1、题型32热、力、电综合专题计算命题点一：铭牌类1.（2019邵阳）某居民家安装了一台电热水器，其铭牌标示如下表所示。加满20的水后加热至70，已知水的比热容c水4.2103J/（kg），干木材的热值q1.2107J/kg。（1）水需要吸收多少热量？（2）电热水器正常工作时至少需要多长时间？（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要多少干木材？型电热水器额定加热功率2400W加热方式电加热器额定电压220V安全等级防触电保护一类温度设定范围2090净重20kg容量40L整机外形尺寸530mm400mm400mm出厂日期2019年5月15日【解析】解：（1）由可得水的质量：mV1.01
2、03kg/m340103m340kg，20的水加热至70，则水吸收的热量：Q吸c水m（tt0）4.2103J/（kg）40kg（7020）8.4106J，（2）电热水器正常工作时至少需要消耗的电能：WQ吸，由P可得，电热水器正常工作时至少需要的时间：t3500s；（3）根据Q吸14%Q放可知，干木材完全燃烧放出的热量为：Q放6107J；根据Q放mq可知，需要干木柴的质量为：m5kg。答：（1）水需要吸收8.4106J热量；（2）电热水器正常工作时至少需要3500s时间；（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要5kg干木材。2.（2018六盘水）在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电
3、热水壶进行了研究与计算。（1）如图所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与相连，防止漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过的方式改变了水的内能。（2）电热水壶的铭牌如下表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？额定容量2.0L额定电压220V额定功率2000W频率50Hz（3）为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为15的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时7min。已知烧水时气压为1个标准大气压，水1.0103kg/m3，c水4.2103J/（kg），则该电热水壶的加热效率为多少？（4）小刚发现电热水壶的电源线
4、都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小。请利用所学的物理知识进行解释。【解析】解：（1）电冰箱属于金属外壳用电器，因此与电冰箱外壳相连接的是地线，这样即使金属外壳带电，电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生。烧水时水吸收热量，温度升高，是利用热传递的方式改变物体内能的；（2）由铭牌可知，电水壶的额定功率为2000W，额定电压为220V，由PUI得电水壶正常工作时的电流：I9.1A；（3）由铭牌可知，电热水壶的最大容量V2.0L2.0103m3，电热水壶内装满水，则水的质量为m水V1.0103kg/m32.0103m32kg，水需要吸
5、收的热量：Q吸cm（tt0）4.2103 J/（kg）2kg（10015）7.14105J；（3）电水壶正常工作t7min420s，由p得电水壶正常工作7min消耗电能：WPt2000W420s8.4105J；该电热水壶的加热效率100%100%85%。（4）电热水壶等功率较大的用电器，工作时通过连接线的电流会较大；而如果电源连接线过长或横截面积过小，则连接线的电阻就会增大，由焦耳定律可知，在一定时间内电流通过连接线产生的热量就会增加，容易引起火灾等安全事故。答：（1）地线；热传递；（2）正常工作时通过电热水壶的电流是9.1A；（3）该电热水壶的加热效率为85%；（4）如果电源连接线过长或横截
6、面积过小，则连接线的电阻就会增大，由焦耳定律可知，在一定时间内电流通过连接线产生的热量就会增加，容易引起火灾等安全事故。3.（2019安顺）如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关实现高、中、低三档加热，其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3均为电热丝，已知R1176加热杯的部分参数如表。求：c水4.2103J/（kg），水1.0103kg/m3（1）R2的阻值是多少？（2）加热杯的低温档功率是多少？（3）若不计热量损失，加热杯使用高温档加热，使1L水从12升高到100，需要多长时间？额定电压220V高温档功率1100W中温档功率440W低温档功率容量1L【解析】解：（1）当S接高温档触点时
7、，电路为R3的简单电路，由PUI可得，R3的阻值：R344，当S接中温档触点时，R2、R3串联，则此时电路中的总电阻：R总110，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2R总R31104466；（2）当S接低温档触点时，R1、R3串联，则加热杯的低温档功率：P低220W；（3）满壶水的体积：V1L1dm31103m3，由可得，水的质量：mV1.0103kg/m31103m31kg，水吸收的热量：Q吸cm（tt0）4.2103J/（kg）1kg（10012）3.696105J，不计热量损失时，消耗的电能：WQ吸3.696105J，由P可得，需要的加热时间：t336s。答：（1）
