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1、
專題十一 綜合計算題
類型一 力學(xué)計算
1.(2018·重慶A)如圖所示,某公司研發(fā)的智能服務(wù)機(jī)器人,它具有凈化室內(nèi)空氣、陪伴老人聊天散步等功能。若它在50 N的牽引力作用下,以0.5 m/s的速度在水平地面勻速直線行駛60 s,求:
(1)它行駛的路程;
(2)此過程中牽引力所做的功。
2.(2018·福建A)航天迷小偉利用自制降落傘模擬返回艙的降落過程。將帶有降落傘的重物從高處釋放,一段時間后打開降落傘。重物在離地4 m高處開始勻速下落,速度為5 m/s。若打開降落傘后,降落傘和重物受到的阻力f與速度v滿足關(guān)系
2、f=kv2,k=3 N·s2/m2。求:
(1)重物從開始勻速下落到落地所用的時間;
(2)降落傘和重物的總重。
3.(2018·陜西)如圖為某型號中型履帶式水陸兩棲突擊車,它采用了輕質(zhì)鋁合金裝甲車體,進(jìn)一步增強(qiáng)了水中浮渡能力。該兩棲車裝配有輸出功率為1.1×106 W的發(fā)動機(jī)。
(1)在海面訓(xùn)練過程中,發(fā)射多枚炮彈后,車體向上浮起了一些,車體底部受到水的壓強(qiáng)將 ;在陸地上行駛,履帶可以 車體對地的壓強(qiáng)(均選填“增大”“減小”或“不變”)。?
(2)兩棲車的總質(zhì)量約為30 t,在深水中漂浮時,它受到的浮力是多少牛?(g取10 N/kg)
(3)兩棲車在陸地上以3
3、6 km/h勻速行駛72 km時,若兩棲車發(fā)動機(jī)的輸出功率全部用于做機(jī)械功,發(fā)動機(jī)做了多少焦耳的功?
類型二 電學(xué)計算
4.某品牌智能滾筒洗衣機(jī)具有洗凈度高、不傷衣物、可設(shè)定洗滌溫度、方便安全等優(yōu)點(diǎn)。其簡化等效電路如圖所示,此時處于空擋位置。閉合開關(guān)S,旋鈕繞P轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)擋位轉(zhuǎn)換,旋至1擋時R1、R2同時工作,洗衣機(jī)處于加熱狀態(tài);旋至2擋時R2和電動機(jī)同時工作,洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)。R1和R2均為電熱絲,其阻值不受溫度影響,R1=22 Ω,主要參數(shù)如下表。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
××牌智能滾筒洗衣機(jī)
額定電壓
220 V
加熱功率
2 4
4、00 W
設(shè)定溫度范圍
30 ℃~90 ℃
電動機(jī)功率
240 W
防電墻電阻
1×106 Ω
(1)洗衣機(jī)內(nèi)注入10 kg的水,在額定電壓下連續(xù)加熱1 050秒,水溫由20 ℃上升到50 ℃,此過程中的加熱效率是多少?
(2)R2阻值是多少?
(3)洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)時,干路電流是多少?
(4)防電墻技術(shù)的應(yīng)用是洗衣機(jī)未來發(fā)展的趨勢。防電墻通過在洗衣機(jī)內(nèi)部形成永久性電阻保證人的安全。異常漏電情況下,電流依次經(jīng)防電墻和人體流入大地,若人體的最大電阻為1×105 Ω,人體的安全電壓不高于36 V,則防電墻技術(shù)能否保證人的安全?
5.(
5、2018·通遼)圖甲是芳芳家某型號電熱加濕器的原理圖,下表丙為其部分技術(shù)參數(shù)。R1、R2為發(fā)熱電阻,不考慮溫度對電阻的影響,且R2=3R1,S為旋轉(zhuǎn)型開關(guān),1、2、3、4為觸點(diǎn),通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)S可實(shí)現(xiàn)“關(guān)”“低擋”“高擋”之間的切換(低擋為小功率加熱,高擋為大功率加熱)。
(1)求加濕器處于低擋位置時的發(fā)熱功率;
(2)某次使用加濕器工作時,加濕器注水倉中加注冷水已達(dá)到最大注水量。如圖乙所示是該次使用加濕器工作30 min的圖像,請計算加濕器在高擋正常工作時消耗的電能。如果電阻R1在此次高擋加熱時產(chǎn)生的熱量全部被水吸收,可以使注水倉中冷水的溫度升高多少℃?[計算結(jié)果保留整數(shù),水的比熱容為
6、4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)一天,芳芳斷開家中其他所有用電器,只接通加濕器在低擋加熱,發(fā)現(xiàn)家中如圖丁所示的電能表的轉(zhuǎn)盤在5 min內(nèi)轉(zhuǎn)了27圈,求此時電阻R2的實(shí)際加熱功率是多少?
