2020中考物理专题复习 专题4.3 中考力热综合计算题(解析版)

专题4.3 初中力热综合计算题

知识回顾

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。

典例突破

【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，

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＝＝≈0.02kg

中考达标训练题

1．（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：

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=1.05×104N

S=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l km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=5.4kg

q汽油=4.6×107J/kg