最新中考物理综合计算题力热电

初中物理中考压轴题训练一力学综合题1.如图所示，一个质量为60 kg，底面积为0.1m2的物体，通过滑轮组在25N拉力作用下做匀速直线运动，已知物体受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍求：（1）在图上作出物体对水平地面的压力的示意图（2）物体所受的重力是多少？（3）物体静止时对水平地面的压强是多少？（4）该滑轮组的机械效率是多少？2.底面积为0.4m2的大木箱原放在水平地面上，现某人用小车将它从斜面底端匀速推上斜面顶端，整个过程用时10s，已知木箱重400N，人重600N，人对木箱的推力为75N，斜面长为4m，斜面高为0.5m，求：（1）木箱对水平地面的压力（2）木箱沿斜面向上的速度（3）人对木箱做的有用功（4）这种情况下的机械效率3.某公寓楼高40m，完成此建筑需要浇注钢筋混凝土10 4m3,还需要其它建筑材料 3.5×104t，（已知混凝土的密度为 2.5×103kg/m3）（1）要从地面向楼顶提供自来水，加压设备至少需要给水施加多大的压强？（2）若每天把120m3的水从地面送到楼顶，每天至少对水做多少功？（3）测量表明，该楼的地基所承受的压强不得超过 1.2×106pa，若房基与地面的接触面积为1×103m2，则此大楼另外添加的装饰材料，各种设备等物质及进出大楼的人员总质量不得超过多少？4.有一圆柱体浸入深度h(cm) 0 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8 6 个弹簧测力计示数F（N） 3 2.85 2.70 2.55 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 测力计挂着一个实心圆柱体，当圆柱体逐渐浸入装有水的圆柱形烧杯过程中（如图所示），观察弹簧测力计的示数变化如下表所示试根据表中所给条件求：（1）当圆柱体浸入深度为0.3m时其底部所受的压强（2）圆柱体的质量（3）圆柱体的密度5.汽车是我们熟悉的交通工具，一些单位为了降自重15t 低运营成本肆意超载，造成路面损坏。

