初中物理中考复习 备战中考物理2020：（通用版）专题高分攻略 专题三计算题

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专题三　计算题
【解题指导】综合计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主。它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平,同时又能体现学生综合应用所学知识分析和解决问题的能力。
解答综合计算题应该首先明确它的特点、题目涉及的物理现象和物理过程及要解决的问题是什么,找准关系,有的放矢地按要求进行合理的计算。计算题的一般解题步骤是:第一步:认真审题,明确现象和过程,确定给出的条件或题目中隐含的条件。第二步:找关系,也就是针对题目内容分析综合,确定解决问题的方向,选择适合的规律和公式,找准相关物理量之间的关系。第三步:在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系,根据公式或规律列出相应的表达式,并推导出待求物理量的计算式。第四步:代入数据求解,通过正确运算,得出答案。同时对答案进行合理化验证,最后确定正确答案。
【高效训练】
(一)力学计算
1.(2019淄博中考)2019年4月23日,在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中,055大型驱逐舰接受检阅,向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。驱逐舰长174 m,宽23 m,吃水深度8 m,满载排水量12 300 t,最大航速32节(1节=0.5 m/s,海水密度为1.03×103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:
(1)驱逐舰行驶到某海域时,舰底受到的海水压强为7.21×104 Pa,此时舰底所处的深度;



(2)驱逐舰满载时受到的浮力;



(3)驱逐舰满载时,以最大航速匀速直线航行,若所受海水阻力是其总重的0.1倍,它的动力功率。





2.(2019济宁中考)小明用同一物体进行了以下实验。实验中,保持物体处于静止状态,弹簧测力计的示数如图所示。请根据图中信息,求:(g取10 N/kg)

(1)物体的质量;



(2)物体在水中受到的浮力;



(3)某液体的密度。




3. 根据《电动自行车安全技术规范》,交管部门规定自2019年9月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车,整车质量为40 kg。小明爸爸以18 km/h的速度匀速骑行9 km的过程中,电动机两端的电压恒为48 V,通过的电流是6.25 A,车轮与地面的总接触面积为200 cm2。小明爸爸的质量是60 kg,g取10 N/kg。求本次骑行过程中:


(1)骑行所用时间。



(2)车对地面的压强。



(3)电动机的功率。




4.(2019宿迁中考)如图所示,工人利用滑轮组提升重物,在30 s内将静止在水平地面上质量为90 kg,底面积为200 cm2的长方体物块匀速提升5 m,此时工人的拉力为400 N(g取10 N/kg)。求:

(1)提升前物块对水平地面的压强;




(2)工人拉力做功的功率;




(3)滑轮组提升该物块的机械效率。



5.(2019自贡中考)如图所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1 m的正方体物块A,当容器中水的深度为30 cm时,物块A有3/5的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(已知ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:


(1)物块A受到的浮力;



(2)物块A的密度;



(3)往容器缓慢加水,至物块A刚好浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3 cm,此时弹簧对木块A的作用力F。



6.(2019呼和浩特中考)解放前,我国经济很落后,一些地区过着极其原始的生活。如图所示是为了解决饮水问题,需要到很远地方挑水的示意图。为了防止道路不好水溅出桶外,在水面上覆盖木板(右图)。若一个木板质量为500 g,密度为0.8×103 kg/m3,每个桶内水深30 cm(ρ水=1.0×103kg/m3)。求:

(1)桶底受到的水产生的压强;




(2)一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积;




(3)扁担与绳质量忽略不计,扁担长度1.5 m,每桶水总重180 N,扁担与肩膀接触点距离扁担右端55 cm,支撑手距离扁担左端也是55 cm,则支撑手受到的扁担产生的压力。



7.(2019潍坊中考)中国研制的“鲲龙”AG600是目前世界上最大的水陆两栖飞机,可用于森林灭火,水上救援等,其有关参数如表所示。在某次测试中,飞机在水面以12 m/s的速度沿直线匀速行驶,水平动力的功率为2.4×106 W。水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:



“鲲龙”AG600有关参数
最大起飞质量
53.5 t
最大巡航速度
500 km/h
最大航行时间
12 h
最大航行路程
4 500 km

(1)飞机以最大巡航速度飞行4 000 km所用的时间;



(2)飞机在水面匀速行驶时,水平动力的大小;



(3)飞机关闭动力系统静止在水面上,达最大起飞质量时排开水的体积。




(二)电学计算
1.(2019青岛中考节选)如图电路,电源电压12 V保持不变,定值电阻R1为10 Ω,当滑动变阻器R2滑片处于某位置时,电流表的示数为1.6 A。求此时滑动变阻器接入电路的电阻。



2.(2019上海宝山区一模)如图甲所示,电阻R1的阻值为10 Ω,滑动变阻器R2上标有“20 Ω　2 A”字样,当变阻器的滑片P移至a端,闭合开关S后,电流表A的示数为0.6 A。
　　
甲 乙
(1)求电源电压U。




(2)若将另一只电压表V并联接入该电路(A和B)、(B和C)、(A和C)中的某一部分电路两端,移动滑动变阻器R2的滑片P至某一处,使电压表V的指针停留在图乙所示的位置,请指出电压表V所有可能连接的位置,并计算出变阻器对应接入电路的阻值R2。





3.(2019潍坊模拟)如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10 Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为2 A,电流表A2的示数为0.8 A。则:


(1)通过R1的电流是多少?



(2)电源电压是多少?



(3)R2的阻值是多少?


4.(2019济宁中考)如图所示,电路中的电源电压不变。只用一根导线连接b、c时,电阻R上的电压为9.6 V,通过灯泡L的电流为0.2 A;用一根导线连接a、b,一根导线连接c、d时,电阻R与灯泡L的电功率之比为1∶4,灯泡L正常发光。求:


(1)电阻R的阻值;




(2)灯泡L的额定电压;




(3)只用一根导线连接c、d时电路消耗的总功率。




5.(2019菏泽中考)如图所示,将标有“2.5 V　0.625 W”字样的小灯泡接入电源电压4.5 V(电压保持不变)电路中,为调节灯泡亮度,在电路中串联一个滑动变阻器,两个电压表的量程都是3 V。


(1)移动滑动变阻器滑片,使小灯泡正常发光,灯泡正常发光时的电阻是多大?


