初中物理电热计算题专题(含答案)

热学、电热综合专项计算题电热综合和电力综合计算题是中考题的压轴题，通常以某一物理事实为根据，以某一装置为载体，含有多个对象、多种现象、多个过程、运用多个概念、多个规律进行分析计算问题.考查学生的综合分析、应用和计算的能力.热学计算主要包括1.燃料燃烧(固体燃料、液体燃料、气体燃料)放出热量燃料完全燃烧放热计算公式：(1)固体和液体燃料Q＝qm，q＝Qm，m＝Qq；(2)气体燃料：Q＝qV，q＝QV，V＝Qq.2.热传递过程中吸放热的计算公式：Q＝cmΔt.吸热时Δt＝t－t0；放热时Δt＝t0－t.3.热效率：(1)炉子η＝Q有Q总；(2)热机η＝W有Q总.其中Q总＝qm或qV.4.电热综合和电力综合计算题，此类题目往往篇幅大信息多，其中有不少是无用的起干扰作用的信息.为了尽快明白题目中的有用信息，首先要清楚题目中要解决的问题是什么？然后思考需要什么条件？应用什么规律(或公式)和方法解决问题.这样带着问题去找有用信息，并且同时思考应用的规律(或公式)和方法，解题效率可以大大提高.电热综合主要是电功及电功率与焦耳定律和热传递过程中吸放热的综合计算.电路中只有电热器时，Q＝W＝Pt电力综合主要是电功及电功率与机械功及功率的综合计算.电动机问题W机械＝W电×效率水力发电问题W电＝W机械×效率热量的计算例1：随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖.其原理是以温度不高于60℃的热水为热媒，在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动，加热整个地板，通过地面以热传递方式向室内供热的一种供暖方式(如图3-21所示).(1)某房间一段时间内循环流动的水质量为1000kg，进水温度为55℃，出水温度为40℃.这段时间里水向外界放出多少热量？[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)](2)“水地暖”以水为媒介，是因为水的比热容较大，请具体说明为什么要利用这一特性.图3-21思路点拨：(1)知道水的质量、水的比热容和水的初温和末温，由热量公式可以求出水释放的热量.(2)根据热量公式分析答题.解：(1)水释放的热量Q＝cm(t0－t)＝4.2×103J/(kg·℃)×1000kg×(55℃－40℃)＝6.3×107J.(2)由热量公式Q＝cmΔt可知，由于水的比热容c较大，在温度变化量Δt一定时，相等质量的水释放的热量较多.电热综合计算例2：养生壶是一种用于养生保健的可以烹饪的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料(金属化合物)喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热.小明家买了一个养生壶(图3-22甲)，其铭牌如下表所示.甲乙图3-22型号HX-201504额定电压220V频率50Hz额定功率1210W(1)该养生壶正常工作时，面状电阻的阻值是多少？(2)若壶内装有2L温度为20℃的水，在一个标准大气压下，将水烧开，此过程中吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，1L＝1×10－3m3](3)小明关闭家中的其他所有电器，只有该壶在加热过程中家用电能表(图乙)的转盘5min内转了300转，此过程中养生壶消耗的电能和实际电功率各是多少？思路点拨：(1)知道额定电压和额定功率，利用P＝U2R求电阻.(2)知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸＝cm(t－t0)求水吸收的热量.(3)根据电能表示数可知消耗的电能，再根据P＝Wt可以算出实际电功率.解：(1)由P＝U2R可得，面状电阻的阻值R＝U2P＝220V21210W＝40Ω.(2)水的体积V＝2L＝2dm3＝2×10－3m3由ρ＝mV可得，水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10－3m3＝2kg在一个标准大气压下水的沸点是100℃，则水所需吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃－20℃)＝6.72×105J.(3)此过程中养生壶消耗的电能实际功率P′＝Wt′＝0.1kW·h560h＝1.2kW.W＝3003000kW·h＝0.1kW·h电力综合计算例3：电动汽车以蓄电池为驱动能源，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.某辆电动汽车的总质量(含驾驶员)为2.5×103kg，汽车车身长3.5m.当它在水平路面以某一速度v匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为400V，电动机电功率转换为汽车前进的机械功率的效率为75%，汽车所受阻力为汽车重力的0.03倍(g取10N/kg).(1)求电动汽车匀速前进的速度v是多大？(2)若汽车以10m/s的速度通过9.5m长的桥梁，求汽车通过桥梁的时间.