2024年2月26日发(作者：学艳卉)
专题27:力学、热学和电学综合计算
—、计算题
1. (2014 •安顺)小丽家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数.
型号
最大水量
FED- H50 额定电压 220V
2000W 50L 额定功率
现将水箱中装满水，通电后正常工作
(1) 此过程中水所吸收的热量；
(2) 热水器中电热丝的电阻；
(3) 热水器的效率.
40mi
n,水温从25C上升到45C,求：
【答案】(1)热水器水箱中水所吸收的热量为
24.2 Q;
4.2 X 106J ； ( 2)热水器中电热丝的电阻为
(3)热水器的效率为 87.5%.
【解析】
试题分析.⑴ 水吸收的执蜀
Q --c
--m
■
=4.2«ltfJ (kg-D x50fc^K (45t - 25^)
-4
；
(J由尸=—可知，电热丝的学科网电阻］—
R P
=24 2^
2000
莊
)Q)热水器消耗的电能；W=Pr=2000WMOi<60^
热水器的藏率；ri =乞其
100% ^42yl°'JxlOO%=S7.5n0.
W
考点：电功与电热的综合计算
2. (2014 •茂名)
4.8xlO*J
混合动力汽车是一种新型汽车，它有两种动力系统。汽车加速，汽油机
提供的动力不足时，蓄电池的电能转化为动能，使汽车加速更快；汽车减速，汽车动能转 化为电能，由蓄电池贮存起来，减少能量的浪费。两种动力系统也可以独立工作，只有汽 油机工作时，与一般的汽车相同；只使用电力时，由电动机提供动力。右表是国产某混合 动力汽车蓄电池的铭
牌，其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能。该汽车匀速行驶时受到 的阻力为720N。求: ( 1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间？
( 2)仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是多少？不考虑电能转化为机械 能时能量的损失。
( 3)仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是多少升？假设汽车受到的阻力
不变，汽油的热值为3.0
X
107J/L (即焦耳/升)，汽油机的效率为24%
【答案】 ( 1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电需要
( 2)仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是
(3)仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是
考点: 功和功率的计算、热值计算
3. (2014 •本溪)如图所示为某品牌蒸汽挂烫机， 为了便于移动，它底部装有四个轮子.其
10h．
220km．
10升．
工作原理是:底部的储水箱注满水后，水通过进水阀门流到发热体迅速沸腾，并变成灼热 的水蒸气， 不断喷向衣物， 软化衣物纤维． 下表是这种蒸汽挂烫机的部分参数． [g=10N/kg ，
3
c
水=4.2
X
10 J/
(kg?C)，g=10N/kg]
发热功率
额定电压
储水箱注满水量
挂烫机净重
880W
220V
2kg
4kg
12cm2
轮子与地面接触的总面积
( 1)储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是多少？
( 2)该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是多少？
(3)如果发热体每分钟能把 25g水由20C加热至100C，在这一过程中水吸收了多少热量?
发热体产生多少热量
【答案】(1)储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是 5X104Pa；
(2)该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是 4A
(3)水吸收的热量为 8400J;发热体产生的热量为 52800J.
【解析】
试题分析：(1 )储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压力：
F=G总=口总g= (2kg+4kg)
x
10N/kg=60N
则储水箱注满水后挂烫机对水平地面的学科网压强：
(2)
时通过发热体的电流：
P
F
°2 =5x
104Pa;
S 12 10
4
m1 2
6N
由P=UI可得，挂烫机正常工作I -
880W 4A
;
U 220V
(3) 水吸收的热量：
Q吸=cm( t
-
t°) =4.2
x
103J/ (kg?C)x
0.025kg
x(
100C-
20C)
=8400J;
发热体产生的热量：Q=WPt=880WC 60s=52800J.
考点：压强的大小及其计算；电功与热量的综合计算.
4. (2014 •镇江)如图是一种配有风力发电机和太阳能电池板的新型路灯，路灯的额定功 率为0.12kW,光电池接收太阳光辐射的功率为 1kW吹向风力发电机叶片上的风功率与风 速之间的关系如下表所示，风能转化为电能的效率为
为n光.
风速(m/s)
2 4 6 8 10 12 16
4%光电池将光能转化为电能的效率
1 无风的晴天，光照6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作 10h,则路灯消耗
的电能是多少kW?h光电池将光能转化为电能的功率
n光为多大？
2 在有风的晴天，经 3h的光照和风吹，路灯可正常工作 7h，则当时的风速为多大？
【答案】(1)无风的晴天，光照 6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作
路灯消耗的电能是1.2kW?h;光电池将光能转化为电能的功率为
经3h的光照和风吹，路灯可正常工作
【解析】
10h，则
20% (2)在有风的晴天，
7h，则当时的风速为10m/s.
(2)该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是
风功率(W
15 125 420
1000
4A
2000
3375
8000
试题分析：(1)路灯工作ti=10h消耗的电能：W电i=P灯ti=0.12kWX 10h=1.2kW?h光照t2=6h.
光电池接收的太阳能：
W i=P光X
t2=1kW< 6h=6kW?h光电池将光能转化为电能的效率:
W电1
n电=_
1.2kW?h
X
100%=20%
6kW?h
W光 1
(2) 路灯工作t3=7h消耗的电能： W电2=P灯t3=0.12kWX
7h=0.84kW?h光照t4=3h，光电池
接收的太阳能：
W 2=P光X
t4=1kWX
3h=3kW?h根据公式
n电=W电可知光电池产生的电能：
W光
W电2= W光2n
电=3kW?X
20%=0.6kW?h
风力发电机产生的电能： W风电=3电2
- Wt电=0.84kW?h— 0.6kW?h=0.24kW?h
根据公式n
风八「，可知
W风电
消耗的风能：
风的功率为：
10m/s.
考点：能源与可持续发展
W风二
风
0.24kW ?h
6kW?h
4%
W 6kW?ht4
P 2kW，根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为
3h
5. (2014 •湖州)如图是一盏漂浮在水面的太阳能荷花灯，白天太阳能发电板给电池充满
电，晚上电池给LED灯照明供电。该灯的铭牌上标有“ 6V 0.3W”字样，阅读说明书后可知, 该灯的电池最大输出电能为 8640焦耳。
(1) ________________________________ 白天此灯把光能最终转化为 能储存在电池中。
(2)
花灯，要求每天亮灯不小于
求？
(3) 该灯正常工作时的电流是多少安培？
(4)
千克，漂浮时浸在水中的体积是多少米
若每盏灯的质量为0.23 若某公园想采购一批太阳能荷6小时。那么此灯是否符合 要 ?
【答案】(1)化学;(2)符合要求;(3) 0.05A; (4) 2X
10
—击。
【解析】 试题分析：(1)由题意知：白天太阳能发电板先将太阳能转化为电能，后给电池充电过程
中，又将电能转化为化学能储存在电池内。
(2)由题意可知：该灯正常工作时的功率为
P=0.3W,工作时间t=6h=10800s，贝V消耗的电
能 WPt=0.3WX
10800s=3240J,小于 8640J，此灯符合要求。
(3 )该灯正常工作时的功率P=0.3W，电压U=6V，则正常工作时的电流为：
I
二R U=0.3W/6V=0.05A。
(4)每盏灯的质量为 m=0.2kg, g=10N/kg，漂浮时受到的浮力
F浮=G=mg=0.2kg< 10N/kg=2N,
而水的密度
p水=1.0
x
103kg/m3，则漂浮时浸在水中的体积
F浮
V排
排 水
2N
3
33
2 10 m
o
4 3
g 1.0 103
kg/m
10N/kg
考点：能量转化，电能、电功率的相关计算，浮力的相关计算
6. (2014 •厦门)如图是小林家里电热水器的工作原理图，两根加热管电阻相同.电热水
器功率有高、中、低三档.当
(1)
多少瓦.