(2)在小灯泡正常发光的情况下,通电5分钟,滑动变阻器消耗的电能是多少?


(3)为保证两个电压表两端的电压不超过3 V,小灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下,滑动变阻器允许的取值范围是多少?(假定灯丝电阻保持不变)
6.(2019连云港中考)中国95后的天才科学家曹原,在2018年3月5日,成功实现了石墨烯的“超导电实验”,破解了困扰全球物理学界107年的难题,为超导研究打开了一扇新的大门,可能成为常温超导体研究的里程碑,超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站,如图所示,发电机提供的电压U=250 V,保持恒定,通过输电线向较远处用户输电,输电线的总电阻R0=0.15 Ω。闭合开关S,若发电机提供给电路的总功率P=50 kW。求:

(1)通过输电线的电流I和输电线上损耗的热功率P0;



(2)用户得到的功率P1和输电效率η;



(3)若将输电线改为超导输电线,在保证用户得到以上功率不变的情况下(此时可在用电器前端加一调压装置,以保证用电器能正常工作),与原来相比,每天节省的电能可供一个额定功率P2=1 kW的电饭煲正常工作多少天?(假设电饭煲每天工作2小时)



7.(2019聊城中考)如图所示,电源电压恒为12 V,小灯泡上标有“6 V　3.6 W”字样且灯丝电阻保持不变,当只闭合S、S1时,小灯泡正常发光;当所有开关都闭合,滑动变阻器的滑片滑到最右端时,电流表A的示数是1.8 A。求:

(1)定值电阻R1的阻值;


(2)滑动变阻器R2的最大阻值;


(3)小灯泡通电时消耗的最小电功率。

8.(2019深圳中考)“道路千万条,安全第一条;行车不规范,亲人两行泪。”酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。甲图是酒精测试仪工作电路原理图,电源电压U=6 V;R1 为气敏电阻,它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化,如乙图所示。气体中酒精含量大于0且小于80 mg/100 mL为酒驾,达到或者超过80 mg/100 mL 为醉驾。使用前通过调零旋钮(即滑动变阻器R2 的滑片)对测试仪进行调零,此时电压表示数为U1=5 V,调零后R2的滑片位置保持不变。
　　
甲 乙
(1)当电压表示数为U1=5 V时,求R1消耗的电功率;




(2)当电压表示数为U1=5 V 时,求R2接入电路中的阻值;




(3)某次检测中,电流表示数I1'=0.2 A ,请通过计算,判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾。




(三)力、电、热学计算
类型1　电、热综合
1.(2019天水中考)如图甲是家用电暖器,利用电热给煤油加热取暖。图乙为其简化的电路原理图,已知电阻R1>R2,铭牌见下表。在电暖器跌倒时,跌倒开关S自动断开,切断电源,保证安全。电暖器有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”三个挡位,解答下列问题:[已知c煤油=2.1×103 J/(kg·℃),ρ煤油=0.8×103 kg/m3]

　　
甲 乙

额定电压
220 V
煤油体积
25 L
功率选择
1 500 W/1 100 W/400 W三挡可调
操作方式
手动

(1)煤油温度升高20 ℃时,吸收了多少焦耳的热量?



(2)R1的阻值是多少?(写出必要的文字说明)



(3)某同学用两个阻值和R1、R2均相同的电热丝串联,制成一个新的电热器,将它接在家庭电路中工作11 min,产生的热量是多少?


2.(2019益阳中考)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=4.2×103 J/(kg·℃),干木材的热值q=1.2×107 J/ kg 。

××型电热水器
额定加热功率
2 400 W
加热方式
电加热器
额定电压
220 V
安全等级
防触电保护一类
温度设定范围
20 ℃~
90 ℃
净重
20 kg
容量
40 L
整机外形尺寸
530 mm×400 mm×400 mm
出厂日期
2019年5月15日

(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?





3.(2019枣庄中考)如图所示是某款电养生壶及其铭牌的部分参数,当养生壶正常工作时,求:

额定电压
220 V
频率
50 Hz
额定功率
1 100 W
容量
1 L


(1)养生壶正常工作的电阻。





(2)若该养生壶的加热效率为80%,在标准大气压下,将初温是12 ℃的一壶水烧开,需要多长时间?[c水=4.2×103 J/(kg•℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]




(3)在物理综合实践活动中,小明和小丽同学利用所学习的物理知识合作测量养生壶的实际功率。电表上标着“1 200 r/(kW•h)”,他们把家中的其他用电器都与电源断开,仅让养生壶接入电路中烧水,2 min电能表的转盘转了40 r,求养生壶的实际功率。




4.(2018东营中考)多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水=1×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
　　
甲 乙

项目
参数
电源电压(V)
220
低温挡功率(W)
275
中温挡功率(W)
550
高温挡功率(W)
1 100
容积(L)
1

(1)开关S1、S2处于什么状态,养生壶为高温挡,说明判断依据。




(2)求R1的阻值。



(3)养生壶处于低温挡工作时,求电路中的电流大小。



(4)在标准大气压下,使用高温挡将初温是12 ℃的一壶水烧开,若养生壶高温挡加热效率为80%,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。



5.如图所示是市场上一种电热饮水机的简化电路图,S是温控开关,R2是调节电阻,其阻值为88 Ω,R1是供加热的电阻丝,饮水机的铭牌如表所示。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]求:
　


型号
YSJ-66
额定电压
220 V
加热功率
2 200 W
水箱容积
5 L


(1)若饮水机正常工作的加热效率为80%,现将质量为5 kg、初温为20 ℃的水在一个标准大气压下烧开需要吸收的热量是多少?需加热多长时间?(计算结果保留整数)



(2)当饮水机处于保温状态时,R1的功率是多少?



