内容正文:
物理 9年级 全一册 R
计算专练
第二部分 题型突破
1.(2024·福建期末)我国自主研发的生物航空煤油是一种新型环保燃料,与普通的航空燃油相比,生物航空煤油大大降低了碳排量.若完全燃烧0.021 kg 的生物航空煤油所释放的热量可将初温为 25 ℃、质量为 2 kg的水加热到 80 ℃,已知 c水=4.2×103 J/,生物航空煤油的热值为4.4×107 J/kg.求:
(1)水吸收的热量;
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解:水吸收的热量 Q吸=c水m=4.2×103 J/×
2 kg×=4.62×105 J
答:水吸收的热量为4.62×105 J;
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(2)生物航空煤油完全燃烧放出的热量;
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解:生物航空煤油完全燃烧放出的热量
Q放=qm'=4.4×107 J/kg×0.021 kg=9.24×105 J
答:生物航空煤油完全燃烧放出的热量为9.24×105 J;
(3)生物航空煤油的热效率.
解:生物航空煤油的热效率η===0.5=50%
答:生物航空煤油的热效率为50%.
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2.(2024·深圳期末)无人驾驶汽车是一种智能汽车,主要依靠车内的智能驾驶仪来实现无人驾驶.某无人驾驶汽车沿水平路面匀速直线行驶 29.4 km,消耗了 2.1 kg 的汽油,发动机提供的牵引力大小恒为 1.15×103 N.问:[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q汽油=4.6×107 J/kg]
(1)消耗的汽油完全燃烧放出的热量是多少?
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解:由Q放=qm可得,消耗的汽油完全燃烧放出的热量为
Q放=q汽油m汽油=4.6×107 J/kg×2.1 kg=9.66×107 J
答:消耗的汽油完全燃烧放出的热量是9.66×107 J;
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(2)汽车发动机的效率是多少?
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解:由W=Fs可得,汽车发动机做的有用功为
W=Fs=1.15×103 N×2.94×103 m=3.381×107 J
由η=可得,汽车发动机的效率为
η===0.35=35%
答:汽车发动机的效率是35%;
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(3)若汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收,可将水从20 ℃加热到70 ℃,水的质量是多少?
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解:因为汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收,所以水吸收的热量为
Q吸=Q放=9.66×107 J
由Q吸=cm(t-t0)可知,水的质量为
m水===460 kg
答:水的质量是460 kg.
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3.某同学连接的电路图如图所示,电源电压为3 V,闭合开关S时,电流表的示数为0.2 A,电压表的示数为1.2 V.求:
(1)通过灯泡L1的电流;
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解:由图可知,闭合开关S时,灯泡L1与L2串联,电流表测量电路中的电流,已知电流表的示数为0.2 A,即通过灯泡L1的电流I1=0.2 A
答:通过灯泡L1的电流是0.2 A;
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(2)灯泡L1两端的电压和灯泡L2两端的电压;
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解:已知电源电压为3 V,闭合开关S时,电压表测量灯泡L1两端的电压,电压表的示数为1.2 V,则灯泡L1两端的电压U1=1.2 V
由串联电路的电压规律可得,灯泡L2两端的电压
U2=U-U1=3 V-1.2 V=1.8 V
答:灯泡L1两端的电压是1.2 V,灯泡L2两端的电压是1.8 V;
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(3)此时灯泡L1灯丝的阻值.
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解:由欧姆定律可得,此时灯泡L1灯丝的阻值R1===6 Ω
答:此时灯泡L1灯丝的阻值是6 Ω.
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4.为了提高新会柑的开皮效率,有同学设计了如图甲所示的自动开皮装置,原理如下:传送带上的柑经过压力检测点时,压敏电阻的阻值发生变化,R0 两端的电压也随之改变;当 R0 两端的电压大于一定值时,机械装置启动,将符合质量标准的柑开皮并推出传送带.已知电源电压为 12 V,R0=
25 Ω,压敏电阻的阻值随压力大小变化的关系如图乙所示.问:( g 取10 N/kg)
(1)当压力检测点上没有柑时,电路中的电流是多少?
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解:由图乙可知,当压力检测点上没有柑,即F=0 N时,压敏电阻的阻值为R=95 Ω,根据串联电路的电阻规律和欧姆定律可得,此时电路中的电
流为I===0.1 A
答:当压力检测点上没有柑时,电路中的电流是0.1 A;
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(2)若机械装置的启动电压是4 V,质量为多少的柑经过传送带时会被开皮?
