内容正文:
题型题组抢分练·江西物理
重
难
题
型
专
练
四、模块综合计算
类型 1 力热综合计算
1.
如图为我国自主研制的两栖战车,整车质
量为 26. 5
t,每条履带与地面的接触面积
为 2. 5
m2,水上最快航速可达 30
km / h,达
到世界先进水平. 某次任务中它以最快航
速匀速穿过一宽为 66
km 的水域. 已知燃
油的密度 ρ= 0. 85×103
kg / m3,热值 q = 4. 3×
107
J / kg. 求:
第 1 题图
(1)该战车的重力;
(2) 该战车停在水平地面时对地面的
压强;
(3)此次任务中该战车穿过该水域需要多
长时间;
(4)该战车在此次任务中消耗燃油 600
L,
这些燃油完全燃烧放出的热量是多少.
解:(1)该战车的重力:G =mg = 26. 5×103
kg×
10
N / kg=2. 65×105
N;
(2)战车停在水平地面时对地面的压力:
F=G=2. 65×105
N;
对地面的压强: p = F
S
= 2. 65×10
5
N
2×2. 5
m2
= 5. 3 ×
104
Pa;
(3)根据 v = s
t
可得,该战车穿过此水域所用
时间:
t= s
v
= 66
km
30
km / h
=2. 2
h;
(4)根据密度公式 ρ = m
V
得,消耗燃油的质量:
m燃油 =ρ燃油V= 0. 85×103
kg / m3×600×10-3
m3 =
510
kg;
燃油完全燃烧放出的热量为:Q放 =m燃油q燃油 =
510
kg×4. 3×107
J / kg=2. 193×1010
J.
2.
随着人们生活水平的逐渐提高,小轿车已
经走进了千家万户. 前不久,小明家也新
买回来了一辆小汽车,好奇的小明找出了
小汽车的有关数据,如下表所示. 求:
质量 1
200
kg
额定功率 2. 5×104
W
百公里耗油量 8
L
(1)为了防止发动机过热,汽车的冷却系
统常用水的循环来降低发动机的温度.
8
kg 水在冷却系统中温度升高 50
℃ ,所
吸收的热量是多少?
(2)汽车以额定功率在水平路面上以车速
100
km / h 匀速行驶 100
km,汽车做的有
用功?
(3)小汽车发动机的效率是多大? (已知
q汽油 = 4. 6×107
J / kg,ρ油 = 0. 7×103
kg / m3)
解:( 1) 水吸收的热量:Q吸 = c水mΔt = 4. 2 ×
103
J / (kg·℃)×8
kg×50
℃=1. 68×106
J;
(2)由 v= s
t
可得,汽车以额定功率在水平路面
上以车速 100
km / h 匀速行驶 100
km,所用的
时间:
t= s
v
= 100
km
100
km / h
=1
h=3
600
s,
由 p=W
t
可得,汽车做的有用功:W = Pt = 2. 5×
104
W×3
600
s= 9×107
J;
(3)汽车匀速行驶 100
km 消耗汽油的体积:
V=8
L=8
dm3 =8×10-3
m3,
根据 ρ=m
V
可得,汽车行驶 100
km 耗油的质量:
m′=ρV=0. 7×103
kg / m3×8×10-3
m3 =5. 6
kg,
这些汽油完全燃烧放出的热量:
Q放 = m′ q = 5. 6
kg × 4. 6 × 107
J / kg = 2. 576 ×
108
J;
汽车发动机的效率:
η= W
Q放
×100%= 9
×107
J
2. 576×108
J
×100%≈34. 9%.
82
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重
难
题
型
专
练
类型 2 用电器相关综合计算(10 年 9 考)
3.
小明家新购置了一台电热水器,下表为该
电热水器的铭牌的部分参数.