(2)
用了 40ni n,求此过程电热水
S断幵，S2接b时，其功率为低档，大小为 1000W
请指出电热水器的高、中档功率分别是(不必写出推导过程)
小林选用某功率档加热水箱里的 50L水，水温升高40C器的功率.【水的比热容c=4.2
x
103J/ (kg?C)】
【答案】(1)电热水器的高、中档功率分别是
为 3500W
【解析】
试题分析：(1)当S断幵，S2接b时，两个电阻丝串联接入电路，功率最小，是低挡。
路的电阻成反比。低档电路中的总电阻为
4000W 2000W (2)此过程电热水器的功率
S2
2R,中档电路中的总电阻为
R高温档电路中的
接b, S闭合，将一个电阻丝单独接入电路，电功率稍大，是中档。当
个电阻丝并联接入电路，电功率最大，是高温档。由
S2接a, S1闭合，两
P
—可知，电压一定，电功率与电
R
总电阻为R2，所以电热器的高档功率是 4000W中档功率是2000V。
(2)水箱中水的质量
m V 1kg/L 50L 50kg
,
3
cm t
水吸收的热量Q吸
4.2 10 J/(kg ?C
) 50kg 40C
8.4 10 J，
6
电热水器的功率P
Q吸
t
6
8.4 10 J 3.5 103W
0
40 60s
考点：电功率 比热容
7. (2014 •日照)明亮同学的家中有一台微电脑控制的电热水壶，如图所示.该电热水壶 可以将水从桶中自动抽到壶中并自动加热至水烧幵.明亮同学观察该电热水壶的铭牌时发 现其额定加热功率模糊不清晰，其它铭牌标记均清晰(如表所示)
用电器，只接通电热水壶控制幵关， 小电动机幵始额定电压下用
；烧水前他关掉家里其它
5s时间将水从桶中提升了
0.8m加至电热水壶满刻度处自动停止加水， 此时显示水温为20C，电热水壶加满水后幵始
在额定电压下烧水至水温为 100 °c时自动断幵电路停止工作. 明亮同学还观察到，在电热水
壶烧水的过程中，家里标有 3000r/kW?h的电能表在30s内转盘转了 50转.(g=10N/kg，p
水=1.0
x
103kg/m3，c =4.2
x
103J/
(kg?C)).
水求：
(1) 小电动机提升水的工作效率；
(2) 电热水壶的额定加热功率；
(3)
家中的实际电压是额定电压的
水时的加热效率为90%试计算在用电高峰时烧幵该壶水所需的时间.
【答案】(1) 64% (2) 2000W ( 3) 460.9s
【解析】
如果在用电高峰时明亮同学90%电热水壶在此电压下 烧
试题分析：(1)由
p
=m/V可得，水的质量： m=p
V=1x
10
3kg/m3x2x
10「3m=2kg;
则水的重力：G=mg=2kgx 10N/kg=20N
有用功：W有=Gh=20NX 0.8m=16J;电动机消耗的电能
W=机t
=5W 5s=25J;
电动机工作效率
n机x
100%=16J
x
100%=64%
W总
25J
(2)
标的参数“ 3000
r/kW?h”的含义可知，当电能表上转盘转
电器消耗的电能
W= x
ikW?h=!
kW?h=X
104J .
50 根据电能表上50转时，用
3000 60
4
所以热水壶的学科网额定加热功率
P加二W£ =
6 10 J30s
=2000W
(3) 把 2L水从 20C加热到 100C
吸收的热量：Q吸
=cm^t
=4.2
x
10 J/ (kg?C) x
2kgx
(100C -20C)
=6.72
x
10
6J；
•••热水壶的额定加热功率
P加=2000VV
.•.由 宀厂得：加热电阻为：F=—=
R
(220VP 2000W
^ =24.2
Q,
(220V 90%R
当实际电压是额定电压的 90%其实际功率为P实=匸实=
由题意可知：Q吸=P实t
'n‘，
4
^=1620W
24.2
6.72 10 J则加热时间
t
'二虫= =460.9s .
P实'1620W 9000
考点：电功与热量的综合计算
8. (2014 •丹东)小明买了一辆电动自行车，该车电动机的工作电压为 32V,电能转化为
机械能的效率为75%，车轮与地面接触的总面积为 40cmL小明骑电动自行车在水平公路上 以路的电阻成反比。低档电路中的总电阻为
2R,中档电路中的总电阻为
R高温档电路中的
6m/s的速度匀速直线行驶了
中：
10mi
n，牵引力为20N,人和车的总质量为100kg，在此过程
(1) 电动自行车对水平地面的压强是多少？
(2)
力做功为多少
(3) 电动自行车匀速行驶时，电动机的工作电流为多少？
【答案】(1) 2.5
x
105Pa； ( 2) 3.6
x
103m； 7.2
x
104J; ( 3) 5A
【解析】 试题分析：（1 ）电动车对水平面的压力等于电动车的重力即
F G mg 100kg 10N/kg 1000N
电动自行车通过的路程是多少？牵引？
（2） 匀速行驶
s vt 6m/s 600s 3.6 103m
W 7.2 104J cc
“4 ,
9.6 104
J
0.75
（3）
W电
考点：压强计算；功的计算，速度的公式应用；电学综合计算
9. （2014 •无锡）有一混合动力汽车，由汽车发动机（汽油机）和电动机为驱动系统提供 动力，汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈，该汽油发动机 的最大功率是69kW以最大功率工作时曲轴转速为 5000r/mi
n.活塞从气缸一端运动到另
一端所扫过的容积为气缸排气量，气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比，如图为气缸容积 和燃烧室容积的示意图，该车排气量是1.8L，压缩比为10:1，动力蓄电池额定电压为 200V, 容量（蓄电池放电电流和放电时间乘积）为
如下表所示.