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解:若机械装置的启动电压是4 V,即R0两端的电压是 4 V 时,根据欧姆定
律可得,此时电路中的电流为I'===0.16 A
根据串联电路的电压规律可得,压敏电阻两端的电压为
UR=U-U0=12 V-4 V=8 V
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此时压敏电阻的阻值为R'===50Ω由图乙可知,此时压敏电阻受到的压力大小为1.5 N,则经过传送带会被开皮的柑受到的重力等于此时压敏电阻受到的压力,即G=F'=1.5 N则经过传送带会被开皮的柑的质量为
m===0.15 kg
答:若机械装置的启动电压是4 V,质量为0.15 kg的柑经过传送带时会被开皮.
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5.如图所示电路,电源电压恒定,R1、R2为定值电阻,R2的阻值为60 Ω.只闭合开关S0时,电流表的示数为0.2 A;再闭合开关S1时,电流表的示数为0.6 A.求:
(1)电源电压;
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解:只闭合开关S0时,电路为R2的简单电路,电流表测量电路中的电流,由欧姆定律可得,电源电压U=I2R2=0.2 A×60 Ω=12 V
答:电源电压为12 V;
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(2)R1的阻值;
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解:闭合开关S0、S1时,R1与R2并联,电流表测量干路中的电流,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以通过R2的电流不变,由并联电路的电流规律可得,通过R1的电流I1=I-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A
由并联电路的电压规律和欧姆定律可得,R1的阻值R1===30 Ω
答:R1的阻值为30 Ω;
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(3)开关S0、S1都闭合时,电路的总功率.
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解:开关S0、S1都闭合时,电路的总功率
P=UI=12 V×0.6 A=7.2 W
答:开关S0、S1都闭合时,电路的总功率为7.2 W.
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6.如图所示电路,电源电压恒为6 V,小灯泡L标有“6 V 6 W”字样,滑动变阻器R1接入电路中的最大阻值为10 Ω,定值电阻R2的阻值为5 Ω.求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
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解:小灯泡正常发光时的电功率PL=6 W
由P=可得,小灯泡正常发光时的电阻
R===6 Ω
答:小灯泡正常发光时的电阻为6 Ω;
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(2)只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P移至最左端时,通过小灯泡的电流;
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解:只闭合开关S1时,小灯泡与滑动变阻器串联,当滑动变阻器的滑片P移至最左端时,滑动变阻器接入电路中的阻值为零,电路为小灯泡的简单电路,此时小灯泡两端的电压等于电源电压,也与其额定电压相等,由P=UI可得,此时通过小灯泡的电流
IL===1 A
答:只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P移至最左端时,通过小灯泡的电流为1 A;
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(3)开关S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器的滑片P移至最右端时,电路的总功率.
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解:开关S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器的滑片P移至最
右端时,小灯泡被短路,R1接入电路中的阻值最大,R1
和R2并联,由并联电路的电阻规律可得,电路的总电阻
R总=== Ω
电路的总功率P===10.8 W
答:开关S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器的滑片P移至最右端时,电路的总功率为10.8 W.
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7.如图甲所示是食堂为餐具消毒、烘干的保洁消毒柜,其内部电路如图乙所示.其中S1是温控开关,S2是门控开关,R是阻值恒为44 Ω的石英加热管.消毒柜的总功率为1 250 W,臭氧发生器的电功率为150 W,消毒一次需要60 min.问:(不计热量损失)
(1)消毒柜正常工作时,通过石英加热管的电流为多少?
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解:消毒柜正常工作时,开关S1、S2均闭合,由图乙可知,此时石英加热管与臭氧发生器并联,则石英加热管两端的电压等于电源电压,通过石英加热管的电流I1===5 A
答:消毒柜正常工作时,通过石英加热管的电流为5 A;
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(2)每消毒一次,消毒柜所消耗的电能为多少?
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解:消毒柜的总功率为1 250 W,消毒一次需要60 min,则每消毒一次,消毒柜所消耗的电能
W=Pt=1 250 W×60×60 s=4.5×106 J
答:每消毒一次,消毒柜所消耗的电能为4.5×106 J;
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(3)每消毒一次,餐具所吸收的热量为多少?
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解:臭氧发生器的电功率为150 W,则石英加热管的电功率
P1=P-P2=1 250 W-150 W=1 100 W
不计热量损失,每消毒一次,餐具所吸收的热量
Q=W1=P1t=1 100 W×60×60 s=3.96×106 J
答:每消毒一次,餐具所吸收的热量为3.96×106 J.
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8.我国的茶文化源远流长,如图甲所示的煮茶器有高温、中温、低温三个挡位,其简化电路如图乙所示.该煮茶器高温挡的电功率为 1 000 W,低温挡的电功率为 200 W,烧水效率为 80%.已知 R1>R2,c水=4.2×103 J/(kg·℃),问:
(1)该煮茶器中温挡的电功率和R2的阻值分别是多少?
