中考物理-专题27-力学、热学和电学的综合计算(含解析)

专题27 力学、热学和电学的综合计算

一、计算题

1.（2０14·安顺）小丽家新买了一台电热水器,下表是该热水器的一些技术参数．

型号 最大水量

FED﹣H50

5０L

额定电压 额定功率

220V 2００0Ｗ

现将水箱中装满水,通电后正常工作40mｉn，水温从２5℃上升到45℃，求: (1)此过程中水所吸收的热量; （2）热水器中电热丝的电阻； （3)热水器的效率.

【答案】（１)热水器水箱中水所吸收的热量为４．2×1０J；(2）热水器中电热丝的电阻为2４.2Ω; (３）热水器的效率为87．5%．

6

考点: 电功与电热的综合计算

2．(201４·茂名) 混合动力汽车是一种新型汽车，它有两种动力系统。汽车加速，汽油机提供的动力不足时，蓄电池的电能转化为动能,使汽车加速更快;汽车减速，汽车动能转化为电能,由蓄电池贮存起来,减少能量的浪费。两种动力系统也可以工作，只有汽油机工作时，与一般的汽车相同；只使用电力时，由电动机提供动力。右表是国产某混合动力汽车蓄电池的铭牌，其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能。该汽车匀速行驶时受到的阻力为720N。求:

--

--

(1）在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间？

（2)仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是多少？不考虑电能转化为机械能时能量的损失。

(3)仅由汽油机提供动力,汽车匀速行驶每百公里的油耗是多少升?假设汽车受到的阻力不变,汽油的热值为3.0×1０Ｊ/ Ｌ（即焦耳/升）,汽油机的效率为24%。 【答案】(1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电需要１０h． (2)仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是２20kｍ. (3）仅由汽油机提供动力,汽车匀速行驶每百公里的油耗是１0升.

7

考点: 功和功率的计算、热值计算

3.（2０14·本溪)如图所示为某品牌蒸汽挂烫机，为了便于移动,它底部装有四个轮子.其工作原理是:底部的储水箱注满水后，水通过进水阀门流到发热体迅速沸腾,并变成灼热的水蒸气,不断喷向衣物，软化衣物纤维.下表是这种蒸汽挂烫机的部分参数．[ｇ=10N／kg，ｃ水＝4.2×１0J／（kｇ•℃),g=1０N／kg］

3

发热功率

８80Ｗ

--

--

额定电压 储水箱注满水量 挂烫机净重

轮子与地面接触的总面积

（1)储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是多少? （2)该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是多少？

（3）如果发热体每分钟能把2５g水由20℃加热至100℃,在这一过程中水吸收了多少热量？发热体产生多少热量

【答案】（1）储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强是5×1０Pa； (2）该蒸汽挂烫机正常工作时通过发热体的电流是4A （3）水吸收的热量为8400J;发热体产生的热量为5２800Ｊ． 【解析】

试题分析：（1)储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压力:F＝G总=m总g=(2ｋg+4kｇ)×10N/kｇ=60N,

4

２2０V 2kｇ ４kｇ １2cm

2

F60 N４

=5×10Ｐａ; 42S1210 mP880W4 A; （2）由P=UＩ可得，挂烫机正常工作时通过发热体的电流：IU220 V则储水箱注满水后挂烫机对水平地面的压强:P（３)水吸收的热量：Q吸＝cm（ｔ﹣ｔ0)＝４.２×10J/（ｋｇ•℃)×0.０25kg×（１0０℃﹣20℃）=８４００J;

发热体产生的热量：Q=Ｗ=Ｐｔ=880Ｗ×60s=52800J. 考点:压强的大小及其计算；电功与热量的综合计算..

4.（２014·镇江)如图是一种配有风力发电机和太阳能电池板的新型路灯,路灯的额定功率为0.12kW，光电池接收太阳光辐射的功率为1kＷ,吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如下表所示,风能转化为电能的效率为４%,光电池将光能转化为电能的效率为η光.