（1） 该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能？
（2） a.当这辆汽车在平直公路上以 108km/h的速度匀速行驶时，动力完全由汽油发动机
提供，若汽车汽油发动机的输出功率为
150A?h,已知该车的动能 E与其速度v的关系
54kW则此时汽车所受的阻力是多大？
b.当驾驶员看到前方限速标志时，立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电，汽车速度
由108km/h减小到72km/h，若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的
则动力蓄电池获得的电能为多少焦？
（3） 若该汽车汽油发动机以最大功率工作时， 吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量
是7.2
X
10「5kg，此时这台汽油发动机的效率是多少？ （
q汽油=4.6
X1
07J/kg ）
【答案】（1）该汽车的动力蓄电池最多可储存 1.08
X
108J的电能；
（2） a：此时汽车所受的阻力是 1.8
X
103N; b:动力蓄电池获得的电能为 1.5
X
105J ；
(3)此时这台汽油发动机的效率是 25%
【解析】
试题分析：(1)蓄电池最多可储存的电能
W Ult 200V 150A h 200V 150A 3600s 1.08 108J。
50%
(2)a.汽车的牵引力F牵P
54000W 1.8 103N，
v 30m/s
因为汽车做匀速直线运动，汽车受到的阻力
f F牵1.8 103N
b.由表格中的数据可以看出，汽车的动能与速度的平方成正比。 所以当汽车的速度是30m/s
0时，汽车的动能为5.4
X
105J。减少的动能为3X
105J，汽车学科网获得的电能为 1.5
X
105J
(3) 排气量为1.8L的汽车，汽缸容积为V
吸气冲程末气缸内混合气体中汽油的质量
m
一分钟内汽油完全燃烧放出的热量
Q放
m总q
一分钟内汽油发动机对外做的有用功
W Pt
汽油机的效率
考点：电能
Q放
W
・14 15 16 17 18
7J
25%
°
1.656 10 J
46
2500 1.44 104kg 4.6 107J/kg 1.656 107J。
6.9 104W 60s 4.14 106J。
能量转化的效率
1.8L
10 2L，
9
1.44 10-4kg。
功率
7.2 10-5kg 2
四冲程汽油机
【答案】(1) 0.05m3 (2) 500N ( 3) 48.4
Q
15 (2014 •无锡)有一电热水器，质量为 20kg，装满水后的总质量为 70kg，该热水器额 定电压是220V,内部有两个加热管，有三档不同的加热功率，其中最大额定功率是 2000VV
如图是电热水器安装的尺寸及其受力示意图，在竖直方向上热水器受到挂钩拉力
力
F2和重G,在水平方向上热水器受到膨胀螺钉对它的拉力
F和墙壁对它的支持力
F3. (g取10N/kg，
p
=1.0
X
103kg/m3)
水(1) 该热水器最多能装多少立方米的水？
(2) 该热水器装满水时，膨胀螺钉的拉力
F1是多大？
(3) 若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同，则每个加热管的电阻是多少？
【解析】
试题分析：（1）热水器装满水，水的质量为 50kg，水的体积V - 5
3 5 10
2m3
p
103kg/m3
0kg（2）以O为支点，挂钩拉力F2和墙壁对它的支持力
F3，因为力的作用线过支点，所以它们
对应的力臂为0。装满水后热水器的总重力
根据杠杆平衡条件F1L1
G mg 70kg 10N/kg 700N，
700N 0.2mGL2，膨胀螺钉的拉力F1匹 500N。
L1 0.28m
（3）若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同， 根据，将两个电阻串联，电路的功率最小,
将一个电阻单独接入电路，电路的功率较大，将两个电阻并联接入电路，电路的功率最大，
2 2
U (220V)1000W 电阻的阻值
R 48.4Q
为2000W单个电阻的功率为
P 1000W
考点：密度 杠杆平衡原理 电功率
11. （2014・武汉）某电幵水器的结构如图甲所示（剖面图），简化的内部电路如图乙所示,
进水管管口的阀门由轻质浮子 1和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只有进水管中的水压
在正常范围内，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不会从出水管流出。当 冷水箱中的水位达到一定高的时，浮子
2浮起，会触动单刀三掷幵关
S,煮水电热管R通
电发热，冷水被煮沸，水面升高，幵水就从出水管进入贮水箱，当贮水箱中水位达到一定 高度时，浮子3浮起，又会触动单刀三掷幵关
S,煮水暂停，一旦贮水箱中水温下降使温
控幵关S闭合，保温电热管
R就会通电发热，幵水处于保温状态。
（1）已知煮水电热管
R的阻值为12.1
Q,保温电热管
R的阻值为48.4
Q,求电幵水器的 最大发热功率。
（2）图甲中，当浮子1上升到最高处后，它的最上端恰好和出水管管口相平，阀门就会将 进水管管口关闭，此时AC杆沿竖直方向。已知浮子1的体积V=2.5X
10-4m3进水管管口和 阀门的横截面积 S均为1X
10-4m2（不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦） ；
BO： BA=20：1
（O为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬杆的相交处，B为轻质硬杆BO的转轴）， 水箱内水面上方的气压
Po=1x
l05Pa。为了不让冷水直接进入贮水箱，进水管管口阀门的上
表面受到的压强不能超过多少
Pa?
【答案】(1)
P=L2/R二(220V) 2/12.1
Q
=4000W
5
最大AC-4 2
-4 2 5
(2)
P=F/S=
(
F+F)/S =
(50N+1.0X
10
Rax
1X
10 m)
/1
x
10 m=6X
10
pa
大气【解析】
试题分析：(1)由P=U/R可知：在电源电压
U=220V不变时，总电阻最小，发热功率最大，
所以当只有R工作时，发热功率最大，最大为所以
P=U2/R二(220V) 2/12.1
Q
=4000W
(2)由题意可知：为了不让冷水直接进入学科网贮水箱，当浮子 1恰好与出水管相平时 且浸没时受到的压强最大：
此时受到的浮力
F浮=p水gV=1.0X
103kg/m3x
10N/kgX2.5
X
10-4mi=2.5N，则A点受到的最 大压力为FAC=F浮X
BO/BA=50N，由于上下都受到大气压的作用，所以阀门上表面 受到的压 强为
5 4 2 4 2 5
P最大=F/S=
(FAC+F大气)/S =
(50N+1.0X
10
PaX
1X
10- m)
/1
X
10- m=6X
10
pa
考点：电功率的计算，杠杆与浮力的综合分析与计算
12. (2014 •泰安)如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图(俯视图)
体产品在水平传送带上与传送带共同以
计数器由电流表和电路计数元件组成
，立方
v =1m/s的速度匀速前进，产品的质量 m =0.8kg。
(电流表和计数元件的电阻不计)，通过电路中电流的
变化计数产品，a为激光源，R为光敏电阻，R为保护电阻。当激光射向R时，R阻值变小， 每当产品运动通过a与R之间时，射向R的光线会被产品挡住，R阻值变大。闭合幵关， 电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图象如图乙所示。(g取10N/kg )
(1) 不计空气阻力，求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向。
(2) 求每个产品的边长 L1和产品的间隔L2。每个产品对传送带的压强大小。
(3)
R=1kQ，求传送带运输产品过程中
电能
已知电源电压
U=3V,
1mi
n内光敏电阻R消耗的
【答案】（1） 8N;竖直向上 （2） 0.1m； 0.2m； 800Pa
【解析】
（3） 0.12J
试题分析：(1 )传送带对产品的作用力为支持力，它与重力平衡，所以大小为：
F G mg 0.8kg 10N/kg=8 N
；竖直向上
(2)
L1 v t1 1m/s 0.1s=0.1m
(3) 在 0〜0.2s 内，I
1=2X
10-3A
在 0.2s 〜0.3s 内，12=1
X
10- A
60s W|
W2
-4
4
--------- 200
(4 10 J+2 10 J)=0.12J
0.3s
在 1mn 内，W
考点：电能的计算
13. (2013 -衡阳)如图所示的装置很有创意--它将比较耗水的洗衣机和同样耗水但不太 讲究水质的马桶连在一起：上部是洗衣机(有关技术参数见铭牌)
储水箱.洗衣机还设有加热功能，
宜温度，可以提高洗涤效果.
(1) _____________________________________ 请问这种设计的优点： •(请至少说出一个观点)
(2) 求洗衣机脱水时的正常工作电流.
