2024年河南中考物理一模二模试卷综合应用题汇编含答案

这是一份2024年河南中考物理一模二模试卷综合应用题汇编含答案，共48页。
（1）电动清扫车的主要部件是电动机，其工作原理是 。
（2）清扫车停在水平路面上，总质量为600kg，清扫刷与路面不接触，轮胎与路面的总接触面积为0.04m2，则车对路面的压强为多少？（g取10N/kg）
（3）清扫车完成任务后，在平直道路上以4m/s的速度匀速直线行驶，经10min到达垃圾处理站，行驶过程中清扫车所受阻力的大小恒为400N，则这段时间内牵引力做的功和功率各为多少？
2．如图甲是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6V，热敏电阻R1置于水箱中，它产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R1阻值随温度变化的关系如图乙所示。R2为可调电阻，用来设定电热水器的水温。R3、R4为纯电热丝，均置于水箱中，R3＝22Ω；电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁电流达到0.2A时，继电器衔铁被吸下来，电热水器处于保温状态。工作过程中，电源电压保持不变，请完成下列问题：
（1）图甲中电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极；
（2）如果将电热水器水温设为40℃，R2的阻值应该调至多少？
（3）加热时电热丝R3的功率为多少？
（4）如果电热水器储有60kg的水，电路处于加热状态，正常工作70min，产生的热量90%被水吸收，则水温升高了多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
3．2023年12月8日，济南至郑州高速铁路全线贯通运营，线路全长407km，是河南省“米”字形高速铁路网的重要组成部分和中原城市群与山东半岛城市群间联系的快速客运通道。元旦期间，小龙和父母一起从济南出发乘高铁去参观河南博物院，他们所乘坐的G311次列车的运行时刻表如下表所示。参观过程中，小龙对河南安阳殷墟妇好墓出土的青铜器妇好鸮尊（如图所示）产生了浓厚兴趣，经导游讲解小龙了解到妇好鸮尊通高46.3cm，质量为16kg，g取10N/kg。
（1）高铁列车车厢下部安置有多组电动机，列车在行驶过程中将 能转化为 能。
（2）G311次列车从济南西到郑州东的平均速度是多少？（计算结果保留一位小数）
（3）若青铜的密度为8×103kg/m3，那么妇好鸮尊的体积为多少m3？
（4）妇好鸮尊放在水平展台上，小龙目测妇好鸮尊与展台接触的总面积约为40cm2，妇好鸮尊对水平展台的压强约为多大？
4．小峰家新买了一款电饭煲，如图甲所示，内部电路可简化为图乙所示电路，其发热元件为两个电阻，可实现高温、中温、低温三挡的挡位调节，电饭煲部分参数如下表所示。（R1和R2的电阻值不随温度变化而变化）
（1）当开关S1 （选填“闭合”或“断开”）、S接 （选填“a”或“b”）时，电饭煲处于低温挡。
（2）中温挡正常工作时，电路中的电流是多少？
（3）电阻R1的阻值是多少？
（4）在用电高峰期，家庭电路中的实际电压会有所改变。某次用电高峰期，小峰单独让电饭煲在高温挡工作3min，图丙中的电能表表盘转了100转，求家庭电路此时的实际电压。
5．如图所示，一块重为5N的磁铁吸在竖直放置的粗糙钢板上，磁铁在钢板上5s匀速向下运动0.5m，已知钢板重为200N，磁铁对钢板的压力为10N，磁铁与钢板之间的接触面积为0.01m2，求：（g取10N/kg）。
（1）磁铁下落速度是 ，磁铁所受摩擦力为 。
（2）钢板的质量为多少？
（3）磁铁对钢板的压强是多少？
（4）5s内，磁铁克服摩擦力做了多少功？克服摩擦力做功的功率大小为多少？
6．如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω，当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求：（1）低温挡正常工作时，求流过电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率；
（3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，求薯条吸收的热量；[]
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅电能转化为热能效率为75%，求烹制一次薯条需要的时间。
7．“绿水青山就是金山银山”，低碳环保的生活方式正在成为我国社会的广泛共识。倡导保护环境使用新能源势在必行，而风电是潜力巨大的新型能源。
（1）风力发电机是利用 的原理发电的；
（2）表中给出了在不同风速下某风力发电机组获得的能量。
当风速为15m/s时，该风力发电机组的发电效率是10%，则此时该风力发电机组的发电功率为多少千瓦？
（3）河南发布了2022年73个风电项目建设清单，风电项目规模共1020万千瓦。按风电年发电量为300亿千瓦时（即3×1010kW•h）计算，与火力发电站相比，相当于每年节约多少吨煤？（设煤完全燃烧，内能有30%转化为电能；煤的热值为3.0×107J/kg）
8．2024年2月17日，国产大飞机C919从上海出发，跨越4200公里，历时近6个小时，全程直飞新加坡参加航展，如图所示，这是国产大飞机第一次在国外亮相。
（1）C919此次飞行全程的平均速度约为多少？
（2）C919空载质量约为45吨，轮胎和地面的总接触面积约为0.5m2，当它空载停在机场时对水平地面的压强约为多少？（g取10N/kg）
（3）若将C919此次飞行全程近似看做匀速直线运动，飞行时受到的阻力为9×104N，发动机的效率约为42%，请估算它此次飞行大约消耗多少吨燃油。（q煤油＝4.5×107J/kg）
9．杭州亚运会田径比赛场第一次使用足式机器人。这个自身质量为18kg的机器狗背上有个卡槽，能够承受2kg的铁饼。铁饼掷出后，机器狗跑到铁饼处由工作人员把铁饼放置在卡槽上（如图所示），操控机器狗将铁饼运输回到起点处，整个过程机器狗做匀速运动。已知机器狗每只脚与地面接触面积为50cm2，某次往返运输的时间为34s，机器狗的运动速度为10.8km/h，机器狗在前进过程中驱动力为40N，g取10N/kg。求：
（1）机器狗此次往返通过的路程；
（2）机器狗背上铁饼站立在水平地面上静止时，对地面的压强；
（3）机器狗往返时做功的功率。
10．某电热水器有加热和保温两种状态，其内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，当开关S0和S都闭合时，电热水器开始工作；（已知R1＝435.6Ω，R2＝48.4Ω）
（1）电磁铁的下端为 （选填“S”或“N”）极，Rx为热敏电阻，其阻值随温度的升高而降低，当水的温度升高到80℃时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，此时电热水器处于 状态；（选填“加热”或“保温”）
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为多少？若通电加热时电热水器的加热效率为84%，电热水器将2L的水从25℃加热到55℃需要多长时间？[已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）若燃烧天然气加热这些水（不计热量损失），则需要完全燃烧多少立方米的天然气？（天然气的热值q＝3.6×107J/m3）