3

风速（m/s） 2 风功率(W) 1５ ４ １25 6 ４２0 8 1000 1０ 2000 1２ 3375 １6 8０00 （1）无风的晴天，光照6h,太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10h,则路灯消耗的电能是多少kW•h?光电池将光能转化为电能的功率η光为多大？

(2）在有风的晴天，经３h的光照和风吹,路灯可正常工作７h，则当时的风速为多大?

--

--

【答案】(１）无风的晴天,光照6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作1０ｈ,则路灯消耗的电能是1.2kW•ｈ；光电池将光能转化为电能的功率为20%；(2)在有风的晴天,经３ｈ的光照和风吹，路灯可正常工作7h,则当时的风速为10m／ｓ. 【解析】

试题分析：（１)路灯工作t1=10h消耗的电能:W电1=P灯ｔ１=０.12kＷ×10ｈ=１.2kW•ｈ；光照ｔ２=６h,光电池接收的太阳能:W光1=P光×t2＝1kW×６h=6kW•h；光电池将光能转化为电能的效率： η电=

W电1W光11.2kW•h×100%=20%；

6kW•h电2

(2）路灯工作t3＝7h消耗的电能:W=P灯t3＝0.12kW×7h=0．８4kW•ｈ;光照ｔ４＝３h，光电池接收的太

阳能:W光2＝P光×t4=1kＷ×３h=3kW•h;根据公式η电＝W电２＝ W光2η电=3kＷ•ｈ× 20%=0.６ｋW•ｈ;

W电W光可知光电池产生的电能：

风力发电机产生的电能:W风电＝W电2﹣W光电=0.8４ｋW•h﹣0.６kW•h=0.24ｋW•ｈ； 根据公式η风=

，可知

W风电消耗的风能：W风=

风0.24kW•h6ｋW•h；

4%风的功率为：PW风6kW•h2kW，根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为1０ｍ/s． t43h考点: 能源与可持续发展

5.(2０14·湖州）如图是一盏漂浮在水面的太阳能荷花灯,白天太阳能发电板给电池充满电，晚上电池给ＬＥD灯照明供电。该灯的铭牌上标有“6V 0.3Ｗ”字样,阅读说明书后可知,该灯的电池最大输出电能为86４０焦耳。

(1)白天此灯把光能最终转化为 能储存在电池中。

（２)若某公园想采购一批太阳能荷花灯，要求每天亮灯不小于6小时。那么此灯是否符合要求？ （3）该灯正常工作时的电流是多少安培?

--

--

(４)若每盏灯的质量为0.2千克，漂浮时浸在水中的体积是多少米 ？ 【答案】（1）化学；（2)符合要求;(３)０.0５A；（4)2×10【解析】

试题分析:(1）由题意知：白天太阳能发电板先将太阳能转化为电能,后给电池充电过程中，又将电能转化为化学能储存在电池内。

（２）由题意可知：该灯正常工作时的功率为Ｐ＝０.3W，工作时间t=６h=1０８０0s,则消耗的电能W=Pt=０.3W×10８00s=３240J，小于80J,此灯符合要求。

（3）该灯正常工作时的功率Ｐ=0.３W，电压U=6V，则正常工作时的电流为:I=P/Ｕ=0.3W／6Ｖ＝0.05A。 （４)每盏灯的质量为m=０．2ｋg,g＝10N/kg,漂浮时受到的浮力F浮＝G=ｍg=0.２ｋg×1０N／ｋg=2Ｎ,而水的密度

ρ

水

－４3

3

m。

=１.0×1０

3

ｋg/m,则漂浮时浸在水中的体积

3

V排F浮2N43。 210m33水g1.010kg/m10N/kg考点:能量转化，电能、电功率的相关计算,浮力的相关计算

6.（201４·厦门)如图是小林家里电热水器的工作原理图，两根加热管电阻相同.电热水器功率有高、中、低三档．当S1断开，S２接b时,其功率为低档，大小为1000W．

