專題十一綜合計算題類型一力學計算1.(2018·重慶A)如圖所示,某公司研發(fā)的智能服務機器人,它具有凈化室內(nèi)空氣、陪伴老人聊天散步等功能。若它在50 N的牽引力作用下,以0.5 m/s的速度在水平地面勻速直線行駛60 s,求:(1)它行駛的路程;(2)此過程中牽引力所做的功。2.(2018·福建A)航天迷小偉利用自制降落傘模擬返回艙的降落過程。將帶有降落傘的重物從高處釋放,一段時間后打開降落傘。重物在離地4 m高處開始勻速下落,速度為5 m/s。若打開降落傘后,降落傘和重物受到的阻力f與速度v滿足關系f=kv2,k=3 N·s2/m2。求:(1)重物從開始勻速下落到落地所用的時間;(2)降落傘和重物的總重。3.(2018·陜西)如圖為某型號中型履帶式水陸兩棲突擊車,它采用了輕質(zhì)鋁合金裝甲車體,進一步增強了水中浮渡能力。該兩棲車裝配有輸出功率為1.1×106 W的發(fā)動機。(1)在海面訓練過程中,發(fā)射多枚炮彈后,車體向上浮起了一些,車體底部受到水的壓強將;在陸地上行駛,履帶可以車體對地的壓強(均選填“增大”“減小”或“不變”)。 (2)兩棲車的總質(zhì)量約為30 t,在深水中漂浮時,它受到的浮力是多少牛?(g取10 N/kg)(3)兩棲車在陸地上以36 km/h勻速行駛72 km時,若兩棲車發(fā)動機的輸出功率全部用于做機械功,發(fā)動機做了多少焦耳的功?類型二電學計算4.某品牌智能滾筒洗衣機具有洗凈度高、不傷衣物、可設定洗滌溫度、方便安全等優(yōu)點。其簡化等效電路如圖所示,此時處于空擋位置。閉合開關S,旋鈕繞P轉動,實現(xiàn)擋位轉換,旋至1擋時R1、R2同時工作,洗衣機處于加熱狀態(tài);旋至2擋時R2和電動機同時工作,洗衣機處于保溫洗滌狀態(tài)。R1和R2均為電熱絲,其阻值不受溫度影響,R1=22 ,主要參數(shù)如下表。c水=4.2×103 J/(kg·)××牌智能滾筒洗衣機額定電壓220 V加熱功率2 400 W設定溫度范圍30 90 電動機功率240 W防電墻電阻1×106 (1)洗衣機內(nèi)注入10 kg的水,在額定電壓下連續(xù)加熱1 050秒,水溫由20 上升到50 ,此過程中的加熱效率是多少?(2)R2阻值是多少?(3)洗衣機處于保溫洗滌狀態(tài)時,干路電流是多少?(4)防電墻技術的應用是洗衣機未來發(fā)展的趨勢。防電墻通過在洗衣機內(nèi)部形成永久性電阻保證人的安全。異常漏電情況下,電流依次經(jīng)防電墻和人體流入大地,若人體的最大電阻為1×105 ,人體的安全電壓不高于36 V,則防電墻技術能否保證人的安全?5.(2018·通遼)圖甲是芳芳家某型號電熱加濕器的原理圖,下表丙為其部分技術參數(shù)。R1、R2為發(fā)熱電阻,不考慮溫度對電阻的影響,且R2=3R1,S為旋轉型開關,1、2、3、4為觸點,通過旋轉開關S可實現(xiàn)“關”“低擋”“高擋”之間的切換(低擋為小功率加熱,高擋為大功率加熱)。(1)求加濕器處于低擋位置時的發(fā)熱功率;(2)某次使用加濕器工作時,加濕器注水倉中加注冷水已達到最大注水量。如圖乙所示是該次使用加濕器工作30 min的圖像,請計算加濕器在高擋正常工作時消耗的電能。如果電阻R1在此次高擋加熱時產(chǎn)生的熱量全部被水吸收,可以使注水倉中冷水的溫度升高多少?計算結果保留整數(shù),水的比熱容為4.2×103 J/(kg·)(3)一天,芳芳斷開家中其他所有用電器,只接通加濕器在低擋加熱,發(fā)現(xiàn)家中如圖丁所示的電能表的轉盤在5 min內(nèi)轉了27圈,求此時電阻R2的實際加熱功率是多少?類型三熱學計算6.