力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)地綜合計(jì)算(壓軸題)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)專題 27力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)的綜合計(jì)算一、計(jì)算題1. 小麗家新買了一臺(tái)電熱水器，下表是該熱水器的一些技術(shù)參數(shù)型號(hào)FED H50額定電壓220V最大水量50L額定功率2000W現(xiàn)將水箱中裝滿水，通電后正常工作40mi n，水溫從 25上升到 45，求：（ 1）此過(guò)程中水所吸收的熱量；（ 2）熱水器中電熱絲的電阻；（ 3）熱水器的效率2. 混合動(dòng)力汽車是一種新型汽車，它有兩種動(dòng)力系統(tǒng)。汽車加速，汽油機(jī)提供的動(dòng)力不足時(shí)，蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使汽車加速更快；汽車減速，汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，由蓄電池貯存起來(lái)，減少能量的浪費(fèi)。兩種動(dòng)力系統(tǒng)也可以獨(dú)立工作，只有汽油機(jī)工作時(shí)，與一般的汽車相同；只使用電

2、力時(shí)，由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。右表是國(guó)產(chǎn)某混合動(dòng)力汽車蓄電池的銘牌，其中電池容量是蓄電池貯存的最大電能。該汽車勻速行駛時(shí)受到的阻力為 720N。求：（ 1）在家庭電路中對(duì)放電完畢的蓄電池充滿電要多長(zhǎng)時(shí)間？（ 2）僅由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，汽車勻速持續(xù)行駛的最大距離是多少？不考慮電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能時(shí)能量的損失。（ 3）僅由汽油機(jī)提供動(dòng)力，汽車勻速行駛每百公里的油耗是多少升？假設(shè)汽車受到的阻力不變，汽油的熱值為 3.0 × 107J/ L （即焦耳 / 升），汽油機(jī)的效率為24%。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)3. 如圖所示為某品牌蒸汽掛燙機(jī)，為了便于移動(dòng)，它底部裝有四個(gè)輪子其工作原理是：底部的儲(chǔ)水箱注滿水后，水通

3、過(guò)進(jìn)水閥門流到發(fā)熱體迅速沸騰，并變成灼熱的水蒸氣，不斷噴向衣物，軟化衣物纖維下表是這種蒸汽掛燙機(jī)的部分參數(shù)g=10N/kg ， C 水 =4.2 × 103J/ （kg? ），g=10N/kg發(fā)熱功率880W額定電壓220V儲(chǔ)水箱注滿水量2kg掛燙機(jī)凈重4kg輪子與地面接觸的總面積12cm2（ 1）儲(chǔ)水箱注滿水后掛燙機(jī)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多少？（ 2）該蒸汽掛燙機(jī)正常工作時(shí)通過(guò)發(fā)熱體的電流是多少？（ 3）如果發(fā)熱體每分鐘能把 25g 水由 20加熱至 100，在這一過(guò)程中水吸收了多少熱量？發(fā)熱體產(chǎn)生多少熱量4. 如圖是一種配有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12

4、kW，光電池接收太陽(yáng)光輻射的功率為1kW，吹向風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系如下表所示，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)率為 4%，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為光風(fēng)速（ m/s ） 2468101216風(fēng)功率（ W） 151254201000200033758000（ 1）無(wú)風(fēng)的晴天，光照6h，太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是多少kW? h？光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的功率光為多大？（ 2）在有風(fēng)的晴天，經(jīng)3h 的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7h，則當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為多大？5. 如圖是一盞漂浮在水面的太陽(yáng)能荷花燈，白天太陽(yáng)能發(fā)電板給電池充滿電， 晚上電池給 L

5、ED燈照明供電。該燈的銘牌上標(biāo)有“ 6V 0.3W”字樣，閱讀說(shuō)明書后可知，該燈的電池最大輸出電能為8640 焦耳。（ 1）白天此燈把光能最終轉(zhuǎn)化為能儲(chǔ)存在電池中。（ 2）若某公園想采購(gòu)一批太陽(yáng)能荷花燈，要求每天亮燈不小于6 小時(shí)。那么此燈是否符合要求？（ 3）該燈正常工作時(shí)的電流是多少安培？（ 4）若每盞燈的質(zhì)量為 0.2 千克，漂浮時(shí)浸在水中的體積是多少米3?6. 如圖是小林家里電熱水器的工作原理圖，兩根加熱管電阻相同電熱水器功率有高、中、低三檔當(dāng)S1斷開， S2 接 b 時(shí)，其功率為低檔，大小為1000W精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)（ 1）請(qǐng)指出電熱水器的高、中檔功率分別是多少瓦（不必寫出推導(dǎo)過(guò)程）

