題型三熱、力、電綜合計算1.有關力、熱的綜合計算該類型題主要是計算內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能過程中力(如汽車牽引力)所做的功,或摩擦力轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時消耗的能量,或燃燒燃料所放出的熱量等,所涉及的熱學知識主要是熱值、熱量、熱機效率等,解題中常用W=Fs與Q吸(或Q放)建立方程來求解。例1(2016黑龍江齊齊哈爾中考)隨著居民生活水平的不斷提高,家用轎車越來越多地走進了普通百姓人家。下表為某家用轎車的有關數(shù)據(jù): (1)該家用轎車靜止在水平地面上時,對地面的壓強是多大?(2)若該家用轎車在額定功率下以72 km/h的速度勻速行駛在平直的公路上,則該車發(fā)動機的牽引力是多少?(3)該家用轎車仍以72 km/h的速度勻速行駛10 min,消耗汽油1.3 kg,該車發(fā)動機的效率是多少?(假設汽油完全燃燒,汽油熱值q=4.6107 J/kg,結(jié)果保留一位小數(shù))答案 (1)1.5105 Pa(2)1 500 N(3)30.1% 方法歸納本題考查了壓強、功率、熱量、效率的計算,關鍵是公式及其變形式的靈活應用。1.(2016甘肅天水中考,21)混合動力汽車具有節(jié)能、低排放等優(yōu)點,成為汽車研究與開發(fā)領域的重點。某新型混合動力汽車啟動時,內(nèi)燃機不工作,蓄電池向車輪輸送能量。當需要高速行駛或蓄電池的電能過低時,內(nèi)燃機啟動,既可以向車輪輸送能量,又可以給蓄電池充電。所受阻力與車速的關系如圖所示。在某次測試中,由內(nèi)燃機提供能量,汽車以50 km/h的速度勻速行駛了0.5 h,同時蓄電池的電能增加了5.4107 J,求:(1)汽車牽引力做的功。(2)若所用燃料的熱值是4.5107 J/kg,測試過程中消耗8 kg的燃料(假設燃料完全燃燒),則放出的總熱量是多少?(3)內(nèi)燃機工作時轉(zhuǎn)化成電能的效率。答案 (1)1108 J(2)3.6108 J(3)15% 2.(2016遼寧丹東中考,25,7分)新型四輪沙灘卡丁車,其滿載時的質(zhì)量為600 kg,車輪與沙灘接觸總面積為2 000 cm2。該四輪卡丁車滿載時在水平沙灘上做勻速直線運動,10 min行駛了6 km,卡丁車的牽引力為2.3103 N。(1)當卡丁車滿載并靜止在水平沙灘上時,它對沙灘的壓強為多大?(2)該卡丁車行駛的功率為多少?(3)若該卡丁車以汽油為燃料,在這次行駛中需要燃燒1.2 kg的汽油。求汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為卡丁車機械能的效率是多少?(q汽油=4.6107 J/kg)答案 (1)3104 Pa(2)2.3104 W(3)25%3.(2016黑龍江大慶中考,18,7分)一輛汽車以恒定的功率在平直的公路上做直線運動,其v-t圖象如右,在第10 s時速度達到20 m/s,通過的路程為120 m。求:(1)在010 s內(nèi)汽車的平均速度。(2)設汽車在行駛過程中所受阻力不變,大小為f=4 000 N,那么在010 s內(nèi)汽車發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力所做的功是多少焦耳。(3)若發(fā)動機的效率為80%,則需要燃燒多少千克汽油才能使發(fā)動機做這么多功。(已知汽油的熱值大約為5107 J/kg)答案 (1)12 m/s(2)8105 J(3)0.02 kg 4.(2016遼寧葫蘆島中考,26,9分) 高速鐵路的廣泛應用使人們的出行更加便捷。放假期間,銘銘與家人乘坐高鐵從葫蘆島到沈陽游玩。如圖是他們乘坐的“和諧號”高鐵列車,下表是它的部分參數(shù)。(g取10 N/kg)答案 (1)1.25107 Pa(2)0.75 h5106 W(3)2.5 kg2.有關電、熱的綜合計算該類型題目,通常將電學中的電功、電功率、電熱內(nèi)容與熱學中的比熱容、熱值、熱量、熱機效率等結(jié)合起來進行考查,解此類題時要能區(qū)分有用能量和總能量。題點突破題點突破 例2(2016湖南婁底中考,22,12分)榮威e950插電式混合動力汽車于今年3月正式上市,百公里平均油耗約1.7升。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(zhuǎn)化為動能,使汽車加速更快;汽車減速,汽車動能轉(zhuǎn)化為電能,由蓄電池貯存起來,減少能量的消耗。兩種動力系統(tǒng)也可獨立工作,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。