√8-08初中物理综合计算全集(力学、热学、电学综合计算题)压轴题50页(含答案)

√8-08初中物理综合计算全集(力学、热学、电学综合计算题)压轴题50页(含答案)√8-08初中物理综合计算全集(力学、热学、电学综合计算题)压轴题50页(含答案)PAGEPAGE17/NUMPAGES17√8-08初中物理综合计算全集(力学、热学、电学综合计算题)压轴题50页(含答案)专题27：力学、热学和电学综合计算一、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×106J；（2）热水器中电热丝的电阻为Ω；（3）热水器的效率为%．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×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=×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学科网压强：=5×104Pa；（2）由P=UI可得，挂烫机正常工作时通过发热体的电流：；（3）水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=×103J/（kg•℃）××（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，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•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=×10h=•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=×100%=20%；（2）路灯工作t3=7h消耗的电能：W电2=P灯t3=×7h=•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=可知光电池产生的电能：W电2=W光2η电=3kW•h×20%=•h；风力发电机产生的电能：W风电=W电2﹣W光电=•h﹣•h=•h；根据公式η风=，可知消耗的风能：W风=6kW•h；风的功率为：，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“6V”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。[来源:Z,xx,]（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）；（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=，工作时间t=6h=10800s，则消耗的电能W=Pt=×10800s=3240J，小于8640J，此灯符合要求。（3）该灯正常工作时的功率P=，电压U=6V，则正常工作时的电流为：I=P/U=6V=。（4）每盏灯的质量为m=，g=10N/kg，漂浮时受到的浮力F浮=G=mg=×10N/kg=2N，而水的密度ρ水=×103kg/m3，则漂浮时浸在水中的体积。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=×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，水吸收的热量，电热水器的功率。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=×103kg/m3，c水=×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）【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×=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=×100%=×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=×1kW•h=kW•h=6×104J．所以热水壶的学科网额定加热功率P加=W/t==2000W．（3）把2L水从20℃加热到100℃吸收的热量：Q吸=cm△t=×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）=×106J；∵热水壶的额定加热功率P加=2000W，∴由P=得：加热电阻为：R===Ω，当实际电压是额定电压的90%，其实际功率为P实===1620W，由题意可知：Q吸=P实t′η′，则加热时间t′===．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）×105Pa；（2）×103m；×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（2）匀速行驶（3）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，带动曲轴转动两圈，该汽油发动机的最大功率是69kW，以最大功率工作时曲轴转速为5000r/min．活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容积为气缸排气量，气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比，如图为气缸容积和燃烧室容积的示意图，该车排气量是，压缩比为10：1，动力蓄电池额定电压为200V，容量（蓄电池放电电流和放电时间乘积）为150A•h，已知该车的动能E与其速度v的关系如下表所示．（1）该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能？（2）a．当这辆汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶时，动力完全由汽油发动机提供，若汽车汽油发动机的输出功率为54kW，则此时汽车所受的阻力是多大？