中考物理综合计算题力热电.pdf

2019-2020年中考物理题型复习（五）第3讲力、热、电大综合计算（含答案）力、电综合题体现机械能和电能相互转化的实质，电动机及发电机均可作为命题背景，结合科技的发展将会出现更多新情景．涉及知识点：物体的受力分析、力的合成、牛顿第一运动定律、机械功及机械功率、电功及电功率、能量转化效率等．(2015·云南)电功汽车是世界各国大力推广的新型交通工具，它具有节能、环保的特点．我国生产的某品牌的一款电动汽车充满电后，除了提供车内用电还能以80 km/h 的速度连续行驶360 km.若该车行驶时整车总质量为1.5 t，受到的阻力为整车总重的9%，电动机的牵引功率占电源输出总功率的75%.求：(1)该车充满电后匀速行驶至全部电能耗尽，牵引力所做的功；(2)电动机的牵引功率；(3)电源输出的总功率．电能转化为机械能过程中，效率的含义是输出能量占总能量的百分比；在平直路面匀速行驶时牵引力等于阻力，机械能(即机械功)W＝Fs＝fs.1．(2015·云南模拟)超高压水切割又称“水刀”，它是将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速”水箭”，对切割表面产生108～109Pa的压强．工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体．下表是某高压水切割机技术参数：(1)“水刀”有纯水切割和加磨料切割(磨料为密度大于水的石英砂、金刚砂)两种．高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的________，加入磨料后切割能力大大提高了是因为____________．(2)若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化，高压水流对切割面的压力为多大？(3)高压水切割机的切割效率？2．(2015·雅安)雅安4.20地震后，灾后重建工作正在高效地进行，如图是某建筑工地上使用的塔式起重机．在一次操作过程中起重机将质量为500 kg的建筑材料竖直提升了12 m，用时15 s(g＝10 N/kg)．求：(1)所提建筑材料受到的重力；(2)起重机提起建筑材料所做的功；(3)提升过程中该起重机的电动机功率为8 kW，那么提升过程中塔式起重机的机械效率是多大？3．重力灯是英国的里弗斯设计的一款概念环保灯，如图所示．设计师为这款灯找到了“可再生能源”，它就是通过一定的装置将重力势能转化为电能．已知重物质量为20千克，每次被举高2米，LED灯的额定功率为1瓦．(g取10牛/千克)(1)重物每被举高一次，人至少对重物做多少焦的功？(2)重物重力做的功有50%转化为电能，每举高一次重物能使该灯正常照明多长时间？4．(2015·威海)某商厦每层楼高3 m，小明看到工作人员将360 kg的货物在一楼放入载货电梯内，闭合开关，仅用25 s的时间，便将货物运到六楼，小明对载货电梯产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到该载货电梯的结构及电路如图所示，电梯是通过电动机带动钢丝绳提升货物的，电动机线圈电阻为2.4 Ω，电梯厢(含动滑轮)的质量140 kg，提升上述货物时电流表的示数为20 A，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，请解答下列问题(g取10 N/kg)：(1)匀速提升过程中钢丝绳上的拉力多大？(2)电梯工作时消耗的总电能是多少？(3)电动机工作时的效率多大？题型之二电、热综合计算由于电流的热效应，该类电器将电能转换为热能，因而电学和热学结合的综合题型较多．其中涉及电路分析、欧姆定律的应用、电功及电功率的计算、热量的计算、电能与热能间的转化效率等知识点的考查．(2014·曲靖)小华购买了一个暖手宝，某次小华测得暖手宝正常工作时，袋内0.3 kg的水由19 ℃加热到79 ℃耗时3 min，若暖手宝的热效率为70%，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，则：(1)加热过程中水吸收的热量是多少？(2)如图所示为暖手宝的工作电路图，发热体的额定功率是多少？(3)为了使用更加安全，暖手宝内部采用了双重温控保护开关，这两个温控开关之间应如何连接？点拨：(1)直接带公式计算．(2)若想根据P的公式及推导式，根据效率可以计算．(3)既然是双重开关，应该同时满足条件，所以为串联．先弄清能量的转化方向，由于电流和电阻未知，从效率入手求出消耗的电能．1．(2015·天津)小华用电能表测量家中电热淋浴器的热效率，他将家中其他用电器与电源断开，仅让淋浴器工作，把淋浴器内质量为50 kg ，初温为20 ℃的水加热到50 ℃，加热前后电能表示数如图所示，已知c 水＝4.2×103J/(kg·℃)．求：(1)水吸收的热量；(2)电热淋浴器的热效率．2．(2015·沈阳)在研究性学习活动中，几名同学对家用电磁炉的实际功率和加热效率进行了研究．下表所示为记录的相关内容．在用电磁炉给水加热的1 min 内，求：(1)水吸收的热量．(c 水＝4.2×103J/(kg·℃) (2)电磁炉实际消耗的电能．(3)电磁炉的实际功率．(4)电磁炉给水加热的效率．(精确到1%)3．(2015·东营)小明家电热水器的简化电路图如图所示，S 1是手动开关，置于热水器水箱外部；S 2是温控开关，置于热水器水箱内部．当水温低于40 ℃时自动闭合，达到40 ℃时自动断开；R 1和R 2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S 1，电热水器开始工作．电热水器部分参数如表所示：(1)电热丝R 1的阻值是多少？(2)加热时流过电热丝R 2的电流是多少？(3)假设将初温20 ℃的一满箱水加热至设定温度用了50 min ，则电热水器的效率是多少？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m 3]．4．(2015·山西)几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”，现在市场上流行如图所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示．R 1和R 2均为电热丝，S 是自动控制开关．把电饭锅接入220 V 电路中，用电饭锅的“聪明火”煮米饭，电饭锅工作时的电流随时间变化的图象如图乙所示．求：额定电压 1 980 W(1)电热丝R2的阻值(计算结果保留一位小数)；(2)这个电饭锅在0～15 min内把质量为1.1 kg的米饭由20 ℃加热到100 ℃，求电饭锅在这段时间内加热的效率．[c米饭＝4.2×103J/(kg·℃)]5．(2015·黄冈)图甲所示是我市某家用电辅热式平板太阳能热水器，其电加热的额定功率为1 500 W．图乙是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为24 V，为水位指示表(由量程为0～0.6 A电流表改成)，R0阻值为10 Ω，R x为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图丙所示．(1)热水器正常加热时，电热丝电阻多大？(结果保留一位小数)(2)阴雨天，将储水箱中50 kg、30 ℃的水加热到50 ℃，正常通电要多长时间？[设电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，c水＝4.2×103J/(kg·℃)](3)当水位指示表指示储水箱水深为0.2 m 时，探测电路中的电流多大？6．(2015·绥化)养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料(金属化合物)喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热．小明家买了一把养生壶(图甲)，其铭牌如下表所示．25 ℃的水，6 min将水烧开(标准大气压下)，求：(1)在加热过程中家用电能表(图乙)的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能是多少？(2)如果养生壶的热效率是87.5%，此过程中水吸收的热量是多少？(3)壶中水的质量是多少？(4)养生壶两端的实际电压是多少？(不考虑温度对电阻的影响)题型之三力、热综合计算汽车、汽艇、飞机、推土机等机械，构建了力、热之间的联系，因而成为了力、热综合题的载体，v＝s/t、p＝F/S、P＝W/t、W＝Fs、P＝Fv、Q＝qm是解题常用的公式，热机效率仍是试题考查的重点．(2015·泰安)汽车发动机效率η是指发动机牵引汽车前进所做的功与汽油完全燃烧产生内能的比值，一辆小汽车在高速公路上匀速行驶200 km，所用时间是2 h，消耗汽油14 L(汽油完全燃烧)，若此汽车汽油发动机的效率η是25%，汽油密度ρ汽油＝0.8×103 kg/m3，汽油热值q汽油＝4.5×107 J/kg.