11．2023年10月31日8时11分，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在距离地面十千米的高度打开降落伞，逐步减速，直至距地面1米高度时，启动反推发动机向下喷火。实现进一步减速、最终安全直立着陆。已知返回舱的总质量约为3×103kg，返回舱着陆后与水平地面接触面积约为3m2。（g＝10N/kg）
（1）启动反推发动机实现减速是利用了 。返回舱在下降过程中受到的 （选填“是”或者“不是”）平衡力。
（2）返回舱着陆后静止在水平地面时对地面的压强是多少？
（3）返回舱距离地面10km直至落地过程中，返回舱重力做功多少？
12．气温骤降，王鑫为爷爷购买了一款具有“加热”和“保温”两挡功能的养生壶，其内部简化电路如图所示，两段加热电阻丝的阻值分别为R1＝55Ω、R2＝121Ω。求：
（1）该养生壶处于保温挡时，流过R1的电流；
（2）该养生壶的加热功率；
（3）某次使用时，王鑫在养生壶内装入1kg的水，并将其调至加热挡。观察温度显示窗，发现在5min内壶内水的温度从25℃升高到69℃。则此过程中，养生壶的加热效率为多少？
13．大国海军，蓝色国土，无锡骄傲，万里驰骋，2022年4月21日，央视军事频道《正午国防军事》播出了新一代无锡舰参加实战化训练的新闻画面，无锡舰属于055大驱，排水量12000吨，求无锡舰满载时在海洋中所受浮力为多少牛？一架10吨的舰载直升机从无锡舰起飞执行任务，舰船排开海水的体积变化了多少立方米？（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
14．如图是一款装有北斗导航系统的无人驾驶拖拉机工作的情境（g取10N/kg）。
（1）装有北斗导航系统的拖拉机和控制中心是通过 传递信息的。
（2）该拖拉机的总质量为3t，轮胎与地面的总接触面约为1.2m2，则工作时对地的压强约为多大？
（3）某次进行匀速作业时，发动机的功率恒为80kW，每分钟行驶距离为120m，则拖拉机受到的阻力为多大？
（4）若上述作业过程中每小时消耗18kg柴油，则发动机的效率为多大？（）
15．如图甲是某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图乙所示，控制电路中R为光敏电阻。已知该款干手器的额定功率为500W，空气流量为0.6m3/min，加热电阻丝的阻值为110Ω，请你解答下列问题：（1）由工作电路的电路图可知接线柱 （选填“A”或“B”）接的是火线。手伸入舱内时光敏电阻R的阻值 （选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。
（2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为多大？
（3）在额定电压下正常工作时，烘干一次手用时15s，若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高多少？（结果保留一位小数）[，]
16．2023年11月6日，我国首艘国产大型邮轮“爱达•魔都号”正式命名交付。“爱达•魔都号”大型邮轮长323.6米，宽37.2米，排水量13万吨，比现在最大的福特号航母都大。这标志着我国成为集齐造船业“三颗明珠”，可同时建造航空母舰、大型液化天然气运输船、大型邮轮的国家。假如该邮轮在某段长1.2km的海域里做匀速直线运动的满载测试，用时800s，在行驶过程中其受到的阻力为自重的0.2倍，邮轮在此过程中消耗的汽油产生了5×1011J热量。在这段邮轮运行满载测试中，（g取10N/kg）求：
（1）邮轮行驶的速度的大小；
（2）邮轮发动机的牵引力大小；
（3）牵引力的做功功率；
（4）邮轮发动机的热效率。
17．初冬时节，小明与家人在邕江边围炉煮茶。如图是烧水用的卡式炉，卡式炉的气罐内装有可燃性气体丁烷，在1个标准大气压下，将质量为0.5kg、温度为20℃的水烧开，共消耗了质量为7g的丁烷。已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），丁烷热值q＝6×107J/kg。求：
（1）水吸收的热量；
（2）丁烷完全燃烧放出的热量；
（3）卡式炉的热效率。
18．一辆总重为1.6t的四轮汽车在平直高速公路上匀速行驶20km。已知汽车行驶过程中受到的平均阻力为1.4×10N，每个车轮与地面接触的面积为200cm2。已知：J/（kg•℃），，g取10N/kg。求：
（1）该汽车静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）汽车发动机的牵引力在这段路程内所做的功；
（3）若在这段路程内，汽车发动机排出的废气带走的热量为4.2×107J，假设这些热量全部被水吸收，这些热量可使多少千克的水温度升高50℃。
19．宇通汽车是河南制造的骄傲，如图所示是一款电动公交车，它奔跑在郑州的各个地点，方便着城市居民的出行。该电动公交车的部分信息如表所示。（g取10N/kg）
（1）电动公交车的动力来源于电动机，电动机的工作原理是 。
（2）该公交车每个车轮与地面的接触面积为200cm2，则满载时轮胎对水平地面的压强为多少？
（3）满载的公交车匀速直线行驶时，所受阻力为总重的0.1倍。车载电池充满电能让该电动公交车匀速直线行驶60km，则该电动公交车动力系统将电能转化为机械能的效率为多少？
20．为了保证食品安全，学校购置了一批高压消毒柜，该消毒柜是通过高温蒸汽给餐具进行烘干、杀菌消毒、保温除湿的，该方式新颖独特且具有强大的杀菌消毒效果。如图是某一款全自动高压消毒柜，其部分参数如表所示。若装满30℃的水，正常工作50min就可完成一次消毒。已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）消毒柜中电热丝的内能增加是通过 方式实现的。
（2）将水箱中的水加热到120℃，水吸收的热量。
（3）发热丝的电阻。
（4）这段时间消毒柜共消耗的电能。
2024年河南中考物理一模二模试卷综合应用题汇编附解析
参考答案与试题解析
一．试题（共20小题）
1．电动清扫车以其环保、高效等优点，在创建卫生城市中大显身手。如图为一电动清扫车正在工作的情景。
（1）电动清扫车的主要部件是电动机，其工作原理是 通电线圈在磁场中受力转动 。
（2）清扫车停在水平路面上，总质量为600kg，清扫刷与路面不接触，轮胎与路面的总接触面积为0.04m2，则车对路面的压强为多少？（g取10N/kg）
（3）清扫车完成任务后，在平直道路上以4m/s的速度匀速直线行驶，经10min到达垃圾处理站，行驶过程中清扫车所受阻力的大小恒为400N，则这段时间内牵引力做的功和功率各为多少？
【答案】（1）通电线圈在磁场中受力转动；
（2）车对路面的压强为1.5×105Pa；
（3）牵引力做的功为9.6×105J，清扫车的功率为1600W。
【分析】（1）电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的；
（2）清扫车停在水平路面上，水平路面受到的压力等于其重力，根据G＝mg即可求出，再根据p＝求出车对路面的压强；