《力、热、电》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，R2=1 kΩ，求传送带匀速运输产品过程中1 min内光敏电阻R1消耗的电能.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，R0= U R0/I1=（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I2=U/R=6 V/（30 Ω＋45 Ω）=0.08 A，R aP= U aP/I2= 0.8 V/0.08 A= 10 Ω，R1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 s2.（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 G h， 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 ′1 20 Ω/40 cm=R ′1/24 cm, R ′1=12 Ω I ′=U/R =8 V/（60 Ω+12 Ω）=0.11 A. （4）I ＞0.3 A U/(R ′1+R)＞0.3 A 8 V/(12 Ω+R )＞0.3 A R ＜14.67 Ω I ≤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 W 1530=2 A=2000 mA AmAhm 20002000=1 h（3）克服阻力做的功：W=UIt =15 V ×2 000 mAh ×10%×40%=4 320 J s=F W =NJ 204320=216 m 6.（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 Ω R=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 =AV 03.03=100 Ω R 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 g 8.(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 m L 2=vt 2=1 m/s ×0.2 s=0.2 m F 压=G=mg =0.8 kg ×10 N/kg=8 N p=F 压/S =8 N/0.01m 2=800 Pa(3)在0~0.2 s 内,I 1=2×10-3A U 2=I 1R 2=2×10-3 A ×103 Ω=2 V U 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=1×10-3A U 3=I 2R 2=1×10-3 A ×102 Ω=1 V U 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.题型之二 电、热综合题该题型一般以电热器为载体，利用电流的热效应给水等物质加热.焦耳定律是试题考查的重要知识点，能量转化方向是试题的热点.热能发电则是试题的另一个侧面.（2014·东营）无内胆饮水机——管线机的电路原理如图，电热丝R 1、R 0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态（“断开”或“闭合”），可以选择出温水或开水.该管线机的额定电压是220 V，开水加热电功率是2 200 W，温水加热电功率是1 100 W.已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃），水的密度=1×103 kg/m3，g取10 N/kg.求：（1）“温、开水选择开关”的状态和出温水、开水的对应关系如何？（2）饮水机正常工作，出开水时电热丝中的电流是多少？电热丝R0的电阻是多少？（3）现在需要100 ℃的开水500 ml，已知水的初温是20 ℃，水需要吸收多少热量？如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多少时间？点拨：电热器连入电阻越大，其功率越小，档位越低；电热器连入电阻越小，其功率越大，档位越高.1.（2014·安徽）某太阳能热水器装有100 kg、初温为20 ℃的冷水，经过一天的太阳照射，水温升高到65 ℃，则这些水吸收的热量等于完全燃烧多少体积的天然气所放出的热量？假如用功率为2 kW的电热水器产生同样多的热量，则通电的时间为多少秒？［已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）、天然气的热值4.2×107J/m3］2.（2014·广安）6月5日是世界环境日，低碳排放，保护地球是当今世界的主题，如何合理利用和开发能源，提高能源的利用率，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题.（1）在能源家庭中，风能、太阳能、水能都同属于___________（填“可再生”或“不可再生”）能源，它们的开发和利用可以减少大量化石能源的生产和消费所导致的生态破坏与严重环境污染.（2）为实现减排目标，国家大力推广风力、水力发电.如图是我国西部某处风力发电场的壮观画面.假如装机总功率4.2×106 kW的风电场项目全部建成后，所有机组发电1 h，可提供多少千瓦时电能？若这些电能全部转化为水的内能，那么可以把多少质量的水从28 ℃加热至沸腾（标准大气压下）？［c水=4.2×103 J/（kg·℃）］3.（2014·衡阳）如图甲所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热膜.使用时，镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于成像，下表是该防雾镜的相关数据：面积大小110 dm2（1）求防雾镜正常工作时的电流.（2）经测试，在-10 ℃环境下.正常工作400 s 使平面镜的平均温度升高了40 ℃，求电热膜给平面镜的加热效率.［玻璃的比热容为0.75×103J/（kg ·℃）］（3）如图乙所示，小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器，能使电热极的功率在原功率的25%～100%之间变化，以满足不同季节使用的需要.请求出R 的最大阻值.4.（2014·济宁）小梦家新买了一口电饭锅，如图甲所示.通过查看说明书，发现电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态.图乙是电饭锅的电路图，R 1是电阻，R 2是加热用的电热丝.