(1)求该汽车在高速公路上行驶这段时间内的牵引力和牵引力功率的大小．(2)汽车驶出高速公路后，进入某国道，如图为此国道某直线路段的一处测速仪，测速仪内有能发射和接受超声波的传感器．在汽车以某一速度v远离测速仪某段距离L＝64 m 时，测速仪发出超声波经汽车反射后接收到超声波信号的时间为0.4 s．已知此路段限速为80 km/h，超声波的速度为340 m/s.试计算并说明汽车在此路段是否超速？汽车发动机通过燃烧将燃料释放的内能(总功)转化为机械能(有用功)，热机效率就是转化出的机械能与燃料释放能量的比值，由Q＝mq计算出汽油完全燃烧放出的热量，即为总功，W＝Fs得出有用功(即机械功)．1．(2015·江阴)科技人员设计出了一种可移动式太阳能水上漂浮房如图所示，它具有冬暖夏凉的优点．表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 1.6×104 W，该漂浮房屋三角形建筑的主体结构是中空的，三角形建筑外围(即除去该面空洞)的面积为 1.0×103 m2，空气密度约为1.2 kg/m3，已知空气动能与空气质量成正比，1 kg空气在不同的速度(v)时的动能(E)如表所示．(1)漂浮房冬暖夏凉，利用了水的________比较大的特性．(2)漂浮房在平静的水面沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变，水平方向的牵引力随运动时间t的变化关系如图所示，t＝50 s后，漂浮房以2.5 m/s的速度匀速直线运动，则在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为________N.(3)由表格中数据可知，1 kg空气动能(E)与速度(v)的关系表达式为E＝________．(4)若风正好垂直于三角形表面吹入，当风速8 m/s时，每秒钟吹向三角形建筑的空气体积是多少立方米？若煤的热值3.2×107 J/kg，那么当风速为8 m/s时，漂浮房在1 h内获得的风能与完全燃烧多少千克的煤所产生的内能相当？.2．(2014·威海)我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37 t，最大飞行高度达20 000 m，最大航行速度达2.5倍声速(合3 060 km/h)，最大载油量为10 t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107 J/kg.求：(1)飞机发动机完全燃烧10 t燃油获得的能量是多少焦？(2)当飞机以400 m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？(3)若在飞机油箱中加满燃油，并且以500 m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？题型之四力、电、热综合计算近年试题出现力、热、电综合计算，其实质就是能量的相互转化，在一道试题中同时涉及机械能、内能(热能)和电能的相关计算，要求对各部分计算公式正确的理解和运用．(2015·连云港)2015年4月21日，重达2.3吨的世界上最大的太阳能飞机“阳光动力2号”降落在南京机场．如图所示，该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，机翼上安装有高效太阳能电池板，能提供65 kW的最大功率，该飞机的最大飞行速度为140 km/h.假设飞机停在水平地面时轮与地面的总接触面积为0.1 m2，g取10 N/kg.求：(1)飞机停在水平地面时对地面的压强大小；(2)当飞机发动机的输出功率保持60 kW，并以108 km/h的速度水平匀速飞行时，发动机的牵引力大小；(3)若飞机发动机保持60 kW的输出功率匀速飞行1 h，发动机输出的能量为多大？这些能量相当于多少升的航空燃油完全燃烧时释放的能量？航空燃油的热值取4×107 J/kg，密度取0.75×103 kg/m3.点拨：求飞机对地面的压强利用压强的计算公式p＝F/S即可．飞机匀速飞行，功率P ＝Fv，功率已知，将速度单位换算成m/s，代入公式F＝P/v.关键理解功和能的概念，知道题目背景中能量的转化形式和方向，结合各类计算公式进行求解．1．(2014·云南)如图1是小明同学家购买的微电脑控制电茶壶，具有自动抽水、煮水、显示水温、控温等功能，使用十分方便．据查，该产品额定电压为220 V，额定总功率为1 210 W，煮水时功率为1 200 W，茶壶容量为1.0 L，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)．(1)将550 mL的纯净水从桶中提升0.6 m，求电动机对水所做的功．(2)利用“煮水档”将550 mL的水加热4 min的实验数据如表，请计算0～3 min的能量损失.(3)根据表中数据在图2中作出水被加热的“温度－时间”图象，并分析0～0.5 min 温度上升缓慢的主要原因．2．(2015·德州)混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点．某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示．在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×108 J，由内燃机提供能量，汽车以50 km/h的速度匀速行驶了0.5 h，同时蓄电池的电能增加了10%.求：(1)汽车牵引力做的功；(2)若所用燃料的热值为4.5×107J/kg ，测试过程中消耗8 kg 燃料(假设燃料完全燃烧)，则放出的总热量是多少；(3)内燃机的效率．参考答案第3讲 力、热、电综合计算 题型之一 力、电综合计算 例 (1)G ＝mg ＝1.5×103 kg×10 N/kg＝1.5×104 N ，f ＝0.09G ＝0.09×1.5×104N ＝1.35×103 N ，W ＝Fs ＝fs ＝1.35×103 N×360×103 m ＝4.86×108J ；(2)t ＝s v ＝360 km 80 km/h ＝4.5h ，P ＝W t ＝4.86×108J 1.62×104s ＝3×104 W(30 kW)；(3)P 总＝P η＝3×104W 75%＝4×104W(40 kW)． 针对训练1．(1)动能 动能增加了 (2)F ＝pS ＝3×108 Pa×5×10－8 m 2＝15 N ；(3)水流的排量V ＝SL ，L ＝V/S ，水流的速度：v ＝L/t ＝V/St ，P 有＝Fv ＝F·(V/St )＝(15 N×2.7×10－3m 3)/(5×10－8 m 2×60 s)＝1.35×104 W ，P 电＝2.25×104 W ，η＝(P 有/P 电)×100%＝1.35×104W/2.25×104W×100%＝60%. 2.(1)建筑材料受到的重力：G ＝mg ＝500 kg×10 N/kg＝5 000N ；(2)起重机提起建筑材料所做的功：W ＝Gh ＝5 000 N×12 m＝6×104J ；(3)起重机做的总功：W 总＝Pt ＝8 000 W×15 s＝1.2×105J ，机械效率：η＝W 有用W 总×100%＝6×104J1.2×105J×100%＝50%. 3.(1)G ＝mg ＝20 kg×10 N/kg＝200 N ，W ＝Gh ＝200 N×2 m＝400 J ；(2)t ＝W 电P ＝50%×400 J1 W ＝200 s ． 4.(1)电梯厢(含动滑轮)的质量140 kg ，货物质量360 kg ，所以电梯厢和货物的总重：G ＝mg ＝(m 货＋m 厢)g ＝(360 kg ＋140 kg)×10 N/kg＝5 000 N ，由图可知，有4段绳子拉电梯厢和货物，所以匀速提升过程中钢丝绳上的拉力F ＝14G ＝14×5 000 N＝1250 N ．(2)电动机工作时电路两端电压：U ＝220 V ，电梯工作时电路消耗的总电能：W＝UIt ＝220 V×20 A×25 s＝1.1×105 J ．(3)电流通过电动机产生热量：Q ＝I 2Rt ＝(20 A)2×2.4 Ω×25 s＝2.4×104 J ，电动机输出的有用功：W 有＝Gh ＝5 000 N×3 m×5＝7.5×104J ，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，电动机消耗的电能：W 电′＝W 有＋Q ＝7.5×104 J ＋2.4×104J ＝9.9×104J ，所以电动机工作效率：η＝W 有W 电′×100%＝7.5×104J 9.9×104J×100%≈75.8%. 题型之二 电、热综合计算例 (1)水吸收的热量：Q 吸＝cm(t －t 0)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.3 kg×(79 ℃－19 ℃)＝7.56×104J ；(2)由η＝Q 吸W ×100%可得，消耗的电能：W ＝Q 吸η＝7.56×104J 70%＝1.08×105J ，因用电器正常工作时的功率和额定功率相等，所以，暖手宝的额定功率：P ＝W t ＝1.08×105J3×60 s ＝600 W ；(3)因为电热水袋里使用双重温控开关，也就是说只有这两个开关都闭合时，电热袋才可以工作，否则不能工作，因此这两个开关是串联的．