热水器国家能效标准
能效等级 热效率值 η
一级能效 η≥95%
二级能效 95%>η≥90%
三级能效 90%>η≥80%
XXX 型贮水式电热水器
额定电压 220
V
容量 60
L
额定功率 2
200
W
根据铭牌参数,求:
(1)该电热水器装满水时贮水的质量;
(2)该电热水器正常工作时的电流;
(3)根据国家能效标准,小明利用所学的
物理知识对家里的电热水器进行测试并
记录数据:该电热水器正常工作状态下,
将满箱水从 20
℃ 加热到 50
℃ ,用时 60
min,请你通过计算判断该电热水器的热
效率值达到了几级能效.
解:(1)由表格参数可知,该电热水器装满水时
贮水的体积 V=60
L=60
dm3 =0. 06
m3,
由 p = m
V
可知,该电热水器装满水时贮水的质
量:m=ρV=1. 0×103
kg / m3×0. 06
m3 =60
kg;
(2)由 P=UI 可知,该电热水器正常工作时的电
流:I= P
U
=2
200
W
220
V
=10
A;
(3)水吸收的热量:Q吸 = c水 m( t- t0 ) = 4. 2 ×
103
J / (kg·℃)×60
kg×(50
℃-20
℃)= 7. 56×
106
J,
由 p=W
t
可得,电热水器消耗的电能:
W=Pt=2
200
W×60×60
s= 7. 92×106
J,
电热水器的热效率:
η=
Q吸
W
×100%=7. 56
×106
J
7. 92×106
J
×100%≈95. 5%,
根据热水器国家能效标准可知,该电热水器达
到了一级能效.
4.
茶文化源远流长,如图甲是小萍家的煮茶
器,图乙是该煮茶器在 220
V 的电压下,
某次煮茶过程中功率随时间变化的图像.
已知加热状态下(0 ~ 5
min),将 1
kg 初温
45
℃的水刚好加热到 100
℃ ,[ c水 = 4. 2×
103
J / (kg·℃ )]求:
第 4 题图
(1)水吸收的热量;
(2)煮茶器加热时的电流和保温状态下的
电阻;
(3)煮茶器加热状态下的热效率.
解:(1)水吸收的热量:
Q吸 =c水 m( t-t0)= 4. 2×103
J / (kg·℃)×1
kg×
(100
℃-45
℃)= 2. 31×105
J;
(2)由图乙可知,加热时的电功率:
P加热 =880
W,
由 P=UI 可知,煮茶器加热时的电流:
I=
P加热
U
=880
W
220
V
=4
A;
由图乙可知,保温状态时的电功率:
P保温 =220
W,
由 P=U
2
R
可知,煮茶器保温状态下的电阻:R保温
= U
2
P保温
=(220
V) 2
220
W
=220
Ω;
(3)加热状态下消耗的电能:
W=P加热 t′=880
W×5×60
s= 2. 64×105
J,
煮茶器加热状态下的热效率:
η=
Q吸
W
×100% =2. 31
×105
J
2. 64×105
J
×100%=87. 5%.
92
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题
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5.
(2024 齐齐哈尔)如图甲所示是一款利用高
温水蒸气熨烫衣服的家用便携式挂烫机,
它的正常工作电压为 220
V. 有高温、低温
两个加热挡位,其内部简化电路如图乙所
示,当双触点开关 S 接触 1 和 2 时为关机
状态. R1、R2 是两个阻值不变的电热丝,
R1 =R2 = 48. 4
Ω. 求:
甲 乙
第 5 题图
(1)挂烫机使用低温挡位正常工作时的电
功率为多少?
(2)若某次使用时,用高温挡位正常工作,
将 0. 2
kg 的水从 20
℃ 加热到 100
℃ ,水
吸收的热量是多少?
(3)若(2) 问中用高温挡位正常工作,加
热过程共用时 80
s,则此次加热过程,该
挂烫机的加热效率是多少?
6.
