最新力热电综合计算 力学计算题人教版九年级中考物理专题检测.docx

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最新力热电综合计算力学计算题人教版九年级中考物理专题检测

力、热、电综合计算

1.某电器厂设计了一种具有高、中、低温三个挡位的家用电火锅，该电火锅简化电路图如图T5-1所示，铭牌上的参数如下表所示。

（1）当开关S1断开，S2接a时，该电火锅选用（选填“高温”“中温”或“低温”）挡工作。

（2）当电火锅使用中温挡正常工作时，电路中电流是多大?

接入电路的电热丝的阻值是多少?

（3）用电火锅高温挡在额定电压下烧水7min，电流做了多少功?

若电热丝产生的热量全部被水吸收，在标准大气压下，能使1kg初温为20℃的水温度升高多少摄氏度?

[c水=4.2×103J/（kg·℃）]

图T5-1

额定电压

220V

额定功率

高温挡

880W

中温挡

440W

低温挡

220W

2.节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。

某种型号纯电动汽车的部分参数如下表所示。

假如汽车上只有司机一人，质量为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW·h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。

g取10N/kg，试问：

（1）电动机的工作原理是（选填“电流的磁效应”“磁场对电流的作用”或“电磁感应”）。

电动汽车前进和倒车是通过改变来改变电动机的转动方向的。

（2）电动汽车对水平地面的压强是多少?

（3）电动汽车牵引力所做的功是多大?

（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大?

空车质量

1380kg

最大功率

100kW

轮胎与地面

总接触面积

0.032m2

最高速度

120km/h

电池容量

42kW·h

最大续

行里程

260km

3.风是永不枯竭的能源。

自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。

现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据原理制成的。

为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成如图T5-2甲所示的形状，当风以如图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按

（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。

远海发电机需安装在漂浮式基座上（如图丙），若它们的总质量达11200t，则漂浮式基座的总体积至少为多少?

（海水密度取1.0×103kg/m3）

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1kW·h的电能需要消耗标准煤约0.4kg。

若功率为30000kW的风力发电机组工作24h，相当于替代消耗标准煤的质量为多少?

图T5-2

4.目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。

超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶。

在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容器充电，安全、高效、环保。

假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15t，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107J，能以10m/s的速度保持匀速直线行驶6km，能量利用的效率为90%。

（1）电车发电机的工作原理是。

（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4m2，求公交车对水平地面的压强。

（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少?

（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300V，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大?

（计算结果保留一位小数）

图T5-3

5.小明家的电能表盘如图T5-4所示。

室内安装了60W的电灯6盏，100W的电视机一台，120W的电冰箱一台，1500W的电热水器一台。

（1）试通过计算判断：

小明家的用电器能否同时使用?

（2）小明怀疑他们家最近电费明显增加是使用年限太久的电热水器造成的，为了证实这一点，他对电热水器的实际功率进行了测试：

关闭其他的用电器，给电热水器灌满水，并使它处在加热状态，此时发现电能表的指示灯在9s内就闪烁了30次。

请通过计算说明小明的判断是否正确。

（3）小明家想买一台新的电热水器，他看到有一款电热水器的铭牌如下表，针对该热水器的宣传单上有这样的一段广告：

“……××牌全自动电热水器高效、节能、省时，正常工作时，将80L水升温60℃，仅需2小时……”该广告是否可信?

请用所学的物理知识通过计算加以分析说明。

[c水=4.2×103J/（kg·℃）]

图T5-4

××牌全自动电热水器

额定电压：

220V

频率：

50Hz

额定输入功率：

2kW

额定容量：

100L

额定压强：

0.6MPa

类别：

防触电保护类

6.图T5-5甲为新型风暖浴霸，因其安全性能好、发热柔和，深受大家喜爱。

它是利用电动机鼓动空气流动，通过加热元件加热冷空气带动室内升温。

图乙是某型号风暖浴霸的简化电路图，其发热元件是两根阻值不变的电热丝R1、R2，主要参数如下表所示。

（1）开关均闭合，求浴霸正常工作时的干路电流是多少?

（2）正常工作时，求R1的阻值是多少?

（3）当实际电压为200V时，求R2的实际功率是多少?

（4）浴霸正常工作时，使容积为20m3的房间空气温度升高20℃，求室内空气吸收的热量是多少?

[ρ空气取1.2kg/m3，c空气取1.0×103J/（kg·℃），不考虑其他因素的影响]

图T5-5

项目

额定电

压/V

R1额定

功率/W

R2额定

功率/W

电动机

功率/W

适用面

积/m2

参数

220

1936

968

44

10

7.哈罗单车进入淮安给淮安市民出行与锻炼身体带来方便，如图T5-6所示是某用户骑行锻炼后的信息，根据图中提供信息回答下列问题：

（1）本次骑行时间s，全程的平均速度大约为m/s。

（保留两位小数） 

（2）全程骑行人消耗的能量是多少?

