电学与力热综合.docx

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电学与力热综合

电学与力热综合

1、如图同学们常见的家用饮水机，它的铭牌上标有：

额定电压220V，频率50Hz，加热功率350W。

将它接在220V的电压下，

（1）当它处于保温状态时，饮水机中的电流为0.1A，这时饮水机消耗的电功率是多大？

（2）当它处于加热状态时，如果消耗的电能全部用来加热水，它能使热水罐中0.5kg，20℃的水的温度升高到90℃要多少时间？

（3）它的工作原理比较简单：

整个电路由一个电热元件R1、一个限流电阻R2和一个温控开关S组成（如图13）。

当S接a时，电热元件R1被接入电路中，饮水机开始将水加热；当水温达到一定温度时，温控开关自动切换到b处，饮水机处于保温状态。

请你按上述原理完成图13中的电路图。

2、某同学用同一品牌型号如图所示的电水壶做物理实验，测得的数据填在了下面表格内．

请你根据以上数据进行计算与分析：

（1）计算出XX—l型电水壶的工作电流和壶中水所吸收的热量．

（2）计算出XX一2型电水壶所消耗的电能和烧水的效率．

3、医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒，不同的器械所要求的温度、压强不同．如图为自动测量锅内温度、气压的电路原理图（虚线框内为锅内部分电路）．电源电压恒为4.5V．

（1）若对总质量为5kg、初温为15℃的钢制器械进行消毒，消毒温度须达到115℃时，器械共吸收多少热量?

[c钢=0.46×103J／（kg·℃）]

（2）压强传感器R1（阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻）置入锅内，其受压面积为2cm2，如果R1表面能承受的最大压力为70N，则锅内允许的最高气压是多少?

（3）A1为显示锅内气压大小的仪表（实质是电流表），当锅内气压不高于1标准大气压时，A1显示气压值都为0，此时R1阻值为200Ω，求：

气压表零刻度线应标在电流表Al刻度盘多少毫安处?

（4）热敏传感器R2（阻值随温度发生变化的可变电阻）置于锅内，A2为显示温度的仪表（实质是电流表）；R2的电阻与温度的关系如下表所示：

温度t／℃

80

85

90

95

100

105

110

115

……

电阻R2／Ω

120

110

100

90

80

70

60

50

……

当电流表A2示数为60mA时，锅内的温度为多少?

4．如图是一种测量小汽车油箱内油量装置的原理图.压力传感器R的电阻会随所受压力大小发生变化，油量表（由电流表改装而成）指针能指示出油箱里的油的多少.已知：

压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示.

压力F/N

0

50

100

150

200

250

300

…

电阻R/Ω

500

380

310

245

200

170

150

…

若压力传感器R的上表面面积为5cm2，汽油热值为4.6×107J/㎏，汽油密度为0.7×

103㎏/m3,电源电压为6V.请回答：

（1）当油与箱总重为600N时，压力传感器R受到的压强是多大？

（2）若油箱内油为10㎏时，汽油完全燃烧能放出的热量是多少？

（3）如果空油箱的质量为5.8㎏,油量表指针指向2×10-2m3时，电路中电流是多少？

5．液化气炉是人们目前较普遍地使用的炉具，而电磁炉则是新一代的智能炉具。

为了比较它们的耗能费用，小胜进行了调查，得出如下两组数据：

请问：

（1）若小胜家一天所需热量相当于把50kg的水从40℃加热到100℃，则他家一天需消耗多少热量?

[C水＝4.2×103J/（kg·℃）]

（2）上述热量若靠电磁炉提供，需耗电多少度?

若靠液化气炉提供，需燃烧多少千克的液化气?

（1kw·h＝3.6×106J）

 （3）通过计算，你认为使用哪种炉具耗能费用更低？

（提示：

液化气炉热效率是指炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比；电磁炉热效率是指电磁炉有效利用的热量与消耗的电能之比）