8、R2的阻值是66；（2）加热杯的低温档功率是220W；（3）若不计热量损失，加热杯使用高温档加热，使1L水从12升高到100，需要336s。命题点二：多档位电器4.（2020毕节模拟）图甲是两档空气炸锅，图乙是其内部简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S分别置于1、2两位置时，空气炸锅处于不同的档位。已知两档空气炸锅的高温档功率为900W，R2阻值为96.8.求：（1）发热体R1的阻值是多少？（2）空气炸锅一次性可装入200克牛柳，若将这些牛柳从40加热到190，牛柳需要吸收多少热量？【c牛柳3103J/（kg）】（3）不计热量损失，用高温档将200g牛柳从40加热到190，需要多长时间？【
9、解析】解：（1）由电路图可知，当S置于1位置时，R1、R2并联，当S置于2位置时，只有电阻R2接入电路；因为并联电路的电阻小于任何一个分电阻，即并联电阻小于R2，所以接1时为高温档，因此由P可知，当S置于1位置时，功率较大，即空气炸锅处于高温档；当S置于2位置时，空气炸锅处于保温状态；则R2的功率P2500W，发热体R1的功率：P1900W500W400W；由P可知，R1121。（2）牛柳需要吸收的热量Q吸cmt3103J/（kg）0.2kg（19040）9104J；（3）不计热量损失Q吸W9104J；由P可得，用高温档牛柳从40加热到190，需要时间t100s。答：（1）发热体R1的阻值是1
10、21。（2）牛柳需要吸收9104J热量；（3）需要100s长时间。5.（2019温州）某电热砂锅的简化电路如图甲。R1、R2为发热电阻，S为旋转型开关，a、b、c、d为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换，工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾，再用低档持续加热食物，使食物“汤浓味鲜”。（1）高档加热时，开关S应旋至触点（选填“ab”、“bc”或“cd”）位置。（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示，则本次烹任共消耗多少电能？（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为多少？（4）生活中，有时也会选择电压力锅烹饪，因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物，通常比电
11、热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度，结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释。【解析】解：（1）由图1知，开关S接“ab”时电路断路为关；“bc”时两电阻串联，接“cd”时只有R1接入电路，R2短路，电源电压一定，由P可知，接“bc”时电阻最大，为低档，接“cd”时电阻最小，为高档；（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示，高温档工作1h，低温档工作（61）5h，本次烹任共消耗的电能：WW1+W2P1t1+P2t20.44kW1h+0.1kW5h0.44kWh+0.5kWh0.94kWh；（3）高档加热时，R1110，抵挡加热时，R1+R2484，R2的阻值：R248
12、4110374；（4）电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间。故答案为：（1）cd；（2）本次烹任共消耗的电能0.94kWh；（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为110、374；（4）电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间。命题点三：敏感电阻类6.（2019重庆）图甲的储水容器底有质量0.5kg，底面积100cm2的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连，距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示，其电源电压U12V，R010，当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应
13、排水。力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示（弹簧均在弹性限度内）。求：压力F/N241215电阻R/110701610（1）浮桶的重力是多少N？（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是多少安？（3）当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水？【解析】解：（1）浮桶的重力：Gmg0.5kg10N/kg5N。（2）由表格数据知，力敏电阻所受压力为2N时，力敏电阻的阻值为110，电路的总电阻：R总R0+R10+110120，电流表的示数：I0.1A；（3）当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，此时电路中的总电阻：R总20，此时力敏电阻的阻值：RR
14、总R0201010，由表格数据知，此时力敏电阻所受压力为15N，根据物体间力的作用是相互的，所以弹簧给浮桶向下的压力也是15N，浮桶受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力，这三个力平衡，则此时浮桶受到的浮力：F浮G+F5N+15N20N，浮桶排开水的体积：V排2103m32000cm3，则浮桶浸入水中的深度为：h120cm0.2m，当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，所以此时容器内水的深度：hh1+h20.2m+0.4m0.6m。答：（1）浮桶的重力为5N。（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是0.1A。（3）当容器内的水深达到0.6米时，双控阀