6、（ 2）小林選用某功率檔加熱水箱里的 50L 水，水溫升高 40用了 40mi n，求此過(guò)程電熱水器的功率 【水的比熱容 c=4.2 × 103J/ （ kg? ）】7. 明亮同學(xué)的家中有一臺(tái)微電腦控制的電熱水壺，如圖所示該電熱水壺可以將水從桶中自動(dòng)抽到壺中并自動(dòng)加熱至水燒開明亮同學(xué)觀察該電熱水壺的銘牌時(shí)發(fā)現(xiàn)其額定加熱功率模糊不清晰，其它銘牌標(biāo)記均清晰（如表所示） ；燒水前他關(guān)掉家里其它用電器，只接通電熱水壺控制開關(guān)，小電動(dòng)機(jī)開始額定電壓下用 5s 時(shí)間將水從桶中提升了0.8m 加至電熱水壺滿刻度處自動(dòng)停止加水，此時(shí)顯示水溫為20，電熱水壺加滿水后開始在額定電壓下燒水至水溫為 100

7、時(shí)自動(dòng)斷開電路停止工作明亮同學(xué)還觀察到，在電熱水壺?zé)倪^(guò)程中， 家里標(biāo)有 3000 r /kW?h 的電能表在 30s 內(nèi)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了 50 轉(zhuǎn)（g=10N/kg ， 水=1.0 × 103kg/m3 ， c 水 =4.2 × 103J/ （ kg? ）精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)求：（ 1）小電動(dòng)機(jī)提升水的工作效率；（ 2）電熱水壺的額定加熱功率；（ 3）如果在用電高峰時(shí)明亮同學(xué)家中的實(shí)際電壓是額定電壓的90%，電熱水壺在此電壓下燒水時(shí)的加熱效率為 90%，試計(jì)算在用電高峰時(shí)燒開該壺水所需的時(shí)間8. 小明買了一輛電動(dòng)自行車，該車電動(dòng)機(jī)的工作電壓為32V，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75，車

8、輪與地面接觸的總面積為40cm2。小明騎電動(dòng)自行車在水平公路上以6m/s 的速度勻速直線行駛了10mi n，牽引力為 20N，人和車的總質(zhì)量為100kg，在此過(guò)程中：（ 1）電動(dòng)自行車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多少？（ 2）電動(dòng)自行車通過(guò)的路程是多少？牽引力做功為多少?（ 3）電動(dòng)自行車勻速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作電流為多少？9. 有一混 合動(dòng)力汽車，由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)）和電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)活塞經(jīng)歷四個(gè)沖程， 帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈， 該汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率是69kW，以最大功率工作時(shí)曲軸轉(zhuǎn)速為 5000r /mi n活塞從氣缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端所掃過(guò)的容積為氣缸排氣量，氣缸容積

9、與燃燒室容積之比為壓縮比，如圖為氣缸容積和燃燒室容積的示意圖，該車排氣量是1.8L ，壓縮比為10： 1，動(dòng)力蓄電池額定精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)電壓為 200V，容量（蓄電池放電電流和放電時(shí)間乘積）為150A? h，已知該車的動(dòng)能E 與其速度v 的關(guān)系如下表所示（ 1）該汽車的動(dòng)力蓄電池最多可儲(chǔ)存多少焦的電能？（ 2） a當(dāng)這輛汽車在平直公路上以 108km/h 的速度勻速行駛時(shí)，動(dòng)力完全由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供，若汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為 54kW，則此時(shí)汽車所受的阻力是多大？b當(dāng)駕駛員看到前方限速標(biāo)志時(shí)，立即減速并啟動(dòng)充電裝置給動(dòng)力蓄電池充電，汽車速度由108km/h 減小到 72km/h ，若在此過(guò)程