b．当驾驶员看到前方限速标志时，立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电，汽车速度由108km/h减小到72km/h，若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的50%，则动力蓄电池获得的电能为多少焦？（3）若该汽车汽油发动机以最大功率工作时，吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量是×10﹣5kg，此时这台汽油发动机的效率是多少（q汽油=×107J/kg）【答案】（1）该汽车的动力蓄电池最多可储存×108J的电能；（2）a：此时汽车所受的阻力是×103N；b：动力蓄电池获得的电能为×105J；（3）此时这台汽油发动机的效率是25%．【解析】[来源:学|科|网]试题分析：（1）蓄电池最多可储存的电能。（2）a.汽车的牵引力，因为汽车做匀速直线运动，汽车受到的阻力。b.由表格中的数据可以看出，汽车的动能与速度的平方成正比。所以当汽车的速度是30m/s时，汽车的动能为×105J。减少的动能为3×105J，汽车学科网获得的电能为×105J。（3）排气量为的汽车，汽缸容积为，吸气冲程末气缸内混合气体中汽油的质量。一分钟内汽油完全燃烧放出的热量。一分钟内汽油发动机对外做的有用功。汽油机的效率。考点：电能功率能量转化的效率四冲程汽油机10.（2014·无锡）有一电热水器，质量为20kg，装满水后的总质量为70kg，该热水器额定电压是220V，内部有两个加热管，有三档不同的加热功率，其中最大额定功率是2000W，如图是电热水器安装的尺寸及其受力示意图，在竖直方向上热水器受到挂钩拉力F2和重力G，在水平方向上热水器受到膨胀螺钉对它的拉力F1和墙壁对它的支持力F3．（g取10N/kg，ρ水=×103kg/m3）（1）该热水器最多能装多少立方米的水？（2）该热水器装满水时，膨胀螺钉的拉力F1是多大？（3）若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同，则每个加热管的电阻是多少？【答案】（1）（2）500N（3）Ω【解析】试题分析：（1）热水器装满水，水的质量为50kg，水的体积。（2）以O为支点，挂钩拉力F2和墙壁对它的支持力F3，因为力的作用线过支点，所以它们对应的力臂为0。装满水后热水器的总重力，根据杠杆平衡条件，膨胀螺钉的拉力。（3）若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同，根据，将两个电阻串联，电路的功率最小，将一个电阻单独接入电路，电路的功率较大，将两个电阻并联接入电路，电路的功率最大，为2000W。单个电阻的功率为1000W。电阻的阻值。考点：密度杠杆平衡原理电功率11.（2014·武汉）某电开水器的结构如图甲所示（剖面图），简化的内部电路如图乙所示，进水管管口的阀门由轻质浮子1和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只有进水管中的水压在正常范围内，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不会从出水管流出。当冷水箱中的水位达到一定高的时，浮子2浮起，会触动单刀三掷开关S1，煮水电热管R1通电发热，冷水被煮沸，水面升高，开水就从出水管进入贮水箱，当贮水箱中水位达到一定高度时，浮子3浮起，又会触动单刀三掷开关S1，煮水暂停，一旦贮水箱中水温下降使温控开关S2闭合，保温电热管R2就会通电发热，开水处于保温状态。（1）已知煮水电热管R1的阻值为Ω，保温电热管R2的阻值为Ω，求电开水器的最大发热功率。（2）图甲中，当浮子1上升到最高处后，它的最上端恰好和出水管管口相平，阀门就会将进水管管口关闭，此时AC杆沿竖直方向。已知浮子1的体积V=×10-4m³，进水管管口和阀门的横截面积S均为1×10-4m²（不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦）；BO∶BA=20∶1（O为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬杆的相交处，B为轻质硬杆BO的转轴），水箱内水面上方的气压P0=1×105Pa。为了不让冷水直接进入贮水箱，进水管管口阀门的上表面受到的压强不能超过多少Pa?【答案】（1）P=U²/R1=（220V）²/Ω=4000W。（2）P最大=F/S=（FAC+F大气）/S=（50N+×105Pa×1×10-4m2）/1×10-4m2=6×105pa【解析】试题分析：（1）由P=U2/R可知：在电源电压U=220V不变时，总电阻最小，发热功率最大，所以当只有R1工作时，发热功率最大，最大为所以P=U²/R1=（220V）²/Ω=4000W。（2）由题意可知：为了不让冷水直接进入学科网贮水箱，当浮子1恰好与出水管相平时且浸没时受到的压强最大：此时受到的浮力F浮=ρ水gV=×103kg/m3×10N/kg××10-4m3=，则A点受到的最大压力为FAC=F浮×BO/BA=50N，由于上下都受到大气压的作用，所以阀门上表面受到的压强为P最大=F/S=（FAC+F大气）/S=（50N+×105Pa×1×10-4m2）/1×10-4m2=6×105pa考点：电功率的计算，杠杆与浮力的综合分析与计算12.（2014·泰安）如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图（俯视图），立方体产品在水平传送带上与传送带共同以v=1m/s的速度匀速前进，产品的质量m=。计数器由电流表和电路计数元件组成（电流表和计数元件的电阻不计），通过电路中电流的变化计数产品，a为激光源，R1为光敏电阻，R2为保护电阻。当激光射向R1时，R1阻值变小，每当产品运动通过a与R1之间时，射向R1的光线会被产品挡住，R1阻值变大。