（1)请指出电热水器的高、中档功率分别是多少瓦．（不必写出推导过程）

(2）小林选用某功率档加热水箱里的50L水，水温升高40℃用了4０mｉn,求此过程电热水器的功率．【水的比热容c=4.2×1０J/(kg•℃)】

【答案】(1)电热水器的高、中档功率分别是4０0０Ｗ、2０00W。（２)此过程电热水器的功率为３500W。 【解析】

试题分析:(１）当S１断开,S2接b时,两个电阻丝串联接入电路，功率最小，是低挡。S2接ｂ,Ｓ1闭合，将一个电阻丝单独接入电路，电功率稍大，是中档。当Ｓ2接a，S1闭合,两个电阻丝并联接入电路,电功率最

3

U2大，是高温档。由P可知，电压一定，电功率与电路的电阻成反比。低档电路中的总电阻为2R,中

R档电路中的总电阻为R，高温档电路中的总电阻为R/２，所以电热器的高档功率是４0００Ｗ，中档功率

--

--

是2000Ｗ。

（2）水箱中水的质量mV1kg/L50L50kg,

36水吸收的热量Q吸cmt4.210J/(kg•℃)50kg40℃8.410J，

Q吸8.4106J3.5103W。 电热水器的功率Pt4060s考点：电功率 比热容

7.（201４·日照)明亮同学的家中有一台微电脑控制的电热水壶,如图所示．该电热水壶可以将水从桶中自动抽到壶中并自动加热至水烧开．明亮同学观察该电热水壶的铭牌时发现其额定加热功率模糊不清晰，其它铭牌标记均清晰（如表所示)；烧水前他关掉家里其它用电器，只接通电热水壶控制开关，小电动机开始额定电压下用5s时间将水从桶中提升了０.8m加至电热水壶满刻度处自动停止加水,此时显示水温为20℃，电热水壶加满水后开始在额定电压下烧水至水温为１00℃时自动断开电路停止工作.明亮同学还观察到，在电热水壶烧水的过程中,家里标有3000r/ｋW•h的电能表在30s内转盘转了５0转.（g=10N/kg，ρ水=1．０×1０kg/m,c水=4.2×10J/(kg•℃））．

３

3

３

求:

(１)小电动机提升水的工作效率; （2)电热水壶的额定加热功率;

(3）如果在用电高峰时明亮同学家中的实际电压是额定电压的90%，电热水壶在此电压下烧水时的加热效率为90%，试计算在用电高峰时烧开该壶水所需的时间． 【答案】(1)％；（2）2000W；（3)４60．９s 【解析】

试题分析:（1)由ρ=m/V可得,水的质量：m＝ρV=１×1０kg/m×2×10则水的重力：Ｇ=ｍg=2kg×10N/kg=2０N; 有用功：Ｗ有=Gh=20N×0.8m=１6J;

3

3

﹣３3

m=2kg；

--

--

电动机消耗的电能W=P机t=5Ｗ×5s=25J; 电动机工作效率η机＝

W有W总×１00%=

16J×1０0%=％； 25J（2）根据电能表上标的参数“３0００ｒ/kW•h”的含义可知，当电能表上转盘转５0转时，用电器消耗的电能W=

1504

×1kW•h=kＷ•h=6×1０J.

6030006104J所以热水壶的额定加热功率P加=W／ｔ==2０00W.

30s（3）把2L水从２0℃加热到10０℃吸收的热量：Q吸=cｍ△ｔ=４.2×10Ｊ/(kg•℃)×2kg×(10０℃﹣２0℃）=6.72×１0J;

∵热水壶的额定加热功率P加＝２0０0W，

6

3

U2U2(220V)2∴由P=得：加热电阻为：R=＝=2４.２Ω，

RP2000WU2实(220V9000)2当实际电压是额定电压的９0％，其实际功率为P实===1620W,

24.2R由题意可知：Q吸=P实ｔ′η′，

Q吸6.72104J则加热时间ｔ′==＝460.9s.

