中考物理微專題復(fù)習(xí) 專題51 中考力熱電綜合計(jì)算題（教師版含解析）

中考物理微專題復(fù)習(xí)1261

專題51力熱電綜合計(jì)算題

專題知識^概述

解決力熱電綜合計(jì)算題一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、重力公式、壓強(qiáng)公式、浮力

公式、機(jī)械功和功率、機(jī)械效率公式、電功公式、電功率公式、物體吸熱放熱公式、熱值公式、熱效率公

式等；涉及到的物理規(guī)律有二力平衡條件、液體壓強(qiáng)規(guī)律、阿基米德原理、杠桿平衡條件、歐姆定律、焦

耳定律、熱平衡方程等。

例題解析與對點(diǎn)練習(xí)

【例題】（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44Q,R是熱敏電阻，其阻值與溫度的關(guān)系式為Rt=5+0.5f（式中&單位是Q,f的單位是。C）,價(jià)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

片會彈起，觸點(diǎn)分離,熱水器停止加熱.［c=4.2X103j/（kg?七）］

就火,殳-皿-----------------------------------------「--

WH___rpd

&R,

-----M---------

US

（1）如果將水只加熱到80℃,閉合開關(guān)，則滑動變阻器的阻值要調(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）255〉；（2）89%

【解析】（1）由題可知，當(dāng)溫度為80℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為

4=5+0.5/=5+0.5x80℃=45Q

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

3V

=300Q

7-O.OIA

則滑動變阻器的阻值為

R滑=R：；［R\=300Q-45Q=255Q

即滑動變阻器的阻值要調(diào)到255Qo

（2）容器內(nèi)裝有700mL合700cm3,則容器內(nèi)水的質(zhì)量為

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m=pV-1gcm3x700cm3=700g=0.7kg

這些水溫度由20℃的水升高到100℃,所吸收的熱量為

0吸=c〃也=42x101/(。)rxf20Rgx(lOO)=2.352xlO5J

飲水機(jī)的工作電路4min,所消耗的電功為

U2(220V)2$

匕=UIt=一t=^------^-X4X60S=2.64X105J

電R44c

該飲水器正常工作時(shí)加熱效率為

土

7=—xl00%=2,352*1。Jx100%89%

”2.64x10」

【對點(diǎn)練習(xí)】如圖，甲是電子秤的原理圖(圖中壓力表是用電流表改裝的)。已知電源電壓為24V,電阻

Ro=60Q,壓力傳感器R、的阻值隨所受壓力F變化的圖象如圖乙，壓力傳感器表面能承受的最大壓力為

400N,壓桿與壓力傳感器的接觸面積是2X10-4m2(取g=i()N/kg,托盤和壓桿的質(zhì)量忽略不計(jì))。求：

甲乙，

(1)托盤里的物體質(zhì)量越大，壓力傳感器的阻值如何變化？

(2)當(dāng)通過壓力表電流為0.2A時(shí)，壓力傳感器上方托盤里物體的質(zhì)量是多少kg?

(3)當(dāng)壓力為200N時(shí)，通電700s,Ro產(chǎn)生的焦耳熱能使質(zhì)量為0.1kg的水溫升高多少℃?

【答案】(1)2X106(2)40(3)1

【解析】本題考查學(xué)生對串聯(lián)電路電流和電阻特點(diǎn)、電功率和壓強(qiáng)知識的掌握，同時(shí)結(jié)合歐姆定律分析實(shí)

際問題得出正確結(jié)論，要學(xué)會靈活運(yùn)用歐姆定律。

根據(jù)公式p=F/S求出傳感器能夠承受的最大壓強(qiáng)；根據(jù)圖乙分析壓力為200N時(shí)，傳感器的阻值；根

據(jù)公式I=U/R計(jì)算出通過電路中的電流；由公式P=UI=I2R計(jì)算出Ro的電功率。

(1)稱量時(shí)，托盤里的物體質(zhì)量越大，物體的重力越大。因?yàn)樵谒矫嫔衔矬w的壓力和自身的重力相等，所

以壓力傳感器所受的壓力越大，由乙圖象可知，壓力傳感器的阻值越小。所以托盤里的物體質(zhì)量越大，壓

力傳感器的阻值越小。

(2)當(dāng)通過壓力表電流為0.2A時(shí)，由I=U/R得電路總電阻為

R總=U/I=24V/0.2A=120Q

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根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和可得：