(3) 某次洗衣时，首次进水量为20kg，加热时电能的80%专化为水的内能，正常加热14ni
n 水的温度升高10°c就达到设定要求，由于洗衣机铭牌上的加热功率模糊，求：①水吸收的
3
，下部是马桶，中间设有
(铭牌上水的加热功率已模糊)，洗涤前先将水加热到适
热量，②洗衣机的加热功率 [c水=4.2
X
10 J/ (kg?C)].
【答案】(1)这种设计的优点：用洗衣水用来冲厕可以节水；
(2) 洗衣机脱水时的正常工作电流为 1.5A ；
(3) ①水吸收的热量为 8.4
X
105J，②洗衣机的加热功率为 1250W
【解析】 试题分析：(1)从节水方面分析，洗衣水用来冲厕；洗衣机设有加热功能，提高洗涤效果;
(2)
机脱水时的正常工作电流；
(3)
的温度升高值，利用
由题知，Q吸=W 80%求出加热水消耗的电能，再利用
知道水的质量、水的比热容、水Q吸=cm^t求水吸收的热量；
知道脱水功率和正常工作电压，利用
P=UI求洗衣P』求洗衣机的加热功率
t
(1) 这种设计的优点之一：用洗衣水用来冲厕可以节水；
(2)
v
P=UI，
•••洗衣机脱水时的正常工作电流：
I
=丰P说水=33伽才5A ；
U ' U 22 0V '
(3) 水吸收的热量：
Q
吸二cnn^ t
=4.2
X
103J/
(kg?C)x
20kgX
10C
=8.4
X
10
5J，
由题知，Q吸二WX
80%
加热水消耗的学科网电能：
W=二二
80%
80^6
=1.05
X
106J，
洗衣机的加热功率：
P=J= | '
1 - =1250W
t
14X
60s
考点：电功与热量的综合计算；热量的计算；电功率的计算
14. (2013 -遵义)遵义市余庆县境内的构皮滩电站是乌江干流上最大的水电站，电站大坝
高为232.5m，坝内水深最大可达150m装机容量达300万千瓦，多年年平均发电量为96.67 亿千瓦时(9.667
X
10
9kW1h)，修建水电站，用水力发电代替火力发电，可以节约大量的煤 炭资源.
,,
3 3
(1) 该水电站坝内水产生的压强为多少？
(P
水=1.0
X
10 kg/m，g取10N/kg)
(2) 该水电站在丰水期可实现满装机容量连接发电，若丰水期为一个月(按 30天计)，则 丰水期可发电多少 kW?h
(3) 若火力发电站的发电效率为 36% (发电能量与所消耗燃料完全燃烧放出的热量之比)
煤炭的热值取3.3
x
107J/kg，以构皮滩电站的多年年均发电量计，若改用火力发电，每年
需消耗多少煤炭？(结果保留两位有效数字，
【答案】(1)该水电站坝内水产生的压强为
(2) 丰水期可发电 2.16
x
109kW?h
(3) 若用火力发电，每年需消耗 2.9
x
106t煤炭
【解析】
试题分析：(1)已知水深，由液体压强公式可以求出水所产生的压强.
(2)
出发电量.
(3)
求出煤的质量.
已知发电机发电功率与发电时间，由 WPt可以求1kW?h=3.6X 10
6J)
1.5
x
106Pa.
求出煤所释放的全部热量，然后由
Q=mq的变形公式(1) 水产生的压强
p=p
gh=1.0
x
103kg/m3x
10N/kgx
150m=1.5x
106Pa;
(2) 丰水期的发电量 WPt=3x
106kW< 24hx
30=2.16
x
10
9kW?h
(3) 煤完全燃烧释放的热量 2=「一 •
11 3翔
〔 =9.667
x
1016J，
••• C=mq，
•••煤的质量 m==
「— =2.9
x
109kg=2.9
x
10》;
3. 3X1 0T J/kg
考点：液体的压强的计算；燃料的热值；电功的计算
15. (2013 -广州)效率是30%，水平叉臂面积为1m2的电动叉车(如图甲)，托着重量为
6000N,底面积为6m2的货物(如图乙)，5s内从A点匀速水平移动到 B点，再从B点
匀速竖直 提升10s到达C点，所用时间及各点间距离如丙图所示，求：
(1) A到B过程，货物对叉臂的压强
(2) A到C过程，叉车对货物的支持力做的功
(3) B到C过程，叉车对货物做功的功率
(4) B到C过程，叉车消耗的电能
【答案】(1)
6000Pa
(2)
6000J
(3)
600w
(4)
20000J
【解析】 试题分析：(1) A到B过程，货物匀速移动为平衡状态， 压力大小等于重力，即F=mg=6000N
虽然货物底面积为6m2，但是水平插臂面积只有1m2，所以受力面积为1m2。货物对叉臂的
压强p
F 6000N
S 1m2
6000Pa
(2)A到C过程中分为 两个部分AB和BC, A到B过程中，水平方向学科网匀速移动，支
持力和移动的距离方向垂直，此阶段不做功。在
功
w mgS> 6000N 1m 6000 J
BC段，货物竖直提升咼度S2 1m，叉车做
(3) BC段共计做功6000J，时间10s。那么做功的功率p
W
理°巴
600w
t 10s
(4) B到C过程中做有用功w有=6000 J，效率是30%即有=巴 型囚
30%
w w
则有
w 20000J
注 第一小问中的受力面积找对是个陷阱 考点：力学与电学的综合计算
16. (2012 -无锡)有一种环保汽车，以蓄电池为驱动能源.此环保汽车运动时，蓄电池为
车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力.某辆这种类型的环保汽车，总质量为
3X1 03 kg，汽车轮胎与 地面的总接触面积为0.1m2.当它在永平路面上匀速行驶时，
电动机工作电流为50A,工作 电压为300V,汽车所受阻力为车重的 0.04 倍. (g取10N/kg)
(1) 汽车对路面的压强多大？
(2)
汽车前进的机械功率和电动机电功率的比值为
前进的速度多大？
(3) 如果改用太阳能电池给车上的电动机供电，其它条件不变，求所需的太阳能电池板
的最小面积.结合计算结果对该设想中的太阳能汽车写出一条改进建议， 已知太阳辐射
若该汽车用于牵引4:5，则该车匀速
的总功率为 4X
1026 W太阳到地球的距离为 1.5
X
1011m)半径为r的球其表面积为 4n
r2.太阳光传播到地面的过程中，设有 29. 35%勺能量损耗.该车所用太阳能电池将太
阳能转化为电能的效率为 15%
5
【答案】汽车对路面的压强 3. 0X
10
Pa;该车匀速前进的速度为 10m/s;所需的太阳能电
池板的最小面积100m；改进建议：①提高太阳能电池光电转化率、②减小车的质量、③提 高电动机效率等
【解析】
试题分析；(1>由题意箒
mogZmieglON他0皿=3亦1啊
(2；由题意得，电动机电功率P
-=L7=300VX50A=1.5M10»W,
PM尸璋=45
得P
r=L2xl(rws汽车改力
2摩擦力次一^平衡力,则
P v=/,vHl(^gx 10N.k^>v
解亀■. =
1 Jm
女
4刃地球表面单住面积太阳能功率⑴勲3泓)幻熱空』钿二(1^29. 35%) H刃外412W43.L秋
(U^101]m)
2-150v? m-s S-P- P <-1.5x10*. lSOv;- m^l00m2i
灰进崖议：①提高太阳能电池光电转化率「②减小车的质塞③*1高电曲机效率亀
考点：力学与电学的综合计算
2024年2月26日发(作者：学艳卉)
专题27:力学、热学和电学综合计算
—、计算题
1. (2014 •安顺)小丽家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数.
