专题55 计算题——力、热和电综合 备战中考物理重难点题型专题突破

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本专题涉及的考点及公式
1.运动：
2.重力与质量的关系：
3.压强：（定义式），（导出式，适用于液体和柱形固体）。
4.浮力：，，，（适用于漂浮或悬浮）。
5.功和功率：。
6.燃料燃烧放出的热量：（适用于固体、液体燃料）或（适用于气体燃料）。
7.物质吸收（放出）的热量：。
8.串联电路
（1）电流：串联电路电流处处相等。即：。
（2）电压：串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即：。
（3）电阻：串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和。即：。
（4）功率：串联电路的总功率等于各部分电路消耗的功率之和。即：。
（5）分压原理：串联电路中各部分两端的电压与电阻成正比。即：或。
9.并联电路
（1）电流：并联电路中总（干路）电流等于各支路电流之和。即：。
（2）电压：并联电路的各支路两端的电压等于总电压。即：。
（3）电阻：并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。即：。
（4）功率：并联电路的总功率等于各支路消耗的功率之和。即：。
（5）分流原理：并联电路中各支路的电流与电阻成反比。即：或。
10.欧姆定律及变形式：，，。
11.电功：（普适式），（适用于任何电路），（适用于纯电阻电路）。
12.电功率：（定义式），（普适式），（适用于纯电阻电路）。
13.电热：（定义式），（适用于纯电阻电路），非纯电阻电路。
14.效率：或。
一、计算题
1．（2022·江苏镇江·统考中考真题）北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。
（1）求A、B两地之间距离。
（2）求此过程中产生的电能E电。
（3）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在汽缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q=5×107J/kg。已知每加注1kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：
①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量。
②请通过计算判断乙车能否到达B地。
【答案】（1）90km；（2）1.125×108J；（3）①1×108J；②乙车不能到达B地。
【解析】解：（1）A、B两地之间距离为
sAB=vt=90km/h×1h=90km=90000m
（2）由二力平衡条件可知，汽车匀速行驶时的牵引力为
F=f=1000N
汽车牵引力做的功为
W=FsAB=1000N×90000m=9×107J
此过程中产生的电能为
（3）①由每加注1kg氢燃料所需的费用为30元可知，消耗0.8kg氢燃料的费用为
0.8kg×30元/kg=24元
由每加注1kg汽油所需的费用为12元可知，在与甲车花费相同燃料费用的情况下，乙车消耗的汽油为
m==2kg
乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量为
Q放=mq=2kg×5×107J/kg=1×108J
②燃烧汽油时汽车获得的机械能为
W机械=η汽Q放=30%×1×108J=3×107J
汽车行驶的距离为
s==3×104m=30km＜90km
因此乙车不能到达B地
答：（1）A、B两地之间距离为90km。
（2）此过程中产生的电能为1.125×108J。
（3）①乙3车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量为1×108J。
②乙车不能到达B地。
2．（2022·湖南娄底·统考中考真题）如图所示为大疆航拍无人机，由于体积小，操控安全方便，拍摄效果好，深受摄影爱好者喜欢，下表是它的部分技术参数。
（1）该无人机重为多少牛顿；
（2）无人机四脚着地平放在地面上时，对地面的压强为多少；
（3）无人机以最大水平飞行速度匀速飞行420米所用时间是多少；
（4）电池充满后储存的电能是多少焦耳；
（5）某次航拍过程中，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升，正常工作时它将电能转化为机械能的效率为80%，则该过程中无人机电池工作电流多大。（不计空气阻力）
【答案】（1）9N；（2）；（3）20s；（4）；（5）6A
【解析】解：（1）该无人机重力为
（2）四脚着地总面积为
无人机四脚着地平放在地面上时，对地面的压强为
（3）以最大水平飞行速度匀速飞行420米所用时间是
（4）电池充满后储存的电能是
（5）上升时克服重力做功的功率为
则可知
则电功率为
根据可知，此时无人机工作的电流为
答：（1）该无人机重为9N；
（2）无人机四脚着地平放在地面上时，对地面的压强为；
（3）无人机以最大水平飞行速度匀速飞行420米所用时间是20s；
（4）电池充满后储存的电能是；
（5）某次航拍过程中，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升，正常工作时它将电能转化为机械能的效率为80%，则该过程中无人机电池工作电流为6A。
3．（2022·内蒙古兴安盟·统考中考真题）某物理研究小组设计了-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∶OA = 1∶5，已知报警器R0的阻值恒为10Ω，压力传感器R固定放置，压力传感器受到的压力F与R的阻值变化关系如图乙所示。当托盘空载时，闭合开关S，电压表示数为1V；当托盘所受压力增大，电压表示数达到2V时，报警器R0开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量忽略不计，电压表的量程为0 ~3V。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80N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输出的最大电功率的比值为5∶6时，托盘受到的压力。
【答案】（1）4V；（2）20N；（3）不报警；（4）150N
【解析】解：（1）由图甲可知，电阻R与R0串联，电压表测量R0两端的电压。当托盘空载时，电路中的电流为
由图乙可知，托盘空载时，压力传感器电阻R=30Ω，则电源电压为
U=I1（R+R0）=0.1A×（10Ω+30Ω）=4V
（2）当报警器开始报警时，此时电路中的电流为
压力传感器的电阻为
由图乙可知，当压力传感器电阻为10Ω时，压力传感器受到的压力为20N。
（3）根据杠杆的平衡条件可得
F托盘′×OB=F′×OA
压力传感器受到的压力为
由于传感器受到的压力为20N时报警，而16N