中考物理复习--分析与计算专题

分析与计算专题计算题是山西中考的必考题型。近两年考查的都是综合程度较高的计算题,既包括力学也包括电学和热学。力学会涉及压强、体积、质量、功、功率的计算。电学会涉及电加热类型,会考查电能、电功率以及热效率等,常结合铭牌或图像命题。解答这类题要认真审题,正确提取题干信息,灵活应用公式。类型一力学分析与计算1.[2019·大同一模]目前山西省已有大量校车投入使用,统一采用醒目的黄色标识,并配备警灯和警报器。车内装有GPS,实时监控车辆运行的情况;上、下车门安装摄像头实时监控上、下人员;学生上、下学乘坐校车刷卡,家长可以收到系统发送的短信,随时了解孩子的上、下车时间。如图TX10-1所示为某校校车,其总质量为8t,车轮与地面接触的总面积为1600cm2,这辆校车在某段平直公路上匀速行驶12km用时10min,受到的阻力是2×103N。求:(g取10N/kg)(1)校车停在水平地面上对地面的压强。(2)这段路程内汽车行驶的速度。(3)这段路程内发动机做功的功率。图TX10-12.[2019·方向卷三]洒水车常用于城市道路的清洁,以达到净化环境的目的,如图TX10-2甲所示。下表是小梦同学从某洒水车说明书上获取的部分信息,请你结合题中提供的有关信息,求解下列问题:(g取10N/kg,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)图TX10-2空车质量m/t4水罐容积V/m36车轮与地面接触总面积S/m20.05(1)该洒水车最多能装水的质量为多少?(2)该洒水车装满水静止在水平地面上时,对地面的压强是多少?(车轮与地面的接触总面积不变)[来(3)洒水车在洒水过程中,以如图乙所示的速度匀速直线行驶6min,发动机的牵引力为1×104N(保持不变),求6min内牵引力做的功。类型二电热分析与计算3.[2019·大同一模]电压力锅集高压锅与电饭锅优点于一体,既安全又环保。图TX10-3甲是一种新型电压力锅,图乙是该型号电压力锅工作电路简图,其中R是主加热器,R0是保压加热器,接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,开始加热,当锅内温度达到105℃时,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通,开始保压。现将5kg初温为25℃的水加入电压力锅中,接通电路使其正常运行,图丙为电压力锅这次煮水全过程中电功率随时间的变化图像。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求:(1)电压力锅加热状态时主加热器R的电阻值。(2)电压力锅从开始运行到水温刚达到105℃时的效率。图TX10-34.图TX10-4甲是一家用电暖器,有“低温”“中温”“高温”三挡,铭牌见下表(“高温”挡功率空出),图乙为其简化的电路原理图,S是自我保护开关,电暖器跌倒时,S自动断开,切断电源,保证安全。闭合开关S1时为“低温”挡。请完成下列问题:图TX10-4××牌电暖器额定电压220V额定功率低温挡550W中温挡1100W高温挡频率50Hz(1)“低温”挡正常工作时的电阻是多少?(2)“高温”挡正常工作时的总电流是多少?(3)若某房间内空气质量为60kg,空气温度为10℃,设定空气的比热容为1.1×103J/(kg·℃)且保持不变,用该电暖器的“高温”挡正常工作20min,放出热量的50%被房间内的空气吸收,那么可使此房间的空气温度升高多少?[来源:学#科#网Z#X#X#K]类型三综合分析与计算5.[2019·方向卷二]如图TX10-5所示的某款汽车,它的部分参数如下表所示,请你结合题中提供的有关信息解决以下问题:(g取10N/kg,汽油的密度为0.7×103kg/m3,汽油的热值为4.5×107J/kg)自身质量/t1.0油箱容积/L40轮胎与水平地面接触总面积m20.2(1)该汽车静止在水平地面上,对水平地面的压强是多少?(2)该汽车以72km/h的速度匀速直线行驶时,汽车行驶的功率为28kW,若汽油机效率为40%,油箱中加满汽油后,则以该速度汽车最多可匀速行驶的路程为多少?图TX10-5[来源:学科网ZXXK]6.如图TX10-6甲所示是小梦家的电饭锅,其电路图如图乙所示。该电饭锅有加热和保温两种功能(由温控开关S控制)。待电饭锅放入质量是2.4kg的食物和水后,小梦关闭了家中的其他用电器,只让电饭锅工作,她观察到电饭锅在加热状态时,电能表(如图丙所示)的转盘在12min内转了600转,电饭锅内水和食物的温度从20℃升高到80℃。请你结合电能表提供的有关参数信息解决以下问题:[g取10N/kg,食物和水在加热过程中比热容保持不变,均为4.0×103J/(kg·℃)](1)若电饭锅平放时与水平地面的接触面积是10cm2,求电饭锅盛有2.4kg的水和食物时对水平地面的压强。(该电饭锅的质量是2kg)(2)小梦的妈妈将盛有水和食物的电饭锅,端到1m高的灶台上,求她对电饭锅做的功。(3)当闭合开关S时,电饭锅是处于加热状态还是保温状态?请你写出分析过程。(4)求电饭锅中的食物和水总共吸收的热量。(5)求电饭锅的实际加热功率和加热效率。(6)若该电饭锅的保温功率是110W,求电阻R2的阻值。图TX10-6【参考答案】1.