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1、专题三综 合 计 算考点一考点一 电学学综合合1.1.涉及的公式涉及的公式: :(1)(1)欧姆定律欧姆定律:R=:R=(2)(2)电功功:W=UIt:W=UIt。(3)(3)电功率功率:P=UI,P=:P=UI,P=(4)(4)电热:Q=I:Q=I2 2Rt(Rt(焦耳定律焦耳定律) )。2.2.涉及的涉及的规律律: :(1)(1)串串联电路路:I=I:I=I1 1=I=I2 2,U=U,U=U1 1+U+U2 2,R =R,R =R1 1+R+R2 2。(2)(2)并并联电路路:I=I:I=I1 1+I+I2 2,U=U,U=U1 1=U=U2 2,R=,R=(3)(3)总功率功率:P=P
2、:P=P1 1+P+P2 2( (不分串、并不分串、并联) )。(4)(4)总功功:W=W:W=W1 1+W+W2 2( (不分串、并不分串、并联) )。【特别提醒特别提醒】纯电阻电路纯电阻电路( (电能全部转化为内能的电路电能全部转化为内能的电路) )求电热求电热可用可用Q=W;Q=W;非纯电阻电路非纯电阻电路( (电能没有全部转化为内能电能没有全部转化为内能, ,如含有电动如含有电动机电路机电路) )求电热只能用求电热只能用Q=IQ=I2 2R tR t。【典例典例1 1】(2013(2013重重庆中考中考) )图甲甲为一款有高、低温两一款有高、低温两挡的家的家用蒸汽用蒸汽电熨斗熨斗, ,
3、其其电路原理如路原理如图乙所示乙所示,R,R1 1、R R2 2为电热丝, ,其其额定定电压均均为220V220V。电路的工作原理是路的工作原理是: :当当S S1 1闭合合,S,S2 2断开断开时, ,电熨斗熨斗处于低温于低温挡; ;当当S S1 1、S S2 2都都闭合合时, ,电熨斗熨斗处于高温于高温挡。正常工作。正常工作时高温高温挡的的电功率功率为1 980 W1 980 W。( (电源源电压保持不保持不变, ,不不计电热丝电阻随温度的阻随温度的变化化) )(1)(1)电熨斗正常工作熨斗正常工作时, ,在高温在高温挡状状态下下电路中的路中的总电流是多大流是多大? ?(2)(2)若若电热
4、丝R R2 2的的电阻阻为44,44,则电热丝R R1 1的的电阻阻为多少多少? ?(3)(3)若若电热丝R R2 2烧毁毁了了, ,要使要使电路恢复正常工作路恢复正常工作, ,小楠小楠设计了了这样一个方案一个方案: :用两根都是用两根都是“220V220V550 W550 W”的的电热丝并并联替代替代R R2 2。请你通你通过计算和分析算和分析, ,对小楠的方案作出小楠的方案作出评价。价。【解析解析】(1)(1)电熨斗工作时电熨斗工作时, ,电流流过电热丝产生热量电流流过电热丝产生热量, ,对水加对水加热热, ,使水汽化为水蒸气使水汽化为水蒸气, ,因此电熨斗是利用电流的热效应工作的因此电熨
5、斗是利用电流的热效应工作的; ;由电路图知由电路图知, ,当闭合当闭合S S1 1、S S2 2时时, ,两电热丝并联两电热丝并联, ,电路电阻最小电路电阻最小, ,电电源电压源电压U U一定一定, ,由可知此时电路功率最大由可知此时电路功率最大, ,电熨斗处于电熨斗处于高温挡高温挡; ;由由P=UIP=UI可得可得, ,(2)(2)由电路图知由电路图知: :当当S S1 1、S S2 2都闭合时都闭合时, ,电热丝电热丝R R1 1和和R R2 2组成的是一个组成的是一个并联电路并联电路; ;U=UU=U1 1=U=U2 2=220V=220VI I1 1=I-I=I-I2 2=9A-5 A