（3）先根据速度公式求出清扫车10min通过的路程，然后根据清扫车匀速直线行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力可知牵引力的大小，再根据W＝Fs求出牵引力做的功，根据P＝算出清扫车的功率。
【解答】解：（1）电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的；
（2）清扫车停在水平路面上，对水平路面的压力：F＝G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，
车对路面的压强：p＝＝＝1.5×105Pa；
（3）由v＝可得，清扫车10min内通过的路程：
s＝vt＝4m/s×10×60s＝2400m，
由于清扫车做匀速直线运动，所以牵引力和阻力是一对平衡力，即F＝f＝400N，
牵引力做的功：W＝Fs＝400N×2400m＝9.6×105J；
清扫车的功率为：P＝＝＝1600W。
答：（1）通电线圈在磁场中受力转动；
（2）车对路面的压强为1.5×105Pa；
（3）牵引力做的功为9.6×105J，清扫车的功率为1600W。
2．如图甲是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6V，热敏电阻R1置于水箱中，它产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R1阻值随温度变化的关系如图乙所示。R2为可调电阻，用来设定电热水器的水温。R3、R4为纯电热丝，均置于水箱中，R3＝22Ω；电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁电流达到0.2A时，继电器衔铁被吸下来，电热水器处于保温状态。工作过程中，电源电压保持不变，请完成下列问题：
（1）图甲中电磁铁的上端为 S （选填“N”或“S”）极；
（2）如果将电热水器水温设为40℃，R2的阻值应该调至多少？
（3）加热时电热丝R3的功率为多少？
（4）如果电热水器储有60kg的水，电路处于加热状态，正常工作70min，产生的热量90%被水吸收，则水温升高了多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】（1）S；
（2）如果将电热水器水温设为40℃，R2的阻值应该调至15Ω；
（3）加热时电热丝R3的功率为2200W；
（4）水温升高了33℃。
【分析】（1）电磁铁是根据电流的磁效应制成的；应用安培定则判断出线圈上端的磁极；
（2）如果将热水器中的水温设为40℃，此时控制电路中的电流刚好为0.2A，由欧姆定律求出此时控制电路的总电阻，然后由图象求出热敏电阻的阻值，最后由串联电路的特点求出R2的阻值；
（3）分析甲图知道，当衔铁与上方触点接通时，电路中只有R3工作，为加热状态；当衔铁与下方触点接通时，电路中R3与R4串联，一起工作，为保温状态；
由利用P＝求得加热时电热丝R3的功率；
（4）根据W＝Pt求出热水器消耗的电能，根据效率公式求出水吸收的热量，由根据Q吸＝cmΔt求出水升高的温度。
【解答】解：（1）电磁铁是根据电流的磁效应制成的，
图甲中电流从电磁铁的上端外侧流入，由安培定则可知，线圈的下端为N极，其上端的磁极为S极；
（2）如果将热水器中的水温设置为40℃，此时控制电路中的电流刚好为0.2A，
由I＝可知，此时控制电路的总电阻：R总＝＝＝30Ω；
由图像知道，温度为40℃时，R1的阻值为15Ω，
根据串联电路的特点可知，R2的阻值：R2＝R总﹣R1＝30Ω﹣15Ω＝15Ω；
（3）分析甲图知道，当衔铁与上方触点接通时，电路中只有R3工作，电路中的电阻最小，电功率最大，为加热状态；
当衔铁与下方触点接通时，电路中R3与R4串联，电路中的总电阻最大，总功率最小，为保温状态；
加热时电热丝R3的功率：P加热＝＝＝2200W；
（4）电路处于加热状态，正常工作70min，消耗的电能：W＝P加热t＝2200W×70×60s＝9.24×106J，
产生的热量80%被水吸收，即Q吸＝90%×W＝90%×9.24×106J＝8.316×106J，
由Q吸＝cmΔt可知水升高的温度为：Δt＝＝＝33℃。
答：（1）S；
（2）如果将电热水器水温设为40℃，R2的阻值应该调至15Ω；
（3）加热时电热丝R3的功率为2200W；
（4）水温升高了33℃。
3．2023年12月8日，济南至郑州高速铁路全线贯通运营，线路全长407km，是河南省“米”字形高速铁路网的重要组成部分和中原城市群与山东半岛城市群间联系的快速客运通道。元旦期间，小龙和父母一起从济南出发乘高铁去参观河南博物院，他们所乘坐的G311次列车的运行时刻表如下表所示。参观过程中，小龙对河南安阳殷墟妇好墓出土的青铜器妇好鸮尊（如图所示）产生了浓厚兴趣，经导游讲解小龙了解到妇好鸮尊通高46.3cm，质量为16kg，g取10N/kg。
（1）高铁列车车厢下部安置有多组电动机，列车在行驶过程中将 电 能转化为 机械 能。
（2）G311次列车从济南西到郑州东的平均速度是多少？（计算结果保留一位小数）
（3）若青铜的密度为8×103kg/m3，那么妇好鸮尊的体积为多少m3？
（4）妇好鸮尊放在水平展台上，小龙目测妇好鸮尊与展台接触的总面积约为40cm2，妇好鸮尊对水平展台的压强约为多大？
【答案】（1）电；机械；
（2）G311次列车从济南西到郑州东的平均速度是214.km/h；
（3）若青铜的密度为8×103kg/m3，那么妇好鸮尊的体积为2×10﹣3m3；
（4）妇好鸮尊放在水平展台上，小龙目测妇好鸮尊与展台接触的总面积约为40cm2，妇好鸮尊对水平展台的压强约为4×104Pa。
【分析】（1）电动机工作时将电能转化为机械能；
（2）由表格读出济南西到郑州东时间，由速度公式算出G311次列车从济南西到郑州东的平均速度；
（3）由密度公式算出妇好鸮尊的体积；
（4）由G＝mg算出妇好鸮尊的重力，妇好鸮尊对水平面的压力等于其自身的重力，由压强公式算出妇好鸮尊对水平展台的压强。
【解答】解：（1）高铁动车组装有牵引电动机，铁列车运行时，是将电能转化为机械能；
（2）G311次列车从济南西到郑州东的时间为：t＝09：24﹣07：30＝1h54min＝1.9h，
G311次列车从济南西到郑州东的平均速度是：
v＝＝＝214.km/h；
（3）妇好鸮尊的体积为：
；
（4）妇好鸮尊对水平展台的压强约为：
p＝＝＝＝＝4×104Pa。
答：（1）电；机械；
（2）G311次列车从济南西到郑州东的平均速度是214.km/h；
（3）若青铜的密度为8×103kg/m3，那么妇好鸮尊的体积为2×10﹣3m3；
（4）妇好鸮尊放在水平展台上，小龙目测妇好鸮尊与展台接触的总面积约为40cm2，妇好鸮尊对水平展台的压强约为4×104Pa。
4．小峰家新买了一款电饭煲，如图甲所示，内部电路可简化为图乙所示电路，其发热元件为两个电阻，可实现高温、中温、低温三挡的挡位调节，电饭煲部分参数如下表所示。（R1和R2的电阻值不随温度变化而变化）
（1）当开关S1 断开 （选填“闭合”或“断开”）、S接 a （选填“a”或“b”）时，电饭煲处于低温挡。
（2）中温挡正常工作时，电路中的电流是多少？
（3）电阻R1的阻值是多少？
（4）在用电高峰期，家庭电路中的实际电压会有所改变。某次用电高峰期，小峰单独让电饭煲在高温挡工作3min，图丙中的电能表表盘转了100转，求家庭电路此时的实际电压。