针对训练1．(1)Q 吸＝c 水m(t －t 0)＝4.2×103J/(kg·℃)×50 kg×(50－20)℃＝6.3×106J ；(2)淋浴器消耗的电能为2 kW·h，η＝Q 吸W ×100%＝ 6.3×1062×3.6×106J I ×100%＝87.5%. 2.(1)水的质量m ＝250 g ＝0.25 kg ，水吸收的热量Q吸＝cm(t －t 0)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.25kg×(60 ℃－20 ℃)＝4.2×104J ；(2)电磁炉消耗电能W ＝12 r 600 r/kW·h ＝0.02 kW·h；(3)t＝1 min ＝160 h ，电磁炉的实际功率P ＝W t ＝0.02 kW·h 160h ＝1.2 kW.(4)W ＝0.02 kW·h＝7.2×104J ，则烧水的效率η＝Q 吸W ×100%＝4.2×104J7.2×104J×100%＝58%. 3.(1)当只有S 1闭合时，R 1单独工作，用电器处于保温状态，由P ＝U 2R 可得：R 1＝U 2P 保温＝（220 V ）2220 W ＝220 Ω；(2)当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态R 2的功率为P 2＝P －P 1＝1 980 W －220 W ＝1 760 W ，由P ＝UI 可得电热丝R 2的电流是：I 2＝P 2U ＝1 760 W 220 V ＝8 A ；(3)由ρ＝mV 得：m ＝ρV ＝1.0×103kg/m 3×50×10－3m 3＝50 kg ，水吸收的热量为：Q ＝cm Δt ＝4.2×103J/(kg·℃)×50 kg×(40 ℃－20 ℃)＝4.2×106J ，由P ＝W t可得消耗的电能为：W ＝Pt ＝1 980W×50×60 s＝5.94 ×106J ，热水器的效率为：η＝Q W ×100%＝4.2×106J5.94×106J×100%≈70.7 %. 4.(1)当开关S 闭合时，电路中只有R 2工作，从图乙可知通过R 2的电流I ＝3 A ．根据I ＝UR 可得，R 2的电阻 R 2＝U I ＝220 V 3 A ≈73.3 Ω；(2)米饭吸收的热量Q ＝cm Δt ＝4.2×103J /(kg·℃)×1.1 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.696×105J ，0～15 min 消耗的电能 W 总＝W 1＋W 2＝UI 1t 1＋UI 2t 2＝220 V×3 A×10×60 s＋220 V×2 A×5×60 s＝5.28×105J ，电饭锅加热的效率η＝Q W 总×100%＝3.696×105J 5.28×105J ×100%＝70%. 5.(1)R ＝U 2P ＝（220 V ）21 500 W ＝32.3 Ω；(2)W ＝Pt ，Q ＝c水m Δt ，由W ＝Q 得，Pt ＝c水m Δt ，t ＝c 水m ΔtP＝4.2×103J/（kg·℃）×50 kg×（50 ℃－30 ℃）1 500 W ＝2 800 s(3)当h ＝0.2 m 时，R x ＝150Ω，探测电路中的电流为I ＝U R x ＋R 0＝24 V150 Ω＋10 Ω＝0.15 A ． 6.(1)养生壶消耗的电能为：W ＝3003 000kW·h＝0.1 kW·h＝3.6×105J ；(2)由η＝Q 吸W 可得水吸收的热量为：Q 吸＝W η＝3.6×105J×87.5%＝3.15×105J ；(3)由Q吸＝cm Δt 可得：m ＝Q 吸c Δt＝3.15×105J 4.2×103J/（kg·℃）×（100 ℃－25 ℃）＝1 kg ；(4)根据P ＝U 2R 可得：R ＝U 2额P 额＝（220 V ）21 210 W ＝40 Ω，实际电功率为：P 实＝W t ＝3.6×105J360 s ＝1 000 W ，则实际电压为：U 实＝P 实R ＝ 1 000 W×40 Ω＝200 V.题型之三 力、热综合计算例 (1)汽车的发动机效率：η＝W Q ＝Fsqm，①汽车消耗汽油的质量：m ＝ρ汽V ，②联立①、②式得，该汽车发动机在高速路上行驶这段时间的牵引力：F ＝ηq ρ汽Vs＝25%×4.5×107J/kg×0.8×103kg/m 3×14×10－3m3200×103m ＝630 N ，汽车发动机在这段时间内的牵引力功率：P ＝W t ＝Fs t ＝630 N×200×103m 3 600 s×2＝1.75×104W ；(2)由题意可知，在t 2时间内，s 声＝L ＋s ，即v 声·t 2＝L ＋v·t2，解得：v ＝20 m/s ＝72 km/h ＜80 km/h ，故该汽车不超速．针对训练1．(1)比热容 在相同情况下(质量或温度变化量)比热容大的物质吸收或放出的热量多，温度变化小，即达到冬暖夏凉，所以利用的是水的比热容大的特性；(2)800 由图可以看出t ＝50 s 后，漂浮房受到的阻力大小为800 N ；(3)12v 2由表中数据可得，每千克空气功能E ＝12v 2，(4)每秒钟吹向三角形建筑的空气体积：V ＝Svt ＝1×103 m 2×8 m/s×1 s＝8×103m 3，由表格可知当风速为8 m/s 时E 0＝32 J ，1 h 内获得的风能：E ＝V ρE 0t ＝8×103m 3×1.2kg/m 3×32 J/kg×3 600 s＝1.105 92×109 J ，由题知：Q 放＝E ＝1.105 92×109J ，则煤的质量m ＝Q 放q ＝1.105 92×109J 3.2×107J/kg ＝34.56 kg 2.(1)燃油完全燃烧放出的热量：Q ＝mq ＝1×104kg×5×107J/kg ＝5×1011J ；(2)由表中数据可知，飞机以400 m/s 的速度巡航时，所受阻力为4.8×104 N ，则飞机发动机的输出功率P ＝W t ＝Fs t ＝Fv ＝4.8×104 N×400 m/s ＝1.92×107W ＝1.92×104kW ；(3)由(1)可知Q ＝5×1011J ，已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，则有用功 W ＝40%×Q＝40%×5×1011 J ＝2×1011J ，根据表格查出500 m/s 时的阻力为7.5×104N 则由W ＝fs ＝Fs ，可得s ＝W F ＝2×1011J 7.5×104N≈2.7×106 m ＝2.7×103 km.题型之四 力、电、热综合计算例 (1)飞机对地面的压强p ＝F S ＝mg S ＝2.3×103×10 N 0.1 m 2＝2.3×105Pa.(2)v ＝108 km/h ＝30 m/s ，由P ＝Fv ，得F ＝P/v ＝60×103W 30 m/s ＝2×103 N ．(3)W ＝Pt ＝60×103W×3 600 s＝2.16×108J ，由Q ＝qm 得 m ＝Q q ＝2.16×108J 4×107J/kg ＝5.4 kg ，由ρ＝m V 得 V ＝mρ＝5.4 kg 0.75×103 kg/m3＝7.2×10－3m 3＝7.2 L.针对训练1．(1)∵ρ＝m V ，∴水的质量m ＝ρV ＝1×103 kg/m 3×5.5×10－4 m 3＝0.55 kg ，水的重力G ＝mg ＝0.55 kg×9.8 N/kg＝5.39 N ，电动机对水所做的功W ＝Gh ＝5.39 N×0.6 m＝3.234J ；(2)Q ＝cm(t －t 0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.55 kg×(95 ℃－20 ℃)＝1.732 5×105J ，∵P＝W t ，∴电热水壶消耗的电能W 电＝Pt ＝1 200 W×3×60 s＝2.16×105J ，0～3 min 的能量损失ΔE ＝W 电－Q ＝2.16×105J －1.732 5×105J ＝4.275×104J ；(3)采用描点法画出图象，如下图：0～0.5 min 温度上升缓慢的主要原因：刚开始加热的时候，电茶壶本身需要吸收一部分热量． 2.(1)由公式v ＝st ，得：s ＝vt ＝50 km/h×0.5h ＝25 km ＝2.5×104m ，由图象可知，汽车速度为50 km/h 时，所受阻力为4 000 N ，由于汽车匀速行驶，牵引力等于阻力．汽车牵引力做的功：W 牵＝Fs ＝4 000 N×2.5×104 m ＝1×108J ；(2)燃料完全燃烧放出的总热量：Q ＝mq ＝8 kg×4.5×107 J/kg ＝3.6×108J ；(3)电能增加：W电＝5.12×108 J×10%＝0.512×108J ，内燃机的效率：η＝W 牵＋W 电Q×100%＝1×108J ＋0.512×108J3.6×108J×100%＝42%.。