6、=4 A=9A-5 A=4 A(3)(3)小楠的方案小楠的方案: :设一根是设一根是“220V220V550 W550 W”的电热丝的电阻为的电热丝的电阻为R R3 3则则用两根这样的电热丝并联后总电阻是用两根这样的电热丝并联后总电阻是44,44,其总功率为其总功率为1 100 W,1 100 W,正常工作时符合要求。正常工作时符合要求。但当其中一根电热丝烧坏但当其中一根电热丝烧坏, ,电路仍能工作电路仍能工作, ,但但P P3 3=550W1 100W,=550W1 100W,且不能及时发现加以排除且不能及时发现加以排除, ,可见小楠的方案也不是最佳方案。可见小楠的方案也不是最佳方案。答案：
7、答案：(1)9A(1)9A(2)55(2)55(3)(3)通过计算和分析通过计算和分析, ,小楠的方案不是最佳方案。虽然符合要小楠的方案不是最佳方案。虽然符合要求求, ,但当其中一根电热丝烧坏时但当其中一根电热丝烧坏时, ,电路仍能工作电路仍能工作, ,但但P P3 3=550W=550W92%92%防触防触电保保护类1 1类(1)(1)电水壶烧水时的实际功率电水壶烧水时的实际功率; ;(2)(2)电水壶加热的效率电水壶加热的效率; ;(3)(3)我国出台一系列对购买高能效、低能耗的家电产品实行政我国出台一系列对购买高能效、低能耗的家电产品实行政府财政补贴府财政补贴, ,就国家这一项政策对能源
8、与社会发展带来的影响就国家这一项政策对能源与社会发展带来的影响, ,说说你的看法。说说你的看法。( (至少说出两点至少说出两点) )【解析解析】(1)(1)电水壶消耗的电能电水壶消耗的电能电水壶烧水时的实际功率电水壶烧水时的实际功率(2)(2)电水壶装满水时的质量电水壶装满水时的质量m=V=1.0m=V=1.010103 3kg/mkg/m3 31.81.81010-3-3m m3 3=1.8 kg=1.8 kg水吸收的热量水吸收的热量Q Q吸吸=c=c水水mt=4.2mt=4.210103 3J/(kgJ/(kg)1.8 kg1.8 kg11=8.31611=8.31610104 4J J电
9、水壶加热的效率电水壶加热的效率(3)(3)我国能源消耗以化石能源为主我国能源消耗以化石能源为主, ,鼓励使用高效节能产品鼓励使用高效节能产品, ,可可有效提高能源利用率有效提高能源利用率, ,实现节能减排实现节能减排, ,保护环境保护环境, ,促进社会可持促进社会可持续发展。续发展。答案：答案：(1)1 800W(1)1 800W(2)92.4%(2)92.4%(3)(3)见解析见解析2.(20122.(2012茂名中考茂名中考) )小明家新安装了一台如小明家新安装了一台如图所示的太阳能、所示的太阳能、电能两用能两用热水器。平常使用太阳能水器。平常使用太阳能, ,在阳光不足在阳光不足时, ,用
10、用电热丝辅助加助加热。热水器水器铭牌如下牌如下: :牌牌热水器水器型号型号HM-20HM-20集集热管数管数2828支支额定定频率率50 Hz50 Hz水箱容水箱容积200 L200 L集集热管管管管长180 cm180 cm额定定电压220 V220 V防水等防水等级A A系系统承承压3.0 MPa3.0 MPa额定功率定功率4 400 W4 400 W(1)(1)电热水器正常工作水器正常工作时, ,电热丝的的电阻和阻和电流各是多少流各是多少? ?(2)(2)太阳能太阳能热水器水器贮满水水, ,水温从水温从2020加加热到到5050时吸收了多少吸收了多少热量量?(1 L=10?(1 L=10