6.如图是某型号电压力锅的工作电路简图。接通电源后,开关S自动闭合,开始加热。当锅内温度达到105 ℃时,开关S自动断开,开始保压,此时锅内水温不变,且未沸腾,保压时的额定功率为220 W。把2.5 L初温为25 ℃的水加入电压力锅中,将它单独接入家庭电路,使其工作1 min 40 s,观察到家中标有“220 V　3 600 imp/(kW·h)”字样的电能表指示灯闪烁84次。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),假设电能全部转化为内能。求:

(1)保压状态时的电流大小。



(2)加热状态时的实际功率。



(3)加热多少秒后开始保压。



7.如图甲所示是一种家用调温式电熨斗,工作过程中电源电压恒为220 V,电熨斗金属底板质量为500 g,图乙是它的工作电路,发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成(电阻阻值均不受温度影响)。调温电阻R最大阻值为110 Ω,预热时电熨斗以最大功率正常工作100 s可使金属底板的温度从20 ℃升高到220 ℃。[金属底板的比热容为0.44×103 J/(kg·℃),假设电熨斗发热体放出的热量全部被金属底板吸收]则:
　 　
甲 乙
(1)预热时金属底板吸收的热量是多少?



(2)电熨斗的最大功率是多少?



(3)定值电阻R0的阻值是多大?



(4)电熨斗调温过程中,电路中的最小电流是多少?



类型2　力、电综合
1.(2019呼和浩特中考)呼和浩特市共享单车的投放,为呼和浩特市市民的出行提供了极大的便利。小董同学通过手机扫码,解锁了一辆电动自行单车,如果她骑行电动自行单车在平直的乡间小路上做直线运动,且以恒定的功率行驶。通过收集数据,得到如图所示的v-t图象。在第16 s时速度达到10 m/s,然后以10 m/s做匀速直线运动。已知小董质量为50 kg,电动自行单车质量为10 kg,骑行时所受阻力恒为人和车总重的1/15。求:


(1)在0~16 s时间内,单车通过的路程　　　　(选填“大于”或“等于”或“小于”)80 m,这段时间内,电动机对单车产生的牵引力　　　　(选填“大于”或“等于”或“小于”)单车所受的阻力。 
(2)电动自行单车做匀速直线运动时,加在电动机上的电压为50 V,通过的电流为10 A。电动机提供的电功率多大?该电动机的效率为多少?(不计机械摩擦损失)电动机线圈电阻是多少?



(3)在0~16 s时间内,单车通过的路程。(提示:能量守恒。动能计算公式为0.5mv2,m表示质量,v表示速度)



2.(2019枣庄中考)节能减排,绿色环保,新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表:

空车质量
1 380 kg
最大功率
100 kW
轮胎与地面
总接触面积
0.032 m2
最高时速
120 km/h
电池容量
42 kW·h
最大续行里程
260 km

假如汽车上只有司机一人,质量为60 kg,汽车以60 km/h的速度匀速行驶36 km,耗电9 kW•h,汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g取10 N/kg,试问:
(1)电动机的工作原理是　　　　(选填“电流的磁效应”或“磁场对电流的作用”)。电动汽车前进和倒退是通过改变　　　　来改变电动机的转动方向的。 
(2)电动汽车对水平地面的压强是多少?



(3)电动汽车牵引力所做的功是多大?



(4)电动汽车电能转化为机械能的效率是多大?


3.(2019湖州中考)目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备,像蓄电池一样也有正、负两极,可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电,让车能够继续正常行驶。在制动过程中,电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电,安全高效环保。
假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨,某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107焦,能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米,能量利用的效率为90%。


(1)电车发电机的工作原理是　　　　。 
(2)若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米2,求公交车对地面的压强。



(3)若公交车在该次运行中受到的阻力恒定,则牵引力大小是多少?



(4)若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏,不计电容器输出电能时的能量损耗,则工作电路的电流有多大?



4.(原创题)如图所示是HG2004家用蒸汽电熨斗的示意图和铭牌,使用时储水器中的水滴入汽室,加热的铁质底板使水迅速汽化变成蒸汽,从底板喷出。
　　
甲 乙

额定电压
220 V
功能
汽烫、干烫
额定频率
50 Hz
蒸汽方式
滴下式
底板面积
160 cm2
质量
1.6 kg
额定功率
1 100 W
放置方式
自立式

(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,g取10 N/kg。





(3)汽熨前先预热,使底板的温度从20 ℃升高到220 ℃,温控开关自动断开。已知底板的质量为1 kg,铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃),求预热过程底板吸收的热量。





(4)汽熨时,滴入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乙所示的程序工作,熨一件衣服用时10 min。求共消耗的电能。





5.(改编题)现代城市人口密度越来越大,交通越来越拥堵。易步车(如图甲)以其体积小巧,结构简洁和驱动安全等优点,成为短途出行的理想交通工具。某品牌易步车的部分参数如表所示。质量为60 kg的雯雯从家骑行该品牌易步车上学(如图乙),以最大速度匀速行驶10 min到达学校,行驶中易步车所受阻力为人和车总重的0.1倍,设该过程中电机始终以额定功率工作(g取10 N/kg)。求:
　 　
甲 乙

电池
4AH锂电池
电机额定功率
500 W
最大速度
18 km/h
单轮胎触地面积
25 cm2
轮胎个数
2
车身自重
20 kg

(1)雯雯家到学校的距离。



(2)雯雯在水平路面上骑易步车时,车对地面的压强。


(3)雯雯上学过程中,易步车电机的效率。


6.(2019黔南州模拟)如图甲所示,某工厂要研发一种新型材料,要求对该材料承受的撞击力进行测试。在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,由静止自由释放重物,经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,电流表的示数随时间t变化的图象如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的图象如图丙所示。电源电压U=12 V,定值电阻R0=10 Ω。求:
　　
甲 乙 丙
(1)在重物下落的过程中,压力传感器的电阻是多少?



(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多少?



(3)该重物的重力是多少?