10、中動(dòng)力蓄電池獲得的電能為汽車所減少動(dòng)能的50%，則動(dòng)力蓄電池獲得的電能為多少焦？（ 3）若該汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以最大功率工作時(shí)，吸氣沖程末氣缸內(nèi)每升混合氣體中汽油質(zhì)量是57.2 × 10 kg，此時(shí)這臺(tái)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？（q 汽油 =4.6 × 107J/kg ）10. 有一電熱水器，質(zhì)量為 20kg，裝滿水后的總質(zhì)量為 70kg，該熱水器額定電壓是 220V，內(nèi)部有兩個(gè)加熱管，有三檔不同的加熱功率，其中最大額定功率是2000W，如圖是電熱水器安裝的尺寸及其受力示意圖，在豎直方向上熱水器受到掛鉤拉力F2 和重力 G，在水平方向上熱水器受到膨脹螺釘對(duì)它的拉力F1 和墻壁對(duì)它

11、的支持力F3（ g 取 10N/kg ， 水 =1.0 × 103kg/ m3）精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)（ 1）該熱水器最多能裝多少立方米的水？（ 2）該熱水器裝滿水時(shí)，膨脹螺釘?shù)睦1 是多大？（ 3）若熱水器內(nèi) 部?jī)蓚€(gè)加熱管的電阻阻值相同，則每個(gè)加熱管的電阻是多少？11. 某電開水器的結(jié)構(gòu)如圖甲所示（剖面圖），簡(jiǎn)化的內(nèi)部電路如圖乙所示，進(jìn)水管管口的閥門由輕質(zhì)浮子1 和與它們相連的兩根輕質(zhì)硬桿控制，只有進(jìn)水管中的水壓在正常范圍內(nèi)，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不會(huì)從出水管流出。當(dāng)冷水箱中的水位達(dá)到一定高的時(shí)，浮子2 浮起，會(huì)觸動(dòng)單刀三擲開關(guān) S1，煮水電熱管R1 通電發(fā)熱，

12、冷水被煮沸，水面升高，開水就從出水管進(jìn)入貯水箱，當(dāng)貯水箱中水位達(dá)到一定高度時(shí)，浮子3 浮起，又會(huì)觸動(dòng)單刀三擲開關(guān)S1，煮水暫停，一旦貯水箱中水溫下降使溫控開關(guān) S2 閉合，保溫電熱管R2 就會(huì)通電發(fā)熱，開水處于保溫狀態(tài)。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)（ 1）已知煮水電熱管R1 的阻值為 12.1 ，保溫電熱管R2 的阻值為 48.4 ，求電開水器的最大發(fā)熱功率。（ 2）圖甲中，當(dāng)浮子 1 上升到最高處后，它的最上端恰好和出水管管口相平，閥門就會(huì)將進(jìn)水管管口關(guān)閉，此時(shí) AC桿沿豎直方向。已知浮子1 的體積 V=2.5 ×10-4 m3 ，進(jìn)水管管口和閥門的橫截面積S均為 1×10-4 m2

13、 （不計(jì)閥門的質(zhì)量、管壁的厚度及兩者之間的摩擦）；BO BA=20 1（ O為輕質(zhì)浮子 1 的球心、 A 為兩輕質(zhì)硬桿的相交處，B 為輕質(zhì)硬桿BO的轉(zhuǎn)軸），水箱內(nèi)水面上方的氣壓P0=1× 105Pa。為了不讓冷水直接進(jìn)入貯水箱，進(jìn)水管管口閥門的上表面受到的壓強(qiáng)不能超過(guò)多少Pa?12. 如圖甲是某工廠生產(chǎn)流水線產(chǎn)品輸送計(jì)數(shù)裝置示意圖（俯視圖），立方體產(chǎn)品在水平傳送帶上與傳送帶共同以 v =1m/s 的速度勻速前進(jìn)，產(chǎn)品的質(zhì)量m =0.8kg。計(jì)數(shù)器由電流表和電路計(jì)數(shù)元件組成（電流表和計(jì)數(shù)元件的電阻不計(jì)），通過(guò)電路中電流的變化計(jì)數(shù)產(chǎn)品，a 為激光源， R1 為光敏電阻， R2 為保護(hù)電阻