闭合开关，电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图象如图乙所示。（g取10N/kg）（1）不计空气阻力，求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向。（2）求每个产品的边长L1和产品的间隔L2。每个产品对传送带的压强大小。（3）已知电源电压U=3V，R2=1kΩ，求传送带运输产品过程中1min内光敏电阻R1消耗的电能。【答案】（1）8N；竖直向上（2）；；800Pa（3）[来源:学科网]【解析】试题分析：（1）传送带对产品的作用力为支持力，它与重力平衡，所以大小为：；竖直向上（2）（3）在0～内，I1=2×10-3A在～内，I2=1×10-3A在1min内，考点：电能的计算13.（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=×103J/（kg•℃）]．【答案】（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；（3）①水吸收的热量为×105J，②洗衣机的加热功率为1250W【解析】试题分析：（1）从节水方面分析，洗衣水用来冲厕；洗衣机设有加热功能，提高洗涤效果；（2）知道脱水功率和正常工作电压，利用P=UI求洗衣机脱水时的正常工作电流；（3）知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值，利用Q吸=cm△t求水吸收的热量；由题知，Q吸=W×80%，求出加热水消耗的电能，再利用P=求洗衣机的加热功率（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====；（3）水吸收的热量：Q吸=cm△t=×103J/（kg•℃）×20kg×10℃=×105J，由题知，Q吸=W×80%，加热水消耗的学科网电能：W===×106J，洗衣机的加热功率：P===1250W考点：电功与热量的综合计算；热量的计算；电功率的计算14.（2013·遵义）遵义市余庆县境内的构皮滩电站是乌江干流上最大的水电站，电站大坝高为，坝内水深最大可达150m，装机容量达300万千瓦，多年年平均发电量为亿千瓦时（×109kW•h），修建水电站，用水力发电代替火力发电，可以节约大量的煤炭资源．（1）该水电站坝内水产生的压强为多少（ρ水=×103kg/m3，g取10N/kg）（2）该水电站在丰水期可实现满装机容量连接发电，若丰水期为一个月（按30天计），则丰水期可发电多少kW•h？（3）若火力发电站的发电效率为36%（发电能量与所消耗燃料完全燃烧放出的热量之比），煤炭的热值取×107J/kg，以构皮滩电站的多年年均发电量计，若改用火力发电，每年需消耗多少煤炭（结果保留两位有效数字，1kW•h=×106J）【答案】（1）该水电站坝内水产生的压强为×106Pa．（2）丰水期可发电×109kW•h．（3）若用火力发电，每年需消耗×106t煤炭【解析】试题分析：（1）已知水深，由液体压强公式可以求出水所产生的压强．（2）已知发电机发电功率与发电时间，由W=Pt可以求出发电量．（3）求出煤所释放的全部热量，然后由Q=mq的变形公式求出煤的质量．（1）水产生的压强p=ρgh=×103kg/m3×10N/kg×150m=×106Pa；（2）丰水期的发电量W=Pt=3×106kW×24h×30=×109kW•h；（3）煤完全燃烧释放的热量Q===×1016J，∵Q=mq，∴煤的质量m===×109kg=×106t；考点：液体的压强的计算；燃料的热值；电功的计算15.（2013·广州）效率是30%，水平叉臂面积为1m2的电动叉车（如图甲），托着重量为6000N，底面积为6m2的货物（如图乙），5s内从A点匀速水平移动到B点，再从B点匀速竖直提升10s到达C点，所用时间及各点间距离如丙图所示，求：（1）A到B过程，货物对叉臂的压强（2）A到C过程，叉车对货物的支持力做的功（3）B到C过程，叉车对货物做功的功率（4）B到C过程，叉车消耗的电能【答案】（1）（2）（3）（4）【解析】试题分析：（1）A到B过程，货物匀速移动为平衡状态，压力大小等于重力，即F=mg=6000N。虽然货物底面积为，但是水平插臂面积只有，所以受力面积为。货物对叉臂的压强（2）A到C过程中分为两个部分AB和BC，A到B过程中，水平方向学科网匀速移动，支持力和移动的距离方向垂直，此阶段不做功。在BC段，货物竖直提升高度，叉车做功（3）BC段共计做功6000J，时间10s。那么做功的功率（4）B到C过程中做有用功，效率是30%即有则有注第一小问中的受力面积找对是个陷阱。考点：力学与电学的综合计算16.（2012·无锡）有一种环保汽车，以蓄电池为驱动能源．此环保汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力．某辆这种类型的环保汽车，总质量为3×103 kg，汽车轮胎与  地面的总接触面积为．当它在永平路面上匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作 电压为300V，汽车所受阻力为车重的倍．（g取10N/kg） （1）汽车对路面的压强多大？ （2）若该汽车用于牵引汽车前进的机械功率和电动机电功率的比值为4:5，则该车匀速前进的速度多大？ （3）如果改用太阳能电池给车上的电动机供电，其它条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积．结合计算结果对该设想中的太阳能汽车写出一条改进建议， 已知太阳辐射的总功率为4×1026 W，太阳到地球的距离为 ×1011m，半径为r的球其表面积为4πr2．太阳光传播到地面的过程中，设有29. 35%的能量损耗．该车所用太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为15%．【答案】汽车对路面的压强×105Pa；该车匀速前进的速度为10m/s；所需的太阳能电池板的最小面积100m2；改进建议：①提高太阳能电池光电转化率、②减小车的质量、③提高电动机效率等【解析】考点：力学与电学的综合计算