第3讲力、热、电大综合的计算综合计算题综合多种物理过程，有的联系生活实际，常常立意于新的物理情境.解题过程运用多个物理概念及规律，分析多个研究对象，该类题型有：能量效率问题、电热结合、力热结合、电力结合等；要求学生在解题技巧上，仔细审题，对题目进行认真分析划分为子问题，划分步骤，逐层深入，建立有关方程，求解；要求学生关注生活中的物理，学会思考，学会知识迁移和建模，尝试用物理知识解决各类问题，逐步提高综合能力.题型之一力、电综合题该题型一般以发电机、电动机、压敏电阻、滑动变阻器、简单机械为载体，建立力与电之间的联系，或考查力电转换，或力与电并列设置问题进行考查.（2014·杭州）图甲是一个电子拉力计原理图.硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（P与R1间的摩擦不计）.电压表量程为0～3 V，ab是一根长为6 cm的均匀电阻丝，阻值R1=30 Ω，电源电压U=6 V.（1）要保证电压表能正常工作，电路中R0至少应为多少欧？（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a，闭合开关后电压表的读数为多少伏？（3）已知该弹簧伸长的长度Δl与所受拉力F间的关系如图乙所示，若R0=45 Ω，通过计算说明，开关S闭合后，当电压表指针指在0.8 V处，作用在拉环上水平向右的拉力为多大? 此拉力计的量程是多少？点拨：为了保证电压表的正常工作，R0至少应分3 V的电压.当滑片P处于a端时，开关闭合后电压表被短路.当电压表的示数为0.8 V时，可先用欧姆定律求出电流中电流，进而求出R1的aP段阻值、滑片P移动的距离Δl，对比图像即可得出此时拉环上拉力的大小F.滑片P的最大移动距离Δl′=6 cm，对比图像即可得出此时拉环上拉力的大小F.1.（2013·台州）重力灯是英国的里弗斯设计的一款概念环保灯，设计师为这款灯找到了“可再生能源”，它就是通过一定的装置将重力势能转化为电能.已知重物质量为20 kg，每次被举高2 m，LED灯的额定功率为1 W，g取10 N/kg.则：（1）重物每被举高一次，人至少对重物做了多少焦的功？（2）重物重力做的功有50% 转化为电能，每举高一次重物能使该灯正常照明多长时间？2.（2014·黄冈）当前城镇化建设进程中，在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示.假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380 V，额定功率38 kW，线圈电阻0.5 Ω.在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25 s，把质量为3 t的重物吊起22 m(g取10 N/kg).求：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能.（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量.（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率.3.（2014·荆州）建筑工地上常用电动机通过“龙门吊”提升重物，电动机带动绕有钢索的轮轴转动，与钢索相连的重物就被匀速提升，如图所示.如果轮轴的周长L=40 cm，电动机带动轮轴每秒钟转1圈，被提升的重物质量m=600 kg，电动机的电功率P=4 kW，g 取10 N/kg，求:(1)在1 min内重物被提升的高度.(2)在1 min内钢索对重物所做的功.(3)这套设备的机械效率为多少？4.（2014·绍兴）小敏看到超载损坏的新闻报道.设计了一个称量车重的模拟电路，将载重量转化成电流表示数，如图甲.电路由电源，称重计（电流表，量程0～0.6 A）,定值电阻R0，滑动变阻器R1，弹簧和开关组成.已知电源电压8伏，滑动变阻器R1长40厘米、最大阻值20欧，且电阻的大小与其接入的长度成正比，弹簧的长度与受到压力之间的关系如图乙，当没有载物时，变阻器滑片指向上端，电流表示数是0.1 A.（1）定值电阻R0多大？（2）弹簧的长度与受到的力的关系是：在弹性限度内，.（3）最大载重时，该模拟电路的电流表示数多大？（4）小华觉得最大称量时，该模拟电路的电流表示数应该过满量程的一半，则应选择定值电阻；R2=20欧，R3=5欧和R4=1欧中哪个替换R0，替换后，最大称量时，电流表示数多大？5.（2014·嘉兴）随着生活水平的提高，扫地机器人逐步进入普通家庭.扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电座充电等诸多智能功能.如图是某款扫地机器人及铭牌上的部分参数，请回答下列有关问题：项目指标参数工作电压15 V功率30 W电池容量 2 000 mAh（1）机器人吸尘的工作原理是通过电动机转动使内部压强_________，从而使杂物进入吸尘器.（2）电池容量“2 000 mAh”是指当工作电流为2 000 mA，能持续供电1小时.若充满电后所有电量用于扫地，则可供机器人持续正常工作多少时间？（3）机械人的供电系统设有自动充电功能，当检测到电池容量低至10%时会自动返回充电.若返回过程中受到的阻力为20 N，为确保机器人能顺利返回充电，需要充电时离充电座最远为多少米？（剩余电池容量的40%用于提供克服阻力做功）6.（2013·庆阳）电动自行车是备受人们青睐的一种交通工具.电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力.下表是某型号电动自行车主要技术参数：整车整车质量40 kg 最高车速≤30 km/h 最大噪声≤62 dB蓄电池蓄电容量0.576 kW·h电动机额定电压48 V额定功率240 W（1）行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为50 cm２，当一个质量为50 kg的中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时，地面受到的压强是多大？（g取10 N/kg）（2）若蓄电池储存能量的80%用于电动自行车行驶克服阻力做功，电动自行车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40 N，蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多远？（3）从环保的角度，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？（各举一条）7.（2014·福州）为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪”，餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值，人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理图如图所示，电源电压3 V不变，提示器的电阻R0恒为50 Ω，传感器R1的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示，开关S闭合后，求：100 110 120 130 140 150 160 …载盘台所载质量m/g传感器R1/Ω100 90 80 70 60 50 40 …（1）根据表中数据，当载盘台所载质量是100 g时，R1的阻值是多少？