2013年全国中考物理----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4.2×103J/(kg.℃),水的密度为1.0×103kg/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2.4×106J，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20MΩ，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=ρV水箱中的水吸收的热量Q=cmΔt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η=Q/W=cmΔt/Ptη=4.2×103J/(kg.℃)×1.0×103kg/m3×50×10-3m3×(46.2℃-22℃)/（2420W×40×60s）=87.5%（2）由P=U2/R得，电热水器的电阻R=U额2/P额=（220V）2/2420W=20Ω将Q=2.4×106J，R=20Ω，t=20×60s=1200s带入Q=I2Rt解得通过热水器的电流I=10A由U=IR=10A×20Ω=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）×20MΩ/20V=200MΩ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：⑴饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态？⑵R1和R2的电阻值各是多大？⑶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=4.2×103J/（kg·m3），ρ水＝1.0×103kg/m3，忽略温度对电阻的影响）解：⑴S0是断开状态。⑵12RUP＝加121400220221＝＝＝加PUR212RRUP＝保1089121402202122＝－＝－＝保RPUR⑶设加热时间为t，则有吸峰QtP%80水水水tmctRU%8012/水水水水tVctRU%8012/ssURtVct2541%8020012120100102100.1102.4%8023332/1水水水水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1.5Ω，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)2×1.5Ω=6WP机械=Fv=mgv=0.54kg×10N/kg×10m/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)2×1.5Ω×20s=120J（3）提升物体的有用功W有用=mgh=mgvt=0.54kg×10N/kg×10m/s×20s=1080J（4）提升物体的总功W总=P总t=60W×20s=1200J电动机工作效率η=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=4.2×103J/(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=ρV=1.0×103kg/m3×50×10－3m3=50kgQ吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(100℃－20℃)=1.68×107J因为电能全部转化为内能，所以消耗电能W=Q=1.68×107J(3)R=U额2/P额=(220V)2/9680W=5Ω，忽略温度对电热水器电阻的影响P实=U实2/R=(210V)2/5Ω=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=4.2×103（J/kg•℃）]．（1）100W灯正常发光0.5h消耗的电能：W=Pt=0.1kW×0.5h=0.05kW•h=1.8×105J；（2）由题知，Q吸=W电×91%=1.8×105J×91%=1.638×105J，∵Q吸=cm△t，即：1.638×105J=4.2×103（J/kg•℃）×m×（90℃﹣40℃）∴m=0.78kg．6、（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1.0×10３kg,在水平路面上以15Km/h的速度匀速行驶了20min。（g取10N/Kg）求：⑴巡逻车通过的路程是__________km；⑵巡逻车在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力是__________N；⑶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：⑴5⑵400⑶牵引力做的功W=Fs=400N×5×103m=2×106J电动机消耗的电能=2.5×106J7、（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=7.5×103Pa(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=30Ω压力传感器R消耗的电功率P=U2/R=(6V)2/30Ω=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,FA×0.2m=300N×0.05m，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=25.5Ω.图236210==80%WJW机电此时电流I=U/R=6V/25.5Ω=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：①水吸收的热量，②洗衣机的加热功率[c水=4.2×103J/（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=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×20kg×10℃=8.4×105J，由题知，Q吸=W×80%，加热水消耗的电能：W===1.05×106J，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）①水吸收的热量为8.4×105J，②洗衣机的加热功率为1250W．9、（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=220V×2A=440WP机械=Fv=mgv=400kg×10N/kg×0.lm/s=400WP热=P电－P机械=440W－400W=40WP热=I2RR=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=F’v’F’=m’g=200kg×10N/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0～0.6A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ρ=0.7×103kg/m3，g取10N/kg，汽油的热值q＝3.0×1010J／m3）．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？（1）p=ρgh=0.7×103kg/m3×10