11、-3-3m m3 3) )(3)(3)若通若通过完全燃完全燃烧天然气加天然气加热一一满箱水箱水, ,使其温度从使其温度从2020升高升高到到5050时, ,不考不考虑热量的量的损失失, ,需要多少立方米天然气需要多少立方米天然气?(?(天然气天然气的的热值为4.0104.0107 7J/mJ/m3 3) )(4)(4)由于寒冷阴雨由于寒冷阴雨, ,太阳能太阳能热水器只将水加水器只将水加热到到35,35,现要通要通过电热丝将水加将水加热到到5050使用使用, ,需需电加加热器正常工作多器正常工作多长时间? ?( (设电能全部能全部转化化为内能内能) )【解析解析】(1)(1)电热丝的电阻电热丝的
12、电阻 通过电热丝的电流通过电热丝的电流 (2)(2)一满箱水的质量一满箱水的质量m=V=1.0m=V=1.010103 3kg/mkg/m3 30.2 m0.2 m3 3=200 kg=200 kg水的温度从水的温度从2020升高到升高到5050时吸收的热量时吸收的热量Q=cm(t-tQ=cm(t-t0 0)=4.2)=4.210103 3J/(kgJ/(kg)200 kg200 kg(50-20)(50-20)=2.52=2.5210107 7J J(3)(3)由由Q=qVQ=qV得需要天然气的体积得需要天然气的体积(4)(4)水的温度从水的温度从3535升高到升高到5050时吸收的热量时吸
13、收的热量Q=cm(t-tQ=cm(t-t0 0)=4.2)=4.210103 3J/(kgJ/(kg)200 kg200 kg(50-35)(50-35)=1.26=1.2610107 7J J由由Q=W=PtQ=W=Pt得电加热器正常工作的时间得电加热器正常工作的时间答案：答案：(1)11(1)1120 A20 A(2)2.52(2)2.5210107 7J J(3)0.63 m(3)0.63 m3 3(4)2 863.6 s(4)2 863.6 s考点六考点六 力热综合力热综合力热综合题主要以汽车为研究对象力热综合题主要以汽车为研究对象, ,针对车辆行驶、使用中的针对车辆行驶、使用中的一些
14、现象提出问题一些现象提出问题, ,涉及压强、速度、牵引力、功、功率、机涉及压强、速度、牵引力、功、功率、机械效率、燃料热值、燃烧放热和机械能与内能的转化等知识。械效率、燃料热值、燃烧放热和机械能与内能的转化等知识。【典例典例6 6】(2012(2012滨州中考州中考) )为节约能源能源, ,某型号汽某型号汽车在关在关闭发动机后机后, ,通通过小型小型发电机将减速运机将减速运动过程的部分程的部分动能能转化化为电能能储存在蓄存在蓄电池中。表中所示是池中。表中所示是该型号汽型号汽车的部分技的部分技术参数参数, ,其中其中, ,耗油量是指汽耗油量是指汽车正常行正常行驶100km100km消耗燃油的体消
15、耗燃油的体积。( (燃油燃油的密度的密度=0.710=0.7103 3kg/mkg/m3 3, ,热值q=4.610q=4.6107 7J/kg)J/kg)型汽型汽车总质量量(kg)(kg)1 2001 200储能效率能效率(%)(%)6060耗油量耗油量(L/100km)(L/100km)1010(1)(1)发电机的工作原理是机的工作原理是。发电过程中程中, ,动能除能除了了转化化为电能外能外, ,由于由于线圈有圈有电阻阻, ,还有部分能量有部分能量转化化为能。能。(2)(2)据表中信息据表中信息, ,求汽求汽车正常行正常行驶100km100km消耗燃油的消耗燃油的质量和完全量和完全燃燃烧这
16、些燃油些燃油产生的生的热量。量。(3)(3)若汽若汽车沿平直公路在沿平直公路在800N800N的的牵引力作用下引力作用下, ,以以25m/s25m/s的速度的速度匀速行匀速行驶1 000m,1 000m,求此求此过程中程中, ,汽汽车牵引力做的功和引力做的功和牵引力的功引力的功率。率。【解析解析】(1)(1)发电机是利用电磁感应现象制成的发电机是利用电磁感应现象制成的, ,在工作时将机在工作时将机械能转化为电能械能转化为电能; ;发电过程中发电过程中, ,动能除了转化为电能外动能除了转化为电能外, ,由于线由于线圈有电阻圈有电阻, ,存在电流的热效应存在电流的热效应, ,还有一部分动能转化为内