如表是某國產(chǎn)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(儲存電能的本領是表示電池容量的另一方式),該汽車勻速行駛時受到的阻力為144 N,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)該汽車勻速行駛100 km過程中牽引力做的功為多少?(3)蓄電池充滿電后,僅由電動機提供動力,電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%,汽車勻速持續(xù)行駛的最大距離是多少千米?(4)假設汽車受到的阻力不變,僅由汽油機提供動力,汽油的熱值為5.0107 J/L(即焦耳每升),汽油機的效率為24%,汽車勻速行駛100 km的油耗是多少升。答案 (1)10 h(2)1.44107 J(3)880(4)1.2 方法歸納本題考查了電功率公式、做功公式、效率公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式以及二力平衡條件的應用,涉及的知識點較多,綜合性強,有一定的難度。對應訓練對應訓練1.(2016貴州黔東南中考,21,6分)2015年3月,全球最大的太陽能飛機“陽光動力2號”,開始首次環(huán)球航行,途經(jīng)我國重慶和南京兩個城市,此行的重要目的是傳播新能源理念(全程消耗的能源全部由電池板吸收的太陽能提供)。(1)該機從重慶飛往南京的航程約為1 260 km,用時17.5 h,則它飛行的平均速度約為多少?(2)為降低飛行時的能量消耗,該機選用了新型輕質(zhì)材料。取一塊面積為1 m2、厚度為1 mm的此新型材料(立方體),測得其質(zhì)量為250 g,則此材料的密度為多少?(3)該機從南京起飛后直飛美國夏威夷,是此次環(huán)球航行中最具挑戰(zhàn)性的一段航程,飛行時間長達120 h,飛行過程中依靠平均功率為10 kW的電動機提供動力,此次飛行消耗了多少電能?答案 (1)72 km/h(2)0.25103 kg/m3(3)1.2103 kWh2. (2016貴州畢節(jié)中考,24)如圖是畢節(jié)市新農(nóng)村建設中一道靚麗的風景風光互補路燈,“有風無光”風力發(fā)電機發(fā)電,“有光無風”太陽能電池板發(fā)電,二者皆備時同時發(fā)電,并日夜蓄能。某型號的該路燈額定功率為50 W,太陽能電池板的面積為1 m2,平均輸出功率為100 W,問: (1)某“幸福村寨”安裝這種“風光互補路燈”100盞,若每天路燈正常工作10 h,一月(30天)消耗的電能是多少?這些電能相當于完全燃燒多少千克的煤所放出的熱量?(煤的熱值為3.4107 J/kg)(結(jié)果保留一位小數(shù))(2)若太陽能照射到電池板的輻射功率為800 J/(sm2)(1 s內(nèi)輻射到1 m2電池板上的太陽能為800 J),則太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為多少?(3)從物理學的角度說出這種“風光互補路燈”的優(yōu)點有哪些?(答兩點即可)答案 (1)5.4109 J158.8 kg(2)12.5%(3)見解析3.(2016青海西寧中考,28)如圖是太陽能熱水器內(nèi)部水箱的結(jié)構示意圖。A、B是水箱中兩個相同的實心圓柱體,密度為2103 kg/m3,懸掛在水箱頂部的壓力傳感開關S上。當S受到豎直向下的拉力達到一定值時閉合,電動水泵M開始向水箱注水;當拉力等于10 N時,S斷開,電動水泵M停止注水,此時水箱水位最高為1.2 m。g取10 N/kg。求:答案 (1)1.26107 J(2)1.2104 Pa(3)16 N(4)2 N (2016四川瀘州中考,15)電子秤因精準和便于攜帶已普遍取代桿秤。某科技興趣小組根據(jù)理想電壓表的內(nèi)部電阻無窮大、并聯(lián)在電路兩端時通過它的電流幾乎為零和表盤刻度均勻的特點,用電壓為3 V的電源U、阻值為10 的電阻R、理想電壓表及其他元件制作了如圖所示的簡易電子秤。其中輕質(zhì)托盤和彈簧的質(zhì)量不計,當托盤中所稱質(zhì)量變化時,與電阻R相連的滑片P平行地上下無摩擦滑動,電壓表示數(shù)與被測物體的質(zhì)量成正比。當電子秤處于待稱狀態(tài)時滑片P停在最上端a點,電壓表示數(shù)為0,當被測物體最大稱量m=30 kg時,滑片P剛好處于最下端b點。問: (1)當電子秤處于待稱狀態(tài)時,電路中的電流為多少?此狀態(tài)下通電1 min在電阻R上產(chǎn)生的熱量為多少?(2)當電壓表示數(shù)為U=1.2 V時,被稱量物體的質(zhì)量m為多少?答案 (1)0.3 A54 J(2)12 kg