15、门才打开排水。7.（2019玉林）某物理研究小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图甲所示。OBA为水平杠杆，OA长100cm，O为支点，OB：BA1：4；已知报警器R0的阻值恒为10，压力传感器R固定放置，压力传感器受到的压力F与R的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时，闭合开关S，电压表的示数为1V：当托盘所受的压力增大，电压表的示数达到2V时，报警器R0开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计，电压表的量程为03V.求：（1）电源电压；（2）当报警器开始报警时，压力传感器受到的压力；（3）当托盘受到的压力为120N时，报警器是否报警；（4）当电路输出的电功率与电路在安全状态下
16、输出的最大电功率的比值为5：6时，托盘受到的压力。【解析】解：（1）当托盘空载时，电路中的电流；此时传感器的电阻为R30，则电源电压UI1（R0+R）0.1A（10+30）4V；（2）当报警器开始报警时，电路中的电流；传感器的电阻；从图乙可知，此时传感器受到的压力为20N；（3）根据杠杠的平衡条件F1L1F2L2，可知F托盘OBFOA；由于OB：OA1：4，可得OB：OA1：5，压力传感器受到的压力FF托盘120N24N，由于报警时F20N，而此时FF，因此报警器报警；（4）要保证电路安全，P最大UI最大4V0.3A1.2W；由于P：P最大5：6，可得P1W此时，电路的输出功率，则；由图乙可知
17、当压力传感器R6时，压力传感器受到的压力为F30N；由杠杠平衡条件可知，托盘受到的压力F托盘F。答：（1）电源电压为4V；（2）当压力达到20N时，压力传感器开始报警；（3）会报警；（4）此时托盘的压力为150N。8.（2019郑州）我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为50kg，最高速度为25km/h。g取10N/kg。试问：（1）对蓄电池充电时，电能转化为能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是。（2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为100W，充满电需要5h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？（3）蓄电池充满电后，
18、其储存电能的75%用于车克服阻力做功，当质量为70kg的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的，则车最多能行驶多少小时？（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的较大，以减小行车危险。【解析】解：（1）对电池充电时，消耗了电能，获得了化学能，是将电能转化为化学能。电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。（2）充满电需要的时间t5h1.8104s，充满电后蓄电池储存的电能：W电Pt100W1.8104s1.8106J。（3）由题意知，克服阻力做的功：WW电75%1.8106J1.35106J。人和车的总重力：G总（m车+m人）g
19、（50kg+70kg）10N/kg1200N，电动车在水平路面行驶受的阻力：fG总1200N30N，由Wfs得，电动车行驶的路程：s4.5104m45km，由v得，电动车最多能行驶的时间：t1.8h。（4）由于物体的质量越大，速度越大，具有的动能越大，因此，新国标对电动车的整车质量、最高速度进行限制，主要是为了防止车的动能较大，以减小行车危险。故答案为：（1）化学；通电线圈在磁场中受力转动；（2）充满电后蓄电池储存的电能为1.8106J；（3）车最多能行驶1.8小时；（4）动能。9.（2019河南信阳）某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压U恒为15V，定值电阻R010，R1为一竖直
20、固定光滑金属棒，总长40cm，阻值为20，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80N，高60cm，底面积为100cm2.当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中，此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量L的关系如图乙所示。闭合开关S，试问：（1）当水位下降时，金属棒接入电路的长度，电压表示数。（两空均选填“增大”或“减小”）（2）当水位处于位置A时，电压表的示数为多少？（3）水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增
21、加了多少？电压表的示数变化了多少？（已知水1.0103kg/m3，g取10N/kg）【解析】解：（1）当水位下降时，M所受的浮力减小，弹簧的拉力增大，弹簧的伸长量增大，滑片P向下移动，金属棒接入电路的长度减小；则R1接入电路的阻值减小，根据串联分压特点可知，R1两端的电压减小，即电压表示数减小。（2）当水位处于位置A时，滑片P在R1最上端，此时R120，根据串联电路的电阻特点可知，电路的总电阻：RR0+R110+2030，电路中的电流：I0.5A，由I得，R1两端的电压：U1IR10.5A2010V，即电压表示数为10V。（3）当水位处于位置A时，M刚好浸没，排开水的体积：V排VSh100cm
22、260cm6000cm36103m3，则M受到的浮力：F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg6103m360N；则弹簧受到的拉力：F1GF浮80N60N20N，由图乙可知，当F120N时，弹簧的伸长量L110cm；当水位降至位置B时，M的下表面刚好离开水面，所受浮力为零，则此时弹簧受到的拉力：F2G80N，由图乙可知，当F280N时，弹簧的伸长量L240cm；所以，水位由位置A降至B这一过程中，弹簧的长度增加量：LL2L140cm10cm30cm。当水位降至位置B时，R1接入电路的长度：LL总L40cm30cm10cm，因为R1接入电路的阻值与对应的棒长成正比，即：，所以，此时R1接入