17、能。还有一部分动能转化为内能。(2)V=10L=10(2)V=10L=101010-3-3m m3 3由由= = 得得, ,燃油的质量燃油的质量: :m=V=0.7m=V=0.710103 3kg/mkg/m3 310101010-3-3m m3 3=7kg=7kg完全燃烧产生的热量完全燃烧产生的热量:Q=mq=7kg:Q=mq=7kg4.64.610107 7J/kg=3.22J/kg=3.2210108 8J J(3)(3)牵引力做的功牵引力做的功:W=Fs=800N:W=Fs=800N1000m=81000m=810105 5J J牵引力的功率牵引力的功率:P=Fv=800N:P=Fv=
18、800N25m/s=225m/s=210104 4W W答案：答案：(1)(1)电磁感应现象内电磁感应现象内(2)7kg(2)7kg3.223.2210108 8J J(3)8(3)810105 5J J2 210104 4W W【跟踪跟踪训练】1.(20131.(2013济宁中考宁中考) )为了保障学生人身安了保障学生人身安全全, ,目前已有一大批校目前已有一大批校车投入使用。如投入使用。如图为实验中学中学专用校用校车, ,其其质量量为6.4t,6.4t,每个每个轮子跟地面的接触面子跟地面的接触面积为400 cm400 cm2 2。这辆校校车在某段平直公路上匀速行在某段平直公路上匀速行驶8
19、km,8 km,用用时10 min,10 min,消耗柴油消耗柴油2 L,2 L,受到阻力是受到阻力是1.8101.8103 3N N。( (柴油柴油热值3.3103.3107 7J/kg,J/kg,柴油的柴油的密度密度为0.85100.85103 3kg/mkg/m3 3, ,取取g=10N/kg)g=10N/kg)求求: :(1)(1)这段路程内发动机做功的功率。这段路程内发动机做功的功率。(2)(2)这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量。这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量。(3)(3)校车对地面的压强。校车对地面的压强。【解析解析】(1)(1)发动机做功的功率发动机做功的功率: :
20、(2)(2)柴油的质量柴油的质量: :m m柴油柴油=V=0.85=V=0.8510103 3kg/mkg/m3 32 21010-3-3m m3 3=1.7 kg=1.7 kg柴油完全燃烧所放出的热量柴油完全燃烧所放出的热量: :Q=qmQ=qm柴油柴油=3.3=3.310107 7J/kgJ/kg1.7 kg=5.611.7 kg=5.6110107 7J J(3)(3)校车所受的重力为校车所受的重力为: :G=mG=m校车校车g=6.4g=6.410103 3kgkg10 N/kg=6.410 N/kg=6.410104 4N N校车对地面的压强为校车对地面的压强为: :答案：答案：(1
21、)2.4(1)2.410104 4W W(2)5.61(2)5.6110107 7J J(3)4(3)410105 5PaPa2.(20122.(2012株洲中考株洲中考) )随着经济水平的不断提高随着经济水平的不断提高, ,小汽车越来越小汽车越来越多地走进了我市普通家庭。如表为小军家小汽车的相关数据。多地走进了我市普通家庭。如表为小军家小汽车的相关数据。总质量量:1 600kg:1 600kg额定功率定功率:100kW:100kW车轮与地面的与地面的总接触面接触面积: :8.0108.010-2-2m m2 2水箱容量水箱容量:5L:5L(1)(1)汽汽车发动机是汽油机机是汽油机, ,从能源
