初中物理中考复习 专题37 热力电综合计算（包括图像）难点问题（解析版）

这是一份初中物理中考复习 专题37 热力电综合计算（包括图像）难点问题（解析版），共16页。试卷主要包含了如图中甲是电子秤的原理图，小天收集了一些数据填在下表中等内容，欢迎下载使用。
用小微专题精准练助力2023中考物理四点问题大突破（二轮复习通用）               第三部分  中考重点命题题型专题篇专题37 热力电综合计算（包括图像）难点问题1. （2022广西贺州）贺州市水利资源丰富，小明设计了如图甲所示的水文站测量桂江水位的原理图。电源电压U=3V，定电阻R0=10Ω，滑动变阻器R长20cm，最大阻值20Ω。且滑动变阻器的阻值随滑片P从最上端C位置移动到最下端D位置的过程中均匀变化（滑片P移动过程中摩擦不计）。弹簧下端悬挂一重为50N的物体AB，其底面积为0.01m2、长为0.3m。弹簧伸长量与它受到拉力的关系如图乙所示（不计弹筱质量，连接弹簧两端的绝缘细绳不可伸长）。求：（1）当物体AB上表面与水面相平时，物体AB受到的浮力大小；（2）当水面从物体AB的上表面逐渐下降至下表面刚好离开水面的过程中，弹簧伸长了多少cm?（3）闭合开关S后，当水面在物体AB上表面时，滑片刚好在滑动变阻器R的最上端C位置，水面从物体AB上表面逐渐下降至下表面刚好离开水面时，电压表的示数是多少？【答案】（1）30N；（2）15cm；（3）1V【解析】（1）当物体AB上表面与水面相平时，物体AB刚好浸没水中，故物体AB所受浮力（2）水面与物体AB上表面相平时，弹簧对物体的拉力水面下降至与物体AB下表面相平时，弹簧对物体的拉力水面从物体AB上表面逐渐下降至与下表面相平过程中，弹簧拉力变化量由乙图可知物体刚好离开水面时得弹簧伸长的长度（3）水面从物体AB上表面逐渐下降至下表面相平时，弹簧伸长15cm，即滑片下移15cm，接入电路的电阻变化量此时滑动变阻器接入电路中的电阻为R′与R0串联，R′的电流为电压表的示数为2. （2022山东泰安）如图所示，物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个档位，由开关和加热电阻丝、组成，，；控制电路电压恒定，，为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体竖直上浮，通过形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加，电阻减小。浮体体积为，质量为。科技小组对加湿器进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为；当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为。形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计，取，水的密度为，水的比热容为。（1）当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，水温升高了25℃。求加热器的高档功率和低档功率；（2）求浮体体积的浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力；（3）求水箱注水量达到最大值时，浮体浸入水中的体积。【答案】（1）900W，200W；（2）1.5N；（3）【解析】（1）的水吸收的热量为当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，则高温挡产生的热量为加热器的高档功率根据可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小，故当开关S闭合时，、并联，总电阻较小，电功率较大，此时为加热挡，加热挡的功率为900W，当开关S断开时，只有工作，电阻较大，处于低温挡，低档功率（2）浮体体积的浸入水中时受到的浮力物体A所受的重力为物体A受到了向下的重力为0.5N，向上的浮力为2N，故杆对A的力是向下的，杆对A的压力为（3）设控制电路的电压为U控，当杆对A的压力为1.5N时，对应压敏电阻的阻值为，则根据串联电路电压规律可以列等式    ①浮体体积的浸入水中时受到的浮力物体A受到了向下的重力为0.5N，向上的浮力为5N，故杆对A的力是向下的，杆对A的压力为根据所受压力每增加，电阻减小，此时压敏电阻的阻值为此时对应的控制电路的电流为根据串联电路电压规律可以列等式②联立①②可知当当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为，则此时总电阻为压敏电阻的阻值为当压敏电阻为50欧姆时，对应的压力为1.5N，此时压敏电阻的阻值为30Ω，则对应的压力为此时物体A的浮力为此时物体A浸入水中的体积3.小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力检测装置，他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置，其工作原理如图甲所示。OAB为水平杠杆，OB长1m，O为支点，OA∶AB=1∶4，平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。已知定值电阻R0的阻值为10Ω，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。