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18kW ·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 ＝1NW ＝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 ＝2.3JΔt ＝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 JP ＝W t ＝Fs t ＝Fv ＝720N ×60×13.6m/s ＝1.2×104 W （2）W 总＝18 kW ·h ＝18×3.6×106 J ＝6.48×107 Jη＝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＝U2R得，R1＝U2P加热＝（220 V）2800 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 J4.2×103 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＝U2R1＋U2R2＝（220 V）250 Ω＋（220 V）2220 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＝U2R2＝（220 V）2220 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＝Q84%×P低温＝3.696×106 J84%×220 W＝2×104 s3.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 JQ 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 ℃题型三：实际应用型电路类（含电力综合、电力热综合）例1、【力与运动】如图，在弹簧末端A 点挂一漏斗。

弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F 跟弹簧伸长（或缩短）的长度x 成正比，即F ＝kx （k 为常数），题中弹簧的形变都是弹性形变，k ＝100 N/m ，不计弹簧本身质量和漏斗质量。

（1）若物体重力增大10 N ，求弹簧变化的长度；（2）漏斗装满细沙，当漏斗中细沙流出1.5 kg 时，求A 点上升的距离；（3）求漏斗中流出细沙的质量m 与A 点上升的距离h 的关系式。

（g 取10 N/kg ，可视为漏斗始终处于平衡状态）例2、【运动与电】如图，电源电压为6 V ，保护电阻R 0＝20 Ω，R 是长为0.2 m 的均匀电阻线，阻值与其长度成正比，其最大值为20 Ω.（1）滑片由b 点开始向上滑动，若滑片移动的距离为0.15 m 时，求电流表的示数；（2）求：电流表示数I 与滑片P 离b 点的距离L b 的关系式．解：（1）开关S 接“2、3触点”时，两电阻串联，由P ＝U 2R可知，此时电阻最大，总功率最小，为低挡；接“3、4触点”时，只有R 1接入电路，电阻最小，总功率最大，为高挡；由表格数据知，高挡功率：P 高＝400 W ，由P ＝U 2R 得，R 1＝U 2P 高＝（220 V ）2400 W＝121 Ω 由题知，R 2＝3R 1，则低挡的发热功率：P 低＝U 2R 1＋R 2＝U 24R 1＝（220 V ）24×121 Ω＝100 W （2）W 高＝P 高t 高＝400 W ×10×60 s ＝2.4×105 JQ ＝W ＝2.4×105 JΔt ＝Q cm ＝ 2.4×105 J 4.2×103 J/（kg ·℃）×3 kg≈19 ℃ （3）电能表的转盘转过27 r 时，加湿器消耗的电能：W ′＝27 r 4 000 r/（kW ·h ）＝0.006 75 kW ·h 加湿器在低挡加热的实际功率：P ′＝W ′t ＝0.006 75 kW ·h 560h ＝0.081 kW ＝81 W 由P ＝I 2R 知，：P 1P 2＝I 2·R 1I 2·R 2＝R 1R 2＝R 13R 1，则R 2的实际功率P 2＝34P ′＝34×81 W ＝60.75 W 解：（1）Δx ＝ΔF k ＝ΔG k ＝10 N 100 N/m＝0.1 m （2）Δx ＝ΔF k ＝ΔG k ＝Δmg k ＝1.5 kg ×10 N/kg 100 N/m＝0.15 m （3）h ＝ΔF k ＝ΔG k ＝mg k ＝mg 100＝m 10在例1和例2的基础上，将弹簧的A点与滑片P相连接，如图。

上述给予的条件均不改变。

求：电流表的示数I与流出细沙质量m的关系式．针对训练1．体感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接测出力的大小。

测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中M、N均为绝缘材料，M、N间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压恒为12 V，已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。