6．（8分）某工厂设计了两种淋浴器。

一种是淋浴时电流直接对流动的水加热；另一种则是备有水箱，待箱中的水加热至合适的温度后再供淋浴。

按一般淋浴要求：

淋浴器用水的流量约为10Ｌ/ｍｉｎ，合适的水温约50℃，用水时间约为5ｍｉｎ，加热前的水温按20℃考虑。

一般家庭供电电路允许的最大电流为20Ａ。

请根据以上情况和要求完成：

（1）按淋浴器用水的流量为10Ｌ/ｍｉｎ，每分钟用水多少kg？

（2）电加热的效率为70%，他一次淋浴约消耗多少电能？

（3）通过具体的计算，结合数据分析论证哪一种淋浴器不适合一般家庭选用？

7电动摩托车实用、环保、污染少，很受人们的喜爱．现有某型号的电

动摩托车的一些性能参数如表2所示：

表2

整车净重

80kg

最高车速

45km／h

蓄电池的电压

48V

轮胎能承受的最大压强

2×105Pa

蓄电池类型

高能免维护铅酸型

车轮直径

40cm

一次充电储存的电能

3.5×lO6J

行驶噪声

62dB

（1）若该电动摩托车在行驶过程中轮胎与地面接触的总面积为1.5×10-2m2，那么其载重量最大不能超过多少kg?

（取g=10N／kg）

（2）若该车以10m／s的速度匀速行驶时，受到的阻力为50N，电能转化为机械能的效率为80％，求该车充一次电后，以所述情况行驶时，最多能行驶多远?

此过程中摩托车的工作电流是多大?

8、随着现代科学技术的突飞猛进，现代家用产品也在不断更新．小明同学家想购买新一代灶具------电磁灶（炉），以取代目前较普遍的燃气灶，为此他通过调查和实验，得到如下数据：

实验水量

1kg

灶具类别

电磁灶（炉）

燃气灶

耗电功率、输入气量

2kw

0.8m³/h

水沸腾所用时间

3min

6min

耗电量、耗气量

（）kW•h

（）m³

费用开支

（）元

（）元

注释

1、燃气费按1.2元/m3计算；

2、电费按0.5元/kW•h计算.

（1）请将表格中的数据填写完整.

（2）根据表格中的数据，说出电磁灶（炉）与燃气灶相比有哪些特点？

5某电热杯的铭牌如下表所示。

在某次烧水过程中，加在电热杯两端的实际电压只有额定电压的0.9倍，烧开这杯水的时间为5min。

设电热杯的电阻不变，请你求出：

（1）这次烧水过程中电热杯的实际功率是多少?

（2）如果电热杯在额定电压下工作，那么烧同样多的开水需通电多长时间?

（设烧开这杯水需要吸收的热量不变且不计热量损失）

XX牌电热杯

额定电压220V

额定功率700W

频率50Hz

容量0.5L

6、小红家里有一台饮水机，它铭牌上标出的有关数据如下表，工作电路如图所示，S0是温控开关。

当开关S闭合、S0断开时，饮水机处于保温状态；当开关S、S0都闭合时，饮水机处于加热状态。

问：

（1）将1kg的水从23℃加热到93℃，水吸收的热量是多少？

（2）饮水机在加热状态下正常工作2min，消耗的电能是多少？

〔C水=4.2×103J／（kg·℃）〕

（3）当饮水机在保温状态下正常工作时，通过R2的电流为0.2A，此时饮水机消耗的功率是多少？

10、太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置，小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10m高的屋顶上。

现需要将初温为100C的100kg的水，加热到600C，则：

（1）把这些水从地面输送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？

（2）这些水要从太阳那里吸收多少热量？

（3）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热（加热功率为1500W），若不计热损失，加热这些水需多长时间？

[g=10N/kg，c水=4.2×103J/（kg·0C）]

11、如下图12所示是××型小汽车，下表列出有关数据:

求：

（1）该小汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大?

（2）若该小汽车行驶100km．则需耗油多少kg?

  （3）假若该小汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶．速度为20m／s．请计算该车10min内牵引力所做的功和小汽车受到的阻力。

（g=10N／kg，1L=10-3m3）

小汽车的质量700kg

小汽车的额定功率60kW

每个轮胎与地面的接触面积500cm2

100km耗油量10L

汽油的密度0.71×103Kg／m3

图12

汽油的价格5.0元/L

2、一电饭锅铭牌上标有“220V1100W”字样。

（1）电饭锅正常工作时，它的电阻是多少Ω？

（2）在电饭锅内倒入质量为2kg、温度为20℃的水，若把这些水加热到80℃，水最少需要吸收多少热量？

[C水=4.2×103J/（kg·℃）]