Rx=R總-Ro=12OQ-60Q=60Q

根據(jù)圖象可知當(dāng)Rx=60Q時(shí)，傳感器受到的壓力為Fo=400N

由于托盤和壓桿的質(zhì)量忽略不計(jì)，設(shè)托盤里物體的質(zhì)量為m,則F0=G=mg

m=F()/g=400N/10N/kg=40kg

(3)由圖甲知，Ro與R*串聯(lián)，由圖乙知，當(dāng)壓力為200N時(shí)，由乙圖可知壓力傳感器R,的阻值是180Q

則通過Ro的電流：

I0=I=UL^24V/(l80。+60Q)=0.1A

Ra

Ro產(chǎn)生的焦耳熱：Q=I()2ROHO.1A)2X600X700s=420J

Qi?=Q

根據(jù)物體吸熱公式Q吸=51(~。)得到

△t=(t-to)=Q吸/cm=Q/cm=420J/[4.2X103J/(kg?0X0.1kgpPC

【對點(diǎn)練習(xí)】如圖所示是一種家用蒸汽電熨斗的實(shí)物圖和銘牌，使用時(shí)水箱中的水滴入被加熱的底板汽室,

迅速汽化產(chǎn)生向下的蒸汽

額定電壓220V功能汽燙干燙

額定頻率50HZ蒸汽方式滴下式

額定功率1000W質(zhì)里1.3kg

底版面積160cm*放置方式自立式

(1)蒸汽電熨斗正常工作時(shí)電阻絲的電阻；

(2)在熨斗水箱中注入0.3kg的水，將它平放在水平桌面上，求：熨斗對衣服的壓強(qiáng)；

(3)用熨斗汽燙前先預(yù)熱，使金屬底板的溫度從20C升高到220C,溫控開關(guān)自動斷開，已知金屬的質(zhì)量

為1kg,金屬底板的比熱容為0.46X103j/(kg，C)問蒸汽熨斗預(yù)熱的過程中金屬底板吸收多少熱量？

(4)汽燙時(shí)，水滴入汽室，由于水升溫汽化而帶走熱量，當(dāng)金屬底板溫度降到190C時(shí)，溫控開關(guān)自動閉合,

電熨斗正常工作，當(dāng)加熱到220℃時(shí)，溫控開關(guān)自動斷開，停止加熱，如此反復(fù)，若蒸汽電熨斗工作情況

按如圖所示的規(guī)律變化時(shí)，則12min熨燙一件衣服共消耗多少電能？

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【答案】(D48.4Q；(2)1000Pa.(3)9.2X104J；(4)5.4X105J.

【解析】(1)蒸汽電熨斗正常工作時(shí)電阻絲的電阻：

播(220F)2

R=P=1000甲=48.4。；

(2)電熨斗對衣服的壓力：

F=G=mg=(13kg+0.3kg)X10N/kg=16N.

F16N

對衣服的壓強(qiáng)：P=S=160xrV=i000Pa.

(3)蒸汽電熨斗預(yù)熱過程中金屬底板吸收的熱量：

專題點(diǎn)對點(diǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練

1.(2020甘肅天水)如圖所示是某款電熱水壺及相關(guān)信息表?，F(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。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，試計(jì)算該電熱水壺的加熱效率。[c水

=4.2X103J/(kg,℃),g=lON/kg]

【答案】(1)裝入水后水壺對桌面的壓強(qiáng)為750Pa；

(2)水吸收的熱量為3.36X105J；

(3)該電熱水壺的加熱效率為80%o

【分析】(1)知道水壺內(nèi)裝水的體積，根據(jù)P=年求出水壺內(nèi)裝水的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出水壺內(nèi)水的重

力，裝入水后水壺對桌面的壓力等于水和水壺的重力之和，根據(jù)p=E求出裝入水后水壺對桌面的壓強(qiáng)；

S

(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-to)求出水

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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n=

—5-X100%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=lL=ldm3=l義10-3m3,

由p=里可得，水壺內(nèi)裝水的質(zhì)量：

V

m水=P水V水=1.OX103kg/m3X1X10-3m3=1kg,

水壺內(nèi)水的重力：

G水=111水g=IkgX10N/kg=ION,

裝入水后水壺對桌面的壓力：

F=G水+G水壺=10N+5N=15N,

裝入水后水壺對桌面的壓強(qiáng)：

p=—=-------------=75OPa；

S200X10-4m2

(2)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是1()0℃,則水吸收的熱量：

QIR=C水m(t-to)=4.2XlO3J/(kg-℃)XlkgX(100℃-20℃)=3.36X105J；

⑶由可得，電熱水壺消耗的電能：

t

W=Pt'=1000WX7X60S=4.2X105J.