商业街移动摊位使用可显示电费的新型
插座计费,其表盘数据如图甲所示,某摊
位使用空气炸锅烹制食物,如图乙所示为
其加热部分的简化电路图,其额定电压为
220
V,定值电阻 R1 和 R2 为发热体,其中
R1 = 40
Ω. 开关 S1、S2、S3 的通断可实现
高、中、低三个挡位的调节( S1、S2 不会同
时闭合),只闭合 S3 时为中温挡,额定功
率为 440
W. 求:
第 6 题图
(1)R2 的电阻;
(2)高温挡正常工作 100
s,电流通过 R1
产生的电热;
(3)当该摊位只有空气炸锅单独工作时,
表盘示数使用前后如图甲所示,通过表盘
显示的数据计算该空气炸锅消耗的电功率
(已知商用电费单价为 0. 75 元 / kW·h).
则 R2 的电阻:R2 =
U2
P中温
=(220
V) 2
440
W
=110
Ω;
(2)高温挡时 R1 功率:
P1 =
U2
R1
=(220
V) 2
40
Ω
=1
210
W,
电流通过 R1 产生的电热:
Q1 =W1 =P1 t1 =1
210
W×100
s= 1. 21×105
J;
(3)空气炸锅消耗的电能:
W= 0. 06 元
0. 75 元 / kW·h
=0. 08
kW·h,
空气炸锅工作的时间:
t=9 ∶25-9 ∶10=15
min=0. 25
h,
空气炸锅的电功率:
P=W
t
=0. 08
kW·h
0. 25
h
=0. 32
kW=320
W.
03
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练
7.
(2023 东营)小明家购置了一款多功能电暖
器. 如图甲所示,其内装有 4
kg 导热油,转
动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的
切换,图乙是其内部电路原理图,其中四
个发热电阻阻值相同.
甲 乙
第 7 题图
(1)电暖器低温挡工作时,开关应处于 1
(选填“1”“2”或“3”)位置.
(2)已知中温挡额定功率为 1
000
W,求电
阻 R 的阻值和高温挡的额定功率.
(3)使用高温挡正常工作 5
min,导热油温
度由 15
℃升高到 75
℃ ,若消耗的电能有
84%被导热油吸收,求导热油的比热容.
(4)根据所学的电学知识,请你提出一条
安全使用电暖器的建议.
(3)由 p =W
t
得,高温挡正常工作 5
min 产生的
热量
Q放 =P高t=2
000
W×5×60
s= 6×105
J,
由 η=
Q吸
Q放
×100%可得,导热油吸收的热量
Q吸 =ηQ放 =84%×6×105
J=5. 04×105
J,由 Q吸 =
cmΔt 可 得, 导 热 油 的 比 热 容: c =
Q吸
mΔt
=
5. 04×105
J
4
kg×(75
℃-15
℃)
= 2. 1×103
J / (kg·℃);
(4)为了安全,大功率用电器应接地线,以防
触电.
8.
为实现自动控制,小明同学利用电磁继电
器(电磁铁线圈电阻不计)制作了具有延
时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器,
其电路图如图甲所示. 控制电路中,电压
U1 = 3
V,定值电阻 R0 = 50
Ω,热敏电阻 R
的阻值随温度变化的图像如图乙所示;工
作电路中,电压 U= 220
V,R1 = 836
Ω,R2 =
44
Ω. 已知恒温调奶器容量为 2
kg,水温
达到 80
℃ 时衔铁会跳起. [ c水 = 4. 2 ×
103
J / (kg·℃ )]
第 8 题图
(1)求衔铁刚跳起时,通过电磁铁线圈的
电流.
(2)求工作电路在保温状态下的电功率.
(3)当调奶器加满温度为 25
℃的水,加热
元件工作 500
s 后衔铁跳起,求此过程中
水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率.
解:(1)由图可知当温度为 80
℃时,热敏电阻的
阻值为 100
Ω,串联电路总电阻等于各分电阻之
和,所以控制电路的总电阻:
则保温功率:P= U
2
R1+R2
= (220
V) 2
836
Ω+44
Ω
=55
W;
(3)水吸收的热量:
Q= c水 mΔt = 4. 2 × 103
J / ( kg·℃) × 2
kg ×
(80
℃-25
℃)= 4. 62×105
J,
恒温调奶器加热状态下的电功率:
P=U
2
R2
=(220
V) 2
44
Ω
=1
100
W;
500
s 内消耗的电能:
W=Pt=1
100
W×500
s= 5. 5×105
J,
恒温调奶器的加热效率:
η= Q
W
×100%=4. 62
×105
J
5. 5×105
J
×100%=84%.