类型3　力、热综合
1.(2019青岛中考)一辆大鼻子校车在水平路面上行驶,车和人总质量为8 000 kg,轮胎与地面的总接触面积为0.32 m2。
(1)求校车对路面的压强。



(2)校车以36 km/h的速度匀速行驶时,柴油发动机的输出功率为50 kW。求此过程中校车受到的阻力。




(3)如果校车行驶过程中,司机控制油门,使发动机的输出功率为25 kW,并保持此功率不变继续行驶10 min。这段时间内柴油燃烧释放能量的30%转化为有用机械能,在数值上等于发动机牵引力做的功。求这段时间内发动机柴油燃烧释放的能量。



2.(原创题)某新型四轮沙滩卡丁车如图所示,其满载时的质量为500 kg。该卡丁车满载时在水平沙滩上做匀速直线运动,行驶了10 min,共消耗了1.2 kg的汽油,其发动机将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率是25%(q汽油=4.6×107 J/kg)。行驶过程中卡丁车所受阻力为其总重力的0.2倍。(g取10 N/kg)求:


(1)1.2 kg汽油完全燃烧释放的热量为多少?




(2)这段时间内卡丁车发动机的机械功率是多少?




(3)卡丁车匀速行驶的速度是多少?




3.(2019孝感中考)一辆厢式小货车某次运货,满载后总质量是5.0×103 kg,在平直的公路上匀速行驶100 km,耗油10 kg,货车受到的阻力是总重力的0.05倍,发动机的牵引功率是50 kW(油的热值是5.0×107 J/kg,g取10 N/kg),求:
(1)货车受到的牵引力;

(2)货车匀速行驶的速度;




(3)货车发动机的效率。



4.小天的爸爸新买了一辆某型号的厢式小货车,如图所示,为了了解车辆的性能,小天收集了一些数据填在下表中。如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100 km,货车受到的阻力是车重的110,那么在此过程中:(g取10 N/kg)


品牌/型号
×××
外型尺寸
5×1.9×2.3(m)
变速箱
A85
空车质量
1.5吨
最高车速
120 km/h
满载时载货量
2.5 吨
空载百公里油耗
12 L
燃油密度
0.8×103 kg/m3
满载百公里油耗
20 L
燃油热值
5×107 J/kg

(1)该货车牵引力是多少?牵引力所做的功是多少?




(2)燃油完全燃烧放出的热量是多少?




(3)该货车发动机的效率是多少?


5.(改编题)某款新型电动汽车的性能参数如表所示,请回答下列问题:

工作电压
400 V
电动机功率
40 kW
百公里耗电量
15 kW·h

(1)电动机是电动车的核心部件,电动机正常工作时,电能转化为　　　　能,电动机的工作原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)电动机正常工作时,通过线圈的电流是多大?


(3)同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗汽油10 L,请通过计算比较两种汽车的百公里能耗,并说明能耗不同的主要原因。汽油的密度ρ=0.7×103 kg/m3,热值q=4.6×107 J/kg。



(4)汽车在某段公路上匀速行驶时,进入某超声测速区域,如图所示。当该车运动到距测速仪370 m时,测速仪向该车发出一超声波信号,2 s后收到从车返回的信号,超声波在空气中传播速度为340 m/s,求该车的速度。




6.(2018哈尔滨中考)随着生活水平的提高,汽车成为人们常用的交通工具,下表是两种汽车的相关数据:


某电动汽车
某燃油汽车
空车质量:2 t
空车质量:1.4 t
充满一次电:①电池储存电能:80 kW·h
②能行驶的最大路程:300 km(高速)
百公里平均消耗
油量:8 L(高速)
电费单价:0.7元/(kW·h)
油费单价:7元/L

请回答:
(1)电动汽车工作时电动机最大功率为90 kW,工作电压为300 V,求电动机工作时最大电流是多少?电动机工作5 min,电流所做的功最多是多少?



(2)电动汽车和燃油汽车轮胎与地面的总接触面积均为0.1 m2,求两空车静止时对水平地面的压强之比。



(3)若从哈尔滨经高速公路自驾到某地旅游,两地距离s0为2 000 km,电费或油费的预计支出为700元,通过计算说明两车能否到达目的地。(高速路上能满足充电或加油的需求)




7.(2018宜昌中考)近几年来,我国大力推广新能源汽车,2017年12月宜昌市正式发放新能源汽车牌照。某款电动汽车(如图)以60 km/h的速度匀速行驶了80 km,所受的牵引力为720 N,耗电18 kW·h,请解答下列问题:


(1)牵引力所做的功及功率各是多少?





(2)上述行驶过程中,电动车的效率是多少?





(3)有一款与它外形、质量均相同的汽油车,在相同路面上以60 km/h的速度行驶80 km,其效率为 25%,需要消耗多少汽油?(q汽油=4.5×107 J/kg)





(4)我们常说新能源汽车能够“节能减排”,请你回答,“减排”为什么是和“节能”连在一起的?





