山东省潍坊市中考物理 专题复习攻略五 综合计算专题

专题复习攻略五综合计算专题综合计算题常常含有多个物理过程、多个研究对象、运用到多个物理概念和规律，侧重考查综合思维和综合运用能力，在中考试题中常以压轴题出现。随着科技和社会的发展，综合计算题不断推陈出新，涉及的主要题型有:电力综合、电热综合、力热综合、力热电综合、新能源的应用综合等。1.解答综合计算题常有以下几种方法：(1)分析法(逆推法)从所求量出发，根据一系列公式、定律，最终和已知量联系起来，即所求量完全可用已知量来表示，将此分析过程颠倒即为解题过程。(2)综合法(正推法)从题目的已知量出发，根据一系列公式、定律，递推有关物理量，最终得出所求量。(3)整体法：将彼此独立的两个或几个物体作为一个整体研究。2.解答综合计算题的注意事项：(1)要仔细研读，反复推敲，挖掘题目中的隐含条件。(2)要排除无关信息和多余因素对解题的干扰，提炼主干，使复杂问题简明化。(3)解题过程中要写出所依据的原始公式(或变形公式)，要注意每个公式的适用条件和范围，切忌乱套公式。在解同一道计算题时，遇到几个相同的物理量时应加下标加以区别。(4)详略得当、有条理地书写出完整的解题过程，并注意单位统一。3.常用公式题型1电、力综合计算【例1】(2016·重庆)物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量仪。它主要是由探头A和控制盒B构成，它们之间用有绝缘皮的细导线相连形成回路，如图专5-1甲所示。其中探头A是一个底面积为10、高5cm、重2.5N的圆柱体，探头A的底部为压敏电阻R(R与水接触的表面涂有绝缘漆)，工作时底部始终与水平面相平，压敏电阻R随表面压力大小的变化如图乙所示。A和B间的电路连接关系如图丙所示，其中电源电压恒为3V，电流表改装成深度表(导线的重力与体积均不计)。兴趣小组的同学将探头A缓慢放入水中，(g取10N/kg)求：甲乙丙图专5-1(1)探头A有体积浸入水中时，R底部受到水的压强是多少帕？(2)探头A全部浸入水中时，导线对探头A的拉力是多少牛？(3)将探头投至看似不深的水平池底，静止时(R与池底未紧密结合)导线已松弛，电流表示数是0.4A，则表盘0.4A处应该标水的深度值为多少米？【解析】(1)探头A有体积浸入水中时，R底部的深度＝h＝×5cm＝2.5cm＝0.025m，R底部受到水的压强＝＝×10N/kg×0.025m＝250Pa；(2)探头A缓慢放入水中时处于平衡状态，探头A全部浸入水中时，受到的浮力＝＝ρgV＝ρgSh＝×10m＝0.5N，由＝G-F′可得，导线对探头A的拉力F′＝＝2.5N-0.5N＝2N；(3)当电流表示数是0.4A时，由I=可得，R的阻值R=＝＝7.5Ω，由图乙可知，压敏电阻R表面压力F＝75N，容器底部对A的支持力＝＝2.5N-0.5N＝2N，水对A底部的压力＝＝75N-2N＝73N，由p=可得，压敏电阻受到的压强＝＝＝Pa，水的深度＝＝＝7.3m，所以表盘0.4A处应该标水的深度值为7.3m。【答案】(1)探头A有体积浸入水中时，R底部受到水的压强是250Pa。(2)探头A全部浸入水中时，导线对探头A的拉力是2N。(3)表盘0.4A处应该标水的深度值为7.3m。题型2电、热综合计算【例2】家用豆浆机的外形如图专5-2甲所示，其机头主要由一个电热器(电热丝)R和一个电动机M带动的打浆器构成，内部电路简化图如图乙所示。制作豆浆的过程是加热、打浆、加热、打浆……再加热煮熟，即加热和打浆是交替进行的。某品牌豆浆机铭牌上的部分技术参数如表。额定电压220V额定频率50Hz电热器额定功率1000W电动机额定功率180W净重2.4kg(1)豆浆机在额定电压下打浆，通过电动机的电流是多少？(2)小明同学想测算该豆浆机的加热效率，他把100g大豆和1.4kg清水放入豆浆机中，测出其初温为20℃，当电热器正常工作时加热总时间为9分钟豆浆沸腾，测其温度为100℃。请你帮他计算豆浆吸收了多少热量？豆浆机的加热效率是多少？＝J/(kg·℃)](3)小明同学晚上使用该豆浆机，在与第(2)问条件相同情况下，发现电热器加热总时间由以前的9分钟变为10分钟，豆浆机的加热电阻R和加热效率均不变，求晚上的实际电压值。已知≈0.95。甲乙图专5-2【解析】(1)根据P＝UI可得：豆浆机在额定电压下打浆时通过的电流：＝＝≈0.82A。(2)大豆吸收的热量：＝＝J∕(kg·℃)×0.1kg×(100℃-20℃)＝J，水吸收的热量：＝＝J∕(kg·℃)×1.4kg×(100℃-20℃)＝J，豆浆吸收的热量Q＝＝J＝J，由P＝可得，电流通过电热器做的功：W＝＝1000W×9×60s＝J，电热器的加热效率：η＝×100%＝×100%≈90%。(3)由I=、P＝UI可得，R＝＝＝48.4Ω，已知＝W＝J，由P=可得，＝＝＝900W，由P=可得，＝＝≈209V。【答案】(1)豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流约为0.82A。(2)豆浆吸收的热量为J，豆浆机电热器的加热效率大约是90%。(3)晚上的实际电压值约为209V。题型3力、热综合计算【例3】我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速(合3060km/h)，最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：速度v/100200300400500阻力f/N0.31.22.74.87.5已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为J/kg。求：(1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦？(2)当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？(3)若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？【解析】新一代战斗机是一项高科技的研究成果，它包含了众多与物理学相关的知识，我们应该学会通过分析材料找出里面所包含的物理信息，并解答相关的疑问。(1)已知燃油的质量，根据Q＝mq求出放出的热量；(2)根据表中提供的数据，利用P=＝＝Fv可求得飞机发动机的输出功率是多少千瓦；(3)已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，求得机械能，从表中查到500m/s时的阻力，利用W＝fs可求得飞机的最大航程。