該電熱水壺的加熱效率：

5

n36XIQJxioo%=8()%。

W4.2X105J

【點(diǎn)評】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℃。

2.圖甲為新型風(fēng)暖浴霸，因其安全性能好、發(fā)熱柔和，深受大家喜愛。它是利用電動機(jī)鼓動空氣流動，通

過加熱元件加熱冷空氣帶動室內(nèi)升溫。圖乙是某型號風(fēng)暖浴霸的簡化電路圖，其發(fā)熱元件是兩根阻值不變

的電熱絲R1、R2.主要參數(shù)如下表。

項(xiàng)目參數(shù)

額定電壓(V)220

Ri額定功率(W)1936

R2額定功率(W)968

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電動機(jī)功率(W)44

適用面積(m2)10

(1)開關(guān)均閉合，求浴霸正常工作時(shí)的干路電流是多少？

(2)正常工作時(shí)，求Ri的阻值是多少？

(3)實(shí)際電壓為200V時(shí)，求R2的實(shí)際功率是多少？

(4)浴霸正常工作時(shí)，使容積為20m3的房間空氣溫度升高20℃,求室內(nèi)空氣吸收的熱量是多少？(P空氣取

1.2kg/m3,c空氣取1.0X103j/(kg「c),不考慮其他因素影響)

【答案】(1)開關(guān)均閉合，浴霸正常工作時(shí)的干路電流是13.4A。

(2)正常工作時(shí)，R,的阻值是25Q。

(3)實(shí)際電壓為200V時(shí)，R2的實(shí)際功率是800W。

(4)室內(nèi)空氣吸收的熱量是4.8X105Jo

【解析】(1)開關(guān)均閉合時(shí)，Ri，R2和電動機(jī)同時(shí)工作，電路總功率為：

P=P,+P2+P3=1936W+968W+44W=2948W,

由P=UI可得，浴霸正常工作時(shí)的干路電流：

_P_2948W

］T一丁麗1=13.4A；

(2)由P=U_可得R,的阻值為:

R

22

R_U_(220V)

R，-P7-1936W一=25。

(3)由P=U：可一得R2的阻值為：

R

R.=_U衛(wèi)(22OV)2=SO。,

P2968W

實(shí)際電壓為200V時(shí)，R2的實(shí)際功率為:

(4)室內(nèi)空氣的質(zhì)量為：

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m=PV=1.2kg/m3X20m3=24kg,

空氣吸收的熱量為：

Q|?=C空氣mAt=1.0X103J/(kg.℃)X24kgX20℃=4.8X105J?

3.進(jìn)入三月份以來，東營街頭出現(xiàn)了一種共享電動汽車。下表是這種汽車的主要參數(shù)。(g取10N/kg)

空車質(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

所受阻力與汽車總重的比值0.09

(1)電動機(jī)是電動汽車的核心部分，電動機(jī)工作時(shí)能量的轉(zhuǎn)化是—。電動機(jī)的工作原理是

(2)標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車靜止時(shí)對水平地面的壓強(qiáng)是多少？

(3)圖2是電動汽車行駛在某路段的路程與時(shí)間圖象，標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車以速度勻速行駛1分鐘的耗電

量為0.4kW?h,電動機(jī)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，通過計(jì)算比較使用燃油汽車

與電動汽車哪種更經(jīng)濟(jì)？

圖1圖2

【答案】(1)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動；

(2)標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車靜止時(shí)對水平地面的壓強(qiáng)是5X105Pa；

(3)電動機(jī)的效率是75%；

(4)使用電動汽車更經(jīng)濟(jì)。

【解析】(1)電動機(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中受力轉(zhuǎn)動原理工作的;

(2)乘客與車的總質(zhì)量：

m=m1+m2=800kg+200kg=1000kg,

汽車對水平地面的壓力：

F=G=mg=l000kgX1ON/kg=104N,

汽車與水平地面的總接觸面積：

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S=4S()=4X50cm2=200cm2=2X10-2m2,

汽車對水平地面的壓強(qiáng)：

F104N

=^5X105Pa；

S2X10-2m2

(3)由圖可知，電動汽車做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)t|=3s時(shí)，S|=60m,

則電動汽車行駛的速度：

v=-^-^=.^ni=20m/s，

113s

電動汽車以速度勻速行駛1分鐘的路程:

s=vt=20mX60s=1200m,

電動汽車的牽引力：

F,=f^0.09G=0.09X104N=900N,

電動汽車牽引力做的功：

6

W#=F1S=600NX1200m=1.08X10J,

電動汽車發(fā)動機(jī)的效率：

n100%=-l.08Xl°J_X100%=75%:

W電0.4X3.6X106J

(4)燃油汽車100km費(fèi)用：6LX5.5元/L=33元,

電動汽車100km費(fèi)用:22kW?hX0.8元/kW?h=17.6元,

因?yàn)?7.6元小于33元，所以使用電動汽車費(fèi)用少，更經(jīng)濟(jì)。

4.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Q(mào)?

