中考物理总复习专题训练热力电计算题附答案.docx
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中考物理总复习专题训练热力电计算题附答案
小专题:
计算题-力热电综合
题型之一:
力、热综合
1.(2018·恩施)如图,质量为0.1kg的铁球从高为2.3m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=0.46×103J/(kg·℃),g=10N/kg。
(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====0.01℃
2.(2018·宜昌)某款电动汽车以60km/h的速度匀速行驶了80km,牵引力720N,耗电18kW·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60km/h的速度行驶80km,其效率为25%,需要消耗多少kg汽油?
(q汽油=4.5×107J/kg)
解:
(1)W=Fs=720N×80×103m=5.76×107J
P===Fv=720N×60×m/s=1.2×104W
(2)W总=18kW·h=18×3.6×106J=6.48×107J
η==×100%≈88.9%
(3)由η=得,Q放===2.304×108J
由Q放=mq得,m===5.12kg
题型之二:
多挡位用电器类(含电热综合)
1.(2018·随州)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)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=4.2×103J/(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,
P加热=0.8kW=800W,P保温=0.1kW=100W
由P=UI=得,R1===60.5Ω
(2)加热时的热量:
Q1=P加热t1=800W×10×60s=4.8×105J
保温时的热量:
Q2=P保温t2=100W×10×60s=6×104J
由η=得:
Q吸=η(Q1+Q2)=80%×(4.8×105J+6×104J)=4.32×105J
由Q吸=cmΔt得,m==≈1.29kg
2.(2018·眉山)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4.2×103J/(kg·℃),求:
(1)高温挡的加热功率;
(2)用低温挡将22kg水从20℃加热到60℃需要的时间.
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。
所以,P高温=P1+P2=+=+=968W+220W=1188W
(2)Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×22kg×(60℃-20℃)=3.696×106J
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。
P低温=P2===220W
由题意知,电热转化效率为84%,所以:
Q=84%P低温t
所以,t===2×104s
3.(2018·滨州)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
220V
额定功率
低温挡
550W
中温挡
1100W
高温挡
频率
50Hz
(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60kg,空气温度为10℃,设空气的比热容为1.1×103J/(kg·℃),用该电暖器的“高温”挡正常工作20min,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?
解:
(1)由P=得,R1===88Ω
(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+1100W=1650W
根据P=UI得,I高===7.5A
(3)W=P高t=1650W×20×60s=1.98×106J
Q吸=ηW=50%×1.98×106J=9.9×105J
由Q吸=cmΔt可得,Δt===15℃
4.(2018·通辽)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。
额定电压/V
220
高挡发热功率/W
400
最大注水量/kg
3
(1)求加湿器处于低挡位置时的发热功率.
(2)某次使用加湿器工作时,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。
如图乙所示是该次使用加湿器工作30min的图象,请计算加湿器在高挡正常工作时消耗的电能。
如果电阻R1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收,可以使注水仓中冷水的温度升高多少?
[计算结果保留整数,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
(3)一天,芳芳断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在低挡加热,发现家中如图丁的电能表的转盘在5min内转了27圈,求此时电阻R2的实际加热功率是多少?
解:
(1)开关S接“2、3触点”时,两电阻串联,由P=可知,此时电阻最大,总功率最小,为低挡;
接“3、4触点”时,只有R1接入电路,电阻最小,总功率最大,为高挡;
由表格数据知,高挡功率:
P高=400W,由P=得,R1===121Ω
由题知,R2=3R1,则低挡的发热功率:
P低====100W
(2)W高=P高t高=400W×10×60s=2.4×105J
Q=W=2.4×105J
Δt==≈19℃
(3)电能表的转盘转过27r时,加湿器消耗的电能:
W′==0.00675kW·h
加湿器在低挡加热的实际功率:
P′===0.081kW=81W
由P=I2R知,:
===,则R2的实际功率P2=P′=×81W=60.75W
题型三:
实际应用型电路类(含电力综合、电力热综合)
例1、【力与运动】如图,在弹簧末端A点挂一漏斗。
弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即F=kx(k为常数),题中弹簧的形变都是弹性形变,k=100N/m,不计弹簧本身质量和漏斗质量。
(1)若物体重力增大10N,求弹簧变化的长度;
(2)漏斗装满细沙,当漏斗中细沙流出1.5kg时,求A点上升的距离;
(3)求漏斗中流出细沙的质量m与A点上升的距离h的关系式。
(g取10N/kg,可视为漏斗始终处于平衡状态)
解:
(1)Δx====0.1m
(2)Δx=====0.15m
(3)h=====
例2、【运动与电】如图,电源电压为6V,保护电阻R0=20Ω,R是长为0.2m的均匀电阻线,阻值与其长度成正比,其最大值为20Ω.