（3）为了加热这些水，电饭锅正常工作了10min，它产生了多少热量？

（4）什么原因导致

（2）与（3）中两个热量值不相等？

（说出一条即可）

6、在公园有一种测量瞬间打击力的游戏机，其原理示意图如图19（a）所示，游人手戴拳

击手套，击打可水平移动的A装置，A通过压杆与压力传感器接触，压力传感器的电阻

值R会随所受压力大小发生变化．电压表的示数可反映出打击力的大小．

已知电阻R0=120Ω，压力传感器表面能承受的最大压力为4000N．压杆与压力传感

器的接触面积为4cm2．压力传感器的电阻值随所受压力变化的图像如图19（b）所示．

若在某次游戏过程中，游人用2000N的力击中装置4，此时电压表的示数为l.5V．

设电源电压恒定不变．

图19

（1）该压力传感器能承受的最大压强有多大?

（2）电源电压是多少?

（3）当装置A不受打击力作用时，电压表的示数是多少?

7、小理对家里的电磁炉进行研究，电磁炉的功率调节范围是120W～2200W，

（1）小理用电磁炉将质量为2kg的水从加热到100℃，消耗了0.22kw·h的电能。

水吸收的热量是多少？

这时电磁炉的效率是多少?

（2）小理用电磁炉煮粥。

先用大火将水开，后用小火煮．这段时间电功率随时间变化如图18所示问第8分钟通过电磁的电流是多少?

[水的比热是4.2×103J/（kg.℃），家庭电路的电压为220V]

14、（2011年鞍山23．）（6分）一台电热水器装有2kg水，通电加热过程中，水温随时间变化情况如图。

求：

（1）加热2分钟，水吸收了多少热量？

（2）如果电热水器功率为1000W，加热2分钟，放出多少热量？

（3）此电热水器的效率η是多少？

（η为水吸收的热量与电热水器放出热量的比值）

8、某学习小

组设计了一种预防校园踩踏事故的压力传感报警装置，当停留在楼梯弯道处的人流对地面的压力达到一定值时，电阻式报警器R0即发出报警信号，提醒学生要注意安全，其工作电路如图（甲）所示．在实验室进行模拟实验获得的相关信息如下：

电源电压保持4.5V不变，报警器R0的阻值恒为10Ω，压敏电阻Rx随所受压力F的变化图象如图（乙）所示，当电流表示数为0.3A时，报警器R0开始发出报警信号，求此时：

（1）报警器R0的实际功率；

（2）压敏电阻Rx的阻值；

（3）压敏电阻受到的压力F．

13、

太阳能是人类能源的宝库，它清洁无污染、使用安全，在生产和生活中有许多应用。

（1）如图所示，人民公园新安装的太阳能路灯，每盏路灯的额定功率是25W。

如果每天正常工作8h，那么每盏路灯每天消耗的电能是多少?

（2）为了保证路灯每天正常工作8h，每盏路灯上的太阳能电池板需要在白天获得4.8×106J的太阳能，这种太阳能路灯的光电转换（即太阳能转化为电能）效率是多少?

（3）太阳能、核能是人类为了解决能源危机正在开发和利用的新能源，而在能源日趋珍贵的今天，人们越来越清醒的认识到，核能不适合做未来的理想能源，其重要原因是（）

A．科学家无法控制核反应堆中发生的链式反应

B．核能与太阳能都无法从自然界直接获取

C．核泄漏和核废料产生的放射线对人类和环境造成严重危害

15、（2011年鞍山25．）（6分）小伟设计了一个电子拉力器，甲图为其原理图。

硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计）。

定值是阻R0＝5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25Ω，电源电压Ｕ＝3Ｖ，电流表的量程为0～0.6A。

求：

（1）闭合开关S后，若拉环不受拉力（即P处于a端），电流表的读数为多少A？

（2）已知该弹簧伸长的长度ΔＬ与所受拉力F间的关系如乙图所示。

则当开关S闭合后，作用在拉环上水平向右的拉力为400N时，电流表的读数为多少A？

16、如图是一种新型的太阳能汽车，它是利用太阳能电池板将接收到太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的新型汽车．若电池板为电动机所提供的电压为200V，电流为23A．（假设电能全部转化为机械能）求：