型号
最大水量
FED- H50 额定电压 220V
2000W 50L 额定功率
现将水箱中装满水，通电后正常工作
(1) 此过程中水所吸收的热量；
(2) 热水器中电热丝的电阻；
(3) 热水器的效率.
40mi
n,水温从25C上升到45C,求：
【答案】(1)热水器水箱中水所吸收的热量为
24.2 Q;
4.2 X 106J ； ( 2)热水器中电热丝的电阻为
(3)热水器的效率为 87.5%.
【解析】
试题分析.⑴ 水吸收的执蜀
Q --c
--m
■
=4.2«ltfJ (kg-D x50fc^K (45t - 25^)
-4
；
(J由尸=—可知，电热丝的学科网电阻］—
R P
=24 2^
2000
莊
)Q)热水器消耗的电能；W=Pr=2000WMOi<60^
热水器的藏率；ri =乞其
100% ^42yl°'JxlOO%=S7.5n0.
W
考点：电功与电热的综合计算
2. (2014 •茂名)
4.8xlO*J
混合动力汽车是一种新型汽车，它有两种动力系统。汽车加速，汽油机
提供的动力不足时，蓄电池的电能转化为动能，使汽车加速更快；汽车减速，汽车动能转 化为电能，由蓄电池贮存起来，减少能量的浪费。两种动力系统也可以独立工作，只有汽 油机工作时，与一般的汽车相同；只使用电力时，由电动机提供动力。右表是国产某混合 动力汽车蓄电池的铭
牌，其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能。该汽车匀速行驶时受到 的阻力为720N。求: ( 1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间？
( 2)仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是多少？不考虑电能转化为机械 能时能量的损失。
( 3)仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是多少升？假设汽车受到的阻力
不变，汽油的热值为3.0
X
107J/L (即焦耳/升)，汽油机的效率为24%
【答案】 ( 1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电需要
( 2)仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是
(3)仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是
考点: 功和功率的计算、热值计算
3. (2014 •本溪)如图所示为某品牌蒸汽挂烫机， 为了便于移动，它底部装有四个轮子.其
10h．
220km．
10升．
工作原理是:底部的储水箱注满水后，水通过进水阀门流到发热体迅速沸腾，并变成灼热 的水蒸气， 不断喷向衣物， 软化衣物纤维． 下表是这种蒸汽挂烫机的部分参数． [g=10N/kg ，
3
c
水=4.2
X
10 J/
(kg?C)，g=10N/kg]
发热功率
额定电压
储水箱注满水量
挂烫机净重
880W
220V
2kg
4kg
12cm2
轮子与地面接触的总面积
( 1)储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是多少？
( 2)该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是多少？
(3)如果发热体每分钟能把 25g水由20C加热至100C，在这一过程中水吸收了多少热量?
发热体产生多少热量
【答案】(1)储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是 5X104Pa；
(2)该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是 4A
(3)水吸收的热量为 8400J;发热体产生的热量为 52800J.
【解析】
试题分析：(1 )储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压力：
F=G总=口总g= (2kg+4kg)
x
10N/kg=60N
则储水箱注满水后挂烫机对水平地面的学科网压强：
(2)
时通过发热体的电流：
P
F
°2 =5x
104Pa;
S 12 10
4
m1 2
6N
由P=UI可得，挂烫机正常工作I -
880W 4A
;
U 220V
(3) 水吸收的热量：
Q吸=cm( t
-
t°) =4.2
x
103J/ (kg?C)x
0.025kg
x(
100C-
20C)
=8400J;
发热体产生的热量：Q=WPt=880WC 60s=52800J.
考点：压强的大小及其计算；电功与热量的综合计算.
4. (2014 •镇江)如图是一种配有风力发电机和太阳能电池板的新型路灯，路灯的额定功 率为0.12kW,光电池接收太阳光辐射的功率为 1kW吹向风力发电机叶片上的风功率与风 速之间的关系如下表所示，风能转化为电能的效率为
为n光.
风速(m/s)
2 4 6 8 10 12 16
4%光电池将光能转化为电能的效率
1 无风的晴天，光照6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作 10h,则路灯消耗
的电能是多少kW?h光电池将光能转化为电能的功率
n光为多大？
2 在有风的晴天，经 3h的光照和风吹，路灯可正常工作 7h，则当时的风速为多大？
【答案】(1)无风的晴天，光照 6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作
路灯消耗的电能是1.2kW?h;光电池将光能转化为电能的功率为
经3h的光照和风吹，路灯可正常工作
【解析】
10h，则
20% (2)在有风的晴天，
7h，则当时的风速为10m/s.
(2)该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是
风功率(W
15 125 420
1000
4A
2000
3375
8000
试题分析：(1)路灯工作ti=10h消耗的电能：W电i=P灯ti=0.12kWX 10h=1.2kW?h光照t2=6h.
光电池接收的太阳能：
W i=P光X
t2=1kW< 6h=6kW?h光电池将光能转化为电能的效率:
W电1
n电=_
1.2kW?h
X
100%=20%
6kW?h
W光 1
(2) 路灯工作t3=7h消耗的电能： W电2=P灯t3=0.12kWX
7h=0.84kW?h光照t4=3h，光电池
接收的太阳能：
W 2=P光X
t4=1kWX
3h=3kW?h根据公式
n电=W电可知光电池产生的电能：
W光
W电2= W光2n
电=3kW?X
20%=0.6kW?h
风力发电机产生的电能： W风电=3电2
- Wt电=0.84kW?h— 0.6kW?h=0.24kW?h
根据公式n
风八「，可知
W风电
消耗的风能：
风的功率为：
10m/s.
考点：能源与可持续发展
W风二
风
0.24kW ?h
6kW?h
4%
W 6kW?ht4
P 2kW，根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为
3h
5. (2014 •湖州)如图是一盏漂浮在水面的太阳能荷花灯，白天太阳能发电板给电池充满
电，晚上电池给LED灯照明供电。该灯的铭牌上标有“ 6V 0.3W”字样，阅读说明书后可知, 该灯的电池最大输出电能为 8640焦耳。
(1) ________________________________ 白天此灯把光能最终转化为 能储存在电池中。
(2)
花灯，要求每天亮灯不小于
求？
(3) 该灯正常工作时的电流是多少安培？
(4)
千克，漂浮时浸在水中的体积是多少米
若每盏灯的质量为0.23 若某公园想采购一批太阳能荷6小时。那么此灯是否符合 要 ?
【答案】(1)化学;(2)符合要求;(3) 0.05A; (4) 2X
10
—击。
【解析】 试题分析：(1)由题意知：白天太阳能发电板先将太阳能转化为电能，后给电池充电过程
中，又将电能转化为化学能储存在电池内。
(2)由题意可知：该灯正常工作时的功率为
P=0.3W,工作时间t=6h=10800s，贝V消耗的电
能 WPt=0.3WX
10800s=3240J,小于 8640J，此灯符合要求。
(3 )该灯正常工作时的功率P=0.3W，电压U=6V，则正常工作时的电流为：
I
二R U=0.3W/6V=0.05A。
(4)每盏灯的质量为 m=0.2kg, g=10N/kg，漂浮时受到的浮力
F浮=G=mg=0.2kg< 10N/kg=2N,
而水的密度
p水=1.0
x
103kg/m3，则漂浮时浸在水中的体积
F浮
V排
排 水
2N
3
33
2 10 m
o
4 3
g 1.0 103
kg/m
10N/kg
考点：能量转化，电能、电功率的相关计算，浮力的相关计算
6. (2014 •厦门)如图是小林家里电热水器的工作原理图，两根加热管电阻相同.电热水
器功率有高、中、低三档.当
(1)
多少瓦.