（1）自动开关S 接通或断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由.（2）要是R 2在保温状态下的功率是加热状态下的 1/25，R 1与R 2应满足什么关系？ （3）“母亲节”到了，小梦想为妈妈准备泡脚水，由于水温较低，小梦先从盛有5 kg 水的桶中取出2 kg 水倒入电饭锅中加热4 min 后，将水倒回水桶中，经过测量桶中水温升高了20 ℃（整个过程不计能量损失）.请计算R 2的阻值.5.（2013·吉林）甲图是用来焊接自来水管的塑料热熔器.通电后，加热头发热，使需接上的塑料水管的两头熔化，将它们对接、紧压在一起，冷却后，就可以拼成一根水管了.其电路部分如图乙所示，S 2为温控开关，S 1是手控开关. ND 为指示灯，R 1是限流电阻，R 2和R 3均为加热电阻.下表是它的技术参数.镜子质量 1.1 kg 额定电压 220 V 额定功率1 W/dm 2产品名称便携自动控温式PPR/PP-R塑料管材 型号 20-32 MM （配Ф20、Ф25、Ф32模头）环境温度 -20 ℃～50 ℃ 相对湿度 45%～95% 额定电压 220 V 加热头温度 260 ±5 ℃功率 加热：1 000 W ，保温：250 W安全指标绝缘电阻不小于1 M Ω（1）请说出加热和保温状态下，开关S 1和S 2所处的状态. （2）求出R 2的电阻值.（3）若熔化1 kg 的PVC 塑料需要吸收106J 热量，某次熔接时要需熔化80 g 的PVC ，则正常情况下至少要加热多长时间？（4）在设计时，若指示灯ND 可在“3 V 0.3 A ”普通灯泡和“3 V 10 mA ”的发光二极管中．任选一种，你认为选哪一种比较合适，请说明理由.6.（2013·黄冈）电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度.下表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R 1、R 2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S 为旋转型开关，实现关、低、高档的转换.则：(1)若加热前水温为20 ℃，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？［不计热损失，c 水=4.2×103J/(kg ·℃)，结果保留两位小数］ (2)加湿器在低档时的发热功率.(3)对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议.7.（2013·临沂）用豆浆机制作豆浆的过程是：按合适的比例把豆料、清水放入豆浆机中、 经过预热、打浆、加热等程序，即可制成熟豆浆.某豆浆机的参数如下表：型号 额定电压 额定频率 打浆功率 加（预） 热功率 容量 SYL-624220 V50 Hz200 W1 100 W2 000 mL一次打浆要向豆浆机中加入黄豆和清水共1.5 kg ，需13 min 完成加工过程，其工作信息如图所示.请解答下列问题：额定电压 220 V 额定最大发热功率400 W 水箱容积 4 L 适用面积40～60 m 2（1）根据工作信息图可知从第6 min 至第9 min 为第一段加热过程，求这段过程中豆浆吸收的热量是多少?［ c 豆浆=4.0×103J/(kg ·℃)］（2）豆浆机正常工作完成一次豆浆制作，共消耗多少电能？题型之二电、热综合题例2（1）当选择开关闭合时，电阻R1短路，电路中的总电阻小，由公式P=U 2/R 可知，电热器的功率大，出开水.当选择开关断开时，电阻R 1、R 0串联，电路中的总电阻大，由公式P=U 2/R 可知，电热器的功率小，出温水. （2）出开水时，电热丝中的电流 I 开=P 开/U =2 200 W/220 V=10 A ， 电热丝R 0=U/I 开=220 V/10 A=22 Ω.（3）水吸收的热量Q 吸= cm Δt =4.2×103 J/（kg ·℃）×500×10-6×1×103 kg ×（100 ℃－20 ℃）=1.68×105J ， 产生这些热量所需的电能W=Q 吸/η=168 000 J/80%=2.1×105 J ， 饮水机工作时间t=W/P =2.1×105 J/2 200 W=95.5 s. 针对训练1.水吸收的热量Q 吸= cm Δt =4.2×103 J/（kg ·℃）×100 kg ×（65 ℃－20 ℃）=1.89×107J天然气的体积V=Q 放/q=Q 吸/q =1.89×107 J/（4.2×107 J/m3）=0.45 m3电热器工作时间t=W/P= Q 吸/P =1.89×107J/2 kW=9 450 s 2.（1）可再生 （2）（2）W=Pt =4.2×106 kW ×1 h=W=Pt =4.2×106 kW ·hm=Q/（c Δt ）= W/（c Δt ）=4.2×106×3.6×106J/［4.2×103J/（kg ·℃）×（100 ℃－28 ℃）］=5×107kg3.（1）防雾镜的功率P=1W/dm 2×110 dm 2=110 W. 防雾镜正常工作时的电流 I=P/U=110 W/220 V=0.5 A.（2）平面镜吸热Q 吸=cm 镜(t-t 0)=0.75×103 J/（kg ·℃）×1.1 kg ×［40 ℃-（－10 ℃）］=4.125×104J. 防雾镜消耗的电能W=Pt =110 W ×400 s=4.4×104 J. 防雾镜的效率η=Q 吸/W =4.125×104 J/（4.4×104 J ）=93.75%.（3）电热膜的电阻为R 0=U 2/P=（220 V ）2/110 W=440 Ω， 当R 的阻值最大时，通过电热膜的电流最小， 此时电热膜的功率最小，应为 110 W ×25%=27.5 W; 此时通过它的电流：I 小=R P 最小= 4405.27W=0.25 A,电路中的总电阻为R 总=U/I 小=220 V/0.25 A=880 Ω,变阻器的最大阻值为R=R 总-R 0=880 Ω-440 Ω=440 Ω.4.（1）自动开关断开时R 1和R 2串联，此时电饭锅的功率P 1=U 2/(R 1+R 2);自动开关闭合时R 1被短路，电路中只有R2，此时电板锅的功率P 2=U 2/R 2,因为P 1＜P 2,所以自动开关断开时是保温状态，自动开关闭合时是加热状态.（2）由题意可知： [U/(R 1+R 2)]2×R 2=U 2/R 2×1/25, 化简得R 1=4R 2.（3）不计热损失时，桶中吸收的热量等于加热时R 2放出的热量，所以Q=W ， cm Δt=U 2t/R 2 R 2=U 2t/ cm Δt =(220 V)2×4×60 s/4.2×103 J(kg ·℃)×5 kg ×20 ℃ =27.657 Ω.5.