中考物理试题电学压轴题之电力热综合问题

2013年中考物理试题电学压轴题之电力热综合问题1、(2013日照）随着城市化建设的发展，许多家庭都住进了高楼大厦，小丽家住进新楼后，为了淋浴的方便，购置了一款某型号的电热水器（其铭牌见下表），安装在卫生间的墙上。小丽在使用过程中发现：（1）注满水的电热水器，在额定电压下连续加热40min，热水器上的温度示数由22上升到46.2。已知水的比热容为4.2103J/(kg. ),水的密度为1.0103kg/m3，求此过程中电热水器的热效率。（2）该热水器在某时间段使用时，20min内产生的热量为2.4106J，求通过电热水器的电流和它工作的实际电压。（3）防电墙技术就是在电热水器内部形成永久性电阻，电热水器经防电墙处理后，使人体承受的电压不高于20V，保证异常漏电情况下，接触热水器的人的安全。如图所示，若人体的最大电阻为20M，试求防电墙的电阻。某型号电热水器额定电压/V220额定电功率/W2420容积/dm350商品特征：安全防电墙、防水、防尘、防潮（1）水箱中水的质量为m=V 水箱中的水吸收的热量 Q=cmt 水箱中的水在额定电压下连续加热40min消耗的电能为W=Pt 电热水器加热时的热效率为= Q/W=cmt / Pt =4.2103J/(kg. ) 1.0103kg/m35010-3m3(46.2-22)/（2420W4060s）=87.5% （2）由P=U2/R得，电热水器的电阻R=U额2/P额=（220V）2/2420W=20 将Q=2.4106J，R=20，t=2060s=1200s带入Q=I2Rt 解得通过热水器的电流I= 10A 由U=IR=10A20=200V （3）在异常漏电的情况下，人体与防电墙串联，电流相等，即：U人/R人=U墙/R墙U人+ U墙=220V 防电墙的电阻为R墙= U墙R人/U人=（220V-20V）20M/20V=200M 说明：最后一问网上的答案有误。2、(2013包头）如图14所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），阅读该饮水机说明书可知：热水箱容积2L，额定电压220V，加热时的功率400W，保温时的功率40W。求：试问：饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态？R1和R2的电阻值各是多大？在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20加热至100，需要多长时间？（C水=4.2103J/（kgm3），水1.0103kg/m3，忽略温度对电阻的影响）解： S0是断开状态。 设加热时间为t，则有 3、（2013呼和浩特）如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知线圈电阻1.5，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以1Om/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20s的过程中。求：(l)电压表读数；(2)电流通过线圈产生的热量；(3)提升物体的有用功；(4)电动机工作效率。（1） 电压表测的是电动机的电压，电动机不是纯电阻，欧姆定律不适用。P热=I2R=(2A)21.5=6W P机械=Fv=mgv=0.54kg10N/kg10m/s=54WP总=P热+P机械=6W+54W=60W电动机的电压U=P总/I=60W/2A=30V（2） 电流通过线圈产生的热量Q=I2Rt=(2A)21.520s=120J（3） 提升物体的有用功W有用=mgh=mgvt=0.54kg10N/kg10m/s20s=1080J（4） 提升物体的总功W总=P总t=60W20s=1200J电动机工作效率=W有用/W总=1080J/1200J=90%4、（2013滨州）某中学学生公寓新安装了即热式电热水器，解决了学生日常饮水需要。图表为该电热水器的部分技术参数。（1）该电热水器正常工作时的电流是多少安培？（2）该电热水器贮满初温为20的水后，在一标准大气压下将其烧开，则在此过程中该电热水器消耗的电能是多少焦耳？（假设电能全部转化为内能,c水=4.2103J/(kg)）(3)忽略温度对电热水器电阻的影响，若在实际电压为210V的工作环境下，该电热水器的实际功率是多少瓦特？