专题三　计算题
(一)力学计算
1.解:(1)舰底所处的深度
h=pρg=7.21×104Pa1.03×103kg/m3×10 N/kg=7 m;
(2)舰艇满载时受到的浮力
F浮=m排g=1.23×107 kg×10 N/kg=1.23×108 N;
(3)舰艇漂浮G=F浮=1.23×108 N
水平匀速直线航行时,动力
F=f=0.1G=0.1×1.23×108 N=1.23×107 N
动力功率
P=Fv=1.23×107 N×16 m/s=1.968×108 W。
2.解:(1)物体的质量:m=F1g=5.4 N10 N/kg=0.54 kg
(2)物体在水中受到的浮力:F浮=F1-F2=5.4 N-3.4 N=2 N;
(3)物体排开水的体积:
V排=F浮ρ水g=2 N1.0×103kg/m3×10 N/kg=2×10-4 m3
物体排开水的体积与物体排开某种液体的体积都相等,由F浮=ρ液gV排得液体的密度:
ρ液=F浮'gV排=F1-F3gV排=5.4 N-3.8 N10 N/kg×2×10-4 m3=0.8×103 kg/m3。
3.解:(1)由v=st得,骑行所用时间:t=sv=9 km18 km/h=0.5 h;
(2)人与车的总质量:m=m人+m车=60 kg+40 kg=100 kg,
骑行过程中,车对地面的压力:F=G=mg=100 kg×10 N/kg=1 000 N,
车轮与地面的总接触面积:S=200 cm2=2×10-2 m2,
车对地面的压强为:p=FS=1 000 N2×10-2 m2=5×104 Pa;
(3)电动机的功率:P=UI=48 V×6.25 A=300 W。
4.解:(1)物块对水平地面的压力:F=G=mg=90 kg×10 N/kg=900 N
物块对水平地面的压强:p=FS=900 N200×10-4 m2=4.5×104 Pa;
(2)由题图可知,滑轮组n=3,所以当物块提升5 m时,拉力移动的距离:s=5 m×3=15 m
拉力做的功:W=Fs=400 N×15 m=6 000 J
拉力做功的功率:P=Wt=6 000 J30 s=200 W;
(3)做的有用功:W有=Gh=900 N×5 m=4 500 J
做的总功:W总=W=6 000 J
机械效率:η=W有W总×100%=4 500 J6 000 J×100%=75%。
5.解:(1)物块A体积为V=(0.1 m)3=0.001 m3,
则V排=V-V露=V-35V=25V=25×0.001 m3=4×10-4 m3,
物块A受到的浮力:F浮=ρ水gV=1×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-4 m3=4 N。
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变,即浮力等于重力:F浮=G,可得ρ水gV排=ρ物gV物。
ρ物=V排V物ρ水=25×1×103 kg/m3=0.4×103 kg/m3。
(3)物块A刚好完全浸没水中,受到的浮力等于其重力和弹簧测力计的拉力之和。
受到的浮力:F浮′=ρ水gV物=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.001 m3=10 N。
弹簧的拉力:F=F浮′-G=10 N-4 N=6 N。
6.解:(1)水的压强:p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa;
(2)木板漂浮在水面,所受浮力F浮=G=mg=0.5 kg×10 N/kg=5 N,露出水面的体积:V露=V板-V排=m板ρ板-F浮ρ水g=0.5 kg0.8×103kg/m3-5 N1.0×103kg/m3×10 N/kg=1.25×10-4 m3;
(3)以肩膀与扁担接触点为支点,
G重×L1=G重×L2+F×L3
=180 N×(1.5 m-0.55 m)=180 N×0.55 m+F×(1.5 m-2×0.55 m)
F=180 N
则支撑手受到的扁担产生的压力为180 N。
7.解:(1)所用时间t=sv=4 000 km500 km/h=8 h;
(2)由P=Wt=Fst=Fv得,
水平动力F=Pv=2.4×106W12 m/s=2×105 N;
(3)最大起飞质量m=53.5 t=5.35×104 kg
飞机所受浮力
F浮=G=mg=5.35×104 kg×10 N/kg=5.35×105 N
由F浮=ρ水gV排得,排开水的体积
V排=F浮ρ水g=5.35×105N1.0×103kg/m3×10 N/kg=53.5 m3。
(二)电学计算
1.解:分析电路可知,电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流表测量干路电流。由并联电路的特点可知,电压U=U1=U2=12 V,由欧姆定律可知,通过电阻R1的电流I1=U1R1=12 V10 Ω=1.2 A,则通过滑动变阻器R2的电流I2=I-I1=1.6 A-1.2 A=0.4 A,再根据欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的阻值R2=U2I2=12 V0.4 A=30 Ω。
2.解:(1)当变阻器的滑片P移至a端,变阻器连入电路中的电阻为0,电路中只有R1,闭合开关S后,电流表A的示数为0.6 A,即通过R1的电流为0.6 A,根据欧姆定律,电源电压即R1的电压U=0.6 A×10 Ω=6 V。
(2)电压表若选用大量程,示数为10 V,因电源电压为6 V,根据串联电路的总电压等于各部分电压之和,所以不存在这种情况,只能选用小量程,示数为2 V;电压表不能接在电源两端,即AC间;当电压表接在AB间时:U1=2 V,U2=U-U1=6 V-2 V=4 V,电路中电流I=I1=U1R1=2 V10 Ω=0.2 A,
滑动变阻器接入电路阻值:R2=U2I=4 V0.2 A=20 Ω;
当电压表接在BC间时:U2′=2 V,U1′=U-U2′=6 V-2 V=4 V,电路中电流I′=I1′=U1'R1=4 V10 Ω=0.4 A,
滑动变阻器接入电路阻值:R2′=U2'I'=2 V0.4 A=5 Ω。
3.解:由电路图可知,闭合开关S时,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测量R2中的电流。
(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电阻R1的电流:I1=I-I2=2 A-0.8 A=1.2 A;
(2)电源电压:U=I1R1=1.2 A×10 Ω=12 V;
