中考总复习物理第三讲 力、热、电综合计算

类型 2 热、电综合 1. (2020·遂宁)图甲是某品牌的电热水壶，其工作电 路简图如图乙所示，开关 S 可以控制其加热、保温和停 止三个状态，其铭牌如图丙所示．在该电热水壶正常工 作的情况下，将一壶 25 ℃的水在 1 标准大气压下加热到 沸腾[假设电热丝产生的热量全部被水吸收，R1、R2 的阻值 不随温度变化，c 水＝4.2×103 J/( kg·℃)，1 L＝10－3 m3]．求：
3. (2020·丹东)如图是某品牌足浴 盆工作时的简化电路，它有加热功能和 按摩功能．加热电阻的阻值为 48.4 Ω， 电动机线圈电阻为 2 Ω，电源电压 220 V 稳定不变．求：
(1)加热电阻正常工作时的电功率是多少？ (2)在足浴盆中加入体积为 4 L、初温为 20 ℃的水， 加热电阻正常工作 420 s，它的电加热效率为 80%，则水 的温度会升高到多少摄氏度？[c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (3)启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈 的电流为 0.1 A，按摩 10 min，电动机线圈产生的热量是 多少？
Q 吸＝80%Q 放＝80%×4.2×105 J＝3.36×105 J， 由密度公式可得水的质量：
m 水＝ρ水 V 水＝1.0×103 kg/m3×4×10－3 m3＝4 kg，
由 Q 吸＝cmΔt 可得水升高的温度：
Δt＝ c
Q吸 水m
＝
3.36×105 J
水 4.2×103 J/（kg·℃）×4
则 发电 机的 发电 功 率： P ＝ W 电 ＝5.76×108 J＝
t
3600 s
1.6×105 W.
答：(1)每小时水的重力做的功为 7.2×108 J；
(2)发电机的发电功率是 1.6×105 W.
3. (2020·济宁)塔吊是一种常 见的起重设备，如图是塔吊的示 意图．电动起重机在 2 min 内将 质量为 3 t 的物体匀速提升 30 m 高，又用 1 min 使物体在水平方 向平移 15 m．(g 取 10 N/kg)求：
(2)“天 鲲号 ” 绞 刀的 工作 原 理与 家用 破 壁机 相 似．某破壁机的额定电压 U＝220 V，额定电流 I＝ 10 A．“天鲲号”绞刀以功率 P1＝6600 kW 工作，相当 于多少台这种破壁机正常工作消耗的总功率？
解：(1)“天鲲号”工作时的总功率： P ＝P1 ＋ P2 ＝ 6600 kW＋ 13400 kW＝ 20000 kW ＝ 2×107 W， 工作时间 Pt＝10 min，所做的总功： W＝Pt＝2×107 W×10×60 s＝1.2×1010 J；
由η＝ W 可得，柴油完全燃烧释放的热量：
Q放
Q 放＝ηW＝6×401%07 J＝1.5×108 J，
由 Q 放＝mq 可得，消耗柴油的质量： m′＝qQ柴放油＝41×.5×1017 0J/8kJg＝3.75 kg.
答：(1)压路机静止时对水平地面的压强是 4×105 Pa； (2)压路机前进过程中受到的阻力是 6×104 N； (3)该压路机以柴油作为燃料，热机效率为 40%，完 成这次压路作业要消耗 3.75 kg 柴油．
(3)测试过程中汽油完全燃烧放出的热量 Q 放＝mq＝ 1.05 kg×4.5×107 J/kg＝4.725×107J.
所 做 有 用 功 ： W 有 ＝ ηW 总 ＝ 40%×4.725×107J ＝ 1.89×107 J.
答：(1)汽车和驾驶员总重力为 2.06×104 N； (2)消耗汽油的质量为 1.05 kg； (3)所做有用功为 1.89×107J.
(1)汽车与驾驶员的总重力； (2)测试过程中消耗汽油的质量； (3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为 40%，汽车 在测试过程中做的有用功是多少．
解：(1)汽车和驾驶员的重力：G＝mg＝2060 kg× 10 N/kg＝2.06×104 N；
(2)消耗汽油的质量：m＝ρV＝0.7×103 kg/m3×1.5× 10－3 m3 ＝1.05 kg.
V）2－40 W
Ω＝444
Ω
(3)加热这壶水到沸腾的时间：
t＝ W ＝ Q ＝6.3×105 J＝520.7 s P 加 P 加 1210 W
(4)实际加热功率为：
P
实＝tW实＝tQ实＝160.3.5××16005
J ＝1000 s
W
由 P＝U2可知，实际电压为： R1
U 实＝ P 实·R1＝ 1000 W×40 Ω＝200 V
(4)电热水瓶的加热效率：
η＝QW吸×100%＝11.5.8192××110055JJ×100%＝80%.
答：(1)水吸收的热量为 1.512×105 J； (2)电热水瓶正常工作时保温功率为 40 W； (3)在给水加热的过程中，电能表的转盘转了 105 转； (4)电热水瓶的加热效率是 80%.