（1）保温状态下，开关S 1闭合，开关S 2断开，R 2与R 3串联；加热状态下，开关S 1、S 2均闭合，思路中只有加热电阻R 3工作.（2）R 3=U 2/P 1=（220 V ）2/1 000 W= 48.4 Ω R 总=U 2/P 2=（220 V ）2/250 W=193.6 Ω R 2= R 总－R 3=193.6 Ω－48.4 Ω=145.2 Ω （3）熔化80 g 的PVC 需要吸收的热量 Q =106 J ×80/1 000=8×104 J 加热时间t=W/P 1=Q/P 1=8×104 J/1 000 W=80 s（4）若选用普通灯泡，则指示灯电路消耗的功率 P 1=UI 1=220 V ×0.3 A=66 W若选用发光二极管，则指示灯电路消耗的功率 P 2=UI 2=220 V ×0.01 A=2.2 WP 1大于P 2，故选用发光二极管较好. 6.（1）不计热损失，有Q1=Q2P 1t= c 水m(t 2-t 1)400 W ×3×60 s=4.2×103J/(kg ·℃)× m ×(100 ℃-20 ℃) m ≈0.21 kg（2）电热加湿器在高档时，R 2被短路，电路中只有R 1,有P 1=U 2/R 1 电热加湿器在低档时，R 1和R 2串联，总电阻R=2R 1，有P 2=U 2/2R 1则P 2/P 1=R 1/2R 1=0.5,P2=0.5×400 W=200 W（3）可以降低电热槽内气压7.（1）Q= c 豆浆m Δt =4.0×103 J/（kg · ℃）×1.5 kg ×（100 ℃－70 ℃）=1.8×105J （2）一次制作过程需13 min ，其中加热时间为11 min ，打浆时间为2 min ，则：W= P 1 t 1＋P 2 t 2=1 100 W ×11×60 s ＋200 W ×2×60 s=7.5×105J.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=Fs 、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/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×1047.5×104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5×107 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？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=Qη，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1.6×104 N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 m2，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m3的水温度升高50 ℃.［水的比热容c水=4.2×103 J/（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2.0×105W.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/kg3.（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/m 3，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9.2×103N.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=4.6×107J/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160kW ·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应距离（汽车在正常反应时间内通过的距离）的表格： 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115 min ，速度大小172 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=5×1011J.（2）由表格可知，飞机以400 m/s 的速度巡航时，受到的阻力f 1=4.8×104N ，可见其输出功率P 1=F 1v 1=f 1v 1=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题型之四力、热、电综合题该题型一般以生产生活中的设备为载体，从力、热、电的角度，设置并列式或递进式的问题，利用表格和铭牌提供信息，知识跨度大，综合性强，难度高.解题过程中，应结合题中条件，联系对应的物理模型，选择恰当的公式分析求解.（2014·潍坊）小明家的电热水壶具有自动加水和加热两种功能.其装置如图所示，烧水时，先按一下加水按钮，自吸泵把水从水桶抽到壶内，当壶内水位达到规定容量时，自吸泵自动停止抽水；再按一下加热按钮，加热装置将对壶内的水加热，当水沸腾时，加热装置自动停止加热，已知水的比热容c水=4.2×103 J/（kg·℃），水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，电热水壶的铭牌数据如表.产品型号BH-X22额定电压220 V频率50 Hz加热功率 1 200 W容量 1.2 L（1）如果自吸泵抽水效率为60%，求自吸泵将1.2 L水提升0.5 m消耗的电能.（2）电热水壶正常工作时，把1.2 L水从20 ℃加热到100 ℃用的时间是6 min，求电热水壶的热效率.点拨：解题时应注意能量的转化方向.题中，自吸泵抽水，电能转化为机械能，有W电η1=W机；电热水壶烧水时，电能转化为热能，有W电η2=W热.1.奥运场馆“鸟巢”的主体钢结构质量为4.2×105 kg，靠自身的24根钢柱支撑.已知c水=4.2×103 J/（kg·℃），g取10 N/kg.（1）若每根钢柱的横截面积为1.5 m2，则平均每根柱子承受的压强有多大？（2）若功率为1 000 kW的太阳能供电系统为“水立方”连续工作5 h，可得到多少焦耳的电能？如果这些电能有42%转化为水的内能，可使游泳池里200 t的水温度升高多少℃？2.爸爸买了一个水族箱，箱内装有55 cm深的水.打开装饰用照明灯后，显得水清草碧，特别美丽.水族箱的铭牌如表所示.求：***牌水族箱。

