02 力热、电热效率相关计算&03 电学计算与推导题-【一战成名新中考】2024安徽中考物理·分层作业本

分层作业本·安徽物理 题 型 专 练 二、力热、电热效率相关计算 １．守护我国南沙、西沙群岛的是渔政３１１船，它 是我国目前吨位最大、设备最先进、航速最快 的渔政执法船，该船满载时总质量为４．５× １０３ｔ，最大航速为１５ｍ／ｓ，当船以最大航速巡 航时受到的海水阻力为 ２．０×１０６Ｎ，ｇ取 １０Ｎ／ｋｇ，ｑ燃油 ＝４．０×１０ ７Ｊ／ｋｇ．求： （１）渔政船以最大航速匀速巡航２０ｍｉｎ通过 的路程； （２）若渔政船的燃油机动力系统效率为３０％， 渔政船以最大航速匀速巡航２０ｍｉｎ至少需要 燃烧的燃油质量． 解：（１）渔政船以最大航速匀速巡航２０ｍｉｎ 通过的路程 ｓ＝ｖｔ＝１５ｍ／ｓ×２０×６０ｓ＝１．８×１０４ｍ； （２）因为渔政船匀速行驶，所以船前进的动力 与海水的阻力是一对平衡力，大小相等， 则动力为Ｆ＝ｆ＝２．０×１０６Ｎ， 动力对船所做的功 Ｗ＝Ｆｓ＝２．０×１０６Ｎ×１．８×１０４ｍ＝３．６× １０１０Ｊ， 由η＝ＷＱ放 ×１００％得，需要燃油完全燃烧放出 的热量 Ｑ放 ＝ Ｗ η ＝３．６×１０ １０Ｊ ３０％ ＝１．２×１０ １１Ｊ， 由Ｑ放 ＝ｍｑ可得，燃油的质量 ｍ＝ Ｑ放 ｑ燃油 ＝ １．２×１０ １１Ｊ ４．０×１０７Ｊ／ｋｇ ＝３×１０３ｋｇ． ２．如图所示，甲是一种常见的电热水袋，乙是它 的结构示意图，其性能指标如下表所示．已知 水的初始温度为 １５℃，在额定电压下加热 ９ｍｉｎ，温控开关自动断开，指示灯熄灭，水的 比热容为４．２×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃），请根据信息 完成下列问题： 甲 　 乙 第２题图 额定 电压 额定加 热功率 指示灯 功率 袋内 充水 自动断 电温度 ２２０Ｖ ５００Ｗ ≤０．２Ｗ ９００ｇ ６５℃ （１）水吸收的热量为多少． （２）加热效率为多少． （３）［科学论证］若要缩短电热水袋中水加热 的时间，现提供一个与 Ｒ相同阻值的电阻对 电路进行改装，请说明新加入的电阻应该串 联还是并联接入电路． 解：（１）１．８９×１０５Ｊ（详解见答案） （２）由表中数据可知，额定加热功率为 ５００Ｗ，由Ｐ＝Ｗｔ可知，电热水袋消耗的电能 Ｗ＝Ｐｔ′＝５００Ｗ×９×６０ｓ＝２．７×１０５Ｊ， 电热水袋的加热效率 η＝ Ｑ吸 Ｗ ×１００％ ＝ １．８９×１０５Ｊ ２．７×１０５Ｊ ×１００％＝７０％； （３）应该并联接入电路中；因为电热水袋工作 的原理是电流的热效应，由 Ｑ＝Ｗ＝Ｐｔ知，要 缩短加热时间，可以增大加热功率．由 Ｐ＝ＵＩ ＝Ｕ ２ Ｒ总 ｔ可知，当电源电压不变时，电路中的总 电阻越小，加热功率越大，相同时间内放出的 热量越多，而并联电路总电阻小于串联电路 的总电阻，所以应该并联接入                                                                       ． １３１ 分层作业本·安徽物理 题 型 专 练 三、电学计算与推导题 类 型 １　电路图综合计算（６年２考） １．（２０２３益阳）如图所示，电源电压Ｕ＝２４Ｖ，定 值电阻Ｒ０＝４Ω，滑动变阻器的规格为“２０Ω 　２Ａ”，电压表量程为０～１５Ｖ． （１）求当电压表示数Ｕ０＝６Ｖ时，通过定值电 阻Ｒ０的电流； （２）求电路消耗的最小电功率； （３）请分析说明，为保障电路安全，滑动变阻 器接入电路的最小阻值． 第１题图 解：（１）定值电阻Ｒ０＝４Ω，当电压表示数Ｕ０＝ ６Ｖ时，通过定值电阻Ｒ０的电流 Ｉ０＝ Ｕ０ Ｒ０ ＝６Ｖ４Ω ＝１．５Ａ； （２）当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时， 电路的总电阻最大，电流最小，此时电路消耗 的电功率最小，根据电阻的串联结合Ｐ＝ＵＩ＝ Ｕ２ Ｒ可知， Ｐ最小 ＝ Ｕ２ Ｒ０＋Ｒ滑大 ＝ （２４Ｖ） ２ ４Ω＋２０Ω ＝２４Ｗ； （３）滑动变阻器的规格为“２０Ω　２Ａ”，故电 路中最大电流为２Ａ，根据电阻的串联结合欧 姆定律可知，滑动变阻器接入电路的最小 阻值 Ｒ滑小 ＝ Ｕ Ｉ最大 －Ｒ０＝ ２４Ｖ ２Ａ－４Ω＝８Ω． ２．（２０２３丹东）如图所示，电源电压保持不变，小 灯泡Ｌ标有“６Ｖ　３Ｗ”字样，定值电阻Ｒ１阻 值为２０Ω，滑动变阻器Ｒ２最大阻值为１８Ω． （不考虑温度对灯丝电阻的影响）求： （１）小灯泡Ｌ的电阻； （２）当开关Ｓ、Ｓ１都闭合，滑动变阻器Ｒ２的滑 片Ｐ移到ａ端时，小灯泡Ｌ恰好正常发光，求 电流表的示数； （３）当开关Ｓ１断开，Ｓ闭合，滑动变阻器Ｒ２的 滑片Ｐ移到ｂ端时，小灯泡Ｌ的电功率． 第２题图 解：（１）不考虑温度对灯丝电阻的影响，根据 Ｐ＝Ｕ ２ Ｒ可知小灯泡Ｌ的