【答案】（1）断开；a；
（2）中温挡正常工作时，电路中的电流是2.75A；
（3）电阻R1的阻值是80Ω；
（4）家庭电路此时的实际电压为200V。
【分析】（1）电饭煲处于低温挡时，电路的电阻最大；
（2）电饭煲处于高温挡时，电路的电阻最小；电饭煲处于中温挡时，电路的电阻较大；根据P＝UI可求出中温挡正常工作时，电路中的电流；
（3）位于中温挡时，根据P＝求出R2的电阻，当位于低温挡时，根据P＝求出电路的总电阻；根据串联电路的特点求出R1的电阻；
（4）位于高温挡时，根据P＝求出高温挡的总电阻，求出电饭煲在高温挡工作3min消耗的电能，根据P＝求出高温挡时的实际电功率，再根据P＝求出实际工作电压。
【解答】解：（1）当开关S1“断开”、S接a时，R1和R2串联，电路总电阻最大，根据P＝知，电压一定，电饭煲电功率最小，处于低温挡；
（2）当开关S1“断开”、S接b时，R1和R2并联，电路总电阻最小，根据P＝知，电压一定，电饭煲电功率最大，处于高温挡；
当开关S1“闭合”、S接a时，电路中只有R2，电路总电阻较大，根据P＝知，电压一定，电饭煲电功率较大，处于中温挡；
根据P＝UI得，中温挡正常工作时，电路中的电流是；
（3）位于中温挡时，根据P＝得，，
当位于低温挡时，根据P＝得，，
R1＝R总﹣R2＝160Ω﹣80Ω＝80Ω；
（4）位于高温挡时，根据P＝得，
，
W＝，
t＝3min＝，
P实＝，
U实＝＝200V。
故答案为：（1）断开；a；
（2）中温挡正常工作时，电路中的电流是2.75A；
（3）电阻R1的阻值是80Ω；
（4）家庭电路此时的实际电压为200V。
5．如图所示，一块重为5N的磁铁吸在竖直放置的粗糙钢板上，磁铁在钢板上5s匀速向下运动0.5m，已知钢板重为200N，磁铁对钢板的压力为10N，磁铁与钢板之间的接触面积为0.01m2，求：（g取10N/kg）。
（1）磁铁下落速度是 0.1m/s ，磁铁所受摩擦力为 5N 。
（2）钢板的质量为多少？
（3）磁铁对钢板的压强是多少？
（4）5s内，磁铁克服摩擦力做了多少功？克服摩擦力做功的功率大小为多少？
【答案】（1）0.1m/s；5N；（2）钢板的质量为20kg；（3）磁铁对钢板的压强是1×103Pa；（4）5s内，磁铁克服摩擦力做了2.5J功，克服摩擦力做功的功率大小为0.5W。
【分析】（1）磁铁运动的路程和时间已知，根据速度公式求出磁铁下落的速度；磁铁匀速运动，竖直方向上只受到重力和摩擦力，重力和摩擦力是一对平衡力，据此得到磁铁所受的摩擦力；
（2）根据m＝Gg得到钢板的质量；
（3）磁铁对钢板的压力和磁铁与钢板之间的接触面积已知，用p＝FS得到磁铁对钢板的压强；
（4）根据W＝fs得到克服摩擦做功，根据P＝Wt得到克服摩擦力做功的功率。
【解答】解：（1）磁铁下落速度v＝＝0.1m/s；
磁铁在钢板上匀速向下运动，合力为零，磁铁在竖直方向上只受到重力和摩擦力两个力的作用，故重力和摩擦力是一对平衡力，故磁铁所受摩擦力f＝G磁＝5N，方向竖直向上；
（2）钢板的质量：m钢＝＝20kg；
（3）磁铁对钢板的压强：p＝＝1×103Pa；
（4）磁铁克服摩擦力做功：W＝fs＝5N×0.5m＝2.5J，
克服摩擦力做功的功率：P＝＝0.5W。
故答案为：（1）0.1m/s；5N；（2）钢板的质量为20kg；（3）磁铁对钢板的压强是1×103Pa；（4）5s内，磁铁克服摩擦力做了2.5J功，克服摩擦力做功的功率大小为0.5W。
6．如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω，当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求：（1）低温挡正常工作时，求流过电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率；
（3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，求薯条吸收的热量；[]
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅电能转化为热能效率为75%，求烹制一次薯条需要的时间。
【答案】（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
【分析】（1）低温挡正常工作时，开关S1断开，开关S接a时，R1、R2串联后与电动机并联，根据电阻的串联和欧姆定律即可求出电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2、电动机并联，根据P＝分别求出R1、R2的功率，然后求出总功率；
（3）根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算薯条吸收的热量；
（4）已知电能转化为热能的效率为75%，由η＝求出需要消耗的电能，然后根据W＝Pt计算加热时间。
【解答】解：（1）因并联电路两端电压相等，串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以低温挡正常工作时，通过电阻R2的电流：I＝＝＝0.88A；
（2）2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联，
则P1＝＝＝968W，P2＝＝＝242W；
总功率：P＝P1+P2＝968W+242W＝1210W；
（3）薯条质量m＝200g＝0.2kg，
薯条吸收的热量；Q吸＝c薯条m（t﹣t0）＝3.63×103J/（kg•℃）×0.2kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J；
（4）根据η＝可得，需要消耗的电能：W＝＝＝1.452×105J；
若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，由P＝可得，加热时间：t＝＝＝120s。
答：（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
7．“绿水青山就是金山银山”，低碳环保的生活方式正在成为我国社会的广泛共识。倡导保护环境使用新能源势在必行，而风电是潜力巨大的新型能源。
（1）风力发电机是利用 电磁感应 的原理发电的；
（2）表中给出了在不同风速下某风力发电机组获得的能量。
当风速为15m/s时，该风力发电机组的发电效率是10%，则此时该风力发电机组的发电功率为多少千瓦？
（3）河南发布了2022年73个风电项目建设清单，风电项目规模共1020万千瓦。按风电年发电量为300亿千瓦时（即3×1010kW•h）计算，与火力发电站相比，相当于每年节约多少吨煤？（设煤完全燃烧，内能有30%转化为电能；煤的热值为3.0×107J/kg）
【答案】（1）电磁感应；
（2）此时该风力发电机组的发电功率27kW；
（3）每年节约1.2×107t煤。
【分析】（1）发电机的工作原理是电磁感应原理；
（2）先求出有用的能量，最后除以时间就是电功率。
（3）先求出煤燃烧时的总能量，再根据能量公式Q＝qm变形，最后求出煤的质量。
【解答】解：（1）发电机的工作原理是电磁感应原理；
（2）当风速为15m/s时，1s内获得的能量是W总＝2.7×105J，