(2)裝滿水后，壺中水的質(zhì)量是多少kg?(lL=lX10-3m3)

(3)將一滿壺200c的水在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開，需要吸收多少熱量？[c水=4.2X103j/(kg.e)]

(4)不考慮熱量損失，燒開這壺水，需要多長時(shí)間？

【答案】(1)24.2(2)1.5(3)5.04X105J(4)252s

【解析】(1)方法一：加熱電阻的阻值/?=^//3=(220丫)2/2()()0\￥=24.2。

方法二：/=P/t/=2000W/220V=(100/11)A

R=U/I=220V/(l00/11)A=24.2Q

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(2)裝滿水后，壺中的水的質(zhì)量

m=PV=\X103kg/m3X1.5X10W=1.5kg

(3)水的末溫:Z=100℃

水吸收的熱量:。吸=cm(f-f())=4.2X水J/(kg?℃)X1.5kgX(100℃-20℃)

=5.04X105J

(4)消耗的電能：W=Q吸=5.04X105J

所需要的時(shí)間：片必P=5.04X105J/2000W=252s=4.2min

5.如表為現(xiàn)在家庭、賓館常用的無線電水壺(一種在倒水時(shí)導(dǎo)線脫離，用電加熱的方便水壺)的銘牌，某同學(xué)

用這種電水壺?zé)_水，他將水放至最大容量，測得水的初溫是20℃通電5分50秒，水燒開(在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大

氣壓下)，試通過計(jì)算，回答下列問題：

額定電壓220V

額定功率10W

最大容量1L

(2)該電水壺正常工作時(shí)電熱絲的電阻多大？

(3)水從20℃燒開所吸收的熱量是多少？

(4)現(xiàn)測得電源電壓為210伏，算一算此電水壺工作的效率.

【答案】⑴5.5A。(2)40Qo(3)3.444X105J?(4)89.3%.

【解析】由表中數(shù)據(jù)可知：

(1)電水壺正常工作時(shí)的功率為P=1210W,電壓為U=220V,則此電水壺正常工作時(shí)的電流：

I=P/U=1210W/220V=5.5A；

(2)電熱水壺的電阻：R=U2/P=(220V)2/1210W=40Q；

⑶水的體積為V=lL=0.001m3,密度為P=1.0X103kg/m3,比熱容c=4.2X103j/(kgic)升高的溫度

At=l()0℃-18℃=82℃,則水的質(zhì)量為m=PV=1.0X103kg/m3X0.001m3=lkg,燒開時(shí)吸收的熱量：

Q吸=cmAt=4.2X103j/(kg-C)XIkgX82℃=3.444X105J

(4)U實(shí)=210V,電水壺的加熱時(shí)間：t=5min50s=5X60s+50s=350s

則消耗的電能：W=(U實(shí)2/R)t=[(210V)2/40Q]X350s=385875J

此時(shí)電水壺工作的效率：

0=Q吸/W=3.444X105J/385875J=0.893=89.3%

6.如圖所示的電路中，電源電壓為8V,燈是阻值為40Q的定值電阻，壓敏電阻&的阻值隨壓力的變化情

況如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后，問：

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中考物理微專題復(fù)習(xí)1270

(1)當(dāng)壓敏電阻凡受到的壓力從0增加到3N的過程中，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lOmim,電阻力產(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】⑴增大⑵2N⑶960〃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，電流表測干路電流；

由圖乙所示可知，壓力F由0增大到3N時(shí)，Ri的阻值由100歐減小到30歐，貝人

當(dāng)F=0時(shí),I=I,+I2=U//?i+U/&2=0.28A；

當(dāng)F=3N時(shí)，If'+E==0.47A；所以，電流表示數(shù)變大.

(2)通過定值電阻的電流：

12=0.2A,

電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，通過壓敏電阻的電流：

h=I-l2=0.4A-0.2A=0.20A,

此時(shí)壓敏電阻阻值：Ri=40O,

由圖乙所示可知，R|=40Q時(shí)，