13
参考答案·江西物理
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则电路中允许通过的最大电流为 IL ″= 0. 4
A,
此时 L2 两端的电压:U2 ″= IL ″R2 = 0. 4
A×5
Ω = 2
V<U2 ,
电路在 1
min 内最多消耗的电能:
W=U电源 IL ″t= 4. 5
V×0. 4
A×60
s = 108
J.
四、模块综合计算
1.
解:(1)该战车的重力:
G=mg= 26. 5×103
kg×10
N / kg = 2. 65×105
N;
(2)战车停在水平地面时对地面的压力:
F=G= 2. 65×105
N;
战车对地面的压强:p=
F
S
= 2. 65
×105
N
2×2. 5
m2
= 5. 3×104
Pa;
(3)根据 v=
s
t
可得,该战车穿过此水域所用时间:
t=
s
v
= 66
km
30
km / h
= 2. 2
h;
(4)根据密度公式 ρ=
m
V
得,消耗燃油的质量:
m燃油 = ρ燃油 V= 0. 85×103
kg / m3 ×600×10-3
m3 = 510
kg;
燃油完全燃烧放出的热量为:Q放 = m燃油 q燃油 = 510
kg ×
4. 3×107
J / kg = 2. 193×1010
J.
2.
解:(1)水吸收的热量:Q吸 = c水 mΔt = 4. 2×103
J / (kg·℃)×
8
kg×50
℃ = 1. 68×106
J;
(2)由 v=
s
t
可得,汽车以额定功率在水平路面上以车速
100
km / h 匀速行驶 100
km,所用的时间:
t=
s
v
= 100
km
100
km / h
= 1
h = 3
600
s,
由 p =
W
t
可得,汽车做的有用功:W = Pt = 2. 5 × 104
W ×
3
600
s = 9×107
J;
(3)汽车匀速行驶 100
km 消耗汽油的体积:
V= 8
L = 8
dm3 = 8×10-3
m3 ,
根据 ρ=
m
V
可得,汽车行驶 100
km 耗油的质量:
m′= ρ油 V= 0. 7×103
kg / m3 ×8×10-3
m3 = 5. 6
kg,
这些汽油完全燃烧放出的热量:
Q放 =m′q= 5. 6
kg×4. 6×107
J / kg = 2. 576×108
J;
汽车发动机的效率:
η=
W
Q放
×100% =
9×107
J
2. 576×108
J
×100%≈34. 9%.
3.
解:(1)由表格参数可知,该电热水器装满水时贮水的体
积 V= 60
L = 60
dm3 = 0. 06
m3 ,
由 ρ=
m
V
可知,该电热水器装满水时贮水的质量:
m= ρV= 1. 0×103
kg / m3 ×0. 06
m3 = 60
kg;
(2)由 P=UI 可知,该电热水器正常工作时的电流:
I=
P
U
= 2
200
W
220
V
= 10
A;
(3)水吸收的热量:Q吸 =c水 m(t-t0 )= 4. 2×103
J / (kg·℃)×
60
kg×(50
℃ -20
℃ )= 7. 56×106
J,
由 P=
W
t
可得,电热水器消耗的电能:
W=Pt= 2
200
W×60×60
s = 7. 92×106
J,
电热水器的热效率:
η=
Q吸
W
×100% =
7. 56×106
J
7. 92×106
J
×100%≈95. 5%,
根据热水器国家能效标准可知,该电热水器达到了一级
能效.
4.
