力學、熱學和電學的綜合計算(壓軸題)

1、.專題27 力學、熱學和電學的綜合計算一、計算題1.小麗家新買了一臺電熱水器，下表是該熱水器的一些技術參數(shù)型號FEDH50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40min，水溫從25上升到45，求：（1）此過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. 混合動力汽車是一種新型汽車，它有兩種動力系統(tǒng)。汽車加速，汽油機提供的動力不足時，蓄電池的電能轉化為動能，使汽車加速更快；汽車減速，汽車動能轉化為電能，由蓄電池貯存起來，減少能量的浪費。兩種動力系統(tǒng)也可以獨立工作，只有汽油機工作時，與一般的汽車相同；只使用電力時，由電動機提供動力

2、。右表是國產某混合動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。該汽車勻速行駛時受到的阻力為720N。求：（1）在家庭電路中對放電完畢的蓄電池充滿電要多長時間？（2）僅由電動機提供動力，汽車勻速持續(xù)行駛的最大距離是多少？不考慮電能轉化為機械能時能量的損失。（3）僅由汽油機提供動力，汽車勻速行駛每百公里的油耗是多少升？假設汽車受到的阻力不變，汽油的熱值為3.0107J/ L（即焦耳/升），汽油機的效率為24%。3.如圖所示為某品牌蒸汽掛燙機，為了便于移動，它底部裝有四個輪子其工作原理是：底部的儲水箱注滿水后，水通過進水閥門流到發(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

3、纖維下表是這種蒸汽掛燙機的部分參數(shù)g=10N/kg，C水=4.2103J/（kg），g=10N/kg發(fā)熱功率880W額定電壓220V儲水箱注滿水量2kg掛燙機凈重4kg輪子與地面接觸的總面積12cm2（1）儲水箱注滿水后掛燙機對水平地面的壓強是多少？（2）該蒸汽掛燙機正常工作時通過發(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，在這一過程中水吸收了多少熱量？發(fā)熱體產生多少熱量4.如圖是一種配有風力發(fā)電機和太陽能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12kW，光電池接收太陽光輻射的功率為1kW，吹向風力發(fā)電機葉片上的風功率與風速之間的關系如下表所示，風能轉化為電能的效率

4、為4%，光電池將光能轉化為電能的效率為光風速（m/s）2468101216風功率（W）00（1）無風的晴天，光照6h，太陽能電池板產生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是多少kWh？光電池將光能轉化為電能的功率光為多大？（2）在有風的晴天，經3h的光照和風吹，路燈可正常工作7h，則當時的風速為多大？5.如圖是一盞漂浮在水面的太陽能荷花燈，白天太陽能發(fā)電板給電池充滿電，晚上電池給LED燈照明供電。該燈的銘牌上標有“6V 0.3W”字樣，閱讀說明書后可知，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化為 能儲存在電池中。（2）若某公園想采購一批太陽能荷花燈，要求每天

5、亮燈不小于6小時。那么此燈是否符合要求？（3）該燈正常工作時的電流是多少安培？（4）若每盞燈的質量為0.2千克，漂浮時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S1斷開，S2接b時，其功率為低檔，大小為1000W（1）請指出電熱水器的高、中檔功率分別是多少瓦（不必寫出推導過程）（2）小林選用某功率檔加熱水箱里的50L水，水溫升高40用了40min，求此過程電熱水器的功率【水的比熱容c=4.2103J/（kg）】7.明亮同學的家中有一臺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抽到壺中并自動加熱至水燒開明亮