可燃冰是一種新型能源,它是水和天然氣在高壓低溫情況下形成的類冰狀結晶物質(zhì),主要成分是甲烷,其開采是世界難題,據(jù)中央電視臺2017年5月18日報道,我國可燃冰已試采成功,技術處于世界領先,用燃氣鍋爐燒水時,把質(zhì)量為500 kg、初溫為20 的水加熱到100 ,共燃燒了12 m3天然氣,已知水的比熱容c水=4.2×103 J/(kg·),天然氣的熱值q=4.2×107 J/m3,可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍,求:(1)水吸收的熱量;(2)燃氣鍋爐燒水時的效率;(3)若換用可燃冰,應使用多少m3可燃冰。7.同學們學習了“能源與可持續(xù)發(fā)展”的內(nèi)容后,知道熱電站既能發(fā)電,又能供熱,隨著熱電站技術不斷更新,煤的燃燒程度比傳統(tǒng)火電站更充分。為深入了解,他們對某熱電站進行調(diào)查,獲取信息如下:工作時間燃煤發(fā)電總功率廢氣××熱電站20 h4 000 t5×105 kW向周邊居民供熱3.4×1013 J(1)4 000 t煤完全燃燒放出多少熱量?20 h發(fā)電多少千瓦時?(q煤=3×107 J/kg)(2)該熱電站的能量利用率是多少?(3)請你結合以上信息,寫出提高熱電站能量利用率的方法。類型四力、熱、電綜合計算8.我國南海海底存儲著豐富的“可燃冰”資源?？扇急灰暈?1世紀新型綠色能源,可燃冰的主要成分是甲烷,1 m3的可燃冰可轉化生成164 m3的甲烷氣體和0.8 m3的水。已知甲烷氣體的熱值是3.6×107 J/m3。某市公交車以天然液化氣為燃料,其主要成分就是甲烷。如果一輛公交車滿載乘客時總質(zhì)量是6 000 kg,那么1 m3可燃冰轉化生成的甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量可供公交車滿載時以36 km/h的速度勻速行駛1 640 min。勻速行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05。求:(1)公交車滿載乘客時的重力;(g=10 N/kg)(2)這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率;(3)1 m3的可燃冰轉化生成的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量能將多少千克的水從20 加熱到沸騰?標準大氣壓下,c水=4.2×103 J/(kg·),結果保留整數(shù)(4)這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機的效率是多大?9.某款油電混合動力小汽車,具有省油、能量利用率高等特點,其相關信息如表。在某次水平道路測試中,該車以中速勻速行駛170 km,共消耗汽油10 L。測試過程中,內(nèi)燃機既向車輪提供能量,又向蓄電池充電,同時蓄電池又將部分能量通過電動機向車輪輸送,此時,內(nèi)燃機和電動機共同驅動車輛前進。之后,工作人員又進行了制動測試,描繪出了制動距離(從剎車開始到車停止的距離)與制動時的速度關系圖像,如圖所示。驅動模式純電動啟動、低速油電混動中速純?nèi)加透咚倨囐|(zhì)量1 200 kg車輪與地面總接觸面積0.096 m2(1)由圖像可知,車速越,制動距離越長。 (2)該車空載靜止時,對水平地面的壓強是多少?(g取10 N/kg)(3)在水平道路中速勻速行駛測試中,若平均阻力為1 000 N,牽引力做的功是多少?(4)在水平道路中速勻速行駛測試中,若該車內(nèi)燃機的效率為53%,此過程最終使蓄電池增加了多少能量?(忽略蓄電池和電動機的熱損失,汽油取0.7×103 kg/m3,q汽油=4.6×107 J/kg)10.城市街頭出現(xiàn)了一種共享電動汽車(如圖甲所示)。下表是這種汽車的主要參數(shù)。(g取10 N/kg)空車質(zhì)量800 kg每個輪胎與地面接觸面積50 cm2電池容量44 kW·h標準承載200 kg最大續(xù)航(充滿電最大行駛路程)200 km所受阻力與汽車總重的比值0.09(1)電動機是電動汽車的核心部分,電動機工作時能量的轉化是。