(2)
用了 40ni n,求此过程电热水
S断幵，S2接b时，其功率为低档，大小为 1000W
请指出电热水器的高、中档功率分别是(不必写出推导过程)
小林选用某功率档加热水箱里的 50L水，水温升高40C器的功率.【水的比热容c=4.2
x
103J/ (kg?C)】
【答案】(1)电热水器的高、中档功率分别是
为 3500W
【解析】
试题分析：(1)当S断幵，S2接b时，两个电阻丝串联接入电路，功率最小，是低挡。
路的电阻成反比。低档电路中的总电阻为
4000W 2000W (2)此过程电热水器的功率
S2
2R,中档电路中的总电阻为
R高温档电路中的
接b, S闭合，将一个电阻丝单独接入电路，电功率稍大，是中档。当
个电阻丝并联接入电路，电功率最大，是高温档。由
S2接a, S1闭合，两
P
—可知，电压一定，电功率与电
R
总电阻为R2，所以电热器的高档功率是 4000W中档功率是2000V。
(2)水箱中水的质量
m V 1kg/L 50L 50kg
,
3
cm t
水吸收的热量Q吸
4.2 10 J/(kg ?C
) 50kg 40C
8.4 10 J，
6
电热水器的功率P
Q吸
t
6
8.4 10 J 3.5 103W
0
40 60s
考点：电功率 比热容
7. (2014 •日照)明亮同学的家中有一台微电脑控制的电热水壶，如图所示.该电热水壶 可以将水从桶中自动抽到壶中并自动加热至水烧幵.明亮同学观察该电热水壶的铭牌时发 现其额定加热功率模糊不清晰，其它铭牌标记均清晰(如表所示)
用电器，只接通电热水壶控制幵关， 小电动机幵始额定电压下用
；烧水前他关掉家里其它
5s时间将水从桶中提升了
0.8m加至电热水壶满刻度处自动停止加水， 此时显示水温为20C，电热水壶加满水后幵始
在额定电压下烧水至水温为 100 °c时自动断幵电路停止工作. 明亮同学还观察到，在电热水
壶烧水的过程中，家里标有 3000r/kW?h的电能表在30s内转盘转了 50转.(g=10N/kg，p
水=1.0
x
103kg/m3，c =4.2
x
103J/
(kg?C)).
水求：
(1) 小电动机提升水的工作效率；
(2) 电热水壶的额定加热功率；
(3)
家中的实际电压是额定电压的
水时的加热效率为90%试计算在用电高峰时烧幵该壶水所需的时间.
【答案】(1) 64% (2) 2000W ( 3) 460.9s
【解析】
如果在用电高峰时明亮同学90%电热水壶在此电压下 烧
试题分析：(1)由
p
=m/V可得，水的质量： m=p
V=1x
10
3kg/m3x2x
10「3m=2kg;
则水的重力：G=mg=2kgx 10N/kg=20N
有用功：W有=Gh=20NX 0.8m=16J;电动机消耗的电能
W=机t
=5W 5s=25J;
电动机工作效率
n机x
100%=16J
x
100%=64%
W总
25J
(2)
标的参数“ 3000
r/kW?h”的含义可知，当电能表上转盘转
电器消耗的电能
W= x
ikW?h=!
kW?h=X
104J .
50 根据电能表上50转时，用
3000 60
4
所以热水壶的学科网额定加热功率
P加二W£ =
6 10 J30s
=2000W
(3) 把 2L水从 20C加热到 100C
吸收的热量：Q吸
=cm^t
=4.2
x
10 J/ (kg?C) x
2kgx
(100C -20C)
=6.72
x
10
6J；
•••热水壶的额定加热功率
P加=2000VV
.•.由 宀厂得：加热电阻为：F=—=
R
(220VP 2000W
^ =24.2
Q,
(220V 90%R
当实际电压是额定电压的 90%其实际功率为P实=匸实=
由题意可知：Q吸=P实t
'n‘，
4
^=1620W
24.2
6.72 10 J则加热时间
t
'二虫= =460.9s .
P实'1620W 9000
考点：电功与热量的综合计算
8. (2014 •丹东)小明买了一辆电动自行车，该车电动机的工作电压为 32V,电能转化为
机械能的效率为75%，车轮与地面接触的总面积为 40cmL小明骑电动自行车在水平公路上 以路的电阻成反比。低档电路中的总电阻为
2R,中档电路中的总电阻为
R高温档电路中的
6m/s的速度匀速直线行驶了
中：
10mi
n，牵引力为20N,人和车的总质量为100kg，在此过程
(1) 电动自行车对水平地面的压强是多少？
(2)
力做功为多少
(3) 电动自行车匀速行驶时，电动机的工作电流为多少？
【答案】(1) 2.5
x
105Pa； ( 2) 3.6
x
103m； 7.2
x
104J; ( 3) 5A
【解析】 试题分析：（1 ）电动车对水平面的压力等于电动车的重力即
F G mg 100kg 10N/kg 1000N
电动自行车通过的路程是多少？牵引？
（2） 匀速行驶
s vt 6m/s 600s 3.6 103m
W 7.2 104J cc
“4 ,
9.6 104
J
0.75
（3）
W电
考点：压强计算；功的计算，速度的公式应用；电学综合计算
9. （2014 •无锡）有一混合动力汽车，由汽车发动机（汽油机）和电动机为驱动系统提供 动力，汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈，该汽油发动机 的最大功率是69kW以最大功率工作时曲轴转速为 5000r/mi
n.活塞从气缸一端运动到另
一端所扫过的容积为气缸排气量，气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比，如图为气缸容积 和燃烧室容积的示意图，该车排气量是1.8L，压缩比为10:1，动力蓄电池额定电压为 200V, 容量（蓄电池放电电流和放电时间乘积）为
如下表所示.