0P实’1620W900考点:电功与热量的综合计算

8.(2０１4·丹东）小明买了一辆电动自行车，该车电动机的工作电压为32V，电能转化为机械能的效率为７5%,车轮与地面接触的总面积为40cm。小明骑电动自行车在水平公路上以6m／s的速度匀速直线行驶了10miｎ,牵引力为2０N,人和车的总质量为100kg，在此过程中: （1)电动自行车对水平地面的压强是多少？

（2）电动自行车通过的路程是多少？牵引力做功为多少? (3)电动自行车匀速行驶时,电动机的工作电流为多少?

【答案】（1)2.5×１05Pａ;(２）3.6×1０m;７．２×10J；（3）5A 【解析】

试题分析:（１）电动车对水平面的压力等于电动车的重力即FGmg100kg10N/kg1000N

3

４

2

S40cm20.004m2 pF1000N2.5105Pa 2S0.004m--

--

(2)匀速行驶 svt6m/s600s3.610m

3WF牵s20N3600m7.2104J

7.2104J（3） W电9.6104J

0.75W9.6104JW电UIt I5A

Ut32V600s考点:压强计算;功的计算,速度的公式应用；电学综合计算

９.(2０1４·无锡）有一混合动力汽车，由汽车发动机(汽油机）和电动机为驱动系统提供动力,汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程,带动曲轴转动两圈,该汽油发动机的最大功率是6９kＷ，以最大功率工作时曲轴转速为5000r/min.活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容积为气缸排气量,气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比,如图为气缸容积和燃烧室容积的示意图，该车排气量是１.8L,压缩比为1０:1，动力蓄电池额定电压为２00V,容量（蓄电池放电电流和放电时间乘积）为150A•h,已知该车的动能E与其速度v的关系如下表所示.

W电

（1)该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能?

(2)a.当这辆汽车在平直公路上以1０8km/ｈ的速度匀速行驶时,动力完全由汽油发动机提供,若汽车汽油发动机的输出功率为54kW，则此时汽车所受的阻力是多大?

b．当驾驶员看到前方限速标志时，立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电，汽车速度由10８ｋm／ｈ减小到７2km／h,若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的50%,则动力蓄电池获得的电能为多少焦？

（3)若该汽车汽油发动机以最大功率工作时,吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量是７．2×10kｇ，此时这台汽油发动机的效率是多少？(ｑ汽油＝４.６×10Ｊ/ｋg） 【答案】(1)该汽车的动力蓄电池最多可储存1.08×10J的电能；

8

7

﹣5

--

--

（２)ａ：此时汽车所受的阻力是1.8×10N；ｂ：动力蓄电池获得的电能为１．5×10Ｊ; (３）此时这台汽油发动机的效率是25%. 【解析】

试题分析:（1) 蓄电池最多可储存的电能

３

5

WUIt200V150Ah200V150A3600s1.08108J。

（2）a.汽车的牵引力F牵P54000W1.8103N， v30m/s3因为汽车做匀速直线运动，汽车受到的阻力fF牵1.810N。

b.由表格中的数据可以看出，汽车的动能与速度的平方成正比。所以当汽车的速度是3０m/s时，汽车的动能为5.4×１0J。减少的动能为3×10J,汽车获得的电能为１．5×10J。 （3）排气量为１.8L的汽车,汽缸容积为V1.8L５

5

５

102L, 9-5-4吸气冲程末气缸内混合气体中汽油的质量m7.210kg21.4410kg。

一分钟内汽油完全燃烧放出的热量Q放m总q25001.4410kg4.610J/kg1.65610J。 一分钟内汽油发动机对外做的有用功WPt6.9104W60s4.14106J。

477Q放4.14106J25％。 汽油机的效率W1.656107J考点：电能 功率 能量转化的效率 四冲程汽油机

10.（20１4·无锡)有一电热水器,质量为20ｋg,装满水后的总质量为70ｋg，该热水器额定电压是2２０V,内部有两个加热管,有三档不同的加热功率,其中最大额定功率是２００0W,如图是电热水器安装的尺寸及其受力示意图,在竖直方向上热水器受到挂钩拉力Ｆ2和重力G,在水平方向上热水器受到膨胀螺钉对它的拉力F1和墙壁对它的支持力F３．（ｇ取10Ｎ/ｋｇ，ρ水=１．0×1０３ｋｇ/m3）

(1)该热水器最多能装多少立方米的水?