电路中的电流是多少？（2）在第（1）问的基础上，通电5 s，电流通过R1产生的热量是多少？（3）当电路中的电流达到0.03 A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100 g，此时盘内剩余食物的质量是多少？8.（2014·泰安）如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图（俯视图），立方体产品在水平传送带上与传送带以相同速度v=1 m/s匀速运动，产品的质量m=0.8 kg.计数器由电流表和电路计数元件组成（电流表和电路计数元件的电阻不计），通过电路中电流的变化计数产品，a为激光源，R1为光敏电阻，R2为保护电阻.当激光射向R1时，R1的阻值变小，每当产品运动通过a与R1之间时，射向R1的光线会被产品挡住，R1阻值变大.闭合开关，电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图像如图乙所示.（g取10 N/kg）（1）不计空气阻力，求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向. （2）求每个产品的边长L1和产品的间隔L2.每个产品对传送带的压强大小.（3）已知电源电压U=3 V ，R 2=1 k Ω，求传送带匀速运输产品过程中1 min 内光敏电阻R 1消耗的电能.第3讲 力、热、电大综合的计算题型之一 力、电综合题例1（1）电压表示数最大时，R0有最小值，此时电路中的电流I1=U/R1=3 V/30 Ω=0.1 A ，R 0= U R0/I 1=（6 V －3 V ）/0.1 A= 30 Ω.（2）当滑片P 处于a 端时，开关闭合后电压表被短路，其示数为0.（3）当电压表的示数为0.8 V 时，电路中的电流I 2=U/R =6 V/（30 Ω＋45 Ω）=0.08 A ，R aP = U aP /I 2= 0.8 V/0.08 A= 10 Ω，R 1的aP 段l aP =6 cm ×10 Ω/30 Ω=2 cm ，即滑片P 移动的距离为2 cm ，由图像可知，此时拉环上拉力F =200 N.由于电阻丝ab 的长度为6 cm ，则滑片P 的最大移动距离Δl ′=6 cm ，由图像可知，此时拉环上拉力F ′=600 N ，即拉力计的量程为0～600 N.针对训练1.（1）重物的重力：G=mg =20 kg ×10 N/kg=200 N人对重物做的功：W=Fs=Gh =200 N ×2 m=400 J(2)重物重力做的功转化的电能：W 电=W η=400 J ×50%=200 J每举高一次重物能使该灯正常照明的时间： t=p W 电= W1J 200=200 s 2.（1）由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即P =38 kW=3.8×104 W ，工作时间t =25 s ，所以电动机消耗的电能W=Pt ＝3.8×104 W ×25 s ＝9.5×105 J（2）电动机正常工作时的电流： I=UP =P 额/U 额=3.8×104 W/380 V=100 A 线圈产生的热量：Q=I 2Rt =(100 A)2×0.5 Ω×25 s=1.25×105 J（3）线圈电流产生热量即该“塔吊”本身消耗的电能为W 1=Q=1.25×105 J ，所以“塔吊”电能转化为机械能的总量，即机械部分所做的总功W 总=W-W 1 =9.5×105 J-1.25×105 J=8.25×105 J又因为η=总有用W W =总W Gh ，所以该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率η＝3×103 kg ×10 N/kg ×22 m8.25×105 J=80%3.(1)轮轴在1 min 内转过的圈数N=nt=1×60=60转故重物上升的高度h=NL =60×0.4 m=24 m(2)钢索对重物做功W 物=mgh=600×10×24 J=1.44×105 J(3)电动机在1 min 消耗的电能W 总=Pt=4 000×60 J=2.4×105 J故该装置的机械效率η=W 物/W 总=1.44×105 J/（2.4×105 J ）=60%4.（1）R 总=U/I 1=8 V/0.1 A=80 Ω,R 0=80 Ω-20 Ω=60 Ω.（2）受到的压力越大，弹簧的长度越短.(3)模拟电路最大载重时弹簧长度为24厘米，此时滑动变阻器的电阻为R ′120 Ω/40 cm=R ′1/24 cm, R ′1=12 ΩI ′=U/R =8 V/（60 Ω+12 Ω）=0.11 A.（4）I ＞0.3 A U/(R ′1+R)＞0.3 A8 V/(12 Ω+R )＞0.3 A R ＜14.67 ΩI ≤0.6 A U/(R ′1+R)≤0.6 A8 V/(12 Ω+R )≤0.6 A R ≥1.33 Ω. ∴选R 3，电阻最大载重电流I=UR =8 V （12 Ω+5 Ω）=0.47 A.5.（1）减小（2）I=U P =V W1530=2 A=2000 mAA mAhm 20002000=1 h（3）克服阻力做的功：W=UIt =15 V ×2 000 mAh ×10%×40%=4 320 Js=F W =N J204320=216 m6.（1）地面受到的压强p=F/S =(40 kg+50 kg)×10 N/kg/0.01 m2=0.9×105 Pa（2）蓄电池储存的电能W 电＝0.576 kW ·h ＝2 073 600 J电动自行车行驶克服阻力做功W 机＝W 电η＝2 073 600 J ×80%=1 658 880 J电动自行车能连续行驶的路程s=W 机/F =1 658 880 J/40 N=41 472 m（3）优点：无尾气；噪音小.缺点 ：蓄电池一般使用一年左右就需更换，废弃后的电池污染环境.7.（1）由表可知，R 1=100 ΩR=R 1+R 0=100 Ω+50 Ω=150 Ω电路中的电流I=R U= 1503V=0.02 A （2）电流通过R1产生的热量：Q=I 2R 1t =(0.02 A)2×100 Ω×5 s=0.2 J（3）当电路中的电流达到0.03 A 时 R ′='I U=A V03.03=100 ΩR 1′=R ′-R 0=100 Ω-50 Ω=50 Ω查表可知,载盘所载质量为150g剩余食物的质量m 余=150 g-100 g= 50 g8.(1)F=G=mg =0.8 kg ×10 N/kg=8 N;竖直向上(2)L 1=vt 1=1 m/s ×0.1 s=0.1 mL 2=vt 2=1 m/s ×0.2 s=0.2 mF 压=G=mg =0.8 kg ×10 N/kg=8 Np=F 压/S =8 N/0.01m 2=800 Pa(3)在0~0.2 s 内,I 1=2×10-3AU 2=I 1R 2=2×10-3 A ×103 Ω=2 VU 1=U-U 2=3 V-2 V=1 VW 1=I 1U 1t 1=2×10-3 A ×1 V ×0.2 s=4×10-4 J 在0.2 s-0.3 s 内,I 2=1×10-3AU 3=I 2R 2=1×10-3 A ×102 Ω=1 VU 4=U-U 3=3 V-1 V=2 VW 2=I 2U 4t 2=1×10-3 A ×2 V ×0.1 s=2×10-4 J 在1 min 内,W =60 s/0.3 s ·(W 1+W 3)=200×（4×10-4 J+2×10-4J ）=0.12 J.。