（1）汽车以10m/s的速度匀速直线行驶105m需要的时间和消耗的电能．

（2）在相同路面上，该汽车以同样速度匀速直线行驶相同的路程所需的机械能，若由效率为25%的汽油机提供，需消耗汽油的质量．（汽油的热值为q＝4.6×107J/kg）

19、某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从它的说明书上收集到如下数据及图22所示的简化电路原理图。

热水箱容量

1L

额定电压

220V

加热功率

1000W

保温功率

44W

图22

（1）当S闭合，S0断开时，饮水机处于（填“加热”或“保温”）状态。

（2）求：

①一满热水箱水的质量；②保温时的电流。

（1L=1×10－3m3）

（3）将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量？

若加热效率为90%，

需要加热多长时间？

 [c水=4.2×103J/（kg·℃），ρ水=1.0×103kg/m3]

20、豆浆是对人体健康有益的饮品。

小明在使用豆浆机时发现，豆浆机先预热，再研磨，最后加热煮沸。

豆浆机的铭牌如图所示。

小明在一次制作豆浆过程中，先把豆子研磨了3min，再把1kg的豆浆从40℃加热到100℃需要豆浆机正常加热5min，请你帮助小明计算：

（1）加热过程中，豆浆吸收了多少热量？

｛豆浆的比热容近似为4.2×103J/（kg·℃）｝

（2）豆浆机正常进行加热时，加热电阻的阻值是多少？

（3）在本次制作豆浆的过程中，从研磨到煮沸，豆浆机共消耗了多少电能？

额定电压

220V

频率

50Hz

额定研磨功率

200W

额定加热功率

800W

22、图甲是测量高于江水警戒水位装置的原理图。

长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与江水相通，且容器底面低于警戒水位1m。

已知电源电压恒为6V，小灯泡标有“4V2W”字样（设灯丝工作电阻不变）。

两金属板间的江水电阻R与x的关系如图乙所示（x为容器内水柱高度h的倒数，即

）。

求：

（1）小灯泡正常工作时的电阻是多少？

（2）当电压表示数为2V时，通过小灯泡的电流是多少？

此时，持续通电5min，灯泡消耗了多少电能？

（3）当小灯泡正常工作时，江水水位高于警戒水位多少米？

10.（2007莆田市）小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），定值电阻R0=5Ω，ab是一根长5cm的均匀电阻丝，其阻值为25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程0~0.6A，请回答：

（1）小强在电路中连入R0的目的是。

（2）当拉环不受力时，滑片处与a端，闭合开关S后电流表的读数是多少？

（3）已知该弹簧伸长的长度△L，与所受拉力F间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处时，作用在拉环上水平向右的拉力是多大？

.（2007黄石市）如图所示是小星利用所学物理知识设计的电子称的示意图，托盘、弹簧上端和金属滑片P固定在一起，定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，电阻R=20Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为0~0.6A，（弹簧的电阻不计，P与R间摩擦不计）求：

（1）在托盘中无物体时，使金属滑片P处于R最上端，闭合开关后，电流表的读数为多少？

（2）已知该弹簧压缩的长度△L与所受压力F的关系如下表所示，开关S闭合后，当电流表指针指在0.2A

处时，托盘中物体的质量为多少？

2.如图所示，是某研究学习小组自制的电子称原理图，它利用电压表是示数来指示物体的质量，托盘、弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起，托盘和弹簧的质量不计，OA间有可收缩的导线，当盘中没有放物体时，电压表的示数为0。

已知电阻R0=5Ω，滑动变阻器最大阻值为15Ω，电源电压的U=3V，电压表的量程为0~3V，现将1kg的物体放在托盘中，滑片刚好距R上端1/3处（不计摩擦，弹簧始终在弹性限度内），请计算回答：

（1）将1kg的物体放在托盘中时，电压表的示数是多少？

（2）该电子称能测量的最大质量是多少？

此质量数应标在电压表多少伏的位置上？

14（2007南京）某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻质弹簧一端相连，穿在光滑的金属杆上，弹簧由绝缘材料制成，均匀金属杆的阻值随长度均匀变化，工作时迎风板总是正对风吹来的方向。

电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在迎风板上N点并可随迎风板在金属杆上滑动，两端导线与金属杆均接触良好。

