiáng)小,汽車(chē)在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力,汽車(chē)對(duì)路面的壓力減小,小于汽車(chē)的重力。(2)該電池充一次電所消耗的電能W=UIt=UQ=500 V×20 A×3 600 s=3.6×107 J;因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)效率為80%,所以W有=80%×3.6×107 J=2.88×107 J;因?yàn)閃有=Fs,s=50 km=50 000 m,
2.如圖甲所示,圓形塑料槽內(nèi)裝有導(dǎo)電液體放在蹄形磁鐵兩極之間,沿槽邊緣放一個(gè)圓形電極A,在圓形塑料槽的中心放一個(gè)圓柱形電極B。將A、B電極接入如圖乙所示的C、D兩極,閉合開(kāi)關(guān),圓形塑料槽內(nèi)的導(dǎo)電液體將會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。電源電壓U=3 V,電源內(nèi)阻r=0.5 Ω,定值電阻R0=3 Ω,塑料槽中兩電極間液體等效電阻為R=0.9 Ω,電壓表的示數(shù)恒定為2.7 V,則:
(1)導(dǎo)電液體旋轉(zhuǎn)的物理原理是什么?(2)電路中電流為多大?(3)推動(dòng)導(dǎo)電液體的功率為多少?
答案:(1)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用(2)0.6 A (3)0.216 W 解析:(1)由題意和圖示可知,導(dǎo)電液體旋轉(zhuǎn)的物理原理是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用;(2)由題知,電源電壓U=3 V,電源內(nèi)阻r=0.5 Ω,電壓表的示數(shù)恒定為2.7 V(電壓表測(cè)R0和導(dǎo)電液體的總電壓),則電源內(nèi)阻兩端的電壓U1=U-U2=3 V-2.7 V=0.3 V;串聯(lián)電路中電流處處相等,則電路中的電流
(3)R0兩端的電壓U0=IR0=0.6 A×3 Ω=1.8 V;CD間的電壓U3=2.7 V-1.8 V=0.9 V。電流通過(guò)導(dǎo)電液體的電功率P=U3I=0.9 V×0.6 A=0.54 W;電流通過(guò)導(dǎo)電液體的發(fā)熱功率P熱=I2R=(0.6 A)2×0.9 Ω=0.324 W;推動(dòng)導(dǎo)電液體的功率P動(dòng)=P-P熱=0.54 W-0.324 W=0.216 W?!?br/>3.熱電綜合計(jì)算例3某型號(hào)熱水杯的原理圖如圖所示,它有加熱和保溫兩擋,通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié),R0、R為電熱絲。當(dāng)開(kāi)關(guān)S接加熱擋時(shí),電路的功率為1 100 W,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接保溫?fù)鯐r(shí),電路的總功率為44 W,R0、R阻值恒定不變。
(1)在加熱擋正常工作時(shí),電路中的電流是多少?(2)電熱絲R0、R的阻值多大?(3)已知熱水壺的加熱效率為80%,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下把一滿壺水從20 ℃燒開(kāi)需要多長(zhǎng)時(shí)間?[小數(shù)點(diǎn)后保留1位小數(shù),c水=4.2×103 J/(kg·℃)]答案:(1)5 A (2)44 Ω 1 056 Ω (3)763.6 s
方法指導(dǎo)本題為電功與熱量的綜合計(jì)算題,考查了熱量的計(jì)算、電能的計(jì)算、電功率公式的應(yīng)用,此類(lèi)問(wèn)題在近幾年考試中出現(xiàn)的次數(shù)較多,從銘牌中得出相關(guān)信息并利用好是本題的關(guān)鍵。