题型之三 力、热综合题汽车、汽艇、飞机、推土机等机械，构建了力、热之间的联系，因而成为了力、热综合题的载体.t s v =、SFp =、P=W/t 、W=F s 、P=Fv 、Q=q m 是解题常用的公式，热机效率仍是试题考查的重点.（2014·威海）我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能.该飞机最大起飞质量为37 t ，最大飞行高度达20 000 m ，最大航行速度达2.5倍声速（合3 060 km/h ），最大载油量为10 t.飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表： 速度v /（m/s ） 100 200 300 400 500 阻力f /N0.3×1041.2×1042.7×1044.8×1047.5×104已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg.求：（1）飞机发动机完全燃烧10 t 燃油获得的能量是多少焦？（2）当飞机以400 m/s 的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500 m/s 的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？点拨：燃油燃烧释放的能量可以利用公式Q=mq 计算，此时飞机可做的机械功为W=Q η，而W = Fs = fs. 知飞机的速度v ，则可从表格中获取飞机受到的阻力f ，进而得出飞机的动力F ，再利用公式P=Fv 算飞机的功率.1.（2014·梅州）一辆总重为1.6×104N 的汽车在高速公路上匀速行驶了20 km.已知汽车行驶过程所受平均阻力为1.4×103 N ，车轮与地面接触的总面积为0.08 m 2，求： （1）该汽车静止在水平地面上时对地面的压强；（2）汽车发动机的牵引力在这段路程内所做的功；（3）若在这段路程内，汽车发动机排出的废气带走的热量为4.2×107J.这些热量可使多少m 3的水温度升高50 ℃.［水的比热容c 水=4.2×103J/（kg · ℃）］.2.（2013·河南）在城乡建设中，推土机发挥着巨大的作用.如图为某型号履带式推土机，额定功率为2.0×105 W.请回答并计算：（1）推土机安装履带，是为了在松软的土地上作业时___________；当推土机在湿滑的土地上作业时，履带上凸出的棱则起到_______________的作用.（2）当推土机在平直场地上以额定功率进行推土作业时，在1 min内匀速前进了120 m，求推土机受到的阻力.（3）若推土机发动机的效率为40%，工作一段时间消耗柴油50 L，求此过程中推土机做的功.已知柴油的密度为0.8×103 kg/m3，热值为4.0×107 J/kg.3.（2014·云南）如图是根据某小汽车在一段平直的路面上行驶的时间通过的路程绘制的示意图.（1）判断图中小汽车是匀速直线运动还是做变速直线运动；（2）求图中小汽车全程的平均速度；（3）若小汽车以20 kW的功率行驶10 min消耗汽油1 kg，已知汽油的热值q=4.6×107 J/kg，求小汽车发动机的效率.4.某快艇使用的汽油热值约为4.6×107J/kg，密度约为0.7×103 kg/m3，油箱容积为50 L，它在水中匀速航行时所受的阻力f=1 400 N，求：（1）如果把油箱装满，则汽油的质量是多少？（2）若快艇匀速行驶46 km，则牵引力所做的功是多少？（3）若快艇匀速行驶46 km耗油8 L，则发动机的效率为多少？5.如图为泸州市某风景区山中的一段盘山公路照片.以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路（盘山公路近似处理为斜面）以10 m/s的速度匀速行驶，经过900 s从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×103 N.已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值q=4.6×107 J/kg，求：（1）汽车上山时牵引力的功率为多大.（2）汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油.6.（2014·呼和浩特）2013年CYCC中国房车锦标赛分站赛于7月5日至7月7日在鄂尔多斯国际赛车场举行.某一型号的房车在一段平直公路上匀速行驶了56 km，用时半小时，车的总质量为3×103kg ，受到的阻力为车重的101.求： （1）该房车的行驶速度；（2）该房车牵引力所做的功；（3）已知这一过程消耗燃油1.5×10-2 m 3，则热机在这一过程中消耗的总能量为多少？（假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ为0.8×103 kg/m 3，燃油热值q 为4.5×107J/kg ）；（4）若将该房车改装成纯电动汽车，则可使二氧化碳排放量由每消耗1 kg 汽油排放2.2 kg 二氧化碳降为零.已知改装后的房车每行驶一百公里能耗为160 kW ·h ，则该房车 的效率.7.（2014·宜宾）已知××型汽车的质量M=1 200 kg ，汽车的额定功率P=40 kW.一般情 况下，驾驶员酒后的反应时间（从发现情况到开始制动所需的时间）比正常时慢了0.1～ 0.5 s ，易发生交通事故.下表格为《驾驶员守则》中驾驶员在不同车速时所对应的正常反 车速v （km/h ） 40 60 80 反应距离s （m ） 57.510（1）假设汽车在水平路面上以额定功率匀速行驶时间t 1=15 min ，速度大小v 1=72 km/h ， 消耗汽油的质量m=2 kg ，求该汽车受到阻力大小和汽车发动机的效率；（g 取10 N/kg ，q 汽油=4.5×107J/kg ）（2）请根据表格数据，计算驾驶员的正常反应时间.题型之三力、热综合题例3（1）燃烧10 t燃油放出的热量Q=mq=10×103 kg×5×107J/kg=5×1011 J.（2）由表格可知，飞机以400 m/s的速度巡航时，受到的阻力f1=4.8×104 N，可见其输出功率P1=F1v1=f1v1=4.8×104 N×400 m/s=1.92×107W.（3）飞机加满油，能做的机械功W=Qη=5×1011 J×40%=2×1011 J；由表格可知，飞机以500 m/s的速度巡航时，受到的阻力f2=7.5×104 N，则其航行的距离s=W/F2= W/f2=2×1011 J/（7.5×104 N）≈2 666.7 km.针对训练1.（1）压强p=F/S=1.6×104 N/0.08 m2=2×105 Pa（2）发动机所做的功W=Fs=1.4×103 N×20×103 m=2.8×107 J（3）水的质量m=Q吸/（cΔt）=4.2×107 J/［4.2×103 J/（kg·℃）×50 ℃］=200 kg水的体积V=m/ρ=200 kg/(103 kg/m3)=0.2 m32.(1)减小压强增大摩擦（2）推土机做功W=Pt=Fs则牵引力F=Pt/s=2.0×105 W×60 s/120 m=1.0×105 N由于推土机匀速运动，则推土机受到的阻力Ff=1.0×105 N（3）消耗的柴油质量m=ρV=0.8×103 kg/m3×50×10-3 m3=40 kg柴油完全燃烧放出的热量Q=mq=40 kg×4.0×107J/kg=1.6×109 J根据η=W/Q×100%可得推土机做的功W=Qη=1.6×109 J×40%=6.4×108 J3.（1）小汽车做变速直线运动（2）小汽车全程的平均速度是v=s/t=1 200 m/40 s=30 m/s（3）P=20 kW=2×104 W,t=10 min=600 s发动机做的功W=Pt=2×104 W×600 s=1.2×107 J1 kg汽油放出的热量是Q放=mq=1 kg×4.6×107 J/kg=4.6×107 Jη=W/Q放=1.2×107/4.6×107 J≈26.09%4.（1）m=ρV=0.7×103 kg/m3×0.05 m3=35 kg（2）W=Fs= fs=1 400 N×4.6×104 m=6.44×107 J（3）m1=ρV1=0.7×103 kg/m3×0.008 m3=5.6 kgQ放=m1q=5.6 kg×4.6×107J／kg=2.576×108 Jη= W/Q放=6.44×107 J/（2.576×108 J）=25%5.（1）s=vt=10 m/s×900 s=9×103 mW牵=Fs=9.2×103 N×9×103 m=8.28×107 J牵引力的功率P=W牵/t=8.28×107 J/900 s=9.2×104 W（2）汽油完全燃烧释放的热量Q=W牵/η=8.28×107 J/30%=2.76×108 J消耗汽油的质量m=Q/q=2.76×108 J/4.6×107J/kg=6 kg.6.（1）v=s/t=56 km/0.5 h=112 km/h（2）W有=Fs=110mgs=110×3×103 kg×10 N/kg×56×103 m=1.68×108 J（3）W总=mq=ρVq=0.8×103 kg/m3×1.5×10-2 m3×4.5×107 J/kg=5.4×108 J （4）η=W有/W′总=1.68×108 J/(160×56/100×3.6×106 J)=52% 7.（1）①牵引力做的功为W=Pt=40×103 W×15×60 s=3.6×107 J汽车牵引力F=P/v=40×103 W/72×13.6=2 000 N机车受到的阻力f=F=2 000 N②汽油完全燃烧释放的能量Q=mq=2 kg×4.5×107 J/kg=9×107 J 汽车发动机的效率η=W/Q=3.6×107 J/9×107 J=40%（2）车速v1=40 km/h=403.6 m/s驾驶员的反应时间Δt=s1/v1=5 m/403.6 m/s=0.45 s。