（2）该热水器装满水时,膨胀螺钉的拉力F1是多大？

(3）若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同,则每个加热管的电阻是多少?

--

--

【答案】（1）0.0５m【解析】

试题分析：（１）热水器装满水，水的质量为50kg，水的体积V3

（２)500N （3）48.4Ω

m50kg233510m。 3ρ10kg/m（2)以Ｏ为支点,挂钩拉力F2和墙壁对它的支持力Ｆ3,因为力的作用线过支点,所以它们对应的力臂为0。装满水后热水器的总重力Gmg70kg10N/kg700N, 根据杠杆平衡条件F1L1GL2,膨胀螺钉的拉力F1GL2700N0.2m500N。 L10.28m（3)若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同，根据,将两个电阻串联，电路的功率最小,将一个电阻单独接入电路，电路的功率较大,将两个电阻并联接入电路,电路的功率最大，为2０0０W。单个电阻的功率为

U2(220V)248.4Ω。 1000W。电阻的阻值RP1000W考点：密度 杠杆平衡原理 电功率

11.（2014·武汉)某电开水器的结构如图甲所示（剖面图），简化的内部电路如图乙所示,进水管管口的阀门由轻质浮子1和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只有进水管中的水压在正常范围内，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低,冷水不会从出水管流出。当冷水箱中的水位达到一定高的时，浮子2浮起,会触动单刀三掷开关S1,煮水电热管R1通电发热，冷水被煮沸,水面升高，开水就从出水管进入贮水箱,当贮水箱中水位达到一定高度时,浮子3浮起,又会触动单刀三掷开关S1，煮水暂停,一旦贮水箱中水温下降使温控开关S2闭合,保温电热管R2就会通电发热,开水处于保温状态。

（1)已知煮水电热管R1的阻值为12.1Ω,保温电热管Ｒ2的阻值为48.4Ω,求电开水器的最大发热功率。 (2)图甲中,当浮子１上升到最高处后,它的最上端恰好和出水管管口相平,阀门就会将进水管管口关闭，此时ＡC杆沿竖直方向。已知浮子1的体积V=2.5×1０m³,进水管管口和阀门的横截面积S均为1×10m²(不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦）；ＢO∶ＢA=20∶１(Ｏ为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬

-4

-4

--

--

杆的相交处,B为轻质硬杆BＯ的转轴),水箱内水面上方的气压P0=1×10Pa。为了不让冷水直接进入贮水箱,进水管管口阀门的上表面受到的压强不能超过多少Pa? 【答案】(1）P=Ｕ²／R1=(220V）²/12.1Ω=40００W。

（2) Ｐ最大=Ｆ/S＝ （FAC+Ｆ大气)/S =(５0N+1.０×10Pa×1×1０m)/１×10m=6×１0pa 【解析】

试题分析:（1)由P=U/R可知：在电源电压U=２20V不变时,总电阻最小,发热功率最大,所以当只有R1工作时,发热功率最大，最大为所以Ｐ=U²/R1=(２2０V)²/12.１Ω=4000W。

（2）由题意可知：为了不让冷水直接进入贮水箱,当浮子1恰好与出水管相平时且浸没时受到的压强最大:

此时受到的浮力Ｆ浮=ρ

水

2

5

-42

-４2

５

５

gV＝1.０×10kg／m×１０N/kg×2．5×10ｍ＝2．5N，则Ａ点受到的最大

33-４３

压力为FAＣ＝F浮×ＢＯ/BＡ ＝50N ,由于上下都受到大气压的作用,所以阀门上表面受到的压强为 ．．．

P最大=F/S＝ (ＦAC＋F大气)/S ＝(50N＋1．０×１05Pa×１×10-4ｍ2)/１×10-4ｍ2=6×１05pa

考点：电功率的计算,杠杆与浮力的综合分析与计算

12.(２014·泰安)如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图（俯视图）,立方体产品在水平传送带上与传送带共同以v =１ｍ/ｓ的速度匀速前进,产品的质量ｍ =0．８kg 。计数器由电流表和电路计数元件组成(电流表和计数元件的电阻不计),通过电路中电流的变化计数产品,a为激光源,Ｒ1为光敏电阻，Ｒ2为保护电阻。当激光射向R1时,R1阻值变小，每当产品运动通过ａ与R1之间时,射向R１的光线会被产品挡住，R1阻值变大。闭合开关，电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图象如图乙所示。（g取10N／kg）