已知电源电压恒为4.5V，定植电阻R=1.0Ω，金属杆接入电路中Rx与迎风板所承受的风力F的关系如乙所示，

（2）若电路中接入一个电压表，使电压表示数随风力的增大而增大，请在适当的位置画出电压表。

（3）无风时，求电压表的示数和定值电阻R消耗的电功率；

（4）

如果电压表的量程为0~3V，求该装置所能测量的最大风力

19.（2007临淅市）华扬1870系列太阳能热水器的数据如下：

（1）已知我市向着阳光的地方每平方米的面积在一小时内得到的太阳辐射能平均为3×106J。

若每天

接收太阳能的时间以8小时计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下一天该热水器能把初温为20℃的一箱水加热到多少摄氏度？

（2）如果换用一台标有“220V1500W”的电热水器在额定电压下工作，把同样的一箱水升高相同的温度需要多长时间？

（3）如果电价为0.54元/KWh.照此计算每月（按30天）可节省多少电费？

真空管直径（mm）

70×1800

规格（支管）

15

外形尺寸（mm）

1840×1597×1765

保暖层（mm）

60

水箱容量（L）

150

采光面积（m2）

2.1

21.同学们研制了一种测量手压力大小的电子称,其测力部分的原理如图甲所示,它主要由手压板、杠杆OAB，压力传感器R（电阻值会随所受压力的大小发生变化的变阻器）和显示压力大小的仪器A（实质是电流表）构成，其中OA∶OB=1∶2，且已知压力传感器R的电阻与它所受的压力F的关系如图乙所示。

接通电源后，压力传感器两端的电压横为4.8V。

手压板和杠杆的质量不计。

求：

（1）若某同学对手压板的压力为400N时，压力传感器上受的压力多大？

此时，电流表的示数多大？

（800N；0.024A）

（2）若压力传感器R表面能承受的最大压强为4×106pa，压力杆与压力传感器之间的接触面积是3cm2,则压力传感器R表面能承受最大压力为多大？

（1200N）

（3）该电子称的测量范围。

（0~~600N）

22.电动自行车可以电动骑车,亦可以脚踏骑行.电动骑车时,蓄电池对车上电动供电,电动机提供动力,张老师利用周末骑着一辆电动自行车,沿着威海公园的水平道路匀速行驶,在30min内,电动车行驶了9km,此时车上电动机的工作电压为32V,工作电流为4A

（1）若该车和人共重1000N,行驶时轮胎与地面的接触面积共2.5×10-3m2那么对地面的压强有多大?

（4×105pa）

（2）若车行驶过程中所受阻力为20N,则这段路程内该车克服阻力所做的功为多少?

（1.8×105J）

（3）该电动车在这30min内消耗的电能是多少?

（2.3×105J）

25.一辆小汽车在平直公路上匀速行驶了70km,汽车行驶的速度为72km/h，共耗汽油6L。

请你根据下表中提供的有关信息，计算小汽车行驶的功率是多少？

（22.08KW）

燃料

油香容积

汽油密度

汽油热值

燃料完全燃烧产生的内能转化为机械能的百分比

汽油

50L

0.7×103kg/m3

4.6×107J/kg

40%

26张杰同学欲测定电热杯的效率,他用300W的电热杯,将300g的水加热到沸腾,实验地点水的沸点是95℃,实验过程中记录的数据如下表所示:

（1）根据表中的数据,请分析加热过程中单位时间内水温升高值最大的是哪段时间?

加热过程中电热杯的效率如何变化（请简要回答）（4~7分钟;由小变大后略变小）

（2）试计算整个加热过程中（0~10min）电热杯的效率:

（58.8%）

加热时间/min

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

温度/℃

11

1605

22

30

38

48

58

68

77

86

95

27.春天,向阳屯农民用扬程为12m,流量为300m3/h,效率为80%的水泵抽水机灌溉农田,扬程和流量是水泵的主要性能参数,扬程是指抽水机抽水所达到的高度,流量是指水泵在单位时间内抽水机的体积,已知柴油机的热值为3×107J/kg.求:

（1）水泵连续正常工作5h,做了多少有用功?

（1.8×108J）

（2）此水泵总功率为多少?

（12500W）

（3）若此水泵用一台柴油机带动,假设柴油机完全燃烧所释放的内能有40%转化为水泵轴的机械能,则每小时消耗多少柴油?

（3.75kg）