(1)滑片由b点开始向上滑动,若滑片移动的距离为0.15m时,求电流表的示数;
(2)求:
电流表示数I与滑片P离b点的距离Lb的关系式.
解:
(1)R1=·R=×20Ω=5Ω
I===0.24A
(2)I====A
在例1和例2的基础上,将弹簧的A点与滑片P相连接,如图。
上述给予的条件均不改变。
求:
电流表的示数I与流出细沙质量m的关系式.
解:
因为h=Lb,所以I=A=A=A
针对训练
1.(2018·呼和浩特)体感器可以把力学物理量转化成电学信号,然后通过相互之间的函数关系,直接测出力的大小。
测量压力大小的压力传感器,工作原理如图所示,其中M、N均为绝缘材料,M、N间有可收缩的导线(电阻大小不计),弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,电源电压恒为12V,已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。
闭合开关S,压力F0=0时,滑片P在最上端;压力F1=1N时,电流表示数为1A,电压表示数为3V,当滑片P滑至最下端时,电压表示数为7.5V.求:
(1)定值电阻R1的大小;压力F1与R2阻值之比k;
(2)当滑片P滑至最下端时,压力F2的大小;
(3)压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式.
解:
(1)当F1=1N时,时U1=U-U2=12V-3V=9V,R1===9Ω
此时,R2===3Ω,所以压力F1与R2阻值之比:
k===N/Ω
(2)当滑片P滑至最下端时,变阻器连入阻值最大,电压表示数为7.5V,
此时电路中电流:
I===0.5A
所以R2的最大阻值:
R2最大===15Ω
则压力F2=N/Ω×R2最大=N/Ω×15Ω=5N
(3)由F=kR2有:
R2==,UV=IR2=·R2==,
化简可得:
F=N
2.(2018·恩施)如图,图a为测量体重的电子秤原理图,它主要由三部分构成:
踏板和压力杠杆ABO,压力传感器,电流表A(量程为0~0.1A,转换刻度后可以显示体重大小)。
其中AO∶BO=5∶1,已知压力传感器的电阻R与所受压力F变化的关系如图b所示。
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,电源电压恒为3V,g=10N/kg。
(1)如果某人站在该秤踏板上时,电流表的示数为12mA,这个人的体重是多少?
(2)该秤能显示的最大体重值是多少?
解:
(1)R===250Ω
由图象可知,此时压力传感器所受压力F=100N,
人对踏板压力F压=G人=m人g,由杠杆平衡条件有:
F×AO=m人g×BO,
所以:
m人===50kg
(2)由图象知,电阻R与所受压力F成线性关系,设R=aF+b
当F=100N时,R=250Ω,即:
250Ω=100N×a+b…①
当F=200N时,R=200Ω,即:
200Ω=200N×a+b…②
解①②可得:
a=-0.5Ω/N b=300Ω, 所以R=-0.5Ω/N·F+300Ω
R′===30Ω, 则:
30Ω=-0.5Ω/N·F′+300Ω, 所以F′=540N
由杠杆平衡条件有:
F′×AO=m人′g×BO,
m人′===270kg
3.(2018·黄冈)某型号家用洗碗机工作程序为:
首先给水箱注水,当水注满时停止注水并自动加热,水温上升到50℃即停止加热,洗涤程序启动,水从喷管喷出,对餐具清洗、喷淋,直到洗涤过程结束,排水系统启动,将水箱中的废水排出,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),设水箱中水的初温为20℃,加热时产生的热量全部被水吸收.
(1)图甲为等效的加热电路图,R为发热电阻,其中位于水箱上部的两个导电块A、B组成一个开关.此开关除了具有注满水自动加热功能(一般的水是导体)外,还具有当加热过程中意外排水或排水阀没有关好时,________的功能.
(2
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- 中考 物理 复习 专题 训练 热力 算题 答案
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