2023年物理中考专项复习 电与热的计算应用.pdf
15页
专项四电与热的计算类型一热学计算L如图是一种用瓶装丁烷气体作燃料，效率为3 0 %的便携式燃气炉已知某品牌瓶装丁烷气体为250 g , 丁烷的热值为q = 7 X 107 j /k g ,完全燃烧一瓶丁烷气体使水的温度升高了 50℃o请你回答下列问题弥水= 4.2x l O3J /(k g .℃)]⑴完全燃烧一瓶丁烷气体放出的热量；(2)被加热水的质量2.小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少？但在教材的燃料热值表中没有查阅到于是，他在家里将装有2k g水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20 ° C加热至8 0 c的过程中，观察到天然气表的数字变化了 0.035 他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为3 6 % ,已知水的比热容C水= 4.2x 103J /(k g .℃)⑴求在这个过程中水吸收的热量；(2)请你帮小明算出天然气的热值 3 .可燃冰清洁无污染，储量巨大，是一种非常理想的新型能源可燃冰的热值很大，是天然气热值的1 0倍以上，若 按1 5倍计算[C水=4.2xlO3J/(kg.℃) ,天然气的热值为 4.2xlO7J/m3]⑴体积为0.01m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少？⑵若这些热量的90%被质量为100 kg、温度为20℃的水吸收，则水升高的温度是多少？⑶若这些热量的60%用来对小轿车做功， 以1000N的动力进行牵引，可使小轿车行驶多远？类型二电学计算4 .如图所示，Ri=25Q ,小灯泡L的规格为“ 2.5 V 0.3 A "，电源电压保持不变，(不考虑灯丝电阻变化)(l)Si> S2都断开时，小灯泡L正常发光，求电源电压；(2)Si、S2都闭合时,电流表示数变为0.6 A ,求R2的阻值。
5 .梅雨季节空气湿度RH较大，人会感觉不舒服，人体感觉比较舒服的 湿 度RH范 围 是40%~60%小聪设计了一款湿度计，从湿度计(由小量程电流表改装而成)指针所指刻度可知湿度大小，其原理如图甲所示Ro为1000 Q的定值电阻，电源电压恒为6 V, R为湿敏电阻，其阻值随空气湿度的变化关系如图乙所示， 当指针所指湿度对应电流表示数为2mA时:⑴计算电路消耗的总功率2)如果空气湿度不变，求3min内电阻Ro消耗的电能⑶求此时的空气湿度，并判断人体感觉是否舒服6 . 实验小组的同学设计了如图所a的电路，已知电源电压不变，闭合开 关S ,调节滑动变阻器滑片P的位置，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图b所示的两条U-I图线 其中利用电压表V i和电流表A的数据描绘出甲图线，其中利用电压表V2和电流表A的数据描绘出乙图线，求：⑴定值电阻R2的阻值⑵电源电压的大小及定值电阻R i的阻值⑶R2消耗的最大功率 类型三电热综合计算7 . 图甲所示是某型号双向双动式和面机主要结构为: 加热器、一个能带动搅拌器正转和反转的电动机使用时，先给水加热到适宜的温度，然后将面粉倒入，带动搅拌器和料桶的两电动机交替工作。
表中是这个和面机的主要技术参数， 图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的P - t 图像额定也压 2 2 0 V」「 於15 0 HzH「 搅拌电机功率 9 0 0 WOf 2 f 4 8 1 0 1 2 / / m i n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _；_\ - - - - - - - - -X . 1 L , T.. 玄 ：机dM机i—动 料 桶 电 机 功 率加热功率 I 1 0 0 0 w⑴若在手柄A 处用力将和面机头部掀起，请在图甲中画出掀起和面机头部时所用的最小动力⑵若和面需用6 0 ℃的热水，若 取 1 . 5 k g 、2 0 ℃的水，则需要加热多长时间开始和面？[ 设无热损失，C水 = 4 . 2 x 1 0 3 J / ( k g . ℃) ] ⑶为了测量和面机料桶电机的功率，小明将家里的其他用电器都关闭，他观察到和面机电机正常工作1 2 m i n ,家里标有“ 3 0 0 0 r / k W . h ”字样的电能表转盘转过了 4 8 0 r计算料桶电机的功率8. 如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关实现高、中、低三档加热， 其简化电路图如图乙所示。