(3)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,电阻R2的阻值:R2=U2I2=12 V0.8 A=15 Ω。
4.解:(1)用一根导线连接b、c时,L与R串联,电阻R的阻值:
R=URIL=9.6 V0.2 A=48 Ω;
(2)一根导线连接a、b,一根导线连接c、d时,L与R并联,因为
PRPL=14,所以U2RU2RL=14,解得RL=14R=14×48 Ω=12 Ω
此时灯泡正常发光,可知灯泡L的额定电压等于电源电压,即U额=I(R+RL)=0.2 A×(48 Ω+12 Ω)=12 V;
(3)只用一根导线连接c、d时,只有灯泡L工作,电路消耗的总功率:
PL′=U2RL=(12 V)212 Ω=12 W。
5.解:(1)由P=UI可得灯泡正常发光时的电路电流为:I=P额U额=0.625 W2.5 V=0.25 A,由I=UR可得灯泡正常发光时的电阻是:RL=U额I=2.5 V0.25 A=10 Ω;
(2)灯泡正常发光时,滑动变阻器分担的电压为:
UR=U-U额=4.5 V-2.5 V=2 V
滑动变阻器消耗的电能是:W=URIt=2 V×0.25 A×5×60 s=150 J;
(3)当灯泡正常发光时,滑动变阻器取值最小,最小阻值为:
R最小=URI=2 V0.25 A=8 Ω
当滑动变阻器两端电压UR′=3 V时,取值最大,此时小灯泡两端的电压为:UL=U-UR′=4.5 V-3 V=1.5 V
电路电流为:I′=ULRL=1.5 V10 Ω=0.15 A
滑动变阻器所取最大阻值为:R最大=UR'I'=3 V0.15 A=20 Ω
滑动变阻器允许的取值范围是8 Ω~20 Ω。
6.解:(1)根据P=UI得I=PU=50×103W250 V=200 A
P0=I2R0=2002×0.15 W=6×103 W=6 kW;
(2)P1=P-P0=(50-6)kW=44 kW
η=P1P×100%=44 kW50 kW×100%=88%;
(3)根据能量关系,得W0=W2,则P0t1=P2t2N,即6 000×24×3 600=1 000×2×3 600×N
N=72天。
7.解:(1)只闭合S、S1时,电阻R1与小灯泡串联
小灯泡正常发光,则此时小灯泡两端的电压UL=6 V,通过小灯泡的电流IL=PLUL=3.6 W6 V=0.6 A
由串联电路中电压、电流的特点,得
电阻R1两端的电压U1=U-UL=12 V-6 V=6 V
通过电阻R1的电流I1=IL=0.6 A
则定值电阻R1=U1I1=6 V0.6 A=10 Ω;
(2)当所有开关都闭合,滑动变阻器的滑片滑到最右端时,电阻R1与滑动变阻器并联,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电流表A测干路电流,通过电阻R1的电流I1′=UR1=12 V10 Ω=1.2 A,通过滑动变阻器R2的电流I2=I-I1′=1.8 A-1.2 A=0.6 A,所以滑动变阻器R2的最大阻值R2=UI2=12 V0.6 A=20 Ω;
(3)当只闭合S、S2,滑动变阻器的滑片P在最右端时,小灯泡通电时消耗的电功率最小
小灯泡的电阻RL=(UL)2PL=(6 V)23.6 W=10 Ω
电路中的电流I′=URL+R2=12 V10 Ω+20 Ω=0.4 A
小灯泡通电时消耗的最小电功率
P最小=I′2RL=(0.4 A)2×10 Ω=1.6 W。
8.解:(1)由题图可知,当气体中酒精含量为0 mg/100 mL 时,R1的阻值为 50 Ω
由P=UI 得P=U12R1=(5 V)250 Ω=0.5 W;
(2)通过R1的电流为I=U1R1=5 V50 Ω=0.1 A
因为R1和R2串联,所以通过R2的电流为I2=I1=0.1 A
有U总=U1+U2得R2两端的电压为U2=U总-U1=6 V-5 V=1 V
由I=UR得R2=U2I2=1 V0.1 A=10 Ω;
(3)由I=UR得R总=U总I1'=6 V0.2 A=30 Ω
因为R1和R2串联,则R总=R1+R2
此时R1的阻值为R1′=R总′-R2=30 Ω-10 Ω=20 Ω
由题图可知,R1的阻值随气体中酒精含量减小而增加,当R1=10 Ω时,气体中酒精含量为80 mg/100 mL,则当R1′=20 Ω 时,气体中酒精含量大于0 mg/100 mL且小于80 mg/100 mL,故为酒驾。
(三)力、电、热学计算
类型1　电、热综合
1.解:(1)m=ρ煤油V=0.8×103 kg/m3×25×10-3 m3=20 kg
Q=c煤油mΔt=2.1×103 J/(kg·℃)×20 kg×20 ℃=8.4×105 J;
(2)由于R1>R2,由P=U2R可知,当电压一定时,电阻越大,功率越小,所以S、S1闭合,只有R1工作时,电路中电阻最大,功率最小,P低=400 W。R1=U2P低=(220 V)2400 W=121 Ω;
(3)R2=U2P中=(220 V)21 100 W=44 Ω
R串=R1+R2=121 Ω+44 Ω=165 Ω
Q=U2R串·t=(220 V)2165 Ω×660 s=1.936×105 J。
2.解:(1)由ρ=mV可得水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×40×10-3 m3=40 kg,20 ℃的水加热至70 ℃,则水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg•℃)×40 kg×(70 ℃-20 ℃)=8.4×106 J;
(2)电热水器正常工作时至少需要消耗的电能:W=Q吸,由P=Wt可得,电热水器正常工作时至少需要的时间:t=WP=Q吸P=8.4×106J2 400 W=3 500 s;
(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=Q吸14%=8.4×106J14%=6×107 J;根据Q放=mq可知,需要干木柴的质量为:m′=Q放q=6×107J1.2×107J/kg=5 kg。
3.解:(1)养生壶正常工作时的电阻:R=U2P=(220 V)21 100 W=44 Ω。
(2)1 L水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg;
水吸收的热量:
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg•℃)×1 kg×(100 ℃-12 ℃)=3.696×105 J,
养生壶消耗的电能:W=Q吸η=3.696×105J80%=4.62×105 J,
加热该壶水所用的时间:t=WP=4.62×105J1 100 W=420 s。