23、电路的阻值：R1R1205，此时电路中的电流：I1A，由I得，此时R1两端的电压：U1IR11A55V，即此时电压表示数为5V，所以，电压表的示数变化量：UU1U110V5V5V。故答案为：（1）减小；减小；（2）当水位处于位置A时，电压表的示数为10V；（3）水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了30cm；电压表的示数变化了5V。命题点四电动机做功类10（2019百色）某服务区水泵房每天需要将重为3106N的水送到36m高的蓄水池里。若用电动机带动一台效率为60%的水泵工作5h来完成蓄水工作。问：（1）水泵对这些水做了多少功？（2）带动水泵的电动机的功率至少为多大？【解析】解：（1）水
24、泵对这些水做功：W有用Gh3106N36m1.08108J；（2）由60%得消耗的电能（总功）W总1.8108J，电动机的功率：P1104W。答：（1）水泵对这些水做了1.08108J的功；（2）带动水泵的电动机的功率至少为1104W。11（2019福建）“国之润，自疏浚始”。新一代国之重器“天鲲号”绞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹填造陆等方面发挥着重大作用。（1）“天鲲号”以功率P16600kW进行绞吸，同时以功率P213400kW向远处输送岩石泥沙，工作时间t10min，共做功多少焦？（2）“天鲲号”绞刀的工作原理与家用破壁机相似。某破壁机的额定电压U220V，额定电流I10A“天鲲号”
25、绞刀以功率P16600kW工作，相当于多少台这种破壁机正常工作消耗的总功率？【解析】解：（1）“天鲲号”工作时的总功率：PP1+P26600kW+13400kW20000kW2l07W，工作时间t10min，所做的总功： WPt2l07W1060s1.2l010J；（2）每台破壁机的功率：P0UI220Vl0A2200W，“天鲲号”绞刀以功率P16600kW工作，相当于破壁机正常工作的台数：n3000（台）。答：（1）共做功1.2l010J；（2）相当于3000台这种破壁机正常工作消耗的总功率。12（2019哈尔滨）随着智能化的普及，机器人在人类的生活中扮演着重要的角色。在图书管理领域机器人可
26、以辅助或替代管理员整理图书，表中所列数据是某新型图书智能管理机器人工作的部分技术参数。参数工作电压/V工作功率/W最大负重/N提升重物最大高度/m数据48402000.6现在智能机器人以最大负重将图书匀速竖直提升至最大高度，用时5s。则此次提升过程中：（1）机器人提升图书速度是多少？（2）机器人对书做功是多少？（3）机器人的电动机工作电流是多少（结果保留两位小数）？电动机做功是多少？【解析】解：（1）机器人提升图书速度：v0.12m/s；（2）机器人对书的作用力FG200N，机器人对书做功：WFs200N0.6m120J；（3）由PUI得，机器人的电动机工作电流：I0.83A；电动机做功：WP
27、t40W5s200J。答：（1）机器人提升图书速度是0.12m/s；（2）机器人对书做功为120J；（3）机器人的电动机工作电流是0.83A；电动机做功为200J。命题点五电池放电类13.（2020曲靖模拟）新能源电动汽车逐渐在替代传统燃油汽车，电动汽车具有对环境污染小，可节约不可再生能源，效率高等优点。下表是某品牌电动汽车的相关参数（能量密度指每千克电池所存储的能量）。电池能量密度电池质量理论续航里程200Wh/kg300kg400km（1）电池中存储的是化学能，200Wh合多少焦？（2）如果电能转化为机械能的效率为80%，那么该品牌汽车电动机产生的拉力是多少？【解析】解：（1）电池中存储时
28、将电能转化为化学能，所以电池中存储的是化学能。由WPt可知，W200Wh200W3600s7.2105J。（2）新能源电动汽车电池储存的总能量：W总200Wh/kg300kg6104Wh2.16108J，由100%得，转化的机械能：W机W总80%2.16108J1.728108J；由WFs得，该品牌汽车电动机产生的拉力：F432N。答：（1）化学；200Wh合7.2105J；（2）如果电能转化为机械能的效率为80%，那么该品牌汽车电动机产生的拉力是432N。14.（2020贵阳模拟）如图是常见的电动自行车和家用小轿车，电动自行车利用电动机提供动力轿车利用汽油机获得动力。（q汽油4.6107J/
29、kg，汽油0.71103kg/m3）。请回答：（1）小明骑电动自行车（蓄电池标有“36V 10Ah”）在水平路面上以5m/s的速度匀速行驶时。牵引力是20N，电动机的效率是80%，行驶20min。求通过电动机线圈的电流，（计算结果精确到0.1A）（2）一辆总质量为2t的家用轿车，以70km/h的速度匀速行驶时所受阻力为车重的0.04倍，其百公里油耗为10L，求该汽车发动机的效率。（g10N/kg）【解析】（1）由v可得，电动车20min行驶的距离：svt5m/s2060s6000m，牵引力做功：W有用Fs20N6000m1.2105J，由80%可得消耗的电能：W电1.5105J；由WUIt得通过电动机线圈的电流：I3.5A；（2）轿车匀速行驶时所受阻力：f0.04G0.04mg0.042000kg10N/kg800N，因为轿车匀速行驶，轿车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，所以轿车的牵引力：Ff800N，行驶100km，牵引力做功：WFs800N100103m8107J，发动机百公里油耗为10L，由得消耗汽油的质量：m汽油汽油V汽油0.71103kg/m310103m37.1kg，这些汽油完全燃烧放出的热量：Q放m汽油q汽油7.1kg4.6107J/kg3.266108J，该汽车发动机的效率：100%24.5%。