專(zhuān)題25 熱電力綜合計(jì)算題對(duì)策（教師版含解析）

專(zhuān)題25熱電力綜合計(jì)算題對(duì)策中考典型例題解析【例題1】進(jìn)入三月份以來(lái)，東營(yíng)街頭出現(xiàn)了一種共享電動(dòng)汽車(chē)。下表是這種汽車(chē)的主要參數(shù)。(g取10N/kg)空車(chē)質(zhì)量800kg每個(gè)輪胎與地面接觸面積50cm2電池容量44kW?h標(biāo)準(zhǔn)承載200kg最大續(xù)航(充滿電最大行駛路程)200km所受阻力與汽車(chē)總重的比值0.09(1)電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)的核心部分，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)能量的轉(zhuǎn)化是。電動(dòng)機(jī)的工作原理是。(2)標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動(dòng)汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多少？(3)圖2是電動(dòng)汽車(chē)行駛在某路段的路程與時(shí)間圖象，標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動(dòng)汽車(chē)以速度勻速行駛1分鐘的耗電量為0.4kW?h，電動(dòng)機(jī)的效率是多少？(4)若某燃油汽車(chē)百公里耗油6升，每升油5.5元，電動(dòng)汽車(chē)充電每度0.8元，通過(guò)計(jì)算比較使用燃油汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)哪種更經(jīng)濟(jì)？【答案】(1)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)；(2)標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動(dòng)汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是5×105Pa；(3)電動(dòng)機(jī)的效率是75%；(4)使用電動(dòng)汽車(chē)更經(jīng)濟(jì)?！窘馕觥?1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)原理工作的；(2)乘客與車(chē)的總質(zhì)量：m=m1+m2=800kg+200kg=1000kg，汽車(chē)對(duì)水平地面的壓力：F=G=mg=1000kg×10N/kg=104N，汽車(chē)與水平地面的總接觸面積：S=4S0=4×50cm2=200cm2=2×10﹣2m2，汽車(chē)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：p===5×105Pa；(3)由圖可知，電動(dòng)汽車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)t1=3s時(shí)，s1=60m，則電動(dòng)汽車(chē)行駛的速度：v===20m/s，電動(dòng)汽車(chē)以速度勻速行駛1分鐘的路程：s=vt=20m×60s=1200m，電動(dòng)汽車(chē)的牽引力：F1=f=0.09G=0.09×104N=900N，電動(dòng)汽車(chē)牽引力做的功：W有=F1s=600N×1200m=1.08×106J，電動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η=×100%=×100%=75%；(4)燃油汽車(chē)100km費(fèi)用：6L×5.5元/L=33元，電動(dòng)汽車(chē)100km費(fèi)用：22kW?h×0.8元/kW?h=17.6元，因?yàn)?7.6元小于33元，所以使用電動(dòng)汽車(chē)費(fèi)用少，更經(jīng)濟(jì)?！纠}2】(2020甘肅天水)如圖所示是某款電熱水壺及相關(guān)信息表。現(xiàn)在該水壺內(nèi)裝入1L、初溫為20℃的水，放置在水平桌面上。接通電源使其正常工作，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將水燒開(kāi)。求：額定功率1000W自重5N與桌面接觸面積200cm2(1)裝入水后水壺對(duì)桌面的壓強(qiáng)；(2)水吸收的熱量；(3)此電熱水壺在額定電壓下正常工作7min可將1L水燒開(kāi)，試計(jì)算該電熱水壺的加熱效率。[c水＝4.2×103J/(kg?℃)，g＝10N/kg]【答案】(1)裝入水后水壺對(duì)桌面的壓強(qiáng)為750Pa；(2)水吸收的熱量為3.36×105J；(3)該電熱水壺的加熱效率為80%?！