(3)转盘转动40转消耗电能:
W=401 200 kW·h=130 kW·h=1.2×105 J,
t=2 min=120 s,
电养生壶的实际功率:P实=Wt=1.2×105J120 s=1 000 W。
4.解:(1)当开关S1闭合、S2接B时,为高温挡。
因为当开关S1闭合、S2接B时,电阻R1、R2并联,电路中的总电阻最小,总功率最大,所以此状态为高温挡。
(2)当S2断开、S1闭合时,只有电阻R1接入电路,养生壶处于中温挡。
正常工作时通过R1的电流:I1=P1U=550 W220 V=2.5 A
R1的阻值:R1=UI1=220 V2.5 A=88 Ω。
(3)养生壶在低温挡工作时电路中的电流:
I低=P低U=275 W220 V=1.25 A。
(4)水的质量:m=ρV=1×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg
水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-12 ℃)=3.696×105 J
由η=Q吸W、W=Pt得烧开一壶水需要的时间:
t=Q吸Pη=3.696×105J1 100 W×0.8=420 s。
5.解:(1)水吸收热量:Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.68×106 J
加热过程中消耗的电能:W=Q吸η=1.68×106J80%=2.1×106 J
加热时间:t=WP加热=2.1×106J2 200 W≈955 s。
(2)加热电阻:R1=U2P加热=(220 V)22 200 W=22 Ω
当断开S时,R1、R2串联,电路处于保温状态,保温时电路中电流:I保温=UR1+R2=220 V22 Ω+88 Ω=2 A
R1的功率P1=I保温2R1=(2 A)2×22 Ω=88 W。
6.解:(1)保压时只有R2单独工作在220 V的电源上,电流I保=P保U电源=220 W220 V=1 A。
(2)加热时,R1与R2同时工作,它们消耗的电能由电表测得,电表闪烁84次消耗的电能W=3.6×106J3 600×84=8.4×104 J
实际功率P=Wt=8.4×104J100 s=840 W。
(3)水的质量m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2.5×10-3 m3=2.5 kg,
2.5 L水加热到105 ℃需要的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(105 ℃-25 ℃)=8.4×105 J
由于电能全部转化为内能,所以W′=Q吸=8.4×105 J
加热时间t=W'P=8.4×105J840 W=1 000 s。
7.解:(1)预热时金属底板吸收的热量是:Q吸=cm(t2-t1)=0.44×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(220 ℃-20 ℃)=4.4×104 J。(2)因为电熨斗产生的热量全部被金属底板吸收,所以W=Q吸=4.4×104 J;电熨斗的最大功率P=Wt=4.4×104J100 s=440 W。
(3)由图乙可知:当调温电阻R的阻值为零时,电熨斗的功率最大,所以定值电阻R0的阻值是:R0=U2P=(220 V)2440 W=110 Ω。
(4)当调温电阻的阻值最大时,电路中的电流最小,此时R=110 Ω,电路中的总电阻是:R总=R0+R=110 Ω+110 Ω=220 Ω,电路中的最小电流是:I=UR总=220 V220 Ω=1 A。
类型2　力、电综合
1.解:(1)在0~16 s时间内,单车通过的路程等于图象中左下部分,大于vt的一半,即小于10 m/s×16 s2=80 m;这段时间内,单车加速运动,牵引力大于阻力;
(2)电功率:P1=UI=50 V×10 A=500 W;
机械功率:P2=Fv=fv=(50 kg+10 kg)×10 N/kg15×10 m/s=400 W
效率:η=P2P1=400 W500 W×100%=80%;
线圈电阻:R=P1-P2I2=500 W-400 W(10 A)2=1 Ω;
(3)P机械t-fs=0.5mv2
即400 W×16 s-40 N×s=0.5×60 kg×(10 m/s)2
s=85 m。
2.解:(1)电动机的工作原理是磁场对电流的作用;电动机的转动方向与电流和磁场方向有关,而改变电流方向更为方便,所以电动汽车的前进和倒车时,要改变电流方向。
(2)电动汽车对水平地面的压力为:
F=G=(m1+m2)g=(1 380 kg+60 kg)×10 N/kg=1.44×104 N;
电动汽车对地面的压强为:
p=FS=1.44×104N0.032m2=4.5×105 Pa;
(3)电动汽车匀速行驶,所以牵引力与阻力平衡,则电动汽车受到的牵引力为:
F=f=0.05G=0.05×1.44×104 N=720 N;
则电动车行驶36 km,牵引力做的功为:W=Fs=720 N×36×103 m=2.592×107 J;
(4)这个过程耗电:
W总=9 kW•h=9×3.6×106 J=3.24×107 J;
电动汽车电能转化为机械能的效率:
η=WW总=2.592×107J3.24×107J×100%=80%。
3.解:(1)发电机的原理是电磁感应;
(2)公交车对地面的压力F压=G=mg=15×103 kg×10 N/kg=1.5×105 N;
公交车对地面的压强p=F压S=1.5×105N0.4m2=3.75×105 Pa;
(3)牵引力大小F=Ws=2×107J×90%6 000 m=3 000 N;
(4)行驶6千米需要的时间t=sv=6 000 m10 m/s=600 s;
工作电路的电流I=WUt=2×107J300 V×600 s≈111.1 A。
4.解:(1)电熨斗正常工作时的电流:I=P额U额=1 100 W220 V=5 A;
(2)电熨斗对衣服的压强:p=FS=mgS=1.6 kg×10 N/kg160×10-4 m2=1 000 Pa;
(3)底板吸收的热量:Q吸=c铁m铁(t-t0)=0.46×103 J/(kg·℃)×1 kg×(220-20)℃=9.2×104 J;
(4)由图乙可知,每加热15 s,停5 s,则10 min内,加热时间为t加热=7.5 min。
W电=Pt=1 100 W×7.5×60 s=4.95×105 J。
5.解:(1)易步车的最大速度:v=18 km/h=5 m/s
雯雯家到学校的距离:s=vt=5 m/s×10×60 s=3 000 m;