類型三 熱學(xué)計算
6.可燃冰是一種新型能源,它是水和天然氣在高壓低溫情況下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì),主要成分是甲烷,其開采是世界難題,據(jù)中央電視臺2017年5月18日報道,我國可燃冰已試采成功,技術(shù)處于世界領(lǐng)先,用燃?xì)忮仩t燒水時,把質(zhì)量為500 kg、初溫為20 ℃的水加熱到100 ℃,共燃燒了12 m3天然氣,已知水的比熱容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天
7、然氣的熱值q=4.2×107 J/m3,可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍,求:
(1)水吸收的熱量;
(2)燃?xì)忮仩t燒水時的效率;
(3)若換用可燃冰,應(yīng)使用多少m3可燃冰。
7.同學(xué)們學(xué)習(xí)了“能源與可持續(xù)發(fā)展”的內(nèi)容后,知道熱電站既能發(fā)電,又能供熱,隨著熱電站技術(shù)不斷更新,煤的燃燒程度比傳統(tǒng)火電站更充分。為深入了解,他們對某熱電站進(jìn)行調(diào)查,獲取信息如下:
工作時間
燃煤
發(fā)電總功率
廢氣
××熱電站
20 h
4 000 t
5×105 kW
向周邊居民供熱3.4×1013 J
(1)①4 000 t煤完全燃
8、燒放出多少熱量?
②20 h發(fā)電多少千瓦時?(q煤=3×107 J/kg)
(2)該熱電站的能量利用率是多少?
(3)請你結(jié)合以上信息,寫出提高熱電站能量利用率的方法。
類型四 力、熱、電綜合計算
8.我國南海海底存儲著豐富的“可燃冰”資源??扇急灰暈?1世紀(jì)新型綠色能源,可燃冰的主要成分是甲烷,1 m3的可燃冰可轉(zhuǎn)化生成164 m3的甲烷氣體和0.8 m3的水。已知甲烷氣體的熱值是3.6×107 J/m3。某市公交車以天然液化氣為燃料,其主要成分就是甲烷。如果一輛公交車滿載乘客時總質(zhì)量是6 000 kg,那么1 m3可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生
9、的能量可供公交車滿載時以36 km/h的速度勻速行駛1 640 min。勻速行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05。求:
(1)公交車滿載乘客時的重力;(g=10 N/kg)
(2)這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率;
(3)1 m3的可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量能將多少千克的水從20 ℃加熱到沸騰?[標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,c水=4.2×103 J/(kg·℃),結(jié)果保留整數(shù)]
(4)這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率是多大?
9.某款油電混合動力小汽車,具有省油、能量利用率高等特點(diǎn),其相關(guān)信息
10、如表。在某次水平道路測試中,該車以中速勻速行駛170 km,共消耗汽油10 L。測試過程中,內(nèi)燃機(jī)既向車輪提供能量,又向蓄電池充電,同時蓄電池又將部分能量通過電動機(jī)向車輪輸送,此時,內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)共同驅(qū)動車輛前進(jìn)。之后,工作人員又進(jìn)行了制動測試,描繪出了制動距離(從剎車開始到車停止的距離)與制動時的速度關(guān)系圖像,如圖所示。
驅(qū)動模式
純電動
啟動、低速
油電混動
中速
純?nèi)加?
高速
汽車質(zhì)量
1 200 kg
車輪與地面總接觸面積
0.096 m2
(1)由圖像可知,車速越 ,制動距離越長。?
(2)該車空載靜止時,對水平地面的壓強(qiáng)是多少?(g取10 N/kg)
11、
(3)在水平道路中速勻速行駛測試中,若平均阻力為1 000 N,牽引力做的功是多少?
(4)在水平道路中速勻速行駛測試中,若該車內(nèi)燃機(jī)的效率為53%,此過程最終使蓄電池增加了多少能量?(忽略蓄電池和電動機(jī)的熱損失,ρ汽油取0.7×103 kg/m3,q汽油=4.6×107 J/kg)
10.城市街頭出現(xiàn)了一種共享電動汽車(如圖甲所示)。下表是這種汽車的主要參數(shù)。(g取10 N/kg)
空車質(zhì)量
800 kg
每個輪胎與地面接觸面積
50 cm2
電池容量
44 kW·h
標(biāo)準(zhǔn)承載
200 kg
最大續(xù)航(充滿電最大行駛路程)
200 km
12、所受阻力與汽車總重的比值
0.09
(1)電動機(jī)是電動汽車的核心部分,電動機(jī)工作時能量的轉(zhuǎn)化是 。電動機(jī)的工作原理是 。?
(2)標(biāo)準(zhǔn)承載下,電動汽車靜止時對水平地面的壓強(qiáng)是多少?