痉治觥?1)知道水壺內(nèi)裝水的體積，根據(jù)ρ＝求出水壺內(nèi)裝水的質(zhì)量，根據(jù)G＝mg求出水壺內(nèi)水的重力，裝入水后水壺對(duì)桌面的壓力等于水和水壺的重力之和，根據(jù)p＝求出裝入水后水壺對(duì)桌面的壓強(qiáng)；(2)知道水的質(zhì)量和比熱容以及初溫、末溫(在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃)，根據(jù)Q吸＝cm(t﹣t0)求出水吸收的熱量；(3)電熱水壺在額定電壓下正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)W＝Pt求出消耗的電能，利用η＝×100%求出該電熱水壺的加熱效率。【解答】(1)水壺內(nèi)裝水的體積：V水＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，由ρ＝可得，水壺內(nèi)裝水的質(zhì)量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，水壺內(nèi)水的重力：G水＝m水g＝1kg×10N/kg＝10N，裝入水后水壺對(duì)桌面的壓力：F＝G水+G水壺＝10N+5N＝15N，裝入水后水壺對(duì)桌面的壓強(qiáng)：p＝＝＝750Pa；(2)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，則水吸收的熱量：Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J∕(kg?℃)×1kg×(100℃﹣20℃)＝3.36×105J；(3)由P＝可得，電熱水壺消耗的電能：W＝Pt′＝1000W×7×60s＝4.2×105J，該電熱水壺的加熱效率：η＝＝×100%＝80%?！军c(diǎn)評(píng)】本題考查了密度公式、重力公式、壓強(qiáng)公式、吸熱公式、電功公式、效率公式的綜合應(yīng)用，要注意在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃。臨門(mén)一腳預(yù)測(cè)練1.(2020江蘇淮安)如圖所示為某養(yǎng)生壺的電路原理圖，其中R1和R2，都是發(fā)熱電阻。該壺有“加熱”和“保溫”兩種工作狀態(tài)。該壺銘牌上提供的部分信息如下表所示：(1)該壺允許裝入水的最大質(zhì)量是多少kg？(水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3)(2)S1、S2閉合后，該壺在額定電壓下工作時(shí)的發(fā)熱功率是多少W？結(jié)合表格數(shù)據(jù)判斷電路處于哪一種工作狀態(tài)？(3)R2阻值是多少Ω？(4)用該壺加熱2L的水，溫度由50℃升高到100℃，水需要吸收多少J熱量？該壺消耗的電能80%被水吸收，該過(guò)程需要消耗多少J電能？(水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg?℃)【答案】(1)該壺允許裝人水的最大質(zhì)量是2kg；(2)S1、S2閉合后，該壺在額定電壓下工作時(shí)的發(fā)熱功率是1100W，電路處于加熱狀態(tài)；(3)R2阻值是42Ω；(4)用該壺加熱2L的水，溫度由50℃升高到100℃，水需要吸收4.2×105J的熱量，該壺消耗的電能80%被水吸收，該過(guò)程需要消耗5.25×105J的電能?！痉治觥?1)由表格數(shù)據(jù)可知，該壺允許裝入水的最大體積，根據(jù)ρ＝求出該壺允許裝入水的最大質(zhì)量；(2)由電路圖可知，S1、S2閉合后，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，由表格數(shù)據(jù)可知R1的阻值，根據(jù)P＝UI＝求出該壺在額定電壓下工作時(shí)的發(fā)熱功率，然后與保溫功率得出此時(shí)的狀態(tài)；(3)由電路圖可知，S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，R1與R2串聯(lián)，養(yǎng)生壺處于低溫檔，根據(jù)P＝UI＝求出此時(shí)電路的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R2阻值；(4)用該壺加熱2L的水，溫度由50℃升高到100℃，根據(jù)Q吸＝cm(t﹣t0)求出水需要吸收的熱量，利用η＝×100%求出該過(guò)程需要消耗的電能?！窘獯稹?1)由表格數(shù)據(jù)可知，該壺允許裝入水的最大體積：V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，由ρ＝可得，壺允許裝入水的最大質(zhì)量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；(2)由電路圖可知，S1、S2閉合后，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，由表格數(shù)據(jù)可知，R1＝44Ω，該壺在額定電壓下工作時(shí)的發(fā)熱功率：P1＝＝＝1100W，由1100W＞200W可知，電路處于加熱狀態(tài)；(3)由電路圖可知，S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，R1與R2串聯(lián)，養(yǎng)生壺處于低溫檔，此時(shí)電路的總電阻：R＝＝＝242Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，R2阻值：R2＝R﹣R1＝242Ω﹣200Ω＝42Ω；(4)用該壺加熱2L的水，溫度由50℃升高到100℃，水需要吸收的熱量：Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(100℃﹣50℃)＝4.2×105J，由η＝×100%可得，該過(guò)程需要消耗的電能：W＝＝＝5.25×105J?！