(1)当电池组电压U0＝12V，平板上物体所受重力分别是80N和100N时，闭合开关S，分别求出电流表的读数；(2)电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重100N时，电流表读数为0.3A，求U1的大小；(3)在第(2)问情况中，电池组电压大小为U1，要求平板上重为100N的物体对应的电流表读数和电池组电压U0＝12V的情况下相同，小明采取了两种解决办法：①其它条件不变，只更换电阻R0，试求出更换后的R0′的大小。②其它条件不变，只水平调节杠杆上触点A的位置，试判断并计算触点A应向哪个方向移动？移动多少厘米？【答案】(1)0.3A和0.4A；(2)9V；(3)①2.5Ω；②触点A应向左移动，移动3厘米【解析】(1)由杠杆平衡条件可知，当FA1＝80N，FA2＝100N时FA1·OA＝FB1·OB80N·OA＝FB1·OBFA2·OA＝FB2·OB100N·OA＝FB2·OB由题意可知OA∶AB=1∶4OA∶OB=1∶5解得FB1＝16N，FB2＝20N由R的阻值随所受压力F变化关系图象得R1＝30Ω、R2＝20Ω由欧姆定律得I1==0.3AI2==0.4A(2)U1的大小U1=IR总2=I0(R2＋R0)＝0.3A×(20Ω+10Ω)=9V(3)①其它条件不变，只更换电阻R0为R0′，由题意得U1=I2R总2′=I2(R2＋R0′)9V=0.4A×(20Ω+R0′)解得R0′＝2.5Ω②其它条件不变，只向左调节A触点Lcm，压力传感器阻值为R3U1=I2R总3=I2(R3＋R0)9V=0.4A×(R3＋10Ω)解得R3＝12.5Ω从图象可知FB3＝23N，由杠杆平衡条件FB3·OB＝FA2·(OA＋L)23N×1m＝100N×(×1m＋L)解得L＝3cm4.如图中甲是电子秤的原理图（图中压力表是用电流表改装的）。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图像如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2×104m2（托盘和压杆的质量可以忽略不计）。求：（1）该压力传感器能承受的最大压强；（2）当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是多少？（3）当压力为200N时，通过R0的电流为多少？R0消耗的电功率为多少？【答案】（1）2.78×106Pa   （2）180Ω   （3）0.6W【解析】（1）压力传感器能承受的最大压强：p=F/S==2×106Pa；（2）由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180Ω；（3）由图甲知，R0与Rx串联，所以当电压为200N时，通过R0的电流：I0=I=U/R=0.1A；R0消耗的电功率：P0=U0I0=I02R0=（0.1A）2×60Ω=0.6W．5.小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），定值电阻R0=5Ω，  a  b是一根长5 cm的均匀电阻丝，其阻值为25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程0——0.6A，请回答：（1）小强在电路中连入R0的目的是。（2）当拉环不受力时，滑片处与a端，闭合开关S后电流表的读数是多少？（3）已知该弹簧伸长的长度△L，与所受拉力F间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处时，作用在拉环上水平向右的拉力是多大？【答案】（1）保护电流表（2）0.1A（3）400N【解析】（1）电路中必须接入R0，其目的是保护电流表．（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关S后电流表的读数应为I=0.1A．（3）当电流表读数为0.3A时，根据欧姆定律，可得R0两端的电压为U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V，则R1两端的电压为：U1=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V，故R1接入电路部分的电阻R1=5Ω，因电阻丝的电阻值与长度成正比，故可知弹簧被拉长的长度为△L=4cm，对照图乙，可知作用在拉环上的水平向右的拉力为F=400N．6.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆(如图所示)，内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压220V，额定功率605W。问:(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20C的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃，此加热过程中水吸收的热量是多少?消耗的电能是多少?[c水=4.2×103/(kg.℃)](2)当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际功率是多少?(3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V(按摩系统将交流电压转换为12V),工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少?【答案】（1）5.04×105J，5.445×105J（2）500W（3）8W【解析】（1）由题根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量。