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57力热电计算类综合应用题1.小军同学周末和家人驾驶越野汽车去郊游，车和人的总质量为2.4t，他们先在一段可近似看成水平直线的柏油路上匀速行驶50km，用时50min，消耗汽油5kg。

假设此过程汽车所受阻力恒为车和人总重的0.1倍。

然后他们又以相同功率，继续在一段可近似看成水直线的沙土路上，以25km/h 的速度匀速行驶12min 后到达目的地。

已知汽油的热值为74.610J/kg 。

求：（1）汽车在柏油路上匀速行驶时速度的大小；（2）汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率；（3）汽车在沙土路上匀速行驶时受到阻力的大小。

【答案】（1）60km/h；（2）52.2%；（3）35.7610N【解析】（1）汽车在柏油路上匀速行驶时的速度50km 60km/h 50h 60s v t （2）由题意可知，汽车在匀速行驶过受到的阻力恒为车和人总重的0.1倍，因此阻力大小为330.10.1 2.41010N/kg 2.410Nf G kg 总匀速行驶时，阻力与牵引力是一对平衡力，故32.410NF f 汽车行驶时，发动机做功3382.410N 5010m 1.210JW Fs 有用该过程中消耗了汽油5kg，汽油完全燃烧放出的热量为785kg 4.610J/kg 2.310JQ mq 放汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率881.210J 100%52.2%2.310JW W 有用总（3）汽车在柏油路上行驶时发动机的功率为841.210J 410W 5060sW P t由题意可知，汽车在沙土路上行驶的功率与柏油路相同，匀速行驶时汽车受到的阻力与牵引椅是一对平衡力，大小相等，则由W Fs P Fv t t可知43410W 5.7610N 25m/s 3.6P f F v 答：（1）汽车在柏油路上匀速行驶时速度为60km/h；（2）汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率为52.2%；（3）汽车在沙土路上匀速行驶时受到的阻力为35.7610N 。

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15 力热电 力电热综合计算 2023年中考物理计算题专题提升培优练学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、计算题1．如图所示是我国自主研发的新能源汽车，正在由充电桩进行充电。

该充电桩额定输出电压为500V ，额定输出电流为20A 。

该电动汽车的电源由8000节电池组成，电池总质量为400kg ，该电池的能量密度为0.20kW·h/kg （能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值），汽车每行驶100km 的耗电量为20kW·h 。

求：（1）充电桩的额定输出功率是多少千瓦？（2）该汽车电池一次能够储存的最大电能？将汽车电池从完全没电充电至充满，需要多少小时？（3）若汽车以20m/s 的速度在水平路面上匀速行驶100km 的过程中，受到的平均阻力是360N ，则该过程中汽车将电能转化为机械能的效率是多大？2．一个力敏电阻通过“轻质细杆”与圆柱形物体A 连接，力敏电阻所在电路图如图甲虚线框所示，其中电源电压为12V ，R 2为定值电阻。

已知力敏电阻R 1的阻值与所受力大小之间的关系如图乙所示。

现将物体A 浸没在一个装水的圆柱形容器中。

然后打开阀门K ，开始缓慢放水，在A 开始露出水面到A 完全离开水面的过程中，发现电流先增大后减小，且此过程中电流表最大示数为I 1=0.6A ；当物体A 一半体积浸入水中时，电流为I 2=0.4A ；物体A 完全离开水面后，电流表示数I 3=0.2A 。

（串联电路中12R R R =+总，细杆足够长、质量忽略不计，g 取10N/kg ）求（1）R 2的阻值；（2）物体A 的重力；（3）物体A 可能的密度值。

3．小雷同学为探究水流对不同形状物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图甲所示。

电源电压保持3V 不变，电流表量程为0～0.6A ．粗细均匀的电阻丝MN 全长10cm ，总电阻为10Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比，水平光滑杆AB 上套有弹簧，弹簧每受到1N 的拉力伸长1cm ，弹簧左端固定，右端连接有滑块，滑块与滑片P 、物体Q 通过硬杆相连，且滑块滑至B 点则刚好被挡住，此时滑片P 刚好与N 端相接。