解:(1)水吸收的热量:
Q吸 = c水 m( t-t0 ) = 4. 2×103
J / ( kg·℃ ) ×1
kg×(100
℃ -
45
℃ )= 2. 31×105
J;
(2)由图乙可知,加热时的电功率:P加热 = 880
W,
由 P=UI 可知,煮茶器加热时的电流:I =
P加热
U
= 880
W
220
V
=
4
A;
由图乙可知,保温状态时的电功率:P保温 = 220
W,
由 P =
U2
R
可知,煮茶器保温状态下的电阻:R保温 =
U2
P保温
=
(220
V) 2
220
W
= 220
Ω;
(3)加热状态下消耗的电能:W=P加热 t′= 880
W×5×60
s =
2. 64×105
J,
煮茶器加热状态下的热效率:η =
Q吸
W
×100% =
2. 31×105
J
2. 64×105
J
×100% = 87. 5%.
5.
解:(1)当开关旋至 2 和 3 时,R1 、R2 串联,此时电路中电
阻最大,R=R1 +R2 = 48. 4
Ω+48. 4
Ω = 96. 8
Ω,由 P =UI =
U2
R
可知,此时电路的功率最小,为低温挡,
其功率:P低 =UI=
U2
R
= (220
V) 2
96. 8
Ω
= 500
W;
(2)将重 0. 2
kg 的水从 20
℃ 加热到 100
℃ ,水吸收的
热量:
Q吸 = c水 m水 ( t - t0 ) = 4. 2 × 103
J / ( kg ·℃ ) × 0. 2
kg ×
(100
℃ -20
℃ )= 6. 72×104
J;
(3)当开关旋至 3 和 4 时,R1 被短路,此时电路为 R2 的
简单电路,由 P=UI=
U2
R
可知,此时电路的功率最大,为高
温挡,挂烫机高温挡的电功率: P高 =
U2
R2
= (220
V) 2
48. 4
Ω
=
1
000
W,
用高温挡位正常工作,加热过程共用时 80
s,
由 P=
W
t
可得,消耗的电能:
W=P高t= 1
000
W×80
s = 8×104
J,
则挂烫机的加热效率:
η=
Q吸
W
×100% =
6. 72×104
J
8×104
J
×100% = 84%.
6.
解:(1)根据 P =
U2
R
可知,当开关 S1 、S3 闭合、S2 断开时,
两电阻并联,总电阻最小,此时总功率最大,为高温挡;只
闭合 S3 时,电路为 R2 的简单电路,总电阻较小,此时总
功率较大,为中温挡;当开关 S1 、S3 断开、S2 闭合时,两电
阻串联,总电阻最大,此时总功率最小,为低温挡.
则 R2 的电阻:R2 =
U2
P中温
= (220
V) 2
440
W
= 110
Ω;
72
参考答案·江西物理
题
型
题
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(2)高温挡时 R1 功率:P1 =
U2
R1
=(220
V)2
40
Ω
=1
210
W;
电流通过 R1 产生的电热:Q1 =W1 = P1 t1 = 1
210
W×100
s
= 1. 21×105
J
(3)空气炸锅消耗的电能:W=
0. 06 元
0. 75 元 / kW·h
=0. 08
kW·h
空气炸锅工作的时间:t= 9 ∶25-9 ∶10 = 15
min = 0. 25
h
空气炸锅的电功率:P =
W
t
= 0. 08
kW·h
0. 25
h
= 0. 32
kW =
320
W.
7.
解:(2)由 P =
U2
R
可知,当开关处于 1 位置时,两电阻串
联,总阻值为 2R,此时总电阻最大,总功率最小为低温
挡;当开关处于 2 位置时,电路为 R 的简单电路,总阻值
较大,此时功率较小,为中温挡. 当开关处于 3 位置时,两
电阻 R 并联,此时总电阻最小,总功率最大为高温挡.
中温挡时,根据 P=
U2
R
可知
R=
U2
P中
= (220
V) 2
1
000
W
= 48. 4
Ω,
高温挡功率 P高 =
U2
R
2
= (220
V) 2
48. 4
Ω
2
= 2
000
W;
(3)由 p=
W
t
得,高温挡正常工作 5
min 产生的热量
Q放 =P高t= 2
000
W×5×60
s = 6×105
J,
由 η=
Q吸
Q放
×100%可得,导热油吸收的热量
Q吸 =ηQ放 = 84% × 6× 105
J = 5. 04× 105
J,由 Q吸 = cmΔt 可
得,导热油的比热容: c =
Q吸
mΔt
= 5. 04
×105
J
4
kg×(75
℃ -15
℃ )
=
2. 1×103
J / (kg·℃ );
(4)为了安全,大功率用电器应接地线,以防触电.