R i、R 2、R 3均为电热丝，已知R i = 1 7 6Q,加热杯的部分参数如表所示求：[C * = 4 . 2 xl03 J / (k g . ℃), P水= 1 . O xiO3 k g / m3]⑴ R 2的阻值⑵加热杯的低温档功率⑶若不计热量损失，加热杯使用高温档加热，使1 L水从1 2 ℃升高到1 0 0 ° C需要的时间甲 乙 专项四电与热计算答案解析1 . 解： (1 ) 一瓶丁烷气体的质量: 加气= 2 5 0 g =0 . 2 5 k g , 完全燃烧一瓶丁烷气体可以放出的 热 量 ： Q 放= 加/ q = 0 . 2 5 k g X 7 X1 07 J / k g = 1 . 7 5 X 1 07 J ；(2 )由 7 = ^X100% 得 ， 水吸收的热量:Q 放Q 吸=Q 放 7 = 1 . 7 5 X I O7 J X 3 0 % = 5 . 2 5 XI O , J , 由Q 吸=5人得 ， 被加热水的质量:=吸 _ 5 . 2 5 X 1 06 J _“水=五=4 . 2 X 1 03 J / (k g - ℃)X 5 0 ℃ =2 5 k g02 . 解： (1 )在这个过程中水吸收的热量: < 2 吸=c 水 利 水 (Z 一0) =4 . 2 X I O ? j/ (k g • ℃) X2 k g X (8 0 ℃ - 2 0 ℃) = 5 . 0 4 X 1 0 $ J ；(2 )天 然 气 完 全 燃 烧 放 出 的 热 量 ： Q 放=Q 吸 5 . 0 4 X 1 05 JT ) 3 6 %= 1 . 4 X 1 0 6 J , 天然气的热值Q 放」 4 X I 。
J过天然气= 歹一 0 . 0 3 5 r r ?= 4 X 1 0z J / m3 0 3. 解：（ 1 ）由 题 意 可 得 , 可 燃 冰 的 热 值 :q可 燃 冰=1 5 q天 然 气= 1 5 X 4 . 2 X 1 0 ' J / m3 =6 . 3 X 1 08 J/m3 ; 0 . 0 1 r r ?可燃冰完全燃烧放出的热量： ◊ 放= 旧可燃冰= 0 .1 m， X6 . 3 X 1 08 J / m3 = 6 . 3 X 1 06 J o（ 2 ）由7 = 2 ^ X 1 0 0 %得， 被水吸收的热量:Q放Q吸= 发放= 9 0 % x 6 . 3 X 1 （ ） 6 J = 5 . 6 7 X 1 06 J ；由Q吸=E IM 可得， 水 升 高 的 温 度 ： & =Q吸= _ _ _ _ _ _ _5 . 6 7 X 1 0 6 j_ _ _ _ _ _ _ =晨 加水= 4 . 2 X 1 03 J / （ k g - ℃） X 1 0 0 k g ―1 3 . 5 ℃o（ 3 ）如果这些热量的6 0 %用来对小轿车做功， 则 牵 引 力 做 的 功 ：W =放=6 0 % X 6 . 3 X J = 3.78 X 1 0 6 J ；根据W= Fs可 知 ， 小 轿 车 行 驶 的 距 离 ：s =W 3 . 7 8 X 1 06 JF=" 1 0 0 0 N =378° m。
4. 解： （ 1） 由电路图可知, Si、 S?都断开时路］与 L 串联， 小灯泡L 正常发光， 所以， 灯泡两端的电压5 =2.5 V .电 路 电 流I =h= 0.3 A ,由 /=:可得， R 两端电压：Ui = hR i = IR =0.3 AX25 =7.5 V .因申联电路中总电压等于各分电压之和， 所以， 电源的电压： U = UL+ 5 =2.5 V +7.5 V=10 V；（ 2） 由电路图知， 4 、 &都闭合时， R与凡 并 联 ， 电流表测干路电流， 因并联电路 中各支路两端的电压相等， 所以•通过R的电流：11' = = 9_ =0.4 A,因并联电1V । N b S 2路 中 干 路 电 流 等 于 各 支 路 电 流 之 和 ， 所以， 通 过R 2的 电 流 ： 八 = / 一 八'=0.6 A -0.4 A=0.2 A ,贝ij R2 的阻值:Rz =U 10 V「02 A = 50O 5 . 解： (1)由图甲可知， 闭合开关， 两电阻串联， 电流表测量电路中的电流当指针所指湿度对应电流表示数为2 m A 时， 电路中的电流1 = 2 mA = 0.002 A .电路消耗的总功率： 尸=5 = 6 VX 0.002 A =0.012 W ；(2)3 m in 内 电 阻R 。