--

--

（1）不计空气阻力,求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向。 （２）求每个产品的边长L1和产品的间隔L2。每个产品对传送带的压强大小。

(３)已知电源电压Ｕ=3V，Ｒ2 =1ｋΩ,求传送带运输产品过程中1miｎ内光敏电阻Ｒ1消耗的电能。 【答案】(1)８N；竖直向上 （２）0.1ｍ；０.2ｍ;800Pa (3）0.12J 【解析】

试题分析：(1）传送带对产品的作用力为支持力,它与重力平衡，所以大小为：

FGmg0.8kg10N/kg=8 N；竖直向上

(2）L1v t11m/s0.1s=0.1m

L2 v t21m/s0.2s=0.2m F压  G8 N

pF8N=800Pa S0.01m2－3

（３）在0～0.2ｓ内，I1=2×10A

U2I1R2210-3A103Ω=2V

U1UU23V-2V=1V

W1I1U1t12103A1V0.2s=410-4J

在０.2ｓ~0.3s内,Ｉ2=1×１０A

-3

U3 I2R21103A103Ω=1V

U4UU33V-1V=2V

W2I1U4t21103A2V0.1s=210-4J

--

--

在1miｎ内,W60s W1W2 200（4104J+210-4J）=0.12J

0.3s考点：电能的计算

13.（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:①水吸收的热量,②洗衣机的加热功率[ｃ水=4.２×10J/（ｋｇ•℃）］.

【答案】(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)①水吸收的热量为8.４×10J,②洗衣机的加热功率为125０Ｗ 【解析】

试题分析：（１）从节水方面分析，洗衣水用来冲厕；洗衣机设有加热功能,提高洗涤效果; (2）知道脱水功率和正常工作电压,利用P=ＵI求洗衣机脱水时的正常工作电流； （3)知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值,利用Q吸=cｍ△ｔ求水吸收的热量; 由题知,Q吸=Ｗ×８０％,求出加热水消耗的电能，再利用P＝求洗衣机的加热功率 （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:

５

3

Ｉ====1.5Ａ;

（3）水吸收的热量:

Q吸=cm△t

=4.2×10J/(kg•℃）×２0kg×10℃＝8．4×10J，

3

5

--

--

由题知，Q吸=W×80％， 加热水消耗的电能: W＝

＝

=1.05×１０J,

6

洗衣机的加热功率：

P===1２50W

考点：电功与热量的综合计算；热量的计算；电功率的计算

１4.(２０13·遵义）遵义市余庆县境内的构皮滩电站是乌江干流上最大的水电站，电站大坝高为２32.5m,坝内水深最大可达150m，装机容量达30０万千瓦，多年年平均发电量为96.６７亿千瓦时(9.６6７×１0kW•h)，修建水电站，用水力发电代替火力发电，可以节约大量的煤炭资源. （1)该水电站坝内水产生的压强为多少？(ρ水=1.０×10kg/m,g取1０N／kg）

（2）该水电站在丰水期可实现满装机容量连接发电，若丰水期为一个月(按3０天计)，则丰水期可发电多少kW•ｈ?