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。

2024四川中考物理二轮重难题型精讲专题九力电热综合计算考向1力热1.某款油电混合动力小汽车，具有省油、能量利用率高等特点，其相关信息如下表．在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶170 km，共消耗汽油10 L．测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，此时，内燃机和电动机共同驱动车辆前进．之后，工作人员又进行了制动测试，描绘出了制动距离(从刹车开始到车停止的距离)与制动时的速度关系图像，如图所示．(1)由图像可知，车速越________，制动距离越长．(2)该车空载静止时，对水平地面的压强是多少？(g取10 N/kg)第1题图(3)在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为1 000 N，牵引力做的功是多少？(4)在水平道路中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为53%，此过程最终使蓄电池增加了多少能量？(忽略蓄电池和电动机的热损失，ρ汽油取0.7×103 kg/m3，q汽油＝4.6×107 J/kg)考向2力电2.某同学设计了一个利用如图甲所示的电路来测量海水的深度，其中R1＝2 Ω是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图乙所示，电源电压保持6 V不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中，放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为0.02 m2的面承受海水压力．(设海水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)第2题图(1)当电流表示数为0.2 A时，求压敏电阻R2的阻值；(2)如图乙所示，当压敏电阻R2的阻值为20 Ω时，求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强；(3)若电流的最大测量值为0.6 A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？3.为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置．如图，水箱高为1 m, 容积为0.8 m3.在空水箱底部竖直放置一重5 N的长方体，长方体高为1 m、底面积为0.02 m2，上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触，此时压敏电阻受到的压力为零．压敏电阻R的阻值随压力F的增大而减小，部分数据如下表．控制电路电源电压U＝12 V，定值电阻R0为保护电阻．当控制电路的电流I≥0.5 A时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开，水泵停止给储水箱抽水(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)．第3题图(1)若水泵的额定功率为440 W，正常工作时通过的电流是多少？(2)要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作，R0应为多少？(3)从水箱顶部给空水箱注满水的过程中，水的重力所做的功是多少？考向3力电热4.小红从赤峰到宁城，选择了尾气零排放的G8208次列车．经查询赤峰到宁城高铁运行里程约100 km，运行时间约30 min.若该列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.7×105 N，供电电路输入列车的电功率恒为2×107 W．请你根据以上信息，解决下列问题：(1)从赤峰站到宁城站段列车消耗的电能．(2)求该列车从赤峰站至宁城站将电能转化为机械能的效率．5.在2021年广州新能源汽车展览会上，各款车型争奇斗艳，参展的新能源汽车大部分为电动汽车．下表为某款电动汽车的参数，请完成下面的计算：(g取10 N/kg)(1)电动汽车的重力为多少？(2)电动汽车空载静止在水平地面上时，对地面的压强多大？(3)若电动机工作时把80%的电能转化为机械能，电动汽车在额定功率下以72 km/h匀速行驶时，所受平均阻力是多少？(4)若普通汽车行驶时平均阻力与电动汽车相同，汽油燃烧的能量转化为机械能的效率为20%.普通汽车以72 km/h的速度匀速行驶80 km，需要消耗多少千克汽油？(汽油的热值是4.8×107 J/kg)参考答案1. (1)大 (2)1.25×105 Pa (3)1.7×108 J (4)6.6×105 J2. (1)28 Ω (2)2×106 Pa 解：(3)当电流表的示数I ′＝0.6 A 时，使用此方法能测出海水的深度最大，此时电路的总电阻R 总′＝U I ′＝6 V 0.6 A＝10 Ω 此时压敏电阻的阻值R 2′＝R 总′－R 1＝10 Ω－2 Ω＝8 Ω由图乙可知，压敏电阻受到的压力F ′＝10×104 N此时压敏电阻R 2所在深度处的海水压强p ′＝F ′S ＝10×104 N 0.02 m 2＝5×106 Pa 由p ＝ρgh 可得，使用此方法能测出海水的最大深度h ＝p ′ρ水g ＝5×106 Pa 1.0×103 kg/m 3×10 N/kg＝500 m 3. (1)2 A (2)10 Ω (3)3 900 J 4. (1)3.6×1010 J (2)75%5. 解：(1)电动汽车的重力G ＝mg ＝960 kg ×10 N/kg ＝9 600 N(2)电动汽车空载静止在水平地面上时，对地面的压力F ＝G ＝9 600 N 受力面积S ＝200 cm 2×4＝800 cm 2＝8×10－2 m 2则电动汽车静止时对地面的压强p ＝F S ＝9 600 N 8×10－2 m 2＝1.2×105 Pa (3)电动机工作时的功率P 电＝UI ＝150 V ×80 A ＝1.2×104 W由η＝P 牵P 电×100%可得，牵引力的功率P 牵＝P 电η＝1.2×104 W ×80%＝9 600 W 电动汽车行驶的速度v ＝72 km/h ＝20 m/s因电动汽车以额定功率匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以，由P ＝W t ＝Fs t ＝Fv 可得，所受平均阻力f ＝F ′＝P 牵v ＝9 600 W 20 m/s＝480 N (4)在额定功率下匀速行驶80 km ，牵引力做的功W ′＝F ′s ＝480 N ×80×103 m ＝3.84×107 J由η＝W Q 放×100%可得，需要汽油完全燃烧释放的热量Q 放＝W ′η′＝3.84×107 J 20%＝1.92×108 J 由Q 放＝mq 可得，需要燃烧汽油的质量m ＝Q 放q 汽油＝1.92×108 J 4.8×107 J/kg＝4 kg。

