专题九初中力热电综合计算题解题规律与思维方法

专题九 初中力热电综合计算题解题规律与思维方法

一、初中力热电综合计算题概述

解决力热电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、电功公式、电功率公式、物体吸热放热公式、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、热平衡方程等。 二、初中力热电综合计算题基本类型

1.通过表格给出力学的、热学的、电学的一些数据，让学生分析有用的数据信息，结合力学热学、电学规律、公式进行解决问题；

2.通过情境图给出力学的、热学的、电学的一些数据，让学生分析有用的数据信息，结合力学热学电学规律、公式进行解决问题；

3.通过原理图以及图像给出力学的、热学的、电学的一些数据，让学生分析有用的数据信息，结合力学热学电学规律、公式进行解决问题； 三、初中力热电综合计算题例题解析

【例题1】如图是家庭常用的电热水壶，其铭牌数据如表所示．若加热电阻的阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压．则：

（1）电热水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多少Ω？ （2）装满水后，壶中水的质量是多少kg ？（1L=1×10-3m 3

）

（3）将一满壶20℃的水在1标准大气压下烧开，需要吸收多少热量？[c 水=4.2×103

J/（kg •℃）]

（4）不考虑热量损失，烧开这壶水，需要多长时间？ 答案：（1）24.2（2）1.5（3） 5.04×105

J （4）252s

解析：（1）方法一：加热电阻的阻值R =U 2

/P =（220V ）2

/2000W=24.2Ω 方法二：I =P /U =2000W/220V=（100/11）A R=U/I=220V/（100/11）A=24.2Ω （2）装满水后，壶中的水的质量

m=ρV=1×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg

（3）水的末温：t=100℃

水吸收的热量：Q吸＝cm（t－t0）=4.2×103J/（kg·℃）×1.5kg×（100℃-20℃）

=5.04×105J

（4）消耗的电能：W=Q吸=5.04×105J

所需要的时间：t=W/P=5.04×105J/2000W=252s=4.2min

【例题2】如图，甲是电子秤的原理图（图中压力表是用电流表改装的）。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器R x的阻值随所受压力F变化的图象如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2×10﹣4m2（取g=10N/kg，托盘和压杆的质量忽略不计）。求：

甲乙

（1）托盘里的物体质量越大，压力传感器的阻值如何变化？

（2）当通过压力表电流为0.2A时，压力传感器上方托盘里物体的质量是多少kg？

（3）当压力为200N时，通电700s，R0产生的焦耳热能使质量为0.1kg的水温升高多少℃？答案：（1）2×106（2）40（3）1

解析：本题考查学生对串联电路电流和电阻特点、电功率和压强知识的掌握，同时结合欧姆定律分析实际问题得出正确结论，要学会灵活运用欧姆定律。

根据公式p=F/S求出传感器能够承受的最大压强；根据图乙分析压力为200N时，传感器的阻值；根据公式I=U/R计算出通过电路中的电流；由公式P=UI=I2R计算出R0的电功率。（1）称量时，托盘里的物体质量越大，物体的重力越大。因为在水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以压力传感器所受的压力越大，由乙图象可知，压力传感器的阻值越小。所以托盘里的物体质量越大，压力传感器的阻值越小。

（2）当通过压力表电流为0.2A时，由I=U/R得电路总电阻为

R总=U/I=24V/0.2A=120Ω

根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得：

R x =R 总﹣R 0=120Ω﹣60Ω=60Ω

根据图象可知当R x =60Ω时，传感器受到的压力为F 0=400N

由于托盘和压杆的质量忽略不计，设托盘里物体的质量为m,则F 0=G=mg m=F 0/g=400N/10N/kg=40kg

（3）由图甲知，R 0与R x 串联，由图乙知，当压力为200N 时，由乙图可知压力传感器R x 的阻值是180Ω 则通过R 0的电流： I 0=I=

=24V/(180Ω+60Ω)=0.1A

R 0产生的焦耳热：Q=I 02

R 0t=（0.1A ）2

×60Ω×700s=420J Q 吸=Q

根据物体吸热公式Q 吸=cm(t-t o )得到

△t=(t-t o )=Q 吸/cm=Q/cm=420J/[4.2×103

J /（kg ·℃）×0.1kg]=1℃

力热电综合计算题训练及其答案解析

1.地铁可以缓解城市公交运输压力，某学校综合实践活动小组的同学们收集到地铁 机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：

××型号 地铁机车 地铁电力机车 功率106

W 平均速度60 km ／h 牵引力5×104

N

额定载客量500

人

××型号

公交汽车 燃油热值

4x107

J ／kg 平均速度15 km

／h

牵引力3000 N 额定载客量40人

（1）甲、乙两地铁站相距1.8 km ，地铁运行需要多长时间？消耗多少电能？

（2）公交汽车每千米消耗燃油0.3kg ，行驶1.8 km 路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？

（3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈地铁作为交通工具的优点．（写出两条即可） 答案：（1）0.03h （或108s ）. 1.08×108

J 。 （2）2.16×107

J ，25％。

（3）乘客人均消耗能量较少(或节能)；无废气污染(或环保)．

解析：（1）运行时间：t = s v =1.8km 60km/h

= 0.03h （或108s ）

消耗电能：W = Pt = 106

×10 -3

kW ×0.03h = 30kW ·h （或1.08×108

J ） （2）燃油放热：Q = mq = 0.3kg/km ×1.8km ×4×107

J/kg = 2.16×107

J