（1） 该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能？
（2） a.当这辆汽车在平直公路上以 108km/h的速度匀速行驶时，动力完全由汽油发动机
提供，若汽车汽油发动机的输出功率为
150A?h,已知该车的动能 E与其速度v的关系
54kW则此时汽车所受的阻力是多大？
b.当驾驶员看到前方限速标志时，立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电，汽车速度
由108km/h减小到72km/h，若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的
则动力蓄电池获得的电能为多少焦？
（3） 若该汽车汽油发动机以最大功率工作时， 吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量
是7.2
X
10「5kg，此时这台汽油发动机的效率是多少？ （
q汽油=4.6
X1
07J/kg ）
【答案】（1）该汽车的动力蓄电池最多可储存 1.08
X
108J的电能；
（2） a：此时汽车所受的阻力是 1.8
X
103N; b:动力蓄电池获得的电能为 1.5
X
105J ；
(3)此时这台汽油发动机的效率是 25%
【解析】
试题分析：(1)蓄电池最多可储存的电能
W Ult 200V 150A h 200V 150A 3600s 1.08 108J。
50%
(2)a.汽车的牵引力F牵P
54000W 1.8 103N，
v 30m/s
因为汽车做匀速直线运动，汽车受到的阻力
f F牵1.8 103N
b.由表格中的数据可以看出，汽车的动能与速度的平方成正比。 所以当汽车的速度是30m/s
0时，汽车的动能为5.4
X
105J。减少的动能为3X
105J，汽车学科网获得的电能为 1.5
X
105J
(3) 排气量为1.8L的汽车，汽缸容积为V
吸气冲程末气缸内混合气体中汽油的质量
m
一分钟内汽油完全燃烧放出的热量
Q放
m总q
一分钟内汽油发动机对外做的有用功
W Pt
汽油机的效率
考点：电能
Q放
W
・14 15 16 17 18
7J
25%
°
1.656 10 J
46
2500 1.44 104kg 4.6 107J/kg 1.656 107J。
6.9 104W 60s 4.14 106J。
能量转化的效率
1.8L
10 2L，
9
1.44 10-4kg。
功率
7.2 10-5kg 2
四冲程汽油机
【答案】(1) 0.05m3 (2) 500N ( 3) 48.4
Q
15 (2014 •无锡)有一电热水器，质量为 20kg，装满水后的总质量为 70kg，该热水器额 定电压是220V,内部有两个加热管，有三档不同的加热功率，其中最大额定功率是 2000VV
如图是电热水器安装的尺寸及其受力示意图，在竖直方向上热水器受到挂钩拉力
力
F2和重G,在水平方向上热水器受到膨胀螺钉对它的拉力
F和墙壁对它的支持力
F3. (g取10N/kg，
p
=1.0
X
103kg/m3)
水(1) 该热水器最多能装多少立方米的水？
(2) 该热水器装满水时，膨胀螺钉的拉力
F1是多大？
(3) 若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同，则每个加热管的电阻是多少？
【解析】
试题分析：（1）热水器装满水，水的质量为 50kg，水的体积V - 5
3 5 10
2m3
p
103kg/m3
0kg（2）以O为支点，挂钩拉力F2和墙壁对它的支持力
F3，因为力的作用线过支点，所以它们
对应的力臂为0。装满水后热水器的总重力
根据杠杆平衡条件F1L1
G mg 70kg 10N/kg 700N，
700N 0.2mGL2，膨胀螺钉的拉力F1匹 500N。
L1 0.28m
（3）若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同， 根据，将两个电阻串联，电路的功率最小,
将一个电阻单独接入电路，电路的功率较大，将两个电阻并联接入电路，电路的功率最大，
2 2
U (220V)1000W 电阻的阻值
R 48.4Q
为2000W单个电阻的功率为
P 1000W
考点：密度 杠杆平衡原理 电功率
11. （2014・武汉）某电幵水器的结构如图甲所示（剖面图），简化的内部电路如图乙所示,
进水管管口的阀门由轻质浮子 1和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只有进水管中的水压
在正常范围内，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不会从出水管流出。当 冷水箱中的水位达到一定高的时，浮子
2浮起，会触动单刀三掷幵关
S,煮水电热管R通
电发热，冷水被煮沸，水面升高，幵水就从出水管进入贮水箱，当贮水箱中水位达到一定 高度时，浮子3浮起，又会触动单刀三掷幵关
S,煮水暂停，一旦贮水箱中水温下降使温
控幵关S闭合，保温电热管
R就会通电发热，幵水处于保温状态。
（1）已知煮水电热管
R的阻值为12.1
Q,保温电热管
R的阻值为48.4
Q,求电幵水器的 最大发热功率。
（2）图甲中，当浮子1上升到最高处后，它的最上端恰好和出水管管口相平，阀门就会将 进水管管口关闭，此时AC杆沿竖直方向。已知浮子1的体积V=2.5X
10-4m3进水管管口和 阀门的横截面积 S均为1X
10-4m2（不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦） ；
BO： BA=20：1
（O为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬杆的相交处，B为轻质硬杆BO的转轴）， 水箱内水面上方的气压
Po=1x
l05Pa。为了不让冷水直接进入贮水箱，进水管管口阀门的上
表面受到的压强不能超过多少
Pa?
【答案】(1)
P=L2/R二(220V) 2/12.1
Q
=4000W
5
最大AC-4 2
-4 2 5
(2)
P=F/S=
(
F+F)/S =
(50N+1.0X
10
Rax
1X
10 m)
/1
x
10 m=6X
10
pa
大气【解析】
试题分析：(1)由P=U/R可知：在电源电压
U=220V不变时，总电阻最小，发热功率最大，
所以当只有R工作时，发热功率最大，最大为所以
P=U2/R二(220V) 2/12.1
Q
=4000W
(2)由题意可知：为了不让冷水直接进入学科网贮水箱，当浮子 1恰好与出水管相平时 且浸没时受到的压强最大：
此时受到的浮力
F浮=p水gV=1.0X
103kg/m3x
10N/kgX2.5
X
10-4mi=2.5N，则A点受到的最 大压力为FAC=F浮X
BO/BA=50N，由于上下都受到大气压的作用，所以阀门上表面 受到的压 强为
5 4 2 4 2 5
P最大=F/S=
(FAC+F大气)/S =
(50N+1.0X
10
PaX
1X
10- m)
/1
X
10- m=6X
10
pa
考点：电功率的计算，杠杆与浮力的综合分析与计算
12. (2014 •泰安)如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图(俯视图)
体产品在水平传送带上与传送带共同以
计数器由电流表和电路计数元件组成
，立方
v =1m/s的速度匀速前进，产品的质量 m =0.8kg。
(电流表和计数元件的电阻不计)，通过电路中电流的
变化计数产品，a为激光源，R为光敏电阻，R为保护电阻。当激光射向R时，R阻值变小， 每当产品运动通过a与R之间时，射向R的光线会被产品挡住，R阻值变大。闭合幵关， 电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图象如图乙所示。(g取10N/kg )
(1) 不计空气阻力，求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向。
(2) 求每个产品的边长 L1和产品的间隔L2。每个产品对传送带的压强大小。
(3)
R=1kQ，求传送带运输产品过程中
电能
已知电源电压
U=3V,
1mi
n内光敏电阻R消耗的
【答案】（1） 8N;竖直向上 （2） 0.1m； 0.2m； 800Pa
【解析】
（3） 0.12J
试题分析：(1 )传送带对产品的作用力为支持力，它与重力平衡，所以大小为：
F G mg 0.8kg 10N/kg=8 N
；竖直向上
(2)
L1 v t1 1m/s 0.1s=0.1m
(3) 在 0〜0.2s 内，I
1=2X
10-3A
在 0.2s 〜0.3s 内，12=1
X
10- A
60s W|
W2
-4
4
--------- 200
(4 10 J+2 10 J)=0.12J
0.3s
在 1mn 内，W
考点：电能的计算
13. (2013 -衡阳)如图所示的装置很有创意--它将比较耗水的洗衣机和同样耗水但不太 讲究水质的马桶连在一起：上部是洗衣机(有关技术参数见铭牌)
储水箱.洗衣机还设有加热功能，
宜温度，可以提高洗涤效果.
(1) _____________________________________ 请问这种设计的优点： •(请至少说出一个观点)
(2) 求洗衣机脱水时的正常工作电流.