(3)圖乙是電動汽車行駛在某路段的路程與時間圖像,標(biāo)準(zhǔn)承載下,電動汽車以此速度勻速行駛1分鐘的耗電量為0.4 kW·h,電動機(jī)的效率是多少?
(4)若某燃油汽車百公里耗油6升,每升油5.5元,電動汽車充電每度0.8元,則使用燃油汽車與電動汽車哪種更經(jīng)濟(jì)?
11.如圖a所示是HG2004家用蒸汽電熨斗的示意圖,下表是其部分參數(shù),使用
13、時儲水器中的水滴入氣室,加熱的鐵質(zhì)底板使水迅速汽化變成蒸汽,從底板噴出。
額定電壓
220 V
功能
汽熨、干熨
額定頻率
50 Hz
蒸汽方式
滴下式
額定功率
1 000 W
放置方式
自立式
底板面積
160 cm2
質(zhì)量
1.6 kg
(1)求電熨斗正常工作時的電流。
(2)熨燙前(未加水),電熨斗自然平放在衣服上,求它對衣服的壓強(qiáng)。
(3)汽熨前先預(yù)熱,使底板的溫度從20 ℃升高到220 ℃,然后溫控開關(guān)自動斷開。已知底板的質(zhì)量為1 kg,鐵的比熱容為0.46×103 J/(kg·℃),求預(yù)熱過程底板吸收的熱量。
(4)汽熨時,滴汽室的
14、水汽化帶走熱量,當(dāng)?shù)装鍦囟冉档?90 ℃時,溫控開關(guān)自動閉合,當(dāng)加熱到220 ℃時又?jǐn)嚅_,如此反復(fù),若蒸汽電熨斗按如圖b所示的程序工作,熨一件衣服用時10 min。求共消耗的電能。
12.兩輪自平衡電動車作為一種新興的交通工具,倍受年輕人的喜愛(如圖所示)。下表是某型號兩輪自平衡電動車的主要技術(shù)參數(shù)。
整車質(zhì)量
20 kg
鋰電池電壓
48 V
鋰電池容量
12 A·h
電動車額定電壓
48 V
電動機(jī)額定功率
350 W
(1)圖中小景的質(zhì)量為40 kg,輪胎與地面的總接觸面積為0.01 m2,求地面受到的壓強(qiáng)。(g取10 N/kg)
15、
(2)若電動機(jī)以額定功率工作,求鋰電池充足一次電最多可騎行的時間。(精確到0.1)
(3)鋰電池充足電后,電動車在平直的公路上勻速行駛,受到的平均阻力為96 N,最多能連續(xù)行駛17.28 km,求電動車工作的效率。
13.某一型號的房車在一段平直公路上勻速行駛了56 km,用時半小時,車的總質(zhì)量為3×103 kg,受到的阻力為車重的0.1。求:
(1)該房車的行駛速度;
(2)該房車牽引力所做的功;
(3)已知這一過程消耗燃油1.5×10-2 m3,則熱機(jī)在這一過程中消耗的總能量(假設(shè)燃油完全燃燒,燃油密度ρ為0.8×103 kg/m3,燃油熱值
16、q為4.5×107 J/kg);
(4)若將該房車改裝成純電動汽車,則可使二氧化碳排放量由每消耗1 kg汽油排放2.2 kg二氧化碳降為零。已知改裝后的房車每行駛一百公里能耗為160 kW·h,則該房車的效率。
答案精解精析
必勝題·測易
1.答案 (1)30 m (2)1 500 J 2.答案 (1)0.8 s (2)75 N
3.答案 (1)減小 減小 (2)3×105 N (3)7.92×109 J
4.答案 (1)50% (2)242 Ω (3)2 A (4)能
5.答案 (1)100 W (2)2.4×105 J 19 ℃ (3)60.75 W
6.答
17、案 (1)1.68×108 J (2)33.3% (3)0.075 m3
7.答案 (1)①1.2×1014 J?、?07 kW·h (2)58.3%
(3)①使燃料燃燒更充分(或“充分燃燒燃料”;“充分燃燒煤”)
②提高發(fā)電效率
③提高“廢氣”的能量利用率
8.答案 (1)6×104 N (2)3×104 W (3)17 571 kg (4)50%
9.答案 (1)大 (2)1.25×105 J (3)1.7×108 J (4)6.6×105 J
10.答案 (1)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動
(2)5×105 Pa (3)75% (4)電動汽車更經(jīng)濟(jì)
11.答案 (1)4.55 A (2)1 000 Pa (3)9.2×104 J (4)4.5×105 J
12.答案 (1)6×104 Pa (2)5 924.6 s (3)80%
13.答案 (1)112 km/h (2)1.68×108 J (3)5.4×108 J (4)52%
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