发电机组的发电效率是10%，则发电机有用的能量是W有＝W总×η＝2.7×105J×10%＝2.7×104J，
则此时该风力发电机组的发电功率为P＝＝＝2.7×104W＝27kW；
（3）因为1kW•h＝3.6×106J，所以3×1010kW•h＝3×1010×3.6×106J＝1.08×1017J
煤完全燃烧，内能有30%转化为电能，则内能为
W内＝＝＝3.6×1017J
而煤燃烧的能量公式Q＝qm，Q＝W内，则
m＝＝＝1.2×1010kg＝1.2×107t
答：（1）电磁感应；
（2）此时该风力发电机组的发电功率27kW；
（3）每年节约1.2×107t煤。
8．2024年2月17日，国产大飞机C919从上海出发，跨越4200公里，历时近6个小时，全程直飞新加坡参加航展，如图所示，这是国产大飞机第一次在国外亮相。
（1）C919此次飞行全程的平均速度约为多少？
（2）C919空载质量约为45吨，轮胎和地面的总接触面积约为0.5m2，当它空载停在机场时对水平地面的压强约为多少？（g取10N/kg）
（3）若将C919此次飞行全程近似看做匀速直线运动，飞行时受到的阻力为9×104N，发动机的效率约为42%，请估算它此次飞行大约消耗多少吨燃油。（q煤油＝4.5×107J/kg）
【答案】（1）C919全程的平均速度为700km/h；
（2）飞机空载停在机场时对水平地面的压强约为9×105Pa；
（3）此次飞行大约消耗20吨燃油。
【分析】（1）根据v＝得出飞机全程的平均速度；
（2）飞机静止在水平地面时对地面的压力和自身的重力相等，根据F＝G＝mg求出其大小，受力面积等于轮子与地面的总接触面积，利用p＝求出对地面的压强；
（3）C919在高空水平直线定速巡航时，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等；根据W＝Fs求出飞行4200公里飞机发动机做的功，利用η＝求出燃料完全燃烧发出的热量，根据Q放＝mq求出消耗煤油的质量。
【解答】解：（1）国产大飞机C919的平均速度v＝＝＝700km/h；
（2）国产大飞机C919空载时对水平路面的压力F＝G＝45×103kg×10N/kg＝4.5×105N，
国产大飞机C919车空载时对水平路面的压强p＝＝＝9×105Pa；
（3）C919在高空水平直线定速巡航时，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，即9×104N，
则牵引力做的功为：
W＝Fs＝9×104N×4200×103m＝3.78×1011J，
煤油完全燃烧产生的热量为：
Q放＝＝＝9×1011J，
则需要消耗的煤油质量为：
m＝＝＝20000kg＝20t。
答：（1）C919全程的平均速度为700km/h；
（2）飞机空载停在机场时对水平地面的压强约为9×105Pa；
（3）此次飞行大约消耗20吨燃油。
9．杭州亚运会田径比赛场第一次使用足式机器人。这个自身质量为18kg的机器狗背上有个卡槽，能够承受2kg的铁饼。铁饼掷出后，机器狗跑到铁饼处由工作人员把铁饼放置在卡槽上（如图所示），操控机器狗将铁饼运输回到起点处，整个过程机器狗做匀速运动。已知机器狗每只脚与地面接触面积为50cm2，某次往返运输的时间为34s，机器狗的运动速度为10.8km/h，机器狗在前进过程中驱动力为40N，g取10N/kg。求：
（1）机器狗此次往返通过的路程；
（2）机器狗背上铁饼站立在水平地面上静止时，对地面的压强；
（3）机器狗往返时做功的功率。
【答案】（1）机器狗此次往返通过的路程102m；
（2）对地面的压强1×104Pa；
（3）机器狗往返时做功的功率120W。
【分析】（1）根据s＝vt得到机器狗每次往返的距离；
（2）根据G＝mg得出机器狗的总重力，对地面的压力F＝G，求出站立时的受力面积（4只脚与地面的总接触面积），根据p＝得到对地面的压强；
（3）根据P＝Fv得到机器狗每次往返时做功的功率。
【解答】解：（1）机器狗的运动速度为10.8km/h＝3m/s，
机器狗此次往返通过的路程
s＝vt＝3m/s×34s＝102m
（2）机器狗背上铁饼站立在水平地面上静止时，对地面的压力为
F＝G＝mg＝（18kg+2kg）×10N/kg＝200N
机器狗背上铁饼站立在水平地面上静止时，对地面的压强为
（3）机器狗往返时做功的功率
P＝F牵v＝40N×3m/s＝120W
答：（1）机器狗此次往返通过的路程102m；
（2）对地面的压强1×104Pa；
（3）机器狗往返时做功的功率120W。
10．某电热水器有加热和保温两种状态，其内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，当开关S0和S都闭合时，电热水器开始工作；（已知R1＝435.6Ω，R2＝48.4Ω）
（1）电磁铁的下端为 S （选填“S”或“N”）极，Rx为热敏电阻，其阻值随温度的升高而降低，当水的温度升高到80℃时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，此时电热水器处于 保温 状态；（选填“加热”或“保温”）
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为多少？若通电加热时电热水器的加热效率为84%，电热水器将2L的水从25℃加热到55℃需要多长时间？[已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）若燃烧天然气加热这些水（不计热量损失），则需要完全燃烧多少立方米的天然气？（天然气的热值q＝3.6×107J/m3）
【答案】（1）S；保温；
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为1000W；电热水器将2L的水从25℃加热到55℃需要300s；
（3）需要完全燃烧7×10﹣3m3的天然气。
【分析】（1）由图得，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，由右手螺旋定则得电磁铁的上端极性；
当BA接通时，定值电阻R2工作，电路电阻较小，由得电路电功率较大，为加热挡；当BC接通时，定值电阻R1、R2串联，电路电阻较大，由得电路电功率较小，为保温挡；
（2）由P＝可得电热水器处于加热状态时的电功率，由得被加热的水的质量，由Q吸＝cmΔt可得水吸收的热量，由效率公式可得热水器加热水消耗的电能，由得水被加热的时间；
（3）依题意得天然气完全燃烧释放的热量，由Q放＝Vq得天然气完全燃烧的体积。
【解答】解：（1）由图得，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，由右手螺旋定则得，电磁铁的上端为N极，电磁铁的下端为S极。
当BA接通时，定值电阻R2工作，电路电阻较小，由得，电路电功率较大，为加热挡；当BC接通时，定值电阻R1、R2串联，电路电阻较大，由得，电路电功率较小，为保温挡。
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为，
由得，被加热的水的质量为m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的热量为，
热水器加热水消耗的电能为，
由得，水被加热的时间为；
（3）依题意得，天然气完全燃烧释放的热量为，
由Q放＝Vq得，天然气完全燃烧的体积为。