做功的功率是多少（结果保留到整数）?

（信息快递：

1kCal=4200J）

（3）本次骑行相当于燃烧人体脂肪的质量为多少?

（人体脂肪热值q=4×107J/kg）

图T5-6

【参考答案】

1.解：

（1）低温

（2）根据P=UI得：

中温挡工作时的电流I中=

=

=2A。

此时接入电路的电热丝电阻R=

=

=110Ω。

（3）电火锅高温挡在额定电压下烧水7min电流做的功

W=P高t=880W×7×60s=3.696×105J。

由题知，电热丝产生的热量全部被水吸收，则有

Q吸=W=3.696×105J，

由Q=cmΔt可得：

水升高的温度

Δt=

=

=88℃，

则此时水温t=t0+Δt=20℃+88℃=108℃，

而标准大气压下水的沸点为100℃，不可能达到108℃，说明此时水已经沸腾，

则水实际升高的温度Δt'=t'-t0=100℃-20℃=80℃。

2.解：

（1）磁场对电流的作用电流方向

（2）电动汽车对水平地面的压力为

F=G总=（m1+m2）g=（1380kg+60kg）×10N/kg=1.44×104N；

电动汽车对地面的压强为

p=

=

=4.5×105Pa。

（3）电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。

则电动汽车受到的牵引力为

F牵=f=0.05G总=0.05×1.44×104N=720N，

则电动车行驶36km，牵引力做的功为

W=F牵s=720N×36×103m=2.592×107J。

（4）汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，消耗的电能W电=9kW·h=3.24×107J，

则电动汽车电能转化为机械能的效率

η=

=

=80%。

3.解：

（1）电磁感应顺时针

（2）因为漂浮时浮力等于重力，所以发电装置总体所受浮力

F浮=G=mg=1.12×107kg×10N/kg=1.12×108N，

根据F浮=ρ液gV排可得，漂浮式基座的总体积至少为

V排=

=

=1.12×104m3。

（3）根据P=

可得，功率为30000kW的风力发电机组工作24h做的功

W=Pt=30000kW×24h=7.2×105kW·h，

则替代消耗标准煤的质量

m'=0.4kg/（kW·h）×7.2×105kW·h=2.88×105kg=288t。

4.解：

（1）电磁感应

（2）公交车对水平地面的压力

F=G=mg=15×103kg×10N/kg=1.5×105N，

公交车对水平地面的压强

p=

=

=3.75×105Pa。

（3）牵引力做功

W=W总η=2×107J×90%=1.8×107J，

牵引力F=

=

=3×103N。

（4）公交车运行时间t=

=

=600s，

由W=UIt得工作电路电流I=

=

≈111.1A。

5.解：

（1）小明家中用电器同时工作时的总功率

P总=60W×6+100W+120W+1500W=2080W，

电能表能承受的最大电功率为

P=UI=220V×20A=4400W>2080W，

所以小明家的用电器能同时使用。

（2）9s内该电热水器消耗的电能

W=

=0.01kW·h；

则该电热水器的实际耗电功率P实=

=

=4kW=4000W，明显超过了它的额定功率1500W，所以小明的判断是正确的。

（3）80L水升温60℃吸收的热量

Q吸=c水m水Δt=c水ρ水V水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×1.0×103kg/m3×80×10-3m3×60℃=2.016×107J。

若电热水器放出的热量全部被水吸收，则电热水器对水加热的功率为

P电=

=

=2800W，

所以该热水器的功率至少应该是2800W，而热水器的额定输入功率为2kW，该广告不可信。

6.解：

（1）由题图可知，当开关均闭合时，R1、R2和电动机并联，同时正常工作，电路总功率为

P=P1+P2+P3=1936W+968W+44W=2948W，

则干路电流为I=

=

=13.4A。

（2）由P=

可得，正常工作时R1的阻值为

R1=

=

=25W。

（3）由P=

可得，R2的阻值为R2=

=

=50W，

当实际电压为200V时，R2的实际功率为

P2'=

=

=800W。

（4）室内空气的质量

m=ρ空气V=1.2kg/m3×20m3=24kg，

室内空气吸收的热量

Q吸=c空气mΔt=1.0×103J/（kg·℃）×24kg×20℃=4.8×105J。

7.解：

（1）9442.22

（2）全程骑行人消耗的能量

Q=128kCal×4200J/kCal=5.376×105J。

做功的功率P=

=

=

≈569W。

（3）相当于燃烧人体的脂肪质量为m=

=

=1.344×10-2kg=13.44g。