消耗的电能： W =产R0z = (0.002 A)2 X 1000 nX3X60 s =0.72 J ；(3)根据欧姆定律可知此时电路的总电阻: R总=? =4占= 3000 0 ,根据电阻串联的特点可知湿敏电阻的阻值： R =R 总 _Ro = 3000~ 1000 2000 从图乙中可知此时的空气湿度为50% ,因人体感觉比较舒服的湿度R H范围是40%〜 60% ,故此时人体感觉舒服6 . 解： (1 )由图知， 三个 电 阻 串 联 ， 电压表V1测量火2 和 R 两端的总电压， V 2测量R z 两端的电压由乙图线可知， 当 Uz = LO V时 ， 人=0.5 A ,由1 = \ 可 知 ，k2K的阻值： 火2 = 7u2- =六1 0二V=22 )由 甲 图 线 知 ， 当5 = 1.3 V时 •】 =0.2 A ,由串联电路的电压特点和欧姆定律可得， 电源电压：U = Ui + /Ri = L3 V4-0.2 AX R】①；同 理 ， 当U J = 1.0 V时,r= 0 .5 A,17=1.0 V+0.5 AXR1②， 联立①②得：U=1.5 V ,R = 1。
3 )当变阻器的阻值为零， 电路中的电流最大时,R 2的功率最大， 此 时R2两端的电压5 = 1.0 V ,则R2消耗的最大功率:尸2大=5 2页7(1.0 V)22 n= 0.5 Wo 7.解： (1 )如图所示F(2 )水吸收的热量：Q吸=£ " 水加(2 -〃 )=4 .2 X1 03 J/ (k g • ℃)X1 .5 k g X(6 0 ℃ -2 0 ℃) = 2 .5 2 X1 0 $ J,无热损失时， 消耗W的电能：W = Q吸= 2 .5 2 X1 0 3 J,由 P = ~W可 得 ,需 要 的 加 热 时 间 " 加 热 =心2 .5 2 X1 0、J_1 0 0 0 W °(3)电能表转盘转过了 4 8 0 r消耗的电能: r r, 4 8 0 r 4 i _ 4 乂W = ----------- - = — k W • h 一 X30 0 0 r / k W • h 2 5 2 3.6 X1 06 J = 5 .7 6 X 1 0 5 J； 由图乙可知， 在1 2 m in 内,搅拌电机工作了 8 m in ,料桶电机的工作时间是4 m in ,搅拌电机消耗的电能： W搅 搅 ％搅=90 0 W X 8 X 6 0 s =4 .32 X 1 05 J,料 桶 电 机 消 耗 的 电 能 :W料 桶 = W'- W搅= 5 .7 6 X 1 05 J-4 .32 X及 J = 1 .4 4 X 及 j,料桶电机的功率:P 料桶/z料 桶1 .4 4 X 1 05 J— 4 X6 0 s6 0 0 Wo 8.解： (1 )当S接高温挡触点时， 电路为1 ?3的U2简单电路， 由 。
5 = 万 可 得 ,的 阻 值 :KU2 (220 V)2旦 =万 ~ =% 而 *= 44 当S接中温挡1 高 1 1 0 0 W触点时,R 2、 &串联,则此时电路中的总电阻水总=r2j2 =岛(220 /V)■2= 1 1 °因串联电1 中 4 4 U W路中总电阻等于各分电阻之和， 所以水2的阻值:夫2= 4总一火3 = 1 1 0—4 4 =6 6 02 )当S接低温挡触点时,幻 、 % 串联， 则L 72加 热 杯 的 低 温 挡 功 率 ：2低= 齐配=( 2 2 O J J = 2 2 O W ( 3 )水 的 体 积 ：V = 1 L = 1 d m3 = 1 Xm1 0 ~3 r r ?,由0=， 可 得 ， 水 的 质 量： 〃 =p水U =1 .0 X1 0 3 kg/m3Xl X1 0 -3 m3 = l k g ,水吸收的热量:Q吸= c水 ， 〃(， 一Eo )= 4 .2 X1 03 J/ (k g • ℃ )X1 k g X (1 0 0 ℃ —1 2 ℃ )=3,6 96 X 1 (户J,不计热量损失时， 消耗的电W能:W= Q吸=3.6 96 X 1 ()7 ,由 P = 7可得，_ W _需 要 的 加 热 时 间 ：/ 加热=p~ =3.6 96 X1 05 J ° ”-------- ：— = 336 S o110() W 。