6、同學觀察該電熱水壺的銘牌時發(fā)現(xiàn)其額定加熱功率模糊不清晰，其它銘牌標記均清晰（如表所示）；燒水前他關掉家里其它用電器，只接通電熱水壺控制開關，小電動機開始額定電壓下用5s時間將水從桶中提升了0.8m加至電熱水壺滿刻度處自動停止加水，此時顯示水溫為20，電熱水壺加滿水后開始在額定電壓下燒水至水溫為100時自動斷開電路停止工作明亮同學還觀察到，在電熱水壺燒水的過程中，家里標有3000r/kWh的電能表在30s內轉盤轉了50轉（g=10N/kg，水=1.0103kg/m3，c水=4.2103J/（kg）求：（1）小電動機提升水的工作效率；（2）電熱水壺的額定加熱功率；（3）如果在用電高峰時明亮同學家中

7、的實際電壓是額定電壓的90%，電熱水壺在此電壓下燒水時的加熱效率為90%，試計算在用電高峰時燒開該壺水所需的時間8.小明買了一輛電動自行車，該車電動機的工作電壓為32V，電能轉化為機械能的效率為75，車輪與地面接觸的總面積為40cm2。小明騎電動自行車在水平公路上以6m/s的速度勻速直線行駛了10min，牽引力為20N，人和車的總質量為100kg，在此過程中：（1）電動自行車對水平地面的壓強是多少？（2）電動自行車通過的路程是多少？牽引力做功為多少?（3）電動自行車勻速行駛時，電動機的工作電流為多少？9.有一混合動力汽車，由汽車發(fā)動機（汽油機）和電動機為驅動系統(tǒng)提供動力，汽油發(fā)動機每一個工作循

8、環(huán)活塞經歷四個沖程，帶動曲軸轉動兩圈，該汽油發(fā)動機的最大功率是69kW，以最大功率工作時曲軸轉速為5000r/min活塞從氣缸一端運動到另一端所掃過的容積為氣缸排氣量，氣缸容積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，動力蓄電池額定電壓為200V，容量（蓄電池放電電流和放電時間乘積）為150Ah，已知該車的動能E與其速度v的關系如下表所示（1）該汽車的動力蓄電池最多可儲存多少焦的電能？（2）a當這輛汽車在平直公路上以108km/h的速度勻速行駛時，動力完全由汽油發(fā)動機提供，若汽車汽油發(fā)動機的輸出功率為54kW，則此時汽車所受的阻力是多

9、大？b當駕駛員看到前方限速標志時，立即減速并啟動充電裝置給動力蓄電池充電，汽車速度由108km/h減小到72km/h，若在此過程中動力蓄電池獲得的電能為汽車所減少動能的50%，則動力蓄電池獲得的電能為多少焦？（3）若該汽車汽油發(fā)動機以最大功率工作時，吸氣沖程末氣缸內每升混合氣體中汽油質量是7.2105kg，此時這臺汽油發(fā)動機的效率是多少？（q汽油=4.6107J/kg）10.有一電熱水器，質量為20kg，裝滿水后的總質量為70kg，該熱水器額定電壓是220V，內部有兩個加熱管，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

10、拉力F2和重力G，在水平方向上熱水器受到膨脹螺釘對它的拉力F1和墻壁對它的支持力F3（g取10N/kg，水=1.0103kg/m3）（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，膨脹螺釘?shù)睦1是多大？（3）若熱水器內部兩個加熱管的電阻阻值相同，則每個加熱管的電阻是多少？11.某電開水器的結構如圖甲所示（剖面圖），簡化的內部電路如圖乙所示，進水管管口的閥門由輕質浮子1和與它們相連的兩根輕質硬桿控制，只有進水管中的水壓在正常范圍內，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不會從出水管流出。當冷水箱中的水位達到一定高的時，浮子2浮起，會觸動單刀三擲開關S1，煮水電熱管R1通電

11、發(fā)熱，冷水被煮沸，水面升高，開水就從出水管進入貯水箱，當貯水箱中水位達到一定高度時，浮子3浮起，又會觸動單刀三擲開關S1，煮水暫停，一旦貯水箱中水溫下降使溫控開關S2閉合，保溫電熱管R2就會通電發(fā)熱，開水處于保溫狀態(tài)。（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，閥門就會將進水管管口關閉，此時AC桿沿豎直方向。已知浮子1的體積V=2.510-4m，進水管管口和閥門的橫截面積S均為110-4m（不計閥門的質量、管壁的厚度及兩者之間的摩擦）；BOBA=201（O為輕質浮子1的