8.
解:(1)由图可知当温度为 80
℃ 时,热敏电阻的阻值为
100
Ω,串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以控制电
路的总电阻:R控 =R+R0 = 100
Ω+50
Ω = 150
Ω,
衔铁刚弹起时,通过电磁铁线圈的电流:
I=
U1
R控
= 3
V
150
Ω
= 0. 02
A,
(2)由 P=
U2
R
可知,当只有 R2 接入工作电路,工作电路中
总电阻最小,功率最大,处于加热状态;当 R1 和 R2 串联
接入工作电路,工作电路中总电阻最大,功率最小,处于
保温状态;
则保温功率:P=
U2 2
R1 +R2
= (220
V) 2
836
Ω+44
Ω
= 55
W;
(3)水吸收的热量:Q = c水 mΔt = 4. 2× 103
J / ( kg·℃ ) × 2
kg×(80
℃ -25
℃ )= 4. 62×105
J,
恒温调奶器加热状态下的电功率:
P=
U2 2
R2
= (220
V) 2
44
Ω
= 1
100
W;
500
s 内消耗的电能:W=Pt= 1
100
W×500
s = 5. 5×105
J,
恒温调奶器的加热效率:
η=
Q
W
×100% =
4. 62×105
J
5. 5×105
J
×100% = 84%.
题型二 实验与探究题
一、仪器的使用与读数
1.
5 -10 2.
①温度计的玻璃泡与容器壁接触
②视线没有与液面相平 3.
0~ 200 30 212. 5
4.
14
℃ 29
℃ 5.
0. 1 3. 28 3. 3 A
6.
1. 85(1. 80~ 1. 90 均可)
7.
0~ 200
g 不是 取下右盘中最小质量的砝码,向右移动
游码使天平横梁水平平衡
8.
222 测量前游码没有移到标尺左端的零刻线上 221. 4
9.
水平 清零 86. 2
10.
转换 0~ 5 0. 2 3. 6 物体对弹簧的拉力
11.
1×103 6×103
12.
500 右
13.
断开开关,换接 0~ 0. 6
A 的量程测量
14.
2. 8×10-5 14.
铜片 0. 6
16.
220. 8 W·h 3
240
二、教材重点实验
(一)光学、热学重点实验
1.
【设计与进行实验】(1)垂直 (2)垂直 同一平面
(3)远离 相等 【交流】烟雾
2.
【器材选择】B 【进行实验】(1)前 (3)③
【实验结论】相等 等于 对称 【知识拓展】遵循
3.
【证据与解释】(1)玻璃板与纸面没有垂直 (2) 4. 00
(3) lB 【交流】(1)A (2)
D (3)B 【拓展】
3
4.
【设计实验】(1)较暗 (2)同一高度 (3)10. 0
(4)缩小 靠近 (5)远视 【交流与合作】烛焰的像变
暗了些
5.
【课前实践】镜头 视网膜 瞳孔 【设计与进行实验】
(1)使像成在光屏中央 (3)强 前面 (4)凹
【交流】读书写字的姿势要正确,读书写字时眼与书的距
离保持在 33
cm 左右
6.
【进行实验】(1)A 处向上 (2) ①a ②98 保持不变
③水的质量不同 (3)石棉网的余温高于水的沸点,水仍
然可以吸收热量 【实践应用】调为小火
【拓展设问】(1)升高 (2)液化 (3)一
(二)力学重点实验
1.
【实验原理】
v=
s
t
【实验器材】停表 【解释】(1)0. 03
(2)如答图所示
(3)保持不变 (4)寻找气泡运动的普遍规律 (5)相等
时间内,通过的路程相等
第 1(2)题答图
2.
【实验原理】ρ=
m
V
【分析论证】
m2 -m1
ρ水
m
m2 -m1
ρ水
82