2020中考物理总复习--专题训练十五(力热电综合计算附答案)

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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 S1 为“低温”挡。
××牌电暖器
额定电压
低温挡
额定功率
中温挡
高温挡
频率
220 V 550 W 1100 W
50 Hz
25%，需要消耗多少 kg 汽油？（q 汽油＝4.5×107 J/kg）
解： （1）W＝Fs＝720 N×80×103 m＝5.76×107 J
P＝tW＝Fts＝Fv＝720N×60×31.6m/s＝1.2×104 W （2）W 总＝18 kW·h＝18×3.6×106 J＝6.48×107 J
η＝WW有总用＝56..7468× ×110077 JJ×100%≈88.9% （3）由η＝WQ有放用得，Q 放＝W2有 5用 %＝5.762×5%107 J＝2.304×108 J
由 Q 放＝mq 得，m＝Qq放＝42..53× 041× 071J0/8 kJg＝5.12kg
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：
（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？
（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]
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，
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。 U2 U2 （220 V）2 （220 V）2
所以，P 高温＝P1＋P2＝R1＋R2＝ 50 Ω ＋ 220 Ω ＝968 W＋220 W＝1188 W
（2）Q＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×22 kg×（60 ℃－20 ℃）＝3.696×106 J
根据 P＝UI 得，I 高＝PU高＝1226050VW＝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＝9m＝1.1×103
9.9×105 J J/（kg·℃）×60
kg＝15
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。 U2 （220 V）2
P 低温＝P2＝R2＝ 220 Ω ＝220 W
由题意知，电热转化效率为 84%，所以：Q＝84%P 低温t
Q 3.696×106 所以，t＝84%×P低温＝ 84%×220
WJ＝2×104
kg＝0.01℃
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
（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？
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＝cQ铁m＝20c%铁×mW机＝0.46×103
20%×2.3 J J/（kg·℃）×0.1
℃
4．如图甲，某电热加湿器的原理图，图丙为其部分参数，R1、R2 为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响， 且 R2＝3R1，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。
解：
U2
U2 （220 V）2
（1）由 P＝ R 得，R1＝P低＝ 550 W ＝88 Ω
（2）只闭合 S1为“低温”挡，R1 单独接入电路；只闭合 S2为“中温”挡，R2单独接入电路；
S1、S2同时闭合为高温挡，R1、R2 并联。则，
高温挡功率：P 高＝P 低＋P 中＝550W＋1100 W＝1650 W
P 加热＝0.8 kW＝800 W，P 保温＝0.1 kW＝100 W
U2
U2 （220 V）2
由 P＝UI＝ R 得，R1＝P加热＝ 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＝QQ吸总得：Q 吸＝η（Q1＋Q2）＝80%×（4.8×105 J＋6×104 J）＝4.32×105 J
由 Q 吸＝cmΔt 得，m＝c水QΔ吸 t＝4.2×103
4.32×105 J J/（kg·℃）×（100
℃－20
℃）≈1.29
kg
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．
★ 力热电综合计算 ★
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。