专题4.2 初中热电综合计算题知识回顾解决热电综合计算题一般涉及到的物理公式包括物体吸热公式、放热公式、热值公式、热效率公式、电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有热平衡思想、串联电路特点、欧姆定律、焦耳定律等。

典例突破【例题1】（2019齐齐哈尔）如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110Ω，M是电动机。

开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风；当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，此时空调扇的总功率为1100W．已知：电源电压为220V，c冰＝2.1×103J/（kg•℃）。

求：（1）吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低，若冰袋内冰的质量为lkg，温度从﹣16℃升高到一6℃时，冰从周围吸收的热量是多少？（2）吹冷风时，电动机正常工作1h消耗的电能为0.11kW•h，此时通过电动机的电流是多少？（3）吹热风时，R2的电阻是多少？【答案】（1）吹冷风时，冰从周围吸收的热量是2.1×104J；（2）吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A；（3）吹热风时，R2的电阻是88Ω。

【解析】（1）冰吸收的热量为：Q吸＝c冰m冰△t＝2.1×103J/（kg•℃）×1kg×[﹣6℃﹣（﹣16℃）]＝2.1×104J；（2）开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风，此时只有电动机工作，由W＝UIt可得，通过电动机的电流为：I冷＝＝＝0.5A；（3）电动机的功率为：P电动机＝＝＝0.11kW＝110W，当S2接3、4时吹热风，此时电动机、R1、R2并联，因并联电路各支路两端的电压相等，则R1消耗的功率：P1＝＝＝440W，已知此时空调扇的总功率为1100W，则消耗R2的功率为：P2＝P﹣P电动机﹣P1＝1100W﹣110W﹣440W＝550W，由P＝可得，R2的阻值为：R2＝＝＝88Ω。

2023年中考物理压轴题：力、热、电综合计算题目：某物理实验室利用不同材料制作了三种杆状物体A、B、C，并将它们分别暴露在相同外界温度下。

已知A杆的材料导热系数为5 W/(m·K)，长度为2 m，截面积为0.01m^2；B杆的材料导热系数为10 W/(m·K)，长度为3 m，截面积为0.02 m^2；C杆的材料导热系数为15 W/(m·K)，长度为4 m，截面积为0.03 m^2。

1. 如果A杆的一端与温度为100 °C的热源接触，另一端与温度为20 °C的冷源接触，求A杆两端的温度差。

2. 如果B杆同样被一个端点与温度为100 °C的热源接触、另一个端点与温度为20 °C 的冷源接触，求B杆两端的温度差。

3. 当C杆受到电压为10 V的电源驱动后，在长度为2 m的部分电流为5 A，在长度为1 m的部分电流为3 A。

已知杆的电阻率为0.02 Ω·m，求C杆两端的电压差。

解答：1. 根据导热的基本公式，可以得到A杆的导热方程：Q = k·A·(ΔT/Δx)·Δt其中，Q为热量，k为导热系数，A为截面积，ΔT为温差，Δx为长度，Δt为时间。

将已知数据代入公式中，可得：Q = 5·(0.01)·(ΔT/2)·Δt即：ΔT = (Q·2)/(0.01·5·Δt)若温度差为ΔT1，代入已知数据，可得：ΔT1 = (100 - 20) °C = 80 °C = 80 K代入公式中，可得：ΔT1 = (Q1·2)/(0.01·5·Δt) 即：80 = (Q1·2)/(0.01·5·Δt)解得：Q1 = 0.01·5·80·Δt = 40 Δt所以，A杆两端的温度差为40 Δt。