(1)该电热水器正常工作时的电流I=P额/U额=9680W/220V=44A(2) 热水器贮满水的质量m=V=1.0103kg/m350103m3=50kgQ吸=cmt=4.2103J/(kg)50kg(10020)=1.68107 J因为电能全部转化为内能，所以消耗电能W=Q=1.68107 J(3) R=U额2/P额=(220V)2/9680W=5，忽略温度对电热水器电阻的影响P实=U实2/R=(210V)2/5=8820W5、（2013德州）根据能量守恒定律，瑞士大学学生设计了一款灯壶合的“水壶台灯”，如图所示，“水壶台灯”是由玻璃壶、圆形底座和白炽灯组成白炽灯与壶形灯罩下方的凹槽正好吻合（灯泡不直接与水接触），可将发光时所产生的热能用于茶水保温白炽灯标有100W字样，求：（1）该台灯正常工作半小时时所消耗的电能；（2）若上述电能的91%转化为内能，可将多少千克初温为40的茶水加热至90【C茶水=4.2103（J/kg）（1）100W灯正常发光0.5h消耗的电能：W=Pt=0.1kW0.5h=0.05kWh=1.8105J；（2）由题知，Q吸=W电91%=1.8105J91%=1.638105J，Q吸=cmt，即：1.638105J=4.2103（J/kg）m（9040）m=0.78kg图236、（2013咸宁）如图23所示是某型号的电动巡逻车。已知该电动巡逻车运动时所受的阻力为人和车总重的0.04倍，某次巡逻时人和车总质量为1.010kg, 在水平路面上以15Km/h的速度匀速行驶了20min。（g取10N/Kg）求：巡逻车通过的路程是_km；巡逻车在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力是_N；若电动机把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功，则此次巡逻电动机消耗了多少电能？解：5400 牵引力做的功W=Fs=400N5103m=2106J 电动机消耗的电能=2.5106J 7、（2013台州）有一种电子秤的原理如图，它主要由三部分构成踏板和压力杠杆ABO ，压力传感器R （电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示重力大小的仪表（实质是电流表）。其中AO 长20 厘米，BO 长5 厘米，压力传感器R 的阻值与所受压力的关系如下表所示。压力F/牛050100150200250300电阻R/欧30272421181512踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，电源电压为6 伏(1)重300 牛的学生站在踏板上时，双脚与踏板的接触面积为0.04 米2 ，此时对踏板的压强为多少帕？(2)电子秤开机后，没有秤量物体时压力传感器R 消耗的电功率为多少瓦？(3)当重300牛的学生站在踏板上时，通过压力传感器R 的电流为_ 安。（答案保留两位小数）(4)电子秤的电池使用较长时间后，电源电压会降低，为了保证秤量准确，则踏板触点B 应向_ 方向移动。(1)P=F/S=G/S=300N/0.04m2=7.5103Pa(2)没有秤量物体时压力传感器R受到的压力为0，查表得R=30压力传感器R 消耗的电功率P=U2/R=(6V)2/30=1.2W(3)当重300牛的学生站在踏板上时,设B处压力为FB，A处压力为FA由杠杆平衡条件有FAlA=FBlB ,FA0.2m=300N0.05m ，解得FA=75N观察表中数据，发现电阻随压力的增大而均匀减小，压力每增大50N，电阻减小3欧，由此可推出此时R=25.5.此时电流I=U/R=6V/25.5=0.24A(4) 电池使用较长时间后，电源电压会降低,电流表示数会减小，测得的质量偏小。为了保证秤量准确，应增大电流表示数，这时应通过减小R的阻值，而减小R的阻值可通过增大压力来完成，由杠杆平衡条件可判断出应增大lB，即踏板触点B 应向左（或A）方向移动。8、（2013衡阳）如图所示的装置很有创意它将比较耗水的洗衣机和同样耗水但不太讲究水质的马桶连在一起：上部是洗衣机（有关技术参数见铭牌），下部是马桶，中间设有储水箱洗衣机还设有加热功能，（铭牌上水的加热功率已模糊），洗涤前先将水加热到适宜温度，可以提高洗涤效果（1）请问这种设计的优点：_（请至少说出一个观点）（2）求洗衣机脱水时的正常工作电流（3）某次洗衣时，首次进水量为20kg，加热时电能的80%转化为水的内能，正常加热14min水的温度升高10就达到设定要求，由于洗衣机铭牌上的加热功率模糊，求：水吸收的热量，洗衣机的加热功率c水=4.2103J/（kg）（1）这种设计的优点之一：用洗衣水用来冲厕可以节水；（2）P=UI，洗衣机脱水时的正常工作电流：I=1.5A；（3）水