(3) 某次洗衣时，首次进水量为20kg，加热时电能的80%专化为水的内能，正常加热14ni
n 水的温度升高10°c就达到设定要求，由于洗衣机铭牌上的加热功率模糊，求：①水吸收的
3
，下部是马桶，中间设有
(铭牌上水的加热功率已模糊)，洗涤前先将水加热到适
热量，②洗衣机的加热功率 [c水=4.2
X
10 J/ (kg?C)].
【答案】(1)这种设计的优点：用洗衣水用来冲厕可以节水；
(2) 洗衣机脱水时的正常工作电流为 1.5A ；
(3) ①水吸收的热量为 8.4
X
105J，②洗衣机的加热功率为 1250W
【解析】 试题分析：(1)从节水方面分析，洗衣水用来冲厕；洗衣机设有加热功能，提高洗涤效果;
(2)
机脱水时的正常工作电流；
(3)
的温度升高值，利用
由题知，Q吸=W 80%求出加热水消耗的电能，再利用
知道水的质量、水的比热容、水Q吸=cm^t求水吸收的热量；
知道脱水功率和正常工作电压，利用
P=UI求洗衣P』求洗衣机的加热功率
t
(1) 这种设计的优点之一：用洗衣水用来冲厕可以节水；
(2)
v
P=UI，
•••洗衣机脱水时的正常工作电流：
I
=丰P说水=33伽才5A ；
U ' U 22 0V '
(3) 水吸收的热量：
Q
吸二cnn^ t
=4.2
X
103J/
(kg?C)x
20kgX
10C
=8.4
X
10
5J，
由题知，Q吸二WX
80%
加热水消耗的学科网电能：
W=二二
80%
80^6
=1.05
X
106J，
洗衣机的加热功率：
P=J= | '
1 - =1250W
t
14X
60s
考点：电功与热量的综合计算；热量的计算；电功率的计算
14. (2013 -遵义)遵义市余庆县境内的构皮滩电站是乌江干流上最大的水电站，电站大坝
高为232.5m，坝内水深最大可达150m装机容量达300万千瓦，多年年平均发电量为96.67 亿千瓦时(9.667
X
10
9kW1h)，修建水电站，用水力发电代替火力发电，可以节约大量的煤 炭资源.
,,
3 3
(1) 该水电站坝内水产生的压强为多少？
(P
水=1.0
X
10 kg/m，g取10N/kg)
(2) 该水电站在丰水期可实现满装机容量连接发电，若丰水期为一个月(按 30天计)，则 丰水期可发电多少 kW?h
(3) 若火力发电站的发电效率为 36% (发电能量与所消耗燃料完全燃烧放出的热量之比)
煤炭的热值取3.3
x
107J/kg，以构皮滩电站的多年年均发电量计，若改用火力发电，每年
需消耗多少煤炭？(结果保留两位有效数字，
【答案】(1)该水电站坝内水产生的压强为
(2) 丰水期可发电 2.16
x
109kW?h
(3) 若用火力发电，每年需消耗 2.9
x
106t煤炭
【解析】
试题分析：(1)已知水深，由液体压强公式可以求出水所产生的压强.
(2)
出发电量.
(3)
求出煤的质量.
已知发电机发电功率与发电时间，由 WPt可以求1kW?h=3.6X 10
6J)
1.5
x
106Pa.
求出煤所释放的全部热量，然后由
Q=mq的变形公式(1) 水产生的压强
p=p
gh=1.0
x
103kg/m3x
10N/kgx
150m=1.5x
106Pa;
(2) 丰水期的发电量 WPt=3x
106kW< 24hx
30=2.16
x
10
9kW?h
(3) 煤完全燃烧释放的热量 2=「一 •
11 3翔
〔 =9.667
x
1016J，
••• C=mq，
•••煤的质量 m==
「— =2.9
x
109kg=2.9
x
10》;
3. 3X1 0T J/kg
考点：液体的压强的计算；燃料的热值；电功的计算
15. (2013 -广州)效率是30%，水平叉臂面积为1m2的电动叉车(如图甲)，托着重量为
6000N,底面积为6m2的货物(如图乙)，5s内从A点匀速水平移动到 B点，再从B点
匀速竖直 提升10s到达C点，所用时间及各点间距离如丙图所示，求：
(1) A到B过程，货物对叉臂的压强
(2) A到C过程，叉车对货物的支持力做的功
(3) B到C过程，叉车对货物做功的功率
(4) B到C过程，叉车消耗的电能
【答案】(1)
6000Pa
(2)
6000J
(3)
600w
(4)
20000J
【解析】 试题分析：(1) A到B过程，货物匀速移动为平衡状态， 压力大小等于重力，即F=mg=6000N
虽然货物底面积为6m2，但是水平插臂面积只有1m2，所以受力面积为1m2。货物对叉臂的
压强p
F 6000N
S 1m2
6000Pa
(2)A到C过程中分为 两个部分AB和BC, A到B过程中，水平方向学科网匀速移动，支
持力和移动的距离方向垂直，此阶段不做功。在
功
w mgS> 6000N 1m 6000 J
BC段，货物竖直提升咼度S2 1m，叉车做
(3) BC段共计做功6000J，时间10s。那么做功的功率p
W
理°巴
600w
t 10s
(4) B到C过程中做有用功w有=6000 J，效率是30%即有=巴 型囚
30%
w w
则有
w 20000J
注 第一小问中的受力面积找对是个陷阱 考点：力学与电学的综合计算
16. (2012 -无锡)有一种环保汽车，以蓄电池为驱动能源.此环保汽车运动时，蓄电池为
车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力.某辆这种类型的环保汽车，总质量为
3X1 03 kg，汽车轮胎与 地面的总接触面积为0.1m2.当它在永平路面上匀速行驶时，
电动机工作电流为50A,工作 电压为300V,汽车所受阻力为车重的 0.04 倍. (g取10N/kg)
(1) 汽车对路面的压强多大？
(2)
汽车前进的机械功率和电动机电功率的比值为
前进的速度多大？
(3) 如果改用太阳能电池给车上的电动机供电，其它条件不变，求所需的太阳能电池板
的最小面积.结合计算结果对该设想中的太阳能汽车写出一条改进建议， 已知太阳辐射
若该汽车用于牵引4:5，则该车匀速
的总功率为 4X
1026 W太阳到地球的距离为 1.5
X
1011m)半径为r的球其表面积为 4n
r2.太阳光传播到地面的过程中，设有 29. 35%勺能量损耗.该车所用太阳能电池将太
阳能转化为电能的效率为 15%
5
【答案】汽车对路面的压强 3. 0X
10
Pa;该车匀速前进的速度为 10m/s;所需的太阳能电
池板的最小面积100m；改进建议：①提高太阳能电池光电转化率、②减小车的质量、③提 高电动机效率等
【解析】
试题分析；(1>由题意箒
mogZmieglON他0皿=3亦1啊
(2；由题意得，电动机电功率P
-=L7=300VX50A=1.5M10»W,
PM尸璋=45
得P
r=L2xl(rws汽车改力
2摩擦力次一^平衡力,则
P v=/,vHl(^gx 10N.k^>v
解亀■. =
1 Jm
女
4刃地球表面单住面积太阳能功率⑴勲3泓)幻熱空』钿二(1^29. 35%) H刃外412W43.L秋
(U^101]m)
2-150v? m-s S-P- P <-1.5x10*. lSOv;- m^l00m2i
灰进崖议：①提高太阳能电池光电转化率「②减小车的质塞③*1高电曲机效率亀
考点：力学与电学的综合计算