22、能否再生角度来看从能源能否再生角度来看, ,汽油是汽油是能源能源; ;发动机工作机工作时, ,冲程将内能冲程将内能转化化为机机械能。械能。(2)(2)汽汽车上的散上的散热器用水作器用水作为冷却冷却剂, ,这是利用了水的是利用了水的较大的性大的性质, ,当水箱装当水箱装满水水, ,水温升高水温升高2020时, ,需要吸收的需要吸收的热量量为J J。cc水水=4.210=4.2103 3J/(kgJ/(kg)(3)(3)该车静止在水平地面上静止在水平地面上时, ,对地面的地面的压强强为PaPa。(g=10N/kg)(g=10N/kg)(4)(4)汽车启动时汽车启动时, ,需将钥匙插入钥匙孔内并旋转
23、需将钥匙插入钥匙孔内并旋转( (相当于闭合开相当于闭合开关关),),请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整。请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整。(5)(5)假若假若该车在水平路面上以在水平路面上以40kW40kW的功率匀速行的功率匀速行驶10min,10min,消耗消耗汽油汽油1.5kg,1.5kg,求小汽求小汽车发动机的效率。机的效率。(q(q汽油汽油=4.610=4.6107 7J/kg)J/kg)【解析解析】(1)(1)汽油是化石能源汽油是化石能源, ,是不可再生的是不可再生的; ;汽油发动机工作时汽油发动机工作时, ,在做功冲程将内能转化为机械能。在做功冲程将内能转
24、化为机械能。(2)(2)汽车上的散热器用水作为冷却剂汽车上的散热器用水作为冷却剂, ,这是利用了水的比热容较大这是利用了水的比热容较大的性质的性质, ,与其他物质相比较与其他物质相比较, ,在相同条件下在相同条件下, ,升高相同的温度升高相同的温度, ,水吸水吸收的热量多收的热量多, ,制冷效果好。制冷效果好。水箱所盛水的质量水箱所盛水的质量m=V=1m=V=110103 3kg/mkg/m3 35 51010-3-3m m3 3=5kg=5kg水吸收的热量水吸收的热量Q=cQ=c水水m(t-tm(t-t0 0)=4.2)=4.210103 3J/(kgJ/(kg)5kg5kg2020=4.2
25、=4.210105 5J J(3)(3)该车静止在水平地面上时该车静止在水平地面上时, ,对地面的压力对地面的压力F F车车=G=G车车=m=m车车g=1 600kgg=1 600kg10N/kg=1.610N/kg=1.610104 4N N对地面的压强对地面的压强 (4)(4)将钥匙插入钥匙孔内并旋转将钥匙插入钥匙孔内并旋转( (相当于闭合开关相当于闭合开关) )时时, ,电磁铁电磁铁应有磁性应有磁性, ,吸引衔铁吸引衔铁, ,使电动机所在电路接通使电动机所在电路接通, ,所以把钥匙孔所以把钥匙孔下端与电磁铁线圈下端相连下端与电磁铁线圈下端相连, ,衔铁下端与电动机相连。衔铁下端与电动机相连。(5)(5)汽油燃烧产生的热量汽油燃烧产生的热量Q=mqQ=mq汽油汽油=1.5kg=1.5kg4.64.610107 7J/kg=6.9J/kg=6.910107 7J J汽车行驶时所做的功汽车行驶时所做的功W=Pt=4.0W=Pt=4.010104 4W W600s600s=2.4=2.410107 7J J汽油机的效率汽油机的效率答案：答案：(1)(1)不可再生做功不可再生做功(2)(2)比热容比热容4.24.210105 5(3)2(3)210105 5(4)(4)如图所示如图所示(5)34.8%(5)34.8%
