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1、专题十一综合计算题类型一力学计算1.(2018重庆A)如图所示,某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在50 N的牵引力作用下,以0.5 m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60 s,求:(1)它行驶的路程;(2)此过程中牵引力所做的功。2.(2018福建A)航天迷小伟利用自制降落伞模拟返回舱的降落过程。将带有降落伞的重物从高处释放,一段时间后打开降落伞。重物在离地4 m高处开始匀速下落,速度为5 m/s。若打开降落伞后,降落伞和重物受到的阻力f与速度v满足关系f=kv2,k=3 Ns2/m2。求:(1)重物从开始匀速下落到落地所用的时间;(2)降落伞和重物
2、的总重。3.(2018陕西)如图为某型号中型履带式水陆两栖突击车,它采用了轻质铝合金装甲车体,进一步增强了水中浮渡能力。该两栖车装配有输出功率为1.1106 W的发动机。(1)在海面训练过程中,发射多枚炮弹后,车体向上浮起了一些,车体底部受到水的压强将;在陆地上行驶,履带可以车体对地的压强(均选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)两栖车的总质量约为30 t,在深水中漂浮时,它受到的浮力是多少牛?(g取10 N/kg)(3)两栖车在陆地上以36 km/h匀速行驶72 km时,若两栖车发动机的输出功率全部用于做机械功,发动机做了多少焦耳的功?类型二电学计算4.某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不
3、伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。其简化等效电路如图所示,此时处于空挡位置。闭合开关S,旋钮绕P转动,实现挡位转换,旋至1挡时R1、R2同时工作,洗衣机处于加热状态;旋至2挡时R2和电动机同时工作,洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝,其阻值不受温度影响,R1=22 ,主要参数如下表。c水=4.2103 J/(kg)牌智能滚筒洗衣机额定电压220 V加热功率2 400 W设定温度范围30 90 电动机功率240 W防电墙电阻1106 (1)洗衣机内注入10 kg的水,在额定电压下连续加热1 050秒,水温由20 上升到50 ,此过程中的加热效率是多少?(2)R2阻值是多少?(3)
4、洗衣机处于保温洗涤状态时,干路电流是多少?(4)防电墙技术的应用是洗衣机未来发展的趋势。防电墙通过在洗衣机内部形成永久性电阻保证人的安全。异常漏电情况下,电流依次经防电墙和人体流入大地,若人体的最大电阻为1105 ,人体的安全电压不高于36 V,则防电墙技术能否保证人的安全?5.(2018通辽)图甲是芳芳家某型号电热加湿器的原理图,下表丙为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,且R2=3R1,S为旋转型开关,1、2、3、4为触点,通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的切换(低挡为小功率加热,高挡为大功率加热)。(1)求加湿器处于低挡位置时的发热功率;(2)某次
5、使用加湿器工作时,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。如图乙所示是该次使用加湿器工作30 min的图像,请计算加湿器在高挡正常工作时消耗的电能。如果电阻R1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收,可以使注水仓中冷水的温度升高多少?计算结果保留整数,水的比热容为4.2103 J/(kg)(3)一天,芳芳断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在低挡加热,发现家中如图丁所示的电能表的转盘在5 min内转了27圈,求此时电阻R2的实际加热功率是多少?类型三热学计算6.可燃冰是一种新型能源,它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质,主要成分是甲烷,其开采是世界难题,据中央电视台2017年5月
6、18日报道,我国可燃冰已试采成功,技术处于世界领先,用燃气锅炉烧水时,把质量为500 kg、初温为20 的水加热到100 ,共燃烧了12 m3天然气,已知水的比热容c水=4.2103 J/(kg),天然气的热值q=4.2107 J/m3,可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,求:(1)水吸收的热量;(2)燃气锅炉烧水时的效率;(3)若换用可燃冰,应使用多少m3可燃冰。7.同学们学习了“能源与可持续发展”的内容后,知道热电站既能发电,又能供热,随着热电站技术不断更新,煤的燃烧程度比传统火电站更充分。为深入了解,他们对某热电站进行调查,获取信息如下:工作时间燃煤发电总功率废气热电站20 h4 00
7、0 t5105 kW向周边居民供热3.41013 J(1)4 000 t煤完全燃烧放出多少热量?20 h发电多少千瓦时?(q煤=3107 J/kg)(2)该热电站的能量利用率是多少?(3)请你结合以上信息,写出提高热电站能量利用率的方法。类型四力、热、电综合计算8.我国南海海底存储着丰富的“可燃冰”资源。可燃冰被视为21世纪新型绿色能源,可燃冰的主要成分是甲烷,1 m3的可燃冰可转化生成164 m3的甲烷气体和0.8 m3的水。已知甲烷气体的热值是3.6107 J/m3。某市公交车以天然液化气为燃料,其主要成分就是甲烷。如果一辆公交车满载乘客时总质量是6 000 kg,那么1 m3可燃冰转化生