14、。當(dāng)激光射向R1 時(shí)， R1 阻值變小，每當(dāng)產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)通過(guò)a 與 R1 之間時(shí)，射向R1 的光線會(huì)被產(chǎn)品擋住，R1 阻值變大。閉合開關(guān)，電路中計(jì)數(shù)器中電流的示數(shù)I 隨時(shí)間 t 的變化圖象如圖乙所示。 （ g 取 10N/kg ）精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)（ 1）不計(jì)空氣阻力，求傳送帶勻速運(yùn)送產(chǎn)品過(guò)程中對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品的作用力大小和方向。（ 2）求每個(gè)產(chǎn)品的邊長(zhǎng) L1 和產(chǎn)品的間隔 L2。每個(gè)產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)大小。（ 3）已知電源電壓U=3V， R2 =1k，求傳送帶運(yùn)輸產(chǎn)品過(guò)程中1mi n 內(nèi)光敏電阻R1 消耗的電能。13. 如圖所示的裝置很有創(chuàng)意它將比較耗水的洗衣機(jī)和同樣耗水但不太講究水質(zhì)的馬桶連在一起：

15、上部是洗衣機(jī)（有關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)銘牌），下部是馬桶，中間設(shè)有儲(chǔ)水箱洗衣機(jī)還設(shè)有加熱功能，（銘牌上水的加熱功率已模糊） ，洗滌前先將水加熱到適宜溫度，可以提高洗滌效果精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)（ 1）請(qǐng)問(wèn)這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：（請(qǐng)至少說(shuō)出一個(gè)觀點(diǎn)）（ 2）求洗衣機(jī)脫水時(shí)的正常工作電流（ 3）某次洗衣時(shí)，首次進(jìn)水量為20kg，加熱時(shí)電能的80%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，正常加熱14mi n 水的溫度升高 10就達(dá)到設(shè)定要求，由于洗衣機(jī)銘牌上的加熱功率模糊，求：水吸收的熱量，洗衣機(jī)的加熱功率c 水 =4.2 × 103J/ （ kg? ） 14. 遵義市余慶縣境內(nèi)的構(gòu)皮灘電站是烏江干流上最大的水電站，電站大壩高為232

16、.5m，壩內(nèi)水深最大可達(dá) 150m，裝機(jī)容量達(dá)300 萬(wàn)千瓦， 多年年平均發(fā)電量為96.67 億千瓦時(shí) （ 9.667 × 109kW? h），修建水電站，用水力發(fā)電代替火力發(fā)電，可以節(jié)約大量的煤炭資源（ 1）該水電站壩內(nèi)水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為多少？（水 =1.0 × 103kg/m3， g 取10N/kg ）（ 2）該水電站在豐水期可實(shí)現(xiàn)滿裝機(jī)容量連接發(fā)電，若豐水期為一個(gè)月（按30 天計(jì)），則豐水期可發(fā)電多少 kW? h？（ 3）若火力發(fā)電站的發(fā)電效率為36%（發(fā)電能量與所消耗燃料完全燃燒放出的熱量之比），煤炭的熱值取3.3 × 107J/kg ，以構(gòu)皮灘電站的多年年均

17、發(fā)電量計(jì)，若改用火力發(fā)電，每年需消耗多少煤炭？（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字， 1kW? h=3.6 × 106J）精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)15. 效率是 30%，水平叉臂面積為1m2 的電動(dòng)叉車（如圖甲），托著重量為6000N，底面積為 6m2 的貨物（如圖乙）， 5s 內(nèi)從 A 點(diǎn)勻速水平移動(dòng)到B 點(diǎn)，再?gòu)?B點(diǎn)勻速豎直提升10s到達(dá) C 點(diǎn)，所用時(shí)間及各點(diǎn)間距離如丙圖所示，求：（ 1） A 到 B 過(guò)程，貨物對(duì)叉臂的壓強(qiáng)（ 2） A 到 C 過(guò)程，叉車對(duì)貨物的支持力做的功（ 3） B 到 C 過(guò)程，叉車對(duì)貨物做功的功率（ 4） B 到 C 過(guò)程，叉車消耗的電能16. 有一種環(huán)保汽車，以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源此環(huán)保汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)，蓄電池為車上的電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為汽車提供動(dòng)力某輛這種類型的環(huán)保汽車，總質(zhì)量為3× 103 kg，汽車輪胎與地面的總接觸面積為0.1m2當(dāng)它在永平路面上勻速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作電流為50A，工作電壓為 300V，汽車所受阻力為車重的 0.04 倍（ g 取