(1)吊物体的钢丝绳 3 min 内对物体所做的功； (2)吊物体的钢丝绳 3 min 内对物体所做功的功率； (3)若电动机提升物体时的效率为 90%，平移物体时 的功率为 2 kW，求电动机 3 min 内消耗的电能．
＝20 kg
℃，
水的温度会升高到： t＝t0＋Δt＝20 ℃＋20 ℃＝40 ℃； (3)由焦耳定律可得，按摩 10 min 电动机线圈产生的 热量： Q＝I2Rt＝(0.1 A)2×2 Ω×10×60 s＝12 J. 答：(1)加热电阻正常工作时的电功率 1000 W； (2)水的温度会升高到 40 ℃； (3)电动机线圈产生的热量是 12 J.
第三讲 力、热、电综合计算
类型 1 力、热综合 1. (2020·岳阳)某型号汽车整车与驾驶员的总质量是 2060 kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速进行车型 测试，测试过程中消耗汽油的体积为 1.5×10－3 m3 .(g＝
10 N/kg，ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，q 汽油＝42R2＝44（Ω22＋0 1V1）662
＝40 Ω
W；
(3)由 P＝Wt 可得，电热水瓶加热时消耗的电能：
W＝P
实 t ＝ 0.9
kW×3.5×
1 60
h ＝ 0.0525
kW·h ＝
1.89×105 J，
由 W＝Nn可得，在该过程中电能表转盘转动的转数：
n＝W·N＝0.0525 kW·h×2000 revs/(kW·h)＝105 r；
类型 3 力、电综合 1. (2019·福建)“国之润，自疏浚始”．新一代国之 重器“天鲲号”绞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹 填造陆等方面发挥着重大作用． (1)“天鲲号”以功率 P1＝6600 kW 进行绞吸，同时 以功率 P2＝13400 kW 向远处输送岩石泥沙，工作时间 t ＝10 min，共做功多少焦？
(2)当开关 S 闭合，S1 接 a 时，电路中只有 R1 接入电 路，此时电路中电阻最小，由 P＝U2可知此时电路消耗
R 的功率最大，则电热水瓶处于加热状态；当开关 S 闭合，
S1 接 b 时，电路中 R1、R2 串联，此时电路中电阻最大，
电路消耗的功率最小，此时电热水瓶处于保温状态，
则电热水瓶正常工作时保温功率为：
(2)每台破壁机的功率：P0＝UI＝220 V×10A＝2200 W， “天鲲号”绞刀以功率 P1＝6600 kW 工作，相当于 破壁机正常工作的台数： n＝PP10＝6.62×20100W6 W＝3000(台)． 答：(1)共做功 1.2×1010 J；(2)相当于 3000 台这种破 壁机正常工作消耗的总功率．
2. (2019·益阳)为解决某偏远山区 的用电困难，利用当地水力资源丰富 的特点，扶贫工作队筹措资金为当地 建设了一座小型水力发电站，让水坝 的水下泄时冲动水轮发电机发电，供当地居民生活所 需．若水从 10 m 高处下泄，每小时下泄量为 7.2×106 kg， 取 g＝10 N/kg.
(1)每小时水的重力做的功 W 为多少？ (2)若水的重力做的功有 80%转化为电能，发电机的 发电功率 P 是多少？
解：(1)由电路图知，电动机与加热电阻并联，
由并联电路特点和 P＝U2可得，加热电阻正常工作 R
时的电功率为：P＝UR2＝（4282.04 VΩ）2＝1000 W；
(2)加热电阻正常工作 420 s 产生热量：
Q 放＝W＝Pt＝1000 W×420 s＝4.2×105 J， 电加热效率为 80%，所以水吸收热量：
(1)一壶水的质量为： m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×2×10－3 m3＝2 kg
水吸收的热量：
Q＝c 水 mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－ 25 ℃)＝6.3×105 J
(2)R1 的阻值为：R1＝PU加2 ＝（1222100VW）2＝40 Ω
R2
的阻值为：R2＝PU2保－R1＝（212000
(2)压路机前进过程中受到的阻力是多少？ (3)若发动机的效率为 40%，完成此次作业至少需要 消耗多少 kg 柴油？(q 取 柴油 4×107 J/kg)
解：(1)压路机静止时对水平地面的压力： F＝G＝mg＝20×103 kg×10 N/kg＝2×105 N， 对水平地面的压强： p＝FS＝2×0.510m52N＝4×105 Pa；
(1)水吸收的热量； (2)R1、R2 的阻值； (3) 加 热 这 壶 水 到 沸 腾 所 用 时 间 ( 结 果 保 留 一 位 小 数)； (4)实际加热这壶水到沸腾用时 10.5 min，求实际电 压.
解：由电路分析可知，当 S 接 2 时 R1 单独接入电路， 电阻较小电流较大，根据 P＝UI 可知电功率较大，为加 热状态，当 S 接 3 时，R1 与 R2 串联接入电路，此时电功 率较小为保温状态．
2. (2020·抚顺)如图所示为一 台压路机，质量为 20 t，车轮与水 平地面总接触面积为 0.5 m2.某次 压路作业中，它以 2 m/s 的速度水 平匀速前进 1000 m，此时压路机的发动机输出功率为 120 kW.(g 取 10 N/kg)求：