1、12013 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 4.2103J/(kg. ),水的密度为 1.0103kg/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 2.4106J，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
2、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 20M，试求防电墙的电阻。某型号电热水器额定电压/V 220额定电功率/W 2420容积/dm 3 50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=V 水箱中的水吸收的热量 Q=cmt 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 = Q/W=cmt / Pt =4.2103J/(kg. ) 1.0103kg/m35010-3m3(46.2-22)/（2420W4060s）=8
3、7.5% （2）由 P=U2/R 得，电热水器的电阻 R=U 额 2/P 额 =（220V） 2/2420W=20 将 Q=2.4106J，R=20，t=2060s=1200s 带入 Q=I2Rt 解得通过热水器的电流 I= 10A 由 U=IR=10A20=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）20M/20V=200M 说明：最后一问网上的答案有误。22、(2013 包头）如图 14 所示，是某种电热饮水机的简化电路示意
4、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：饮水机处于保温状态时温控开关 S0 应处于什么状态？R1 和 R2 的电阻值各是多大？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=4.210 3J/（kgm 3）， 水1.010 3kg/m3，忽略温度对电阻的影响）解： S0 是断开状态。 12RUP加124021 加P21保 108912 保 R 设加热时间为 t，则有
5、吸峰 QtP%80水水水 tmctRUA12/水水水水 tVt8012/s sUtct2541%802121.0. 3332/水水水水 A3、（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 1.5，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=(
6、2A)21.5=6W P 机械 =Fv=mgv=0.54kg10N/kg10m/s=54WP 总 =P 热 +P 机械 =6W+54W=60W3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)21.520s=120J（3）提升物体的有用功 W 有用 =mgh=mgvt=0.54kg10N/kg10m/s20s=1080J（4）提升物体的总功 W 总 =P 总 t=60W20s=1200J电动机工 作效率 =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
7、。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 =4.2103J/(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=V=1.0103kg/m350103 m3=50kgQ 吸 =cmt=4.2103J/(kg)50kg(10020)=1.6
8、810 7 J因为电能全部转化为内能，所以消耗电能 W=Q=1.68107 J(3)R=U 额 2/P 额 =(220V)2/9680W=5，忽略温度对电热水器电阻的影响P 实 =U 实 2/R=(210V)2/5=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
9、茶水加热至 90 【C 茶水=4.2103（J/kg）（1）100W 灯正常发光 0.5h 消耗的电能：W=Pt=0.1kW0.5h=0.05kWh=1.8105J；4（2）由题知，Q 吸 =W 电 91%=1.8105J91%=1.638105J，Q 吸 =cmt，即：1.63810 5J=4.2103（J/kg）m（9040）m=0.78kg6、（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 1.010 kg, 在 水 平 路 面 上 以15Km/h 的速
10、度匀速行驶了 20min。（ g 取 10N/Kg）求：巡逻车通过的路程是_km； 巡逻车在水平 路面上匀速行驶时受到的牵引力是_N；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：5400 牵引力做的功 W=Fs=400N5103m=2106J电动机消耗的电能 =2.5106J7、（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
11、所示。压力 F/牛 0 50 100 150 200 250 300 电阻 R/欧 30 27 24 21 18 15 12 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.
12、04m2=7.5103Pa(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=30压力传感器 R 消耗的电功率 P=U2/R=(6V)2/30=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 ,FA0.2m=300N0.05m ，解得 FA=75N图 23210=8%W机电5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=25.5.此时电流 I=U/R=6V/25.5=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
13、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
14、%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：水吸收的热量，洗衣机的加热功率c 水=4.2103J/ （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 =cmt=4.2103J/（kg ） 20kg10=8.4105J，由题知，Q 吸 =W80%，加热水消耗的电能：W= = =1.05106J，洗衣机的加热功率：P= = =1250W6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
15、1.5A；（3）水吸收的热量为 8.4105J， 洗衣机的加热功率为 1250W9、（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=220V2A=440WP 机械 =Fv=mgv=400kg10N/kg0.lm/s=400WP 热 =P 电 P 机械 =440W400W