8、成的甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36 km/h的速度匀速行驶1 640 min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05。求:(1)公交车满载乘客时的重力;(g=10 N/kg)(2)这段时间内公交车牵引力所做功的功率;(3)1 m3的可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧所产生的能量能将多少千克的水从20 加热到沸腾?标准大气压下,c水=4.2103 J/(kg),结果保留整数(4)这段时间内公交车发动机的效率是多大?9.某款油电混合动力小汽车,具有省油、能量利用率高等特点,其相关信息如表。在某次水平道路测试中,该车以中速匀速行驶170 km,共消耗汽油10 L。测试过程中,
9、内燃机既向车轮提供能量,又向蓄电池充电,同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送,此时,内燃机和电动机共同驱动车辆前进。之后,工作人员又进行了制动测试,描绘出了制动距离(从刹车开始到车停止的距离)与制动时的速度关系图像,如图所示。驱动模式纯电动启动、低速油电混动中速纯燃油高速汽车质量1 200 kg车轮与地面总接触面积0.096 m2(1)由图像可知,车速越,制动距离越长。(2)该车空载静止时,对水平地面的压强是多少?(g取10 N/kg)(3)在水平道路中速匀速行驶测试中,若平均阻力为1 000 N,牵引力做的功是多少?(4)在水平道路中速匀速行驶测试中,若该车内燃机的效率为53%,此过程
10、最终使蓄电池增加了多少能量?(忽略蓄电池和电动机的热损失,汽油取0.7103 kg/m3,q汽油=4.6107 J/kg)10.城市街头出现了一种共享电动汽车(如图甲所示)。下表是这种汽车的主要参数。(g取10 N/kg)空车质量800 kg每个轮胎与地面接触面积50 cm2电池容量44 kWh标准承载200 kg最大续航(充满电最大行驶路程)200 km所受阻力与汽车总重的比值0.09(1)电动机是电动汽车的核心部分,电动机工作时能量的转化是。电动机的工作原理是。(2)标准承载下,电动汽车静止时对水平地面的压强是多少?(3)图乙是电动汽车行驶在某路段的路程与时间图像,标准承载下,电动汽车以此
11、速度匀速行驶1分钟的耗电量为0.4 kWh,电动机的效率是多少?(4)若某燃油汽车百公里耗油6升,每升油5.5元,电动汽车充电每度0.8元,则使用燃油汽车与电动汽车哪种更经济?11.如图a所示是HG2004家用蒸汽电熨斗的示意图,下表是其部分参数,使用时储水器中的水滴入气室,加热的铁质底板使水迅速汽化变成蒸汽,从底板喷出。额定电压220 V功能汽熨、干熨额定频率50 Hz蒸汽方式滴下式额定功率1 000 W放置方式自立式底板面积160 cm2质量1.6 kg(1)求电熨斗正常工作时的电流。(2)熨烫前(未加水),电熨斗自然平放在衣服上,求它对衣服的压强。(3)汽熨前先预热,使底板的温度从20
12、升高到220 ,然后温控开关自动断开。已知底板的质量为1 kg,铁的比热容为0.46103 J/(kg),求预热过程底板吸收的热量。(4)汽熨时,滴汽室的水汽化带走热量,当底板温度降到190 时,温控开关自动闭合,当加热到220 时又断开,如此反复,若蒸汽电熨斗按如图b所示的程序工作,熨一件衣服用时10 min。求共消耗的电能。12.两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具,倍受年轻人的喜爱(如图所示)。下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数。整车质量20 kg锂电池电压48 V锂电池容量12 Ah电动车额定电压48 V电动机额定功率350 W(1)图中小景的质量为40 kg,轮胎与地面的总
13、接触面积为0.01 m2,求地面受到的压强。(g取10 N/kg)(2)若电动机以额定功率工作,求锂电池充足一次电最多可骑行的时间。(精确到0.1)(3)锂电池充足电后,电动车在平直的公路上匀速行驶,受到的平均阻力为96 N,最多能连续行驶17.28 km,求电动车工作的效率。13.某一型号的房车在一段平直公路上匀速行驶了56 km,用时半小时,车的总质量为3103 kg,受到的阻力为车重的0.1。求:(1)该房车的行驶速度;(2)该房车牵引力所做的功;(3)已知这一过程消耗燃油1.510-2 m3,则热机在这一过程中消耗的总能量(假设燃油完全燃烧,燃油密度为0.8103 kg/m3,燃油热值
14、q为4.5107 J/kg);(4)若将该房车改装成纯电动汽车,则可使二氧化碳排放量由每消耗1 kg汽油排放2.2 kg二氧化碳降为零。已知改装后的房车每行驶一百公里能耗为160 kWh,则该房车的效率。答案精解精析必胜题测易1.答案(1)30 m(2)1 500 J2.答案(1)0.8 s(2)75 N3.答案(1)减小减小(2)3105 N(3)7.92109 J4.答案(1)50%(2)242 (3)2 A(4)能5.答案(1)100 W(2)2.4105 J19 (3)60.75 W6.答案(1)1.68108 J(2)33.3%(3)0.075 m37.答案(1)1.21014 J107 kWh(2)58.3%(3)使燃料燃烧更充分(或“充分燃烧燃料”;“充分燃烧煤”)提高发电效率提高“废气”的能量利用率8.答案(1)6104 N(2)3104 W(3)17 571 kg(4)50%9.答案(1)大(2)1.25
