2024年中考广东专用物理一轮基础知识梳理复习第二十一讲　综合计算专题第2课时　电学计算

设计 意图 　　本课时重点复习能量和效率（电热器、电动机、热机和 简单机械）的综合计算题。通过对能量流向的实例分析和各 种机械效率的计算，以及对能量转化或转移的过程分析，渗 透利用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。 （1）请补全电热水壶使用过程中的能量流向图。 热点考点1　电热水壶的效率 例1：某一电热水壶内装有1 kg的水，正常工作5 min，水温升高了50 ℃。 （2）若电热水壶的效率是70％，则该水壶的功率为多少？[c水＝ 4.2×103 J/（kg·℃）] 解：Q吸＝cmΔt＝1 kg×4.2×103 J/（kg·℃）×50 ℃＝2.1×105 J W＝＝＝3×105 J t＝5 min＝300 s P＝＝＝1 000 W 例1：某一电热水壶内装有1 kg的水，正常工作5 min，水温升高了50 ℃。 [能力提升]如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热 膜；使用时，镜面受热，水蒸气无法液化其上，便于成像，下列表格是 该防雾镜的相关数据；经测试获知，在－10 ℃环境下，使平面镜的平 均温度升高到30 ℃，需使电热膜正常工作400 s，求在此过程中： 镜子质量m 1 kg 额定电压U 220 V 额定功率P 100 W 镜面玻璃比热容c 0.75×103 J/（kg·℃） （1）镜面玻璃吸收的热量Q1； 解：（1）Q1＝cmΔt＝0.75×103 J/（kg·℃）×1 kg×40 ℃＝3×104 J [能力提升]如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热 膜；使用时，镜面受热，水蒸气无法液化其上，便于成像，下列表格是 该防雾镜的相关数据；经测试获知，在－10 ℃环境下，使平面镜的平 均温度升高到30 ℃，需使电热膜正常工作400 s，求在此过程中： 镜子质量m 1 kg 额定电压U 220 V 额定功率P 100 W 镜面玻璃比热容c 0.75×103 J/（kg·℃） （2）电热膜正常工作产生的热量Q2； 解：（2）Q2＝Pt＝100 W×400 s＝4×104 J [能力提升]如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热 膜；使用时，镜面受热，水蒸气无法液化其上，便于成像，下列表格是 该防雾镜的相关数据；经测试获知，在－10 ℃环境下，使平面镜的平 均温度升高到30 ℃，需使电热膜正常工作400 s，求在此过程中： 镜子质量m 1 kg 额定电压U 220 V 额定功率P 100 W 镜面玻璃比热容c 0.75×103 J/（kg·℃） （3）电热膜给平面镜的加热效率η。 解：（3）η＝×100％＝×100％＝75％ 热点考点2　电动机的效率 例2：如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质 量为200 kg的泥土匀速举高3 m时，用时2 s，此时挖掘机的功率为 20 kW。求： （1）泥土的重力； 解：（1）泥土的重力 G＝mg＝200 kg×10 N/kg＝2 000 N （2）挖掘机克服泥土重力所做的功； 解：（2）克服泥土重力所做的功 W＝Gh＝2 000 N×3 m＝6 000 J 例2：如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质 量为200 kg的泥土匀速举高3 m时，用时2 s，此时挖掘机的功率为 20 kW。求： （3）此时挖掘机的机械效率。（g取10 N/kg） 解：（3）挖掘机的功率为20 kW， 则挖掘机做的总功W总＝Pt＝20 000 W×2 s＝40 000 J 挖掘机的机械效率η＝ ×100％＝×100％＝15％ 例2：如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质 量为200 kg的泥土匀速举高3 m时，用时2 s，此时挖掘机的功率为 20 kW。求： [能力提升]如图甲所示，人们使用电动机和动滑轮提升货物。货物重10 N，滑轮重5 N，电动机始终在12 V的电压下工作。已知电动机线圈电阻 为1 Ω，测得电动机工作时电流为2 A。电动机对右侧绳子施加了9 N的 向上的拉力，并在10 s内将物体沿竖直向上的方向匀速提升了10 m。（g 取10 N/kg） 甲　　　　　　　　　　　乙 （1）补全图乙所示的电动机的能量流向图； 解：（1）如图所示 （2）求电动机在这10 s内消耗的电能； 解：（2）W＝UIt＝12 V×2 A×10 s＝240 J （3）求滑轮下方绳子的拉力在这10 s内对货物所做的功； 解：（3）货物匀速上升，在竖直方向上只受重力和绳子的拉力， 所以有F拉＝G＝10 N W拉＝F拉h＝10 N×10 m ＝100 J （4）求电动机在这10 s内的机械效率。 解：（4） s＝2h＝2×10 m＝20 m W机＝Fs＝9 N×20 m＝180 J η＝×100％＝×100％＝7