故答案为：（1）S；保温；
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为1000W；电热水器将2L的水从25℃加热到55℃需要300s；
（3）需要完全燃烧7×10﹣3m3的天然气。
11．2023年10月31日8时11分，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在距离地面十千米的高度打开降落伞，逐步减速，直至距地面1米高度时，启动反推发动机向下喷火。实现进一步减速、最终安全直立着陆。已知返回舱的总质量约为3×103kg，返回舱着陆后与水平地面接触面积约为3m2。（g＝10N/kg）
（1）启动反推发动机实现减速是利用了 物体间力的作用是相互的 。返回舱在下降过程中受到的 不是 （选填“是”或者“不是”）平衡力。
（2）返回舱着陆后静止在水平地面时对地面的压强是多少？
（3）返回舱距离地面10km直至落地过程中，返回舱重力做功多少？
【答案】（1）物体间力的作用是相互的；不是；
（2）返回舱着陆后静止在水平地面时对地面的压强是1×104Pa；
（3）返回舱距离地面10km直至落地过程中，返回舱重力做功3×108J。
【分析】（1）物体间力的作用是相互的；物体受力平衡时会保持静止状态或匀速直线运动状态；
（2）返回舱着陆后静止在水平地面时对地面的压力和自身的重力相等，根据F＝G＝mg求出其大小，受力面积等于轮子与地面的总接触面积，利用p＝求出对地面的压强；
（3）由W＝Gh可求得返回舱距离地面10km直至落地过程中，返回舱重力做功多少。
【解答】解：（1）由于力的作用是相互的，启动反推发动机，这样可使返回舱受到一个向上的反作用力，从而实现减速的目的；
返回舱的速度变小，其运动状态发生了变化，所以返回舱在下降过程中受到的力不是平衡力；
（2）返回舱着陆后静止在水平地面时对地面的压力：
F＝G＝mg＝3×103kg×10N/kg＝3×104N，
返回舱着陆后静止在水平地面时对地面的压强：
p＝＝＝1×104Pa；
（3）返回舱距离地面10km直至落地过程中，其重力做功：
W＝Gh＝3×104N×10×103m＝3×108J。
答：（1）物体间力的作用是相互的；不是；
（2）返回舱着陆后静止在水平地面时对地面的压强是1×104Pa；
（3）返回舱距离地面10km直至落地过程中，返回舱重力做功3×108J。
12．气温骤降，王鑫为爷爷购买了一款具有“加热”和“保温”两挡功能的养生壶，其内部简化电路如图所示，两段加热电阻丝的阻值分别为R1＝55Ω、R2＝121Ω。求：
（1）该养生壶处于保温挡时，流过R1的电流；
（2）该养生壶的加热功率；
（3）某次使用时，王鑫在养生壶内装入1kg的水，并将其调至加热挡。观察温度显示窗，发现在5min内壶内水的温度从25℃升高到69℃。则此过程中，养生壶的加热效率为多少？
【答案】（1）该养生壶处于保温挡时，流过R1的电流为1.25A；
（2）该养生壶的加热功率为880W；
（3）养生壶的加热效率为70%。
【分析】（1）由图可知，当开关S1闭合、S2接1时，只有R1工作；当开关S1闭合、S2接2时，R1、R2串联；根据串联电路的电阻特点和P＝可知养生壶加热挡和保温挡的电路连接；根据串联电路的求出保温时电路中的总电阻，根据欧姆定律求出该养生壶处于保温挡时流过R1的电流；
（2）根据P＝可求出该养生壶的加热功率；
（3）根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，根据W＝Pt求出养生壶消耗的电能，根据效率公式求出养生壶的加热效率。
【解答】解：（1）由图可知，当开关S1闭合、S2接2时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，养生壶处于保温挡；
当开关S1闭合、S2接1时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，养生壶处于加热挡；
保温时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝55Ω+121Ω＝176Ω，
根据串联电路的电流特点可知，保温挡时流过R1的电流：I1＝I＝＝＝1.25A；
（2）该养生壶的加热功率：P加热＝＝＝880W；
（3）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（69℃﹣25℃）＝1.848×105J，
养生壶消耗的电能：W＝P加热t′＝880W×5×60s＝2.64×105J，
养生壶的加热效率：η＝×100%＝×100%＝70%。
答：（1）该养生壶处于保温挡时，流过R1的电流为1.25A；
（2）该养生壶的加热功率为880W；
（3）养生壶的加热效率为70%。
13．大国海军，蓝色国土，无锡骄傲，万里驰骋，2022年4月21日，央视军事频道《正午国防军事》播出了新一代无锡舰参加实战化训练的新闻画面，无锡舰属于055大驱，排水量12000吨，求无锡舰满载时在海洋中所受浮力为多少牛？一架10吨的舰载直升机从无锡舰起飞执行任务，舰船排开海水的体积变化了多少立方米？（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据阿基米德原理求出无锡舰满载时在海洋中所受浮力；
（2）无锡舰始终处于漂浮状态，舰载直升机起飞后，无锡舰的总重力减少，受到的浮力减少，减少的浮力等于舰载直升机的重力，然后由浮力公式的变形公式求出舰船排开海水的体积减少量。
【解答】解：（1）由阿基米德原理可知，无锡舰满载时在海洋中所受浮力：F浮＝G总＝m排g＝12000×103kg×10N/kg＝1.2×108N；
（2）由于无锡舰处于漂浮状态，浮力等于无锡舰的重力，则舰载直升机从无锡舰起飞后，
ΔF浮＝G舰载机＝m舰载机g，
根据阿基米德原理F浮＝ρ海水gV排可知：
ρ海水gΔV排＝m舰载机g，
所以，排开海水体积减小量：
ΔV排＝＝＝10m3。
答：无锡舰满载时在海洋中所受浮力为1.2×108N；
一架10吨的舰载直升机从无锡舰起飞执行任务，舰船排开海水的体积变化了10m3。
14．如图是一款装有北斗导航系统的无人驾驶拖拉机工作的情境（g取10N/kg）。
（1）装有北斗导航系统的拖拉机和控制中心是通过 电磁波 传递信息的。
（2）该拖拉机的总质量为3t，轮胎与地面的总接触面约为1.2m2，则工作时对地的压强约为多大？
（3）某次进行匀速作业时，发动机的功率恒为80kW，每分钟行驶距离为120m，则拖拉机受到的阻力为多大？
（4）若上述作业过程中每小时消耗18kg柴油，则发动机的效率为多大？（）
【答案】（1）电磁波；
（2）工作时对地的压强约2.5×104Pa；
（3）拖拉机受到的阻力为4×104N；
（4）发动机的效率为40%。
【分析】（1）电磁波可以传递信息。
（2）根据压强公式进行计算。
（3）根据功和功率的公式进行计算。
（4）根据效率公式进行计算。
【解答】解：（1）北斗导航系统的拖拉机和控制中心是通过电磁波传递信息的。
（2）拖拉机对地面的压力为：F＝G＝mg＝3×103kg×10N/kg＝3×104N；
对地面的压强为：。
（3）每分钟发动机做的功为：W＝Pt＝80×103W×60s＝4.8×106J；
根据W＝Fs＝fs得到，拖拉机受到的阻力为：。
（4）每小时消耗18kg柴油，释放出的内能为：。