军c(diǎn)撥】本題考查了密度公式和電功率公式、吸熱公式、效率公式的綜合應(yīng)用等，分清養(yǎng)生壺處于不同狀態(tài)時(shí)電路的連接方式是關(guān)鍵。2.(2020貴州黔西南)如圖是一款可以設(shè)定不同出水溫度的電熱飲水器原理示意圖，R是加熱電阻絲，阻值為44Ω，R是熱敏電阻，其阻值與溫度的關(guān)系式為Rt=5+0.5t(式中Rt單位是Ω，t的單位是℃)，R0是設(shè)定溫度的變阻器?？刂齐娐分?，電源電壓為3V。當(dāng)電磁維電器線圈中的電流小于等于10mA時(shí)，銜鐵片會(huì)彈起，觸點(diǎn)分離，熱水器停止加熱．[c=4.2×103J/(kg·℃)](1)如果將水只加熱到80℃，閉合開(kāi)關(guān)，則滑動(dòng)變阻器阻值要調(diào)到多大？(電磁鐵線圈電阻忽略不計(jì))(2)容器內(nèi)裝有700mL、初溫為20℃的水，將其加熱到100℃，用時(shí)4min，則該飲水器正常工作時(shí)加熱效率是多少?【答案】(1)；(2)【解析】(1)由題可知，當(dāng)溫度為80℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為設(shè)定溫度為80℃，即80℃時(shí)，電路中的電流為10mA合0.01A，此時(shí)控制電路中的總電阻為則滑動(dòng)變阻器的阻值為即滑動(dòng)變阻器的阻值要調(diào)到255Ω。(2)容器內(nèi)裝有700mL合700cm3，則容器內(nèi)水的質(zhì)量為這些水溫度由20℃的水升高到100℃，所吸收的熱量為飲水機(jī)的工作電路4min，所消耗的電功為該飲水器正常工作時(shí)加熱效率為3.如圖是家庭常用的電熱水壺，其銘牌數(shù)據(jù)如表所示．若加熱電阻的阻值不隨溫度變化而改變，且此時(shí)的大氣壓為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓．則：額定電壓額定電壓220V額定加熱功率2000W容量1.5L頻率50Hz(1)電熱水壺正常工作時(shí)，其加熱電阻的阻值是多少Ω？(2)裝滿水后，壺中水的質(zhì)量是多少kg？(1L=1×10-3m3)(3)將一滿壺20℃的水在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開(kāi)，需要吸收多少熱量？[c水=4.2×103J/(kg?℃)](4)不考慮熱量損失，燒開(kāi)這壺水，需要多長(zhǎng)時(shí)間？【答案】(1)24.2(2)1.5(3)5.04×105J(4)252s【解析】(1)方法一：加熱電阻的阻值R=U2/P=(220V)2/2000W=24.2Ω方法二：I=P/U=2000W/220V=(100/11)AR=U/I=220V/(100/11)A=24.2Ω(2)裝滿水后，壺中的水的質(zhì)量m=ρV=1×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg(3)水的末溫：t=100℃水吸收的熱量：Q吸＝cm(t－t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-20℃)=5.04×105J(4)消耗的電能：W=Q吸=5.04×105J 所需要的時(shí)間：t=W/P=5.04×105J/2000W=252s=4.2min4.如圖所示的電路中，電源電壓為8V，R2是阻值為40Ω的定值電阻，壓敏電阻R1的阻值隨壓力的變化情況如圖乙所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，問(wèn)：(1)當(dāng)壓敏電阻R1受到的壓力從0增加到3N的過(guò)程中，電流表示數(shù)的變化是______(填“增大”“減少”)？(2)當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，壓敏電阻受到的壓力為多少？(3)當(dāng)電路連續(xù)工作10mim，電阻R2產(chǎn)生的熱量為多少？(4)若此熱量的84%給20g的水加熱，則水溫升高多少？【答案】(1)增大(2)2N(3)960J(4)9.6℃【解析】(1)由圖甲所示電路圖可知，兩電阻并聯(lián)接在電源兩端，電流表測(cè)干路電流；由圖乙所示可知，壓力F由0增大到3N時(shí)，R1的阻值由100歐減小到30歐，則：當(dāng)F=0時(shí)，I=I1+I2=U/R1+U/R2=0.28A；當(dāng)F=3N時(shí)，I=I1′+I2=≈0.47A；所以，電流表示數(shù)變大．(2)通過(guò)定值電阻的電流：I2=0.2A，電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，通過(guò)壓敏電阻的電流：I1=I-I2=0.4A-0.2A=0.20A，此時(shí)壓敏電阻阻值：R1=40Ω，由圖