由题意电热足浴盆注水量为6kg，当温度达到显示温度40℃时，完成加热，所以水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×6kg×（40℃﹣20℃）=5.04×105J；加热时间t=15min=900s，电热足浴盆加热的功率为605W，由P=W/t得，电热足浴盆消耗的电能：W=Pt=605W×900s=5.445×105J，（2）根据W=Pt求出电热足浴盆消耗的电能，然后根据P额=U额2/R得出R值，再根据 P实=U实2/R求出实际功率。由电功率公式可得P额=U额2/RR=U额2/P额 P实=U实2/R=U实2/（U额2/P额）=（200v）2/（（220v）2/605W）=500W（3）由P=I2R计算电动机工作中因发热损失的电功率。电动机工作中因发热损失的功率P=I2R=(4A)2×0.5Ω=8W7.现代居家生活中，水族箱已成为室内装饰的一个亮点，某品牌水族箱（如图）的玻璃容器内装有50L水，内置一根“220V 100W”的自动温控棒，冬天养热带鱼时，水族箱内水的温度要求控制在26℃～28℃之间（温度棒的水温低于26℃时开始工作，水温达到28℃时自动断开）（1）求水族箱中水的质量；（2）在某次温控中，温控棒正常工作了87.5min，求该次温控棒的温控效率【水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）】（3）若用电高峰时，家庭电路的实际电压仅为217.8V，求此时温控棒的工作电流（温控棒阻值不变）【答案】（1）水族箱中水的质量为50kg；（2）该次温控棒的温控效率为80%；（3）此时温控棒的工作电流为0.45A。【解析】（1）水的体积：V=50L=0.05m3，由ρ=可得，水族箱内水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg；（2）已知加热过程中温度由26℃加热到28℃，温控棒正常工作了87.5min，水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（28℃﹣26℃）=4.2×105J，由P=可得，消耗的电能：W=Pt=100W×87.5×60s=5.25×105J，该次温控棒的温控效率：η=×100%=×100%=80%。（3）由P=可得，温控棒阻值R===484Ω，已知温控棒阻值不变，当家庭电路的实际电压仅为217.8V时，温控棒的工作电流I===0.45A。8.某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2060kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10-3m3（g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，）求：(1)汽车与驾驶员的总重力；(2)测试过程中消耗汽油的质量；(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是多少。【答案】(1)20600N；(2)1.05kg；(3)1.89×107J【解析】(1)汽车与驾驶员的总重力G=mg=2060kg×10N/kg=20600N(2)测试过程中消耗汽油的质量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg(3)汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=105kg×4.5×107J/kg=4.725×107J汽车在测试过程中做的有用功W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J9.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100m，货车受到的阻力是车重的1/10．那么在此过程中：（g取10Nkg）（1）该货车车牵引力是多少？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？品牌型号东风xx外型尺寸5×1.9×23（m）变速箱A85空车质量1.5吨最高车速120km/h满载时载货量2.5吨空载百公里油耗12L燃油密度0.8×103kg/m3满载百公里油耗20L燃油热值5×107J/kg【答案】（1）4×103N；4×105J；（2）8×105J；（3）50%。【解析】（1）满载货物时货车的总质量：m=m车+m货=1.5t+2.5t=4t=4×103kg，货车的总重力：G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N，由题意知，货车受到的阻力：f=G/10=4×104N/10=4×103N，因为该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶，所以，根据二力平衡条件可知，该货车的牵引力：F=f=4×103N。牵引力所做的功：W=Fs=4×103N×100m=4×105J。（2）由表格数据可知，货车满载百公里油耗为20L，则货车行驶100m=0.1km消耗燃油的体积：V=（0.1km /100km）×20L=0.02L=2×10﹣5m3，由ρ=m/V得，消耗燃油的质量：m燃油=ρ燃油V燃油=0.8×103kg/m3×2×10﹣5m3=0.016kg，燃油完全燃烧放出的热量：Q放=m燃油q燃油=0.016kg×5×107J/kg=8×105J。