1小时内，发动机做的有用功为：；
发动机的效率为：。
答：（1）电磁波；
（2）工作时对地的压强约2.5×104Pa；
（3）拖拉机受到的阻力为4×104N；
（4）发动机的效率为40%。
15．如图甲是某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图乙所示，控制电路中R为光敏电阻。已知该款干手器的额定功率为500W，空气流量为0.6m3/min，加热电阻丝的阻值为110Ω，请你解答下列问题：（1）由工作电路的电路图可知接线柱 A （选填“A”或“B”）接的是火线。手伸入舱内时光敏电阻R的阻值 减小 （选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。
（2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为多大？
（3）在额定电压下正常工作时，烘干一次手用时15s，若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高多少？（结果保留一位小数）[，]
【答案】（1）A；减小；
（2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为60W；
（3）若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高35.0℃。
【分析】（1）为了用电安全，用电器的开关应该与火线相连；手伸入舱内，衔铁被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大，导致电磁铁的磁性增强，根据欧姆定律和电阻的串联可知电阻R的阻值变化；
（2）利用并联电路的电压特点和P＝UI＝求出加热电阻丝的电功率，进一步求出电动机的额定功率；
（3）根据W＝Pt求出烘干一次手热风干手器消耗的电能，根据题意可知空气吸收的热量，根据密度公式求出空气的质量，根据Q吸＝cmΔt求出空气温度升高。
【解答】解：（1）家庭电路中，为了断开开关后的安全，开关必须在火线与用电器之间，工作电路的两个静触点相当于开关，所以接线柱A应该接的火线；手伸入舱内，衔铁被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大，导致电磁铁的磁性增强，由I＝可知，控制电路的总电阻减小，则光敏电阻R的阻值减小；
（2）根据乙图知，工作电路中，加热电阻与电动机并联，加热电阻丝的功率：P热＝＝＝440W，
则正常工作时电动机的额定功率为：P电动机＝P﹣P热＝500W﹣440W＝60W；
（3）根据P＝可知，烘干一次手的过程中消耗的电能为：W＝Pt＝500W×15s＝7500J，
消耗的电能全部转化为内能，则空气吸收的热量：Q吸＝W＝7500J，
根据题意可知，15s加热空气的体积V＝min×0.6m3/min＝0.15m3，
由ρ＝可知，空气的质量：m＝ρ空气V＝1.3kg/m3×0.15m3＝0.195kg，
由Q吸＝cmΔt可知，空气升高的温度：Δt＝＝≈35.0℃。
答：（1）A；减小；
（2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为60W；
（3）若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高35.0℃。
16．2023年11月6日，我国首艘国产大型邮轮“爱达•魔都号”正式命名交付。“爱达•魔都号”大型邮轮长323.6米，宽37.2米，排水量13万吨，比现在最大的福特号航母都大。这标志着我国成为集齐造船业“三颗明珠”，可同时建造航空母舰、大型液化天然气运输船、大型邮轮的国家。假如该邮轮在某段长1.2km的海域里做匀速直线运动的满载测试，用时800s，在行驶过程中其受到的阻力为自重的0.2倍，邮轮在此过程中消耗的汽油产生了5×1011J热量。在这段邮轮运行满载测试中，（g取10N/kg）求：
（1）邮轮行驶的速度的大小；
（2）邮轮发动机的牵引力大小；
（3）牵引力的做功功率；
（4）邮轮发动机的热效率。
【答案】（1）邮轮行驶的速度为1.5m/s；
（2）牵引力的大小为2.6×108N；
（3）牵引力做功的功率为3.9×108W；
（4）发动机热效率为62.4%。
【分析】（1）根据题目中的条件，由可求出速度的大小；
（2）根据G＝mg求出重力的大小，据此求得阻力大小；邮轮匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力；
（3）利用P＝Fv求得此过程中邮轮牵引力做功的功率；
（4）利用W＝Fs求得发动机的有用功，再根据η＝求出发动机的热机效率。
【解答】解：（1）由题意可得，邮轮在某段长1.2km的海面做匀速直线运动，用时800s，根据速度公式可得，邮轮的行驶速度为
（2）因邮轮匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，由题意可得
在行驶过程中其受到的阻力为
故牵引力为F＝f＝2.6×108N
（3）则此过程中邮轮牵引力做功的功率
P＝Fv＝2.6×108N×1.5m/s＝3.9×108W
（4）发动机的有用功为
发动机的热机效率为
答：（1）邮轮行驶的速度为1.5m/s；
（2）牵引力的大小为2.6×108N；
（3）牵引力做功的功率为3.9×108W；
（4）发动机热效率为62.4%。
17．初冬时节，小明与家人在邕江边围炉煮茶。如图是烧水用的卡式炉，卡式炉的气罐内装有可燃性气体丁烷，在1个标准大气压下，将质量为0.5kg、温度为20℃的水烧开，共消耗了质量为7g的丁烷。已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），丁烷热值q＝6×107J/kg。求：
（1）水吸收的热量；
（2）丁烷完全燃烧放出的热量；
（3）卡式炉的热效率。
【答案】（1）水吸收多少热量为1.68×105J；
（2）丁烷完全燃烧放出的热量为4.2×105J；
（3）卡式炉的热效率为40%。
【分析】（1）由热量公式Q吸＝cm（t﹣t0）可求出水吸收的热量；
（2）根据公式Q放＝mq求出丁烷完全燃烧放出的热量；
（3）根据η＝计算卡式炉的热效率。
【解答】解：（1）标准大气压下水的沸点是100℃，水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×105J；
（2）丁烷完全燃烧放出的热量：Q放＝qm′＝6×107J/kg×0.007kg＝4.2×105J；
（3）卡式炉的热效率η＝＝×100%＝40%。
答：（1）水吸收多少热量为1.68×105J；
（2）丁烷完全燃烧放出的热量为4.2×105J；
（3）卡式炉的热效率为40%。
18．一辆总重为1.6t的四轮汽车在平直高速公路上匀速行驶20km。已知汽车行驶过程中受到的平均阻力为1.4×10N，每个车轮与地面接触的面积为200cm2。已知：J/（kg•℃），，g取10N/kg。求：
（1）该汽车静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）汽车发动机的牵引力在这段路程内所做的功；
（3）若在这段路程内，汽车发动机排出的废气带走的热量为4.2×107J，假设这些热量全部被水吸收，这些热量可使多少千克的水温度升高50℃。