思路点拨：(1)根据G＝mg求重力；再由0.03倍的关系算出阻力；根据二力平衡可知牵引力大小；利用电功率P＝UI，机械功率P＝Fv，结合电动机电功率转换为汽车前进的机械功率的效率为75%建立关系式Fv＝UIη，从而求出速度.(2)汽车过桥所经过的路程应该是桥的长度加上车身的长度，根据t＝sv求出汽车通过桥梁的时间.解：(1)车所受阻力F阻＝0.03G＝0.03mg＝0.03×2.5×103kg×10N/kg＝750N因为汽车做匀速直线运动，所以F＝F阻＝750N由题意得，P机械＝P电η，又因为P机械＝Wt＝Fst＝Fv，P电＝UI所以Fv＝UIη所以电动汽车匀速前进的速度v＝UIηF＝400V×50A×75%750N＝20m/s.(2)汽车过桥所经过的路程s＝s车＋s桥＝3.5m＋9.5m＝13m汽车通过桥梁的时间t＝sv1＝13m10m/s＝1.3s.力热综合计算例4：太阳能热水器具有安全、节能、环保等优点，某品牌太阳能热水器保温储水箱储水120kg，集热管长1.8m，内底部到储水箱中水面的高度为1.5m.若某地太阳光照射的时间为平均每天5h，太阳能辐射到集热管上的平均功率为3.5×103W.[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3]求：(1)水对集热管内底部的压强.(2)当储水箱中的水吸收的热量为2.52×107J时，水升高的温度.(3)若该太阳能集热管5h接收的能量全部用来驱动一辆电动汽车，电动汽车质量为500kg，运行过程中受到的平均阻力为车重的0.02倍，可供该电动汽车以36km/h的速度匀速行驶多少小时？思路点拨：(1)利用p＝ρgh求出水对集热管底部的压强.(2)根据Q＝cm(t－t0)的变形公式可算出水升高的温度.(3)太阳能集热管5h接收的能量全部用来驱动一辆电动汽车，已知该汽车做的功，根据W＝Fs的变形公式算出路程，再用v＝st的变形公式可算出时间.解：(1)p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5m＝1.5×104Pa.(2)由Q吸＝cmΔt得Δt＝Q吸cm＝2.52×107J4.2×103J/kg·℃×120kg＝50℃.(3)W＝Pt＝3.5×103W×5×60s＝6.3×107JG＝mg＝500kg×10N/kg＝5000Nf＝0.02G＝0.02×5000N＝100Nv＝36km/h＝10m/sP车＝fv＝100N×10m/s＝1000Wt＝WP＝6.3×107J1000W＝6.3×104s＝17.5h.太阳能综合计算例5：太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一.某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为26℃的水，温度升高到46℃.求：(1)热水器中的水吸收的热量Q吸.[水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)](2)热水器在5小时有效照射时间内接收到的太阳能E.(3)热水器在5小时有效照射时间内接收到的太阳能，相当于完全燃烧多少m3的天然气放出的热量？(天然气的热值q＝7×107J/m3)思路点拨：(1)由热量公式可以求出水吸收的热量.(2)根据题意算出热水器5小时有效照射时间内接收到的太阳能.(3)由热值公式可以求出天然气的体积.解：(1)水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(46℃－26℃)＝8.4×106J.(2)热水器在5小时的有效照射时间内接收到的太阳能E＝5×4.2×106J＝2.1×107J.(3)根据题意知Q放＝E＝2.1×107J，则需要完全燃烧的天然气V＝Q放q＝2.1×107J7×107J/m3＝0.3m3.如图3-23所示，有一只电热水壶，其铭牌上标有“220V1210W”的字样，不考虑温度对电阻的影响，水的比热容4.2×103J/(kg·℃)，g取10N/kg.求：(1)它正常工作时通过电阻丝的电流.(2)它正常工作时电阻丝的电阻.(3)当实际电压为200V时，该电热水壶的效率为80%，在1标准大气压下将壶内1kg的水由20℃加热至沸腾，需要加热多少分钟？图3-23【试题抽样】【评析指导】1.失分点：Q的计算.扣2分.失分原因：代入公式出错.补偿建议：注意理解“升高”、“升高到”、“初温、末温”等概念，注意题中隐含“末温100℃”.2.失分点：η的计算.扣2分.失分原因：公式出错.补偿建议：理解效率中哪部分是有用功，哪部分是总功，注意公式变形时不出错.规范解题：(1)由P＝UI得I＝PU＝1210W220V＝5.5A.(2)由I＝UR得R＝UI＝220V5.5A＝40Ω.(3)Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝3.36×105J由η＝Q吸W得W＝Q吸η＝3.36×105J80%＝4.2×105JP实＝U2实R＝200V240Ω＝1000W由P＝Wt得t＝WP＝4.2×105J1000W＝420s＝7min.