（3）该货车发动机的效率：η=W/ Q放×100%=50%。10.夏天，公园内的草坪都要定期使用如图所示的草坪修剪机进行修剪，它底盘刀具的动力靠汽油机提供。修剪机总重为200N，四个轮子与地面的接触面积为20cm2，修剪机正常工作时，刀具每秒钟通过的距离为23m，匀速运动时受到的平均阻力为20N，在一次修剪过程中，所用时间为5000s，耗油0.2kg.（q汽油=4.6×107J/kg）求：（1）使用前修剪机静止时对水平地面的压强；（2）修剪机克服阻力做功的功率；（3）汽油机的效率。【答案】（1）105Pa （2）460J  460W （3）25%【解析】（1）使用前修剪机静止时对水平地面的压力：F=G=200N使用前修剪机静止时对水平地面的压强：P=F/S=1×105Pa；（2）修剪机匀速行驶的速度：v=s/t=23m/s修剪机克服阻力做功的功率：P=W/t=Fs/t=Fv=20N×23m/s=460W；（3）修剪机匀速行驶受到的牵引力等于阻力，即F牵引力=f=20N；由v=s/t可得，修剪机5000s行驶的路程：s′=vt′=23m/s×5000s=115000m；则修剪机5000s内做的功：W=F牵引力s′=20N×115000m=2.3×106J；0.2kg汽油完全燃烧放出的热量：Q=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J；汽油机的效率：η= W/Q×100%=25%．11.如图，甲是电子秤的原理图（图中压力表是用电流表改装的）。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图象如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2×10﹣4m2（取g=10N/kg，托盘和压杆的质量忽略不计）。求：（1）托盘里的物体质量越大，压力传感器的阻值如何变化？（2）当通过压力表电流为0.2A时，压力传感器上方托盘里物体的质量是多少kg？（3）当压力为200N时，通电700s，R0产生的焦耳热能使质量为0.1kg的水温升高多少℃？【答案】（1）2×106（2）40（3）1【解析】本题考查学生对串联电路电流和电阻特点、电功率和压强知识的掌握，同时结合欧姆定律分析实际问题得出正确结论，要学会灵活运用欧姆定律。根据公式p=F/S求出传感器能够承受的最大压强；根据图乙分析压力为200N时，传感器的阻值；根据公式I=U/R计算出通过电路中的电流；由公式P=UI=I2R计算出R0的电功率。（1）称量时，托盘里的物体质量越大，物体的重力越大。因为在水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以压力传感器所受的压力越大，由乙图象可知，压力传感器的阻值越小。所以托盘里的物体质量越大，压力传感器的阻值越小。（2）当通过压力表电流为0.2A时，由I=U/R得电路总电阻为R总=U/I=24V/0.2A=120Ω根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得：Rx=R总﹣R0=120Ω﹣60Ω=60Ω根据图象可知当Rx=60Ω时，传感器受到的压力为F0=400N由于托盘和压杆的质量忽略不计，设托盘里物体的质量为m,则F0=G=mgm=F0/g=400N/10N/kg=40kg（3）由图甲知，R0与Rx串联，由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180Ω则通过R0的电流：I0=I==24V/(180Ω+60Ω)=0.1AR0产生的焦耳热：Q=I02R0t=（0.1A）2×60Ω×700s=420JQ吸=Q根据物体吸热公式Q吸=cm(t-to)得到△t=(t-to)=Q吸/cm=Q/cm=420J/[4.2×103J /（kg·℃）×0.1kg]=1℃12.如图所示为一款雪地摩托车，空车质量为90kg。求：（燃油的热值取q＝4.0×107J/kg，g取10N/kg）（1）雪地车载着质量为50kg的人静止在水平地面上，雪地车与地面接触的总面积为20dm2，雪地车对地面的压强是多少？（2）雪地车以36km/h的速度在水平地面匀速直线行驶，输出功率为8kW，则雪地车所受阻力是多少？（3）若雪地车以8kW的输出功率行驶2h，消耗了3.6kg燃油，则雪地车发动机的效率是多少？【解析】（1）空车质量为90kg，雪地车载着质量为50kg的人静止在水平地面上，总质量m＝90kg+50kg＝140kg，静止时对水平地面的压力：F＝G＝mg＝140kg×10N/kg＝1400N，静止时对水平地面的压强：p＝＝＝7×103Pa；（2）该雪地车以36km/h的速度匀速行驶：v＝36km/h＝36×m/s＝10m/s，根据P＝＝＝Fv可得，所受阻力：f＝F牵＝＝＝800N；（3）由P＝可得，该车以8kW的输出功率行驶2h所做的功：W＝Pt′＝8×103W×2×3600s＝5.76×107J，汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝3.6kg×4×107J/kg＝1.44×108J，则雪地车发动机的效率：η＝＝＝40%。答：（1）雪地车载着质量为50kg的人静止在水平地面上，雪地车与地面接触的总面积为20dm2，雪地车对地面的压强是7×103Pa；（2）雪地车以36km/h的速度在水平地面匀速直线行驶，输出功率为8kW，则雪地车所受阻力是800N；（3）若雪地车以8kW的输出功率行驶2h，消耗了3.6kg燃油，则雪地车发动机的效率是40%。