12、球心、A為兩輕質硬桿的相交處，B為輕質硬桿BO的轉軸），水箱內水面上方的氣壓P0=1105Pa。為了不讓冷水直接進入貯水箱，進水管管口閥門的上表面受到的壓強不能超過多少Pa?12.如圖甲是某工廠生產流水線產品輸送計數(shù)裝置示意圖（俯視圖），立方體產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，產品的質量m =0.8kg 。計數(shù)器由電流表和電路計數(shù)元件組成（電流表和計數(shù)元件的電阻不計），通過電路中電流的變化計數(shù)產品，a為激光源，R1為光敏電阻，R2為保護電阻。當激光射向R1時，R1阻值變小，每當產品運動通過a與R1之間時，射向R1的光線會被產品擋住，R1阻值變大。閉合開關，電路中計數(shù)

13、器中電流的示數(shù)I隨時間t的變化圖象如圖乙所示。（g取10N/kg）（1）不計空氣阻力，求傳送帶勻速運送產品過程中對每一個產品的作用力大小和方向。（2）求每個產品的邊長L1和產品的間隔L2。每個產品對傳送帶的壓強大小。（3）已知電源電壓U=3V，R2 =1k，求傳送帶運輸產品過程中1min內光敏電阻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和同樣耗水但不太講究水質的馬桶連在一起：上部是洗衣機（有關技術參數(shù)見銘牌），下部是馬桶，中間設有儲水箱洗衣機還設有加熱功能，（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（1）請問這種設計的優(yōu)點： （請至少說出

14、一個觀點）（2）求洗衣機脫水時的正常工作電流（3）某次洗衣時，首次進水量為20kg，加熱時電能的80%轉化為水的內能，正常加熱14min水的溫度升高10就達到設定要求，由于洗衣機銘牌上的加熱功率模糊，求：水吸收的熱量，洗衣機的加熱功率c水=4.2103J/（kg）14.遵義市余慶縣境內的構皮灘電站是烏江干流上最大的水電站，電站大壩高為232.5m，壩內水深最大可達150m，裝機容量達300萬千瓦，多年年平均發(fā)電量為96.67億千瓦時（9.667109kWh），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）該水電站壩內水產生的壓強為多少？（水=1.0103kg/m3，g取10N

15、/kg）（2）該水電站在豐水期可實現(xiàn)滿裝機容量連接發(fā)電，若豐水期為一個月（按30天計），則豐水期可發(fā)電多少kWh？（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3.3107J/kg，以構皮灘電站的多年年均發(fā)電量計，若改用火力發(fā)電，每年需消耗多少煤炭？（結果保留兩位有效數(shù)字，1kWh=3.6106J）15.效率是 30%，水平叉臂面積為 1m2 的電動叉車（如圖甲），托著重量為 6000N，底面積為 6m2 的貨物（如圖乙），5s 內從 A 點勻速水平移動到 B 點，再從 B 點勻速豎直提升 10s 到達 C 點，所用時間及各點間距離如丙圖所示，求：（1）A 到 B 過程，貨物對叉臂的壓強（2）A 到 C 過程，叉車對貨物的支持力做的功（3）B 到 C 過程，叉車對貨物做功的功率（4）B 到 C 過程，叉車消耗的電能16.有一種環(huán)保汽車，以蓄電池為驅動能源此環(huán)保汽車運動時，蓄電池為車上的電動機供電，電動機為汽車提供動力某輛這種類型的環(huán)保汽車，總質量為3103kg，汽車輪胎與地面的總接觸面積為0.1m2當它在永平路面上勻速行駛時，電動機工作電流為50A，工作電壓為300V，汽車所受阻力為車重的0.