(３）若火力发电站的发电效率为３6%(发电能量与所消耗燃料完全燃烧放出的热量之比）,煤炭的热值取３.３×1０J/ｋｇ，以构皮滩电站的多年年均发电量计,若改用火力发电,每年需消耗多少煤炭?(结果保留两位有效数字，１kW•ｈ=3．６×10Ｊ)

【答案】(1）该水电站坝内水产生的压强为1．５×10Ｐａ． (2)丰水期可发电2．１6×１0kＷ•h．

（３)若用火力发电，每年需消耗2.９×１0t煤炭 【解析】

试题分析：(1)已知水深，由液体压强公式可以求出水所产生的压强． （２）已知发电机发电功率与发电时间，由W=Pt可以求出发电量. （３）求出煤所释放的全部热量,然后由Q=mq的变形公式求出煤的质量. (1）水产生的压强p=ρgh=1.0×10ｋg/m×10N/kg×１50ｍ=１.5×10Pa; （２）丰水期的发电量W=Pt=3×1０kW×24h×3０＝2.16×1０kＷ•ｈ； （3)煤完全燃烧释放的热量Q＝∵Q=mq, ∴煤的质量m==

=２.9×１0kg=2.9×10t;

9

6

６

９

3

3

６

６

9

6

6

7

3

3

9

=＝9.667×10J，

1６

考点:液体的压强的计算；燃料的热值；电功的计算

--

--

15.（201３·广州）效率是 30％,水平叉臂面积为 1ｍ的电动叉车(如图甲）,托着重量为 ６00０N,底面积为 6m２ 的货物(如图乙)，５s 内从 A 点匀速水平移动到 B 点，再从 Ｂ 点匀速竖直提升 10s 到达 C 点，所用时间及各点间距离如丙图所示,求:

2

（１)A 到 B 过程，货物对叉臂的压强 (2）A 到 C 过程,叉车对货物的支持力做的功 （３)B 到 C 过程，叉车对货物做功的功率 （4）B 到 Ｃ 过程,叉车消耗的电能

【答案】（1)6000Pa(２)6000J（3)600w(4）20000J 【解析】

试题分析：(1）Ａ到B过程,货物匀速移动为平衡状态，压力大小等于重力，即F=mｇ=６0００Ｎ。虽然货物底面积为6m2，但是水平插臂面积只有1m2,所以受力面积为1m2。货物对叉臂的压强

pF6000N6000Pa 2S1m(2)A到Ｃ过程中分为 两个部分AＢ和BC,Ａ到B过程中，水平方向匀速移动，支持力和移动的距离方向垂直，此阶段不做功。在BC段,货物竖直提升高度S21m，叉车做功wmgS26000N1m6000J (3)BC段共计做功６000J,时间10s。那么做功的功率pw6000J600w t10s(４）B 到 Ｃ 过程中做有用功w有=6000J ,效率是 3０%即有=则有w20000J

注 第一小问中的受力面积找对是个陷阱。 考点：力学与电学的综合计算

w有w6000J30% w1６.(2０12·无锡)有一种环保汽车,以蓄电池为驱动能源．此环保汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力.某辆这种类型的环保汽车,总质量为3×1０ kｇ，汽车轮胎与 地面的总接触面积为０.1m.当它在永平路面上匀速行驶时，电动机工作电流为５0Ａ，工作 电压为300V，汽车所受阻力为车重的０.0４倍.（g取10N／kｇ）

２

3

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（1)汽车对路面的压强多大?

(２)若该汽车用于牵引汽车前进的机械功率和电动机电功率的比值为4:5，则该车匀速前进的速度多大? （3)如果改用太阳能电池给车上的电动机供电，其它条件不变,求所需的太阳能电池板的最小面积．结合计算结果对该设想中的太阳能汽车写出一条改进建议, 已知太阳辐射的总功率为４×1０

11

2

２6

W,太阳到

地球的距离为1.5 ×10ｍ,半径为r的球其表面积为４πr．太阳光传播到地面的过程中,设有29． 3５%的能量损耗．该车所用太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为15％.

【答案】汽车对路面的压强3.０×10Pa；该车匀速前进的速度为10ｍ／ｓ;所需的太阳能电池板的最小面积１０0ｍ;改进建议:①提高太阳能电池光电转化率、②减小车的质量、③提高电动机效率等 【解析】

２

５

考点:力学与电学的综合计算

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