電動機的工作原理是。 (2)標準承載下,電動汽車靜止時對水平地面的壓強是多少?(3)圖乙是電動汽車行駛在某路段的路程與時間圖像,標準承載下,電動汽車以此速度勻速行駛1分鐘的耗電量為0.4 kW·h,電動機的效率是多少?(4)若某燃油汽車百公里耗油6升,每升油5.5元,電動汽車充電每度0.8元,則使用燃油汽車與電動汽車哪種更經(jīng)濟?11.如圖a所示是HG2004家用蒸汽電熨斗的示意圖,下表是其部分參數(shù),使用時儲水器中的水滴入氣室,加熱的鐵質(zhì)底板使水迅速汽化變成蒸汽,從底板噴出。額定電壓220 V功能汽熨、干熨額定頻率50 Hz蒸汽方式滴下式額定功率1 000 W放置方式自立式底板面積160 cm2質(zhì)量1.6 kg(1)求電熨斗正常工作時的電流。(2)熨燙前(未加水),電熨斗自然平放在衣服上,求它對衣服的壓強。(3)汽熨前先預熱,使底板的溫度從20 升高到220 ,然后溫控開關自動斷開。已知底板的質(zhì)量為1 kg,鐵的比熱容為0.46×103 J/(kg·),求預熱過程底板吸收的熱量。(4)汽熨時,滴汽室的水汽化帶走熱量,當?shù)装鍦囟冉档?90 時,溫控開關自動閉合,當加熱到220 時又斷開,如此反復,若蒸汽電熨斗按如圖b所示的程序工作,熨一件衣服用時10 min。求共消耗的電能。12.兩輪自平衡電動車作為一種新興的交通工具,倍受年輕人的喜愛(如圖所示)。下表是某型號兩輪自平衡電動車的主要技術參數(shù)。整車質(zhì)量20 kg鋰電池電壓48 V鋰電池容量12 A·h電動車額定電壓48 V電動機額定功率350 W(1)圖中小景的質(zhì)量為40 kg,輪胎與地面的總接觸面積為0.01 m2,求地面受到的壓強。(g取10 N/kg)(2)若電動機以額定功率工作,求鋰電池充足一次電最多可騎行的時間。(精確到0.1)(3)鋰電池充足電后,電動車在平直的公路上勻速行駛,受到的平均阻力為96 N,最多能連續(xù)行駛17.28 km,求電動車工作的效率。13.某一型號的房車在一段平直公路上勻速行駛了56 km,用時半小時,車的總質(zhì)量為3×103 kg,受到的阻力為車重的0.1。求:(1)該房車的行駛速度;(2)該房車牽引力所做的功;(3)已知這一過程消耗燃油1.5×10-2 m3,則熱機在這一過程中消耗的總能量(假設燃油完全燃燒,燃油密度為0.8×103 kg/m3,燃油熱值q為4.5×107 J/kg);(4)若將該房車改裝成純電動汽車,則可使二氧化碳排放量由每消耗1 kg汽油排放2.2 kg二氧化碳降為零。已知改裝后的房車每行駛一百公里能耗為160 kW·h,則該房車的效率。答案精解精析必勝題·測易1.答案(1)30 m(2)1 500 J2.答案(1)0.8 s(2)75 N3.答案(1)減小減小(2)3×105 N(3)7.92×109 J4.答案(1)50%(2)242 (3)2 A(4)能5.答案(1)100 W(2)2.4×105 J19 (3)60.75 W6.答案(1)1.68×108 J(2)33.3%(3)0.075 m37.答案(1)1.2×1014 J107 kW·h(2)58.3%(3)使燃料燃燒更充分(或“充分燃燒燃料”;“充分燃燒煤”)提高發(fā)電效率提高“廢氣”的能量利用率8.答案(1)6×104 N(2)3×104 W(3)17 571 kg(4)50%9.答案(1)大(2)1.25×105 J(3)1.7×108 J(4)6.6×105 J10.答案(1)電能轉化為機械能通電線圈在磁場中受力轉動(2)5×105 Pa(3)75%(4)電動汽車更經(jīng)濟11.答案(1)4.55 A(2)1 000 Pa(3)9.2×104 J(4)4.5×105 J12.答案(1)6×104 Pa(2)5 924.6 s(3)80%13.答案(1)112 km/h(2)1.68×108 J(3)5.4×108 J(4)52%11