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）20kg10=8.4105J，由题知，Q吸=W80%，加热水消耗的电能：W=1.05106J，洗衣机的加热功率：P=1250W答：（1）这种设计的优点：用洗衣水用来冲厕可以节水；（2）洗衣机脱水时的正常工作电流为1.5A；（3）水吸收的热量为8.4105J，洗衣机的加热功率为1250W9、（2013杭州）某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量m=400kg，电源提供的电压U=220V，不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.lm/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=2Aa (g取l0N/kg)(1)电动机线圈的电阻R是多少？(2)电动机匀速提升质量m = 200kg的重物，电动机的输人功率不变，提升速度是多少？（1） P电=UI=220V2A=440WP机械=Fv=mgv=400kg10N/kg0.lm/s=400WP热=P电P机械=440W400W=40WP热=I2R R=P热/I2=40/4=10欧（2）因为电动机输入功率不变，即P机械=P机械=FvF=mg=200kg10N/kg=2000Nv=P机械/F=400W/2000N=0.2m/s10、（2013威海）图22甲为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两端的电压为24V，R0为定值电阻，A为油量指示表(一只量程为00.6A的电流表)；Rx为压敏电阻（厚度不计），它的上表面受力面积为10cm2，其阻值与所受压力的对应关系如图22乙所示油箱的横截面积为20dm2，油箱加满汽油时深度为0.4m，油量指示表的示数在最大值处（已知：汽油的密度=0.7103kg/m3，g取10N/kg，汽油的热值q3.01010Jm3）请解答下列问题： （1）当油箱装满汽油时，压敏电阻Rx上表面受到的压力是多大？ （2）当油箱装满汽油时，定值电阻R0的阻值是多大？当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是多少？ （3）当该车匀速行驶1h消耗10L（1L=1dm3）汽油时，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功，则汽车在这段时间的功率是多少？SAR0RxF/NR/甲乙图22 （1）p =gh =0.7103kg/m310N/kg0.4m =2.8103 Pa F1=pS= 2.8103 Pa1010-4m2=2.8 N （2）当油箱内装满汽油时，压敏电阻Rx上表面受到的压力为2.8 N，根据压敏电阻与所受压力的对应关系，可得Rx1=30 则U= I1(R0+Rx1) 即24V= 0.6 A(R0+30 ) 可得R0=10 当油箱内汽油用完时，压敏电阻Rx上表面受到的压力为零，根据压敏电阻与所受压力的对应关系，Rx2=290 油箱内汽油用完时的电流值I2= U/(R0+Rx2)=24V/ (10 +290 ) =0.08 A （3） Q放qV3.01010/m31010-3 m3 =3108J （4） W有= Q放30% = 3108J30% =9107J P=W有/t=9107J/3600s =25000W 11、（2013龙岩）表一是某电热水壶的铭牌；表二是小红探究该电热水壶效率所记录的数据。表一： 表二：电源电压U电/V220壶内水的质量m/ kg1水的初温t1/33水的沸点t2/98水从初温加热至刚沸腾的时间t/s250产品型号SWF12P1A150额定电压U/V220电源频率f/Hz50额定功率P/W1200容量V/L1.2求：（1）电热水壶的电阻。（2）当电热水壶实际工作电压为110V时，它的实际功率。（3）电热水壶的效率。c水=4.2103J/（kg）（1） （2）解法一： 解法二： （3）12、（2013阜新）如图所示，是一种家用电熨斗的实物图，该电熨斗金属底板质量0.5kg，预热时使金属底板的温度从20升高到熨衣服所需的220，电熨斗需要正常工作100s，金属底板的比热容为0.46103J/（kg）电熨斗发热体放出的热量有92%被金属底板吸收，求：（1）预热时金属底板吸收的热量是多少J？（2）电熨斗的额定功率是多少W？