解:(1)车轮与地面的接触面积S=1600cm2=0.16m2,校车停在水平地面上时对水平地面的压力F压=G=mg=8×103kg×10N/kg=8×104N,校车停在水平地面上时对地面的压强p=𝐹压𝑆=8×104N0.16m2=5×105Pa。(2)这段路程内汽车行驶的速度v=𝑠𝑡=1.2×104m10×60s=20m/s。(3)因为校车在平直公路上匀速运动,所以F=f,校车发动机的功率P=𝑊𝑡=𝐹𝑠𝑡=Fv=fv=2×103N×20m/s=4×104W。2.解:(1)该洒水车最多能装水的质量m水=ρ水V=1.0×103kg/m3×6m3=6.0×103kg=6t。(2)装满水的洒水车静止在水平地面上时对地面的压力F=G总=m总g=(m+m水)g=(4×103kg+6×103kg)×10N/kg=1×105N,装满水的洒水车静止在水平地面上时对水平地面的压强p=𝐹𝑆=1×105N0.05m2=2×106Pa。(3)由图乙知,洒水车行驶的速度v=40km/h,根据v=𝑠𝑡得,汽车行驶的路程s=vt=40km/h×660h=4km=4000m,6min为洒水车牵引力做的功W=F牵s=1×104N×4000m=4×107J。3.解:(1)接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,开始加热,电阻R、R0并联,由图丙知此时的功率为1000W,当锅内温度达到105℃,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通,开始保压,电阻R0单独工作,由图丙知此时的功率为120W,所以电压力锅加热状态时主加热器R的功率为P主加热=P-P保压加热=1000W-120W=880W;此时主加热器R的电阻值为R=𝑈2𝑃主加热=(220V)2880W=55Ω。(2)电压力锅从开始运行到水温刚达105℃时消耗的电能W=Pt=1000W×35×60s=2.1×106J,水吸收的热量Q吸=c水mΔt温=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(105℃-25℃)=1.68×106J,电压力锅从开始运行到水温刚达到105℃时的效率η=𝑄吸𝑊=1.68×106J2.1×106J=80%。4.解:(1)闭合开关S1时为“低温”挡,电阻R1单独接入电路,由P=𝑈2𝑅可得,“低温”挡正常工作时的电阻是R1=𝑈2𝑃低=(220V)2550W=88Ω。(2)闭合S1为“低温”挡,R1单独接入电路,闭合S2为“中温”挡,R2单独接入电路,S1、S2同时闭合为高温挡,R1、R2并联,则P高温=P低温+P中温=550W+1100W=1650W,“高温”挡时正常工作时的电流I=𝑃高温𝑈=1650W220V=7.5A。(3)电暖器的“高温”挡正常工作20min,放出的热量W=P高温t时=1650W×20×60s=1.98×106J,空气吸收的热量Q吸=ηW=50%×1.98×106J=0.99×106J,由Q吸=cmΔt可得,房间的空气温度升高Δt温=𝑄吸𝑐𝑚=0.99×106J1.1×103J/(kg·℃)×60kg=15℃。5.解:(1)汽车静止在水平地面上,对水平地面的压力F=G=mg=1000kg×10N/kg=1.0×104N,汽车对水平地面的压强p=𝐹𝑆=1.0×104N0.2m2=5×104Pa。(2)满油箱汽油的质量m1=ρV=0.7×103kg/m3×40×10-3m3=28kg,加满油后汽油完全燃烧放出的热量Q=qm1=4.5×107J/kg×28kg=1.26×109J,由η=𝑊𝑄=𝑃𝑡𝑄得,加满油后汽车最多行驶的时间t=𝑄𝜂𝑃=1.26×109J×40%28×103W=1.8×104s=5h,加满油后汽车最多可匀速行驶的路程s=vt=72km/h×5h=360km。6.解:(1)电饭锅盛有水和食物时对水平地面的压力F=G总=(m锅+m1)g=(2kg+2.4kg)×10N/kg=44N,电饭锅对水平地面的压强p=𝐹𝑆=44N1×10-3m2=4.4×104Pa。(2)小梦妈妈对盛有水和食物的电饭锅做的功W=G总h=44N×1m=44J。(3)由图乙可知,闭合开关S时,R2被短路,只有R1接入电路,根据P=UI=𝑈2𝑅可知,电路两端的电压不变,电路中的电阻较小,则电路中消耗的电功率较大,电饭锅处于加热状态。(4)此加热过程中食物和水吸收的热量Q吸=cm1(t-t0)=4.0×103J/(kg·℃)×2.4kg×(80℃-20℃)=5.76×105J。(5)电饭锅工作12min消耗的电能W=600r3000r/(kW·h)=0.2kW·h=7.2×105J,电饭锅的实际加热功率P加热=𝑊𝑡=7.2×105J12×60s=1000W,电饭锅的加热效率η=𝑄吸𝑊=5.76×105J7.2×105J=80%。(6)当开关S闭合时,电饭锅处于加热状态,电路中的加热功率P加热=1000W。根据P=𝑈2𝑅可知,R1的阻值R1=𝑈2𝑃加热=(220V)21000W=48.4Ω,当开关S断开时,电阻R1和R2串联,电饭锅处于保温状态,P保温=110W,此时电路中的电流I=𝑃保温𝑈=110W220V=0.5A,总电阻R总=𝑈𝐼=220V0.5A=440Ω,电阻R2的阻值R2=R总-R1=440Ω-48.4Ω=391.6Ω。