專題25 熱電力綜合計算題對策（教師版含解析）

專題25熱電力綜合計算題對策中考典型例題解析【例題1】進入三月份以來，東營街頭出現了一種共享電動汽車。下表是這種汽車的主要參數。(g取10N/kg)空車質量800kg每個輪胎與地面接觸面積50cm2電池容量44kW?h標準承載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2是電動汽車行駛在某路段的路程與時間圖象，標準承載下，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，通過計算比較使用燃油汽車與電動汽車哪種更經濟？【答案】(1)電能轉化為機械能；通電線圈在磁場中受力轉動；(2)標準承載下，電動汽車靜止時對水平地面的壓強是5×105Pa；(3)電動機的效率是75%；(4)使用電動汽車更經濟。【解析】(1)電動機正常工作時，將電能轉化為機械能，是利用通電線圈在磁場中受力轉動原理工作的；(2)乘客與車的總質量：m=m1+m2=800kg+200kg=1000kg，汽車對水平地面的壓力：F=G=mg=1000kg×10N/kg=104N，汽車與水平地面的總接觸面積：S=4S0=4×50cm2=200cm2=2×10﹣2m2，汽車對水平地面的壓強：p===5×105Pa；(3)由圖可知，電動汽車做勻速直線運動，當t1=3s時，s1=60m，則電動汽車行駛的速度：v===20m/s，電動汽車以速度勻速行駛1分鐘的路程：s=vt=20m×60s=1200m，電動汽車的牽引力：F1=f=0.09G=0.09×104N=900N，電動汽車牽引力做的功：W有=F1s=600N×1200m=1.08×106J，電動汽車發(fā)動機的效率：η=×100%=×100%=75%；(4)燃油汽車100km費用：6L×5.5元/L=33元，電動汽車100km費用：22kW?h×0.8元/kW?h=17.6元，因為17.6元小于33元，所以使用電動汽車費用少，更經濟?！纠}2】(2020甘肅天水)如圖所示是某款電熱水壺及相關信息表?，F在該水壺內裝入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，在標準大氣壓下將水燒開。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；(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)裝入水后水壺對桌面的壓強為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%。【分析】(1)知道水壺內裝水的體積，根據ρ＝求出水壺內裝水的質量，根據G＝mg求出水壺內水的重力，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p＝求出裝入水后水壺對桌面的壓強；(2)知道水的質量和比熱容以及初溫、末溫(在標準大氣壓下水的沸點是100℃)，根據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的功率和額定功率相等，根據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?！窘獯稹?1)水壺內裝水的體積：V水＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，由ρ＝可得，水壺內裝水的質量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，水壺內水的重力：G水＝m水g＝1kg×10N/kg＝10N，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：p＝＝＝750Pa；(2)在標準大氣壓下水的沸點是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評】本題考查了密度公式、重力公式、壓強公式、吸熱公式、電功公式、效率公式的綜合應用，要注意在標準大氣壓下水的沸點是100℃。臨門一腳預測練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的發(fā)熱功率是多少W？結合表格數據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量是2kg；(2)S1、S2閉合后，該壺在額定電壓下工作時的發(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，該過程需要消耗5.25×105J的電能。【分析】(1)由表格數據可知，該壺允許裝入水的最大體積，根據ρ＝求出該壺允許裝入水的最大質量；(2)由電路圖可知，S1、S2閉合后，電路為R1的簡單電路，由表格數據可知R1的阻值，根據P＝UI＝求出該壺在額定電壓下工作時的發(fā)熱功率，然后與保溫功率得出此時的狀態(tài)；(3)由電路圖可知，S1閉合、S2斷開時，R1與R2串聯，養(yǎng)生壺處于低溫檔，根據P＝UI＝求出此時電路的總電阻，利用電阻的串聯求出R2阻值；(4)用該壺加熱2L的水，溫度由50℃升高到100℃，根據Q吸＝cm(t﹣t0)求出水需要吸收的熱量，利用η＝×100%求出該過程需要消耗的電能?！窘獯稹?1)由表格數據可知，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的簡單電路，由表格數據可知，R1＝44Ω，該壺在額定電壓下工作時的發(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斷開時，R1與R2串聯，養(yǎng)生壺處于低溫檔，此時電路的總電阻：R＝＝＝242Ω，因串聯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，該過程需要消耗的電能：W＝＝＝5.25×105J。【點撥】本題考查了密度公式和電功率公式、吸熱公式、效率公式的綜合應用等，分清養(yǎng)生壺處于不同狀態(tài)時電路的連接方式是關鍵。2.(2020貴州黔西南)如圖是一款可以設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，其阻值與溫度的關系式為Rt=5+0.5t(式中Rt單位是Ω，t的單位是℃)，R0是設定溫度的變阻器?？刂齐娐分?，電源電壓為3V。當電磁維電器線圈中的電流小于等于10mA時，銜鐵片會彈起，觸點分離，熱水器停止加熱．[c=4.2×103J/(kg·℃)](1)如果將水只加熱到80℃，閉合開關，則滑動變阻器阻值要調到多大？(電磁鐵線圈電阻忽略不計)(2)容器內裝有700mL、初溫為20℃的水，將其加熱到100℃，用時4min，則該飲水器正常工作時加熱效率是多少?【答案】(1)；(2)【解析】(1)由題可知，當溫度為80℃時，熱敏電阻的阻值為設定溫度為80℃，即80℃時，電路中的電流為10mA合0.01A，此時控制電路中的總電阻為則滑動變阻器的阻值為即滑動變阻器的阻值要調到255Ω。(2)容器內裝有700mL合700cm3，則容器內水的質量為這些水溫度由20℃的水升高到100℃，所吸收的熱量為飲水機的工作電路4min，所消耗的電功為該飲水器正常工作時加熱效率為3.如圖是家庭常用的電熱水壺，其銘牌數據如表所示．若加熱電阻的阻值不隨溫度變化而改變，且此時的大氣壓為1標準大氣壓．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，其加熱電阻的阻值是多少Ω？(2)裝滿水后，壺中水的質量是多少kg？(1L=1×10-3m3)(3)將一滿壺20℃的水在1標準大氣壓下燒開，需要吸收多少熱量？[c水=4.2×103J/(kg?℃)](4)不考慮熱量損失，燒開這壺水，需要多長時間？【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。當開關S閉合后，問：(1)當壓敏電阻R1受到的壓力從0增加到3N的過程中，電流表示數的變化是______(填“增大”“減少”)？(2)當電流表示數為0.4A時，壓敏電阻受到的壓力為多少？(3)當電路連續(xù)工作10mim，電阻R2產生的熱量為多少？(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，R1的阻值由100歐減小到30歐，則：當F=0時，I=I1+I2=U/R1+U/R2=0.28A；當F=3N時，I=I1′+I2=≈0.47A；所以，電流表示數變大．(2)通過定值電阻的電流：I2=0.2A，電流表示數為0.4A時，通過壓敏電阻的電流：I1=I-I2=0.4A-0.2A=0.20A，此時壓敏電阻阻值：R1=40Ω，由圖