【答案】（1）该汽车静止在水平地面上时对地面的压强为2×105Pa；
（2）汽车发动机的牵引力在这段路程内所做的功为2.8×107J；
（3）这些热量可使200千克的水温度升高50℃。
【分析】（1）汽车对地面的压力等于自身的重力，根据F＝G＝mg求出其大小，再根据p＝求出对地面的压强；
（2）已知汽车匀速行驶，所受牵引力等于阻力，由W＝Fs可求得牵引力做的功；
（3）由Q＝cmΔt公式变形可求得水的质量。
【解答】解：（1）汽车对地面的压力 F＝G＝mg＝1600kg×10N/kg＝1.6×104N，
汽车与地面的接触面积 S＝4×0.02m2＝8×10﹣2m2，
汽车对地面的压强：
p＝＝＝2×105Pa；
（2）汽车在平直高速公路上匀速行驶所受牵引力：F＝f＝1.4×103N，
牵引力做的功：
W＝Fs＝1.4×103N×20×103m＝2.8×107J；
（3）由Q＝cmΔt得水的质量：
m水＝＝＝200kg。
答：（1）该汽车静止在水平地面上时对地面的压强为2×105Pa；
（2）汽车发动机的牵引力在这段路程内所做的功为2.8×107J；
（3）这些热量可使200千克的水温度升高50℃。
19．宇通汽车是河南制造的骄傲，如图所示是一款电动公交车，它奔跑在郑州的各个地点，方便着城市居民的出行。该电动公交车的部分信息如表所示。（g取10N/kg）
（1）电动公交车的动力来源于电动机，电动机的工作原理是 通电导体在磁场中受力的作用而转动 。
（2）该公交车每个车轮与地面的接触面积为200cm2，则满载时轮胎对水平地面的压强为多少？
（3）满载的公交车匀速直线行驶时，所受阻力为总重的0.1倍。车载电池充满电能让该电动公交车匀速直线行驶60km，则该电动公交车动力系统将电能转化为机械能的效率为多少？
【答案】（1）通电导体在磁场中受力的作用而转动；（2）满载时轮胎对水平地面的压强为1.25×106Pa；（3）该电动公交车动力系统将电能转化为机械能的效率为83.3%。
【分析】（1）电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用而转动；
（2）由题意知公交车车轮与地面的总接触面积，由G＝mg可得满载时车重，由p＝可得满载时轮胎对水平地面的压强；
（3）满载时公交车匀速直线行驶，处于平衡状态，所受牵引力大小等于所受阻力，由W＝Fs可得牵引力所做的功，车载电池充满电，由W＝UIt可得储存的电能，则可得电能转化为机械能的效率。
【解答】解：（1）电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用而转动；
（2）公交车车轮与地面的总接触面积S＝4×200cm2＝0.08m2，
满载时车重G＝mg＝（7000kg+3000kg）×10N/kg＝1×105N，
满载时轮胎对水平地面的压强p＝＝＝＝1.25×106Pa；
（3）满载时公交车匀速直线行驶，处于平衡状态，所受牵引力大小等于所受阻力F牵＝f阻＝0.1G＝0.1×1×105N＝10000N，s＝60km＝6×104m，
牵引力所做的功W机＝F牵s＝10000N×6×104m＝6×108J，
车载电池充满电，储存的电能W电＝UIt＝200V×1000A×3600s＝7.2×108J，
则电能转化为机械能的效率η＝＝≈83.3%。
故答案为：（1）通电导体在磁场中受力的作用而转动；（2）满载时轮胎对水平地面的压强为1.25×106Pa；（3）该电动公交车动力系统将电能转化为机械能的效率为83.3%。
20．为了保证食品安全，学校购置了一批高压消毒柜，该消毒柜是通过高温蒸汽给餐具进行烘干、杀菌消毒、保温除湿的，该方式新颖独特且具有强大的杀菌消毒效果。如图是某一款全自动高压消毒柜，其部分参数如表所示。若装满30℃的水，正常工作50min就可完成一次消毒。已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）消毒柜中电热丝的内能增加是通过 做功 方式实现的。
（2）将水箱中的水加热到120℃，水吸收的热量。
（3）发热丝的电阻。
（4）这段时间消毒柜共消耗的电能。
【答案】（1）做功；
（2）将水箱中的水加热到120℃，水吸收的热量3.024×107J；
（3）发热丝的电阻4Ω；
（4）这段时间消毒柜共消耗的电能4.5×107J。
【分析】（1）做功和热传递都可以改变物体的内能，做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移；
（2）根据热量计算公式Q＝cm（t﹣t0）可以计算将水箱中的水加热到120℃，水吸收的热量；
（3）根据电功率P＝可得发热丝的电阻；
（4）根据电功W＝Pt可得这段时间消毒柜共消耗的电能。
【解答】解：（1）电流通过电热丝时，将电能转化为内能，使电热丝的内能增加，温度升高，这是通过做功的方式增加电热丝的内能；
（2）由图表可知，水箱内水的体积V＝80L＝80×10﹣3m3，
由ρ＝可知，水箱水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×80×10﹣3m3＝80kg，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×80kg×（120℃﹣30℃）＝3.024×107J；
（3）由P＝可知，发热丝的电阻：R＝＝＝4Ω；
（4）这段时间消毒柜共消耗的电能：W＝P总t′＝15×1000W×50×60s＝4.5×107J。
答：（1）做功；
（2）将水箱中的水加热到120℃，水吸收的热量3.024×107J；
（3）发热丝的电阻4Ω；
（4）这段时间消毒柜共消耗的电能4.5×107J。
站序
站名
到站时间
出发时间
停留时间
01
济南西
07：30
07：30
——
02
聊城西
08：02
08：04
2分钟
03
濮阳东
08：30
08：32
2分钟
04
郑州东
09：24
09：27
3分钟
项目
额定电压（V）
低温挡功率（W）
中温挡功率（W）
高温挡功率
参数
220
302.5
605
1210W
风速v/（m•s﹣1）
5
10
15
20
1s内获得的能量/（×104J）
1
8
27
64
车身净重
7t
车载电源电压
200V
最大承载量
3t
电池容量
106mA•h
车轮
四个
胎压
2.5标压
电源电压
220V
额定总功率
15kW
发热丝功率
12100W
水箱容积
80L
设计压强
0.21MPa
消毒柜质量
500kg
空气排量
≥99%
工作水温
120℃
站序
站名
到站时间
出发时间
停留时间
01
济南西
07：30
07：30
——
02
聊城西
08：02
08：04
2分钟
03
濮阳东
08：30
08：32
2分钟
04
郑州东
09：24
09：27
3分钟
项目
额定电压（V）
低温挡功率（W）
中温挡功率（W）
高温挡功率
参数
220
302.5
605
1210W
风速v/（m•s﹣1）
5
10
15
20
1s内获得的能量/（×104J）
1
8
27
64
车身净重
7t
车载电源电压
200V
最大承载量
3t
电池容量
106mA•h
车轮
四个
胎压
2.5标压
电源电压
220V
额定总功率
15kW
发热丝功率
12100W
水箱容积
80L
设计压强
0.21MPa
消毒柜质量
500kg
空气排量
≥99%
工作水温
120℃