1.即熱式電熱水器是一種新型節(jié)能環(huán)保的熱水器,如圖所示。無(wú)論外界的水溫、水壓、流量如何變化,熱水器內(nèi)的高精度溫度傳感器、流量傳感器馬上將水溫、水量數(shù)據(jù)傳遞給微電腦中央處理系統(tǒng),調(diào)節(jié)相應(yīng)的加熱功率從而保證溫度恒定。小海家買(mǎi)了一個(gè)即熱式恒溫電熱水器。他想知道熱水器的實(shí)際效率,于是他測(cè)出了當(dāng)天水溫為20 ℃,關(guān)閉其他用電器,將熱水器的溫度設(shè)定為40 ℃,流量為3 L/min,加熱1 min,小海觀察到如圖所示的脈沖式電能表閃了40 imp,求:[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)1 min內(nèi)流出的水達(dá)到要求的溫度需要吸收多少熱量?(2)這個(gè)熱水器此時(shí)的實(shí)際功率多大?(3)這個(gè)熱水器的加熱效率是多大?答案:(1)2.52×105 J (2)6 000 W (3)70% 解析:(1)1 min內(nèi)流出水的質(zhì)量m=ρV=1 kg/L×3 L=3 kg,1 min內(nèi)流出的水達(dá)到要求的溫度需要吸收的熱量Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(40 ℃-20 ℃)=2.52×105 J;(2)加熱1 min,標(biāo)有400 imp/(kW·h)的電能表指示燈閃爍了40次,則
2.圖甲為新型風(fēng)暖浴霸,因其安全性能好、發(fā)熱柔和,深受大家喜愛(ài)。它是利用電動(dòng)機(jī)鼓動(dòng)空氣流動(dòng),通過(guò)加熱元件加熱冷空氣帶動(dòng)室內(nèi)升溫。圖乙是某型號(hào)風(fēng)暖浴霸的簡(jiǎn)化電路圖,其發(fā)熱元件是兩根阻值不變的電熱絲R1、R2。主要參數(shù)如下表。
(1)開(kāi)關(guān)均閉合,求浴霸正常工作時(shí)的干路電流是多少?(2)正常工作時(shí),求R1的阻值是多少?(3)實(shí)際電壓為200 V時(shí),求R2的實(shí)際功率是多少?(4)浴霸正常工作時(shí),使容積為20 m3的房間空氣溫度升高20 ℃,求室內(nèi)空氣吸收的熱量是多少?[ρ空氣取1.2 kg/m3,c空氣取1.0×103 J/(kg·℃),不考慮其他因素影響]答案:(1)13.4 A (2)25 Ω (3)800 W(4)4.8×105 J
解析:(1)開(kāi)關(guān)均閉合時(shí),R1、R2和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作,電路總功率為P=P1+P2+P3=1 936 W+968 W+44 W=2 948 W,
(4)室內(nèi)空氣的質(zhì)量為m=ρ空氣V=1.2 kg/m3×20 m3=24 kg,空氣吸收的熱量為Q吸=c空氣mΔt=1.0×103 J/(kg·℃)×24 kg×20 ℃=4.8×105 J?!?br/>3.(2019·湖北隨州中考)隨州的冬季不像北方有集中供暖,所以本地居民常選用一些小型電暖器越冬。如圖甲電暖器有“高溫、中溫、低溫”三擋,銘牌見(jiàn)下表(“中溫”擋功率空出),其電路原理如圖乙,S是自我保護(hù)開(kāi)關(guān),當(dāng)電暖器傾倒時(shí)S自動(dòng)斷開(kāi),切斷電源保證安全。當(dāng)S、S1閉合,S2斷開(kāi)時(shí)電暖器為“低溫”擋。(R1>R2)
求:(1)R1的阻值;(2)“中溫”擋正常工作時(shí)電路中的電流;(3)若室內(nèi)空氣質(zhì)量為50 kg,用該電暖器的“高溫”擋正常工作10 min,放出熱量的50%被室內(nèi)空氣吸收,那么可使室內(nèi)氣溫升高多少?[假設(shè)空氣的比熱容為1.1×103 J/(kg·℃)]答案:(1)11 Ω (2)5.27 A (3)8.73 ℃
4.(2019·江蘇宿遷中考)某電器廠設(shè)計(jì)了一種具有高、中、低溫三擋的家用電火鍋,該火鍋產(chǎn)品銘牌和電路圖如圖所示。
(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi),S2接a時(shí),該電火鍋選用 (選填“高溫”“中溫”或“低溫”)擋工作。?(2)當(dāng)電火鍋使用中溫?fù)跽9ぷ鲿r(shí),電路中電流是多大?接入電路的電熱絲的阻值是多少?(3)用電火鍋高溫?fù)踉陬~定電壓下燒水7 min,電流做了多少功?若電熱絲產(chǎn)生的熱量全部被水吸收,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,能使1 kg初溫為20 ℃的水升高多少 ℃[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]?