（1）金属板吸收的热量Q=cmt=0.46103J/（kg）0.5kg（22020）=4.6104J；（2）电熨斗做功W=5104J，电熨斗的额定功率P=500W；答：（1）预热时金属底板吸收的热量是4.6104J；（2）电熨斗的额定功率是500W13、（2013玉林）如图14所示是一台电热水器铭牌上的部分信息。请根据铭牌提供的信息解答下列问题：c水=4.2103J/(kg)(1)若给该电热水器装满水进行加热，使水的温度从22升高到62，求水吸收的热量。（2）如果电热水器正常工作时，所产生的热量有80%被水吸收，则上一问题中给水加热的时间是多少？（3）当电热水器通电后水温达到最高时，为什么与电热水器连接的铜导线却不怎么热？(1)m=V=1.0103kg/m310103m3=10kgQ吸=cmt=4.2103J/（kg）10kg（6222）=1.68106J(2)W电=Q吸 W电=Q吸/=1.68106J/80%=2.1106J又W电=Pt t=W电/P=2.1106J/2000W=1050s(3）因为铜导线电阻很小，根据焦耳定律Q=I2Rt,所以铜导线产生热量很少，铜导线不怎么热。14、（2013扬州）如图甲是我国某地区风力发电的外景,风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、_（可再生/不可再生）能源。（2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度_（大/小）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向_（上/下）的力使风叶旋转。（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用_原理。实现机械能转化为电能。甲 乙 丙（4）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图像得到的下列信息，正确的有哪些_A.只要有风，机组就能产生电能B.风速过大，机组不会产生电能C.风速越大，机组产生的电功率一定越大D.风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变（5）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：平均风速（m/s）51015201s内获得的能量（104J）182764对表格进行分析，你发现该风机1s内获得的能量与风速的定量关系是_（用文字叙述）；当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s，求风机发电的效率。(1)可再生(2)大、上(3)电磁感应（4)B D(5)观察后一次风速与前一次风速的比值，再观察后一次获得能量与前一次能量的比值 风机获得的能量与风速的三次方成正比（或风机获得的能量与风速的三次方的比值是定值或风速越大，风机获得的能量越大）（6）W电=Pt=100W10s=1000J=W电/W总=1000J/104J=10%(理解风机发电的效率）15、（2013黑龙江）近几年来我市冬季蔬菜价格逐年攀升，但种植蔬菜的大棚数量却逐年减少，小刚调查发现，煤炭价格上涨是导致蔬菜成本上升的重要原因为此小刚想，能否利用所学的知识对大棚进行节能改造，评估利用太阳能和电能为大棚提供能源的可行性查询资料可知，本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能是1.68107J，煤的热值为3107J/kg请你帮助他完成下列计算，为小刚的评估提供依据（1）如果这些能量的90%被水吸收，可使多少千克的水从20升高到70？（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？（煤完全燃烧）（3）如果用3kW的电热器加热这些水，需要多长时间？（不计热散失）（4）请写出一条太阳能的优点或缺点解：（1）=，Q吸=90%1.68107J=1.512107J，Q吸=cmt，m=72kg（2）Q吸=W=1.68107J，Q=mq，m=0.56kg（3）由题知，W=3kW=3000W；P=，电热器要工作时间：t=5040s=84min（4）太阳能其优点是：清洁、无污染、取之不尽等缺点：受天气影响，不稳定等答案：（1）如果这些能量的90%被水吸收，可使72千克的水从20升高到70；（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤0.56千克；（3）如果用3kW的电热器加热这些水，需要84min时间（4）优点：清洁、无污染、取之不尽等；缺点：受天气影响，不稳定等11