中考总复习专项训练--力热电综合计算题附答案

题型之一：力、热综合

1．如图，质量为0.1 kg 的铁球从高为2.3 m 的斜面顶端下滑后，撞击到水平地面上的金属块，假设撞击时铁球的机械能有20%转化成内能，并全部被铁球自身吸收，整个过程中无摩擦，不计空气阻力，c 铁＝0.46×103 J/（kg ·℃），g=10N/kg 。

（1）求铁球下滑到斜面底端的过程中，重力做功多少？

（2）求铁球升高的温度为多少？

2、某款电动汽车以60 km/h 的速度匀速行驶了80 km ，牵引力720N ，耗电18

kW ·h 。 （1）牵引力所做的功及功率各是多少？

（2）上述行驶过程中，电动车的效率是多少？

（3）有一款与它外形，重量均相同的汽油车，在相同路面上以60 km/h 的速度行驶80 km ，其效率为25%，需要消耗多少kg 汽油？（q 汽油＝4.5×107 J/kg ）

题型之二：多挡位用电器类（含电热综合） 1．如图甲，某智能电饭锅，有加热、保温、断电的功能。其内部简化电路如图乙，开关S 可根据设定在“1”“2”“3”挡之间自动转换，某次煮饭时电功率与时间的关系如图丙。求：

解：

（1）G ＝mg ＝0.1kg ×10N/kg ＝1N

W ＝Gh ＝1N ×2.3m ＝2.3J

（2）铁球的机械能等于最初的重力势能，即W 机＝W ＝2.3J

Δt ＝Q c 铁m ＝20%×W 机c 铁m ＝20%×2.3 J 0.46×103 J/（kg ·℃）×0.1 kg

＝0.01℃ 解：

（1）W ＝Fs ＝720 N ×80×103 m ＝5.76×107 J

P ＝W t ＝Fs t ＝Fv ＝720N ×60×13.6

m/s ＝1.2×104 W （2）W 总＝18 kW ·h ＝18×3.6×106 J ＝6.48×107 J

η＝W 有用W 总＝5.76×107 J 6.48×107 J

×100%≈88.9% （3）由η＝W 有用Q 放得，Q 放＝W 有用25%＝5.76×107 J 25%

＝2.304×108 J 由Q 放＝mq 得，m ＝Q 放q ＝2.304×108 J 4.5×107 J/kg

＝5.12kg

（1）电阻R1的阻值；

（2）此次煮饭产生的总热量如果用来烧水，其中80%热量被水吸收，则能将多少千克初温是20 ℃的水烧开。[在一个标准大气压下，水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃），计算结果保留2位小数]

2．某电热水器，内部电路结构如图所示。该热水器设有高、中、低三挡，电热丝R1＝50Ω，电热丝R2＝220Ω，电热转化效率为84%，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），求：

（1）高温挡的加热功率；

（2）用低温挡将22 kg水从20 ℃加热到60 ℃需要的时间．

解：

（1）由图乙和图丙可知，

当开关接“1”时是加热，接“2”时是保温，接“3”时是断电，

P加热＝0.8 kW＝800 W，P保温＝0.1 kW＝100 W

由P＝UI＝

U2

R

得，R1＝

U2

P加热

＝

（220 V）2

800 W

＝60.5Ω

（2）加热时的热量：Q1＝P加热t1＝800 W×10×60 s＝4.8×105 J

保温时的热量：Q2＝P保温t2＝100 W×10×60 s＝6×104 J

由η＝

Q吸

Q总

得：Q吸＝η（Q1＋Q2）＝80%×（4.8×105 J＋6×104 J）＝4.32×105 J 由Q吸＝cmΔt得，m＝

Q吸

c水Δt

＝

4.32×105 J

4.2×103 J/（kg·℃）×（100 ℃－20 ℃）

≈1.29 kg

解：

（1）当三个开关都闭合时，R1与R2并联，R总最小，此时P总最大，热水器处于高温挡。

所以，P高温＝P1＋P2＝

U2

R1

＋

U2

R2

＝

（220 V）2

50 Ω

＋

（220 V）2

220 Ω

＝968 W＋220 W＝1188 W

（2）Q＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×22 kg×（60 ℃－20 ℃）＝3.696×106 J 当闭合S、S2时，只有R2连入电路中，电路中R总最大，P总最小，热水器处于低温挡。

P低温＝P2＝

U2

R2

＝

（220 V）2

220 Ω

＝220 W

由题意知，电热转化效率为84%，所以：Q＝84%P低温t

所以，t＝

Q

84%×P低温

＝

3.696×106 J

84%×220 W

＝2×104 s

3.如图甲，一家用电暖器，有“低温”“中温”“高温”三挡，铭牌见下表（“高温”挡功率空出）。图乙为其简化的电路原理图，S 是自我保护开关，电暖器跌倒时，S 自动断开，切断电源。闭合S 1为“低温”挡。

（1）“低温”挡正常工作时的电阻是多少？

（2）“高温”挡正常工作时的总电流是多少？

（3）若某房间内空气质量为60 kg ，空气温度为10 ℃，设空气的比热容为1.1×103 J/（kg ·℃），用该电暖器的“高温”挡正常工作20 min ，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少？

4．如图甲，某电热加湿器的原理图，图丙为其部分参数，R 1、R 2为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R 2＝3R 1，S 为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S 可实现“关”“低挡”“高挡”之间的切换。

（1）求加湿器处于低挡位置时的发热功率．

（2）某次使用加湿器工作时，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。如图乙所示是该次使用加湿器工作30 min 的图象，请计算加湿器在高挡正常工作时消耗的电能。如果电阻R 1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，可以使注水仓中冷水的温度升高多少？[计算结果保留整数，水的比热容为4.2×103 J/（kg ·℃）]

（3）一天，芳芳断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在低挡加热，发现家中如图丁的电能表的转盘在5 min 内转了27圈，求此时电阻R 2的实际加热功率是多少？ 解：

（1）由P ＝U 2R 得，R 1＝U 2P 低＝（220 V ）2550 W

＝88 Ω （2）只闭合S 1为“低温”挡，R 1单独接入电路；只闭合S 2为“中温”挡，R 2单独接入电路；

S 1、S 2同时闭合为高温挡，R 1、R 2并联。则，

高温挡功率：P 高＝P 低＋P 中＝550W ＋1100 W ＝1650 W

根据P ＝UI 得，I 高＝P 高U ＝1 650 W 220 V

＝7.5 A （3）W ＝P 高t ＝1 650 W ×20×60 s ＝1.98×106 J

Q 吸＝ηW ＝50%×1.98×106 J ＝9.9×105 J

由Q 吸＝cm Δt 可得，Δt ＝Q 吸cm ＝9.9×105 J 1.1×103 J/（kg ·℃）×60 kg

＝15 ℃