答案:(1)低溫 (2)2 A 110 Ω (3)3.696×105 J 80 ℃
4.力、電、熱綜合例4(2019·安徽合肥一模)隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高,電動(dòng)汽車(chē)慢慢進(jìn)入人們的日常生活。從能量轉(zhuǎn)化的角度看,電動(dòng)汽車(chē)主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,還有一部分在線圈中以熱量的形式散失掉。電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的額定電壓為500 V,正常工作時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流為30 A,電動(dòng)機(jī)線圈電阻為2 Ω,若電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)程中牽引力為1 000 N,則電動(dòng)汽車(chē)行駛10 min。(1)電動(dòng)機(jī)消耗的電能;(2)線圈產(chǎn)生的熱量;(3)電動(dòng)汽車(chē)行駛的速度。
答案:(1)9×106 J (2)1.08×106 J (3)13.2 m/s解析:(1)電動(dòng)汽車(chē)行駛10 min,電動(dòng)機(jī)消耗的電能W=UIt=500 V×30 A×10×60 s=9×106 J;(2)線圈產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(30 A)2×2 Ω×10×60 s=1.08×106 J;(3)電動(dòng)汽車(chē)獲得的機(jī)械能W機(jī)=W-Q=9×106 J-1.08×106 J=7.92×106 J;
方法指導(dǎo)本題考查了電功、電熱公式的應(yīng)用,要知道電動(dòng)機(jī)是非純電阻電路,計(jì)算產(chǎn)生熱量時(shí)只能用Q=I2Rt計(jì)算。
1.如圖甲是自動(dòng)沖泡咖啡機(jī),圖乙是其簡(jiǎn)化電路圖,咖啡機(jī)的銘牌如下表??Х葯C(jī)可以通過(guò)自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)S分別進(jìn)行打磨和加熱。請(qǐng)計(jì)算:
(1)電熱絲R的阻值。(2)已知電動(dòng)機(jī)的線圈電阻r=0.2 Ω,咖啡機(jī)正常打磨1 min時(shí),通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流IM和線圈產(chǎn)生的熱量Q。答案:(1)60.5 Ω (2)1 A 12 J 解析:(1)由表格數(shù)據(jù)可知,電熱絲額定功率PR=800 W,額定電壓U=220 V,
2.如圖所示,用微型電動(dòng)機(jī)提升10 N的物體。當(dāng)電源電壓為3 V 時(shí),閉合開(kāi)關(guān),電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng),電流表示數(shù)為0.6 A;當(dāng)電源電壓為12 V時(shí),閉合開(kāi)關(guān),電動(dòng)機(jī)正常工作,電流表示數(shù)為0.4 A,物體勻速上升。已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)歐姆定律不適用,并忽略溫度對(duì)電阻的影響和摩擦,試解答:(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)消耗的電功率是多少;(2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈電阻R的發(fā)熱功率;(3)試從能量守恒的角度,求重物上升的速度大小。
這是一份滬科版中考物理復(fù)習(xí)專(zhuān)題三計(jì)算專(zhuān)題類(lèi)型6力、電綜合計(jì)算教學(xué)課件,共20頁(yè)。PPT課件主要包含了電磁感應(yīng)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份滬科版中考物理復(fù)習(xí)專(zhuān)題三計(jì)算專(zhuān)題類(lèi)型5力、熱綜合計(jì)算教學(xué)課件,共10頁(yè)。
這是一份滬科版中考物理復(fù)習(xí)專(zhuān)題三計(jì)算專(zhuān)題類(lèi)型7熱、電綜合計(jì)算教學(xué)課件,共11頁(yè)。
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