16、=40WP 热 =I2R R=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 =FvF=mg=200kg10N/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，R 0 为定值电阻， A 为油量指示表(一只量程为 00.6A 的电流表)；R x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
17、值处（已知：汽油的密度 =0.7103kg/m3， g 取 10N/kg，汽油的热值q3.010 10Jm 3）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=1dm 3）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？甲 乙图 22 SAR0RxF/NR/7产品型号 SWF12P1A150额定电压 U/V 220电源频率 f/Hz 50
18、额定功率 P/W 1200容量 V/L 1.2电源电压 U 电 /V 220壶内水的质量 m/ kg 1水的初温 t1/ 33水的沸点 t2/ 98水从初温加热至刚沸腾的时间 t/s 250（1）p = gh =0.7103kg/m310N/kg0.4m =2.8103 Pa F1=pS= 2.8103 Pa1010-4m2=2.8 N （2）当油箱内装满汽油时，压敏电阻 Rx 上表面受到的压力为 2.8 N，根据压敏电阻与所受压力的对应关系，可得 Rx1=30 则 U= I1(R0+Rx1) 即 24V= 0.6 A(R0+30 ) 可得 R0=10 当油箱内汽油用完时，压敏电阻 Rx 上表
19、面受到的压力为零，根据压敏电阻与所受压力的对应关系，R x2=290 油箱内汽油用完时的电流值 I2= U/(R0+Rx2)=24V/ (10 +290 ) =0.08 A （3）Q 放 qV3.010 10/m 31010-3 m3 =3108J （4）W 有 = Q 放 30% = 3108J30% =9107J P=W 有 /t=9107J/3600s =25000W 11、（2013 龙岩）表一是某电热水壶的铭牌；表二是小红探究该电热水壶效率所记录的数据。表一： 表二：求：（1）电热水壶的电阻。（2）当电热水壶实际工作电压为 110V 时，它的实际功率。（3）电热水壶的效率。 c 水
20、=4.2103J/（kg）（1）2URP2(0V)W4.3（2）解法一：2URP额 实额 实8220V)(1)WP实（30W实解法二： 222V)103URP实 实 实 额实 额 额额 （ ） （22(10V)3W4.P实实或（3）%Q吸 21()0cmtP水34.210J/(kg)(983)%25s 912、 （2013阜新）如图所示，是一种家用电熨斗的实物图，该电熨斗金属底板质量0.5kg，预热时使金属底板的温度从 20升高到熨衣服所需的 220，电熨斗需要正常工作100s，金属底板的比热容为 0.46103J/（kg） 电熨斗发热体放出的热量有 92%被金属底板吸收，求：（1）预热时金属
21、底板吸收的热量是多少 J？（2）电熨斗的额定功率是多少 W？（1）金属板吸收的热量 Q=cmt=0.4610 3J/（kg）0.5kg（22020）=4.6104J；（2）电熨斗做功 W= = =5104J，电熨斗的额定功率 P= = =500W；答：（1）预热时金属底板吸收的热量是 4.6104J；（2）电熨斗的额定功率是 500W913、（2013 玉林）如图 14 所示是一台电热水器铭牌上的部分信息。请根据铭牌提供的信息解答下列问题： c 水 =4.2103J/(kg)(1)若给该电热水器装满水进行加热，使水的温度从 22 升高到 62，求水吸收的热量。（2）如果电热水器正常工作时，所产
22、生的热量有 80%被水吸收，则上一问题中给水加热的时间是多少？（3）当电热水器通电后水温达到最高时，为什么与电热水器连接的铜导线却不怎么热？(1)m=V=1.0103kg/m310103 m3=10kgQ 吸 =cmt=4.2103J/（kg ）10kg（6222）=1.6810 6J(2)W 电 =Q 吸 W 电 =Q 吸 /=1.68106J/80%=2.1106J又 W 电 =Pt t=W 电 /P=2.1106J/2000W=1050s(3）因为铜导线电阻很小，根据焦耳定律 Q=I2Rt,所以铜导线产生热量很少，铜导线不怎么热。14、（2013 扬州）如图甲是我国某地区风力发电的外景,
23、风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、_（可再生/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_（大/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_（上/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。实现机械能转化为电能。甲 乙 丙（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10确的有哪些_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
24、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） 5 10 15 201s 内获得的能量（10 4J） 1 8 27 64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）；当风速为 5m/s 时，这台风机工作 1s 所产生的电能可供 1 只“220V 100W”电灯正常工作 10s，求风机发电的效率。(1)可再生(2)大、上(3)电磁感应（4)B D(5)观察后一次风速与前一次风速的比值，再观察后一次获得能量与前一次能量的比值 风机获得的能量与风速的三次方成正比（或风机获得的能量与风速的三次方
25、的比值是定值或风速越大，风机获得的能量越大）（6）W 电 =Pt=100W10s=1000J=W 电 /W 总 =1000J/104J=10%(理解风机发电的效率）15、 （2013黑龙江）近几年来我市冬季蔬菜价格逐年攀升，但种植蔬菜的大棚数量却逐年减少，小刚调查发现，煤炭价格上涨是导致蔬菜成本上升的重要原因为此小刚想，能否利用所学的知识对大棚进行节能改造，评估利用太阳能和电能为大棚提供能源的可行性查询资料可 知，本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能是1.68107J，煤的热值为 3107J/kg请你帮助他完成下列计算，为小刚的评估提供依据（1）如果这些能量的 90%被水吸收
26、，可使多少千克的水从 20升高到 70？（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？（煤完全燃烧）（3）如果用 3kW 的电热器加热这些水，需要多长时间？（不计热散失）（4）请写出一条太阳能的优点或缺点解：（1） = ，Q 吸 =90%1.68107J=1.512107J，Q 吸 =cmt，m= = =72kg（2）Q 吸 =W=1.68107J，Q=mq，11m= = =0.56kg（3）由题知，W=3kW=3000W；P= ，电热器要工作时间：t= = = =5040s=84min（4）太阳能其优点是：清洁、无污染、取之不尽等缺点：受天气影响，不稳定等答案：（1）如果这些能量的 90%被水吸收，可使 72 千克的水从 20升高到70；（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤 0.56 千克；（3）如果用 3kW 的电热器加热这些水，需要 84min 时间（4）优点：清洁、无污染、取之不尽等；缺点：受天气影响，不稳定等