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解:由图乙可知,只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,此时电路的总
电阻最大,根据P=可知,煮茶器的总功率最小,煮茶器处于低温挡;只闭合开关S2时,电路为R2的简单电路,此时电路的总电阻较大,根据P=
可知,煮茶器的总功率较小,煮茶器处于中温挡;
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开关S1、S2同时闭合时,R1、R2并联,此时电路的总电
阻最小,根据P=可知,煮茶器的总功率最大,煮茶器
处于高温挡;煮茶器中温挡的电功率即R2的电功率为
P中温=P2=P高温-P低温=1 000 W-200 W=800 W
由P=可得,R2的阻值为R2===60.5 Ω
答:该煮茶器中温挡的电功率是800 W,R2的阻值是60.5 Ω;
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(2)若在西藏用该煮茶器中温挡将质量为1 kg、初温为20 ℃的水加热至沸腾用时460 s,则此时水的沸点是多少?(结果保留一位小数)
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解:该煮茶器用中温挡加热水的过程中消耗的电能为
W=P2t=800 W×460 s=3.68×105 J
根据η=可得,水吸收的热量为
Q=ηW=80%×3.68×105 J=2.944×105 J
水加热至沸腾升高的温度为
Δt==≈70.1 ℃
此时水的沸点为t沸=70.1 ℃+20 ℃=90.1 ℃
答:此时水的沸点是90.1 ℃;
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(3)若将该煮茶器单独接入家庭电路中煮茶10 min,如图丙所示电能表的指示灯闪烁了81次,则此时该煮茶器的实际功率是多少?
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解:如图丙所示电能表的指示灯闪烁81次消耗的电能为
W'= kW·h=0.135 kW·h
此时该煮茶器的实际功率为
P实===0.81 kW=810 W
答:此时该煮茶器的实际功率是810 W.
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9.如图甲所示是小星家的养生壶,该养生壶有加热和保温两种功能.图乙是其内部简化电路图,R1和R2均为加热电阻,通过旋钮开关(外壳绝缘,内部电阻为零)可以切换加热和保温两种功能.该养生壶铭牌上的部分信息如表所示.问:[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]
(1)R1的阻值是多少?
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养生壶的最大容量/L 2
额定电压/V 220
保温功率/W 242
加热功率/W 1 100
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解:当开关S闭合,旋钮开关接2时,电路中只有R1工作,养生壶处于加热挡;当开关S闭合,旋钮开关接1时,R1和R2串联,养生壶处于保温挡;由表中信息可知,养生壶的加热功率为1100 W,则R1的阻值
R1===44 Ω
答:R1的阻值是44 Ω;
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(2)用该养生壶装满水并加热,使水的温度由56 ℃升高到100 ℃,水吸收的热量是多少?
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解:用该养生壶装满水并加热,使水的温度由 56 ℃升高到 100 ℃,此时水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=c水ρ水VΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3×(100 ℃-56 ℃)=3.696×105 J
答:水吸收的热量是3.696×105 J;
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(3)若(2)问中的加热时间为420 s,此时该养生壶的加热效率是多少?
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解:该养生壶消耗的电能W=P热t=1 100 W×420 s=4.62×105 J
养生壶的加热效率η===0.8=80%
答:此时该养生壶的加热效率是80%.
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10.如图所示,这辆车的质量为396 kg,轮胎与路面接触的总面积为0.12 m2,充满电后可储存30 kW·h 的电能,其中有80%的电能可用于车辆行驶.该车在平直路面上匀速行驶时,所受阻力的大小为800 N.问:(g取10 N/kg,q燃油=4×107 J/kg)
(1)该车静止在水平路面上时,对路面的压强是多少?
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解:该车静止在水平路面上时,对路面的压力大小
F压=G车=m车g=396 kg×10 N/kg=3 960 N
该车静止在水平路面上时,对路面的压强
p===3.3×104 Pa
答:该车静止在水平路面上时,对路面的压强是3.3×104 Pa;
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(2)该车充满电后储存的电能相当于多少千克的燃油完全燃烧放出的热量?
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解:该车充满电后储存的电能
W电=30 kW·h=30×3.6×106 J=1.08×108 J
该车充满电后储存的电能相当于完全燃烧燃油的质量
m====2.7 kg
答:该车充满电后储存的电能相当于2.7 kg的燃油完全燃烧放出的热量;
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(3)该车充满电后,在平直路面上可以行驶多远距离?
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解:该车充满电后可用于行驶的机械能
W机械=ηW电=80%×1.08×108 J=8.64×107 J
因该车在平直路面上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以该车受到的牵引力大小F=f=800 N
该车充满电后,在平直路面上可以行驶的路程
s===1.08×105 m=108 km
答:该车充满电后,在平直路面上可以行驶108 km.
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