专题50 力热综合计算题解决力热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、物体吸热公式、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、焦耳定律以及热平衡方程等。

【例题】（2020湖南岳阳）某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2060kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10-3m3（g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽=4.5×107J/kg，）求：油(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。

【对点练习】小天收集了一些数据填在下表中。

如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100m，货车受到的阻力是车重的1/10．那么在此过程中：（g取10Nkg）（1）该货车车牵引力是多少？牵引力所做的功是多少？（2）燃油完全燃烧放出的热量是多少？（3）该货车发动机的效率是多少？品牌型号东风xx 外型尺寸5×1.9×23（m）变速箱A85 空车质量 1.5吨最高车速120km/h 满载时载货量 2.5吨空载百公里油耗12L 燃油密度0.8×103kg/m3满载百公里油耗20L 燃油热值5×107J/kg【对点练习】夏天，公园内的草坪都要定期使用如图所示的草坪修剪机进行修剪，它底盘刀具的动力靠汽油机提供。

修剪机总重为200N，四个轮子与地面的接触面积为20cm2，修剪机正常工作时，刀具每秒钟通过的距离为23m，匀速运动时受到的平均阻力为20N，在一次修剪过程中，所用时间为5000s，耗油0.2kg.（q汽油=4.6×107J/kg）求：（1）使用前修剪机静止时对水平地面的压强；（2）修剪机克服阻力做功的功率；（3）汽油机的效率。

中考电、力、热综合专题计算命题点一：铭牌类1.（2019·邵阳）某居民家安装了一台电热水器，其铭牌标示如下表所示。

加满20℃的＝4.2×103J/（kg•℃），干木材的热值q＝水后加热至70℃，已知水的比热容c水1.2×107J/kg。

（1）水需要吸收多少热量？（2）电热水器正常工作时至少需要多长时间？（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要多少干木材？××型电热水器额定加热功率2400W 加热方式电加热器额定电压220V 安全等级防触电保护一类温度设定范围20℃～90℃净重20kg容量40L 整机外形尺寸530mm×400mm×400mm 出厂日期2019年5月15日2.在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。

（1）如图所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与相连，防止漏电时对人造成伤害。

壶底的加热盘烧水时是通过的方式改变了水的内能。

（2）电热水壶的铭牌如下表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？额定容量 2.0L额定电压220V额定功率2000W频率50Hz（3）为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为15℃的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时7min。

已知烧水时气压为1个标准大气压，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），则该电热水壶的加热效率为多少？（4）小刚发现电热水壶的电源线都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小。

请利用所学的物理知识进行解释。

3.（2019·安顺）如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关实现高、中、低三档加热，其简化电路图如图乙所示。

R1、R2、R3均为电热丝，已知R1＝176Ω加热杯的部分参＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]数如表。

专题40-力、热、电学综合计算（二）1、(2019·大连)有轨电车是大连城市发展历史的一个标志，它利用电动机提供动力，是一种清洁环保的交通工具，如图所示，有轨电车电动机的耗电功率为6×104W。

电能转化为机械能的效率为75%，一辆有轨电车以18km/h的速度在平直轨道上匀速行驶了100s，试求：（1）有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程是多少？（2）这段路程中电动机消耗的电能是多少？（3）有轨电车在平直轨道上匀速行驶时受到的阻力是多少？2、（2018•哈尔滨）随着生活水平的提高，汽车成为人们常用的交通工具。

下表是两种汽车的相关数据：请回答：（1）电动汽车工作时电动机最大功率为90kW，工作电压为300V，求电动机工作时最大电流是多少？电动机工作5min，电流所做的功最多是多少？（2）电动汽车和燃油汽车轮胎与地面的总接触面积均为0.1m2，求两空车静止时对水平地面的压强之比。

（3）若从哈尔滨经高速公路自驾到某地旅游，两地距离S为2000km，电费或油费的预计支出为700元，通过计算说明两车能否到达目的地。

（高速路上能满足充电或加油的需求）3、（2017·镇江）建设居民楼雨水蓄水系统是镇江市海绵城市建设项目之一，让市民不再“城市看海”。

图1是小明设计的地下蓄水池（未画出）水位监测及排水电路，R为电阻箱，R F为置于池底的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知：电压U=12V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，铁质开关K被释放，当I≥0.048A时，K被吸上，从而通过控制池底水泵将水位保持在一定的范围内；电磁铁线圈电阻不计，R F的阻值随池内水位变化关系如图2所示。