(2)车和雯雯的总重:G=(m人+m车)g=(60 kg+20 kg)×10 N/kg=800 N
车对地面的压力:F=G=800 N
车对地面的压强:p=FS=800 N2×25×10-4 m2=1.6×105 Pa;
(3)易步车匀速行驶时受到的牵引力和阻力是一对平衡力,故牵引力F′=f=0.1G=0.1×800 N=80 N
牵引力做的功:W=F′s=80 N×3 000 m=2.4×105 J
消耗的电能:W电=Pt=500 W×10×60 s=3×105 J
易步车电机的效率:η=WW电×100%=2.4×105J3×105J×100%=80%。
6.解:(1)在重物下落的过程中,压力传感器受到的压力最小且保持不变,总电阻最大,电路中的电流最小,由图乙可知,此时的电流I=0.1 A,
由I=UR可得,电路中的总电阻:R总=UI=12 V0.1 A=120 Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以压力传感器的阻值:
R=R总-R0=120 Ω-10 Ω=110 Ω。
(2)在测试过程中,样品受到的撞击力最大时,压力传感器的阻值最小,电路中的电流最大,由图乙可知,电路中的最大电流I′=0.6 A,
此时电路中的总电阻R总′=UI'=12 V0.6 A=20 Ω,
则此时压力传感器的阻值:R′=R总′-R0=20 Ω-10 Ω=10 Ω,
由图丙可知,样品受到的最大撞击力为600 N。
(3)当重物在样品上静止时,重物对样品的压力大小等于重物的重力大小;
此时与撞击过程相比,压力减小,电阻变大,电流减小;
由图乙可知,此时的电流为I2=0.15 A,
根据欧姆定律,此时电路的总电阻R总″=UI2=12 V0.15 A=80 Ω,
根据串联电路电阻的规律可得,此时压力传感器的电阻:R″=R总″-R0=80 Ω-10 Ω=70 Ω,
由丙图可知,此时的压力F′=200 N,所以物体的重力为200 N。
类型3　力、热综合
1.解:(1)该车对水平地面的压力:F压=G=m总g=8 000 kg×10 N/kg=80 000 N,该车对水平地面的压强:p=F压S=80 000 N0.32m2=2.5×105 Pa;
(2)校车的速度v=36 km/h=10 m/s,牵引力做功的功率:P=Wt=Fst=Fv,则牵引力:F=Pv=5×104W10 m/s=5×103 N,因汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以,此过程中校车受到的阻力:f=F=5×103 N;
(3)发动机的输出功率为25 kW,并保持此功率不变继续行驶10 min,做的有用功:W=Pt=2.5×104 W×10×60 s=1.5×107 J,这段时间内柴油燃烧释放能量的30%转化为有用机械能,故这段时间内发动机柴油燃烧释放的能量:Q放=Wη=1.5×107J30%=5×107 J。
2.解:(1)汽油完全燃烧释放的热量Q放=m汽油q汽油=1.2 kg×4.6×107 J/kg=5.52×107 J。
(2)由η=W有Q放可得,卡丁车所做机械功:W=Q放η=5.52×107 J×25%=1.38×107 J,卡丁车的机械功率P=Wt=1.38×107J10×60 s=2.3×104 W。
(3)匀速行驶过程中,卡丁车的牵引力F=f=0.2G=0.2m总g=0.2×500 kg×10 N/kg=1 000 N。由P=Wt=Fst=Fv得卡丁车行驶的速度v=PF=2.3×104W1 000 N=23 m/s。
3.解:(1)因为货车做匀速直线运动,所以货车受到的牵引力:F牵=F阻=0.05G=0.05mg=0.05×5.0×103 kg×10 N/kg=2.5×103 N;
(2)由P=Wt=Fst=Fv可得货车匀速行驶的速度:v=PF牵=50×103W2.5×103N=20 m/s;
(3)耗油10 kg所释放的能量:Q=qm=5.0×107 J/kg×10 kg=5.0×108 J,发动机的牵引力所做的功:W=F牵s=2.5×103 N×100×103 m=2.5×108 J,货车发动机的效率:η=WQ=2.5×108J5.0×108J×100%=50%。
4.解:(1)从表中可看出小货车装满货物时,总质量为:m=m车+m货=(1.5+2.5)×103 kg=4×103 kg
所以总重力为:G=mg=4×103 kg×10 N/kg=4×104 N
由于小货车是匀速直线运动,所以牵引力等于阻力,即F=f=kG=0.1×4×104 N=4×103 N;
牵引力做的功是W=Fs=4×103 N×100×103 m=4×108 J。
(2)燃油完全燃烧放出的热量为:
Q=mq=ρVq=0.8×103 kg/m3×20×10-3 m3×5×107 J/kg=8×108 J;
(3)发动机的效率为:η=WQ×100%=4×108J8×108J×100%=50%。
5.(1)机械　通电导体在磁场中受力运动　(2)100 A　(3)电动汽车百公里能耗小于燃油汽车百公里能耗,主要是因为电动汽车的效率高于燃油汽车的效率　(4)30 m/s
解:(1)电动机正常工作时,电能转化为机械能,其原理是通电导体在磁场中受力运动。
(2)I=PU=4×104W400 V=100 A。
(3)电动汽车百公里能耗
W=15 kW·h=15×3.6×106 J=5.4×107 J
燃油汽车百公里油耗
m=ρV=0.7×103×10×10-3 kg=7 kg
燃油汽车百公里能耗
Q=mq=7 kg×4.6×107 J/kg=3.22×108 J
电动汽车百公里能耗小于燃油汽车百公里能耗,主要是因为电动汽车的效率高于燃油汽车的效率。
(4)设汽车的速度为v,超声测速仪发出信号2 s2=1 s后与汽车相遇,在这段时间内,汽车的路程与超声波的路程有关系式:v×1 s+340×1 m=370 m,解得v=30 m/s。
6.解:(1)因为P电=UI,所以电动机工作最大电流是:I大=P最大U=9×104W300 V=300 A
因为P电=Wt,所以电动机5 min最多做功:W=P最大t=90×103 W×5×60 s=2.7×107 J;
(2)因为p燃=FS　S电=S燃　p燃与F成正比
所以两车对地面压强之比:p电p燃=F电F燃=G电G燃=m电gm燃g=m电m燃=2 t1.4 t=107;
(3)电动车:E电=700元0.7元/(kW·h)=103 kW·h
所以700元能使电动汽车行驶的距离:s电=103kW·h80 kW·h×300 km/h=3.75×103 km
燃油车:V燃=700元7元/L=100 L
所以700元能使燃油汽车行驶的距离:s燃=100 L8 L×100 km=1.25×103 km
因为s燃