【答案】(1)燃油完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝J/kg＝J。(2)由表中数据可知，飞机以400m/s的速度巡航时，所受阻力为N，则飞机发动机的输出功率P=＝＝Fv＝N×400m/s＝W＝kW。(3)由(1)可知Q＝J，已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，则有用功W＝40%×Q＝J＝J，根据表格查出巡航速度为500m/s时的阻力为N，则由W＝fs＝Fs，可得s＝＝m＝km。题型4力、热、电综合计算【例4】小明家的电热水壶具有自动加水和加热两种功能，其装置如图专5-3所示。烧水时，先按一下加水按钮，自吸泵把水从水桶抽到壶内，当壶内水位达到规定容量时，自吸泵自动停止抽水；再按一下加热按钮，加热装置将对壶内的水加热，当水沸腾时，加热装置自动停止加热。已知水的比热容＝J/(kg·℃)，水的密度＝，g取10N/kg，电热水壶的铭牌数据如下表。图专5-3(1)如果自吸泵抽水效率为60%，求自吸泵将1.2L水提升0.5m消耗的电能。(2)电热水壶正常工作时，把1.2L水从20℃加热到100℃用的时间是6min，求电热水壶的热效率。【解析】本题考查了密度、重力、功、吸热公式、电功公式以及热效率公式的应用，知识点多、联系实际生活，属于中考常见题型，从电热水壶铭牌得出相关信息是本题的关键。(1)先根据密度的变形公式求出水的质量，再根据＝Gh求出有用功，最后利用η=即可求出自吸泵消耗的电能；(2)先根据W＝Pt求出消耗的电能，然后根据＝cmΔt求出水吸收的热量，然后根据η＝求出电热水壶的热效率。【答案】(1)1.2L水的质量＝＝1.2kg自吸泵对水做的功＝mgh＝1.2kg×10N/kg×0.5m＝6J自吸泵消耗的电能==＝10J。(2)水吸收的热量＝＝J/(kg·℃)×1.2kg×(100℃-20℃)＝J电热水壶正常工作时消耗的电能W＝Pt＝1200W×360s＝J电热水壶的热效率η＝＝≈93.3%。题型5新能源的应用综合【例5】如图专5-4甲是我国某地区风力发电的外景，风力发电机主要由风机叶片和发电机组成。甲乙丙图专5-4(1)风力发电利用的是风能，风能是清洁的、________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。(2)风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小、硬度________(选填“大”或“小”)的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向________(选填“上”或“下”)的力使风叶旋转。(3)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用________原理，使机械能转化为电能。(4)某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图像得到的下列信息，正确的有_____________A.只要有风，机组就能产生电能B.风速过大，机组不会产生电能C.风速越大，机组产生的电功率一定越大D.风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变(5)下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：平均风速(m/s)51015201s内获得的能量(J)182764对表格进行分析，你发现该风机1s内获得的能量与风速的定量关系是______________(用文字叙述)。【解析】(1)风能可以在自然界中源源不断地得到，风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生能源。(2)①风机叶片材料质量轻、强度大、耐磨损、密度小、硬度大，可以减小阻力，延长使用寿命，便于安装等；②由乙图知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，上面压强小于下面压强，叶片受到向上的力。(3)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，把风的机械能转化为电能，这是电磁感应现象。(4)由丙图知，在风很小和很大时，不能产生电能。故选项A不符合题意。风速过大，机组不会产生电能。故选项B符合题意。在一定范围内，风速越大，机组产生的电功率越大；在一定范围内，风速越大，机组产生的电功率可能不变，故选项C不符合题意，选项D符合题意。(5)由表格数据知，风速增大为原来的2倍，风能增大为原来的倍，风速增大为原来的3倍，风能增大为原来的倍……所以风机获得的能量与风速的三次方成正比。【答案】(1)可再生(2)大上(3)电磁感应(4)BD(5)风机1s获得的能量与风速的三次方成正比1.图专5-5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以相同速度v＝1m/s匀速运动，产品的质量m＝0.8kg。计数器由电流表和电路计数元件组成(电流表和电路计数元件的电阻不计)，通过电路中电流的变化计数，a为激光源，为光敏电阻，为保护电阻。当激光射向时，的阻值变小，每当产品运动通过a与之间时，射向的光线会被产品挡住，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的变化图像如图乙所示。(g取10N/kg)甲乙图专5-5(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)求每个产品的边长和产品的间隔，每个产品对传送带的压强大小。(3)已知电源电压U＝3V，＝1kΩ，求传送带匀速运输产品过程中1min内光敏电阻消耗的电能。解：(1)因为立方体产品在水平传送带上匀速运动，所以传送带对每一个产品的作用力：F＝G＝mg＝0.8kg×10N/kg＝8N，方向竖直向上。(2)由速度公式得每个产品的边长＝＝1m/s×0.1s＝0.1m；产品的间隔＝＝1m/s×0.2s＝0.2m；每个产品对传送带的压力＝G＝mg＝0.8kg×10N/kg＝8N，压强p＝＝＝800Pa。(3)在0～0.2s内，＝A，两端的电压＝＝Ω＝2V；光敏电阻两端的电压＝＝3V-