（1）当池内水位升高时，R F受到水的压力将变；（2）请在图1中接入一电压表，要求当水位升高时电压表的示数增大；（3）若此电路能控制池内的最低水位0.5m，求所能控制的最高水位；（4）为既能调高池内最高水位，又能使池内最高与最低水位的高度差保持不变，小明采取了减小R的调节方案，该该方案是的（选填“可行”或“不可行”），你的理由是。

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0.1 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 。

（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？2．（2018·宜昌）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25%，需要消耗多少kg 汽油？（q 汽油＝4.5×107 J/kg ）解：（1）G ＝mg ＝0.1kg ×10N/kg ＝1NW ＝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 ＝2.3JΔt ＝Q c 铁m ＝20%×W 机c 铁m ＝20%×2.3 J 0.46×103J/（kg ·℃）×0.1 kg＝0.01℃解：（1）W ＝Fs ＝720 N ×80×103 m ＝5.76×107JP ＝W t ＝Fs t ＝Fv ＝720N ×60×13.6m/s ＝1.2×104 W （2）W 总＝18 kW ·h ＝18×3.6×106 J ＝6.48×107Jη＝W 有用W 总＝5.76×107J 6.48×107J×100%≈88.9% （3）由η＝W 有用Q 放得，Q 放＝W 有用25%＝5.76×107J 25%＝2.304×108J由Q 放＝mq 得，m ＝Q 放q ＝2.304×108J4.5×107J/kg＝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。

2021年广州市中考物理总复习
力、热、电综合计算题
1．(2020广东模考)如图2－甲是一种电热加湿器，其原理如图2－乙所示。

闭合开关，当电热丝R1将加热仓中的水加热到沸腾后变成水蒸气喷出，增加空气的湿度。

当加热仓中的水对底部的压强减少到一定程度时，注水阀门便会自动打开从储水箱中注水。

加湿器的工作电压为220 V，最大功率为40 W，加热仓中的最大水深为10 cm，气雾调节器R2的阻值
)
范围是0～1 210 Ω。

(外界大气压为标准大气压，电热丝电阻不随温度变化
(1)求电热丝R1的阻值；
(2)加热仓中注满水时仓底受到水的压强是多少？(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(3)若加热仓以最大功率工作时的效率为84%，那么将加热仓中质量为30 g、温度为20 ℃的水加热到100 ℃需要多长时间？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
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专题27：力学、热学和电学综合计算一、计算题1.（2014·安顺）小丽家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数．型号F ED﹣H50额定电压220V最大水量50L额定功率2000W现将水箱中装满水，通电后正常工作40m i n，水温从25℃上升到45℃，求：（1）此过程中水所吸收的热量；（2）热水器中电热丝的电阻；（3）热水器的效率．【答案】（1）热水器水箱中水所吸收的热量为×106J；（2）热水器中电热丝的电阻为Ω；（3）热水器的效率为%．考点：电功与电热的综合计算2.（2014·茂名）混合动力汽车是一种新型汽车，它有两种动力系统。

汽车加速，汽油机提供的动力不足时，蓄电池的电能转化为动能，使汽车加速更快；汽车减速，汽车动能转化为电能，由蓄电池贮存起来，减少能量的浪费。

两种动力系统也可以独立工作，只有汽油机工作时，与一般的汽车相同；只使用电力时，由电动机提供动力。

右表是国产某混合动力汽车蓄电池的铭牌，其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能。

该汽车匀速行驶时受到的阻力为720N。

求：（1）在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间（2）仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是多少不考虑电能转化为机械能时能量的损失。

（3）仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是多少升假设汽车受到的阻力不变，汽油的热值为×107J/ L（即焦耳/升），汽油机的效率为24%。

【答案】（1）在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电需要10h．（2）仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是220km．（3）仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是10升．考点：功和功率的计算、热值计算3.（2014·本溪）如图所示为某品牌蒸汽挂烫机，为了便于移动，它底部装有四个轮子．其工作原理是：底部的储水箱注满水后，水通过进水阀门流到发热体迅速沸腾，并变成灼热的水蒸气，不断喷向衣物，软化衣物纤维．下表是这种蒸汽挂烫机的部分参数．[g=10N/kg，=×103J/（kg℃），g=10N/kg]c水发热功率 880W额定电压 220V储水箱注满水量 2kg 挂烫机净重4kg 轮子与地面接触的总面积12cm 2（1）储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是多少 （2）该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是多少（3）如果发热体每分钟能把25g 水由20℃加热至100℃，在这一过程中水吸收了多少热量发热体产生多少热量【答案】（1）储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是5×104P a ； （2）该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是4A （3）水吸收的热量为8400J ；发热体产生的热量为52800J ． 【解析】试题分析：（1）储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压力：F =G 总=m总g=（2kg+4kg ）×10N/kg=60N，则储水箱注满水后挂烫机对水平地面的学科网压强：24m 1012N 06-⨯==S F P =5×104P a ； （2）由P =UI 可得，挂烫机正常工作时通过发热体的电流：A 4V220W 880===U P I ；（3）水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=×103J/（kg℃）××（100℃﹣20℃）=8400J；发热体产生的热量：Q=W=Pt=880W×60s=52800J．考点：压强的大小及其计算；电功与热量的综合计算．.4.（2014·镇江）如图是一种配有风力发电机和太阳能电池板的新型路灯，路灯的额定功率为，光电池接收太阳光辐射的功率为1kW，吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如下表所示，风能转化为电能的效率为4%，光电池将光能转化为电能的效率为η光．（1）无风的晴天，光照6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10h，则路灯消耗的电能是多少kWh光电池将光能转化为电能的功率η光为多大（2）在有风的晴天，经3h的光照和风吹，路灯可正常工作7h，则当时的风速为多大【答案】（1）无风的晴天，光照6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10h，则路灯消耗的电能是h；光电池将光能转化为电能的功率为20%；（2）在有风的晴天，经3h 的光照和风吹，路灯可正常工作7h，则当时的风速为10m/s．【解析】试题分析：（1）路灯工作t1=10h消耗的电能：W电1=P灯t1=×10h=h；光照t2=6h，光电池接收的太阳能：W光1=P光×t2=1kW×6h=6kWh；光电池将光能转化为电能的效率：η电=hkW6hk2.111••=WWW光电×100%=20%；（2）路灯工作t 3=7h 消耗的电能：W 电2=P 灯t 3=×7h=h；光照t 4=3h ，光电池接收的太阳能：W 光2=P 光×t 4=1kW×3h=3kWh；根据公式η电=光电W W 可知光电池产生的电能：W 电2= W 光2η电=3kWh× 20%=h；风力发电机产生的电能：W 风电=W 电2﹣W 光电=h ﹣h=h ；根据公式η风=，可知消耗的风能：W 风==•=%4h.24kW 0风风电ηW 6kWh ；风的功率为：W t W P k 2h3h6kW 4=•==风，根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为10m/s ．考点： 能源与可持续发展5.（2014·湖州）如图是一盏漂浮在水面的太阳能荷花灯，白天太阳能发电板给电池充满电，晚上电池给LED 灯照明供电。